PENGARUH SUDUT PEMASANGAN DAN UKURANBUTIRAN AIR HUJAN TERHADAP ARUS BOCOR ISOLATOR RANTAI TERPOLUSI

(1)

PENGARUH SUDUT PEMASANGAN

DAN UKURANBUTIRAN AIR HUJAN TERHADAP ARUS BOCOR ISOLATOR RANTAI TERPOLUSI

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada DepartemenTeknikElektro

Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh:

LAS RO MANGAPUL SIREGAR NIM: 120402076

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2019

(2)

(3)

(4)

ABSTRAK

Isolator merupakan suatu peralatan yang penting pada jaringan transmisi.

Kehandalan isolator dipengaruhi oleh berbagai hal seperti curah hujan, pemasangan isolator dan lain-lain. Pada penelitian ini, dilakukan pengujian isolator berpolutan dengan kondisi hujan dan sudut pemasangan isolator tertentu.

Penelitian dilakukan untuk mengukur arus bocor pada isolator pada kondisi hujan dan sudut kemiringan pemasangan tertentu. ukuran butiran air hujan yang ditetapkan adalah dengan diameter 1,5mm dan 3mm dengan sudut pemasangan isolator rantai yaitu mulai 0°, 30°, 45°, 60°, dan 85°, sementara tegangan kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebesar 40kV. Dari hasil penelitian didapat bahwa arus bocor pada saat dihujani akan naik dan akan perlahan turun saat hujan telah berhenti. Pada saat hujan normal, arus bocor paling kecil didapat pada pemasangan isolator dengan sudut 0°(suspensi), dan pada saat hujan deras arus bocorpaling kecil didapat pada pemasangan isolator dengan sudut 45°.

Perubahan arus bocor yang paling besarsetelah hujan terjadi pada pemasangan isolator dengan sudut pemasangan 85°.

Kata Kunci : Air hujan, isolator rantai terpolusi, arus bocor, sudut pemasangan isolator

(5)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat yang telah diberikan-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul:

“PENGARUH SUDUT PEMASANGAN ISOLATOR

DAN UKURAN BUTIRAN AIR HUJAN TERHADAP ARUS BOCOR ISOLATOR RANTAI TERPOLUSI”

Penulisan Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih belum sempurna, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca sehingga penulis bisa melakukan perbaikan di masa yang akan dating jika memungkinkan.

Kritik dan saran dapat disampaikan langsung kepada penulis ataupun melalui email lasrosiregar76@gmail.com dan lasrosiregar888@gmail.com

Medan, Juli 2019 Penulis

Las Ro Mangapul Siregar

120402076

(6)

UCAPAN TERIMAKASIH

Skripsi ini penulis persembahkan untuk kedua orangtua penulis yang telah membesarkan penulis, yaitu bapak Eliper Siregar dan ibu Rumaida Pakpahan.

Sripsi ini juga saya persembahkan kepada Ilda Rouli Siregar selaku kakak penulis dan kepada adik-adik penulis yaitu Pernando Hasudungan Siregar dan Sudirman Hasanuddin Siregar atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik.

Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Skripsi ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terimakasih kepada:

1. Bapak Eliper Siregar dan Ibu Rusmaida Pakpahan selaku orangtua penulis yang telah membesarkan penulis dan memberi dukungan baik melalui doa dan juga dukungan moral dan finansial.

2. Ilda Rouli Siregar selaku kakak penulis yang selalu mendoakan penulis dan membantu orangtua penulis untuk membiayai kuliah penulis serta selalu menasehati penulis dalam hal perkuliahan.

3. Pernando Hasudungan Siregar selaku adik pertama penulis yang rela untuk tidak melanjutkan pendidikannya ke jenjang yang lebih tinggi demi membantu kedua orangtua penulis dan membantu finansial keuarga untuk membiayai kuliah penulis dan adiknya.

4. Sudirman Hasanuddin Siregar selaku adik paling bungsu penulis yang selalu mendoakan penulis, menemani penulis dan memberi masukan- masukan dalam mengerjakan Skripsi ini juga menasehati penulis dalam menjaga kesehatan serta membantu penulis dalam mengerjakan Skripsi ini dengan semampunya.

5. Keluarga Bapak Piner Siregar dan ibu Nurmala Pakpahan selaku bapak tua dan ma tua penulis yang membantu penulis di awal perkuliahan dan juga di akhir perkuliahan ini baik dalam bentuk dukungan dan juga materi.

6. Bapak Ir. Hendra Zulkarnaen M.T. selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak meluangkan waktu dan memberikan bimbingan kepada penulis dalam pengerjaan hingga penyelesaian skripsi ini.

(7)

7. Bapak Dr. Fahmi S.T., M.Sc., IPM. Selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

8. Bapak Ir. Arman Sani M.T. selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang selalu mengingatkan penulis dalam pengerjaan hingga penyelesaian skripsi ini.

9. Bapak Ir. Surya Hardi, M.S., Ph.D. dan Bapak Ir. Arman Sani M.T. selaku dosen penguji penulis.

10. Bapak Tigor Hamonangan Nasution, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing akademik penulis.

11. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

12. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

13. M. Fahmi Syawaldi Rizky selaku laboran di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi, Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

14. Daniel Hutagalung, Teknik Elektro 2015 selaku asisten laboratorium Teknik Tegangan Tinggi, Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

15. Teman-teman angakatan 2012 yang telah sama-sama mengikuti perkuliahan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

(8)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

UCAPAN TERIMAKASIH ... iii

DAFTAR ISI ... v

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Isolator ... 4

2.1.1 Isolator Piring ... 4

2.1.2 Isolator Rantai ... 7

2.1.3 Pemasangan Isolator ... 8

2.2 Isolator Terpolusi ... 9

2.2.1 Pengukuran Tingkat Polusi... 9

2.2.2 Pengaruh Polutan Terhadap Arus Bocor ... 16

2.3 Arus Bocor Pada Isolator ... 18

2.4 Hujan ... 20

2.4.1 Intensitas Hujan ... 20

2.4.2 Kecepatan Jatuh Tetesan Butiran Air Hujan ... 21

BAB III METODE PENELITIAN ... 22

3.1 Umum ... 22

3.2 Waktu dan Tempat ... 22

3.3 Alat dan Bahan ... 22

(9)

3.4 Rangkaian Pengujian ... 28

3.5 Prosedur Pengujian ... 28

3.5.1 Prosedur Pengujian Arus Bocor Isolator Rantai Terpolusi dengan Butiran Air Hujan =1,5mm ... 28

3.5.2 Prosedur Pengujian Arus Bocor Isolator Rantai Terpolusi dengan Butiran Air Hujan =1,5mm ... 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 31

4.1 Hasil Pengujian Arus Bocor Pada Isolator Rantai Terpolusi dengan Ukuran Butiran Air Hujan 1,5mm ... 31

4.1.1 Hasil Pengujian Arus Bocor dengan Sudut Pemasangan 0º ... 31

4.2 Hasil Pengujian Arus Bocor Pada Isolator Rantai Terpolusi dengan Ukuran Butiran Air Hujan 3mm ... 34

4.3 Analisis Grafik Pengaruh Ukuran Butiran Air Hujan Terhadap Arus Bocor ... 38

4.4 Analisis Grafik Pengarus Sudut Pemasangan Isolator Terhadap Arus Bocor ... 41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 43

5.1 Kesimpulan ... 43

(10)

5.2 Saran ... 43 DAFTAR PUSTAKA ... 45 LAMPIRAN

(11)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sistem pentransmisian tenaga listrik di Indonesia, sampai saat ini hampir seluruhnya menggunakan sistem penyaluran hantaran udara. Permukaan isolator langsung terpengaruh dengan keadaan lingkungan karena dipasang pada ruang terbuka sehingga pada permukaan isolator akan menempel polutan, baik itu berupa debu, asap, garam ataupun polutan yang lainnya yang berangsur-angsur akan membentuk suatu lapisankontaminan yang juga akan mempengaruhi konduktivitas permukaan isolator tersebut. Lapisan konduktivitas yang terdapat pada permukaan isolator akan mengalirkan arus permukaan yang disebut arus bocor.

