.. ~tL1 •

Gz.q 31 _....

LAPORAN PENELITIAN PENGARUH PERUBAHAN KELEMBABAN

UDARA TERHADAP KEGAGALAN

TEGANGAN PADA BERBAGAI JENIS

PERMUKAAN ELEKTRODA

DENGAI' ~-AYt-'\ DPP-UGM TAHlJN 19H7 I 19RH P:JS PENEUTIAN

NOMOR KON-"R/'.1~ · l JGM/2297 / M/09/01

- ,\NC";GAI. : 2 .JANUAHI I 9H8

D I A J U I< A N 0 L E H :

T U M I R A N

NIP. 131633941

JtRUSAN TEKNIK HLHKTRO

Repada FAKULT/\S TEI

PRAKATA

Dengan penuh rasa syukur kepada Tuhan yang Maha Es a,

penelltian yang berjudul "Pengaruh P~rubahan Kelembaban

udara terhadap kegagalan teganga~ pada berbagai jenls

permukaan elektroda" akhlrnya telah dapat diselesaikan.

Penelltian lni dlmaksudkan untuk mengetahul seberapa

jauh pengaruh . permukaan elektroda terhadap kegagalan

tegangan, hal lni dlkaitkan menginqat pad a sls t em

kelistrlkan yang nellputl, jaringan transmlsi gardu induk

dengan jaringan distrlbusi selalu mempunyai

bertegangan yahg mempunyal permukaan .tldak

komponen

merata.

Disamplng ltu jarlngan transmisl yang panjangnya ratusan

kilometer, selalu berada pada kondisi alam yang tidak

sa rna, d lanta'ranya perbedaan kelembaban . Dalam pene 11 t ian

ini juga ·akan · Mtunj·ukkan seberapa jauh perubahan

kelembaban lkut berpengaruh terhadap

iii 1. Bapak Rektor Universitas Gadjah Mada,

2. Bapak Dekan Fakultas Teknik UGH,

3. Bapak Pembantu Dekan I FT UGH,

~. Bapak Ketua Jurusan Teknik Elektro FT UGH,

5. Bapak Ir. Soedjatmlko, MSc yang telah berkenan

bertindak sebagai pemblmbing,

6. Bapak Ir. Soetarno, Kepala Laboratorlum Teknik /

TegaAgan tlnggi,

7. Bapak Ismaraman dan Bapak Dono Hendro Purnomo

yang telah membantu sehingga penelitian lnl

dapat dilaksanakan, juga saudara Ir. Sapto Endar

Juniarto yang banyak membantu sewaktu pelaksanaan

penelitian

Akhirnya semoga hasil penelitian ini dapat dipetik

manfaatnya untuk diterapkan ataupun sebagai landasa n bagl

penelitian lainnya.

Mengetahui

Pembibing,

(Ir. Soedjatmlko. HSc)

NIP : 130 227 850.

Yogyakar ta, 20 Agustus 1988.

Kepala Proyek

Penelitian,

. Tumiran)

NIP : 131633941.

·'

1 JUDUL

PRAKATA

DAFTAR ISI

.................................. .................................

DAFT AR I S I .•.••••.......... ,. .......•...

1

ii

iv

INTI SARI ..........•.................

BAB I • PENDAHULUAN •••••••••••••••••••••

1.1. Lata~ belakang penelitlan

1.2. Tujuan penelitian

1.3. Tinjauan pustaka

/

vi

1

1

3

3

1.3.1. Bentuk permukaan elektroda 5

1.3.2. Pengaruh obyek dekat tanah B

1.3.3. Pengaruh penyinaran pada permukaan

elektroda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.3.4 Pengaruh polaritas dan bentuk

gelombang ....•.•.•.••........ 11

!.3.5. Pengaruh kondisi atrnisfir ..... 11

1.4. Landasan teori

1.4.1. Penentuan

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . tegangan gagal

13

sesungguhnya •••.•........••• 14

1.4.2. Pengaruh kelembaban terhadap

tegangan gaga 1 • • . . . . . . . . . . . . 15

I .5. Hlpotesis . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . 18

1.6. Rencana penelitian ... ...• ...... ... .. 18

!.6.1. Alat yang dipergunakan......... 21

iv

BAB II. CARA PENELITIAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1I.1. Bahan-bahan yang akan diuji

II.2. Alat-alat yang dlpergunakan uot uk

v

23

23

pen e 1 it ian . . . . . . . . . . . . . . . • • . . . . . . 2 3

II.3. Ja1annya penelltlan .. . . . . .. . . .. • . . . 26

1I.3.1. Pengujian dengan berbagai jenis

permukaan elektroda . . . • .•. . 32

II.3.2. Pengujian terhadap P~•garuh

perubahan kelembaban

II.4. Analisis hasil .....••..•.... . . . ....

BAB III. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

111.1. Pengujian dengan berbagai jenis

permukaan elektroda

35

39

42

42

III.2. Pengujian dengan perubahan kelembaban .. 67

BAB IV. KES I HI? ULAN ......••... ... .....•. . . . - . . . • . 7 7

DAFTAR PUST.AJ

INTI SARI

Kegagalan teganga antara dua elektroda yang

diplsahkan oleh udara pada lebar sela tertent u sangat

ditentukan oleh bentuk permukaan elektroda tersebut.

Semakin merata (uniform) bentuk permukaan elekt:rc:da, ma ka

tegangan gagal yang dlhasilkan akan lebih tinggi. I

Disamping bentuk permukaan, diameter elektr oda juga

berperan penting didalam penentuan titik gagal, yaitu ~

semak in besa1: dlamaternya tegangan gaga l yang

dihasilkan juga akan semakin tlnggi . Bila pei"mukaan

elektroda mempunyai distribusi yang.tidak merata,

konsentrasi qradie11- tegangan akan terpusat pad a

titik-titlk yang tidak mer.ata, dengan demikian kegagalan

tegangan akan lebih mudah terjadi melalui titik tersebut.

Perubahan kelembaban juga berpengaruh ter:hadap

kegagalan tegangan, tetapi pengaruh ini tidak sebesar

pengar:uh bentuk permukaan elektroda.

Disampin

BAB I

PENDAHULUAN

I.l. Lata~ belakang penelitian

Unt~~ mendapatkan nilai yang e < :•nomis s erta

keandalan yc:tng tinggi dalam pengiriman daya !.. istrik, salah

satu al te:r: :··wt if yang di tempuh ada lah men a i < kan tegangc=~n

slstem darl teganga n yang ada ketingkat tegangan yang

lebih tin~gi. Alternatif penggunaan tega nga, e k st~a tinggi

dan ultra ~lnggi merupakan pilihan yang ~aling tepat.

Indonesia 3aat ini juga telah rnemasuki si5tern ~ ransrnis i

tegangan e

2

Ada dua faktor yang dapat menyebabkan kegagalan

tegangan pada sistem t=ansmisi saluran udara, yaitu faktor

dari dalarn dan faktor dari luar. Faktor dari dalarn lebih

ditekankan pada kernarnpuan isolasi bahan dalarn rnenahan

tingkat tegangan tertentu, dan faktor luar ditekankan pada

kernampuan lsolasi adara. Kernarnpuan isolasi udara

dipengaruhi oleh kondisi atrnosfir yang rneliputi kerapatan

udara (air density), perubahan tekanan, gerubahan suhu,

kelernbaban dan adanya kontarninasi pada permukaan isolator.

Disamping kedua hal diatas masalah lain yang

berpengaruh besar terhadap kegagalan tegangan adalah

bentuk perrnukaan elektroda, yaitu yang akan mempengaruhi

distribusi gradien tegangan.

Masalah kelembaban udara yang dijadikan judul ' pada

penelitian perlu diketahui secara seksama, yaitu nilai

tertinggi dan terendah pad a daerah ali ran daya

listrik, hal ini diperlukan untuk mendapatkan lebar sela

yang seekonomis mungkin. Untuk rnendukung hal ini rnaka

perlu diketahui seberapa jauh perubahan kelembaban

berpengaruh terhadap Y.egagalan tegangan. Disamping itu

kegagalan tegangan y~ng dipengaruhi oleh perubahan

kelembaban harus dikaitkan dengan bentuk permukaan

elektroda, hal ini did~sarkan pada kenyataan bahwa pada

sistem saluran transmisi udara distribusi tegangan yang

terjadi pada setiap titik tidaklah sama .

Bila dalam penelitian telah diketahui secara tepat

besarnya pengaruh kelernbaban terhadap kegagalan tegangan

3

pada permuka~n elektroda bertegangan, maka dapat dipilih

lebar sela yang disesuaikan dengan kelembaban daerah

aliran daya listrlk, sehingga akan didapatkan penghematan

investasi p~mbangunan, juga dapat dicegah terjadinya

kegagalan tegangan akibat adanya perubahan kelembaban.

1.2. Tujuan penelitian

Penelitian yang dilaksanakan ini mempunyai dua

tujuan yaitu :

a. I:1gin diketahui seberapa jauh perubahan

kelembaban mempengaruhi kegagalan tegangan pada permukaan

elektroda, hal ini dapat diperlihatkan dari kurve watak

hubungan an~ara tegangan gagal

9 kelembaban yang dihasilkan (gr/m ).

(KV) dan perubahan

b. Ingin diketahui apakah permukaan elektroda yang

berbeda, mem;:>engaruhi terhadap watak kegagalan tegangan.

Pengaruh ini al

4

Media lsolasi yang dipergunakan sebagai isolator

dih~dakan atas dua jenis, yaitu yang mampu mengemhalikan

diri hersifat seperti semula setelah me ngalami kegagalan

(self restoring insulation) dan jenis yang tidak mampu

kem~ali kesifat semula setelah mengalami kegagalan

(non self restoring insulation) (IEC, 1976, IEEE, 1978).

Media isolasi yang mempunyai sifat mampu untuk

memperhaiki sendiri sifat isolasinya ada~ah udara. Bila

pada udara terjadi kegagalan tegangan melalui dua

per~ukaan elektroda, kekuatan isolasi udara ini akan

kem~ali seperti semula setelah proses kegagalan berhenti

(IEEE, 1978) dan pada jenis yang kedua hila kegagalan

terjadi maka kekuatan isolasi hahan telah mengalami

penurunan atau bahkan sifat isolasinya dapat hilang. Untuk

mendapatkan kembali seperti semula diperlukan penggantian.

Bah3n jenis non self restgring insulatioQ dapat dibedakan

atas isolasi bahan padat, hahan cair dan gas

(Arsimunandar, 1979, IEC, 1976,Kuffel dan Zae ng, 1984).

Pad3 bahan gas telah diketemukan unsur yang mempunyai

kemampuan untuk kembali seperti semula setel a h mengalami

lucutan el e ktron. Unsur tersehut adalah SFG (sulfur hexa

flourida) (Naidu dan Maller, 1987).

Media isolasi udara merupakan isolasi alamiah yang

paling banyak dimanfaatkan karena t i dak memerlukan

investasi untuk pengadaannya dan tidak memerlukan

penggantian hila terjadi kegagalan/pe rclkan. Karenanya

media isolas i udara dikelompokkan sebagai jenis

., I

.,

5 self restori ~g insulation, (IEEE, 1978). Lebar sela · yang

memisahkan p~nghantar yang bertegangan pada sal~ran ud~ra

sangat dite~tukan oleh ketahahan lsolas ! udara dalam

menerima beban tegangan (voltage stress) sistem.

Pada kenyataannya, semakin tinggi tega ngan sist::!m,

diperlukan lebar sela yang lebih besar untt.:.k memisahkan

dua elektroda yang bertegangan ataupun an.tara elektr:>da

dengan tana h . Perbandingan kenaikan tegangan den3an

bertarobahnya l~bar sela selalu dipergunakan kor e lasi ya ng

mendekati l i n ier (Brown, 1975), tetapi untuk mendapatkan

nilai teganqan gagal yang sesungguhnya diperlu

6

disebabtan distribusi gradien tegan~an dipengaruhi oleh

bentuk permukaan elektroda. Permuk3an elektroda dengan

bentuk bola akan mengtasilkan distriousi gradien

yang be=beda dengan bentuk jarum, demikian juga

dengan bentuk batang (Razevig,l979).

tagangan

halnya

Pembag ian j en is perrnukaan e lek t:r:•ta. • d ibedakan at as

dua jen:.s, yai tu permt:kaan yang rnemp·.mya distr ibusi medan

yang merata (yniform field) dan permukaan yang distribusi

rnedannya tidak rata (~on uniform field) (Kuffel dan Zaeng,

1984).

a. Permokaan dengan distribusi medan ~ang merata

Lebar sela pada permukaan meda~ yang merata selalu

dipergunakan pada pen~ukuran tegangan - tegangan tinggi ac

ataupun de. Bentuk permukaan medan y~ng merata dijumpai

pada elektroda dengan bentuk bola. B~rdasarkan atas dasar

analisis proses phi~is, kegagalan tegangan (breakdown

voltage! pada suatu lebar sela S adalah (Kuffel dan Zaeng,

1984),

Vb = Ec (6S) + B f-0 S

dengan Ec = kuat medan yang besarnya konstan yaitu

2-4,36 (Kv/cm)

B = tetapan yang besarnya 6,72 Kv/cm.

6 = kepadatan udara

S = lebar sel~ elektroda, em Nilai Ee dan B berlaku pada tekanan latm dan suhu 20°C.

Kepadatan udara 6 diperoleh dari,

( 1 )

dengan p =

Po = to =

t =

Dengan

tekanan

6 = P 273 + to Po 273 + t

udara pad a saat pengu j ian

tekanan udara pad a keadaan stand.ar

suhu 20°C

suhu pad a pengujian

memperhitungkan adanya perubahan

7

2 )

kelembaban,

persamaan ( : ) d imod if ikas i menjadi ( Na idu· dan Kamara ju,

1987)

Vb = 6,66 ..f6 s + [ 24,55 + 0,41 (0,1 c- 1,0) ] 6 s (3)

dengan Vb = tegangan gagal ,KV S = lebas sela elektroda 6 = kepadatan udara

C = tekanan uap air (mm Hg)

b. Permukaan dengan distribusi medan yang tidak merata.

Un t uk mendapatkan analisis proses kegagalan yang

dijabarkan dalam persamaan matematis ma~ ih mengalami

kesulitan , hal ini disebabkan banyaknya variasi pada

distribus t medan yang tidak merata. Unt~k mendapatkan

besarnya tegangan gagal sesungguhnya hanya d apat diperoleh

dari hasi : pengujian. Bentuk elektroda d en~an d istribusi

medan yang t idak merata dijumpai pada elek t roda jarum,

batang,kombinasi jarum bola, jarum batang dan kombinasi

yang lain . Bentuk permukaan elektroda me d a n yang tidak

merata diperlihatkan oleh gambar 1.1 ber i kut,

(a) (b) (o) (d)

Gambar 1. Berbagai jenis permukaan elektroda dengan medan

yang tidak merata .

a. elektoda : arum dengan bola .

b. elektroda batang dengan batang

c. elektroda jarum dengan pirlng

d. elektroda batang dengan plring

8

Bentuk permukaan elektroda ini perlu mendapatkan

perhat ian, mengingat media udara selalu bekerja didalam

medan yang tidak merata (non uniforn field). Karenanya

perlu dilakukan penguj:an untuk mengetahui pengaruh yang

sesungguhnya.

1.3. 2 Pengaruh obyek dekat tanah

juga akan Besar tegangan gagal pada obyek,

dipengaruhi oleh dekatnya obyek tersebut

Hubungan penurunan teqanga n ditunjukkan

d~ngan tanah.

oleh persamaan

berikut (Kuffel dan Zaeng, 1984)

AV = m log ( !!.) + C D

dengan ~V = pengurangan tegangan (\)

D = diameter bola

S = lebar se la

m dan e = tetapan yang bergantung atas s/d B = diameter tanah yang membentuk

tertutup

9

4)

s illnder

pada gambar 2 berikut, hasil pengujian dengan bola yang

mempunyai diameter 6,25 dan 12,5 em yang terpisah seeara

radial, B bervariasi dari 12~6 D sampal 4 D. B pada 12,6 D

d ijadikan titik referensi.

0

~

10

Pada gambar 3. diperlihatkan hubungan perJbahan s/d

terhadap log (~)yang menghasilkan penurunan hV. Hubungan

ini dipekirakan menghasilkan korelasi yang linie~.

~ .g 6 --" "' ..,

.0 4 -.s

0.9 1.0 1.1 1.2 log10 8/D

Gambar J.Hubungan antara perubahan tegangan gagal d3n

log (~)untuk nilai sid yang berbeda. Dari gambar 3 diperlihatkan bahwa pengurangan tegangan

yang terjadi knrang dari 2% untuk s/d 0,5 dan B o

B O,S.Bahkan penqurangan hanya 3% untuk s/d: 1 dan 0 ~ 1.

I.3.3.Pengaruh penyinaran pada permukaan elektroda

Penyinaran pada sela permukaan elektroda yang

terpisah pada kondisi bertegangan delllgan sinar ultra

violet ataupun sinar X akan memudahkan ianisasi pada sela,

dengan kemudahan ionisasi maka akan mempercepat proses

kegagalan. Pengaruh penyinaran menjadi pe.ntinq bila

tegangan masih lebih rendah dari 50 KV atau bila elektroda

yang digunakan mempunyai diamater 12,5 err atau lebih kecil

(Kuffel dan Zaeng, 1984, Naidu < 1987). Dari penelitian

menunjukkan penyinaran dengan radium, pada permukaan yang

11

mempunyai sela 0,1 C sampai 0,3 D, dengan diameter sela

1,3 em, tegangan gaqal de akan berkurang sebesar 20\.

Pengutangan tegangan gagal kurang dari 5% untuk sela lebih

darl 1 em dan 1,5% untuk lebar sela l ebih dari 2em (Kuffel

dan Zaeng, 1984, Naicu Dan Haller, 1987).

I.3.4.~ngaruh polaritas dan bentuk gelornbang

Perbedaan polaritas yaitu polaritas positif dan ./

negatif akan menghasilkan tegangan gagal yang berbeda .

Hasil eksperimen menunjukkan, untuk sela bola yang

ber iarr.ater 6, 25 sampa i 25em, perbedaan tegangan gagal de

untuk polar itas positif dan negatif tidak lebih dari 1%.

Untuk sela bola yang lebih keeil dari 2em atau kurang

perbedaannya sekitas 8% (Kuffel dan Zaeng, 1984, Naidu dan

Hall e r, 1987).

Pada pengertian yang sama, adanya perbedaan waktu

pada kenaikan rnuka g ~ lombang dan penurunan ekor gelombang

pada gelombang impul s , juga mempengaruhi terhadap besarnya

tegangan gagal. Untu< muka gelombang kurang dari 0,5 mikro

detik, tegangan gagal yang terjadi tidak tetap (Naidu,

198 7, Kuffel dan Zae~g, 1984).

Disamping polaritas dan bentuk gelombang, ketajaman

gelombang yang dinya takan KV/detik (untuk ae dan de) juga

akan mempengaruhi terhadap besarnya tegangan gagal.

I. 3.5.Penqaruh kondi s l atmosfir

~engaruh kondi 3 i atmosfir atas perrnukaan elektroda

yang bertegangan a ~an mempengaruhi terhadap tegangan

12

gagal. Faktor atmosfir yang ikut berpenqar~ terhadap

kegagalan tegangan yaitu, perubahan suho, pe :r ubahan

tekanan, kerapatan udara, kelembaban dan adanya polusi

serta kontaminasi disekitar (Kuffel dan Za~ ng, 1984,

Fesser rlan P 1gini, 1967). Pengaruh polusi dan kontaminasi

memerluJ.:an perhatian

kegagalan

tersendiri

tegangan,

karena disamping

mempenqaruhi faktor inl a kan

menyebabkan t imbulnya arus bocor pada pe·rmutaan i s olator

dan korosi pada isolator luar (external insulator)

1976).

Masalah kelembaban pad a s et ic;l p te111pa t

(IEC,

perlu

diketahui n~lai kelembaban tertinggi dan terendahnya,

untuk d i dapatkan konversi agar dapat ditetapkan tegangan

gaga l ya ng sesungguhnya . Unt:uk me nduku lilg hal ini

diperlu:Y.an pengujian yang dapat menunjukkan sebera pa jauh

pengaruh perubahan kelembaban terhadap keqag-a la.n, ba i k

terhadap medan yang merata (uniform field) ataupun yang

tidak lnon uniform field) didapatkan suatu

korelas: yang tepat didalam menentukan lebar sela yang

sesungguhnya pa.da tingkat tegangan tertentu. Bi la pe ngaruh

ini harus diperhitungkan secara cermat (Brown, 1975).

l?'engaruh perubahan kelembaban terhad a p: keo:;Jagalan

tegangan pada permukaan elektroda harus dike~ahui wataknya

terhadap tegangan bolak - bal ik, tegangan s urja hubung

(switching s urge) dan tegangan lebih s urja petir

( lightni. ng surge). Bila sistem ini menggunaka n arus

searah, maka korelasi ini perlu diu j i de ngan t ·egangan

13

searah.

1.4. Landasan ~eor i

Media uda=a yang di~ergunakan secara luas sebagai

isolasi, merupaka::t jenis self restoring insulation.

Kekuatan media odara dalam menahan tegangan sistem, sangat

bergantung atas lebar sela yang memisahkan dua penghantar

bertegangan dan p~nghantar bertegangan 1 dengan tanah.

Kesalahan dalam menentukan lebar sela akan menyebabkan

terjadinya kegagalan tegangan (breakdown voltage) antar

satu penghantar dengan penghantar lain a tau an tara

penghantar dengan t3nah, bila jaraknya terlalu kecil.

Untuk mencegah terjajinya kegagalan, cara yang paling aman

dengan membuat :ebar sela yang sebesar-besarnya tetapi

cara lni adalah tidak ekonomis, . karena lebar sela akan

memperbesar biaya kanstruksi pada saluran t~ansmisi serta

memperluas area l nya, demikian juga halnya pada gardu

induk.

Pengaruh atmosfir yang ikut mempengaruhi terhadap

kemampua.n udara dal3m. berfungsi sebagai isolasi perlu

diperhitungka:n sec3 ra cermat. Hal ini disebabkan

faktor-fa.ktor atmos:fir yang berpengaruh ini tidak sama

untuk setiap tempa-::.. Dalam praktek penAuan kemampuan

isolasi udara a alam menahan tegangan pada lebar sela

tertentu, pengu~i an t idak dilakukan dilapangan, tetapi

pelaksanaannya tilab~ratorium. karena laboratorium bukan

J? merupakan situas i ya:1g sesungguhnya, maka untuk mendapakan

nilai yang sebena~nya dilapangan haruslah

14

oj i la~:ukan

konversl terhadap situasi yang sesungguhny~, a tau

dilaboratorium dibuat simulasi yang mendekati ke3de:an yang

sebenarnya.

I.4.1.Penentuan teqangan gaqal sesungquhnya

Penentuan tegangan gagal dengan memp~:- kirc.kan

adanya perubahan kepadatan udara dari nilai stanje~ pada

lebar sela tertentu diberlkan oleh persamaan b~rikut,

Vb = kb Vbo

dengan Vb = tegangan gagal pada keadaan s tandar (KV)

Vbo = teganga gaga! yang diukur pad a keaca3n yang sebenarnya (KV)

kb = faktor koreksi yang nilainya dapa : 1i l lhat pada tabel I.

Nilai faktor koreksi kb ini bergantung ata3 tesarnya

perubahan kepadata n udara relatif (relative air ·JErsity)~

Perubahan kepadata n udara relatif 6, b~rgan :~ ng atas

perubahan suhu serta tekanan pada saat pengujiaE Secara

matematls (Kuffel dan Zaeng, 1984), perubahan tepadatan

udara, diberikan oleh persamaan berlkut lni, yal : ~ :

dengan p =

t :::

Po :::

to =

0 ::: P 273 + to p;;- 273 + t P To PoT

tekanan pad a saat pengujian

suhu pad a saat pengujian oc

(mm Hg)

tekanan pad a keadaan standar, 760

suhu pad a keadaan standar, 20°C

ml'l l+g

( 5 )

15

Dengan memasukkan nilai standar pada pe rsamaan diatas ~

persamaan (5) renjadi,

293 p 6 = Po 273 + t = 0,386 p

273 + t

Bila pengujian pada keadaan standar, maka tegangan gaga :

standar adalah,

Vb (6) = 6 (Vbo) dengan 6 = 1 I

Sehingga Vb = Vbo

Tabel I. F~ktor koreksi kepadatan udara

K.epad c. tan udara Faktor koreksi ( c) Kb

0,'10 0,7 2 0,'15 0,77 O,BO 0,82 0,85 0,86 0,90 0,91 0,95 0' 95 1,00 1,00 1,05 1,05 1, 1 0 1,10 1, 1 5 1,13

I.4.2.Pengaruh kelemtaban terhadap tegangan gaga!

( • 7 ) •

( 8 ) •

Adanya ~erub3tan ke1embaban yang memc pengaruhi

tegangan gagal, m~ryebabkan perlu dilakukan koreksi

terhadap faktor 1ni, agaz: tegangan gagal yang

sesungguhnya (standar) diketahui.

Besaz:nya fakto~ koreksi Kh, ini dapat dicari dari

gambar 4. Dell'gan c i ketahui faktor koreks i Kh, maka

per~amaan tegar.gan gcgal sesungguhnya,

16

\fb = Kh Vbo ( 9)

dengan Kh = fakt or korek s i kel e mbaban.

Unt uk mendapa tkan be sarnya Kh, ni l ai kelemb2 ba n relatif

(%) ya ng diper Oleh dari has il pembacaa n hy~r o~e t er (%)

ditempat pe nqoj ian, harus diubal-. nilair.ya menjad i

kelernba ba n mutl ak (gr / m9

) .

~ }I

1.15 . ~ - f-. - _ II I IT I IIf T II+ L I I I I T I I 1 I I I I I 1--f---1-h 1- 1- f.-.!'I-1\ I _I I_ I I J I_ I I I · 1 1 -1-;: Coucbo n: ten sion nllcrndtlvo - - -

f.- ,_ r' '- y - ( " "' " '""""" ' "'" ''' tl= :.,-~ ~ ~ ~----l-1+1-l+fi=~- 1 l- - -~- 1----s ~ .... f'\1--:: Courbc b: tension continuo, choc! - ,.-

r" / Curve b: direct volin c, lrnpulses r- - - - - f- -

1.10

" _..-f'-J I _J_ ..r..... 1-- j 1- - - - -. 1- _'1: . I - - '-'- -

p.:: -~ '---- -f- '-· - - I ~~-1- !--l-- -1-H- -: 1.:... - i--- -1- -- ~~- ~ I i-.._

o_ 5 - 1"1 f- - 1- i-1- t H --1- --' f- - 1 0 _~~-1- 15 - ...:...f- 20 _ _ _ 25--1- 30

1.05

1.00

- 1- --f-·-1-- - - 1- ~~ ~ . f- I - - 1----- - -b:-.1':: I

f- - ---1- - =- -- 1_: - 1- :._1- + 1- = -· 1- -- -~=--"- - ~ K - -- - 1-·-----·- - - _________ __ .:s~rs~~- -L-~-1-· ·-

- I--- -I - - i- 1- 1-- - -f-~ f- -

-----·- ~---,-- -1- --E"'~-- r:::. I- f-

'b.. - 1-1--! -- ---'- ---- -- =[ - - --~-- . ~ - --------·----- - - ~-~ -i-1-· - - - - -- -f- I I r-1-f-1- -·1--f-h ... ~f-.:- f-1-

--~1..... ::::.

0.!!5

0.90

0 .65

Garnbar 4 Kurve hubunga n kelemba ban mu tlak

fakto c korek s i.

'1'==>--•IJ m dit6 ~1{··• --(•Jm dlly · ...

3 :gr / m ) dan

Ni l ai ke ~embaban mutla k, diper ole h da= i hubungan

( Sear s d e n Zem3 nsky,1962) berikut,

l ~mbab r e latif (%) = 100% ~ ~~ (10)

17

dengan TPU = tekanan parsiel uap air

TUP = tekanan uap pada suhu yang sama

Besarnya tekanan ua~ alr mutlak (Sears dan Zemansky,1962)

dapat dilihat pada tabel II

Tabel li. Tekanan uap air (mutlak)

Stlh'J (t) tekanan uap oc mm Hg I

{) 4,58 5 6,5.1

10 8,94 15 12,67 20 17,50 40 55,10 60 149,00 80 355 ,00

100 760,00 120 1490,00 14.0 27 10,00 160 4630,00 180 7510,00 200 11650,00 220 17390,00

Besarnya pen·~ar:uh kelembaban mutlak ha, d lperoleh

dari persamaan (Kuffel dan Zaeng, 1984) berikut,

dengan

288,8 ha = Pv 273 + t

ha : kelembaban mutlak (gr/m3)

pv = tekan persil uap air (mm Hg) t = suhu pengujian ( °C)

(11)

Dengan diketahui,besarnya kelembaban relatif serta

s uhu yang dipero1eh saat pengujian, nilai lembab mutlak

pada persamaan (Ll) dapat diperoleh. Dengan demikian

18

tegangan ga·gal yang sesungguhnya dengan memperhi tungkan

faktor kore~si kelembaban dapat ditentukan.

Der.gan diperolehnya perubahan kelembaban mutlak

(gr/m3

) ~an tegangan gagal pengujian, hubungan ini dapat

digambarkan dalam suatu kurve, sebingga akan diperoleh

dengan jelas hTJbungan pengaruh perubahan kelembaban udara

terhadap kegagalan teg~ngan (KV).

/

1.5. Hit:otesis

DaEi adanya pengaruh perubahan kelembaban terhadap '

kegagalan tegangan pada permukaan elektroda, dengan

diketahui besa:r:nya kelembaban relatif serta suhll pada

daerah aliran daya listrik, akan dapat di~encanakan lebar

sela yang tepat sesuai dengan tingkat tegangan yang

direncana.kan lebar sela lni juga harus dlsesuaL

tanah. Ketahanan dielektrik udara yang akan diuji

merupakan lebar sela yang memisahkan kedua elektroda.

Eemampuan ketahanan diukur dari kemampuannya menahan

tegangan sampai mengalami kegagalan. Bila kegagalan telah

terjadi antara dua e l ektroda (ditandai dengan adanya

percikan api), maka dapat dlnyatakan bahwa kemampuan

dielektrik udara pada lebar sela tersebut adalah sebesar

tegangan gagal. Pengujian dilakukan berulang sebanyak

lima kali, hal lni untuk keperluan mendapatkan nllai ·

tegangan gagal yang tepat.

Pada rencana penelitian ini, pelaksanaan dibagi

atas dua jenis pengujian, yaitu pengujian ketahanan

cielektrik udara dengan variasi permukaan elektroda dan

~engujian ketahanan udara dengan adanya perubahan

~elembaban.

19

1. Pengujian ketahanan dielektrik udara dengan variasi

elektroda.

Pada pengujian ini, elektroda dimasukkan kedalam

9 tabung percobaan yang ~empunyai volume lm. Lebar sela yang

hemisahkan kedua elektroda diatur dari lebar sela terkecil

::ampai lebar sela terbesar (disesuaikan dengan kemampuan

peralatan). Pengujian dimulai dengan memberi tegangan

~ada lebar sela terkecil. Tegangan dinaikkan secar:a

tertahap dengan ~ecepatan 2,5KV/detik sampai terjadi

kegagalan pada kedua elektroda.Blla kegagalan telah

terjadi, percobaan diulang sampai lima kali.Setelah

~engujian yang kelima, lebar sela yang memisahkan kedua

20

elektroda dinalkkan dan diberl tegangan sampal mengalami

kegagalan. Pengujian terus dilakukan sampal lebar sela

35mm dengan interval maslng - maslng 2,5 mm. Semua data yang

diperoleh dicatat, sehlngga bisa didapatkan

antara tegangan gaga! (KV) dan lebar sela (mm).

Untuk mendapatkan adanya pengaruh

hubungan

permukaan

elektroda terhadap tegangan gagal,pasangan elektroda yang

dipergunakan di kombinasi, atas pasangan - pasangan yang

sama dan kombinasi atas pasangan yang berbeda. Dari hasil

ini nantlnya akan diketahul dari masing - masing kurve,

apakah permukaan elektroda juga mempengaruhi terhadap

kemampuan dlelektrik udara

listrik.

dalam me nahan tegangan

Pada pengujian ini, suhu tekanan dan kelembaban

mengikuti keadaan ruang laboratorium,

dikonversi pada keadaan standar.

dan hasilnya

2. Pengujian ketahanan dielektrik udara terhadap

adanya perubahan kelembaban.

Pada pengujian ini, lebar sela yang memisahkan

kedua elektroda dipertahankan tetap, dengan kelembaban

udaranya diatur. Kelembaban udara diatur dan nilainya

dlukur dengan menggunakan hygrometer. Perubahan kelembaban

dlmulai dari kelembaban terendah, sampal kelembaban

tertinggi yang dapat dicapal. Perubahan kelernbaban

diusahakan diatur untuk setiap interval sebesar 10%.

Tegangan penguji diberikan pada setiap perubahan

kelernbaban, dengan kecepatan 2,5 KV/detik. Blla kegagalan

21

tegangan t .e lah ter jad .: , maka penguj ian d i ulang sampa 1 1 ima

kali, kemudlan cilaku~an penaikan nilai kelembaban sebesar

10%. Demikian seterusnya sampai kelembaban tertinggi

terc~pai. Data ~ari t : ap kegagalan ini dicatat, sehingga

didapatkan hubungan ~ntara tegangan gagal (KV) dengan

perubahan kelemtaban •>gr/m9 ) yang dapat digambarltan dalam

bentuk kurve dengan l~ bar sela tetap. Nilai t elembaban 'I

udara yang diperoleh ialam bentuk per sen, haros diubah

9 kedalam bentuk rrutlak yang dlnyatakan dengan gran/m.

Pen~ujian keta~anan dielektrik udara pada 1 dan 2

diatas dilakukan terh~dap tegangan tinggi ac dan tegangan

t ingg i de. Tega ngan t i.ngg i de d i laksanakan ada : ah untuk

mendapatkan gamtaran ~etahanan dielektrik ridara terhadap

tegangan de, apa kah lebih rendah atau lebih tiaggi dari

te·gangan gagal dengan penguj ian tegangan tinggi ae.

I. 6 .1. Alat yang :d i per•:Junakan

Alat yang d i reneanakan dipergunakan dalam

penelitian inl adalah volt meter (yang terdapat pada .

panel dan tambahan), :~ ygrometer, termometer, barometer,

lampu pi jar, penyeara:~, , tabung untuk mengatur ke lembaban

dan peralatan penduku ~g lainnya .

