bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Sistem transmisi listrik merupakan salah satu aspek penting dalam proses
penyaluran daya listrik dari produsen kepada konsumen. Kebutuhan terhadap
pasokan energi listrik di masyarakat Indonesia mengalami peningkatan setiap
tahunnya sehingga keandalan dan ketahanan dari perangkat serta peralatan listrik
yang digunakan pada jaringan transmisi menjadi hal yang utama. Kerusakan atau
terjadinya gangguan pada sistem transmisi dapat menyebabkan terganggunya
pasokan listrik pada konsumen selain itu pihak produsen listrik juga mengalami
kerugian baik secara sisi ekonomi maupun teknis.
Untuk menjaga tingkat keandalan jaringan perlu dilakukan perawatan rutin
terhadap jaringan transmisi listrik. Pada awalnya perawatan jaringan listrik
membutuhkan proses pemadaman aliran listrik. Untuk produsen listrik, pekerjaan
perawatan ini bertujuan untuk menjaga tingkat keandalan peralatan kelistrikan
dalam memberikan pasokan listrik kepada pelanggan, namun sebaliknya pada sisi
konsumen
dengan
adanya
pemadaman
listrik
secara
sementara
dapat
menimbulkan kerugian berupa perangkat yang membutuhkan daya listrik menjadi
tidak dapat digunakan. Oleh sebab itu untuk mencegah kerugian pada sisi
konsumen serta perawatan peralatan listrik tetap dapat dilakukan, maka proses
perawatan terhadap peralatan yang digunakan pada sistem transmisi listrik sedapat
mungkin dilakukan tanpa memutus aliran listrik. Proses perawatan dalam keadaan
peralatan listrik bertegangan di Indonesia sering disebut dengan istilah
Pemeliharaan Dalam Keadaan Bertegangan (PDKB).
Pekerjaan PDKB memiliki resiko sambaran arus listrik terhadap pekerja
yang sedang melakukan perawatan peralatan listrik. Menurut Sipse [1] seseorang
yang sedang bekerja pada jaringan listrik bertegangan tinggi dapat terkena
sengatan listrik (electrical shock) yang berasal dari aliran listrik pada jaringan
transmisi. Oleh sebab itu, maka sistem pengaman terhadap bahaya listrik
bertegangan tinggi harus dapat berfungsi dengan baik agar pelaksana pekerjaan
1
terhindar dari bahaya sambaran listrik bertegangan tinggi. Terdapat dua metode
yang sering digunakan dalam pekerjaan PDKB yaitu, metode tongkat isolasi (hot
stick) dan metode tangan telanjang (bare hand). Pada metode tongkat isolasi,
pekerja menggunakan peralatan yang memiliki tahanan isolasi yang tinggi
sehingga aman terhadap bahaya sambaran arus listrik bertegangan tinggi.
Sebaliknya pada metode bare hand, pekerja diberi aliran listrik yang memiliki
fase yang sama dengan aliran transmisi sehingga pekerja tetap aman dari bahaya
sambaran arus listrik bertegangan tinggi. Umumnya material hot stick yang
digunakan dalam PDKB terbuat dari bahan fiberglass reinforce plastic (FRP).
Bahan ini memiliki keunggulan yaitu ringan dan tahanan isolasinya tinggi. Namun
disisi lain bahan tersebut juga memiliki kekurangan yaitu harganya yang mahal
dan bahan yang digunakan tidak ramah lingkungan.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik isolator bahan kayu
sebagai material pendukung pekerjaan perawatan peralatan listrik dalam kondisi
bertegangan. Bahan kayu merupakan salah satu jenis benda isolator padat yang
memiliki tahanan isolasi cukup baik. Pada kondisi kering, kayu dapat berfungsi
menjadi isolator yang memiliki resistivitas tinggi, namun pada kondisi basah kayu
dapat menjadi bahan yang mudah menghantarkan arus listrik. Tingkat resistivitas
pada kayu sangat dipengaruhi oleh kandungan nilai kadar air dan kelembaban
udara di sekitarnya. Perubahan nilai kandungan kadar air dapat menyebabkan nilai
resistivitas bahan menjadi menurun sehingga sifat isolatif bahan kayu menjadi
berkurang. Fungsi bahan kayu sebagai bahan isolator akan diuji untuk mengetahui
karakteristik perlindungannya terhadap keluaran arus bocor dengan jenis kayu dan
panjang yang bervariasi.
