## PEMETAAN INTENSITAS POLUSI PADA ISOLATOR  JARINGAN TRANSMISI

## Lanto Mohamad Kamil Amali
Dosen Teknik Elektro, Universitas Negeri Gorontalo email: kamilamali_gtlo@yahoo.co.id
Abstract  The problem in this study were: (1) how the intensity of pollution sector in the  region  polluted  insulator,  (2)  how polluted  insulator  surface  conductivity Parent substations in each region, (3) how to  profile  an  appropriate  insulators  for substations with different levels of intensity  of  pollution  sector  in  the  region. To  solve  this  problem  pollutant  sampling conducted  on  ceramic  insulators  on  the channel  milestone  substation  switchyard each region at two different points, namely at the top of the insulator and the bottom fin  insulators.  The  results  showed  the intensity  of  pollution  for  every  region  of substation  at  a  concentration  of  0.50  g  /  l has a value of ESDD with dissolved heavy pollutant  levels  (>  0.1  mg/cm2),  while  the value  of  NSDD  categorized  insoluble  low- level pollutants. Maximum leakage current value obtained by GI. Makale 4.73 mA, GI. Sungguminasa 4.47 mA, GI. Tello 4.60 mA, GI. Long Tallo 4.67 mA and GI. Pangkep 4.87 mA.
Keyword  :  Insulator,  Pollutan,  ESDD, NSDD

## I. PENDAHULUAN
Sistem  tenaga  listrik  terdiri  atas  tiga komponen  utama  yaitu:  sistem  pembangkit, sistem  transmisi  dan  distribusi,  serta  beban. Energi listrik yang dibangkitkan pada sistem pembangkit    dikirim  melalui  jaringan transmisi  dan  distribusi  ke  beban  dengan kuantitas  dan  kualitas  yang  baik.  Salah  satu komponen  utama  dari  jaringan  sistem transmisi  dan  distribusi  tenaga  listrik  adalah isolator.
Fungsi utama  isolator  pada  jaringan transmisi  maupun  jaringan  distribusi  tenaga listrik,  yaitu  mengisolir  konduktor  jaringan yang  bertegangan  dengan  tiang  penyangga
konduktor  agar  arus  listrik  tidak  mengalir dari  konduktor  jaringan  ke  tanah.  Jika isolator  tidak  berfungsi  dengan  baik,  daya listrik  yang  seharusnya  dikirimkan  dan dibagikan  pada  konsumen  akan  mempunyai efisiensi  rendah  karena  sebagian  tenaga listrik  itu  akan  hilang  diteruskan  ke  tanah melalui  isolator  tersebut.  Akibat  lain  yang mungkin  terjadi  adalah  gangguan  hubung singkat.
Ada beberapa hal yang dapat membuat isolator gagal melaksanakan fungsinya,  salah  satu  diantaranya  adalah peristiwa
lewat-denyar (flashover).
Terjadinya  lewat  denyar  pada  suatu  isolator tergantung kepada : kekuatan isolasi isolator, tegangan  yang  dipikul  isolator,  temperatur, tekanan  dan  kelembaban  udara  di  sekitar isolator,  dan  konduktivitas  polutan  yang menempel pada isolator tersebut (Tobing,L.B ; Lubis, M, 2007).
Polutan yang  menempel  pada  suatu isolator  berasal  dari  polutan  yang  terdapat pada udara disekitar isolator tersebut. Polutan yang  terbawa  oleh  udara  dapat  menempel pada  permukaan  isolator    karena  gaya gravitasi,  tarikan  elektrostatik  oleh  partikel- partikel bermuatan listrik, perpindahan dielektrophoretik  dari  partikel-partikel  yang mempunyai  permitivitas  tinggi  ke  dalam ruang  yang  mempunyai  divergensi  medan magnet  besar,  penguapan  larutan  atau endapan, dan tangkapan aerodinamik.
Efek  aerodinamik  ini  tidak  hanya dijumpai  di  daerah  yang  kotor  (berdebu), tetapi juga pada isolator yang terpasang jauh (puluhan  km)  dari  sumber  debu.  Hal  ini terjadi karena debu halus dapat diterbangkan oleh  angin  sampai  jarak  yang  sangat  jauh. Jika  debu  tersebut  mengandung  garam  dan plankton kering (yang berasal dari terpecahnya  ombak  laut),  hal  ini  akan menimbulkan  polusi  pada  isolator  yang terkena debu tersebut.
Mengingat bahwa efek aerodinamik ini tidak  hanya  dijumpai  di  daerah  yang  kotor (berdebu),  tetapi  juga  pada  isolator  yang terpasang  jauh  (puluhan  km)  dari  sumber debu, maka dilakukan penelitian pemetaan di beberapa  lokasi  gardu  induk  jaringan transmisi  yang  tersebar  di  wilayah    kerja PLN Sulselrabar.