Volt meter dlpe rgunakan untuk meneata·t tegangan

tinggi ae dan tega~gan tinggi de yang menyebabkan

kegagalan pada pe~mukaan elektroda,termometer untuk

mencatat kenaikan su~J pada ruangan penguji, bygrometer

untuk mengukur berapa persen kelembaban ruangan, barometer

22

untuk mencatat tekanan pada ruangan, transformator untuk

menghasilkan tegangan tinggi ac, penyearah untuk mengubah

tegangan ac menjadl de.

Untuk mengatur ~elembaban dipergunakan ruangan yang

9 mempunyai volume lm yang dilengkapi dengan peralatan

tambahan guna k~lembabannya dapat diatur.

Sebagai jahan yang dipergunakan adalah berbagai

jenis elektroda. yaitu bentuk bola, piri~g, batang dan J

jar.um.

BAB II

CARA PENELITIAN

11.1. Bahan-bahan ya1g akan .diuji

Bahan- bahan ya.:1g dipergunakan ·:lc. lam pengu j ian ini

terdiri atas 4 jenis elektroda, denga~ bentuk permukaan

sebagai berikut :

1. elektroda b-:!ntuk bola, denga, diameter 10 em, /

2 • elektroda bentuk plring, diall\eter 17 em,

3. ele.ktroda bentuk batang, dia:11eter 1,5 em dengan

panjang s, 25 em.

4 . Elektroda bentuk jarum, diam-:!ter 1.5 em dengan

panjang 5,25 em, sudut 45°.

11.2. Alat-alat-yang diperqunakan untak penelltian

Alat-alat yang dipergunakan dalam penelitla~ inl

adalah :

1. Satu s~t pembangkit tegangan tinggl ae dan de

untuk menghasi1kan tegangan tinggi ae dan de yang

diperlukan untuk nenquji ketahanan dielektrik udara dalam

menahan tegangan pada · lebar sela tertentu. Alat ini

terdiri atas :

a. Transfornator penaik tegangan.

Teganga n pr : mer :.101220 Volt

Tegangc. n setunder 100.000 Volt

Kapasitas 5 I

24

Perbandingan transformas i : 455

b. Regulator, yaitu peralatan pelengkap untuk

mengatur besarnya teganga n pada keluaran

transformator dan mengatur ke.cepatan naiknya

tegangan seperti yang direnca nakan.

c. Voltmeter, yaitu untuk menguker besarnya tegangan

pada s i si sekunder dan primer. 1

Voltmeter pada

sisi primer mempunyal ketelit i an sampai 0,25 KV,

dan sekunder mempunyai ketelitian 1 KV.

d. Re: i stor, alat ini mempunyai hambatam yang berguna untuk

mellni~ngi transformator dari arus hubung yang besar ketika

terja:l j kegagalan tegangan (breakdown voltage). Hambatan

pada c e sistor bernilai 100 K ohm.

~. Penyearah, alat ini berfungsi untuk menyearahkan

tegan3c.n ac yang l

25

c. Pembuat : Jerman Barat.

4. Hioki 3200 digital Hitester, dipergunakan untuk

mengukur tegangan sisi pzlmez. Pengukuran dengan a ~at ini

untuk mendapatkan hasil percobaan yang lebih tepat. Alat

ini mem~·t.:!nyai keteli tian · untuk pengukuran ac sebagai

berikut

fiange Resolution Accuracy /

2 v 1 mv ± 1 % rdg ± 4 dgt

± 2 % rdg ± 4 dgt

20 v 10 mv ± 1 % r.:ig ± 4 dgt

± 2 % rig ± 4 dgt

2'00 v 0,1 mV ± 1 \ rdg ± 4 d:_;rt

± 2 % rdg ± 4 dgt

750 v 1 mV ± 18 \ rdg ± 4 dgt

± 20 \ rdg ± 4 dgt

5. Regulator tegangan, untuk mengatur tegangan gun a

mengatur daya lampu yang diperluka~ untuk penge=ingan

ruangan . Data regulator yang dipergunakan

Tegangan masukan 110/220 Volt

Kap3sitas 1,5 KVA, sa t u fasa

Keluaran 0 - 25 Volt

6. Pezalatan pemanas Cheater), sebagai sumber panas Qntuk

memanaskan air guna meJrasilkan uap. Uap diperg~oakan untuk menaikkan kelembaban ruangan (lembab relatif).

7. Lampu ;>ijar, yaltu untuk memanaskan ruangan percobaan

guna mengatur ke1embaban (menurunkan kelembaban rel3tlf).

Data l~npu yang dipergunakan yaitu

'l'egangan masukan 0 - 220 Vol-:

lc.apsitas 0 - 100 Wat t dan 0 - 200 Watt

(dipergunak~n 8 buah, 2 buah

100 Watt daa 6 buah 200 Watt)

lt.eluaran 0 1400 Wat·t

8. Hom~h elektroda, yaitu perangkat t~mpat elektroda

dileta~kan. Dengan perangkat ini kedudakan elektroda dapat

diatur tlsesuaikan dengan lebar sela yang diinginkan.

9. Ruanga~ percobaan (tabung),

lni cipergunakan sebagai

dengan vo:..ume 1 g

m •

tempat pengujlan

Ruang.an

yang

kelembc:cbannya dapat diatur dari 20 % sampai 80 %. Bahan

ruanga~ terbuat dari kaca, triplek dan seng serta kerangka

besi.

11.3. ~alannya penelitian

Dalam pengujian ketahanan dielektrik udara

diperqt.nakan 4 jenis elektroda yang teridiri atas

1. elektroda berbentuk bola.

L. elektroda berbentuk batang.

3 . elektroda berbentuk jarum dan

~. elektroda berbentuk piring.

Jl.eempat elektroda disusun dalam pasangan yang sama,

dan d l buat bervariasi untuk mendapatkan pasangan yang

- berlainan. Variasi pasangan ele.ktroda penguji ini

dimas

27

dapat diatur. 3esarnya Kelembaban serta lebar sela yang

memisahkan dua e : ektroda, diu~aikan pada masin~-aasing

pelaksanaan. Dalan pengujian ketahanan dielektrik udara

menahan tegangan :lst~ik, pelaksanaan pengujian men~ amati

ten tang

1. Penga=uh permukaan elektroda

tegangan dan

terhadap kegagalan

(

2. Pengarnh perubahan kelembaban terhadap kegagalan

tegangan

Dalam pengu:ian 1 dan

tegangan diberikan terhadap

2 diatas,ketahanan

tegangan tinggi

menahan

~= dan

tegangan tinggi de. Karenanya tegangan penguji

dipergnnakan adalah :

yang

a. Tegangan tinggi bolak-balik (ae) dan

b. Tegangan tinggi searah (de).

P.angkaian pengujian ketahanan ~ielektrik udara rlalam

menaha~ tegangan diperlihatkan oleh ~ambar 5,6,7 d3r 8.

Pada qambar 5 merupakan rangkaian pengujian pe ngaruh

permukaan elektroda terhadap kegagalan tegangan, jengan

sumber tegangan ac, dan gamba~ 6 rangkaian pengujia~ untuk

sumber tegangan de. Pada gambar 7 dan 8 berturu t turut

penguj : an pengaruh perubahan kelemba~an terhadap ke~3galan

tegangan dengan sumber tegangan ae dan de. Pada pel3k 3anaan

pengujian rumah elektroda (c) pada gambar 5 dan (i) pada

gambar 6 dimas~kkan kedalam ruangan pengujian (~) pada

gambar 7 dan 8.

28

Sumber tegangan _ ... Trans forma tor ~ resistor 1--r---,. penaik tegangan

Elektroda 1

"!1 ~

,----2

"'"--~3l~f't ~-·.~~· ~~; f$4 ---! . =- ;i,i:e.-; t. f ~~~

1

Garnbar 5. Diagram pengujian dengan tegangan tinggi ac

a. Diagram perencanaan, b . Rangkaian pelaksanaan

1. Sumber tegangan, 2 . ~ransformator penaik tegangan 3. Resistor 4. Rumah elektroda beserta elektroda

29

Sumbe r tegangan I Trans for ma to:! Penyearah t-I penaik tega:19 a n

. l'

Elektroda -: !r

Gambar 6. Rangkaian pengujian dengan t egangan tinggi de.

a.Diagram perencanaan,. b.Rangkaian pelaksanaan.

1. Sumber tegangan 2. Transformator pena ik tegangan. 3. Penyearah. 4 . Rumah elektroda beserta elektroda .

·30

Sumber teqangan •rrans forma tor Resistor 7

penaik tegangan

I Elektroda I -,..-

-: !;,r

/

Gambar 7 . Diagram pengujian perubahan kelembaban,tegangan

ac.

1 s/d ~, sama dengan keterangan gambar 5.

5. Ru3mgan untuk mendapatkan variasi kelembaban.

J

31

Sumber tegang:m Transformator Penyea.::ah

oenaik tegan_g_an .

l Elektroda I

- :....

r---------~-------- 2 I

3--~ I I

-----1 4--------r----rt,.~. ( I I II I I

5----~ I ~ 1:

I _ _L_J I . , J // i::::. ----------"""

Gambar 8. Diagram pengujian perubahan kele:nbaba:1,t~gangan

de.

1 s/d 4 sama dengan keterangan ga:nbar 6.

5. Ruanqan untuk mendapatkan vatiasi k8le~aban.

32

!!.3.1. Penqujian dengan berbagai jenis permukaa elektroda

Untuk menunjukkan seberapa jauh pengaruh permukaan

elektroda terhadap watak kegagalan dielektrik udara,

didalam menahan tegangan pada lebar sela tertentu, maka

pasangan elektroda yang dipergunakan adalah

a. bola - bola. e. jarum - bola

b. batang - batang. f. bola - jar urn /

c. jar urn - jarum. g. bola batang

d. piring - piring. h. batang - bola

Pelaksanaan pengu j ian menggunakan delapan pasangan

elektroda yang dilaksanakan bergantlan s ecara berurutan

seperti tertera diatas. Semua elektroda- elektroda ini

dimasukkan kedalam ruangan percobaan. Rangkaian

pelaksanaan pengujian seperti gambar 5 ( untuk pengujian

AC) dan gambar 6 (untuk pengujian DC). Langkah-langkah

pelaksanaan pengujian adalah sebagai berikut

1. Pengujian dengan tegangan tinggi ac

a. Rangkaian pelaksanaan pengujian dengan tegangan tinggi

ac diperlihatkan seperti gambar 5 . Sebelum elektroda

dipergunakan, permukaannya terlebih dahulu harus

dibersihkan guna mencegah adanya debu atau uap air yang

melekat. Kemudian elektroda ini dimasukkan kedalam ruangan

pengujian.

b. Bersamaan dengan pemasukan elektroda, kedalam

ruangan dimasukkan hygrometer untuk mengukur kelembaban,

termometer untuk mengukur suhu ruangan,dan barometer untuk

mengukur tekanan.

c. Elektroda positif dan negatif dihubung singl:~t

33

sampal mete: penunjuk menunjukkan harga nol (ta~da kedua

elektroda berhubungan). Untuk lebih memastikan bahwa kedua

elektroda telah terhubung (sela = 0 mm), dipergL~akan ohm

meter yang akan membuktikan kedua elektroda terhubung

(nilai hambatan keduanya sama dengan nol). Bila ada

penyimpangan pada jarum penunjttk posisi jsrum harus

dibenarkan kedudukannya ke pen.unjukkan nol. /

d. Kemud : an lebar sela elektroda diatur menjadi 2,5 mm

secara automatis atau manual.

e. Setelah lebar sela elektroda diatur menjadi 2,5 mm

sumber tegangan dihidupkan. Selanjutnya tegangan dinaikkan

dengan kecepatan 2,5 KV/detik sampal kegagalan tegangan

terjadi. Kegagalan tegangan terjadi bila telah ada

percikan ( d i tanda i dengan suara berisik hila Lebar sela

kecil dan seper-ti ledakan bila lebar sela bes:u). Ada

kalanya setelah kegagalan diikuti timbulnya busur a pi.

