BABI PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Karena ketergantungan akan kebutuhan energi listrik dari hari kehari
semakin meningkat, maka perlu dilakukan suatu perencanaan dalam sistem ketenagaan yang dapat menyediakan energi listrik yang handal. Kehandalan suatu sistem tenaga listrik salah satunya ditopang oleh perencanaan sistem transmisi dan distribusi yang baik. Salah satu komponen utama dari sistem distribusi dan transmisi adalah isolator. Saat ini isolator yang banyak digunakan adalah isolator jenis keramik. Namun, isolator jenis ini memiliki kelemahan dari segi mekanis yaitu berat
dan permukaannya
yang bersifat
mudah basah, sehingga
memungkinkan terjadi arus bocor pada permukaannya[1]. Selain itu isolator jenis ini mempunyai rapat massa tinggi sehingga dalam penggunaannya akan membebani menara transmisi karena beratnya isolator dan memerlukan suhu pembuatan yang tinggi sehingga memerlukan energi yang besar untuk pembuatannya[2]. Saat ini telah diperkenalkan penggunaan bahan polimer sebagai isolator seperti sillicone rubber dan resin epoksi, dengan beberapa kelebihan dari bahan polimer sebagai isolator adalah mempunyai sifat hidrofobik yang tinggi, mempunyai rapat masa yang lebih rendah, mudah dibuat karena tidak memerlukan suhu yang sangat tinggi dalam proses pembuatannya, mempunyai tingkat kerekatan yang tinggi, dan lebih murah harganya. Namun resin epoksi
1
memiliki beberapa kelemahan bila digunakan di daerah tropis yang menyangkut dengan kelembaban, radiasi ultraviolet yang tinggi, hujan asam dan efek dari kontaminan. Akibatnya, permukaan isolator akan mudah rusak karena electrical tracking yang ditunjukkan oleh surface tracking[3]. Kinerja suatu isolator seperti yang telah disebutkan di atas sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan dimana isolator bekerja. Adanya perubahan suhu, kelembaban, tekanan dan tingkat polusi dimana isolator tersebut dipasang sangat berpengaruh terhadap kinerja bahan isolator ini. Lapisan polutan yang melekat pada isolator dalam kondisi kering mempunyai resistansi tinggi, tetapi pada kondisi basah zat pengotor ini akan menurunkan kuat dielektrik permukaan isolator. Keadaan ini menyebabkan garam yang terkandung dalam polutan membentuk larutan elektrolit yang dapat menghantarkan arus listrik. Selain akibat adanya polutan yang menempel pada permukaan isolator, radiasi sinar UV juga akan mempercepat terjadinya proses degradasi yang dapat dilihat dengan terjadinya perubahan warna dan munculnya pengapuran pada permukaan isolasi polimer[ 4][5]. Kinerja isolator dapat diketahui dengan mengamati arus bocor permukaan dan akibat yang ditimbulkannya yaitu terbentuk berkas listrik (electrical tracking) pada permukaan isolator. Luas daerah kerusakan pada permukaan isolator akibat arus bocor yang mengalir selama waktu tertentu didefinisikan sebagai laju degradasi. Untuk mengetahui proses laju degradasi permukaan bahan isolasi resin epoksi silane
kondisi penuaan dipercepat terhadap unjuk kerja isolator, maka
2
pada penelitian ini dilakukan pengujian isolator berbahan resin epoksi silane yang mana telah divariasikan waktu pemaparan sinar UV dan komposisi bahan pengisinya yaitu pasir silika dan sillicone rubber dengan kondisi lingkungan uji menggunakan polutan NH4Cl dan standar IEC 587:1984.
1.2
Perumusan masalah Berdasarkan pada latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka
perumusan masalahnya adalah bagaimana memperoleh kontribusi atau hal-hal baru yang berfaedah dengan menerapkan metodologi (ilmu) untuk mengkaji hasil penelitian tentang proses laju degradasi pada polimer resin epoksi silane sebagai material isolator tegangan tinggi, diantaranya adalah : 1.
Bagaimana pengaruh penuaan dipercepat terhadap sudut kontak, karakteristik arus bocor, waktu penjejakan dan laju degradasi permukaan isolator resin epoksi silane.
2.
Bagaimana pengaruh nilai konsentrasi pengisi pasir silika dan silane pada komposit resin epoksi terhadap sudut kontak, karakteristik arus bocor, waktu penjejakan dan laju degradasi permukaan isolator resin epoksi.
3.
Bagaimana hubungan antara nilai konsentrasi pengisi (filler), sudut kontak dan waktu penjejakan.
4.
