BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Penggunaan tegangan tinggi merupakan salah satu upaya untuk mengurangi rugi energi dalam sistem transmisi dan distribusi daya listrik dari suatu pembangkit ke konsumen yang letaknya saling berjauhan. Karena dengan menaikkan tegangan maka arus yang mengalir menjadi kecil sehingga rugi energi karena adanya arus dan tahanan penghantar pun menjadi kecil. Transmisi dan distribusi daya listrik itu biasanya melalui hantaran udara (Over Head Line). Namun demikian karena beberapa kelemahan hantaran udara yang diantaranya mengurangi estetika ruang dan memerlukan jarak aman yang lebar, maka sistem transmisi dan distribusi daya listrik bawah tanah sekarang banyak digunakan. Dalam sistem transmisi dan distribusi tegangan tinggi ini, kualitas isolasi yang baik mutlak diperlukan untuk menjamin keandalan dan kualitas penyaluran daya listrik ke konsumen. Namun demikian kegagalan atau gangguan listrik akibat dari gejala medan tinggi kerap terjadi dan kejadian seperti partial discharge ,flashover, spakover, lightning, Korona dan breakdown. Dalam makalah ini akan membahas tentang fenomena gangguan yang sering terjadi pada saluran distribusi tinggi yakni timbulnya gejala medan tinggi diantaranya partial discharge, flashover, spakover, lightining, korona dan breakdown. 1.2. RUMUSAN MASALAH 1) Bagaimana terjadinya fenomena gangguan yang sering terjadi pada medan tinggi diantaranya partial discharge, flashover, spakover, lightining, korona dan breakdown. 2) Bagaimana cara mengatasi gangguan sering terjadi pada medan tinggi diantaranya partial discharge, flashover, spakover, lightining, korona dan breakdown. 3) Bagaimana dampak terjadinya medan tinggi. 1 1.3. TUJUAN 1) Dapat mengetahui terjadinya fenomena gangguan yang sering terjadi pada medan tinggi diantaranya partial discharge, flashover, spakover, lightining, korona dan breakdown. 2) Dapat mengetahui cara mengatasi gangguan sering terjadi pada medan tinggi diantaranya partial discharge, flashover, spakover, lightining, korona dan breakdown. 3) Dapat mengetahui dampak terjadinya medan tinggi. 1.4. MANFAAT 1) Memahami istilah partial discharge, flashover, sparkover, lightning, korona, 2) 3) 4) 5) breakdown kita bisa paham definisinya . Pada pembahasan Flashover kita akan tau gejala saat akan terjadi gangguan. Dengan pembahasan ,maka kita Akan tau gejala dari gangguan korona. Menambah ilmu pengetahuan dari sumber terpercaya dari data sebelumnya Bisa bermanfaat untuk tambah ilu pengetahuan. BAB II PEMBAHASAN 2.1. PARTIAL DISCHARGE Partial discharge (peluahan parsial) adalah peristiwa pelepasan/ loncatan bunga api listrik yang terjadi pada suatu bagian isolasi (pada rongga dalam atau permukaan) sebagai akibat adanya beda potensial yang tinggi dalam isolasi tersebut. Partial discharge dapat terjadi pada bahan isolasi cair maupun isolasi gas. Mekanisme kegagalan pada bahan isolasi padat meliputi kegagalan asasi(intrinsik), elektro mekanik, streamer, thermal dan kegagalan erosi. Kegagalan pada bahan isolasi cair disebabkan adanya kavitasi, adanya butiran pada zat cair dan 2 tercampurnya bahan isolasi cair. Pada bahan isolasi gas mekanisme townsend dan mekanisme streamer merupakan penyebab kegagalan. 