Pengaruh Posisi Stub Isolator Terhadap Distribusi Tegangan Pada Isolator Piring Gelas

(1)

PENGARUH POSISI

TEGANGAN

Diajukan u menyele Departemen Teknik E

DEPART

UNIVERSI

TUGAS AKHIR

OSISI

STUB

_{ISOLATOR TERHADAP D}

GAN PADA ISOLATOR PIRING GELA

an untuk memenuhi salah satu syarat dalam yelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada

k Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumat Oleh

ANDI HIDAYAT

NIM : 100402035

ARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

VERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

DISTRIBUSI

GELAS

am

matera Utara

RO

(2)

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PENGARUH POSISI

STUB

_{ISOLATOR TERHADAP DISTRIBUSI}

TEGANGAN PADA ISOLATOR PIRING GELAS

Oleh:

ANDI HIDAYAT

100402035

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 12 Bulan November Tahun 2014 di depan Penguji: 1. Ketua Penguji : Ir. Hendra Zulkarnaen

2. Anggota Penguji : Ir. Zulkarnaen Pane, MT

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

Ir. Syahrawardi NIP. 19570223 198303 1 002

Diketahui Oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU

(3)

ABSTRAK

Distribusi tegangan tidak merata dikarenakan timbulnya kapasitansi sasar

yang terjadi antara isolator dengan menara dan isolator dengan konduktor.

Kerusakan isolator piring berbahan gelas diakibatkan diantaranya oleh perubahan

cuaca yang tajam, arus surja, dan flashover. Kerusakan isolator piring gelas akan

meninggalkan bongkol (stub) yang dapat memperpendek jarak rambat isolator.

Pengaruh tersebut memungkinkan terjadinya perubahan besaran distribusi

tegangan pada tiap unit isolator piring.

Dalam penelitian ini dilakukan percobaan terhadap letak posisi stub yang

berbeda dari tiap unit isolator untuk mengetahui pengaruhnya terhadap distribusi

tegangan. Percobaan dilakukan dengan menggunakan 8 (delapan) unit isolator

piring gelas dan 1 (satu) unit stub isolator dengan menggunakan elektroda

bola-bola sebagai alat pengukur tembus listrik. Jarak dari elektroda bola-bola-bola-bola sebesar 2

mm yang di isolasi oleh dielektrik udara.

Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa impedansi total pada unit isolator

yang rusak (stub) akan mengalami penurunan disebabkan terpecahnya bahan

dielektrik gelas akan menaikkan nilai kapasitansi dan menurunkan nilai resistansi.

Sehingga terpecahnya isolator berbahan gelas akan mempengaruhi besarnya

persentase distribusi tegangan yang terdapat pada suatu rentengan isolator rantai

dan persentase distribusi tegangan akan naik untuk isolator lain yang berada satu

tingkat dari isolator yang mengalami kerusakan untuk posisi isolator lain yang

menujuground.

(4)

ii

KATA

PENGANTAR

Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas berkah, ridho, dan

rahmat-Nya kepada Penulis serta dipanjatkan junjungan kepada Rasulullah

Muhammad SAW dengan hadirnya dua wasiat Al-Qur’an dan hadis sebagai

tuntunan kehidupan manusia di bumi ini sehingga Penulis dapat menyelesaikan

dengan baik Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat bagi Penulis untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:

“PENGARUH POSISISTUB_{ISOLATOR TERHADAP DISTRIBUSI} TEGANGAN PADA ISOLATOR PIRING GELAS”

Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, Penulis

mendapat dukungan, bimbingan, dan pertolongan dari berbagai pihak. Untuk itu,

dengan setulus hati Penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada:

1. Kedua Orangtua tercinta, Muhari dan Aminah Tujuriah Batubara yang

selalu memberikan dukungan moril maupun materil serta perhatian dan doa

yang tak henti-hentinya selama hidup Penulis.

2. Opung Duma Napitupuluh yang menjadi Malaikat Penyelamat bagi Penulis

sehingga sudah tahun demi tahun terlewati bersama di Pajak Horas

Pematangsiantar. Karena uluran tangannyalah maka Penulis dapat

melanjutkan studi dari awal sampai akhir.

3. Saudara seperjuanganku, bang Todi Krisdianto S.Pd, bang Yusri Fahmi

alias Aseng, adik Bayu Prasetya, adik Mega Amalia dan adik Ade Suri

Arimbi. Terimakasih atas persaingan dan dorongan selama ini demi

menunjukkan jati diri terbaik sebagai generasi terunggul sehingga Penulis

dengan tekun dapat menyelesaikan perkuliahan dengan baik.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik

Elektro dan sebagai Dosen Wali Penulis yang telah memberikan arahan dan

(5)

5. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir dan sebagai

Kepala Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro

FT-USU yang telah banyak membimbing dan membantu Penulis dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia Tarigan, M.Sc selaku Wakil Dekan III

FT-USU yang banyak memberikan pengalaman, motivasi dan bantuan moril

maupun materil sehingga Penulis menganggap sudah sebagai orangtua

kandung di negeri perantauan ini.

7. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.

8. Kawan-kawan asisten Teknik Tegangan Tinggi (T3) Depertemen Teknik

Elektro USU, yang banyak membantu Penulis dalam menyusun Tugas

Akhir sampai sejauh ini.

9. Seluruh rekan-rekan, abang-abang, dan adik-adik di Departemen Teknik

Elektro, kawan satu kos Mursyid TE’10 juga khususnya kepada kawan

seperjuangan Riki TE’10 dan Suhendri TE’10 yang telah banyak

mengarungi lika-liku kehidupan bersamamu.

