PENGUJIAN TEGANGAN FLASHOVER DAN ARUS BOCOR PADA ISOLATOR 20 KV BERBAHAN RESIN EPOKSI SILANE KONDISI BASAH DAN KERING

PENGUJIAN TEGANGAN FLASHOVER DAN ARUS BOCOR PADA ISOLATOR 20 KV BERBAHAN RESIN EPOKSI SILANE KONDISI BASAH DAN KERING Muhammad Ervan Dwi Setiaji#1, Yunigtyastuti#2, Abdul Syakur#3 #

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia [email protected]

Abstrak - Salah satu peralatan listrik yang sangat penting pada sistem tenaga listrik adalah isolator yang berfungsi sebagai penyangga kawat saluran udara dan sebagai penyekat (isolasi) antara kawat tegangan tinggi dengan menara (tower) transmisi. Kelemahan bahan isolator, pada bagian permukaannya yang bersifat mudah dibasahi oleh air. Pengaruh lingkungan seperti kelembaban, temperatur atau suhu dan terutama pada saat kondisi basah isolator arus bocor yang mengalir pada permukaan isolator akan menjadi sangat tinggi yang selanjutnya mengakibatkan flashover pada permukaan isolator. Penelitian ini dilakukan pada isolator 20kV berbahan resin epoksi silane dalam kondisi basah dan kondisi kering. Sistem pengukuran sudut kontak, arus bocor, dan tegangan flashover permukaan pada bahan mengacu pada standar yang berlaku. Parameter hasil pengukuran digunakan untuk membandingkan dan menganalisa sudut kontak, arus bocor, tegangan flashover yang terjadi pada permukaan isolator kondisi basah dan kondisi kering. Dari hasil pengujian dan analisa data didapat bahwa nilai tegangan flashover kondisi basah lebih kecil daripada saat kondisi kering dan arus bocor pada kondisi basah lebih besar daripada saat kondisi kering. Hal ini didapatkan pada kondisi basah isolator variasi BKB asli diperoleh tegangan flashover 60,688kV dan pada tegangan terapan 18,64kV diperoleh nilai arus bocor 103,207 μA dan. Sementara pada kondisi kering diperoleh tegangan flashover 111,320kV dan nilai arus bocor 42,701 μA. Untuk sudut kontak diperoleh nilai 66,1180-74,7170 yang dapat dikategorikan bersifat partially wetted (basah sebagian). Kata kunci-Tegangan flashover, isolator 20 kV, arus bocor

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Isolator merupakan salah satu komponen sistem tenaga lstrik yang berfungsi untuk mengisolasi konduktor jaringan bertegangan dengan tiang penyangga atau menara (tower)[1]. Bahan yang sering digunakan untuk isolator tegangan tinggi terbuat dari bahan keramik dan gelas. Kelebihan bahan isolasi keramik dan gelas adalah kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah, tahan korosi, keras dan kuat[4]. Namun, bahan isolasi keramik dan gelas memiliki kelemahan dari segi mekanis yaitu berat dan permukaannya yang bersifat menyerap air (hygroscopic) sehingga lebih mudah terjadi arus bocor pada permukaan yang akhirnya

dapat menyebabkan lewat denyar (flashover)[4]. Salah satu alternative adalah menggunakan (memilih) bahan isolasi polimer sebagai isolator tegangan tinggi. Dibanding dengan bahan keramik atau bahan gelas, bahan isolasi polimer memiliki keuntungan antara lain : sifat dielektris, resistivitas volume dan sifat termal lebih baik, konstruksi relatif lebih ringan (rapat massa rendah), kedap air (hidrophobik), ketahanan kimia yang baik, ketahanan yang tinggi terhadap asam, serta proses pembuatan tidak memerlukan suhu yang tinggi dan relatif lebih cepat. Sedangkan kekurangannya antara lain : bahan isolator polimer kurang tahan terhadap perubahan cuaca sehingga akan menyebabkan kekuatan mekanis menurun dan kerusakan fisik isolator[4]. Keadaan lingkungan seperti kelembaban, curah hujan yang menyebabkan permukaan isolator basah, hal ini menjadikan isolator semakin dilapisi dengan kotoran dan bahan kimia dalam jangka panjang. Ketika isolator basah, arus bocor yang mengalir pada permukaan isolator akan menjadi sangat tinggi yang selanjutnya mengakibatkan flashover pada permukaan isolator. Sementara pada saat kondisi kering lapisan polusi ini tidak memiliki efek yang terlalu merugikan pada isolator[5]. Untuk itu penulis melakukan pengujian tegangan flashover dan arus bocor pada isolator kondisi basah dan kering yang diharapkan dapat mengetahui sifat atau kinerja isolator dalam keadaan tersebut. B. Tujuan Tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini yaitu : 1) Mengetahui, mengukur, menganalisis arus bocor, dan berapa besar tegangan flashover yang terjadi pada isolator polimer resin epoksi dengan pengisi silane dan pasir silika pada kondisi kering dan basah. 2) Menghitung besarnya sudut kontak dan mengetahui pengaruh bahan isolasi polimer resin epoksi dengan pengisi silane dan pasir silika terhadap nilai sudut kontak. II. TINJAUAN PUSTAKA A. Isolator Isolator mempunyai sifat atau kemampuan untuk dapat memisahkan secara elektris dua buah penghantar atau lebih

