Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
BAB II
DASAR TEORI
II.1 Bahan Isolator
Ada beberapa bahan isolator yang digunakan di transmisi dan distribusi
tegangan tinggi diantaranya sebagai berikut:
II.1.1 Isolasi Gas
1. Pengertian Isolator Gas
Pada umumnya isolator gas digunakan sebagai media isolasi dan penghantar
panas. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada isolator gas ini adalah
ketidakstabilan temperatur, ketidaknormalan sifat kedielektrikan pada tekanan
yang tinggi dan resiko ledakan dari gas yang digunakan.
2. Klasifikasi Isolator Gas
Berdasarkan kekuatan dielektrik, rugi-rugi dielektrik, stabilitas kimia, korosi,
dll, isolator gas dapat diklasifikasikan menjadi :
a) Gas sederhana, contohnya :
Udara
Nitrogen
Helium
Hidrogen
b) Gas Oksida, contohnya :
Gas karbondioksida
Gas Sulphur dioksida
c) Gas Hidrokarbon, contohnya :
Methana
Ethana
Propana
d) Gas Elektronegatif, contohnya :
Gas Sulphur hexaflorida
CH2Cl2
Bahan isolasi gas adalah digunakan sebagai pengisolasi dan sekaligus sebagai
media penyalur panas. Bahan isolasi gas yang dibahas dalam makalah ini adalah:
udara, sulphur hexa fluorida (SF6) sebagai titik berat di damping gas-gas lain yang
lazim digunakan di dalam teknik listrik.
a. Udara
Udara merupakan bahan isolasi yang mudah didapatkan, mempunyai tegangan
tembus yang cukup besar yaitu 30 kV/ cm. Contoh yang mudah dijumpai antara
lain : pada JTR, JTM, dan JTT antara hantara yang satu dengan yang lain dipisahkan
dengan udara. Hubungan antara tegangan tembus dan jarak untuk udara tidak linier
seperti ditunjukkan pada gambar berikut:
b. Sulphur Hexa Fluorida
Sulphur Hexa Fluorida (SF+) merupakan suatu gas bentukan antara unsur
sulphur dengan fluor dengan reaksi eksotermis.
Molekul SF6 mempunyai 6 atom Fluor yang mengelilingi sebuah atom
Sulphur, di sini masing-masing atom Fluo mengikat 1buah elektron terluar atom
Sulphur. Dengan demikian maka SF6 menjadi gas yang inert atau stabil seperti
halnya gas mulia. Sampai saat ini SF6 merupakan gas terberat yang mempunyai
massa jenis 6,139 kg/m3 yaitu sekitar 5 kali berat udara pada suhu 00 celsius dan
tekanan 1 atmosfir. Sifat lainnya adalah : tidak terbakar, tidak larut pada air, tidak
beracun, tidak berwarna dan tidak berbau. SF6 juga merupakan bahan isolasi yang
baik yaitu 2,5 kali kemampuan isolasi udara.
c. Gas-gas lain
1. Gas bentukan fluoro organic misalnya C7F14, C7F8, C14, F24
mempunyai tegangan tembus yang tinggi, berkisar antara 6 – 10 kali
tegangan tembus udara. Pemakaian gas ini cocok untuk bahan isolasi
pada alat-alat pemutus.
2. Gas karbon dioksoda (CO2) dapat digunakan sebagai gas residu pada
bahan dielektrik cair (minyak) pada alat-alat tegangan tinggi, antara
lain: kabel dan trafo.
3. Gas neon adalah salah satu gas mulia yang banyak digunakan sebagai
bahan pengisi lampu-lampu tabung.
II.1.2 Isolator Cair
1. Pengertian Isolator Cair
Bahan isolasi cair ini biasanya digunakan pada peralatan seperti transformator,
pemutus beban, rheostat. Bahan isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai
pemisah antara bagian yang bertegangan atau pengisolasi dan juga sebagai
pendingin. Persyaratan agar bahan cair dapat digunakan sebagai bahan isolasi
adalah mempunyai tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi . Beberapa
alasan digunakannya bahan isolasi cair adalah sebagai berikut:
Isolasi memiliki kerapatan 100 kali atau lebih dibandingkan
denganisolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih
tinggi menurut hukum Paschen.
Isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan
secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang
timbul akibat rugi energi.
Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing )
jika terjadi pelepasan muatan( discharge). Namun kekurangan utama
isolasi cair adalah mudah terkontaminasi.