Di daerah tropis seperti Indonesia ini, memiliki curah hujan yang tinggi.

Tegangan pelepasan dari alat-alat listrik yang dipasang di luar akan menjadi berkurang pada saat alat-alat tersebut menjadi basah karena hujan menghantarkan listrik.

Hujan juga mempengaruhi tegangan tembus udara, dimana semakin besar ukuran butiran air hujan maka tegangan tembus udara semakin kecil, hal ini disebabkan karena pengaruh konduktivitas hujan yang lebih besar dibandingkan konduktivitas udara[1].

Akan tetapi, pengikisan atau pembersihan yang dilakukan hujan terhadap polutan yang menempel pada isolator membawa dampak pada intensitas polutan tersebut. Polutan yang menempel pada isolator semakin sering terkena hujan, seharusnya akan mengurangi kadar intensitas polutan[2]. Pemasangan isolator rantai pada tiang transmisi Berbeda-beda. Seharusnya, dengan perbedaan sudut pemasangan pada isolator rantai akan memberikan perbedaan terhadap intensitas polutan tersebut.

Untuk menirukan keadaan udara pada waktu hujan dan keadaan lingkungan sekitar yang menimbulkan polutan yang kemudian menempel pada isolator, dilakukanlah pengujian dalam suasana basah terhadap isolator rantai yang sebelumnya telah terkontaminasi polutan.

(12)

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada skripsi ini adalah:

1. Bagaimana pengaruh polutan yang menempel pada isolator rantai terhadap arus bocor isolator tersebut?

2. Bagaimana pengaruh pembersihan yang dilakukan oleh air hujan tehadap arus bocor isolator rantai terpolusi?

3. Bagaimana pengaruh sudut pemasangan isolator rantai terpolusi terhadap arus bocor isolator tersebut?

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari pnulisan skripsi ini adalah:

1. Menganalisis pengaruh polutan yang menempel pada isolator rantai terhadap arus bocor isolator tersebut.

2. Menganalisis pengaruh pembersihan yang dilakukan oleh air hujan tehadap arus bocor isolator rantai terpolusi.

3. Menganalisis pengaruh sudut pemasangan dan pembersihan oleh air hujan terhadap arus bocor isolator rantai terpolusi.

1.4 Batasan Masalah

Adapun pembatasan masalah yang dilakukan dalam penulisan skripsi ini adalah :

1. Isolator yang digunakan adalah isolator piring jenis porselen.

2. Banyaknya keeping isolator yang digunakan untuk 1 set isolator rantai adalah 4 keping.

3. Pengujian dilakukan dengan menggunakan pemodelan simulasi hujan.

4. Air hujan yang digunakan untuk dicurahkan pada simulasi hujan adalah air keran.

5. Ukuran butiran air hujan yang ditetapkan dalam penelitian ini adalah 2 ukuran yaitu dengan diameter 1,5mm dan 3mm.

6. Polutan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kaolin.

7. Tingkat polutan yang digunakan dalam polutan ini adalah polutan berat.

(13)

8. Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi, Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

9. Penelitian tidak membahas pengaruh reaksi kimia yang terjadi pada air, pengkondisian suhu lingkungan, kelembaban, sudut kemiringan hujan, kecepatan jatuh hujan dan kecepatan angin.

10. Analisa data dilakukan dengan percobaan pengujian tegangan tinggi AC 50Hz

11. Penelitian tidak membahas distribusi tegangan (regulasi tegangan).

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk mendapatkan pengaruh sudut pemasangan terhadap arus bocor isolator rantai.

2. Untuk mendapatkan pengaruh ukuran butiran air hujan terhadap arus bocor isolator rantai.

(14)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Isolator

Pada sistem penyaluran daya listrik dari pembangkit listrik ke konsumen, jarak yang harus dilalui amatlah jauh. Untuk itu, perlu digunakan tegangan tinggi untuk mengurangi rugi-rugi daya di sepanjang saluran. Pada saluran transmisi dan distribusi, masalah isolasi harus lebih diperhatikan karena tegangan yang digunakan cukup tinggi.

2.1.1 Isolator Piring

Dalam jaringan transmisi hantaran udara, isolator yang umumnya dipakai adalah isolator rantai yang terdiri dari beberapa isolator piring. Jumlah piringan tersebut ditentukan oleh tingkat isolasi yang diperlukan untuk menahan tegangan yang tergantung padanya dan tingkat polusi daerah yang dilaluinya.

Bagian utama isolator ada tiga, yaitu: bahan dielektrik, kap dan fittig. Dan untuk merekatkan ketiga bagian tersebut, digunakan semen seperti terlihat pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Konstruksi Isolator Piring[3]

Adapun persyaratan umum yang harus dipenuhi dalam merancang suatu isolator adalah sebagai berikut [3]:

1. Isolator harus memiliki kekuatan mekanis yang kuat untuk menahan beban konduktor, terpaan angin dan lain-lain.

(15)

2. Isolator harus menggunakan bahan dengan resistansi yang tinggi agar tidak terjadi arus bocor yang besar ke tanah.

3. Isolator harus memiliki kekuatan permitivitas yang tinggi agar memiliki kemampuan dielektrik yang baik.

4. Isolator harus padat dan tidak memiliki celah udara karena dapat menimbulakan peluahan sebagian.

5. Isolator dapat menahan flashover.

6. Tidak memiliki lekukan runcing agar pada isolator tidak terjadi medan elektrik yang tinggi.

7. Permukaan isolator harus licin dan bebas partikel runcing.

8. Tidak ada resiko meledak dan pecah.

9. Jarak rambat isolator harus diperbesar jika isolator ditempatkan pada kawasan yang dihuni banyak burung.

10. Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.

11. Bentuk dan dimensi sirip harus dibuat sedemikian rupa agar dapat dengan mudah dibersihkan.

Isolator piring didesain dengan berbagai desain untuk digunakan sesuai tingkat polusi yang ada di daerah dimana isolator tersebuta akan digunakan.

Desain dari isolator piring tersebut ada 3, seperti terlihat pada Gambar 2.2[3]

(a) (b) (c)

Gambar 2.2 a. Isolator Piring Standar;

b. Isolator Anti-Fog c. Isolator Aerodinamis

(16)

Keterangan gambar:

a. Isolator piring dengan desain standar

Isolator ini digunakan pada daerah dengan bobot polusi rendah seperti pada daerarah yang tidak ada industi.

b. Isolator piring dengan desain anti-fog

Isolator ini dirancang memiliki kelengkungan yang lebih dalam untuk memperpanjang jarak rambat arus. Isolator ini digunakan pada daerah dengan polusi tinggi seperti pada daerah industri berat.

c. Isolator piring dengan desain aerodinamis

Isolator ini dirancang memiliki daerah permukaan yang licin sehingga polutan sulit untuk menempel pada permukaannya. Isolator sperti ini biasanya digunakan di daerah gurun.

