Pemanfaatan Gas Dichlorotrifluoroethane Sebagai Pengganti Gas SF6 Di Gardu Induk

TEDY JULIANDHY, Prof. Dr. Ir. T. Haryono, M.Sc; Eka Firmansyah, S.T., M.Eng., Ph.D; Indra Perdana, S.T.,M.T., Ph.D

2019 | Disertasi | DOKTOR TEKNIK ELEKTRO

Pemutus tegangan (circuit breaker) pada jaringan 500 kV disebut Gas insulated switchgear (GIS). Pemakaian gas SF6 (Sulfur hexafluoride) sebagai pengisi media isolasi pada peralatan GIS 500 kV memiliki banyak kelebihan dan kekurangan. Salah satu kekurangan pemakaian gas SF6 adalah efek yang ditimbulkan jika terlepas diudara. Jika terlepas diudara maka gas SF6 dengan bantuan energi matahari akan bereaksi mengikat gas ozon (O3) yang terurai terkena paparan sinar matahari menjadi O2 dan gas O bebas. Pengikatan unsur O2 dan unsur S serta unsur H (hidrogen) di udara dengan bantuan sinar matahari menjadi senyawa H2SO4. Senyawa kimia dengan simbol H2SO4 (asam sulfat) jika mengalami titik jenuh akan turun ke bumi sebagai hujan asam. Semakin tinggi kadar asam di udara maka semakin besar dampak kerusakan lingkungan akibat hujan asam. Efek lain dari SF6 adalah menyebabkan pemanasan global. Penipisan ozon dan pemanasan global adalah efek samping dari gas SF6 yang saling terkait. Dengan menipisnya ozon diudara akibat terikat dengan senyawa SF6, maka proses pemanasan global terjadi. Penelitian ini membahas pemanfaatan gas CF3CHCl2 (dichlorotrifluoroethane) sebagai gas alternatif pengganti gas SF6 dengan metode menguji gas dengan memberi tegangan tinggi sehingga diperoleh nilai tegangan tembus dari gas uji. Selain motode pengujian tegangan tinggi juga digunakan metode energi ikat. Metode energi ikat adalah metode dengan dasar data energi ikat dipakai sebagai data untuk menghitung tegangan tembus. Perhitungan nilai tegangan tembus dengan menggunakan data energi ikat ini dapat dipakai sebagai dasar untuk membuat prediksi nilai tegangan tembus dari suatu material gas. Dengan mengetahui nilai tegangan tembus sebelum tes tegangan tinggi, maka dapat dipergunakan sebagai perencanan gas mana yang memiliki nilai tegangan tembus yang pemanfaatannya dapat kita sesuaikan dengan kebutuhan tegangan GIS. Hasil perhitungan energi ikat diperoleh nilai energi ikat gas CF3CHCl2 sebesar 2524 kJ/mol setara dengan tegangan tembus sebesar 115,78 kV / bar, lebih baik dari kemampuan gas SF6 menahan tegangan tembus sebesar 89,99 kV/bar. Untuk pemakaian tegangan 500 kV, gas CF3CHCl2 mampu menahan tegangan tembus 837 kV dibanding gas SF6 yang menahan tegangan tembus sebesar 630 kV. Hasil pengujian dan analisis juga menunjukkan gas CF3CHCl2 memiliki nilai isolasi 1,29 kali dari gas SF6. Poin gas ramah lingkungan menunjukkan gas CF3CHCl2 memiliki nilai ozone depleting potential (ODP), global warming potential (GWP), dan atmosphere live-time (Alt) lebih baik dibanding gas SF6. Selain itu gas CF3CHCl2 juga memiliki nilai tekno-ekonomi yang lebih rendah dibanding dengan gas SF6. Melihat potensi serta keunggulan gas CF3CHCl2 sebagai gas alternative potensial pengganti gas SF6 pada peralatan GIS baik sebagai isolasi gas, kemampuan memadamkan busur api listrik, gas ramah lingkungan atau orientasi program langit biru, dan memiliki nilai tekno-ekonomi yang baik maka selayaknya gas CF3CHCl2 untuk di masa yang akan datang dapat dipertimbangkan dan direalisasikan sebagai gas alternatif pengganti gas SF6 pada aktivitas manusia yang memanfaatkan gas CF3CHCl2 secara umum dan secara khusus dapat dipakai sebagai media gas pengisi peralatan GIS di gardu induk.

Circuit breakers on a 500 kV transmission lines are called gas insulated switchgear (GIS). Use of SF6 gas (Sulfur Hexafluoride) as a filler for insulation media on 500 kV GIS equipment has many advantages and disadvantages. One of the disadvantages of using SF6 gas is the effect that is caused if released in the air. If released to the air, SF6 gas with the help of solar energy will react to bind ozone gas (O3) which decomposes exposed to sun exposure into O2 and O free gas. Binding of O2 and S elements as well as H (hydrogen) elements in the air with the help of sunlight into H2SO4 compounds. Chemical compounds with the symbol H2SO4 (sulfuric acid) if they experience a saturation point will fall to the earth as acid rain. The higher the level of acid in the air, the greater the impact of environmental damage due to acid rain. Another effect of SF6 is causing global warming. Ozone depletion and global warming are side effects of SF6 gas that is interrelated. With the depletion of ozone in the air due to being bound to the SF6 compound, the process of global warming occurs. This study discusses the use of CF3CHCl2 (dichlorotrifluoroethane) gas as an alternative gas substitute for SF6 gas by testing the gas by giving a high voltage so that the breakdown voltage of the test gas is obtained. In addition to the high voltage testing method, the binding energy method is also used. The binding energy method is a method with the basis of binding energy data used as data to calculate the breakdown stresses. Calculation of the value of breakdown voltage using data on binding energy can be used as a basis for making predictions of the breakdown voltage values of a gas material. By knowing the value of the breakdown voltage before the high voltage test, it can be used as a gas planning which has a breakdown voltage value whose utilization we can adjust to the GIS voltage requirement. The calculation results of binding energy obtained by the value of CF3CHCl2 gas binding energy of 2524 kJ / mol equivalent to a breakdown voltage of 115.78 kV / bar, better than the ability of SF6 gas to hold a breakdown voltage of 89.99 kV / bar. For the use of a 500 kV voltages, CF3CHCl2 gas is able to withstand a breakdown voltage of 837 kV compared to SF6 gas which holds a breakdown voltage of 630 kV. The results of testing and analysis also showed that CF3CHCl2 gas has an isolation value of 1.29 times that of SF6 gas. Environmentally friendly gas points show CF3CHCl2 gas has a value of ozone depleting potential (ODP). Global warming potential (GWP), and the live-time atmosphere (Alt) is better than SF6 gas. In addition, CF3CHCl2 gas also has a lower techno-economic value compared to SF6 gas. Seeing the potential and advantages of CF3CHCl2 gas as a potential alternative gas for SF6 gas replacement in GIS equipment either as gas isolation, the ability to extinguish electric arcs, environmentally friendly gas or blue sky program orientation, and have good techno-economic value so it is suitable for CF3CHCl2 gas the future can be considered and realized as an alternative gas substitute for SF6 gas in human activities that utilize CF3CHCl2 gas in general and can be used specifically as a gas filling media for GIS equipment at the substation.

Kata Kunci : GIS, CF3CHCl2, Energi ikat, GWP, ODP