2. Penerapan Isolasi Cair
a. Minyak Transformator
Minyak transformator adalah minyak mineral yang diperoleh dengan
pemurnian minyak mentah. Dalam pemakaiannya, minyak ini karena pengaruh
panas dari rugi-rugi di dalam transformator akan timbul hidrokarbon. Selain berasal
dari minyak mineral, minyak transformator dapat pula yang dapat dibuat dari bahan
organik, misalnya minyak trafo piranol, silicon. Sebagai bahan isolasi ,minyak
transformator harus mempunyai tegangan tembus yang tinggi. Sebagian besar trafo
tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak-trafo, terutama
trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat
sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai isolasi (daya
tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.
Untuk itu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
1. Kekuatan isolasi tinggi.
2. Penyalur panas yang baik memiliki berat jenis yang kecil, sehingga partikel- partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat.
3. Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan
kemampuan pendinginan menjadi lebih baik.
4. Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan.
5. Tidak merusak bahan isolasi padat.
6. Sifat kimia yang stabil. Sebagai bahan isolasi, minyak transfomator
harus mempunyai tegangan tembus yang tinggi. Pengujian tegangan tembus minyak transformator dapatdilakukan dengan mengunakan peralatan seperti ditunjukanpada gambar di bawah ini.
Jarak elektoda dibuat 2,5 cm, sedangkan tegangannya dapat diatur dengan
menggunakan autotransformator sehingga dapat diketahui tegangan sebelum saat
terjadinya kegagalan isolasi yaitu terjadinya loncatan bunga api. Loncatan bungaapi
dapat dilihat lewat lubang yang diberi kaca. Selain itu dapat dilihat dari voltmeter
tegangan tertinggi sebelum terjadinya kegagalan isolasi (karena setelah terjadinya
kegagalan isolasi voltmeter akan menunjukan harga nol). Tegangan tembus
nominal minyak transformator untuk tegangan kerja tertentu dapat dilihat pada
tabel di bawah ini.
Berdasarkan standar yang dikeluarkan oleh ASTM yakni dalam standar D-877
disebutkan bahwa suatu bahan isolasi har us memiliki tegangan tembus sebesar
kurang lebih 30 kV untuk lebar sela elektroda 1 mm, dengan kata lain kekuatan
dielektrik bahan isolasikurang lebih 30 kV/mm. Sedangkan menurut standar ASTM
D-1816 suatu bahan isolasi harus mampu menahan tegangan sebesar 28 V untuk
suatu lebar sela elektroda sebesar 1,2 mm. Standar ini merupakan standar yang
diterima secara internasional dan harus dipenuhi oleh suatu bahan yang
dikategorikan sebagai suatu bahan isolasi.
Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan isolasi juga sebagai media
pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip pendingin. Untuk
minyak isolasi pakai berlaku untuk transformator berkapasitas > 1 MVA atau
bertegangan >30 kV.
b. Minyak Kabel
Minyak kabel juga merupakan salah satu hasil pemurnian minyak bumi.
Minyak kabel digunakan untuk memadatkan penyekat kertas pada kabel tenag,
kabel tanah, dan terutama kabel tegangan tinggi, kecuali untuk menguatkan baik
daya sekat mekanisnya, penyekat kertas, juga untuk menjaga atau menahan air
supaya tidak meresap. sekaligus sebagai elektrikum .
Pada dasarnya penyekat bentuk cair digunakan sebagai bahan pembersih pada
alat-alat listrik misalnya pada reustak. Hal ini banyak difungsikan sebagai
pengisolasi atau bahan pengisi seperti pada minyak trafo yang merupakan pemurni
bahan- bahan mineral. Oleh karena itu bahan isolasi bentuk cair banyak digunakan
karena memiliki daya tembus tinggi dan daya hantar yang kuat. Adapun kendala–
kendala yang biasa menghambat kerja yaitu misalnya pada minyak trapo biasa
terdapat air dan asam.
c. Cairan Sintesis
Di samping bahan–bahan tersebut di atas terdapat pula isolasi cair sintesis yang
juga digunakan pada teknik listrik. Isolasi cair sintesis yang sering digunakan pada
teknik listrik adalah cairan yang berisi chloor (hidrokarbon) seperti difenil (CH)
dimana 3 sampai 5. Atom hydrogen diganti dengan atom chloor .Bahan–bahan ini
diantaranya adalah sovol, askarel, araclor, pyralen, shibanol.
