Efek Polaritas dan Fenomena Stres Tegangan Sebelum Kegagalan Isolasi pada Sela Udara Jarum-Plat LUQMAN KUMARA 2205 100 129 Dosen Pembimbing : Dr.Eng I Made Yulistya Negara, ST,M.Sc IG Ngurah Satriyadi H, ST,MT 1
Latar Belakang Tingginya tingkat kerusakan isolasi Kebutuhan bahan isolasi yang baik. Pengujian tegangan tinggi 2
Permasalahan Karakteristik korona pada sela udara Karakteristik tegangan tembus pada sela udara Karakteristik kegagalan isolasi udara berdasarkan polaritas dan stres tegangan. 3
Batasan Masalah Elektroda Jarum-Plat Peristiwa Korona di sekitar Elektroda Jarum Tegangan Tembus (Streamer Breakdown) secara kontinu disekitar elektroda jarum 4
Tujuan Studi awal mengenai fenomena korona Mengetahui pengaruh konfigurasi elektroda jarum-plat terhadap karakteristik korona dan karakteristik tegangan tembus isolasi udara 5
Fenomena Korona Korona merupakan proses dimana arus mungkin diteruskan. Muncul dari sebuah elektroda berpotensial tinggi di dalam sebuah fluida yang netral, biasanya udara, dengan mengionisasi fluida hingga menciptakan plasma di sekitar elektroda 6
Mekanisme lucutan Korona 7
Corona Inception Voltage Corona Inception Voltage atau tegangan awal korona didefinisikan sebagai tegangan yang terukur saat terjadi lucutan pertama kali waktu pengujian dilakukan. Definisi ini sebagai acuan untuk mendapatkan nilai inception voltage secara langsung. 8
Streamer Brakdown Voltage Nilai Tegangan Tembus atau Streamer Breakdown Voltage adalah nilai tegangan saat telah terjadi percikan secara kontinyu. Definisi ini sebagai acuan untuk mendapatkan nilai Streamer Breakdown Voltage secara langsung. 9
Pengujian Dua (2) Jenis Pengujian dalam Tegangan Tinggi : Pengujian Merusak (Destructive test) Pengujian Tidak Merusak (non-destructive test) 10
Pengukuran Tegangan Tinggi Pengukuran Tegangan Tinggi AC Pengukuran Tegangan Tinggi DC 11
Peralatan Pembangkit Tegangan 1 2 3 Keterangan : 1. Peralatan Pengukuran Tegangan DC 2. Peralatan Pengukuran Tegangan AC 3. Control Box Laboratorium Tegangan Tinggi Elektro FTI-ITS 12
Peralatan Pengujian 13
Pengujian Langsung Peristiwa Korona pada Ujung Jarum Peristiwa Tegangan Tembus 14
Video Pengujian AC Elektroda Rod 5mm, Jarak Sela 4 cm 15
Video Pengujian DC Positif Elektroda Jarum 0.4 cm, Jarak Sela 3 cm 16
Video Pengujian DC Negatif Elektroda Rod 5mm, Jarak Sela 3 cm 17
Hasil Pengujian Langsung (1) Rata-Rata Nilai dan Grafik Inception Voltage Korona Pada Isolasi Udara Tegangan AC No Sela (cm) Inception Voltage Korona (kv) 0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm 1 2 12.6 14.4 16.4 17.2 2 3 14.8 16.4 17.4 18.2 3 4 16.2 18.6 18.8 20 18
lanjutan Rata-Rata Nilai dan Grafik Inception Voltage Korona Pada Isolasi Udara Tegangan DC Positif No Sela (cm) Inception Voltage Korona (kv) 0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm 1 2 18 20 26 36 2 3 32 36 42 48 3 4 34 40 44 52 19
lanjutan Rata-Rata Nilai dan Grafik Inception Voltage Korona Pada Isolasi Udara Tegangan DC Negatif No Sela (cm) Inception Voltage Korona (kv) 0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm 1 2 41.6 47 49.6 55.8 2 3 52.6 56.4 58.6 62.8 3 4 65 68.6 73.8 81 20
Hasil Pengujian Langsung (2) Rata-Rata Nilai dan Grafik Streamer Breakdown Korona Pada Isolasi Udara Tegangan AC No Sela (cm) Streamer breakdown (kv) 0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm 1 2 15 17.2 19 20 2 3 17.2 18.6 20 21.2 3 4 19.2 20.8 21.6 22.4 21
lanjutan Rata-Rata Nilai dan Grafik Streamer Breakdown Korona Pada Isolasi Udara Tegangan DC Positif No Sela (cm) Streamer breakdown (kv) 0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm 1 2 20 22 31 40 2 3 34 40 46 52 3 4 36 46 44 56 22
lanjutan Rata-Rata Nilai dan Grafik Streamer Breakdown Korona Pada Isolasi Udara Tegangan DC Negatif No Sela (cm) Streamer breakdown (kv) 0.2mm 0.4mm 0.6mm Rod 50 mm 1 2 43.4 50.4 51.2 58.2 2 3 53.6 57.4 59.6 65.4 3 4 66 70.4 75 82.8 23
