KARAKTERISTIK KORONA DAN TEGANGAN TEMBUS ISOLASI MINYAK

PADA KONFIGURASI ELEKTRODA JARUM-PLAT

Anggita Mentari Putri / 062.13.004

85

PENDAHULUAN

Isolasi memiliki peranan yang sangat penting dalam sistem tenaga listrik.

Mengapa?

Isolasi diperlukan untuk memisahkan bagian yang bertegangan dengan yang tidak bertegangan sehingga tidak terjadi lompatan listrik atau percikan diantaranya.

Namun, tegangan tembus isolasi dan peristiwa korona merupakan tegangan yang mampu merusak ketahanan isolasi dari suatu bahan isolasi.

Maka dilakukan pengujian untuk mengetahui karakteristik dari kedua permasalahan tersebut.

Dengan sumber tegangan tinggi AC dan DC.

FENOMENA PRE-BREAKDOWN

Isolasi Cair

Isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai pemisah antara bagian yang bertegangan dan juga sebagai pendingin (banyak digunakan pada transformator, pemutus tenaga, switch gear).

Minyak merupakan salah satu bahan isolasi yang termasuk dalam bahan dielektrik.

Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair

Ada beberapa alasan mengapa isolasi cair digunakan, antara lain:

1. Memiliki kerapatan 1000 kali kekuatan dielektrik yang lebih tinggi menurut hukum Paschen.

2. Mengisi celah / ruang yang diisolasi secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi.

3. Self healing 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

Kegagalan isolasi (insulation breakdown, insulation failure) disebabkan karena

- Aging- Berkurangnya kekuatan dielektrik karena dikenakan tegangan lebih.

Karakteristik isolator akan berubah bila material tersebut kemasukan suatu ketidakmurnian (lembab)

Fenomena KoronaKorona disifatkan sebagai:“Terjadinya suatu pelepasan muatan yang bermula pada permukaan dari suatu kawat bila nilai medan listrik pada permukaan kawat itu melampaui nilai tertentu”

PENGUJIAN

Elektroda Elektroda jarum-plat terbuat dari bahan stainless steel. Elektroda jarum di manfaatkan sebagai anoda sedangkan elektroda plat sebagai katodanya.

Minyak Isolasi TRANSFORMER OIL POWEROIL TO 1020 60U yang di produksi oleh APAR INDUSTRIES LTD. Dibutukan 3 liter minyak trafo untuk mengisi tempat pengujian.

Pengujian dilakukan di laboratorium Tegangan Tinggi milik Teknik Elektro ITS, dengan menggunakan tegangan tinggi AC dan DC. Langkah-langkah pengujian yaitu,

1. Tahap persiapan (peralatan dibersihkan, jarak sela elektroda diatur)

2. Tahap pengujian (Mengatur Test Method dari kontrol box pada posisi AC atau DC)

3. Tahap akhir pengujian (Catat nilai tegangan tembusnya)

HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

Hasil Pengujian Pengujian dilakukan sebanyak 5 kali. Hasil dari pengujian diperoleh rata-rata nilai inception voltage (nilai korona) dan streamer breakdown (tegangan tembus ) adalah sebagai berikut :

STREAMER BREAKDOWN

Dimana elektroda dengan ukuran diameter lebih besar

(2.0 mm) dan jarak sela ditambahkan maka peristiwa

untuk mencapai tegangan tembusnya juga

membutuhkan tegangan semakin besar.

Hal ini terjadi karena semakin besar jarak sela maka semakin tebal juga

kerapatan minyak sebagai media isolasinya

INCEPTION VOLTAGE

Dimana semakin besar ukuran ujung permukaan elektroda maka

makin besar tegangan yang diperlukan untuk mencapai

peristiwa korona, begitu juga semakin besar jarak sela maka

semakin besar juga nilai Inception Voltage.

Nilai Inception Voltage tegangan tinggi DC lebih tinggi dari AC karena perbedaan muatan,

dimana pada tegangan tinggi DC hanya muatan positif, sedangkan pada tegangan tinggi AC terdapat

muatan positif dan negatif.

ANALISIS

Tegangan dinaikkan sampai 30 kV muncul flashover untuk pertama kali atau dikenal dengan istilah

Inception Voltage

Tegangan dinaikkan sampai 34 kV maka terjadi peristiwa tegangan tembus, terjadi

flashover dan muncul gelembung gelembung gas,.

Gelembungini tercipta akibat dari reaksi kimia karena

pengaruh tegangan yang kuat maka

beberapa molekul minyak akan terionisasi, dan

melepas gas.

Terdapat medan disekitar elektroda jika elektroda

diberi tegangan. Bila tegangan yangdiberikan sudah

melampaui batas kekuatan isolasi minyak,

maka akan muncul lucutan korona yang

pertama kali.

Mekanisme Streamer Breakdown Voltage

Inception Voltage CoronaLucutan Korona pada Gelembung

Gelembung gas tersebut tidak menghilang

dengan cepat, tetapi masih terpencar di kedua ujung

elektrodamenjadi gelembung yang lebih kecil lagi . Sehingga menyebabkan terjadinya

SteamerBreakdown Voltage.

Streamer Breakdown Voltage

Streamer Breakdown pada elektroda 1 mm tegangan AC

Streamer Breakdown pada elektroda 2 mm tegangan DC

Efek Mekanik Korona

Kesimpulan

1. Semakin besar diameter ujung elektroda maka semakin besar juga nilai Inception Voltage dan Streamer Breakdown Voltage.

2. Gelembung-gelembung gas mempunyai pengaruh pada peristiwa terjadinya tegangan tembus (Streamer Breakdown Voltage) dimana gelembung tersebut akan mempercepat proses terjadinya Streamer Breakdown, karena gelembung-gelembung gas tersebut memilki kekuatan dielektrik yang lebih rendah dari minyak.

Daftar Pustaka

Wijaya, I Made Indra. KARAKTERISTIK KORONA DAN TEGANGAN TEMBUS ISOLASI MINYAK PADA KONFIGURASI ELEKTRODA JARUM-PLAT. Tugas Akhir S1. Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember