oleh: ARYANTO, YUDHI
Abstrak
Peralatan listrik harus memiliki kualitas yang baik guna menyalurkan energi listrik yang berkesinambungan, aman, andal dan dalam segi biaya seekonomis mungkin. Termasuk isolator didalamnya, karena isolator memiliki peranan yang sangat penting (dipasang pada jaringan transmisi, jaringan distribusi dan sebagainya), untuk mencegah terjadinya hubung singkat karena fungsi isolator itu sendiri adalah memisahkan dua bagian yang bertegangan. Sampai sekarang ini isolator yang banyak digunakan pada jaringan transmisi dan distribusi adalah dari bahan porselin dan kaca. Dalam penelitian ini digunakan bahan isolasi dari bahan DGEBA, karena memiliki kelebihan dari pada bahan yang terbuat dari porselin dan kaca, antara lain dalam hal pembuatan dan berat bahan.
Pengujian pada penelitian ini adalah pengujian kinerja mekanis pada penuaan dipercepat dengan bahan pengisi silicone rubber dan abu sekam padi dengan kadar dari 10% sampai 50% dari berat bahan uji. Hasil dari proses pengujian yang dilakukan diharapkan dapat digunakan sebagai acuan atau pertimbangan dalam pemilihan tipe bahan isolator dengan melihat kinerja dari bahan isolator tersebut, serta dapat mengetahui bahan isolasi yang lebih baik. Dalam penelitian ini bahan yang digunakan merupakan campuran dari DGEBA (Diglycidil Eter of Bisphenol A) sebagai bahan utama dan MPDA (Methaphenylene Diamine) sebagai pengeras dengan perbandingan 1 : 1, sedang bahan pengisi silicone rubber dan abu sekam padi dengan kadar dari 10%, 20%,30%, 40%, 50% dan variasi penuaan dari 0 dan 96 jam (tanpa perlakuan dan dengan perlakuan) dengan ukuran bahan uji 70 mm x 70 mm x 50 mm, ukuran itu dibagi lagi menjadi 4 untuk setiap sample. Untuk kekuatan tarik 70 mm x15 mm x 5 mm dan untuk kekerasan permukaan 35 mm x 35 mm x 5 mm. Penyemprotan polutan dibuat sama, dengan komposisi 200 ml polutan garam, 40 gr kaolin dan 1000 ml air destilasi untuk satu kali penyemprotan. Dari penelitian ini didapat pengaruh polutan dan penuaan dipercepat terhadap kekuatan tarik dan kekerasan permukaan pada bahan isolai resin epoksi berpengisi silicon rubber dan abu sekam padi. Semakin bertambah komposisi filler bahan akan memperbaiki kinerja kekerasan permukaan dari bahan resin epoksi, dan penambahan filler tidak memperbaiki kekuatan tarik dari bahan resin epoksi,tetapi sebaliknya bertambahnya komposisi filler ternyata menurunkan kinerja bahan uji.Hal ini disebabkan penambahan komposisi filler membuat bahan bersifat semakin lunak.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Dewasa ini, energi listrik sudah berubah menjadi salah satu kebutuhan
pokok dan mendasar dalam kehidupan masyarakat. Hampir semua sendi
kehidupan membutuhkan energi listrik. Banyak peralatan pendukung kehidupan
manusia membutuhkan energi listrik, sehingga kebutuhan energi listrik dari masa
ke masa mengalami peningkatan.
Untuk memenuhi kebutuhan yang semakin meningkat maka diperlukan
pembangkit dengan jumlah yang memadai dan untuk menyalurkan tenaga listrik
kepada konsumen diperlukan saluran transmisi yang berguna untuk menyalurkan
tenaga listrik dari pusat pembangkit sampai ke gardu-gardu induk. Tenaga listrik
kemudian disalurkan kepada konsumen melalui saluran distribusi. Untuk
mendapatkan sebuah sistem tenaga listrik yang handal, maka diperlukan
peralatan-peralatan listrik yang handal pula.