Isolator piring ini sendiri memiliki 2 jenis, didasarkan pada bahan penyusunnya:

1. Porselen

Porselen merupakan bahan dielektrik yang paling sering digunakan pada isolator. Hal ini terjadi karena porselen memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi dan tidak dipengaruhi oleh perubahan kondisi udara disekitarnya.

Gambar 2.3 Isolator piring jenis porselen

Suatu dielektrik porselen dengan tebal 1,5mm memiliki kekuatan dielektrik sebesar 22-28 kVrms/mm. Jika tebal dielektrik bertambah maka kemampuan dielektrik bahan berkurang. hal ini terjadi karena medan elektriknya tidak seragam. Bila tebal bertambah dari 10mm menjadi 30mm, kekuatan dielektrik berkurang dari 80 kVrms/mm menjadi 55 kVrms/mm. Kekuatan dielektrik

(17)

porselen pada tegangan impuls adalah 50 - 70 % lebih tinggi daripada kekuatan dieletrik pada frekuensi daya.

2. Kaca

Isolator kaca lebih murah daripada porselen, sedangkan karakteristik mekaniknya tidak jauh berbeda dari isolator porselen. Karakteristik elektri dan mekanik dari isolator kaca bergantung pada kandungan alkali pada isolator tersebut. Semakin tinggi kandungan alkalinya maka kemampuan dielektrik isolator akan semakin menurun, hal ini dikarenakan isolator memiliki konduktivitas lebih tinggi.

Kekuatan dielektrik gelas alkali tinggi adalah 17,9 kVrms/mm sedangkan kemampuan dielektrik gelas alkali rendah adalah 48 kVrms/mm. Jika isolator kaca dipasangkan pada suatu sistem tegangan arus searah, maka dapat menimbulkan penguaian kimiawi gelas sehingga akan meningkatkan isolasi dari gelas.

Berdasarkan proses pembuatannya, isolator kaca dibagi menjadi 2 yaitu gelas yang dikuatkan ( annealed glass ) dan gelas yang dikeraskan ( hardened glass ).

Gambar 2.4 Isolator piring jenis kaca 2.1.2 Isolator Rantai

Isolator rantai adalah merupakan kumpulan dari beberapa isolator piring yang disusun secara berantai sehingga menjadi satu kesatuan isolator. Isolator rantai biasanya digunakan untuk menggantung penghantar tranmisi tegangan tinggi pada menara-menara transmisi. Penghantar ini digantung dengan menggunakan isolator agar penghantar listrik ini tidak menyentuh badan menara

(18)

yang dibumikan. Isolator jenis ini dianggap paling effisien untuk mengisolasi antara konduktor dengan tiang menara.

Adapun keuntungan menggunakan isolator rantai adalah:

1. Biaya instalasi isolator rantai cenderung lebih murah dari isolator pin untuk sistem tegangan lebih dari 33kV.

2. Setiap unit isolator piring dirancang untuk bekerja pada tegangan rendah.

sehingga dapat disusun agar dapat mengisolir tegangan kerja.

3. Jika salah satu isolator piring pada suatu renteng isolator rantai rusak, maka kita hanya perlu mengganti isolator piring tersebut dengan isolator piring yang baru.

4. Karena tersusun dari beberapa isolator piring maka isolator rantai memiliki tingkat fleksibel yang tinggi sehingga dapat mengayun mengikuti kabel transmisi.

5. Dengan bertambahnya permintaan akan jaringan transmisi, akan lebih menguntungkan jika meningkatkan suplai daya dengan menaikkan tegangan transmisi. Karena tegangan transmini naik, maka isolator pendukung yang ada juga harus disesuaikan. Dimana isolator rantai dapat dengan mudah dinaikkan kapasitasnya dengan menambahkan jumlah isolator piringnya.

Isolator rantai biasanya dipasangkan pada tower besi. dimana isolator rantai berada dibawah crossarmsehingga secara tidak langsung kabel transmisi mendapatkan proteksi terhadap petir.

2.1.3 Pemasangan Isolator

Untuk transmisi tegangan tinggi, isolator piring dirangkai berbentuk rantai.

Isolator rantai ini juga biasanya dilengkapi dengan arcing horn (busur tanduk).

Hal ini dilakukan untuk melindungi isolator rantai dari bahaya tegangan lebih yang dapat menyebabkan isolator rantai pecah. Pemasangan isolator rantai yang digunakan pada tiang maupun tower transmisi untuk menggantung konduktor hantaran udara ada yang secara horizontal (tension) maupun vertikal (suspension) seperti yang kita lihat pada Gambar 2.5.

(19)

Gambar 2.5 Pemasangan vertikal dan horizontal[4]

Pemasangan suspensi dilakukan guna untuk penghematan biaya, dimana pada pemasangan ini akan mengurangi panjang konduktor sambil mematuhi tingkat isolasi dasar Di daerah dengan kontaminasi tinggi, hal ini dapat dicapai dengan penggunaan profil tipe kanut sehingga meningkatkan jarak kebocoran per unit.

Pada pemasangan tension, karena panjang string bukanlah parameter yang membatasi, maka dianjurkan untuk memilih isolator tipe standar yang akan mencegah akumulasi deposit pada posisi horizontal dan untuk menentukan jumlah unit per string yang diperlukan oleh tingkat kontaminasi.

Namun, pemasangan isolator rantai dengan model tension pada prakteknya tidaklah dipasang tepat horizontal, melainkan memiliki sudut pemasangan yang pada kenyataannya adalah berbeda-beda.

Untuk pemasangan isolator dengan model tension biasanya dilakukan pada menara transmisi yang memiliki sudut belokan. Hal ini dilakukan agar konduktor yang menggantung pada isolator tidak tergelincir atau tertarik hingga mendekati atau bahkan mengenai tiang transmisi. Biasanya, dapat ditemukan pada tower yang dekat dengan gardu induk ataupun pembangkit.

Gambar 2.6 Tower Transmisi dengan isolator pemasangan tension [5]

(20)

Gambar 2.7 Pemasangan isolator dengan model tension [5]

2.2 Isolator Terpolusi

Kondisi cuaca yang berubah-ubah dan daerah yang dilalui jalur transmisi maupun distribusi sangat mempengaruhi polusi yang ada di lingkungan sekitar atau yang dekat dengan dipasangnya isolator. Misalnya, pemasangan isolator yang dekat dengan pantai akan mendapatkan polutan berupa polutan garam, yang dekat dengan hutan akan mendapatkan polutan berupa asap dan kabut ataupun polutan lainnya yang akan menempel pada isolator tersebut.

2.2.1 Pengukuran Tingkat Polusi

Untuk pemasangan isolator,diperlukan banyak ketelitian baik itu dari segi pemilihan desain dan pengukuran tingkat polusi. Berdasarkan SPLN 10-3B, bobot polusi isolator ditetapkan menjadi 4 tingkat, yaitu ringan, sedang, berat, dan sangat berat seperti tertera pada Tabel 2.1 berikut:

Tabel 2.1 Tingkat polusi Dilihat dari Lingkungannya Berdasarkan SPLN 10-3B[6]

Tingkat Polusi

Contoh Lingkungan

Ringan  daerah dengan sedikit industri dan rumah penduduk dengan sarana pembakaran rendah

 daerah pertanian (penggunaan pupuk dapat meningkatkan bobot polusi) dan pegunungan

(21)

Tingkat Polusi

Contoh Lingkungan

 daerah dengan jarak 10km atau lebih dari laut dan tidak ada angin laut yang berhembus.