Komposisi nilai konsentrasi pengisi pasir silika dan silane pada komposit polimer resin epoksi yang mempunyai kinerja optimal terhadap proses laju degradasi.
3
1.3
Keaslian penelitian Penelitian yang berhubungan dengan topik ini sebelumnya sudah pernah
dilakukan oleh : 1.
Nurlailati (2010), melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh variasi nilai stoikiometri terhadap nilai sudut kontak, bentuk gelombang arus bocor, dan degradasi permukaan yang diakibatkan proses penjejakan dan erosi beserta waktu penjejakannya dianalisis. Hasil dari penelitian ini adalah peningkatan nilai stoikiometri resin epoksi dapat mempercepat terjadinya kegagalan isolasi atau mempermudah terjadinya arus bocor permukaan bahan isolasi epoksi resin. Kenaikan nilai stoikiometri menyebabkan penurunan sudut kontak yang berarti penurunan resistansi permukaan bahan isolasi, sehingga arus bocor mudah mengalir dipermukaan
bahan
isolasi.
Kenaikan
nilai
stoikiometri
akan
mempermudah terjadinya lompatan listrik (flashover) yang memicu tejadinya kegagalan isolasi. Peningkatan nilai stoikiometri resin epoksi menyebabkan proses terjadinya jalur karbon pada permukaan bahan isolasi semakin cepat. Variasi nilai stoikiometri akan berbanding terbalik dengan terhadap waktu penjejakan dan besarnya sudut kontak akan mempengaruhi waktu penjejakan berbanding lurus terhadap waktu penjejakan[6]. 2.
Ika N. Anggraini (2011), melakukan penelitian untuk mengetahui seberapa besar pengaruh komposisi filler terhadap nilai sudut kontak, bentuk gelombang arus bocor, waktu penjejakan dan degradasi
4
permukaan yang diakibatkan proses penjejakan dan erosi. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa kenaikan nilai
persentase bahan
pengisi siliconee rubber pada bahan isolasi resin epoksi menyebabkan sudut kontak permukaan bahan uji cenderung naik. Kenaikan nilai persentase bahan pengisi silicone rubber menyebabkan sudut kontak bahan isolasi resin epoksi meningkat sehingga nilai arus bocor yang mengalir pada permukaan bahan isolasi juga semakin kecil, dengan nilai arus bocor yang semakin kecil dan semakin lama waktu yang diperlukan untuk terjadinya flashover maka waktu penjejakan permukaan juga akan semakin lama. Proses tracking yang terjadi pada permukaan bahan isolasi, menyebabkan kerusakan (degradasi) permukaan bahan isolasi resin dengan bahan pengisi silicone rubber [7]. 3.
Abdul Syakur (2012), melakukan penelitian tentang Tracking Index isolator resin epoksi,penelitian ini menggunakan radiasi ultraviolet dengan kontaminan NH4Cl dengan variasi waktu radiasi UV 24 jam hingga 96 jam untuk mengetahui pengaruh sebelum dan sesudah dikenakan dengan
UV untuk
tracking
index. Hasil
penelitian
menunjukkan bahwa lamanya radiasi ultraviolet menyebabkan kerusakan pada daerah permukaan sampel uji yang lebih besar, tingkat degradasi bahan uji menjadi lebih cepat dalam bahan yang telah mengalami UV serta diperoleh tracking index bahan yang belum mengalami UV jauh lebih kecil dibandingkan dengan tracking index bahan yang telah mengalami UV. Tracking index ternyata dipengaruhi oleh radiasi UV[8].
5
4.
Jefri Piradipta Suharno (2012), mengetahui degradasi permukaan bahan resin epoksi silane silika akaibat paparan UV dan arus bocor, hasil dari perbandingan keseluruhan Energi Degradasi
RiS masing-masing
komposisi silika terhadap lama penyinaran UV yaitu semakin lama waktu penyinaran UV, semakin tinggi pula peningkatan Energi Degradasi. Hal ini dikarenakan semakin lama waktu penyinaran UV yang diterpakan pada RiS silika menyebabkan kerusakan pada bahan sampel uji, sehingga memudahkan
Energi
Degradasi
mengalami
kenaikan
secara
signifikan[9]. Penelitian ini cukup menarik dan perlu dilakukan, dengan keaslian terletak pada penggunaan bahan material yang dipaparkan dengan variasi sinar UV, komposisi bahan yang memberi masukan mengenai perbandingan variasi konsentrasi pasir silika Surabaya dan silane pada komposit polimer resin epoksi yang mempunyai kinerja optimal terhadap proses laju degradasi permukaan yang paling kecil dengan tingkat kontaminasi dan tegangan terapan yang sama. Parameter ukur serta metodelogi untuk mengkaji kinerja bahan isolasi polimer resin epoksi yang akan diteliti belum seluruhnya diungkapkan pada penelitian terdahulu. Laju degradasi permukaan akibat proses penjejakan dan erosi dengan variasi waktu pemaparan UV dan variasi konsentrasi pasir silika Surabya dan siline pada komposit polimer resin epoksi belum pernah dipelajari pada penelitian terdahulu.
