Pengaruh Equivalent Salt Deposit Density (ESDD)

Pengaruh Equivalent Salt Deposit Density (ESDD)
Terhadap Tegangan Flashover dan Arus Bocor
pada Isolator Berbahan Resin Epoksi Silane
dengan Pengisi Bahan Pasir Silika
Hafizh Rahman1, Abdul Syakur 2, Yuningtyastuti3
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
1
2
[email protected]
[email protected]
Abstrak - Isolator polymer telah dikembangkan dan
digunakan pada saluran transmisi dan jaringan distribusi
dengan melalui kawasan penduduk, daerah industri dan daerah
pantai. Salah satu bahan polymer yang telah digunakan adalah
resin epoksi. isolator sangat rentan terhadap pengaruh
lingkungan seperti adanya polutan yang menempel pada
permukaan isolator yang dapat menyebabkan arus bocor
permukaan.
Penelitian ini dilakukan agar mengetahui pengaruh esdd
terhadap tegangan flashover dan arus bocor yang terjadi pada
permukaan bahan isolasi polimer resin epoksi dengan
penambahan kontaminasi buatan berupa campuran antara
NaCl, Kaolin seberat 10gram dan 20gram yang dilarutkan ke
dalam air 500ml. Tujuan penelitian ini adalah : (1) Untuk
mengetahui kinerja tegangan flashover dan arus bocor pada
permukaan bahan isolasi polimer resin epoksi yang mengalami
perlakuan polutan berbeda. (2) Untuk mengetahui kinerja arus
bocor pada permukaan bahan isolasi polimer resin epoksi
dengan kondisi kering dan basah.
Hasil eksperimen didapat bahwa dengan nilai ESDD yang tinggi,
mempunyai nilai arus bocor yang tinggi. Dengan arus bocor
yang tinggi maka nilai tegangan flashover rendah, sehingga
fungsi dari isolator akan menurun. Dalam kondisi isolator basah
mempunyai arus bocor yang tinggi, hal ini dikarenakan
kontaminan yang menempel pada permukaan akan membentuk
lapisan konduktif, sehingga dalam keadaan lembab / basah /
hujan gerimis akan mudah terjadi arus bocor pada permukaan
isolator.
Keywords: Isolator, ESDD, arus bocor, tegangan flashover,
pelapisan.
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Salah satu peralatan yang mempunyai peranan penting
pada sistem saluran tenaga listrik adalah isolator. Isolator
berfungsi untuk mengisolasi bagian yang bertegangan dalam
hal ini saluran udara bertegangan dengan bagian yang tidak
bertegangan. [1]
Isolator biasanya dipasang di udara luar, maka dari itu
banyak faktor yang dapat mengakibatkan isolator mengalami
1
2, 3
degradasi atau penurunan kualitas. Isolator yang terpasang
pada daerah pesisir pantai lebih sering mengalami flashover,
hal ini disebabkan tingkat polutan garam air laut (ESDD)
yang melekat pada permukaan isolator sangat besar, sehingga
dapat terjadi arus bocor pada permukaan isolator yang
berpolutan. [1]
Untuk mengetahui pengaruh polutan, dalam hal ini
polutan garam (ESDD) terhadap unjuk kerja isolator, maka
pada penelitian ini dilakukan pengujian isolator berbahan
sesin epoksi silane dengan menggunakan uji polutan buatan
(NaCl) 10gram dan 20gram.
B. Tujuan
Tujuan pembuatan tugas akhir ini adalah untuk
menganalisis pengaruh Equvalent Salt Deposit Density
(ESDD) terhadap unjuk kerja tegangan flashover dan arus
bocor pada isolator dengan pelapis silane, pelapis melamin
dan tanpa lapisan.
C. Pembatasan Masalah
Pembahasan masalah hanya dibatasi pada hal-hal
berikut :
1. Polutan (ESDD) yang digunakan adalah garam (NaCl)
dengan penambahan kaolin yang dilarutkan dalam 500
ml air dan disemprotkan ke permukaan isolator.
2. Dalam penelitian ini dilakukan pada 2 isolator yang
memiliki sirip yang berbeda, yaitu masing-masing
Besar-Kecil-Besar (BKB) dan Besar-Besar-Besar
(BBB).
3. Pengujian dilakukan pada kondisi suhu (28 0C) dan
kelembaban ruang (55%).
4. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Tegangan
Tinggi Teknik Elektro UGM.
5. Pada penelitian ini isolator menggunakan komposisi
DGEBA 30%, MPDA 30%, Silika 20% dan Silane
20% dan tidak membahas proses pembuatan isolator.
6. Pada penelitian ini tidak membahas proses / rumus
kimia dari bahan resin epoksi.
