GAS SF6 SEBAGAI BAHAN ISOLATOR
disusun untuk memenuhi tugas akhir Isolasi Tegangan Tinggi
D
I
S
U
S
U
N
OLEH :
NAMA : RINTO SIAHAAN
NIM : 509131034
PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
Kata Pengantar
Puji syukur kehadirat Yang Maha Kuasa yang telah memberikan limpahan rahmat dan karunianya kepada saya, sehingga saya bisa menyusun tugas akhir yang berjudul “SF6 Sebagai Bahan Isolator”
Pengembangan pembelajaran dari materi yang ada di makalah ini dapat dilakukan dalam bimbingan dosen. Saya berharap makalah ini dapat mengoptimalkan pembelajaran untuk menguasai materi tentang Isolasi Tegangan Tinggi.
Saya menyadari bahwa dalam proses penulisan makalah ini masih dari jauh dari kesempurnaan baik isi maupun cara penulisannya. Oleh karena itu saya sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun dari saudara/i sekalian.
Semoga makalah ini berguna bagi kita semua khususnya bagi yang membaca makalah ini. Karena di dalam makalah ini banyak informasi yang sangat berguna buat menambah pengetahuan kita.
Medan, Desember 2015
Penulis
Daftar Isi
Kata Pengantar.................................................................................................................... i
Daftar Isi............................................................................................................................. ii
Bab I
Latar Belakang.................................................................................................................... 1
Bab II
A. Pengertian dan Kegunaan Gas Sulfur Hexaflorida (SF6).............................................. 3
B. Sifat-Sifat Gas SF6......................................................................................................... 4
C. Kualitas Gas SF6............................................................................................................ 5
D. Dampak Gas SF6............................................................................................................ 7
E. Keunggulan dan Kelemahan Gas SF6............................................................................ 7
BAB III
Kesimpulan.......................................................................................................................... 9
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Bahan penyekat atau sering disebut dengan istilah isolasi adalah suatu bahan yang digunakan dengan tujuan agar dapat memisahkan bagian – bagian yang bertegangan atau bagian – bagian yang aktif. Sehingga untuk bahan penyekat ini perlu diperhatikan mengenai sifat – sifat dari bahan tersebut yang meliputi : sifat listrik, sifat mekanis, sifat termal, ketahanan terhadap bahan kimia dan lain – lain.
Bahan penyekat digunakan untuk memisahkan bagian – bagian yang beregangan. Untuk itu pemakaian bahan penyekat perlu mempertimbangkan sifat kelistrikannya. Disamping itu juga perlu mempertimbangkan sifat – sifat bahan penyekat tersebut.
Macam-macam bentuk bahan penyekat yaitu bentuk padat, penyekat bentuk cair dan penyekat bentuk gas. Akan tetapi pada makalah ini kita akan membahas tentang bahan penyekat bentuk gas yaitu SF6.
Bahan penyekat/isolasi gas digunakan sebagai pengisolasi dan sekaligus sebagai media penyalur panas . Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada isolator gas ini adalah ketidakstabilan temperatur, ketidaknormalan sifat kedielektrikan pada tekanan yang tinggi dan resiko ledakan dari gas yang digunakan. Berdasarkan kekuatan dielektrik,rugi-rugi dielektrik, stabilitas kimia,korosi, dll, isolator gas dapat diklasifikasikan menjadi :
1. Gas sederhana, contohnya :
a. Udara
b. Nitrogen
c. Helium, dan lain-lain
2. Gas Oksida, contohnya :
a. Gas karbondioksida
b. Gas Sulphur dioksida, dan lain-lain
3. Gas Hidrokarbon, contohnya :
a. Methana
b. Ethana
c. Propana, dan lain-lain
4. Gas Elektronegatif, contohnya :
a. Gas Sulphur hexaflorida
b. CH2Cl2, dan lain-lain 1.2
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian dan Kegunaan Gas Sulfur Hexaflorida (SF6)
Gas SF6 adalah unsur campuran gas yang tidak beracun, tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak mudah terbakar. Sampai temperatur 500OC, gas ini mempunyai susunan molekul yang sangat stabil mendekati sifat gas mulia, tidak akan terurai dan tidak terjadi reaksi kimia dengan bahan lain. Dibandingkan dengan udara, gas SF6 memiliki massa 5 kali lebih berat dengan sifat elektronegatif pada gas ini, serta energi ikat yang tinggi, gas SF6 memiliki kekuatan dielektrik 2 ½ sampai 3 kali dibanding udara.