Bila kegagalan telah terjadi penaikan tegangan 3ihentikan

dan kernudian diturunkan.

£. Setelah kegagalan terjadi, kemudian p~ngujian

diulang sarnpai 5 kali, dengan setiap kegagalan hasilnya

dicatat. Pengujian dilaksanakan lima kali adalah untuk

mendapatkan teg3ngan gagal rata-rata.

. g. Setelah percobaan pertama selesai, (pada f)

perrnukaan elektroda dibersihkan kernbali dan l~~ar sela

dinaikkan sebesar 2,5 mm (interval antara le~ar sela)

menjadi 5 mrn. Kemudian dilaksanakan pengujian seperti e

34

dan £.

h. Langkah g dilanjutkan dengan menaikkan leba r sela

menjadi 7,5 mm.

i. Pengujian dilanjutkan sampai mencapai se la 35 mm

(dengan masing- masing interval 2,5 mm)

j. Data - data tegangan gagal serta · lebar sela dicatat

untuk didapatkan kurve hubungan antara tegahgan gagal (KV)

dan lebar sela (mm), demikian juga da ta - data, suhu.,

kelembaban dan tekanan,agar tegangan gagal dapat

dikonversikan kedalam tesaran standar.

Dalam pengujian dengan menggunakan tegangan tinggi . l

ac yang dimulai dari a sampai j. Urutan dan pasangan

elektroda yang dipergunakan adalah seperti tabel III

berikut :

Tabel III. Urutan dan pasangan e lektroda yang

dipergunakan pada pengujian dengan tega ngan

tinggi ac dan de.

urutan Elektroda positif elektroda negatif nomor

1 bola bola 2 batang batang 3 jarum jar urn 4 piring piring 5 jar urn bola 6 bola jar urn 7 bola batang 8 batang bola

Data basil pengujian 1 sarnpal dengan 8 yang

diperoleh dari hasil pengujian, nilai tegangan gagal

rata-rata harus d ikonversi kenilai gagal standar. Dari

nilai tegangan gagal standar,

kurve hubunga n lebar sela (mm) dan

kemudian

tegangan

35

digambarkan

gagal (KV).

Dengan digambarkan pada

diamati a6anya pengaruh

kegagalan teqangan.

bldang yang sama, akan mudah

permukaan elektroda terhadap

2. Pengujian dengan tegangan tinggi de

Rangkaia n pelaksanaan penguj ian dengan t ,egange:n ti ngg i

de seperti ganbar 6 Pelaksanaan pengujian dan · cara

pengambila~ data dilaksanakan sepertl halnya pelaksanaan

pada pengu:lan dengan menggunakan tegangan tinggl de.

II.3.2.Pencujian terhadap pengaruh perubahan kelembaban

Pengujian terhadap pengaruh perubahan kelembaban

dilaksanak n d engan eara pengukuran kelembaban relatif pada

ruangan pengujian. Kelembaban relatif diatur . dengan eara

pemanasan ruangan dan penguapan. Untuk mendapatkan nilai

kelembaban relatif yang rendah, dilakukan pemanasan

ruangan (me nggunakan larnpu pljar) dan pemanasan pada dasar

yang dialirkan rnelalui sirip-sirip seng agar distribusi

pemanasannya rnerata. Tutup atas ruangan dlbuka untuk

memeberi kesempatan rnenguapnya uap-uap air yang ada

diruangan. Un tuk mendapatkan kelembaban relatif yang leblh

tinggi, suhu larnpu dan pernanasan diturunkan dengan cara

menurunkan tegangan sumber. Penurunan tegangan dilakukan

dengan bantuan regulator. Bila kelernbaban telah rnencapai

nilai yang diinglnkan proses pemanasan penurunan

dihentikan agar kelembaban tetap.

'

36

Untuk mendapatkan nilai kelembaban relatif yang

tinggi yaitu diatas nilal kelembaban ruangan dilaksanakan

deng-an bantuan uap air panas yang diuapkan dari dasar dan

dialirkan melalui kisi-kisi seng agar distribusinya

merata. Kemudian penutup ruangan ruangan sebelah atas

ditutup rapat agar uap tidak keluar.

Pad a pengujian ini lebar sela ;'

elektroda

dipertahankan tetap., perubahan hanya dilakukan pad a

kelembaban. Sebagai pasangan elektroda yang dipakai adalah

a. bola - bola

b. batang - batang

c. jarum -jarum

d. piring - piring

Unjuk kerja pengaruh perubahan kelembaban dilakukan

terhadap tegangan tinggi ac dan tegangan tinggi de.

1. Pengujian dengan tegangan tinggi ac.

Langkah-langkah penguji de-ngan tegangan tinggi ac

adalah sebagai berikut :

a. Elektroda positi£ dan negatif dibersihkan dengan kain

pembersih, kemudian dimasukkan kedalam ruangan pengujl.

Bersamaan dengan pemasukan elektroda,kedalam ruangan

dimasukkan hygrometer (untuk mengukur kelembaban relatlf%)

termometer (untuk mengukur suhu ruangan) dan barometer

(untuk mengukur tekanan ruangan).

b. Elektroda positif dan negatif dihubung singkat sampai

meter penunjuk menunjukkan harga nol (tanda kedua

37

elektroda terhub· .. mg). Untuk leblh memast ikan dlpergunakan

ohm meter yang akan membuktikan kedua elektroda terhub~ng.

Bila ada penyimpangan pada meter, posisi jarum harus

dibenarkan kedudukannya ke penunjukkan nol.

c. Kemudian leba[ sela elekb:oda diatur menjadi 10 mm

secara automatis atau manual.

d. Setelah leba~ sela dlatur menjadl 10 mm, kelembaban /

relatif ruangan (\) diturunkan dengan menyalakan lampu

yang ada diruangan serta diikuti pemanasan dari luar yang

dialirkan melalui kisi-kisi seng. kelembaban diatur sa~pai

sekecil-kecilnya. Dalam pelaksanaan ini kelembaban relatlf

terkecil yang dapat dicapai hanya pada angka 20 %

(ditunjukkan oleh hygrometer). Nilai inl dipertabankan

sampai 10 menit.

e. Setelah kele:mbaban relatif mencapal 20 %, dalam waktu

10 meni t, ketnud ian sumber tegangan pengu j i d i h i drJpkan

dialirkan ke elektroda positif dengan kecepatan kenaikan

tegangan 2,5 KV/detlk.

f. Bi l a kegagalan telah terjadi, yaitu dltandal d~ngan

adanya suara percikan diantara kedua elektroda dan d llkuti

adanya busur listrlk, kenaikan tegangan d i hentikan dan

nilai ini dicatat sebagai titik tegangan gagal. Kem~dlan

pengujian diulang sampai 5 kali. Masing-masing nilai ini

dicatat untuk mendapatkan tegangan gagal rata-rata. 3ecsama

dengannya suhu dan tekanan juga dicatat.

g. Setelah pengujian selama lima kall selesa i , permuKaan

. I

38

g. Setelah pengujian selama lima kali selesai, permukaan

elektroda dibersihka.n, kemudian . kelembaban dinaikkan

menjad i 30%, langkah selanjutnya ada.lah mengikuti e dan f.

h. Selanjutnya setelah selesai pad a pengujian

yang yang .kedua, kelembaban dinaikka.n sebesar 10%.

Setelah kenaikan sebesar 10%, dllaksanakan pengujian

seperti e dan f. Kele mbaban dinaikka n setiap 10%, sa~pai /

kelembaban 80%. Pada masing-masing ~ingkatan dilaksanakan

pengujian seperti e dan f.

i. Semua data-data kelembaban, lebar sela, suhu dan

tekanan dlcatat. Untuk dihasilkan ~urve hubungan antara

tegangan gaga! (KV) dan kelembaban 1%), nilai kelembaban

relatif ini diubah kebesaran menjadi kelembaban mutlak

9 (gr/m ), sehingga kurve hubungan yang dihasilkan adalah

hubungan tegangan gagal (KV) VS Kelembaban mutlak 9 ( gr/m )

didapatkan.

Untuk mengetahui benar-benainya adanya pengaruh

perubahan kelembaban, lebar sela elektroda disamping

terpisah 10 mm, juga pengujian dila~:ukan dengan lebar s.ela

20 mm dan 30 mm . Unt uk lebar sela 20 mm dan 30 mm,

prosedur kerja adalan seperti pelaksanaan pada lebar sela

10 mm (langkah a sam9ai 1).

Pasangan elektroda serta ~~bar sela tetap yang

dipilih dalam penguj Lan untuk melihat sejauh mana pengaruh

perubahan kelembaban terhadap kegagalan tegangan adalah

seperti tabel IV ber i kut.

39

Tabe l IV. Urutan dari pasangan elektroda yang dipergun3kan

s erta lebar sela yang dipilih.

No. e lektroda pos itif elektroda negatif lebar sela mm

1 bola bola 10 20 30 .

' 2 batang batang 10

2 0 I 3 0

3 jar urn jar urn 10 2 0

' 30

4 piring pirlng 10 20 30

2. Pengujian dengan tegangan tlnggi de

Rangkalan pelaksanaan pengujian dengan tegangan tl~ggi

de ditu~jukkan seperti gambar 8. Pelaksanaan pengujian

dil a ksanakan seperti halnya pengujian d e ngan tegang an ac

pada I I .3 . 2 . Kurve yang dipe roleh adalah hubun~an an~ara

9 kelernba~an mutlak (gr / rn) VS kegagalan t e gangan (KV). Dari

data ya ng diperoleh aka n didapatkan hubungan teganga n

gaga l de (KV) VS p e ruba han kelernbaban 3 (gr/m ) • Denga n

di gamba = ka nnya has i l inl pada bldang yang sa~a se pe[ t i

halnya pengujian tegangan tinggi ae, a !tan mu dah

dianal i sis adanya p e n garuh perubaha n kelemJ aban pa d a

teganga n gagal ae dan de.

II.4 . Analisis hasil

1 Pengujian dengan variasi perrnukaan e l ektrod3.

40

a. Darl data yang dl~eroleh, dapat dlgambarkan hubungan

antara tegangan gagal standar (KV) d3n lebar sela (mm).

Dari k~rve ini kemudian akan dlketah~i, apakah ketahanan

dielektrik udara dalam me nahan tegangan listrik,

kemampl:.annya bertambah secara linier dengan bertambahnya

lebar s.ela, atau mempunyai bentuk yang lain. Sehingga dari

hasil inl akan dapat diperklrakan besarnya lebar sela yang /

harus airencanakan didalam menahan tegangan sistem yang

direnca.nakan mempunyai besaran tegangan tertentu.

b. Dari basil kurve aka.n mudah diamati, apakah permukaan

elektrcda ikut berpengaruh didalam kegagalan tegangan.

Bila permukaan elektroda ternyata ikut mempengaruhi

didalam kegagalan tegangan, maka pada penentuan lebar sela

yang Remisahkan dua penghantar bertegangan, faktor

bentuk . permukaan lni harus dlperhitu~gkan.

c. Dari kurve juga akan diperlihatkan, pengaruh tegangan

tinggi ac dan de. Apakah perbedaan bentuk tegangan ini

akan menghasilkan tegangan gagal yan3 sama (pada lebar sela

yang sama dan elektroda yang sama), ataukah berbeda. Bila

terjadi perbedaan maka akan ditunjukkan bahwa tegangan

gagal yang tinggi tentunya akan le'bih menguntungkan.

2. Pengujian dengan perubahan kelembaban

Dari data pada pengujian diharapkan dapat diketahui

hubungcn adanya perubahan kelembaban terhadap kegagalan

tegangan. Hubungan dapat diketahul dari data perubahan

kelembcban mulai dari 20 \ sampai an \ dengan interval

masing-masing 10 %, dimana lebar sela dlpertahankan tetap.

