PENGARUH KOMPOSISI RESIN TERHADAP SIFAT ELEKTRIK DAN MEKANIK UNTUK BAHAN ISOLATOR TEGANGAN TINGGI

dokumen-dokumen yang mirip
ANALISIS SIFAT MEKANIK UNTUK FEEDTHROUGH

1 BAB I PENDAHULUAN. mungkin memiliki keseimbangan antara sistem pembangkitan dan beban, sehingga

BAB I PENDAHULUAN. Tenaga listrik adalah unsur yang paling penting dalam kehidupan modern

BAB III TEGANGAN GAGAL DAN PENGARUH KELEMBABAN UDARA

Analisis Kegagalan isolasi Minyak Trafo jenis energol baru dan lama dengan minyak pelumas

ANALISIS ARUS BOCOR DAN TEGANGAN FLASHOVER PADA ISOLATOR SUSPENSI 20 kv 3 SIRIP DENGAN 4 TIPE SIRIP BERBAHAN POLIMER RESIN EPOKSI SILANE SILIKA

BAB I PENDAHULUAN. tegangan tinggi digunakan dalam peralatan X-Ray. Dalam bidang industri, listrik

1 BAB I PENDAHULUAN. Energi listrik merupakan kebutuhan utama dan komponen penting dalam

FLASHOVER PADA BAHAN ISOLASI RESIN EPOKSI DENGAN BAHAN PENGISI ALUMINA, PASIR SILIKA DAN FIBER GLASS

ANALISIS PENGARUH KOMPOSISI SILICONE RUBBER

T. Haryono 1, Avrin Nur Widiastuti 1, Arya Bagus Sanjaya 2

BAB I PENDAHULUAN. dibangkitkan oleh sebuah sistem pembangkit perlu mengalami peningkatan nilai

PENGUJIAN TEGANGAN TEMBUS MEDIA ISOLASI UDARA DAN MEDIA ISOLASI MINYAK TRAFO MENGGUNAKAN ELEKTRODA BIDANG

PENGUJIAN TEGANGAN TEMBUS KARPET INTERLOCKING PT. BASIS PANCAKARYA LAPORAN

BAB I PENDAHULUAN. manusia, karena sebagian besar energi listrik yang telah di konversikan

PENGUJIAN ISOLASI MINYAK TROFO TEGANGAN TINGGI TERHADAP PERUBAHAN SUHU.

PEMANFAATAN ISOLASI RESIN EPOKSI SEBAGAI UPAYA MENINGKATKAN KUALITAS PENYALURAN ENERGI LISTRIK DITINJAU DARI KARAKTERISTIK HIDROFOBIK

BAB I LATAR BELAKANG. berlangsung secara aman dan efisien sepanjang waktu. Salah satu solusi yang dapat dilakukan untuk menyalurkan listrik secara

1. BAB I PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN. sebagainya. Namun masalah utama dalam energi listrik adalah menyangkut. menimbulkan masalah baru yaitu masalah isolasi.

BAB II BUSUR API LISTRIK

PENGARUH UKURAN BUTIRAN AIR HUJAN TERHADAP TEGANGAN TEMBUS UDARA

BABI PENDAHULUAN. semakin meningkat, maka perlu dilakukan suatu perencanaan dalam sistem

MODUL PRAKTIKUM TEKNIK ARUS DAN TEGANGAN TINGGI

KAJIAN BAHAN ISOLATOR UNTUK TEGANGAN TINGGI MBE LATEKS

1 BAB I PENDAHULUAN. perusahaan penyedia tenaga listrik. Standar yang lebih tinggi tersebut adalah

BAB I PENDAHULUAN. fenomena partial discharge tersebut. Namun baru sedikit penelitian tentang

BAB II ARUS BOCOR DAN KELEMBABAN UDARA

Unjuk Kerja Isolator 20 kv Bahan Resin Epoksi Silane Silika Kondisi Basah dan Kering

BAB II ISOLATOR PENDUKUNG HANTARAN UDARA

PENGUJIAN TEGANGAN FLASHOVER DAN ARUS BOCOR PADA ISOLATOR 20 KV BERBAHAN RESIN EPOKSI SILANE KONDISI BASAH DAN KERING

PENGARUH PERSENTASE FENOL TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK JAGUNG

ANALISIS PENGARUH KEADAAN SUHU TERHADAP TEGANGAN TEMBUS AC DAN DC PADA MINYAK TRANSFORMATOR. Sugeng Nur Singgih, Hamzah Berahim Abstrak

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

I. PENDAHULUAN. Isolasi adalah suatu bahan yang berfungsi untuk mengisolasi konduktor yang

BAB I PENDAHULUAN. Terjadinya kegagalan alat-alat listrik yang bertegangan tinggi ketika dipakai

LUQMAN KUMARA Dosen Pembimbing :

BAB I PENDAHULUAN. lapisan masyarakat untuk mendukung kegiatannya sehari-hari. Di kota-kota besar

1 BAB I PENDAHULUAN. menyalurkan daya listrik dari pembangkit ke konsumen yang letaknya dapat

BAB I PENDAHULUAN. dalam pengelolaan listrik, salah satunya adalah isolasi. Isolasi adalah suatu alat

BAB I PENDAHULUAN. Energi listrik menjadi kebutuhan yang penting dalam kehidupan manusia saat ini,

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK SERTA STRUKTUR MIKRO KOMPOSIT RESIN YANG DIPERKUAT SERAT DAUN PANDAN ALAS (Pandanus dubius)

RANCANGAN TRANSFORMATOR 625 VA TERISOLASI PADA TEGANGAN TINGGI 300 KV UNTUK CATU DAYA FILAMEN SUMBER ELEKTRON MBE LATEKS

BAB III METODE PENELITIAN Alat Penelitian 1. Mesin electrospinning, berfungsi sebagai pembentuk serat nano.

ANALISA PENGARUH VARIASI DAN KOMPOSISI BAHAN PENGISI TERHADAP UNJUK KERJA SAMPEL ISOLATOR RESIN EPOKSI SILANE

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia. Abstrak

BAB II TEGANGAN TINGGI. sehingga perlu penjelasan khusus mengenai pengukuran ini. Ada tiga jenis tegangan

KARAKTERISASI GULUNGAN DAN ISOLATOR TRAFO FREKUENSI TINGGI (TFT) PADA SUMBER TEGANGAN TINGGI COCKROFT WALTON MBE LATEKS

PRESENTASI TUGAS AKHIR PENGARUH SIFAT MEKANIK TERHADAP PENAMBAHAN BUBBLE GLASS, CHOPPED STRAND MAT DAN WOVEN ROVING PADA KOMPOSIT BENTUK POROS

DAMPAK GEJALA MEDAN TINGGI PADA TRANSFORMATOR AKIBAT EFEK KORONA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Isolator. Pada suatu sistem tenaga listrik terdapat berbagai bagian yang memiliki

KARATERISTIK PENGUJIAN MINYAK NABATI SEBAGAI ALTERNATIF ISOLASI PENGGANTI MINYAK TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 20 kv

EFEKTIFITAS PEMANFAATAN PASIR PANTAI BERKALSIUM SEBAGAI MATERIAL PENGISI BAHAN ISOLASI RESIN EPOKSI UNTUK ISOLATOR LISTRIK

ANALISA PENGARUH PENAMBAHAN SILANE TERHADAP UNJUK KERJA ISOLATOR BAHAN RESIN EPOKSI DENGAN KONTAMINAN PANTAI

Perancangan dan Realisasi Pembangkit Korona dengan Sumber DC dari Baterai 12 Volt DC Menggunakan Flyback Converter

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

ANALISIS KARAKTERISTIK ARUS BOCOR DAN SUDUT KONTAK PADA BAHAN ISOLASI RESIN EPOKSI DENGAN CAMPURAN ABU SEKAM

I. PENDAHULUAN. Kebutuhan energi listrik terus meningkat seiring dengan perkembangan pola hidup

BAB I PENDAHULUAN. Sistem tenaga listrik terdiri atas tiga bagian utama, yaitu pusat pembangkit,

ANALISA PENGUJIAN TARIK SERAT AMPAS TEBU DENGAN STEROFOAM SEBAGAI MATRIK

STUDI DISTRIBUSI TEGANGAN DAN ARUS BOCOR PADA ISOLATOR RANTAI DENGAN PEMBASAHAN

Departemen Teknik Elektro, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, SH Kampus UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indonesia.

ISOLATOR 2.1 ISOLATOR PIRING. Jenis isolator dilihat dari konstruksi dan bahannya dibagi seperti diagram pada Gambar 2.1. Universitas Sumatera Utara

PEMANFAATAN BATU BERSILIKA, SILANE, DAN VINYL SILANE SEBAGAI PENGISI BAHAN ISOLASI RESIN EPOKSI UNTUK ISOLATOR LISTRIK

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

PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN HARDENER DENGAN RESIN POLYESTER TERHADAP KUAT TARIK DAN BENDING POLIMER TERMOSET

BAB I PENDAHULUAN. minim gangguan. Partial discharge menurut definisi IEEE adalah terjadinya

Pengaruh Equivalent Salt Deposit Density (ESDD) Terhadap Tegangan Flashover

KARAKTERISTIK BERBAGAI JENIS BAHAN ISOLASI KABEL INSTALASI TEGANGAN RENDAH

The 2nd University Research Coloquium 2015 ISSN

PENGARUH POSISI STUB ISOLATOR TERHADAP DISTRIBUSI TEGANGAN PADA ISOLATOR PIRING GELAS

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. (a) (b) (c) (d) Gambar 4.1 Tampak Visual Hasil Rheomix Formula : (a) 1, (b) 2, (c) 3, (d) 4

ANALISIS DEGRADASI PERMUKAAN BAHAN ISOLASI RESIN EPOKSI DENGAN PENGISI PASIR PANTAI YANG MENGANDUNG BANYAK KALSIUM. Jl. Kasipah No.

III. METODE PENELITIAN. Tempat pelaksanaan penelitian sebagai berikut: 2. Pengujian kekuatan tarik di Institute Teknologi Bandung (ITB), Jawa Barat.