Salah satu peralatan listrik yang sangat penting pada penyaluran tenaga
listrik adalah isolator tegangan tinggi yang berfungsi sebagai penyangga kawat
saluran udara sebagai penyekat (isolasi) antara kawat tegangan tinggi dengan
menara (tower) transmisi. Agar mendapat kerja yang optimal, maka pemilihan
bahan isolasi untuk isolator tegangan tinggi merupakan hal yang penting. Salah
satu alternatif adalah menggunakan (memilih) bahan isolasi polimer sebagai
isolator tegangan tinggi.
1
2
Isolator polimer tegangan tinggi pasangan luar pemakainnya bertambah
luas pada saluran transmisi dan distribusi udara dengan tegangan variasi yang
semakin tinggi, serta telah dipasarkan secara masal. Dibandingkan dengan bahan
keramik atau bahan gelas, maka bahan isolasi polimer memiliki keuntungan antara
lain: Kontruksi relatif lebih ringan (rapat massa rendah). Sifat dielektrik,
resistivitas volume dan sifat termal lebih baik, kedap air (hidrophobik) dan proses
pembuatan relatif lebih cepat. Sedangkan kekurangannya antara lain: Kurang
tahan terhadap perubahan cuaca, bahan mentah relatif mahal dan kekuatan
mekanis kurang bagus (Jatmiko. 2000).
Bispenol A sebagai bahan dasar resin epoksi sudah dipakai sebagai
generasi pertama dari isolator polimer, akan tetapi setelah lama dipakai dilaporkan
terjadi keretakan pada permukaan karena tidak tahan terhadap radiasi ultra violet
(Malik dkk, 1998).
Penggunaan isolator pasangan luar akan mengalami pengaruh simulatan
dari terpaan faktor iklim dan cuaca, hal ini akan menyebabkan pengaruh terhadap
kekerasan permukaan, sehingga perlu diamati perbandingan kekerasan permukaan
antar bahan. Dengan mengetahui perbandingan kekerasan antara bahan tersebut
maka akan dapat diketahui usia kerja dari bahan isolator tersebut.
Radiasi ultraviolet dapat menyebabkan penurunan waktu pakai bahan
epoksi. Sebagai ilustrasi kenaikan intensitas UV sebesar 9 mW/ cm2 ( dari 3 mW/
cm2 menjadi 12 mW/ cm2 ) pada temperatur 570 C dapat menurunkan waktu pakai
sebesar 688 jam dari 850 jam (Yandri dan Sirait, 1999).
3
Dalam penelitian ini kinerja yang diamati adalah membandingkan
kekuatan tarik bahan isolasi polimer dengan pengisi silicone rubber dan abu
sekam. Diharapkan dengan penelitian ini akan diperoleh suatu data, bahan isolasi
polimer DGEBA dengan pengisi mana yang paling baik untuk isolator tegangan
tinggi dengan kekuatan tarik yang baik.
a. Sampel bahan isolasi yang digunakan adalah jenis DGEBA (Diglycidyl
Ether of Bishenol A) yang diberi pengeras (hardener) agen pematangan
(curing agent) berupa Methapenylene Diamine (MPDA) dan bahan pengisi
(filler) yang berbeda-beda yaitu berupa silicone rubber dan abu sekam
padi.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka bisa dirumuskan beberapa
permasalahan yaitu bagaimana pengaruh polutan dan penuaan dipercepat
terhadap:
a. Kuat tarik pada bahan isolasi resin epoksi berpengisi silicone rubber dan
abu sekam padi.
b. Kekerasan permukaan pada bahan isolasi resin epoksi berpengisi silicone
rubber dan abu sekam padi.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh polutan
dan penuaan dipercepat terhadap :
1. Kuat tarik pada bahan isolasi resin epoksi berpengisi silicone rubber dan
abu sekam padi.
4
2. Kekerasan permukaan pada bahan isolasi resin epoksi berpengisi silicone
rubber dan abu sekam padi.