2.1.1. Proses Terjadinya Partial Discharge Secara umum partial discharge merupakan akibat yang timbul dari konsentrasi electrical stress pada titik tertentu baik itu didalam ataupun dipermukaan suatu isolasi. Partial discharge merupakan arcing (lompatan) listrik yang sangat cepat sekali dan yang terjadi pada lapisan suatu bidang berisolasi sering memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Waktu impuls dari PD biasanya lebih kecil dari 10 nano detik. Pada saat kemunculannya, biasanya partial discharge terjadi dengan melalui beberapa proses yaitu : 1) Adanya bidang microskopik (celah) yang terjadi pada suatu bidang pada isolasi yang disebabkan karena adanya "Water Tree", umur isolasi itu sendiri, pemasangan yang kurang baik atau proses pabrikasi yang tidak sempurna. Terjadinya stress dan tegangan yang berlebih (over voltage) pada suatu sistem isolasi dapat mengakibatkan PD didalam bidang mikroskopik tersebut. 2) Timbulnya panas dan energi lain yang dilepaskan oleh PD mengakibatkan pengikisan pada permukaan celah tersebut. 3) Erosi atau pengikisan terus menerus akan membentuk celah yang lebih besar pada bidang isolasi, biasanya disebut "electrical tree". 4) Proses ini akan terus berlanjut hingga menimbulkan "electrical tree bridge" pada isolasi. 5) Kemudian terjadilah kegagalan / gangguan pada sistem isolasi 2.1.1. Alat Uji Partial Discharge Pada saat ini, saya memilki beberapa referensi alat pengujian partial discharge yang pernah saya gunakan dilapangan. Beberapa referensi tersebut antara lain adalah : 1) Ultrasonic Leak Detector (ref : ULD-40) 2) Corona Camera (ref : CoroCAM 504 & CoroCAM 1) 3 3) Portable Expert Partial Discharge (ref : XDP & XDP II) 4) Advance Partial Discharge test (ref : MPD-600) 2.2. FLASHOVER 2.2.1. Pengertian Flashover Flashover adalah gangguan yang terjadi berupa loncatan api yang terjadi antar isolator atau kompenen listrik tegangan tinggi. Hal ini dapat terjadi akibat gagalnya isolasi dari sistem tegangan tinggi tersebut. Kegagalan listrik pada isolator dapat disebabkan oleh adanya ronggarongga kecil pada dielektrik padat (porselen) atau disebabkan terjadinya flashover di sepanjang permukaan isolator. Rongga-rongga kecil pada isolator ditimbulkan karena isolator dibuat kurang sempurna pada saat pembuatan, dengan demikian karakteristik listrik dari isolator tersebut kurang baik. Rongga kecil pada isolator lama-kelamaan akan menyebabkan kerusakan mekanik pada isolator. Terjadinya flashover menyebabkan kerusakan pada isolator oleh karena panas yang dihasilkan busur di sepanjang permukaan isolator. Oleh sebab itu isolator harus dibuat sedemikian rupa sehingga tegangan pada rongga kecil lebih tinggi dari pada tegangan yang menyebabkan flashover. Kegagalan lewat denyar (flashover)berawal dari terbentuknya pi ta kering(dry band). Seperti telah dijelaskan sebelumnya, bahwa terbentuknya lapisan konduktif di permukaan isolator diakibatkan oleh adanya polutan yang menempel. Lapisan yang terbentuk di permukaan isolator ini menyebabkan mengalir-nya arus bocor (leakage current). Dengan mengalirnya arus bocor, terjadi pemanasan di lapisan tersebut.Lapisan ini dapat membentuk pita kering (dr y band) akibat dialiri arus bocor secara terus menerus. Pada tegangan tertentu, kondisi ini dapat menyebabkan pelepasan muatan melintasi pita kering. Pelepasan muatan dapat memanjang 4 sehingga terbentuk busur listrik (arc) dan terjadi lewat denyar (flashover) yang melalui seluruh permukaan isolator. 2.2.2. Gejala Flashover. Gejala Flashover dibagi menjadi 4 tipe, antara lain: 1) Lean Flashover) (Rollover) Dimana api berada dibawah plafon dan memenuhi bagian ruang namun rasio udara panas masih dibawah jangkauan terbakar. 2) Rich Flashover (backdraft) Proses terjadinya ketika asap panas membakar bagian atas permukaan pada jangkauan bakar yang sesuai. Kejadian ini berlangsung saat api menyebar memenuhi ruangan-ruangan, membakar benda-benda yang ada, menghabiskan sumber oxigen dan meninggalkan gas yang sangat panas yang dapat menyebabkan sebuah ledakan asap disertai dengan kobaran api. Tanda umum terjadinya backdraft adalah asap yang berwarna kekuningan atau kecoklatan. 