EKSPERIMEN UJI PADA DAYA TINGGI DARI HEAD SUMBER ION UNTUK SIKLOTRON

JURNAL TEKNOLOGI TECHNOSCIENTIA ISSN: Vol. 6 No. 2 Februari 2014

ANALISIS KARAKTERISTIK BREAKDOWN VOLTAGE PADA DIELEKTRIK MINYAK TRANSFORMATOR 45 MVA DENGAN SUHU OPERASI YANG BERVARIASI DI PUSAT LISTRIK KOTA PANJANG

III.METODELOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan selama tiga bulan terhitung pada bulan Februari Mei

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknologi Material, Laboratorium

BAB I PENDAHULUAN. konsumen yang letaknya saling berjauhan. Karena dengan menaikkan tegangan maka

Pengaruh Variasi Fraksi Volume, Temperatur, Waktu Curing dan Post-Curing Terhadap Karakteristik Tekan Komposit Polyester - Hollow Glass Microspheres

Efek Polaritas dan Fenomena Stres Tegangan Sebelum Kegagalan Isolasi pada Sela Udara Jarum - Plat

PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP TEGANGAN TEMBUS PADA BAHAN ISOLASI CAIR

DESAIN SISTEM PENDINGIN TRANSFORMATOR FREKUENSI TINGGI PADA MESIN BERKAS ELEKTRON 300 kev/20 ma

PENGARUH KEKUATAN BENDING DAN TARIK BAHAN KOMPOSIT BERPENGUAT SEKAM PADI DENGAN MATRIK UREA FORMALDEHIDE

BAB III LANDASAN TEORI

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Desember 2012 hingga bulan April 2013 di

BAB I PENDAHULUAN. listrik demi menjaga kelangsungan hidup mereka. Pada proses sistem tenaga. transmisikan dan didistribusikan kepada para konsumen.

BAB III METODE PENELITIAN

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

ARESTER SEBAGAI SISTEM PENGAMAN TEGANGAN LEBIH PADA JARINGAN DISTRIBUSI TEGANGAN MENENGAH 20KV. Tri Cahyaningsih, Hamzah Berahim, Subiyanto ABSTRAK

BAB IV ANALISA PERHITUNGAN PERTUMBUHAN PEMOHONAN LISTRIK PADA KABEL TANAH TEGANGAN MENENGAH 20 KV

MODUL PRAKTIKUM TEKNIK TEGANGAN DAN ARUS TINGGI

BAB III METODE PENELITIAN. Mulai

PENENTUAN FRAKSI FILLER SERBUK ALUMINIUM DALAM PEMBUATAN KOMPOSIT EPOKSI SEBAGAI BAHAN ALTERNATIF BALING-BALING KINCIR ANGIN TUGAS AKHIR.

PENGARUH HUJAN TERHADAP TEGANGAN LEWAT DENYAR ISOLATOR PIRING TERPOLUSI

KOMPOSIT BERBASIS POLYMER DENGAN MATRIK EPOXY YANG DIPERKUAT SERBUK ALUMINA

Transkripsi:

PENGARUH KOMPOSISI RESIN TERHADAP SIFAT ELEKTRIK DAN MEKANIK UNTUK BAHAN ISOLATOR TEGANGAN TINGGI Totok Dermawan*, Elin Nuraini**, Suyamto** Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir (STTN)* Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB) - BATAN** Jln. Babarsari Kotak Pos 6101 ykbb Yogyakarta 55281 Email : ptapb@batan.go.id ABSTRAK PENGARUH KOMPOSISI RESIN TERHADAP SIFAT ELEKTRIK DAN MEKANIK UNTUK BAHAN ISOLATOR TEGANGAN TINGGI. Telah dilakukan pembuatan isolator padat dari resin untuk tegangan tinggi dengan variasi komposisi resin dengan pengeras.tujuan penelitian mengetahui sifat elektrik dan mekanik bahan isolator tegangan tinggi dari resin. Untuk mengetahui sifat elektriknya dilakukan pengujian tegangan gagal bahan dan tegangan loncatan api yang terjadi di permukaan. Sifat mekaniknya diuji dengan mengukur keuletannya dengan uji tarik. Dari penelitian ini diperoleh komposisi campuran resin yang sesuai sebagai bahan isolator tegangan tinggi. Dari pengujian berbagai komposisi campuran diketahui bahwa komposisi antara pengeras dan resin 1 : 800 mempunyai sifat yang yang paling menguntungkan karena bersifat ulet dengan kuat tarik sebesar 19,86 MPa dan kekuatan dielektriknya cukup tinggi yaitu 43,2 kv/mm. Kata kunci : resin, komposisi, isolasi padat, tegangan tinggi ABSTRACT EFFECT OF RESIN COMPOSITION TO THE ELECTRICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF HIGH VOLTAGE INSULATOR MATERIAL. A solid insulator manufacture of resins for high voltage with a variation of resin and hardener composition has been made. The purpose of research to know electrical and mechanical properties of high voltage insulator material of resin. To determine its electric properties, the material is tested its breakdown voltage and the flashover voltage that occurred on the surface. While to determine the mechanical properties were tested by measuring its strength with a tensile test. From testing with variety of mixed composition it is known that for composition between hardener and resin of 1 : 800 has most advantageous properties because it has good strength with a tensile strength of 19.86 MPa and enough high dielectric strength of 43.2 kv / mm. Keywords : resin, composition, solid insulation, high voltage PENDAHULUAN I solasi adalah salah satu dari beberapa persoalan yang penting dalam teknik listrik khususnya pada pengoperasian tegangan tinggi. Pada peralatanperalatan pemercepat partikel (particle accelerator) selalu menggunakan sumber tegangan tinggi. Sehingga dalam pengoperasian peralatan tersebut terkait dengan persoalan tegangan tinggi khususnya tentang teknik pembangkitan dan sistem keselamatannya. Dalam hal sistem keselamatan tegangan tinggi antara lain terkait dengan teknik isolasi dan sistem pentanahan (grounding). PTAPB-BATAN Yogyakarta saat ini sedang dilakukan kegiatan rancangbangun MBE dan siklotron sehingga perlu didukung oleh berbagai bidang penelitian yang terkait termasuk teknik isolasi tegangan tinggi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari isolator jenis padat dari bahan resin guna mendukung program tersebut, misalnya dalam pembuatan feedthrough atau bushing insulator dari sumber tegangan tinggi ke tabung pemercepat. Pada penelitian ini dikaji dan dibuat isolator padat dari resin dengan tujuan untuk memperoleh data komposisi yang tepat sesuai dengan kebutuhan sebagai penyekat bagian-bagian yang bertegangan tinggi. Hasil dari bahan isolasi padat tersebut diuji sifat elektriknya yang meliputi tegangan dadal (breakdown voltage) dan terjadinya loncatan bunga api di permukaan (flashover). Dari sisi sifat 8 Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi

Volume 13, Januari 2012 ISSN 1411-1349 mekaniknya dilakukan pengujian untuk mengetahui kegetasan dan keuletan bahan yang dibuat yang dalam hal ini hanya dilakukan uji tarik karena dalam aplikasinya sebagai isolator, kekuatan tarik bahan adalah yang paling dominan dibanding dengan kekuatan tekan dan geser. DASAR TEORI Isolasi adalah sifat bahan yang dapat memisahkan secara elektris dua buah penghantar atau lebih yang berdekatan sehingga tidak terjadi kebocoran arus atau dalam hal gradient tegangan tinggi, tidak terjadi loncatan api (flashover). Jadi isolator merupakan bahan yang dipakai untuk mengisolasi bagian yang bertegangan. Isolator yang dipakai pada setiap peralatan listrik terutama peralatan tegangan tinggi, merupakan komponen biaya yang besar yang diperlukan untuk membuat peralatan tersebut. Oleh sebab itu pemakaian isolator harus seekonomis mungkin namun tidak mengurangi kemampuan dan fungsinya untuk mengisolasi bagian yang bertegangan. Semakin tinggi pemakaian level tegangan, diperlukan isolator yang semakin baik karena potensi terjadinya gangguan dan kegagalan juga semakin tinggi. Pada keadaan dimana kebocoran arus yang terjadi semakin besar, dapat terjadi loncatan bunga api listrik (flashover) bahkan terjadi hubung singkat karena isolator gagal menjalankan fungsinya (breakdown). Ditinjau dari jenisnya isolator dapat dibagi tiga yaitu padat, cair dan gas [1]. Pada isolator yang sempurna, semua elektronnya terikat erat pada masing-masing atomnya sehingga tidak terdapat muatan bebas sehingga sulit mengalirkan arus. Bahan Isolator Penggunaan isolasi harus ekonomis, namun tidak mengurangi kemampuannya atau perlu dicari alternatif dengan bahan isolasi yang baru dan harganya rendah serta cukup tersedia di pasaran. Bahan polimer bersifat isolasi listrik merupakan bahan insulator yang sangat baik, banyak digunakan sebagai bahan isolator karena mempunyai banyak keuntungan yaitu: pencetakan yang mudah, ringan dan kuat bila dicampur dengan bahan penguat glass fiber E, S dan AR (Alkali Resistant). Resin merupakan bahan polimer yang banyak digunakan sebagai bahan isolator karena selain mudah didapatkan di pasaran juga tersedia dalam bentuk padat maupun cair sehingga mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan. Bahan dasar resin epoksi adalah diglicidyl ether of bisphenol A (DGEBA), merupakan polimer resin epoksi yang mempunyai sifat fisika dan mekanika berbeda-beda tergantung pada proses polimerisasinya [2]. Resin juga bersifat tidak higroskopis, mempunyai ketahanan mekanik dan terhadap zat kimia yang baik serta harganya murah. Kelemahannya adalah kurang tahan terhadap panas dibanding dengan isolator bahan keramik, sehingga perlu ditingkatkan kemampuan mekanisnya yaitu menggunakan fiber glass dan fiber karbon. Dengan pengisian bahan tersebut tersebut kekuatan tarik, ketahanan terhadap kimia, dan kekuatan isolasinya dapat ditingkatkan. [3]. Sifat Isolator Yang Baik Agar isolator dapat melaksanakan fungsinya dengan baik harus mempunyai sifat elektris, mekanis, termis dan sifat kimia yang baik. Sifat elektris merupakan sifat yang paling penting suatu isolator dan hal ini ditunjukkan oleh kekuatan dielektrisnya yaitu kemampuan memisahkan bagian bagian yang berarus atau bertegangan. Jadi kekuatan dielektrik adalah besarnya ketahanan suatu isolator untuk dapat bertahan terhadap tegangan listrik dan isolator yang baik harus mempunyai kuat dielektrik yang besar. Sifat elektris meliputi tegangan saat terjadi flashover, tegangan dadal (breakdown voltage), kuat dielektrik bahan, resistivitas dan faktor kehilangan dielektrik. Flashover adalah peristiwa terjadinya lompatan listrik di sekitar permukaan isolator, sedangkan breakdown keadaan dimana terjadi tembus listrik pada isolator. Dalam kasus flashover kerusakan isolator disebabkan karena panas yang ditimbulkan busur api pada permukaan isolator, sedangkan pada kasus breakdown menyebabkan isolator pecah atau dikenal dengan dadal. Gambar 1. Arus pada suatu dielektrikum. Besarnya tegangan listrik maksimum yang dapat ditahan suatu isolator tanpa merusak sifat isolasinya dinyatakan dengan persamaan [3] E = V / bd h (1) dengan E : kuat medan listrik (kv/mm) V bd : tegangan dadal/material isolasi (kv) h : ketebalan bahan dielektrik (mm) = d n untuk material polimer d : ketebalan bahan (mm) n : konstanta = 0 untuk tegangan DC dan 0,2-0,3 untuk tegangan AC PENGARUH KOMPOSISI RESIN TERHADAP SIFAT ELEKTRIK DAN MEKANIK UNTUK BAHAN ISOLATOR TEGANGAN TINGGI Totok Dermawan, dkk 9