7. Pada penelitian ini tebal lapisan tidak diperhitungkan.
Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang
Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang
1
Tabel 1 Klasifikasi polutan IEC No.815: 1986
II. LANDASAN TEORI
Tingkat polusi
Isolasi adalah sifat atau bahan yang dapat memisahkan
secara elektris dua buah penghantar atau lebih, sehingga tidak
terjadi arus bocor / flashover. [2] Secara mekanis, isolator
bergungsi menahan beban mekanis dari penghantar yang
terpasang pada isolator tersebut, sedangkan secara elektris
berfungsi memisahkan bagian antar bertegangan. [3]
Ringan
Sedang
Berat
Sangat Berat
ESDD
(mg/cm2)
0,03 - 0,06
0,1 - 0,2
0, 3 - 0, 6
> 0,8
Jarak rambat
(mm/Kv)
16
20
25
> 30
Menghitung ESDD dan konduktivitas [3], [4]
Pengukuran ini dilakukan untuk mengamati besarnya
nilai ESDD, hubungannya dengan komposisi polutan yang
diberikan, besarnya konduktivitas yang berhubungan dengan
tegangan flashover.
Pengukuran konduktivitas air dan kapas, baik yang
mengandung polutan, maupun yang tidak pada suhu
tertentu, kemudian dihitung dalam persamaan 1. [3], [4]
1.
A.
Bahan Isolator
Selama ini bahan pembuatan isolator yang banyak
digunakan pada saluran transmisi dan jaringan distribusi
adalah dari bahan keramik dan kaca, tetapi pada penelitian ini
digunakan bahan isolasi dari bahan resin epoksi, karena
memiliki kelebihan dari pada bahan yang terbuat dari porselin
dan kaca. [3], [4]
Terdapat beberapa keuntungan yang dimiliki bahan
polymer jika dibandingkan dengan bahan porselin / keramik,
yaitu konstruksi lebih ringan (rapat massa rendah), sifat
dielektrik, resistifitas volume dan sifat thermal lebih baik,
bersifat hydrophobic (anti air), dan proses pembuatan lebih
cepat.[4], [8]
Adapun kekurangan yang dimilki oleh isolator polymer
(non-keramik) adalah penuaan / degradasi pada permukaan
isolator, kekuatan mekaniknya kecil / kurang bagus,
kompabilitas material, kurang tahan terhadap perubahan
cuaca, dan bahan mentah relatif mahal. [7], [8]
Dalam penelitian ini digunakan isolator dengan bahan uji
resin epoksi, silicone rubber dan pasir silica dengan komposisi
DGEBA 30%, MPDA 30%, Silika 20% dan Silane 20%.
B.
Pecucian Isolator
Pencucian sebuah isolator merupakan hal yang penting
dalam pemeliharaan isolator, umumnya sebuah isolator dicuci
dengan menggunakan aliran air yang bertekanan tinggi
sehingga dapat membuang zat-zat pengotor seperti debu,
garam dan selaput asam yang tidak melekat secara kuat pada
permukaan isolator. [1]
Pencucian isolator polymer ini harus dilakukan secara
rutin jika permukaan isolator sudah berdebu, yaitu terlebih
dahulu diturunkan dari saluran transmisi dan kemudian
dipasang kembali. Dapat juga dilakukan dengan mengelap
permukaan isolator dengan kain bersih yang bebas dari unsur
polutan. [1]
Kontaminasi pada Isolator
Jenis polutan yang menempel pada permukaan isolator
seperti garam (NaCl), pasir atau debu yang mengandung besi
(Fe) serta polutan asap pabrik dan sebagainya. [1]
ESDD merupakan kepadatan timbunan garam equivalent
(Equivalent salt deposit density) dari larutan pengotor yang
menempel pada permukaan isolator. [4] Klasifikasi polutan
pada permukaan isolator ditentukan oleh besarnya ESDD,
seperti ditunjukkan pada tabel 1. [9]
............................... (1)
dengan : σ 20 = konduktivitas pada suhu 200 C
= suhu larutan
σ
= konduktivitas pada suhu
b = faktor koreksi pada suhu
(IEC 507)
Sesudah didapat konduktivitas pada suhu 200 C, selanjutnya
dihitung konduktivitas garam dalam gram, menggungakan
persamaan 2. [3], [4]
5,6𝑥𝑥10 −4 𝑥𝑥σ 20
𝐷𝐷 =
............................... (2)
10
dengan : D = konsentrasi garam NaCl (gram)
σ 20 = konduktivitas garam µs/cm pada 200 C
Setelah diperoleh konduktivitas pada suhu 200 C dan
konsentrasi garam, kemudian dihitung nilai ESDD
menggunakan persamaan 3. [3], [4]
............................ (3)
dengan : ESDD = Equivalent Salt Deposit Density
(mg/cm2)
V = Volume air pencuci (ml)
D 1 = Eqivalen konsentrasi garam dan air
bersama kapas sebelum ada polutan (gr)
D 2 = Eqivalen konsentrasi garam dan air
bersama kapas dari polutan (gram)
S = Luas permukaan isolator (cm2)
C.
Isolator terkontaminasi [3]
Terbentuknya kontaminasi dapat diuraikan sebagai
berikut :
a. Polutan Laut
Polutan garam yang terbawa oleh angin akan
menempel dan mengotori permukaan isolator yang
terpasang pada saluran udara di daerah pantai. [3]
b. Polutan Darat
Polutan debu dan asap dari pabrik industri yang
terbawa angin dan menempel pada permukaan isolator
2.
2
akan terus bertambah dengan penambahan faktor-faktor
lain seperti suhu udara, tekanan udara dan kelembaban
akan menimbulkan lapisan konduktif pada permukaan
isolator, yang dapat menyebabkan terjadinya flashover,
sehingga dapat mengurangi kemampuan isolator, baik
kemampuan mekanis maupun kemampuan elektris. [3]
3.
