1
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Petir adalah suatu fenomena alam yang memiliki kekuatan sangat besar sehingga mengganggu sistem jaringan listrik. Fenomena ini tidak dapat dihindari karena dapat terjadi sewaktu-waktu dan tidak dapat diprediksi kapan datangnya. Sambaran petir yang terjadi pada jaringan tegangan tinggi dapat menyebabkan tegangan lebih dan kerusakan jaringan, sedangkan pada saluran tegangan rendah dapat merusak alat-alat elektronik yang terdapat di dalam bangunan. Untuk mengamankan sistem tenaga listrik dari bahaya surja petir maka diperlukan alat untuk memproteksi sistem tersebut. Arester adalah salah satu komponen penting dalam proteksi sistem tenaga listrik. Terdapat berbagai macam arester dengan segala macam ukuran dan kapasitasnya, karena arester dibuat dan didesain tergantung pada kebutuhannya. Beberapa tempat membutuhkan arester dengan kapasitas besar, sebagian lagi cukup menggunakan arester kecil. Arester yang akan dipakai harus diuji kelayakannya dengan menggunakan tegangan impuls buatan. Karena arester mempunyai tegangan potong yang berbeda-beda, maka dibutuhkan juga nilai tegangan impuls yang bervariasi. Tegangan impuls tersebut harus disesuaikan agar arester yang akan digunakan dapat dipastikan bekerja dengan baik dalam ranah tegangan yang diinginkan. Namun membuat alat untuk membangkitkan tegangan impuls itu sendiri tidak mudah. Alat pembangkit tegangan impuls memiliki nilai tegangan tertentu
2
yang dapat dibangkitkan. Dengan demikian nilai tegangan impuls yang dapat dibangkitkan sangat terbatas. Masalah kemudian muncul apabila tegangan yang dibutuhkan untuk menguji arester lebih besar atau lebih kecil daripada tegangan yang dapat dibangkitkan oleh pembangkit tegangan yang tersedia. Untuk pembahasan kali ini, apabila kita membutuhkan tegangan impuls yang kecil, maka kita dapat menggunakan resistor pembagi tegangan. Dengan menggunakan hukum Ohm, kita dapat membuat resistor untuk memperkecil nilai tegangan impuls sesuai dengan kebutuhan. Caranya adalah dengan memberikan rangkaian resistor seri pada hasil keluaran tegangan yang telah dibangkitkan. Dengan begitu, tegangan impuls yang bernilai lebih kecil dapat diambil dari salah satu resistor yang digunakan. Namun terdapat masalah baru ketika tegangan impuls tersebut diperkecil menggunakan pembagi tegangan. Apabila diperhatikan menggunakan osiloskop maka terlihat bahwa tegangan tersebut tidak menghasilkan bentuk gelombang impuls yang baik. Gelombang impuls yang tampak pada osiloskop memiliki harmonik sehingga terdapat riak pada gelombang, menyebabkan gelombang yang tercipta tidak sesuai dengan standar gelombang impuls yang telah ditetapkan, sehingga tidak dapat digunakan untuk pengujian arester. Ketika osilasi terjadi karena resonansi di pembagi tegangan, osilasi tersebut direproduksi pada keluaran dari pembagi tegangan dengan peningkatan amplitudo. Pembagi tegangan yang seperti ini tidak cocok digunakan untuk pengukuran tegangan uji berosilasi. Osilasi pada puncak tegangan impuls memerlukan proses evaluasi khusus untuk
3
menentukan nilai tegangan pengujian yang digunakan untuk pengujian suatu benda. 1.2 Rumusan Masalah Pada penelitian ini dibuat beberapa resistor yang terdiri dari beberapa bentuk. Resistor tegangan tinggi yang sudah ada memiliki penampang berbentuk pipih, dengan kawat resistor nikel cadmium dililit di dalamnya. Resistor yang dibuat memiliki penampang berbentuk silinder, pipih, dan balok, dengan kawat resistor berbahan sama dililit dengan cara yang sama dengan yang sudah tersedia. Resistor tersebut memiliki ukuran yang berbeda-beda dan akan diuji pada tegangan pemuatan yang berbeda-beda. Ini dilakukan karena kita belum mengetahui apa pengaruhnya bentuk penampang terhadapa kualitas tegangan impuls yang diberikan. Percobaan ini dilakukan di dalam Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Universitas Gajah Mada. Di dalam laboratorium tersebut telah tersedia pembangkit tegangan impuls yang dapat membangkitkan tegangan impuls hingga mencapai 80.000 Volt. Pada rangkaian pembangkit tersebut terdapat empat buah resistor pipih yang memang disediakan untuk membagi tegangan hingga mencapai seperempatnya. Nilai resistor tersebut masing-masing adalah 200 ohm. Untuk memperkecil nilai tegangan tersebut menjadi berkisar antara 1 – 10 kV maka dibutuhkan sebuah resistor yang bernilai jauh lebih kecil dari 200 ohm dipasang seri bersama dengan empat resistor yang tersedia.