Sovol adalah bahan cair yang agak kental ,tidak berwarna, massa jenisnya.
Lebih besar dari minyak trafo. dan tegangan tembusnya hampir sama dengan
minyak trafo dan permiabilitasnya lebih tinggi .
Sovol yang dicampur dengan sedikit trichlobenzena (CHCL)untuk mengurangi
kekentalannya sehingga diperoleh bahan baru yang disebut sovtol. Karena sovol
dan sovtol tidak terbakar bila dengan udara dan tidak menyebabkan ledakan. Maka
itu trafo yang diisi sovtol tidak berisiko kebakaran dan ledakan sehingga sovtol
tidak digunakan pada isolasi pada pemutus dan juga bahan ini beracun sehingga
penggunaanya harus hati –hati.
II.1.3 Isolator Padat
1. Pengertian Isolator Padat
Isolator padat yang digunakan dalam peralatan sistem tenaga listrik adalah
bahan organis, anorganis dan polimer sintetis. Contoh bahan organis adalah kertas,
kayu, dan karet, sedang bahan anorganis adalah keramik dan mika. Contoh polimer
sintetis adalah polyvinyl chloride dan resin epoksi. Bahan isolasi padat yang banyak
digunakan adalah mika, keramik, dan gelas. Kemampuan isolator sangat
dipengaruhi oleh sifat bahan isolator dan besar polutan yang menempel pada
permukaan bahan isolator. Polutan akan menyebabkan permukaan lebih konduktif.
Konduktifitas yang lebih besar ini akan menyebabkan aliran arus apabila diberi
tegangan. Besar arus yang mengalir tergantung pada besar polutan, nilai arus yang
mengalir pada permukaan isolator mempengaruhi nilai Tegangan Flashover,
semakin besar nilai arus yang mengalir maka semakin kecil nilai Tegangan
Flashover. Dalam hal ini intensitas polusi dinyatakan dalam ESDD (Equivalent Salt
Deposit Density).
2. Bahan Isolator Padat
Karakteristik dari suatu isolator baik mekanis maupun elektriknya
dipengaruhi oleh konstruksi dan bahan yang digunakan. Dimana pada suatu
isolator bahan yang paling utama adalah bahan dielektriknya. Bahan
dielektrik dari suatu isolator harus memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi
serta tidak dipengaruhi oleh kondisi udara sekitarnya. Ada tiga jenis bahan
dielektrik isolator yang paling sering digunakan pada isolator :
1. Porselen
Porselen merupakan bahan dielektrik yang paling sering digunakan
pada isolator. Hal ini terjadi karena porselen memiliki kekuatan dielektrik
yang tinggi dan tidak dipengaruhi oleh perubahan kondisi udara
disekitarnya.
Kekuatan mekanik porselin bergnatung pada cara pembuatannya.
Kemampuan mekanis suatu porselen standar dengan diameter 2-3 cm
adalah 45.000 kg/cm2 untuk beban tekan; 700kg/cm2 untuk beban tekuk
dan 300 kg/cm2 untuk beban tarik. Sehingga dapat disimpulkan bahwa
porselen adalah bahan yang memiliki kemampuan mekanik yang sangat
baik pada beban tekan. Kekuatan mekanik dari porselen akan berkurang jika
dilakukan penambahan luas penampang porselen.
Gambar II.2 isolator porselen
Suatu dielektrik porselen dengan tebal 1,5 mm memiliki kekuatan
dielektrik sebesar 22-28 kVrms/mm. Jika tebal dielektrik bertambah maka
kemampuan dielektrik bahan berkurang. Hal ini terjadi karena medan
elektriknya tidak seragam. Bila tebal bertambah dari 10 mm menjadi 30 mm
kekuatan dielektrik berkurang dari 80 kVrms/mm menjadi 55 kVrms/mm.
Kekuatan dielektrik porselen pada tegangan impuls adalah 50-70 % lebih
tinggi daripada kekuatan dielektrik pada frekuensi daya.
2. Gelas
Isolator gelas lebih murah daripada porselen, sedangkan karakteristik
mekaniknya tidak jauh berbeda dari isolator porselen. Karakteristik elektrik dan
mekanik dari isolator gelas bergantung pada kandungan alkali pada isolator
tersebut. Semakin tinggi kandungan alkalinya maka kemampuan dielektrik
isolator akan semakin menurun hal ini dikarenakan isolator memiliki
konduktivitas lebih tinggi. Kekuatan dielektrik gelas alkali tinggi adalah 17,9
kVrms/mm sedangkan kemampuan dielektrik gelas alkali rendah adalah 48
kVrms/mm.
