PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Isolasi peralatan listrik tegangan tinggi merupakan hal penting dalam menjaga kelancaran penyaluran tenaga listrik, berbagai macam jenis isolasi yang ada di instalasi PLN P3B Jawa-bali mulai dari isolasi menggunakan udara, isolasi menggunakan minyak, isolasi menggunakan kertas, dan isolasi menggunakan gas.
Masing – masing mempunyai karakteristik yang berbeda – beda sesuai dengan peralatan yang di operasikan, seperti misalnya, kawat penghantar dengan isolasi udara, belitan trafo dengan isolasi minyak, SKTT (Saluran Kabel Tegangan Tinggi) dengan menggunakan minyak dan kertas, dan juga Pemutus Tenaga dan peralatan Gardu Induk GIS (Gas Insulated Switchgear) tegangan 150 kV/ 500kV yang menggunakan isolasi gas SF6 (Sulfur HexaFluorida).
Gas SF6 merupakan salah satu media isolasi yang baik, dapat berfungsi sebagai penyekat antara bagian bertegangan dengan ground hanya dengan jarak yang sangat pendek jika di bandingkan dengan isolasi udara. Selain itu jika terjadi percikan api / busur api pada peralatan yang di isolasi gas SF6, maka gas tersebut akan berfungsi sebagai pemadam busur api, sehingga tidak terjadi kerusakan yang lebih parah pada peralatan tersebut.
Pada paper ini akan di jelaskan mengenai karakteristik gas SF6, senyawa pembentuk gas SF6, sifat elektrik dan kimia gas SF6, hasil dari Decomposition Product gas SF6, serta penyaringan kembali gas SF6.
PEMBAHASAN
1.1. Umum
Gas SF6 adalah unsur campuran gas yang tidak beracun, tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak mudah terbakar. Sampai temperatur 500OC, gas ini mempunyai susunan molekul yang sangat stabil mendekati sifat gas mulia, tidak akan terurai dan tidak terjadi reaksi kimia dengan bahan lain. Dibandingkan dengan udara, gas SF6 memiliki massa 5 kali lebih berat dengan sifat elektronegatif pada gas ini, serta energi ikat yang tinggi, gas SF6 memiliki kekuatan dielektrik 2 ½ sampai 3 kali dibanding udara.
Stabilitas gas SF6 begitu baik sehingga tidak menimbulkan adanya perubahan kimia pada temperatur tinggi. Pada media pengisolasi lain seperti minyak, mulai beroksidasi dan rusak. Keunggulan kemampuan gas SF6 dalam memadamkan busur api oleh karena sifat elektro negatifnya artinya molekul-molekulnya dengan mudah dan cepat menyerap elektron bebas pada lintasan busur api yang timbul diantara kontak pemutus tenaga ( Circuit Breaker ) untuk membentuk lon negatif.
Oleh karena kelebihan-kelebihan yang dimilikinya tersebut maka gas SF6 banyak dipakai dalam bidang teknik elektro seperti pada switch gear tegangan tinggi, kabel tegangan tinggi dan seluruh transmisi serta pada trafo daya.
Gambar 1.1 Peralatan GIS 150 kV dengan media isolasi Gas SF6
Gambar 1.1.2 Line Output GIS 150 kV dua penghantar dengan media isolasi Gas SF6
1.2. Sifat – sifat Gas SF6
1.2.1. Sifat Fisik
Sulphur hexa fluoride adalah senyawa yang mempunyai rumus SF6. Pada suhu dan tekanan ruang normal zat ini berbentuk gas dan mempunyai kerapatan 6,16 gr / liter pada suhu 20 oC dan 760 torr ( kira-kira lima kali kerapata udara ). Karena suhu kritisnya adalah 45,6 oC maka SF6 dapat dicairkan dengan kompresi, biasanya SF6 diangkut sebagai cairan didalam silinder. Gas murni tidak berwarna, tidak berbau dan tidak beracun.
Peringatan ; meskipun gas ini tidak beracun dan tidak bermanfaat untuk pernapasan, maka peralatan yang berisi gas SF6 tidak boleh ditempatkan dalam ruangan yang tidak cukup vetilasinya. Demikian pula karena karena kerapatan Gas lebih besar dari uadara maka harus hati-hati agar tidak sesak napas.
Gambar 1.2.1 Grafik Tekanan Gas SF6 Terhadap Perubahan Suhu
1.2.2. Sifat Listrik
Gas SF6 murni ( pada tekanan absolut = 1013 mbar dan temperatur = 200 C ) tidak berwarna, tidak berbau / beracun dengan berat isi 6,14 kg / m3 dan sifat lainnya adalah mempunyai berat molekul 146,7 g, temperatur kritis 45,550 C dan tekanan absolut kritis 37,59 bar seperti terlihat pada grafik dibawah ini
Gambar 1.2.2 Kemampuan Isolasi Gas SF6 dibandingkan dengan Udara
Dari Gambar di atas bisa di lihat pada tekanan 1 Bar, Gas SF6 dapat mengisolasi sampai dengan 20 kV di bandingkan dengan udara biasa hanya 10 kV, pada gas SF6 terlihat perubahan kemampuan isolasi yang signifikan pada tekanan 6 Bar. Oleh karena itu Gas SF6 sangat baik di gunakan untuk media isolasi pada GIS (Gas Insulated Switchgear).
