BAHAN SIDANG TUGAS AKHIR PENGARUH KELEMBABAN UDARA TERHADAP ARUS BOCOR ISOLATOR POST 20 kv TERPOLUSI Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro OLEH : ANGELINA NIM : 080402034 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
ABSTRAK Isolator yang terpasang pada ruangan terbuka akan dilapisi polutan yang berasal dari udara di sekitarnya. Konduktivitas dari polutan akan dipengaruhi oleh kelembaban udara. Arus bocor pada permukaan suatu isolator dipengaruhi oleh konduktivitas permukaan isolator. Oleh karena itu, arus bocor dipengaruhi oleh kelembaban udara. Pada Tugas Akhir ini akan diamati pengaruh kelembaban udara terhadap besarnya nilai arus bocor yang mengalir di sekitar permukaan isolator yang terpolusi. Penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat kelembaban udara, semakin tinggi arus bocor yang mengalir melalui permukaan isolator. Khusus untuk isolator uji yang digunakan, kenaikan arus bocor karena kelembaban adalah 1.373 sampai 41.171 kali dari arus bocor pada keadaan bersih. Kenaikan rugi-rugi yang signifikan karena kelembaban udara terjadi jika tingkat kelembaban melebihi 97%.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat yang telah diberikan-nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Arus Bocor Isolator Post 20 kv Terpolusi. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Heng Kuang Bun dan Ainy, kedua adik penulis Wilsen dan Golfin atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Bonggas L. Tobing selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini. Terima kasih sebesar-besarnya penulis ucapkan untuk Beliau.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, MSi selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU dan Bapak Rahman Fauzi, ST.,MT., selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU. 3. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT., selaku Dosen Wali penulis. 4. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Kepala Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi. 5. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik. 6. Jhony Huang yang telah memberikan semangat, dorongan dan ide-ide kepada penulis. 7. Seluruh asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi : Wilvian, Eykel, Harmoko, dan khususnya Wilvian yang telah membantu penulis dalam pengambilan data. 8. Teman-teman stambuk 2008: Teguh, Robin, Antonius, Jhonson, Aji, Bayu, Eka, Rama, Dina, Dian, Siska, Ellys, Chrisitan dan teman-teman 2007 lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Jasa-jasa kalian tidak akan dilupakan. 9. Kepada abang-abang senior dan adik-adik junior: Herman, Frendy, Angga, Budiman, Thomas, Sugianto, Rumonda, Teguh, Wangto, Kentrick dan abang/kakak senior serta adik-adik junior yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Yang telah memberi motivasi kepada penulis.
10. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis ucapkan terima kasih banyak. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak luput dari kesalahan-kesalahan, baik dari segi tata bahasa maupun dari segi ilmiah. Untuk itu, penulis akan menerima dengan terbuka, segala saran dan kritik yang ditujukan untuk memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Medan, 18 Juli 2012 Penulis, Angelina
DAFTAR ISI Abstrak...i Kata Pengantar...ii Daftar Isi...v Daftar Gambar...viii Daftar Tabel...xii BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang...1 I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan...1 I.3 Batasan Masalah...2 I.4 Metode Penelitian...2 I.5 Sistematika Penelitian...3 BAB II ARUS BOCOR DAN KELEMBABAN UDARA II.1 Jenis Isolator...5 II.2 Tahanan Isolator...10 II.3 Rugi-Rugi Akibat Arus Bocor Isolator...12
II.4 Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Arus Bocor Isolator Terpolusi...16 BAB III METODOLOGI III.1 Umum...18 III.2 Pengukuran Bobot Polusi...19 III.3 Pengukuran Konduktivitas....21 III.4 Perhitungan Luas Permukaan Isolator...24 III.5 Proses Pembuatan Polusi Pada Isolator... 25 III.6 Proses Pelembaban Udara Di Sekitar Isolator.27 III.7 Peralatan Ukur.....30 III.8 Pengukuran Arus Bocor Pada Isolator.34 III.9 Hasil Pengujian....36 BAB IV ANALISIS DATA IV.1 Perhitungan ESDD...38 IV.2 Pengolahan Data Hasil Pengukuran Arus Bocor...39 IV.3 Perhitungan Rugi-Rugi Daya...51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan...63 V.2 Saran...64 DAFTAR PUSTAKA...65 LAMPIRAN A LAMPIRAN B
