master edit

Upload: fanny-ardhy-pratama

Post on 17-Jul-2015

253 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

UNIT I PEMBANGKITAN DAN PENGUKURAN TEGANGAN TINGGI ARUS BOLAK-BALIK ( AC ) Langkah percobaan 1. Pastikan peralatan terhubung sesuai dengan untai skema. 2. Catat kondisi lingkungan: temperatur, tekanan dan kelembaban. Jika mengalami perubahan dicatat. 3. Atur jarak sela bola/elektroda. 4. Masukan saklar utama NFB1, pilot lamp S2, menyala, tekan push button ON, lampu merah menyala. 5. Putar perlahan-lahan SVR (Slidding Voltage Regulation) sampai terjadi lompatan bunga api (tegangan dadal). 6. Catat tegangan primer trafo, tegangan dadal efektif atau sekunder trafo. Ambil beberapa sampel (3 sampai 5 kali) untuk jarak sela yang sama. 7. Ulangi percobaan untuk jarak sela yang berbeda-beda dan elektroda yang berbeda pula. 8. Catat spesifikasi elektroda. I. Hasil Percobaan Hasil perhitungan berdasarkan data dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Nilai KV AC rerata merupakan hasil pengamatan, sedangkan nilai KV AC standar diperoleh melalui perhitungan dengan menggunakan data hasil pengamatan, yang untuk lebih lengkapnya dapat dilihat pada bagian analisa Elektrode Bola D = 6,25 cm Jarak Elektrode (cm) 0,5 1 1,5 2 2,5 0,5 1 1,5 2 Tegangan Tembus PV KV AC rerata 20 45 75 95 115 10 40 70 99,3 12 21 29,7 36 42 7,5 18 26,7 36

Piring D = 9,97 cm

Batang L = 6,7 cm

Jarum D = 0,15 cm

2,5 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 H : 53 %

123,3 20 31,3 60 85 100 110 15 30 50 70 80 100

42,7 12 15,7 23,7 32 36 38 10 15 22 29 32 36

T :28 oC

B : 985 mBar

Gambar Grafik Hubungan Tegangan Gagal AC (KV) sebagai Fungsi Jarak Sela pada Berbagai Specimen50 40 30 20 10 00,5 1 1,5 2 2,5 3 50 40 30 20 10 0 1 Tegangan tembus 1,5 2 2,5

Elektroda Bola

elektroda piring

40 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5teangan tem bus (KVAC) 35 30 25 20 15 10 5 0 2 3 4 5 6 6,5

Elektroda Batang

Elektroda Jaru

II.

Analisa Percobaan Pengujian dengan tegangan tinggi AC frekuensi rendah (50 Hz) diperlukan untuk

menyelidiki apakah peralatan listrik yang terpasang pada jaringan tegangan tinggi dapat menahan tegangan lebih untuk waktu terbatas. KV AC standar adalah tegangan gagal standar yang merupakan koreksi tegangan gagal pengukuran terhadap keadaan udara yaitu suhu, tekanan, dan kelembaban. Pengujian tegangan gagal standar dilakukan pada tekanan 760 mmHg atau sama dengan 1013 mBar, suhu 20o C, dan kelembaban mutlak 11 gram/m3. Oleh karena itu perlu adanya koreksi terhadap suhu, tekanan serta kelembaban nisbi udara. Koreksi terhadap suhu dan tekanan disebut kepadatan udara relatif (relative air density) / d, dapat dicari menggunakan perhitungan dibawah ini : d= 0,386 xb 273 + t

dimana b : tekanan udara pada waktu pengujian (mmHg) t : suhu sekeliling pada waktu pengujian (oC) Pada percobaan, pengukuran tekanan dalam satuan mBar maka koreksinya menjadi : d= 0,386 x b 760 x 273 + t 1013

Untuk percobaan ini, faktor koreksi suhu dan tekanan adalah : T = 28oC B = 985 mBar H = 53 % d= 0,386 x 985 760 x 273 + 28 1013 d = 0,9477 Faktor koreksi kelembaban (humidity calibration coefficient) / kH , dicari dengan melihat pada tabel/grafik hubungan kelembaban mutlak (absolute humidity) / ha dan faktor koreksi, yang selanjutnya dicari pada grafik untuk tegangan AC. Karena pada grafik kelembaban mutlak dalam g/m3 sedangkan pada pengujian kelembaban relatif dalam %, maka perlu dicari konversinya dengan rumus sbb : Kelembaban nisbi (%) = dimana TPU x100% TUP

TPU = Tekanan paralel uap air.

TUP = Tekanan uap air mutlak. Untuk suhu tertentu besarnya tekanan uap air mutlak, TUP, dapat dicari dari grafik. Faktor koreksi kelembaban, kH , pada pengujian ini. Mencari tekanan uap paralel, TPU Dengan metode interpolasi untuk suhu pengujian 28 oC dapat diperoleh tekanan uap air mutlak, TUP ( fungsi tekanan uap air terhadap suhu dianggap linear) : 40 28 55,1 TUP = 40 20 55,1 17,5 TUP = 32,54 mmHg. Mencari TPU dari rumus diatas untuk kelembaban nisbi H = 53 % 53 TPU = 100 32,54 TPU (pv) = 17,25 mmHg.

