BAB II TEORI PENUNJANG

BAB II TEORI PENUNJANG

2.1 UMUM Partial discharge (PD) merupakan fenomena peluahan muatan elektrik yang bisa menjembatani sistem isolasi baik secara sebagian maupun menyeluruh di dalam suatu bahan dielektrik. Fenomena tersebut timbul diakibatkan oleh banyak faktor diantaranya adalah kualitas bahan dielektrik, celah/rongga dalam bahan dielektrik, maupun adanya kerusakan ataupun ketidak sempurnaan dalam proses pengerjaan. Fenomena Partial Discharge apabila terjadi secara terus menerus maka akan menimbulkan panas berlebih pada daerah tertentu yang nantinya akan merusak bahan isolasi dan mengarah kepada terjadinya kegagalan sistem. Sebelum semua hal ini terjadi maka sangat penting dilakukan pendeteksian dan pengidentifikasian awal untuk mencari penyebab terjadinya peluahan elektrik yang dapat menurunkan kualitas bahan dielektrik dari suatu sistem yang menggunakannya. Beberapa

penyebab

tersebut

dapat

diidentifikasikan

dari

adanya

tanggapan-tanggapan yang muncul pada pengujian peluahan elektrik. Pada pengujian ini didapatkan Variasi tanggapan yang dapat diteliti dengan alat pendeteksi peluahan untuk setiap jenis, bentuk/pola peluahan elektrik pada osiloskop dan hubungannya dengan variasi pengujian tegangan dan penerapan tegangan dalam waktu tertentu. Pengujian PD berkaitan dengan nilai kualitas dan kuantitas. Nilai kualitas dianalisa dari kecenderungan data yang diperoleh dari karakteristik bahan pada pengujian tertentu. Sedangkan nilai kuantitas merupakan nilai nominal PD yang mempunyai dimensi piko Coloumb (pC). Kedua nilai ini harus memenuhi standar pada pengujian, sehingga kualitas peralatan tersebut baru bisa dilakukan penilaian.

6 Analisis pola ..., Ari Muladi, FT UI, 2009

Universitas Indonesia

7

Dalam melakukan pendeteksian Partial Discharge (PD) terjadi pada level tegangan tertentu yang disebut sebagai Tegangan Ambang (Inception Voltage) dan tidak terjadi pada level tegangan tertentu yang disebut Tegangan Punah (Extinction voltage). Apabila tegangan pada sumber yang diterapkan adalah sinusoidal maka Tegangan Ambang dan Tegangan Punah terjadi seperti pada dijelaskan pada gambar 2.1. Selain itu adanya banyak sinyal gangguan yang terdeteksi pada detektor sebagai derau, bisa menimbulkan kesalahan persepsi dan berkurangnya sensitifitas pengukuran dalam pengujian. Interpretasi yang benar mengenai karakteristik PD dalam peralatan yang diuji bergantung kepada pengalaman peneliti dalam melakukan pengujian.

Gambar 2.1 Tegangan Ambang Dan Tegangan Punah Pada Gelombang Sinusoidal Sumber: [1]

Universitas Indonesia Analisis pola ..., Ari Muladi, FT UI, 2009

8

2.2 SIFAT BAHAN DIELEKTRIK DI ANTARA ELEKTRODA Penggunaan bahan dielektrik sebagai suatu isolasi antar elektroda menimbulkan efek/pengaruh kapasitansi. Efek Kapasitansi ini akan mempunyai karakteristik yang berbeda-beda tergantung dari sifat permeabilitas dari bahan dielektrik tersebut. Efek kapasitansi tersebut mempunyai sifat yang sama dengan dua plat sejajar dengan suatu permeabilitas bahan yang dialiri suatu sumber tegangan. Kapasitansi ini sangat erat kaitannya dengan Intensitas medan magnet (E ) dan kepadatan fluks (D ) serta permeabilitas ruang hampa (ε 0 ) dan permeabilitas bahan (ε r ) . Menurut hukum Gauss Besarnya kepadatan fluks elektrik yang menembus setiap permukaan tertutup sama dengan muatan total yang dilingkupi oleh permukaan tersebut dapat dihitung dengan persamaan D=