41

Disampinq itu perbedaan nilai keqaqalan tegangan tinqqi ac

dan de yang dipenqaruhi oleh adanya perubahan kelembaban

juga akan ditunjukkan.

I

I •

BAB III

HASIL PENELITIAN DAN PEHBAHASAN

III.l. Penquj i an dengan berbagai 1enis pec•ukaan elektroda

1. Pengujian dengan tegangan ac

Hasil pengujian dengan tegangan tinqgi ac techadap

kar:ak ter: ist lk gaga 1 media dielektr: ik udar:a den·3an ber:baga i

jenis permukaan elektroda, ditampllkan pada tabel V,VI,

VII dan VIII. HasL~ yang diper:lihatkan o1eh tabel tersebut,

merupakan basil dari pasangan elektroda yaDg dlpergunakan,

sesuai dengan yang dljelaskan pada bab II, tabe1

III,.Dalam pengujlan inl tegangan tlnc;Jgi ac yang

dipergunakan mempunyai kecepatan 2,5 KV/detik.

Tegangan gagal rata-rata yang diperoleh dari hasil

pengujian , tlaak dltampilkan dalam kur:ver tetapi nllai

inl harus dikonversi kebesaran standar. Eesaran gagal

standar diperoleh setelah nilai gagal rata-rata

sesungguhnya d i kal ikan dengan fak to-r:· -kf>reksl kb. Fak tor:

koreksl kb diperoleh ber:dasarkan data-data suhu, tekanan

ataupun kelembaban yang diukur pada saat pengamatan.

Nilai-nllai pada data hasil pengamatan tidak laqi

ditampilkan, tetapl telah diperhitungkan kedalam faktor

koreksi yang diper:oleh. Besaran standar inl kemudlan yang

ditampilkan pada kurve untuk didapatkan korelasl antara

lebar sela (mil) deJt9an tegangan gagal (KV). f~urve hasil

pengujian ditampilkan oleh gambar 9,16,11 dan 12. Pada

r:encana awal, kur:ve-kur:ve ini akan ditampilkan pada bidang

42

'

43 yanq sama, tetapi karena adanya nilal-nllal yang hamplr

bersamaan, sehingga gambar yang dihasllkan sullt untuk

dibedakan, maka kurve ditampilkan berpasangan.

a. Elektroda bola-bola dan piring-pirlng.

Hasll pengujlan dengan elektroda bola-bola dan

plring-piring ditampilkan oleh tabel V. Darl tabel dlper -

llh:~tkan lebar sela tertlnggi· hanya 35mm, lnl disesualkan

h dengan peralatan yang hanya mampu men~asilkan lebar sela

maximum 40mm. Grafik hubungan lebar .. ~ela (mm) dengan

tegangan gagal diperlihatkan oleh gambar 9.

Dari graflk dapat dlperllhatkan, dengan elektroda

piring-piring, tegangan gagal yang diperoleh berada

diatas elektroda bola-bola, hal lni dimungkinkan elektroda

pirlng-pirlng yang dipergunakan mempunyai diameter yang

leblh besar dari bola, yaitu 17 . em, sedangkan diameter

bol:~ hanya 10 em. Perbedaan dlamater elektroda pada medan

yan•J permukaannya merata akan menghas llkan d istr ibusi

med.:~n listr ik pada seluruh perrnukaannya, sehingga gradien

tegangan tidak hanya terpusat pada satu titik .

Data yang diperole~ yang digambarkan pada gambar ,,

titlk-titik yang diperoleh lebih mengindikaslkan korelasi

yan·J 1 inier • Bi la d idekati oleh pendedekatan gar is lurus

dengan metode linear regression, untuk elektroda

pirlng-pirlng menghasilkan persamaan garls

Y = ···1 ·;- 8-3-5 X + 2 1 115

dengan estlrnasi kesalahan standar = 1,2,638

koefisien kesalahan standar = 1,835

Tabel V. Hasi l pengujian dengan elektroda bola-bola

dan plring-piring, dengan tegangan ac.

Lebar sela elektroda elektroda

pengujian batang-batang pirlng-plrlng

44

(mm) Vbo Vb = Vbo.kb Vbo Vb = Vbo.kb 0 0 0 0 0

2.5

5

7.5

10

12. 5

15

17.5

20

22.5

25

27.5

30

32.5

35

3.991395 3.8038

8 . 073504 7.69405

13.60703 12.967 5

17.68913 16.85775

23.04123 21.9583

27.03263 25.76 21

31.74973 30.2575

36.10398 34.4071

41.18394 39.2483

44.81248 42.7063

48.07817 45.8185

53.61169 51.09195

58.78237 56.0196

66.03945 62.9356

Vbo = tegangan gagal pengujian Vb = tegangan gagal standar.

7.471578

12.54842

17.62526 ·

22.03157

27.10842

32.08947

37.35789

40.90210

45.3084 2

48.56421

53.54315

59.29157

65.52

71.66105

kb = faktor koreksi, untuk bola-bola 0 .953 dan untuk plring-plring 0.95

7.098

11.921

16.744

20.9 3

25.753

30.485

35.49

38.857

43.043

46.136

50.866

56.327

62.244

68.078

--lJ (Jo

0 {J

(

u {) (

t: {1

t 1-

45

70-.--------------------------------------------

60

50 -

~.() ·-

:so -

2() -

10 ..

/.-

. / I / -( )1 I ;1

~;~ }/ /;r

)/~)3/ / Jr'

// / /

)'' ):: / / , ,•

.// /,D"

,/ H/ /_// )J

/

0 ·~ ~:--r-·-T--T--r-r-,--T-·T--r-· r--,- -·-r·--1 --o 2.5 5 7.5 ll 12.5 15 17.5 20 22.5 flJ 275 .~0 :~;.~, 35

Lcbor selo (rnm) D br>lo·-bolu + piring-piring

Gamb.'\r 9 . Kur ve hubun;;;an teganga n gagal ac CKV) VS l e bar

se.l aC mm), dengan el ek lroda bol a -bol a dan

p1 I' l n q-pi. , .. i.11g .

46

koefisen korelasi = 0,99804 dan untuk elektroda bola-bola, menghasilakn persamaan

garis :

Y = 1,747 X - 0,473 dengan estlmasi kesalahan standar = 0,897526 koefisien kesalahan standar

koefislen korelasl

= 0,02145

= 0,99804 /

Persamaan dlatas tidak berlaku untuk X = 0, karena

pada X = 0, berarti elektroda terhubung singkat . Pada

kondisi hubung singkat tidak akan terjadi perbedaan

tegangan antara dua elektroda.

Dari grafik juga dapat diamati, pada kondisi standar

dengan kenaikan tegangan sebesar 2,5 KV/detik, lebar sela

1 mm mampu menahan tegangan lebih besar dari 1 KV, dan

pada pir ing setiap 1 mm mampu menahan t .egangan ~ 2 KV.

Tetapi untuk penentuan lebar sela yang lebih besar, tetap

perlu dilakukan pengujian pad a lebar sela yang

sesungguhnya.

b. Elektroda batang- batang dan jarum-jarum.

Hasil pengujian dengan elektroda batang- batang dan

jarum-jarum dltunjukkan oleh tabel VI. Grafik hubungan

yang diperoleh dari hasil tabel VI diperlihatkan oleh

gambar 10. Darl data dan gambar terlihat bahwa tegangan

gagal pada ked~a jenis elektroda inl jauh lebih rendah

dari tegangan gagal pada elektroda bola-bola ataupun

piring-plring .

47

Tabe : VI. Hasi1 pengujian dengan elektroda batang-batang

dan jarum-jarum, dengan teganga n ac.

Lebar se1a

pengujian

(mn)

0

2.5

5

7.5

10

1 2 .5

15

17.5

20

22~5

25

27 . 5

30

32.5

35

e1ektroda

batang-batang

Vbo Vb = Vbo.kb (KV) ('KV)

0

5.096

9.828

13.468

15.8 3-4

17.654

18.928

19 .7 47

20.384

21.385

22.75

23.933

25.298

26.572

27.846

(I

4 . 89216

9.43488

12 . 92928

1~.20064

16.94784

18 . 17088

18 . 95712

19 . 56864

20.5296

21.84

22.97568

24.28608

25.50912

26.73216

Vbc = tegangan gagal pengujian Vb = tegangan gaga1 standar

e1ektroda

jarum-ja rum .

Vbo Vb = Vbo.kb (KV) (KV)

0

5.793347

9 .01 223 1

11.77061

14.72-4

16.45069

17.92058

19. 06896

20.75317

21.32905

22.378 21

23.93061

24.62517

25.59558

26.39191

I 0

5.5036e

8.5616 ~

11.18208

13.9878

15.6 2816

17.0245€

18 . 11552

19.71552

20.2626

21. 259 3

22.73409

23.39392

24.31581

25.07232

kb = faktor koreksl, untuk batang-batang 0.955, dan jarum-jarum 0.95

-· (l 01 n i.P

28T 261 24

22 -

20 -

In -

Hi ·

14 ~

12 -

10

11 ... ..

6 -

o -1-,--r 1 ·-r~,----.---.---.--...--..----r-~ 0 2.5 ~i 7.5 I 0 12.5 15 17.5 2.0 22.5 25 27.:, 3C .~2.5 35

L•?.btJr selo (mrn) [] I;,.J tnng- baton q .f- . ' JOrum--'jo rurn

Gamb~u J.O. ~u rve hubnngan an tara tegangan gap;al a') (.KV) ~lS

lebar sela (mm), dengan elektroda bata1g - batang

:lall j arum-·j arum .

..... 49 Pada elektroda batang-batang dan jarum-jarum,

menghasilkan tegangan gagal yang nilainya hampir sama, hal

ini disebabkan panjang elektroda batang maupun diameternya

sama den

50

Tabel VII. Hasil pengUJlan dengan elektroda bola-batang

dan b~tang bola, sumber tegangan de.

Lebar sela elektroda elektroda

pengujian bol:t-batang batang-bola

(mm) Vbo Vb = Vbo.kb Vbo Vb = Vbo.kb

0 0 0 0 0 .

2.5 4.095 3.89025 3.64 3.458

5 8.19 7.7805 I

7.62125 7.240187

7.5 12.285 11.67075 9.828 9.3366

10 16.1434 15.33623 12.558 11.9301

12.5 18.95075 18.00321 14.78 75 14.04812

15 21.58975 20.51026 16.835 15.99325

17.5 23.6031 2 22.42296 18.99 625 18.04643

20 25.825.3 24.53451 21.20 3 20.14285

22.5 27.68447 26.30025 22.659 21.52605

25 29.46125 27.98818 24.0695 22.86602

27.5 31.23575 29.67396 25.389' 24.11955

30 32.2413 30.62923 26.572 25.2434

32.5 33.0057 31.35541 27.57 3 26.19435

35 34.4708 32.74726 28.21 26.7995

Vbo = tegangan gagal pengujian Vb = tegangan gagal standar

kb = faktor koreksi, bola- batang 0.95, dan elektroda batang- bola 0.95

51

34- -------------------------------,

32

30

28

. 26-

24 -,-..,

> y 22 -v

- 20 0 {)\

0 (J!