Cat: daerah-daerah di atas terletak kira-kira 10-20 km dari laut dan tidak terpapar angn laut secara langsung.

Sedang  daerah dengan industri yang tidak menghasilkan polusi gas

 daerah banyak industri dan/atau perumahan yang sering hujan dan/atau berangin.

 daerah yang tidak terlalu dekat dengan pantai kira – kira beberapa kilometer.

Berat  daerah banyak industry dan perkotaan dengan saran pembakaran yang tinggi.

 daerah dekat dengan laut dan terpapar angin laut secara langsung.

Sangat Berat  daerah dekat pantai dan terkena air laut.

 Daerah padang pasir

Dan Berdasarkan standar IEC 60815, tipikal lingkungan yang dimasukkan sebagai contoh, tertera pada Tabel 2.2 berikut :

Tabel 2.2 Tingkat Polusi Dilihat dari Lingkungannya Berdasarkan Standar IEC 60815[7]

Tingat

Polusi Contoh Lingkungan

Sangat Ringan

1

> 50km dari laut, gurun, atau tanah kering terbuka

>10km dari sumber polusi buatan manusia

Dalam jarak terdekat dari sumber polusi yang disebutkan diatas, tetapi :

(22)

Tingat

 angin yang berlaku tidak langsung dari sumber polusi

 dan/atau dengan pencucian bulanan biasa Ringan

2

10-50km dari laut, gurun, atau tanah kering terbuka 5-10km dari sumber polusi buatan manusia

Dalam jarak terdekat daripada yang disebutkan diatas dari sumber polusi, tetapi :

 dan/atau dengan pencucian bulanan biasa Sedang

3

4

3-10km dari laut, gurun, atau tanah kering terbuka 1-5km dari sumber polusi buatan manusia

Dalam jarak terdekat daripada yang disebutkan diatas dari sumber polusi, tetapi :

 dan/atau dengan pencucian bulanan biasa

Lebih jauh dari sumber polusi daripada yang disebutkan di atas (jarak di kisaran yang ditentukan untuk dengan tingkat polusi

“ringan”) namun :

 kabut tebal (atau gerimis) sering terjadi setelah musim akumulasi yang panjang (beberapa minggu atau bulan)

 dan/atau hujan deras dengan konduktivitas tinggi

dan/atau level NSDD yang tinggi, antara 5 sampai 10 kali ESDD Berat

5

6

Dalam jarak 3 km dari laut, gurun atau tanah kering terbuka Dalam jarak 1 km dari sumber polusi buatan manusia

Dengan jarak yang lebih jauh dari sumber polusi daripada yang disebutkan diatas (jarak di kisaran yang ditentukan untuk area dengan tingkat polusi “sedang”) namun :

 kabut tebal (atau gerimis) sering terjadi setelah musim akumulasi yang panjang (beberapa minggu atau bulan)

 dan/atau hujan deras dengan konduktivitas tinggi

(23)

Tingat

 dan/atau level NSDD yang tinggi, antara 5 sampai 10 kali ESDD

Sangat Berat 7

Dalam jarak yang sama dari sumber polusi seperti yang di spesifikasikan pada area dengan tingkat polusi “berat” dan :

 langsung terkena semprotan air laut atau kabut garam yang padat

 atau langsung terkena kontaminan dengan konduktivitas yang tinggi, dan dengan sering terkena kabut atau gerimis Ringan ke

berat 8

 Dalam jarak 3 km dari laut

 Dalam jarak 1 km dari sumber polusi buatan manusia

 Terkait dengan kemungkinan kabut asap laut dan atau partikel industri yang berat

Metode yang digunakan dam mengukur bobot polutan adalah metode ESDD dan NSDD. Metode yang umum digunakan untuk menentukan bobot polusi polutan adalah metode ESDD (Equvalent Salt Density Deposit).

1. Metode ESDD

Metode ESDD dilakukan dengan mengukur konduktivitas polutan kemudian disetarakan dengna bobot garam dalam larutan air yang konduktivitasnya sama dengan konduktivitas polutan tersebut. . Untuk mendapatkan nilai ESDD, kita gunakan persamaan – persamaan berikut [7] :

θ 20 = θ [1 – b (t-20)]………...(2.1) Dimana :

θ 20 = konduktivitas larutan pada suhu 20^o C (S/m) θ = konduktivitas larutan pada suhu t (S/m) t = suhu larutan (^oC)

b = faktor koreksi pada suhu t yang dapat dilihat pada Gambar 2.8 dan Tabel 2.3

(24)

Gambar 2.8 Faktor koreksi suhu[7]

Tabel 2.3 Faktor koreksi suhu

T (^oC) B

5 10 20 30

0.03156 0.02817 0.022 0.01905

Kemudian konsentrasi garam (salinitas) dapat dihitung dengan Persamaan 2.2 dibawah ini [6]:

D = (5,7 x θ₂₀ )^1.03 ………...(2.2) Dimana :

D = konsentrasi garam (kg/m³)

θ 20 = konduktivitas larutan pada suhu 20^oC (S/m)

Gambar 2.9 Hubungan antara konduktivitas θ 20 dan D [7]

(25)

Untuk rumus akhir, nilai ESDD dapat dihitung dengan persamaan 2.3 berikut [7] :

ESDD = ………...……….(2.3) Dimana :

ESDD = Equivalent Salt Deposit Density (mg/cm²) G = volume air pencuci (cm³)

D1 =salinitas larutan pencuci tanpa polutan (mg/cm³) D2 =salinitas larutan pencuci terpolusi (mg/cm³) A = luas permukaan isolator (cm²)

Penentuan tingkat bobot polusi isolator dengan metode ESDD berdasarkan SPLN 10-3B seperti yang ditunjukaan pada Tabel 2.4

Tabel 2.4 Tingkat Polusi Berdasarkan Nilai Maksimum ESDD Berdasarkan SPLN 10-3B[6]

Tingkat Polusi ESDD (mg/cm²)

Ringan 0.03 – 0.06

Sedang 0.1 – 0.2

Berat 0.3 – 0.6

Sangat Berat -

2. Metode NSDD

Metode NSDD (Non Soluble Deposit Density) pada dasarnya merupakan kelanjutan dari ter ESDD dimana deposit yang tidak dapat larut (dari larutan ESDD yang diukur) disaring dan ditimbang dengan menggunakan kertas disaring standar. Kertas saringan kering ditimbang sebelum dan sesudah larutan disaring di dalamnya untuk menentukan berat residu yang tidak larut tertinggal (NSDD)

(26)

Gambar 2.10 Prosedur Pengukuran NSDD[7]

Dan untuk menghitung nilai NSDD nya, digunakan persamaan 2.4 berikut :

NSDD =1000 (Wf - Wi) / A………...…….(2.4)

NSDD = kepadatan deposit bahan yang tidak larut (mg/ cm²).

W_f =berat kertas saring yang mengandung polutan dalam kondisi kering (g) W_i = berat awal kertas saring dalam kondisi kering (g).

A = luas permukaan isolator untuk mengumpulkan polutan (cm²)

2.2.2 Pengaruh Polutan Terhadap Arus Bocor

Setiap arus yang mengalir dari konduktor panas ke ground atas permukaan luar suatu perangkat disebut arus bocor. Polutan yang terkandung di udara, berangsur – angsur akan menempel pada permukaan isolator yang mengibatkan pada permukaan isolator akan terbentuk lapisan tipis, yang tentunya sangat mempengaruhi konduktivitas permukaan isolator. Akibatnya, lapisan polutan yang terdapat pada permukaan isolator bersifat konduktif. Lapisan polutan konduktif tersebut dianggap sebagai tahanan yang menghubungkan kedua jepitan logam isolator. Tahanan lapisan polutan jauh lebih rendah daripada tahanan elektrik pada isolator yang mengakibatkan mengalirnya arus pada permukaan isolator yang biasanya disebut arus bocor.

