KAREKTERISTIK KABEL JENIS NYFGbY TERHADAP PENGUJIAN TEGANGAN TEMBUS

Transkripsi

1 KAREKTERISTIK KABEL JENIS NYFGbY TERHADAP PENGUJIAN TEGANGAN TEMBUS Slamet Hani 1 1 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Kampus ISTA Jl. Kalisahak No. 28 Kompleks Balapan Yogyakarta Telp , Fax , shan.akprind@gmail.com ABSTRACT One cable is often used in underground conduits is NYFGBY type cables. In addition NYFGBY cable is also used for low voltage (low voltage) that should not be energized or excessive voltage continuously. NYFGbY cable is a cable that comes with a steel shield to prevent cable damage directly resulting from the clash of the hard things, to know the nature and function of the cable in the cable guide can be maximized so that the cable used is provided in its needs. Utilization ground cable would be better than the airways and township especially.with the breakdown voltage testing can determine the ability of the cable so as not to exceed the actual capabilities compared with its rated value, so as to know the shelf life and the characteristics of the cable.from the results of tests performed on the test voltage cable failed at SPLN 43-2 / IEC Kabelindo NYFGBY 4x16 mm2 rm 0.6 / 1.2 kv (SNI) PVC sheathed with rated voltage 0.6 / 1.2 kv, the highest voltage with the fastest time at 41 kv, and for testing with up to 300 seconds which is capable of large voltage is kv isolation detained. That the cable is able to withstand a voltage greater than the value set by SPLN Keywords: cable NYFGbY, breakdown voltage, PVC. PENDAHULUAN Salah satu peralatan penyaluran yang digunakan dalam sistem instalasi, distribusi dan transmisi adalah kabel. Dengan demikian kabel-kabel yang digunakan pada sistem distribusi dan transmisi harus memenuhi standar yang ditentukan. Baik dari segi konduktor yang digunakan, bahan isolasinya, serta keseluruhan kontruksi dari kabel. Kabel tersebut dinyatakan lulus uji dan dapat digunakan atau dipasang pada saluran distribusi dan transmisi apabila hasil pengujian yang diperoleh telah sesuai dengan kualifikasi yang dibutuhkan, yaitu dengan mengacu pada standar tertentu serta bergantung pula pada permintaan konsumen. Karakteristik elektrik dan mekanik pada isolasi tergantung pada bahan yang digunakan, bahan dielektrik isolasi harus memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi, salah satu materi yang bisa dan dapat digunakan sebagai materi pengisolasi adalah jenis polimer plastik. Maka kualitas isolasi peralatan menentukan keandalan dan keamanan operasi sistem tenaga listirk. Sehingga perlu dilakukan pengujian terhadap komponen-komponen listrik. Pengujian dilakukan untuk menguji apakah kualitas kemampuan isolasi peralatan memenuhi spesifikasi yang telah ditetapkan untuk peralatan tersebut. Hal yang harus diperhatikan pada setiap kabel listik bertegangan tinggi yaitu pada kekuatan isolasi suhu kabel tersebut, maka pada saat proses produksi awal hal yang harus diperhatikan kekuatan isolasi mencapai suhu keberapa kabel tersebut masih aman/baik sesuai dengan ketentuan standard isolasi yang ditentukan, apabila sudah terbukti baik maka kabel tersebut siap untuk dipasarkan (Sutatri dkk, 2004). Dalam struktur molekul material isolasi, elektron-elektron terikat erat pada molekulnya, dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang disebabkan oleh tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat isolasi pada tempat itu hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan tegangan akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul ke molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik isolator akan berubah bila material tersebut kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity) seperti adanya arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangan gagal (Ariawan dkk, 2010). Bahan isolasi digunakan untuk memisahkan bagian-bagian bertegangan atau bagianbagian yang aktif. Untuk itu sifat kelistrikannya memegang peran yang sangat penting, namun demikian sifat mekanis, sifat termal, ketahanan terhadap bahan kimia serta sifat lainnya perlu C-41