Pengaruh Polutan terhadap kinerja Isolator
Polusi pada isolator dapat menimbulkan arus bocor
pada permukaan isolator, arus bocor ini akan bertambah
besar jika udara lembab atau pada saat hujan gerimis. [8], [9]
Apabila polutan ini dibiarkan, maka jalur konduktif
pada permukaan isolator yang terbentuk akan semakin
tinggi nilai konduktivitasnya, yang menyebabkan adanya
arus bocor bahkan dapat terjadi tegangan lewat denyar /
flashover. [5]
D.
Flashover pada Isolator
Flashover adalah gangguan eksternal yang terjadi pada
permukaan isolator atau proses loncatan api pada permukaan
suatu isolator yang disebabkan oleh berbagai faktor,
diantaranya suhu, kelembaban, dan lingkungan sekitarnya
(debu, asap pabrik dan polutan garam). [3], [4] Tegangan
flashover adalah nilai atau ukuran tegangan yang dapat
ditahan isolator sampai terjadinya lompatan api / flashover.
Di Indonesia pada musim kemarau terjadi penumpukan
partikel-partikel kontamninan pada permukaan isolator
dengan jenis dan tingkat kontaminan yang berbeda-beda.
Sesuai dengan kondisi sekitar isolator itu dipasang, semakin
jauh dari pantai semakin kecil ESDD nya. [5] Tegangan
flashover pada permukaan isolator kering lebih tinggi dari
pada tegangan flashover pada udara lembab, sehingga dalam
keadaan basah / lembab isolator mudah terjadi flashover.
Kegagalan tegangan pada isolator dapat dibedakan
dalam dua kejadian, yaitu kegagalan tegangan tembus
(puncture voltage) dan kegagalan permukaan yang berupa
flashover. Tegangan gagal flashover lebih rendah dari
tegangan gagal tembus, apabila isolator mengalami tegangan
tembus, maka isolator dapat mengalami kerusakan total
(hancur). [1]
Besarnya tegangan gagal lewat denyar / flashover
berbanding lurus dengan kepadatan udara relatif, secara
matematis dinyatakan dalam persamaan 4. [11]
V = V ds . δ …….…. (4)
dengan Vds : Tegangan dadal standar (volt)
V : Tegangan gagal uji (volt)
δ : kerapatan udara relatif
besarnya kerapatan udara relatif dapat dilihat pada persamaan
5. [111
0,386.𝑏𝑏
δ=
...........…. (5)
273+𝑡𝑡
dengan b : tekanan udara (milibar)
t : suhu udara ( 0c )
Tegangan flashover isolator akan semakin rendah
dengan meningkatnya kelembaban udara. Jika V S adalah
tegangan flashover isolator pada keadaan udara standar dan
kelembaban 11 gr/m3, maka tegangan flashover isolator pada
sembarang suhu, tekanan dan kelembaban udara dapat
ditentukan sebagai berikut : [11]
δ Vs
V=
…....................................................(6)
kh
Dimana k h adalah faktor koreksi kelembaban udara, dan dapat
dilih at bahwa untu k δ d an V S tetap, tegangan flashover
isolator pada saat pengujian (V) berbanding terbalik terhadap
faktor koreksi kelembaban udara (k h ). Jadi semakin tinggi k h
maka V akan semakin rendah.
E.
Arus Bocor pada Isolator
Apabila tegangan yang harus ditahan sebuah isolator
melebihi dari kemampuannya maka akan terjadi aliran arus
yang disebut dengan arus bocor.
Pada pengujian arus bocor dibutuhkan alat tambahan
berupa voltage devider yang berfungsi untuk membagi
tegangan agar tegangan yang masuk ke osiloskop dapat
terbaca pada skala dari osiloskop atau sebagai pengaman agar
arus yang masuk pada osiloskop tidak terlalu besar pada saat
terjadinya flashover. [1]
Gambar 1 Rangkain Resistor Pengukuran Arus Bocor
[8]
Dengan R 1 = 680 Ω, R 2 = 920 Ω, R 3 = 100 Ω, R 4 = 820
Ω, d an R 5 = 10.000 Ω. Berdasarkan perhitungan rangkaian
pada gambar 1 diatas, didapat persamaan 7. Pada persamaan
tersebut dapat dipergunakan untuk mendapatkan nilai arus
bocor yang diamati dari Osiloskop. [8]
I bocor (mA) = V osiloskop x 0,027285294 ............ (7)
dengan : V osiloskop =
𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 1+ 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 2+𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 3
3
Apabila tegangan kerja yang diterapkan semakin
ditingkatkan, maka arus bocor yang mengalir pada permukaan
isolator akan meningkat juga. Hal ini sesuai dengan
persamaan 8.
V = I * R ......................................................... (8)
dimana : V : tegangan (volt)
I : arus (Ampere)
R : resistansi (ohm)
3
cm-tinggi 3 cm untuk ukuran kecil. Tunggu kira-kira
sehari sampai benar-benar kering dan mengeras, setelah
mengeras keluarkan bahan dari cetakan kemudian siap
dicetak menyerupai dimensi isolator suspensi (isolator
gantung) dengan tipe besar dan kecil masing-masing 5
buah dan 3 buah untuk membentuk dua buah isolator
dengan urutan siripnya masing-masing Besar-Kecil-Besar
(BKB) dan Besar-Besar-Besar (BBB).