Mencari kelembaban mutlak, ha : ha = 17,25 288,8 273 + 28

ha = 16,56 g/m3. Selanjutnya dengan diperolehnya ha maka dari grafik didapatkan faktor koreksi kelembaban, kH = 0,950 Faktor koreksi keadaan udara (suhu, tekanan, dan kelembaban) telah diperoleh, maka tegangan gagal standar dapat dihitung dengan rumus : Vs = Vb kH d dimana : kH d Vb Vs = faktor koreksi kelembaban = faktor koreksi suhu dan tekanan = tegangan gagal terukur = tegangan gagal standar

Dengan memasukkan harga faktor koreksi, maka : Vs = 0,950 Vb 0.9477

V s = 1,0024 Vb

Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa semakin besar jarak sela antar elektrode maka semakin besar pula tegangan gagal AC standarnya. Tapi dalam hasil percobaan diperoleh bahwa setelah terjadi kenaikan tegangan tembusnya ada sebuah tegangan tembus yang mengalami penurunan dan ini terjadi pada semua elektrode. Hal ini menyebabkan kenaikan tegangan tembusnya tidak linear. Kemungkinan besar ketidaklinearan ini atau kesalahan ini akibat human eror, yaitu ketidaksetabilan dalam pengadaan tegangan PV-nya atau pun adanya error pada peralatan yang digunakan. Tetapi dilihat dalam keseluruhan hasil, percobaan ini cukup berhasil. Dari sini juga tampak bahwa untuk jarak sela yang sama elektrode bola menghasilkan tegangan gagal AC standar yang lebih besar daripada elektrode piring, sedangkan elektrode batang juga memberikan nilai tegangan gagal yang lebih besar daripada elektrode jarum untuk jarak sela yang sama, meskipun masih lebih kecil daripada elektrode bola dan piring. Hal ini menunjukkan bahwa besarnya tegangan gagal AC standar dipengaruhi oleh banyak kondisi antara lain : suhu, tekanan, dan kelembaban udara, jarak sela antar elektrode, bentuk dan ukuran elektrode. Hubungan jarak sela antar elektrode dengan besarnya tegangan gagal AC standar sebenarnya bersifat linear untuk berbagai macam elektrode. Tapi karena adanya sedikit error kelinearan sehingga kondisi ideal tidak tercapai. Jadi semakin besar jarak sela maka semakin besar pula tegangan gagalnya. III. Kesimpulan Berdasarkan pada data perhitungan yang ada maka dapat disimpulkan : 1. Sela bola dipakai sebagai standart pengujian tegangan tinggi karena pada suatu keadaan tertentu jarak sela bola dan diameter bola tertentu mempunyai tegangan dadal (break down) yang tertentu pula.2.

Jarak sela antar elektrode mempengaruhi besarnya tegangan gagal

(tembus/breakdown voltage) pada pengukuran tegangan tinggi AC untuk satu bentuk elektrode tertentu. Semakin besar jarak sela elektrode maka semakin besar pula tegangan gagalnya. 3. 4. Pada dasarnya bentuk elektrode mempengaruhi besarnya tegangan gagal Grafik hubungan antara jarak sela elektrode dengan tegangan gagal AC untuk suatu jarak tertentu. standar bersifat linear.

5. 6.

Pengukuran tegangan tinggi AC dipengaruhi oleh keadaan atmosfer Tegangan Dadal standart terjadi pada temperatur 20 derajat Celcius,

yaitu suhu, tekanan, dan kelembaban udara. pada tekanan 760 mm Hg. VIII Jawaban Pertanyaan 1. Sudah ada pada analisa. 2. Korona terjadi karena adanya ionisasi dalam udara, yaitu adanya kehilangan elektron dari molekul udara. Oleh karena lepasnya elektron dan ion, maka apabila disekitarnya terdapat medan listrik, maka elektron-elektron bebas ini mengalami gaya yang mempercepat geraknya, sehingga terjadilah tabrakan dengan molekul lain. Akibatnya ialah timbulnya ion-ion dan elektron-elektron baru. Proses ini berjalan terus menerus dan jumlah elektron dan ion bebas menjadi berlipat ganda bila gradien tegangan cukup besar: peristiwa ini disebut korona. 3. Karakteristik trafo pengujian tegangan tinggi: a. Hampir semua trafo penguji mempunyai sistem isolasi minyak dan intinya disebut core type. b. Untuk tegangan 50-60 kv lilitannya berbentuk polypase polyline wound disc winding. c. Lilitan primer digulung pada inti, lilitan sekunder digulung pada lilitan primer. d. Untuk tegangan di atas 500 kv digunakan beberapa transformator yang dihubungkan secara kaskade.

UNIT II PEMBANGKITAN DAN PENGUKURAN TEGANGAN TINGGI ARUS SEARAH ( DC ) I. Maksud dan Tujuan 1. Pengukuran tegangan tinggi DC dengan berbagai macam elektroda. 2. Mengetahui karakteristik tegangan dadal sela udara dengan berbagai macam elektroda II. Alat-alat yang Digunakan1.

Transformator pengujian (test transformer). Panel kontrol operator. Multiplier. Dioda penyearah (silicon rectifier). Smoothing condenser. Kabel-kabel penghubung dan tongkat pentanah. Elektrode bola, piring, batang dan jarum. Dudukan elektrode. Thermometer, Hygrometer, dan Barometer. 10. Jangka sorong.

2. 3.4.

5. 6. 7. 8. 9.

