Neris Peri Ardiansyah, Resa Pramudita Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 6, No 2, 15 April 2020
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
KARAKTERISTIK SURFACE PARTIAL DISCHARGE DI SEKITAR ANTARMUKA PCB PADA PELAT-PELAT ELEKRODA PADA ISOLASI UDARA DAN MINYAK
Neris Peri Ardiansyah 1 , Resa Pramudita 2 Departemen Pendidikan Teknik Elektro 1 , Program Studi Teknik Elektro 2 Universitas Pendidikan Indonesia 1 , Universitas Widyatama 2 Jalan Setiabudhi No. 229 1 , Jalan Cikutra no 204A 2 , Kota Bandung nerisperia@upi.edu 1 resa.pramudita@widyatama.ac.id 2

## Abstrak
Penggunaan  peralatan  tegangan  tinggi  pada konverter  elektronik  daya  atau  modul  daya  memiliki pengaruh  terhadap  sistem  isolasi  peralatan  yang digunakan.  Efek  yang  dihasilkan  adalah  pelepasan sebagian  atau partial  discharge (PD),  dimana  hal tersebut  depengaruhi  oleh  bentuk  tegangan,  yang mana  fenomena  PD  ini  adalah  awal  mula  terjadinya kegagalan  dalam  suatu  peralatan.  Pada  penelitian  ini dilakukan  Pengukuran  PD  dengan  mengacu  pada Standar  IEC  60270  yang  menggunakan  metode elektrik  sebagai  pengukuran  yang  digunakan  untuk pengujian PD pada bahan PCB dengan alat ukur yang digunakan  adalah  RC  detektor  dan  High  Frequency Current  Transformer  (HFCT).  Pengukuran  PD dilakukan  dengan  membuat  model  elektroda  yang digunakan  pada  pengujian  untuk  membuat  sumber PD.  Elektroda  yang  digunakan  adalah  model elektroda  Homogen  pelat-pelat.  Pengujian  pada  PCB dilakukan  untuk  mengetahui  karakteristik  surface discharge  pada  disekitar  antarmuka  pelat-pelat elektroda. Parameter yang digunakan dalam pengukuran yaitu Partial Discharge Inception Voltage (PDIV), Partial Discharge Extinction Voltage (PDEV), Bentuk Gelombang PD, dan Pola Phasa PD.
Kata kunci :
Surface  Partial  Discharge,  elektroda  pelat-pelat, Isolasi udara, Isolasi minyak, PCB.

## Abstract
The  use  of  high  voltage  equipment  on  the  electronic power converter or power module has an influence on the  equipment  insulation  system  used.  The  resulting effect is a partial discharge (PD), where it is affected
by the shape of the voltage, which is the phenomenon of PD is the beginning of the failure in an equipment. In  this  study  PD  measurements  were  made  with reference  to  the  IEC  60270  Standard  which  uses  the electrical  method  as  a  measurement  used  for  PD testing on PCB materials with measuring instruments used  are  RC  detectors  and  High  Frequency  Current Transformers  (HFCT).  PD  measurements  are  made by making a model of the electrodes used in testing to create  a  PD  source.  The  electrode  used  is  the Homogeneous electrode model of the plates. Tests on the  PCB  are  performed  to  determine  the  surface discharge  characteristics  around  the  interface  of  the electrode  plates.  The  parameters  used  in  the measurement are Partial Discharge Inception Voltage (PDIV),  Partial  Discharge  Extinction  Voltage (PDEV), PD Waveforms, and PD Phase Patterns .
Keywords :
Surface  Partial  Discharge,  electrode  plates,  Air insulation, Oil insulation, PCB

## I. P ENDAHULUAN
Surface discharge merupakan salah satu fenomena peluahan permukaan di bahan isolasi padat, hasil  berbagai  tinjauan  yang  dilakukan  terdapat beberapa  kejadian  surface  discharge  pada  peralatan seperti busing, isolator, kabel, transformer dan Modul daya.
Salah  satu  permasalahan  surface  discharge diantaranya  terjadi  juga  pada  modul  daya  dimana penggunaan  substrat  seperti  PCB  yang  terdapat  pelat tembaga di kedua sisinya yang digunakan pada modul daya.
Neris Peri Ardiansyah, Resa Pramudita Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 6, No 2, 15 April 2020

