persoalan tt-dasar pengujian tt

Upload: latifah-yulia

Post on 04-Jun-2018

246 views

Category:

Documents


0 download

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@