1.4 Batasan Masalah
Agar tujuan penelitian tercapai maka penelitian ini diberi batasan-batasan
sebagai berikut :
1. Bahan uji terbuat dari resin epoksi jenis Bisphenol A dengan pematang
Methophenylene Diamine (MPDA) dan bahan pengisi silicone rubber dan
abu sekam padi.
2. Kadar filler(bahan pengisi) dengan prosentase yang berbeda-beda yaitu
10%, 20%, 30%, 40%, dan 50%.
3. Penguji isolator ini dilakukan dengan memberikan polutan buatan yang
komposisinya disamakan dengan polutan garam di daerah pantai
parangtritis disertai dengan penyinaran sinar ultra violet (UV) pada
isolator tersebut.
4. Pengujian kekuatan tarik ini dilakukan dengan cara menarik ujung-ujung
isolator dengan bantuan sebuah alat tarik (servopulser) sampai isolator
tersebut putus dan menunjukan skala tertentu.
5. Pengujian kekerasan permukaan dilakukan dengan cara menekan
permukaan isolator dengan bantuan sebuah alat (Hardener Tester) dan
menunjukan skala tertentu.
6. Pengujian mekanis bahan ini dilakukan di Laboraturium Teknik Mesin
UGM dalam keadaan sudah diberi polutan dan UV.
7. Variasi lamanya penyinaran UV adalah 0 dan 96 jam.
5
1.5 Manfaat Penelitian
Masalah pengaruh kontaminasi polutan garam buatan dan penyinaran UV
(sinar ultraviolet) pada isolator dapat mengakibatkan turunnya tingkat kekuatan
mekanis pada isolator dan sering menyebabkan gangguan penyaluran energi
listrik, sehingga pada jaringan distribusi 20 KV untuk daerah yang banyak
mengandung polutan (pengotoran) standart dapat diperoleh gambaran lebih nyata
dari dampak lingkungannya, terutama untuk isolator dari bahan isolasi polimer
resin epoksi dengan bahan pengisi silicone rubber dan abu sekam padi.
Manfaat yang diharapkan yang diperoleh dari penelitian Tugas Akhir ini adalah :
1. Dapat memberikan manfaat bagi ilmu pengetahuan dan teknologi sehingga
dapat menambah khasanah perbendaharaan yang telah ada, khususnya
tentang bahan isolasi.
2. Penulis dapat menambah pengetahuan tentang karakteristik bahan-bahan
isolasi.
3. Manfaat umum yaitu dapat digunakan sebagai kerangka acuan dalam
penelitian-penelitian berikutnya.
4. Dapat memberikan masukan kepada pihak yang akan membangun system
tenaga listrik di Indonesia untuk mempertimbangkan penggunaan bahan
isolasi polimer resin epoksi ini.
5. Dapat memberikan masukan bagi pihak industri selaku pembuat isolator
untuk mengembangkan kemungkinan penggunaan material resin epoksi.
6
1.6 Sistematika Penulisan
Penyusunan tugas akhir ini dibagi dalam lima bab sebagai berikut:
BAB I Pendahuluan, yang memuat latar belakang masalah, perumusan masalah,
tujuan pembahasan, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika
penulisan.
BAB II Landasan Teori, yang membahas tentang teori dasar yang berhubungan
dengan bahan polimer dan unsur-unsur pembentuk resin epoksi, bahan
pengisi silicone rubber dan abu sekam padi serta karakteristik isolator
dilihat dari segi kekuatan.
BAB III Metode Penelitian, yang memuat proses pembuatan bahan uji sampel
dengan tingkat komposisi bahan yang berbeda-beda dan pengujian
mekanis yang berupa penarikan dan penekanan bahan isolasi.
BAB IV Hasil Penelitian dan Pembahasan yang memuat hasil pengujian yang
berupa data ataupun grafik beserta analisis perhitungan.
