BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sistem transmisi listrik merupakan salah satu aspek penting dalam proses penyaluran daya listrik dari produsen kepada konsumen. Kebutuhan terhadap pasokan energi listrik di masyarakat Indonesia mengalami peningkatan setiap tahunnya sehingga keandalan dan ketahanan dari perangkat serta peralatan listrik yang digunakan pada jaringan transmisi menjadi hal yang utama. Kerusakan atau terjadinya gangguan pada sistem transmisi dapat menyebabkan terganggunya pasokan listrik pada konsumen selain itu pihak produsen listrik juga mengalami kerugian baik secara sisi ekonomi maupun teknis. Untuk menjaga tingkat keandalan jaringan perlu dilakukan perawatan rutin terhadap jaringan transmisi listrik. Pada awalnya perawatan jaringan listrik membutuhkan proses pemadaman aliran listrik. Untuk produsen listrik, pekerjaan perawatan ini bertujuan untuk menjaga tingkat keandalan peralatan kelistrikan dalam memberikan pasokan listrik kepada pelanggan, namun sebaliknya pada sisi konsumen dengan adanya pemadaman listrik secara sementara dapat menimbulkan kerugian berupa perangkat yang membutuhkan daya listrik menjadi tidak dapat digunakan. Oleh sebab itu untuk mencegah kerugian pada sisi konsumen serta perawatan peralatan listrik tetap dapat dilakukan, maka proses perawatan terhadap peralatan yang digunakan pada sistem transmisi listrik sedapat mungkin dilakukan tanpa memutus aliran listrik. Proses perawatan dalam keadaan peralatan listrik bertegangan di Indonesia sering disebut dengan istilah Pemeliharaan Dalam Keadaan Bertegangan (PDKB). Pekerjaan PDKB memiliki resiko sambaran arus listrik terhadap pekerja yang sedang melakukan perawatan peralatan listrik. Menurut Sipse [1] seseorang yang sedang bekerja pada jaringan listrik bertegangan tinggi dapat terkena sengatan listrik (electrical shock) yang berasal dari aliran listrik pada jaringan transmisi. Oleh sebab itu, maka sistem pengaman terhadap bahaya listrik bertegangan tinggi harus dapat berfungsi dengan baik agar pelaksana pekerjaan 1
terhindar dari bahaya sambaran listrik bertegangan tinggi. Terdapat dua metode yang sering digunakan dalam pekerjaan PDKB yaitu, metode tongkat isolasi (hot stick) dan metode tangan telanjang (bare hand). Pada metode tongkat isolasi, pekerja menggunakan peralatan yang memiliki tahanan isolasi yang tinggi sehingga aman terhadap bahaya sambaran arus listrik bertegangan tinggi. Sebaliknya pada metode bare hand, pekerja diberi aliran listrik yang memiliki fase yang sama dengan aliran transmisi sehingga pekerja tetap aman dari bahaya sambaran arus listrik bertegangan tinggi. Umumnya material hot stick yang digunakan dalam PDKB terbuat dari bahan fiberglass reinforce plastic (FRP). Bahan ini memiliki keunggulan yaitu ringan dan tahanan isolasinya tinggi. Namun disisi lain bahan tersebut juga memiliki kekurangan yaitu harganya yang mahal dan bahan yang digunakan tidak ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik isolator bahan kayu sebagai material pendukung pekerjaan perawatan peralatan listrik dalam kondisi bertegangan. Bahan kayu merupakan salah satu jenis benda isolator padat yang memiliki tahanan isolasi cukup baik. Pada kondisi kering, kayu dapat berfungsi menjadi isolator yang memiliki resistivitas tinggi, namun pada kondisi basah kayu dapat menjadi bahan yang mudah menghantarkan arus listrik. Tingkat resistivitas pada kayu sangat dipengaruhi oleh kandungan nilai kadar air dan kelembaban udara di sekitarnya. Perubahan nilai kandungan kadar air dapat menyebabkan nilai resistivitas bahan menjadi menurun sehingga sifat isolatif bahan kayu menjadi berkurang. Fungsi bahan kayu sebagai bahan isolator akan diuji untuk mengetahui karakteristik perlindungannya terhadap keluaran arus bocor dengan jenis kayu dan panjang yang bervariasi. 1.2 Perumusan masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan sebelumnya, maka dapat dibuat suatu perumusan masalah sebagai berikut : Mengetahui karakteristik isolasi bahan kayu dengan mengetahui kegagalan isolasi yang terdapat pada berbagai macam jenis kayu yang berbeda-beda. 2
