TEKNIK TEGANGAN TINGGI DC

PEMBANGKITAN,PERAKITAN DAN PENGUJIAN TEGANGAN TINGGI DC

               

BAB I LATAR BELAKANG

Yang dimaksud dengan tegangan tinggi dalam dunia teknik tenaga listrik (elektrik power engineering) adalah semua tegangan yang dianggap cukup tinggi oleh kaum teknisi listrik sehingga diperlukan pengujian dan pengukuran tegangan tinggi yang semuanya bersifat khusus dan memerlukan teknik-teknik tertentu (sujektif), atau dmana gejala-gejala tegangan tinggi mulai terjadi (objektif). Batas yang menyatakan kapan suatu tegangan dapat dikatakan tinggi H.V (high Voltage), dan kapan sudah ahrus dsebut tinggi sekali E.H.V (Extra High Voltage) serta Ultra tinggi U.H.V (Ultra High Voltage). Pengetahuan mengenai tegangan tinggi telah mengalami perkembangan yang pesat. Terdapat tiga jenis tegangan tinggi yaitu tegangan tinggi bolak-balik (AC), tegangan tinggi searah (DC), dan tegangan tinggi impuls. Studi mengenai tegangan tinggi memiliki cakupan yang cukup luas seperti pembangkitan tegangan tinggi, teknik isolasi, gejala tembus listrik fenomena tegangan tinggi, medan listrik. Tegangan tinggi memiliki berbagai manfaat dan aplikasi antara lain untuk sumber tenaga listrik untuk mensuplai kebutuhan listrik, pengujian bahan isolasi, kebutuhan studi dan penelitian di Laboratorium, penyerap elektrostatis, pembangkit plasma, dan lain – lain. Untuk menghasilkan tegangan tinggi dapat menggunakan peralatan pembangkit tegangan tinggi bolak-balik (AC), peralatan pembangkit tegangan tinggi searah (DC) dan peralatan pembangkit tegangan tinggi impuls. Akan tetapi, peralatan pembangkit tegangan tinggi yang ada sekarang ini masih dalam sistem yang besar, susah dalam pengoperasiannya, dan memakan biaya yang mahal. Selain itu pembangkit tegangan tinggi AC yang ada umumnya memiliki frekuensi rendah (50 Hz). Untuk itu dibutuhkan sebuah alat pembangkit tegangan tinggi AC frekuensi tinggi yang memiliki dimensi tidak terlalu besar, mudah dioperasikan, dan tidak memakan biaya yang mahal.

1.2  Rumusan Masalah

1)      Teknik pembangkitan tegangan tinggi DC .

2)      Teknik perakitan  tegangan tinggi DC

3)      Teknik pengujian tegangan tinggi DC

1.3  Manfaat

1)      Untuk menambah wawasan mahasiswa mengenai Teknik Pembangkitan Tegangan Tinggi DC.

2)      Untuk mengetahui bagaimana teknik pembangkitan dan pengujian tegangan tinggi searah (DC).

3)      Agar mahasiswa mampu memahami konsep dari pembangkitan tegangan tinggi 


BAB II PEMBAHASAN

1.             Pengertian Umum

Perkembangan sistem tenaga listrik yang pesat membutuhkan transmisi tegangan tinggi. Lingkup studi tegangan tinggi sangat luas, antara lain meliputi fenomena  tegangan tinggi, seperti perhitungan medan listrik, gejala tembus listrik dielektrik, dan lain-lain. Pembangkitan tegangan tinggi terbagi menjadi pembangkitan tegangan tinggi bolak-balik, pembangkitan tegangan tinggi searah, dan pembangkitan tegangan tinggi impuls. Untuk menguji suatu tegangan tembus dari udara, gas, minyak atau zat padat, dibutuhkan pembangkit tegangan tinggi. Salah satu jenis tegangan tinggi yang biasa digunakan untuk pengujian adalah tegangan tinggi AC. Namun, selain menggunakan tegangan tinggi AC, dapat juga digunakan karakteristik tegangan yang berbeda, yaitu tegangan tinggi DC.

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.

BAB III Pembangkitan Tegangan Tinggi DC

               

 Pembangkit tegangan tinggi DC umumnya banyak digunakan dalam fisika terapan seperti instrumen dalam bidang nuklir (akselerator, mikroskop elektron), peralatan elektromedik (x-ray), peralatan industri (presipitat dan penyaringan gas buang di pembangkit listrik, industri semen, pengecatan elektrostatik dan pelapisan serbuk) atau eletronika komunikasi (televisi). Kebutuhan bentuk tegangan, tingkat tegangan dan besar arus serta kestabilan dari pembangkit tegangan tinggi tersebut akan berbeda satu aplikasi dengan lainnya.