BAB V Penutup, yang memuat kesimpulan dan saran dari hasil penelitian.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Dewasa ini, energi listrik sudah berubah menjadi salah satu kebutuhan
pokok dan mendasar dalam kehidupan masyarakat. Hampir semua sendi
kehidupan membutuhkan energi listrik. Banyak peralatan pendukung kehidupan
manusia membutuhkan energi listrik, sehingga kebutuhan energi listrik dari masa
ke masa mengalami peningkatan.
Untuk memenuhi kebutuhan yang semakin meningkat maka diperlukan
pembangkit dengan jumlah yang memadai dan untuk menyalurkan tenaga listrik
kepada konsumen diperlukan saluran transmisi yang berguna untuk menyalurkan
tenaga listrik dari pusat pembangkit sampai ke gardu-gardu induk. Tenaga listrik
kemudian disalurkan kepada konsumen melalui saluran distribusi. Untuk
mendapatkan sebuah sistem tenaga listrik yang handal, maka diperlukan
peralatan-peralatan listrik yang handal pula.
Salah satu peralatan listrik yang sangat penting pada penyaluran tenaga
listrik adalah isolator tegangan tinggi yang berfungsi sebagai penyangga kawat
saluran udara sebagai penyekat (isolasi) antara kawat tegangan tinggi dengan
menara (tower) transmisi. Agar mendapat kerja yang optimal, maka pemilihan
bahan isolasi untuk isolator tegangan tinggi merupakan hal yang penting. Salah
satu alternatif adalah menggunakan (memilih) bahan isolasi polimer sebagai
isolator tegangan tinggi.
1
2
Isolator polimer tegangan tinggi pasangan luar pemakainnya bertambah
luas pada saluran transmisi dan distribusi udara dengan tegangan variasi yang
semakin tinggi, serta telah dipasarkan secara masal. Dibandingkan dengan bahan
keramik atau bahan gelas, maka bahan isolasi polimer memiliki keuntungan antara
lain: Kontruksi relatif lebih ringan (rapat massa rendah). Sifat dielektrik,
resistivitas volume dan sifat termal lebih baik, kedap air (hidrophobik) dan proses
pembuatan relatif lebih cepat. Sedangkan kekurangannya antara lain: Kurang
tahan terhadap perubahan cuaca, bahan mentah relatif mahal dan kekuatan
mekanis kurang bagus (Jatmiko. 2000).
Bispenol A sebagai bahan dasar resin epoksi sudah dipakai sebagai
generasi pertama dari isolator polimer, akan tetapi setelah lama dipakai dilaporkan
terjadi keretakan pada permukaan karena tidak tahan terhadap radiasi ultra violet
(Malik dkk, 1998).
Penggunaan isolator pasangan luar akan mengalami pengaruh simulatan
dari terpaan faktor iklim dan cuaca, hal ini akan menyebabkan pengaruh terhadap
kekerasan permukaan, sehingga perlu diamati perbandingan kekerasan permukaan
antar bahan. Dengan mengetahui perbandingan kekerasan antara bahan tersebut
maka akan dapat diketahui usia kerja dari bahan isolator tersebut.
Radiasi ultraviolet dapat menyebabkan penurunan waktu pakai bahan
epoksi. Sebagai ilustrasi kenaikan intensitas UV sebesar 9 mW/ cm2 ( dari 3 mW/
cm2 menjadi 12 mW/ cm2 ) pada temperatur 570 C dapat menurunkan waktu pakai
sebesar 688 jam dari 850 jam (Yandri dan Sirait, 1999).
