TUGAS Teknik Tegangan Tinggi
Dosen Pembimbing: Agus kiswantono ST, MT.
2.1 Pengetahuan Umum
Pengukuran tegangan tinggi berbeda dengan pengukuran
tegangan rendah, sehingga perlu penjelasan khusus mengenai pengukuran ini. Ada
tiga jenis tegangan tinggi yang akan diukur dalam pengujian tegangan tinggi,
yaitu tegangan tinggi bolak-balik, tegangan tinggi searah, dan tegangan tinggi
impuls. Pengujian tegangan tinggi pada umumnya diperlukan untuk mengetahui
apakah peralatan tegangan tinggi yang diuji masih memenuhi standar kualitas dan
kebutuhan yang dispesifikasikan pada peralatan tersebut.
Lingkup studi teknik tegangan tinggi mencakup semua
masalah seperti studi tentang korona, teknik isolasi, tegangan lebih pada
sistem tenaga listrik, proteksi tegangan lebih, dan lain-lain. Dengan begitu
banyaknya masalah yang mencakup tegangan tinggi, maka dibutuhkanlah pengujian
tegangan tinggi dengan maksud sebagai berikut:
1.
Untuk meneliti sifat-sifat listrik dielektrik yang baru ditemukan, sebagai
usaha dalam menemukan bahan isolasi yang lebih murah.
2.
Untuk verifikasi hasil rancangan isolasi baru, yaitu hasil rancangan yang telah
dikurangi volume isolasinya.
3. Untuk memeriksa kualitas peralatan
sebelum terpasang, hal ini dilakukan untuk menghindarkan kerugian bagi pemakai
peralatan.
4. Untuk memeriksa kualitas peralatan setelah beroperasi
dalam rangka mengurangi kerugian semasa pemeliharaan.
Perlunya pengujian tegangan tinggi
seperti diuraikan di atas menuntut adanya cabang studi tegangan tinggi yang
membahas khusus pengujian tegangan tinggi. Studi ini akan mempelajari cara
kerja dan karakteristik peralatan-peralatan uji tegangan tinggi dan prosedur
pengujian yang telah distandarisasi.
Adapun peralatan-peralatan yang dibutuhkan untuk pengujian
tegangan tinggi adalah:
1. Pembangkit tegangan tinggi yang terdiri atas: pembangkit
tegangan tinggi ac, pembangkit tegangan tinggi dc, dan pembangkit tegangan
tinggi impuls.
2. Alat ukur tegangan tinggi yang terdiri atas alat ukur
tegangan tinggi dc, alat ukur tegangan tinggi ac, dan alat ukur tegangan tinggi
impuls.
3. Alat pengukur sifat listrik dielektrik, antara lain alat
ukur rugi-rugi dielektrik, alat ukur tahanan isolasi, alat ukur konduktivitas,
dan alat ukur peluahan parsial.
2.2 Tegangan Tinggi AC
Dalam laboratorium diperlukan
tegangan tinggi bolak-balik untuk percobaan dan pengujian dengan arus bolak-balik
serta untuk membangkitkan tegangan tinggi searah dan pulsa. Trafo uji yang
biasa digunakan untuk keperluan tersebut memiliki daya yang lebih rendah serta
perbandingan belitan yang jauh lebih besar daripada trafo daya. Arus primer
biasanya disulang dengan ototrafo sedangkan untuk kasus khusus disulang dengan
pembangkit sinkron.
Hampir semua pengujian dan percobaan
dengan tegangan tinggi bolak-balik mensyaratkan nilai tegangan yang teliti. Hal
tersebut umumnya hanya akan terpenuhi jika pengukuran dilakukan pada sisi
tegangan tinggi; untuk itu telah disusun berbagai cara dalam mengukur tegangan
tinggi bolak-balik.
Bentuk V(t) untuk tegangan
tinggi bolak-balik sering menyimpang dari bentuk sinus. Dalam teknik tegangan
tinggi, nilai puncak dan nilai efektif Vef memiliki arti yang sangat penting : Vˆ
dttVTVTrms∫=02)(1
Untuk pengujian tegangan tinggi besaran didefinisikan sebagai
tegangan uji. Di sini diandaikan bahwa penyimpangan bentuk tegangan tinggi dari
bentuk sinus masih dalam batas yang diijinkan. Untuk sinusoidal murni 2∧VrmsVV=∧2
2.3 Mekanisme Terjadinya Tegangan Tembus Listrik
Suatu dielektrik tidak mempunyai
elektron-elektron bebas, melainkan elektron-elektron yang terikat pada inti
atom unsur yang membentuk dielektrik tersebut. Setiap dielektrik mempunyai
batas kekuatan untuk memikul terpaan elektrik. Pada gambar 2.1 ditunjukkan
suatu bahan dielektrik yang ditempatkan di antara dua elektroda piring sejajar.
Bila elektroda diberi tegangan searah V, maka timbul medan elektrik (E) di
dalam dielektrik. Medan elektrik ini memberi gaya kepada electron-elektron agar
terlepas dari ikatannya dan menjadi electron bebas. Dengan kata lain, medan
elektrik merupakan suatu beban yang menekan dielektrik agar berubah sifat menjadi
konduktor. Jika terpaan elektrik yang dipikulnya melebihi batas tersebut dan
terpaan berlangsung cukup lama, maka dielektrik akan menghantar arus atau gagal
melaksanakan fungsinya sebagai isolator. Dalam hal ini dielektrik disebut
tembus listrik atau “breakdown”. Terpaan elektrik tertinggi yang dapat
dipikul suatu dielektrik tanpa menimbulkan dielektrik tembus listrik disebut
kekuatan dielektrik. Jika suatu dielektrik mempunyai kekuatan dielektrik , maka
terpaan elektrik yang dapat dipikulnya adalah . kE≤
kE
Jika terpaan elektrik yang dipikul
dielektrik melebihi , maka di dalam dielektrik akan terjadi proses ionisasi
berantai yang akhirnya dapat membuat dielektrik mengalami tembus listrik.
Proses ini membutuhkan waktu dan lamanya tidak tentu tetapi bersifat statistik.
Waktu yang dibutuhkan sejak mulai terjadi ionisasi sampai terjadi tembus
listrik disebut waktu tunda tembus (time lag). Jadi tidak selamanya
terpaan elektrik dapat menimbulkan tembus listrik, tetapi ada dua syarat yang
harus dipenuhi, yaitu: (1) terpaan elektrik yang dipikul dielektrik harus lebih
besar atau sama dengan kE .
Tegangan yang menyebabkan dielektrik
tersebut tembus listrik disebut tegangan tembus atau breakdown voltage.
Tegangan tembus adalah besar tegangan yang menimbulkan terpaan elektrik pada
dielektrik sama dengan atau lebih besar daripada kekuatan dielektriknya.
V
E
Elektroda
Elektroda
Dielektrik
+
-
