Partial Discharge yang Merusak Isolasi SF6 pada Gas Insulated Switchgear
(GIS)  Tiga Fasa Pengaruh Keberadaan Partikel Asing
Abednego Setiabudi Sianturi 1 , Josie Sidharta 2
Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Widya Kartika Jl. Sutorejo Prima Utara II/1, Kota Surabaya Telp. +62315922403/5926359, Fax. +6231 5925790 e-mail : abedss89@yahoo. co. id 1 , josiesidharta09@gmail. com 2

## ABSTRACT
This  paper  analyzes  the  effect  of  the  presence  of  foreign  particles  on  an  equilateral arrangement  of  3  phase  gas  insulated  switchgear  (GIS)  insulation  equipment.  Gas Insulated Switchgear (GIS) that uses SF6 insulation, partial discharge will occur as the insulation  ages  and  there  are  several  other  factors  that  affect  the  insulation.  Partial Discharge needs to be detected to avoid failures that cause damage to equipment in the GIS.  In  this  calculation,  the  electric  field  characteristics  will  be  analyzed  in  3-phase equilateral GIS by varying the location of the particles in the GIS tank. Particles are modeled to have a length of 5 mm and a thickness of 0.5 mm located in a 3 phase GIS equilateral arrangement with a tank diameter of 150 mm and a conductor diameter of 25  mm.  The  electric  field  calculations  are  reviewed  at  several  points  in  the  3-phase equilateral  GIS  tank.  The  simulation  and  calculation  of  the  electric  field  were calculated with FEM method software. The results of the calculations show that there are differences in the characteristics of the electric field between normal GIS and GIS where foreign particles are present. The difference in these characteristics can be seen in the magnitude of the electric field, and the ratio of eccentricity from some point of view.
Keywords : gas insulated switchgear, equilateral, foreign particles, electric field eccentricity ratio

## ABSTRAK
Paper  ini  menganalisa  tentang  pengaruh  keberadaan  partikel  asing  pada  peralatan hubung isolasi gas/ gas insulated switchgear (GIS) 3 fasa susunan equilateral. Untuk Gas  Insulated  Switchgear  (GIS)  yang  memakai  insulasi  SF6,  maka  partial  discharge akan terjadi seiring dengan bertambahnya umur insulasi serta adanya beberapa faktor lain  yang  mempengaruhi  isolasi  tesebut.  Partial  Discharge  perlu  dideteksi  untuk menghindari terjadinya kegagalan yang menyebabkan kerusakan pada peralatan pada GIS.  Pada  perhitungan  ini,  akan  dianalisa  karakteristik  medan  listrik  pada  GIS equilateral  3  fasa  dengan  memvariasikan  letak  partikel  dalam  tangki  GIS.  Partikel dimodelkan memiliki panjang 5 mm dan ketipisan 0.5 mm terletak di dalam GIS 3 fasa susunan equilateral dengan diameter tangki 150 mm dan diameter konduktor 25 mm. Perhitungan medan listrik ditinjau pada beberapa titik dalam tangki GIS equilateral 3 fasa.  Simulasi  dan  perhitungan  medan  listrik  dilakukan  dengan  perangkat  lunak menggunakan  metode finite  element  method (FEM).  Hasil  dari  perhitungan menunjukkan adanya perbedaaan karakteristik medan listrik antara GIS normal dengan GIS yang terdapat partikel asing. Perbedaan karakteristik ini dapat dilihat pada besar medan listrik, dan rasio eksentrisitas pada beberapa titik tinjau keberadaan partikel. Kata Kunci : gas insulated switchgear, equilateral, partikel asing, medan listrik, rasio eksentrisitas

## I.PENDAHULUAN
Telah  terbukti  secara  luas  bahwa  Gas Insulated  Switchgear  (GIS)  memiliki  tingkat
keandalan  yang  baik.  Namun,  partikel  logam dalam  GIS  dapat  mengurangi  tingkat  ketahanan sistem  [1-4].  Partikel  logam  dalam  GIS  dapat