3
Dalam penelitian ini kinerja yang diamati adalah membandingkan
kekuatan tarik bahan isolasi polimer dengan pengisi silicone rubber dan abu
sekam. Diharapkan dengan penelitian ini akan diperoleh suatu data, bahan isolasi
polimer DGEBA dengan pengisi mana yang paling baik untuk isolator tegangan
tinggi dengan kekuatan tarik yang baik.
a. Sampel bahan isolasi yang digunakan adalah jenis DGEBA (Diglycidyl
Ether of Bishenol A) yang diberi pengeras (hardener) agen pematangan
(curing agent) berupa Methapenylene Diamine (MPDA) dan bahan pengisi
(filler) yang berbeda-beda yaitu berupa silicone rubber dan abu sekam
padi.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka bisa dirumuskan beberapa
permasalahan yaitu bagaimana pengaruh polutan dan penuaan dipercepat
terhadap:
a. Kuat tarik pada bahan isolasi resin epoksi berpengisi silicone rubber dan
abu sekam padi.
b. Kekerasan permukaan pada bahan isolasi resin epoksi berpengisi silicone
rubber dan abu sekam padi.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh polutan
dan penuaan dipercepat terhadap :
1. Kuat tarik pada bahan isolasi resin epoksi berpengisi silicone rubber dan
abu sekam padi.
4
2. Kekerasan permukaan pada bahan isolasi resin epoksi berpengisi silicone
rubber dan abu sekam padi.
1.4 Batasan Masalah
Agar tujuan penelitian tercapai maka penelitian ini diberi batasan-batasan
sebagai berikut :
1. Bahan uji terbuat dari resin epoksi jenis Bisphenol A dengan pematang
Methophenylene Diamine (MPDA) dan bahan pengisi silicone rubber dan
abu sekam padi.
2. Kadar filler(bahan pengisi) dengan prosentase yang berbeda-beda yaitu
10%, 20%, 30%, 40%, dan 50%.
3. Penguji isolator ini dilakukan dengan memberikan polutan buatan yang
komposisinya disamakan dengan polutan garam di daerah pantai
parangtritis disertai dengan penyinaran sinar ultra violet (UV) pada
isolator tersebut.
4. Pengujian kekuatan tarik ini dilakukan dengan cara menarik ujung-ujung
isolator dengan bantuan sebuah alat tarik (servopulser) sampai isolator
tersebut putus dan menunjukan skala tertentu.
5. Pengujian kekerasan permukaan dilakukan dengan cara menekan
permukaan isolator dengan bantuan sebuah alat (Hardener Tester) dan
menunjukan skala tertentu.
6. Pengujian mekanis bahan ini dilakukan di Laboraturium Teknik Mesin
UGM dalam keadaan sudah diberi polutan dan UV.
7. Variasi lamanya penyinaran UV adalah 0 dan 96 jam.
5
1.5 Manfaat Penelitian
Masalah pengaruh kontaminasi polutan garam buatan dan penyinaran UV
(sinar ultraviolet) pada isolator dapat mengakibatkan turunnya tingkat kekuatan
mekanis pada isolator dan sering menyebabkan gangguan penyaluran energi
listrik, sehingga pada jaringan distribusi 20 KV untuk daerah yang banyak
mengandung polutan (pengotoran) standart dapat diperoleh gambaran lebih nyata
dari dampak lingkungannya, terutama untuk isolator dari bahan isolasi polimer
resin epoksi dengan bahan pengisi silicone rubber dan abu sekam padi.
Manfaat yang diharapkan yang diperoleh dari penelitian Tugas Akhir ini adalah :
1. Dapat memberikan manfaat bagi ilmu pengetahuan dan teknologi sehingga
dapat menambah khasanah perbendaharaan yang telah ada, khususnya
tentang bahan isolasi.
2. Penulis dapat menambah pengetahuan tentang karakteristik bahan-bahan
isolasi.
3. Manfaat umum yaitu dapat digunakan sebagai kerangka acuan dalam
penelitian-penelitian berikutnya.
4. Dapat memberikan masukan kepada pihak yang akan membangun system
tenaga listrik di Indonesia untuk mempertimbangkan penggunaan bahan
isolasi polimer resin epoksi ini.
5. Dapat memberikan masukan bagi pihak industri selaku pembuat isolator
untuk mengembangkan kemungkinan penggunaan material resin epoksi.