Jika isolator gelas dipasangkan pada suatu sistem tegangan arus searah.
Maka dapat menimbulkan penguaian kimiawi gelas sehingga akan
meningkatkan kandungan alkalinya. Dimana hal ini akan menyebabkan
penurunan kemampuan isolasi dari gelas. Berdasarkan proses pembuatannya
isolator gelas dibagi menjadi 2 yaitu gelas yang dikuatkan (annealed glass) dan
gelas yang dikeraskan (hardened glass)
Gambar II.3 Isolator gelas
3. Bahan komposit
Isolator komposit adalah isolator yang dikembangkan untuk mengatasi
kekurangan-kekurangan dari isolator porselen dan gelas. Bahan komposit
tertua yang dikembangkan adalah isolator kertas. namun, akhir-akhir ini bahan
isolator yang paling banyak diminati adalah karet silikion (silicon rubber).
Struktur suatu isolator komposit diperlihatkan pada gambar
berikut:
Gambar II.4 isolator komposit
Seperti yang terlihat pada gambar diatas, isolator komposit memiliki
beberapa bagian utama yaitu : inti berbentuk batang (rod) yang terbuat dari
bahan komposit, fitting yang terbuat dari bahan logam dan bahan antar
muka (interface).
II.1.4 Isolator
Pada suatu sistem tenaga listrik terdapat berbagai bagian yang
memiliki tegangan dan juga tidak bertegangan. Sehingga bagian yang tidak
bertegangan ini harus dipisahkan dari bagian-bagian yang tidak
bertegangan. Hal ini dilakukan agar tidak terjadi aliran arus yang tidak
semestinya ada antara satu bagian dengan yang lainnya. Misalnya pada
suatu jaringan transmisi, antara suatu konduktor penghantar dengan
konduktor lainnya dipisahkan oleh udara. Namun konduktor ini harus
digantungkan pada tower penopang sehingga dibutuhkan suatu isolator
yang cukup kuat untuk menopang konduktor ini sekaligus mengisolasi
antara konduktor dengan menara yang terhubung ke tanah agar tidak terjadi
hubung singkat ke tanah.
Isolator dapat ditemui pada setiap bagian sistem tenaga listrik.
Selain pada transmisi, isolator juga dapat ditemui pada jaringan distribusi
hantaran udara, gardu induk dan panel pembagi daya. Pada jaringan
distribusi hantaran udara isolator digunakan sebagai penggantung atau
penopang konduktor. Pada gardu induk isolator digunakan sebagai
pendukung sakelar pemisah, pendukung konduktor penghubung dan
penggantung rel dengan kerangka pendukung pemisah.
II.1.5 Kontruksi Isolator
Isolator pada umumnya memiliki tiga bagian utama yaitu bahan
dielektrik, kap dan fitting. Selain itu juga terdapat semen yang berfungsi
sebagai bahan perekat yang merekatkan ketiga bagian ini.
Gambar II.1 konstruksi isolator piring
Adapun persyaratan umum yang harus dipenuhi dalam merancang
suatu isolator adalah sebagai berikut:
1. Isolator harus memiliki kekuatan mekanis yang kuat untuk menahan beban
konduktor , terpaan angin dan lain-lain.
2. Isolator harus menggunakan bahan dengan resistansi yang tinggi agar tidak
terjadi arus bocor yang besar ke tanah.
3. Isolator harus memiliki kekuatan permitivitas yang tinggi agar dapat
memiliki kemampuan dielektrik yang baik.
4. Isolator harus padat dan tidak memiliki celah udara karena dapat
menimbulkan peluahan sebagian.
5. Isolator dapat menahan flashover.
6. Setiap lubang pada bahan isolator harus memiliki sumbu yang sejajar
dengan sumbu tegak isolator. Dan lubang dibuat pada temperatur
penampaan isolator.
7. Tidak memiliki lekukan runcing agar pada isolator tidak terjadi medan
elektrik yang tinggi.
8. Permukaan isolator harus licin dan bebas partikel runcing.
9. Tidak ada resiko meledak atu pecah.
10. Jarak rambat isolator harus diperbesar jika isolator ditempatkan pada
kawasan yang dihuni banyak burung.
11. Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.
12. Bentuk dan dimensi sirip harus dibuat sedemikian rupa agar dapat dengan
mudah dibersih.
