Corona (External Partial Discharge) Pada Tegangan AC dan DC

1.     Gambarkan dan Jelaskan proses terjadinya korona (eksternal partial discharge) dan internal partial discharge pada tegangan AC dan DC (positif dan negatif) !

Jawab :

Gambar Exteral partial discharge

(a) Konfigurasi elektroda titik bidang, (b) rangkaian ekivalen

·         Eksternal partial discharge adalah peristiwa pelepasan muatan pada media isolasi cair atau gas yang berada di sekeliling konduktor. Proses terjadinya korona adalah adanya pelepasan muatan yang terjadi karena adanya ionisasi dalam udara yaitu lepasnya electron, maka apabila disekitarnya terdapat medan listrik maka ion – ion bebas ini mengalami gaya yang mempercepat geraknya sehingga terjadi benturan dengan molekul lain. Akibatnya timbul ion – ion dan elektron  – elektron baru. Sehingga menimbulkan panas, cahaya, atau bunyi. (cahaya violet, hissing, O3).

Gambar Internal Discharge

·         Internal partial discharge terjadi pada void/rongga/permukaan konduktor yang runcing di dalam volume material isolasi padat atau cair. Bila dalam kabel/peralatan berisolasi polimer padat terdapat tonjolan atau permukaan konduktor yang runcing menyerupai ujung jarum pada interface antara lapisan isolasi polimer dan konduktor maka tekanan medan listrik terpusat pada ujung jarum tersebut sehinga bagian isolasi yang berada pada ujung jarum mengalami tekanan medan listrik yang lebih tinggi yang dapat mengakibatkan terjadinya peristiwa partial discharge. Partial discharge yang lokasi dan mekanisme terjadinya akibat internal discharge, yang terjadi di rongga yang terdapat dalam dielektrik maupun di dalam dielektrik itu sendiri.

2.     Jelaskan apa yang dimaksud dengan tegangan awal  korona (V_o) dan tegangan visual korona (V_v)!

Jawab :

·         Tegangan awal korona (Vo)

Adalah tegangan yang terjadi atau terukur sebelum adanya peristiwa tembus cahaya violet.

·         Tegangan visual korona (Vv)

Adalah tegangan yang terjadi atau terukur setelah terjadinya tembus cahaya violet.

3.     Jelaskan faktor – faktor yang mempengaruhi rugi korona !

Jawab :

·         Penampang kawat : semakin luas penampanya semakin cepat korona terjadi.

·         Konfigurasi : penghantar di buat bundle/disatukan, agar meminimalisir korona.

·          Macam Kawat : Bahan penyusun kawat mempengaruhi kemampuan menahan korona.

·         Keadaan permukaan : Semakin besar permukaan maka semakin tinggi korona yang terjadi.

·         Cuaca : Susut korona bertambah dikala adanya kabut, hujan, kelembapan

4.     Jelaskan cara mengatasi rugi  korona !

Jawab :

-          Dengan membuat bundle atau disatukannya penghantar dalam satu ruang terisolasi, semakin banyak bundle yang dibuat semakin meminimalisir korona yang akan terjadi.

-          Menghilangkan komponen – komponen yang runcing.

-          Membersihkan komponen pada system transmisi tenaga listrik seperti switchgear dan transformer.

Sumber. https://id.scribd.com/doc/230799481/Tugas-Pendahuluan-Tegangan-Tinggi

Tegangan Tembus Pada Isolasi Gas

1.      Dikenal ada dua teori mekanisme terjadinya tegangan tembus pada udara bertekanan. Jelaskan kedua teori tersebut dan tunjukkan perbedaannya !

Jawab :

·         Mekanisme Towsend

Tembus gas pada tekanan rendah dan sela sempit. Elektron mula yang kehadirannya di sebabkan oleh suatu pengaruh luar yang ada diantara suatu elektroda, Akan  dipercepat oleh suatu medan listrik menuju anoda. Perjalanan elektroda tersebut akan membuat benturan dengan molekul gas yang terdapat diantara elektroda, jika energi kinetik yang dimiliki oleh elektron tersebut melebihi energi potensial ionisasi dari molekul-molekul gas yang ada, maka akan terjadi ionisasi dan menghasilkan suatu elektron lawnie/ banjiran elektron dengan arah dari katoda ke anoda. Jika pembentukan elektron lawie diikuti dengan timbulnya ion-ion yang cukup pada permukaan katoda maka akan terjadi tembus sempurna.