yang berdekatan sehingga arus listrik tidak mengalir dari konduktor jaringan ke tanah[3]. Dengan demikian konstruksi harus sangat diperhatikan dan bahan isolasi haruslah mempunyai kekuatan dielektrik yang baik sehingga sifat hantarannya dapat dikurangi[1]. 1) Konstruksi dan jenis isolator Bagian utama dari suatu isolator terdiri dari bahan dielektrik, jepitan logam dan tonggak logam. Umumnya dielektrik isolator terbuat dari bahan porselen, gelas, polimer dan karet-silikon (silicon rubber), sedangkan jepitan terbuat dari besi tuangan atau baja[1]. Dilihat dari lokasi pemasangan, isolator terdiri dari isolator pasang dalam (indoor) dan isolator pasang luar (outdoor). Isolator pasang luar dibuat bersirip untuk memperpanjang lintasan arus bocor dan mencegah terjadinya jembatan air yang terbentuk jika isolator dibasahi oleh air hujan. Dilihat dari konstruksinya isolator terdiri dari isolator pendukung dan isolator gantung/suspension. Isolator pendukung terdiri dari tiga jenis, yaitu : isolator pin, isolator post, dan isolator pin – post. Dilihat dari bentuknya, isolator gantung terdiri dari dua jenis yaitu isolator piring dan isolator silinder[1]. B. Karakteristik isolator 1) Karakteristik elektrik isolator Karakteristik elektrik dari isolator yang dimaksud adalah kemampuan menahan flashover dan arus bocor. Isolator yang terpasang pada jaringan udara (terutama jaringan outdoor) sangat mudah dipengaruhi oleh perubahan kondisi lingkungan udara sekitar. Perubahan-perubahan tersebut dapat mempengaruhi kinerja dari isolator, yaitu kemampuan isolator menahan tegangan. Apabila di permukaan isolator terbentuk lapisan polutan akan mempengaruhi kinerja dari isolator tersebut. Kinerja isolator juga akan berbeda apabila permukaan isolator dalam kondisi basah dan dalam kondisi kering[1]. 2) Karakteristik mekanis isolator Karakteristik mekanis suatu isolator ditandai dengankekuatan mekanisnya, yaitu beban mekanis terendah yang mengakibatkan isolator tersebut rusak. Kekuatan mekanis ini ditentukan dengan membebani isolator dengan beban yang bertambah secara bertahap hingga isolator terlihat rusak. Kekuatan mekanis suatu isolator dinyatakan dalam tiga keadaan beban, yaitu kekuatan mekanis tarik, kekuatan mekanis tekan dan kekuatan mekanis tekuk[1]. C. Desain isolator polimer Pada gambar 2.1 memperlihatkan susunan dasar isolator polimer, yang terdiri dari inti (core) dan pembungkus (shed) yang kedua ujungnya dihubungkan dengan fitting yang terbuat dari logam.