4
1.3 Batasan Masalah Berdasarkan perumusan masalah di atas, maka dibuat batasan-batasan masalah yang akan mengklarifikasikan hal-hal yang akan dibahas agar pembahasan pada skripsi ini tidak keluat dari judul yang telah ditetapkan. Batasan-batasan masalah adalah sebagai berikut: 1. Pengujian ini dilakukan dengan membangkitkan tegangan impuls yang hasil keluarannya dilewatkan kepada empat resistor standar serta satu resistor khusus, kelima resistor tersebut dipasang seri. 2. Resistor khusus ini adalah resistor buatan sendiri dengan nilai hambatan kecil. Resistor ini dibuat dengan bentuk berbeda-beda dan diuji bergantian. Nilai hambatan dari resistor khusus ini dibuat sedemikian rupa sehingga setara 18 ohm. 3. Bahan dasar dari penampang resistor adalah akrilik, sementara resistornya sendiri berbentuk kawat dengan bahan dasar nikel cadmium. Semua resistor khusus memiliki bahan dasar yang sama untuk mengurangi jumlah variabel yang mungkin terjadi karena perbedaan bahan dasar. 4. Jumlah lilitan pada tiap resistor berbeda-beda karena perbedaan dimensi pada penampang resistor itu sendiri. 5. Tidak dilakukan pengambilan data dalam bentuk simulasi.
1.4 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
5
1. Mengetahui pengaruh bentuk penampang resistor terhadap bentuk gelombang impuls serta pengaruh terhadap nilai tegangan keluarannya. 2. Mengetahui penyebab terjadinya riak gelombang pada hasil keluaran gelombang impuls untuk dan hubungannya terhadap induktans pada resistor. 3. Merancang bentuk resistor yang paling baik untuk menghindari adanya riak pada gelombang impuls.
1.5 Metodologi Penelitian Metode yang digunakan dalam penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut. 1.
Studi pustaka dengan menggunakan literatur buku, jurnal, internet, dan berbagai skripsi terdahulu yang berkaitan dengan resistor, induktans, impuls dan belitan resistor.
2.
Pembuatan resistor dengan berbagai macam bentuk dan ukuran untuk pengujian.
3.
Pengumpulan data hasil pengujian.
4.
Melakukan analisis hasil pengujian.
1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut. BAB I : Pendahuluan Bab ini menjelaskan secara ringkas latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan penelitian, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan.
6
BAB II: Dasar Teori Bab ini menjelaskan mengenai konsep tegangan impuls, asas pembagi tegangan, konsep induktans serta konsep belitan Ayrton-Perry. BAB III: Metodologi Bab ini berisi penjelasan tentang rancangan untuk pembuatan resistor khusus serta penjelasan sungkat mengenai tahap-tahap pengujian serta pengambilan data. BAB IV : Hasil Pengujian dan Pembahasan Bab ini memberikan penjelasan atas setiap proses pengujian yang dilalui dan analisis hasil simulasi yang dilakukan. BAB V : Kesimpulan dan Saran Bagian ini memberikan kesimpulan dan saran atas hasil yang diperoleh.