III Diagram Untai

VI. Langkah-langkah Percobaan 1. Pastikan peralatan terhubung sesai dengan untai skema. Untuk polaritas negatif arah dioda dibalik (dicoba beberapa kali pengujian sebagai pembanding).

2. 3. 4. 5. 6.

Catat kondisi lingkungan: temperatur, tekanan dan kelembaban. Jika mengalami perubahan dicatat. Atur jarak sela bola/elektroda. Masukan saklar utama NFB1, pilot lamp S2, menyala, tekan push button ON, lampu merah menyala. Putar perlahan-lahan SVR (Slidding Voltage Regulation) sampai terjadi lompatan bunga api (tegangan dadal). Catat tegangan primer trafo, tegangan dadal efektif atau sekunder trafo. Ambil beberapa sampel (3 sampai 5 kali) untuk jarak sela yang sama. Catat tegangan DC(KV).

7. 8. IV.

Ulangi percobaan untuk jarak sela yang berbeda-beda dan elektroda yang berbeda pula. Catat spesifikasi elektroda. Hasil Percobaan Hasil percobaan dapat dilihat pada laporan sementara yang terlampir pada

laporan resmi ini, sedangkan data dibawah ini merupakan hasil perhitunagan rerata.i bawah ini. Nilai KVAC rerata merupakan hasil pengamatan, sedangkan nilai KVAC standart diperoleh melalui perhitungan dengan menggunakan data hasil pengamatan, yang untuk lebih lengkapnya dapat dilihat pada bagian analisa Elektrode Jarak Elektrode Bola Diameter : 6,2 cm ELEKTRODA Piringan Diameter : 9,95 cm Batang Luas : (cm) 0,5 1 1,5 2 2,5 Jarak (cm) 0,5 1 1,5 2 2,5 1 2 3 Tegangan Tembus KV DC KV AC PV rerata 15,8 29,6 43 53,8 63,4 KVDC 11 26 38,2 51,4 61,4 15 20 36 rerata 11,9 22 31,5 39 48,7 KVAC 7,8 19 27,4 37,6 45,6 11 15 29 21,4 51,2 85 109 143 PV 11,6 40 71 104 132 20 30 70

12,5 X 12,5 cm Jarum Diameter = 0,15 cm

4 5 1 2 3 4 5 H : 60 %

46 55 8 16 30 39,6 47,8 B : 986 mBar

34 40 6 12,3 22 29 35

90 110 8 21,2 50 75 95

T : 27 oC

Gambar Grafik Hubungan Tegangan Gagal DC (KV) sebagai Fungsi Jarak Sela Berbagai SpecimenTegangan Tembus ( dalam KVA ) Tegangan Tembus ( dalam KVA )

ga ng 80 an Te 60 m bu 40 s( dal a 20 m KV 0 0.5 A) Tegangan Tembus ( dalam KVA ) 60 50 40 30 20 10

Bola

Piringan60 50 40 30 20 10 0.5 1 1.5 2 Jarak Sela ( dalam cm ) 2.5

1

1.5

2

2.5

Batang

Jarum

50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 Jarak Sela ( dalam cm ) 5

V.

2 3 4 Jarak Sela ( dalam cm ) Analisa Percobaan

1

5

Pembangkitan tegangan tinggi DC pada laboratorium pada umumnya menggunakan penyearah semikonduktor atau katub tabung hampa.Keluaran dari trafo tegangan tinggi disearahkan dengan dioda untuk menghasilkan tegangan tinggi DC untuk kemudian digunakan unmtuk pengujian isolasi susunan kapasitif , pengujian kapasitor, atau isolasi kabel dan juga penelitian terhadap gejala fisik dari peluahan dan perilaku dielektrik.

Dari pelaksanaan percobaan didapatkan data yang kemudian dirata-rata sehingga diperoleh nilai tegangan dadal rerata yang masih terpengaruh oleh temperatur, tekanan udara, dan kelembaban saat pelaksanaan percobaan. Untuk menghasilkan KV DC standar diperlukan perhitungan sebagai berikut : Faktor koreksi suhu dan tekanan : d= P 273 + t x P 273 + t = Tekanan pada saat pengujian (mBar) = Suhu pada saat pengujian (oC) = Suhu pada keadaan standar t to d=

dimana : P

Po = Tekanan pada keadaan standar 986 273 + 20 x 1013 273 + 27

d = 0,9506 Faktor koreksi kelembaban : Dari tabel, untuk suhu 27 oC dengan interpolasi maka didapat tekanan uap mutlak : 40 27 55,1 TUP = 40 20 55,1 17,5 TUP =30,66 mmHg

Sehingga nilai TPU dapat ditentukan dengan : 60% = TPU TUP TPU (pv) = 18.396 mmHg

60 TPU = 100 30,66

Maka diperoleh kelembaban mutlak : ha = 18.396 288,8 273 + 27

ha = 17,709 g/m3 Dengan melihat grafik faktor koreksi kelembaban untuk impuls, maka di peroleh faktor koreksi kelembaban : k H = 0,939

Maka tegangan tembus standar dapat dicari dengan : Vs = Vb kH d dimana : Vs = Tegangan standar Vb = Tegangan terukur