                Tegangan tinggi DC banyak digunakan untuk pengujian dan penelitian susunan isolator dengan kapasitansi fungsi seperti kabel dan kapasitor. Pemanfaatan tegangan tinggi DC banyak dijumpai pada instalasi elektrostatik (penyaring gas buang, peralatan pengecatan), peralatan kedokteran (alat rontgen) dan pada fisika inti (pemercepat muatan). Pada umumnya pembangkitan tegangan tinggi searah dilakukan dengan penyearahan tegangan tinggi bolak-balik melalui dioda Selenium, Germanium dan Silizium. Dioda Selenium memiliki volume yang lebih besar, efisiensi yang rendah dan kapasitas penyaluran arus yang rendah. 

                Tegangan tinggi searah banyak digunakan untuk pengujian dan penelitian susunan isolator dengan kapasitansi fungsi seperti pada kabel atau kondensator.Pemanfaatan tegangan tinggi searah dapat dijumpai pada instalasi elektrostatik, pada peralatan kedokteran dan pada fisika inti.

Pada umumnya pembangkitan tegangan tinggi searah dilakukan dengan penyearahan tegangan tinggi bolak balik melalui dioda, kemudian dapat dilipat gandakan tingginya. Sedangkan generator elektrostatis sangan jarang digunakan. sebagai dioda penyearah biasa digunakan bahan selenium, germanium dan silizium. Dioda selenium memiliki volume yang lebih besar, efisiensi yang redah dan kapaita penyaluran arus yang rendah. Akan tetapi dioda sedemikian ini dapat menahan tegangan bolak balik sampai 600 kV tanpa kondensator pengarah tegangan, karena kapasitansi lapisan dioda yang tinggi. Ada beberapa macam rangakaian pelipat ganda tegangan antara lain Vilard, Greincher, Kaskade Greincher. 

Ø             Pengukuran tegangan dengan pemakaian pembagi tegangan

                Untuk mengukur tegangan arus searah yang tinggi dibutuhkan pembagi tegangan. Alat ini dipakai untuk menurunkan tegangan yang tinggi menjadi tegangan yang rendah sehinga dapat disambungkan ke meter atau CRO. Nilai tegangan ini cukup besar sehingga tidak akan membahayakan alat ukur itu sendiri atau pemakai. Berdasarkan elemen-elemen yang dipakai, pembagi tegangan ini dapat dibedakan menjadi :

1)             Pembagi tegangan resistif, berisi elemen tahanan.

2)             Pembagi tegangan kapasitif, berisi elemen kapasitor.

3)             Pembagi tahanan campuran antara resistor dan kapasitor.

Ø             Pengukuran tegangan dengan pemakaian pembagi tegangan

                Arus yang digunakan untuk pengukuran ini harus sangat kecil yaitu berkisar 1 mA, dikarenakan batas pembebanan pada sumber tegangan serta pemanasan pada resistor ukur. Akan tetapi arus yang kecil mudah terganggu oleh arus galat berupa arus-arus bocor dalam bahan isolasi dan permukaan isolasi serta berupa peluahan korona. Konstruksi resistor tegangan tinggi dibentuk dengan menhubungkan elemen-elemen resistor secara seri.  

  Rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh   

       

       Sirkuit rectifier untuk menghasilkan tegangan dc dari sumber ac bisa jadi :

·         Setengah gelombang

·         Gelombang penuh

·         Pengganda tegangan

penyearah setengah gelombang

r

Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yanlebih kecil pada kumparan sekundernya. Pada rangkaian ini, dioda berperan hanya untuk merubah dari arus AC menjadi

 b.      Penyearah gelombang penuh

Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengan center tap (CT) dan dua dioda.Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai common ground. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang.

      Untuk aplikasi tegangan tinggi 50 kV ke atas, penyearah yang digunakan memiliki konstruksi khusus. Penyearah memiliki pelindung atau kisi sekeliling filament dan katoda. Anoda biasanya berbentuk pelat bundar.

Tegangan ripple dengan penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh

Tegangan ripple merupakan tegangan yang muncul pada tegangan dc output sehingga tegangan dc tersebut memiliki nilai yang tidak pasti. Tegangan ripple pada penyearah setengah gelombang lebih besar dibanding pada penyearah gelombang penuh. 

     Rangkaian Pengganda tegangan

Dalam rangkaian pengganda tegangan pada gambar a, C1 disi melalui penyearah R1 hingga +V_max selama siklus setengah negatif. Selama tegangan transformator naik le +V_max  selama setengah siklus berikutnya, potensial terminal C1 lain naik hingga +2V_max. C2 diisi melalui R2 hingga 2V_max.

