bab ii teori penunjang 2.1 umum pola-literatur.pdfpeluahan sebagian (partial discharge). apabila...

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 Universitas Indonesia

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

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


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 ( serta permeabilitas ruang hampa )D ( )0ε dan permeabilitas

bahan ( )rε .

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

AQD = 2.1

dengan

Q = besar muatan dalam coloumb

A = Luas penampang 2m

Intensitas medan magnet mendapat pengaruh dari permeabilitas bahan dan fluks.

Sehingga E dapat dihitung dengan persamaan

r

DEεε ⋅

=0

2.2

dengan

0ε = permeabilitas ruang hampa

rε = permeabilitas bahan



9

Kapasitansi yang dihasilkan dari kedua plat sejajar adalah

VQC = 2.3

dengan

V = besarnya tegangan antara kedua plat sejajar

AQdV

roεε= 2.4

Dengan menggunakan persamaan 2.3 dan 2.4 didapatkan

dAC ro ⋅⋅

=εε

2.5

Akibat dari permeabilitas bahan yang berbeda-beda di diantara konduktor,

maka akan menimbulkan tingkat kapasitansi yang berbeda-beda yang berbeda-

beda 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.

Gambar 2.2 Susunan Permeabilitas Secara Paralel

1A

1ε 2εd

2A

Elektroda



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 1ε

Sumber : [1]


Pada Permeabilitas 2ε

Sumber : [1]

Pada konfigurasi yang seperti ini tegangan ( )V pada kedua konduktor

adalah sama adalah sama sehingga

dVEE == 21

Karena permeabilitas bahan berbeda maka

nroro d

VED 1111 εεεε ==

dVED roro 2222 εεεε ==



11

11 snD ρ= ; 22 snD ρ=

Maka Muatan Total adalah Q

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=+=

dA

dA

VAAQ roross

22112211

εεεερρ 2.6

Besarnya Kapasitansi total adalah

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

dA

dA

VQ roro 2211 εεεε

2.7 21 CC +=

Untuk susunan seperti persamaan 2.7 dalam equivalent rangkaian listrik adalah

1C 2C

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


Pada Permeabilitas 1ε & 2ε .

Sumber : [1]

Pada konfigurasi yang seperti ini besar muatan yang mengalir pada setiap

permeabilitas adalah sama pada sehingga

AQE

ro 11 εε= ;

AQE

ro 22 εε=



13

Tegangan pada setiap permeabilitas adalah

AQddEV

ro 1

1111 εε== ;

AQddEV

ro 2

2222 εε==

21 VVV +=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

2211 /1

/1

dAdAQ

roro εεεε 2.8

Besarnya Kapasitansi total adalah

QV

Ctot

=1

2211 /

1/

1dAdA roro εεεε

+=

21

11CC

+= 2.9

Untuk susunan persamaan 2.9 seperti diatas dalam equivalent rangkaian

listrik ditunjukkan seperti gambar dibawah

1C

2C

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. adalah representasi kapasitansi dari rongga, sedangkan adalah

kapasitansi dielektrik yang rusak akibat rongga, dan adalah kapasitansi dari

dielektrik yang tidak terkontaminasi celah.

cC bC

aC

Dengan menggunakan persamaan 2.5 dan permeabilitas rongga berisi udara

adalah 1 maka nilai dapat dihitung dengan persamaan cC

tA

C oc

⋅=ε

2.10

Sedangkan dihitung dengan persamaan bC

tdA

C rob −

⋅⋅=

εε 2.11

dengan 11210854.8 −−= Fmxoε

rε = permitivitas relatif bahan

Dengan menganalisis gambar 2.10

acb

bc V

CCC

V ⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

= 2.12



16

Dengan melakukan substitusi persamaan 2.10 dan 2.11 ke dalam 2.12 maka

didapatkan persamaan

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⋅+

=111

td

VV

r

ac

ε

2.13

Maka Intensitas medan listrik yang melalui rongga dihitung dengan persamaan cE

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⋅+

⋅=111

td

dEE

r

ac

ε

2.14

Dengan melakukan pendekatan dt << dan 1<rε 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

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⋅+⋅⋅= 111

tdtEV

rcbai ε

2.15

cbE = kekuatan bahan gas di dalam rongga



17

Pendekatan dilakukan dengan menganggap rongga berbentuk bola sehingga di

dapatkan persamaan

rcrc

arc

EE

εεε

⋅+⋅⋅

=2

3 2.16

Dimana =rcε permitivitas relatif dari gas di dalam rongga

Ketika cr εε >> maka persamaan menjadi

ac EE ⋅=23 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]

aV = tegangan terapan (sumber) = Tegangan Ambang +V

cV = tegangan rongga i = grafik arus keluaran



18

cV merupakan kurva tegangan pada rongga apabila tidak terjadi peluahan di

dalam rongga. Kenaikan tegangan menyebabkan juga menjadi naik hingga

mencapai nilai kemudaian terjadi lompatan muatan. Lompatan muatan

menyebabkan jatuhnya tegangan sampai pada titik tertentu dimana perbedaan

potensial tidak bisa untuk memindahkan muatan. kembali meningkat sejalan

dengan kenaikan tegangan terapan hingga mencapai nilai 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 . 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.

aV cV

+V

cV

cV

aV +V

−V

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

Sumber : [3] Dasi Kupu-Kupu 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 benar-

benar 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 2ε lebih besar dari

bahan isolasi cair 1ε , maka akan timbul suatu gaya. Besarnya gaya

tersebut dihitung dalam persamaan

2

21

123

221 ErF ⋅

+⋅−

⋅⋅=εεεε

2.18

gaya pada persamaan tersebut akan bertambah jika partikel tersebut

lembab akibat permitivitas air. Sehingga menyebabkan ∞→2ε dan

persamaan menjadi

23

21 ErF ⋅⋅= 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 2.1 umum pola-literatur.pdfpeluahan sebagian (partial discharge). apabila...

Documents