Uploaded by User112213

toaz.info-makalah-gmt2docx-pr fcf0e9b7093a48ef0c81fa409f93678f

advertisement
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
Download