Fitting pada sebuah isolator polimer dirancang untuk mampu menahan beban yang berasal dari isolator. Sebuah fitting terbuat dari bahan logam tuang atau tempaan antara lain aluminium, tembaga, baja. Fitting pada isolator polimer berguna sebagai pemegang dari inti, dimana pada desainnya inti diletakkan pada posisi terjepit di dalam fitting[5]. Inti (core) pada isolator polimer berguna untuk memperkuat atau menambah kekuatan mekanik dari isolator polimer. Inti (core) terbuat dari bahan fiberglass, resin epoksi yang kemudian dibungkus shed[5]. D. Resin epoksi sebagai salah satu bahan polimer Cairan resin epoksi merupakan cairan yang memiiki sifat kekentalan yang rendah sehingga mudah bercampur (masuk tahap termoset) didalam pembuatannya. Cairan resin yang lain diantaranya :phenolic, polyester, acrylics dibuat dalam proses yang sama, tetapi resin epoksi mempunyai kombinasi antara lain : Sifat kekentalan rendah, mudah dibentuk, penyusutan rendah, kerekatan tinggi, sifat mekanis tinggi, isolasi listrik yang tinggi, ketahanan kimia baik[6,7]. E. Bahan pengisi isolator Penggunaan bahan pengisi pada suatu produk tuangan mengandung dua maksud/tujuan secara teknis dan secara ekonomis (Bradley, Wright,1967). Secara teknis, penggunaan bahan pengisi dimaksudkan sebagai upaya memodifikasi kinerja polimer tersebut seperti untuk meningkatkan sifat mekanis (v.d, Huir, 1991), dan untuk menurunkan sifat absorbsi air (Beyer, 1991). Bahan pengisi yang digunakan adalah silicone rubber dan pasir silika.Bahan campuran ini digunakan untuk memperbaiki karakteristik dari isolator polimer tersebut.Dan perbandingan komposisi dari bahan pengisi antara karet silikon dan pasir silika adalah 1:1[4]. F. Mekanisme arus bocor Pengamatan arus bocor ini memerlukan osiloskop sebagai alat bantunya. Input tegangan yang masuk ke dalam osiloskop harus sesuai dengan karakteristik kemampuan osiloskop tersebut. Piranti pengamanan dan perlindungan bagi osiloskop diperlukan untuk membatasi tegangan besar yang masuk ke dalam osiloskop dengan cara memasang rangkaian pembagi tegangan dan sela jarum[6]. G. Flashover pada isolator Flashover yang terjadi pada permukaan isolator padat disebabkan oleh tegangan yang harus ditahan oleh permukaan isolator melebihi kemampuannya.Kemampuan permukaan isolator menahan tegangan ditentukan oleh besarnya resistans permukaan bahan dan jenis bahan, juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti : adanya kontaminasi pada permukaan isolator, kelembaban udara, suhu udara dan tekanan udara[1]. Berhubung tegangan flashover dipengaruhi oleh kondisi udara sekitar, maka data pengujian harus dikoreksi dengan kondisi udara standar, yang mengacu pada standar IEC 60 – 1 (1989) dengan persamaan berikut :

(2.1) Gambar 2.1 Desain isolator polimer

(2.2)

dengan : Vs : tegangan lompatan dalam keadaan standar Vb : tegangan lompatan yang diukur pada keadaan sebenarnya δ : kepadatan udara relatif tB : suhu sekeliling pada saat pengujian (oC) bB : tekanan udara pada saat pengujian (mbar) H. Sudut kontak Sudut kontak merupakan sudut yang dibentuk antara permukaan bahan uji dengan air destilasi yang diteteskan ke permukaan bahan uji. Pengukuran sudut kontak pada suatu bahan isolasi dilakukan untuk mengetahui sifat permukaan bahan, hidofobik atau hidrofilik. Sifat hidrofobik merupakan suatu karakteristik bahan isolasi, bahan masih mampu bersifat menolak air yang jatuh di permukaannya. Sifat hidrofobik berguna untuk isolasi pasangan luar karena dalam keadaan basah atau lembab tidak akan terbentuk lapisan air yang kontinu pada permukaan isolator, sehingga permukaan isolator tetap memiliki konduktivitas yang rendah, akibatnya arus bocor sangat kecil[4].

B. Bahan isolator Bahan isolator yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: ● Bahan dasar polimer resin epoksi jenis DGEBA (Diglycidyl Ether ofBisphenol – A), bahan pematang atau pengeras MPDA (Metaphenylene-diamine). ●Bahan pengisi yaitu Silicone rubberatau Silane atau biasa disebut lem kaca, dipasaran dikenal dengan Sealant. ●Bahan pengisi pasir silika Dengan urutan pencampuran bahan dimulai dari Epoxy resin dilanjutkan Pasir silika kemudian Lem kaca (sealant) yang terakhir adalah Epoxy hardener. C. Isolator uji Dalam pengujian ini, isolator yang digunakan adalah isolator dengan variasi tiga sirip, yaitu variasi sirip besar besar besar (BBB) dan sirip besar kecil besar (BKB).Berikut adalah bentuk isolator yang diuji.