## E-ISSN : 2407 – 3911
P-ISSN : 2686 - 0333
Surface discharge dapat terjadi pada isolasi padat, udara dan minyak. Bebagai macam metode pengukuran dapat dilakukan, namun dalam pengujian kali  ini  menggunakan  pengujian  Partial  Discharge sebagai  salah  satu  metode  pengujian  yang  dilakuan untuk mengetahui kondisi peralatan.
Metode deteksi yang digunakan dalam penelitian surface  discharge  menggunakan  metode  elektrik  dan non  elektrik.  Pada  metode  elektrik  digunakan  sensor HFCT dan RC detektor.
Pada  penelitian  sebelumya  telah  diteliti  terkait surface  discharge  (Fu  et  al.,  2018;  Ghaffarian,  2015; Mansour, Kojima, Hayakawa, Endo, & Okubo, 2009) .  Namun    yang  dilakukan  dalam  penelitian  ini dilakukan  objek  pengujian  pada  PCB  sebagai  objek uji terjadinya surface discharge
dengan menggunakaan  jenis  isolasi  udara  dan  minyak,  yang di  ukur  menggunakan  sensor RC  detektor  dan  HFCT pada elektroda pelat-pelat.
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui karakteristik Surface Discharge pada permukaan PCB di  sekitar  tepi  lingkaran  pelat  –  pelat  elektroda  di isolasi  udara  dan  isolasi  minyak  dengan  desain  yang digunakan adalah elektroda pelat – pelat dengan objek uji Printed Circuit Board (PCB).

## II. K AJIAN L ITERATUR
Menurut  standar  IEC  60270,  Partial  Discharge (PD)  adalah  suatu  fenomena  peluahan  listrik  secara lokal  yang  menghubungkan  secara  parsial  atau sebagian  dari  isolasi  di  antara  konduktor  dan  yang terjadi baik di permukaan konduktor maupun di dalam konduktor (void) (60270, 2001).
Surface discharge atau  pelepasan muatan permukaan  adalah  pelepasan  muatan  dari  konduktor ke  media  gas  atau  cair  dan  terjadi  pada  permukaan material  isolasi  padat  yang  tidak  tertutupi  oleh konduktor.
Discharge  dimulai  di  wilayah  dengan  medan listrik  yang  tinggi,  tetapi  dapat  kemudian  merambat ke  daerah  yang  memiliki  cukup  tekanan  untuk memulai pelepasan permukaan. Pelepasan permukaan terjadi  karena  kekuatan  dielektrik  antar  muka  isolasi dielektrik lebih kecil dari kekuatan dielektrik masing- masing. Pelepasan pemukaan dapat terjadi pada ujung kabel  jika  ada  penilaian  yang  buruk  untuk  terminasi kabel tersebut. Hal ini juga dapat terjadi pada busing,
atau  pada  permukaan  garis-insulator.  Seperti  terlihat pada  gambar  1  menunjukkan  tempat-tempat  dimana terjadi  pelepasan  permukaan  selama  proses  desain peralatan bertegangan tinggi, menempatkan antarmuka isulasi dielektrik ke arah garis ekuipotensial dapat mengurangi kemungkinan terjadinya  pelepasan  permukaan  dalam  situasi  yang tidak  mudah  untuk  menempatkan  antarmuka  pada besar sudut dengan garis medan listrik  (Pearson et al., 1995).
Gambar 1. Kondisi terjadinya Surface Discharge pada peralatan tegangan tinggi.

## II.1 Model Elektroda pengujian Surface Discharge
Gambar  2  menunjukkan  skema  dari  objek  dan alat uji yang digunakan. Objek pengujian adalah PCB substrat  epoxy  (FR-4).  Dengan  Ukuran  PCB  persegi (80mm  x  80mm  x  1,6mm  tebal)  yang  masih  dilapisi tembaga  foil  dengan  ukuran  diameter  65  mm,  bahan epoxy  memiliki  nilai  permisivitas  4.3-5.0.  Model Elektroda  menggunakan  Medan  homogen  Model elektroda  pelat-pelat  dengan  bentuk  silinder  dengan radius  50  mm  dan  ketebalan  5  mm  untuk  elektroda tegangan  tinggi  dan  elektroda  ground.  Jarak  antar elektroda  tegangan  tinggi  dan  elektroda  ground  pada objek  uji  adalah  0  mm.  Model  rancangan  pengujian ini  untuk  melakukan  percobaan    PD  pada  surface discharge pada PCB berisolasi udara dan minyak.
(a) (b)
Gambar 2. (a) Model Elektroda dan (b) Desain PCB pengujian
Neris Peri Ardiansyah, Resa Pramudita Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 6, No 2, 15 April 2020
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
Intensitas  medan  magnet  seragam  secara  teroritis dihasilkan  dalam  ruang  terbatas  antara  dua  elektroda bidang  paralel  dengan  dimensi  tak  terbatas  yang dipisahkan  oleh  jarak  d  dan  mengalami  perbedaan potensial V (Arora & Mosch, 2011).
Nilai  dari  intensitas  medan  magnet  seragam  dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
............................................... (1)
Em =  Magnitudo  dari  kuat  medan  listrik  yang muncul (V/m)
V =  Tegangan  yang  diberikan  pada  elektroda pelat (V) d = Jarak (gap) antara kedua elektroda (m)

## II.2 Rangkaian Percobaan PD
Gambar  3  dan  4  memperlihatkan  sistem pengukuran  Partial  Discharge  berisolasi  udara  dan minyak.  Dimana  terdapat  Jenis  trafo  uji  yang digunakan  adalah  trafo  step-up  dengan  kapasitas tegangan  maksimal  100  kV,  penggunaan  Resistor pembatas  untuk  membatasi  arus  yang  mengalir  pada rangkain  dengan  nilai  resistansi  6100  Ω,  Coupling capacitor untuk melewatkan arus frekuensi tinggi dari sinyal  Partial  Discharge  sehingga  digunakan  nilai kapasitansi  100  pF,  masukan  sumber  tegangan  tinggi AC  dengan  frekwensi  60  Hz yang  dihubungkan  pada elektroda pelat-pelat. Oscilloscope digunakan sebagai alat pengukuran besaran tegangan terhadap perubahan waktu  dari  sinyal  yang  dideteksi  sensor  RC  Detektor dan HFCT.
Gambar 3. Sistem pengukuran PD dengan Standar IEC 60270 berisolasi Udara
Gambar 4. Sistem pengukuran PD dengan Standar IEC 60270 berisolasi Air

## II.3 Prosedur Percobaan
Pengukuran  dilakukan  pada  4  variasi  tegangan yaitu  4.5,  5,  6  dan  7  kV  berisolasi  udara  dan  17,  18, 19  dan  20  kV berisolasi  minyak.  Pendeteksian  sinyal PD  dengan  menggunakan  sensor  RC  Detektor  dan HFCT dengan sampel data yang diambil sebanyak 40 kali  percobaan  dengan  perolehan  data  berbentuk format  .csv  kemudian  dilakukan  pengolahan  dengan menggunakan software Microsoft Excel dan OriginPro 2018.
Parameter  yang  digunakan  dalam  penelitian adalah  :  1.  PDIV  (Partial  Discharge  Inception Voltage).  2.  PDEV  3.  Bentuk  Gelombang  Partial Discharge. 4. Pola Phasa Partial Discharge.

## III. A NALISIS DAN P ERANCANGAN

## III.1 PDIV
PDIV  pada  udara  dan  minyak  memiliki  dua macam  yaitu  PDIV  negatif  dan  positif,  kedua  jenis tersebut  untuk  PDIV  negatif  terjadi  pada  siklus negatif  dan  PDIV  positif  terjadi  pada  siklus  positif. Tabel 1 memperlihatkan karakteristik sumber tegangan  dan  tegangan  peak-peak  pada  isolasi  udara dan minyak.
Tabel 1. PDIV Berisolasi Udara Sens or Isolasi Udara Isolasi Minyak PDIV Negatif PDIV Postif PDIV Negatif PDIV Postif Tegan gan (kV) Vp-p (mV) Tegan gan (kV) Vp-p (mV) Tegan gan (kV) Vp-p (mV) Tegan gan (kV) Vp-p (mV) RC 2,52 54, 42 2,95 141, 60 11,65 33, 30 15,53 29 ,2 HFCT 2,85 45, 78 2,95 41,7 1 11,65 25, 60 15,56 30
Berdasarkan pada tabel 1 memperlihat perbedaan antara nilai sumber tegangan PDIV negatif dan positif
Neris Peri Ardiansyah, Resa Pramudita Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 6, No 2, 15 April 2020
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
antara  isolasi  udara  dan  isolasi  minyak.  Hal  tersebut dipengaruhi  oleh  nilai  dari  permisivitas  masing- masing  media  isolasi.  Pada  isolasi  udara  nilai  dari PDIV  negatif  berada  pada  2,52  kV  hal  tersebut merupakan  kemunculan  pertamakali  PD  kemudian disusul  dengan  PDIV  positif  yang  berapa  pada  nilai tegangan  2,95  kV.  Nilai  tengan  PDIV  positif menunjukkan lebih besar dari pada PDIV negatif. Hal ini  disebabkan  oleh  polarisasi  dielektrik  dan depolarisasi dari sampel uji PCB epoxy.
PDIV  pada  isolasi  minyak  memperlihatkan bahwa  PDIV  negatif  berada  pada  tegangan  11,65  kV dan PDIV positif 15,53 kV. Pada isolasi minyak juga memperlihatkan  PDIV  positif  lebih  besar  daripada PDIV negatif.
Karakteristik  PDIV  pada  surface  discharge dengan  menggunakan  sensor  RC  dan  HFCT memperlihatkan  bahwa  pada  setiap  sensor  memiliki nilai  tegangan  yang  berbeda-beda.  Hal  tersebut dikarenakan  pada  setiap  sensor  memiliki  fungsi pengukuran  yang  berbeda.  Dimana  RC  detektor digunakan  untuk  mengukur  PD  pada  rangkian impedansi,  HFCT  untuk  pengujian  ini,  sensor dimodelkan  sebagai  suatu  sistem  di  mana  inputnya adalah  arus  pulsa  PD  yang  mengalir  melaluinya  dan outputnya  adalah  tegangan  induksi  yang  diukur  pada impedansi input dari alat ukur,

## III.2 PDEV
Nilai  PDEV  dilakukan  untuk  menentukan  nilai terendah  dari  kehilangan  PD  pada  rangkaian pengujian.  Nilai  tegangan  ini  dipergunakan  untuk menjadi  acuan  dari  batas  terendah  kehadiran  dari munculnya nilai PDIV pada objek pengujian dan pada media isolasi udara dan minyak yang digunakan.
Tabel 2. PDEV Berisolasi Udara
Sensor  Vmin (kV) Vmax (kV) PDEV (kV) RC 2,07 2,35 2,19 HFCT 2,91 2,97 2,95 Tabel 2 memperlihatkan nilai tegangan kepunahan  dari  sensor  yang  digunakan,  Baik  untuk sensor  RC  Detektor  dan  HFCT.  Hasil  rata-rata memperlihatkan  bahwa  nilai  tegangan  (kV)  PDEV terendah dimiliki oleh sensor RC Detektor, kemudian HFCT. Nilai tegangan menunjukkan bahwa keberadaan  PD  pada  objek  dan  media  pengujian hilang  pada  nilai  tegangan  yang  ditampilkan  pada tabel diatas
Tabel 3. PDEV Berisolasi Minyak
Sensor  Vmin (kV) Vmax (kV) PDEV (kV) RC 11,952 14,951 13,32 HFCT 14,24 14,824 14,496
Tabel  3  memperlihatkan  nilai  PDEV  di  media minyak  hasil  ini  menunjukkan  PDEV  pada  isolasi minyak  lebih  tinggi  dari  PDEV  pada  media  isolasi udara.  Nilai  PDEV  pada  sensor  RC  dan  HFCT memperlihatkan  dimana  sensor  RC  memiliki  nilai PDEV terendah, hal ini mengindikasikan disaat sensor HFCT  telah  kehilangan  PD  namun  pada  RC  detektor masih  menunjukkan  adanya  PD  pada  tegangan  yang terbaca oleh HFCT.

