Studi Pola Arus Bocor Isolator Keramik Selama Waktu Pemakaian 24 Jam
Dini Fauziah 1 , Waluyo 2 , Ismail Muhammad Khaidir 3
123 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Industri, ITENAS, Bandung Email: dinifauziah@itenas.ac.id

## ABSTRAK
Isolator  merupakan  komponen  yang  penting  dijaga  keandalannya  dalam  sistem  transmisi  dan distribusi tenaga listrik. Isolator rentan mengalami kegagalan akibat lingkungan, karena terpapar langsung  kondisi  dimana  isolator  tersebut  terpasang.  Salah  satu  jenis  isolator  yang  sering digunakan adalah bahan keramik, dimana memiliki kelebihan diantaranya kekuatan mekanik yang cukup  handal.  Namun  kekurangan  isolator  jenis  ini  adalah  sifat  permukaannya  yang  hidrofilik, yaitu  mudah  menyerap  air  sehingga  bila  digunakan  pada  kelembaban  tinggi  cenderung memicu timbulnya  arus  bocor.  Arus  bocor  merupakan  parameter  penting  pada  isolator  karena  sering menjadi  penyebab  kegagalan  isolator.  Untuk  mengetahui  seberapa  besar  pengaruh  kondisi lingkungan terhadap arus bocor, dilakukan pengujian terhadap isolator keramik dalam waktu 24 jam. Data arus bocor diambil setiap 3 jam untuk melihat perubahannya  berdasarkan perubahan kelembaban,  dan  suhu  lingkungan.  Hasilnya  didapat  bahwa  semakin  tinggi  kelembaban  udara, dan semakin rendah suhu lingkungan maka arus  bocor semakin tinggi. Hasil penelitian ini dapat dijadikan  acuan  untuk  mengantisipasi  kegagalan  isolator  keramik  akibat  arus  bocor  sehingga keandalan sistem tenaga listrik dapat terjaga.
Kata kunci : Isolator keramik, Lingkungan, Kelembaban, Suhu.

## ABSTRACT
Isolator  is  an  important  component  that  must  be  maintained  to  keep  electric  power transmission and distribution system reliability. Isolators are susceptible to failure due to the environment,  because  they  are  directly  exposed  to  conditions  where  the  insulator  installed. Ceramic  insulator  is  one  type  of  isolator  that  is  often  used,  which  has  advantages  including mechanical  strength  that  is  quite  reliable.  However,  the  lack  of  this  type  of  isolator  is  its hydrophilic surface, which is easy to absorb water so that when used at high humidity tends to trigger a leakage current. Leakage current is an important parameter in an insulator because it can be a cause due to insulator failure. To find out how environmental conditions impact on leakage currents along day, a ceramic isolator is tested within 24 hours. Leakage current data is  taken  every  3  hours  to  see  the  changes  based  on  changes  in  humidity,  and  ambient temperature. The result is the higher humidity of the air, and the lower ambient temperature, can make insulator leakage current rise up. The results of this study can be used as a reference to anticipate the failure of ceramic insulators due to leakage currents so that the reliability of the electric power system can be maintained.
Keywords : ceramic insulator, environtment, humidity, temperature.