3) Delayed Flashover (Smoke Explosion) Proses terjadinya ketika asap yang lebih dingin keluar dari ruang asap yang lebih panas namun tetap memiliki kemampuan untuk menimbulkan api. Hasil dari kejadian ini sangat sulit untuk diprediksi, Jika material luar dan api bercampur serta menghasilkan komposisi yang ideal akan menyebabkan sebuah ledakan asap yang membahayakan disertai dengan munculnya api. 4) Hot Rich Flashover (Auto ignition) 5 Proses terjadinya saat panas asap melebihi jangkauan bakar sehingga temperatur panas yang dihasilkan menjadi sangat tinggi, kondisi ini menyebabkan sebaran asap panas cepat memenuhi ruang dan secara sesaat akan menghasilkan kobaran api yang sangat besar. 2.3. SPARKOVER Sparkover adalah gangguan yang terjadi antar isolator akibat faktor isolasi yang kurang maksimal. Biasanya terjadi akibat gagal isolasi pada udara, padat dan cair. Gangguan ini akan menimbulkan percikan api. Terbentuknya pita kering ini menyebabkan gangguan medan listrik di sepanjang permukaan sehingga terjadi tegangan percikan (spark over) dan menimbulkan pelepasan muatan di daerah Tertentu. Mekanisme terbentuknya pita kering dapat dilihat dalam Gambar 6. Pita kering memiliki tahanan arus merayap yang lebih besar daripada daerah yang masih basah. Dengan demikian, tegangan jatuh yang terjadi di daerah kering (ΔV) lebih besar daripada tegangan jatuh di daerah basah (ΔV’). Pada jarak d1 yang sama dengan d2, tegangan jatuh ini menimbulkan kuat medan yang besar sehingga udara diantaranya tidak kuat menahan medan tersebut dan terjadi pelepasan muatan (discharge). 2.4. SURJA (LIGHTNING ) 2.4.1. Pengertian Lightning (Surja) 6 Lightning (surja) adalah merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kondensator raksasa, di mana lempeng pertama adalahawan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti yang sudah diketahui kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), di mana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif. 2.4.2. Proses terjadinya Lightning Proses terjadinya muatan pada awan karena dia bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya. Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar, maka akan terjadi pembuangan muatan negatif (elektron) dari awan ke bumi atau sebaliknya untuk mencapai kesetimbangan. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah terjadi ledakan suara. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan, karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus lebih mudah mengalir. Karena ada awan bermuatan negatif dan awan bermuatan positif, maka petir juga bisa terjadi antar awan yang berbeda muatan. (dapat terjadi dari awan ke awan ,di mana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif). 7 2.5. KORONA 2.5.1. Pengertian Korona Korona merupakan proses dimana arus, mungkin diteruskan, muncul dari sebuah electrode berpotensial tinggi di dalam sebuah fluida yang netral. Biasanya udara yaitu dengan mengionisasi fluida hingga menciptakan plasma di sekitar elektrode. Ion-ion yang dihasilkan akhirnya akan melampaui muatan listrik menuju area-area berpotensi rendah terdekat atau bergabung kembali untuk membentuk molekul-molekul gas netral Gambar 2.1 Peristiwa terjadinya korona 2.5.2. Gejala Korona Disebabkan karena Elektron yang bebas bergerak diudara umumnya berasal dari radiasi radio-aktif yang terdapat di alam bebas dan juga dengan adanya sinar kosmik. Elektron-elektron yang posisinya dekat dengan kawat trasnmisi dipengaruhi oleh adanya medan listrik yang menuju ke atau