·         Mekanisme Streamer

Tembus gas pada peluahan gas pada tekanan lebih tinggi dan jarak sela yang lebih besar. Mekanisme ini ditandai dengan penyebaran sinar-sinar photon dari kepala-kepala elektron lawine yang akan membentuk suatu kanal.Ionisasi ini sangat efektif untuk pembentukan pertumbuhan peluahan jika suatu lawine mencapai harga kritis.

Perbedaan : Mekanisme towsend terjadi pada tekanan rendah dan sela sempit,  sedangkan mekanisme streamer terjadi pada tekanan tinggi dan jarak sela yang lebih besar.

2.      Jelaskan mengapa dilakukan penundaan pada percobaan berikutnya jika media udara tersebut telah terjadi tembus !

Jawab :

Karena pada percobaan tegangan tembus sebelumnya masih ada, bila tidak melakukan penundaan maka akan terjadi penyimpangan, karena sesuai hukum paschen, yaitu bahwa terjadi hubungan linear antara tegangan tembus dengan tekanan gas.

3.      Jelaskan mengapa pada gas bertekanan, kejadian tembus menjadi lebih sulit !

Jawab :

Karena gerak bebas antara gas menjadi berkurang hingga ionisasi semakain dipersulit dan akan terjadi pada sebuah intensitas medan yang tinggi.

Sumber. https://id.scribd.com/doc/230799481/Tugas-Pendahuluan-Tegangan-Tinggi

Tegangan Tembus Pada Isolasi Minyak

1.      Jelaskan mekanisme tembus pada isolasi minyak !

Jawab :

Pada dasarnya tegangan pada isolasi merupakan suatu tarikan/tekanan/stress yang harus dilawan oleh gaya pada isolasi. Pada Isolasi minyak terdapat beberapa mekanisme kegagalan :

·         Kegagala elektronik

Tidak meratanya kuat medan listik yang disebabkan permukaan elektroda yang tidak merata.

·         Kegagalan partikel padat

Terbentuknya letika terjadi pemanasan/thermal stress dan tegangan lebih.

·         Kegagalan gelembung/kavitasi

Kegagalan yang disebabkan oleh permukaan elektroda yang tidak merata, adanya tabrakan electron, penguapan, perubahan suhu dan tekanan, sehingga mengakibatkan gelembung.

·         Kegagalan uap air

Air dan uap air jika terdapat medan listrik maka molekul uap air yang terlarut memisahkan dari minyak dan terpolanisasi membentuk suatu dipol. Jika jumlah molekul banyak maka akan menyusun jembatan antar elektroda sehingga terbentuk suatu kanal peluahan, kanal akan merambat dan memanjang hingga terjadi tembus listrik.

2.      Jelaskan mengapa tegangan tembus pada minyak lebih besar dari udara !

Jawab :

            Karena kekuatan dielektrik minyak trafo lebih besar dari pada udara, dan permitivitas relatif minyak lebih tinggi dari pada permitivitas udara dan .

3.      Jelaskan mengapa gelembung udara pada minyak harus ditiadakan jika minyak tersebut digunakan sebagai bahan isolasi !

Jawab :

Karena gelembung merupakan molekul uap air yang memisahkan dari minyak, akan membentuk suatu dipol. Jika jumlah gelembung semakin banyak akan menimbulkan kanal peluahan yang pada akhirnya kanal tersebut akan merambat dan memanjang hingga membentuk suatu jembatan dan timbulah tembus listrik.

4.      Apa akibatnya jika pada minyak dikenakan berkali-kali tegangan tembus dan jelaskan mengapa ?

Jawab :

Minyak trafo yang dipakai berkali-kali akan mengurangi kemurnian minyak trafo tersebut, ketidakmurnian minyak sangat berpengaruh hingga terjadi discharge, karena minyak bekas terdapat partikel-partikel uap air yang menimbulkan ketidakmurnian. Bila partikel banyak akan membuat local field enhancement yang bila melebihi ketahanan benda cair akan terjadi local break down yang pada akhirnya timbul gelembung/ kavitasi. Pada minyak bekas cenderung memiliki kadar uap air yang lebih besar dari pada minyak baru. Bahwa saat medan listrik yang tinggi, molekul uap air yang terlarut memisah dari minyak dan membentuk suatu dipol.Jika jumlah molekul uap air banyak akan membentuk suatu kanal peluahan, kanal tersebut akan merambat dan memanjang sampai menimbulkan tembus listrik.