II.2 Jenis Isolator
Berdasarkan fungsinya didalam suatu sistem tenaga listrik isolator
dapat dibagi menjadi :
II.1.6 Isolator Pendukung
Isolator pendukung ini dibuat untuk menopang batang-batang konduktor
yang ditempatkan baik di dalam maupun luar ruangan. Isoaltor dipakai karena
bagian konduktor yang bertegangan harus dipisahkan dari tiang penopang
yang terhubung ke tanah. Pada setiap bagian atas dari isolator ini terdapat
lekukan yang dipakai untuk menopang konduktor penghantar. Isolator
pendukung ini biasanaya hanya dioperasikan pada tegangan kerja isolator
dibawah 33kV. Hal ini dikarenakan jika isolator dioperasiakan pada tegangan
diatas 33kV, maka besar isolator menjadi tidak efisien lagi. Hal ini
disebabkan ukuran isolator akan bertambah seiring dengan pertambahan
tegangan kerja. Isolator pendukung terbagi atas tiga jenis yaitu : isolator pin,
isolator post, dan isolator pin-post.
Gambar II.5 Gambar Isolator Pin, Isolator Post dan Isolator Pin-Post
II.1.7 Isolator Gantung
Isolator gantung digunakan pada tiang maupun tower transmisi untuk
menggantung konduktor hantaran udara baik secara vertikal maupun
horizontal (gambar).
Gambar II.6 pemasangan vertikal dan horizontal
Isolator gantung digunakan pada sistem dengan tegangan kerja
melebihi 33 kV. Isolator gantung ini terdiri dari dua jenis yaitu isolator
piring dan isolator batang tonggak. Untuk transmisi tegangan tinggi, isolator
piring dirangkai berbentuk rantai. Isolator rantai ini juga biasanya
dilengkapi dengan arcing horn (busur tanduk). Hal ini dilakukan untuk
melindungi isolator rantai dari bahaya tegangan lebih yang dapat
menyebabkan isolator rantai pecah.
Gambar II.7 gambar isolator piring dan isolator batang
II.1.8 Isolator rantai
Isolator rantai adalah merupakan kumpulan dari beberapa isolator
piring yang disusun secara berantai sehingga menjadi satu kesatuan isolator.
Isolator rantai seperti gambar 2.8 biasanya digunakan untuk menggantung
penghantar transmisi tegangan tinggi pada menara-menara transmisi.
Penghantar ini digantung dengan menggunakan isolator agar penghantar ini
tidak menyentuh badan menara yang dibumikan. Isolator jenis ini banyak
digunakan karena pada sistem transmisi tegangan tinggi isolator ini dianggap
paling effisien untuk mengisolasi antara konduktor dengan tiang menara.
Adapun keuntungan menggunakan isolator rantai adalah:
1. Biaya instalasi isolator rantai cenderung lebih murah dari isolator pin untuk
sistem dengan tegangan lebih dari 33kV.
2. Setiap unit isolator piring dirancang untuk bekerja pada tegangan rendah.
Sehingga dapat disusun agar dapat mengisolir tegangan kerja.
3. Jika salah satu isolator piring pada suatu renteng isolator rantai rusak. Maka
kita hanya perlu mengganti isolator piring tersebut dengan isolator yang baru.
4. Karna tersusun dari beberapa isolator piring maka isolator rantai memiliki
tingkat fleksibel yang tinggi sehingga dapat mengayun mengikutikabel
transmisi.
5. Dengan bertambahnya permintaan akan jaringan transmisi, akan lebih
menguntungkan jika menigkatkan suplai daya dengan menaikkan tegangan
transmisi. Karena tegangan transmisi naik maka isolator pendukung yang ada
juga harus disesuaikan. Dimana isolator rantai dapat dengan mudah dinaikkan
kapasitasnya dengan menambahkan jumlah isolator piringnya.
6. Isolator rantai biasanya dipasangkan pada tower besi. Dimana isolator rantai
berada dibawah crossarm sehingga secara tidak langsung kabel transmisi
mendapatkan proteksi terhadap petir.