III. METODOLOGI PENELITIAN
Berikut proses penelitian yang dilakukan :
MULAI
PERSIAPAN
PENELITIAN
PEMBUATAN
ISOLATOR
PEMBERIAN
ESDD
PENGUJIAN
TEGANGAN FLASHOVER
& ARUS BOCOR
PENCUCIAN ESDD
PENGUKURAN
ESDD
Gambar 3 Isolator 3 sirip BBB dan BKB
DATA
2) Pengujian tegangan lewat denyar (flashover)
ANALISA
KESIMPULAN
SELESAI
Gambar 2 Diagram alir proses penelitian
A.
Bahan Pembuatan Isolator
Bahan isolator yang digunakan dalam penelitian ini
adalah sebagai berikut:
• Resin Epoksi
• Lem Silicone Rubber
• Pasir Silika
Dari bahan – bahan tersebut kemudian dicampur dengan
komposisi seperti pada tabel 2.
Tabel 2 komposisi pembuatan isolator uji
MPDA (%)
DGEBA (%)
Silika (%)
sealant (%)
30
30
20
20
B.
Peralatan Pengujian
Pengujian isolator gantung (suspension isolator)
menggunakan peralatan pengujian berupa :
• Peralatan pengujian tegangan tinggi.
• Chamber tempat pengujian.
• Lemari uji.
• Thermometer dan hygrometer.
• Seperangkat alat penyemprot air.
• Pembagi Tegangan.
• Sela jarum.
• Osiloskop.
• Peralatan pendukung (alat tulis, laptop, kamera digital).
C.
Proses Pengujian
Tujuan pengujian tegangan Flashover adalah untuk
mengetahui tegangan terapan pada pengujian arus bocor.
Dimana tegangan terapan maksimal pada pengujian arus
bocor adalah setengah dari tegangan flashover isolator uji
itu sendiri. bagan pengujian dan rangkaian pengujian
tegangan flashover isolator dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4 Rangkaian Pengujian Tegangan Flashover
3.) Pengujian Arus Bocor
Pada pengujian arus bocor ini bertujuan untuk
mengetahui besarnya arus bocor yang terjadi pada isolator
saat diberi tegangan nominalnya.[1] Adapun rangkaian
pengujian arus bocor diperlihatkan pada gambar 5.
Gambar 5 Rangkaian Pengujian Arus Bocor
[9]
Tegangan terapan untuk arus bocor menggunakan
skala 40-80 Volt dengan skala pengali tegangan 1 : 466.[5]
Adapun langkah-langkah pengujian arus bocor dapat
dilihat pada gambar 6.
1) Pembuatan Isolator
Awalnya membuat cetakan isolator dari potongan pipa
dengan ukuran diameter 10 cm-tinggi 3 cm dan diameter 8
4
Pada tabel 1 diatas merupakan hasil pengukuran
konduktivitas hasil pencucian permukaan isolator dengan alat
konduktometer yang diberi polutan buatan (NaCl). Dimana
konduktivitas sebelum adalah hasil pengukuran konduktivitas
pada air aquades sebelum dilakukan pencucian dan
konduktivitas sesudah adalah hasil pengukuran air dan kapas
sesudah dilakukan pencucian.
Dalam pengukuran ESDD cukup konduktivitas sesduah
yang dipakai, dan berat polutan berbanding lurus dengan
konduktivitas hasil pencucian. Akan tetapi terdapat beberapa
yang menurun, hal ini dikarenakan faktor luar pada saat
dilakukan pencucian tidak menggunakan sarung tangan.
Berikut merupakan hasil perhitungan ESDD dari data tabel 1.
Mulai
Pemasangan Isolator
Variasi basah kering
Kering
Variasi kontaminan
Basah
ESDD 10 gr
ESDD 10 gr
Mengatur tegangan
terapan
Catat dan foto
gambar gelombang
pada osiloskop
1.
Polutan 10gram
BKB tanpa lapisan
Berdasarkan persamaan 2.6 dan data tabel 1, didapat
hasil perhitungan sebagai berikut.
D 1 = 2,63 x 10-4
D 2 = 2,871 x 10-3
dan berdasarkan 2.7, didapat hasil perhitungan sebagai
berikut.
ESDD = 0,117 mg/cm2
Ya
Uji lagi ?
Tidak
Ganti Isolator
Selesai
Gambar 6 Diagram alir proses pengujian
IV. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
A.
Pengujian ESDD
Tujuan pengukuran ESDD (Equivalent Salt Deposit
Density) adalah untuk menjelaskan besarnya kandungan garam
dalam mg/cm2 sebagai suatu unsur konduktif pada permukaan
isolator. Pada penelitian ini adapun luas permukaan pada
isolator Besar-Kecil-Besar (BKB) dan Besar-Besar-Besar
(BBB) adalah masing-masing 111,076 cm2 dan 118,926 cm2.