Suatu bahan dielektrik jika diberi tegangan, maka arus yang mengalir terdiri dari dua komponen, yaitu arus yang mengalir pada permukaan disebut arus permukaan dan arus yang mengalir melalui volume bahan disebut dengan arus volume. Perbandingan antara tegangan DC yang diberikan dan arus listrik total disebut tahanan isolasi, dengan arus permukaan disebut tahanan permukaan dan dengan volume bahan disebut tahanan volume. Gambar 2. Arus pada suatu dielektrikum. Pengaruh tegangan terhadap tahanan isolasi, untuk isolator padat ditunjukkan pada Gambar 3. yang datangnya dari dalam atau dari luar, yang merupakan beban tarik dan beban geser. Sifat mekanik tergantung pada berat molekul dengan daerah yang sangat luas, dan merupakan aspek yang mendasar. Diantara sifat mekanik yang perlu diperhatikan adalah, kekuatan tarik, kompresif, dan flekstur [4,7]. Uji sifat mekanik pada suatu bahan isolator dilakukan dengan alasan selain karena isolator berfungsi untuk memisahkan dua buah penghantar atau lebih yang berdekatan sehingga tidak terjadi kebocoran arus, dalam hal ini gradien tinggi yang berupa lompatan api (flashover) dan percikan (spark over) tetapi juga berfungsi secara mekanik yaitu harus mampu menahan beban berupa kawat penghantar pada menara sistem transmisi tenaga listrik. Pengujian sifat mekanik yang dilakukan untuk bahan isolasi resin metakrilat ini, adalah berhubungan dengan uji tarik, Uji tarik adalah salah satu uji stress-strain (tegangan-regangan) mekanik yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Spesimen uji mekanik bahan isolasi resin umumnya dibuat dengan dimensi seperti pada Gambar 4. Gambar 3. Pengaruh tegangan terhadap isolasi padat. Setiap dielektrik mempunyai batas kekuatan untuk memikul terpaan elektrik. Pada Gambar 2 menggambarkan suatu bahan dielektrik yang ditempatkan di antara dua elektroda piring sejajar. Bila elektroda diberi tegangan searah V, maka timbul medan elektrik (E) di dalam dielektrik. Medan elektrik ini memberi gaya kepada elektronelektron agar terlepas dari ikatannya dan menjadi elektron bebas. Pada keadaan dimana elektron bebas yang terjadi sangat banyak maka bahan akan menjadi konduktor karena dan disebut tembus listrik atau breakdown karena gagal melaksanakan fungsinya sebagai isolator. Sifat mekanis isolator terkait dengan kekuatan mekaniknya antara lain tahan terhadap tekanan mekanik dan tidak mudah aus yaitu kerusakan yang disebabkan oleh pemakaian. Dalam hal ini terkait erat dengan kualitas bahan yang ditunjukkan oleh. kegetasan, keuletan dan kekerasan bahan. Kekuatan mekanik bahan isolasi adalah kemampuan dari suatu bahan untuk menahan beban Gambar 4. Dimensi bahan uji mekanik. Suatu bahan jika ditarik dengan suatu gaya tarik yang bertambah secara perlahan-lahan, maka bahan tersebut akan putus pada gaya tarik tertentu. Besarnya strees atau tegangan tarik bahan, regangan dan modulus elastisitas bahan adalah E F σ t = A L o (2) L ε = (3) σ = = ε FLo A L (4) dengan σ t : tegangan tarik (kg/mm 2 ) F : gaya tarik maksimum (kg f ). A : luas penampang benda (mm 2 ) ε : regangan (%) L : pertambahan panjang benda saat patah (mm) L o : panjang batang mula-mula (mm) E : modulus elastisitas(kg/mm 2 ) Sifat kimia termasuk di dalamnya adalah sifat higroskopis, yaitu sifat yang menunjukkan mudah 10 Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi

Volume 13, Januari 2012 ISSN 1411-1349 dan tidaknya suatu bahan isolator menyerap air. Karena air merupakan bahan yang konduktif, maka semakin basah suatu isolator, tahanan jenis maupun kuat dielektriknya akan semakin kecil dan kemampuan isolasinya akan turun. Sifat kimia yang lain adalah sifat mudah berkarat yang disebabkan oleh kondisi lingkungan seperti gas, garam, alkali dan sebagainya [5]. METODE PENELITIAN Bahan Resin dan pengeras, kaca, mirror glass Alat Gelas ukur dan pipet ependof, sumber tegangan tinggi Cocrof Walton, meter arus dan meter tegangan, elektroda jarum, mesin uji tarik Cara Kerja Seperti telah dijelaskan sebelumnya pada bab pendahuluan bahwa untuk mengetahui pengaruh komposisi resin terhadap sifat elektrik dan mekaniknya dilakukan 3 macam pengujian yaitu uji flashover, breakdown dan uji tarik. Untuk keperluan tersebut sebelumnya dibuat spesimen bahan uji isolator dari dasar resin (diglycidyl ether of bisphenol A/ DGEBA), dicampur dengan bahan pengeras (metaphenylene diamine/mpda) dengan perbandingan volume 1 : 400; 1 : 600; 1 : 800; 1 : 1000; dan 1 : 1250 mililiter. Pengujian flashover dan breakdown untuk material isolasi komposit disesuaikan standart IEC 1109 : 1992. Spesimen dibuat berbentuk persegi dengan ukuran (20x20) mm dan ketebalan 2 mm. Elektrode yang digunakan adalah elektrode jarumjarum agar lebih mudah terjadi lucutan elektron, elektrode dan spesimen ditunjukkan pada Gambar 5. Pengujian dilakukan menggunakan fasilitas tegangan tinggi Generator Cockcroft Walton pada Mesin Berkas Elektron (MBE) yang ada di gedung 14 PTAPB BATAN Yogyakarta. Pengujian flashover dilakukan dengan memvariasi jarak antar elektrode, sedangkan pengujian breakdown dilakukan dengan mengatur aligment elektrode atas dan bawah, kedua cara pengujian tersebut ditunjukkan pada Gambar 6. Pengujian dilakukan sedapat mungkin disesuaikan dengan standar IEC 601:1989 yaitu tegangan sumber dinaikkan secara bertahap sebesar 1 kv per detik sampai dengan 12 kv, kemudian dipertahankan konstan selama 1 menit sampai terjadi flashover maupun breakdown. Pada pengujian ini tegangan tinggi DC dinaikkan secara bertahap dengan selang waktu 60 detik sampai terjadi flashover dan breakdown, kemudian dilakukan pengambilan data masing-masing 5 kali untuk setiap benda uji. Gambar 5. Spesimen dan elektroda. Gambar 6. Pengujian (a) Flashover dan (b) Breakdown. PENGARUH KOMPOSISI RESIN TERHADAP SIFAT ELEKTRIK DAN MEKANIK UNTUK BAHAN ISOLATOR TEGANGAN TINGGI Totok Dermawan, dkk 11

Untuk memastikan bahwa tegangan flashover pada benda uji bukan merupakan tegangan breakdown udara di sekelilingnya maka sebelumya dilakukan pengujian breakdown dielektrik udara. Di samping itu karena uji flashover merupakan uji tak merusak (non destructive test) dan uji breakdown merupakan uji merusak (destructive test), maka tegangan pada saat terjadi breakdown harus lebih besar bila dibandingkan dengan tegangan pada waktu terjadi flashover. Pada kedua pengujian tersebut diperlukan alat ukur tegangan tinggi Voltmeter (kv), alat ukur arus kecil Galvanometer (µa), alat ukur kelembaban Hygrometer dan alat ukur suhu termometer analog serta pencatat waktu Stopwatch. Untuk pengujian kekuatan tarik sebelumnya dibuat spesimen uji dengan dimensi mengacu pada standar ASTM D 638 (Gambar 7) dengan komposisi resin yang sama dengan uji flashover dan breakdown. Pengujian dilakukan di salah satu laboratorium Teknik Mesin UGM Yogyakarta menggunakan mesin tarik Universal Testing Machines merk Controlab tipe TN20MD, dimana spesimen uji ditarik sampai putus. Pengambilan data meliputi besarnya gaya tarik dan pertambahan panjang pada saat bahan uji putus. Foto mesin tarik Universal Testing Machines disajikan pada Gambar 8. Gambar 7. Spesimen uji tarik bahan. Gambar 8. Mesin tarik Controlab TN20MD. 12 Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi

Volume 13, Januari 2012 ISSN 1411-1349 HASIL DAN PEMBAHASAN Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa sebelum dilakukan pengujian flashover terhadap sampel uji, terlebih dahulu dilakukan pengujian dengan kuat dielektrik udara. Hal ini bertujuan untuk mengetahui besarnya tegangan flashover udara. Hasil pengujian disajikan pada Tabel 1. Suhu udara ruangan selama pengujian berlangsung adalah 21 o C dan kelembaban relatif (RH) 70 %. Pengujian tegangan dadal (breakdown) dimaksudkan untuk menandakan bahwa telah terjadi kegagalan isolasi. Dari Tabel 1 pada suhu udara 20 o C dan RH 70% mempunyai tegangan tembus sebesar 45 kv terhadap tegangan tinggi searah yang diukur menggunakan elektrode jarum-jarum pada jarak 2 cm, sehingga kuat dielektrik udara adalah pada ruangan tersebut sebesar 45 kv/2cm. Pada pengujian flashover, jarak antara elektrode divariasi dari 2 sampai dengan 5 cm, Tabel 1. Hasil pengujian dielektrik udara. tegangan dinaikkan secara bertahap dan ditahan selama 1 menit, hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 2 [6]. Dari Tabel 2 terlihat bahwa besar tegangan flashover hampir sama untuk setiap spesimen atau setiap campuran resin yaitu rata-rata 12,43 kv/cm. Bila dibandingkan dengan tegangan flashover udara yaitu 45 kv/2cm (Tabel 1), dapat disimpulkan bahwa tegangan flashover terjadi pada permukaan sampel dan bukan pada udara. Dari hasil percobaan tersebut terlihat bahwa tegangan flashover pada permukaan isolator lebih rendah daripada udara. Hal ini disebabkan oleh sifat bahan isolasi yang relatif lebih konduktif daripada udara. Pengujian breakdown dilakukan sama seperti pengujian flashover (Gambar 6b), dimana setiap spesimen diuji sebanyak 5 kali dan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 3 [6]. No. Jarak Elektrode (cm) Bahan dielektrik Tegangan Flashover (kv) Arus Bocor (µa) 1 2 udara 45 625 Tabel 2. Hasil pengujian flashover. No. Jarak Elektrode (cm) 1 2 2 3 3 4 4 5 Perbandingan MPDA : DGEBA Tegangan Flashover (kv) Arus Bocor (µa) 1 : 400 24 6 1 : 600 21 4 1 : 800 21 4 1 : 1000 21 6 1 : 1250 24 4 1 : 400 36 4 1 : 600 36 6 1 : 800 36 4 1 : 1000 36 10 1 : 1250 36 4 1 : 400 54 4 1 : 600 52 6 1 : 800 54 4 1 : 1000 51 4 1 : 1250 54 8 1 : 400 63 4 1 : 600 63 6 1 : 800 66 4 1 : 1000 66 4 1 : 1250 63 6 PENGARUH KOMPOSISI RESIN TERHADAP SIFAT ELEKTRIK DAN MEKANIK UNTUK BAHAN ISOLATOR TEGANGAN TINGGI Totok Dermawan, dkk 13

No. Perbandingan MPDA dan DGEBA Tabel 3. Hasil pengujian Breakdown. Pengujian ke Tegangan Tembus (kv) Rerata Tegangan Tembus (kv) Arus Bocor (µa) Kekuatan Dielektrik (kv/mm) A 1:400 1 48 2 2 69 2 3 54 55,8 2 27,9 4 48 4 5 60 2 B 1:600 1 66 2 2 78 2 3 69 71,4 2 35,7 4 72 2 5 72 3 C 1:800 1 78 2 2 84 2 3 96 86,4 4 43,2 4 90 3 5 84 2 D 1:1000 1 96 3 2 102 3 108 90,6 10 45,3 4 78 5 69 E 1:1250 1 96 2 84 3 72 82,8 41,4 4 78 5 84 Dari hasil pengujian pada Tabel 3 diketahui bahwa besarnya tegangan tembus setiap bahan uji berbeda-beda tergantung pada perbandingan konsentrasi campuran antara bahan dasar DGEBA dengan pengerasnya (MPDA). Besarnya tegangan tembus terus naik sampai dengan konsentrasi campuran 1:1000, selanjutnya tegangan tembus akan kembali menurun dengan konsentrasi yang lebih tinggi. Konsentrasi campuran dengan perbandingan yang lebih tinggi lagi sulit dibuat, karena selain bahan sangat lunak juga diperlukan waktu pengeringan yang lebih lama. Sebaliknya campuran bahan uji dengan konsentrasi rendah bersifat sangat keras, kaku dan mudah retak sehingga kurang bagus digunakan sebagai bahan isolator tegangan tinggi seperti feedthrough. Pengujian tegangan tarik dilakukan terhadap 3 macam campuran resin yaitu 1:400; 1:800 dan 1:1250. Ukuran spesimen ditunjukkan pada Gambar 4, hasil pengujiannya ditunjukkan pada Tabel 4, sedangkan hasil perhitungan secara teoritis menurut persamaan (2) - (4) ditunjukkan pada Tabel 5. Dari Tabel 4 dan Tabel 5 diketahui bahwa hasil pengujian dan perhitungan tegangan tarik tidak jauh berbeda. Campuran resin dengan perbandingan yang besar mempunyai tegangan tarik yang lebih besar sedangkan campuran dengan perbandingan yang lebih kecil mempunyai tegangan tarik yang lebih kecil. 14 Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi

Volume 13, Januari 2012 ISSN 1411-1349 Tabel 4. Hasil pengujian tegangan tarik. No Kode Tegangan tarik maksimum, σ u (Mpa) Regangan (ε) \ %) 1 400 33,79 12,35 2 800 19,86 10,13 3 1250 16,80 8,14 Tabel 5. Hasil perhitungan tegangan tarik. No. Perbandingan Tegangan tarik σ t (Mpa) ε (%) E (Mpa/mm 2 ) 1 1 : 400 33,3059 12,34 270 2 1 : 800 19,7368 10,14 194,64 3 1 : 1250 17,2697 8,14 212,16 KESIMPULAN Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa komposisi campuran yang baik adalah sampel dengan perbandingan resin (diglycidyl ether of bisphenol A/ DGEBA), dicampur dengan bahan pengeras (metaphenylene diamine/mpda) (1:800) ml. Hal ini dikarenakan campuran bahan dasar resin dengan bahan pengeras mempengaruhi kekuatan dielektrik. Tingginya prosentase bahan pengeras yang dicampurkan mengakibatkan bahan bersifat keras namun getas dengan nilai kekuatan dielektrik yang rendah. Sedangkan prosentase bahan pengeras yang rendah menjadikan bahan bersifat lembek dengan waktu pengeringan yang lebih lama, serta kekuatan dielektriknya rendah. Hasil pengujian diperoleh bahwa komposisi sampel C, bersifat ulet dengan kuat tarik sebesar 19,86 MPa dan kekuatan dielektriknya 43,2 kv/mm. DAFTAR PUSTAKA 1. TOBING, BONGGAS L., 2003, Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 2. ARIFIANTO, 2008, Analisis Karakteristik Pada Kabel Berisolasi Berselubung PVC Tegangan Pengenal 300/500V, Teknik Elektro, Universitas Indonesia Jakarta. 3. BERAHIM, H., 2005, Metodologi Untuk Mengkaji Kinerja Isolasi Polimer Resin Epoksi Silane Sebagai Material Isolator Tegangan Tinggi Di Daerah Tropis, Disertasi Jurusan Teknik Elektro, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. 4. STEVENS, M.P., 1989, Polymers Chemistry An Introduction, Oxford University Press, Inc, London. 5. SUYAMTO, 2009, Fisika Bahan Listrik. 6. IEC 601, High Voltage Test Technical, 1989 7. DERMAWAN, T., BERAHIM, H., DARSONO., 2012, Analisis Sifat Mekanik Untuk Feedthrough, Seminar Nasional SDM Teknologi Nuklir VII STTN-BATAN, Yogyakarta. TANYA JAWAB Edi Trijono Bagaimana cara melakukan pengujiannya? Totok Dermawan Cara melakukan pengujian tegangan dadal adalah sebagai berikut : 1. Kita siapkan sampel yang kita uji (sampel yang dibuat dari perbandingan resin dan pengeras). 2. Tegangan dinaikkan secara bertahap dan ditahan selama 1 menit. 3. Seperti langkah no. 2, dinaikkan terus sampai terjadi tegangan dadal (breakdown voltage). Ratmi Herlani Apakah sudah diketahui komposisi dari bahan pengeras yang dipakai, apa saja? Saran saya untuk resin yang dipakai sebaiknya sudah tertentu spesifikasinya/tersertifikasi agar mutunya terjamin. Totok Dermawan Dari hasil penelitian yang telah kami lakukan diperoleh komposisi dari bahan pengeras dan resin bening yang ada di pasaran yaitu 1 : 800 (pengeras : resin) dengan sifat yang ulet dan kekuatan elektrik yang cukup besar/tinggi yaitu 43,2 kv/mm. Saran kami terima untuk penelitian selanjutnya. PENGARUH KOMPOSISI RESIN TERHADAP SIFAT ELEKTRIK DAN MEKANIK UNTUK BAHAN ISOLATOR TEGANGAN TINGGI Totok Dermawan, dkk 15

Mujari, A.Md 1. Apa alasannya dipilih bahan resin dan bahan apa selain resin yang digunakan? 2. Berapa perbandingannya dan dari segi ekonomis dan kualitas yang didapat bagaimana? Totok Dermawan 1. Alasannya dipilih bahan resin untuk bahan isolator tegangan tinggi yaitu karena resin merupakan salah satu bahan isolator padat yang mempunyai sifat transparan (tembus cahaya), isolator yang baik dan mempunyai sifat ketahanan kimia yang baik. 2. Belum dibandingkan dengan bahan lain tetapi menurut literatur bahan yang bagus sebagai bahan isolator adalah keramik hanya saja harganya mahal. 16 Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi