BAB I PENDAHULUAN. pesat sehingga untuk mentransmisikan energi yang besar digunakan sistem

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Permintaan kebutuhan energi listrik akan terus mengalami peningkatan secara pesat sehingga untuk mentransmisikan energi yang besar digunakan sistem tegangan tinggi [1]. Penerapan tegangan tinggi pada jaringan perlu diimbangi dengan sistem isolasi yang dapat diandalkan untuk menunjang performa operasi karena medan listrik yang diemisikan oleh kawat pun akan semakin tinggi. Isolator listrik adalah bahan yang tidak dapat atau sulit melewatkan perpindahan muatan listrik (elektron dan proton) karena elektron terikat kuat pada atom di dalam bahan isolator. Untuk isolasi tegangan tinggi, bahan isolasi yang digunakan biasanya adalah bahan isolasi padat, cair, dan gas. Bahan isolasi yang digunakan harus memiliki ketahanan dadal (withstand) yang jauh lebih tinggi daripada udara agar isolator tersebut tidak mengalami tegangan tembus dan muncul busur listrik. Untuk itu isolator dibuat dengan tingkat kepadatan yang cukup tinggi sehingga tidak ada rongga udara (void) di dalam isolator. Void harus dihindari dalam proses manufaktur karena di dalam void dapat terjadi perpindahan elektron bebas karena medan listrik. Apabila terjadi perpindahan elektron bebas secara terus menerus maka intensitas medan listrik yang tinggi akan mengakibatkan lucutan korona di sekitar permukaan isolator. Lucutan korona akan memiliki beberapa dampak diantaranya interferensi radio, audible noise, dan rugi-rugi korona. Bagi isolator sendiri, paparan korona yang terjadi secara terus menerus akan mengakibatkan adanya perubahan sifat 1

2 permukaan isolator yang tadinya hydrophobic (menolak air) menjadi hydrophilic (mudah menarik air). Sifat hydrophilic pada isolator harus dihindari karena apabila isolator ditempatkan di daerah yang mempunyai tingkat polusi cukup tinggi, misalnya daerah industri, partikel debu kimia akan menempel pada permukaan isolator. Lapisan polutan ini mungkin menjadi konduktif bila bercampur dengan air atau kelembaban atmosferik. Konduktivitas permukaan isolator yang tercemar akan meningkat, yang menyebabkan turunnya karakterisrik withstand isolator pada kondisi tersebut. Menurut beberapa penelitian terdahulu yang dijadikan rujukan, untuk mengetahui pengaruh korona pada bahan isolasi ada beberapa pengujian yang dapat dilakukan, misal Fourier Transform Infrared (FTIR) dan Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive Spectroscopy (SEM EDS). Metode FTIR akan memetakan daerah serapan spektrum inframerah yang menandakan struktur molekul senyawa pada bahan tersebut. SEM EDS akan memberikan informasi secara langsung tentang topografi (tekstur permukaan sampel), morfologi (bentuk dan ukuran), komposisi (unsur penyusun sampel), serta informasi kristalografi (susunan atom penyusunan sampel). Pada penelitian ini metode pengujian FTIR dan SEM-EDS diterapkan pada bahan isolasi dengan harapan dapat melihat perubahan komposisi senyawa kimia dan perubahan yang terjadi pada permukaan bahan isolasi dalam level perbesaran mikroskopi, sebelum dan sesudah mengalami korona. 2

3 I.2 Rumusan Masalah Berdasarkan hal-hal yang telah diuraikan pada latar belakang, pokok permasalahan yang akan dibahas dalam kajian tugas akhir ini adalah : 1. Lucutan korona yang terjadi secara terus menerus akan mempengaruhi kondisi bahan isolasi karena perubahan komposisi senyawa kimia di dalamnya. 2. Metode FTIR dan SEM-EDS diterapkan pada spesimen bahan isolasi untuk melihat perubahan komposisi senyawa kimia dan perubahan yang terjadi pada permukaan dalam level perbesaran mikroskopi, sebelum dan sesudah mengalami korona. I.3 Batasan Masalah Ruang lingkup pelaksanaan tugas akhir ini akan membatasi permasalahan pada: 1. Bahan isolasi yang digunakan berupa spesimen keramik. 2. Paparan korona pada spesimen keramik dilakukan dalam rentang waktu 0 jam, 30 jam, 48 jam, dan 72 jam 3. Paparan korona dilakukan pada level tegangan 10 kv dengan menggunakan pembangkit korona dengan susunan elektroda single-needle plane. Konfigurasi needle plane yang digunakan tidak dibahas secara mendetil pada tugas akhir ini. 4. FTIR yang dilakukan hanya untuk melihat karakteristik spektroskopi infrared, dan dibahas secara kualitatif. Proses transformasi fourier gelombang masukan infra merah tidak dibahas mendetil pada tugas akhir ini. 3

4 5. Proses analisis kualitatif pada FTIR hanya dilakukan pada daerah operasi. Pada daerah sidik jari tidak dilakukan analisis secara mendetail karena kompleksnya partikel penyusun, sehingga pada penelitian kali ini hanya digunakan untuk menunjukan penambahan bilangan gelombang akibat korona. 6. SEM-EDS yang dilakukan untuk mencari informasi secara langsung tentang topografi (tekstur permukaan sampel), morfologi (bentuk dan ukuran ), komposisi (unsur penyusun sampel), serta informasi kristalografi (susunan atom penyusun sampel). Proses pengujian yang berlangsung tidak akan dibahas mendetil pada penelitian ini. I.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian I.4.1 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian tugas akhir ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh korona terhadap spesimen keramik, terutama perubahan komposisi kimia bahan yang terjadi. 2. Penerapan metode FTIR dan SEM-EDS pada bahan isolasi sebelum dan sesudah mengalami korona untuk mengetahui perubahan komposisi senyawa kimia dan perubahan yang terjadi pada permukaan dalam level mikroskopi. I.4.2 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah pengetahuan tentang dampak dan akibat paparan korona (corona discharge) yang dapat menjadi suatu acuan alternatif, dan tambahan ilmu pengetahuan dan teknik tentang metode 4

5 pengujian terhadap model bahan isolator tegangan tinggi. Metode pengujian isolator menjadi lebih lengkap. Penelitian dan pengkajian tentang masalah ini juga dapat memberi kontribusi pada teknologi khususnya pada teknik ketenagalistrikan untuk dapat mengetahui bahan isolasi yang baik dan berkontribusi untuk menambah metode pengujian bahan isolasi elektrik. 5