1

Efek Polaritas dan Fenomena Stres Tegangan Sebelum Kegagalan Isolasi

pada Sela Udara Jarum-Plat

Dosen Pembimbing :•• Dr.EngDr.Eng I Made I Made YulistyaYulistya Negara, Negara, ST,M.ScST,M.Sc•• IG IG NgurahNgurah SatriyadiSatriyadi H, ST,MTH, ST,MT

LUQMAN KUMARA2205 100 129

2

Latar Belakang• Tingginya tingkat kerusakan isolasi• Kebutuhan bahan isolasi yang baik.• Pengujian tegangan tinggi

3

PermasalahanKarakteristik korona pada sela udaraKarakteristik tegangan tembus pada selaudaraKarakteristik kegagalan isolasi udaraberdasarkan polaritas dan stres tegangan.

4

Batasan Masalah• Elektroda Jarum-Plat• Peristiwa Korona di sekitar Elektroda

Jarum• Tegangan Tembus (Streamer Breakdown)

secara kontinu disekitar elektroda jarum

5

Tujuan• Studi awal mengenai fenomena korona• Mengetahui pengaruh konfigurasi

elektroda jarum-plat terhadap karakteristik korona dan karakteristik tegangan tembus isolasi udara

6

Fenomena KoronaKorona merupakan proses dimana arus mungkin diteruskan. Muncul dari sebuah elektroda berpotensial tinggi di dalam sebuah fluida yang netral, biasanya udara, dengan mengionisasi fluida hingga menciptakan plasma di sekitar elektroda

7

Mekanisme lucutan Korona

8

Corona Inception Voltage• Corona Inception Voltage atau tegangan

awal korona didefinisikan sebagai tegangan yang terukur saat terjadi lucutan pertama kali waktu pengujian dilakukan.

• Definisi ini sebagai acuan untuk mendapatkan nilai inception voltage secara langsung.

9

Streamer Brakdown Voltage

• Nilai Tegangan Tembus atau Streamer Breakdown Voltage adalah nilai tegangan saat telah terjadi percikan secara kontinyu.

• Definisi ini sebagai acuan untuk mendapatkan nilai Streamer Breakdown Voltage secara langsung.

10

PengujianDua (2) Jenis Pengujian dalam Tegangan Tinggi :

• Pengujian Merusak (Destructive test)• Pengujian Tidak Merusak (non-Destructive

test)

11

Pengukuran Tegangan Tinggi

Pengukuran Tegangan Tinggi DC

Pengukuran Tegangan Tinggi AC

12

Peralatan Pembangkit Tegangan

Laboratorium Tegangan Tinggi Elektro FTI-ITS

Keterangan :1. Peralatan

Pengukuran Tegangan DC

2. Peralatan Pengukuran Tegangan AC

3. Control Box

1

3

2

13

Peralatan Pengujian

14

Pengujian Langsung

Peristiwa Korona pada Ujung Jarum

Peristiwa Tegangan Tembus

15

Video Pengujian AC

Elektroda Rod 5mm, Jarak Sela 4 cm

16

Video Pengujian DC Positif

Elektroda Jarum 0.4 cm , Jarak Sela 3 cm

17

Video Pengujian DC Negatif

Elektroda Rod 5mm, Jarak Sela 3 cm

18

Hasil Pengujian Langsung (1)

No Sela (cm)Inception Voltage Korona (kV)

0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm

1 2 12.6 14.4 16.4 17.2

2 3 14.8 16.4 17.4 18.2

3 4 16.2 18.6 18.8 20

Rata-Rata Nilai dan Grafik Inception Voltage Korona Pada Isolasi Udara Tegangan AC

19

lanjutanRata-Rata Nilai dan Grafik Inception Voltage Korona Pada Isolasi Udara Tegangan DC Positif

No Sela (cm)

Inception Voltage Korona (kV)

0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm

1 2 18 20 26 36

2 3 32 36 42 48

3 4 34 40 44 52

20

Rata-Rata Nilai dan Grafik Inception Voltage Korona Pada Isolasi Udara Tegangan DC Negatif

No Sela (cm)Inception Voltage Korona (kV)

0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm

1 2 41.6 47 49.6 55.8

2 3 52.6 56.4 58.6 62.8

3 4 65 68.6 73.8 81

lanjutan

21

Hasil Pengujian Langsung (2)Rata-Rata Nilai dan Grafik Streamer Breakdown Korona Pada Isolasi Udara Tegangan AC

No Sela (cm)Streamer breakdown (kV)

0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm

1 2 15 17.2 19 20

2 3 17.2 18.6 20 21.2

3 4 19.2 20.8 21.6 22.4

22

Rata-Rata Nilai dan Grafik Streamer Breakdown Korona Pada Isolasi Udara TeganganDC Positif

No Sela (cm)Streamer breakdown (kV)

0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm

1 2 20 22 31 40

2 3 34 40 46 52

3 4 36 46 44 56

lanjutan

23

Rata-Rata Nilai dan Grafik Streamer Breakdown Korona Pada Isolasi Udara Tegangan DC Negatif

