pengujian tegangan flashover dan arus bocor pada isolator 20 kv

PENGUJIAN TEGANGAN FLASHOVER DAN
ARUS BOCOR PADA ISOLATOR 20 KV
BERBAHAN RESIN EPOKSI SILANE KONDISI
BASAH DAN KERING
Muhammad Ervan Dwi Setiaji#1, Yunigtyastuti#2, Abdul Syakur#3
#
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
[email protected]
Abstrak - Salah satu peralatan listrik yang sangat penting pada
sistem tenaga listrik adalah isolator yang berfungsi sebagai
penyangga kawat saluran udara dan sebagai penyekat (isolasi)
antara kawat tegangan tinggi dengan menara (tower) transmisi.
Kelemahan bahan isolator, pada bagian permukaannya yang
bersifat mudah dibasahi oleh air. Pengaruh lingkungan seperti
kelembaban, temperatur atau suhu dan terutama pada saat
kondisi basah isolator arus bocor yang mengalir pada
permukaan isolator akan menjadi sangat tinggi yang selanjutnya
mengakibatkan flashover pada permukaan isolator.
Penelitian ini dilakukan pada isolator 20kV berbahan resin
epoksi silane dalam kondisi basah dan kondisi kering. Sistem
pengukuran sudut kontak, arus bocor, dan tegangan flashover
permukaan pada bahan mengacu pada standar yang berlaku.
Parameter hasil pengukuran digunakan untuk membandingkan
dan menganalisa sudut kontak, arus bocor, tegangan flashover
yang terjadi pada permukaan isolator kondisi basah dan kondisi
kering.
Dari hasil pengujian dan analisa data didapat bahwa nilai
tegangan flashover kondisi basah lebih kecil daripada saat
kondisi kering dan arus bocor pada kondisi basah lebih besar
daripada saat kondisi kering. Hal ini didapatkan pada kondisi
basah isolator variasi BKB asli diperoleh tegangan flashover
60,688kV dan pada tegangan terapan 18,64kV diperoleh nilai
arus bocor 103,207 μA dan. Sementara pada kondisi kering
diperoleh tegangan flashover 111,320kV dan nilai arus bocor
42,701 μA. Untuk sudut kontak diperoleh nilai 66,1180-74,7170
yang dapat dikategorikan bersifat partially wetted (basah
sebagian).
Kata kunci-Tegangan flashover, isolator 20 kV, arus bocor
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Isolator merupakan salah satu komponen sistem tenaga
lstrik yang berfungsi untuk mengisolasi konduktor jaringan
bertegangan dengan tiang penyangga atau menara (tower)[1].
Bahan yang sering digunakan untuk isolator tegangan tinggi
terbuat dari bahan keramik dan gelas. Kelebihan bahan isolasi
keramik dan gelas adalah kapasitas panas yang baik dan
konduktivitas panas yang rendah, tahan korosi, keras dan
kuat[4]. Namun, bahan isolasi keramik dan gelas memiliki
kelemahan dari segi mekanis yaitu berat dan permukaannya
yang bersifat menyerap air (hygroscopic) sehingga lebih
mudah terjadi arus bocor pada permukaan yang akhirnya
dapat menyebabkan lewat denyar (flashover)[4].
Salah satu alternative adalah menggunakan (memilih)
bahan isolasi polimer sebagai isolator tegangan tinggi.
Dibanding dengan bahan keramik atau bahan gelas, bahan
isolasi polimer memiliki keuntungan antara lain : sifat
dielektris, resistivitas volume dan sifat termal lebih baik,
konstruksi relatif lebih ringan (rapat massa rendah), kedap air
(hidrophobik), ketahanan kimia yang baik, ketahanan yang
tinggi terhadap asam, serta proses pembuatan tidak
memerlukan suhu yang tinggi dan relatif lebih cepat.
Sedangkan kekurangannya antara lain : bahan isolator polimer
kurang tahan terhadap perubahan cuaca sehingga akan
menyebabkan kekuatan mekanis menurun dan kerusakan fisik
isolator[4].
Keadaan lingkungan seperti kelembaban, curah hujan yang
menyebabkan permukaan isolator basah, hal ini menjadikan
isolator semakin dilapisi dengan kotoran dan bahan kimia
dalam jangka panjang. Ketika isolator basah, arus bocor yang
mengalir pada permukaan isolator akan menjadi sangat tinggi
yang selanjutnya mengakibatkan flashover pada permukaan
isolator. Sementara pada saat kondisi kering lapisan polusi ini
tidak memiliki efek yang terlalu merugikan pada isolator[5].
Untuk itu penulis melakukan pengujian tegangan flashover
dan arus bocor pada isolator kondisi basah dan kering yang
diharapkan dapat mengetahui sifat atau kinerja isolator dalam
keadaan tersebut.
B. Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini yaitu :
1) Mengetahui, mengukur, menganalisis arus bocor, dan
berapa besar tegangan flashover yang terjadi pada isolator
polimer resin epoksi dengan pengisi silane dan pasir silika
pada kondisi kering dan basah.
2) Menghitung besarnya sudut kontak dan mengetahui
pengaruh bahan isolasi polimer resin epoksi dengan
pengisi silane dan pasir silika terhadap nilai sudut kontak.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Isolator
Isolator mempunyai sifat atau kemampuan untuk dapat
memisahkan secara elektris dua buah penghantar atau lebih
yang berdekatan sehingga arus listrik tidak mengalir dari
konduktor jaringan ke tanah[3]. Dengan demikian konstruksi
harus sangat diperhatikan dan bahan isolasi haruslah
mempunyai kekuatan dielektrik yang baik sehingga sifat
hantarannya dapat dikurangi[1].
1) Konstruksi dan jenis isolator
Bagian utama dari suatu isolator terdiri dari bahan
dielektrik, jepitan logam dan tonggak logam. Umumnya
dielektrik isolator terbuat dari bahan porselen, gelas, polimer
dan karet-silikon (silicon rubber), sedangkan jepitan terbuat
dari besi tuangan atau baja[1].
Dilihat dari lokasi pemasangan, isolator terdiri dari isolator
pasang dalam (indoor) dan isolator pasang luar (outdoor).
Isolator pasang luar dibuat bersirip untuk memperpanjang
lintasan arus bocor dan mencegah terjadinya jembatan air
yang terbentuk jika isolator dibasahi oleh air hujan. Dilihat
dari konstruksinya isolator terdiri dari isolator pendukung dan
isolator gantung/suspension. Isolator pendukung terdiri dari
tiga jenis, yaitu : isolator pin, isolator post, dan isolator pin –
post. Dilihat dari bentuknya, isolator gantung terdiri dari dua
jenis yaitu isolator piring dan isolator silinder[1].
B. Karakteristik isolator
1) Karakteristik elektrik isolator
Karakteristik elektrik dari isolator yang dimaksud adalah
kemampuan menahan flashover dan arus bocor. Isolator yang
terpasang pada jaringan udara (terutama jaringan outdoor)
sangat mudah dipengaruhi oleh perubahan kondisi lingkungan
udara sekitar. Perubahan-perubahan tersebut dapat
mempengaruhi kinerja dari isolator, yaitu kemampuan isolator
menahan tegangan. Apabila di permukaan isolator terbentuk
lapisan polutan akan mempengaruhi kinerja dari isolator
tersebut. Kinerja isolator juga akan berbeda apabila
permukaan isolator dalam kondisi basah dan dalam kondisi
kering[1].
2) Karakteristik mekanis isolator
Karakteristik
mekanis
suatu
isolator
ditandai
dengankekuatan mekanisnya, yaitu beban mekanis terendah
yang mengakibatkan isolator tersebut rusak. Kekuatan
mekanis ini ditentukan dengan membebani isolator dengan
beban yang bertambah secara bertahap hingga isolator terlihat
rusak. Kekuatan mekanis suatu isolator dinyatakan dalam tiga
keadaan beban, yaitu kekuatan mekanis tarik, kekuatan
mekanis tekan dan kekuatan mekanis tekuk[1].
C. Desain isolator polimer
Pada gambar 2.1 memperlihatkan susunan dasar isolator
polimer, yang terdiri dari inti (core) dan pembungkus (shed)
yang kedua ujungnya dihubungkan dengan fitting yang terbuat
dari logam.
Fitting pada sebuah isolator polimer dirancang untuk
mampu menahan beban yang berasal dari isolator. Sebuah
fitting terbuat dari bahan logam tuang atau tempaan antara lain
aluminium, tembaga, baja. Fitting pada isolator polimer
berguna sebagai pemegang dari inti, dimana pada desainnya
inti diletakkan pada posisi terjepit di dalam fitting[5].
Inti (core) pada isolator polimer berguna untuk
memperkuat atau menambah kekuatan mekanik dari isolator
polimer. Inti (core) terbuat dari bahan fiberglass, resin epoksi
yang kemudian dibungkus shed[5].
D. Resin epoksi sebagai salah satu bahan polimer
Cairan resin epoksi merupakan cairan yang memiiki sifat
kekentalan yang rendah sehingga mudah bercampur (masuk
tahap termoset) didalam pembuatannya. Cairan resin yang lain
diantaranya :phenolic, polyester, acrylics dibuat dalam proses
yang sama, tetapi resin epoksi mempunyai kombinasi antara
lain : Sifat kekentalan rendah, mudah dibentuk, penyusutan
rendah, kerekatan tinggi, sifat mekanis tinggi, isolasi listrik
yang tinggi, ketahanan kimia baik[6,7].
E. Bahan pengisi isolator
Penggunaan bahan pengisi pada suatu produk tuangan
mengandung dua maksud/tujuan secara teknis dan secara
ekonomis (Bradley, Wright,1967). Secara teknis, penggunaan
bahan pengisi dimaksudkan sebagai upaya memodifikasi
kinerja polimer tersebut seperti untuk meningkatkan sifat
mekanis (v.d, Huir, 1991), dan untuk menurunkan sifat
absorbsi air (Beyer, 1991). Bahan pengisi yang digunakan
adalah silicone rubber dan pasir silika.Bahan campuran ini
digunakan untuk memperbaiki karakteristik dari isolator
polimer tersebut.Dan perbandingan komposisi dari bahan
pengisi antara karet silikon dan pasir silika adalah 1:1[4].
F. Mekanisme arus bocor
Pengamatan arus bocor ini memerlukan osiloskop sebagai
alat bantunya. Input tegangan yang masuk ke dalam osiloskop
harus sesuai dengan karakteristik kemampuan osiloskop
tersebut. Piranti pengamanan dan perlindungan bagi osiloskop
diperlukan untuk membatasi tegangan besar yang masuk ke
dalam osiloskop dengan cara memasang rangkaian pembagi
tegangan dan sela jarum[6].
G. Flashover pada isolator
Flashover yang terjadi pada permukaan isolator padat
disebabkan oleh tegangan yang harus ditahan oleh permukaan
isolator melebihi kemampuannya.Kemampuan permukaan
isolator menahan tegangan ditentukan oleh besarnya resistans
permukaan bahan dan jenis bahan, juga dipengaruhi oleh
faktor-faktor seperti : adanya kontaminasi pada permukaan
isolator, kelembaban udara, suhu udara dan tekanan udara[1].
Berhubung tegangan flashover dipengaruhi oleh kondisi udara
sekitar, maka data pengujian harus dikoreksi dengan kondisi
udara standar, yang mengacu pada standar IEC 60 – 1 (1989)
dengan persamaan berikut :
(2.1)
Gambar 2.1 Desain isolator polimer
(2.2)
dengan :
Vs : tegangan lompatan dalam keadaan standar
Vb : tegangan lompatan yang diukur pada keadaan sebenarnya
δ : kepadatan udara relatif
tB : suhu sekeliling pada saat pengujian (oC)
bB : tekanan udara pada saat pengujian (mbar)
H. Sudut kontak
Sudut kontak merupakan sudut yang dibentuk antara
permukaan bahan uji dengan air destilasi yang diteteskan ke
permukaan bahan uji. Pengukuran sudut kontak pada suatu
bahan isolasi dilakukan untuk mengetahui sifat permukaan
bahan, hidofobik atau hidrofilik. Sifat hidrofobik merupakan
suatu karakteristik bahan isolasi, bahan masih mampu bersifat
menolak air yang jatuh di permukaannya. Sifat hidrofobik
berguna untuk isolasi pasangan luar karena dalam keadaan
basah atau lembab tidak akan terbentuk lapisan air yang
kontinu pada permukaan isolator, sehingga permukaan
isolator tetap memiliki konduktivitas yang rendah, akibatnya
arus bocor sangat kecil[4].
B. Bahan isolator
Bahan isolator yang digunakan dalam penelitian ini adalah
sebagai berikut:
● Bahan dasar polimer resin epoksi jenis DGEBA (Diglycidyl
Ether ofBisphenol – A), bahan pematang atau pengeras
MPDA (Metaphenylene-diamine).
●Bahan pengisi yaitu Silicone rubberatau Silane atau biasa
disebut lem kaca, dipasaran dikenal dengan Sealant.
●Bahan pengisi pasir silika
Dengan urutan pencampuran bahan dimulai dari Epoxy
resin dilanjutkan Pasir silika kemudian Lem kaca (sealant)
yang terakhir adalah Epoxy hardener.
C. Isolator uji
Dalam pengujian ini, isolator yang digunakan adalah
isolator dengan variasi tiga sirip, yaitu variasi sirip besar besar
besar (BBB) dan sirip besar kecil besar (BKB).Berikut adalah
bentuk isolator yang diuji.
