PENGARUH PEMBERSIHAN OLEH HUJAN
TERHADAP ARUS BOCOR ISOLATOR
PIN-POST
20 KV TERPOLUSI
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh:
ZICO VENANCIO SINAGA
NIM: 090402058
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
PENGARUH PEMBERSIHAN OLEH HUJAN TERHADAP
ARUS BOCOR ISOLATOR
PIN-POST
20 KV TERPOLUSI
Oleh:
ZICO VENANCIO SINAGA NIM: 090402058
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 30 bulan April tahun 2014 di depan penguji:
1) Ir. Syahrawardi : Ketua Penguji : ... 2) Ir. Masykur Sjani, M.T : Anggota Penguji : ...
Disetujui oleh:
Pembimbing Tugas Akhir
Ir. Hendra Zulkarnain NIP: 19610514 198601 1 003
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
PENGARUH PEMBERSIHAN OLEH HUJAN TERHADAP
ARUS BOCOR ISOLATOR
PIN-POST
20 KV TERPOLUSI
Oleh:
ZICO VENANCIO SINAGA NIM: 090402058
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 30 bulan April tahun 2014 di depan penguji:
1) Ir. Syahrawardi : Ketua Penguji 2) Ir. Masykur Sjani, M.T : Anggota Penguji
Disetujui oleh:
Pembimbing Tugas Akhir
Ir. Hendra Zulkarnain NIP: 19610514 198601 1 003
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU
ABSTRAK
Isolator yang terpasang pada ruangan terbuka akan dilapisi polutan yang berasal dari lingkungan di sekitarnya. Sedikit banyaknya (intensitas) polutan akan mempengaruhi konduktivitas permukaan isolator dan menyebabkan arus bocor (leakage current) mengalir pada permukaan isolator. Akan tetapi ketika cuaca hujan, air hujan akan mengikis polutan yang menempel pada isolator sedikit demi sedikit. Hal ini tentu saja akan mempengaruhi intensitas polutan tersebut, sehingga arus bocornya juga ikut berubah.
Dalam tugas akhir ini akan diamati bagaimana pengaruh pembersihan yang dilakukan oleh hujan terhadap besarnya nilai arus bocor yang mengalir pada
permukaan isolator yang terpolusi asam nitrat (HNO3). Penelitian menunjukkan bahwa semakin sering diterpa oleh hujan, maka konduktivitas polutan semakin berkurang. Pada isolator uji yang digunakan, penurunan konduktivitas polutan akibat pembersihan yang dilakukan oleh hujan adalah 1 sampai 8 kali. Menurunnya konduktivitas polutan menyebabkan arus bocor isolator juga menurun sebesar 1 sampai 6 kali dari keadaan awal isolator terpolusi.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur tiada terkira penulis panjatkan kepada Allah YEHUWA (Ibrani: הוהי − YHWH) atas segala berkat dan karunia-Nya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
PENGARUH PEMBERSIHAN OLEH HUJAN TERHADAP ARUS BOCOR ISOLATOR PIN-POST 20 KV TERPOLUSI
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah
membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Marsen E. Sinaga dan Dra. Rismawati Sigiro, serta adik-adik penulis, yaitu Vasco Ignacio Sinaga, Francesco Clemencio Sinaga, dan Keyko Cecilia Sinaga, yang selalu memberikan semangat kepada penulis dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini.
Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga banyak mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Hendra Zulkarnain, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini.
2. Almarhum Bapak Ir. Satria Ginting, selaku Dosen Wali penulis.
4. Abang Johannes Sembiring, S.E, selaku Pemandu Pelajaran Alkitab di Rumah (PAR) penulis.
5. Keluarga besar Saksi-saksi Yehuwa di Sidang Medan Baru, khususnya Eko Tampubolon, Rahmad Hariadi, Amd., dan Abdi Hidayat, di Medan English Group, dan di Sidang Pekanbaru Barat.
6. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU dan Bapak Rahmat Fauzi, S.T, M.T, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU.
7. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
9. Seluruh asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi, khususnya Join Sigalingging dan Raymond Aryanto Sitorus, yang dengan kerelaan hati meluangkan waktunya untuk membantu pengambilan data Tugas Akhir. 10.Sahabat-sahabat Sendok~09, khususnya Obet Powell L Tobing, Alfonso
M Siregar, dan Eko Kurniawan, yang selalu ada di saat suka maupun duka. 11.Teman-teman 2011, 2012, 2013, dan 2010 yang selalu setia meramaikan
Sekretariat Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro (IMTE) FT USU.
12.Serta untuk semua yang telah mendukung penyelesaian Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan penulis satu persatu.
Penulis sadar bahwa Tugas Akhir ini masih kurang sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.