## 1. PENDAHULUAN
Kebutuhan  energi  listrik  hari  demi  hari  semakin  meningkat,  perlu  dilakukannya  suatu perencanaan  dalam  sistem  ketenagalistrikan  yang  dapat  menyediakan  energi  listrik  yang handal.  Keandalan  suatu  sistem  tenaga  listrik  salah  satunya  ditopang  oleh  perencanaan sistem  transmisi  dan  distribusi  yang  baik,  dimana  salah  satu  komponen  utama  dari  sistem distribusi dan transmisi adalah isolator.
Salah  satu  jenis  isolator  yang  sering  digunakan  adalah  jenis  isolator  keramik  dimana memiliki kelebihan pada kekuatan mekaniknya sehingga tidak mudah  mengalami kerusakan ketika  mengalami  degradasi  akibat  cuaca.  Namun  kekurangan  jenis  isolator  ini  adalah dari sifat  hidrofiliknya  yang  membuat  air  mudah  menyerap  di  permukaan  isolator  dan  memicu terjadinya arus bocor.
Arus  bocor  merupakan  suatu  besaran  yang  unik,  dimana  selalu  berubah-ubah  tergantung kondisi  lingkungan  pada  saat  pengukuran  dilakukan  sehingga  monitoring  secara  terus- menerus  penting  dilakukan  untuk  mengetahui  kondisi  actual  dari  permukaan  isolator.  [1]. Kondisi  lingkungan  yang  dimaksud  adalah  kelembaban  dan  temperature  dimana  kedua parameter  ini  sangat  erat  korelasinya  dengan  perubahan  arus  bocor  [2]  Sehingga  dapat dikatakan  bahwa  arus  bocor  merupakan  alat  diagnosis  bagi  sebuah  isolator  yang  penting untuk diketahui setiap saat.
Pada beberapa area pemasangan isolator, terdapat polusi tergantung pada kondisi lingkungan isolator  tersebut  dipasang.  Pada  beberapa  tempat  polusi  tersebut  sangat  rendah  sehingga tidak berpengaruh secara signifikan. Namun pada area seperti pantai [3], geothermal [4] dan area  industri  [5]  tingkat  polusi  perlu  dipertimbangkan  dalam  analisis  arus  bocor  isolator karena  akan  berpengaruh  pada  flashover  isolator  tersebut.  [6,7].  Arus  bocor  isolator merupakan  alat  monitoring  yang  cukup  akurat  karena  merepresentasikan  aktifitas permukaan  yang  berkaitan  dengan  kondisi  elektrik  nya  akibat  tekanan  lingkungan  [8]. Semakin tinggi kelembaban di lingkungan sekitar isolator, maka semakin tinggi arus bocor yang dapat terjadi [9].

## 2. METODOLOGI

## 2.1 Sampel yang digunakan
Sampel  yang  digunakan  pada  pengujian  ini  adalah  keramik  isolator  jenis  pin  dengan tegangan nominal 12 kV. Sampel ditunjukkan pada gambar 1.

## Gambar 1. Sampel isolator keramik yang digunakan

## 2.2  Pengambilan Data Arus Bocor
Pengambilan  data  arus  bocor  isolator  dilakukan  dengan  memberikan  tegangan  nominal secara terus menerus pada kondisi udara luar. Penelitian bertujuan untuk mengetahui kinerja isolator  keramik  dalam  pemakaian  24  jam.  Oleh  karena  itu  pengukuran  dilakukan  setiap  3 jam  sebanyak  8  kali.  Pada  setiap  pengukuran  arus  bocor,  dilakukan  juga  pengukuran parameter  lingkungan  yaitu  kelembaban,  suhu  dan  intensitas  cahaya  untuk  melihat pengaruhnya terhadap arus bocor.

## Gambar 2. Rangkaian pengujian arus bocor
Rangkaian  pengujian  arus  bocor  ditunjukkan  pada  gambar  2.  Arus  bocor  yang  mengalir di permukaan  isolator diukur  dengan  mengambil  data tegangan  yang  melalui  variable  resistor seri  melalui  osiloskop  yang  selanjutnya  diolah  melalui  komputer.  Kemudian  untuk mengetahui  tegangan  yang  masuk  ke  isolator,  tegangan  sumber  juga  diukur  yaitu  melalui divider  capacitor  yang  terpasang  sebagai  pembagi  tegangan  sehingga  dapat  terbaca diosiloskop.