6
1.4
Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah maka tujuan yang ingin dicapai adalah
untuk : 1. Mengetahui pengaruh penuaan dipercepat terhadap sudut kontak, karakteristik arus bocor, waktu penjejakan dan laju degradasi permukaan isolator resin epoksi silane. 2. Mengetahui pengaruh nilai konsentrasi pengisi pasir silika dan silane pada komposit resin epoksi terhadap sudut kontak, karakteristik arus bocor, waktu penjejakan dan laju degradasi permukaan isolator resin epoksi. 3. Mengetahui hubungan antara nilai konsentrasi pengisi (filler), sudut kontak dan waktu penjejakan. 4. Mengetahui komposisi nilai konsentrasi pengisi pasir silika dan silane pada komposit polimer resin epoksi yang mempunyai kinerja optimal terhadap proses laju degradasi.
1.5
Manfaat Penelitian Setelah diketahui seberapa jauh variasi konsentrasi pasir silika Surabaya
dan silane pada komposit polimer resin epoksi, dapat dipetik berbagai manfaat. 1.5.1.
Manfaat untuk pembangunan negara, kontribusi sumbangan hasil penelitian ini untuk pembangunan negara berupa : 1.
Usul komposisi konsentrasi pengisi pasir silika Surabaya dan silane pada komposit polimer resin epoksi yang mempunyai kinerja
7
optimal untuk bahan isolator tegangan tinggi demi peningkatan kontinuitas
pelayanan
kepada
konsumen
serta
dapat
mempertahankan keandalan sistem tenaga listrik di Indonesia khususnya. 2.
Perbaikan atau penyempurnaan rancangan bahan komposit isolasi polimer resin epoksi untuk isolator, terutama karakteristik dan kinerja
kelistrikan
yang
diharapkan
dapat
dikuasai
dan
dipabrikasikan di Indonesia. 3.
Ketahanan bahan komposit isolasi polimer resin epoksi terhadap kontaminan NH4Cl sesuai standart IEC 587 dapat diketahui sehingga memungkinkan penggunaannya dalam perusahaan kelistrikan di Indonesia.
1.5.2
Manfaat untuk ilmu pengetahuan, kontribusi hasil penelitian ini bagi ilmu pengetahuan meliputi bukti-bukti ilmiah tentang : 1.
Pengaruh penuaan dipercepat terhadap sudut kontak, karakteristik arus bocor, waktu penjejakan dan laju degradasi permukaan isolator resin epoksi silane.
2.
Pengaruh nilai konsentrasi pengisi pasir silika dan silane pada komposit resin epoksi terhadap sudut kontak, karakteristik arus bocor, waktu penjejakan dan laju degradasi permukaan isolator resin epoksi.
3.
Hubungan antara nilai konsentrasi pengisi (filler), sudut kontak dan waktu penjejakan.
8
4.
Komposisi nilai konsentrasi pengisi pasir silika dan silane pada komposit polimer resin epoksi yang mempunyai kinerja optimal terhadap proses laju degradasi.
1.6
Batasan Masalah Penelitian 1.
Bahan uji terbuat dari resin epoksi jenis Bisphenol A dengan pematang Methaphenylene Diamine (MPDA) dengan bahan pengisi sillicone rubber dan pasir silika.
2.
Kadara filler (bahan pengisi) dengan prosentase yang berbeda-beda yaitu silicone rubber 10%, 15%, 20%, 25%, 30% sedangkan pasir silika Surabaya 30%, 25%, 20%, 15%, 10%.
3.
Pengujian isolator ini dilakukan dengan memberikan polutan buatan yaitu NH4Cl yang komposisinya disamakan dengan polutan industri disertai dengan variasi waktu pemaparan sinar UV 0 jam, 12 jam, 24 jam, 36 jam, dan 48 jam penyinaran sinar ultraviolet (UV) pada isolator.
4.
Variabel yang diukur adalah sudut kontak, arus bocor dan waktu penjejakan.
5.
Variabel yang akan dibahas adalah laju degradasi permukaan bahan isolasi resin epoksi silane.
9
