makalah mpi

31
Makalah MPI - BAB II BAB II Pembahasan Besarnya arus dan tegangan yang muncul dalam sistem tenaga listrik secara tiba-tiba dan melonjak tinggi, baik itu yang berasal dari dalam sistem maupun dari luar lingkungan, menuntut sistem pengamanan lebih terhadap alat listrik, maupun bahan isolasi itu sendiri. Hal ini sulit untuk dihentikan sebab tingginya lonjakan tegangan yang muncul secara tiba-tiba dan hanya dalam hitungan milisekon. Untuk melindungi alat, diperlukan isolasi yang mampu memisahkan antara dua bagian yang bertegangan umumnya dengan bahan-bahan dielektrik. Namun, secara harafiah, point utama dari isolasi adalah sebagai pemisah antarbagian yang bertegangan, sehingga tidak menyebabkan terjadinya loncatan bunga api yang berujung pada kerusakan alat maupun bahan isolasi. Peran utama dari tujuan pembuatan suatu isolasi adalah mampu mencegah loncatan energi dan melindungi alat listrik maupun bahan isolasi itu sendiri, sehingga mampu menekan biaya pengeluaran akibat dari kerusakan alat, baik pada sistem tenaga listrik itu sendiri maupun peralatan rumah tangga. Sebab, seperti yang kita ketahui alat pada sistem tenaga listrik sangat mahal dan biaya yang dibutuhkan untuk membangkitkan suatu tenaga listrik bisa mencapai miliaran rupiah. Untuk itu, diperlukan upaya-upaya yang dapat meminimkan biaya yang begitu besar. Di samping itu juga merugikan rakyat apabila terjadinya lonjakan tegangan atau swiching setelah mati lampu, sebab dapat merusak alat-alat rumah tangga. Untuk menghasilkan suatu isolator yang memiliki ketahanan isolasi yang baik, ada beberapa kriteria mendasar yang harus dipenuhi dan tentunya terdapat / terkandung dalam setiap isolator pada sistem pembangkitan tenaga listrik untuk spesifikasi tegangan tinggi ( High Voltage ). Ketentuan mendasar itu adalah sebagai berikut : 1. Terbuat dari bahan non konduktor

Upload: muhammadfadlikahar

Post on 17-Jan-2016

69 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

file

TRANSCRIPT

Page 1: Makalah MPI

Makalah MPI - BAB II

BAB II

Pembahasan

                   Besarnya arus dan tegangan yang muncul dalam sistem tenaga listrik secara tiba-tiba

dan melonjak tinggi, baik itu yang berasal dari dalam sistem maupun dari luar lingkungan,

menuntut sistem pengamanan lebih terhadap alat listrik, maupun bahan isolasi itu sendiri. Hal ini

sulit untuk dihentikan sebab tingginya lonjakan tegangan yang muncul secara tiba-tiba dan hanya

dalam hitungan milisekon. Untuk melindungi alat, diperlukan isolasi yang mampu memisahkan

antara dua bagian yang bertegangan umumnya dengan bahan-bahan dielektrik. Namun, secara

harafiah, point utama dari isolasi adalah sebagai pemisah antarbagian yang bertegangan,

sehingga tidak menyebabkan terjadinya loncatan bunga api yang berujung pada kerusakan alat

maupun bahan isolasi.

                   Peran utama dari tujuan pembuatan suatu isolasi adalah mampu mencegah loncatan

energi dan melindungi alat listrik maupun bahan isolasi itu sendiri, sehingga mampu menekan

biaya pengeluaran akibat dari kerusakan alat, baik pada sistem tenaga listrik itu sendiri maupun

peralatan rumah tangga. Sebab, seperti yang kita ketahui alat pada sistem tenaga listrik sangat

mahal dan biaya yang dibutuhkan untuk membangkitkan suatu tenaga listrik bisa mencapai

miliaran rupiah. Untuk itu, diperlukan upaya-upaya yang dapat meminimkan biaya yang begitu

besar. Di samping itu juga merugikan rakyat apabila terjadinya lonjakan tegangan atau swiching

setelah mati lampu, sebab dapat merusak alat-alat rumah tangga.

                   Untuk menghasilkan suatu isolator yang memiliki ketahanan isolasi yang baik, ada

beberapa kriteria mendasar yang harus dipenuhi dan tentunya terdapat / terkandung dalam setiap

isolator pada sistem pembangkitan tenaga listrik untuk spesifikasi tegangan tinggi ( High

Voltage ). Ketentuan mendasar itu adalah sebagai berikut :

1.    Terbuat dari bahan non konduktor

Sudah pasti suatu bahan isolator harus terbuat dari bahan yang bukan konduktor, sebab bahan

konduktor mampu mengalirkan arus listrik yang dapat menghasilkan beda tegangan. Pada

isolator, kita membutuhkan bahan yang mampu menghambat aliran arus listrik dan mencegah

adanya arus bocor. Semua itu merujuk pada satu tujuan yaitu agar tidak terdapat beda tegangan.

Itulah tujuan utama isolator.

2.    Cepat kering

Isolator yang kita pakai pada pembangkit tentunya berhubungan erat dengan cuaca luar yang

suhunya tidak konstan dan tidak bisa si atur sesuai yang kita mau. Seperti hujan contohnya.

Page 2: Makalah MPI

Seperti yang kita ketahui, air merupakan konduktor. Untuk itu, diperlukan isolator yang cepat

kering untuk menghindari konduktor yang berasal dari air hujan.

3.    Menahan kabel saluran pada tempatnya

Kabel saluran harus dijaga agar tetap pada tempatnya sebab jarak antar kabel juga sudah diatur

sesuai standarnya agar tidak saling menyentuh antarkabel yang bisa berakibat short circuit.

Untuk itu, kabel saluran harus tetap dijaga jaraknya. Selain itu juga untuk alasan keamanan

manusia agar tidak mudah dijangkau mengingat dampaknya terhadap nyawa manusia sangat

membahayakan.

Berdasarkan bahan yang digunakan pada isolator, terdapat tiga jenis bahan yang

digunakan, yaitu padat, cair, dan gas. Masing-masing jenis dari bahan tersebut memiliki tingkat

kemampuan mengisolasi yang berbeda-beda. Makin tinggi kemampuan mengisolasi untuk tiap

satuan luas, makin baik dan maksimal pula kinerja isolator tersebut. Untuk menghasilkan kinerja

isolator yang maksimal, perlu dilakukan beberapa pertimbangan. Pertama, pertimbangan

terhadap sifat kelistrikan. Kedua, perlu mempertimbangkan sifat-sifat lainnya, seperti sifat

thermal, sifat mekanis, dan sifat kimia.

Sifat kelistrikan tersebut mencakup :

1.    Resistivitas

Penyekat membutuhkan bahan yang mempunyai resistivitas yang besar agar arus yang bocor

sekecil mungkinsehingga dapat diabaikan. Yang perlu diperhatikan di sini adalah bahwa bahan

isolasi yang higroskopis hendaknya dipertimbangkan penggunaannya pada tempat-tempat yang

lembab karena resistivitasnya akan turun. Resistivitas juga akan turun jika tegangan yang

diberikan naik.

MaterialTemperature Resistivity,

( Ωm )

Coefficient,

(  )

Silver 1.59 x 8 0.0061

Copper 1.68 x 8 0.0068

Aluminum 2.65 x 8 0.00429

Tungsten 5.6 x 8 0.0045

Iron 9.71 x 8 0.00651

Platinum 10.6 x 8 0.003927

Mercury 98 x 8 0.0009

Carbon (graphite) (3-60 ) x -0,0005

Germanium (1-500 ) x -0,05

Silicon 0,1 - 60 -0,07

Page 3: Makalah MPI

Glass  - -

Hard rubber  - -

Keterangan :

Konduktor, Semikonduktor, Insulator

2.    Permitivitas

Besarnya kapasitansi bahan isolasi yang berfungsi sebagai dielektrik ditentukan oleh

permitivitasnya, di samping jarak dan luas permukaannya. Besarnya permitivitas udara adalah

1,00059, sedangakan untuk zat padat dan zat cair selalu lebih besar dari itu.

3.    Kerugian Dielektrik

Apabila bahan isolasi diberi tegangan bolak-balik maka akan terdapat energi yang diserap oleh

bahan tersebut. Besarnya kerugian energi yang diserap bahan isolasi tersebut berbanding lurus

dengan tegangan, frekuensi, kapasitansi, dan sudut kerugian dielektrik. Sudut tersebut terletak antara arus kapasitif dan arus total ( ).

Sifat-sifat lainnya seperti sifat thermal, mekanis, dan kimia mencakup hal-hal berikut ini :

1.    Suhu

Suhu berpengaruh terhadap kekuatan mekanis, kekerasan, viskositas, ketahanan terhadap

pengaruh kimia dan sebagainya. Bahan isolasi dapat rusak diakibatkan oleh panas pada kurun

waktu tertentu. Waktu tersebut disebut umur panas bahan isolasi. Sedangakan kemampuan bahan

menahan suhu tertentu tanpa terjadi kerusakan disebut ketahanan panas. Menurut IEC

(International Electrotechnical Commission) didasarkan atas batas suhu kerja bahan, bahan

isolasi yang digunakan pada suhu di bawah nol (missal pada pesawat terbang, pegunungan) perlu

juga diperhitungkan karena pada suhu di bawah nol bahan isolasi akan menjadi keras dan regas.

Pada mesin-mesin listrik, kenaikan suhu pada penghantar dipengaruhi oleh resistansi panas

bahan isolasi. Bahan isolasi tersebut hendaknya mampu meneruskan panas yang didesipasikan

oleh penghantar atau rangkaian magnetik ke udara sekelilingnya.

2.    Kelarutan

Kemampuan larut bahan isolasi, resistansi kimia, higroskopis, permeabilitas uap, pengaruh

tropis, dan resistansi radio aktif perlu dipertimbangkan pada penggunaan tertentu. Kemampuan

Page 4: Makalah MPI

larut diperlukan dalam menentukan macam bahan pelarut untuk suatu bahan dan dalam menguji

kemampuan bahan isolasi terhadap cairan tertentu selama diimpregnasi atau dalam pemakaian.

Kemampuan larut bahan padat dapat dihitung berdasarkan banyaknya bagian permukaan bahan

yang dapat larut setiap satuan waktu jika diberi bahan pelarut. Umumnya kemampuan larut

bahan akan bertambah jika suhu dinaikkan.

3.    Ketahanan korosi

Ketahanan terhadap korosi akibat gas, air, asam, basa, dan garam bahan isolasi juga nervariasi

antara satu pemakaian bahan isolasi di daerah yang konsentrasi kimianya aktif, instalasi tegangan

tinggi, dan suhu di atas normal. Uap air dapat memperkecil daya isolasi bahan. Karena bahan

isolasi juga mempunyai sifat higroskopis maka selama penyimpanan atau pemakaian diusahakan

agar tidak terjadi penyerapan uap air oleh bahan isolasi, dengan memberikan bahan penyerap uap

air, yaitu senyawa  atau . Bahan yang molekulnya berisi kelompok hidroksil (OH)

higrokopisitasnya relative besar dibanding bahan parafin dan polietilin yang tidak dapat

menyerap uap air.

4.    Permeabilitas Uap

Bahan isolasi hendaknya juga mempunyai permeabilitas uap (kemampuan untuk dilewati uap)

yang besar, khususnya bagi bahan yang digunakan untuk isolasi kabel dan rumah kapasitor.

5.    Kondisi Geografis

Di daerah tropis basah dimungkinkan tumbuhnya jamur dan serangga. Suhu yang tinggi disertai

kelembaban dalam waktu lama dapat menyebabkan turunnya kemampuan isolasi. Oleh karena

bahan isolasi hendaknya dipisi bahan anti jamur (paranitro phenol, dan pentha chloro phenol).

6.    Pengaruh lain

Pemakaian bahan isolasi sering dipengaruhi bermacam-macam energi radiasi yang dapat

berpengaruh dan mengubah sifat bahan isolasi. Radiasi sinar matahari mempengaruhi umur

bahan, khususnya jika bersinggungan dengan oksigen. Sinar ultra violet dapat merusak beberapa

bahan organic. T yaitu kekuatan mekanik elastisitas. Sinar X sinar-sinar dari reactor nuklir,

partikel-partikel radio isotop juga mempengaruhi kemampuan bahan isolasi. Sifat mekanis bahan

Page 5: Makalah MPI

yang meliputi kekuatan tarik, modulus elastisitas, dan derajat kekerasan bahan isolasi juga

menjadi pertimbangan dalam memilih suatu jenis bahan isolasi.

Dari hal di atas, diketahui bahwa suhu membawa pengaruh besar terhadap ketahanan suatu

isolasi yang nantinya berdampak pada efiensi kerja dan masa pakai suatu isolator, sehingga hal

ini perlu mendapat perhatian serius. Berdasarkan suhu kerja maksimum isolator, terdapat 7

pembagian kelas, yaitu :

1.    Kelas Y, suhu kerja maksimum 90°C

Yang termasuk dalam kelas ini adalah bahan berserat organis (seperti Katun, sutera alam, wol

sintetis, rayon serat poliamid, kertas, prespan, kayu, poliakrilat, polietilen, polivinil, karet, dan

sebagainya) yang tidak dicelup dalam bahan pernis atau bahan pencelup lainnya. Termasuk juga

bahan termoplastik yang dapat lunak pada suhu rendah.

2.    Kelas A, suhu kerja maksimum 150°C

Yaitu bahan berserat dari kelas Y yang telah dicelup dalam pernis aspal atau kompon, minyak

trafo, email yang dicampur dengan vernis dan poliamil atau yang terendam dalam cairan

dielektrikum (seperti penyekat fiber pada transformator yang terendam minyak). Bahan -bahan

ini adalah katun, sutera, dan kertas yang telah dicelup, termasuk kawat email (enamel) yang

terlapis damar-oleo dan damar-polyamide.

3.    Kelas E, suhu kerja maksimum 120°C

Yaitu bahan penyekat kawat enamel yang memakai bahan pengikat polyvinylformal,

polyurethene dan damar epoxy dan bahan pengikat lain sejenis dengan bahan selulosa, pertinaks

dan tekstolit, film triacetate, film dan serat polyethylene terephthalate.

4.    Kelas B, suhu kerja maksimum 130°C

Yaitu Yaitu bahan non-organik (seperti : mika, gelas, fiber, asbes) yang dicelup atau direkat

menjadi satu dengan pernis atau kompon, dan biasanya tahan panas (dengan dasar minyak

pengering, bitumin sirlak, bakelit, dan sebagainya).

5.    Kelas F, suhu kerja maksimum 155°C

Page 6: Makalah MPI

Bahan bukan organik dicelup atau direkat menjadi satu dengan epoksi, poliurethan, atau vernis

yang tahan panas tinggi.

6.    Kelas H, suhu kerja maksimum 180°C

Semua bahan komposisi dengan bahan dasar mika, asbes dan gelas fiber yang dicelup dalam

silikon tanpa campuran bahan berserat (kertas, katun, dan sebagainya). Dalam kelas ini termasuk

juga karet silikon dan email kawat poliamid murni.

7.    Kelas C, suhu kerja di atas 180°C

Bahan anorganik yang tidak dicelup dan tidak terikat dengan substansi organik, misalnya mika,

mikanit yang tahan panas (menggunakan bahan pengikat anorganik), mikaleks, gelas, dan bahan

keramik. Hanya satu bahan organik saja yang termasuk kelas C yaitu politetra

fluoroetilen (Teflon).

( Hage. 2009. P. 1-3 )

A.  Contoh dan Aplikasi Sistem Pengisolasian

a.       Isolasi 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). Langkah-langkah

perhitungan ESDD adalah sebagai berikut:

1.    Konduktivitas

     = suhu larutan

Page 7: Makalah MPI

=  konduktivitas pada suhu 20°C

    = konduktivitas pada suhu θ

b     = faktor yang tergantung pada suhu θ

2.    Dengan nilai konduktivitas pada suhu 20˚C tersebut dapat ditentukan konduktifitas NaCl dalam

% menggunakan persamaan:

D = konsentrasi garam NaCl (%)

=  konduktivitas garam (μS/cm) pada suhu 20°C

3.    Setelah mendapatkan nilai konsentrasi garam NaCl, selanjutnya didapatkan nilai ESDD dengan

menggunakan persamaan:

ESDD : Equivalent Salt Deposit Density (mg/cm2)

V = volume air pencuci (ml)

D1= ekivalen konsentrasi garam dari air bersama kapas sebelum ada polutan (%)

D2 = ekivalen konsentrasi garam dari air bekas cucian bersama kapas dan polutan (%), S: luas

seluruh permukaan isolator (cm2).

( Muhaimin. 1991. P. 5-7 )

Porselin

Porselin terbuat dari tanah liat. Ini berarti bahan dasar tersebut mudah dibentuk pada waktu

basah, tetapi menjadi tahan terhadap air dan kekuatan mekaniknya naik setelah dibakar.

Penggunaan isolator dari porselin antara lain : isolator tarik, isolator penyangga, rol isolator

seperti gambar berikut :

Kawat Berioslasi PVC

Kawat Berisolasi Pvc Tegangan Pengenal 450/750 Volt (Nya)

Standar Nasional Indonesia Kawat Berisolasi PVC tegangan pengenal 450/750 Volt (NYA)

merupakan revisi (SNI 04-2698-1992), disusun dengan perimbangan kebutuhan di dalam

perdagangan untuk jenis dan spesifikasi terhadap produk ini terus berkembang.

Ruang Lingkup

1.    Standar ini meliputi ruang lingkup, acuan, definisi, ketentuan tegangan, syarat bahan baku,

syarat konstruksi, syarat mutu, cara uji, syarat lulus uji, syarat penandaan dan pengemasan kawat

berisolasi PVC tegangan pengenal 450/750 volt (NYA).

Page 8: Makalah MPI

2.    Penghantar terdiri dari kawat padat bulat atau kawat dipilin bulat dari tembaga polos yang

dipijarkan. Kawat berisolasiini dimaksudkan untuk dipergunakan dalam ruangan yang kering,

untuk instalasi tetap dalam pipa atau direntangkan diantara isolator-isolator dan sebagai kawat-

kawat hubung dalam lemari distribusi menurut instalasi yang berlaku.

Syarat bahan baku

1.    Penghantar harus terbuat dari bahan penghantar tembaga polos yang dipijarkan dan tahanan

jenisnya tidak melebihi 17,241 mm2/km pada suhu 200C, sesuai SNI 04-3580-1994.

2.    Isolasi harus terbuat dari bahan termoplastik PVC jenis YJ-C sesuai SNI 04- 1713-1989.

Isolasi

Isolasi PVC harus diekstrusikan sepanjang penghantar dengan ketebalan yang merata. Nilai rata-

rata dari tebal isolasi yang diukur sesuai dengan SNI 04- 3893-1995, tidak boleh kurang dari

nilai nominal yang tercantum pada tabel 1. Walaupun demikian tebal isolasi pada setiap titik

tidak boleh kurang dari nilai yang tercantum dalam tabel 1 kolom 4 maksimum 0,1 mm + 10%

dari nilai tersebut.

Tahanan penghantar

Tahanan penghantar kawat berisolasi yang diukur sesuai dengan SNI 04- 3893-1995. Nilai

tahanan penghantar tidak boleh melebihi maksimum sebagaimana tercantum dalam tabel 1

kolom 3.

Tahanan isolasi

Pengukuran tahanan isolasi dilaksanakan sesuai SNI 04-3893-1995. Nilai tahanan isolasi

hasilnya harus memenuhi tabel 1 kolom 5 dan atau kolom 7. Apabila suhu pengukuran selain 200

C dikalikan dengan faktor koreksi sesuai tabel 1.

Uji tegangan

Uji tegangan dilakukan dengan cara merendam dalam air dengan suhu 25 - 50C selama

minimum 1 jam, kemudian dikenakan tegangan arus bolak-balik 2500 volt selama minimum 5

menit dan tidak boleh terjadi tembus tegangan.

( Ariawan, Putu Rusdi. 2010. p. 4-8 )

Kayu

Pada tahun-tahun yang silam, kayu banyak digunakan sebagai isolasi sejak  perkembangan

teknik listrik misalnya untuk tiang listrik, karena terdapat dimana-mana dan harganya murah.

Sekarang kayu banyak terdesak oleh besi, beton, dan  bahan s i n t e t i s . Ke l eb ihan

kayu ada l ah kekua t an mekan i snya cukup t i ngg i   tergantung dari macam dan

kerasnya kayu dan tidak terlalu berat. Kekuatan  tariknya berkisar antara 700 hingga 1300

Page 9: Makalah MPI

kg/cm, massa jenisnya berkisar antara 0,5 hingga 1 gr/cm, tetapi kelemahannya adalah

menyerap air, dapat rusak karena hama dan penyakit serangga sehingga mudah rapuh. Supaya

daya tahan lama, maka kayu harus diawetkan atau diimpregnansi lebih dahulu. Cara

mengimpregnansi kayu sebagai berikut :

-          Bahan untuk mengimpregnansi antara lain minyak cat, minyak vernis yang dipanaskan hingga

120˚Chingga 130˚C denga kayu yang diimpregnansi dimasukkan kedalamnya. Selanjutnya

didinginkan hingga suhu 60˚C dan kayu dikeluarkan dari minyak.

-          Kayu yang sudah dikeluarkan dari minyak selanjutnya dikeringkan dalam oven dengan suhu

110˚C hingga 130˚C. Jika dilakukan dengan cat, impregnansi tanpa dilakukan pemanasan selama

5 hingga 8 jam pada suhu135˚C.

-          Kayu yang telah diimpregnansi bertambah beratnya 70 hingga 80% disamping kekuatannya

bertambah. Jika yang digunakan mengimpregnansi adalahvernis bakelit dengan kandungan

alkohol 50%, benda yang sudah diimpregnansi harus dikeringkan pada suku 110˚C hingga

130˚C, kemudian dicelupkan lagi kedalam bahan pengimpregnansi dan selanjutnya dikeringkan

lagi dengan suhu 130˚C hingga 135˚C. Kayu yang akan digunakan sebagai isolator selain

diimpregnansi juga perlu diberi antiseptik agar tahan terhadap peluruhan dan dilapisi dengan

antipirin agar tidak mudah terbakar.

Kertas

Kertas atau karton merupakan bahan berserat yang seratnya pendek, kertas dan karton pada

dasarnya adalah selulosa (   ) atau asetat, dimana bahan ini adalah zat sel tumbuh-

tumbuhan yang terdapat antara kulit dan batangnya.  Selulosa ini berserat, fleksibel, lunak

dan menyerap air, sedangkan bahan pembuat kertasnya diambil dari kayu, merang, rami,

majun (sisa bahan tekstil), dan lain-lain. Kertas yang terlalu kering atau lembab,

kekuatan isolasinya berkurang karena kertas sangat menyerap cairan, sehingga

untuk mengatasinya kertas dilapisi lak isolasi. Penggunaan kertas untuk isolasi selain sebagai

pembalut lilitan kawat dan kumparan, juga ntuk isolasi kabel dan kondensator kertas. Untuk

memenui tebal yang diharapkan kertas dibuat berlapis-lapis. Kertas yang digunakan untuk bahan

isolasi selulosa digodok dengan senyawa alkali. Sifat dari selulosa alkali dibanding dengan

kertas biasa adalah secara mekanis lebih kuat dan lebih tahan terhadap panas. Pemakaian kertas

atau karton untuk bahan isolasi listrik antara lain sebagai bahan isolasi kabel; kertas telepon;

penyaring minyak transformator; kertas kapasitor ( dielektrik ).

Prespan

Prespan juga sebetulnya kertas, karena bahan dasarnya sama hanya berbeda sifat-sifatnya saja.

Dibandingkan dengan kertas, prespan lebih padat sehingga kurang menyerap air. Padat karena

Page 10: Makalah MPI

pembuatannya ditekan dengan tegangan tinggi sehingga lebih keras dan lebih kuat, tetapi dapat

dibengkokan dengan tidak retak-retak sehingga baik sekali untuk penyekat alur stator atau rotor

mes in listrik, juga pada transformator sebagai penyekat lilitan dan kawatnya. Prespan

ini di pasaran berbentuk lembaran atau gulungan dengan ukuran tebal antara 0,1 sampai 5

mm, warnanya kekuning-kuningan, coklat muda atau abu. Karena daya menyerap air masih ada,

maka dalam pelaksanaannya selalu masih perlu dilapisi lak penyekat.

Benang

Dalam bidang kelistrikan banyak digununakan sebagai penyekat kawat. Pemakaian beang

banyak dipakai untuk penyekat kawat halus yang digunakan dalam pembuatan pesawat-pesawat

cermat seperti pengukuran listrik. Sekarang banyak digunakan benang sintetis dari bahan plastik,

gelas, dansebagainya karena lebih kuat dan tahan panas.

( Muhaimin. 1993. p.7-10 )

a.         Isolasi Cair

Sebagai protektor, isolasi cair memiliki dua fungsi, yaitu sebagai pemisah dua bagian

bertegangan dan sebagai pendingin. Contoh aplikasinya pada  transformator. Isolatornya berupa

minyak transformator.Sebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparan-kumparan

yang intinya direndam dalam minyak transformator, terutama pada transformator-transformator

tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak transformator mempunyai sifat sebagai media

pemindah panas (disirkulasi) dan juga berfungsi pula sebagai isolasi (memiliki daya tegangan

tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.

Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu:

  kekuatan isolasi tinggi

  penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak

dapat mengendap dengan cepat

  viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki kemampuan

pendinginan menjadi lebih baik

  titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap yang dapat menimbulkan baha

  tidak merusak bahan isolasi padat

  sifat kimia yang stabil

Minyak transformator baru harus memiliki spesifikasi seperti tampak pada Tabel 1 di bawah

ini.

Page 11: Makalah MPI

            Untuk minyak isolasi pakai berlaku untuk transformator berkapasitas > 1 MVA atau

bertegangan > 30 kV sifatnya seperti ditunjukkan pada Tabel 2.

Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi

tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak

isolasi transformator, maka untuk mengurangi adanya kenaikan suhu yang berlebihan tersebut

pada transformator perlu juga dilengkapi dengan sistem pendingin yang berfungsi untuk

menyalurkan panas keluar transformator. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat

berupa udara, gas, minyak dan air.

            ( Team. 2011. p. 3-4 )

Di samping itu terdapat pula bahan isolasi kabel yang diimpregnasi dengan minyak yang

kekentalannya rendah dengan pemurnian yang tinggi yaitu kabel untuk tegangan ekstra tinggi

yang diisi minyak. Kapasitor-kapasitor kertas diisi dengan minyak yang sangat kental yaitu

vaselin yang mempunyai titik pemadaman di antara 30˚C hingga 50˚C, permitivitas relatif 2,2

dan tan  pada 1 kHz  tidak lebih dari 0,0002. Di samping bahan-bahan tersebut diatas, didapat

pula isolasi cair sintesis yang juga digunakan pada teknik listrik. Isolasi cair sintetis yang

banyak digunakan adalah cairan yang berisi Chloor ( hidrokarbon seperti difenil  ) dimana 3

sampai 5 atom Hidrogen diganti dengan atom Chloor. Bahan-bahan inidiantaranya adalah:

Sovol, Askarel, Araclor, Pyralen, Shibanol.Sovol adalah cairan yang agak kental, tidak berwarna.

Massa jenisnya jauhlebih besar dari minyak transformator yaitu 1,5 . Tegangan tembus Sovol

kurang lebih sama dengan minyak transformator yaitu ± 20 kV/cm, sedangkan permitivitasnya

lebih tinggi. Bahan Sovol ditambahkan sedikit dengan  Trichlorobenzena (  ) untuk

mengurangi kekentalannya diperoleh bahan baru dengan nama Sovtol. Salah satu manfaat

penggunaan Sovol dan Sovtol adalah karena percampuran uapnya dengan udara tidak terbakar

dan tidak menyebabkanledakan. Karena itu transformator yang diisi dengan Sovtol tidak

mempunyai resiko kebakaran dan dapat dipasang di dalam ruangan jika transformator

minyak  biasa tidak memungkinkan dipasang.Sovol dan Sovtol tidak dapat digunakan pada

bahan solasi pemutus, karenaakibat adanya busur api pada waktu terjadinya pemutusan akan

menghasilkankarbon. Kekurangan yang lain, bahan ini adalah beracun, karena itu

jika menggunakan bahan ini harus diimbangi dengan ventilasi yang baik. Bahan lain adalah

minyak Silikon. Bahan ini harganya lebih mahal dari pada minyak transformator. Tetapi

mempunyai kelebihan antara lain sudut kerugian dielektrik kecil, higroskopisnya dapat diabaikan

dan resistivitas panasnya relatif tinggi. Massa jenisnya ± 1 , permitivitas relatifnya 2,5 tan 0,0002

pada1000 Hz, titik nyala tidak kurang dari 145˚C,  titik beku lebih rendah dari -60˚C.

( Cooper, William David. 1991. P.126 )

Page 12: Makalah MPI

b.      Isolasi Gas

1.    Pada gardu induk Konvensional

Mengacu pada arti dasar isolasi sebenarnya yaitu pemisah antara bagian bertegangan yang satu

dan bertegangan yang lainnya, berarti gardu induk konvensional  (  gardu induk dengan isolasi

udara ) adalah gardu induk di mana antar gardu induk tersebut terpisah oleh udara sebagai

isolasinya sehingga diperlukan tempat pembangunan gardu yang luas. Udara yang dimaksud di

sini adalah udara biasa di mana tempat kita bernapas menghirup .

2.    Gas Insulated Substation / Gas Insulated Switchgear ( GIS )

Gardu induk ini menggunakan  sebagai bahan isolatornya yang diletakkan di antara kedua

substrat yang bertegangan, maupun antara substrat yang bertegangan satu dengan yang tidak

bertegangan. Perlu diketahui bahwa kriteria gas  ini tidak berbau, tidak berwarna, tidak beracun,

tidak terakar, tidak larut dalam air, dan merupakan bahan isolator yang baik yang mampu

mengisolasi 8,9 . Pembangunan gardu ini juga tidak memerlukan area yang luas.

3.    Circuit Breaker

Pada CB, masih menggunakan  karena gas tersebut mampu memadamkan busur api yang

menjadi pemicu kerusakan komponen listrik, seperti terbakar, meledak, dan lain sebagainya.

Berikut alasan mengapa menggunakan  :

a.    Energi yang diperlukan sedikit;

b.    Tekanan gas mudah terdeteksi;

c.    Tidak mengubah struktur zat, karena ketika terjadi proses pembentukan dan penguraian akan

sama seperti semula;

d.   Mudah terionisasi sehingga konduktivitasnya tetap rendah;

e.    Akibat keelektronegatifan , menjadikan dielektriknya naik secara bertahap ketika terjadi

penguraian;

f.     Busur api mudah dipadamkan.

4.    Mesin-Mesin Listrik Besar

Misalnya pada generator turbo dan kondensator sinkron. Mereka menggunakan gas  sebagai

isolatornya. Hidrogen mampu bertindak sebagai pendingin sebab memiliki konduktvitas termal

yang relatif tinggi sehingga dapat mengurangi rugi-rugi pada belitannya. Kemudian, kebisingan

dapat diminimalisir sebab kepekatan hidrogen lebih rendah dibanding udara. Namun, hati-hati

dengan reaksi antara hidrogen dan udara karena pada perbandingan tertentu, dapat

mengakibatkan letusan.

Page 13: Makalah MPI

5.    Perangkat Tegangan Tinggi seperti Kabel dan Transformator

Pada kabel dan transforator, mereka menggunakan gas  sebagai isolator sebab tegangan

tembusnya rendah yaitu 157 , sebagai gas residu pada bahan dielektrik cair, dan tahan tehadap

suhu tinggi 6880 ˚C / W/ . 

6.    Bahan Dielektrik Kondensator

Menggunakan sebagai pendingin dengan resistivitas termal 10400 ˚C / W/   pada suhu 30 ˚C dan

tegangan tembus 358  V⁄cm.

7.    Lampu Tabung

Menggunakan gas Ne dengan tegangan tembusnya sekitar 100 V / cm, resistivitas termalnya

2150 ˚C/ W / . 

8.    Komponen yang diisi gas seperti yang terdapat pada Live Tank CB dan Dead Tank CB. Pada

Live Tank CB, ketika kontaktor terbuka, maka gas yang mengisolasi akan keluar melalui nozzle

sehingga busur api dapat dipadamkan. Sedangkan pada Dead Tank CB, saat kontaktor terbuka

maka katup gas ikut terbuka menurunkan tekanan yang semulanya tinggi, maka gas akan masuk

ke pipa dan nozzle pada tangki utama sehingga tekanan di tangki utama akan sedikit naik tapi

tekanan akan menurunkan dengan memompa gas masuk ke reservoir bertekanan tinggi.

9.    Current Transformer dan Busbar

Berikut gas-gas yang sering dipakai pada alat ini adalah , , , , , , 

Properties of gases at 20° C, 1 atm

GasBreakdown Field Strength,

[kV/mm]

Hidrogen 1,9

Helium 1

Neon 0,29

Nitrogen 3,3

Air 3,2

Oksigen 2,9

Argon 0,65

Karbon Dioksida 2,9

Page 14: Makalah MPI

Kr 0,8

8,9

( Nindya, Afma. 2010. P. 2-3 )

b.   Kegagalan Isolasi pada Benda Padat, Cair, dan Gas

         Isolasi Padat

Kegagalan isolasi padat terdiri dari :

A.    Kegagalan asasi (intrinsik) terjadi jika diterapkan tegangan tinggi pada lapisan dielektrik yang

tipis. Hal ini terjadi pada waktu yang singkat dan disebabkan karena medan listrik yang tinggi di

mana elektron mendapat energi dari tegangan luar sehingga melintasi celah yang terlarang

sampai ke lapisan konduksi. Sifat kegagaln ini adalah :

-       Terjadi pada suhu yang rendah, suhu kamar atau lebih rendah. Kekuatan kegagalan tidak

bergantung pada bentuk gelombang dari tegangan yang diterapkan dan terjadi pada waktu yang

singkat.

-       Kegagalan bergantung pada bentuk, besar dari spesimen dan bentuk dari kegagalan.

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 listrik 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. Tekanan atau tarikan mekanis ini berupa gaya

yang bekerja pada zat padat berhubungan dengan Modulus Young.

C.     Kegagalan Streamer

Untuk mendapatkan kegagalan streamer, ujung katoda haru dimasukkan dalam isolasi yang akan

diuji. Bila elektroda ditempatkan pada permukaan bahan isolasi maka elektron dari katoda akan

menembus ke anoda melewati dua medium, yaitu medium udara diperbatasan dan langsung

melewati dielektrik. Karena permitivitas udara lebih kecil dari elektrik, kegagalan ini terjadi

lebih awal daripada dielektrik. Kegagalan dielektrik tidak berbentuk discharge tunggal tapi

berbentuk pohon yang bercabang yang dinamakan “linchtenberger tree” di mana proses

terjadinya sangat singkat ( detik hingga beberapa menit ).

D.    Kegagalan Termal

Umumnya terjadi karena panas disebabkan kerugian dielektrik. Panas sebagaian dipakai untuk

menaikkkan suhu dari bahan dielekrik dan sebagian hilang di udara. Kenaikan suhu

menyebabkan konduktivitas naik. Kriterianya adalah sebgai berikut:

-       Terjadi pada suhu tinggi

-       Kekuatan medan pada waktu terjadinya kegagalan tergantung pada bentuk dan besarnya isolasi

Page 15: Makalah MPI

-       Waktu yang diperlukan untuk kegagalan adalah dalam milidetik

-       Pada medan bolak balik harga tegangan gagal lebih kecil dari medan yang tetap karena kerugian

daya bertambah

Pada medan bolak-balik, panas yang terjadi adalah

Pada medan arus searah, panas yang terjadi adalah

E.     Kegagalan Erosi

Pada pembuatan suatu isolasi dari kabel bawah tanah dan alat lainnya kadang-kadang tidak

sempurna, sehingga sering terdapat rongga dalam isolasi. Rongga ini berisi udara atau benda

lain, yang mempunyai kekuatan medan atau kekuatan dielektrik yang berbeda dengan kekuatan

dielektrik dari bahan isolasi. Bila rongga berisi udara maka akan terdapat konsentrasi medan

listrik. Karena itu, pada nilai tegangan normal kekuatan medan pada rongga dapat bernilai

melebihi kekuatan kegagalan, sehingga dapat menyebabkan terjadinya kegagalan. Kekuatan

medan dalam reongga ditentukan oleh perbandingan dari permitivitas dan bentuk rongga. Pada

setiap pelepasan muatan terjadilah panas, dan lama kelamaan muka dari rongga akan terjadi

karbonisasi dan dapat merusak susunan kimia isolasi dan terjadinya

erosi. Mason dan Krueger melakukan percobaan pada suatu spesimen berbentuk persegi panjang.

Benda dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian yang terdapat rongga dan bagian yang tidak

rongga.

( Pawiloi, Asrul. 2010. P. 6-9 )

Kegagalan yang terjadi pada praktek :

1.      Kegagalan Kimia dan Elektro Kimia

Kehadiran udara dan gas lainnya menyebabkan bahan isolasi padat mangalami perubahan

struktur secara kimiawi yang dapat berlanjut pada tekanan listrik secara terus menerus yang pada

akhirnya menyebabkan kegagalan isolasi. Beberapa reaksi kimia penting yang terjadi adalah :

      Oksidasi : Kehadiran udara atau oksigen, pada material padat seperti karet dan polyethilene

mengalami oksidasi yang dapat meyebabkan keretakan pada permukaan isolator.