Pengganda tegangan kaskade digunakan ketika tegangan output yang lebih besar dibutuhkan tanpa mengganti tingkat tegangan  input transformator. Pengganda tegangan kaskade merupakan pengganda tegangan sederhana yang diduplikat dan dihubungkan secara seri atau paralel untuk menghasilkan tegangan ganda hingga 4V 

Rangkaian Pengali Tegangan

Pada fase negatif dioda D1 akan panjar balik sedangkan dioda D2 akan panjar maju. Hal ini menyebabkan capasitor C1 akan menyimpan muatan dari hasil panjar maju D2 sebesar 10V. Vo pada awal fasa masih belum mengukur tegangan. Pada fase positif dioda D1 akan panjar maju dan dioda D2 akan panjar balik. Vo akan mendapatkan tegangan 20V dari V1 sebesar 10V dan pelepasan muatan daricapasitor C1 sebesar 10V. Pada saat ini pula C2 akan menyimpan muatan sebesar -10V hasil dari panjar maju D1.

Pada fase negatif berikutnya dioda D1 akan panjar balik sedangkan dioda D2 akan panjar maju. Hal ini menyebabkan capasitor C1 akan menyimpan muatan dari hasil panjar maju D2 sebesar 10V. Vo akan mendapatkan tegangan -20V dari V1 sebesar -10 V dan pelepasan.
Begitu siklus terus berulang dan didapatkan tegangan 2 kali lipat dari sebelumnya. Dengan teori yang sama maka bisa dibuat rangkaian pengali tegangan sesuai dengan keinginan dari perancangnya. Berikut contoh rangkaian pengali teganganquadraple, 4 kali dari tegangan semula.

4.    Mesin Elektrostatik

Dalam mesin elektrostatik, konduktor yang membawa arus bergerak dalam medan magnet sehingga energi mekanik dikonversi ke energi listrik. Jika sabuk isolasi dengan kerapatan charge δ bergerak dalam medan elektrikE(x) antara 2 elektroda yang dipisahkan s kemudian

·         Charge pada sabuk pada jarak dx adalah dq= δ.b.dx dimana b adalah lebar sabuk

·         Gaya pada sabul adalah

Jika sabuk bergerak dengan kecepatan v dan energi mekanik P, maka

Arus I dalam sistem diberikan oleh

Dan perbedaan potensial V

Contoh dari mesin elektrostatik adalah :

·         Generator van de graaff

Generator Van De Graff menerapkan prinsip dasar bahwa muatan pada konduktor berongga hanya tersebar di permukaan luarnya.

Apabila sebuah konduktor bermuatan disisipkan ke dalam sebuah konduktor rongga, lalu disentuhkan pada dinding dalamnya, maka seluruh muatan pada konduktor pertama berpindah ke konduktor kedua, tak perduli apakah konduktor kedua ini telah bermuatan sebelumnya. Sekiranya tak ada kesulitan akibat adanya faktor isolasi, muatan (dan kerena itu juga potensial) konduktor rongga itu bisa saja ditambah tanpa batas dengan cara mengulang-ulang proses tadi. Dengan naiknya potensialkonduktor maka makin besar gaya tolak yang bekerja terhadapnya tiap kali muatan ditambahkan padanya sehingga pada suatu saat konduktor tersebut tidak dapat menampung muatan lagi.

Generator yang diciptakan oleh Van De Graff menerapkan asas tersebut namun caranya bukan dengan berkali-kali memasukkan benda bermuatan ke dalam sebuah konduktor, melainkan muatan dimasukkan secara terus menerus dengan pita atau ben berjalan (belt conveyor).

·         Generator elektrostatik

Generator van de graaff merupakan perangkat daya yang rendah, kira-kira puluhan kW. Mesin elektrostatik dengan pengonversian energi mekanik menjadi energi listrik yang lebih efisien menggunakan prinsip kapasitor variabel dikembangkan.

Arus yang melewati capasior variabel diberikan :

dimana C adalah kapasitor yang diisi hingga potensial V. Input dayanya adalah

jika  negatif, energi mekanik dikonversi ke energi elektrik. Dengan kapasitor diisi dengan tegangan dc V,  dan output akan menjadi .

5.    Regulasi tegangan dc

Regulator menjaga perubahan tegangan antara ±0,1% dan ±0,001% tergantung aplikasinya.