Dalam kasus isolator, arus bocor mungkin tidak selalu menimbulkan bahaya keamanan publik. Masih menjadi factor yang sangat penting untuk dipertimbangkan dalam desain, seleksi, dan pemasangan saluran transmisi. Alasan untuk ini adalah isolator itu sendiri yang kinerjanya secara drastic terpengaruh

(27)

dengan meningkatnya arus bocor. Arus tidak bisa masuk ke dalam isolator, namun jalur resistansi relatif rendah ada di atas permukaan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11 ini sebenarnya adalah antarmuka antara permukaan isolator dan udara. Jalur ini memiliki daya tahan rendah dibandin udara di sekitar isolator.

Ini lebih tepat disebut jalur arus bocor permukaan. Sejumlah kecil arus bocor mengalir di jalur ini dan tidak akan pernah bisa dihilangkan sama sekali.

Namun, tingkat arus bocor yang sangat rendahlah yang dicari, untuk mendapatkan efisiensi yang lebih baik [8].

Gambar 2.11 Jalur Resistansi pada Permukaan Isolator[8]

Bagian dari isolator yang terpolusi tersebut dapat digambarkan seperti pada gambar 2.12 berikut :

Gambar 2.12 Rangkaian Ekuivalen Isolator Terpolusi

(28)

2.3 Arus Bocor Pada Isolator

Bila suatu bahan isolasi dikenai medan elektrik, arus akan mengalir pada bahan isolasi tersebut. Arus yang mengalir tersebut dinamakan arus bocor.

Besarnya arus bocor ini ditentukan oleh resistansi permukaan bahan isolasi. Hal ini juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan disekitar isolator tersebut. Secara teknis, sistem isolasi harus mampu memikul arus bocor tanpa menimbulkan pemburukan pada isolator tersebut.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa arus bocor pada permukaan isolator dipengaruhi kontaminan hujan dan besarnya tegangan yang diberikan. Arus kebocoran minimum dicapai pada isolator luar tanpa kontaminan. Untuk isolator luar di bawah kontaminan hujan, arus bocor cenderung meningkat. Bentuk isolator mempengaruhi arus bocor juga dianalisis[9]. Namun, setelah pembersihan oleh air hujan, kuantitas polutan menurun yang mengakibatkan besarnya arus bocor berkurang[2].

Jika tegangan yang dipikul isolator adalah tegangan bolak – balik (AC), maka selain kedua jenis arus tersebut, pada isolator juga mengalir arus kapasitif.

Arus kapasitif terjadi karena adanya kapasitansi yang dibentuk isolator elektroda seperti ditunjukkan pada Gambar 2.13

Gambar 2.13 Arus bocor pada permukaan isolator [3]

(29)

Rangkaian listrik ekivalen arus bocor ditunjukkan pada gambar 2.14

Gambar 2.14 Rangkaian ekivalen arus bocor

Menurut gambar 2.14, arus bocor yang mengalir melalui suatu isolator adalah :

IB = IP + IC + IV ………...……..(2.5) Dalam hal ini, arus volume dapat diabaikan karena tahanan volume relative besar dibandingkan dengan tahanan permukaan,

Dengan demikian, tahanan ekivalen isolator menjadi seperti pada Gambar 2.15 berikut :

Gambar 2.15 Rangkaian ekivalen arus bocor pada isolator

(30)

sehingga arus bocor yang mengalir melalui suato isolator dapat dirumuskan lebih sederhana menjadi :

IB = IP + IC ……… …………(2.6)

Tahanan permukaan isolator dapat bervariasi, bergantung pada material yang menempel pada permukaan isolator. Keadaan iklim, daerah pemasangan isolator serta kelembaban udara menjadi factor yang mempengaruhi besar dari tahanan permukaan isolator. Polutan yang menempel pada permukaan isolator akan menyebabkan tahanan permukaan isolator turun dan meningkatkan besar arus dan permukaan yang mengalir pada permukaan isolator sehingga arus bocor semakin besar.

Dalam penelitian ini, pengujian dilakukan untuk setiap selang waktu setelah isolator rantai dihujani.

2.4 Hujan

Hujan adalah jatuhnya hydrometeor yang berupa partikel – partikel air dengan diameter 0.5 mm atau lebih. Jika jatuhnya sampai ketanah maka disebut hujan, akan tetapi apabila jatuhannya tidak dapat mencapai tanah karena menguap lagi maka jatuhan disebut Virga. Hujan juga dapat didefinisikan dengan uap yang mengkondensasi dan jatuh ketanah dalam rangkaian proses hidrologi.

2.4.1 Intensitas Hujan

Intensitas hujan adalah banyaknya curah hujan persatuan jangka waktu tertentu. Intensitas hujan berdasarkan besarnya curah hujan dapat dikelompokkan ke dalam 3 kategori, yaitu [1] :

 Hujan gerimis / rintik – rintik (kurang dari 2,5mm/jam),

 Hujan sedang (2,6 – 7,5 mm/ jam),

 Hujan deras/lebat (lebih dari 7,5 mm/jam ).

Apabila dikatakan intensitasnya besar berarti hujan lebat dan kondisi ini sangat berbahaya karena dampak dapat menimbulkan banjir, longsor dan efek negative terhadap tanaman dan lingkungan.

(31)

2.4.2 Kecepatan Jatuh Tetesan Butiran Air Hujan

Ukuran butir – butir hujan adalah berjenis – jenis. Nama dari butir hujan tergantung dari ukurannya. Dalam meteorology, butir hujan dengan diameter lebih dari 0,5 mm disebut hujan dan diameter antara 0,05 – 0,1 mm disebut gerimis (drizzle). Makin besar ukuran butir hujan itu, makin besar kecepatan jatuhnya.

Kecepatan yang maksimum adalah kira -kira 9,2 m/detik. Tabel 2.5 menunjukkan intensitas curah hujan, ukuran – ukuran butir hujan, massa dan kecepatan jatuh butir hujan.

Tabel 2.5. Ukuran, Massa dan Kecepatan Jatuh Butir Hujan [10]

No. Jenis

Diameter (mm)

Massa

(Kg) Kecepatan Jatuh 1

2 3 4 5

Hujan Gerimis Hujan Halus

Hujan Normal Lemah Hujan Normal Deras Hujan Sangat Deras

0.15 0.5

1 2 3

0.0024 0.065

0.52 4.2

14

0.5 2.1 4.0 6.5 8.1

(32)

BAB III

METODE PENELITIAN 3.1 Umum

Metode penelitian merupakan cara yang harus dilakukan dalam kegiatan penelitian agar pengetahuan yang akan dicapai dari suatu penelitian dapat memenuhi nilai-nilai ilmiah.

Pada bab ini dijelaskan mengenai metode yang digunakan pada Skripsi ini dalam meneliti pengaruh sudut pemasangan isolator dan ukuran butiran air hujan pada arus bocor isolator rantai terpolusi.

3.2 Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilakukan di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Universitas Sumatera Utara.

3.3 Alat dan Bahan

Agar dapat melakukan pengujian, dibutuhkan peralatan-peralatan sebagai berikut:

 Trafo Uji

Pada penelitian ini, trafo uji yang digunakan adalah trafo uji High Voltage Test Set Model ET-1010 dengan kapasitas 100kV.

