BAB II PENGUKURAN TEGANGAN PUNCAK DENGAN PERCIKAN SELA II.1 Pendahuluan Percikan di sela elektrda bla-bla yang diislasi leh dielektrik udara dapat digunakan untuk mengukur amplitud (puncak) tegangan di atas 10 kv. Peralihan yang cepat di sela elektrda bla-bla yang awalnya sebagai dielektrik ke keadaan knduksi yang tinggi dapat menentukan level tegangan. Pemanfaatan sela elektrda bla-bla untuk pengukuran tegangan tinggi hanya dapat digunakan jika mengikuti aturan-aturan dan petunjuk yang telah ditetapkan. Sumber tegangan tinggi harus mampu menyalurkan arus saat terjadi hubung singkat di antara sela meskipun arus dibatasi leh resistr. Pemanfaatan percikan pada sela untuk mengukur tegangan tinggi dapat dianggap akurat karena telah dipertimbangkan dengan ukuran dasar yang diakui dalam keakuratan terbatas. Pemanfaatan sela elektrda bla-bla untuk pengukuran tegangan tinggi sering digunakan di labratrium tegangan tinggi karena lebih murah dan mudah menggunakannya. Alat ukur rangkaian elektrnik mahal meskipun dapat digunakan untuk pengukuran rutin. Tetapi, alat ukur ini sangat sensitif terhadap medan elektrmagnetik sehingga kadang-kadang gagal bekerja.
II.2 Sela Elektrda Bla-Bla Sela terdapat di antara dua elektrda bla-bla yang terpisah dengan jarak yang dibatasi. Jarak sela di antara elektrda bla-bla menentukan pengukuran nilai puncak tegangan DC, AC dan impuls. Sela elektrda bla-bla mampu merespn nilai puncak tegangan dalam durasi ( 1 3 μs). Dua standar pengaturan sela di antara elektrda blabla ditunjukkan pada Gambar 2.1dan 2.2. Gambar 2.1 Susunan Elektrda Bla-Bla Vertikal [4]
Gambar 2.2 Susunan Elektrda Bla-Bla Hrizntal [4] Gambar 2.1 dan 2.2 menunjukkan jarak ruang di sekitar elektrda bla-bla. Objek yang diijinkan ada di sekitar elektrda bla- bla adalah dinding, langit-langit tertinggi, tangki transfrmatr, generatr impuls. Pada susunan vertikal elektrda bla yang dihubungkan ke terminal tegangan tinggi disebut elektrda bla tegangan tinggi sedangkan elektrda bla yang dihubungkan ke terminal tegangan rendah disebut elektrda bla tegangan rendah. Elektrda bla tegangan tinggi digantung leh elektrda berbentuk silinder dan elektrda bla tegangan rendahnya disangga leh elektrda yang terhubung ke tanah.
Tabel 2.1. Jarak Ruang Sekitar Elektrda Bla Diameter Elektrda bla-bla (mm) Nilai Minimum A Nilai Maksimum A Nilai Minimum B 62.5 7D 9D 14S 125 6 8 12 250 5 7 10 500 4 6 8 750 4 6 8 1000 3.5 5 7 1500 3 4 6 2000 3 4 6 Tabel 2.1 menunjukkan jarak ruang di sekitar elektrda bla-bla, yaitu ketinggian titik percik di atas tanah dan jarak bebas elektda bla tegangan tinggi dari bjek luar. Batasan jarak sela dibatasi leh distribusi medan pada sela yang harus tetap hmgen sehingga tidak menimbulkan krna sebelum tembus listrik. II.3 Elektrda Bla Elektrda bla dibuat dan dirancang dengan hati-hati supaya permukaannya halus dan lengkungannya merata. Bahannya terbuat dari tembaga, kuningan atau aluminium. Standar diameter elektrda bla mulai dari 2, 5, 6, 6,25, 10, 12,5, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 150, dan 200 cm. Diameter elektrda bla tidak lebih 2 persen dari nilai nminalnya. Permukaan elektrda bla dijaga bersih dan kering, tidak bleh digsk dan berdebu, tidak bleh kena pernis, cat, minyak, atau lapisan lainnya. Jika terlalu banyak
bintik akibat percikan yang berulang-ulang maka permukaannya harus dihaluskan. Elektrda berbentuk silinder digantung leh islatr. Diameter elektrda berbentuk silinder tidak lebih dari 0,2D. II.4 Tegangan Peluahan Muatan Tegangan peluahan muatan standar telah ditetapkan berdasarkan hasil pengukuran bersama tingkat internasinal pada peride 1920 sampai 1955 sebagai nilai standar pengukuran. Kalibrasi data ini dihubungkan ke referensi kndisi atmsfer (temperature 20 C, tek anan udara 101,3 kpa atau 760 mmhg). Jenis dan plaritas tegangan yang digunakan juga diperhatikan. Berdasarkan hasil pengukuran ditemukan bahwa untuk setiap diameter elektrda bla, tegangan percik adalah fungsi tidak linier terhadap jarak sela. Hal ini dikarenakan perubahan distribusi medan listrik yang tidak hmgen terhadap tembus listrik. Setelah semua kndisi di atas telah dipenuhi, maka diameter elektrda bla dan jarak sela percikan tegangan puncak yang nilainya mendekati nilai nminal ditunjukkan dalam Table 2.2.