## JE-UNISLA

## Electronic Control, Telecomunication, Computer Information and Power Systems Volume 6 No 2 September 2021
ISSN : 25020986 | E-ISSN : 26860635
Recieved :  08-8-2021
Accepted : 15 -8-2021
Published : 20-9-2021
berasal  dari  proses  manufaktur  dan  berasal  dari bagian  yang  bergerak  dalam  sistem  atau  dari getaran mekanik dll. Kedua partikel logam yang terletak  di  spacer  atau  pada  elektroda  GIS  serta logam  bebas  partikel  dapat  menyebabkan peluahan  sebagian  yang  dapat  menyebabkan flashover [1-4]. Pada penelitian ini akan dianalisa pengaruh keberadaan partikel yang terletak pada beberapa  posisi  di  dalam  tangki  GIS  equilateral tiga fasa terhadap karakteristik medan listriknya. Penggunaan  peralatan  tiga  fasa  (tiga  fasa  dalam satu  tangki)  seperti  pada  peralatan  hubung berisolasi  gas/  gas  insulated  switchgear  (GIS) tiga fasa dan bus bar berisolasi gas/ gas insulated bus  (GIB)  tiga  fasa,  semakin  meningkat  karena kelebihan yang didapatkan dengan penggunaannya  dalam  sistem  tenaga  [9-13]. Keuntungan  menggunakan  busbar  dengan konstruksi tiga fasa dalam satu tangki dibanding busbar  dengan  kontruksi  satu  tangki  satu  fasa yaitu :
1. Pemakaian  ruang  lebih  sedikit  dan  jumlah tangki lebih sedikit.
2. Pada kasus di tangki 3 fasa, busur antara fasa- tanah  dalam  selang  beberapa  milidetik, berubah  menjadi  gangguan  fasa-fasa  antar konduktor  karena  adanya  medan  pada  fasa lain  dan  saat  itu  juga  busur  fasa-tanah menghilang.
Untuk  parameter  sama  (tegangan,  ukuran konduktor,  jarak  antar  fasa  dan  jarak  fasa  ke ground),  resultan  stress  medan  pada  tangki  tiga fasa  kira-kira  30%  lebih  kecil  dari  tangki  satu fasa.
Gambar 1 . Konstruksi GIS 3 Fasa dan GIS 1 Fasa
Peralatan  listrik  tiga  fasa  berbeda  dengan peralatan  satu  fasa  dari  dua  aspek,  yaitu konfigurasi peralatan dan tegangan yang dipakai, seperti  terlihat  pada  Gambar  1  dan  Gambar  2. Hal ini menyebabkan  karakteristik medan listrik peralatan tiga fasa berbeda dengan peralatan satu fasa.  Perbedaan  ini  akan  diselidiki  pada  bagian bus  bar  dari  peralatan  hubung  isolasi  gas  /  gas insulated switchgear (GIS) satu fasa dan GIS tiga fasa [11].
Gambar 2 . Konfigurasi dan tegangan kerja peralatan satu fasa dan tiga fasa.
Meskipun  keandalan  Gas  Insulated Switchgear (GIS) telah terbukti selama lebih dari empat  puluh  tahun,  beberapa  kegagalan  telah dilaporkan.  CIGRE  melaporkan  25/23-01 menyebutkan kegagalan disebabkan oleh partikel dan  benda  asing  merupakan  20%  dari  total distribusi  jenis  cacat  dalam  kegagalan  GIS  [9- 11]. Kehadiran partikel asing tersebut mengakibatkan  terjadi  peningkatan  konsentrasi medan  listrik  dalam  tangki  GIS  yang  dapat mempengaruhi  media  isolasi  dan  dapat menyebabkan kerusakan [3,4,10,11,12]. Perhitungan  medan  listrik  pada  GIS  tiga  fasa susunan  equilateral  yang  terdapat  partikel  asing pada tangkinya membantu memahami fenomena yang  akan  terjadi  pada  peralatan  tiga  fasa tersebut.
Perhitungan  medan  listrik  pada  GIS  tiga fasa  susunan  equilateral  yang  terdapat  partikel asing  pada  tangkinya  membantu  memahami fenomena  yang  akan  terjadi  pada  peralatan  tiga fasa tersebut. Pada penelitian ini akan dilakukan perhitungan  medan  listrik  pada  GIS  equilateral tiga  fasa  yang  bertujuan  untuk  menganalisa pengaruh  keberadaan  partikel  asing  dan  letak partikel  terhadap  distribusi  medan  listrik  dalam tangki  GIS,  besar  nilai  medan  listrik  pada beberapa  titik  tinjau  dalam  tangki  GIS  dan bentuk  lokus  medan  listrik  pada  beberapa  titik dalam  tangki  GIS  dengan  posisi  partikel  dalam tangki GIS yang bervariasi.

