persoalan tt-dasar pengujian tt
TRANSCRIPT
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
1/16
PERSOALAN-PERSOALAN TEGANGAN TINGGI
DAN
DASAR-DASAR PENGUJIAN TEGANGAN TINGGI
Dosen : Syariffuddin Mahmudsyah,Ir,M.Eng.
A. Pendahuluan
1. Latar Belakang
Yang dimaksud dengan tegangan tinggi dalam dunia teknik tenaga listrik
adalah semua tegangan yang dianggap cukup tinggi oleh kaum teknisi listrik sehingga
diperlukan pengujian dan pengukuran dengan tegangan tinggi yang semua bersifat
1
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
2/16
khusus dan memerlukan teknik-teknik tertentu (subyektif) atau di mana gejala-gejala
tegangan tinggi mulai terjadi (obyektif).
Secara teknik, klasifikasi yang umum dari tegangan tinggi adalah sebagai berikut:
egangan tinggi (!igh "oltage)
#eliputi tegangan sistem : $% k", &% k", '% k" dan 1% k" sd $& k"
egangan ekstra tinggi (*+tra !igh "oltage)
#eliputi tegangan sistem : $& k", %% k" dan %% k" ( sd '% k")
egangan ultra tinggi (/ltra !igh "oltage)
#eliputi tegangan sistem : '% k" ke atas. ( 0%% k", 1$%% k", 1%% k")
2. Pera!alahan
egagalan - kegagalan alat-alat listrik pada 2aktu sedang dipakai disebabkan
karena kegagalan isolasinya dalam menjalankan fungsinya sebagai isolator tegangan
tinggi. egagalan isolasi (insulation break do2n, insulation failure) ini disebabkan
karena beberapa hal antara lain isolasi tersebut sudah dipakai untuk 2aktu yang lama,
kerusakan mekanis, berkurangnya kekuatan dielektrik, dan karena isolasi tersebut
dikenakan tegangan lebih.
3engujian tegangan tinggi dimaksudkan untuk :
a. #enemukan bahan (di dalam atau yang menjadi komponen suatu alat tegangan
tinggi) yang k2alitasnya tidak baik atau yang cara membuatnya salah.
b. #emberikan jaminan bah2a alat-alat listrik dapat dipakai pada tegangan
normalnya untuk 2aktu yang tak terbatas.
c. #emberikan jaminan bah2a isolasi alat-alat listrik dapat tahan terhadap tegangan
lebih (yang didapati dalam praktek operasi sehari-hari) untuk 2aktu terbatas.
3engujian tegangan tinggi meliputi :
pengujian dengan tegangan tinggi ac
pengujian dengan tegangan tinggi dc
pengujian dengan tegangan tinggi impuls
$
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
3/16
A. Pe"aha!an
1. Per!#alan-$er!#alan Tegangan T%ngg%
3ersoalan-persoalan dalam teknik tegangan tinggi merupakan persoalan yang
menyangkut segala hal yang ditimbulkan oleh adanya tegangan tinggi atau oleh
adanya perubahan dari tegangan yang relatif rendah ke tegangan tinggi dan persoalan-
persoalan teknis yang timbul karena adanya tegangan tinggi tersebut. 3ersoalannya
cukup luas sehingga kadang-kadang sukar diketahui batasnya dimana persoalan
transmisi berhenti dan persoalan teknik tegangan tinggi mulai atau sebaliknya.
arena luasnya persoalan tegangan tinggi ini maka persoalan dibatasi pada hal-hal
sebagai berikut :
a. #edan 4istrik dan kekuatan listrik, dengan semakin tingginya tegangan yang
dipakai, maka bahan isolasi semakin sulit untuk dibuat, isolasi dapat tembus dan
membuat peralatan rusak atau harus diperbaiki. #edan listrik * perlu diperhatikan
karena akibat medan listrik * ini partikel media isolasi mendapat energi ekstra
(kinetic energy) dan kalau energi ini cukup besar maka bahan isolasi menjadi
rusak dan menghantarkan arus listrik. ekuatan listrik suatu bahan bisa dianggap
sebagai batas dimana bahan bila dikenai tegangan yang lebih dari itu akan rusak.
elihatannya ini tidak menimbulkan masalah tetapi kekuatan listrik ini untuk
tegangan tinggi dipengaruhi oleh tekanan, suhu, kuat medan, bentuk tegangan,
adanya ketidak murnian dalam isolasi (impuirities), gelembung udara dan lain-lain
faktor, untuk mengetahui parameter atau faktor-faktor inilah kita perlu
mempelajari bagaimana proses breakdo2n atau tembus suatu media isolasi.
b. /ntuk mentest peralatan tegangan tinggi diperlukan peralatan-peralatan dan
teknik yang khusus. 3erlu dipelajari bagaimana mensimulasikan keadaan yang
sebenarnya, misalnya akibat petir atau tegangan surja hubung (s2itching surge).