Medan, 30 April 2014 Penulis,
iv
1.2. Perumusan Masalah ... 1
1.3. Batasan Masalah ... 2
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 3
1.4.1. Tujuan Penelitian ... 3
1.4.2. Manfaat Penelitian ... 3
1.5. Metode Penulisan ... 3
1.6.Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Isolator ... 6
2.1.1. Jenis Isolator ... 6
2.1.2. Tahanan Isolator ... 10
2.1.3. Pengukuran Resistansi Bahan Isolasi Padat ... 12
2.1.3.1.Metode Pengukuran Langsung ... 12
2.1.3.2.Metode Pengukuran Tidak Langsung ... 14
2.1.4. Isolator Terpolusi... 17
2.1.5. Pengukuran Tingkat Polusi... 19
2.2. Pengaruh Kadar Asam terhadap Arus Bocor Isolator ... 21
2.2.1. Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit ... 21
2.2.2. Molaritas (M)... 22
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 24
3.2. Bahan Pengujian ... 24
3.3. Alat Penelitian dan Spesifikasinya... 24
3.4. Variasi Pengujian ... 26
3.5. Prosedur Percobaan ... 26
3.5.1. Pengujian Arus Bocor Isolator dalam Keadaan Bersih ... 26
3.5.2. Pengujian Arus Bocor Isolator dengan Tingkat Intensitas Polusi Berat ... 28
3.5.3. Pengujian Arus Bocor Isolator dengan Tingkat Intensitas Polusi Sedang ... 32
3.5.4. Pengujian Arus Bocor Isolator dengan Tingkat Intensitas Polusi Ringan... 32
3.6.Diagram Alir (Flowchart) Penelitian ... 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Percobaan ... 38
4.2. Analisis Data ... 38
4.2.1. Pengolahan Data Hasil Percobaan untuk Arus Bocor ... 38
4.2.1.1.Kondisi Isolator Bersih ... 39
4.2.1.2.Kondisi Isolator dengan Tingkat Intensitas Polusi Berat ... 39
4.2.1.3.Kondisi Isolator dengan Tingkat Intensitas Polusi Sedang .. 40
4.2.1.4.Kondisi Isolator dengan Tingkat Intensitas Polusi Ringan .. 41
4.2.2. Pengolahan Data Hasil Percobaan untuk ESDD (Equivalent Salt Deposit Density) ... 43
4.2.2.1.Kondisi Isolator dengan Tingkat Intensitas Polusi Berat ... 43
4.2.2.2.Kondisi Isolator dengan Tingkat Intensitas Polusi Sedang .. 44
4.2.2.3.Kondisi Isolator dengan Tingkat Intensitas Polusi Ringan .. 46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 48
5.2.Saran ... 49
vi
DAFTAR GAMBAR
NO. NAMA GAMBAR HALAMAN
1.1 Rangkaian Percobaan ... 4
2.1 Tipe konstruksi dari isolator gantung keramik. (a) Standar (b) Tipe terbuka (c) Anti kabut dan digunakan pada aplikasi tegangan DC... 7
2.2 Bentuk-bentuk isolator keramik. (a) Tipe pin (b) Tipe post (c) Tipe pin-post (d) Isolator piring ... 8
2.3 Bentuk isolator polimer. (a) Tipe rantai dan (b) Tipe post ... 9
2.4 Arus bocor pada permukaan isolator ... 10
2.5 Rangkaian ekivalen arus bocor ... 11
2.6 Rangkaian ekivalen arus bocor pada isolator ... 11
2.7 Elektroda pengukuran resistansi isolasi ... 13
2.8 Metode pengukuran resistansi isolasi secara langsung ... 14
2.9 Pengukuran resistansi isolasi secara tidak langsung rangkaian seri ... 15
2.10 Pengukuran resistansi isolasi secara tidak langsung rangkaian paralel 17 2.11 Perpanjangan sirip yang terpasang pada isolator porselen ... 19
2.12 Pengaruh molaritas larutan HNO3 (a) 1M (b) 0,5M (c) 0,1M (d) 0M (air biasa) terhadap daya hantar listrik ... 23
3.1 Pengeringan secara alami isolator di dalam ruang pengeringan ... 26
3.2 Rangkaian percobaan ... 27
viii
3.4 Rangkaian pengukuran arus pada tabung ... 29
3.5 Diagram alir (flowchart) penelitian ... 34
4.1 Arus bocor isolator yang terpolusi berat pada berbagai keadaan ... 40
4.2 Arus bocor isolator yang terpolusi sedang pada berbagai keadaan ... 41
4.3 Arus bocor isolator yang terpolusi ringan pada berbagai keadaan ... 42
4.4 Perbandingan arus bocor pada berbagai tingkat intensitas polusi ... 42
4.5 Nilai ESDD isolator yang terpolusi berat pada berbagai keadaan ... 44
4.6 Nilai ESDD isolator yang terpolusi sedang pada berbagai keadaan ... 45
4.7 Nilai ESDD isolator yang terpolusi ringan pada berbagai keadaan ... 47
DAFTAR TABEL
NO. NAMA TABEL HALAMAN
2.1 Tingkat polusi dilihat dari lingkungannya ... 19
3.1 Faktor koreksi suhu ... 30
3.2 Alur Percobaan... 32
4.1 Arus bocor isolator pada saat bersih ... 39
4.2 Arus bocor isolator yang terpolusi berat sebelum dan setelah dihujani 39 4.3 Arus bocor isolator yang terpolusi sedang sebelum dan setelah dihujani ... 40
4.4 Arus bocor isolator yang terpolusi ringan sebelum dan setelah dihujani ... 41
4.5 Pengukuran ESDD sebelum dan setelah dihujani, dengan tingkat intensitas polusi berat ... 43
4.6 Hubungan antara ESDD dan arus bocor isolator dengan tingkat intensitas polusi berat ... 43
4.7 Pengukuran ESDD sebelum dan setelah dihujani, dengan tingkat intensitas polusi sedang... 44
4.8 Hubungan antara ESDD dan arus bocor isolator dengan tingkat intensitas polusi sedang... 45
4.9 Pengukuran ESDD sebelum dan setelah dihujani, dengan tingkat intensitas polusi ringan ... 46
