TEKNIK PEMBANGKITAN DAN PENGUJIAN DENGAN TEGANGAN TINGGI BOLAK-BALIK

1. TEKNIK PEMBANGKITAN DAN PENGUJIAN DENGAN TEGANGAN TINGGI BOLAK-BALIK

2. Ciri Ciri Transformator Uji • Perbandingan lilitan besar • Kapasitas kVA kecil • Satu phasa (kecuali keperluan khusus perlu 3 Phasa) • Salah satu ujung lilitan di ketanahkan • Perencanaan isolasi hanya diperhitungkan sampai tegangan uji maksimum.(Tidak diharapkan menerima OverVoltage) • Konstruksi sedemikian sehingga gradien tegangan (dV/dt) seragam dan osilasi dapat diabaikan

3. Konstruksi Transformator Uji • Pengoperasian singkat  tidak ada masalah pendinginan trafo • Sistem Isolasi Minyak • Inti umumnya Core Type • Lilitan berbentuk (50-60 kV • “Polylayer Polyline Wound Disc Winding”Lilitan Primer digulung di Inti, sedangkan lilitan sekundernya digulung di luar lilitan primernya. Distribusi tegangan tidak linier, jadi ditambahkan perisai statis)

4. Konstruksi Transformator Uji • Fortesque (100 kV)Untuk mendapatkan isolasi yang ekonomis dan gradien tegangan yang seragam maka dililit cara Fortesque. Primer di dekat inti, lilitan sekunder menjauh membentuk kerucut. • FischerGulungan primer dililitkan dekat inti, sedangkan gulungan sekunder dililtkan berturut2 diluarnya sehingg tegang tertinggi yang terjauh dari inti.

5. Transformator Kaskade • Alasan : Tegangan Maksimum ekonomis adalah 1600 kV • Transformator dipasangkan secara seri. • Mempunyai 3 Lilitan • Primer (tegangan rendah) • Sekunder (tegangan tinggi) • Tersier (tegangan rendah dengan diatas tegangan tinggi, untuk supply ke trafo tingkat berikutnya)

6. Transformator Kaskade(Lanj.) • Untuk 3 tingkat : • Trafo I : Daya 300% • Trafo II: Daya 200% • Trafo III: Daya 100 %

7. Karateristik Transformator Uji • Karena lilitan banyak  Perbandingan kumparan besar  Distributed Capacitance besar  Arus pemuat (excitasi) besar  Arus Leading  Tegangan menjadi naik/tinggi  Tidak sesuai perbandingan lilitan.Mengatasi : Membuat sela udara di dalam inti dan membesarkan arus • Distributed Capacitance besar  Reaktansi besar  Resonansi (Lihat Tabel). Jika bentuk gelombang tidak sempurna  Distorsi.Mengatasi : • Pembangkit gelombang sinus • Meredam resonansi atau dengan filter

8. Tabel Frekuensi Resonansi

9. Cara Mengatur Tegangan Uji • Tegangan harus dapat diatur kontinyu dari nol sampai tegangan nominal • Pengaturan tegangan dengan cara : • Digunakan Induction Voltage Regulator (IVR) • Tahanan atau Reaktor Variabel • Pembagi Tegangan (Resistor Devider) • Pembangkit Gelombang Sinus

10. Pokok-Pokok Pengujian Pokok Pengujian ditentukan oleh Spesimen Umumnya pengujian secara lengkap meliputi: • Pengujian Ketahanan Dalam Udara • Pengujian Ketahana Dalam Minyak • Pengujian Ketahan Untuk Tiap Lapisan (isolator) • Pengujian Lompatan (api) dalam suasana kering • Pengujian Lompatan (api) dalam suasana basah • Pengujian tembus (puncture) atau kegagalan (breakdown)

11. Pokok pengujian umumnya diterapkan pada alat-alat konvensional : • Mesin • Trafo • Isolator • Kawat dan Kabel • Pemisah (DS - Disconnecting Switch) • Dll. Alat-alat khusus memerlukan pengujian khusus juga.

12. Faktor Koreksi Situasi Udara • Kondisi udara saat diuji tidak standar • Tabel normalisasi selalu dinyatakan dalam standar kondisi tertentu.(JIS, JEC, IEC, VDE, BS, IEEE, etc) • Perlu koreksi agar dapat dibandingkan.