menjauhi kawat tersebut. Selama gerakannya ini, elektron yang melewati gradient medan listrik akan bertubrukkan dengan molekul dari udara, yang kemudian terjadi ionisasi pada molekul tersebut. Karena adanya ionisasi tersebut, maka akan terdapat ion positif dan elektron yang bebas, yang akan akan mendorong terjadinya ionisasi 8 lanjutan. Proses ini berkelanjutan yang kemudian membentuk banjiran elektron (avalance). Bilamana banjiran elektron ini melintasi dua kawat yang sejajar, maka ia akan menyebabkan terjadinya perubahan pembagian gradient tegangan-tegangan dari udara diantara kedua kawat tersebut dan penataan kembali dari gradient ini dapat menyebabkan harga tegangannya melampaui kekuatan (tegangan breakdown) dari udara. Ini akan menyebabkan terjadinya kegagalan dari sifat isolasi yang dimiliki oleh udara yang terletak disekitarnya. Bilamana penataan kembali ini hanya menyebabkan sebagian perubahan potensial gradient dari udara, misalnya hanya daerah sekitar kawat saja yang mengalami perubahan, maka perubahannya terbatas hanya pada satu kawat saja. 2.5.3. Dampak terjadinya korona Korona Dapat menyebabkan harga / jumlah tegangannya melampaui kekuatan (tegangan breakdown) dari udara.Hal ini akan menyebabkan terjadinya kegagalan dari sifat isolasi yang dimiliki oleh udara yang terletak disekitarnya. Berikut ini akan dijelaskan lebih jauh dampak korona pada peralatan listrik. 1) Dampak Korona Terhadap Material Korona yang disertai dengan pembombardiran elektron atau ion digabung dengan pengaruh pemanasan yang intens, dapat membuat erosi pada material, merusak atau merubah struktur atom atau molekul material, dan menghasilkan material baru yang tidak ada sebelumnya sebagai akibat proses perubahan struktur. Material baru ini dapat bereaksi secara kimiawi dengan beberapa material lain didaerah dimana korona terjadi.Reaksi ini dapat mengakibatkan korosi. 2) Dampak Korona Pada Komunikasi, Kendali dan Pengukuran Listrik Arus pulsa yang dihasilkan oleh korona dalam rangkaian peralatan dapat memiliki waktu puncak yang sangat singkat, frekuensi kejadian yang tinggi dan amplitudo yang sesuai untuk mensimulasi, memalsukan, mendistorsi atau memalsukan sinyal yang digunakan dalam komunikasi, kendali, dan pengukuran. Arus pulsa korona ini dapat juga dapat mengalir dari rangkaian dimana pulsa ini terbentuk ke rangkaian lain, tidak hanya melalui konduksi, tetapi juga dengan kopel elektromagnetik dan elektrostatik. 9 2.6. KEGAGALAN LISTRIK (BREAKDOWN) Istilah kegagalan listrik (electrical breakdown), atau tembus listrik atau dadalan elektrik, memiliki sejumlah arti. Istilah ini bisa berarti gangguan pada sebuah sirkuit listrik. Kegagalan listrik bisa pula berarti berkurangnya hambatan dengan amat pesat pada sebuah isolator elektrik yang menyebabkan lompatan bunga api listrik di sekeliling atau di sepanjang isolator. Peristiwa ini bisa hanya bersifat sementara (seperti dalam sebuah pengosongan elektrostatik), atau bisa pula menyebabkan pengosongan busur elektrik yang berlangsung terus-menerus jika piranti pelindung gagal merintangi arus dalam sebuah sirkuit daya tinggi. Gambar 2.2 Uji Kegagalan Listrik (Breakdown) 2.6.1. Kegagalan isolator elektrik Arti electrical breakdown yang kedua merujuk pada kegagalan isolatornya sebuah kabel listrik atau komponen listrik yang lain. Kegagalan seperti ini biasanya mengakibatkanhubungan pendek atau sekering yang meledak. Ini terjadi pada tegangan dadal. Kegagalan isolator yang sesungguhnya sering terjadi dalam penerapan tegangan tinggi yang kadang-kadang menyebabkan pembukaan sebuah pemutus sirkuit pelindung. Electrical breakdown sering pula diasosiasikan dengan kegagalannya bahan isolasi padat atau cair yang digunakan dalam kondensator maupun transformator tegangan tinggi di kabel distribusi listrik. Electrical breakdown juga bisa terjadi di sepanjang sejumlah dawai isolator yang dipasang pada saluran listrik, di dalam kabel listrik bawah tanah, atau kabel yang membusur pada cabang pohon terdekat. Dalam tekanan listrik yang cukup kuat, electrical breakdown bisa 10 berlangsung di dalam zat padat, cair, atau gas. Namun, mekanisme kegagalan yang spesifik sangat berbeda di setiap fase dielektrik. Kesemua ini menyebabkan kerusakan instrumen yang membahayakan. 2.6.3. Piranti Disruptif Piranti disruptif merupakan piranti berdielektrik, lalu mendapat tekanan melebihi kuat dielektriknya, yang memiliki electrical breakdown. Hal ini berakibat pada perubahan tiba-tiba pada bagian bahan dielektrik yang semula bersifat menghambat listrik menjadi bersifat konduktif. Adapun ciri dari perubahan ini adalah terbentuknya bunga api listrik, dan bisa juga busur elektrik melalui bahan tadi. Jika hal ini terjadi di dalam perubahan kimiawi, fisik, dan dielektrik padat di sepanjang jalur lucutan/pengosongan maka kuat dieletriknya bahan akan berkurang secara signifikan. Gambar 2.2 Pengosongan elektrostatik memperlihatkan filamenfilamen plasma yang mirip kilat dari sebuah kumparan Tesla. Jika sekering atau pemutus sirkuit gagal merintangi arus melalui latu elektrik dalam sebuah rangkaian tenaga, arus terus melaju, membentuk busur elektrik yang sangat panas. Warna latu elektrik sangat bergantung pada bahan 11 konduktor (saat bahan konduktor itu menguap dan bercampur di dalam plasma panas di dalam busur). Meski latu dan lompatan bunga api listrik biasanya tidak diinginkan, kedua fenomena itu bisa berguna dalam penerapan sehari-hari seperti busi untuk mesin bensin, pengelasan listriknya logam, atau peleburan logam di dalam sebuah tanur busur listrik BAB III PENUTUP 3.1. KESIMPULAN Dari penjabaran diatas maka dapat diambil kesimpulan tentang fenomena gangguan yang sering terjadi pada saluran distribusi tinggi yakni timbulnya gejala medan tinggi diantaranya partial discharge, flashover, spakover, lightining, korona dan breakdown. Partial discharge terjadi akibat yang timbul dari konsentrasi electrical stress pada titik tertentu baik itu didalam ataupun dipermukaan suatu isolasi. Partial discharge merupakan arcing (lompatan) listrik yang sangat cepat sekali dan yang terjadi pada lapisan suatu bidang berisolasi. Flashover dapat terjadi akibat gagalnya isolasi dari sistem tegangan tinggi tersebut. Sparkover adalah gangguan yang terjadi antar isolator akibat faktor isolasi yang kurang maksimal. Lightening adalah gangguan akibat gejala alam dan proses penyambugan dan pemutusan sambungan saluran tegangan tinggi. Korona terjadi akibat dari jarak antar kawat saluran tegangan tinggi yang terlalu dekat sehingga terjadinya kegagalan dari sifat isolasi yang dimiliki oleh udara yang terletak disekitarnya. Breakdown terjadi karena kegagalan listrik bisa pula berarti berkurangnya hambatan dengan amat pesat pada sebuah isolator elektrik yang menyebabkan lompatan bunga api listrik di sekeliling atau di sepanjang isolator. 3.2. SARAN 12 Mengingat pentingnya keandalan sistem jaringan distribusi jaringan tegangan tinggi sehingga penting adanya sistem proteksi dari gangguan akibat gejala medan tinggi. DAFTAR PUSTAKA www.wikipedia bahasa Indonesia.com http://sigitwd.blogspot.co.id/2009/06/pengujian-partial-discharge-pada.html. https://www.academia.edu/6702161/Saluran Transmisi Tegangan Tinggi Udara http://elektro-ftundip.blogspot.co.id/2015/08/gejala-medan-tinggi.html 13
