1MAKALAH TEKNIK ISOLASI TENAGA LISTRIK

FUNGSI DAN KEMAMPUAN ISOLASI UDARA PADA SALURANTRANSMISI UDARA DENGAN ISOLASI GAS PADA CB DAN GIL

Oleh :

MENSI ALEXANDERG1D011004

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BENGKULU2014

2KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu wataala, karena rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah dengan judul Isolasi Gas.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulisdalam menyelesaikan makalah ini sehingga dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Makalahini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangunsangat penulis harapkan demi sempurnanya makalah ini.

Semoga makalah ini memberikan informasi bagi masyarakat dan bermanfaat untukpengembangan wawasan dan peningkatan ilmu pengetahuan bagi kita semua.

Bengkulu, Oktober 2014

Penulis

3BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang MasalahPada kemajuan teknologi tegangan tinggi , isolasi listrik memegang peranan yang

sangat penting dalam teknik tegangan tinggi. Isolasi listrik sangat diperlukan untukmenunjang keandalan didalam penyaluran tegangan listrik. Isolasi listrik diperlukan untukmemisahkan bagian-bagian yang bertegangan pada suatu penghantar jaringan tegangantinggi, sehingga dapat memberikan keamanan dan kenyamanan pada masyarakat yang adapada areal yang terkena tegangan tinggi.

Isolasi listrik pada sistem transmisi tenaga listrik dalam mengisolasi ataumengamankan konduktor dari tegangan membutuhkan suatu koordinasi isolasi. Koordinasiisolasi yang merupakan korelasi kekuatan isolasi peralatan sistem tenaga listrik, di satu pihakdengan alat-alat proteksinya dilain pihak, sehingga peralatan sistem tenaga listrik terlindungidari bahaya-bahaya tegangan lebih secara ekonomis. Koordinasi isolasi didalam tekniktegangan tinggi mempunyai tujuan untuk perlindungan terhadap peralatan dan penghematan.

Jenis-jenis isolasi yang digunakan dalam teknik tegangan tinggi antara lain : isolasiudara (gas), isolasi padat, isolasi cair. Dalam hal ini lebih diberatkan pada isolasi udara (gas).Isolasi udara (gas) aplikasinya lebih banyak digunakan pada isolasi saluran transmisi udaradan pada GIL (Gas Insulated Transmission Lines), pada CB dan sakelar pemisah. Dalampemilihan bahan isolasi lebih diberatkan pada keandalan dari bahan isolasi itu sendiri maupubiaya operasional dari isolasi itu sendiri. Salah satu cara yang ditempuh adalah denganmemilih bahan isolasi yang cocok digunakan pada suatu peralatan tegangan tinggi denganmemperhitungkan keandalan dan keserhanaan dari isolasi itu sendiri.

1.2 Rumusan MasalahMelihat masalah yang timbul dari latar belakang laporan di atas maka timbul suatu

permasalahan yaitu:1. Bagaimana cara isolasi udara (gas) dalam mengisolasi atau mengamankan peralatan

tegangan tinggi ?2. Bagaimana aplikasi dari isolasi gas pada peralatan pengaman maupun pada sakelar

pemisah ?.

1.3 Tujuan PembuatanAdapun tujuan dari penulisan laporan ini adalah :

1. Untuk mengetahui fungsi dari isolasi udara (gas).2. Untuk mengetahui kemampuan dari isolasi udara pada saluran transmisi udara dengan

isolasi gas pada CB dan pada GIL.

4BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 IsolasiIsolasi merupakan suatu peralatan yang digunakan sebagai pembatas dan pengaman

pada peralatan listrik yang mempunyai kekuatan listrik yang cukup untuk menjamin faktorkeselamatan yang diperlukan pada saat peralatan listrik tersebut beroperasi maupun tidakberoperasi. Bahan isolasi yang digunakan dalam teknik tegangan tinggi dibedakan menjadi :bahan isolasi gas, bahan isolasi padat, bahan isolasi cair. Dalam pembahasan kali ini lebihdiberatkan pada jenis bahan isolasi gas. Bahan isolasi gas digunakan sebagai pengisolasi dansekaligus sebagai media penyalur panas. Bahan isolasi gas dapat berupa udara, sulphur hexafluorida (SF6) dan gas-gas lainnya yang lazim digunakan di dalam teknik listrik.

2.1.1 Isolasi Udara

Udara merupakan bahan isolasi yang mudah didapatkan, mempunyai tegangan tembusyang cukup besar yaitu 30 kV / cm. Udara di alam yang secara umum terdiri dari 78 %nitrogen, 21 % oksigen dan 1 % uap air, karbondioksida, dan gas-gas lainnya. Gas idealadalah gas yang hanya terdiri dari molekul-molekul netral, sehingga tidak dapat mengalirkanarus listrik.Contoh yang mudah dapat dijumpai pada JTR, JTM, dan JTT antara hantaranyang satu dengan yang lain dipisahkan dengan udara.

Hubungan antara tegangan tembus dan jarak untuk udara tidak linier sepertiditunjukkan pada gambar 2.1

Gambar 2.1. Vt = f (celah udara) pada p = 1 atm, F = 50 Hz

Kalau dua buah elektroda yang dipisahkan dengan udara mempunyai beda teganganyang cukup tinggi yaitu tegangan yang melebihi tegangan tembus, maka akan timbul loncatanbunga api. Bila tegangan tersebut dinaikkan lagi, maka akan terjadi busur api.

Jika terdapat dua buah elektroda berbentuk bulat dipisahkan dengan udara yangjaraknya cukup besar untuk harga tegangan dan memungkinkan terjadinya ionisasi pada

5udara sekitarnya maka terbentuklah ozon. Pada sekitar elektroda tersebut akan timbul sinarterang kebiru-biruan yang disebut korona.

Besarnya tegangan tembus pada udara dipengaruhi oleh besarnya tekanan udara.Secara umum, makin besar tekanannya, makin besar juga tegangan tembusnya. Tetapi untukkeadaan pakem justru tegangan tembus akan menjadi lebih besar. Keadaan yang demikianinilah yang digunakan atau diterapkan pada beberapa peralatan listrik.

2.1.1.1 Faktor Koreksi Keadaan UdaraUntuk mengkoreksi hasil pengujian terhadap tekanan dan suhu dipakai rumus sebagai

berikut :

DVVs B (2.1)

B

B

B

B

t

bt

xbd

273

386.0273

20273760

(2.2)

Dimana :Vs = tegangan lompatan pada keadaan standar (kV)VB = tegangan lompatan yang diukur pada keadaan sebenarnya (kV)d = kepadatan udara relatif (relative air density)bB = tekanan udara pada waktu pengujian (mm Hg)tB = suhu keliling pada waktu pengujian (C)

Hal ini karena, pengujian tidak dilakukan pada temperatur dan tekanan standar. Sebagaikoreksi terhadap kelembaban udara mutlak dipakai rumus empiris sebagai berikut :

HB kVVs . (2.3)Dimana :kH = nilai faktor koreksi terhadap kelembaban udara

Apabila persamaan (2.1) dan (2.3) digabungkan, maka didapat rumus koreksi untukmendapatkan keadaan atmosfer standar :

dkVVs HB (2.4)

Oleh karena sifatnya yang empiris, maka faktor koreksi terhadap kelembaban udara kHtidak dapat dianggap tepat dan tidak selalu dapat dipakai. Oleh sebab itu, hanya persamaan(2.3) yang dipergunakan, dengan keterangan tambahan harga kelembaban udara pada waktupengujian dilakukan.

2.1.1.2 KelembabanKelembaban didefinisikan sebagai besarnya kandungan uap air dalam udara. Rasio

kelembaban ( B ) adalah berat atau massa air yang terkandung dalam setiap kilogram udarakering.

st

s

ppp 622.0 (2.5)

6Dimana :B = rasio kelembaban (kg uap air /kg udara kering)pt = tekanan atmosfer (kPa)Ps = tekanan parsial uap air dalam keadaan jenuh (kPa)

Kelembaban relatif diperoleh dari pengukuran langsung dengan hygrometer.

2.1.1.3 TekananPengukuran tekanan pengujian menggunakan manometer air pipa U. Prinsip kerja

manometer berdasarkan tekanan hidrostatis yang disebabkan oleh fluida diam.

Gambar 2.2 Manometer H2O pipa U

2.1.1.4 Standarisasi Untuk Isolasi UdaraDi Indonesia dan Eropa, frekuensi yang digunakan adalah 50 Hz. Sejumlah standar

baku (IEC-Publication 52 tahun 1960) telah menyatakan jarak bebas yang minimum sertanilai tegangan tembus pada kondisi baku (b = 1013 mbar, t = 20 C) untuk berbagai diameterbola D

sebagai fungsi besar bola s adalah :),( sDfU do (2.6)

Kelembaban udara tidak mempengaruhi tegangan tembus dari sela bola, tetapi nilainyaperlu dicantumkan saat pengukuran. Standarisasi uji kegagalan dalam gas hanya untuk bendauji dengan elektroda bola sedangkan pengujian tugas akhir ini menggunakan elektroda boladan jarum, oleh karena perbandingannya didasarkan pada besarnya tegangan tembus.

2.1.2 Sulphur Hexa Fluorida (SF6)Sulphur hexa Fluorida (SF6) merupakan suatu gas bentukan antara unsur sulphur

dengan fluor dengan reaksi eksotermis:S + 3 F2 SF2 + 262 kilo kalori.

Molekul SF6 seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2 berikut

7Gambar 2.3 Molekul sulphur hexa fluorida

Terlihat pada gambar 2.2 bahwa molekul SF6 mempunyai 6 atom fluor yangmengelilingi sebuah atom sulphur, di sini masing-masing atom fluor mengikat 1 buahelektron terluar atom sulphur. Dengan demikian maka SF6 menjadi gas yang inert atau stabilseperti halnya gas mulia.

Sampai saat ini SF6 merupakan gas terberat yang mempunyai massa jenis 6,139 kg /m3 yaitu sekitar 5 kali berat udara pada suhu nol derajat celsius dan tekanan 1 atmosfir.

Sifat lainnya adalah : tidak terbakar, tidak larut dalam air, tidak beracun, tidakberwarna dan tidak berbau. SF6 juga merupakan bahan isolasi8 yang baik yaitu 2,5 kalikemampuan isolasi udara. Perbandingan SF6 dengan beberapa gas lain seperti tercantum padatabel : 2.1

Tabel 2.1 Sifat beberapa gas

Seperti telah disebutkan di atas, bahwa untuk pembentukan SF6 menjadi Sulphur danFluor memerlukan panas dari sekelilingnya sebesar 262k . kalori / molekul.

Hal ini tepat sekali digunakan untuk bahan pendinginan pada peralatan listrik yangmenimbulkan panas atau bunga api pada waktu bekerja , misalnya: sakelar pemutus beban.

Sifat dari SF6 sebagai media pemadam busur api dan relevansinya pada sakelarpemutus beban adalah :

a. Hanya memerlukan energi yang rendah untuk mengoperasikan mekanismenya. Padaprinsipnya, SF6 sebagai pemadam busur api adalah tampa memerlukan energi untukmengkompresikannya, namun semata-mata karena pengaruh panas busur api yangterjadi.

b. Tekanan SF6 sebagai pemadam busur api maupun sebagai pengisolasi dapat denganmudah dideteksi.

8c. Penguraian pada waktu pemadaman busur api maupun pembentukannya kembalisetelah pemadaman adalah menyeluruh (tidak ada sisa unsur pembentuknya).

d. Relatif mudah terionisasi sehingga plasmanya pada CB konduktivitasnya tetap rendahdibandingkan pada keadaan dingin. Hal ini mengurangi kemungkinan busur api tidakstabil dengan demikian ada pemotongan arus dan menimbulkan tegangan antarkontak.

e. Karakteristik gas SF6 adalah elektro negatif sehingga penguraiannya menjadikandielektriknya naik secara bertahap.

f. Transien frekuensi yang tinggi akan naik selama operasi pemutusan dan denganadanya hal ini busur api akan dipadamkan pada saat nilai arusnya rendah.

2.1.3 Gas-gas LainGas bentukan fluoro organik misalnya C7F14, C7F8, C14 F24 mempunyaitegangan

tembus yang tinggi, berkisar antara 6 sampai 10 kali tegangan tembus udara. Ini berarti gas-gas tersebut baik sekali untuk bahan isolasi misalnya: pada alat-alat pemutus.

Tampak pada tabel 2.1 bahwa hidrogen merupakan gas yang ringan walaupuntegangan tembusnya tidak terlalu tinggi tetapi bagus untuk pendinginan karena konduktivitastermalnya tinggi. Pada mesin-mesin listrik yang besar, penggunaan hidrogen sebagaipendingin (misalnya : pada generator turbo, kondensor sinkron) dapat mengurangi rugi-rugipada belitannya. Dengan demikian daya guna mesin dapat naik. Di samping itu kebisingandapat dikurangi karena kepekatan hidrogen lebih rendah dibandingkan dengan udara.Tetapipemakaian hidrogen sebagai pendingin harus disekat dengan sempurna, karena pencampuranhidrogen dengan udara dengan perbandingan tertentu dapat menyebabkan letusan.

Gas karbon dioksida (CO2) dapat digunakan sebagai gas residu pada bahan dielektrikcair (minyak) pada alat-alat tegangan tinggi antara lain : kabel, transformator. Sifat-sifatnyaantara lain : resistivitas termal 6880 C / W /cm3 , tegangan tembusnya rendah yaitu 157 V/cm , permitivitas relatif pada suhu 0C adalah 1.000985. Gas freon12 ( CCl2F2) yangumumnya digunakan pada teknik pendinginan juga dapat digunakan sebagai bahan dielektrikpada kondensator (kadang-kadang dicampur dengan gas nitrogen). Sifat-sifat Gas freon 12antara lain resistivitas termalnya pada suhu 30 C adalah 10400 C / W /cm3, tegangantembusnya lebih tinggi dari pada tegangan tembus CO2 yaitu 358 V / cm.

Gas neon adalah salah satu gas mulia yang banyak diginakan sebagai bahan pengisilampu-lampu tabung. Tegangan tembusnya sekitar 100 V / cm, resistivitas termalnya 2150 C/ W / cm3 dan mempunyai massa jenis 0,000833 g / cm3.

Dalam hal tegangan tembus, disamping gas-gas tersebut diatas, keadaan pakemmempunyai tegangan tyembus yang tinggi yaitu 10 2 kV / cm. Itulah sebabnya padaperkembangannya sejak tahun 60-an banyak digunakan CB pakem disamping CB SF6 sertaCB yang lain.

2.1.4 Tingkat Ketahanan Isolasi (Basic Impuls Insulation Level/BIL)Basic Impuls Insulation Level/BIL adalah suatu referensi level yang dinyatakan dalam

impuls crest voltage dengan standar bentuk gelombang dari 1,5 mikro sekon ( di USA),sehingga isolasi dari peralatan-peralatan listrik harus mempunyai karakteristik ketahananimpuls sama atau lebih tinggi dari BIL tersebut.

9Pemikiran tentang tingkat isolasi suatu sistem tenaga listrik pertama-tama adalahpenyusunan suatu level umum isolasi pada atau diatas level tertentu, dimana hal ini akanmembatasi persoalan pada tiga kebutuhan yang fundamental, yaitu :

1. Pemilihan Level Isolasi yang Sesuai.2. Jaminan bahwa break down dan flash over dari semua peralatan yang di isolasi /

isolator akan sama atyau melebihi level yang telah dipilih.3. Penggunaan peralatan pengaman yang akan memberikan suatu perlindungan pada

peralatan-peralatan sistem tenaga listrik dengan baik dan ekonomis.

Suatu isolasi peralatan harus disesuaikan dengan tingkat ketahanan impuls sebesartidak kurang dari BIL. Dengan sendirinya peralatan harus mampu terhadap teganganspesifikasi baik impuls positif maupun negatif.

Tabel 2.2 Tabel BIL untuk beberapa kelas referensi1

2.1.5 Koordinasi IsolasiKoordinasi isolasi dapat di definisikan sebagai korelasi antara daya isolasi alat-alat

dan sirkuit listrik disatu pihak, dan karakteristik alat-alat pelindungnya dilain pihak, sehinggaisolasi tersebut terlindung dari bahaya-bahaya tegangan lebih.

10

Koordinasi isolasi dilakukan dengan menentukan kesesuaian yang diperlukan antaradaya isolasi alat-alat listrik dan karakteristik alat-alat pelindung terhadap tegangan lebih,yang masing-masing ditentukan oleh tingkat ketahanan impuls dan tingkat perlindunganimpulsnya.koordinasi isolasi mempunyai tujuan untuk perlindungan terhadap peralatan danpenghematan.

Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam koordinasi isolasi adalah:1. Penentuan sifat gangguan2. Penentuan daya isolasi petralatan seperti: isolator, bushing, dan trafo.3. Penentuan tegangan impuls standart.4. Karakteristik alat-alat pelindung seperti CB, Arrester.5. Penentuan tingkat isolasi impuls dasar ( BIL ) yang disingkat Basic Impuls Insulation

Level. Bil ini merupakan suatu besar tegangan yang masih mampu ditahan olehperalatan listrik, atau kemampuan peralatanlistrik menahan tegangan maksimum padasaat terjadi tegangan lebih.

2.3 Panel Berisolasi GasKeperluan panel daya listrik untuk peralatan saklar daya di gardu induk transmisi dan

distribusi, gardu pabrik, gardu pembangkit dan di pusat-pusat beban listrik yang sangatbanyak, telah memberi dorongan untuk memahami operasi dan perawatannya sertapenciptaan sistem desain panel daya dan komponen- komponennya yang menyesuaikankondisi lingkungan, keselamatan, ukuran daya dan tegangan serta pemasangannya.

Untuk tegangan rendah mungkin faktor keselamatan dan cara pemasangan panelrelatif belum begitu diperhatikan dibandingkan dengan untuk tegangan menengah. Sedangkanuntuk tegangan di atas 115 KV faktor ruangan sudah menjadi terbatas untuk meletakkanpanel indoor (dalam ruang), sehingga ukuran komponen dan isolasi perlu diefisienkan. Carapengoperasian panel, antisipasi perluasan panel, cara perawatan, kekuatan rangka dan dindingpanel, kemungkinan kesalahan hubung singkat juga menjadi pertimbangan dalam mendesainpanel daya listrik tegangan menengah. Pada panel berisolasi udara faktor kelembaban,kontaminasi, masuknya gas explosif, uap korosif, debu dan binatang-binatang kecil masihmerupakan masalah. Susunan bus bar yang memanjang di keseluruhan panel membentukpanel dengan dimensi panjang dan jumlah panel yang tetap. Dengan menggunakan gas SF6sebagai isolasi komponen utama di dalam setiap panel baja kedap udara, maka semuakomponennya terlindung dari faktor-faktor di atas. Bus bar panel diletakkan dalam selubungisolasi per-phasa, sambungan panel dengan panel atau blok panel diberikan denganmenggunakan busbar sumbat CU berisolasi semi konduktif. Fleksibilitas sambungan untukperluasan panel bisa diletakkan di kanan atau kiri panel asal.

2.3.1 Syarat Kelas Komponen Panel Berisolasi GasKekuatan komponen-komponen di dalam panel terhadap tegangan dan arus diukur

berdasarkan besaran-besaran sebagai berikut : Ketahanan Tegangan Daya Frekuensi; adalah besar tegangan maksimum yang

dikenakan pada material non induktif komponen tanpa terjadi breakdown atau pecahterbakar.

11

Ketahanan Terhadap Tegangan Impuls; adalah tegangan test impuls maksimum padakonduktor komponen yang tidak mengakibatkan terjadi break-down pada isolatornya.

Ketahanan Terhadap Arus Hubung Singkat; adalah arus hubung singkat 3- phasa yangterjadi tanpa menimbulkan kerusakan yang besarnya tergantung pada daya sumber,impedansi sumber, impedansi kabel, impedansi beban (daya balik beban), tegangankerja dan tempat terjadi hubung singkat.

Ketahanan Terhadap Arus Pemutusan Beban ; yaitu besarnya arus beban maksimumyang dapat diputus-sambungkan tanpa terjadi kegagalan.

Tegangan Kerja ; yaitu tegangan yang diperbolehkan masuk pada panel dalam batas amandioperasikan dan tidak merusak komponen dan peralatan. Arus Kerja ; untuk Circuit Breaker(pemutus daya/CB) merupakan beban arus maksimum yang akan men-trip CB dalamfungsinya sebagai pembatas dan pelindung beban. Lalu arus ini dapat disetel sampai denganrangka CB. Untuk Fuse (sikring) merupakan beban arus maksimum yang akan memutusfusse dalam fungsinya sebagai pelindung beban. Kapasitas sikring ini berubah dengantemperatur sekitarnya, di mana temperatur naik lalu arus akan turun.

Untuk tegangan menengah 7.2 KV s/d 24 KV dan tegangan diatas 36 KV, gabungancircuit breaker, saklar pemutus 3 posisi, trafo ukur tegangan, trafo ukur arus atau trafo ukurbersaklar bila dirangkai dengan busbarnya bisa ditempatkan dalam satu panel sendiri denganbusbar untuk sambungan sumber (feeder) dan sambungan beban. Umumnya unit panelmempunyai dimensi yang hampir sama untuk ukuran-ukuran tegangan 7.2KV - 24KV, 36KV-52KV, 115KV dan 220KV. Sedangkan ukuran arus untuk CB dan busbar adalah 630A,1600A dan 4000A. Frekuensi bisa dipilih 50Hz atau 60Hz.

2.3.2 Tipe Panel Berisolasi GasDilihat dari fungsinya ada beberapa tipe panel berisolasi gas antara lain :

Panel Cb dengan isi CB, saklar 3 posisi, trafo ukur arus & tegangan dan busbar. Panel transformer dengan isi sakalr 3 posisi, sikring dan busbar. Panel kabel dengan isi saklar 3 posisi dan busbar. Panel hubung (tie) bus dengan isi saklar 3 posisi,dengan CB atau sikring dan busbar. Panel meter tarip dengan isi trafo ukur dan busbar. Panel meter bus dengan isi saklar, trafo ukur dan busbar. Panel pentanahan busbar dengan isi saklar dan busbar.

Panel-panel tersebut dibuat dengan dimensi standard yaitu lebar 500mm, dalam780mm, tinggi maksimum 2000mm. Bila panel sejenis dikelompokkan maka akanmembentuk blok yang kompak. Blok untuk panel-panel kabel akan lebih efisien ukurannya,misal blok (2 panel kabel) dimensinya L 700mm, D 780mm dan T 1400mm; Untuk blok (3panel kabel) dimensinya L 1050mm, D 780mm, T 1400mm. Berat rata-rata panel berkisarantara 210-350 kg. Berat blok (3 panel kabel) adalah 480 kg; Berat blok (3 panel transformer)580 kg.

12

2.3.3 Desain Panel Siemens 8 DH 10Sebagai contoh penggunaan isolasi gas SF6 adalah pada panel siemens 8 DH 10.

Konstruksi panel berisolasi gas SF6 adalah seperti Gambar 2.2 dan Gambar 2.3 . Semua tipepanel dikonstruksi sebagai single panel, panel-panel tersebut dipasang di lokasi dan ditaruhdalam posisinya tanpa perlu untuk melibatkan gas SF6.

Rumah untuk rangkaian utama panel ( Rign main unit/RMU housing). Semuakomponen tegangan tinggi di dalam RMU housing diisolasi dari selubung luarnya yangditanahkan dengan gas SF6. Tekanan gas 0.5 bar gauge, rumah RMU terbuatdari lembaranbaja yang dilas, pasangan batang berinsulator (cast-resin bushings) untuk sikring, terminalkabel dan bus-bar dilas ke dalam rumah RMU. Metal penyangga lengan penggerak saklarpemutus 3 posisi dan metal penyangga batang penggerak CB dilas ke dalam potongan depanpanel. Desain khusus rumah tersebut cukup kuat untuk menahan tekanan dari dalam danbeban mekanis dari luar tanpa mengalami gangguan yang berarti. Penggunaan baja tahankarat dikombinasikan dengan pengelasan yang khusus menjamin rumah RMU handal dankedap gas.

Bus-bar (batang tegangan phasa). Bus-bar di dalam blok dan panel dipasang dengangas SF6. Sambungan bus-bar dari blok ke blok, blok ke single panel dan single panel ke bloktambahan dibuat dengan cara sebagai berikut :

Sambungan bus-bar sumbat CU (non reset), yang diisolasi secara persial; Sambungan bus-bar sumbat CU (reset) dengan lapisan semi konduktor di luar.

Letak bus-bar sumbat CU ini dibelakang ruang sambung kabel beban dan ditutuppelat baja. Petunjuk kesiapan beroperasi. Bagian utama penunjuk kesiapan ini adalah seltekanan kedap gas yang dipasang di dalam rumah RMU. Magnet pasangan yang diikat didasar sel tekanan mengirimkan posisinya melalui rumah (dinding non magnet) ke armatur diluar. Armatur ini mengaktifkan penunjuk "Ready for Service" dari panel.

Gambar 2.4 Konstruksi Panel Circuit Breaker

13

Keterangan :1. Laci tegangan rendah2. Mekanisme pengoperasi CB3. Bushing tipe pipa hembus4. Kinematik diujung kutub5. Mekanisme dibantu per6. Mekanisme toggle7. Saklar 3 posisi8. Terminal kabel unit utama (insulator kerucut udara)9. Rumah RMU di las kedap udara10. bus-bar 630A (konduktor diisolasi + adapter/penyesuaian silikon)11. Ventilasi jalan asap.

Gambar 2.5 Konstruksi panel transformatorKeterangan :1. Perangkat sikring2. Saklar 3 posisi3. Sambungan transformer4. Rumah RMU di las kedap udara5. Bus-bar sumbat CU 630A

Hanya perubahan density gas dalam kejadian kehilangan gas yang banyak, untukkapasitasnya sebagai isolasi yang akan ditunjukkan. Perubahan tekanan gas sehubungandengan temperatur tidak ditunjukkan. Rangka Penyangga inti terbuat dari lembar baja di-elektrogalvanis dan mendukung rumah RMU, menyangga perangkat sikring (untuk paneltransformer) atau perangkat trafo ukur arus Ritz, trafo ukur tegangan isolasi udara (untukpanel CB), panel operasi dengan diagram mimik. Rangka penyangga dapat menahan percikandi dalam s/d 20 KA untuk 1 detik min. (sesuai ukuran tegangan). Gambar D. menunjukkanpanel berislasi gas dengan bus-bar tersambung.

14

Rangka penyangga menahan juga terminal kabel dan tutupnya. Di belakang ruangterminal kabel ada ruang untuk sambungan bus-bar sumbat CU (plug-in connection).Ketinggian rangka unit panel 1400mm atau 2000mm termasuk ruangan untuk teganganrendah dan sistem kontrol dan meter jarak jauh. Tinggi titik sambung (terminal) kabel poweradalah pada 575mm. Sambungan Kabel. Kabel berisolasi thermoplastic atau berisolasi masajenuh dengan penampang s/d 300 mm2 dapat disambungkan ke terminal panel, melalui suatusistem adapter. Cara pengetesan kabel dan pengerjaannya mudah dilakukan di titik ini.Fasilitas ujung seal terminal adalah simetris dan dapat dipertukarkan antar phasa-phasanya.Selubung metal yang ditanahkan dan ruang terminal kabel di-interlokkan dengan saklarfeeder ke luar yang sesuai. Lubang pada ujung seal terminal hanya mungkin setelah kabelfeeder yang bersesuaian telah terisolasi dan ditanahkan. Bilamana feeder kabel atau feedertransformer tidak disambungkan atau diputus sesaat, feeder harus di isolasi, ditanahkan dandiamankan terhadap pembebanan ulang dengan alat yang memadai, misalnya menggunakangembok kunci saklar.

Kemungkinan sambungan kabel pada panel kabel adalah dengan : Sumbat T dan bushing dengan terminal ulir ; Dengan sistem adapter untuk kabel isolasi mada jenuh (masa impregnated).

Kemungkinan sambungan kabel panel transformer adalah dengan sambungan sumbatkabel dengan bushing.

Petunjuk kesalahan hubung singkat pada feeder circuit utama unit panel; Dipasangdengan 3 pole (3 phasa), masing-masing mempunyai elemen petunjuk merah yangmenunjukkan bilamana terjadi kesalahan dan dapat direset secara manual atau otomatis.Pengetesan kabel pada unit panel; Dengan menggunakan tegangan DC dilakukan dengansumbat -T kabel tetap dibuat pada unitnya. Tutup isolasi dilepas dan batang tembaga pengetesDC disodokkan sesuai dengan tegangan dan standard yang dipakai pada tabel 2.3

Tabel 2.3 Standar tegangan yang dipakai pada pengetesan

Surge Arester; Pemasangan surge arrester-sumbat pada unit panel akan menambahdimensi kedalaman menjadi 900mm. Surge arrester disarankan untuk aplikasi sebagai berikut:

Kabel dari unit panel tersambung langsung ke saluran kabel atas. Daerah proteksi dari arrester pada tiang saluran kabel atas terakhir tidak sampai pada

unit rangkaian utama panel.

15

Posisi saklar pemutus 3 posisi pada off atau sudah tidak ada kabel circuit utama yangon lagi.

2.3.4 Mekanisme Komponen Utama Pada Panel isolasi GasSaklar Pemutus 3 Posisi. Saklar ini berupa saklar putar multi ruang yang

mengkombinasikan saklar pemutus daya dan saklar ke pentanahan, di mana poros dengankontak bergerak di dalam ruang yang berisi kontak-kontak tetap. Kemudian ada lempenganyang menempel kontak gerak (sudu-sudu) dan berputar dengan poros saklar membagi ruangke dalam 2 sub-ruang yang berubah dengan putaran. Pergerakan saklar mengakibatkan bedatekanan antara sub-ruang. Gas akan mengalir melalui celah atau nosel ke atas percikan yangterjadi karena pemisahan kontak dan gas SF6 tersebut mendinginkan dan memadamkan dalamwaktu singkat. Saklar ini adalah saklar pemutus berfungsi banyak (mengikuti standard DINVDE & IEC), di mana dapat mengalihkan arus hubung singkat paling tidak 10 x tanpa rusakdan dapat digunakan sebagai pemutus arus 100 x ukuran arus nominal. Posisi saklar adalah"closed", "open" dan "earthed", tidak perlu interlocking karena closed dan earthed tidakmungkin terjadi bersamaan Operasi Penutupan. Selama operasi penutupan poros saklarberputar menggerakkan lempengan dan kontak gerak (sudu-sudu) dari posisi open (buka) keposisi closed (tutup). Mekanisme per akan mempercepat langkah penutupan kontak gerak dansambungannya dengan rangkaian utama menjadi sama. Sifat isolasi SF6 yang bagusmenghambat pukulan ujung percikan api di kontak-kontak tetap.

Operasi pembukaan. Sewaktu saklar membuka, gas SF6 dalam ruang saklar ditekandan dipaksa melalui celah di dalam lempengan kontak gerak untuk mendinginkan percikanapi pemutusan arus di antara kontak gerak dan kontak tetap, kemudian memadamkannya didalam beberapa mili detik. Lapisan pengisolasi yang diciptakan oleh pembukaan saklar danhembusan gas yang dikontrol di dalam luar saklar yang dihasilkan oleh gerakan kontakmenjamin bahwa arus beban besar dan arus beban nol diputuskan secara baik. Saklar pemutus3 posisi digerakkan melalui batang yang menembus dan di las kedap gas kedapan RMU.Mekanisme pergerakan dengan per bantu dan energi yang tersimpan. Operasi saklar tidaktergantung pada kecepatan handle digerakkan. Alat penyimpan energi digunakan untukmembuka (tripping) saklar mengikuti putusnya sikring (HV HRC), CB atau aktifnyapembebas shunt. Setelah terbuka petunjuk merah muncul pada indikasi posisi saklar. Saklardidesain untuk tidak berpindah langsung dari posisi closed lewat open ke posisi earthed, jadisaklar hanya dioperasikan sebagai saklar pemutus dan saklar proteksi pentanahan. Pada ketiga posisi saklar bisa digrendel. Bisa digunakan motor sebagai penggerak saklar; dan denganselenoid memungkinkan saklar diputus (tripped) dari jauh misal sewaktu transformertemperaturnya tinggi. Pembebas shunt di-reset dengan kontak bantu yang dihubungkan secaramekanik ke saklar 3 posisi. Ruang sikring dan ruang kabel tutupnya hanya dapat dibukasetelah feeder (sumbernya) telah diisolasi dan ditanahkan, saklar panel kabel dikunci untukmencegah penutupan saklar ketika tutup ruang kabel terbuka . Motor penggerak saklardisuplai dengan tegangan DC 24-220V atau AC 50/60Hz, 110-230V.

Sikring. Sikring HV HRC digunakan untuk melindungi transformer dari kesalahanhubung singkat. Sikring dipasang dengan insulator phasa tunggal x3 di dalam tempat ber-insulator yang diletakkan di atas rumah RMU. Jika sikring HV HRC terbakar putus, saklardibuka mekanisme toggle yang dipasang ditutup ruang sikring. Suatu thermostar melindungi

16

sikring dari kejadian sikring terbuka (tripping) karena kesalahan beban lebih thermal,misalnya sikring terpasang salah di mana terjadi tekanan berlebih membuka saklar lewatmembran silikon ditutup ruang sikring dengan suatu saklar togle. Arus dengan demikianterputus sebelum sikring menderita kerusakan yang tidak dapat diperbaiki. Fungsi proteksithermostatic mengabaikan tipe dan desain sikring HV HRC yang dipakai, perangkat tersebutbebas rawat dan tidak terpengaruh iklim luar. Penyodok dibebaskan oleh sikring yangtergantung temperaturnya sendiri dan saklar unit panel dibuka di dalam daerah beban lebihsikring. Pemanasan yang tidak diijinkan dari sikring dengan demikian dihindari. Untukmengganti sikring, transformer dan jalan masuk ke sikring harus diisolasi dan ditanahkandengan saklar 3 posisi yang sesuai, dan sikring diganti dengan menggunakan tangan.

Circuit Breaker. Circuit Breaker (pemutus daya) merupakan pemutus 3 pole (kutup)yang dipasang di unit panel CB atau panel hubung bus. Pemutus 3 kutup ini diakomodasikandalam rumah baja anti karat diseal kedap udara, dengan mekanisme operasi yang disusun diluar rumah RMU di belakang pelat depan panel. Operasi mekanis menggerakkan kutup-kutuppemutus dengan batang penggerak yang terbuat tanpa seal dalam ruang gas SF6; barangtersebut berupa pipa hembus metal yang dilas. Mekanisme kerja CB ini berdasarkan energiyang disimpan per. Sewaktu penutupan CB per penutup dibuka dengan alat lokal, tombolatau remote, sehingga energi per lepas ke kontak dan ke per pembuka. Per penutup yangkendor diisi energi lagi dengan motor atau tangan, sehingga punya simpanan energi untukurutan operasi OPEN-CLOSE-OPEN; misalnya untuk operasi penutupan ulang otomatis yanggagal. Pada tegangan lebih dari 220 KV CB menempati 1 panel khusus.

2.4 Mekanisme Kegagalan Isolasi GasProses kegagalan dalam gas ditandai dengan adanya percikan secara tiba-tiba, percikan inidapat terjadi karena adanya pelepasan yang terjadi pada gas tersebut. Mekanisme kegagalangas yang disebut percikan adalah proses peralihan dari pelepasan tak bertahan sendiri kepelepasan yang bertahan sendiri. Ada dua jenis proses dasar yaitu :

Proses primer, yang memungkinkan terjadinya banjiran elektron Proses sekunder, yang memungkinkan terjadinya peningkatan banjiran elektron

Proses yang terpenting dalam mekanisme primer adalah proses katoda, pada proses inidiawali dengan pelepasan elektron pada elektroda yang diuji, peristiwa ini akan mengawaliterjadinya kegagalan percikan (spark breakdown). Elektroda yang memiliki potensial rendah(katoda) akan menjadi elektroda yang melepaskan elektron.

Elektron awal yang dibebaskan (dilepaskan) oleh katoda akan memulai terjadinyabanjiran elektron dari permukaan katoda. Jika jumlah elektron yang dibebaskan makin lama,maka arus akan bertambah dengan cepat sampai terjadinya perubahan pelepasan danperalihan, pelepasan ini akan menimbulkan percikan (kegagalan) dalam gas.

Saat ini dikenal dua mekanisme kegagalan gas yaitu : Mekanisme Townsend Mekanisme Streamer

17

2.4.1 Mekanisme Kegagalan TownsendPada proses primer, elektron yang dibebaskan bergerak cepat sehingga timbul energi

yang cukup kuat untuk menimbulkan banjiran elektron. Jumlah elektron Ne pada lintasansejauh dx akan bertambah dengan dNe, sehingga elektron bebas tambahan yang terjadi dalamlapisan dx adalah dNe = Ne.dx . Ternyata jumlah elektron bebas dNe yang bertambahakibat proses ionisasi sama besarnya dengan jumlah ion positif dN+ baru yang dihasilkan,sehingga dNe = dN+ = Ne.(t).dt; dimana :

: koefisien ionisasi TownsenddN+: junlah ion positif baru yang dihasilkanNe : jumlah total elektronVd : kecepatan luncur elektron

Pada medan uniform, konstan, Ne = N0, x = 0 sehingga Ne = N0 x Jumlah elektron yangmenumbuk anoda per detik sejauh d dari katoda sama dengan jumlah ion positif yaitu N+ =N0 x

Jumlah elektron yang meninggalkan katoda dan mencapai anoda adalah :

Arus ini akan naik terus sampai terjadi peralihan menjadi pelepasan yangbertahan sendiri. Peralihan ini adalah percikan dan diikuti oleh

perubahan arus dengan cepat dimana karena d >> 1 maka 0 d secara teoritis menjaditak terhingga, tetapi dalam praktek hal ini dibatasi oleh impedansi rangkaian yangmenunjukkan mulainya percikan.

2.4.2 Mekanisme Kegagalan StreamerCiri utama kegagalan streamer adalah postulasi sejumlah besar fotoionisasi molekul

gas dalam ruang di depan streamer dan pembesaran medan listrik setempat oleh muatanruang ion pada ujung streamer. Muatan ruang ini menimbulkan distorsi medan dalam sela.Ion positif dapat dianggap stasioner dibandingkan elektron-elektron yang begerak cepat danbanjiran elektron terjadi dalam sela dalam awan elektron yang membelakangi muatan ruangion positif.

Streamer dibedakan menjadi 2 (dua) jenis yaitu :a. Positif, atau streamer yang mengarah ke katoda.b. Negatif, atau streamer yang menuju ke anoda.

Teori tentang streamer positif menjelaskan bahwapada waktu banjiran telahmenyeberangi sela, elektronelektron tersedot ke dalam anoda, ion-ion tinggal dalam selamembentuk kerucut. Medan muatan ruang yang tinggi terjadi dekat anoda tetapi di tempat

18

lain dengan kerapatan ion rendah, dan karena itu kehadiran ion-ion positif saja tidak akanmenimbulkan kegagalan dalam sela. Namun, akan timbul fotoelektron-fotoelektron dalamgas yang mengelilingi banjiran yang disebabkan oleh pancaran foton-foton gas yangterionisasi pada tangkai (stem) banjiran. Elektron-elektron ini mengawali timbulnyabanjiran bantu (auxiliary), yang jika medan muatan ruang yang terjadi karena banjiran utamakira-kira sama besarnya dengan medan luar, akan mengarah kepada tangkai banjiran utama.Pelipat gandaan terbesar dalam banjiran bantu ini terjadi sepanjang sumbu banjiran utama dimana medan muatan ruang menunjang medan luar. Ion-ion positif yang tertinggal dibelakang banjiran akan memanjang dan mengintensitas muatan ruang banjiran utama kearahkatoda, dan proses ini berkembang menjadi streamer atau kanal yang merambat sendiri,artinya tindakan ini membentuk plasma penghantar yang memperdekat jarak antara katodadan anoda. Sesudah itu streamer terus memanjang sehingga merentangi sela membentuksaluran penghantar berupa gas terionisasi antara elektroda.Medan Er yang dihasilkan oleh muatan ruang ini pada jari jari R adalah :

Pada jarak dx, jumlah pasangan elektron yang dihasilkan adalah x dx sehingga :

R adalah jari jari banjiran setelah menempuh jarak x, dengan rumus diffusiR= (2Dt).

Dimana t = x/V sehiungga dimana :

N : kerapatan ion per cm2, e : muatan elektron ( C ), 0 : permitivitas ruangbebas, R: jari jari (cm), V : kecepatan banjiran, dan D : koefisien diffusi.

19

BAB IIIPENGGUNAAN ISOLASI GAS PADA PEMUTUS (CB)

TEGANGAN TINGGI

3.1 PengertianPada dasarnya konstruksi CB adalah adanya kontaktor yang dapat dipisah (diputus)

dengan suatu media isolasi. CB ini dibuat dalam rumah logam yang tertutup denganmenggunakan dua buah bushing atau dalam rumah isolasi dimana kedua ujungnya dibuat darimetal atau penghantar.

Gambar 3.1Konstruksi dasar dari CB

Cukup banyak bahan isolasi yang dapat dipakai untuk memadamkan busur api padasaat kontaktor memutus arus dan bahan isolasi ini tergantung dari rating CB tersebut. Bahanisolasi ini tergantung dari rating CB tersebut. Bahan isolasi yang banyak dipakai adalah :udara (pada tekanan atmosfer); udara dengan tekanan tinggi; minyak (yang menghasilkanhydrogen untuk memadamkan busur api); vacuum dan sulfur hexafluoride (SF6).

Untuk bahan isolasi dimana tidak terdapat busur api misalnya untuk bahanpengisi/isolasi trafo arus, trafo tegangan dan lain-lain ini lebih banyak bahan isolasi yangdapat dipakai misalnya Arcton 12 (difluoro dichloromethane) ini dipakai untuk bahan isolasidari busbar tegangan tinggi hanay bahan ini tidak cocok untuk memadamkan busur apikarena bila ada busur api dalam media isolasi ini akan terbentuk carbon dan chlorine. Keduabahan ini lambat laun akan menurunkan sifat isolasi bahan sehingga bahan akan tembusdengan mudah.

3.2 Jenis CBSecara umum CB dapat dikelompokkan menurut media isolasi yang dipakai :

Sampai 11 kV biasanya dipakai udara pada tekanan atmosfer sebagai media isolasiatau juga jenis CB minyak.

Dari 11 kV sampai 66 kV kebanyakan dipakai CB minyak. 132 dan 375 kV ini biasanya Oil CB atau Gas Blast CB (CB dengan tekanan gas). Untuk system 400-700 kV ini semua memakai Gas Blast CB.

Untuk CB Tegangan Ekstra Tinggi gas ditekan sampai 1000lb/in2 untuk dapat memadamkanbusur api pada saat CB memutus arus. Akhir-akhir ini Suphur Hexefluoride (SF6) juga

20

dipakai pada Gas Blast CB dan SF6 ini diberi tekanan sampai 200 lb/in2. dalam praktek,selain ada isolasi gas tentu diperlukan isolasi padat yaitu untuk mengisolasi tempat CB.

(a) (b)

Gambar 3.2a. CB dengan tangki bertegangan (life-tank CB)

b. CB dengan tangki tak bertegangan (dead tank CB)

Gambar 3.2 menunjukkan prinsip CB modern (a) tangki CB diisolasi terhadap tanah,media isolasi pemutus adalah gas dengan tekanan tinggi dan tangki diisolasi terhadap tanahdengan isolasi porselen. Beberapa unit ini dapat diseri untuk memperoleh tegangan yanglebih besar (b) tangki pada potensial tanah dan kontaktor disiolasi dengan gas bersamadengan isolasi padat. System seperti ini disebut Dead Tank karena tangki tak bertegangan.

3.3 Peralatan yang diisi gas3.3.1 live tank circuit-breakers

untuk sistem tegangan sangat tinggi biasanya beberapa kontaktor dipasang secara seri.Ada 12 kontaktor ini untuk tegangan 400 kV dan sampai 24 kontaktor untuk tegangan 750kV. Tangki diisi dengan gas dan pada saat kontaktor dibuka gas akan keluar melalui nozzleke udara luar. Karena gas keluar melalui kontaktor yang berfungsi sebagai nozzle maka busurapi akan terpadamkan dalam waktu yang singkat sehingga pada saat arus atau teganganmencapai titik nol akan putus sama sekali.

Masalah yang sering dihadapi adalah isolator untuk mensupport live-tank, ini seringterpengaruh oleh polusi dan tegangan tembus permukaan menjadi tirun biasanya diperlukanpanjang permukaan sekitar 2,5 3,5 cm/kV dari tegangan line. Untuk beberapa kontaktoryang dipasang seri, distribusi tergangan tergantung dari harga relative dari kapasitance antarakontaktor-kontaktor dan bumi.

Untuk live-tank CB, transformator arus yang diperlukan untuk pengukuran danpengamanan biasanya adalah dari jenis post type seperti gambar 3.4. CT ini terpisah dari CBkecuali bila CB dimasukkan dalam satu ruangan tertutup dimana dapat dipakai CT jenis ringdan dimasukkan pada bushing pada tembok.

21

Gambar 3.3 Distribusi tegangan 4 breakers : c1 = cap. ke bumi :C2 = cap. antar kontaktor, c3 = cap. tambahan.

a. tanpa tambahan kapasitorb. dengan tambahan kapasitorc. ideal

Gambar 3.4 Trafo arusa. diisolasi dengan kertasb. diisolasi dengan gas

3.3.2 Dead-tank circuit breakerKonstruksinya seperti pada gambar 1.2 dan ini merupakan system tertutup sehingga

dapat dipakai gas-gas yang mahal seperti SF6 sebagai media isolasi. Pada saat kontaktormembuka, katub gas terbuka unuk beberapa cycle sehingga gas dengan tekanan tinggi turunmelalui pipa dan nozzel peutus masuk ke dalam tangki utama. Tekanan pada tangki utamamungkin akan naik sedikit tetapi ini dikembalikan lagi ke keadaan normal dengan memompagas masuk ke dalam penyimpanan bertekanan tinggi (high pressure-reservoir). Biasanyatekanan pada reservoir 200 lb/m2 dan pada tangki utama = 30 lb/in2 ini untuk bahan isolasiSF6.

Keuntukngan system dead-tank : Suara pada saat pemutus arus kurang karena system tertutup rapat . Dibandingkan dengan live-tank dimana gas yang keluar mungkin masih cukup panas

maka system dead-tank memerlukan tempat yang lebih.

22

Gas yang dibuangt ke udara hamper tidak ada (kecuali bocor).

Distribusi tegangan untuk system dead-tank biasanya lebih baik karena dalam systemini semua kontaktor terletak berdekatan sehingga kapasitansi antara mereka dapat dibuatcukup tinggi.

Trafo arus unutk system dead-tank biasanya jenis ring dan dapat dipasang sekalianbersama dalam CB seperti pada gambar. Tidak seperti post type CT maka penggunaan dead-tank akan memperkecil biaya untuk pemasangan CT.

3.3.3 Trafo arus yang diisi gasPeralatan-peralatan yang diisi gas sebagai media isolasi sebenarnya belum banyak

dikembangkan, sekalipun ada busur api yang diisi atau diberi isolasi gas Arcton-12 (Freon)sejak tahun 1940. Akhir-akhir ini mulai orang tertarik lagi untuk menggunakan gas sebagaimedia pengisi atau isolasi tendensi peralatan yang memakai tegangan tinggi dan juga factorekonomis.

Perhatikan CT pada gambar 3.4, trafo arus diisi dengan gas mempunyai beberapakeuntungan yang menonjol :

Pembuatan CT mudah dan cepat (relatif) Gelembung udara dapat dengan mudah fitiadakan juga dielektrik loss bisa diperkecil. Bahaya kebakaran lebih kecil, ini untuk peralatan dalam gedung. Berat peralatan dapat dikurangi cukup banyak. Komduktor primer yang lurus bisa membawa arus s/c yang lebih besar.

Kerugian : Sealing gas sulit Isolator porselen harus kuat menahan tekanan gas. Voltage grading pada isolator.

3.4 Gas-gas yang dipakai untuk CBGas-gas yang dipakai untuk CB atau untuk peralatan lain misalnya trafo arus adalah :

Gas-gas sederhana : udara, oxygen, nitrogen, carbon dioxide. Gas-gas elektronegatif : SF6, Arcton, Nitriles.

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan gas yang cocok : Kekuatan listrik yang tinggi. Stabil secara kimia dan panas. Temperature dimana gas menjadi cair. Untuk Negara-negara dingin peralatan yang dipasang di luar gasnya tidak boleh jadi

cair bila udara menjadi dinging. Tidak mudah terbakar. Thermal conductivity harus tinggi agar dapat melewatkan panas yang timbul dan juga

dapat dengan mudah memadamkan api. Murah.

23

Tambahan untuk CB, gas perlu punya kemampuan untuk mematikan busur api dan tidakboleh menghasilkan carbon.

3.4.1 Gas-gas untuk CBYang paling murah dan sederhana adalah udara. Hydrogen mempunyai kemampuanmemadamkan busur api lebih baik (thermal conductivity 7x daripada udara) tetapi kekuatanlistriknya hanya 0,5 dari udara, seperti pada gambar 3.5

Gambar 3.5 Kekuatan listrik dari udara sebagai fungsi dari tekanan

Hydrogen juga sulit dipakai dalam praktek karena bila bercampur dengan udara, dapatmenimbulkan ledaka biasanya yang dipakai adalah campuran hydrogen-sulphur hexafluoride.Nitrogen mempunyai kekuatan listrik sama seperti udara, dan tam mempunyai kelebihanmemadamkan busur api seperti hydrogen. Carbon dioxide ini dipakai untuk CB experiment;kekuatan listriknyasama seperti udara tetapi kemampuan memadamkan api beberapa kalilebih baik daripada udara. Oxygen ini juga baik untuk memadamkan api tetapi gas ini sangataktif secara kimiawi sehingga tidak banyak dipakai.

Gas elektronegatif SF6 mempunyai kekuatan listrik yang tinggi dan juga kemampuanmemadamkan busur api yang baik. Dari semua gas hanya udara dan SF6 yang dipakai saat inipada gas blast CB.

Udara, sekalipun udara pada tekanan tinggi misalnya 75 atm ini jelas memakan biaya.Juga udara yang dipakai pada CB harus benar-benar kering untuk kadang-kadang perludipakai refrigerator (lemari es) atau bahan-bahan kimia untuk dapat mengringkan udaratersebut. Dibandingkan dengan gas elektronegatif maka udara punya keuntungan dapatditekan sampai tekanan yang cukup tinggi dan pada tekanan tersebut kekuatan listriknyatinggi.

Sulfurhexafluoride. Gas ini sangat baik sekali dan dibuat pertama kali di paris tahun1990. tetapi baru dipakai untuk CB pada tahun 1953. pada tekanan 200 b/in2. SF6mempunyai kapasitas memutuskan tegangan 4x daripada udara. Pada tekanan yang sama.

Sebagai bahan isolasi gas SF6 mempunyai kekuatan listrik 2-3 kali udara pada tekananyang sama dan pada tekanan 2 atm kekautan listriknya kira-kira sama dengan minyaktransformator. Sekalipun SF6 biasanya berbentuk gas tetapi dapat dengan mudah menjadi cairdan disimpan dalam tabung besi.

Pada saat perbaikan CB yang memakai SF6 gas tersebut dipompa pada tempatpenyimpanan dan disimpan dalam bentuk cair. Juga metal fluorides yang mungkin timbul

24

pada sat busur api dilekuarkan dengan melakukan tersebut pada filter dengan alumina aktif.Setelah CB diperbaiki dan ditutup rapat udara dikeluarkan dan SF6 dimasukkan kembali.

Sekalipun SF6 mempunyai kemampuan listrik dan mematikan busur api yang lebihbaik dari udara tetapi gas ini mempunyai kerugian yaitu tidak dioperasikan pada tekanantinggi.

3.4.2 Gas-gas untuk CT dan busbarUntuk keperluan ini gas tidak perlu baik dalam memadamkan busur api. Gas-gas yang

dapat dipakai ada dalam daftar berikut :

Tabel 3.1 gas-gas yang dapat dipakai untuk CT dan Busbar

Yang perlu diperhatikan disini adalah untuk penggunaan peralatan di udara bebasdimana suhu bisa mencapai - 40 o C seperti CF2CL2 (Arcton-12) ini mempunyai kekuatanlistrik yang cukup tinggi pada suhu 30 o C sudah cair. SF6 mempunyai suhu cair 64oC inibisa dipakai pada tekanan 40 lb/in2.

3.5 BushingBanyak dipakai bushing dengan isolasi gas tekanan tinggi seperti Gambar 3.6 untuk

pengisi bisa udara atau SF6 dan karakteristik flas over .

Gambar 3.6 Bushing dengan isolasi gas

25

BAB IVPENUTUP

4.1 KesimpulanAdapun kesimpulan yang didapatkan adalah sebagai berikut :

Unit panel dengan gas SF6 sebagai isolasi adalah bebas rawat, dengan keselamatanoperasi, reliability dan availability yang tinggi.

Unit panel berisolasi gas SF6 ini sesuai untuk tegangan menengah dan tinggi denganpenyesuaian seperlunya mengingat proses pembuatannya yang khusus, kesalahandalam panel kecil karena selubung phasa tunggal dari komponennya (luar RMU) dankomponen berselubung gas SF6 (dalam RMU) dan tidak akan terjadi arus bocor ketanah.

Urutan pemindahan saklar 3 posisi tidak akan salah karena susunan logiknya, dansaklar ini memberikan proteksi pentanahan hubung singkat pada feeder dan panel.

Tingkat proteksi panel adalah dalam ruang/ruang bawah tanah. SF6 mempunyai kemampuan listrik dan mematikasa busur api yang lebih baik dari

udara tetapi gas ini mempunyai kerugian yaitu tidak dapat dioperasikan pada tekananyang tinggi.

4.2 SaranAdapun saran yang dapat diberikan yaitu dalam pemilihan isolasi hendaknya disesuaikandengan kemampuan dari tingkat BIL isolasi itu sendiri sehingga tidak terjadi kegagalanisolasi.

26

Daftar Pustaka

1. Anonim. 1999. Peralatan Tegangan Tinggi, Jurusan Teknik Elektro FakultasTeknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya,

2. Arismunandar, A. 1983. Teknik Tegangan Tinggi Suplemen, Ghalia Indonesia, Jakarta3. Arismunandar, A. 2001. Teknik TeganganTinggi,Pradnya Paramita, Jakarta.4. Drs. Muhaimin. 1993. Bahan-Bahan Listrik Untuk Politeknik, PT Pradnya Paramita.5. Kind, D. 1993. Pengantar Teknik Eksperimental Tegangan Tinggi, ITB, Bandung.6. MV switchgear, catalog HA 41.11,1993, unrevised edition 1997. SIEMENS.7. Rusdi Ariawan, Putu. 2010. Bahan Isolasi Gas. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas

Teknik, Universitas Udayana.8. TB Hutauruk. 1979/1978 (Edisi baru 1991). Analisa Sistem Tenaga Listrik dan

Pengetanahan Netral Sistem Tegangan Tinggi, Departemen Elektroteknik FTI, ITB.9. Winoto, Arif, M. 2008. Analisis Perbandingan Nilai Tegangan Tembus Dielektrik

Udara Pada Kondisi Basah Dengan Pemodelan Cairan Yang Dominan Asam, Basa,Garam, Serta Air Hujan pegunungan Dengan Menggunakan Elektroda Bola-BolaDan Jarum-Jarum, Teknik Elektro, Universitas Diponegoro, Semarang