Gambar 2.2 Perhitungan sudut kontak
Gambar 3.2 Sketsa isolator 3 sirip BBB, BKB
sudut kontak =
(2.3)
III. METODOLOGI PENGUKURAN DAN PENGUJIAN
A. Langkah – langkah pengujian
Berikut adalah langkah-langkah pengujian yang dilakukan
:
Mulai
Persiapan bahan
Pembuatan isolator uji
Pencucian dan pembersihan isolator
Persiapan peralatan
Pengujian isolator :
Pengukuran sudut kontak
Tegangan flashover
Arus bocor
Analisa data
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.1 Diagram alir pengujian
Variasi isolator BKB dan BBB yang diuji masing –
masing dibedakan menjadi BKB asli ( belum dilapisi ) dan
BKB sesudah dilapisi resin epoksi silane, demikian juga
dengan variasi BBB dibedakan menjadi BBB asli ( belum
dilapisi ) dan BBB sesudah dilapisi resin epoksi silane.
C. Peralatan pengujian
1. Peralatan pengujian tegangan tinggi
Perlatan pengujian tegangan tinggi terdiri dari trafo uji
dan panel pengendali.
2. Chamber pengujian
Merupakan tempat pengujian isolator.
3. Thermometer, barometer, dan hygrometer
Digunakan untuk mengetahui kondisi lingkungan saat
pengujian.
4. Seperangkat alat pembasahan
Menggunakan sprayer, kompresor dan alat pembantu
penyemprotan.
5. PembagiTeganganYang berfungsimembagitegangan
agarteganganyang masuk sesuai dengan kemampuan
osiloskop.
6. Sela jarum
untuk melindungi pembagi tegangan dan osiloskop
apabila terjadi flashover.
7. Osiloskop
untuk melihat gelombang tegangan yang menunjukkan
adanya arus bocor melalui sampel uji.
8. Peralatan pengukuran sudut kontak
Kotak sumber cahaya, pipet, aquades, dan gelas.
D. Pengujian sudut kontak
Langkah pengujian sudut kontak yaitu sebagai berikut:
1. Meletakkan isolator dan menghidupkan kamera,
keduanya diposisikan sedemikian rupa sehingga pada layar
kamera, permukaan isolator tampak seperti garis lurus.
2. Meneteskan air sebanyak 50 µl. Air yang diteteskan ini
berupa aquades.
3. Menghidupkan sumber cahaya agar ketika diambil foto,
titik air pada permukaan sampel tampak jelas.
4. Memfoto dengan kamera digital, sehingga hasilnya
dapat langsung dimasukkan ke dalam komputer untuk
mendapatkan besar sudut kontak yang terukur.
IV. HASIL DAN ANALISA
A. Hasil pengujian dan pembahasan tegangan flashover
1). Tegangan flashover kondisi kering
Kondisi kering disini adalah kondisi dimanapengujian
dilakukan pada kondisi kelembaban yang normal (58% 67%), kondisi ini menggambarkan kondisi normal ketika
isolator gantung dipasang di lapangan dan keadaan cuaca
dalam keadaan cerah. Berikiut tabel hasil pengujian flashover
kondisi kering :
Tabel 4.1 Tegangan flashover kondisi kering variasi BKB asli
Percobaan
ke 1
2
3
Rata – rata
Laptop
Flashover pada kondisi kering
Vb (V)
Vs (kV)
224
109,527
222
108,549
237
115,883
227,67
111,320
Kamera
Lampu
1000
w
Sampel
Tabel 4.2 Tegangan flashover kondisi kering variasi BKB lapisan
USB
Percobaan
ke 1
2
3
Rata – rata
Gambar 3.3 Rangkaian pengujian sudut kontak
E. Pengujian tegangan flashover
Pengujian tegangan lewat denyar dilakukan dengan
memberikan tegangan yang secara terus-menerus
dinaikkan sampai pada akhirnya terjadi flashover.
Berikut adalah rangkaian pengujian tegangan flashover :
Tabel 4.3 Tegangan flshover kondisi kering variasi BBB asli
Percobaan
ke 1
2
3
Rata – rata
PS
A
Isolator
Uji
SS
Flashover pada kondisi kering
Vb (V)
Vs (kV)
210
103,523
204
100,565
210
103,523
208
102,537
V
Flashover pada kondisi kering
Vb (V)
Vs (kV)
214
105,252
207
101,809
207
101,809
209,33
102,957
Tabel 4.4 Tegangan flashover kondisi kering variasi BBB lapisan
Percobaan ke
1
2
3
Rata – rata
Gambar 3.4 Rangkaian pengujian tegangan flashover
PS
Osiloskop
SS
Isolator
Uji
A
V
R2
R4
Sela jarum
R1
R3 R5
Berdasarkan data-data hasil pengujian flashover semua
kondisi kering dari tabel 4.1, tabel 4.2, tabel 4.3, tabel 4.4,
dapat digambarkan grafik 4.1.