   

                                     

BAB IV PROSES  PERAKITAN  

Perakitan  pembangkit tegangan tinggi direct current (DC) ini didasari kebutuhan akan tegangan tinggi yang perlu divariasikan dalam pembuatan nanofiber pada sistem electrospinning. Komponen teknik tegangan tinggi DC terdiri dari: dioda IGBT (insulated-gate bipolar transistor), oscillator, driver dan flyback transformator. Tujuan pembuatan perancangan pembangkit tegangan tinggi DC ini, agar sistem electrospinning dapat menghasilkan jaring-jaring benang nanofiber silikon karbida yang baik dari prekursor polimer polycarbosilane. Nanofiber silikon karbida yang terbentuk diharapkan dapat dibentuk berupa lembaran yang akan digunakan sebagai kandidat kelongsong bahan bakar nuklir reaktor daya. Berdasarkan teori elektrostatik[1] , pembangkit tegangan tinggi akan membentuk medan listrik antara tabung semprotan (syringe) dengan kolektor. Medan listrik tersebut akan membuat larutan polimer yang keluar dari syringe menjadi bermuatan. Larutan polimer yang bermuatan ini akan mengalami penguapan atau pengerasan sebelum sampai ke kolektor yang pada akhirnya larutan polimer pada kolektor akan berbentuk jaring-jaring benang[2] . Besar tegangan tinggi dan jarak antara syringe dengan kolektor yang diperlukan dalam proses electrospinning sangat bergantung pada jenis larutan yang digunakan. Pembangkit tegangan tinggi dalam teknik electrospinning dapat berupa tegangan tinggi alternating current (AC) [3] ataupun tegangan tinggi DC1,2] . Teknik untuk menghasilkan tegangan tinggi dapat dilakukan dengan menggunakan rangkaian pelipat tegangan menggunakan dioda IGBT, atau menggunakan transformator. Dalam studi ini akan dilakukan perancangan pembangkit tegangan tinggi DC menggunakan Flyback Transformator untuk menghasilkan tegangan tinggi DC yang dapat divariasikan dari 0 sampai 25 kV dengan langkah 5 kV. 

Switching Power Supply Switching power supply merupakan bagian yang memberikan catu daya untuk oscillator, driver dan flyback transformator. Kebutuhan catu daya masing-masing bagian berbeda-beda. Tabel 1 menyajikan kebutuhan masing-masing bagian. Tabel 1. Kebutuhan catu daya masing-masing bagian pembangkit tegangan tinggi DC Bagian Tegangan Driver 24 VDC Oscillator 9 VDC Panel 12 VDC Flyback Transformator 115 VDC Panel pembangkit tegangan tinggi DC dicatu dengan tegangan 12 VDC, disebabkan pada panel terdapat beban dari kipas pendingin. Catu daya oscillator diambil dari catu daya 12 VDC yang mencatu panel dengan menambahkan IC 7809 untuk memperoleh tegangan 9 VDC yang dibutuhkan IC 555. 

Driver Driver terbangun oleh oscillator dan IC atau transistor switching yang akan memicu flyback transformator. Oscillator, dirancang menggunakan IC 555 dengan mode operasi astable dan gelombang kotak yang dihasilkan pada frekuensi tetap sebesar 15,625

Flyback Transformator Pada mode astable, nilai duty cycle sangat ditentukan melalui perbandingan R1 dan R2, sebab pengisian kapasitor eksternal melalui R1 dan R2, sedangkan pengosongan melalui R2. Tegangan pengisian dan pengosongan kapasitor berkisar pada 1/3 Vcc dan 2/3 Vcc. Bila catu daya yang diberikan pada IC 555 sebesar 9 VDC, maka tegangan pengisian dan pengosongannya akan berkisar antara 3 V sampai 6 V. Gelombang kotak yang dihasilkan akan memicu dua transistor 2SC2383 dan 2DS2499. Kedua transistor ini yang akan memicu flyback transformator untuk menghasilkan tegangan tinggi. Flyback Transformator merupakan komponen yang dipergunakan untuk memberikan catu tegangan tinggi pada tabung CRT (Chatode Ray Tube) televisi. Dalam studi ini, digunakan flyback transformator tipe BSC27-T1123B, 

Electrospinning Electrospinning, berasal dari kata electrostatic spinning[2] merupakan teknologi pembentukan fiber secara electrostatic yang memanfaatkan gaya elektrikal untuk menghasilkan fiber polimer dengan diameter yang bisa mencapai 2 nm, baik menggunakan larutan polimer alam ataupun larutan polimer sintetis. Peralatan untuk proses electrospinning, ditunjukkan pada Gambar 7, dimana susunannya terdiri atas syringe yang berisi larutan polimer dan syringe pump-nya, spinneret (jarum), pembangkit tegangan tinggi DC, kolektor fiber, dan stager (untuk susunan vertikal electrospinning). 