2 diperhatikan (Muhaimin 1999). Ketahanan isolasi kabel berbahan PVC akan menurun dengan kenaikan temperatur. Hal ini disebabkan karena menurunya impedansi bahan sebagai akibat terjadinya degradasi isolasi kabel yakni berubahnya struktur kimia dari bahan yang baik, sehingga bahan isolasi tersebut tidak stabil terhadap temperatur (Hermawan, 2006). Pengujian dilakukan pada jenis bahan isolasi adalah untuk mengetahui kinerja isolasi, supaya kegagalan dalam operasi dapat dihindarkan sebelumnya dan memberikan suatu pengetahuan tentang bahan dari isolasi tersebut (Artono Arismunandar, 1983) METODE Pengujian dilakukan di Laboratorium Tegangan Tinggi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Pengujian yang dilakukan yaitu pengujian terhadap tegangan tembus pada isolasi kabel. Dari hasil pengujian tersebut selanjutnya dapat digunakan sebagai pertimbangan dalam penggunaan bahan sebagai isolasi. Untuk melakukan pengujian tersebut maka diperlukan sampel kabel. Kabel yang digunakan adalah: SPLN 43-2 / IEC KABELINDO NYFGBY 4x16 mm 2 rm 0,6/1,2 kv (SNI). Pengujian mekanis yaitu pengujian kuat tarik (Tensile Strength) sesuai dengan SPLN 39-1 pasal 9 Sub ayat 43. Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui kuat tarik dan pemuluran dari bahan isolasi, khususnya bahan PVC. Sehingga dapat mengetahui sifat-sifat mekanik dari bahan isolasi tersebut. Pengujian ini dilakukan pada isolasi sebelum dan sesudah mengalami proses penuaan. Proses penuaan (ageing) dengan mencetak isolasi berbentuk helter (Dumble), kemudian dipanaskan didalam oven dengan suhu ± 80 0 C selama 7 x 24 jam. Setelah itu baru diuji kuat tariknya. Besarnya kuat tarik (Tensile Strength) sebelum dan sesudah proses penuaan tidak boleh dari 20 %. Alat Pengujian meliputi antara lain: Mesin kuat tarik ( Zwick ) Micrometer Mistar Spidol Artline 70 Pengambilan Contoh dan Menentukan Luas Penampang, pengujian dengan dilakukan dengan 2 x, yaitu pengujian sebelum penuaan dan pengujian setelah penuaan. Sampel untuk uji berbentuk helter atau dumble. Dengan mengukur ketebalan (Thickness) dan lebar (Width) pada helter. Lebar helter 4 mm dan diberi tanda untuk jarak pemuluran yaitu 20 mm. Gambar 1. Bentuk Helter (Dumble) Kemudian menghitung luas penampang dari helter tersebut dengan persamaan sebagai berikut :. A = Thickness x Width..... (1) dimana : A : Luas penampang bentuk helter / dumble (mm 2 ) W : Lebar Helter (mm) T : Tebal Helter (mm) Cara Pengujian, pengujian dilakukan dengan mesin penarik (Zwick). Semua kepingan C-42