Flashover kering
115
Tegangan (kV)
F. Pengujian arus bocor
Pada pengujian arus bocor ini bertujuan untuk mengetahui
besarnya arus bocor yang terjadi pada isolator saat diberi
tegangan yang bervariasi. Variasi tegangan yang
diterapkan dalam pengujian adalah 4.66 kV, 9.32 kV,
13.98 kV, 18.64 kV, 23,3 kV, 27.96 kV.
Rangkaian pengujian arus bocor diperlihatkan pada
gambar dibawah ini.
Flashover pada kondisi kering
Vb (V)
Vs (kV)
207
102,044
205
101,058
203
100,072
205
101,058
110
105
100
95
BKB Asli
BKB Dilapisi
BBB Asli
Silane Variasi Isolator
BBB Dilapisi
silane
Pembagi tegangan
Gambar 4.1 Grafik tegangan flashover pada kondisi kering.
Gambar 3.5 Rangkaian Pengujian Arus Bocor
Dari grafik 4.1 terlihat bahwa isolator dengan variasi sirip
BKB kecenderungan memiliki nilai flashover lebih tinggi
dibandingkan dengan isolator variasi sirip BBB.Hal ini salah
satunya disebabkan karena isolator dengan variasi sirip BKB
jarak flashovernya lebih panjang daripada variasi BBB.
Semakin panjang jarak yang dilewati oleh loncatan api akan
semakin besar tegangan flashovernya.
2). Tegangan flashover kondisi basah
Pada pengujian ini yang dimaksud basah adalah kondisi
dimana permukaan isolator basah (berembun), bukan kondisi
basah karena hujan yang besar.Pengkondisian kondisi basah
dilakukan dengan menyemprotkan aquades sebanyak 1
liter.Setelah dilakukan penyemprotan segera dilakukan
pengujian sebelum permukaan isolator kembali kering.
Tabel 4.5 Tegangan flashover kondisi basah variasi BKB asli
Percobaan
Flashover pada kondisi basah
ke Vb (V)
Vs (kV)
1
124
60,075
2
125,5
60,801
3
126,3
61,189
Rata – rata
125,27
60,688
Tabel 4.6 Tegangan flashover kondisi basah variasi BKB lapisan
Percobaan
ke 1
2
3
Rata – rata
Flashover pada kondisi basah
Vb (V)
Vs (kV)
195
94,472
184
89,143
185
89,628
188
91,081
Tabel 4.7 Tegangan flshover kondisi basah variasi BBB asli
Percobaan
ke 1
2
3
Rata – rata
Flashover pada kondisi basah
Vb (V)
Vs (kV)
144
69,764
147
71,218
161
78
150,67
72,994
Tabel 4.8 Tegangan flashover kondisi basah variasi BBB lapisan
Percobaan
ke 1
2
3
Rata – rata
Flashover pada kondisi basah
Vb (V)
Vs (kV)
175
84,783
162
78,485
165
79,938
167,33
81,069
Berdasarkan data-data hasil pengujian flashover semua
kondisi basah dari tabel 4.5, tabel 4.6, tabel 4.7, tabel 4.8,
dapat digambarkan grafik 4.2.
Flashover basah
Tegangan (kV)
80
60
40
20
0
BKB Dilapisi
Sealant
BBB Asli
Tabel 4.9 Hasil uji Arus bocor kondisi kering variasi BKB Asli.
Tegangan
Variasi
kV
4,66
9,32
13,98
18,64
23,30
27,96
BBB Dilapisi
silane
Variasi isolator
Gambar 4.2 Grafik tegangan flashoverpada kondisi basah
Vrms (mV)
1
1,17
1,19
1,32
1,57
1,84
2,04
2
1,13
1,2
1,31
1,58
1,84
2,01
3
1,15
1,22
1,32
1,55
1,78
2,02
4
1,14
1,24
1,4
1,56
1,82
2,01
rerata
(mV)
1,148
1,213
1,338
1,565
1,820
2,020
Faktor pengali
( 0,027285294 )
Arus
Arus
bocor
bocor
(mA)
(μA)
0,031
31,310
0,033
33,083
0,037
36,494
0,043
42,701
0,050
49,659
0,055
55,116
Tabel 4.10 Hasil uji Arus bocor kondisi kering variasi BKB lapisan.
Tegangan
Variasi
kV
4,66
9,32
13,98
18,64
23,30
27,96
Vrms (mV)
1
1,26
1,31
1,35
1,51
1,71
1,91
2
1,24
1,3
1,38
1,49
1,69
1,88
3
1,22
1,29
1,35
1,5
1,69
1,89
4
1,2
1,27
1,35
1,53
1,67
1,87
rerata
(mV)
1,230
1,293
1,358
1,508
1,690
1,888
Faktor pengali
( 0,027285294 )
Arus
Arus
bocor
bocor
(mA)
(μA)
0,034
33,561
0,035
35,266
0,037
37,040
0,041
41,133
0,046
46,112
0,052
51,501
Tabel 4.11 Hasil uji Arus bocor kondisi kering variasi BBB Asli.