1.2
Perumusan masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan sebelumnya, maka
dapat dibuat suatu perumusan masalah sebagai berikut :

Mengetahui karakteristik isolasi bahan kayu dengan mengetahui kegagalan
isolasi yang terdapat pada berbagai macam jenis kayu yang berbeda-beda.
2

Mengetahui karakteristik arus bocor yang terjadi pada berbagai jenis bahan
kayu saat diberi tegangan dengan nilai tertentu.

Mengetahui pengaruh perubahan panjang terhadap besarnya nilai arus
bocor dan tegangan lewat denyar yang terjadi.

Mengetahui pengaruh perubahan kandungan kadar air terhadap nilai arus
bocor dan tegangan lewat denyar yang terjadi
1.3
Keaslian penelitian
Penelitian mengenai karakteristik sifat elektris bahan kayu telah banyak
dilakukan. Beberapa penelitian meneliti hubungan antara kadar air dengan tingkat
resistivitas bahan kayu. Darveniza et.al [2] menyebutkan bahwa dengan semakin
meningkatnya kadar air di dalam kayu, maka nilai resistivitas bahan kayu akan
semakin menurun. Investigasi hubungan antara penggunaan bahan kayu dengan
penyusutan medan listrik yang terdapat di bawah jaringan listrik bertegangan
ekstra tinggi dilakukan oleh Gunatilake et.al [3]. Penggunaan bahan kayu yang
diletakkan di bawah jaringan bertegangan ekstra tinggi dengan nilai kandungan
kadar air yang cukup besar memudahkan untuk dialiri oleh aliran listrik.
Berdasarkan penelitian tersebut, nilai kuat medan listrik menyusut dari 4 kV/m
menjadi 0.5 kV/m. Kaitan antara nilai resistivitas dengan penggunaan bahan kimia
untuk lapisan kayu telah diselidiki oleh Diakov dan Georgiev [4]. Zat kimia
berupa aluminium oksida yang digunakan untuk melapisi kayu dapat mengurangi
penyerapan air, sehingga nilai kadar air bahan kayu yang diberi lapisan kimia
tetap lebih rendah dari bahan kayu yang tidak diberi lapisan kimia.
Penggunaan bahan kayu dalam aplikasi jaringan listrik telah dilakukan
dalam beberapa penelitian. Clayton [5], Ross [6], dan Wong et.al [7] menyelidiki
aplikasi bahan kayu pada tiang jaringan listrik. Penelitian dilakukan untuk
mengetahui karakteristik arus bocor yang terjadi pada bahan kayu. Clayton dan
Shankle [5] melakukan penelitian untuk mengetahui tingkat resistivitas isolator
dan bahan kayu dalam tiang jaringan listrik. Kesimpulan penelitian menyatakan
bahwa penggunaan struktur kayu sebagai tiang listrik, dapat menambah
resisitivitas jaringan listrik.
Penyelidikan
3
dilakukan oleh Ross [6] untuk
mengetahui penyebab terbakarnya struktur tiang listrik yang terbuat dari bahan
kayu yang disebabkan oleh adanya arus bocor. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa kondisi isolator yang kurang baik, menyebabkan kebocoran arus sebesar 10
mA yang kemudian mengalir ke struktur tiang kayu. Terbakarnya struktur tiang
listrik terjadi dikarenakan pada struktur tiang terdapat nilai resistivitas yang tidak
merata sehingga menyebabkan arus bocor melalui bidang yang memiliki
resistivitas rendah. Investigasi mengenai karakteristik umur kayu terhadap arus
bocor dilakukan oleh Wong et.al [7]. Peneliti melakukan pengujian pada struktur
tiang kayu jaringan listrik yang sudah digunakan selama puluhan tahun. Struktur
kayu yang sudah rapuh berakibat pada penurunan nilai resistivitasnya sehingga
arus bocor yang mengalir pada struktur kayu tersebut semakin meningkat. Wong
dan Rahmat [8] melakukan pendekatan dengan cara memodelkan resistansi bahan
kayu. Pemodelan dilakukan untuk mengetahui distribusi arus bocor pada struktur
bahan kayu. Peneliti memodelkan resistansi struktur kayu ke dalam tiga bagian
yaitu, bagian luar (sapwood), bagian inti kayu (heartwood), dan radial.
Berdasarkan pemodelan, diketahui bahwa resistivitas terbesar terdapat pada
bagian luar dan radial kayu, sedangkan pada bagian inti memiliki resistivitas yang
tidak terlalu besar.