## II. POLUSI PADA ISOLATOR
Pada  umumnya,  polusi  pada  isolator menurut  sumbernya  dapat  dibagi  dalam empat kategori  (IEC Publication 815, SPLN 10-3B: 1993):

## A. Polusi dari Laut
Tingkat polusi maksimum dari isolator sangat berhubungan dengan jarak lokasi dari laut.  Makin  jauh  dari  laut  makin  sedikit penumpukan yang terjadi. Polusi ini terbawa ke  permukaan  isolator  oleh  angin.  Zat polutan  yang  berasal  dari  laut  berupa komponen konduktif yang bersifat larut yang terdiri  dari  garam-garam  seperti  Natrium Chlorida (NaCl), Magnesium Chlorida (MgCl) dan Natrium Nitrat (NaNO 3 ).

## B. Polusi dari Industri
Komposisi kimia dari polutan jenis ini sangat beragam dan bisa membentuk lapisan yang  menempel  kuat  pada  permukaan isolator,  seperti:  jelaga  dan  asap  dari cerobong  pabrik  serta  debu  dari  pabrik semen.

## C. Polusi  dari Daerah Padang Pasir
Timbunan  polutan  tak  larut  (NSDD  = Nonsoluble  Deposit  Density)  pada  daerah padang  pasir  pada  umumnya  lebih  banyak dari  pada  di  daerah  polusi  laut.  Pada  daerah tertentu  seringkali  terjadi  kombinasi  dari keduanya,  seperti  pada  daerah  berpasir  yang dekat  pantai.  Garam  laut  yang  menempel pada  permukaan  isolator terlapisi  oleh  debu yang terbawa dari padang pasir. Pada daerah tersebut  besarnya  ESDD  dan  NSDD  bisa melebihi 1,0 mg/cm 2 (IEC Publication 815).

## D. Polusi dari Gunung Berapi
Polutan  yang  berasal  dari  letusan gunung  berapi  berbentuk  debu-debu  dari berbagai  ukuran  dengan  senyawa  utama
silikat  (SiO 2 )  dan  alumina  (Al 2 O 3 ).  Nilai NSDD  pada  daerah  ini  dapat  mencapai  dan 0,8 mg/cm 2 (Patras,L.S et al,2007).

## III. METODE EKSPERIMEN

## A. Tempat dan Prosedur Penelitian
Penelitian dilaksanakan di daerah kerja PT.  PLN  (Persero)  Area  Penyaluran  dan Pengatur  Beban  (AP2B)  Sistem  Sulsel khususnya  pada  Gardu  Induk:  Makale, Sungguminasa,  Tello,  Tallo  Lama,  Pangkep yang  masing-masing  mewakili  kawasan pegunungan,  persawahan,  perkotaan,  pantai dan perindustrian. Data yang diperoleh  diuji di Laboratorium Kimia Analitik dan Laboratorium  Tegangan  Tinggi  Politeknik Negeri Ujung Pandang.
Metode  dan  prosedur  yang  digunakan dalam  menganalisis  intensitas  polusi  gardu induk  masing-masing  kawasan  difokuskan pada  dua  analisis  yaitu  analisis  sifat  kimia untuk  menentukan  komposisi  unsur  dan konduktifitas larutan, dan analisis sifat listrik untuk  mengetahui  konduktifitas  arus  bocor pada permukaan isolator.