Mengetahui karakteristik arus bocor yang terjadi pada berbagai jenis bahan kayu saat diberi tegangan dengan nilai tertentu. Mengetahui pengaruh perubahan panjang terhadap besarnya nilai arus bocor dan tegangan lewat denyar yang terjadi. Mengetahui pengaruh perubahan kandungan kadar air terhadap nilai arus bocor dan tegangan lewat denyar yang terjadi 1.3 Keaslian penelitian Penelitian mengenai karakteristik sifat elektris bahan kayu telah banyak dilakukan. Beberapa penelitian meneliti hubungan antara kadar air dengan tingkat resistivitas bahan kayu. Darveniza et.al [2] menyebutkan bahwa dengan semakin meningkatnya kadar air di dalam kayu, maka nilai resistivitas bahan kayu akan semakin menurun. Investigasi hubungan antara penggunaan bahan kayu dengan penyusutan medan listrik yang terdapat di bawah jaringan listrik bertegangan ekstra tinggi dilakukan oleh Gunatilake et.al [3]. Penggunaan bahan kayu yang diletakkan di bawah jaringan bertegangan ekstra tinggi dengan nilai kandungan kadar air yang cukup besar memudahkan untuk dialiri oleh aliran listrik. Berdasarkan penelitian tersebut, nilai kuat medan listrik menyusut dari 4 kv/m menjadi 0.5 kv/m. Kaitan antara nilai resistivitas dengan penggunaan bahan kimia untuk lapisan kayu telah diselidiki oleh Diakov dan Georgiev [4]. Zat kimia berupa aluminium oksida yang digunakan untuk melapisi kayu dapat mengurangi penyerapan air, sehingga nilai kadar air bahan kayu yang diberi lapisan kimia tetap lebih rendah dari bahan kayu yang tidak diberi lapisan kimia. Penggunaan bahan kayu dalam aplikasi jaringan listrik telah dilakukan dalam beberapa penelitian. Clayton [5], Ross [6], dan Wong et.al [7] menyelidiki aplikasi bahan kayu pada tiang jaringan listrik. Penelitian dilakukan untuk mengetahui karakteristik arus bocor yang terjadi pada bahan kayu. Clayton dan Shankle [5] melakukan penelitian untuk mengetahui tingkat resistivitas isolator dan bahan kayu dalam tiang jaringan listrik. Kesimpulan penelitian menyatakan bahwa penggunaan struktur kayu sebagai tiang listrik, dapat menambah resisitivitas jaringan listrik. Penyelidikan dilakukan oleh Ross [6] untuk 3
mengetahui penyebab terbakarnya struktur tiang listrik yang terbuat dari bahan kayu yang disebabkan oleh adanya arus bocor. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi isolator yang kurang baik, menyebabkan kebocoran arus sebesar 10 ma yang kemudian mengalir ke struktur tiang kayu. Terbakarnya struktur tiang listrik terjadi dikarenakan pada struktur tiang terdapat nilai resistivitas yang tidak merata sehingga menyebabkan arus bocor melalui bidang yang memiliki resistivitas rendah. Investigasi mengenai karakteristik umur kayu terhadap arus bocor dilakukan oleh Wong et.al [7]. Peneliti melakukan pengujian pada struktur tiang kayu jaringan listrik yang sudah digunakan selama puluhan tahun. Struktur kayu yang sudah rapuh berakibat pada penurunan nilai resistivitasnya sehingga arus bocor yang mengalir pada struktur kayu tersebut semakin meningkat. Wong dan Rahmat [8] melakukan pendekatan dengan cara memodelkan resistansi bahan kayu. Pemodelan dilakukan untuk mengetahui distribusi arus bocor pada struktur bahan kayu. Peneliti memodelkan resistansi struktur kayu ke dalam tiga bagian yaitu, bagian luar (sapwood), bagian inti kayu (heartwood), dan radial. Berdasarkan pemodelan, diketahui bahwa resistivitas terbesar terdapat pada bagian luar dan radial