1 BAB I LATAR BELAKANG 1.1 Pendahuluan

BAB I
LATAR BELAKANG
1.1
Pendahuluan
Kebutuhan akan energi listrik yang handal dan kontinyu semakin meningkat
seiring dengan pertumbuhan beban. Penyaluran energi listrik diharapkan dapat
berlangsung secara aman dan efisien sepanjang waktu.
Salah satu solusi yang dapat dilakukan untuk menyalurkan listrik secara
efisien adalah dengan menerapkan tegangan tinggi pada saluran transmisi. Dengan
tingginya tegangan, untuk nilai daya yang disalurkan sama, maka arus yang
mengalir pada saluran akan lebih rendah, ini artinya rugi-rugi daya yang
dihasilkan juga semakin kecil. Cara ini sering digunakan dalam bidang sistem
tenaga listrik, listrik tegangan tinggi digunakan untuk mentransmisikan daya yang
sangat besar pada jarak yang sangat jauh.
Namun dengan menggunaan listrik bertegangan tinggi memiliki resiko yang
lebih membahayakan lingkungan dan peralatan itu sendiri dibanding saat
penyaluran dengan tegangan rendah. Listrik tegangan tinggi dapat menimbulkan
percikan api yang dapat menimbulkan kebakaran. Untuk makhluk hidup, listrik
tegangan tinggi berbahaya karena dapat menyebabkan sengatan listrik. Oleh
karena itu, peralatan tegangan tinggi membutuhkan suatu sistem isolasi yang
memisahkan dan melindungi tegangan tinggi dengan komponen peralatan dan
dengan lingkungan.
1
Isolasi memiliki peranan yang sangat penting dalam suatu sistem tenaga
listrik. Fungsi isolator adalah memisahkan bagian yang bertegangan dan yang
tidak bertegangan serta mencegah terjadinya aliran arus dari kawat penghantar ke
bagian bodi menara atau tiang. Jika tegangan transmisi semakin tinggi, maka
peralatan transmisi dan gardu induk membutuhkan isolasi yang volumenya
semakin banyak agar peralatan mampu memikul tegangan tinggi tersebut.
Sistem tenaga listrik mulai pembangkitan, saluran transmisi sampai dengan
pendistribusian tenaga listrik kepada pelanggan memerlukan suatu pengaman
(isolator) agar sistem tersebut aman.
Permasalahan efisiensi pada pengiriman, penyaluran dan pemakaian daya
listrik merupakan fokus utama setiap pusat pembangkit listrik. Jaringan sistem
tenaga listrik diharapkan sedapat mungkin terjadi suatu keseimbangan antara
sistem pembangkitan dan sistem beban sehingga diperlukan suatu sistem
penyaluran yang efisien dan maksimal, yaitu menggunakan materi dan peralatanperalatan yang juga memiliki efisiensi yang tinggi. Salah satu bagian penting
peralatan tegangan tinggi adalah bagian isolasinya, isolasi yang baik diharapkan
memiliki beberapa sifat seperti breakdown strength tinggi, resistivitas tinggi,
losses rendah.
Selain nilai tegangan, kinerja isolator juga dipengaruhi kondisi lingkungan,
seperti suhu, kelembaban, dan kering atau basahnya isolator. Oleh karena itu,
dalam skripsi ini penelitian dilakukan dengan membandingkan pengaruh
lingkungan tersebut.
2
Persoalan lain yang kerap terjadi jika digunakan tegangan yang lebih tinggi
adalah semakin tinggi juga kemungkinan terjadinya arus bocor dan peristiwa
korona.
Arus bocor terjadi karena tegangan yang diberikan melebihi kekuatan dadal
medan listrik dari sekitar isolator, sehingga arus yang seharusnya ditahan oleh
isolator menjadi lolos dan menyebabkan kebocoran arus.
Korona adalah pelepasan efek ionisasi di udara. Korona menyebabkan rugirugi daya dan dampak negatif terhadap lingkungan berupa Audible noise (AN).
Korona terjadi secara bertahap. Pertama, saat tegangan dinaikkan, kawat akan
terlihat bercahaya. Lalu akan dihasilkan derau atau suara mendesis dan
mengerluarkan bau ozon. Semakin tinggi tegangan korona yang dihasilkan, dapat
menimbulkan pancaran cahaya yang merepresentasikan banyaknya rugi daya yang
terjadi. Karena kerugian ini maka lucutan korona pada umumnya tidak diinginkan
dalam suatu jaringan sistem tenaga listrik. Oleh karena itu pengamatan terjadinya
korona penting untuk mengurangi kerugian pada suatu sistem tenaga listrik.
Tegangan awal terjadinya korona atau corona inception voltage dapat
dijadikan acuan awal ketahanan suatu isolator dalam menahan tegangan yang
diberikan. Dalam skripsi ini akan dilakukan penelitian yang berkenaan dengan
corona inception voltage untuk melihat ketahanan suatu isolator dalam menahan
korona dilihat dari waktu terjadinya dan besar tegangannya.