## B. Metode Analisis Sifat Kimia
Komposisi  unsur  kimia  dari  sampel polutan masing-masing gardu induk,
digunakan  spektrofotometer,  dengan  alat  ini dapat  ditentukan  konsentrasi  ion-ion  logam atau komponen polutan yang bersifat terlarut serta komponen polutan tidak larut. Pengujian  sampel  polutan  dari  masing- masing  gardu  induk  dilakukan  pada  dua bagian  dari  sirip  isolator  yakni  bagian  atas sirip  isolator  (kode  A)  dan  bagian  bawah sirip isolator (kode B) (Taufik,A,2008).
C. Metode Pengukuran

## Konduktivitas
Larutan Polutan
Pengukuran  konduktivitas  dilakukan dengan  alat  ukur  konduktometer  Metrhom. Alat  ini  mempunyai  daerah  pengukuran mulai dari 0,1 µS, sampai 1000 mS. Alat ini telah  dilengkapi  dengan  koreksi  temperatur berupa ATC- Automatic Temperatur
Compensation    sehingga data  yang  didapat tidak  perlu  dikonversikan  lagi.  Setelah dilakukan pengukuran konduktivitas langkah selanjutnya  menentukan  nilai  ESDD  dan
 A C R1 Tr ~ A. S C F I. S B 220 V V
NSDD menggunakan persamaan (Patras,L.S; Pakpahan,M.P;Suwarno,2007):
(1)
dimana:
ESDD= Equivalent  Salt  Deposit  Density, mg/cm 2
S a = Kadar garam NaCl, kg/m 3 V d = Volume air destilasi, cm 3 A ins =  Luas  bagian  permukaan  isolator tempat pengambilan sampel polutan, cm 2 (2) dimana: NSDD = Nonsoluble Deposit Density,
mg/cm 2
M 1
= Massa  kapas  kering  bersih  (tanpa polutan), mg M 2 = Massa kapas kering terkontaminasi (berpolutan), mg A ins = Luas  bagian  permukaan  isolator tempat pengambilan sampel polutan, cm 2 D. Metode pengukuran konduktivitas permukaan isolator
Pengukuran  konduktivitas  dilakukan untuk  empat  kondisi  keadaan  (Manjang,S; Herman, 2007), yaitu :
1. Kondisi  bersih  kering  (tanpa  polutan  dan tanpa pembasahan).
2. Kondisi  bersih basah  (tanpa  polutan  dan dengan pembasahan)
3. Kondisi  terpolusi  kering  (dengan  polutan dan tanpa pembasahan)
4. Kondisi  terpolusi  basah  (dengan  polutan serta pembasahan)
Prosedur dan skema eksperimen pengukuran konduktivitas permukaan isolator  pada  kondisi  bersih-kering  dan bersih-basah  ditunjukkan  seperti  dibawah. Pengukuran  pada  dua  buah  isolator  keramik tongak 40 kV dan 70 kV.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Analisis Komposisi Unsur Kimia
Dari  analisa  komposisi  unsur  dengan menggunakan  spektrofotometer  didapatkan
rata-rata  komposisi  unsur  dari  sirip  bagian atas  dan  bawah  Isolator  polutan  gardu induk tiap kawasan seperti pada Tabel 1.
Berdasarkan  tabel  1  kandungan  kimia terbesar  adalah  Na  dan  Cl  kemudian  disusul S,  Ca,  Mg.  Untuk  daerah industri GI. Pangkep tidak ditemukan kandungan Na dan Cl  ,  akan  tetapi  kandungan  unsur  Besi  (Fe) cukup  tinggi  sebesar  2,970%,    unsur  besi (Fe) ini juga ditemukan di daerah GI. Makale sebesar 0,265%.