Tegangan
Variasi
kV
4,66
9,32
13,98
18,64
23,30
27,96
100
BKB Asli
Dari grafik 4.2 terlihat bahwa isolator dengan variasi sirip
BKB kecenderungan memiliki nilai flashover lebih tinggi
dibandingkan dengan isolator variasi sirip BBB.Hal ini salah
satunya disebabkan karena isolator dengan variasi sirip BKB
jarak flashovernya lebih panjang daripada variasi BBB.
Namun, dalam kondisi basah (berembun) kemungkinan nilai
flashover variasi BBB lebih besar dari variasi BKB bisa
terjadi, hal ini dikarenakan dalam kondisi basah
kelembabannya akan tinggi jadi loncatan api saat terjadi
flashover bisa melewati jarak rambat isolator. Lintasan jarak
rambat yang dilaui variasi BBB lebih panjang dibandingkan
dengan variasi BKB.
B. Hasil pengujian dan pembahasan arus bocor
1). Arus bocor kondisi kering
kondisi ini menggambarkan kondisi normal ketika isolator
gantung dipasang di lapangan dan keadaan cuaca dalam
keadaan cerah. Berikut merupakan data hasil pengujian arus
bocor pada kondisi kering:
Vrms (mV)
1
0,86
1,07
1,20
1,37
1,64
1,87
2
0,87
1,07
1,21
1,37
1,61
1,88
3
0,98
1,07
1,21
1,35
1,62
1,88
4
1,02
1,05
1,21
1,36
1,61
1,89
rerata
(mV)
0,933
1,065
1,208
1,363
1,620
1,880
Faktor pengali
( 0,027285294 )
Arus
Arus
bocor
bocor
(mA)
(μA)
0,025
25,444
0,029
29,059
0,033
32,947
0,037
37,176
0,044
44,202
0,051
51,296
Tabel 4.12 Hasil uji Arus bocor kondisi kering variasi BBB lapisan.
Tegangan
Variasi
kV
4,66
9,32
13,98
18,64
23,30
27,96
Vrms (mV)
1
1,16
1,16
1,25
1,38
1,59
1,76
2
1,16
1,17
1,22
1,38
1,56
1,78
3
1,13
1,15
1,24
1,35
1,58
1,83
4
1,12
1,13
1,24
1,35
1,61
1,8
rerata
(mV)
1,143
1,153
1,238
1,365
1,585
1,793
Faktor pengali
( 0,027285294 )
Arus
Arus
bocor
bocor
(mA)
(μA)
0,031
31,173
0,031
31,446
0,034
33,766
0,037
37,244
0,043
43,247
0,049
48,909
Berdasarkan data hasil pengujian arus bocor kondisi kering
pada tebel 4.9, tabel 4.10, tabel 4.11, tabel 4.12, didapatkan
grafik 4.3.
Tabel 4.15 Hasil uji Arus bocor kondisi basah variasi BBB Asli.
Tegangan
Variasi
kV
4,66
9,32
13,98
18,64
23,30
27,96
kV
4,66
9,32
13,98
18,64
23,30
27,96
Arus bocor (μA)
40
BKB Kering
30
dilapisi silane
BBB Kering Asli
10
0
BBB Kering
0
10
20
Tegangan variasi (kV)
30
dilapisi silane
Gambar 4.3 Grafik nilai arus bocor kondisi kering.
2). Arus bocor kondisi basah
Tabel Hasil 4.13 uji Arus bocor kondisi basah variasi BKB Asli.