## II. METODOLOGI PENELITIAN 2.1 Model Peralatan Listrik Tegangan  Tinggi GIS Tiga Fasa
Peralatan  listrik  tegangan  tinggi  yang akan  dianalis  pada  riset  ini  adalah  busbar berisolasi gas tiga fasa / gas insulated switchgear (GIS). Model yang disederhanakan dari GIS tiga
fasa  digunakan  pada  riset  ini.  Model  ini  terdiri atas  suatu  model  tangki  dengan  diameter  150 mm,  panjang  300  mm,  ketebalan  2  mm  dan konduktor  tiga  fasa  dengan  diameter  25  mm, seperti terlihat pada Gambar 3.
Gambar 3 . Model busbar berisolasi gas SF6 pada GIS equilateral 3 fasa
Susunan  elektroda  konduktor  dan  tangki diatur  secara  equilateral,  dimana  konduktor tersusun  dalam  bentuk  segitiga  sama-sisi.  Pada riset  ini,  perhitungan  dan  analisa  medan  lstrik dilakukan pada bidang 2 dimensi. Tegangan pada konduktor-konduktor  sebesar  55  kV  yang berbeda  fasa  pada  masing-masingnya  sebesar 120 ˚ .  Susunan,  dimensi  model,  dan  tegangan pada masing-masing konduktor ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Deskripsi model GIS tiga fasa yang disederhanakan dan tegangan masingmasing konduktor.

## 2.2.Asumsi  Dasar  Pemodelan  Peralatan Listrik GIS Equlateral Tiga Fasa
Peralatan  GIS  3  fasa  telah  banyak dipakai  pada  sistem  penyaluran  tenaga  listrik. Beberapa peralatan GIS 3 fasa yang difabrifikasi memiliki rating tegangan yang bervariasi. Rating tegangan  maksimum  untuk  GIS  3  fasa  yang banyak  dipakai  pada  sistem  tenaga  sebesar  275 kV.  Pada  bagian  busbar  peralatan  GIS  3  fasa dengan rating tegangan 275 kV, memiliki tangki isolasi  dengan  diameter  750  mm  dengan diameter  konduktor  125  mm.  Gas  SF6  sebagai medium  isolasi  memiliki  kekuatan  dielektrik 89kV/cm.  Pada  pemakaian  GIS  di  lapangan, tekanan  gas  SF6  bervariasi  sesuai  dengan kebutuhan.  Tekanan  gas  SF6  mempengaruhi kekuatan  dielektrik  gas.  Gas  SF6  memiliki kekuatan  dielektrik  sebesar  70-80  kV/cm  per Mpa[3,4,11,12].  Pada  model  GIS  yang  akan diteliti,  dimensi  dan  ukuran  konduktor  yang digunakan diperkecil dari kondisi GIS yang asli. Perbandingan  ukuran  tangki  dan  konduktor antara model GIS 3 fasa dengan GIS 3 fasa asli adalah 1 : 5. Tekanan gas SF6 yang dipakai pada model  GIS  3  fasa ini sebesar  1.1  MPa[9,10,12]. Sehingga  pada  pemodelan  ini,  kekuatan dielektrik  gas  SF6  adalah  89  kV/cm.  Besar tegangan  AC  yang  digunakan  dalam  pemodelan seperlima  dari  tegangan  pada  GIS  asli,  yaitu sebesar 55 kV. Penentuan ukuran tangki, ukuran konduktor,  tekanan  gas  SF6,  dan  tegangan  yang diaplikasikan  disesuaikan  dengan  penelitian terdahulu[4,10,12].
2.3.Perhitungan dan Analisa Medan Listrik Pada  penelitian  ini  medan  listrik  dalam isolasi  peralatan  tegangan  tinggi  tiga  fasa ditentukan  dengan  simulasi  metode  elemen hingga,  pada  lingkaran  di  antara  fasa-fasa  dan tangki, sepanjang garis vertikal mulai dari bagian bawah  tangki,  titik  tengah  pada  garis  antara  2 konduktor  fasa  dan  pada  sekitar  konduktor. Perhitungan medan listrik yang dilakukan adalah pada bidang dua dimensi.
Gambar 5 . Posisi titik tinjau medan listrik dalam model GIS 3 fasa susunan equilateral