## Gambar 1. Skema pengukuran arus bocor
pada isolator uji
Keterangan gambar: Tr : Trafo tegangan tinggi, 220 V/100 kV
C : Kapasitor tegangan tinggi, 100pF R 1 : Tahanan pelindung, 10 MOhm
SB : Sela bola untuk proteksi  tegangan lebih, jarak 0,5 cm mA : Miliamperemeter digital bolak-balik
S : Sampel uji (isolator uji)
CF : Alat ukur tegangan puncak Chubb &

## Fortesque

## Tabel 1. Komposisi unsur polutan gardu
induk tiap kawasan Unsur Komposisi Unsur pada Larutan Uji % Gardu Induk Mkale S.Minas a Tello Tallo Lam a Pngk p Tembaga (Cu) 0 0 0 0 0 Kalsium (Ca) 0,188 0,975 0,220 1,595 0.640 Magnesiu m (Mg) 0,205 0,290 0,095 0,435 0.990 Chlorida (Cl) 12,99 0 19,275 19,03 5 3,695 0
ins d a A V S ESDD . = ins A M M NSDD 1 2 − =
Natrium (Na) 20,05 0 26,890 43,38 0 1,450 0 Posfor (P) 0,935 0,245 0,085 0,400 0,095 Besi (Fe) 0,265 0 0 0 2,970 Sulfur (S) 0,025 1,050 0,520 0,085 0,095 B. Pengukuran Konduktivitas larutan Polutan Proses pengujian pengukuran konduktivitas  larutan  polutan  gardu  induk tiap kawasan, dilakukan dengan 5
konsentrasi larutan yang berbeda, yakni: 0,10 g/l,  0,20  g/l,  0,30  g/l,  0,40  g/l,  dan  0,50  g/l, dan  diperoleh  rata-rata  konsentrasi  tiap larutan  dari  sirip  atas  dan  bawah  isolator pada  Gardu  Induk  tiap  kawasan  seperti  pada Tabel 2.

## Tabel 2. Konduktivitas larutan polutan Gardu Induk tiap Kawasan
Konsentr asi Larutan (g/l) Konduktivitas Larutan Uji (µS/cm) Gardu Induk Mkle S.minasa Tello Tallo Lama Pngkp 0,10 0 194 129 130,5 0 0,20 611.5 594,5 485 600 310,5 0,30 718 751,5 1382 991 1475 0,40 2760 2860 2655 2940 2705 0,50 3930 4100 3820 4225 3835 Dari hasil  pengujian  konduktivitas  di atas, nampak bahwa penambahan konsentrasi larutan polutan akan menyebabkan peningkatan konduktivitas larutan uji.

## C. Penentuan ESDD dan NSDD
Hasil pengukuran  konduktivitas  pada Tabel  2  serta  dengan  menghitung  kadar garam  NaCl  (kg/m 3 )  dalam  larutan  polutan menggunakan persamaan (Patras,L.S;
Pakpahan,M.P;Suwarno,2007) :
(3) dimana :
S a = kadar garam NaCl, kg/m 3 σ 20 = konduktivitas garam pada
20 o C, µ S/cm Dapat  dihitung  nilai  ESDD pada konsentrasi  polutan  terbesar  yakni  0,50  g/l dengan menggunakan persamaan 1, sehingga diperoleh nilai rata-rata ESDD dari sirip atas dan  bawah  isolator  Gardu  Induk  tiap kawasan seperti pada Tabel 3.
Dari  Tabel  3  di  atas,  nampak  bahwa  nilai ESDD  rata – rata  polutan  Gardu  Induk  tiap
kawasan  diklasifikasikan  pada  level  polusi berat..
Dengan  menggunakan  persamaan  2. Dapat dihitung nilai  rata-rata  NSDD  seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.