Gambar II.8 Isolator Rantai
II.3 Mekanisme Kegagalan Bahan Isolator Padat
Mekanisme kegagalan bahan isolasi padat terdiri dari beberapa jenis sesuai
fungsi waktu penerapan tegangannya. Hal ini dapat dilihat sebagai berikut :
a) Kegagalan asasi (intrinsik) adalah kegagalan yang disebabkan oleh jenis
dan suhu bahan ( dengan menghilangkan pengaruh luar seperti tekanan,
bahan elektroda, ketidakmurnian, kantong kantong udara. Kegagalan ini
terjadi jika tegangan yang dikenakan pada bahan dinaikkan sehingga
tekanan listriknya mencapai nilai tertentu yaitu 106 volt/cm dalam waktu
yang sangat singkat yaitu 10-8 detik
b) Kegagalan elektromekanik adalah kegagalan yang disebabkan oleh adanya
perbedaan polaritas antara elektroda yang mengapit zat isolasi padat
sehingga timbul tekanan listrik pada bahan tersebut. Tekanan listri yang
terjadi menimbulkan tekanan mekanik yang menyebabkan timbulnya tarik
menarik antara kedua elektroda tersebut. Pada tegangan 106 volt/cm
menimbulkan tekanan mekanik 2 s.d 6 kg/cm2.
c) Kegagalan streamer adalah kegagalan yang terjadi sesudah suatu banjiran
(avalance). Sebuah elektron yang memasuki band conduction di katoda
akan bergerak menuju anoda dibawah pengaruh medan memperoleh energi
antara benturan dan kehilangan energi pada waktu membentur. Jika lintasan
bebas cukup panjang maka tambahan energi yang diperoleh melebihi
pengionisasi latis (latice). Akibatnya dihasilkan tambahan elektron pada
saat terjadi benturan. Jika suatu tegangan V dikenakan terhadap elektroda
bola, maka pada media yang berdekatan (gas atau udara) timbul tegangan.
Karena gas mempunyai permitivitas lebih rendah dari zat padat sehingga
gas akan mengalami tekanan listrik yang besar.Akibatnya gas tersebut akan
mengalami kegagalan sebelum zat padat mencapai kekuatan asasinya.
Karean kegagalan tersebut maka akan jatuh sebuah muatan pada permukaan
zat padat sehingga medan yang tadinya seragam akan terganggu. Bentuk
muatan pada ujung pelepasan ini dalam keadaan tertentu dapat
menimbulkan medan lokal yang cukup tinggi (sekitar 10 MV/cm). Karena
medan ini melebihi kekuatan intrinsik maka akan terjadi kegagalan pada zat
padat. Proses kegagalan ini terjadi sedikit demi sedikit yang dapat
menyebabkan kegagalan total.
d) Kegagalan termal, adalah kegagalan yang terjadi jika kecepatan
pembangkitan panas di suatu titik dalam bahan melebihi laju kecepatan
pembuangan panas keluar. Akibatnya terjadi keadaan tidak stabil sehingga
pada suatu saat bahan mengalami kegagalan.
e) Kegagalan Erosi, adalah kegagalan yang disebabkan zat isolasi pada tidak
sempurna, karena adanya lubang lubang atau rongga dalam.
II.4 Polusi Isolator
Polutan ini dapat mempengaruhi konduktivitas permukaan dari isolator
tersebut sehingga dapat menyebabkan kegagalan isolasi.
Beberapa jenis polutan yang sangat berpengaruh terhadap tahanan permukaan
isolator adalah:
1. Garam.
2. Petrokimia, yaitu sisa pembakaran dari industri seperti karbon
dioksida, klorin, dan sulfur dioksida dan sebagainya.
3. Pasir didaerah gurun
Kondisi cuaca akan mempengaruhi polutan pada permukaan isolator.
Kontaminan berupa kotoran umum akan terkikis dan hilang dikarenakan tercuci
oleh hujan yang lebat sedangkan kontaminasi berupa debu akan melekat misalnya
semen, abu batu bara, petrokimia tidak akan terkikis dan hilang . Sedangkan
gerimis, kelembaban yang tinggi, dan kabut akan membuat lapisan polutan menjadi
basah sehingga dapat membuat permukaan isolator semakin konduktif.
II.5 Pengujian dan Pengukuran Pembangkit Teagangan Tinggi
Pengujian dan pengukuran pada peralatan tegangan tinggi dapat bersifat
merusak (destructive) maupun tidak merusak (non destructive).Pengujian yang
sifatnya merusak, misalnya, pengukuran tahanan isolasi, pengukuran faktor daya
dielektrik (dielectric power factor), pengukuran korona, dan sebagainya.Pengujian
yang sifatnya merusak umumnya terdiri dari tiga tahap yang bergantung kepada
tingkat tegangan.