( 16 0 {JI

14 ( 0 (II 12 fl "

10 -

8-

6

4

2

0 -

0 7.5 10 12.5 15 17.5 20 l.2.5 25 27.5 30 52.~ 35

le bar selo ( mm) ' D bd

52

darl polaritas p~sitif (negatif) ke polaritas negat i f

(positlf). Hal lni ~ilakukan untuk mendapatkan va:r:iasi

permukaan elektroda yang lebih ·banyak,juga untuk memperll-

hatkan pengaruh perubahan permukaan elektroda pad a

polarltas yang be:lainan. Hasll pengujian dengan elektroda

bola-batang dan batang- bola dltunjukkan pada tabel VII,

dan kurve hubungaanya ditunjukkan oleh gambar 11. /

Dari gambar dengan jelas dapat diamati adanya

pengaruh bentuk e ~ektroda yang tidak sama diletakkan pada

polarltas positif dan negatlf. Elektroda bola berada pada I

polaritas positif de ngan elektroda batanq berada pada

polaritas negatif akan menghasilkan tegangan gagal yang

~ebih tinggi bila ked~dukan elektroda lnl dlpertukarkan

( lihat gamba:r:). Den·~an elektroda batang berada pad a

polarltas posltlf , qradlen tegangan terpusat pada ujung

batang, ini berbed a d e ngan bila elektroda bola berada pada

pola:r:ltas positlf . Elektroda bola berada pada polaritas

positif, akan menghas llkan distrlbusi gradlen tegangan

yang dlhasllkan merata pada seluruh permukaan, sehinqga

tegangan gaqal yang d 1hasilkan akan lebih tlnggi.

Bila pasa ngan ini dibandingkan dengan pasangan

elektroda piring-pi:r: : ng atau bola - bola, maka nilai

teganqan gaqal yang d l hasilkan·· .ma.s-1-A -·j.auh lebih rendah.

Hal yang men.ar H : dar 1 pasangan inl adalah untuk

pasangan elekt:r:oda boJa-batang, sampai lebar sela lOmm,

hubungan yang ditunju~kan merupakan ko:r:elasi yang linear.

Tetapi setelah lebar sela 12, 5mm watak tegangan gaga l ·

53 menunjukk.an kecenderunqan melengkung, sehingqa untuk lebar

sela yang lebih besar ·· kemunqk 1 nan menunjukkan

karakterlstlk yang lain. Untuk pasan9an .batanq-bola,

hubungan linier hanya sampai lebar f;ela 5mm, setelah 1tu

titlk-titik gagal yang dihasllkctn tidak . teratur.

d. Elektroda bola-jarum dan jarum-bola. I

Hasll pen9ujlan denqan pasangan elektroda bola-jarum

dan jarum-bola dltunjukkan oleh tabE~l VIII berikut, dan

kurve hubungannya dlperlihatkan oleh g a mbar 12.

Karakteristik kegagalan yang dihasilkan hampir menyerupai

pada pasangan bola-batang dan batang-bola . Hal yang

menarik

54

Tabel VIII. Hasil pengujian menggunakan elektroda bola-

jarum dan jarum bo l a, sumber tegangan ac.

Lebar sela

pengujian

(mm)

0

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

22.5

25

27.5

30

32.5

35

elektroda

bola-jarum

Vbo Vb = Vbo.kb (KV) (KV )

0

4.459

6 . 625

6.736

10.101

12.194

14.287

15.379

17.29

19.019

20.93

22.932

24 . 752

26.572

27.846

0

4. 258345

6.517875

8.34288

9.646455

11.64527

13.64408

14.68694

16.51195

18.16314

19.98615

21.90006

23.63816

25 . 37626

26 . 59293

Vbo = tega ngan gagal pengujian Vb = tegangan gagal standar

elektroda

jarum-bola

Vbo Vb = Vbo.kb (KV) (KV)

0

3.218526

5.513263

7.121684

9.218421

11.17776

12.63157

14.48

16.0348

16.12166

19.5875

21.32294

22.79852

24.07157

25.25

0

3.0576

5.2376

6.7656

8.7575

10.61886

12

13.756

15.3545

17.2156

16.5878

20.2566

21.6586

22.866

23.9875

kb = faktor koreksi, untuk bola-jarum 0.955 dan untuk jarum bola 0.95

r. ) ~ v

-0 ~ 0 ~

(

0 {) (

0 {J 4) 1-

55 28~-----------------------------------~

26

24

22 -

/.0 -

18 -

16

14

12-

10 -

8 ·

6

--, 10

bbor :.;Cl\l (nun)

20

0 bolo-jawrn + jorum-bolo

30

Gumbnr 12 . Kurve hubungan tegangan gagal ac (KV) VS lebar

se la (mm), dengan elektroda bola-jarum dan

j a rum-bola .

Tabel IX. Hasil pengu)lan dengan elektroda bola-bola

dan piring-piring dengan sumber tegangan de

Le bar sela

penguj ian

(mm)

0

2 .5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

22.5

25

27.5

30

32 .5

35

elektroda

bola-bola

Vbo Vb = kb.Vbo (KV) (KV)

0

11.466

17.199

24.843

33 .124

41.0865

48.7305

56.056

61.789

68 . 796

76 . 44

82.81

89.18

96.187

104.468

0

11.00736

16.51104

23.84928

31. 799 04

39.44304

46.78128

53.81376

59.31744

66.04416

73.3824

79 .4976

85.6128

'3 2. 3 39 52

100.2892

elekb:oda

piring- piring

Vb Vb = kb.Vbo (KV) (KV)

0

12.4215

19.11

26.754

34. 398

43.95 3

49 .68 6

58.604

66 . 248

73.892

82.81

91.091

99.372

107. 653

115.934

0

11.92464

18.3456

25.68384

33 .02208

42 .19488

47.69856

56.25984

63.59808

70.93632

79.4976

87.44736

85.39712

103.3468

111.2966

Vbo = tegangan gagal pengujian Vb = tegangan gagal standar

kb = faktor korek a i yang besarnya, 0.96

59

120

110

/I 100 I 90

/I /J: B

,., 60 t // ru :1

'-''

- 70 // 0 {D (I /r/ {R 6{) •. / 0 t. pl / {I {ll

~0 ( {l {D ~J 40 ~-

30

20

10

0 2.5 5 7.5 10 12.5 t 5 17.5 20 22.5 25 27.5 .30 32.5 35

lebor selo (mm) D bolo-bolo

. . . . + pmng-p1nng

Gnmbar 13. Ku rve hubungan tegangan 'gagul de ( KV ) VS l ebar

' sela ( mru ), dengan elektroda bola-bola dan

piring·-piring.

_j

60

b. Elektroda batang-batang dan jarum-jarum . .

Hasll pengujian ini dltunjukkan oleh tabel X, dan

kurve hubungan antara lebar sela dan tegangan gagal

diperlihatkan oleh gambar 14. Dari kurve dapat diamati,

kegagalan pada tegangan de dengan elektroda batang-batang,

menghasllkan kurve yang menarik dlbandlngkan denga n

pasangan elektroda jarum-jarum. Kurve yang dlhasllkan ;

oleh elektroda batang-batang mempunyai fungsi yang tetap,

maka untuk pengembangan dldalam penerapan yang

ses ungguhnya, perkiraan besarnya tegangan gagal pada sela

tertentu dapat diperklrakan. Untuk pasangan elektroda

jarum-jarum hal inl sulit diperkirakan, rnenglngat

distribusl kegagalan t ldak menunjukkan suatu kurve menarik

yang dipandang ~a pat menjadl pegangan dldalarn

penerapannya.

Dari kurve juga diperlihatkan, tegangan gagal pada

pasangan elektroda batang-batang berada dlatas tegangan

gagal pasangan elektroda jarurn- jarum, kecuall pada lebar

sela 2,5 dan 5 mm. Hal lnl maslh menjadi pemlkiran bagi

penulis.

c . Elektroda bola-batang dan batang-bola.

Hasil pengujian dengan pasangan elektt'oda lni

ditunjukkan oleh tabel XII . , dan kurve hubungan antara

tegangan gagal (KV) VS lebar sela (mm) diperlihatkan oleh

gambar 15.

Seperti halnya yang terjadi pada pasangan elektroda

Tabel X. Hasi1 pengujian dengan elektroda ~atang-batang

~an jarum-jarum, dengan sumber tegangan de.

Lebar sela

penguj :.an

(mm)

0

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

22.5

25

27.5

30

32.5

35

elektr:oda

batang-batang

Vbo Vb = kb.Vbo (KV) (KV)

0

5.733

12.103

17.836

:n. 658 '26.117

29. 9 39

33 . 124

35.672

38.22

-40.768

-0 IJI 0 IJI

c {I {J

c 0 IJI () ....

50.---------------------------

45

4-0 -·

30

25 -

20

15 -·

10 -

,-~, --r-1 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 2J 22.5 25 27.5 3') 32.5 .~5

Iebar selo (mm) D botong-botu-rg + JOrum- jorum

Gamb-11r 14. KU!·ve hubunga.n antara t..eg~ngan gagal de CKV) VS

l.l'.::~bar sel a C mm), dengan el eklroda b atanr,;-· balang

dan jarum-jarum.

Tabel XI. Hasi~ pengujian dengan ele~troda bola - batang

dan batang-bo la dengan sumte r tega ngan de.

Leb: r sela elektroda elektroda

pen :,:.aj ian 3ola-batang batang-bol a

(-w:n) Vbo Vb = kb.Vbo Vbo Vb = kb.Vbo (KV) (KV)

0 J 0

"Z. 5 7.644 7 . 33824

5 12.103 11.61888

1. 5 11).8805 16 . 20528

10 2•). 224 75 19.41576

t ·~ . 5 23.8875 22 . 932

15 2-3.18725 27.05976

17 . 5 33.4425 32 . 1048

20 33.22 36.6912

2:! . 5 43.953 42.19488

25 49.686 47.69856

2.,- . 5 5 3.8265 51.67344

30 59.878 57.48288

3:! . 5 63.7 61.152

:!;5 67.522 64.82112

Vbo = tegangan gagal pengujian Vb = tegangan gagal standar

(K'll /

0

7 . 91?

13 . 195

19 . 13275

23 . 09 j_ 25

27 . 04 9 75

30 . 34!5

3 2 . 32 ':' 75

34.30'7

35 . 6265

37 .60575

38 . 92 525

40.9045

42 . 88 375

45 . 52275

kb = faktor koreksi yang besarnya 0 .9E

(KV)

0 0

7.60

1 2 .667

18 . 3674

22 . 1676

25.9677

29.13456

31.03464

32 . 93472

34.20144

36.10152

37.36824

39.3683

41.1684

43.70184

m~----------------------~--------------~

60

50 A

~ v

- 40 0 (J 0 0

(

u 30 {J

(

0 0 Cl ...

20

I 10

0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 27.5 30 32.5 35

Iebar selo (mm) [ b~o-IJJtong + botonq-bolo

Gamb:-u- 1!..'5. Kui~ve ltJbung~.n antara t egangan gagal de CZ

Tabel XII. Has ~ 1 pengujian dengan e1ektroda bo1a-jarum

dan jarum-bola dengan sumber tegangan de

Lebar sela elektroda e1ektroda

pengujian bola-jarum jarum-bola

(mm) Vbc Vb = kb.Vbo Vbo Vb == kb.Vbo I

(KV) (KV) (KV) (KV)

0 0 0 0 0

2.5 6. 31 6.1152 7.644 7.338

5 10.5105 10.09008 12.74 12.2304

7.5 1 ... 014 13.45344 14.651 14.064

10 18.7915 18.03984 17.836 17.1225

12.5 23.559 22.62624 20.384 19.56864

15 27.7095 26.60112 22.8046 21.8924

17.5 31.85 30.576 25.48 24.4608

20 36.3)9 34.85664 27.5184 26.41766

22.5 42.679 40 . 97184 29.14275 27.97704

25 47.775 45.664 31.213 29.9644

27.5 52.234 50.14464 33.761 32.41056

30 56.693 54.42528 35.672 34.24512

32.5 61.152 58.70592 38.857 37.30272

35 64.914 62.37504 42.042 40.36032

Vbo = ::egangan gagal penguj ian Vb = t egangaa gaga1 standar kb = ::aktor ~oreksi yang nilainya 0.96

....

66

70

I I

I I

I I

Jli 60 i .w"/ I

I / I

I / I I ?'