## Tabel 4. Nilai NSDD Polutan Gardu Induk
tiap kawasan
NSDD (mg/cm 2 ) Gardu Induk Mkle S.minas a Tello Tallo Lam a Pngkp 0,12 80 0,1349 0,14 32 0,11 24 0,0808
Berdasarkan  Tabel  4  diatas  ,  nilai
NSDD  (kandungan  polutan  tak  larut)  Gardu
Induk  pada  tiap  kawasan  dikategorikan sebagai  tingkat  polutan  tak  larut  rendah rendah.
D. Analisis Konduktivitas Permukaan Isolator Hasil Pengujian konduktivitas permukaan  isolator  untuk keempat  kondisi pengujian, diperoleh perbandingan nilai rata-
rata arus bocor seperti pada Tabel 5.
Data pada    Tabel  5,  menunjukan bahwa  polutan  gardu  induk  tiap  kawasan memberikan  pengaruh  negatif  yang  cukup besar  terhadap  kinerja  isolator  terpasang pada Gardu Induk tersebut.
Tabel 5. Perbandingan nilai arus bocor rata- rata isolator uji pada berbagai kondisi
pengujian
No Jenis Pengujian Arus Bocor (mA) 40 kV 70 kV 1 Bersih kering 4,27 4,33 2 Bersih basah 4,40 4,47 3 Terpolusi kering : A. GI. Makale B. GI. S.minasa C. GI. Tello D. GI. Tallo Lama E. GI. Pangkep 4,53 4,33 4,40 4,40 4,47 4,67 4,07 4,40 4,47 4,40
03 , 1 20 4 ) 10 7 , 5 (  × × = − a S
4 Terpolusi Basah : A. GI. Makale B. GI. S.minasa C. GI. Tello D. GI. Tallo Lama E. GI. Pangkep 4,73 4,47 4,47 4,67 4,60 4,73 4,40 4,60 4,67 4,87

## E. Evaluasi Isolator Terpasang
Isolator  yang  terpasang  pada  gardu Induk  semua  kawasan  didaerah  kerja  PLN Sulselrabar  mempuyai  profil  sama  yakni profil ‘‘Terbuka‘‘. Sampel isolator berjumlah 5 buah terdiri atas 2 tipe isolator 70 kV dan 3 tipe isolator 150 kV.
Berdasarkan  hasil  kajian  ,  Penekanan nilai  parameter  C  dan  s/p terdapat  isolator yang  tidakj  memenuhi  standar  IEC  dan SPLN  10-3B  yakni  :  isolator  GI.  Tello,  GI. Makale,  GI.  Pangkep  dan  untuk  nilai  s/p yang tidak memenuhi standar hanya ditemukan pada GI. Tello.

## F. Penentuan Profil Isolator
Berdasarkan  hasil  kajian  di  atas,  maka ke  lima  kawasan  gardu  Induk  tersebut mempunyai tingkat intensitas polusi lingkungan tinggi dan ini akan menyebabkan menurunnya kinerja isolator-isolator tersebut, untuk mengatasi hal tersebut dapat dilakukan 2 cara :
1. Melakukan penjadwalan maintenance
isolator  yang  lebih  intensif  (disesuaikan dengan  pengalaman  dilapangan)  hal  ini perlu  dilakukan  secara  berkala  agar pelepasan-pelepasan  muatan  yang  sering terjadi  pada  isolator  tidak  berlanjut  pada terjadinya flashover yang dapat mengakibatkan terganggunya system 2. Melakukan  penggantian  isolator  yang lama dengan isolator yang baru. Penggantian ini dapat dilakukan dengan 2 alternatif isolator baru, yakni:
a. Isolator baru dengan jarak minimum antar sirip  (C)  serta  rasio  antar  spasi  dan rentangan sirip (s/p) yang lebih besar.
b. Pemasangan  isolator  baru  yang  didesain khusus  untuk  kawasan  yang  laju endapan polusinya  tinggi  atau  isolator  baru  yang memiliki  bahan  isolasi  yang  lebih  baik dan  terbukti  memiliki  kinerja  yang  lebih baik  jika  diterapkan  pada  gardu  induk
dengan  tingkat  polusi  lingkungan  yang tinggi. Pemasangan profil terbuka dengan posisi vertical perlu diubah sesuai tingkat intensitas polusi.