Vs =

0,939 Vb 0.9506

V s = 0,9865 Vb Dari tabel diketahui bahwa semakin besar jarak sela antar elektrode maka semakin besar pula tegangan gagal DC standarnya. Dari sini tampak juga bahwa untuk jarak sela yang sama elektrode piring menghasilkan tegangan gagal DC yang lebih kecil daripada elektrode bola, hal ini ternyata sama dengan yang terjadi pada pengujian tegangan gagal AC. Elektrode batang juga menghasilkan tegangan gagal yang lebih besar daripada elektrode jarum untuk jarak sela yang sama meskipun masih lebih kecil daripada elektrode piring dan bola. Hal ini menunjukkan bahwa besarnya tegangan gagal DC dipengaruhi oleh banyak kondisi antara lain : suhu, tekanan, dan kelembaban udara, jarak sela antar elektrode, bentuk dan ukuran elektrode. Untuk percobaan elektrode jarum dapat dijelaskan sebagai berikut. Pada elektrode yang runcing dalam udara akan dihasilkan ionisasi tumbukan apabila tegangan nyala terlampaui. Dikarenakan mobilitas elektron yang tinggi maka elektron dengan cepat akan meninggalkan daerah medan elektrik yang terionisasi. Ion-ion yang lebih lambat akan membentuk muatan ruang positif di dekat elektroda jarum dan mengubah distribusi potensial. Pada elektrode dengan titik negatif, elektron bergerak menuju plat. Ion-ion sisanya menyebabkan kuat medan yang tinggi pada ujung titik elektrode, dimana sisa medan menunjukkan beda potensial sedikit/kecil. Hal ini menghambat discharge channels dalam arah plat. Pada elektrode titik positif, elektron bergerak di depannya dan ion-ion sisanya mengurangi kuat medan di depan titik elektrode. Karena kuat medan pada arah plat bertambah maka discharge channels juga bertambah. Secara teoritis dan sesuai dengan pengamatan percobaan, dapat kita ketahui bhwa hubungan jarak sela antar elektrode dengan besarnya tegangan gagal DC standar bersifat linear untuk berbagai macam elektrode. Jadi semakin besar jarak sela maka semakin besar pula tegangan gagalnya.

VI. Kesimpulan 1. Tegangan tembus/gagal pada pengukuran tegangan tinggi DC untuk bentuk elektrode yang sama semakin besar dengan semakin lebarnya jarak sela elektrode yang digunakan. 2. Pada percobaan pengukuran dengan elektrode jarum, tegangan gagalnya relatif rendah. Hal ini dikarenakan bidang permukaan loncatan api pada sela elektrode sangat kecil (sempit) sehingga merupakan suatu titik pengumpul. 3. Grafik hubungan antara jarak sela elektrode dengan tegangan gagal DC standar bersifat linear.Dan bentuk elektrode mempengaruhi besarnya tegangan gagal untuk suatu jarak tertentu. 4. Pengukuran tegangan tembus ini dipengaruhi oleh keadaan lingkungan (tekanan, suhu, dan kelembaban) pada waktu pengujian. VII Jawaban Pertanyaan 1. Sudah terjawab pada analisa percobaan. 2. Sudah terjawab pada langkah percobaan. 3. Untai pengali tegangan Villard Grainacher. 4. Proses pembangkitan tegangan tinggi DC: Tegangan 220 Volt dari jala-jala menjadi masukan bagi transformator tegangan tinggi. Keluaran dari trafo tegangan tinggi tersebut merupakan tegangan AC/Alternating current yang sangat tinggi (dalam Orde KV) dan untuk menghasilkan tegangan tinggi DC maka tegangan tinggi AC tersebut dimasukkan ke rectifier/penyearah sehingga keluarannya merupakan tegangan tinggi DC/Direct Current. VIII. Referensi 1. Instruction Manual, High Voltage Testing Device Type D205(52) 2. Buku Panduan Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi 3. High-Voltage Experimental Technique, Dieter Kind 4. Teknik Tegangan Tinggi, Artono Arismunandar

UNIT III PENGUJIAN TEGANGAN TINGGI BAHAN ISOLASI I. Maksud dan Tujuan 1. Mengetahui karakteristik kekuatan dielektrik bahan isolasi cair dan padat.2. Mengetahui karakteristik puncture atau flashover pada bahan isolasi.

II.

Alat dan bahan yang Digunakan 1. Untai pengujian bahan isolasi dengan tegangan AC sama dengan Unit I. 2. Untai pengujian bahan isolasi dengan tegangan DC sama dengan Unit II. 3. Elektroda batang. 4. Oil tester. 5. Bahan isolasi padat (kaca, keramik, kayu jati) dan bahan isolasi cair (minyak trafo).

III.Diagram UntaiOutut AC/DC Elektroda Batang isolator

Untai pembangkit Tegangan AC/DC

VI. Langkah-langkah Percobaan 1. Pastikan peralatan terhubung sesuai dengan untai skema. 2.Catat kondisi lingkungan: temperatur, tekanan dan kelembaban. Jika mengalami perubahan dicatat. 3. Jepitkan bahan isolasi padat yang diuji diantara elektroda penguji. 4. Masukan saklar utama NFB1, pilot lamp S2, menyala, tekan push button ON, lampu merah menyala. 5. Putar perlahan-lahan SVR (Slidding Voltage Regulation) sampai terjadi lompatan bunga api (tegangan dadal). 6. Catat tegangan primer trafo, tegangan dadal efektif atau sekunder trafo. Ambil beberapa sampel (3 sampai 5 kali) untuk jarak sela yang sama. Catat tegangan DC(KV). 7. Ulangi percobaan untuk bahan isolasi yang berbeda-beda 8. Catat spesifikasi bahan isolasi. 9. Untuk pengujian isolasi cair (minyak) setelah terjadi breakdown, minyak didiamkan beberapa saat sambil diaduk agar dielektrik minyak kembali.