3 pengujian harus disimpan pada suhu 30 0 ± 5 0 C paling sedikit 3 jam sebelum dilakukan pengujian kuat tarik. 1. Bahan uji yang sudah dipersiapkan dijepit pada kedua ujungnya dengan penjepit(grip) mesin kuat tarik. Penjepit mesin penarik diperbolehkan dari jenis pengencangan sendiri. 2. Setelah kedua ujung helter dijepit, kemudian ditarik (hingga putus). Besarnya pemuluran ditentukan dengan mengukur jarak antara kedua garistanda pada saat kepingan itu putus dengan menggunakan micrometer. 3. Kecepatan pemisah (rate of separation) adalah : 250 ± 50 mm/menit untuk semua jarak. 4. Untuk menghitung harga kuat tarik semua beban pada saat putus harus dihubungkan dengan luas penampang dari kepingan pengujian sebelum ditarik. Kuat Tarik (Tensile Strength) :.....(2) dimana : Tensile Strength : Kuat Tarik (kg/mm 2 ) F: Breaking Force / Gaya tarik setelah putus (kg) A: Luas penampang (mm 2 ) Besarnya prosentase pemuluran saat helter ditarik hingga putus adalah : Elongation :... (3) dimana : L0 : Jarak semula (mm) L1 : Jarak setelah beban putus (mm) Pengujian tahanan isolasi yaitu bertujuan untuk mengetahi tahan isolasi yang ada pada isolasi kabel, nilai tahan isolasi harus sesuai dengan standard SPLN yaitu minimal 40 MΩ/km. Untuk mencari nilai resistan isolasi dengan menggunkan rumus:... (4) Alat pengujian: Menggunakan Megger Cara pengujian: Pertama, Persiapkan alat megger dan kupas ujung kabel hingga terlihat penghantarnya (Conduktor). Kedua, Hubungkan masing-masing kedua penjepit megger pada ujung kabel dengan warna yang berbeda kemudian nyalakan alat tersebut dengan tegangan 500V dengan waktu kurang lebih satu menit, setelah mendapatkan nilai yang tertera pada alat tersebut kemudian dipindah penjepit alat tersebut ke kabel yang lain yang belum dilakukan pengujian. Pengujian Tegangan flash Over Isolasi dan Selubung Luar, pengujian ini dilakukan untuk mencari tegangan kritis pada isolasi kabel, pengujian ini dilakukan hingga tegangan menembus isolasi, Pengujian ini dilakukan sampai dua kali jenis percobaan yaitu pada selubung luar dan isolasi pembungkus dalam penghantar. Alat Pengujian - Pembangkit tegangan tinggi AC - Rangkaian pembagi tegangan - Pembaca tegangan dengan menggunakan multi tester Cara Pengujian, pertama ujung kabel dikupas hingga tertinggal pelindung mekanis yang disebut armouring, kemudian menjepitkan kawat penghubung dari konduktor ke pembangkit tegangan. Kawat ground diletakkan ditengah-tengah dari panjang kabel itu sehingga didapat jarak antar sumber tegangan dengan kawat ground. Kedua, sebelum mendapatkan tegangan C-43

4 tembus, terlebih dahulu menentukan titik jarak terjauh dari tegangan yang mampu ditahan oleh isolasi, dengan mengatur jarak elektroda dari 5 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, dan 40 cm. Ketiga, setelah terpasang semua, Kemudian menghidupkan pembangkit tegangan tinggi, dan alat menaik tegangan dengan sendirinya akan menaikkan tegangan hingga terjadi flash over. Keempat, proses pengujian pada selubung luar dan isolasi pembungkus penghantar (conductor) sama. Kelima, kemudian mencatat hasil pengujian Pengujian arus bocor pada Isolasi ini dilakukan hanya pada isolasi bagian dalam saja, pengujian dielektris yang dilakukan adalah pengujian arus bocor. Pengujian arus bocor dimaksudkan untuk mendapatkan data berupa nilai arus bocor dari tahanan isolasi PVC jika diterapkan pada tegangan kritis lewat denyar (flash over) standard. Pengujian arus bocor ini memerlukan Oscilloscope sebagai alat bantunya. Input tegangan yang masuk kedalam Oscilloscope harus sesuai dengan karakteristik kemampuan Oscilloscope tersebut. Piranti pengaman dan perlindungan Oscilloscope diperluikan untuk membatasi tagangan besar yang masuk ke dalam Oscilloscope dengan cara memasang rangakaian pembagi tegangan. Pengujian Tegangan Kritis, pengujian ini dimaksudkan agar kita dapat mengetahui titik tegangan kritis pada sampel uji. Pengujian tegangan kritis dapat dilihat pada diagram alir berikut: Mulai Menyiapkan kabel sempel Naikkan tegangan SVR Catat Tegangan Krits Menaikkan Tegangan Mencatat Hasil Buat Grafik Selesai Gambar 2. Diagram Alir Pengujian Tegangan Kritis Penujian arus bocor dimaksudkan untuk mendapatkan data berupa nilai arus bocor yang diterapkan pada 50% tegangan gagalnya. Pengamatan arus bocor ini memerlukan alat osiloskop sebagai alat bantu. Input tegangan yang masuk kedalam osiloskop sesuai dengan karakteristik kemampuan osiloskop tersebut dengan menggunakan pembagi tegangan. Peranti pengamanan dan pelindungan bagi osiloskop diperlukan untuk membatasi tegangan yang besar yang masuk kedalam osiloskop dengan cara memasang rangkaian pembagi tegangan dan sela jarum. C-44