kV
4,66
9,32
13,98
18,64
23,30
27,96
Vrms (mV)
1
1,72
2,63
3,01
4,1
4,51
4,62
2
1,75
2,51
3,02
3,78
3,99
4,31
3
1,76
2,41
2,98
3,66
3,85
4,15
4
1,79
2,38
2,94
3,59
3,75
4,11
rerata
(mV)
1,755
2,483
2,988
3,783
4,025
4,298
Faktor pengali
( 0,027285294 )
Arus
Arus
bocor
bocor
(mA)
(μA)
0,048
47,886
0,068
67,736
0,082
81,515
0,103
103,207
0,110
109,823
0,117
117,26
Tabel 4.14 Hasil uji Arus bocor kondisi basah variasi BKB lapisan
Tegangan
Variasi
kV
4,66
9,32
13,98
18,64
23,30
27,96
Vrms (mV)
1
1,71
2,39
2,81
3,12
3,86
4,35
2
1,71
2,32
2,56
3,08
3,71
4,13
3
1,7
2,28
2,52
3,05
3,67
3,94
4
1,78
2,28
2,32
2,87
3,72
3,88
rerata
(mV)
1,762
2,310
2,380
2,960
3,802
4,217
Vrms (mV)
1
1,33
1,84
2,35
2,94
3,45
3,87
2
1,35
1,8
2,33
2,93
3,42
3,81
3
1,34
1,8
2,33
2,88
3,39
3,81
4
1,32
1,84
2,33
2,9
3,38
3,74
rerata
(mV)
1,335
1,820
2,335
2,912
3,410
3,807
4
1,69
2,22
2,48
2,94
3,62
3,74
rerata
(mV)
1,703
2,303
2,593
3,048
3,715
4,040
Faktor pengali
( 0,027285294 )
Arus
Arus
bocor
bocor
(mA)
(μA)
0,047
46,453
0,063
62,824
0,071
70,737
0,083
83,152
0,101
101,365
0,110
110,233
Faktor pengali
( 0,027285294 )
Arus
Arus
bocor
bocor
(mA)
(μA)
0,037
36,426
0,050
49,659
0,064
63,711
0,080
79,468
0,093
93,043
0,104
103,89
Berdasarkan data hasil pengujian arus bocor kondisi basah pada tebel
4.13, tabel 4.14, tabel 4.15, tabel 4.16, didapatkan grafik 4.4.
Arus bocor kondisi basah
150
BKB Basah
Asli
100
BKB Basah
dilapisi silane
50
Pengujian arus bocor pada kondisi basah dimaksudkan untuk
mengetahui besarnya arus bocor pada kondisi basah
(berembun).
Tegangan
Variasi
3
1,79
2,01
2,36
2,88
3,53
4,27
Arus bocor (μA)
20
2
1,77
2,14
2,37
2,91
4,24
4,08
Tegangan
Variasi
BKB Kering Asli
50
1
1,71
2,51
2,47
3,18
3,72
4,64
Faktor pengali
( 0,027285294 )
Arus
Arus
bocor
bocor
(mA)
(μA)
0,048
48,09
0,063
63,02
0,065
64,93
0,081
80,76
0,104
103,75
0,115
115,07
Tabel 4.16 Hasil uji Arus bocor kondisi basah variasi BBB lapisan.
Arus bocor kondisi kering
60
Vrms (mV)
BBB Basah
Asli
0
0
10
20
Tegangan variasi (kV)
30
BBB Basah
dilapisi silane
Gambar 4.4 Grafik nilai arus bocor kondisi basah.
Dari Gambar 4.11 dan 4.12 terlihat bahwa nilai arus bocor
mempunyai kecenderungan meningkat seiring dengan
meningkatnya variasi tegangan yang diberikan pada isolator
uji. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi tegangan yang
diberikan maka arus bocor yang terjadi akan semakin besar.
Dari grafik diatas juga dapat dilihat arus bocor antara varisi
BKB dan BBB, nilai arus bocor variasi BKB lebih besar
dibandingkan dengan variasi BBB.Hal ini disebabkan karena
jarak lintasan variasi BKB lebih pendek dari variasi BBB,
maka nilai arus bocornya lebih besar.Semakin panjang jarak
lintas/jarak rayap dan semakin besar luas penampang isolator
semakin kecil nilai arus bocornya. Sementara dilihat dari
pengaruh pelapisan pada permukaan isolator, untuk arus
bocor kondisi kering isolator dengan lapisan resin silane
memiliki nilai lebih kecil dibandingkan dengan tanpa lapisan
(asli). Hal ini menunjukkan bahwa dengan pelapisan resin
silane pada isolator meningkatkan resistifitas pada permukaan
isolator, sehingga apabila resistifitas meningkat maka akan
lebih sulit untuk dialiri arus atau arus bocornya lebih kecil.
C. Hasil pengukuran dan pembahasan sudut kontak
Berikut adalah perhitungan dan analisa sudut kontak
isolator resin epoksi silane asli dan isolator resin epoksi silane
lapisan.
Gambar 4. 5 Profil tetesan air sudut kontak
Sudut kontak =
= 74,4390
Dari hasil pengukuran sudut kontak isolator lapisan
yang telah dilakukan dapat diketahui nilai yang didapat adalah
74,4390, 74,7170, 73,5200, ini menunjukkan bahwa sampel
isolator resin epoksi dengan lapisan berada diantara kisaran
300 - 890 yang dapat dikategorikan bersifat partially wetted
(basah sebagian). Sementara dari hasil pengukuran sudut
kontak isolator tanpa lapisan yang telah dilakukan dapat
diketahui nilai yang didapat adalah 66,118 0, 68,6170, 68,4670.