I.

Hasil Percobaan

Hasil perhitungan berdasarkan data dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Nilai KV AC rerata merupakan hasil pengamatan, sedangkan nilai KV AC standar diperoleh melalui perhitungan dengan menggunakan data hasil pengamatan, yang untuk lebih lengkapnya dapat dilihat pada bagian analisa. Bahan Isolasi Kayu Kaca bundar tipis Kaca bundar tebal Kaca persegi tipis Keramik Epoksi Kaca persegitebal Kaca bulat tipis Kaca bulat tebal Minyak trafo Kaca bulat lebar Epoksi Silikon rubber Kaca bulat lebar T : 26 oC II. H Keterangan Tebal : 0,6 cm Panjang : 15,5 cm Lebar : 15,5 cm Tebal : 0,3 cm Diameter : 12 cm Tebal : 0,5 cm Diameter : 12 cm Tebal : 0,3 cm Lebar & panjang : 12 cm Tebal : 0,5 cm Panjang : 11 cm Lebar : 11 cm Tebal : 7 mm Panjang & lebar : 7cm Tebal : 0,5 cm Lebar&panjang :12cm Tebal : 0,3 cm Diameter : 15 cm Tebal : 0,5 cm Diameter : 15 cm Diameter sela bola 2,5 mm Tebal : 5 mm Diameter : 20 cm Tebal : 1,5 cm Panjang & lebar : 7 cm Tebal : 0,5 cm Panjang & lebar 6 cm Tebal : 3mm Diameter : 20 cm : 60 % B : 983 mBar Tegangan Gagal PV KV AC rerata 21,1 11,9 78,6 109,4 80 56,6 102,4 107 87 107,4 9 116 108,6 81,4 87 30,1 39,5 30 23,2 38,2 38,6 33,4 38,6 7 41 39,4 31,7 35

Analisa Percobaan Peralatan tegangan tinggi pada umumnya menggunakan bahan isolasi padat

maupun cair. Ketahanannya terhadap kegagalan dielektrik melebihi udara dalam

atmosfir. Watak-watak fisis, teknologis, dan konstruksionalnya berpengaruh terhadap ketahanan tersebut. Pada bahan isolasi padat, tegangan saat terjadi flash over lebih rendah daripada tegangan kegagalan tembusnya (breakdown). Ketahanan dielektrik dari suatu bahan isolasi adalah nilai kuat medan yang masih diijinkan pada kondisi-kondisi tertentu seperti misalnya jenis tegangan, lama penerpaan, suhu, dan kelengkungan (bentuk) elektrode. Batas ketahanan dielektrik medium isolasi akan tercapai jika nilai kuat medan tembus bahan tersebut telah terlampaui pada sembarang titik. Dari data percobaan yang diperoleh dapat diamati bahwa dengan semakin tebal bahan isolasi yang digunakan maka semakin tinggi tegangan gagalnya. Hal ini ditunjukkan pada percobaan dengan menggunakan kayu, kaca lingkaran, dan kaca persegi. Misalnya pada bahan isolasi kaca persegi tipis, untuk ketebalan kaca 3 mm dan panjang serta lebar 12 cm besarnya tegangan gagal AC reratanya adalah 30 KV, sedangkan untuk kaca persegi tebal dengan tebal 5 mm dan panjang serta lebar yang sama tegangannya 38,6 KV. Besar tegangan gagal juga dipengaruhi oleh profil permukaan bahan isolasi, semakin halus permukaan bahan isolasi semakin besar tegangan gagal bahan tersebut. Hal ini tampak pada percobaan dengan bahan isolasi keramik tegangan gagal AC rerata 23,2 KV sedangkan untuk kayu yang lebih kasar menghasilkan tegangan 11,9 KV. Percobaan bahan isolasi kaca menunjukkan ketahanan dielektrik yang lebih baik dibandingkan bahan kayu dan porselen maupun bahan isolasi cair minyak transformator. Hal ini membuktikan bahwa kaca merupakan salah satu bahan isolasi yang baik untuk penggunaan pada tegangan tinggi. Bahan isolasi padat mempunyai ketahanan terhadap tegangan tembus yang lebih besar dibandingkan dengan bahan isolasi cair. Hal ini ditunjukkan pada percobaan yang menggunakan bahan isolasi minyak transformator menunjukkan tegangan gagal yang lebih rendah dibandingkan pada bahan isolasi kaca, keramik maupun kayu.Konduktivitas jenis minyak (k) sangat bergantung pada kuat medan, suhu, dan pengotoran. Nilai konduktivitas diakibatkan oleh pergerakan ion dan berkisar 10-15 sampai 10-13 S/cm untuk kandungan air 10 sampai 200 ppm. Pengukuran k dapat menunjukkan tingkat kemurnian minyak isolasi. Penguraian pengotor elektrolitik menghasilkan ion positif dan negatif. Jika terdapat kuat medan tertentu dalam dielektrik, maka akan berlangsung mekanisme kompensasi yang menyeimbangkan

kerapatan berbagai jenis ion hingga tercapai kesetimbangan antara

penciptaan,

rekombinasi,serta kebocoran ion terhadap elektroda-elektroda. Dikarenakan mobilitas ion yang berbeda, maka mekanisme ini juga berlangsung dengan laju yang berbeda pula sehingga nilai k merupakan fungsi waktu setelah penerapan tegangan. Oleh karena itu dalam mengukur nilai k dianjurkan untuk menanti beberapa saat, misalnya satu menit, hingga mekanisme transien telah hilang. Setiap bahan isolasi cair mengandung pengotor makroskopik berupa partikel-partikel serat selulosa, kapas dan lain sebagainya. Terutama jika partikel tersebut telah menyerap embun maka akan bekerja gaya yang menggerakkannya menuju daerah dengan kuat medan yang lebih tinggi dan mengarahkannya sesuai dengan arah E. Dengan cara demikian maka akan terjadi jembatan-jembatan serat. Keadaan ini menciptakan saluran konduktif yang menjadi panas akibat rugi resistif sehingga menguapkan embun yang terkandung dalam partikel. Tembus yang kemudian terjadi pada tegangan yang relatif lebih rendah dapat digambarkan sebagai tembus termal lokal pada bagian yang cacat. Mekanisme ini memiliki arti teknik yang begitu besar sehingga pada susunan-susunan elektroda tegangan tinggi harus dihindari bagian-bagian yang hanya terdiri atas minyak. Untuk ini maka digunakan tapis isolasi yang dipasang tegak lurus terhadap kuat medan elektrik. Penerapan prinsip ini menghasilkan isolasi kertas yang diresapi minyak yang merupakan dielektrik terpenting serta memiliki ketahanan dielektrik yang sangat tinggi untuk kabel, kapasitor, dan transformator.Kuat medan tembus bahan isolasi dipengaruhi oleh keadaan lingkungan sekitarnya, terutama oleh suhu, kelembaban, dan tekanan udara. Karena pengaruh lingkungan ini terdapat beberapa faktor koreksi yang perlu diperhatikan yaitu :

Faktor koreksi suhu dan tekanan :d= P 273 + t x P 273 + t

dimana :

P = Tekanan pada saat itu (mBar) t = Suhu pada saat itu (oC)Po = Tekanan pada keadaan standar

to = Suhu pada keadaan standar983 273 + 20 x 1013 273 + 26

d=

=0.951 Untuk koreksi terhadap kelembaban :

40 26 55,1 TUP = 40 20 55,1 17,5

TUP = 28,78 mmHg

H=

60 TPU = 100 28,78

TPU (pv) = 17,268 mmHg

Nilai kelembaban absolut : ha = 17,268 288,8 273 + 26

ha = 16,679 g/m3. Dengan melihat grafik faktor koreksi kelembaban untuk impuls, maka di peroleh faktor koreksi kelembaban : kH=0.945 Maka tegangan tembus standar dapat dicari dengan :Vs = Vb kH d

dimana : Vs = Tegangan standar Vb = Tegangan terukur

Vs =

0,945 Vb 0.951

V s = 0,9937 Vb

Jadi untuk mendapatkan harga tegangan dadal standart yang menentukan kekuatan isolasi suatu bahan tertentu misalnya kayu, keramik, kaca, epoksi,maupun minyak trafo masing-masing nilai rerata harus dikalikan dengan 0,9937.III. Kesimpulan

Berdasarkan data-data hasil pengukuran yang ada dan hasil analisa perhitungan yang dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Tegangan gagal suatu bahan isolasi dipengaruhi oleh : a. Sifat dielektrik bahan yang bersangkutan. b. Ketebalan bahan yang digunakan. c. Profil permukaan ( kekasaran ) bahan isolasi. Pada pengujian minyak transformator, setelah terjadi loncatan tegangan, minyak trafo menjadi kehitam-hitaman karena terjadinya perubahan sifat kimia-fisis. Terjadinya gelembung-gelembung udara dan pertikel-pertikel padat pada minyak akan menaikkan konduktivitasnya. Sehingga setelah sekian kali beroperasi, minyak transformator harus diganti agar memenuhi tujuan

2. tegangan gagal isolasi juga dipengaruhi oleh kondisi udara pada waktu pengujian, yaitu suhu, kelembaban, dan tekanan VI. Jawaban Pertanyaan 1. Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan tembus bahan yang diuji adalh temperatur, tekanan, kelembaban, ketebalan bahan yang diuji dan jenis bahan yang diuji. 2. Korona yang terjadi pada masing-masing bahan ; Pada bahan kayu, korona menembus pusat kayu tidak melalui permukaannya berbeda dengan bahan kaca,dimana korona melewati permukaan kaca tanpa merusak kaca tersebut. Untuk keramik, korona mampu menembusnya, berbeda dengan bahan isolasi yang dibuat dari epoksi dan silicon rubber yang memiliki kemiripan dengan kaca dimana saat terjadi tegangan dadal, isolasi tidak tembus dan korona hanya melewati permukannya saja. UNIT IV PEMBANGKITAN DAN PENGUKURAN TEGANGAN TINGGI IMPULSE

I. Maksud dan Tujuan 1. Pengukuran tegangan puncak impuls dengan sela bola dan batang dengan metode up-down 2. Mengetahui karakteristik sambaran surja dengan metode lightenberg. 3. Mengetahui ketahanan isolator 20 KV terhadap tegangan impuls. 4. Karakteristik pemotongan tegangan arester. II. Peralatan Percobaan 1. Transformator pengujian. 2. Dioda. 3. Multiplier. 4. Kondenser smoothing. 5. Generator impuls 4 tingkat.

6. Resistor devider. 7. Panel kontrol. 8. Dudukan elektroda. 9. Elektroda bola, batang, jarum. 10. Tongkat pentanah. 11. Dielektrik testing reservoir. 12. Osiloskop. 13. Isolator post pin 20 kv 14. Arester 12 kv, 20 kv.

III. Diagram Untai Digambarkan setelah halaman ini. Terdapat beberapa diagram blok pengujian, sesuai dengan jenis pengujiannya. 1. Diagram blok pengujian tegangan impuls dengan metode up-down output impuls untai impuls elektroda bola

2. Diagram blok pengujian karakteristik peluahan luncur dengan metode litchenberg output impulselektroda jarum&piring kaca yg ditaburi kapur

untai impuls

3. Diagram blok percobaan ketahanan isolator pos-pin 20 kV terhadap tegangan impuls output impuls

untai impuls

isolator post-pin 20 kV

4. Diagram blok percobaan pemotongan tegangan impuls arester output impuls untai impulsARESTER

IV. Langkah-langkah Praktikum 1. Amati kondisi cuaca (tekanan udara dan suhu keliling). Cari nilai faktor koreksi dengan lampiran Relative Air Density Curve. 2. Untuk tegangan V yang diinginkan cari sela bola yang diperlukan lewat lengkung Sphere Gap Discharge Voltage Curve pada lampiran pada tegangan sesuai dengan nilai V/. 3. Tentukan charging kondensor surja (tidak sampai 40 kv) yang diperlukan melalui No load output voltage curve pada lampiran dengan memperhatikan resistor pelucutan dipakai. 4. Sesuaikan lebar sela seri pada generator impuls menurut series gap charging voltage curve pada lampiran. 5. Sambungkan satu elektroda bola pada susunan sela bola dengan titik bagi pada resistor pelucut yang telah dipilih pada butir 3 di atas. 6. Jalankan triggernya. 7. Laksanakan manupulasi tegangan charging kondensor surja dan lakukan triggering sampai diperoleh tegangan 50 % SOV (15 kali). 8. Catat besar tegangan charging kondensator surja tersebut yang menghasilkan 50 % SOV. 9. Pengamatan bentuk gelombang surja dan magnitude gelombang impulsnya pada osciloscop. Magnitude gelombang impuls dapat diperoleh dengan mengalikan tegangan puncak pada osciloscop dengan faktor pengali rangkaian (resistor devider). 10. Lakukan breakdowning test pada sekeping kaca dengan tegangan impulse berpolaritas negatif dan positif (penentuan polaritas dilakukan dengan mengatur anoda dan katoda pada penyearah. 11. Gambar pelucutan Ligtherberg. 12. Lakukan pengujian isolator seperti pada sela bola. 13. Lakukan percobaan pemotongan tegangan oleh arester dengan pengamatan hasil melalui osiloskop.

IV. Hasil Percobaan Untuk pengujian impulse berlaku juga faktor koreksi. Dalam hal ini Tegangan tembus standar dirumuskan sebagai :N

kh Vs =Vb Kd

Di mana Vs : Tegangan tembus uji Vb : Tegangan tembus dalam keadaaan sebenarnya Kd : Faktor koreksi keadaan cuaca Dengan t (suhu) = 280C = 986,5 mBar = 61% tekanan (B) Humidity (H) maka, B kd = d = 0,289 . 273 + t 986,5 = 0,289. 301 = 0,9472

Tabel Hasil Percobaan 1.Metode Up-Down Tegangan Charging (KV) 20 19 18 17 16 15 1 X X X X X O X O X O X O X O X 2 3 4 5 6 Percobaan ke 7 8 9 10 11 12 13 14 15

2. Karakteristik peluahan luncur Litchenberg

a. Polaritas Positif Dengan tegangan charging 17 kv

b. Polaritas Negatif Dengan tegangan charging 17 kv

3. Ketahanan isolator post pin 20 kv Tegangan Charging (KV) 22 21 20 19 1 2 3 4 O X O O 5 X O 6 Percobaan ke 7 8 9 10 11 12 13 14 15 X O X X O O X O X

4. Pemotongan tegangan arester Hasil percobaan pada lampiran. V. Analisa dan Pembahasan Meter yang digunakan untuk mengukur tegangan harus ditera dengan tegangan peralatan 50 % dan disingkat 50 % SOV (spark oever voltage)dan sebuah sela