Gambar 2.2 Perhitungan sudut kontak Gambar 3.2 Sketsa isolator 3 sirip BBB, BKB

sudut kontak =

(2.3)

III. METODOLOGI PENGUKURAN DAN PENGUJIAN A. Langkah – langkah pengujian Berikut adalah langkah-langkah pengujian yang dilakukan : Mulai

Persiapan bahan

Pembuatan isolator uji

Pencucian dan pembersihan isolator

Persiapan peralatan

Pengujian isolator : Pengukuran sudut kontak Tegangan flashover Arus bocor

Analisa data

Kesimpulan

Selesai

Gambar 3.1 Diagram alir pengujian

Variasi isolator BKB dan BBB yang diuji masing – masing dibedakan menjadi BKB asli ( belum dilapisi ) dan BKB sesudah dilapisi resin epoksi silane, demikian juga dengan variasi BBB dibedakan menjadi BBB asli ( belum dilapisi ) dan BBB sesudah dilapisi resin epoksi silane. C. Peralatan pengujian 1. Peralatan pengujian tegangan tinggi Perlatan pengujian tegangan tinggi terdiri dari trafo uji dan panel pengendali. 2. Chamber pengujian Merupakan tempat pengujian isolator. 3. Thermometer, barometer, dan hygrometer Digunakan untuk mengetahui kondisi lingkungan saat pengujian. 4. Seperangkat alat pembasahan Menggunakan sprayer, kompresor dan alat pembantu penyemprotan. 5. PembagiTeganganYang berfungsimembagitegangan agarteganganyang masuk sesuai dengan kemampuan osiloskop. 6. Sela jarum untuk melindungi pembagi tegangan dan osiloskop apabila terjadi flashover. 7. Osiloskop untuk melihat gelombang tegangan yang menunjukkan adanya arus bocor melalui sampel uji. 8. Peralatan pengukuran sudut kontak Kotak sumber cahaya, pipet, aquades, dan gelas.

D. Pengujian sudut kontak Langkah pengujian sudut kontak yaitu sebagai berikut: 1. Meletakkan isolator dan menghidupkan kamera, keduanya diposisikan sedemikian rupa sehingga pada layar kamera, permukaan isolator tampak seperti garis lurus. 2. Meneteskan air sebanyak 50 µl. Air yang diteteskan ini berupa aquades. 3. Menghidupkan sumber cahaya agar ketika diambil foto, titik air pada permukaan sampel tampak jelas. 4. Memfoto dengan kamera digital, sehingga hasilnya dapat langsung dimasukkan ke dalam komputer untuk mendapatkan besar sudut kontak yang terukur.

IV. HASIL DAN ANALISA A. Hasil pengujian dan pembahasan tegangan flashover 1). Tegangan flashover kondisi kering Kondisi kering disini adalah kondisi dimanapengujian dilakukan pada kondisi kelembaban yang normal (58% 67%), kondisi ini menggambarkan kondisi normal ketika isolator gantung dipasang di lapangan dan keadaan cuaca dalam keadaan cerah. Berikiut tabel hasil pengujian flashover kondisi kering : Tabel 4.1 Tegangan flashover kondisi kering variasi BKB asli Percobaan ke 1 2 3 Rata – rata

Laptop

Flashover pada kondisi kering Vb (V) Vs (kV) 224 109,527 222 108,549 237 115,883 227,67 111,320

Kamera Lampu 1000

w

Sampel

Tabel 4.2 Tegangan flashover kondisi kering variasi BKB lapisan

USB

Percobaan ke 1 2 3 Rata – rata

Gambar 3.3 Rangkaian pengujian sudut kontak

E. Pengujian tegangan flashover Pengujian tegangan lewat denyar dilakukan dengan memberikan tegangan yang secara terus-menerus dinaikkan sampai pada akhirnya terjadi flashover. Berikut adalah rangkaian pengujian tegangan flashover :

Tabel 4.3 Tegangan flshover kondisi kering variasi BBB asli Percobaan ke 1 2 3 Rata – rata

PS

A

Isolator Uji

SS

Flashover pada kondisi kering Vb (V) Vs (kV) 210 103,523 204 100,565 210 103,523 208 102,537