## 2.4. Pengaruh Kehadiran Partikel Asing
Kehadiran  partikel  asing  merupakan penyebab utama kegagalan pada GIS. Penelitian pada  GIS  satu  fasa  telah  banyak  dilakukan. Karakteristik  medan  listrik  tiga  fasa  terhadap kehadiran  partikel  asing  akan  diteliti  pada  studi ini.  Partikel  asing  pada  GIS  dapat  berupa: tonjolan pada konduktor, tonjolan pada selubung, partikel  bebas  pada  selubung,  partikel  yang mengambang pada isolasi, elektroda mengambang,  partikel  pada  spacer.  Pada  studi akan  dianalisis  pengaruh  partikel  dalam  tangki GIS  susunan  equilateral  yang  terletak  pada selubung  dalam  tangki,  partikel  mengambang, dan  partikel  pada  salah  satu  konduktor.  Pada beberapa kasus dalam GIS 3 fasa, partikel asing berukuran  kecil  di  dalam  tangki  mengalami perpindahan  posisi.  Partikel  bergerak  ini  mulai mengalami perubahan posisi dalam selang waktu diatas  1  detik  [6,17,18].  Pada  riset  ini,  partikel disumsikan  tetap  berada  pada  posisinya  selama satu  siklus  tegangan  (0.02  detik).  Pemberian nama  partikel  asing  berdasarkan  posisinya  di dalam  tangki  GIS  dapat  dilihat  pada  Gambar  6. Medan  listrik  akan  dilihat  pada  beberapa  titik tinjau seperti pada Gambar 5.
Gambar  6 .  Posisi  partikel  dalam  model  GIS  3 fasa susunan equilateral
Tujuan  dari  perhitungan  medan  listrik  dengan memvariasikan  letak  partikel  asing  pada  tangki GIS equilateral ini adalah :
1) Melihat pengaruh keberadaan partikel asing dan letak partikel terhadap distribusi medan listrik  dalam  tangki  GIS  equilateral  dengan memvariasikan letak partikel dalam tangki.
2) Melihat pengaruh keberadaan partikel asing dan  letak  partikel  terhadap  besar  medan listrik pada beberapa titik dengan memvariasikan letak partikel.
3) Melihat pengaruh keberadaan partikel asing dan  letak  partikel  terhadap  lokus  medan listrik pada beberapa titik dalam tangki GIS equilateral  dengan  memvariasikan  letak partikel.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Distribusi  Medan  Listrik  dalam  tangki GIS  Equilateral  Tiga  Fasa  dengan Keberadaan Partikel Asing
Setelah melakukan perhitungan, perangkat lunak  menggunakan  metode  FEM,  didapatkan distribusi  medan  listrik  di  dalam  tangki  GIS equilateral  dan  besar  medan  listrik  di  beberapa titik dalam tangki GIS equilateral 3 fasa dengan mensimulasikan  variasi  letak  partikel.  Pada Gambar  7  dapat  dilihat  distribusi  medan  listrik dalam  tangki  GIS  equilateral  tanpa  partikel  dan eksistansi  partikel  dengan  memvariasikan  letak partikel  tersebut,  perhitungan  dilakukan  dalam satu siklus tegangan sinusoidal.
Gambar 7. Distribusi medan listrik dalam tangki GIS equilateral tanpa partikel
Gambar 8. Distribusi medan listrik dalam tangki GIS equilateral dengan keberadaan partikel j
Gambar 9. Distribusi medan listrik dalam tangki GIS equilateral dengan keberadaan partikel k
Gambar  10. Distribusi  medan  listrik  dalam tangki  GIS  equilateral  dengan  keberadaan partikel l
Gambar 11. Distribusi medan listrik dalam tangki GIS equilateral dengan keberadaanpartikel m
Gambar  12. Distribusi  medan  listrik  dalam tangki  GIS  equilateral  dengan  keberadaan partikel n Gambar  09,10,11,dan  12  merupakan  distribusi medan  listrik  dalam  tangki  GIS  dengan keberadaan partikel asing menyebabkan perubahan distribusi medan listrik dalam tangki. Keberadaan  partikel  menghasilkan  intensitas medan  listrik  tertinggi  berada  pada  ujung-ujung partikel.  Hal  ini  disebabkan  oleh  keberadaan partikel  yang  menyebabkan  medan  listrik  dalam tangki  GIS  equilateral  menjadi  tidak  normal. Semakin  tingginya  intensitas  medan  listrik tersebut  meningkatkan  kemungkinan  terjadinya peluahan di dalam tangki GIS equilateral.

## 3.2. Medan  Listrik  pada  Beberapa  Titik Tangki GIS Equilateral Tiga Fasa dengan Keberadaan Partikel Asing.
Setelah  melakukan  perhitungan  dapat  diketahui besar  medan  listrik  pada  beberapa  titik  dalam tangki GIS equilateral. Dari hasil perhitungan ini kita  dapat  membandingkan  pengaruh  letak partikel  terhadap  besar  medan  listrik  pada beberapa titik.

## 3.3.Medan  listrik  di  titik  O  dengan keberadaan partikel asing
Titik O terletak pada pusat tangki  GIS  yang berjarak  sama  ke  permukaan  konduktor  S, konduktor  R,  dan  konduktor  T,  sejauh  25 mm,  seperti  terlihat  pada  Gambar  6.  Medan listrik  pada  titik  O  pada  kondisi  normal memiliki besar yang sama selama satu siklus tegangan  sinusoidal.  Pada  Tabel  1  dapat dilihat  besar  medan  listrik  di  titik  O  yang disebabkan  keberadaan  partikel  dengan posisi  yang  berbeda-beda.  Pada  Gambar  16 dapat  dilihat  besar  medan  listrik  di  titik  O dengan  variasi  letak  partikel  dalam  tangki GIS equilateral. Terlihat keberadaan partikel menyebabkan  perubahan  medan  listrik  pada titik  pusat  tangki  ini  dimana  pada  kondisi tidak  berpartikel  medan  listriknya  tetap. Keberadaan  partikel  m  dan  partikel  n menyebabkan  medan  listrik  di  titik  O mengalami pergeseran fasa dari medan listrik kondisi normal.
Gambar 13. Medan listrik di titik O dengan keberadaan  partikel  asing  pada  posisi  yang berbeda-beda
3.4.Medan  listrik  di  titik  A  dengan keberadaan partikel asing
Tabel 2. Besar medan listrik di titik A pusat GIS dengan memvariasikan letak partikel
Titik  A  terletak  pada  pertengahan  jarak permukaan  konduktor  S  yang  menghadap pusat  dengan  titik  pusat  tangki  GIS equilateral,  berjarak  sejauh  12.5  mm  dari pusat  tangki,  seperti  terlihat  pada  Gambar 17.  Pada  Tabel  2  dapat  dilihat  besar  medan listrik  di  titik  A  pada  perhitungan  medan listrik dengan memvariasikan letak keberadaan partikel.
Gambar 14. Medan listrik di titik A dengan keberadaan  partikel  asing  pada  posisi  yang berbeda-beda.
3.5.Medan  listrik  di  titik  B  dengan keberadaan partikel asing
Tabel 3. Besar medan listrik di titik B pusat GIS dengan memvariasikan letak partikel
Titik  B  terletak  pada  pertengahan  antara konduktor R dan konduktor T berjarak 18.75 mm  dari  pusat  tangki,  seperti  terlihat  pada Gambar 18. Pada Tabel 3 dapat dilihat besar medan listrik di titik B yang disebabkan oleh variasi  letak  keberadaan  partikel  dalam tangki  GIS.  Pada  Gambar  18  dapat  dilihat besar medan listrik  di  titik B dengan variasi letak  partikel  dalam  tangki  GIS  equilateral. Keberadaan partikel k menyebabkan perubahan medan listrik minimum pada titik B ini.
Gambar 15. Medan listrik di titik B dengan keberadaan  partikel  asing  pada  posisi  yang berbeda-beda
3.6.Medan  listrik  di  titik  C  dengan keberadaan partikel asing
Tabel 4. Besar medan listrik di titik C pusat GIS dengan memvariasikan letak partikel
Titik  C  terletak  pada  tangki  GIS  yang  berjarak 37.5  mm  pusat  tangki  dan  dalam  satu  garis vertikal dengan konduktor S, seperti terlihat pada Gambar  16.  Pada  Tabel  4  dapat  dilihat  besar medan  listrik  di  titik  C  dengan  variasi  letak partikel.
Gambar 16.. Medan listrik di titik C dengan keberadaan  partikel  asing  pada  posisi  yang berbeda-beda
Pada  Gambar  16  dapat  dilihat  besar medan  listrik  di  titik  C  dengan  variasi  letak partikel  dalam  tangki  GIS  equilateral. Keberadaan  partikel  m  menyebabkan  besar medan  listrik  maksimum  di  titik  C  sedikit naik dari kondisi normal, namun keberadaan partikel yang lain tidak terlalu mempengaruhi medan listrik di titik ini.