6
1.6 Sistematika Penulisan
Penyusunan tugas akhir ini dibagi dalam lima bab sebagai berikut:
BAB I Pendahuluan, yang memuat latar belakang masalah, perumusan masalah,
tujuan pembahasan, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika
penulisan.
BAB II Landasan Teori, yang membahas tentang teori dasar yang berhubungan
dengan bahan polimer dan unsur-unsur pembentuk resin epoksi, bahan
pengisi silicone rubber dan abu sekam padi serta karakteristik isolator
dilihat dari segi kekuatan.
BAB III Metode Penelitian, yang memuat proses pembuatan bahan uji sampel
dengan tingkat komposisi bahan yang berbeda-beda dan pengujian
mekanis yang berupa penarikan dan penekanan bahan isolasi.
BAB IV Hasil Penelitian dan Pembahasan yang memuat hasil pengujian yang
berupa data ataupun grafik beserta analisis perhitungan.
BAB V Penutup, yang memuat kesimpulan dan saran dari hasil penelitian.
DAFTAR PUSTAKA
Agus, W. Dkk., 1996, ” Perolehan Natrium Silica dari Abu sekam padi
dalam Spouted Bed Reaktor”, Laporan Penelitian Jurusan Teknik
Kimia, Fakultas Teknik Kimia , ITB Bandung.
Anton, 2001, Efek Polutan terhadap Sifat Hidrofobik Permukaan Bahan
Isolator Karet Silikon, Tesis, UGM, Yogyakarta.
Arismunandar, A., 1990, Teknik Tegangan Tinggi, edisi ke-7, Pradnya
Paramita, Jakarta.
Berahim, H., 2000, Pengaruh Polutan Terhadap Kinerja Bahan isolasi
Epoksi Resin Untuk Isolator, Seminar Nasional Dan Workshop
Teknik Tegangan Tinggi, pp 108-112, UI, Jakarta.
Berahim, H., 2002, ”Pengaruh Polutan terhadap Kinerja Bahan Isolasi
Epoksi resin untuk Isolator”, Seminar Nasional dan Workshop
Teknik Tegangan Tinggi III, pp. 108-112, UI, Jakarta.
Cahyo, 2001,” Sekam Padi Diolah jadio Silika”,TA,T.Fisika,ITB,Bandung
Cowd, M.A. 1991. Kimia Polimer , Cetakan Ke-2 Bandung : Penerbit ITB.
Daryanto, 2003,” Pembuatan Silika Amorphous untuk Industrial Grade Silika
dari Abu sekam Padi”,Laporan Penelitian Teknik Kimia, UGM,
yogyakarta.
IEC Standard 507, 1991, “Artificial Pollution Test on High Voltage Insulators
To BeUsed on A.C. System”, Second Edition.
IEC Standard 601, 1989, High Voltage Test Techniques, pp. 34 Second
Edition.
Jatmiko. 2003. Sifat Bahan Isolasi Resin Epoksi Bisphenol A Untuk Isolator
Tegangan Tinggi, Tesis.
Kahar, N., dan Sirait K.T., 1999, “ Kajian Awal Tentang Kemungkinan
PenggunaanEpoksi Sikloalifatik Tuang (EST) Sebagai Material
Isolasi Listrik Tegangan Tinggi Di Indonesia”, Seminar Nasional
dan Workshop Tegangan Tinggi II, pp. D.2.1-D.2.6, UGM,
Yogyakarta.
Kind,D.,1993,”Pengantar Teknik ExsperimentalTegangan Tinggi”,Penerbit
ITB, Bandung.
Namidjoyo Hardjono Sastro,”Spreskskopkopi”.
PENGARUH POLUTAN GARAM PARANGTRITIS TERHADAP KINERJA MEKANIS BAHAN ISOLASI RESIN EPOKSI DENGAN BAHAN BERPENGISI SILICONE RUBBER DAN ABU SEKAM PADI