Pengujian ketahanan (withstand test) : tegangan tertentu diterapkan
selama waktu yang ditentukan, bila tidak terjadi lompatan (spark
over), maka pengujian memuaskan.
Pengujian pelepasan (discharge test) : tegangan dinaikkan sehingga
terjadi pelepasan pada benda yang diuji. Pengujian dilakukan dalam
suasana kering dan suasana basah.
Pengujian kegagalan (breakdown test) : tegangan dinaikkan sampai terjadi kegagalan pada benda uji.
1. Pengujian dengan Tegangan Tinggi Arus Bolak-Balik
Adapun pokok-pokok pengujian tegangan tinggi ac pada peralatan tegangan
tinggi meliputi :
a) Pengujian Ketahanan dalam udara b) Pengujian Ketahanan dalam minyak atau air c) Pengujian ketahanan untuk tiap isolator d) Pengujian lompatan (bunga api) dalam keadaan kering e) Pengujian lompatan (bunga api) dalam keadaan basah (humidity
tinggi) f) Pengujian tembus atau breakdown
Gambar II.8 Rangkaian Pengujian
II.1.9 Pengujian Ketahanan dalam Udara
Pengujian ketahanan dalam udara diterapkan selama dua menit, dan
spesimen diperiksa apakah terjadi kerusakan atau hal yang abnormal.
Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pengujian yang benar-benar perlu
diperhatikan adalah :
1.Tekanan udara.
2.Suhu (udara kering atau basah).
3.Kelembaban udara.
II.1.10 Faktor Koreksi Keadaan Udara
Berdasarkan standard IEC Recomendation, Publication 52 dinyatakan
bahwa untuk standard sela bola tertentu berlaku suatu tegangan lompatan api
tertentu. Dan berdasarkan Japanese Industrial Standard (JIS) C-3801 dan Japanese
Electrotechnical Committe, (JEC) standard 106, dinyatakan bahwa :
a. - Tekanan barometer ............................. 760 mm Hg / (1013 mbar)
b. - Suhu sekeliling ............................. 20°C
c. - Kelembaban mutlak ............................. 11 gram / m3
Mengingat pengujian dilakukan pada kondisi suhu, tekanan udara dan
kelembaban udara di ruangan yang berbeda-beda dengan standard tersebut di atas,
maka untuk dapat membandingkan hasil-hasil pengujian dengan tabel-tabel
normalisasi yang ada, diperlukan rumus-rumus yang dapat mengubah hasil-hasil
tersebut dalam keadaan standard. Hal ini diperlukan untuk dapat mengetahui
apakah spesimen yang akan diuji memenuhi syarat atau tidak.
Koreksi terhadap Tekanan Udara dan Suhu
Hasil pengujian tersebut harus dikoreksi terhadap keadaan standard, dengan
rumus:
VS = VB / d (1)
di mana : VS = tegangan loncatan api pada keadaan standard
VB = tegangan loncatan api yang diukur pada keadaan setempat
d= kepadatan udara relatif (relative air density)
= (bB /760)[(270 + 20) / (273 + tB)]
= 0,3816 bB/(273 + tB)
Sedangkan, bB adalah tekanan udara pada waktu pengujian (mmHg) dan tB
adalah suhu sekeliling pengujian (°C).
II.1.11 Pengujian Ketahanan dalam Minyak atau Air
Pengujian Ketahanan dalam Minyak
Untuk pengujian ketahanan dalam minyak harus dipastikan bahwa minyak
yang dipakai mempunyai ketahanan lebih dari 20 kV bila dipakai sela standar.
tegangan dinaikkan secara bebas sampai kira-kira 75 % dari tegangan yang
ditentukan, lalu dinaikkan sampai tegangan 100 % dari tegangan ketahanan tersebut
dengan kecepatan 1 kV/detik bila tegangan tersebut besarnya 100 kV atau kurang,
atau kira-kira 1 % dari tegangan ketahanan perdetik untuk tegangan lebih dari 100
kV. tegangan tesebut diterapkan selama satu menit, dan spesimen diperiksa
kembali.