Q A

2.1

dengan Q = besar muatan dalam coloumb

A = Luas penampang m 2

Intensitas medan magnet mendapat pengaruh dari permeabilitas bahan dan fluks. Sehingga E dapat dihitung dengan persamaan E=

D ε0 ⋅εr

2.2

dengan

ε 0 = permeabilitas ruang hampa

ε r = permeabilitas bahan


9

Kapasitansi yang dihasilkan dari kedua plat sejajar adalah C=

Q V

2.3

dengan

V = besarnya tegangan antara kedua plat sejajar V=

Qd

2.4

ε oε r A

Dengan menggunakan persamaan 2.3 dan 2.4 didapatkan

C=

εo ⋅εr ⋅ A

2.5

d

Akibat dari permeabilitas bahan yang berbeda-beda di diantara konduktor, maka akan menimbulkan tingkat kapasitansi yang berbeda-beda yang berbedabeda seperti ditunjukkan dalam persamaan 2.5. Hal ini dapat ditunjukkan dengan beberapa variasi susunan permeabilitas bahan dalam konduktor sejajar sebagai berikut 1. Besarnya kapasitansi dengan susunan permeabilitas bahan dibedakan secara paralel seperti ditunjukkan pada gambar di bawah.

A1 d

ε1

A2 ε2

Elektroda

Gambar 2.2 Susunan Permeabilitas Secara Paralel


10

Besarnya

distribusi

fluks

dan

intensitas

medan

masing-masing

permeabilitas ditunjukkan oleh gambar berikut

Gambar 2.3 Distribusi Kepadatan Fluks dan Intensitas Medan Magnet Pada Permeabilitas ε 1 Sumber : [1]

Gambar 2.4 Distribusi Kepadatan Fluks dan Intensitas Medan Magnet Pada Permeabilitas ε 2 Sumber : [1]

Pada konfigurasi yang seperti ini tegangan (V ) pada kedua konduktor adalah sama adalah sama sehingga E1 = E 2 =

V d

Karena permeabilitas bahan berbeda maka

D1 = ε o ε r1 E1 = ε o ε r1

V dn

D2 = ε o ε r 2 E 2 = ε o ε r 2

V d Universitas Indonesia

Analisis pola ..., Ari Muladi, FT UI, 2009

11

Dn1 = ρ s1 ; Dn 2 = ρ s 2 Maka Muatan Total Q adalah ⎛ε ε A ε ε A ⎞ Q = ρ s1 A1 + ρ s 2 A2 = V ⎜ o r1 1 + o r 2 2 ⎟ d ⎝ d ⎠

2.6

Besarnya Kapasitansi total adalah Q ⎛ ε o ε r1 A1 ε o ε r 2 A2 ⎞ =⎜ + ⎟ V ⎝ d d ⎠

= C1 + C2

2.7

Untuk susunan seperti persamaan 2.7 dalam equivalent rangkaian listrik adalah

C1

C2

Gambar 2.5 Equivalent Rangkaian Listrik Persamaaan 2.7


12

2. Besarnya kapasitansi dengan susunan permeabilitas bahan sebagai berikut Susunan permeabilitas bahan adalah berbeda secara seri ditunjukkan pada gambar 2.6 dibawah.

Gambar 2.6 Susunan Permeabilitas Secara Seri

Besarnya distribusi fluks dan intensitas medan masing - masing permeabilitas ditunjukkan oleh gambar berikut

Gambar 2.7 Distribusi Kepadatan Fluks dan Intensitas Medan Magnet Pada Permeabilitas ε 1 & ε 2 . Sumber : [1]

Pada konfigurasi yang seperti ini besar muatan yang mengalir pada setiap permeabilitas adalah sama pada sehingga E1 =

Q

ε o ε r1 A

; E2 =

Q

ε oε r 2 A


13

Tegangan pada setiap permeabilitas adalah V1 = E1 d1 =

Qd1

ε o ε r1 A

; V2 = E2 d 2 =

Qd 2

ε oε r 2 A

V = V1 + V2 ⎛ ⎞ 1 1 ⎟⎟ = Q⎜⎜ + ε ε A / d ε ε A / d 1 o r2 2 ⎠ ⎝ o r1

2.8

Besarnya Kapasitansi total adalah V 1 = C tot Q =

1 1 + ε o ε r1 A / d 1 ε o ε r 2 A / d 2

=

1 1 + C1 C2

2.9

Untuk susunan persamaan 2.9 seperti diatas dalam equivalent rangkaian listrik ditunjukkan seperti gambar dibawah

C

C

1

2

Gambar 2.8 Equivalent Rangkaian Listrik Persamaaan 2.9


14

2.3 MEKANISME TERJADINYA PARTIAL DISCHARGE (PD) Proses pembuatan pada isolator diharapkan memberikan distribusi stres elektrik secara merata dari elektroda bertegangan. Hal tersebut sangat sulit untuk dicapai karena dalam setiap pembuatan bahan isolasi tetap menghasilkan rongga didalamnya. Mekanisme terjadinya PD salah satunya disebabkan oleh adanya celah atau rongga pada bahan isolasi. Pada bahan isolasi cair rongga yang terjadi berbentuk gelembung udara, sedangkan pada bahan isolasi padat, rongga yang terdapat pada bahan isolasi tersebut biasanya diisi oleh udara/gas yang mempunyai permeabilitas bahan lebih rendah dari sekelilingnya. Mekanisme terjadinya PD dapat dijelaskan lebih mendalam dengan menggunakan ilustrasi seperti pada gambar 2.9, pada rongga udara yang terdapat pada bahan isolasi ini terjadi efek kapasitansi secara sebagian. Efek kapasitansi yang terjadi mempunyai kekuatan bahan yang lebih rendah, sehingga menyebabkan intenstas medan yang lebih besar pada rongga tersebut. Intensitas medan yang besar ini bisa menyebabkan busur api. Busur api ini menandakan loncatan muatan pada rongga tersebut. Selanjutnya Busur api akan teredam dan mulai melakukan pengisian muatan sampai menemukan rongga lagi untuk melepasnya kembali. Fenomena pelepasan muatan yang singkat dan pengisian yang lama ini terjadi secara berulang seperti ini disebut sebagai peluahan sebagian (partial discharge). Apabila terjadi secara terus menerus maka akan dapat merusak bahan isolasi.

Gambar 2.9 Gelembung Udara Pada Permeabilitas Bahan Sumber : [2]


15

Analisis Partial Discharge pada bahan isolasi dapat dilakukan dengan menggunakan rangkaian ekivalen. Rangkaian ekivalen yang terjadi ditunjukkan oleh gambar 2.10 dimana partial discharge disebabkan oleh rongga yang berada di dalam sistem isolasi.

Gambar 2.10 Rangkaian Ekivalen PD Sumber :[3]

Pada gambar diatas jarak antar elektroda atau lebar celah yang diisi bahan isolasi adalah sebesar (d), dengan luas area sebesar A dan lebar rongga udara yang terjadi adalah t. C c adalah representasi kapasitansi dari rongga, sedangkan Cb adalah kapasitansi dielektrik yang rusak akibat rongga, dan C a adalah kapasitansi dari dielektrik yang tidak terkontaminasi celah. Dengan menggunakan persamaan 2.5 dan permeabilitas rongga berisi udara adalah 1 maka nilai C c dapat dihitung dengan persamaan

Cc =

εo ⋅ A

2.10

t

Sedangkan Cb dihitung dengan persamaan

Cb =

εo ⋅εr ⋅ A d −t

2.11

dengan

ε o = 8.854 x 10 −12 Fm −1

ε r = permitivitas relatif bahan Dengan menganalisis gambar 2.10

⎛ Cb Vc = ⎜⎜ ⎝ Cb + Cc

⎞ ⎟⎟ ⋅ Va ⎠

2.12


16

Dengan melakukan substitusi persamaan 2.10 dan 2.11 ke dalam 2.12 maka didapatkan persamaan Vc =