Hasil pengukuran sudut kontak antara isolator asli dengan
isolator yang dilapisi resin epoksi silane menunjukkan bahwa
isolator dengan pelapisan memiliki nilai sudut kontak yang
lebih besar. Hal ini berarti isolator dengan pelapisan lebih
bersifat menolak air.
V. PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari pengujian yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa
kesimpulan sebagai berikut :
1. Faktor lingkungan berupa kondisi kering dan basah sangat
berpengaruh terhadap tegangan flashover. Tegangan
flashover yang dapat ditahan isolator pada kondisi kering
lebih besar dibanding dalam kondisi basah sesuai hasil
yang diperoleh pada gambar 4.3 sampai gambar 4.6.
2. Pada pengujian kondisi kering, arus bocor yang mengalir
lebih kecil dibanding dalam kondisi basah sesuai hasil
yang diperoleh pada gambar 4.17 sampai gambar 4.20.
3. Nilai tegangan flashover isolator variasi BKB lebih besar
dibandingkan dengan isolator variasi BBB sesuai hasil
yang diperoleh pada gambar 4.1.
4. Nilai arus bocor isolator varisi BKB lebih besar
dibandingkan dengan isolator variasi BBB sesuai hasil
yang diperoleh pada gambar 4.7.
5. Semakin tinggi tegangan yang dikenakan pada isolator,
semakin besar pula nilai arus bocornya sesuai hasil yang
diperoleh pada gambar 4.7 dan gambar 4.12
6. Isolator dengan pelapisan resin epoksi silane pada
permukaannya lebih baik dibandingkan dengan isolator
asli tanpa pelapisan dilihat dari nilai arus bocor yang lebih
kecil. Dari hasil yang diperoleh maka isolator dengan
pelapisan bisa digunakan pada sistem distribusi tenaga
listrik untuk tegangan 20kV.
7. Hasil pengukuran sudut kontak antara isolator asli dengan
isolator yang dilapisi resin epoksi silane menunjukkan
bahwa isolator dengan pelapisan resin epoksi silane
memiliki nilai sudut kontak yang lebih besar. Hal ini
berarti isolator dengan pelapisan lebih bersifat menolak air
(hidrofobik).
B. Saran
Percobaan yang dilakukan ini masih memiliki banyak sekali
kekurangan, untuk itu perlu dilakukan perbaikan untuk
percobaan-percobaan sejenis. Beberapa perbaikan yang dapat
dilakukan adalah sebagi berikut :
1. Dalam pengujian isolator resin epoksi silane dengan
lapisan kondisi kering, saat pengujian harus dipastikan
kondisi isolator dalam keadaan benar – benar kering.
2. Untuk mendapatkan nilai tegangan yang diinginkan atau
lebih besar dapat dilakukan pengembangan dari penelitian
ini misalnya pengujian menggunakan isolator dengan
konstruksi yang berbeda seperti dengan variasi empat sirip.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Tobing, Bonggas L., Peralatan Tegangan Tinggi, PT. Gramedia Pustaka
Utama, Jakarta, 2003.
Tobing, Bonggas L, Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi, PT
Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 2003.
Arismunandar, A., Teknik Tegangan Tinggi, Pradnya Pramita, Jakarta,
1984.
Berahim, Hamzah, 2005, “Metodologi Untuk Mengkaji Kinerja Isolasi
Polimer Resin Epoksi Silane Sebagai Material Isolator Tegangan
Tinggi di Daerah Tropis”, Disertasi,Universitas Gadjah Mada,
Yogyakarta.
Latief, Melda dan Suwarno, Unjuk Kerja Permukaan Isolator Pasangan
Luar Polimer Epoxy Resin 20 kV pada Berbagai Kondisi Lingkungan,
Seminar Nasional Teknik Ketenagalistrikan, 2005.
Prasojo, Winarko Ari, Abdul Syakur, dan Yuningtyastuti, Analisis
Partial Discharge pada Material Polimer Resin Epoksi dengan
Menggunakan Elektroda Jarum Bidang, Tugas Akhir, Universitas
Diponegoro, Semarang, 2009.
Lee, Henry, Kris Neville, 1957, Epoxy Resins Their Applications And
Technology, McGraw-Hill Book Company, INC, New York Toronto
London.
Muhammad Ervan Dwi Setiaji (L2F 309
014) Lahir di Bantul, 10 Mei 1987.
Mahasiswa Teknik Elektro Reguler 2
2009, Konsentrasi Teknik Energi Listrik,
Universitas Diponegoro.
Mengetahui dan mengesahkan,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Yuningtyastuti, MT,
NIP.195209261983032001
Tanggal:____________
Abdul Syakur, ST, MT
NIP.197204221999031004
Tanggal: ___________