Proses electrospinning dapat dilakukan pada kondisi temperatur ruangan dengan kondisi atmosfir. Dalam proses electrospinning, larutan polimer tertahan oleh tegangan permukaan diujung jarum syringe yang terhubung dengan pembangkit listrik tegangan tinggi DC menimbulkan medan listrik disekitarnya dan muatan listrik yang terbentuk pada permukaan larutan akibat dari medan listrik tersebut. Semakin besar intensitas medan listrik, gaya tolakan listrik mampu mengatasi gaya tegangan permukaan larutan. Bentuk permukaan hemispherical fluida pada ujung jarum syringe memanjang membentuk kerucut yang dikenal sebagai Taylor cone[2] . Pada saat medan listrik yang diberikan mencapai nilai kritis. Ketika larutan keluar, terbentuk Taylor cone dan gerakan yang tidak stabil terbentuk antara ujung jarum syringe dengan kolektor fiber. Selama gerakan tidak stabil inilah terjadi penguapan pelarut yang hanya menyisakan polimernya. Hal-hal yang mempengaruhi hasil dalam proses electrospinning, antara lain[5]: 1. parameter larutan, 2. parameter proses dan 3. parameter lingkungan. Parameter-parameter larutan, yang mempengaruhi proses antara lain: konsentrasi, bobot molekul, viskositas, tegangan permukaan dan densitas muatan permukaan/konduktivitas larutan. Parameter-parameter proses antara lain: tegangan tinggi yang diaplikasikan, laju alir larutan, jenis kolektor dan jarak antara ujung jarum syringe dengan kolektor. Sedangkan untuk parameter lingkungan yang mempengaruhi hasil proses adalah kelembaban dan temperatur.  

BAB V. PROSES PENGUJIAN  

Ø PENGUJIAN TEGANGAN TINGGI

Dikelompokkan kedalam :

a. Pengujian sifat-sifat dielektrik temuan baru.

b. Pengujian untuk memeriksa kualitas isolasi peralatan listrik.

c. Mengetahui ketahanan isolasi peralatan dalam memikul tegangan lebih yang terjadi

Ø JENIS-JENIS PENGUJIAN

Pengujian tidak merusak meliputi :

• Pengukuran tahanan isolasi

• Pengukuran faktor rugi-rugi dielektrik

• Pengukuran korona

• Pengukuran konduktivitas

• Pemetaan medan elektrik, dsb

Pengujian bersifat merusak meliputi :

• Pengujian ketahanan (Withstand Test)

• Pengujian Peluahan (Discharge Test)

• Pengujian Kegagalan (Breakdown Test)

- Pengujian ketahanan (Withstand Test) : tegangan diberikan pada benda uji bertahap sampai suatu nilai diatas tegangan normalnya. Kemudian tegangan dipertahankan tetap dalam waktu terbatas, jika isolasi peralatan tidak tahan memikul tegangan lebih tersebut,akan terjadi arus bocor yang besar.

- Pengujian Peluahan (Discharge Test) : mengukur tegangan yang membuat terjadinya peluahan pada benda uji. tegangan uji diberikan diatas tegangan pengujian ketahanan dan dinaikkan secara bertahap sampai terjadi peluahan, hasil pengukuran dinyatakan dalam keadaan standar.

- Pengujian kegagalan (Breakdown Test) : mengukur tegangan tembus benda uji, tegangan ini lebih tinggi dari tegangan peluahan dan dinaikkan secara bertahap sampai benda uji tembus listrik.

- Pengujian Tembus listrik dielektrik padat :

- Tergantung durasi tegangan yang dipikul oleh dielektrik tersebut,sehingga tegangan tembusnya tergantung waktu pengujian. Dikenal tiga metode pengujian berdasarkan ASTM D-149 yaitu :

- Pengujian waktu singkat (short time test) : kenaikan tegangan tertentu dilakukan untuk waktu 10 – 20s.

- Pengujian bertegangan (step by step test) : tegangan awal dipilih 50% nilai taksiran tegangan tembus, dengan waktu tertentu secara bertahap tegangan dinaikkan sampai terjadi tembus.

- Pengujian dengan kenaikan tegangan perlahan (slow rate of rise test) : hasil uji awal diperoleh dari uji singkat, lalu tegangan dinaikkan perlahan hingga terjadi tembus listrik dengan syarat waktu tembus harus lebih dari 120s

Ø Evaluasi hasil pengujian :

Setelah diadakan pengujian, beberapa prosedur yang dilakukan terkait hasil pengujian adalah :