Sumber. https://id.scribd.com/doc/230799481/Tugas-Pendahuluan-Tegangan-Tinggi

Tegangan Tinggi Impuls / Korona

1.      Jelaskan cara pembangkitan tegangn tinggi impuls !

Jawab :

Teganga tinggi impuls ada dua macam yaitu impuls luar (petir) dan impuls dalam (hubung singkat). Pada prinsipnya dibangkitkan dengan suatu rangkaian listrik, perbedaan surja petir dengan hubung singkat terlihat pada sinyal output tegangan keluaran yang mana untuk tegangan surja petir mempunyai 1,2/50 (waktu dahi/waktu punggung) dan untuk tegangan surja hubung mempunyai 250/2500, jadi digambarkan sinyal output tegangan surja petir lebih curam dibanding sinyal output tegangan surja hubung yang landai.

2.      Gambar dan jelaskan cara pembangkitan tegangan tinggi impuls petir. Apa yang disebut dengan rangkaian bertingkat Marx, bagaimana cara kerjanya !

Jawab :

·         Cara Pembangkitan Tegangan Tinggi Impuls

Gambar rangkaian dasar pembangkit tegangan impuls

Biasanya menggunakan rangkain RLC, RC, atau rangkaian kapasitif. Pengaturan selang waktu menjadi pembeda dengan impuls hubung singkat. Dimana impuls petir memiliki 1,2/50  (waktu dahi (Ts)=1,2 µs ± 30 % dan waktu punggung (Tr) =50 µs ± 20 %). Kurva impuls petir sering mengandung osilasi frekuensi tinggi dengan amplitude yang tidak melebihi 0.05V dalam daerah puncak, sedangkan osilasi paling sedikit adalah 0.5 MHz.

Kapasitor impuls Cs dimuati tegangan Vo dari suatu penyearah Dan kemudian diluahkan dengan menyalakan sela F dengan waktu yang sangat singkat (orde mikro sekon). Saat terjadi peluahan, terjadi aliran muatan kearah kapasitor beban melalui Rd. Kecepatan pengisian muatan pada kapasitor beban Cb hingga mencapai tegangan puncak menentukan bentuk kecuraman dari muka gelombang impuls. Makin cepa proses pengisian, makin curam/cepat mencapai puncak gelombang. Setelah pengisian muatan pada Cb selanjutnya terjadi peluahan muatan Rd dan Re untuk rangkaian a. Lama waktu dalam proses peluahan muatan menentukan punggung dari gelombang impuls. Segera setelah penyalaan F pada t= 0, mala seluruh tegangan Vo muncuk pada rangkaian seri Rd Dan Cb pada kedua rangkaian. Semakin kecil nilai Rd dan Cb maka semakin cepat tegangan V(t) mencapai nilai puncak.

·         Rangakian Bertingkat Marx

Adalah rangkaian yang digunakan untukk membangkitkan tegangan impuls dengan nilai puncak yang sangat tinggi. Cara kerjanya :

Gambar Rangkaian Pengali Marx Untuk 3 Tingkat dalam Hubungan Rangkaian

           

Pada gambar diatas, kapasistor impuls yang identic dimuati secara parallel dan diluahkan secara seri sehingga menghasilkan tegangan pengisian yang berlipat sesuai jumlah tingkatan. Masing-masing Cs dimuati tegangan pemuat Vo melalui resistansi Rl. Bila seluruh sela F tembus, maka Cs akan terhubung seri dan memuati Cb melalui hubungan seri resistor redaman Rd, dan setelah muatan dalam Cs dan Cb akan meluahkan  Rd dan Re, bila sebaliknya maka RL ≥ Re. Rangkaian n tingkat dapat disederhanakan menjadi satu tingkat asal memenuhi syarat :

Dalam menggunakan rangkaian Marx, tembus dalam setiap F harus bersamaan, efisiensi medan tergantung pada bentuk tegangan impuls.

3.      Nyatakan parameter dan karakteristik yang membedakan tegangan tinggi impuls petir dan tegangan tinggi impuls saklar hubung. Jelaskan dengan gambar dan uraiannya !