Gambar 3.1 berikut ini merupakan trafo uji yang dipakai dalam pengujian ini.

Gambar 3.1 Trafo Uji

(33)

Trafo uji ini sudah dilengkapi dengan alat pengukur tegangan tinggi yang ditempatkan pada panel kontrol. Pada auto transformator disediakan juga terminal untuk alat ukur eksternal. Auto transformator yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut

Gambar 3.2 Auto Transformator

 Tahanan Peredam dan Tahanan Pengukuran

Pada penelitian ini digunakan 2 tahanan, yaitu:

1. Tahanan peredam dengan spesifikasi 10M ; 60Watt, seperti Gambar 3.3 berikut.

Gambar 3.3 Tahanan 10MΩ; 60Watt

(34)

2. Tahanan pengujian dengan spesifikasi 43k ; 60Watt, seperti Gambar 3.4 berikut.

Gambar 3.4 Tahanan 43kΩ; 60Watt

 Multimeter Digital

Dalam penelitian ini, multimeter yang digunakan sebanyak 2 unit, yang masing-masing mengukur tegangan keluaran dari trafo uji dan mengukur tegangan pada tahanan pengujian.

Gambar 3.5 Multimeter Digital

 Isolator Piring

Dalam penelitian ini, isolator yang digunakan adalah isolator piring standard berbahan porselen berdiameter 254cm. Pada penelitian

(35)

ini, digunakan 8 keping isolator piring yang terdiri atas 2 keping isolator 18000LBS dan 6 keping isolator 15000LBS yang disusun menjadi 2 set isolator rantai dengan masing-masing set terdiri atas 1 keping isolator piring 18000LBS yang ditempatkan di bagian atas dan 3 keping isolator piring 15000LBS di bagian bawahnya seperti yang di tunjukkan pada Gambar 3.6 berikut.

Gambar 3.6 Isolator Piring

 Simulator Hujan

Dalam penelitian ini, digunakan simulator hujan yang dirancang sendiri yang terdiri atas:

1. Tabung yang terbuat dari bahan seng plat dengan alas yang dapat diganti-ganti dan tidak memiliki tutup dengan diameter 60cm dan tinggi 50cm.

2. Alas dari tabung ini dibuat 2 piringan terpisah dan dilubangi dengan diameter alas 60cm dan diameter lubang masing-masing 1,5mm dan 3mm dengan jarak antar lubang 2cm.

3. Tiang penyangga yang terbuat dari besi sebagai tempat peletakan tabung.

4. Plastik tebal dengan Panjang 8m yang dibagi 2 masing-masing 4m. Dalam penelitian ini, plastik berfungsi sebagai penghalang agar air yang dijatuhkan sebagai air hujan tidak merembes kesamping dan mengenai peralatan lainnya.

5. 1 unit ember besar yang berfungsi sebagai wadah penampungan air yang dijatuhkan sebagai air hujan sebelum dibuang.

(36)

6. 2 unit pompa air yang berfungsi masing-masing memompa air naik ke dalam tabung dan yang lainnya memompa air dari ember untuk dibuang.

Gambar 3.7 Rangkaian Simulator Hujan

(37)

 Humiditymeter Digital

Humiditymeter yang digunakan dalam penelitian ini memiliki spesifikasi: merek Lutron PHB 318; range tekanan 7,5-825,0mmHg;

kelembaban 10-110%RH: range suhu 0-50°C. Dalam penelitian ini, alat ini digunakan hanya untuk mengukur suhu saja.

Gambar 3.8 Humiditymeter

 Aquades dan kaolin yang digunakan untuk membuat polutan seperti Gambar 3.9

Gambar 3.9 Aquades dan Kaolin

(38)

3.4 Rangkaian Pengujian

Adapun rangkaian arus bocor pada penelitian ini adalah seperti Gambar 3.10 di bawah ini:

Gambar 3. 10 Rangkaian Pengujian 3.5 Prosedur Pengujian

Sebelum melakukan pengujian, peralatan untuk simulator hujan disusun seperti gambar 3. Untuk selanjutnya, pengujian dilakukan dengan mengikuti prosedur pengujian sebagai berikut:

3.5.1 Prosedur Pengujian Arus Bocor Isolator Rantai terpolusi dengan Butiran Air Hujan = 1,5mm

1. Isolator dicuci dengan air sampai bersih 2. Isolator dikeringkan secara alami

3. Polutan dibuat dengan mencampurkan 500gr kaolin kedalam 4 liter aquades untuk mendapatkan polutan berat

4. Isolator diberi polutan dengan mencelupkan isolator pada polutan buatan

5. Isolator berpolutan dikeringkan secara alami

6. 4 keping isolator piring dirangkai menjadi 1 set isolator rantai 7. Peralatan dirangkai seperti gambar 3.10 dengan alas tabung

simulator hujan dengan ukuran lubang alas = 1,5mm dan isolator rantai disusun vertikal dengan sudut pemasangan 0

8. Pada pengujian ini, arus bocor yang mengalir melalui permukaan isolator rantai. Arus bocor yang akan diukur berada dalam kirsaran mikroampere (µA) sehingga pengukuran yang dilakukan dengan

(39)

menggunakan ammeter praktis akan menghasilkan pembacaan yang tidak akurat. Oleh karena itu untuk mengukur arus bocor, pada penelitian ini ditambahkan suatu rangkaian sederhana yang memanfaatkan hukum Ohm. Pada kabel pembumian rangkaian pengujian, dipasang tahanan dengan nilai yang telah diketahui dan selanjutnya disebut sebagai tahanan pengujian. Tahanan pengujian dihubungkan pada voltmeter sehingga pada saat tegangan kerja diberikan, pada voltmeter akan dapat diperoleh besar arus bocor yang mengalir melalui tahanan pengujian dengan menggunakan persamaan di bawah ini:

= ... (pers 3.1) Dimana

= Arus bocor (Ampere)

= Pembacaan tegangan pada (Volt) R = Tahanan pengujian (Ohm)

9. Saklar primer ( ) ditutup dan AT diatur hingga tegangan keluarannya nol.

10. Saklar sekunder ( ) ditutup.

11. Tegangan keluaran AT dinaikkan secara bertahap dengan kecepatan 1kV/detik sampai voltmeter menunjukkan nilai tegangan kerja yaitu 40kV.

12. Tunggu beberapa saat hingga tegangan pada voltmeter stabil.

13. Nilai tegangan pada voltmeter dicatat.

14. Air dinaikkan untuk mengisi tabung simulator hujan.

15. Isolator dihujani selama 5 menit, dan pada saat yang bersamaan, air dibuang dari ember penampungan dengan menggunakan pompa air.

16. Tegangan keluaran AT dijaga konstan pada tegangan kerja.

Tunggu hingga 4 menit, lalu nilai pada voltmeter dicatat.

17. Lanjutkan pengujian dengan mengulangi prosedur 15-16 sebanyak 3 kali lagi.

18. Tunggu 12 menit, kemudian tegangan pada voltmeter dicatat

(40)

19. Turunkan keluaran AT sampai voltmeter menunjukkan nilai 0 20. Saklar sekunder dibuka

21. Saklar primer dibuka

22. Lakukan pengujian sesuai prosedur 1-21, untuk sudut pemasangan isolator rantai 30°, 45°, 60°, dan 85°.

3.5.2 Prosedur Pengujian Arus Bocor Isolator Rantai terpolusi dengan Butiran Air Hujan = 3mm

1. Ganti alas tabung simulator hujan dengan ukuran lubang alas = 3mm

2. Lakukan pengujian sesuai prosedur 3.5.1

(41)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini akan dijelaskan tentang hasil pengujian arus bocor pada isolator rantai yang telah terpolusi dengan polutan buatan dan kemudian dihujani dengan intensitas hujan yang berbeda-beda untuk masing-masing ukuran diameter air hujan yaitu 1,5mm dan 3mm, serta dengan 5 sudut pemasangan isolator yaitu suspension (0°) dan tension dengan sudut (30°, 45°, 60°, dan 85°).