Tabel 2.2 Tegangan puncak lewat denyar AC, tegangan impuls negative (50 % untuk pengujian impuls), tegangan switching negative dan tegangan dc, dengan satu elektrda ditanahkan Jarak Sela (mm) Tegangan puncak kv Diameter elektrda bla-bla (cm) 6.25 12.5 25 50 75 100 150 200 5 17.25 16.8 10 31.9 31.7 15 45.5 45.5 20 58.5 59 25 69.5 72.5 72.5 30 79.5 85 86 35 (87.5 97 99 40 95 108 112 45 101 119 125 50 107 129 237 138 138 138 138 55 112 138 149 60 116 146 161 65 154 173 70 161 184 75 202 203 203 203 203 80 174 206 90 185 226 100 195 244 263 265 266 266 266 110 203 261 120 212 275 125 214 282 320 287 330 330 330 150 314 373 443 390 390 390 175 342 420 492 443 450 450 200 366 460 585 510 510 510 225 385 250 400 530 585 615 630 630 300 585 665 710 745 750 350 630 735 800 850 855 400 670 800 875 955 975 450 700 850 945 1050 1080 500 730 895 1010 1130 1180 600 970 1110 1280 1340 700 1025 1200 1390 1480 750 1040 1230 1440 1540 800 1260 1490 1600
Lanjutan Tabel 2.2 Jarak Sela (mm) Tegangan puncak (kv) Diameter elektrda bla-bla (cm) 6.25 12.5 25 50 75 100 150 200 900 1320 1580 1720 1000 1360 1660 1840 1100 1730 1940 1200 1800 2020 1300 1870 2100 1400 1920 2180 1500 1960 2250 1600 2320 1700 2370 1800 2410 1900 2460 2000 2490 Kesalahan hasil pengukuran tegangan DC yang jarak selanya lebih kecil dari 0,4D diperkirakan ± 5 persen. Kesalahan hasil pengukuran tegangan AC dan impuls untuk jarak sela di atas 0,5D diperkirakan ± 3 persen. Tabel 2.2 tidak valid untuk mengukur tegangan impuls di bawah 10 kv dan jarak sela lebih kecil dari 0,05D. Untuk jarak sela lebih besar dari 0,5D dipandang cukup akurat. II.5 Petunjuk Penggunaan Sela Elektrda Bla-Bla Sebuah tahanan peredam dipasang di antara terminal traf uji dan elektrda berbentuk silinder dengan jarak minimal dua kali lebih panjang dari diameter elektrda
bla. Tahan peredam ini berfungsi untuk membatasi arus tembus listrik dan meredamkan silasi yang tidak diinginkan ketika terjadi tembus listrik pada sela karena dapat menimbulkan kelebihan bintik pada permukaan elektrda (dalam kasus tegangan impuls). Besar tahanan peredam ini di antara 0,1 sampai 1 MΩ untuk tegangan AC frekuensi daya dan tegangan DC. Untuk tegangan frekuensi yang lebih tinggi yaitu tegangan impuls, drp tegangan akan meningkat pada tahanan peredam. Oleh karena itu, nilai tahanan peredam tidak lebih dari 500 Ω ( induktansi lebih kecil dari 30 μh). Umumnya, rapat udara selama pengukuran tidak tetap setiap saat sehingga tegangan tinggi pada sela yang terukur dinyatakan sebagai berikut: V = δ (2.1) t V s Di mana V s adalah nilai dalam tabel standar dan kd adalah faktr kreksi rapat udara. Faktr kreksi δ dinyatakan dalam Tabel 2.3, merupakan fungsi tidak linier. Tabel 2.3. Faktr Kreksi Rapat Udara Rapat udara Relatif Faktr Kreksi δ 0.7 0.72 0.75 0.77 0.8 0.82 0.85 0.86 0.9 0.91 0.95 0.95 1 1 1.05 1.05 1.1 1.09 1.15 1.13
Jika rapat udara relatif diketahui maka faktr kreksi dapat diperleh dengan menggunakan Tabel 2.3. faktr kreksi δ dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.2. δ = p(273 + t ) p (273 + t) = pt p T δ = p(273 + t ) (273 + 20) p = p (273 + t) 756 (273 + t) p δ = 0,386 (2.2) (273 + t) Di mana p = standar tekanan udara (756 mmhg). p = tekanan udara pada waktu pengukuran. t = 20 C. t = suhu ruangan ( c). Dalam perhitungan faktr kreksi pengaruh kelembaban diabaikan seperti ditunjukkan pada Persamaan 2.2.