## III.3 Bentuk Gelombang
1. Bentuk gelombang PD pada isolasi padat-gas (udara)
-20 0 20 -1500 -1000 -500 0 500 -20 0 20 0 1000 2000 -20 0 20 -200 0 200 -20 0 20 -400 -200 0 200 400 Voltage (mV) Time (us) RC NEGATIP 7 kV Voltage (mV) Time (us) RC POSITIP 7 kV Voltage (mV) Time (us) HFCT NEGATIP 7 kV Voltage (mV) Time (us) HFCT POSITIF 7 kV
Gambar 5. Bentuk Gelombang RC dan HFCT pada isolasi padat- gas (udara)
4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 100 200 300 400 500 600 700 Rise Tim e ( ns) Tegangan (kV) RC - RC + HFCT - HFCT +
Gambar 6. Rise time udara
Neris Peri Ardiansyah, Resa Pramudita Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 6, No 2, 15 April 2020
4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 600 800 1000 1200 1400 1600 Fa ll Time (n s) Tegangan (kV) RC - RC + HFCT - HFCT +
Gambar 7. Fall time udara
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Te ga ng an p- p ( mV) Tegangan (kV) RC - RC + HFCT - HFCT +
Gambar 8. Tegangan peak-peak udara
Bentuk  Gelombang  menunjukkan  bahwa  nilai Rise  Time dari  RC  dan  HFCT  memiliki  waktu  yang lebih  kecil  dari  pada  nilai Fall  Time .  Hal  tersebut dipengaruhi  oleh  proses  ionisasi,  dengan  model elektroda antarmuka yang menyebabkan medan listrik diantara  elektroda  menimbulkan  mobilitas  elektron, elektron  mula  yang  dihasilkan  oleh  ionisasi  ekternal pada  permukaan  elektroda,  kemudian  elektron  mula mengionisasi molekul-molekul gas sehingga menghasilkan  elektron  avalans  dimana  adanya kumpulan elektron dan ion positif. Dalam pergerakannya  menuju  anode,  elektron  avalans  akan menumbuk  molekul  gas  dan  menghasilkan  ion-ion positif  dan  elektron  bebas  baru.  Elektron  bebas  baru ini  akan  membentuk  banjiran  elektron  primer  yang bergerak  menuju  anode  sebagai  arus  listrik  (Mansour et al., 2009).
2. Bentuk  Gelombang  PD  pada  isolasi  padat- minyak
-50 0 50 -150 -100 -50 0 50 100 -50 0 50 -100 0 100 200 300 -50 0 50 -40 -20 0 20 40 -50 0 50 -50 0 50 Voltage (mV) Time (us) RC NEGATIP 20 kV Voltage (mV) Time (us) RC POSITIP 20 kV Voltage (mV) Time (us) HFCT NEGATIP 19 kV Voltage (mV) Time (us) HFCT POSITIP 19 kV
Gambar 9. Bentuk Gelombang RC dan HFCT pada isolasi padat- minyak
17 18 19 20 0 200 400 600 800 1000 Rise Tim e ( ns) Tegangan (kV) RC - RC + HFCT - HFCT +
Gambar 10. Rise time minyak
17 18 19 20 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Fa ll Time (n s) Tegangan (kV) RC - RC + HFCT - HFCT +
Gambar 11. Fall time minyak
Neris Peri Ardiansyah, Resa Pramudita Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 6, No 2, 15 April 2020

## E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
17 18 19 20 0 50 100 150 200 250 300 350 Te ga ng an p- p ( mV) Tegangan (kV) RC - RC + HFCT - HFCT +
Gambar 12. Tegangan peak-peak minyak
Pada  gambar  10,  11  dan  12  menunjukkan  tipikal pelepasan pada permukaan, dari nilai variasi tegangan yang diberikan memperlihatkan lebar waktu kenaikan bentuk gelombang yang cenderung berubah dan terus meningkat  dengan  seiring  bertambahnya  waktu penuaan  pada  isolasi  PCB.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  nilai  tegangan  terapan  berpengaruh  terhadap lebar  pulsa  bentuk  gelombang.  Dari  sinyal  PD  yang diperoleh  karena  proses  pelepasan  muatan  di permukaan  mengkonfirmasi  bahwa  pengujian  pada peluahan  dipermukaan  memancarkan  sinyal  PD (Sarathi & Sheema, 2013).