Stabilitas gas SF6 begitu baik sehingga tidak menimbulkan adanya perubahan kimia pada temperatur tinggi. Pada media pengisolasi lain seperti minyak, mulai beroksidasi dan rusak. Keunggulan kemampuan gas SF6 dalam memadamkan busur api oleh karena sifat elektro negatifnya artinya molekul-molekulnya dengan mudah dan cepat menyerap elektron bebas pada lintasan busur api yang timbul diantara kontak pemutus tenaga ( Circuit Breaker ) untuk membentuk lon negatif.
Gas SF6 merupakan salah satu media isolasi yang baik, dapat berfungsi sebagai penyekat antara bagian bertegangan dengan ground hanya dengan jarak yang sangat pendek jika di bandingkan dengan isolasi udara. Selain itu jika terjadi percikan api / busur api pada peralatan yang di isolasi gas SF6, maka gas tersebut akan berfungsi sebagai pemadam busur api, sehingga tidak terjadi kerusakan yang lebih parah pada peralatan tersebut.
Sebagai isolasi, gas SF6 mempunyai kekuatan dielektrik yang lebih tinggi dibandingkan dengan udara dan kekuatan dielektrik ini bertambah seiring dengan pertambahan tekanan. Umumnya PMT jenis ini merupakan tipe tekanan tunggal (single pressure type), dimana selama operasi membuka atau menutup PMT, gas SF6 ditekan ke dalam suatu tabung/silinder yang menempel pada kontak bergerak. Pada waktu pemutusan, gas SF6 ditekan melalui nozzle dan tiupan ini yang mematikan busur api. Sakelar PMT SF6 dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 765kV.
Oleh karena kelebihan-kelebihan yang dimilikinya tersebut maka gas SF6 banyak dipakai dalam bidang teknik elektro seperti pada switch gear tegangan tinggi, kabel tegangan tinggi dan seluruh transmisi serta pada trafo daya.
B. Sifat-Sifat Gas SF6
SF6 ini digunakan pada switchgear dan sakelar PMT/CB Gas SF6 (SF6 Circuit Breaker)
a. Sifat Fisik
Ø Tidak mudah terbakar
Ø Tidak berwarna
Ø Tidak berbau
Ø Tidak beracun
Ø Merupakan gas berat. Pada tekanan 1 atm suhu 200C kerapatan gas 4,7 kali udara
Ø Pada suhu dan tekanan normal berbentuk gas
b. Sifat Listrik
Gas SF6 murni ( pada tekanan absolut = 1013 mbar dan temperatur = 200 C ) tidak berwarna, tidak berbau / beracun dengan berat isi 6,14 kg / m3 dan sifat lainnya adalah mempunyai berat molekul 146,7 g, temperatur kritis 45,550 C dan tekanan absolut kritis 37,59 bar. Pada tekanan 1 Bar, Gas SF6 dapat mengisolasi sampai dengan 20 kV di bandingkan dengan udara biasa hanya 10 kV, pada gas SF6 terlihat perubahan kemampuan isolasi yang signifikan pada tekanan 6 Bar. Oleh karena itu Gas SF6 sangat baik di gunakan untuk media isolasi pada GIS (Gas Insulated Switchgear).
c. Sifat Kimia
Sifat kimiawi gas SF6 sangat stabil, pada ambient temperatur dapat berupa gas netral dan juga sifat pemanasannya sangat stabil. Pada temperatur diatas 150o C mempunyai sifat tidak merusak metal, plastik dan bermacam-macam bahan yang umunya digunakan dalam pemutus tenaga tegangan tinggi.
Sifat dari SF6 sebagai media pemadam busur api dan relevansinya pada sakelar pemutus beban (PMT)/ circuit breaker (CB) adalah :
a. Hanya memerlukan energi yang rendah untuk mengoperasikan mekanismenya. Pada prinsipnya, SF6 sebagai pemadam busur api adalah tanpa memerlukan energi untuk mengkompresikannya, namun semata-mata karena pengaruh panas busur api yang terjadi.
b. Tekanan SF6 sebagai pemadam busur api maupun sebagai pengisolasi dapat dengan mudah dideteksi.
c. Penguraian pada waktu memadamkan busur api maupun pembentukannya kembali setelah pemadaman adalah menyeluruh.
d. Relatif mudah terionisasi sehingga plasmanya pada CB konduktivitas tetap rendah dibandingkan pada keadaan dingin. Hal ini mengurangi kemungkinan busur api tidak stabil dengan demikian ada pemotongan arus dan menimbulkan tegangan antar kontak.
e. Karakteristik gas SF6 adalah elektro negatif sehingga penguraiannya menjadikan dielektriknya naik secara bertahap.
f. Transien frekuensi yang tinggi akan naik selama operasi pemutusan dan dengan adanya hal ini busur api akan dipadamkan pada saat nilai arusnya rendah.