DAFTAR GAMBAR Gambar1.1 Rangkaian Percobaan......3 Gambar 2.1 Tipe Konstruksi dari Isolator Gantung Keramik. (a) Standar (b) Tipe Terbuka (c) Anti Kabut dan Digunakan pada Aplikasi Tegangan DC.6 Gambar 2.2 Bentuk-Bentuk Isolator Keramik. (a) Tipe Pin. (b) Tipe Post. (c) Tipe Post-Pin. (d) Isolator Piring...7 Gambar 2.3 Bentuk Isolator Polimer. (a) Tipe Rantai dan (b) Tipe Post...9 Gambar 2.4 Arus Bocor pada Permukaan Isolator...10 Gambar 2.5 Rangkaian Ekivalen Arus Bocor...11 Gambar 2.6 Rangkaian Ekivalen Arus Bocor pada Isolator...12 Gambar 2.7 Representatif dari Saluran Distribusi pada Keadaan Tanpa Beban...13 Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Tanpa Arus Bocor pada Keadaan Tanpa Beban...13 Gambar 2.9 Rangkaian Ekivalen Tanpa Arus Bocor pada Keadaan Berbeban..14 Gambar 2.10 Rangkaian Ekivalen Saluran Distribusi Hantaran Udara dengan Arus Bocor pada Keadaan Tanpa Beban...14 Gambar 2.11 Pendekatan T untuk Rangkaian Ekivalen Saluran Distribusi Hantaran Udara dengan Arus Bocor pada Keadaan Tanpa Beban.....15
Gambar 3.1 Rangkaian Pengukur Konduktivitas...22 Gambar 3.2 (a) Sumbat Gabus dengan Konduktor (b) Sumbat Gabus dengan Konduktor yang Dibengkokkan (c) Sumbat Gabus dengan Aluminium Foil (d) Tabung Uji 22 Gambar 3.3 Isolator Post...24 Gambar 3.4 Kaolin Bubuk...26 Gambar 3.5 Larutan Polutan...26 Gambar 3.6 Pengeringan Isolator Post dalam Ruang Plastik.. 27 Gambar 3.7 Wadah Kaca dengan Konduktor. 28 Gambar 3.8 Isolator Uji dalam Wadah Kaca..29 Gambar 3.9 (a) Penghasil Uap (b) Penghubung Ketel Listrik dengan Wadah Kaca..29 Gambar 3.10 Termometer...31 Gambar 3.11 Neraca...31 Gambar 3.12 Barometer/ Humidity meter...32 Gambar 3.13 (a) Trafo Uji (b) Autotrafo....33 Gambar 3.14 Voltmeter..34 Gambar 3.15 Rangkaian Percobaan....35
Gambar 4.1 Arus Bocor Isolator Bersih pada Berbagai Tingkat Kelembaban Udara 41 Gambar 4.2 Arus Bocor Isolator Terpolusi Ringan pada Berbagai Tingkat Kelembaban Udara.43 Gambar 4.3 Arus Bocor Isolator Terpolusi Sedang pada Berbagai Tingkat Kelembaban Udara....45 Gambar 4.4 Arus Bocor Isolator Terpolusi Berat Pertama pada Berbagai Tingkat Kelembaban Udara...47 Gambar 4.5 Arus Bocor Isolator Terpolusi Berat Kedua pada Berbagai Tingkat Kelembaban Udara...49 Gambar 4.6 Perbandingan Arus Bocor pada Berbagai Tingkat Kelembaban...50 Gambar 4.7 Rugi-Rugi Daya Isolator Bersih pada Berbagai Tingkat Kelembaban..54 Gambar 4.8 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Ringan pada Berbagai Tingkat Kelembaban.56 Gambar 4.9 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Sedang pada Berbagai Tingkat Kelembaban.58 Gambar 4.10 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Berat pada Berbagai Tingkat Kelembaban...60
Gambar 4.11 Perbandingan Rugi-Rugi Daya pada Berbagai Tingkat Kelembaban..61
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Faktor Koreksi Suhu...20 Tabel 3.2 Hubungan Tingkat Intensitas Polusi dengan ESDD....21 Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Konduktivitas, Salinitas dan ESDD...39 Tabel 4.2 Kategori Bobot Polutan Isolator...39 Tabel 4.3 Arus Bocor Isolator Bersih untuk Berbagai Tingkat Kelembaban...40 Tabel 4.4 Arus Bocor Isolator Terpolusi Ringan untuk Berbagai Tingkat Kelembaban...42 Tabel 4.5 Arus Bocor Isolator Terpolusi Sedang untuk Berbagai Tingkat Kelembaban...44 Tabel 4.6 Arus Bocor Isolator Terpolusi Berat Pertama untuk Berbagai Tingkat Kelembaban.....46 Tabel 4.7 Arus Bocor Isolator Terpolusi Berat Kedua untuk Berbagai Tingkat Kelembaban.....48 Tabel 4.8 Rugi-Rugi Daya Isolator Bersih untuk Berbagai Tingkat Kelembaban..53 Tabel 4.9 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Ringan untuk Berbagai Tingkat Kelembaban..55 Tabel 4.10 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Sedang untuk Berbagai Tingkat Kelembaban.57 Tabel 4.11 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Berat untuk Berbagai Tingkat Kelembaban.58