Tabel 1 Hasil pengukuran konduktivitas pada isolator
Tanpa
lapisan
BKB
BBB
Konduktivitas Konduktivitas
Berat
sebelum
setelah
Polutan
10 gr
5,2 µs/cm
54 µs/cm
20 gr
6 µs/cm
84,7 µs/cm
10 gr
7,4 µs/cm
86,1 µs/cm
20 gr
8 µs/cm
86,8 µs/cm
Berat
kapas
2,54 gr
Suhu
air
27,8
2,52 gr
27,8
Lapisan
silane
BKB
BBB
10 gr
20 gr
10 gr
20 gr
3,6 µs/cm
6,6 µs/cm
3,6 µs/cm
6,9 µs/cm
31,4 µs/cm
87,1 µs/cm
88,4 µs/cm
95,6 µs/cm
2,48 gr
27,8
2,44 gr
27,8
10 gr
20 gr
10 gr
20 gr
5,4 µs/cm
4,5 µs/cm
9,3 µs/cm
10,3 µs/cm
65,7 µs/cm
150 µs/cm
68,3 µs/cm
2,56 gr
27,8
2,55 gr
27,8
Lapisan
melamin
BKB
BBB
Berdasarkan persamaan 2.6 dan tabel 1, dengan cara
yang sama untuk isolator lapisan silane dan lapisan melamin,
maupun untuk polutan 20gram, maka akan didapat seperti
pada tabel 2. Pada hasil perhitungan ESDD diatas, apabila
semakin tinggi nilai ESDD (mg/cm2), maka tegangan
flashover justru mengalami penurunan.
Tabel 2 Hasil perhitungan ESDD pada isolator
Jenis Polutan
BKB tanpa lapisan
BBB tanpa lapisan
BKB lapisan silane
BBB lapisan silane
BKB lapisan melamin
BBB lapisan melamin
ESDD 10 gram
0,117 mg/cm2
0,178 mg/cm2
0,0662 mg/cm2
0,192 mg/cm2
0,125 mg/cm2
0,1333 mg/cm2
ESDD 20 gram
0,095 mg/cm2
0,089 mg/cm2
0,098 mg/cm2
0,101 mg/cm2
0,178 mg/cm2
0,218 mg/cm2
B.
Pengujian Tegangan Flashover
Pada penelitian ini pengujian tegangan Flashover akan
terbagi menjadi dua pengaruh terhadap tegangan Flashover,
yaitu :
1.
Pengaruh polutan ESDD dan lapisan isolator terhadap
tegangan Flashover
Pengujian dilakukan pada variasi lapisan, yaitu tanpa
lapisan, lapisan silane dan lapisan melamin dengan
pengaruh basah-kering.
199,5 µs/cm
5
a. Isolator BKB pada keadaan Kering
silane polutan 10 gram tegangan flashover justru
mengalami penurunan, hal ini dikarenakan faktor
kelembaban pada saat pengujian.
c.
Isolator BBB pada keadaan kering
ESDD
10 gr
ESDD
20 gr
Tanpa
Lap
Vp (volt)
Lap
Lap
Silane Melamin
Vs (kv) = Vp (kv) *466
Tanpa Lap
Lap
Lap
Silane Melamin
209,3
197,7
216,3
97,5
92,1
100,8
209,3
210,0
222,3
97,5
97,9
103,6
Gambar 7 Pengaruh ESDD dan lapisan terhadap tegangan flashover
pada isolator BKB kering
Dari gambar 7 merupakan hasil pengujian pengaruh
polutan ESDD dan lapisan terhadap tegangan flashover
isolator pada sirip BKB kering. Berdasar pada tabel 2 dan
gambar 7 dapat dilihat bahwa semakin tinggi ESDD,
semakin rendah tegangan flashover. Namun pada lapisan
melamin polutan 20 gram tegangan flashover justru
mengalami penurunan, hal ini dikarenakan faktor
kelembaban pada saat pengujian.
b.
Isolator BKB pada keadaan basah
ESDD
10 gr
ESDD
20 gr
Tanpa
Lap
Vp (volt)
Lap
Lap
Silane Melamin
Vs (kv) = Vp (kv) *466
Tanpa Lap
Lap
Lap
Silane Melamin
133,3
140,0
154,3
62,1
65,2
71,9
145,7
159,0
136,7
67,9
74,1
63,7
Gambar 9 Pengaruh ESDD dan lapisan terhadap tegangan flashover pada
isolator BBB kering
Dari gambar 9 merupakan hasil pengujian pengaruh
polutan ESDD dan lapisan terhadap tegangan flashover
isolator pada sirip BBB kering. Berdasar pada tabel 2 dan
gambar 9 dapat dilihat bahwa semakin tinggi ESDD,
semakin rendah tegangan flashover. Namun pada lapisan
melamin polutan 10 gram tegangan flashover justru
mengalami penurunan, hal ini dikarenakan faktor
kelembaban pada saat pengujian.
d.
Isolator BBB pada keadaan basah
ESDD
10 gr
ESDD
20 gr
Tanpa
Lap
Vp (volt)
Lap
Lap
Silane Melamin
Vs (kv) = Vp (kv) *466
Tanpa Lap
Lap
Lap
Silane Melamin
126,3
155,7
166,0
58,9
73,5
77,4
140,0
163,0
138,3
65,2
76,0
64,4
Gambar 8 Pengaruh ESDD dan lapisan terhadap tegangan flashover
pada isolator BKB basah
Dari gambar 8 merupakan hasil pengujian pengaruh
polutan ESDD dan lapisan terhadap tegangan flashover
isolator pada sirip BKB basah. Berdasar pada tabel 2 dan
gambar 8 dapat dilihat bahwa semakin tinggi ESDD,
semakin rendah tegangan flashover. Namun pada lapisan
Gambar 10 Pengaruh ESDD dan lapisan terhadap tegangan flashover pada
isolator BBB basah
6
Dari gambar 10 merupakan hasil pengujian pengaruh
polutan ESDD dan lapisan terhadap tegangan flashover
isolator pada sirip BBB basah. Berdasar pada tabel 2 dan
gambar 10 dapat dilihat bahwa semakin tinggi ESDD,
semakin rendah tegangan flashover.
2.
Pengaruh basah-kering dan bentuk sirip isolator
terhadap tegangan Flashover
Pengujian Flashover ini dilakukan pada variasi lapisan,
yaitu tanpa lapisan, lapisan silane dan lapisan melamin
dengan pengaruh tingkat polutan.
c. Lapisan melamin 10gram
Vp (volt)
BKB
BBB
Vs (kv)
Kering
Basah
Kering
Basah
190,3
140
88,68
65,24
Kering
Basah
Kering
Basah
197,7
155,7
92,13
72,56
a. Tanpa lapisan 10gram
Vp (volt)
BKB
BBB
Vs (kv)
Kering
Basah
Kering
Basah
198,7
133,3
92,59
62,12
Kering
Basah
Kering
Basah
209,3
126,3
97,53
58,86
Gambar 13 Pengaruh basah-kering dan BKB-BBB terhadap
tegangan flashover pada isolator lapisan melamin 10gram
d. Tanpa lapisan 20gram
Vp (volt)
BKB
BBB
Vs (kv)
Kering
Basah
Kering
Basah
210
154,3
97,86
71,90
Kering
Basah
Kering
Basah
216,3
166
100,80
77,36
Gambar 11 Pengaruh basah-kering dan BKB-BBB terhadap
tegangan flashover pada isolator tanpa lapisan 10gram
b. Lapisan silane 10gram
Vp (volt)
BKB
BBB
Kering
Basah
Vs (kv)
Kering
Basah
190,3
140
88,68
65,24
Kering
Basah
Kering
Basah
197,7
155,7
92,13
72,56
Gambar 14 Pengaruh basah-kering dan BKB-BBB terhadap
tegangan flashover pada isolator tanpa lapisan 20gram
e. Lapisan silane 20gram
Vp (volt)
BKB
BBB
Kering
Basah
188,3
159
Kering
Basah
210
163
Vs (kv)
Kering
87,75
Kering
97,86
Basah
74,09
Basah
75,96
Gambar 12 Pengaruh basah-kering dan BKB-BBB terhadap
tegangan flashover pada isolator lapisan silane 10gram
7
Pengaruh Polutan ESDD terhadap Arus Bocor
1. Tanpa lapisan
a. BKB kering
Gambar 15 Pengaruh basah-kering dan BKB-BBB terhadap
tegangan flashover pada isolator lapisan silane 20gram
f. Lapisan melamin 20gram
Vp (volt)
BKB
BBB
Kering
Basah
217,7
136,7
Kering
Basah
222,3
138,3
Vs (kv)
Kering
101,45
Kering
103,59
Basah
63,70
Basah
64,45
Gambar 17 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
tanpa lapisan dan BBB kering
b.
BKB basah
Gambar 16 Pengaruh basah-kering dan BKB-BBB terhadap
tegangan flashover pada isolator lapisan melamin 20gram
Dari gambar 11,12,13,14,15 dan 16 didapat untuk
variasi basah-kering pada isolator BKB maupun BBB
tegangan flashover paling tinggi pada keadaan kering. Jadi
dapat dilihat jika semakin tinggi kelembaban maka tegangan
flashover akan semakin rendah. Hal ini sesuai dengan
persamaan (6), yang mana untuk δ dan V S tetap, tegangan
flashover isolator pada saat pengujian (V) berbanding terbalik
terhadap faktor koreksi kelembaban udara (k h ). Jadi semakin
tinggi k h maka V akan semakin rendah
C. Pengujian Arus Bocor
Pada penelitian ini pengujian arus bocor dilakukan secara
tiga kali dan dirata-rata pada isolator tanpa lapisan, lapisan
silane dan lapisan melamin dan masing-masing lapisan
tersebut terdapat sirip Besar-Kecil-Besar (BKB) dan BesarBesar-Besar (BBB). Adapun hasilnya dari layar osiloskop.
Gambar 18 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
tanpa lapisan dan BKB basah
Dari gambar 17 dan 18 didapat untuk setiap kenaikan
tegangan terapan, arus bocor mengalami kenaikan. Hal ini
sesuai dengan persamaan (8). Dan efek polutan pada isolator
akan berpengaruh arus bocor, semakin tinggi polutan maka
arus bocor akan semakin tinggi. Polutan yang menempel pada
permukaan isolator akan berangsur-angsur membentuk
lapisan tipis yang bersifat konduktif, dan semakin tinggi
polutan yang menempel, maka lapisan garam tersebut akan
semakin tebal dan arus bocor semakin tinggi.
8
c.
BBB kering
Dari gambar 20 didapat untuk setiap kenaikan tegangan
terapan, arus bocor mengalami kenaikan. Hal ini sesuai
dengan persamaan (8). Dan efek polutan pada isolator akan
berpengaruh arus bocor, dimana semakin tinggi polutan, maka
arus bocor akan semakin tinggi. Namun pada tegangan
terapan 18,64 Kv, 23,3 Kv, 27,96 Kv, 32,62 Kv dan 37,28 Kv
pada polutan 10gram mempunyai nilai arus bocor yang lebih
tinggi. Hal ini bisa disebabkan oleh tingkat kelembaban yang
tidak konstan pada ruang uji,
2.
Lapisan silane
a. BKB kering
Gambar 19 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
tanpa lapisan dan BBB kering
Dari gambar 19 didapat untuk setiap kenaikan tegangan
terapan, arus bocor mengalami kenaikan. Hal ini sesuai
dengan persamaan (8). Dan efek polutan pada isolator akan
berpengaruh arus bocor, dimana semakin tinggi polutan, maka
arus bocor akan semakin tinggi. Kecuali pada tegangan
terapan 32,62 Kv dan 37,28 Kv yang pada polutan 10gram
mempunyai nilai arus bocor yang lebih tinggi. Hal ini bisa
disebabkan oleh tingkat kelembaban yang tidak konstan pada
ruang uji.
Gambar 21 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
lapisan silane dan BKB kering
b.
d.
BKB basah
BBB basah
Gambar 22 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
lapisan silane dan BKB basah
Gambar 20 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
tanpa lapisan dan BBB basah
Dari gambar 21 dan 22 didapat untuk setiap kenaikan
tegangan terapan, arus bocor mengalami kenaikan. Hal ini
sesuai dengan persamaan (8). Dan efek polutan pada isolator
akan berpengaruh arus bocor, semakin tinggi polutan maka
9
arus bocor akan semakin tinggi. Polutan yang menempel pada
permukaan isolator akan berangsur-angsur membentuk
lapisan tipis yang bersifat konduktif, dan semakin tinggi
polutan yang menempel, maka lapisan garam tersebut akan
semakin tebal dan arus bocor semakin tinggi.
c.
3.
a.
Lapisan melamin
BKB kering
BBB Kering
Gambar 25 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
lapisan melamin dan BKB kering
b.
BKB Basah
Gambar 23 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
lapisan silane dan BBB kering
Dari gambar 23 didapat untuk setiap kenaikan tegangan
terapan, arus bocor mengalami kenaikan. Hal ini sesuai
dengan persamaan (8). Dan efek polutan pada isolator akan
berpengaruh arus bocor, dimana semakin tinggi polutan, maka
arus bocor akan semakin tinggi. Kecuali pada tegangan
terapan 32,62 Kv dan 37,28 Kv yang pada polutan 10gram
mempunyai nilai arus bocor yang lebih tinggi. Hal ini bisa
disebabkan oleh tingkat kelembaban yang tidak konstan pada
ruang uji.
d.
BBB basah
Gambar 26 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
lapisan melamin dan BKB basah
c.
BBB Kering
Gambar 24 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
lapisan silane dan BBB basah
10
2.
3.
Gambar 27 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
lapisan melamin dan BBB kering
d.
4.
BBB Basah
5.
10gram lebih besar dari polutan 20gram, hal ini
seperti yang ditunjukkan pada gambar 7.
Hasil pengujian menyatakan bahwa untuk isolator
dalam keadaan basah mempunyai nilai tegangan
flashover yang rendah. Hal ini seperti yang
ditunjukkan pada gambar 16.
Besarnya arus bocor yang mengalir pada permukaan
isolator berbanding lurus dengan tegangan kerja
yang dikenakan pada isolator, dalam arti dengan
peningkatan tenaga kerja akan memperbesar nilai
arus bocor yang mengalir pada permukaan isolator.
Hal ini seperti yang ditunjukkan pada gambar 28.
Pengaruh polutan ESDD terhadap arus bocor pada
tegangan ujinya bervariasi, menunjukkan bahwa arus
bocor pada ESDD 10gram lebih besar dari pada arus
bocor untuk ESDD 20gram, hal ini ditunjukkan pada
gambar 18,19,20.
Dalam keadaan basah arus bocor yang mengalir pada
permukaan isolator akan mengalami peningkatan,
dalam arti isolator akan mudah terjadi arus bocor
pada keadaan udara lembab / basah / hujan yang
akan menurunkan fungsi iosolator bahkan merusak
jika terjadi secara kontinyu. Hal ini seperti yang
ditunjukkan pada gambar 28.
B.
Gambar 28 Pengaruh ESDD terhadap arus bocor
lapisan melamin dan BBB basah
Dari gambar 24, 25, 26, 27 dan 28 didapat untuk setiap
kenaikan tegangan terapan, arus bocor mengalami kenaikan.
Hal ini sesuai dengan persamaan (8). Dan efek polutan pada
isolator akan berpengaruh arus bocor, semakin tinggi polutan
maka arus bocor akan semakin tinggi. Polutan yang
menempel pada permukaan isolator akan berangsur-angsur
membentuk lapisan tipis yang bersifat konduktif, dan semakin
tinggi polutan yang menempel, maka lapisan garam tersebut
akan semakin tebal dan arus bocor semakin tinggi.