## 2.3 Pengukuran Parameter Lingkungan
Parameter  lingkungan  yang  diukur  adalah  kelembaban,  suhu  dan  intensitas  cahaya. Kelembaban  dan  suhu  diukur  menggunakan  higrometer  yang  ditunjukkan  pada  gambar  3. Sedangkan intensitas cahaya diukur menggunakan lux meter yang ditunjukkan pada gambar
4.  Pengambilan  data  parameter  lingkungan  selalu  dilakukan  setiap  pengambilan  data  arus bocor untuk mengetahui pengaruhnya.
Gambar 3. Pengukuran suhu dan kelembaban
Gambar 4. Pengukuran intensitas cahaya

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel  1  menunjukkan  parameter  yang  terukur  pada  setiap  pengukuran  arus  bocor.  Terlihat bahwa  pada  setiap  pengukuran,  parameter  lingkungan  berubah  tergantung  waktu. Kelembaban tertinggi  sebesar  90.80 %  terjadi  pada  pukul  6.00  sedangkan  terendah  sebesar 37.90 pada pukul 12.00. Intensitas cahaya tertinggi yaitu 88100 pada pukul 12.00 sedangkan terendah sebesar 0.66 pada pukul 21.00. Suhu tertinggi sebesar 31.4 yaitu pada pukul 12.00 dan  terendah  sebesar  22.2  pada  pukul  6.00.  dari  ketiga  parameter  tersebut  dapat  ditarik kesimpulan  bahwa  ada  dua  kategori  kondisi  lingkungan  ekstrim  dalam  24  jam,  yaitu  saat cuaca  paling  terang  dimana  intensitas  cahaya  tinggi,  suhu  tinggi  serta  kelembaban  rendah, dan saat cuaca paling gelap dimana intensitas cahaya rendah, suhu rendah serta kelembaban tinggi.  Hal  ini  tentu  dapat  berpengaruh  pada  arus  bocor  isolator  keramik  yang  sangat tergantung pada kondisi lingkungan.
Tabel 1. Parameter lingkungan
No Waktu Suhu ( 0 C) Cahaya (lux) Kelembaban (%) Ket 1 3:00 22.9 0.82 87.60 Berkabut 2 6:00 22.2 1181 90.80 Berkabut 3 9:00 28.8 69700 51.20 Cerah 4 12:00 31.4 88100 37.90 Cerah 5 15:00 29.3 41500 48.60 Cerah 6 18:00 28.1 3.21 57.40 Cerah 7 21:00 23.6 0.66 77.30 Cerah 8 0:00 23.3 1.52 81.40 Cerah Tabel 2. Hasil pengujian arus bocor No Waktu Arus Bocor (Mikro Ampere) 1 3:00 37.9 2 6:00 38.5 3 9:00 27.1 4 12:00 26.3 5 15:00 26.9 6 18:00 31.3 7 21:00 32.3 8 0:00 35.3
Berdasarkan  Tabel  2  terlihat  bahwa  arus  bocor  tertinggi  terjadi  pada  pukul  6.00  dimana kelembaban  tertinggi  dan  suhu  terendah  terjadi  sehingga  dapat  disimpulkan  ketika  udara lingkungan  basah  mengenai  permukaan  isolator  dapat  memicu  naiknya  arus  bocor  isolator keramik  dimana  jenis  isolator  ini  memiliki  permukaan  yang  hidrofilik  sehingga  mudah menyerap air. Sebaliknya, arus bocor terendah terjadi pada pukul 12.00 dimana kelembaban terendah dan suhu tertinggi terjadi. Pada waktu tersebut permukaan isolator kering sehingga tidak cukup konduktif untuk terjadinya arus bocor. Grafik waktu pengukuran terhadap besar arus bocor ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4. Grafik waktu pengukuran terhadap arus bocor
Kenaikan arus bocor akibat tingginya kelembaban dapat juga dipengaruhi lokasi penempatan isolator  pasang  luar.  Semakin  tinggi konduktifitas  udara di  sekitar isolator  misalnya daerah pantai,  maka  arus  bocor  semakin  tinggi  sehingga  dapat  memicu  terjadinya  flashover  yang
mengakibatkan  terganggunya  system  penyaluran  tenaga  listrik.  [10].  Kelembaban  tinggi yang  terjadi  juga  dapat  meningkat  ketika  terjadi  hujan.  Saat  itu  arus  bocor  isolator  dapat meningkat  tajam.  Namun  keuntungan  yang  dapat  diambil  setelah  hujan  yaitu  adanya pembersihan  permukaan  alami  sehingga  arus  bocor  setelah  hujan dapat  bernilai  lebih  kecil dibandingkan sebelum hujan [11].
Berdasarkan hasil pengukuran arus bocor isolator keramik dengan parameter lingkungannya, dapat  disimpulkan  bahwa  isolator  keramik  lebih  cocok  ditempatkan  pada  daerah  yang cenderung memiliki suhu tinggi sehingga kelembaban lingkungannya cukup rendah. (valdi)

