Makalah Gejala Medan Tinggi

download Makalah Gejala Medan Tinggi

of 13

  • date post

    06-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    2.028
  • download

    64

Embed Size (px)

Transcript of Makalah Gejala Medan Tinggi

GEJALA MEDAN TINGGI

OLEH : MUH. IDRIS 10582 203 08 TEK. ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 20111. PENDAHULUAN

Isolasi memiliki peranan yang sangat penting dalam sistem tenaga listrik. Isolasi diperlukan untuk memisahkan bagian yang bertegangan dengan yang tidak bertegangan sehingga tidak terjadi lompatan listrik atau percikan diantaranya. Bahan isolasi akan menunjukkan sifatnya bila dipengaruhi medan

listrik. Minyak merupakan salah satu bahan isolasi yang termasuk dalam bahan dielektrik. Tegangan tembus isolasi merupakan tegangan yang mampu merusak ketahanan isolasi dari suatu bahan isolasi. Begitu juga dengan peristiwa korona yang merupakan salah satu fenomena dari tegangan tinggi. Selain itu juga, untuk mengetahui karakteristik dari kedua permasalahan tersebut yaitu peristiwa tegangan tembus dan korona maka dilakukan pengujian dengan menggunakan elektroda jarum-plat. Dengan sumber tegangan tinggi AC (Alternating Current) dan tegangan tinggi DC (Direct Current). Pemilihan elektroda jarum untuk memudahkan pengamatan saat pengujian.

2. FENOMENA PRE-BREAKDOWN

2.1. Isolasi Cair Isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai pemisah antara bagian yang bertegangan dan juga sebagai pendingin sehingga banyak digunakan pada peralatan seperti transformator, pemutus tenaga, switch gear. 2.1.1 Karakteristik Isolasi Cair Pada dasarnya dielektrik cair harus memiliki sifat dielektrik yang baik, mempunyai karakteristik perpindahan panas yang bagus dan memiliki struktur kimia yang stabil saat pengoperasian. a. Sifat Listrik Sifat-sifat listrik yang sangat penting dalam menentukan kinerja dielektrik dari dielektrik cair adalah : i. Withstand Breakdown kemampuan untuk tidak mengalami ketembusan dalam kondisi tekanan listrik (electric stress) yang tinggi. ii. Resistivitas : suatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resistivitasnya lebih besar dari 109 ohm-meter. Resistivitas yang diperlukan pada sistem tegangan tinggi untuk material isolasi adalah 1016 ohm-meter atau lebih. b. Karakteristik Perpindahan Panas Pada peralatan yang terisi oleh isolasi cair (transformer, kabel, circuit breaker, dll) perpindahan panas biasanya dipengaruhi oleh konveksi. faktor utama yang mengontrol perpindahan panas adalah konduktivitas termal dan viskositas. Semakin tinggi nilai dari konduktivitas termal maka semakin dapat digunakan pada peralatan sebagaimana dapat dioperasikan secara berkelanjutan pada temperatur yang tinggi. Pada penggunaan yang lain, nilai konduktivitas termal yang rendah dan nilai viskositas yang tinggi dapat menjadi penyebab terjadinya pemanasan berlebihan pada area tertentu. c. Kestabilan Kimiawi Pada penggunaannya, isolasi cair yang terkena tekanan termal dan listrik karena adanya material seperti O2, air, serat dan hasil-hasil dari pemisahan bahan isolasi padat. Hal tersebut bisa mempengaruhi kestabilan dari rantai kimia dari isolasi cair. 2.1.2 Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair Ada beberapa alasan mengapa isolasi cair digunakan antara lain yang pertama adalah isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi menurut hukum Paschen. Kedua isolasi cair akan mengis celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi. Ketiga isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge). Namun kekurangan utama isolasi cair adalah mudah terkontaminasi. Terdapat beberapa macam faktor yang diperkirakan mempengaruhi kegagalan minyak transformator seperti luas daerah elektroda, jarak celah (gap spacing), pendinginan, perawatan sebelum pemakaian (elektroda dan minyak), pengaruh kekuatan dielektrik dari minyak transformator yang diukur serta kondisi pengujian atau minyak transformator itu sendiri juga mempengaruhi kekuatan dielektrik

minyak transformator. Kegagalan isolasi (insulation breakdown, insulation failure) disebabkan karena beberapa hal antara lain isolasi tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya kekuatan dielektrik dan karena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada prinsipnya tegangan pada isolator merupakan suatu tarikan atau tekanan (stress) yang harus dilawan oleh gaya dalam isolator itu sendiri agar supaya isolator tidak tembus. Dalam struktur molekul material isolasi, elektron - elektron terikat erat pada molekulnya, dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang disebabkan oleh adanya tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat isolasi pada tempat itu hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan tegangan akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul ke molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik isolator akan berubah bila material tersebut kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity) seperti adanya arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangan tembus. Mekanisme Streamer Breakdown 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. Ciri utama teori kegagalan streamer adalah postulasi sejumlah besar fotoionisasi molekul dalam ruang di depan streamer dan pembesaran medan listrik setempat oleh muatan ruang ion pada ujung elektroda.

Gambar 1. Distribusi Bidang Listrik pada Bidang Gap Non-Uniform

2.2. Fenomena Korona Korona merupakan proses dimana arus, mungkin diteruskan, muncul dari sebuah elektroda berpotensial tinggi di dalam sebuah fluida yang netral, dengan mengionisasi fluida hingga menciptakan plasma di sekitar elektroda. Bila dua kawat sejajar yang penampangnya kecil dibandingkan dengan jarak antar kawat tersebut diberi tegangan, maka akan terjadi korona. Pada tegangan yang cukup rendah tidak terlihat apa-apa, bila tegangan dinaikkan maka akan tejadikorona secara bertahap. Pertama kali, kawat kelihatan bercahaya yang berwarna ungu muda, mengeluarkan suara berdesis (hissing) dan berbau ozon. Jika tegangan dinaikkan terus, maka karakteristik diatas akan terlihat semakin jelas, terutama pada bagian yang kasar, runcing atau kotor serta cahaya bertambah besar dan terang. Bila tegangan masih terus dinaikkan akan terjadi busur api. Korona bisa bermuatan positif atau negatif. Hal ini ditentukan oleh polaritas tegangan di elektroda yang kelengkungannya tinggi. Jika elektroda bemuatan positif berkenaan dengan elektoda rata terciptalah korona positif, tapi jika negatif yang tercipta adalah korona negatif. Inception Voltage korona atau tegangan awal korona didefinisikan sebagai tegangan yang terukur pada saat terjadi lucutan pertama kali saat pengujian dilakukan. Definisi ini sebagai acuan untuk mendapatkan nilai inception voltage secara langsung, dikarenakan pada pengujiannya tidak digunakan

oscilloscope untuk mendapatkan sinyal yang menunjukkan awal terjadi korona. 3. PENGUJIAN 3.1. Elektroda Elektroda yang digunakan dalam pengujian ini adalah elektroda jarum-plat. Elektroda ini terbuat dari bahan stainless steel. Elektroda jarum di manfaatkan sebagai anoda sedangkan elektroda plat sebagai katodanya. Diameter dari elektroda jarum yang digunakan yaitu 1.0, 1.5 dan 2.0 mm. 3.2. Minyak Isolasi Jenis minyak isolasi yang digunakan sebagai bahan uji pada penelitian ini adalah TRANSFORMER OIL POWEROIL TO 1020 60U yang di produksi oleh APAR INDUSTRIES LTD. Dibutukan 3 liter minyak trafo untuk mengisi tempat pengujian.

Gambar 2. Elektroda Jarum dan Elektroda Plat

Gambar 3. Elektroda Set

Gambar 4. Rangkaian Pengujian Tegangan Tinggi AC

Gambar 5. Rangkaian Pengujian Tegangan Tinggi DC

Gambar 6. Skema Pengujian

3.3. Rangkaian Pengujian Rangkaian pembangkitan yang digunakan adalah rangkaian pengujian tegangan AC dan DC (gambar 4 dan 5). Rangkaian tersebut yang digunakan untuk mengetahui tegangan tembus dan nilai korona (inception Voltage) agar dapat diketahui karakteristiknya. Elektroda plat dan jarum di susun pada elektroda set seperti gambar 3. 3.4. Langkah-Langkah Pengujian Pengujian dilakukan di laboratorium Tegangan Tinggi milik Teknik Elektro ITS, dengan menggunakan tegangan tinggi AC dan DC. Langkah-langkah pengujian dibagi menjadi 3 (tiga) tahap yaitu tahap persiapan, tahap pengujian dan tahap akhir pengujian, dimana prosesnya yaitu: Menyiapkan peralatan test ( elektroda set, perlengkapan utama pembangkitan tegangan tinggi), kemudian menyusunnya menjadi rangkaian seperti gambar 6 yaitu rangkaian pembangkitan tegangan tinggi. Sebelum dilakukan pengujian maka sebaiknya peralatan test dibersihkan dari kotoran dan debu,. Setelah dipastikan bersih maka jarak sela kedua elektroda dapat di atur. Setelah persiapan selesai maka akan dilakukan pengujian dengan langkah-langkah yaitu Mengatur Test Method dari kontrol box pada posisi AC atau DC dengan menggunakan bat-handle switch, kemudian menempatkan charging range pengatur tegangan pada kedudukan 0%. Aktifkan kontrol box. Kemudian mengatur tegangan melalui transformator pengatur tegangan secara perlahan sampai didapatkan nilai inception Voltage korona dan

tegangan tembus (Streamer breakdown voltage). Catat nilai tegangan tembusnya. 4. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS 4.1. Hasil Pengujian Pengujian dilakukan sebanyak 5 kali untuk setiap jarak sela yang dibuat berbeda dan dengan ukuran elektroda yang berbeda-beda juga. Hasil dari pengujian diperoleh rata-rata nilai inception voltage dan tegangan tembus (streamer breakdown) adalah sebagai berikut : Tabel 1. Rata-rata Nilai Inception Voltage Korona Tegangan Tinggi AC No 1 2 3 Jarak Sela ( cm ) 1 2 3 Inception Voltage Korona (kV) 1.0 mm 1.5 mm 2.0 mm 16,6 17,4 20 28 30 33,2 35,2 38,4 39,4

Tabel 2. Ra