V

Flashover pada kondisi kering Vb (V) Vs (kV) 214 105,252 207 101,809 207 101,809 209,33 102,957

Tabel 4.4 Tegangan flashover kondisi kering variasi BBB lapisan Percobaan ke 1 2 3 Rata – rata

Gambar 3.4 Rangkaian pengujian tegangan flashover

PS Osiloskop SS

Isolator Uji

A

V

R2

R4

Sela jarum R1

R3 R5

Berdasarkan data-data hasil pengujian flashover semua kondisi kering dari tabel 4.1, tabel 4.2, tabel 4.3, tabel 4.4, dapat digambarkan grafik 4.1. Flashover kering

115

Tegangan (kV)

F. Pengujian arus bocor Pada pengujian arus bocor ini bertujuan untuk mengetahui besarnya arus bocor yang terjadi pada isolator saat diberi tegangan yang bervariasi. Variasi tegangan yang diterapkan dalam pengujian adalah 4.66 kV, 9.32 kV, 13.98 kV, 18.64 kV, 23,3 kV, 27.96 kV. Rangkaian pengujian arus bocor diperlihatkan pada gambar dibawah ini.

Flashover pada kondisi kering Vb (V) Vs (kV) 207 102,044 205 101,058 203 100,072 205 101,058

110 105 100 95 BKB Asli

BKB Dilapisi BBB Asli Silane Variasi Isolator

BBB Dilapisi silane

Pembagi tegangan

Gambar 4.1 Grafik tegangan flashover pada kondisi kering. Gambar 3.5 Rangkaian Pengujian Arus Bocor

Dari grafik 4.1 terlihat bahwa isolator dengan variasi sirip BKB kecenderungan memiliki nilai flashover lebih tinggi

dibandingkan dengan isolator variasi sirip BBB.Hal ini salah satunya disebabkan karena isolator dengan variasi sirip BKB jarak flashovernya lebih panjang daripada variasi BBB. Semakin panjang jarak yang dilewati oleh loncatan api akan semakin besar tegangan flashovernya. 2). Tegangan flashover kondisi basah Pada pengujian ini yang dimaksud basah adalah kondisi dimana permukaan isolator basah (berembun), bukan kondisi basah karena hujan yang besar.Pengkondisian kondisi basah dilakukan dengan menyemprotkan aquades sebanyak 1 liter.Setelah dilakukan penyemprotan segera dilakukan pengujian sebelum permukaan isolator kembali kering. Tabel 4.5 Tegangan flashover kondisi basah variasi BKB asli Percobaan Flashover pada kondisi basah ke Vb (V) Vs (kV) 1 124 60,075 2 125,5 60,801 3 126,3 61,189 Rata – rata 125,27 60,688 Tabel 4.6 Tegangan flashover kondisi basah variasi BKB lapisan Percobaan ke 1 2 3 Rata – rata

Flashover pada kondisi basah Vb (V) Vs (kV) 195 94,472 184 89,143 185 89,628 188 91,081

Tabel 4.7 Tegangan flshover kondisi basah variasi BBB asli Percobaan ke 1 2 3 Rata – rata

Flashover pada kondisi basah Vb (V) Vs (kV) 144 69,764 147 71,218 161 78 150,67 72,994

Tabel 4.8 Tegangan flashover kondisi basah variasi BBB lapisan Percobaan ke 1 2 3 Rata – rata

Flashover pada kondisi basah Vb (V) Vs (kV) 175 84,783 162 78,485 165 79,938 167,33 81,069

Berdasarkan data-data hasil pengujian flashover semua kondisi basah dari tabel 4.5, tabel 4.6, tabel 4.7, tabel 4.8, dapat digambarkan grafik 4.2. Flashover basah Tegangan (kV)

80 60 40 20 0 BKB Dilapisi Sealant

BBB Asli

Tabel 4.9 Hasil uji Arus bocor kondisi kering variasi BKB Asli. Tegangan Variasi

kV 4,66 9,32 13,98 18,64 23,30 27,96

BBB Dilapisi silane

Variasi isolator

Gambar 4.2 Grafik tegangan flashoverpada kondisi basah

Vrms (mV)

1 1,17 1,19 1,32 1,57 1,84 2,04

2 1,13 1,2 1,31 1,58 1,84 2,01

3 1,15 1,22 1,32 1,55 1,78 2,02

4 1,14 1,24 1,4 1,56 1,82 2,01

rerata (mV) 1,148 1,213 1,338 1,565 1,820 2,020

Faktor pengali ( 0,027285294 ) Arus Arus bocor bocor (mA) (μA) 0,031 31,310 0,033 33,083 0,037 36,494 0,043 42,701 0,050 49,659 0,055 55,116