## III.4 Pola Phasa PD
1. Surface  Partial  Discharge  pada  isolasi  padat-gas (udara)
Pada  gambar  ini  memperlihatkan  pola  φ-q-n karakteristik  Surface  PD  berisolasi  udara  dengan elektroda  pelat-pelat  disekitar  tepi  lingkaran  PCB pada penerapan tegangan 4,5 kV dan 7 kV.
0 50 100 150 200 250 300 350 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 RC 4.5 kV Sinus Sudut Fasa (deg) Mua tan PD (pC) (a) 0 50 100 150 200 250 300 350 -80000 -60000 -40000 -20000 0 20000 40000 60000 80000 RC 7 kV Sinus Sudut Fasa (deg) Mua tan PD (pC) (b)
Gambar 13. Karakteristik Pola fasa φ -q-n (a) 4,5 kV (b)
7 kV berisolasi udara
Dari hasil pengamatan diketahui bahwa keberadaan  sudut  fasa  PD  (φ)  dengan  penerapan tegangan  4,5  hingga  7  kV  posisi  sudut  fasa  Surface PD  negatif  berada  pada  206 o fasa  hingga  220 o fasa. Sedangakan pada Surface PD positif berada pada 26 o hingga  40 o fasa.  Kondisi  ini  tidak  adanya  indikasi terjadinya  pergerseran  fasa  baik  pada  PD  negatif  dan PD positif.
Besar  muatan  PD  (q)  pada  nilai  PD  negatif  -26 pC  hingga  -7450  pC  dan  PD  positif  29  pC  hingga 18830 pC pada penerapan tegangan 4,5 hingga 7 kV. Terjadinya  PD  dalam  isolasi  padat  pada  media  udara dan  minyak  sangat  tergantung  pada  turunan  waktu dari tegangan yang diberikan sedangkan besarnya PD tergantung  pada  tegangan  yang  diberikan  sesaat (Khayam & Alhanif, 2016).
Jumlah PD (n) pada pengujian surface PD isolasi padat-udara  diketahui  dengan  hasil  perhitungan jumlah  sinyal  PD  di  siklus  negatif  dan  positif  pada tegangan  4,5  hingga  7  kV.  Jumlah  PD  negatif sebanyak  318  hingga  818  dan  PD  positif  sebanyak 155  hingga  759.  Hasil  tersebut  memperlihatkan bahwa  PD  negatif  lebih  banyak  dari  jumlah  PD positif,  banyaknya  jumlah  sinyal  PD  tergantung  pada nilai  tegangan  yang  diterapkan.  Bentuk  pola  Phasa memperlihatkan  kecenderungan  kenaikan  besaran muatan positif dan negatif selaras dengan meningkatnya  jumlah  pelepasan  muatan  negatif  dan positif.
2. Surface  Partial  Discharge  pada  isolasi  padat- minyak
Neris Peri Ardiansyah, Resa Pramudita Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 6, No 2, 15 April 2020
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
0 50 100 150 200 250 300 350 -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 PD RC 17 kV Sinus Sudut Phasa (deg) Muatan PD (pC) (a) 0 50 100 150 200 250 300 350 -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 PD RC 20 kV Sinus Sudut Phasa (deg) Muatan PD (pC) (b)

## Gambar 14. Karakteristik Pola fasa φ-q-n (a) 4,5 kV (b) 7 kV berisolasi minyak
Berdasarkan  hasil  pengukuran  pola  PD  pada  RC detektor  pada  isolasi  minyak,  posisi  untuk  sudut Phasa  (φ)  PD  positif    berada  pada  setengah  siklus positif  terletak  pada  10-120 o dan  sudut  Phasa  PD negatif  berada  pada  setengah  siklus  negatif  dan terletak diantara 200-225 o . Hal ini menandakan bahwa muatan  (q)  PD  berada  pada  posisi  tersebut.  Pada isolasi  padat-minyak  memperlihatkan  jumlah  PD positif  lebih  banyak  dari  jumlah  PD  negatif,  dengan jumlah  PD  cenderung  menurun baik pada  PD  negatif maupun positif