C. Kualitas Gas SF6
Sampai dengan saat ini , kualitas gas Sf6 yang dapat terukur oleh alat ukur dan uji yang tersedia yaitu antara lain : purity , dew point , ( moisture content , dan decomposition product ).
· Purity ( kemurnian )
Purity dinyatakan dengan presentase jumlah gas Sf6 murni dalam suatu kompartment GIS .semakin tinggi prosentase ini maka semakin sedikit Zat lain dalam isolasi gas Sf6.untuk gas Sf6 baru nilai kemurniannya yang di syaratkan adalah > 99,9 % ( IEC standard 60376).
· Dew Point ( titik embun )
Dew Point menunjukan titik di mana gas berubah menjadi air.hal ini terkait dengan tingkat kelembaban gas Sf6,yaitu berapa banyak partikel air yang terkandung dalam isolasi gas Sf6.Nilai titik embun ini sangat di pengaruhi oleh kondisi lingkungan terutama suhu.semakin tinggi suhu maka semakin tinggi kandungan uap air yang berada di dalamnya (CIGRE 15/23-1 Diagnostic Methods For GIS Insulating System,1992).
· Decomposition Product ( Produk hasil dekomposisi )
Decomposition Product terjadi karena ketidak sempurnaan pembentukan kembali gas Sf6.hal ini dapat terjadi karena adanya pemanasan yang berlebih,percikan listrik serta busur api daya. ( IEE STD C37.122.1-1993 IEEE guide for gas insulated substation ).Jika Decomposition Product ini terjadi dalam jumlah yang besar ,maka kekuatan Dielektrik dari isolasi gas Sf6 akanmmengalami penurunan.
· Partial Discharge
Partial Discharge adalah Peluahan elektrik pada medium isolasi yang terdapat di antara dua elektroda berbeda tegangan,di mana peluahan tersebut tidak sampai menghubungkan kedua elekteroda secara sempurna.peroistiwa semacam ini dapat terjadi pada bahan isolasi yang padat.sedangkan pda bahan isolasi gas,partial discharge terjadi di sekitar elektroda yang runcing.partial discharge di sekitar suatu elektroda dalam gas biasanya di sebut korona.
Adanya aktifitas partial discharge di dalam komparmen menandakan adanya defect dalam kompartmen.sumber partial discharge tersebut dapat di sebabkan oleh beberapa hal ,antara lain :
Ø Partikel bebas
Ø Partikel bebas yang menempel pada permukaan
Ø Tonjolan atau ketidakrataan permukaan ( protrusion )
Ø Elektroda yang mengambang (floating electrode )
Ø Gelembung udara ( void )
· Suhu
Suhu memiliki kaitan yang erat dengan dew point.untuk lingkungan dengan suhu yang tinggi maka kandungan uap air yang adapun akan menjadi tinggi.hal ini akan membuat kemungkinan untuk terjadinya intrusi uap air ke dalam gas Sf6 menjadi lebih tinggi.
· Korona
Korona merupakan partial discharge yang bercahaya disebabkan ionisasi udara. Bertambahnya ionisasi yang timbul hanya jika elektron bergerak cukup kuat misalnya jika medan listrik melebihi nilai kritisnya.
Faktor–faktor yang mempengaruhi pelepasan korona yaitu tekanan udara, kelembaban, dan suhu. Dengan berkurangnya tekanan udara maka akan mengurangi nilai kritis sehingga mengakibatkan korona bertambah. Dengan bertambahnya kelembaban akan membantu terjadinya pelepasan korona. Sedangkan dengan meningkatnya suhu maka akan menurunkan tekanan udara sehingga nilai kritis berkurang dan pada akhirnya korona bertambah.