Tabel 4.10 Hasil uji Arus bocor kondisi kering variasi BKB lapisan. Tegangan Variasi

kV 4,66 9,32 13,98 18,64 23,30 27,96

Vrms (mV)

1 1,26 1,31 1,35 1,51 1,71 1,91

2 1,24 1,3 1,38 1,49 1,69 1,88

3 1,22 1,29 1,35 1,5 1,69 1,89

4 1,2 1,27 1,35 1,53 1,67 1,87

rerata (mV) 1,230 1,293 1,358 1,508 1,690 1,888


Tabel 4.11 Hasil uji Arus bocor kondisi kering variasi BBB Asli. Tegangan Variasi

kV 4,66 9,32 13,98 18,64 23,30 27,96

100

BKB Asli

Dari grafik 4.2 terlihat bahwa isolator dengan variasi sirip BKB kecenderungan memiliki nilai flashover lebih tinggi dibandingkan dengan isolator variasi sirip BBB.Hal ini salah satunya disebabkan karena isolator dengan variasi sirip BKB jarak flashovernya lebih panjang daripada variasi BBB. Namun, dalam kondisi basah (berembun) kemungkinan nilai flashover variasi BBB lebih besar dari variasi BKB bisa terjadi, hal ini dikarenakan dalam kondisi basah kelembabannya akan tinggi jadi loncatan api saat terjadi flashover bisa melewati jarak rambat isolator. Lintasan jarak rambat yang dilaui variasi BBB lebih panjang dibandingkan dengan variasi BKB. B. Hasil pengujian dan pembahasan arus bocor 1). Arus bocor kondisi kering kondisi ini menggambarkan kondisi normal ketika isolator gantung dipasang di lapangan dan keadaan cuaca dalam keadaan cerah. Berikut merupakan data hasil pengujian arus bocor pada kondisi kering:

Vrms (mV)

1 0,86 1,07 1,20 1,37 1,64 1,87

2 0,87 1,07 1,21 1,37 1,61 1,88

3 0,98 1,07 1,21 1,35 1,62 1,88

4 1,02 1,05 1,21 1,36 1,61 1,89

rerata (mV) 0,933 1,065 1,208 1,363 1,620 1,880


Tabel 4.12 Hasil uji Arus bocor kondisi kering variasi BBB lapisan. Tegangan Variasi

kV 4,66 9,32 13,98 18,64 23,30 27,96

Vrms (mV)

1 1,16 1,16 1,25 1,38 1,59 1,76

2 1,16 1,17 1,22 1,38 1,56 1,78

3 1,13 1,15 1,24 1,35 1,58 1,83

4 1,12 1,13 1,24 1,35 1,61 1,8

rerata (mV) 1,143 1,153 1,238 1,365 1,585 1,793


Berdasarkan data hasil pengujian arus bocor kondisi kering pada tebel 4.9, tabel 4.10, tabel 4.11, tabel 4.12, didapatkan grafik 4.3.

Tabel 4.15 Hasil uji Arus bocor kondisi basah variasi BBB Asli. Tegangan Variasi

kV 4,66 9,32 13,98 18,64 23,30 27,96

kV 4,66 9,32 13,98 18,64 23,30 27,96

Arus bocor (μA)

40 BKB Kering

30

dilapisi silane BBB Kering Asli

10 0

BBB Kering

0

10 20 Tegangan variasi (kV)

30

dilapisi silane

Gambar 4.3 Grafik nilai arus bocor kondisi kering. 2). Arus bocor kondisi basah

Tabel Hasil 4.13 uji Arus bocor kondisi basah variasi BKB Asli.

kV 4,66 9,32 13,98 18,64 23,30 27,96

Vrms (mV)

1 1,72 2,63 3,01 4,1 4,51 4,62

2 1,75 2,51 3,02 3,78 3,99 4,31

3 1,76 2,41 2,98 3,66 3,85 4,15

4 1,79 2,38 2,94 3,59 3,75 4,11

rerata (mV) 1,755 2,483 2,988 3,783 4,025 4,298


Tabel 4.14 Hasil uji Arus bocor kondisi basah variasi BKB lapisan Tegangan Variasi

kV 4,66 9,32 13,98 18,64 23,30 27,96

Vrms (mV)