## III.5 Diskusi dan Analisis
Untuk  penerapan  sumber  tegangan  dan  besaran PD, tren linear pada  bentuk gelombang  menunjukkan bahwa  ada  kecenderungan  menuju  saturasi  dengan
meningkatnya  laju  perubahan  tegangan.  Hal  tersebut terjadi karena elektron awal umumnya muncul dengan penundaan  stokastik,  yang  mana  tidak  terpengaruh oleh  laju  perubahan  tegangan.  Karena  magnitudo  PD bergantung  pada  tegangan  saat  PD  terbentuk,  hal tersebut  menjelaskan  mengapa  sumber  teggangan mengakibatkan  magnitudo  PD  cenderung  mencapai nilai  tertinggi.  Fenomena  terjadinya  PD  pada tegangan  yang  lebih  tinggi  cenderung  memiliki  sisa medan  listrik  yang  tertinggal  (Wang,  Li,  &  Liu, 2017).  Akibatnya,  penurunan  tegangan  umumnya lebih  tinggi  dari  yang  seharusnya,  dan  muatan  PD juga memiliki cenderung meningkat .
Pada  pola  Phasa  PD  pada  isolasi  udara keberadaan  sudut  pola  Phasa  PD  negatif  pada  setiap kenaikan tegangan berubah-ubah, namun keberadaannya  terletak  pada  sudut  Phasa  180-270 o dalam  siklus  negatif  dan  sudut  pola  Phasa  PD  positif juga berubah-ubah, namun keberadaanya terletak pada sudut Phasa 0-90 o pada siklus positif. Sedangkan pada Isolasi  minyak,  posisi  untuk  sudut  Phasa  (φ)  PD positif    berada  pada  setengah  siklus  positif  terletak pada 10-120 o dan sudut Phasa PD negatif berada pada setengah siklus negatif dan terletak diantara 200-225 o .
Terjadinya  PD  dalam  isolasi  padat  pada  media udara  dan  minyak  sangat  tergantung  pada  turunan waktu  dari  tegangan  yang  diberikan  sedangkan besarnya  PD  tergantung  pada  tegangan  yang diberikan  sesaat  (Khayam  &  Alhanif,  2016).  PD negatif,  muatan  negatif  bergerak  menuju  permukaan isolator dan beberapa muatan ini mencapai permukaan dan  kemudian  diakumulasikan  setelah  kejadian  PD. PD  positif,  muatan  positif  bergerak  ke  permukaan isolator  dan  kemudian,  muatan  ini  menetralkan beberapa muatan negatif yang terakumulasi sebelumnya. Oleh karena itu, dianggap bahwa jumlah pulsa  PD  negatif  dan  positif  adalah  salah  satu parameter  utama  yang  dapat  berhubungan  dengan proses  akumulasi  muatan  (Ardiansyah  &  Khayam, 2019a).
Karakteristik  pelepasan  muatan  PD  pada  isolasi udara  pada  permukaan  PCB  dimana  aktivitas pelepasan  kontinu  pada  permulaan  dan  distribusi Phasa  yang  terdefinisi  dengan  baik  kemungkinan besar  disebabkan  oleh  adanya  elektron  awal  setiap kali  tegangan  awal  tercapai  (Ardiansyah  &  Khayam, 2019b;  Suwarno,  2014).  Sedangkan  pada  isolasi minyak,  setelah  periode  tertentu  pada  pengujian surface  discharge,  terdapat  perubahan  pola  Phasa  PD dimana  jumlah  muatan  berkurang  seperti  yang
Neris Peri Ardiansyah, Resa Pramudita Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 6, No 2, 15 April 2020
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
ditunjukkan pada gambar 14. Kondisi tersebut karena terjadinya proses surface atau creeping discharge pada antarmuka  PCB  yang  terendam  oleh  minyak  dimana gangguan  tersebut  dapat  terjadi  dikondisi  kerja normal.  Surface  discharge  mengakibatkan  adanya proses  perambatan  water  treeing  yang  terjadi  karena adanya  tegangan  terapan  pada  elektroda  yang terhubung  pada  antarmuka  PCB  yang  terhubung  ke grounding (Gulski, 1995).

## IV. K ESIMPULAN DAN S ARAN
Terjadinya  surface  discharge  pada  isolasi  padat- gas  (udara)  dan  isolasi  padat-minyak  dipengaruhi penerapan  tegangan  tinggi  dan  lamanya  waktu penerapan yang terjadi yang memungkinan terjadinya pemulaan  elekron avalanche ,  dan  elektron  bebas. Namun  pada  isolasi  minyak  terjadinya  surface discharge sangat sulit terjadi karena nilai permisivitas naik  hingga  2  kali  lipat  yang  menyebabkan  pada isolasi  minyak  nilai  dari  PD  berada  pada  tegangan yang lebih tinggi dari pada isolasi udara.
Dari dua sensor yang digunakan dalam pengujian bahan  uji  PCB  epoxy  dengan  pengukuran  langsung, induktif  dan  elektromagnetik.  Untuk  pengukuran langsung dengan RC detektor memperlihatkan dimana memiliki  tekanan  rendah  dari  arus  pulsa  karena penerapan  tegangan.  Dengan rise  time dan fall  time lebih  singkat.  Sedangkan  pada  HFCT  memiliki  nilai rise  time dan fall  time lebih  panjang  dengan magnitudo lebih rendah dari RC.
Karakteristik pada bahan isolasi padat-gas (udara) dan  padat-minyak  memperlihatkan  bahwa  nilai permisivitas  bahan  isolasi  berpengaruh  terhadap  nilai tegangan dari tahanan isolasi, posisi sudut fasa, besar muatan, dan jumlah muatan partial discharge

## R EFERENSI
60270,  I.  (2001). High-voltage  test  techniques  - Partial discharge measurements . The Journal of Engineering . https://doi.org/10.1049/joe.2018.0172
Ardiansyah,  N.  P.,  &  Khayam,  U.  (2019a). Characteristics of Surface Discharge around the edges of a circle the PCB on model Plane-plane electrodes  in  Oil  insulation.  In 2019  2nd International  Conference  on  High  Voltage
Engineering  and  Power  Systems  (ICHVEPS)
(pp. 1–6). Denpasar: IEEE. https://doi.org/10.1109/ICHVEPS47643.2019.9
011146
Ardiansyah, N. P., & Khayam, U. (2019b). Discharge Characteristics  of  Acrylic  Surface  Around  the Needle  Tip  of  Needle-Plane  Electrodes. 2018 Electrical Power, Electronics, Communications,
Controls  and  Informatics  Seminar,  EECCIS 2018 , (50), 79–84.
https://doi.org/10.1109/EECCIS.2018.8692812
Arora,  R.,  &  Mosch,  W.  (2011). High  voltage  and electrical  insulation  engineering (IEEE  Press). New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.
Fu,  P.,  Zhao,  Z.,  Li,  X.,  Cui,  X.,  Wen,  T.,  &  Mo,  S.
(2018).  Surface  discharge  characteristics  and initiation mechanism of PEEK in nitrogen under semi-square  voltage. American  Institute  of Physics , 075322 . https://doi.org/10.1063/1.5034060
Ghaffarian,  M.  (2015). Partial  Discharge  Signatures of  Defects  in  Insulation  Systems  Consisting  of Oil
and
Oil-impregnated Paper . https://doi.org/10.13140/RG.2.1.2775.4967
Gulski,  E.  (1995).  Digital  analysis  of  partial discharges. IEEE  Transactions  on  Dielectrics and Electrical Insulation , 2 (5).
Khayam,  U.,  &  Alhanif,  I.  (2016).  Design  of  RC circuit as partial discharge detector. Proceedings  -  Joint  International  Conference on Electric Vehicular Technology and Industrial, Mechanical, Electrical and Chemical  Engineering,  ICEVT  2015  and IMECE 2015 , 323–328. https://doi.org/10.1109/ICEVTIMECE.2015.74 96708
Mansour, D. E. A., Kojima, H., Hayakawa, N., Endo, F.,  &  Okubo,  H.  (2009).  Surface  charge accumulation  and  partial  discharge  activity  for small  gaps  of  electrode/epoxy  interface  in  sf6 gas. IEEE  Transactions  on  Dielectrics  and Electrical Insulation , 16 (4), 1150–1157. https://doi.org/10.1109/TDEI.2009.5211869
Pearson,  J.  S.,  Farish,  O.,  Hampton,  B.  F.,  Judd,  M. D., Templeton, D., Pryor, B. M., & Welch, I. M. (1995).  Partial  Discharge  Diagnostics  for  Gas Insulated  Substations. IEEE  Transactions  on
Neris Peri Ardiansyah, Resa Pramudita Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 6, No 2, 15 April 2020
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
Dielectrics and Electrical Insulation , 2 (5), 893– 905.
Sarathi, R., & Sheema, I. P. M. (2013). Understanding Surface  Discharge  Activity  in  Copper  Sulphide Diffused Oil Impregnated Pressboard under AC Voltages. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation , 21 ,
674–682. https://doi.org/10.1109/TDEI.2013.004039
Suwarno.  (2014).  Phase  resolved  measurement  and simulation  of  partial  discharges  in  solid  and liquid  insulating  materials. Proceedings  of  the International
Symposium on Electrical Insulating Materials , 46–49.
https://doi.org/10.1109/ISEIM.2014.6870716
Wang, J., Li, Q., & Liu, S. (2017).  Characteristics of Partial  Discharge  in  Oil-paper  Insulation System  under  High  Frequency  Voltage. IEEE International  Conference  on  Dielectric  Liquids (ICDL) .