## 3.7.Medan  listrik  di  titik  D  dengan keberadaan partikel asing
Titik  D  terletak  pada  tangki  GIS  yang berjarak 56.25 mm dari titik pusat tangki dan segaris  vertikal  dengan  konduktor  S,  seperti terlihat pada Gambar 20. Pada Tabel 5 dapat dilihat  besar  medan  listrik  di  titik  D  yang disebabkan  oleh  variasi  letak  partikel.  Pada Gambar 20 dapat  dilihat besar medan listrik di titik D dengan variasi letak partikel dalam tangki GIS equilateral.
Tabel 5. Besar medan listrik di titik D pusat GIS dengan memvariasikan letak partikel
Keberadaan  partikel  mempengaruhi  besar dan fasa medan listrik pada titik ini. Partikel k  menyebabkan  perubahan  nilai  maksimum dan nilai minimum  yang signifikan. Partikel m  dan  partikel  n  menyebabkan  pergeseran fasa medan listrik.
Gambar 17. Medan listrik di titik D dengan keberadaan  partikel  asing  pada  posisi  yang berbeda-beda

## 3.8.Medan  listrik  di  titik  E  dengan keberadaan partikel asing
Titik  E  terletak  pada  tangki  GIS  yang berjarak  74  mm  dari  titik  pusat  tangki  dan tegak  lurus  dengan  konduktor  S,  seperti terlihat pada Gambar 21. Pada Tabel 6 dapat dilihat  besar  medan  listrik  di  titik  E  dengan variasi letak partikel.
Tabel 6. Besar medan listrik di titik E pusat GIS dengan memvariasikan letak partikel
Pada  Gambar  17  dapat  dilihat  besar  medan listrik di titik E dengan variasi letak partikel dalam  tangki  GIS  equilateral.  Keberadaan partikel  k  menyebabkan  nilai  maksimum medan  listrik  pada  titik  ini  menurun. Keberadaan  partikel  m  menyebabkan terjadinya pergeseran fasa medan listrik.
Gambar 18. Medan listrik di titik E dengan keberadaan  partikel  asing  pada  posisi  yang berbeda-beda
3.9.Medan Listrik Maksimum dan Minimum  pada  GIS  Equilateral  Tiga Fasa dengan Keberadaan Partikel Pada  kondisi  normal  dimana  tidak  terdapat partikel  dalam  tangki  GIS,  medan  listrik maksimum  terkonsentrasi  pada  daerah  di sekitar  konduktor.  Setelah  melakukan perhitungan,  diketahui  keberadaaan  partikel asing pada medium isolasi GIS, baik itu yang menempel pada permukaan tangki, menempel  pada  konduktor,  ataupun  partikel melayang,  menyebabkan  medan  listrik maksimum  terkonsentrasi  pada  ujung-ujung partikel  tersebut.  Pada  Gambar  19  dapat dilihat medan listrik maksimum dalam tangki GIS  dalam  selang  satu  siklus  tegangan sinusoidal,  tanpa  partikel  dan  dengan eksistansi partikel.
Gambar  19. Medan  listrik  maksimum  pada medium  isolasi  pada  kondisi  normal  dan pengaruh  beberapa  partikel  pengujian  di dalam tangki GIS.
Dari  Gambar  19  dapat  dilihat  keberadaan partikel k, l, m, dan n memiliki medan listrik di  atas  ambang  kekuatan  dielektrik  medium isolasi  SF6  sebesar  8.9x106  V/m.  Medan listrik  yang  disebabkan  partikel  tersebut dapat  menyebabkan  terjadinya  peluahan dalam pada medium isolasi SF6. Hal ini bisa menyebabkan terjadinya kegagalan (breakdown)  pada  isolasi  SF6.  Dapat disimpulkan  keberadaan  partikel  tersebut sangat  berbahaya  terhadap  kemampuan isolasi  SF6,  karena  medan  listrik  saat keberadaan partikel asing melebihi kekuatan dielektrik  SF6.  Pada  gambar  19,  partikel  k dan  partikel  l  terletak  pada  posisi  berbeda tetapi  berjarak  sama  ke  konduktor  R  dan konduktor  T.  Kuat  medan  listrik  yang disebabkan  oleh  kehadiran  partikel  k  lebih tinggi  dibandingkan  dengan  kehadiran partikel  l.  Hal  ini  berkaitan  dengan  bentuk lokus  pada  titik-titik  tinjau  medan  listrik pada GIS equilateral dalam keadaan normal. Sebagaimana telah dideskripsikan, partikel k terletak di titik C dan partikel l terletak pada titik  O.  Setelah  dibandingkan,  bentuk  lokus vektor  medan  listrik  di  titik  C  berbentuk ellips  sedangkan  bentuk  lokus  di  titik  O berbentuk  bulat.  Bentuk  lokus  medan  listrik ini  menjelaskan  bahwa  medan  listrik maksimum  pada  titik  C  lebih  tinggi dibandingkan medan listrik maksimum  pada titik O.