Penelitian terhadap bahan kayu dapat dilakukan dengan cara pengujian dan
simulasi. Simulasi dengan perangkat lunak yang dilakukan oleh Gunatilake et. al
[3] bertujuan untuk mengetahui besar medan listrik yang terdapat pada jaringan
tegangan ekstra tinggi dan untuk menguji validitas hasil simulasi maka
dilanjutkan dengan pengujian di lapangan. Pemodelan struktur kayu dilakukan
oleh Wong dan Rahmat [8] dengan menggunakan perangkat lunak MATLAB
bertujuan untuk memudahkan analisis resistivitas pada struktur kayu dengan
menggunakan model ladder network.
Penelitian hot stick sebagai bahan perlindungan terhadap pekerja listrik yang
bekerja pada jaringan bertegangan telah dilakukan oleh beberapa peneliti.
Penelitian dilakukan untuk mengetahui ketahanan material yang digunakan
terhadap tegangan tinggi.
Booker [9] dan McDermid et.al [10] melakukan
penelitian terhadap kegagalan material pada jaringan tegangan ekstra tinggi.
4
Material yang digunakan pada pengujian terbuat dari bahan FRP. Parameter
kegagalan adalah munculnya flashover pada saat dilakukan pekerjaan PDKB
pada
tegangan
500
kV.
Munculnya
flashover
disebabkan
karena
terkontaminasinya permukaan hot stick dengan bahan-bahan yang bersifat
konduktif sehingga sifat isolator dari hot stick mengalami penurunan dan
mengakibatkan terjadinya kegagalan isolasi berupa flashover [9].
Berdasarkan penelitian sebelumnya dapat diyakini bahwa penelitian tentang
pemanfaatan bahan kayu pada aplikasi di bidang kelistrikan dan penelitian tentang
penggunaan metode hot stick yang terbuat dari bahan FRP sebagai peralatan
pendukung untuk PDKB telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Pada penelitian
ini akan dilakukan investigasi karakteristik isolator bahan kayu untuk digunakan
sebagai peralatan pendukung dalam pekerjaan PDKB. Penelitian dilakukan dalam
skala laboratorium terhadap bahan kayu sebagai material hot stick dengan
parameter variasi jenis dan panjang kayu untuk mengetahui karakteristik arus
bocor dan besarnya tegangan lewat denyar (flashover) bahan kayu yang diteliti
pada penelitian ini. Bahan kayu yang digunakan berjenis kayu keras (hardwood)
yang termasuk dalam kategori kayu perdagangan di Indonesia.
1.4
Tujuan Penelitian
Penelitian yang akan dilakukan ini memiliki tujuan:
1.
Mengetahui fenomena kegagalan isolasi dan arus bocor terhadap perubahan
kandungan kadar air.
2.
Mengetahui fenomena kegagalan isolasi dan arus bocor terhadap perubahan
panjang kayu.
3.
Mengetahui besarnya nilai arus bocor pada masing-masing jenis kayu sesuai
standar untuk bahan isolator yang digunakan pada pekerjaan dalam kondisi
bertegangan.
1.5
Manfaat Penelitian
Penggunaan
peralatan
pendukung
dalam
metode
hot
stick
pada
pemeliharaan peralatan bertegangan (PDKB) memegang peranan penting. Hot
5
stick harus mampu melindungi pekerja yang bekerja di area tegangan tinggi
terhadap bahaya sambaran listrik. Penelitian dengan menggunakan bahan kayu
yang termasuk dalam kategori kayu perdagangan sebagai material hot stick untuk
aplikasi dalam PDKB bertujuan untuk mengetahui penggunaan kayu sebagai
peralatan pendukung pekerjaan pada jaringan bertegangan dengan mengukur nilai
arus bocor dan tegangan lewat denyar (flashover). Jika nilai arus bocor yang
dihasilkan pada bahan kayu yang diteliti masih sesuai dengan standar untuk
peralatan yang digunakan pada pekerjaan PDKB, maka bahan kayu dapat
dimanfaatkan sebagai material pendukung pada metode hot stick untuk
melindungi pekerja yang sedang melakukan pemeliharaan PDKB. Hasil penelitian
ini juga diharapkan dapat memberikan nilai tambah untuk memperkaya ilmu
pengetahuan, terutama di bidang keamanan kelistrikan.
6