II.1.12 Pengujian Ketahanan dalam Keadaan Basah
Pengujian suasana basah dimaksudkan untuk menirukan keadaan udara pada
waktu hujan, salju dan sebagainya.Oleh karena air hujan menghantarkan listrik
maka tegangan pelepasan dari alat-alat listrik yang dipasang di luar menjadi
berkurang pada waktu alat-alat tersebut basah karena hujan.. Tegangan lompatan
api basah dipengaruhi oleh sejumlah penyiraman permenit, resistivitas air dan sudut
penyiraman. sudut penyiraman standar 45°terhadap garis tegak, dengan ketentuan
bahwa penyiramannya merata. Harga-harga standar tersebut ditentukan menurut
keadaan udara, terutama keadaan hujan setempat. Oleh karena letaknya di daerah
tropis, kwalitas penyiraman standar untuk indonesia seharusnya lebih besar, tetapi
karena data yang representatif belum ada, maka untuk sementara standar dari
Jepang akan dipakai sebagai pegangan.
Sudut penyiramannya dapat diperiksa dengan 2 buah tabung gelas yang terkena
siraman. Bila kedua tabung itu setiap saat berisi air dalam jumlah yang sama, maka
sudutnya benar 45°. Berdasarkan standar Jepang tersebut, untuk air yang
mempunyai resistivitas lain dipakai faktor koreksi.
Ketahanan Lapisan
Tujuan untuk mengetahui ketahanan isolasi yang mempunyai dua atau lebih
lapisan. Cara pengujian tiap lapisan adalah, pada tiap lapisan diterapkan 90%
tegangan lompatan api yang berupa tegangan AC selama dua menit. Hasil
Pengujian adalah bila tegangan yang diterapkan melampaui ketahanan isolasi maka
akanterjadi kerusakan pada isolasi.
II.1.13 Pengujian Lompatan Api Kering
Tegangan lompatan api dari sebuah isolator sangat dipengaruhi oleh bentuk
elektroda dan benda yang ada disekelilingnya. Oleh sebab itu pada waktu pengujian
elektroda dan benda yang mengelilinginya harus diatur sedemikian rupa sehingga
keadaan yang sebenarnya ditirukan.
Tegangan pengujian dinaikkan secara bebas sampai harga 75 % dari tegangan
lompatan api yang diharapkan, sesudah itu tegangan dinaikkan sampai lompatan
api terjadi dengan kecepatan 1000 volt perdetik Tegangan lompatan didefinisikan
sebagai harga rata-rata dari lima harga lompatan yang diukur dengan batas antara
15detik sampai 5 menit. Rumus koreksi harus digunakan.
II.1.14 Pengujian Lompatan Api Basah
Cara pengujian sama dengan pengujian kering. penyiraman air dilakukan
dengan cara standar, seperti telah diterangkan di atas. Tujuan dari pengujian
lompatan api basah adalah untuk mengetahui tegangan tembus isolator dalam
keadaan hujan. Sedangkan cara pengujian adalah isolator diberi tegangan uji yang
berupa tegangan AC. Tegangan pengujian dapat dinaikkan secara bebas sampai
mencapai harga 75% dari tegangan lompatan api yang diharapkan;sesudah itu
tegangan dinaikkan sampai lompatan api terjadi dengan kecepatan 1000 volt per
detik. Pada waktu dilakukan pengujian dilakukan penyiraman pada isolator secara
standar sehingga mewakili kondisi hujan.Hasil Pengujian adalah terjadinya
lompatan listrik pada saat tegangan tertentu.
II.1.15 Pengujian Tembus
Tegangan dinaikkan sampai tegangan lompatan standar dalam keadaan kering
secara bebas, lalu dinaikkan sampai terjadi penembusan (puncture) dengan
kecepatan 4 kV/detik. Tegangan tembus sangat dipengaruhi oleh kecepatan
menaikkan tegangan.
II.1.16 Pengukuran Tegangan Tinggi
Pengukuran tegangan tembus pada keadaan udara standar 20° C dan 1013 mbar
telah dikenal sebagai U0 karena udara dilain tempat tidak sama, maka harga U0
harus dikoreksi dengan persamaan sebagai berikut:
U = 𝐶1+𝐶2𝑐1
Um .................................................................................(1)
Diimana ,
U = Tegangan Tembus
Um= Tegangan tembus yang terukur
C = Kapasitor devider
Untuk mendapatkan hasil tegangan tembus yang sebenarnya pada saat
pengujian maka perlu faktor koreksi dengan persamaan sebagai berikut:
=t
b
2733816,0
x 1013760
................................................................................(2)
Dimana untuk tegangan tembus pada benda uji didapat dari persaman:
U0 =
U ..........................................................................................................(3)
Dimana ,
U0 = Tegangan Tembus standar
U = Tegangan tembus