Va 1 ⎛d ⎞ 1 + ⋅ ⎜ − 1⎟ εr ⎝ t ⎠

2.13

Maka Intensitas medan listrik yang melalui rongga E c dihitung dengan persamaan

Ec = E a ⋅

d 1 ⎛d ⎞ 1 + ⋅ ⎜ − 1⎟ εr ⎝ t ⎠

2.14

Dengan melakukan pendekatan t << d dan ε r < 1 dapat terlihat bahwa stress elektrik di dalam rongga menjadi lebih besar dari bahan isolasi di sekelilingnya. Hal ini di dukung dengan fakta bahwa permitivitas bahan dari gas lebih kecil dari bahan isolasi sehingga dapat menimbulkan muatan lompatan pada kondisi normal. Tabel di bawah ini menunjukkan permitivitas relatif dan kekuatan bahan Tabel 2.1 Beberapa Nilai Permitivitas Dan Kekuatan Bahan Isolator

Sumber : [3]

Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa tegangan yang melintas sepanjang bahan isolasi di mana aktifitas PD mulai terjadi pada rongga, dihitung dengan persamaan

⎛ 1 ⎛d ⎞⎞ Vai = E cb ⋅ t ⋅ ⎜⎜1 + ⋅ ⎜ − 1⎟ ⎟⎟ ⎠⎠ ⎝ εr ⎝ t

2.15

Ecb = kekuatan bahan gas di dalam rongga


17

Pendekatan dilakukan dengan menganggap rongga berbentuk bola sehingga di dapatkan persamaan

Ec =

3 ⋅ ε r ⋅ Ea ε rc + 2 ⋅ ε rc

2.16

Dimana ε rc = permitivitas relatif dari gas di dalam rongga Ketika ε r >> ε c maka persamaan menjadi Ec =

3 ⋅ Ea 2

2.17

Setiap kali peluahan elektrik terjadi di dalam rongga terjadi lompatan/ pemindahan muatan dari satu sisi ke sisi lain pada rongga sampai perbedaan potensial di dalam rongga tidak memungkinkan untuk melakukan pemindahan muatan tersebut. Ketika tegangan bolak-balik diterapkan pada bahan isolator, proses pemindahan muatan/ peluahan sesuai dengan

dengan kenaikan atau

penurunan tegangan. Hal ini menyebabkan rangkaian kejadian peluahan dengan pemindahan muatan ke satu ataupun berbagai arah. Gambar bentuk tegangan pada rongga, tegangan terapan, dan pengaruh yang terjadi pada arus bisa dilihat pada gambar 2.11

Gambar 2.11 Gambar Grafik Tegangan Terapan, Rongga Dan Arus Keluaran Sumber: [3]

Va = tegangan terapan (sumber)

V + = Tegangan Ambang

Vc = tegangan rongga

i = grafik arus keluaran


18

Vc merupakan kurva tegangan pada rongga apabila tidak terjadi peluahan di dalam rongga. Kenaikan tegangan Va menyebabkan Vc juga menjadi naik hingga mencapai nilai V + kemudaian terjadi lompatan muatan. Lompatan muatan menyebabkan jatuhnya tegangan Vc sampai pada titik tertentu dimana perbedaan potensial tidak bisa untuk memindahkan muatan. Vc kembali meningkat sejalan dengan kenaikan tegangan terapan Va hingga mencapai nilai V + dimana tegangan terapan terjadi kembali. Dalam hal ini peluahan terjadi selama periode naik positif (+) pada tegangan sinusoidal. Sama halnya dengan periode naik negatif (-) peluahan terjadi apabila tegangan rongga mencapai nilai V − . Bentuk gelombang seperti gambar 2.11 terjadi apabila terdapat satu rongga tunggal pada bahan isolasi. Hal tersebut dapat memberikan pengaruh berupa kelompok pulsa negatif dan positif terhadap arus keluaran akibat kenaikan atau penurunan tegangan secara sinusoidal.

2.4 PENGARUH YANG TIMBUL AKIBAT PARTIAL DISCHARGE (PD) Partial Discharge (PD) atau peluahan elektrik memberikan pengaruh terhadap bahan-bahan isolasi baik padat cair ataupun gas. Pengaruh-pengaruh yang ditimbulkan bersifat merusak dan apabila terjadi secara terus menerus bisa mengakibatkan kegagalan sistem isolasi.