Jawab :

Gambar parameter tegangan uji impuls standard

(a) Tegangan tinggi impul petir, (b) Tegangan tinggi impuls hubung singkat

Untuk dahi dan punggung,seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas.karena bentuk dahi tegangan impuls petir yang benar sering sukar diukur,maka untuk mencirikannya dibentuk garis lurus 0₁S₁ melalui titik A dan B. Kemudian waktu dahi T_s maupun waktu paroh punggung T_s yang terukur dari titik 0₁ hingga titik C juga ditentukan. Secara umum digunakan tegangan impuls petir bentuk 1,2/50 yang berarti suatu tegangan impuls dengan T_s = 1,2 µs + 30 % dan T_r = 50 µs + 20 %. Pada pihak lain, untuk mengamati tegangan impuls hubung singkat  jauh lebih lambat akan tidak menemui kesukaran, karena tidak asal 0 yang benar dan puncak S yang benar dapat digunakan untuk pembakuan. Untuk pengujian dengan tegangan impuls hubung singkat sering digunakan bentuk 250/2500 µs yang berhubungan dengan T_cr = 250 µs + 20 % dan T_h = 2500 µs + 60 % (T_cr = waktu puncak,T_h = waktu paroh). Untuk menunjuk pada tempo tegangan impuls hubung singkat, maka sering juga diberikan waktu T_d yakni waktu dengan nilai tegangan sesaat lebih besar dari 0,9 sebagai ganti dari T_h. Kurva – kurva tegangan impuls petir sering mengandung isolasi frekuensi dengan amplitude yang tidak melebihi 0,05 Û dalam daerah puncak. Dalam hal ini diandaikan bahwa frekuensi osilasi yang paling sedikit 0,5 MHz, jika tidak demikian maka nilai tegangan maksimum yang teramati diambil sebagai nilai puncak dari tegangan impuls petir.

Sumber. https://id.scribd.com/doc/230799481/Tugas-Pendahuluan-Tegangan-Tinggi

Tegangan Tinggi Arus Searah

1.      Jelaskan cara kerja pembangkitan tegangan tinggi searah untuk setengah gelombang,  pengganda tegaangan Villard, dan Greinacher !

Jawab :

·         Setengah Gelombang

Pembangkitan tegangan tinggi arus bolak balik dirangkai dengan rangkaian listrik yang diberi dioda pada rangkaian tersebut sehingga tegangan menjadi searah. Pada cycle positif dioda akan konduksi sedangkan dioda akan padam pada cycle negatif.Jika pada output diberi kapasitor perata makan bentuk sinyal tegangan output akan lebih rata.

·         Pengganda Tegangan Villard

         Pembangkitan tegangan tinggi dengan cara melipat gandakan tegangan.  Sehingga bentuk sinyal tegangan output akan tmpil berganda. Bentuk sinyal tersebut tidak bisa dibuat lebih rata

·         Greinacher

Pembangkitan tegangan tinggi untuk mendapatkan tegangan searah yang lebih tinggi lagi, dengan cara mengkaskade rangkaian dasar greinacher sampai beberapa tingkatan yang diperlukan, yaitu dengan mengisikan lagi output dari rangkaian pertama pada input rangkaian beerikutnya

2.      Jelaskan cara kerja masing-masing metode pengukuran sela bola percik, pembagi resistif !

Jawab :

·         Pengukuran Sela Bola Percik

         Apabila besar tegangan uji yang diterapkan pada suatu sela bola di dalam udara melampaui nilai tegangan tembus statisnya, maka dalam selang waktu akan dipengaruhi kuat medan listrik tembus udara, diameter bola yang mempengaruhi efisiensi medan listrik pada permukaan konduktor, maka akan terjadi tembus listrik diantara sela bola tersebut.

·         Pengukuran Pembagi Resistif

         Pengukuran yang dilakukan dengan cara voltmeter dihubung dengan salah satu resistor dari dua resistor secara parallel, dimana hambatan dalam voltmeter lebih besar dari pada resistor yang dihubung secara pararel.

3.      Jelaskan pengaruh kapasitor perata C !

Jawab :

-          Untuk meratakan peak/puncak dari bentuk sinyal tegangan output yang dihasilkan dari rangkaian listrik.

-          Bila rangkaian tanpa kapsitor perata C, maka menghasilkan tegangan searah yang berpulsa.

-          Dapat mengurangi cacat pada rangkaian penyearah bila rangkaian memperbanyak jumlah kapasitor perata


Sumber. https://id.scribd.com/doc/230799481/Tugas-Pendahuluan-Tegangan-Tinggi