kayu, sedangkan pada bagian inti memiliki resistivitas yang tidak terlalu besar. Penelitian terhadap bahan kayu dapat dilakukan dengan cara pengujian dan simulasi. Simulasi dengan perangkat lunak yang dilakukan oleh Gunatilake et. al [3] bertujuan untuk mengetahui besar medan listrik yang terdapat pada jaringan tegangan ekstra tinggi dan untuk menguji validitas hasil simulasi maka dilanjutkan dengan pengujian di lapangan. Pemodelan struktur kayu dilakukan oleh Wong dan Rahmat [8] dengan menggunakan perangkat lunak MATLAB bertujuan untuk memudahkan analisis resistivitas pada struktur kayu dengan menggunakan model ladder network. Penelitian hot stick sebagai bahan perlindungan terhadap pekerja listrik yang bekerja pada jaringan bertegangan telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Penelitian dilakukan untuk mengetahui ketahanan material yang digunakan terhadap tegangan tinggi. Booker [9] dan McDermid et.al [10] melakukan penelitian terhadap kegagalan material pada jaringan tegangan ekstra tinggi. 4
Material yang digunakan pada pengujian terbuat dari bahan FRP. Parameter kegagalan adalah munculnya flashover pada saat dilakukan pekerjaan PDKB pada tegangan 500 kv. Munculnya flashover disebabkan karena terkontaminasinya permukaan hot stick dengan bahan-bahan yang bersifat konduktif sehingga sifat isolator dari hot stick mengalami penurunan dan mengakibatkan terjadinya kegagalan isolasi berupa flashover [9]. Berdasarkan penelitian sebelumnya dapat diyakini bahwa penelitian tentang pemanfaatan bahan kayu pada aplikasi di bidang kelistrikan dan penelitian tentang penggunaan metode hot stick yang terbuat dari bahan FRP sebagai peralatan pendukung untuk PDKB telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Pada penelitian ini akan dilakukan investigasi karakteristik isolator bahan kayu untuk digunakan sebagai peralatan pendukung dalam pekerjaan PDKB. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium terhadap bahan kayu sebagai material hot stick dengan parameter variasi jenis dan panjang kayu untuk mengetahui karakteristik arus bocor dan besarnya tegangan lewat denyar (flashover) bahan kayu yang diteliti pada penelitian ini. Bahan kayu yang digunakan berjenis kayu keras (hardwood) yang termasuk dalam kategori kayu perdagangan di Indonesia. 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian yang akan dilakukan ini memiliki tujuan: 1. Mengetahui fenomena kegagalan isolasi dan arus bocor terhadap perubahan kandungan kadar air. 2. Mengetahui fenomena kegagalan isolasi dan arus bocor terhadap perubahan panjang kayu. 3. Mengetahui besarnya nilai arus bocor pada masing-masing jenis kayu sesuai standar untuk bahan isolator yang digunakan pada pekerjaan dalam kondisi bertegangan. 1.5 Manfaat Penelitian Penggunaan peralatan pendukung dalam metode hot stick pada pemeliharaan peralatan bertegangan (PDKB) memegang peranan penting. Hot 5
stick harus mampu melindungi pekerja yang bekerja di area tegangan tinggi terhadap bahaya sambaran listrik. Penelitian dengan menggunakan bahan kayu yang termasuk dalam kategori kayu perdagangan sebagai material hot stick untuk aplikasi dalam PDKB bertujuan untuk mengetahui penggunaan kayu sebagai peralatan pendukung pekerjaan pada jaringan bertegangan dengan mengukur nilai arus bocor dan tegangan lewat denyar (flashover). Jika nilai arus bocor yang dihasilkan pada bahan kayu yang diteliti masih sesuai dengan standar untuk peralatan yang digunakan pada pekerjaan PDKB, maka bahan kayu dapat dimanfaatkan sebagai material pendukung pada metode hot stick untuk melindungi pekerja yang sedang melakukan pemeliharaan PDKB. Hasil penelitian ini juga diharapkan dapat memberikan nilai tambah untuk memperkaya ilmu pengetahuan, terutama di bidang keamanan kelistrikan. 6