1.4.1

PENGARUH PADA BAHAN ISOLASI PADAT

Ketika pada rongga mengalami loncatan muatan, sisi yang saling berhadapan pada rongga sesaat menjadi Anoda dan Katoda. Pada saat itu terjadi tumbukan pada anoda oleh elektron yang mempunyai energi yang cukup untuk melepaskan ikatan kimia bahan isolasi. Begitu pula terjadi pada katoda oleh ion positif

yang

menyebabkan

kerusakan

dengan

meningkatnya

temperatur

permukaan dan ketidakstabilan suhu. Pengaruh lain pada bahan isolasi juga bisa disebabkan oleh faktor dari luar, di antaranya dihasilkan oleh tumbukan-tumbukan ion yang merusak lapisan kimia oleh O3 dan NO2 yang berasal dari lingkungan. Hal tersebut akan mengakibatkan erosi secara perlahan serta akan memperbesar rongga pada bahan isolasi.


19

Aktivitas PD dalam bahan isolasi padat akan membentuk beberapa pengaruh diantaranya adalah •

Pemohonan Elektrik Pohon-pohon elektrik pertama diamati pada awal 1920 ketika Perusahaan Commonwealth Edison mulai menerapkan pemasangan kabel bawah tanah Pohon-pohon elektrik terdiri atas rangkaian saluran saling behubungan atau lintasan peluahan dengan garis tengah berkisar antara 1 – 10 mikron. Aktivitas peluahan pada rongga pada awalnya terpusat pada lokasi-lokasi tertentu membuat rongga yang arahnya mendalam pada permukaan. Rongga tersebut berkembang melebar sepanjang permukaan isolasi dan energi peluahan di tiap ujungnya makin meningkat. Dengan adanya stress elektrik membuat kenaikan Intensitas medan listrik yang tinggi pada ujung rongga. Hal tersebut membuat getaran pada permukaan bahan isolasi. Getaran yang ditimbulkan menimbulkan keretakan dan membuat jalur seperti saraf otak dendrit pada permukaan isolasi Gambar 2.12 menunjukkan suatu pohon elektrik yang terjadi dari suatu ujung jarum di dalam bahan isolasi poliester.

Gambar 2.12 Pohon Elektrik Pada Bahan Poliester Resin Sumber : [3]

Proses yang tepat terjadinya pohon-pohon elektrik belum diketahui secara pasti secara umum merupakan kombinasi pengaruh mekanik dan temperatur.


20

•

Pemohonan Air Pada tahun 1960 konduktor tegangan tinggi yang dimulai dibuat dengan menggunakan polietilena sebagai bahan isolasi. Pada saat itu banyak sekali terjadi gangguan pada pemakaian konduktor tersebut yang berada pada lingkungan-lingkungan lembab seperti di sekitar sungai-sungai. Hal ini disebabkan dengan ditemukan peresapan air sedang menyebar keseluruh bagian melalui lapisan pelindung isolasi. Isolasi Polietilena tersebut ternyata mempunyai sifat dapat menyerap air. Penemuan kerusakan polietilena oleh peluahan elektrik pada isolasi padat yang mengandung uap air dikenal sebagai pemohonan air. Pemohonan air bisa menyebabkan suatu kerusakan di dalam bahan isolasikarena merupakan gejala awal pemohonan elektrik yang bisa mempercepat kegagalan. Contoh pemohonan air tampak pada gambar 2.13 dan 2.14

.

Gambar 2.13 Pemohonan Air Menyebar

Gambar 2.14 Pemohonan Air Dasi Kupu-Kupu

Sumber : [3] Sumber : [3]


21

•

Jejak Elektrik Jejak Elektrik adalah pembentukan suatu alur yang permanen yamg bisa menjembatani permukaan bahan isolasi. Jejak Elektrik bisa mengakibatkan kerusakan karena menghasilkan proses karbonisasi pada permukaan bahan isolasi. Kebanyakan peralatan tegangan tinggi di dalam sistem pembangkit dan industri berada di luar (out door). Udara luar seperti pada lingkungan pesisir pantai yang banyak mengandung garam, pegunungan yang mengandung sulfur merupakan polutan yang bisa mengakibatkan terjadinya jejak elektrik. Polutan tersebut melapisi bahan isolasi sehingga menyebabkan arus bocor pada permukaan bahan. Arus bocor tersebut akan menghasilkan proses karbonisasi yang menyebabkan kerusakan pada peralatan.

