Praktikum

Silakan download perlengkapan praktikum di sini ..

cover dan lemot praktikum TT gasal 2011/2012 dapat didownload disini

JENIS PERCOBAAN


Pembangkitan Tegangan Tinggi

Sebuah pengganda tegangan adalah sebuah sirkuit elektronik yang mengubah daya listrik AC bertegangan rendah menjadi tegangan DC yang lebih tinggi dengan menggunakan kondensator dan dioda yang dirangkai menjadi jaringan tertentu Pengganda tegangan dapat digunakan sebagai panjar tegangan dari beberapa milivolt hingga jutaan volt seperti untuk kepentingan penelitian fisika energi tinggi dan pengetesan keamanan terhadap petir. Pengganda tegangan yang paling umum adalah pengganda deret separuh gelombang, atau dikenal dengan aliran Villard


Seperti yang telah dijelaskan di atas, bahwa tegangan DC akan disebut sebagai tegangan tinggi jika memiliki besaran setidaknya 1500V. Proses pembangkitan tegangan tinggi DC merupakan hasil penyearahan dari tegangan tinggi AC. Penyearahan tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa rangkaian penyearah

  

Pengujian bahan isolasi Gas(udara)

Isolasi memiliki peranan yang sangat penting dalam sistem tenaga listrik. Isolasi sangat diperlukan untuk memisahkan dua atau lebih penghantar listrik yang bertegangan sehingga antara penghantarpenghantar tersebut tidak terjadi lompatan listrik atau percikan. Bahan isolasi akan mengalami pelepasan muatan yang merupakan bentuk kegagalan listrik apabila tegangan yang diterapkan melampaui kekuatan isolasinya. Kegagalan yang terjadi pada saat peralatan sedang beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga kontinuitas sistem terganggu. Udara merupakan bahan isolasi yang banyak digunakan pada peralatan tegangan tinggi misalnya pada arrester sela batang yang terpasang di saluran transmisi, selain itu udara juga digunakan sebagai media peredam busur api pada pemutus tenaga (CB = Circuit Breaker). Sementara bahan isolasi cair banyak digunakan sebagai isolasi dan pendingin pada trafo karena memiliki kekuatan isolasi lebih tinggi. Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai tegangan tembus yang terjadi pada media isolasi udara dan minyak cenderung meningkat seiring pertambahan jarak sela. Selain itu juga dilakukan pengujian pada minyak bekas dan minyak baru. Hasil pengujian menunjukkan tegangan tembus pada minyak baru lebih tinggi daripada minyak bekas dan tegangan tembus isolasi udara lebih kecil daripada tegangan tembus minyak.

Proses dasar ionisasi

Ion merupakan atom atau gabungan atom yang memiliki muatan listrik, ion terbentuk apabila pada peristiwa kimia suatu atom unsur menangkap atau melepaskan elektron. Proses terbentuknya ion dinamai dengan ionisasi. Jika diantara dua elektroda yang dimasukkan dalam media gas diterapkan tegangan V maka akan timbul suatu medan listrik E yang mempunyai besar dan arah tertentu yang akan mengakibatkan electron bebas mendapatkan energi yang cukup kuat menuju kearah anoda sehingga dapat merangsang timbulnya proses ionisasi .

Ionisasi karena Benturan Elektron

Jika gradien tegangan yang ada cukup tinggi maka jumlah elektron yang diionisasikan akan lebih banyak dibandingkan dengan jumlah ion yang ditangkap molekul oksigen. Tiap-tiap elektron ini kemudian akan berjalan menuju anoda secara kontinu sambil membuat benturan-benturan yang akan membebaskan electron lebih banyak lagi. Ionisasi karena benturan ini merupakan proses dasar yang penting dalam kegagalan udara atau gas.

Mekanisme Kegagalan Gas

Proses kegagalan dalam gas ditandai dengan adanya percikan secara tiba-tiba, percikan ini dapat terjadi karena adanya pelepasan yang terjadi pada gas tersebut. Mekanisme kegagalan gas yang disebut percikan adalah peralihan dari pelepasan tak bertahan sendiri ke berbagai pelepasan yang bertahan sendiri. Proses dasar yang paling penting dalam kegagalan gas adalah proses ionisasi karena benturan, tetapi proses ini tidak cukup untuk menghasilkan kegagalan. Proses lain yang terjadi dalam kegagalan gas adalah proses atau mekanisme primer dan proses atau mekanisme sekunder. Proses yang terpenting dalam mekanisme primer adalah proses katoda, pada proses ini diawali dengan pelepasan elektron oleh suatu elektroda yang diuji, peristiwa ini akan mengawali terjadinya 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 terjadinya banjiran elektron dari permukaan katoda. Jika jumlah elektron yang dibebaskan makin lama makin banyak atau terjadinya peningkatan banjiran.

 

Pengujian Bahan Isolasi Padat

Istilah kegagalan listrik (Inggris: electrical breakdown), atau tembus listrik atau dadalan elektrik, memiliki sejumlah arti. Istilah ini bisa berarti gangguan pada sebuah sirkuit listrik. Kegagalan listrik bisa pula berarti berkurangnya hambatan dengan amat pesat pada sebuah isolator elektrik yang menyebabkan lompatan bunga api listrik di sekeliling atau di sepanjang isolator. Peristiwa ini bisa hanya bersifat sementara (seperti dalam sebuah pengosongan elektrostatik), atau bisa pula menyebabkan pengosongan busur elektrik yang berlangsung terus-menerus jika piranti pelindung gagal merintangi arus dalam sebuah sirkuit daya tinggi.

Kesalahan pada sistem elektrik

Arti dari electrical breakdown yang paling umum berhubungan dengan mobil dan merupakan gangguan pada jaringan listrik yang berakibat pada hilangnya fungsi kendaraan. Permasalahan yang umum terjadi bisa berupa pengosongan baterai, kegagagalan alternator, kabel yang rusak, ledakan sekering, dan kerusakan pada pompa bahan bakar.

Kegagalan isolator elektrik

Arti electrical breakdown yang kedua merujuk pada kegagalan isolatornya sebuah kabel listrik atau komponen listrik yang lain. Kegagalan seperti ini biasanya mengakibatkan hubungan pendek atau sekering yang meledak. Ini terjadi pada tegangan dadal. Kegagalan isolator yang sesungguhnya sering terjadi dalam penerapan tegangan tinggi yang kadang-kadang menyebabkan pembukaan sebuah pemutus sirkuit pelindung. Electrical breakdown sering pula diasosiasikan dengan kegagalannya bahan isolasi padat atau cair yang digunakan dalam kondensator maupun transformator tegangan tinggi di kabel distribusi listrik. Electrical breakdown juga bisa terjadi di sepanjang sejumlah dawai isolator yang dipasang pada saluran listrik, di dalam kabel listrik bawah tanah, atau kabel yang membusur pada cabang pohon terdekat. Dalam tekanan listrik yang cukup kuat, electrical breakdown bisa berlangsung di dalam zat padat, cair, atau gas. Namun, mekanisme kegagalan yang spesifik sangat berbeda di setiap fase dielektrik. Kesemua ini menyebabkan kerusakan instrumen yang membahayakan.

Piranti disruptif

Piranti disruptif merupakan piranti berdielektrik, lalu mendapat tekanan melebihi kuat dielektriknya, yang memiliki electrical breakdown. Hal ini berakibat pada perubahan tiba-tiba pada bagian bahan dielektrik yang semula bersifat menghambat listrik menjadi bersifat konduktif. Adapun ciri dari perubahan ini adalah terbentuknya bunga api listrik, dan bisa juga busur elektrik melalui bahan tadi. Jika hal ini terjadi di dalam perubahan kimiawi, fisik, dan dielektrik padat di sepanjang jalur lucutan/pengosongan maka kuat dieletriknya bahan akan berkurang secara signifikan.

Pengujian Bahan 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.

Mekanisme Ketembusan 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 mengisi 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.

Beberapa macam faktor yang diperkirakan mempengaruhi ketembusan 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.

Ketembusan 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, elektronelektron 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

Pengujian isolator dengan tegangan AC dan pengujian isolator dengan tegangan DC

Pengujian Tegangan DC.

               Jika tegangan DC dikenakan pada isolasi, maka akan mengalir arus yang terjadi pada saat awal pencatuan yang akan memberikan energi pengisian (charging); tetapi, arus ini berkurang sampai ke tingkat minimum dengan berlalunya waktu. Arus minimum timbul sehubungan kebocoran atau rugi-rugi watt yang melalu isolator. Energi yang diperlukan untuk mengisi isolator diketahui sebagai penomena absorpsi dielektrik.
               Pada praktek sebenarnya, rugi-rugi dari dielektrik absoption (contohnya : arus absorpsi) adalah lebih besar dari rugi-rugi bocor kontinyu. Dalam hal pengujian arus searah, pengaruh dari dielektric absorption menjadi minimum dengan berlalunya waktu dan oleh sebab itu, pengukuran arus bocor kontnyu dapat dilakukan. Rugi-rugi bocor absorpsi dielektrik sangat peka terhadap kandungan moisture dari isolasi yang sama kondisinya terhadap adanya kontaminasi pada isolator. Kenaikan sedikit saja kandungan moisture dari isolasi menyebabkan kenaikan yang besar dari arus absorpsi dielektrik. Fakta bahwa rugi-rugi dielektrik berhubungan dengan absorpsi dielektrik yang menyebabkan rugi-rugi dielektrik, pengujian PF atau DF, pengujian yang sangat peka untuk menditeksi moisture pada isolasi. Bilamana tegangan DC diterapkan pada suatu isolasi, arus total yang ditarik oleh isolasi adalah terdiri dari arus pengisian kapasitansi, arus absorpsi dielektrik, dan arus bocor kontinyu. Arus-arus ini dan sifat-sifatnya dibicarakan lebih detail pada bagian. “Direct Current Voltage Testing of Electrical Equipment”.

Pengujian Tegangan AC                 

Dalam hal penerapan tegangan AC pada suatu isolasi, arus yang besar akan mengalir yang tinggal konstan sebagai arus bolak-balik mengisi dan membuang pada isolasi. Pengaruh dari arus absorpsi dielektrik tetap tinggi karena medan dielektrik tidak pernah menjadi penuh sehubungan dengan polaritas dari arus yang terbalik pada setiap setengah siklus. Bilaman suatu tegangan AC diterapkan ke suatu isolasi, arus yang ditarik oleh isolasi adalah berhubungan dengan pengisian kapasitansi, absorpsi dielektrik, arus bocor kontinyu, dan korona yang akan dibahas dibawah.

1. Arus Pengisian Kapasitansi.

Didalam hal tegangan AC, arus ini adalah konstan dan merupakan fungsi tegangan, konstanta dielektrik dari bahan isolasi, dan geometri dari isolasi.

2. Arus Absorpsi Dielektrik.

 Bilamana medan listrik ditempatkan memotong suatu isolasi, molekul-molekul dipole berusaha untuk membuat segaris sesuai medan. Karena molekul-molekul pada medan AC secara kontnyu berbalik dan tidak pernah benar-benar segaris, energy yang diperlukan merupakan funsi dari bahan, kontaminasi, (seperti air), dan frkwensi listrik. Dan tidak tergantung pada waktu. 

3. Arus Bocor (Konduktivitas).

 Semua bahan-bahan isolasi akan menghantar arus. Jika tegangan dinaikan di atas tingkat tertentu, elektron akan memukul elektron yang menyebabkan arus lewat melalui isolasi. Kondisi ini merupakan fungsi dari bahan, kontaminasi (khususnya air), dan temperatur. Kelebihan konduktivitas akan membangkitkan panas yang menyebabkan isolasi gagal secara bertahap.

4. Korona (Arus ionisasi).

 Korona adalah proses di mana molekul-molekul netral udara terlepas membentuk muatan ion-ion positif dan negatif. Hal ini terjadi sehubungan dengan adanya stress yang berlebihan dari void udara didalam isolasi. Udara kosong pada isolasi minyak atau isolasi padat kemungkinan karena kerusakan akibat panas atau stress fisik, proses pembuatan yang kurang baik, kesalahan instalasi, atau pengoperasian yang tidak benar. Korona membentuk udara menjadi ozon, jikas bercampur dengan air akan membentuk “nitrous acid”. Udara terionisasi akan membombardir sekeliling isolasi dan menyebabkan panas. Kombinasi dari keadaan ini menghasilkan penurunan isolasi dan lintasan karbon. Rugi-rugi korona meningkat secara exponensial dengan naiknya tegangan.

Pengujian Karakteristik Korona Dan Tegangan Tegangan Tembus Pada Medan Tidak Seragam

Sistem ketenaga-listrikan harus diusahakan mampu menjaga kontinuitas suplay daya listrik yang baik dan handal, disamping permintaan daya yang semakin lama semakin meningkat, untuk itu sistem ketenaga-listrikan harus dilengkapi peralatan dan berbagai sarana yang cukup baik. Kiranya jelas bahwa peningkatan volume sarana ketenaga-listrikan membawa masalah-masalah baru bagi pengoperasian sistem yang baik dan handal.

Seperti halnya pada saluran transmisi udara sebagai media penyaluran daya listrik, yang semakin lama semakin meningkat sebagaimana disebutkan diatas, tentu dibarengi juga dengan peningkatan tegangan kearah yang lebih tinggi.  Sebagaimana dalam bidang lain, maka pergerakan kearah tegangan yang lebih tinggi ini menimbulkan persoalan baru, salah satu diantaranya adalah semakin menonjolnya gejala korona yang mengakibatkan gangguan radio.

Korona merupakan proses dimana arus, mungkin diteruskan, muncul dari sebuah elektroda berpotensial tinggi di dalam sebuah fluida yang netral, biasanya udara, dengan mengionisasi fluida hingga menciptakan plasma di sekitar elektroda. Ion-ion yang dihasilkan akhirnya akan melampaui muatan listrik menuju area-area berpotensi rendah terdekat, atau bergabung kembali untuk membentuk molekul-molekul gas netral.

Saat gradien potensialnya fluida cukup besar pada sebuah titik, maka fluida itu akan mengalami ionisasi dan menjadi bersifat konduktif. Udara di dekat elektroda bisa terionisasi (sebagian bersifat konduktif). Saat udara di dekat titik menjadi bersifat konduktif, ia memiliki efek meningkatkan ukuran konduktor. Di luar wilayah ionisasi dan konduktivitas ini, partikel-partikel bermuatan perlahan-lahan mencapai benda yang muatannya berlawanan dan dinetralkan.

Jika wilayah terionisasi terus bertambah luas dan tidak berhenti pada radius tertentu, terbentuklah jalur yang betul-betul bersifat konduktif yang berakibat pada terciptanya latu elektrik yang muncul sekejap atau busur elektrik yang berkesinambungan.

Lucutan korona biasanya melibatkan dua elektroda asimetris; elektroda yang satu memiliki permukaan yang sangat melengkung (seperti ujung sebuah jarum atau kawat berdiameter kecil) dan elektroda satunya lagi memiliki kelekukan yang rendah (seperti piring atau permukaan tanah). Kelengkungan yang tinggi memastikan potensial gradien yang tinggi di sekitar sebuah elektroda, untuk menciptakan sebuah plasma.

Korona bisa bermuatan positif atau negatif. Hal ini ditentukan oleh polaritas tegangan di elektroda yang kelengkungannya tinggi. Jika elektroda melengkung bemuatan positif berkenaan dengan elektoda rata terciptalah korona positif, tapi jika negatif yang tercipta adalah korona negatif. Ketidaksamaan sifat korona positif dengan korona negatif yang amat berbeda disebabkan oleh jauh berbedanya massa elektron dengan ion bermuatan positif, dengan hanya elektron memiliki kemampuan mengalami tingkat benturan taklenting pengion yang signifikan pada temperatur dan tekanan bersama.

Fungsi lucutan korona yang utama adalah terciptanya ozon di sekitar konduktor yang mengalami proses korona. Korona negatif menghasilkan ozon jauh lebih banyak daripada korona positif.

.