3engujian tegangan tinggi meliputi tegangan 56, 76 dan impulse yaitu untuk
surja hubung dan petir.
&
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
4/16
c. #asalah yang lain adalah koordinasi isolasi. egangan lebih tidak dapat
dihindarkan untuk ini perlu ada pengaman-pengaman dan juga koordinasi
peralatan (isolasi) sehingga peralatan yang ada tidak rusak akibat pulsa-pulsa
tegangan lebih (impuls).
d. imbul juga gangguan-gangguan pada keadaan di sekitar transmisi tegangan
tinggi misalnya gangguan radio (radio interference) dan suara yang berisik.
e. 7esain dari peralatan-peralatan tegangan tinggi harus diperhatikan agar tidak
terjadi medan listrik yang terlalu besar sehingga media isolasi tidak sanggup
untuk menahannya.
f. 8nstrumentasi atau alat ukur. 8ni juga dapat membuat masalah tersendiri karena
harus cukup aman dan cukup cermat.
2. Da!ar-da!ar Pengu&%an Tegangan T%ngg%
3engujian pada peralatan tegangan tinggi dapat bersifat merusak (destructi9e)
maupun tidak merusak (non destructi9e). 3engujian yang sifatnya merusak, misalnya,
pengukuran tahanan isolasi, pengukuran faktor daya dielektrik (dielectric po2er
factor), pengukuran korona, dan sebagainya. 3engujian yang sifatnya merusak
umumnya terdiri dari tiga tahap yang bergantung kepada tingkat tegangan, seperti
gambar .1.
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
5/16
;ambar .1. 3engujian dengan egangan inggi pada enda /ji
3engujian ketahanan (2ithstand test) : tegangan tertentu diterapkan selama 2aktu
yang ditentukan, bila tidak terjadi lompatan (spark o9er), maka pengujian
memuaskan.
3engujian pelepasan (discharge test) : tegangan dinaikkan sehingga terjadi pelepasan
pada benda yang diuji. 3engujian dilakukan dalam suasana kering dan suasana basah.
3engujian kegagalan (breakdo2n test) : tegangan dinaikkan sampai terjadi kegagalan
pada benda uji.
2.1. Pengu&%an dengan Tegangan T%ngg% Aru! B#lak-Bal%k
5dapun pokok-pokok pengujian tegangan tinggi ac pada peralatan tegangan
tinggi meliputi :
a. 3engujian etahanan dalam udara
b. 3engujian etahanan dalam minyak atau air
1 32
Vw
V B
VF
TeganganPengujian
1 = Pengujian Ketahanan pada tegangan VW
selama t menit
2 = Pengujian Lompatan dengan tegangan lompatan VF
3 = Pengujian Kegagalan dengan tegangan gagal VB
waktu
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
6/16
c. 3engujian ketahanan untuk tiap isolator
d. 3engujian lompatan (bunga api) dalam suasana kering
e. 3engujian lompatan (bunga api) dalam suasana basah (humidity tinggi)
f. 3engujian tembus atau breakdo2n
2.1.1. Pengu&%an 'etahanan dala Udara
3engujian ketahanan dalam udara diterapkan selama dua menit, dan spesimen
diperiksa apakah terjadi kerusakan atau hal yang abnormal.
apanese 8ndustrial Standard (>8S) 6-&?%1 dan >apanese *lectrotechnical
6ommitte, (>*6) standard 1%@, dinyatakan bah2a :
- ekanan barometer ............................. '@% mm !g (1%1& mbar)
- Suhu sekeliling ............................. $%6
- elembaban mutlak ............................. 11 gram m&
#engingat pengujian dilakukan pada kondisi suhu, tekanan udara dan
kelembaban udara di ruangan yang berbeda-beda dengan standard tersebut di atas,
maka untuk dapat membandingkan hasil-hasil pengujian dengan tabel-tabel
normalisasi yang ada, diperlukan rumus-rumus yang dapat mengubah hasil-hasil
@
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
7/16
tersebut dalam keadaan standard. !al ini diperlukan untuk dapat mengetahui apakah
spesimen yang akan diuji memenuhi syarat atau tidak.
2.1.1.2. '#rek!% terhada$ Tekanan Udara dan Suhu
!asil pengujian tersebut harus dikoreksi terhadap keadaan standard, dengan
rumus :
"SA " d (.1)
di mana :
"S A tegangan loncatan api pada keadaan standard
" A tegangan loncatan api yang diukur pada keadaan setempat
d A kepadatan udara relatif (relati9e air density)
A (b '@%)B($'% C $%) ($'& C t)D
A %,&?@ b($'& C t)
sedangkan
b A tekanan udara pada 2aktu pengujian (mm!g)
t A suhu sekeliling pengujian (6)
2.1.1.). '#rek!% terhada$ 'ele"a"an Udara *utlak
!asil pengujian dikoreksi dengan menggunakan rumus empiris sebagai
berikut :
"SA "k! (.$)
di mana :
k! A faktor koreksi kelembaban dicari dari gambar .$.
'
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
8/16
;ambar .$. ;rafik khterhadap elembaban #utlak
4engkung 5, , 6, 7, *, dan < didasarkan pada pengalaman di >epang, sedangkan
lengkung ; dan ! adalah lengkung faktor koreksi menurut 8nternational
*lectrotechnical 6ommission. elembaban udara mutlak didapat sebagai fungsi dari
temperatur basah dan kering sebuah higrometer, seperti tertera pada gambar .&.
?
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
9/16
;ambar .&. ;rafik elembaban #utlak terhadap Suhu ering
5pabila persamaan (.1) dan (.$) digabung, maka didapat rumus koreksi
untuk mendapatkan keadaan atmosfer standar.
"SA "k!d (.&)
Eleh karena sifatnya yang empiris maka faktor koreksi k! tidak dapat
dianggap tepat dan tidak selalu dapat dipakai. arena itu, biasanya hanya persamaan
0
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
10/16
(.1) yang dipakai, dengan keterangan tambahan harga kelembaban udara pada
2aktu pengujian. 7engan demikian hasil pengujian dapat diubah pada keadaan
standar menjadi :
"SA "k! hAFgramm& (.)
2.1.2. Pengu&%an 'etahanan dala *%n+ak atau A%r
2.1.2.1. Pengu&%an 'etahanan dala *%n+ak
/ntuk pengujian ketahanan dalam minyak harus dipastikan bah2a minyak
yang dipakai mempunyai ketahanan lebih dari $% k" bila dipakai sela standar.
tegangan dinaikkan secara bebas sampai kira-kira ' G dari tegangan yang
ditentukan, lalu dinaikkan sampai tegangan 1%% G dari tegangan ketahanan tersebut
dengan kecepatan 1 k"detik bila tegangan tersebut besarnya 1%% k" atau kurang,
atau kira-kira 1 G dari tegangan ketahanan perdetik untuk tegangan lebih dari 1%%
k". tegangan tesebut diterapkan selama satu menit, dan spesimen diperiksa kembali.
;ambar .. ;rafik egangan ;agal dalam #inyak sebagai
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
11/16
3engujian suasana basah dimaksudkan untuk menirukan keadaan udara pada
2aktu hujan, salju dan sebagainya. Eleh karena air hujan menghantarkan listrik maka
tegangan pelepasan dari alat-alat listrik yang dipasang di luar menjadi berkurang pada
2aktu alat-alat tersebut basah karena hujan. 5lat pengujian basah mempunyai
kontruksi khusus dengan pipa-pipa mendatar yang diberi lubang-lubang (noIIles)
guna memancarkan air yang digerakkan oleh sebuah pompa. 4ubang-lubang itu dapat
diatur besarnya sehingga k2antitas air yang disiramkan pada benda yang akan diuji
tertentu. =angkaian pipa mendatar dapat digerakkan menurut sebuah busur sehingga
sudut penyiramannya () dapat diatur pula. egangan lompatan api basah
dipengaruhi oleh sejumlah penyiraman permenit, resisti9itas air dan sudut
penyiraman. #enurut standar jepang k2antitas air penyiraman standar adalah &
mmmenit, resisti9itas standar 1%%%% ohm.cm dan sudut penyiraman standar %
terhadap garis tegak, dengan ketentuan bah2a penyiramannya merata. !arga-harga
standar tersebut ditentukan menurut keadaan udara, terutama keadaan hujan setempat.
Eleh karena letaknya di daerah tropis, k2atitas penyiraman standar untuk indonesia
seharusnya lebih besar, tetapi karena data yang representatif belum ada, maka untuk
sementara standar dari >epang akan dipakai sebagai pegangan.Sudut penyiramannya dapat diperiksa dengan $ buah tabung gelas yang
terkena siraman. ila kedua tabung itu setiap saat berisi air dalam jumlah yang sama,
maka sudutnya benar %. erdasarkan standard >epang tersebut, untuk air yang
mempunyai resisti9itas lain dipakai faktor koreksi.
1log
&
=
k
7imana adalah resisti9itas dalam ohm.cm
2.1.). 'etahanan La$%!an
ujuan untuk mengetahui ketahanan isolasi yang mempunyai dua atau lebih
lapisan. 6ara pengujian tiap lapisan adalah, pada tiap lapisan diterapkan 0%G
tegangan lompatan api yang berupa tegangan 56 selama dua menit. !asil 3engujian
11
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
12/16
adalah bila tegangan yang diterapkan melampaui ketahanan isolasi maka akan terjadi
kerusakan pada isolasi.