V. PENUTUP
A.
Kesimpulan
Dengan melihat beberapa hal penting dalam
pembahasan dan data-data yang diperoleh, selanjutnya
dapat diambil beberapa point yang dijadikan kesimpulan
didalam penelitian ini, yaitu :
1.
Besarnya tegangan flashover berbanding terbalik
dengan tingkat polutan ESDD, dalam arti semakin
tinggi ESDD, semakin rendah tegangan flashover,
hal ini seperti yang ditunjukkan pada gambar 9.
Sedangkan pada lapisan silane tingkat polutan
Saran
Penulis selanjutnya memberikan saran-saran sebagai
pertimbangan bagi peneliti berikutnya. Adapun saran-saran
tersebut adalah :
1 Perlu dikembangkan berbagai metode pengujian arus
bocor selain pada pengaruh ESDD, agar dapat
memberikan hasil yang lebih baik.
2 Perlu dilakukan perhitungan ESDD pada permukaan
isolator dengan menggunakan software Matlab agar
dapat mengetahui tingkat polutannya secara pasti dan
mengantisipasi karakteristik isolator yang dipakai.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Amriadi Ivran, “Karakteristik Flashover dan Arus
Bocor pada bahan isolasi polymer yang berpolutan”,
Skripsi, UGM, 2000, Yogyakarta.
[2] Agus suryanto - T. Haryono - Tumiran, “Efek polutan
garam pada kegagalan tegangan isolator gantung
dengan analisis data memakai program bantu
Matlab”, Tesis Fakultas Teknik Elektro Universitas
Gadjah Mada, Januari 2005, Yogyakarta.
[3] Bahri Syamsul, “Pengukuran sudut kontak terhadap
knerja material isolasi berbahan dasar resin epoksi
dengan pengisi Alumunium Trihydate (ATH) dan
silicone rubber terkontaminasi polutan parangtritis
dan industri gresik”, skripsi UGM, 2005, Yogyakarta.
11
[4] Wa Ode Zulkaidah, “Pengaruh polutan terhadap
kinerja hodrofobik permukaan bahan isolator silicone
rubber”, Makalah dosen, Unversitas Haluoleo, 2009,
Yogyakarta.
[5] Djoko Sedyadi – Tumiran – Hamzah Berahim,
“Pengaruh kontaminan terhadap arus bocor pada
isolator gantung”, Tesis Fakultas Teknik Elektro
Universitas Gadjah Mada, Mei 2001, Yogyakarta.
[6] Arif Rahman Hakim, Muhammad, “Studi Pengaruh
UV terhadap karakteristik bahan isolasi resin epoksi
berpolutan garam (NaCl) dengan bahan pengisi pasir
silika dan lem silicon”, Skripsi UGM, 2003,
Yogyakarta
BIODATA
Penulis lahir di Semarang, 23 Januari
1990 mempunyai riwayat pendidikan
di SD sampai SMA di Semarang. Saat
ini sedang menjalankan studi strata 1
di
Teknik
Elektro
Universitas
Diponegoro konsentrasi teknik tenaga
listrik.
Mengetahui / Mengesahkan :
Pembimbing I
[7] Abdul Syakur (2010). Isolator Saluran Udara. From
http://abdulsyakur.blog.undip.ac.id/tag/isolator/,
(diakses tanggal 30 desember 2011).
[8] Jatmiko, Hasyim Asyari, Hartoyo, “Pengaruh Polutan
Garam Terhadap Arus Bocor pada Bahan Isolasi
Resin Epoksi Bhisphenol A untuk Isolator Tegangan
Tinggi” , Jurnal Teknik, UMS, Surakarta, 2004.
[9] Tobing Bonggas L , “Hubungan profil isolator dengan
tingkat intensitas polusi di suatu kawasan”, Makalah,
USU, Sumatra Utara 2003.
[10] Arismunandar A., Teknik Tegangan Tinggi, Pradnya
Paramita, Jakarta, 1984.
Abdul Syakur, S.T., M.T.
NIP. 19720422 199903 1 004
Pembimbing II
Ir. Yuningtyastuti, M.T.
NIP. 19520926 198303 2 001
[11] Tobing Bonggas L , “Peralatan Tegangan Tinggi”,
PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 2002.
[12] Berahim H, “Metodologi untuk mengkaji kinerja
isolasi polimer resin epoksi silane sebagai material
isolator tegangan tinggi di daerah tropis”, Dessertasi
Teknik Elektro Fakultas Teknik UGM, 2005,
Yogyakarta.
[13] Syafriyudin, “Pengujian kandungan ESDD dan sifat
hidrofobik bahan isolasi resin epoksi dengan bahan
pengisi sekam padi”, Makalah Skripsi Jurusan Teknik
Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Sains dan
Teknologi AKPRINDO, Desember 2009, Yogyakarta.
[14] R.S Gorur, E.A Cherney, J.T Burham, “Outdoor
Insulator”, Erlangga, Bandung, 2005.
[15] Henry Lee, Kriss Nevile, “Resin Epoxy”, Mc Graw
Hill Book Company, Inc., New York, 1957.
12