50~ / I .z

r' I /

> 't/ I '1 I / v 40 i / - ){ /~ 0 {) I

0 I /r I ll l .ll

.. ~ ,.

r. / .. -~-··"'/ {! / {II 30 /)1 ,.,¥ ..... ( 0 0 ()

... 20

o) 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 21.5 3(· 31.5 l5

Lebor selo (mm) 0 bolo- jorum + jlrum-bclo

Gambat' 1 B. Kut' ·/e hubungan a nt at' a Leg a "')Qal"l g aga_ de ( 1-::V) VS

l eb.:'l t' sela (mm) , dengan elekt..roda bo_ a-jcrum

dan jarum bola.

bola-batang dan batang-bola pada pengujlan dengan tegangan

acr pada kasus inl juga menghasllkan hal yang sama, yaltu

nllai tegangan gagal pasangan elektroda bola-batang berada

diatas tegangan gaqal pasangan elektroda batang-bola.

Keanehan justru te,~jadl sampai lebar sela 16,75 mr~~,

tegangan gagal pasangan elektroda batang-bola beraca

diatas tegangan gagal pasangan elektrod~

(lihat gambar 15).

bola-batang

d.Elektroda bola jarum dan jarum bola.

Hasll penqujlan dengan pasangan elektroda in 1

ditunjukkan oleh tabel XII, dan kurve . hubungan kegagalan

VS lebar sela di~erlihatkan oleh gambar 16. Darl kurve

dapat diperlihatkan bahwa karakteristik kegagalann}a

har~~pir sama dengan karakterlstlk kegagalan pada pasangan

elektroda bola-batang dan batang-bola, hanya nilal

tegangan gagal tetap masih berada dlbawah

elektroda bola batang ataupun batang bola pada lebar sela

yang sama.

Hal yang menarik dari pasangan elektroda ini, yaitu

tidak dihasllkannya titlk-titik · tegangan

mempunyai korelasi yang lintE-r seperti

gagal

halnya

yang

yang

dltunjukkan oleh pasangan ini sewaktu diberi pengujian

dengan sumber tegangan ac.

III.2. Pengujlan dengan oerubahan kelembaban.

Pelaksanaan pengujian dengan perubahan kelembaban,

· pasaDgan elektroda yang dlpergunakan adalah bola-bola,

68

piring-pirin~, batang-batang dan jarum-jarum. sumber

tegangan penquji yang diperqunakan sama dengan pengujian

sebelumnya, yaltu menggunakan tegangan tlnggi ac dan

tegangan tinqgi de. Pada pengujian dengan tegangan tinggi

ac, lebar se:a yang dipllih adalah 10 mm, 20 mm dan 30 mm,

dan pada penqujian dengan tegangan tlnggi de, lebar sela

yang dlpilis hanya 20 mm. Pemlllhan 20 /

mm adalah

d isesuaikan ·:tengan rencana awal penel i tian. Penambahan

jumlah lebar sela pada pengujlan dengan tegangan tlnggl ac

dimaksudkan ~ntuk melihat sejauh mana pengaruh perubahan

kelembaban 1~1 terhadap lebar sela yang berbeda. Ternyata

dar i has i 1 . p;mgamatan menunjukkan bahwa pengaroh peruba.han

kelembaban memberlkan pengaruh yang sama pada lebar sela

yang berbeda_

Hasil pengujian dengan tegangan .. tinggi ac yang

menggunakan .gasangan elektroda bola-bola, pirlng-piring,

batang-batan~ dan jarum-jarum diperlihatkan pada tabel

XIII, XVI, X7 dan XVI. Kurve hubungan perubahan kelembaban

VS tegangan gagalnya, berturut-turut diperlibatkan oleh

gambar 17, 1 ~ , 19 dan 20. Hasil pengujian dengan tegangan

tinggl de unt:uk pasangan elektroda yang sa.ma d i perlihatkan

oleh tabel X'o'II, dan kurve hubungannya dlperlihatkan oleh

gambar 21.

Darl has ll pengujian ini dapat ditunj u kkan bahwa

perubahan kelembaban ikut berpengaruh terhadap kegagalan

tegangan, dan pengaruh lni hampir memperlihatkan suatu

korelasi yans llnier,.

Ta be1 XIII. Hasil pengujian perubahan kelembaban

dengan Elektroda bola-bola, sumber:

tegangan ac.

Kelembaban 'legangan gagal (KV)

: gr/~ ) lebar sela lebar sela · lebar se la

10 JUa 20 Jill 30 JIUl

/

3.53 15.394 31.429 46 . 657

6.95 16.131 32.925 48 . 88

9.723 16.6 33.898 50.33

1 2 .84 17.027 34.75 51.606

17 .07 18 . 28 37. 317 55.41

L3 .13 19.266 39.322 58.308

27 .8 20.06 40 .9 6 60.82

Tatel XIV. Hasll pen3ujian perubahan kelembaban

denga n el ~ktroda piring-piring.

Kelernbaban T~gangan gagal (KV) ..J (gr/n. ) lebar sela lebar se1a l ebar se1a

.1 0 l';l!a 20 IJil\ 30 ~

3 .53 19.114 35.48 51.44

6.95 20.02 37.183 53 . 9

9.723 20.62 38.28 55.49

1 2. 84 21.14 39.24 56.89

11.07 22.7 42.14 61.09

23.13 23.92 44 . 408 64.37

21.8 24.91 46 . 26 68.246

. " > 'i. v -D 0 0 0

(

0 0 (

0 0 • ...

70

............ K•• ····\:1"/ ••• , •••• ··:1''"" !I"""' :1"!1"" , ... I

~~--------------------------------------

2 6 10 14 18 22 26

Perubohoo kelembobon (gr/m ). 0 s = 10 mm + s =20 mm o s = 30 mm

Gambar 17. Kurve hubungan antara perubahan kel embaban

' (gr /m3 ) Vs tegangan gagal (KV), elektroda bola-

bola, tegangan ac.

. ,.. > 50 ~ v

0 IJ 0 IJ 40 c 0 IJ c 0 IJ • 30 f-

2 6

o s = 10 mm

... ····.: .· ·:. : ... :· . ..... ,

10 14 18

Perubohon kefembobon (gr/m). + s =' 20 mm

71

22 26

o s = 30 mm

Gamb~r 18. Kurve hubungan antara perubahan kelembaban

9 (qr/m )VS tegangan gagal { KV) I elektroda

pirinq-plrlnq, tegangan ac.

Tabe1 XV. Hasi1 pengujian perubahan ke1embaban

dengan e1ektroda batang-batang, sumber

tegangan de.

Kelembaban Tegangan gaga1 (KV) 3 (gr/m) 1ebar sela 1ebar sela lebar se1a

10fmm 20 mm 30M

' 3.53 13.88 17.86 22.18

6.95 14.54 18.62 23.8

9.723 14.67 19.27 23.9

12.84 .. ,:. 15.35 19.69 24.53 17.07

)•,

16.48 21.21 26.34

7.3.13 17.37 22.4 27.7

27.8 18 .09 23.28 28.92

Tabel XVI . Hasil pengujian perubahan ke1embaban

dengan elektroda jarum-jarum, sumber

tegangan ac.

Kelembaban

gr/m3 )

3.53

6.95

9.723

12.84

17.07

23.13

27.8

Tegangan gagal (KV)

lebar sela lebar sela

10 JUl

12.76

13.38

13.88

14.24

15.162

15.977

16.64

20 ma

18

18.86

19.42

20.65

21.37

22.52

24.5

1ebar sela

30 lUl

21.36

22.48

23.14

24.62

25.38

26.75

27.84

72

73

29

28

27

26

25

,..., 24· > y 23 v -0 2.2 0 0 0 21 1: 0 20 0 1: 0

19 0 I 1-

18

17

16

15

1-t

B

2 6 10 18

o s = 10 mm P.rubahaa keleaba.baB (grja3) t s = 20 mm o s = 30 mm

Gambar 19. Kurve hubungan antara perubahan kelem:Jaban

9 (gr/m) VS tegangan gagal (KV), ele ·;troda

batang - batang, tegangan ac.

28

27

26

25

24

A 23 > :!: 22 v -0 21 lJ 0 lJ 20 (

0 19 lJ (

0 18 0 • 1-17

16

15

14

1.}

12

2

0 s = 10 mm

6

• ····~······ .. ····\.!t"l •••J ••• •••••••• ......... , •••••• ,.

10 14 18

perubohon kelembobon (f jrl ). + s = 20 mm

74

22 26

Q- s = 30 mm

Gambar 20. Kurve hubu'ngan antara perubahan :•.:elembaban

!I (gr/rn) VS t egangan gagal (KV), elektroda

jarum-jarum, tegangan ac.

4

T ~bel XVII. Hasil pengujian perubahan kelembaban

dengan surober tegangan de, lebar sela

20 mm.

Kelembaban

(gr/ml) bola -

3.53

6.95

9.723

12.84

17.07

23.13

27.8

bola

54.17

56.76

58.44

59.92

64.335

67.79

70.616

Elektroda

piring- batang-

piring batang

60.5

63.39

66.26

67.92

72.85

75.712

78.86

31.269

32.76

33.73

34.58

37.136

40.13

41.76

jarum-

jarum.

20.65

21.64

22.28

22.83

24.53

25.85

26 . 93

75

76

00.---------------------------------------

70

A 60 ~ v -0 0 0 0 50 (

0 , 0 c 0 0 • · 40 1-

2 6 10 14 16 26

- ' .J Perubohon kelembobon (gr/m ).

+ It •• jlnng-plnng o botomr-botong . JOrurr

Gambar 21. Kurve hubungan antara perubahar kelembaban

!t (gr/m) VS tegangan gagal (KV), elektroda

bola - bola, plring-piring, batans -bat3ng dan

jarum-jarum, lebar sela 20 mm, te~angan de.

BAB IV

KESIMPULAN

Berdasarkan hasll penelltian dan pembahasan sepertl

yang ·telah diuraikan dimuka, dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. Berdasarkan hasil pengujian dengan berbagai jenis I .

permukaan elektroda, elektroda dengan permukaan

yang merata ~enghasilkan tegangan gagal yang

tlnggi,dan nilai gagal tegangan terendah

dihasilkan oleh elektroda berbentuk jarum.

2. Elektroda dengan bentuk permukaan yang tidak

merata, tidak dapat dijadikan tolok ukur (acuan)

untuk memperkirakan tegangan gagal pada lebar

sela yang lebih tinggi, karena distribusi

kegagalan tegangan yang dihasilkan tldak

menunjukkan suatu hubungan yang dapat menjadl

pegangan.

3. Lebar sela yang memisahkan dua elektroda yang

bertegangan dapat diperkecil dengan bertambahnya

nilai kelembaban mutlak

diperbesar bila nilal

menurun.

3 (gr/m ),

kelembaban

dan harus

mutlaknya

77

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar,A.,1978, "Teknik Tegangan Tinggi", Pradnya

Paramita, Jakarta.

Fesser,K. dan Pigini,A., 1987, "Influence of Atmospheric

Conditions on the Dielectric Strength of External

Insulation", Electra,International Con~erence on I

Large High Voltage Electric System, Paris.

Kuffel,E. dan Zaeng, w.s., 1984, " High Voltage Engineering Fundamental", Pergamon Press . Toronto.

N~idu,M.S. dan Maller, V .N., 1977,"SF6 and Vacum

Insulation for High Voltage application", Khanna

Publisher, New Delhi.

Naidu,M.S. dan Karnaraju, v. N. I l987,"Hicgh Voltage

Engineering", Khanna Publisher, New Delh:.

IEEE,. 1976., "IEEE Standard Techniques for H:.gh Voltage

Testing ", IEEE Press, New York.

--------., 1975.,"Transmlssioo Line Reference Book for

345 KV and above", Electric Power Researcla Institute,

Palo Alto.

,J. .... • ...... __ ,.

78