1. Catat temperatur, tekanan, kelembabam tempat pengujian.

2. Hitung faktor koreksi δ

3. Catat hasil pengukuran tegangan pengujian.

4. Hitung hasil pengujian dengan menggunakan faktor koreksi (Vs)

5. Lihat hasil yang diharapkan pada keadaan standar sesuai spesifikasi peralatan, misal hasilnya Vss.

6. Bila Vs ≥ Vss maka peralatan dinyatakan lulus uji.

7. Bila Vs <>

Pengujian tegangan tinggi meliputi :

 pengujian dengan tegangan tinggi ac

 pengujian dengan tegangan tinggi dc

 pengujian dengan tegangan tinggi impuls

II.1 Persoalan-persoalan Tegangan Tinggi

Persoalan-persoalan dalam teknik tegangan tinggi merupakan persoalan yang menyangkut segala hal yang ditimbulkan oleh adanya tegangan tinggi atau oleh adanya perubahan dari tegangan yang relatif rendah ke tegangan tinggi dan persoalan-persoalan teknis yang timbul karena adanya tegangan tinggi tersebut.Persoalannya cukup luas sehingga kadang-kadang sukar diketahui batasnya dimana persoalan transmisi berhenti dan persoalan teknik tegangan tinggi mulai atau sebaliknya. Karena luasnya persoalan tegangan tinggi ini maka persoalan dibatasi pada hal-hal sebagai berikut :

Medan Listrik dan kekuatan listrik, dengan semakin tingginya tegangan yang dipakai, maka bahan isolasi semakin sulit untuk dibuat, isolasi dapat tembus dan membuat peralatan rusak atau harus diperbaiki. Medan listrik E perlu diperhatikan karena akibat medan listrik E ini partikel media isolasi mendapat energi ekstra (kinetic energy) dan kalau energi ini cukup besar maka bahan isolasi menjadi rusak dan menghantarkan arus listrik. Kekuatan listrik suatu bahan bisa dianggap sebagai batas dimana bahan bila dikenai tegangan yang lebih dari itu akan rusak. Kelihatannya ini tidak menimbulkan masalah tetapi kekuatan listrik ini untuk tegangan tinggi dipengaruhi oleh tekanan, suhu, kuat medan, bentuk tegangan, adanya ketidak murnian dalam isolasi (impuirities), gelembung udara dan lain-lain faktor, untuk mengetahui parameter atau faktor-faktor inilah kita perlu mempelajari bagaimana proses breakdown atau tembus suatu media isolasi.

Untuk mentest peralatan tegangan tinggi diperlukan peralatan-peralatan dan teknik yang khusus.Perlu dipelajari bagaimana mensimulasikan keadaan yang sebenarnya, misalnya akibat petir atau tegangan surja hubung (switching surge).Pengujian tegangan tinggi meliputi tegangan AC, DC dan impulse yaitu untuk surja hubung dan petir.

Masalah yang lain adalah koordinasi isolasi. Tegangan lebih tidak dapat dihindarkan untuk ini perlu ada pengaman-pengaman dan juga koordinasi peralatan (isolasi) sehingga peralatan yang ada tidak rusak akibat pulsa-pulsa tegangan lebih (impuls).

Timbul juga gangguan-gangguan pada keadaan di sekitar transmisi tegangan tinggi misalnya gangguan radio (radio interference) dan suara yang berisik.

Desain dari peralatan-peralatan tegangan tinggi harus diperhatikan agar tidak terjadi medan listrik yang terlalu besar sehingga media isolasi tidak sanggup untuk menahannya, Instrumentasi atau alat ukur. Ini juga dapat membuat masalah tersendiri karena harus cukup aman dan cukup cermat.

II.2. Dasar-dasar Pengujian Tegangan Tinggi

Pengujian pada peralatan tegangan tinggi dapat bersifat merusak (destructive) maupun tidak merusak (non destructive).Pengujian yang sifatnya merusak, misalnya, pengukuran tahanan isolasi, pengukuran faktor daya dielektrik (dielectric power factor), pengukuran korona, dan sebagainya. Pengujian yang sifatnya merusak umumnya terdiri dari tiga tahap yang bergantung kepada tingkat tegangan Ø Pengujian ketahanan (withstand test) : tegangan tertentu diterapkan selama waktu yang ditentukan, bila tidak terjadi lompatan (spark over), maka pengujian memuaskan.

Ø Pengujian pelepasan (discharge test) : tegangan dinaikkan sehingga terjadi pelepasan pada benda yang diuji. Pengujian dilakukan dalam suasana kering dan suasana basah.

Ø Pengujian kegagalan (breakdown test) : tegangan dinaikkan sampai terjadi kegagalan pada benda uji. 

II.3. Pengujian dengan Tegangan Tinggi Arus Bolak-Balik

Adapun pokok-pokok pengujian tegangan tinggi ac pada peralatan tegangan tinggi meliputi :

 Pengujian Ketahanan dalam udara

 Pengujian Ketahanan dalam minyak atau air

 Pengujian ketahanan untuk tiap isolator

 Pengujian lompatan (bunga api) dalam suasana kering

 Pengujian lompatan (bunga api) dalam suasana basah (humidity tinggi)

 Pengujian tembus atau breakdown

II.4. Pengujian Ketahanan dalam Udara

Pengujian ketahanan dalam udara diterapkan selama dua menit, dan spesimen diperiksa apakah terjadi kerusakan atau hal yang abnormal.

Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pengujian yang benar-benar perlu diperhatikan adalah :

1. Tekanan udara.

2. Suhu (udara kering atau basah).

3. Kelembaban udara.

II.4.1 Faktor Koreksi Keadaan Udara

Berdasarkan standard IEC Recomendation, Publication 52 dinyatakan bahwa untuk standard sela bola tertentu berlaku suatu tegangan lompatan api tertentu. Dan berdasarkan Japanese Industrial Standard (JIS) C-3801 dan Japanese Electrotechnical Committe, (JEC) standard 106, dinyatakan bahwa :

- Tekanan barometer ............................. 760 mm Hg / (1013 mbar)

- Suhu sekeliling ............................. 20° C

- Kelembaban mutlak ............................. 11 gram / m3

Mengingat pengujian dilakukan pada kondisi suhu, tekanan udara dan kelembaban udara di ruangan yang berbeda-beda dengan standard tersebut di atas, maka untuk dapat membandingkan hasil-hasil pengujian dengan tabel-tabel normalisasi yang ada, diperlukan rumus-rumus yang dapat mengubah hasil-hasil tersebut dalam keadaan standard. Hal ini diperlukan untuk dapat mengetahui apakah spesimen yang akan diuji memenuhi syarat atau tidak.

II.4.2. Koreksi terhadap Tekanan Udara dan Suhu

Hasil pengujian tersebut harus dikoreksi terhadap keadaan standard, dengan rumus:

V_S = V_B / d ₍₁₎

di mana : V_S = tegangan loncatan api pada keadaan standard

V_B = tegangan loncatan api yang diukur pada keadaan setempat

d = kepadatan udara relatif (relative air density)

= (b_B /760)[(270 + 20) / (273 + t_B)]

= 0,386 b_B/(273 + t_B)

Sedangkan, b_B adalah tekanan udara pada waktu pengujian (mmHg) dan t_B adalah suhu sekeliling pengujian (°C)

II.4.3. Koreksi terhadap Kelembaban Udara Mutlak

Hasil pengujian dikoreksi dengan menggunakan rumus empiris sebagai berikut :

V_S = V_B k_H (2) 

Ø Pengujian Ketahanan dalam Minyak

Untuk pengujian ketahanan dalam minyak harus dipastikan bahwa minyak yang dipakai mempunyai ketahanan lebih dari 20 kV bila dipakai sela standar. tegangan dinaikkan secara bebas sampai kira-kira 75 % dari tegangan yang ditentukan, lalu dinaikkan sampai tegangan 100 % dari tegangan ketahanan tersebut dengan kecepatan 1 kV/detik bila tegangan tersebut besarnya 100 kV atau kurang, atau kira-kira 1 % dari tegangan ketahanan perdetik untuk tegangan lebih dari 100 kV. tegangan tesebut diterapkan selama satu menit, dan spesimen diperiksa kembali.  

II.6. Pengujian Ketahanan dalam Suasana Basah

Pengujian suasana basah dimaksudkan untuk menirukan keadaan udara pada waktu hujan, salju dan sebagainya.Oleh karena air hujan menghantarkan listrik maka tegangan pelepasan dari alat-alat listrik yang dipasang di luar menjadi berkurang pada waktu alat-alat tersebut basah karena hujan.Alat pengujian basah mempunyai kontruksi khusus dengan pipa-pipa mendatar yang diberi lubang-lubang (nozzles) guna memancarkan air yang digerakkan oleh sebuah pompa. Lubang-lubang itu dapat diatur besarnya sehingga kwantitas air yang disiramkan pada benda yang akan diuji tertentu. Rangkaian pipa mendatar dapat digerakkan menurut sebuah busur sehingga sudut penyiramannya (µ) dapat diatur pula. Tegangan lompatan api basah dipengaruhi oleh sejumlah penyiraman permenit, resistivitas air dan sudut penyiraman. Menurut standar jepang kwantitas air penyiraman standar adalah 3 mm/menit, resistivitas standar 10000 ohm.cm dan sudut penyiraman standar 45⁰terhadap garis tegak, dengan ketentuan bahwa penyiramannya merata. Harga-harga standar tersebut ditentukan menurut keadaan udara, terutama keadaan hujan setempat. Oleh karena letaknya di daerah tropis, kwalitas penyiraman standar untuk indonesia seharusnya lebih besar, tetapi karena data yang representatif belum ada, maka untuk sementara standar dari Jepang akan dipakai sebagai pegangan.