## 4. SIMPULAN
Pengujian  Arus  bocor  isolator  dapat  menjadi  parameter  untuk  menentukan kondisi isolator. Karena  isolator  keramik  memiliki  sifat  hidrofilik,  maka  kelembaban  sangat  berpengaruh pada  besarnya  arus  bocor  dimana  semakin  tinggi  kelembaban,  semakin  besar  arus  bocor isolator dimana pada hasil pengukuran selama 24 jam kelembaban tinggi terjadi pada waktu malam hari.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Isaias, R., Ramiro, H., dan Gerardo, M. (2012). “Measurement of Leakage Current for Monitoring  the Performance  of  Outdoor  Insulators  in  Polluted  Environments”, IEEE Electrical Insulation Magazine, 28, No. 4.
[2] Meyer, L.H., dkk. (2011). “A Study of the Correlation of Leakage Current, Humidity and  Temperature  of  25  kV  Insulators  in  Urban  and  Rural  Areas”, Annual  Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena.
[3] Dini,  F.,  Heldi,  A.,  Rachmawati,  dan  Suwarno.  (2017).  “The  Effect  of  Coating  on Leakage  Current  Characteristic  of  Coast  Field  Aged  Ceramic  Insulator ”,  4th International  Conference  on  Electrical  Engineering,  Computer  Science  and Informatics (EECSI).
[4] Waluyo,  Ngapuli,  I.  S.,  Suwarno,  dan  Maman  A.D.,  (2010).  “Leakage  Current  and Pollutant  properties  of  Porcelain  Insulators  from  the  Geothermal  Area”,  ECTI Transactions on Electrical Eng., Electronics, And Communications 8, No.1.
[5] Lanto, M.  K.  A.  (2012). “Analisis Pengujian  Arus  Bocor Line  Post Insulator 70 KV yang Terkontaminasi Polutan Industri”, Jurnal Ilmiah Foristek 2, No. 1.
[6] Muhammad,  A.,  Salman,  dan  Ali.  (2009).  “Monitoring  of  Leakage  Current  for Composite
Insulators and Electrical Devices”, Advanced Study Center Co. Ltd .
[7] Pylarinos,  dkk.  (2010). “Monitoring  Leakage  Current  Waveforms  in  the  Field”, 7th Mediterranean  Conference  and  Exhibition  on  Power  Generation,  Transmission, Distribution and Energy Conversion (MedPower 2010).
[8] Dianisios, P.,  Kiriakos,  S.,  Eleftheria, P.  (2011). “Measuring  and  Analyzing  Leakage Current for Outdoor Insulators and Specimens”, Advanced Study Center Co. Ltd.
[9] Obet.  P.,  dan  Syahrawardi.  (2016).  “Pengaruh  Kelembaban  Terhadap  Arus  Bocor Isolator Piring Jenis Porselen Terpolusi Abu Vulkanik”. Jurnal Singuda Ensikom 14, NO.38.
[10] Kailin,  W.,  dkk.  (2015).  “Analysis  on  Flashover  Performance  of  Polluted  Porcelain Insulators  in  High  Conductivity  Fog  Environment”, Annual  Report  Conference  on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena.
[11] Zico,  V.,  dan  Hendra,  Z.  (2014).  “ Pengaruh  Pembersihan  oleh  Hujan  Terhadap Arus Bocor Isolator Pin-Post 20 Kv Terpolusi”, SINGUDA ENSIKOM 8, No. 2.