10. Kawan-kawan Anggota Muda, Anggota Biasa, Pengurus, dan Alumni

seluruhnya dari Himpunan Mahasiswa Islam (HMI) Komisariat Fakultas

Teknik USU yang telah menjadi saudara kandung Penulis di tanah

perantauan.

11. Terutama dan teruntuk Engkau yang selalu menghiasi dan mewarnai

kehidupanku dengan senyum indahmu, Adinda Shinta Aisyah Putri

Dalimunthe yang telah memberikan perhatian dengan sangat luar biasa

hebatnya sehingga tunggulah tiba waktunya bagi kita bersatu untuk

mengarungi pahit atau manisnya kehidupan.

12. Para pejuang yang merintis jalan kebenaran BIKE TO CAMPUS USU,

K3M PECINTA ALAM FT USU, dan SIMETRIKAL FT USU. Salam

juang untuk semuanya semoga kesuksesan akan beriringan bersama kita

semua.

13. Tim Pemprakarsa terbentuknya Grup Facebook “Andi Lover’s_{” ,} _Akbar

Dnick TE’13, Ilham Budianto TM’13, dan Novra Tama TS’13. Terimakasih

(6)

iv meraih gelar sarjana. Semoga generasi andi lover’s _{akan selalu}

mengharumkan bumi tercinta ini karena ditangan kita tergenggam arah

bangsa.

14. Semua orang yang tidak dapat disebutkan satu persatu, Penulis banyak

mengucapkan terimakasih.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh

karena itu Penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi

penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhirnya Penulis berharap Tugas Akhir ini

dapat bermanfaat bagi para pembaca, khususnya kaum terpelajar yang ingin lebih

mengetahui dan mendalami Tugas Akhir Penulis.

Medan, September 2014

Penulis

Andi Hidayat

(7)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ...i

KATA PENGANTAR ...ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ...vii

DAFTAR TABEL ...ix

DAFTAR LAMPIRAN ...ix

BAB I. PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 4

2.1 Isolator Piring... 4

2.1.1 Umum ... 4

2.1.2 Konstruksi Isolator Piring ... 6

2.1.3 Jenis Bahan Dielektrik ... 8

2.1.4 Tahanan Isolator ... 11

2.1.5 Kerusakan pada Isolator Piring... 13

2.1.6 Stub ... 14

2.2 Kapasitansi ... 16

2.3 Distribusi Tegangan ... 18

BAB III. METODELOGI PENELITIAN... 22

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 22

3.2 Metode Pengumpulan Data... 22

3.3 Peralatan dan Bahan Penelitian... 23

(8)

vi

3.3.2 Bahan ... 25

3.4 Rangkaian Penelitian ... 25

3.5 Prosedur Penelitian ... 26

3.5.1 Kondisi Normal... 26

3.5.2 Kondisi Abnormal... 26

BAB IV. HASIL DAN ANALISIS PENELITIAN ... 28

4.1 Hasil Penelitian ... 28

4.2 Hasil Perhitungan Persentase Distribusi Tegangan ... 31

4.3 Analisis Perhitungan Distribusi Tegangan... 38

4.3.1 Analisis Kondisi Normal ... 38

4.3.2 Analisis Perbandingan Kondisi Normal vsStubPosisi 1 ... 39

4.3.9 Analisis Perbandingan Kondisi Normal vsStub Posisi 8 .. 43

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 44

5.1 Kesimpulan ... 44

5.2 Saran ... 44

DAFTAR PUSTAKA ... 45

LAMPIRAN... 46

(9)

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Hal

2.1 Isolator dalam bentuk piring 5

2.2 Isolator rantai pada saluran transmisi 5

2.3 Penampang melintang isolator piring 6

2.4 Jenis konstruksi rentengan isolator piring (a) vertikal

(suspension string)(b) horisontal (tension string)

(c)V string 8

2.5 Jenis isolator (a) porselen (b) gelas. 10

2.6 Komponen arus bocor pada isolator 11

2.7 Rangkaian ekuivalen arus bocor isolator 11

2.8 Rangkaian ekuivalen isolator mengabaikan arus volume 12

2.9 Peristiwaflashover(lewat denyar) 14

2.10 Kerusakan isolator rantai saluran transmisi 14

2.11 Peristiwa lewat denyar pada isolator gelas. 15

2.12 Rangkaian ekuivalen pada isolator piring 15

2.13 Rangkaian ekuivalen daristubkondisi kering dan bersih 16

2.14 Kapasitansi pada logam sejajar 16

2.15 Komponen kapasitansi isolator piring 19

2.16 Susunan isolator piring membentuk kapasitansi 19

2.17 Rangkaian distribusi tegangan menggunakan metode kirchoff 20

3.1 Papan kontrol transformator uji 23

3.2 Trafo uji 23

3.3 Kabel penyambung 24

3.4 Resistor peredam 24

3.5 Elektroda bola-bola 24

(10)

viii

3.7 Objek ujistubisolator 25

3.8 Rangkaian percobaan distribusi tegangan isolator 25

4.1 Impedansi pada isolator Z3> Z’3. (a) Normal (b) Abnormal 31

4.2 Rangkaian ekuivalenstubisolator piring gelas 32

4.3 Persentase distribusi tegangan pada kondisi normal 38

4.4 Perbandingan persentase distribusi tegangan kondisi normal

vsstub pada posisi 1 39

vsstubpada posisi 2 39

(11)

DAFTAR TABEL

No. Judul Hal

2.1 Permitivitas bahan dielektrik 17

4.1 Tegangan tembus sela bola pada kondisi normal 28

4.2 Tegangan tembus sela bola pada kondisistubpada posisi 1 28

DAFTAR LAMPIRAN

No. Judul Halaman

1 Spesifikasi Isolator Uji ... 46