2.4.2 PENGARUH PADA BAHAN ISOLASI CAIR Bahan Isolasi ada yang berbentuk Zat cair. Bahan isolasi berbentuk cairan ini selain bisa bermanfaat untuk isolasi juga bisa bermanfaat sebagai media dalam sistem pendinginan. Cairan ini bisa digunakan sebagai media dalam sistem pendinginan karena sifatnya yang mengikuti bentuk dan ruang untuk mengambil panas dari konduktor secara konveksi untuk dialirkan kepada radiator.Cairan yang biasa digunakan adalah minyak mineral, bahan tersebut digunakan pada transformator dan peralatan tegangan tinggi lainnya. Pada penggunaan cairan ini yang perlu diperhatikan adalah kemurniannya karena bahan ini mudah melarutkan polutan serta apabila kebocoran yang terjadi dapat mengganggu lingkungan. Belum ada teori yang bersifat umum mengenai bagaimana kerusakan terjadi di dalam bahan isolasi cair. Banyak sekali perbedaan pandangan adakalanya sebagai pelengkap dan berlawanan terhadap karakteristik. Banyak faktor-faktor yang mempengaruhi seperti temperatur bahan; tekanan statis dalam sistem; kemurnian bahan; bidang, bentuk dan material electroda; kondisi permukaan; ukuran dari celah; secara langsung mempengaruhi karakteristik yang terukur dari bahan isolasi cair. Oleh karena itu karakteristik ini, khususnya kuat dielektrik, tidak bisa digambarkan dengan hanya nilai kuantitas bahan tersebut.


22

Kondisi-kondisi test harus digambarkan secara detil jika suatu nilai kuantitas menunjukkan sifat bahan tersebut. Secara umum ada unsur-unsur yang dalam praktek, biasanya yang dihubungkan dengan proses-proses kegagalan. Unsur –unsur tersebut diantaranya adalah : •

Partikel Dalam sistem tegangan tinggi di mana isolasi cair digunakan untuk pendinginan menggunakan penyaring untuk memisahkan atau membersihkan dari polutan. Bahan isolasi cair tidak mungkin benarbenar murni dari polutan meskipun dalam keadaan baru sekalipun. Udara sekitar dan debu serta penggunaan serat kayu sebagai konstruksi dalam peralatan seperti di dalam transformator merupakan polutan yang terjadi dalam bahan isolasi cair. Apabila diterapkan medan listrik di dalam isolasi cair maka muatan akan terpolarisasi. Jika permitivitas partikel ε 2 lebih besar dari bahan isolasi cair ε 1 , maka akan timbul suatu gaya. Besarnya gaya tersebut dihitung dalam persamaan

F=

1 3 ε 2 − ε1 ⋅ E2 ⋅r ⋅ 2 2 ⋅ ε1 + ε 2

2.18

gaya pada persamaan tersebut akan bertambah jika partikel tersebut lembab akibat permitivitas air. Sehingga menyebabkan ε 2 → ∞ dan persamaan menjadi F=

1 3 2 ⋅r ⋅E 2

2.19

Gaya tersebut akan menarik Partikel-partikel untuk membentuk jembatan elektroda yang bisa menyebabkan kegagalan isolasi. Banyak penelitian tentang pergerakan partikel dalam bahan isolasi cair tetapi tidak akurat akan besarannya dalam hubungannya dengan kekuatan bahan. Bagaimanapun juga polutan tersebut mempengaruhi dari kekuatan bahan isolasi cair.


23

•

Air Air tetap muncul keberadaannya di dalam bahan isolasi cair. Air tersebut berasal dari lingkungan ataupun disebabkan oleh kerusakan akibat oksidasi dari bahan isolasi cair. Pada umumnya kandungan air tidak boleh lebih dari 20 ppm (part per million). Bahan isolasi cair dengan kandungan air lebih dari 20 ppm maka di dalam medan listrik akan menghasilkan gelembung yang bisa menyebabkan lemahnya kekuatan isolasi. Kekuatan isolasi tersebut menjadi tidak stabil dan bisa mengakibatkan kegagalan.