## 3.10. Lokus Vektor Medan Listrik
Besar  tegangan  pada  konduktor- konduktor  dalam  GIS  berbeda-beda  selama pemberian  tegangan  sinusoidal  3  fasa.  Hal
ini  menyebabkan  perubahan  besar  dan  arah medan  listrik  selama  siklus  tegangan sinusoidal  tersebut.  Pada  sistem  GIS  3  fasa ini,  konduktor  memiliki  tegangan  yang berbeda  fasa,  sehingga  tidak  ada  kondisi dimana medan listrik bernilai nol pada ruang di  dalam  tangki  GIS  equilateral  3  fasa tersebut. Keberadaan konduktor bertegangan yang  memiliki  fasa  berbeda,  menyebabkan terjadinya  medan  putar.  Tiap  titik  dalam tangki memiliki medan listrik yang berbeda- beda,  terdapat  medan  listrik  bernilai maksimum  dan  minimum  kecuali  pada  titik O pada pusat tangki GIS susunan equilateral. Perubahan  besar  dan  arah  medan  listrik sebagai akibat adanya medan listrik berputar, menghasilkan lokus medan listrik. Lokus ini pada  dasarnya  berbentuk  ellip,  namun  ada posisi  titik  tinjau  dimana  lokus  berbentuk bulat  dan  berbentuk  garis.  Bentuk  dan besarnya  lokus  berbeda-beda  pada  tiap  titik di  dalam  tangki  GIS  equilateral.  Rasio eksentrisitas (𝜂) adalah perbandingan antara medan listrik minimum dengan medan listrik maksimum  pada  satu  titik  tinjau  dalam tangki  GIS  equilateral (𝜂 = 𝐸 𝑚𝑖𝑛 𝐸 𝑚𝑎𝑥 ⁄ ) . Rasio  eksentrisitas  ini  memiliki  nilai  dalam selang 0  <  𝜂  ≤ 1 ,  nilai  mendekati  nol maka  bentuk  lokus  seperti  garis  dan  nilai mendekati  1  maka  lokus  berbentuk  bulat, seperti terlihat pada Gambar 20..
Semakin  tinggi  perbedaan  antara medan  listrik  maksimum  dan  medan  listrik minimum,  atau  rasio  eksentrisitas  bernilai sangat  kecil  (mendekati  nol),  maka  bentuk lokus akan semakin elips, bahkan membentuk suatu garis.
Gambar  20 .  Bentuk  lokus  medan  listrik berdasarkan nilai rasio eksentrisitas
Pada  Gambar  20  dapat  dilihat  nilai  rasio eksentrisitas  pada  beberapa  titik  dalam tangki  dengan  variasi  letak  partikel.  Dari
nilai  rasio  eksentrisitas  didapatkan  bahwa keberadaan  partikel  pada  medium  isolasi mempengaruhi  bentuk  lokus  medan  listrik pada beberapa titik dalam  tangki GIS. Jarak titik  tinjau  ke  partikel  mempengaruhi  besar medan maksimum pada titik tersebut, makin dekat  jarak  titik  ke  partikel  maka  makin besar  nilai  medan  maksimum  di  titik  itu. Bentuk  lokus  menjadi  semakin  lonjong, seperti medan listrik pada titik B dan titik D, saat terdapat partikel k pada isolasi gas.