Dilihat dari proses pemadaman busur api listrik diruang pemutus, PMT SF6 dapat dibagi dalam 2 ( dua ) tipe, yaitu tipe tekanan tunggal ( single pressure type ) dan tipe tekanan ganda ( double pressure type ).
1.2.3. Sifat Kimia
Sifat kimiawi gas SF6 sangat stabil, pada ambient temperatur dapat berupa gas netral dan juga sifat pemanasannya sangat stabil. Pada temperatur diatas 150o C mempunyai sifat tidak merusak metal, plastik dan bermacam-macam bahan yang umunya digunakan dalam pemutus tenaga tegangan tinggi.
Gambar 1.2.3.1 Susunan Molekul Gas SF6
Gambar 1.2.3.2 Grafik Perubahan Gas SF6 (Titik Kritis)
1.3. Tekanan Gas ( Gauge presure pada 20 oC )
Tekanan kerja nominal Modul 7,35 + 0,35 bar
dari piringan yang dapat meledak ( bursting Discs ) PMT 10,34 + 0,5 bar
Tekanan kerja nominal Modul 3,8 bar
PMT 6,2 bar
Tekanan pengisian kembali Modul 3,3 bar
PMT 5,7 bar
Tekanan kerja minimum Modul 3,1 bar
PMT 5,5 bar
1.4. Gas SF6 Berdasarkan Standard IEC 376
Unsur-unsur kimia yang terkandung dan tingkat kemurnian pada Gas SF6 yang dijual dipasaran antara lain adalah :
Carbon tetrafluoride ( CF4) 0,03%
Oxygen + nitrogen ( air ) 0,03
Water 15ppmM SF6 : 99,9%
CO2 traces
HF 0,3ppmM
Gambar 1.4 Karakteristik Gas SF6
1.5. Dampak Gas SF6
Terhadap Manusia
• Pencemaran Gas SF6 adalah mengandung racun yang berakibat pada kulit,mata dan dapat merusak selaput lendir dan bila terpegang lama akan menggangu pangkal tenggorokan dan gangguan paru-paru ,hati dan peredaran napas terhenti seperti pingsan.
• Dengan suatu konsentrasi SF6 melebihi 35% volume dalam udara itu berbahaya dan dapat berakibat mati lemas kekurangan Oxigen
Terhadap Peralatan
• Dalam kurun waktu yang tertentu akan terjadi pengapuran pada Kontak-kontak metalik dan terjadi pegumpalan berupa serbuk.
1.6 Pengotoran pada Gas SF6
Gas SF6 pada penggunaannya di GIS (Gas Insulated Switchgear) dapat terjadi Decomposition Product. Yaitu hasil pemecahan molekul dari gas SF6 yang merupakan akibat dari Electrical Discharge. Jika sudah terjadi hal tersebut maka konsentrasi kemurnian gas SF6 akan berkurang dan juga berkurangnya kualitas isolasi gas SF6. Berikut merupakan senyawa yang terbentuk dari Decomposition Product gas SF6.
Gambar 1.6.1 Hasil Decomposition Product
Berikut batasan Decomposition Product yang di izinkan pada instalasi PLN P3B Jawa – Bali
Oleh karena hal tersebut maka diperlukan penyaringan Gas SF6 untuk memperbaiki kualitas kemurnian Gas SF6, jika sudah di lakukan penyaringan pada gas SF6, maka gas tersebut dapat digunakan kembali untuk mengisolasi peralatan.
Gambar 1.6.2 Proses penyaringan Gas SF6 dengan menggunakan alat
KESIMPULAN
Dengan pembahasan mengenai Gas SF6 di atas, maka penulis dapat menyimpulkan beberapa keseimpulan, diantaranya :
1. Gas SF6 merupakan bahan yang sangat baik untuk di gunakan pada peralatan tegangan tinggi karena gas SF6 memiliki kekuatan dielektrik 2 ½ sampai 3 kali dibanding udara.
2. Pada peralatan tegangan tinggi jika terjadi busur api maka gas SF6 dapat memadamkan busur api tersebut untuk menghindari kerusakan yang lebih parah.
3. Meskipun gas SF6 tidak berbau, berasa, dan berwarna, apabila gas tersebut lepas di udara bebas maka akan berbahaya bagi manusia, oleh karena itu gas SF6 jangan sampai tercemar/bocor ke udara bebas.
4. Untuk Decomposition Product yang dari penggunaan gas SF6 yang mengakibatkan berkurangnya kemurnian gas tersebut, sehingga berpotensi untuk berkurangnya kemampuan isolasi tegangan terhadap ground, maka dapat di lakukan penyaringan pada gas tersebut, untuk mengembalikan kondisi kemurnian gas SF6 pada kondisi prima dan siap digunakan kembali pada peralatan tegangan tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Suranto Anton. 2006 : Pemeliharaan GIS SF6. Semarang: PLN UDIKLAT SEMARANG.
Wikipedia. 2012. .Sulfur Hexafluoride (Online) , (http://en.wikipedia.org/wiki/Sulfur_hexafluoride , diakses 20 Januari 2013).
(http://www.tdeurope.eu/data/file/Environment-Sustainabilty-Approach-Capiel-HV-Part-D-Switchgear-and-SF6-Gas.pdf, di akses 22 Januari 2013)
adieliveline 