13. Kondisi Udara Standar Menurut JIS C3801 dan JEC Standard 106 Kondisi Standar adalah: • Tekanan Barometer : 760 mm Hg (1013 mbar) • Suhu Keliling : 20 C • Kelembaban Mutlak : 11 gram/m3

14. Koreksi Terhadap Tekanan & Suhu VB bB 273 + 20 0.386 bB VS = ------- ; d = ------  ------------ = ------------ d 760 273+ tB 273+tB VS=Tegangan lompatan pada keadaan standar VB=Tegangan lompatan yang diukur pada keadaan sebenarnya bB=Tekanan udara pada waktu pengujian (mmHg) tB =Suhu sekeliling pada waktu pengujian (C) k = Faktor koreksi (bisa dicari dari grafik)

15. Koreksi terhadap Kelembaban VS=kH VB VS=Tegangan lompatan pada keadaan standar VB=Tegangan lompatan yang diukur pada keadaan sebenarnya kH = Faktor koreksi (bisa dicari dari grafik) Catatan : Lengkung A,B,C,D,E dan F didasarkan pengalaman di Jepang Lengkung G dan H adalah menurut IEC

16. Grafik Koreksi

17. Jika di gabung maka perumusan menjadi : kH VS = VB ------ d Menurut J.Kucera bentuk umum menjadi : kH VS = VB (-----) n ; n= faktor Sela (dari Tabel) kD Bila tegangan lompatan berbanding lurus dengan lebar sela, maka n=1. Ini terjadi pada lebar sela kecil (1m)

19. bB Jika n=1; kD = d = 0.289 --------- ; hanya untuk 0.9d 1.1 273+tB Dimana : bB = tekanan udara dalam mBar Besar kD dapat dilihat pada tabel dibawah ini

21. Pengujian suasana Basah • Tujuan : Meniru kondisi hujan • Konstruksi : Pipa mendatar dengan lubang (nozzle) dengan kemiringan tertentu (). Digerakkan dengan pompa. • Lompatan Api Basah dipengaruhi oleh: • Jumlah penyiraman permenit (JIS=3mm/menit) • Resistivitas air (JIS=1000 Ohm cm) • Sudut Penyiraman (JIS 45)

23. Alat dan Sirkuit Pengujian • Trafo Uji (400V – 100kV; 20 kVA, 30 menit)Terdapat kump tersier pengukuran 100 V • Induction Voltage Regulator 220 V, 20 kVA • Pemutus Beban • Tahanan Pelindung tahanan : 1 /Volt (100 kV  100 k)jarak : 0.7 – 1.1 cm/kV (100kV  1 meter)

25. Pengukuran : Pembagi Kapasitor • Memasang Pembagi kapasitor dan menggunakan Voltmeter atau Ammeter • V = I/(2fC)  dengan Ammeter • V = v(C+CS)/C  dengan VoltmeterCS = apasitas dari Voltmeterv =tegangan yang diukur oleh (static) Voltmeter • V = v(C+CS+CO)/C

26. Rangkaian Pembagi Tegangan Menggunakan Kapasitor C C C V V V I A V Cs Co V Cs v

27. Pengukuran : Pembagi Tahanan • Konstruksi : Seperti Pembagi Kapasitor • Kelemahan : • Punya batas kemapuan membawa arus • Mempunyai kapasitansi sasar (stray cap) • Mempunyai induktansi sasar (stray ind)(Perlu dipertimbangkan pada frekuensi tertentu) • v=V(R1/(R1+R2))

28. Rangkaian Pembagi Tegangan Menggunakan Resistor R2 V R1 v

29. Voltmeter Elektrostatik • Voltmeter yang lazim dipakai untuk pengukuran Tegangan Tinggi • Prinsip : Kapasitor Plat sejajar, 1 tetap dan 1 bergerak. V1 Plat tetap F Plat bergerak V2

30. Pembangkitan Tegangan Tinggi Rangkaian Resonansi Seri • Latar Belakang : • Bahan Isolator yang diuji bersifat Capacitive (terutama pada pengukuran kabel) • Transformator uji bersifat inductive • Pada suatu saat rangkaian uji dan beban akan beresonansi (umumnya terjadi saat arus mencapai limitasi maksimum pada tegangan rendah) • Akibat : • Tegangan resonansi akan naik 20 kali . • Rangkaian akan meledak

31. La Lb C Ln Rn Cn Tr • Solusi : Seri Resonan Sirkuit • Dibuat rangkaian uji yang bisa diatur besar induktansinya agar terjadi resonansi dengan beban yang bersifat kapasitip • Tegangan saat resonansi yang dipakai sebagai tegangan uji, jadi tegangan supply harus dikecilkan 20 kali • Rangkaian :

32. Keuntungan: • Gelombang output dapat dipertahankan dalam bentuk sinus murni • Daya yang suplai sangat kecil, antara 5% - 10% dari daya pengujian • Tidak terjadi arus surja saat alat yang diuji mengalami breakdown, karena saat breakdown, kapasitansi benda uji berubah, dan sistem tidak lagi dalam resonansi, tegangan drop menjadi tegangan suplai • Dapat di kaskade-kan untuk tegangan lebih tinggi • Susunan sederhana dan kokoh