Oleh karena hal tersebut maka diperlukan penyaringan Gas SF6 untuk memperbaiki kualitas kemurnian Gas SF6, jika sudah di lakukan penyaringan pada gas SF6, maka gas tersebut dapat digunakan kembali untuk mengisolasi peralatan.
D. Dampak Gas SF6
1. Terhadap Manusia
Ø Pencemaran Gas SF6 adalah mengandung racun yang berakibat pada kulit,mata dan dapat merusak selaput lendir dan bila terpegang lama akan menggangu pangkal tenggorokan dan gangguan paru-paru ,hati dan peredaran napas terhenti seperti pingsan.
Ø Dengan suatu konsentrasi SF6 melebihi 35% volume dalam udara itu berbahaya dan dapat berakibat mati lemas kekurangan oksigen
2. Terhadap Peralatan
Ø Dalam kurun waktu yang tertentu akan terjadi pengapuran pada Kontak-kontak metalik dan terjadi pegumpalan berupa serbuk.
E. Keunggulan dan Kelemahan Gas SF6
Keunggulan-keunggulan dari gas SF6 sebagai medium isolasi dibandingkan dengan gas- gas lainnya adalah:
1. Pengurangan sejumlah pemutus dalam hubungan seri per phasa pada rating tegangan yang digunakan.
2. Karena waktu durasi yang pendek dari busur api, maka bunga api kontak yang terjadi dibatasi meskipun untuk arus hubung singkat yang sangat tinggi.
3. Hasil busur api yang kebanyakan terdiri dari serbuk dengan sifat isolasi yang baik dapat dipindahkan saat perbaikan.
4. Gas blast tidak di-discharge (pelepasan muatan) ke atmosfir sehingga saat bekerja akan lebih tenang jika dibandingkan dengan Air Blast Breaker.
5. Memiliki sifat kimia yang lamban, stabil, tidak mudah terbakar dan tidak beracun.
6. Pemutus dari gas SF6 mempunyai dimensi yang lebih jika dibandingkan dengan Air Blast Breaker.
Kelemahan-kelemahan dari gas SF6 adalah:
1. Relatif lebih mahal dari segi pembiayaan.
2. Walaupun dalam jumlah yang kecil, apabila terjadi kerusakan maka membutuhkan waktu yang lama untuk perbaikan.
3. Gas SF6 harus dipompa ke dalam tabung penyimpan apabila ada penelitian dan maintenance.
4. Karena titik lelehnya sangat rendah yaitu 100 Celcius dan tekanan 1,520 kN/m2, maka perlu dipakai alat pengukur suhu untuk pengontrolan.
5. Sekalipun SF6 mempunyai kemampuan listrik dan mematikan busur api yang lebih baik dari udara, tetapi gas ini tidak dapat dioperasikan padan tekanan sangat tinggi.
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Bahan penyekat atau sering disebut dengan istilah isolasi adalah suatu bahan yang digunakan dengan tujuan agar dapat memisahkan bagian – bagian yang bertegangan atau bagian – bagian yang aktif.
Gas SF6 adalah unsur campuran gas yang tidak beracun, tidak berbau, tidakberwarna, dan tidak mudah terbakar. Sampai temperatur 500OC, gas ini mempunyai susunan molekul yang sangat stabil mendekati sifat gas mulia, tidak akan terurai dan tidak terjadi reaksi kimia dengan bahan lain. Dibandingkan dengan udara, gas SF6 memiliki massa 5 kali lebih berat dengan sifat elektronegatif pada gas ini, serta energi ikat yang tinggi, gas SF6 memiliki kekuatan dielektrik 2 ½ sampai 3 kali dibanding udara.
Gas SF6 merupakan salah satu media isolasi yang baik, dapat berfungsi sebagai penyekat antara bagian bertegangan dengan ground hanya dengan jarak yang sangat pendek jika di bandingkan dengan isolasi udara. Selain itu jika terjadi percikan api / busur api pada peralatan yang di isolasi gas SF6, maka gas tersebut akan berfungsi sebagai pemadam busur api, sehingga tidak terjadi kerusakan yang lebih parah pada peralatan tersebut.
Sakelar PMT SF6 dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 765kV. Kualitas gas SF6 yang dapat terukur oleh alat ukur dan uji yang tersedia yaitu antara lain : purity, dew point, (moisture content, dan decomposition product).
kumpulan makalah elektro
0 Response to "MAKALAH TUGAS AKHIR GAS SF6 SEBAGAI BAHAN ISOLATOR"
Post a Comment