Korona yang akan diamati berupa suara yang direkam melalui alat bantu
kamera. Kemudian suara yang terekam dilihat bentuk gelombangnya dan
3
dibandingkan saat isolator dalam kondisi dan kering. Variabel yang diamati
adalah tegangan dan tenggat waktu terjadinya korona.
Kamera, selain dapat digunakan untuk memotret, dapat juga digunakan
untuk merekam. Dan korona dapat diamati baik audio maupun visualnya. Ketika
disiang hari efek korona yang dapat diamati adalah suaranya. Dan alat sederhana
yaitu kamera dapat merekam hal tersebut. Teknologi sekarang berkembang pesat,
sehingga sebagai engineer kita harus mengikuti perkembangannya untuk
kemajuan penelitian dunia kelistrikan.
Material isolator yang umum digunakan di Indonesia, yaitu keramik dan
kaca. Isolator yang biasa digunakan pada saluran udara yang dioperasikan pada
tegangan tinggi adalah bahan porselin, bahan kaca, dan bahan polimer. Pada
penelitian ini akan digunakan isolator dengan bahan kaca berwarna biru kelabu.
Isolator kaca dipilih karena isolator kaca ini banyak digunakan pada
tegangan rendah yang berhubungan langsung dengan konsumen, sehingga akan
diamati kerugian akibat arus bocor dan korona, selain terhadap penyedia energi
listrik juga terhadap konsumen secara langsung.
Menurut latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka pada skripsi ini
dilakukan penelitian terhadap isolator yang disusun seri untuk mengetahui
ketahanannya terhadap tegangan yang diberikan dilihat dari besarnya arus bocor.
Serta meneliti awal terjadinya korona untuk tiap cacah isolator kaca seri. Dengan
penelitian ini diharapkan dapat memberikan rekomendasi jumlah isolator yang
tepat untuk tiap tegangan yang akan diaplikasikan agar rugi-rugi bagi seluruh
pihak, penyedia jasa listrik dan konsumen, dapat diminimalkan.
4
1.2
Rumusan Masalah
Pada penelitian ini akan diamati besarnya nilai arus bocor untuk tiap cacah
isolator kaca seri yang terjadi dilihat pengaruhnya terhadap suhu, kelembaban,
kondisi kering dan basahnya isolator, serta besarnya tegangan uji yang diberikan.
Kondisi basah isolator disebabkan karena hujan secara alami dan penyemprotan
pada isolator dengan air hujan yang telah ditampung menggunakan spray
Serta akan diamati fenomena korona secara audibel sehingga akan didapat
corona inception voltage untuk tiap cacah isolator kaca seri. Suara korona diamati
menggunakan kamera SLR. Hal yang diamati dari korona adalah tegangan awal
dimana korona mulai terjadi serta tenggat waktu korona terjadi setelah tegangan
dinaikkan. Tegangan dinaikkan setiap 10 kV.
Isolator kaca biru kelabu yang digunakan berjumlah 5 buah dengan diameter
26 cm.
1.3
Batasan Masalah
Batasan masalah pada skripsi ini adalah :
1. Isolator yang diamati adalah isolator kaca berdiameter 26 cm.
2. Jumlah isolator seri sampai dengan 5 buah, untuk melihat trend hasil
arus bocor serta korona.
3. Pengujian menggunakan transformator step up 400 kV.
4. Penelitian dilakukan dengan menaikkan tegangan setiap 10 kV.
5. Penelitian yang dilakukan adalah ketahanan isolator kaca terhadap
tegangan tinggi AC menyangkut karakteristik arus bocor karena
pengaruh variasi cacah isolator kaca seri.
5
6. Arus bocor yang terjadi dari tiap lapisan isolator kaca yang disusun seri
karena pengaruh variasi suhu, kelembaban dan kondisi dari isolator
kaca.
7. Suhu dan kelembaban yang didapat adalah mengikuti kondisi
lingkungan uji. Kondisi isolator yang diamati dalam kondisi kering dan
basah.
8. Fenomena korona yang diamati secara audibel karena pengaruh variasi
cacah isolator kaca seri, kelembaban, dan suhu. Korona diamati secara
audibel karena pengujian dilakukan pada siang hari, sehingga efek lain
dari korona tidak dapat diamati dengan alat yang tersedia.
9. Fenomena korona difokuskan pada corona inception voltage atau
tegangan awal terjadinya korona dan waktu terjadinya. Karena
keterbatasan alat, maka besar tegangan secara tepat tidak dapat
didapatkan, dalam skripsi ini akan didapat data range tegangan dimana
korona dimulai.
10. Pengujian korona dilakukan pada ruang terbuka, sehingga hasil suara
yang terekam tidak bisa terhindar dari adanya noise.