1 1,71 2,39 2,81 3,12 3,86 4,35

2 1,71 2,32 2,56 3,08 3,71 4,13

3 1,7 2,28 2,52 3,05 3,67 3,94

4 1,78 2,28 2,32 2,87 3,72 3,88

rerata (mV) 1,762 2,310 2,380 2,960 3,802 4,217

Vrms (mV)

1 1,33 1,84 2,35 2,94 3,45 3,87

2 1,35 1,8 2,33 2,93 3,42 3,81

3 1,34 1,8 2,33 2,88 3,39 3,81

4 1,32 1,84 2,33 2,9 3,38 3,74

rerata (mV) 1,335 1,820 2,335 2,912 3,410 3,807

4 1,69 2,22 2,48 2,94 3,62 3,74

rerata (mV) 1,703 2,303 2,593 3,048 3,715 4,040



Berdasarkan data hasil pengujian arus bocor kondisi basah pada tebel 4.13, tabel 4.14, tabel 4.15, tabel 4.16, didapatkan grafik 4.4. Arus bocor kondisi basah

150

BKB Basah Asli

100

BKB Basah dilapisi silane

50

Pengujian arus bocor pada kondisi basah dimaksudkan untuk mengetahui besarnya arus bocor pada kondisi basah (berembun). Tegangan Variasi

3 1,79 2,01 2,36 2,88 3,53 4,27

Arus bocor (μA)

20

2 1,77 2,14 2,37 2,91 4,24 4,08

Tegangan Variasi

BKB Kering Asli

50

1 1,71 2,51 2,47 3,18 3,72 4,64


Tabel 4.16 Hasil uji Arus bocor kondisi basah variasi BBB lapisan.

Arus bocor kondisi kering

60

Vrms (mV)

BBB Basah Asli

0 0

10 20 Tegangan variasi (kV)

30

BBB Basah dilapisi silane

Gambar 4.4 Grafik nilai arus bocor kondisi basah.

Dari Gambar 4.11 dan 4.12 terlihat bahwa nilai arus bocor mempunyai kecenderungan meningkat seiring dengan meningkatnya variasi tegangan yang diberikan pada isolator uji. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi tegangan yang diberikan maka arus bocor yang terjadi akan semakin besar. Dari grafik diatas juga dapat dilihat arus bocor antara varisi BKB dan BBB, nilai arus bocor variasi BKB lebih besar dibandingkan dengan variasi BBB.Hal ini disebabkan karena jarak lintasan variasi BKB lebih pendek dari variasi BBB, maka nilai arus bocornya lebih besar.Semakin panjang jarak lintas/jarak rayap dan semakin besar luas penampang isolator semakin kecil nilai arus bocornya. Sementara dilihat dari pengaruh pelapisan pada permukaan isolator, untuk arus bocor kondisi kering isolator dengan lapisan resin silane memiliki nilai lebih kecil dibandingkan dengan tanpa lapisan (asli). Hal ini menunjukkan bahwa dengan pelapisan resin silane pada isolator meningkatkan resistifitas pada permukaan isolator, sehingga apabila resistifitas meningkat maka akan lebih sulit untuk dialiri arus atau arus bocornya lebih kecil.

C. Hasil pengukuran dan pembahasan sudut kontak Berikut adalah perhitungan dan analisa sudut kontak isolator resin epoksi silane asli dan isolator resin epoksi silane lapisan.

Gambar 4. 5 Profil tetesan air sudut kontak

Sudut kontak =

= 74,4390

Dari hasil pengukuran sudut kontak isolator lapisan yang telah dilakukan dapat diketahui nilai yang didapat adalah 74,4390, 74,7170, 73,5200, ini menunjukkan bahwa sampel isolator resin epoksi dengan lapisan berada diantara kisaran 300 - 890 yang dapat dikategorikan bersifat partially wetted (basah sebagian). Sementara dari hasil pengukuran sudut kontak isolator tanpa lapisan yang telah dilakukan dapat diketahui nilai yang didapat adalah 66,118 0, 68,6170, 68,4670. Hasil pengukuran sudut kontak antara isolator asli dengan isolator yang dilapisi resin epoksi silane menunjukkan bahwa isolator dengan pelapisan memiliki nilai sudut kontak yang lebih besar. Hal ini berarti isolator dengan pelapisan lebih bersifat menolak air. V. PENUTUP A. Kesimpulan Dari pengujian yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Faktor lingkungan berupa kondisi kering dan basah sangat berpengaruh terhadap tegangan flashover. Tegangan flashover yang dapat ditahan isolator pada kondisi kering lebih besar dibanding dalam kondisi basah sesuai hasil yang diperoleh pada gambar 4.3 sampai gambar 4.6. 2. Pada pengujian kondisi kering, arus bocor yang mengalir lebih kecil dibanding dalam kondisi basah sesuai hasil yang diperoleh pada gambar 4.17 sampai gambar 4.20. 3. Nilai tegangan flashover isolator variasi BKB lebih besar dibandingkan dengan isolator variasi BBB sesuai hasil yang diperoleh pada gambar 4.1. 4. Nilai arus bocor isolator varisi BKB lebih besar dibandingkan dengan isolator variasi BBB sesuai hasil yang diperoleh pada gambar 4.7. 5. Semakin tinggi tegangan yang dikenakan pada isolator, semakin besar pula nilai arus bocornya sesuai hasil yang diperoleh pada gambar 4.7 dan gambar 4.12 6. Isolator dengan pelapisan resin epoksi silane pada permukaannya lebih baik dibandingkan dengan isolator asli tanpa pelapisan dilihat dari nilai arus bocor yang lebih kecil. Dari hasil yang diperoleh maka isolator dengan pelapisan bisa digunakan pada sistem distribusi tenaga listrik untuk tegangan 20kV.

7. Hasil pengukuran sudut kontak antara isolator asli dengan isolator yang dilapisi resin epoksi silane menunjukkan bahwa isolator dengan pelapisan resin epoksi silane memiliki nilai sudut kontak yang lebih besar. Hal ini berarti isolator dengan pelapisan lebih bersifat menolak air (hidrofobik). B. Saran Percobaan yang dilakukan ini masih memiliki banyak sekali kekurangan, untuk itu perlu dilakukan perbaikan untuk percobaan-percobaan sejenis. Beberapa perbaikan yang dapat dilakukan adalah sebagi berikut : 1. Dalam pengujian isolator resin epoksi silane dengan lapisan kondisi kering, saat pengujian harus dipastikan kondisi isolator dalam keadaan benar – benar kering. 2. Untuk mendapatkan nilai tegangan yang diinginkan atau lebih besar dapat dilakukan pengembangan dari penelitian ini misalnya pengujian menggunakan isolator dengan konstruksi yang berbeda seperti dengan variasi empat sirip. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4]

[5]

[6]

[7]

Tobing, Bonggas L., Peralatan Tegangan Tinggi, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 2003. Tobing, Bonggas L, Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 2003. Arismunandar, A., Teknik Tegangan Tinggi, Pradnya Pramita, Jakarta, 1984. Berahim, Hamzah, 2005, “Metodologi Untuk Mengkaji Kinerja Isolasi Polimer Resin Epoksi Silane Sebagai Material Isolator Tegangan Tinggi di Daerah Tropis”, Disertasi,Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Latief, Melda dan Suwarno, Unjuk Kerja Permukaan Isolator Pasangan Luar Polimer Epoxy Resin 20 kV pada Berbagai Kondisi Lingkungan, Seminar Nasional Teknik Ketenagalistrikan, 2005. Prasojo, Winarko Ari, Abdul Syakur, dan Yuningtyastuti, Analisis Partial Discharge pada Material Polimer Resin Epoksi dengan Menggunakan Elektroda Jarum Bidang, Tugas Akhir, Universitas Diponegoro, Semarang, 2009. Lee, Henry, Kris Neville, 1957, Epoxy Resins Their Applications And Technology, McGraw-Hill Book Company, INC, New York Toronto London.

Muhammad Ervan Dwi Setiaji (L2F 309 014) Lahir di Bantul, 10 Mei 1987. Mahasiswa Teknik Elektro Reguler 2 2009, Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Universitas Diponegoro.

Mengetahui dan mengesahkan, Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Yuningtyastuti, MT, NIP.195209261983032001 Tanggal:____________

Abdul Syakur, ST, MT NIP.197204221999031004 Tanggal: ___________

PENGUJIAN TEGANGAN FLASHOVER DAN ARUS BOCOR PADA ISOLATOR 20 KV BERBAHAN RESIN EPOKSI SILANE KONDISI BASAH DAN KERING

Recommend Documents