bola standar dari sel bola yang dihubungkan dengan terminal generator. Ada pun yang dimaksud dengan sela bola standar adalah sela bola yang memenuhi standar mengenai kualitas, jarak sela, bola dan ukuran bola. Dalam keadaan udara tertentu, sebuah bola selalu mempunyai tegangan percikan atau gagal (spark over) tertentu. Itulah sebabnya ia dapat dipakai sebagai alat pengukur tegangan. Untuk menetapkan 50% SOV ini, tiap perbandingan pelepasan diukur dengan menerapkan dua tegangan masing-masing lima kali atau lebih. Bila perbandingan ini antara 20% hingga 80 % maka 50% ditentukan secara interpolasi. Ada cara lain yang bisa digunakan untuk menentukan 50% SOV ini yakni dengan cara naik turun (Up and Down Methode). Mula-mula tegangan diterapkan pada jarak sela bola yang mendekati jarak standar (jarak sela yang menyebabkan tegangan breakdown sebesar 50% SOV). Apabila terjadi percikan maka jarak sela diperbesar sedikit-dikit. Bila percikan tak lagi terjadi pada benda uji(Percikan hanya terjadi pada elektrode generator impuls) maka jarak sela diperkecil sedikit demi sedikit hingga tidak terjadi percikan. Perlakuan seperti ini diterapkan beberapa kali terhadap sela bola sedemikian hingga diperoleh nilai yang dianggap tepat. Tegangan yang terbaca pada DC volt meter inilah yang disebut 50% SOV dan jarak sela bola adalah jarak sela standar (tentunya dengan mengasumsikan keadaan permukaan dan bentuk bola yang standar dan ideal) pada keadaan udara (t,H,B) saat pengujian . Tegangan gagal standar pada kondisi udara standar dapat diperoleh dengan memperhitungkan faktor koreksi. Tegangan gagal standar dapat bernilai lebih kecil atau lebih besar terhadap nilai yang diperoleh sebagai hasil pengujian. Pada pengujian ini berlaku pula pengaruh luas penampang elektrode terhadap besar tegangan tembus. Dalam hal ini semakin luas penampang elektrode maka tegangan tembus akan semakin besar. Hal ini dibuktikan oleh hasil yang diperoleh pada elektrode bola. Dari gambar Lithenberg yang dihasilkan dapat disimpulkan bahwa tegangan gagal DC lebih besar dari tegangan gagal AC. Jadi tegangan AC lebih besar pengaruhnya terhadap kegagalan dari pada tegangan DC. Selain itu, polaritas tegangan yang diterapkan sangat mempengaruhi besar tegangan gagal. Dalam hal ini, polaritas positif akan menyebabkan kegagalan pada level tegangan yang lebih rendah dari pada polaritas negatif.

Untuk pengujian ketahanan isolator analisanya hampir sama dengan analisa pada metode Up Down. Untuk pemotongan tegangan oleh arester pada saat sebelum pemasangan arester atau sebelum terjadi pemotongan tegangan puncaknya adalah 2,3 V. Setelah pemasangan arester yaitu untuk pertama arester polimer 20 kv tegangan charging 17 kv tegangan puncaknya adalah1,86 V, untuk arester keramik 12 kv tegangan charging 17 kv tegangan puncaknya 1,8 V. Hasil tersebut memperlihatkan bahwa sebelum masuk ke sistem tegangan terlebih dahulu dipotong oleh arester sehingga tegangan yang masuk ke sistem sesuai dengan tegangan kapasitas sistem. Perbedaan tegangan yang dipotong antara kedua arester adalah disebabkan karena perbedaan kapasitas tegangan dari arester. Untuk arester pertama kapasitas tegangannya adalah 20 kv sedangkan yang kedua 12 kv, sehingga untuk yang pertama tegangan puncaknya lebih besar dari yang kedua karena kapasitas tegangan yang pertama lebih besar dari yang kedua hal ini disebabakan karena kapasitas tegangan dari arester yang pertama lebih besar sehingga tegangan yang masuk pun lebih besar dari yang kedua. VI. Kesimpulan 1. Untuk menentukan 50% SOV dapat dilakukan percobaan bermetode naik turun. 2. Keadaan udara sangat mempengaruhi besar tegangan gagal . 3. Polaritas dari tegangan impuls berbeda bentuknya antara yang negatif dengan yang positif. Tegangan dengan polaritas Negatif berpola Menyebar merata, sedangkan polaritas Positif terpusat pada satu arah. 4. 5. Sebuah Arester dapat dimanfaatkan untuk memotong kecuraman gelombang impuls yang terjadi pada hubung singkat ataupun pada surja petir. Pada tiap elektrode pada keadaan udara yang sama, tegangan gagal sangat dipengaruhi oleh bentuk elektrode. VII. Jawaban Pertanyaan 1. Cara kerja generator impuls

yaitu: kapasitor C diberi muatan dari sebuah

sumber DC dimana ini merupakan tegangan AC yang disearahkan, melalui pemuat r. Percikan api antara sela api (spark gap) G terjadi pada waktu tegangan pemuat V mencapai suatu harga tertentu. Pada waktu itu muatan pada C dilepaskan melalu tahanan seri Rs, induktansi L dan tahanan Ro.

Dengan demikian tegangan impuls terjadi diantara terminal tahanan Ro, tahanan Rs bertindak sebagai tahanan peredam untuk menghindarkan osilasi frekuensi tinggi. Tahanan pelepas muatan Ro dipakai untuk mengatur bentuk ekor gelombang, sedangkan L bersama Ro mengatur ekor gelombang (gambar rangkaian impuls generator dapat dilihat pada lampiran). 2. Pentrigeran deperlukan untuk menghasilkan tegangan pelucutan pada sela bola sehingga akan diketahui SOV 50%. VIII. Referensi 1. Buku Panduan Praktikum Teknik Tegangan Tinggi, Lab TTT. 2. Electrical Insulation In Power System., NH Malik et all 3. Instruction Manual, High Voltage Testing Device Type D205(52) 4. High-Voltage Experimental Technique, Dieter Kind 5. Teknik Tegangan Tinggi, Artono Arismunandar 6. High Voltage Engineering Fundamentals, E. Kueffel; W.S.Zaengl