Efek Polaritas dan Stress Tegangan Sebelum Kegagalan Isolasi Grafik Perbandingan Inception Voltage Korona Elektroda 0.2 mm dengan Sumber Tegangan Berbeda Grafik Perbandingan Inception Voltage Korona Elektroda 0.4 mm dengan Sumber Tegangan Berbeda Grafik Perbandingan Inception Voltage Korona Elektroda 0.6 mm dengan Sumber Tegangan Berbeda Grafik Perbandingan Inception Voltage Korona 24 Elektroda Rod dengan Sumber Tegangan Berbeda
lanjutan Grafik Perbandingan nilai Tegangan Tembus Elektroda 0.2 mm dengan Sumber Tegangan berbeda Grafik Perbandingan nilai Tegangan Tembus Elektroda 0.4 mm dengan Sumber Tegangan berbeda Grafik Perbandingan nilai Tegangan Tembus Elektroda 0.6 mm dengan Sumber Tegangan berbeda Grafik Perbandingan nilai Tegangan Tembus 25 Elektroda Rod dengan Sumber Tegangan berbeda
Kesimpulan 1. Semakin besar ujung permukaan elektroda (tip) menghasilkan nilai Inception Voltage Korona dan nilai tegangan tembus semakin besar karena semakin tebal media kerapatan udara sebagai media isolasinya. 2. Nilai Inception Voltage Corona dan tegangan tembus untuk tegangan DC negatif lebih besar daripada nilai Inception Voltage Corona dan tegangan tembus tegangan AC dan DC Positif karena pengaruh kuat medan listrik disekitar elektroda jarum dan kuat medan listrik disekitar elektroda plat. 3. Karakteristik kestabilan korona dipengaruhi oleh besarnya permukaan elektroda uji. Dengan semakin besar permukaan elektroda maka semakin tidak efektif kestabilan korona. Disebabkan karena semakin besarnya muatan ruang sehingga menghambat terjadinya korona. 26
Terima Kasih 27
28
Mekanisme Kegagalan Streamer Mekanisme streamer menjelaskan mengenai pengembangan pelepasan percikan langsung dari banjiran tunggal di mana muatan ruang (space charge) yang terjadi karena banjiran itu sendiri mengubah banjiran tersebut menjadi streamer plasma. Sesudah itu kehantaran naik dengan cepat, dan kegagalan terjadi dalam alur banjiran ini. Ada dua jenis streamer, yaitu : Positif, atau streamer yang mengarah ke katoda. Negatif, atau streamer yang menuju anoda. 29
Pada gambar kiri terlihat mekanisme Townsend, di mana kegagalan terjadi karena banjiran yang berturut-turut. Pada gambar kanan terlihat mekanisme streamer yang mulai dari satu banjiran (i), yang mana berubah karena muatan 30
Trafo Uji trafo satu fasa yang mempunyai perbandingan belitan yang jauh lebih besar dari trafo daya. Trafo uji tidak dirancang untuk pemakaian kontinu, karena hanya digunakan hanya saat-saat pengujian berlangsung dalam waktu singkat. 31
Konstruksi Trafo Uji (1) Belitan tegangan tinggi, (2) Belitan tegangan rendah, (3) Inti Besi (4) Dasar, (5) Terminal tegangan tinggi, (6) Isolasi, (7) Tanki Metal, (8) Dinding Penyekat 32
Transformator ini mempunyai ciri-ciri sebagai berikut 1. Perbandingan Jumlah lilitannya (turn ratio N) lebih besar daripada perbandingan pada transformator tenaga, dikarenakan transformator penguji yang dipasang pada laboratorium diterapkan pada tegangan distribusi (127-220 volt), sedangkan tegangan output yang harus dihasilkan adalah tegangan uji beberapa ratus ribu volt. 2. Kapasitas kva nya kecil dibandingkan dengan kapasitas trafo tenaga oleh karena untuk keperluan mengadakan lompatan api tidak diperlukan tenaga yang besar. Yang diperlukan hanyalah tegangan bukan tenaga. 3. Biasanya satu ujung lilitannya (terminal) ditanam dalam tanah (grounded) untuk keperluan pengamanan dan keamanan. 4. Pada waktu merencanakan isolasi untuk transformator penguji hanya diperhitungkan isolasi terhadap tegangan pengujian maksimum, oleh karena tidak diharapkan bahwa trafo tersebut mengalami tegangan lebih Pada Laboratorium tegangan tinggi teknik elektro ITS, tafo uji yang digunakan memiliki kapasitas 100kV DC. 33