No Sela (cm)Streamer breakdown (kV)

0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm

1 2 43.4 50.4 51.2 58.2

2 3 53.6 57.4 59.6 65.4

3 4 66 70.4 75 82.8

lanjutan

24

Efek Polaritas dan Stress Tegangan Sebelum Kegagalan Isolasi

Grafik Perbandingan Inception Voltage Korona Elektroda 0.2 mm dengan Sumber Tegangan Berbeda

Grafik Perbandingan Inception Voltage Korona Elektroda 0.4 mm dengan Sumber Tegangan Berbeda

Grafik Perbandingan Inception Voltage Korona Elektroda Rod dengan Sumber Tegangan Berbeda

Grafik Perbandingan Inception Voltage Korona Elektroda 0.6 mm dengan Sumber Tegangan Berbeda

25

Grafik Perbandingan nilai Tegangan Tembus Elektroda 0.2 mm dengan Sumber Tegangan berbeda

Grafik Perbandingan nilai Tegangan Tembus Elektroda 0.4 mm dengan Sumber Tegangan berbeda

Grafik Perbandingan nilai Tegangan Tembus Elektroda Rod dengan Sumber Tegangan berbeda

Grafik Perbandingan nilai Tegangan Tembus Elektroda 0.6 mm dengan Sumber Tegangan berbeda

lanjutan

26

Kesimpulan1. Semakin besar ujung permukaan elektroda (tip) menghasilkan nilai

Inception Voltage Korona dan nilai tegangan tembus semakin besar karena semakin tebal media kerapatan udara sebagai media isolasinya.

2. Nilai Inception Voltage Corona dan tegangan tembus untuk tegangan DC negatif lebih besar daripada nilai Inception Voltage Corona dan tegangan tembus tegangan AC dan DC Positif karena pengaruh kuat medan listrik disekitar elektroda jarum dan kuat medan listrik disekitar elektroda plat.

3. Karakteristik kestabilan korona dipengaruhi oleh besarnya permukaan elektroda uji. Dengan semakin besar permukaan elektroda maka semakin tidak efektif kestabilan korona. Disebabkan karena semakin besarnya muatan ruang sehingga menghambat terjadinya korona.

27

Terima Kasih

28

29

Mekanisme Kegagalan Streamer

• Mekanisme streamer menjelaskan mengenai pengembangan pelepasan percikan langsung dari banjiran tunggal di mana muatan ruang (space charge) yang terjadi karena banjiran itu sendiri mengubah banjiran tersebut menjadi streamer plasma. Sesudah itu kehantaran naik dengan cepat, dan kegagalan terjadi dalam alur banjiran ini.

• Ada dua jenis streamer, yaitu :Positif, atau streamer yang mengarah ke katoda. Negatif, atau streamer yang menuju anoda.

30

• Pada gambar kiri terlihat mekanisme Townsend, di mana kegagalan terjadi karena banjiran yang berturut-turut.

• Pada gambar kanan terlihat mekanisme streamer yang mulai dari satu banjiran (i), yang mana berubah karena muatan ruangnya sendiri menjadi saluran plasma

31

Trafo Uji• trafo satu fasa yang mempunyai

perbandingan belitan yang jauh lebih besar dari trafo daya. Trafo uji tidak dirancang untuk pemakaian kontinu, karena hanya digunakan hanya saat-saat pengujian berlangsung dalam waktu singkat.

32

Konstruksi Trafo Uji

• (1) Belitan tegangan tinggi, (2) Belitan tegangan rendah, (3) Inti Besi (4) Dasar, (5) Terminal tegangan tinggi, (6) Isolasi, (7) Tanki Metal , (8) Dinding Penyekat

33

Transformator ini mempunyai ciri-ciri sebagai berikut

1. Perbandingan Jumlah lilitannya (turn ratio N) lebih besar daripada perbandingan pada transformator tenaga, dikarenakan transformator penguji yang dipasang pada laboratorium diterapkan pada tegangan distribusi (127-220 volt), sedangkan tegangan output yang harus dihasilkan adalah tegangan uji beberapa ratus ribu volt.

2. Kapasitas kVA nya kecil dibandingkan dengan kapasitas trafo tenaga oleh karena untuk keperluan mengadakan lompatan api tidak diperlukan tenaga yang besar. Yang diperlukan hanyalah tegangan bukan tenaga.

3. Biasanya satu ujung lilitannya (terminal) ditanam dalam tanah (grounded) untuk keperluan pengamanan dan keamanan.

4. Pada waktu merencanakan isolasi untuk transformator penguji hanya diperhitungkan isolasi terhadap tegangan pengujian maksimum, oleh karena tidak diharapkan bahwa trafo tersebut mengalami tegangan lebih

Pada Laboratorium tegangan tinggi teknik elektro ITS, tafo uji yang digunakan memiliki kapasitas 100kV DC.