## 4. PENUTUP

## 4.1.Kesimpulan
Setelah  melakukan  perhitungan  medan listrik  dengan  bantuan  perangkat  lunak menggunakan  metode finite  element  method (FEM) GIS equilateral 3 fasa dengan variasi letak  keberadaan  partikel  didapatkan  bahwa keberadaan  partikel  di  dalam  tangki  GIS equilateral  mempengaruhi  distribusi  medan listrik  dalam  tangki.  Hal  ini  terlihat  dari tingginya intensitas medan listrik terkonsentrasi pada ujung partikel dibandingkan  intensitas  medan  listrik maksimal  dalam  tangki  GIS  equilateral dalam keadaan normal. Partikel dalam tangki GIS  equilateral  juga  mempengaruhi  bentuk lokus  medan  listrik  yang  dihitung  dari  nilai rasio eksentrisitas. Dari perhitungan didapatkan  semakin  dekat  partikel  ke  titik tinjau  maka  bentuk  lokus  pada  titik  tinjau tersebut  akan  semakin  pipih.  Keberadaan partikel  pada  posisi  antar  konduktor  dan partikel  yang  melekat  pada  konduktor, berbahaya terhadap kemampuan isolasi SF6, karena medan listrik saat keberadaan partikel asing  melebihi  kekuatan  dielektrik  SF6 sebesar  89  kV/cm  yang  dapat  menyebabkan terjadinya partial discharge dan breakdown .
Gambar  21. Rasio  eksentrisitas  (η)  di beberapa titik dengan variasi letak partikel

## Ucapan Terima Kasih
Terima  kasih  yang  sebesar-besarnya  juga penulis  ucapkan  kepada  Universitas  Widya Kartika  yang  telah  membantu  dalam menyediakan  sarana  dalam  penyelesaian penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
1) Metwally,  I.A.,  Status  Review  on  Partial Discharge Measurement Techniques in Gas- Insulated  Switchgear/lines,  Electric  Power Systems Research, Oman, July 2003.
2) A. Bachtiar and T. Sudaryanto, “EVALUASI KEANDALAN PERALATAN  GIS  SIMPANG  HARU
PADANG,” J. Tek. Elektro ITP, vol. 5, no. 2252, pp. 165 – 169, 2016.
3) Muhamad  Addar  Mudhoffar,  “Studi  Gas Insulated  Switchgear  150  kV  Kota  Barat, Palembang”,  S1,  Tugas  Akhir,  Teknik Elektro, Universitas Trisakti, 2018.
4) PT  PLN  (Persero),  Buku  Pedoman Pemeliharaan  Gas  Insulated  Susbtation (GIS),  SK  DIR  No.  0520-2.K/DIR/2014, Jakarta, Indonesia, 2014 hal 1-15.
5) Madenci, E., & Guven, I. (2015). The Finite Element  Method  and  Applications  in Engineering  Using  Ansys  Second  Edition. New  York  Heidelberg  Dordrecht  London: Springer.
6) Jurgen,  K.  (2014).  Finite  Element  Method. In Finite Element Procedure Second Edition (pp. 1-10).United State of America.
7) Moaveni,  saeed  (1999).  Finite  Element Analysis  Theory  and  Application  with Ansy. New Jersey : Prentice Hall.
8) Onate,  Eugenio  (2009).  Structural  Analysis with  the  Finite  Element  Method  Linear Static. Barcelona : Springer.
9) Burhanulloh.  2017.  Cara  kerja  Pemutus Tenaga (PMT) dengan media gas SF6 pada tegangan 500 KV di PT.PLN P3B Jawa Bali UPT  Jakarta  Timur.  Jakarta  :  Universitas Gunadarma.
10) Yulistiawan,  Hasan,  B.,  Hasbullah.  2012. Gas SF6 merupakan salah satu media isolasi yang baik, dapat sampai temperatur 500O C. Electrans
11) S.  A.  Kurniawan  and  Dr.  Ir.  Hermawan, “Perawatan  Gas  Insulated  Switchgear  500 kV  pada  PT.  KPJB  (PT.  KOMIPO – PEMBANGKIT  JAWA  BALI),”  no. 196002231986021000, 2012.
12) PLN PUSDIKLAT. 2011.

## BUKU
PETUNJUK  PEMUTUS  TENAGA  (PMT) Jakarta, Penerbit PLN PUSDIKLAT
13) Tobing,  Bonggas  L.  2003.  Peralatan Tegangan  Tinggi.  Jakarta:  PT  Gramedia Pustaka Utama.