11. Analisis fenomena korona dilakukan dengan perekaman menggunakan
kamera Canon 1100 D dan melihat kekuatan suara nya dengan
menggunakan software Wavepad. Karena keterbatasan alat, maka
patokan awal tegangan terjadinya korona berdasarkan pendengaran
penulis, didukung oleh hasil paparan gelombang yang ditunjukkan
dengan menggunakan software Wavepad.
6
12. Software wavepad digunakan untuk memaparkan bentuk gelombang
yang dihasilkan, sehingga dapat dilihat waktu awal terjadinya korona.
Melalui software ini tidak dapat dilihat besar amplitudo yang terjadi,
sehingga amplitudo tidak dibahas dalam penelitian ini.
13. Pada skripsi ini tidak dilakukan pengujian terhadap tegangan flashover
isolator kaca karena dapat mengganggu kestabilan sistem kelistrikan di
Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Infomrasi, Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada.
1.4
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui ketahanan isolator kaca yang
disusun seri dilihat dari besarnya arus bocor yang terjadi ketika diberi variasi
tegangan yang besarnya terus meningkat. Selain memberikan variasi tegangan,
variasi suhu dan kelembaban juga diberikan, karena keterbatasan alat, maka suhu
dan kelembaban yang digunakan adalah kondisi lingkungan, bukan menggunakan
chamber. Kondisi isolator saat pengamatan adalah saat kondisi basah dan kering,
sehingga dapat diamati pengaruh adanya polutan air terhadap besarnya arus bocor.
Basah merupakan kondisi dimana isolator diguyur hujan, baik secara alami,
maupun secara buatan dengan disemprot air hujan tampungan.
Penelitian ini juga mengamati corona inception voltage atau tegangan
awal terjadinya korona dengan alat yang sederhana. Penelitian ini dilakukan
secara audibel dengan menggunakan microphone pada kamera Canon 1100 D.
Pengujian ini juga diberikan variasi cacah isolator kaca seri, tegangan uji, suhu,
kelembaban, serta kondisi isolator. Dari hasil penelitian yang ada dapat digunakan
7
sebagai acuan ketahanan isolator kaca yang digunakan dalam menahan besarnya
tegangan dan lama terjadinya setelah tegangan diaplikasikan, dilihat dari berbagai
faktor, termasuk kondisi lingkungan yang ada.
Dari penelitian ini diharapkan dengan alat yang sederhana dapat diperoleh
data mengenai suara korona. Dan mengetahui cara terbaru untuk mendapatkan
hasil korona selain dengan alat-alat yang sudah ada, dan mengikuti teknologi yang
ada. Seperti dengan kamera SLR yang akhir-akhir ini sedang berkembang pesat.
1.5
Metodologi Penelitian
Metode penelitian yang digunakan :
a. Pengujian arus bocor dengan variasi cacah isolator kaca yang dipasang
seri dan variasi tegangan uji, dengan melihat pengaruh suhu,
kelembaban, dan variasi kondisi isolator kaca.
Arus bocor ditangkap dengan menggunakan multimeter yang
tersambung pada rangkaian. Multimeter yang digunakan adalah
multimeter digital.
b. Pengujian corona inception voltage dengan variasi cacah isolator kaca
seri dan variasi tegangan dengan merekam suara korona yang terjadi
menggunakan kamera Canon 1100 D dan diamati bentuk gelombang
suara terekam dengan menggunakan software Wavepad.
Kamera diletakkan 2,5 m dari isolator yang tersambung dengan
trafo. Kamera diletakkan 2,5 m untuk menghindari kerusakan alat
akibat gelombang magnetik yang dihasilkan oleh korona.
8
1.6
Sistematika Penulisan
Secara keseluruhan, penulisan ini terjadi dari lima bagian besar yang
disajikan dalam bentuk bab, dengan rincian sebagai berikut :
a. Bab I PENDAHULUAN
Berisi tentang pendahuluan, rumusan masalah, tujuan penelitian,
batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.
b. Bab II TINJAUAN PUSTAKA
Mengenai teori dasar yang digunakan untuk mendukung pembahasan
pada bagian selanjutnya, yang diperoleh dari studi literatur, internet,
maupun konsultasi dengan dosen pembimbing dan laboran.
c. Bab III METODOLOGI
Menunjukkan diagram alir, alat dan bahan yang digunakan untuk
penelitian, metode penelitian, serta langkah-langkah yang dilakukan
untuk mendapatkan data.
d. Bab IV HASIL dan PEMBAHASAN
Pada bab ini akan menunjukkan hasil dari pengujian, serta pembahasan
data hasil pengujian. Disajikan dalam bentuk tabel dan grafik. Disini
akan dibahas mengenai pengaruh berbagai keadaan lingkungan
terhadap nilai arus bocor dan membandingkan berbagai grafik yang
dihasilkan dari suara korona.
e. Bab V KESIMPULAN dan SARAN
Berisi kesimpulan dari penelitian yang sudah dilakukan serta saran.
9