5 Rangkaian Penguji, dibawah ini rangkaian dasar pembangkit tegangan yang digunakan dalam pengujian Gambar 3. Gambar 3. Skema Rangkaian pembagi tegangan PEMBAHASAN Dalam pengujian mekanis yaitu pada kuat tarik (Tensile Strength), dilakukan sebanyak 5 sampel terhadap selubung luar kabel (Outer Sheath) berbahan PVC tipe YM/1 (balack). Pengujian dilakukan sebelum dan sesudah proses penuaan (ageing). Dari hasil pengujian tersebut dapat dituliskan dalam bentuk Table 1. Tabel 1. Pengujian kuat tarik sebelum penuaan (before ageing) Sample No. Width ( cm ) Thickness ( cm ) Breaking Force ( kg ) Tensile Strength ( Elongation ( % ) kg/cm 2 ) 1 0,4 0,133 9,7 182, ,9 2 0,4 0, , ,4 0,144 11,3 196, ,4 0,145 11,5 198, ,4 0,145 11,4 196, Mean Value 192, Gambar 4. Grafik Pengujian kuat tarik sebelum penuaan (before ageing) C-45

6 Tabel 2. Pengujian kuat tarik setelah penuaan ( After ageing ) Sample Width Thickness Breaking Tensile Elongation Force Strength ( No. ( cm ) ( cm ) ( kg ) kg/cm 2 ) ( % ) Mean Value Gambar 5. Grafik Pengujian kuat tarik setelah penuaan (After ageing) Setelah diuji kuat tarik dan prosentase pemulurannya bahan isolasi jenis PVC. Maka dapat dibandingankan antara bahan yang tidak mengalami proses penuaan (Before Ageing) dengan bahan yang telah mengalami proses penuaan (After ageing). Dimana grafik kuat tarik sebelum proses penuaan meningkat terus, hal ini disebabkan pada bahan belum terjadinya kegagalan yang diakibatkan oleh beberapa faktor karena tidak mengalami perlakuan (Treatment) sehingga ikatanikatan struktur pada bahan belum berubah. Berbeda dengan bahan yang telah mengalami proses penuaan (After ageing). Hal ini dapat dilihat dalam table 2 dan grafik 5 pengujian kuat tarik. Dimana bahan mengalami degradasi, akibat perlakuan (Treatment) yaitu proses penuaan dengan dipanaskan selama waktu yang telah ditentukan. Sehingga dapat mempengaruhi ikatan-ikatan kimia dalam struktur bahan yang dapat mengakibatkan umur bahan menjadi lebih pendek dan kekuatan mekanis bahan berkurang. Pengujian Tahan (Resistance), hasil pengujian tersebut didapat nilai hasil pengujian yaitu: Nilai terbaca pada alat = 12Ω Factor suhu = 4.25 Panjang kabel = 1005 M Maka resistan yang didapat pada isolasi: Dengan demikian tahanan isolasi yang diuji memenuhi syarat, karena nilai minimum standarisasi 40 Ohm. C-46

7 Gambar 6. Pengukuran Tahanan Isolasi Mengguanakan Megger. Pengujian Flash Over dan Tegangan Gagal pada Selubung Luar, pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui tegangan gagal pada isolasi selubung luar kabel, pengujian ini mengamati sebatas tegangan gagal isolasi. Untuk menentukan tegangan sekunder (Vs) didapat dari perkalian 466 dikalikan dengan tegangan primer (Vp) dimana Vs = 466 x Vp. Table 3. Pengujian Tegangan Flash over pada selubung luar Jarak elekrtoda (cm) Tegangan primer (V) Tegangan sekunder (kv) Keterang an 42 19,572 Flash 43 20,038 Flash 44 20,504 Flash 61 28,426 Flash 62 28,892 Flash 61 28,426 Flash 81 37,746 Flash 78 36,348 Flash 78 36,348 Flash 82 38,212 Flash 81 37,746 Flash 81 37,746 Flash 82 38,212 Flash 82 38,212 Flash 82 38,212 Flash 87 40,542 Flash 84 39,144 Flash 85 39,610 Flash 88 41,008 Gagal 88 41,008 Gagal 88 41,008 Gagal C-47

8 Gambar 7. Grafik Flash over selubung luar Pengujian Tegangan Tembus, pengujian ini bertujuan untuk menguji isolasi pada tegangan kritis dengan tegangan tinggi sebesar 28 kv hingga mencapai tegangan akan menembus isolasi, dimana pengujian ini bertujuan untuk mengetahui tegangan tertinggi. Tabel 5. Tegangan tembus isolasi Sampel I II III iv V Vp (V) Vs (Vp x 466) (kv) Keterangan ,2396 OK ,8064 OK ,4198 Tembus ,2862 OK ,9462 OK ,6742 Tembus ,9134 OK ,5696 OK ,7132 Tembus ,0998 OK 70 32,620 OK ,0898 Tembus ,6124 OK 70 32,620 OK 75 34,950 Tembus Pengujian Arus Bocor pada Isolasi, pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan data berupa nilai arus bocor yang diterapkan pada 50% tegangan gagalnya. Pengamatan arus bocor ini memerlukan ociloskop sebagai alat bantunya, input tengangan yang masuk kedalam osciloscop sesuai dengan karakteristik. C-48

9 Tegangan masukan Vp (V) Tabel 6. Pengujian arus bocor Vs (kv) frekuensi (Hz) Arus bocor Vrms (mv) Vpp (mv) , , , , , , Gambar 9. Grafik Perbandingan arus bocor pada isolasi detik 0 dan 300 Perbedaan nilai arus bocor pada tegangan yang berbeda. Dari hasil pengujian ini juga Dari grafik hasil pengujian tersebut dapat dianalisis bahwa semakin besar tegangan yang masuk maka semakin besar pula arus bocor menembus isolasi, hal ini ditunjukkan dengan didapat hasil bahwa semakin tinggi suhu isolasi PVC pada suhu kerja maka isolasi akan lebih baik. Pengujian yang dilakukan dengan tingkat tertentu, yaitu 3,598kV, 5,000kV 7,409kV, 9,926 kv, 12,489kV dan 14,819kV. Pada grafik menunjukkan bahwa semakin besar tegang yang diberikan maka semakin besar juga arus bocor yang ditimbulkan. Kerusakan struktur isolasi diakibatkan oleh tegangan yang berlebihan sehingga mengakibatkan menumpuknya ion-ion sehingga kerusakan pada isolasi semakin besar sehingga mengakibatkan kegagalan pada isolasi PVC. Kerusakan pada PVC dipengaruhi oleh suhu, baik karena terjadinya pemutusan rantai maupun karena pengaruh reaksi substituent, menyebabkan perubahan sifat PVC. Dalam pengujian perubahan sifat listrik tampak pada turunya ketahanan isolasi, sedangkan perubahan fisik tampak pada saat isolasi mengalami kerusakan. KESIMPULAN Dari hasil pengujian yang telah dilakukan tentang kemampuan kabel NYFGbY maka dapat disimpulkan: 1. Dalam melakukan pengujian mekanik sebelum penuaan pada grafik menunjukkan kekuatan tarik mengalami kenaikan, sedangkan setelah proses penuaan akan terjadi degradasi yang mengakibatkan kekuatan mekanis bahan berkurang dan umur menjadi pendek. 2. Pada pengujian tegangan tembus tegangan maksimum yang mampu ditahan isolasi dengan 32,95 kv. 3. Pada pengujian yang dilakukan dengan tingkat tertentu, yaitu 3,598kV, 5,000kV 7,409kV, 9,926 kv, 12,489kV dan 14,819kV. Pada grafik menunjukkan bahwa semakin besar tegang yang diberikan maka semakin besar juga arus bocor yang ditimbulkan. C-49

10 DAFTAR PUSTAKA Abduh, Syamsir, 2003, Teori Kegagalan Isolasi, Universitas Trisakti. Ariawan, Putu Rusdi, 2010, Analisis Kegagalan Minyak Transformator, Universitas Udayana Denpasar. Artono Arismunandar, 1983, Teknik Tegangan Tinggi-Suplemen Fakultas Teknik UI. Diko prama yuda karakteristik arus terhadap arus bocor Skripsi S1 Teknik Elektro, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 2011 Hermawan, Indra, 2006, Skripsi Pengujian Tegangan Tembus & Arus Bocor Terhadap Tahanan Isolasi Kabel Tegangan Rendah, Jurusan Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains & Teknologi Akprind, Yogyakarta. Muhaimin, 1999, Bahan-Bahan Listrik, Pradnya Paramita, Jakarta. Pabla, A S Abdul Hadi (Alih bahasa), 1986, Sistem Distribusi Daya Listrik Sutatri, Barokah, pengaruh suhu lebih terhadap keatahan isolasi kabel Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 2004 C-50