•

Gelembung Udara Gelembung Udara dibentuk pada celah atau retakan pada permukaan elektroda disebabkan oleh •

Pemisahan dari partikel zat cair menghasilkan produk gas.

•

Penguapan akibat peluahan yang terjadi.

Medan listrik akan menghasilkan stress pada bahan isolasi cair. Munculnya gelembung udara akan menimbulkan peluahan-peluahan elektrik yang bisa melepas ikatan kimia dari bahan isolasi dan menurunkan kekuatan bahan untuk menjadi kegagalan.

2.4.3 PENGARUH PADA BAHAN ISOLASI GAS Pada isolasi Gas Pengaruh PD diawali oleh peristiwa korona. Peristiwa korona terjadi ketika suatu isolasi gas dilalui suatu medan listrik yang seragam menimbulkan ionisasi yang merupakan gejala awal terjadinya kegagalan. Kemudian pada medan yang tidak seragam akan menyebabkan terjadinya peluahan yang akan berlangsung lama dan akhirnya terjadi kegagalan isolasi. Ionisasi pada sistem isolasi gas ini yang menyebabkan kekuatan material menjadi berkurang. Pada bahan isolasi gas tidak tampak adanya bekas cacat ataupun tanda seperti pada bahan isolasi lainnya, tetapi adanya desis merupakan gejala awal yang harus diperhatikan apabila menggunakan isolasi gas.


24

2.5 HIPOTESA Penelitian tentang PD sudah banyak dilakukan untuk mengetahui karakteristik dan kualitas serta kekuatan bahan serta cara-cara mendeteksinya. Beberapa penelitaian tentang PD yang sudah dillakukan adalah 1. Penelitian Deteksi PD pada konduktor saluran tegangan menengah. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi adanya kegagalan sejak awal pada saluran distribusi. Penelitian ini dilakukan dengan membuat rongga tiruan dan variasi diameter rongga pada bahan isolasi yang digunakan sebagai interpretasi dari void bahan isolasi serta menganalisis gelombang keluaran pulsa PD yang terjadi dari penerapan tegangan AC. Penelitian ini menghasilkan bahwa variasi besar diameter rongga menghasilkan tingkat tegangan tembus yang berbeda-beda. [4] 2. Penelitian Deteksi PD pada saluran tegangan menengah juga dilakukan pada sambungan konduktor. Hal ini dilakukan dengan melakukan deteksi rongga yang dihasilkan pada sambungan dengan penerapan tegangan AC. Penelitian tersebut menghasilkan bahwa pada sambungan yang tidak sempurna akan memperlebar rongga dan mempengaruhi nilai tegangan tembus yang terjadi. [3] 3. Analisis gelombang Korona, PD, pada kubikel dengan dilapisi bahan isolasi. Penelitian dilakukan dengan menganalisis gelombang korona, PD dari berbagai bahan isolasi seperti vernis, resin dan tanpa isolator. Penelitian ini menghasilkan tingkat tegangan tembus berbeda-beda dari bahan isolasi yang digunakan. [1] 4. Analisis gelombang Korona, PD, pada kubikel dengan dilapisi bahan isolasi. Penelitian dilakukan dengan menganalisis gelombang korona, PD dari berbagai bahan isolasi seperti vernis, resin dan tanpa isolator dengan menggunakan metode RIV (Radio Interference Voltage). Metode ini menggunakan analisis desis suara yang dihasilkan oleh gelombang PD yang terjadi. Penelitian ini menghasilkan tingkat tegangan tembus berbeda-beda dari bahan isolasi yang digunakan. [5]