## V. KESIMPULAN
Dari  penelitian  ini,  ditarik  kesimpulan sebagai berikut:
1. Polutan  GI.  Makale,  GI.  Sungguminasa,
GI.  Tello,  GI.  Tallo  Lama  mengandung beberapa  unsur  yang  bersifat  konduktif, yakni  Na,  Cl,  Mg,  S,  Ca,  P  dengan komposisi  unsur  pada  larutan  uji  pada umumnya sangat besar.
2. Polutan pada GI. Makale selain mengandung    unsur  Na,  Cl,  juga mengandung  unsur  Fe  yang  rata-ratanya sebesar  0,265%,  sedangkan  GI.  Pangkep tidak mengandung unsur  Na dan Cl, akan tetapi  mengandung  unsur  Fe  yang  rata- ratanya besar yaitu 2,97 %.
3. Intensitas  polusi  untuk  setiap  kawasan Gardu  Induk  pada  konsentrasi  0,50  g/l memiliki  nilai  ESDD  sebagai  berikut  GI. Makale  sebesar  2,1819  mg/cm 2 ,  GI. Sungguminasa  sebesar    3,3536  mg/cm 2 , GI.  Tello  sebesar    3,2224  mg/cm 2 ,  GI Tallo lama sebesar  3,8909  mg/cm 2 , GI. Pangkep  sebesar  3,2043  mg/cm 2 dan dikategorikan  sebagai  tingkat  polutan terlarut berat (> 0,1 mg/cm 2 ).
4. Intensitas  polusi  untuk  setiap  kawasan Gardu  Induk  memiliki  nilai  NSDD sebagai  berikut  GI.  Makale  sebesar 0,1280  mg/cm 2 ,  GI.  Sungguminasa sebesar    0,1349  mg/cm 2 ,  GI.  Tello sebesar    0,1432  mg/cm 2 ,  GI  Tallo  lama sebesar    0,1124    mg/cm 2 ,  GI.  Pangkep sebesar 0,0808 mg/cm 2 dan dikategorikan sebagai tingkat polutan tak larut rendah.
5. Nilai  arus  bocor  maksimum  diperoleh pada  kondisi  pengujian  terpolusi  basah dengan  penyemprotan  polutan  Gardu Induk  tiap  kawasan  sebagai  berikut  GI. Makale sebesar 4,73 mA, GI.
Sungguminasa sebesar 4,47 mA, GI. Tello sebesar  4,60  mA,  GI.  Tallo  lama  sebesar 4,67  mA  dan  GI.  Pangkep  sebesar  4,87 mA.
6. Pada  umumya  profil  isolator  yang digunakan di setiap kawasan gardu Induk
adalah sama, yaitu profil  terbuka. Berdasarkan 4 parameter yang mencirikan profil  suatu  isolator  yang  dipasang, terdapat 2 parameter yang tidak memenuhi  standar,  yaitu  pada  parameter jarak  minimum  antar  sirip  untuk  GI. Makale,  GI.  Pangkep  dan  GI.  Tello  serta rasio antar spasi dan rentangan sirip pada GI. Tello.
7. Tingginya  tingkat  polutan  pada  setiap kawasan  Gardu  Induk  disebabkan  oleh penggunaan profil isolator terbuka, sedangkan  seluruh  Gardu  Induk    terletak pada  kawasan  yang  terbuka,  sehingga isolator  yang  sesuai    untuk  digunakan adalah profil isolator terlindung atau  jenis isolator berbahan polimer.

## DAFTAR PUSTAKA

## Manjang,  S;,  Herman,  2007, Kajian  Kinerja
Isolator  20  kV  di  Bawah  Intensitas Polusi  Tinggi  pada  Gardu  Distribusi PT. Semen Tonasa, Proseedings SNTK, Makassar, Hal 54-67 Patras,L.S;Pakpahan  M.P;  Suwarno,  2007. Mapping of Pollution Based on ESDD and  NSDD  Value  at  The  Minahasa Electric Distribution System, International  Conference  on  Electrical Engineering  and  Informatics,  ITB, Bandung, Hal 790-793 SPLN 10-3B, 1993. Tingkat Intensitas Polusi Sehubungan dengan Pedoman Pemilihan Isolator, Deptamben PLN,Jakarta, Hal 3-10. Taufik,  A,  2008, Kajian  Intensitas  Polusi dan  Hubungannya  Terhadap  Profil
Isolator  keramik  Pasangan  Luar (Studi  kasus  GI  Jeneponto  150  kV), Thesis  Pascasarjana  Elektro  UNHAS, Makassar, Hal. 30-40. Tobing,L.B;  Lubis,  M.,  2007, Hubungan Intensitas  Polusi  Isolator  jaringan Distribusi  Sumatera  Utara  dengan
Jarak  Lokasi  Isolator  dari  Pantai, Jurnal Teknik Elektro Vol 7 no.2,Medan, Hal. 63-67.