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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= Faktor koreksi