25

5. Karakteristik tegangan tembus dari minyak goreng yang merupakan fungsi dari temperatur sebagai pengganti isolasi cair minyak trafo. Penelitian dilakukan dengan menguji tingkat tegangan tembus bahan isolasi cair minyak goreng dengan fungsi dari kenaikan temperatur dan dibandingkan dengan isolasi pada minyak transformator. Penelitian ini menghasilkan tegangan tembus pada minyak goreng lebih tinggi dari minyak trafo sehingga bisa digunakan sebagai bahan pengganti isolasi cair pada peralatan tersebut. [6] 6. Deteksi PD pada stator generator. Hal ini dilakukan karena adanya ketidakhomogenitas isolasi pada stator generator. Penelitian dilakukan dengan menganalisis pulsa PD yang terjadi dan estimasi umur bahan isolasi stator generator. Penelitian ini menghasilkan estimasi umur pemakaian bahan isolasi dari analisis pulsa PD yang dihasilkan. [7] 7. Diagnosis dari isolasi transformator daya. Hal ini dilakukan karena umur peralatan yang makin menua sejalan dengan pemakaian dilapangan. Diagnosis peralatan dapat dilakukan pada setiap bagian maupun secara keseluruhan. Analisis gas dan isolasi cair berguna memberikan informasi tentang penyebab kegagalan yang berbeda-beda. Analisis kelembaban dilakukan dengan menggunakan sensor dan metoda Furan. Analisis PD digunakan untuk pendeteksian kegagalan dan memungkinkan untuk menentukan sumber penyebabnya. Penelitian ini menghasilkan suatu kesimpulan bahwa parameter isolasi memberi banyak informasi tentang kondisi aktual transformator daya. [8] 8. Pengujian lapangan pada taksiran isolasi transformator. Hal ini dilakukan untuk melakukan akusisi data kondisi transformator dengan melakukan pengukuran dielektrik. Cara pengujian yang umum yaitu dengan domain waktu dan domain frekwensi sedangkan pada penelitian ini menggunakan pengukuran polarisasi dan depolarisasi arus. Penngukuran dilakukan pada transformator 100-800 MVA dengan berbagai kondisi seperti hujan, dekat dengan medan korona. Pada penelitian ini menghasilkan sensitivitas pengukuran dengan tingkat kesalahan 0.5 %. [9]


26

9. Aplikasi dari pertimbangan berdasarkan kasus dalam diagnosa kegagalan transformator daya. Hal ini dilakukan karena penurunan effisiensi transformator

yang

mengakibatkan

terjadinya

kegagalan.

Tujuan

dilakukannya penelitian ini adalah mengurangi kegagalan yang terjadi akibat diketahuinya kondisi awalnya. Penelitian ini dilakukan dengan cara mengakusisi data dari berbagai kasus, sehingga dapat kerusakan yang ditimbulkan dari kegagalan yang diawali dengan gejala serupa dapat diantisipasi dengan baik. Penelitian ini menggunakan analisis data berdasarkan pada hasil pengujian (Dissolve Gas Analyst) DGA pada transformator daya. Hasil penelitian ini ialah didapatkannya pemetaan kegagalan sehingga membantu diagnosis kegagalan dan penanganannya dengan cepat dan tepat. Pada penelitian ini dibuktikan juga bahwa metoda ini bisa melengkapi kelemahan sistem jaringan saraf ataupun fuzzy dalam penggunaannya sebagai analisis transformator daya. [10]

Penelitian yang sudah ada tersebut sangat mendukung analisa pola dan tingkat PD dalam menilai kondisi transformator daya. Pada penelitian yang sudah dilakukan didapatkan karakteristik berbagai bahan isolasi dari tingkat tegangan tembusnya dan tingkat PD yang terjadi. Transformator daya merupakan peralatan yang menggunakan bahan isolasi yang tersusun secara kompleks yaitu isolasi padat pada belitan yang terendam di dalam isolasi cair. Penelitian yang sudah ada membantu mengarahkan analisis dari susunan material isolasi yang ada di dalam transformator. Penilaian kondisi di dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan analisa pertimbangan terhadap kasus. Analisa ini dilakukan dengan menggunakan hasil data pengolahan hasil pengujian partial discharge transformator daya. Pengolahan data yang dilakukan berdasarkan pengolahan satistik yaitu dengan menggunakan uji korelasi dan mencari seberapa besar pengaruh variabel tegangan terhadap tingkat PD. Hasil dari analisis pertimbangan terhadap kasus tersebut adalah pemetaan kegagalan yang bisa mempengaruhi kualitas transformator daya yang diperoleh dari karakteristik PD yang terjadi pada peralatan tersebut.


BAB II TEORI PENUNJANG

Recommend Documents