;ambar .. 3engujian tiap 4apisan 8solator
1$
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
13/16
2.1.,. Pengu&%an L#$atan A$% 'er%ng
egangan lompatan api dari sebuah isolator sangat dipengaruhi oleh bentuk
elektroda dan benda yang ada disekelilingnya. Eleh sebab itu pada 2aktu pengujian
elektroda dan benda yang mengelilinginya harus diatur sedemikian rupa sehingga
keadaan yang sebenarnya ditirukan.
egangan pengujian dinaikkan secara bebas sampai harga ' G dari tegangan
lompatan api yang diharapkan, sesudah itu tegangan dinaikkan sampai lompatan api
terjadi dengan kecepatan 1%%% 9olt perdetik egangan lompatan didefinisikan sebagai
harga rata-rata dari lima harga lompatan yang diukur dengan batas antara 1detik
sampai menit. =umus koreksi harus digunakan.
2.1.. Pengu&%an L#$atan A$% Ba!ah
6ara pengujian sama dengan pengujian kering. penyiraman air dilakukan
dengan cara standar, seperti telah diterangkan di atas.
ujuan dari pengujian lompatan api basah adalah untuk mengetahui tagangan
tembus isolator dalam keadaan hujan. Sedangkan cara pengujian adalah isolator
diberi tegangan uji yang berupa tegangan 56. egangan pengujian dapat dinaikkan
secara bebas sampai mencapai harga 'G dari tegangan lompatan api yang
diharapkanJsesudah itu tegangan dinaikkan sampai lompatan api terjadi dengan
kecepatan 1%%% 9olt per detik. 3ada 2aktu dilakukan pengujian dilakukan
penyiraman pada isolator secara standard sehingga me2akili kondisi hujan.!asil
3engujian adalah terjadinya lompatan listrik pada saat tegangan tertentu.
2.1.. Pengu&%an Te"u!
egangan dinaikkan sampai tegangan lompatan standar dalam keadaan kering
secara bebas, lalu dinaikkan sampai terjadi penembusan (puncture) dengan kecepatan
k"detik. egangan tembus sangat dipengaruhi oleh kecepatan menaikkan
tegangan.
1&
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
14/16
;ambar .@. ;rafik egangan ;agal sebagai
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
15/16
berkurang), oleh karena pengaruh penghantaran dalam tanah dan efek kulit dari
ka2at.
esarnya tegangan impuls yang harus diterapkan pada peralatan uji untuk uji
ketahanan terhadap petir ditetapkan standar. !al ini tergantung pada tempatnya dalam
sirkuit, makin dekat ke Ksumber petirL, maka makin besar kemungkinan kena petir,
maka makin tinggi tegangan yang diterapkan.
5dapun bentuk tegangan impuls yang digunakan untuk pengetesan
mempunyai ukuran standar, yang melambangkan ukuran 2aktu muka gelomabng dan
2aktu ekor gelombang, seperti 1,$ + % s, 1 + % s, 1, + % s. standar ukuran ini
tergantung dari negara ataupun komisi yang melakukan pengujian.
Sebagai contoh, untuk rekomendasi 8*6, tegangan impuls yang digunakan adalah 1,$
+ % s, sedangkan negara jerman dan 8nggris adalah 1 + % s, negara 5merika
menstandarkan 1, + % s, serta >epang 1 + % s.
B. 'e!%$ulan
7ari pembahasan di atas dapat ditarik kesimpulan bah2a :
1. 3ersoalan-persoalan dalam teknik tegangan tinggi timbul oleh akibat adanya
perubahan dari tegangan yang relatif rendah ke tegangan tinggi dan persoalan-
persoalan teknis yang timbul karena adanya tegangan tinggi tersebut.
$. 3engujian tegangan tinggi dimaksudkan untuk :
a. #enemukan bahan (di dalam atau yang menjadi komponen suatu alat
tegangan tinggi) yang k2alitasnya tidak baik atau yang cara membuatnya
salah.
b. #emberikan jaminan bah2a alat-alat listrik dapat dipakai pada tegangannormalnya untuk 2aktu yang tak terbatas.
c. #emberikan jaminan bah2a isolasi alat-alat listrik dapat tahan terhadap
tegangan lebih (yang didapati dalam praktek operasi sehari-hari) untuk 2aktu
terbatas.
1
-
8/13/2019 Persoalan TT-Dasar Pengujian TT
16/16
&. 5da tiga jenis dasar-dasar pengujian yaitu : pengujian ketahanan (2ithstand test),
pengujian pelepasan (discharge test) dan pengujian kegagalan (breakdo2n test).
/. Da0tar Pu!taka
Teknik Tegangan Tinggi, 5rismunandar, 5rtono, 3radnya 3aramaita, >akarta, 10'?
1@