Sudut penyiramannya dapat diperiksa dengan 2 buah tabung gelas yang terkena siraman. Bila kedua tabung itu setiap saat berisi air dalam jumlah yang sama, maka sudutnya benar 45⁰. Berdasarkan standar Jepang tersebut, untuk air yang mempunyai resistivitas lain dipakai faktor koreksi. Ketahanan Lapisan

Tujuan untuk mengetahui ketahanan isolasi yang mempunyai dua atau lebih lapisan. Cara pengujian tiap lapisan adalah, pada tiap lapisan diterapkan 90% tegangan lompatan api yang berupa tegangan AC selama dua menit. Hasil Pengujian adalah bila tegangan yang diterapkan melampaui ketahanan isolasi maka akanterjadi kerusakan pada isolasi.

II.8. Pengujian Lompatan Api Kering

Tegangan lompatan api dari sebuah isolator sangat dipengaruhi oleh bentuk elektroda dan benda yang ada disekelilingnya. Oleh sebab itu pada waktu pengujian elektroda dan benda yang mengelilinginya harus diatur sedemikian rupa sehingga keadaan yang sebenarnya ditirukan.

Tegangan pengujian dinaikkan secara bebas sampai harga 75 % dari tegangan lompatan api yang diharapkan, sesudah itu tegangan dinaikkan sampai lompatan api terjadi dengan kecepatan 1000 volt perdetik Tegangan lompatan didefinisikan sebagai harga rata-rata dari lima harga lompatan yang diukur dengan batas antara 15detik sampai 5 menit. Rumus koreksi harus digunakan.

II.9. Pengujian Lompatan Api Basah

Cara pengujian sama dengan pengujian kering. penyiraman air dilakukan dengan cara standar, seperti telah diterangkan di atas.

Tujuan dari pengujian lompatan api basah adalah untuk mengetahui tegangan tembus isolator dalam keadaan hujan. Sedangkan cara pengujian adalah isolator diberi tegangan uji yang berupa tegangan AC. Tegangan pengujian dapat dinaikkan secara bebas sampai mencapai harga 75% dari tegangan lompatan api yang diharapkan;sesudah itu tegangan dinaikkan sampai lompatan api terjadi dengan kecepatan 1000 volt per detik. Pada waktu dilakukan pengujian dilakukan penyiraman pada isolator secara standar sehingga mewakili kondisi hujan.Hasil Pengujian adalah terjadinya lompatan listrik pada saat tegangan tertentu.

II.10. Pengujian Tembus

Tegangan dinaikkan sampai tegangan lompatan standar dalam keadaan kering secara bebas, lalu dinaikkan sampai terjadi penembusan (puncture) dengan kecepatan 4 kV/detik. Tegangan tembus sangat dipengaruhi oleh kecepatan menaikkan tegangan  

 PERALATAN YANG DI GUNAKAN UNTUK PEMBANGKITAN DAN PENGUJIAN     

BAB VI KESIMPULAN 

KESIMPULAN Dari perancangan dan pengujian yang dilakukan diperoleh, pembangkit tegangan tinggi DC yang dibangkitkan menggunakan flyback transformator. Tegangan tinggi yang dihasilkan dapat divariasikan dari 0 sampai 25 kV dengan langkah 5 kV pada frekuensi 15,625 Hz. Aplikasinya sebagai pembangkit tegangan tinggi DC pada sistem electrospinning telah mampu digunakan untuk menghasilkan jaring-jaring benang nanofiber silikon karbida dari prekursor polycabosilane dapat dibentuk pada tegangan 15 kV pada jarak 10 cm. Hasil dari proses sistem electrospinning untuk prekursor polimer lainnya dapat digunakan untuk bahan isolator, filter dan lain-lain. 

                                               

 BAB VII DAFTAR PUSTAKA 

[1] Abduh, Syamsir, Teknik Tegangan Tinggi, Penerbit Salemba Teknik, Jakarta, 2001. [2] Tobing, Bonggas L, Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi, Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 2003. [3] Denicolai, Marco, Tesis: Tesla Transformer for Experimentation and Research, HELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, 2001. [4] M. Rashid, Elektronika Daya, Rangkaian, Devais Dan Aplikasinya. Jilid 1, PT. Prenhallindo, Jakarta, 1993. [5] Malvino, Prinsip - Prinsip Elektronik, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1984 [6] Sidik, Fajar, Tugas Akhir: Soft Starting dan Dinamic Braking Motor Induksi Tiga Fasa, Universitas Diponegoro 2006. [7] Parsumo R. Drs, Elektronika Daya, Politeknik Negeri Semarang, 1997. [8] Rashid .M, Power Electronics Circuit, Device, and Aplicat