4.1 Hasil Pengujian Arus Bocor pada Isolator Rantai Terpolusi dengan Ukuran Butiran Air Hujan 1,5mm

4.1.1 Hasil Pengujian Arus Bocor dengan Sudut Pemasangan 0°

Data hasil pengujian arus bocor pada isolator rantai terpolusi dengan ukuran butiran air hujan 1,5mm dengan sudut pemasangan 0° dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut.

Tabel 4.1 Data arus bocor isolator rantai terpolusi dengan sudut pemasangan 0°

Intensitas Air Hujan

(Volt)

(milli Ampere) T (°C) Sebelum dihujani 3.381 0.0786279 29 Dihujani 1 kali 4.13 0.0960465 29.1 Dihujani 2 kali 3.818 0.0887907 29.1 Dihujani 3 kali 3.861 0.0897907 29.3 Dihujani 4 kali 3.798 0.0883256 29.1 12 menit kemudian 3.714 0.0863721 29

(42)

Data hasil pngujian arus bocor pada isolator rantai terpolusi dengan ukuran butiran air hujan 1,5mm dengan sudut pemasangan 30° dapat dilihat pada tabel 4.2 berikut.

(Volt)

(milli Ampere) T (°C) Sebelum dihujani

4.19 0.0974419 28.1

Dihujani 1 kali 5.16 0.12 28.3

Dihujani 2 kali 5.26 0.1223256 28.5 Dihujani 3 kali 5.37 0.1248837 28.5 Dihujani 4 kali 5.48 0.1274419 28.7 12 menit kemudian 4.97 0.1155814 29.1

(Volt)

(milli Ampere) T (°C) Sebelum dihujani 4.133 0.0961163 30 Dihujani 1 kali 5.36 0.1246512 30.2

(43)

(Volt)

(milli Ampere) T (°C) Dihujani 2 kali 5.28 0.1227907 30.2 Dihujani 3 kali 5.19 0.1206977 30.2 Dihujani 4 kali 5.19 0.1206977 30.1 12 menit kemudian 4.72 0.1097674 30

(Volt)

4.38 0.1018605 27.4 Dihujani 1 kali 5.11 0.1188372 27.7 Dihujani 2 kali 5.19 0.1206977 27.8 Dihujani 3 kali 5.36 0.1246512 27.8 Dihujani 4 kali 5.32 0.1237209 28 12 menit kemudian 4.86 0.1130233 28

(44)

(Volt)

4.29 0.0997674 28.8 Dihujani 1 kali 5.53 0.1286047 29 Dihujani 2 kali 5.61 0.1304651 28.8 Dihujani 3 kali 5.69 0.1323256 28.9 Dihujani 4 kali 5.78 0.1344186 28.8 12 menit kemudian 5.23 0.1216279 29

4.2 Hasil Pengujian Arus Bocor pada Isolator Rantai Terpolusi dengan Ukuran Butiran Air Hujan 3mm

Data hasil pngujian arus bocor pada isolator rantai terpolusi dengan ukuran butiran air hujan 3mm dengan sudut pemasangan 0° dapat dilihat pada tabel 4.6 berikut.

(Volt)

4.39 0.102093 28.7

(45)

(Volt)

(milli Ampere) T (°C) Dihujani 1 kali 4.71 0.1095349 28.9 Dihujani 2 kali 5.08 0.1181395 29.1 Dihujani 3 kali 4.89 0.1137209 29 Dihujani 4 kali 4.79 0.1113953 29.1 12 menit kemudian 4.71 0.1095349 29.1

(Volt)

5.28 0.1227907 26.8 Dihujani 1 kali 5.43 0.1262791 27.5 Dihujani 2 kali 5.74 0.1334884 27.8 Dihujani 3 kali 5.32 0.1237209 27.9 Dihujani 4 kali 5.17 0.1202326 28 12 menit kemudian 4.81 0.1118605 27.8

(46)

(Volt)

(milli Ampere) T (°C)

Sebelum dihujani 4.3 0.1 28.3

Dihujani 1 kali 4.77 0.1109302 28.5 Dihujani 2 kali 4.88 0.1134884 28.6 Dihujani 3 kali 4.72 0.1097674 28.9 Dihujani 4 kali 4.61 0.1072093 28.9 12 menit kemudian 4.54 0.1055814 29.1

(Volt)

(milli Ampere) T (°C) Sebelum dihujani 4.2 0.0976744 27.9 Dihujani 1 kali 5.64 0.1311628 27.8

(47)

(Volt)

(milli Ampere) T (°C)

Dihujani 2 kali 5.59 0.13 27.8

Dihujani 3 kali 5.74 0.1334884 27.7 Dihujani 4 kali 5.81 0.1351163 27.5 12 menit kemudian 5.37 0.1248837 27.5

(Volt)

(milli Ampere) T (°C) Sebelum dihujani 4.29 0.0997674 26.2 Dihujani 1 kali 5.26 0.1223256 26.3 Dihujani 2 kali 5.46 0.1269767 26.6 Dihujani 3 kali 5.75 0.1337209 26.7 Dihujani 4 kali 5.62 0.1306977 26.8 12 menit kemudian 4.93 0.1146512 26.8

(48)

4.3 Analisis Grafik Pengaruh Ukuran Butiran Air Hujan terhadap Arus Bocor

Gambar 4.1 Grafik pengaruh air hujan terhadap arus bocor dengan ukuran diameter air hujan 1,5mm

Gambar 4.2 Grafik pengaruh air hujan terhadap arus bocor dengan ukuran diameter air hujan 3mm

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

Sebelum dihujani

Dihujani 1 kali

Dihujani 2 kali

Dihujani 3 kali

Dihujani 4 kali

Arus Bocor (mA)

Intensitas Air hujan

Ukuran Diameter Air Hujan 1,5mm

0°

30°

45°

60°

85°

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

Sebelum dihujani

Dihujani 1 kali

Dihujani 2 kali

Dihujani 3 kali

Dihujani 4 kali

12 menit kemudian

Arus Bocor (mA)

Intensitas Air Hujan

Ukuran Diameter Air Hujan 3mm

0°

30°

45°

60°

85°

(49)

Dari grafik 4.1 didapat bahwa arus bocor saat dihujani masih akan menaik dan akan turun saat hujan berhenti dan dari grafik 4.2 didapat bahwa arus bocor naik saat baru dihujani dan perlahan akan turun saat hujan berhenti.

Dan kita dapat melihat perubahan beberapa saat setelah air hujan berhenti dengan 12 menit setelah arus bocor diukur (air hujan telah berhenti) pada grafik berikut, dimana:

A = Nilai arus bocor beberapa saat setelah air hujan telah berhenti untuk ukuran diameter air hujan 1,5mm

A°= Nilai arus bocor beberapa saat setelah air hujan telah berhenti untuk ukuran diameter air hujan 1,5mm

B = Nilai arus bocor beberapa saat setelah air hujan telah berhenti untuk ukuran diameter air hujan 3mm

B°= Nilai arus bocor beberapa saat setelah air hujan telah berhenti untuk ukuran diameter air hujan 3mm

Gambar 4.3 Grafik perubahan nilai arus bocor beberapa saat setelah air hujan berhenti hingga 12 menit setelah arus bocor diukur (air hujan telah berhenti) untuk diameter air hujan 1,5mm

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

0° 30° 45° 60° 85°

Arus Bocor (mA)

Sudut Pemasangan Isolator

Ukuran Diameter Air Hujan 1,5mm

A A°

(50)

Gambar 4.4 Grafik perubahan nilai arus bocor beberapa saat setelah air hujan berhenti hingga 12 menit setelah arus bocor diukur (air hujan telah berhenti) untuk diameter air hujan 1,5mm

Gambar 4.5 Grafik perbandingan nilai arus bocor antara hujan deras (diameter air hujan 3mm) dengan hujan normal (diameter air hujan 1,5mm) beberapa saat setelah air hujan berhenti hingga 12 menit setelah arus

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

0° 30° 45° 60° 85°

Arus Bocor (mA)

Ukuran Diameter Air Hujan 3mm

B B°

0 1 2 3 4 5 6

Category 1 Category 2 Category 3 Category 4

Arus bocor (mA)

Series 1 Series 2 Series 3

(51)

bocor diukur (air hujan telah berhenti)

Dari grafik tersebut, didapat bahwa untuk sudut pemasangan 45°, arus bocor cenderung turun lebih cepat dibanding sudut pemasangan lainnya. Dan untuk pemasangan 60° dan 85° arus bocornya menaik saat hujan dan menurun dengan signifikan saat hujan berhenti. Hal ini diakibatkan sirip-sirip bagian bawah isolator rantai sudah ikut terkena air hujan, sehingga polutan yang menempel pada bagian bawah isolator ikut dibersihkan oleh air hujan.

4.4 Analisis Grafik Pengaruh Sudut Pemasangan Isolator Terhadap Arus Bocor

Grafik 4.6 Grafik pengaruh sudut pemasangan isolator terhadap arus bocor untuk ukuran diameter air hujan 1,5mm

Dari grafik diatas, didapat bahwa pada hujan normal, arus bocor pada sudut pemasangan 0° selalu lebih rendah dibandingkan sudut pemasangan lain.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

0° 30° 45° 60° 85°

Arus Bocor (mA)

Ukuran Diameter Air hujan 1,5mm

Sebelum dihujani Dihujani 1 kali Dihujani 2 kali Dihujani 3 kali Dihujani 4 kali 12 menit kemudian

(52)

Grafik 4.7 Grafik pengaruh sudut pemasangan isolator terhadap arus bocor untuk ukuran diameter air hujan 3mm

Dari grafik diatas, didapat bahwa arus bocor saat hujan deras pada sudut pemasangan 45° selalu lebih rendah dibandingkan sudut pemasangan lain, kecuali sebelum dihujani, arus bocor terendah berada pada sudut pemasangan 60°.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

0° 30° 45° 60° 85°

Arus Bocor (mA)

Ukuran Diameter Air Hujan 3mm

Sebelum dihujani Dihujani 1 kali Dihujani 2 kali Dihujani 3 kali Dihujani 4 kali 12 menit kemudian

(53)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Saat isolator terpolusi dihujani, nilai arus bocor akan naik. Hal ini diakibatkan konduktivitas air hujan lebih tinggi dibandingkan konduktivitas udara, yang juga diakibatkan tahanan permukaan isolator aan turun.

2. Pada saat hujan normal, arus bocor pada sudut pemasangan 0° selalu lebih rendah dibandingkan sudut pemasangan lainnya. Hal ini disebabkan karena isolator dengan sudut pemasangan 0° (suspensi) tidak semua bagian terkena terpaan air hujan.

3. Pada saat hujan deras, arus bocor pada sudut pemasangan 45° selalu lebih rendah dibandingkan sudut pemasangan yang lainnya.

4. Pada saat air hujan telah berhenti, perubahan arus bocor yang lebih signifikan terjadi pada sudut pemasangan 85°.

5.2 Saran

Dalam melakukan penelitian ini, ada beberapa hal yang terjadi, diantaranya:

 Adanya partial discharge pada saat tegangan kerja dinaikkan.

 Benda benda disekitar peralatan lebih mudah konduktif dan menimbulkan percikan api pada plastic dan tali pada saat penelitian dilakukan.

 Nilai tegangan yang terbaca pada voltmeter tiba-tiba turun pada saat isolator dihujani dan kembali ke tegangan kerja setelah penghujanan dihentikan dan tiba-tiba naik beberapa saat setelah penghujanan selesai.

Untuk itu, beberapa saran yang dapat diberikan adalah sebagai berikut:

(54)

1. Penelitian dapat dilakukan untuk mencari pada saat tegangan berapa terjadinya partial discharge pada saat dihujani untuk beberapa isolator.

2. Penelitian dapat dilakukan untuk mencari persentasi drop tegangan pada saat hujan dan besar persentasi naiknya tegangan beberapa saat setelah hujan.

3. Untuk penelitian yang dilakukan dengan tegangan kerja diatas tegangan tembus udara, harap memperhatikan jarak antara peralatan listrik terhadap benda-benda yang ada di sekitar daerah penelitian terutama benda-benda yang bersifat konduktif ataupun benda-benda yang dapat berubah menjadi konduktif akibat factor lain.

(55)

DAFTAR PUSTAKA

1. Chanlyn S, Join Wan. 2016. Pengaruh Ukuran Butiran Air Hujan Terhadap Tegangan Tembus Udara. Medan: Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

2. Sinaga, Zico Venancio. 2015. Pengaruh Pembersihan Oleh Hujan Terhadap Arus Bocor Isolator PIN-POST 20 KV Terpolusi. Medan:

Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. L Tobing, Bonggas. 2012. Peralatan Tegangan Tinggi, edisi kedua, Jakarta:

Penerbit Erlangga.

4. Mehta, V.K. 2003. Principles of Power System. India: S. Chand & Company LTD

5. Yang, Xi. “Grading Ring Optimization for Tension Porcelin Insulator String on Double Circuit Tension Tower in 1000kV AC Transmission Lines”. International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials. IEEE. 2012.

6. SPLN 10-3B, “Tingkat Intensitas Polusi Sehubungan dengan Pedoman Pemilihan Isolator”, Perusahaan Listrik Negara, 1993.

7. Standart IEC 60815, “Guide for the selection and dimensioning of high- voltage insulators for polluted conditions”, 2001.

8. Amin. M., Salman Amin, M. Ali, “Monitoring of Leakage Current for Composite Insulator and Electrical Devices” Rev.Adv. Material Science 21 (2009) pp. 75-89

9. Syakur, Abdul, 2014. “The Electrical Performance of Epoxy Resin Insulator under Rain Contaminants” Proceeding of International Conference on Electrical Engineering, Computer Science and Informatics (EECSI 2014). Yogyakarta, Indonesia, 20-21 August 2014.

10. Sosrodarsono, Suyono. 2003. Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta: PT.Abadi

(56)

LAMPIRAN

A. Persentase Perubahan Arus Bocor

Persentase perubahan arus bocor diperoleh dari persamaan berikut ini:

=

x 100%

1. Ukuran Butiran Air Hujan 1,5mm

a. Persentase perubahan arus bocor dengan sudut pemasangan 0°

Intensitas Air Hujan Persentase perubahan (%)

Status

Sebelum dihujani