      Hidrolisis : Ketika uap air dan embun muncul di atas permukaan suatu material padat, maka

hidrolisis akan terjadi dan material tersebut dan menyebabkan material akan kehilangan atau

berkurang sifat listrik maupun sifat mekanisnya. Hidrolisis biasanya terjadi pada material padat

seperti kertas, kain dan beberapa material seluler akan mengalami perubahan sifat kimiawi yang

sangat cepat. Perubahan kimia (hidrolisis) juga terjadi pada material padat lainnya seperti plastik

(polyethilene) yang menyebabkan penurunan umur pakai dari material tersebut (aging).

      Aksi Kimiawi. Meskipun tidak terdapat medan listrik yang tinggi, namun peningkatan penurunan

sifat kimia pada material isolasi dapat menyebabkan terjadinya berbagai proses material isolasi

Page 16: Makalah MPI

dapat menyebabkan terjadinya berbagai proses ketidakstabilan kimiawi karena adanya

temperatur yang tinggi, oksidasi maupun terbentuknya ozon. Meskipun material isolasi padat

digunakan pada berbagai kepentingan penggunaan dan kondisi yang berbeda, reaksi kimia akan

terjadi pada berbagai material yang dapat mandorong terjadinya penurunan sifat listrik maupun

sifat mekanis yang pada akhirnya dapat menyebabkan terjadinya kegagalan isolasi.

Efek elektro-kimia dan penurunan sifat kimia material dapat diperkecil dengan cara mengkaji

lebih mendalam dan melakukan pengujian material secara lebih berhati-hati. Isolatornya yang

terbuat dari bahan glass (campuran sodium) harus dihindarkan dari keadaan udara lembab dan

basah, sebab sodium dapat menyebabkan keadaan menjadi tidak stabil, sehingga soda yang

dilepaskan ke permukaan akan menimbulkan pembentukan suatu alkali kuat yang akan

menyebabkan penurunan sifat material secara menyeluruh.

2.    Kegagalan Tracking dan Treeing

Jika suatu bahan isolasi padat diterapkan tekanan listrik dalam jangka waktu yang lama

maka akan mengalami kegagalan. Secara umum, terdapat dua gejala yang dapat diamati

pada material tersebut, yaitu: (a) Adanya bagian konduksi pada permukaan isolator. (b)

Suatu mekanisme yang bekerja yang menyebabkan arus bocor melalui bagian konduksi

yang pada akhirnya mendorong ke arah pembentukan suatu percikan (discharge). Percikan

yang terjadi akan menyebar selama proses penjejakan karbon (tracking) dan membentuk

cabang-cabang yang menyerupai pohon (pepohonan) yang dikenal dengan istilah

“treeting”.

Fenomena pepohonan listrik (treeing) dapat dijelaskan dengan menggunakan sebuah

spesimen (conducting film) yang diletakkan di antara dua elektroda. Dalam prakteknya,

spesimen tersebut diberikan suatu cairan pelembab kemudian diterapkan tegangan, dan

dalam waktu tertentu pada permukaan spesimen akan mengalami kekeringan. Pada saat

yang sama terjadi percikan yang dapat menyebabkan kerusakan pada permukaan material.

Pada material padat seperti kertas, akan terbentuk karbonisasi di daerah terjadinya

percikan api, dan selanjutnya karbonisasi yang terbentuk akan bertindak sebagai saluran

konduksi permanen yang kemudiannya dapat meningkatkan tekanan yang berlebihan.

Proses ini adalah merupakan proses kumulatif, dan isolator mengalami kegagalan akibat

terjadinya jembatan karbon diantara elektroda. Fenomena ini dikenal dengan istilah

“tracking”.

Pada sisi yang lain, treeing terjadi karena erosi dari material pada ujung percikan. Erosi

mengakibatkan permukaan menjadi kasar, dan oleh sebab itu dapat menjadi sumber

pengotoran dan pencemaran. Kejadian ini akan meningkatkan konduktivitas, dan pada sisi

yang lain akan membentuk jembatan antara bagian konduksi tadi dengan elektroda yang

selanjutnya mengakibatkan kegagalan mekanik (keretakan ) pada bahan isolator.

Umumnya, tracking terjadi pada tegangan yang rendah yaitu sekitar 100 V,

sedang treeing terjadi pada tegangan tinggi. Treeing dapat dicegah melalui usaha

Page 17: Makalah MPI

membersihkan permukaan material, menciptakan keadaan kering, dan pada permukaan

yang halus (yang tidak terjadi kekasaran permukaan). Oleh karena itu pemilihan material

harus didasarkan pada material yang mempunyai resistansi yang tinggi terhadap fenomena

“treeing”.

   ( Tadjudin. 1998. P. 1-3 )

         Isolasi Cair  Teori Kegagalan Gelembung

Kegagalan gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalan zat cair  yang

disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas di dalamnya. Penyebabnya adalah :

a.       Geembung gas yang menempel pada permukaan elektroda

b.      Tekanan repulsif elektrostatis di tengah ruang yang bermuatan yang kemungkinan cukup kuat

untuk mengatasi tegangan permukaan

c.       Terbentuknya benda gas yang disebabkan oleh disosiasi molekul cairan karena tabrakan elektron

d.      Peristiwa penguapan benda cair yang disebabkan oleh pelepasan muatan tipe korona pad titik

elektroda yang tajam dan oleh ketidakteraturan permukaan elektroda tersebut.

  Teori Kegagalan Elektronik 

Teori ini merupakan perluasan teori kegagalan dalam gas, artinya proses kegagalan yang

terjadi dalam zat cair dianggap serupa dengan yang terjadi dalam  gas. Oleh karena itu

supaya terjadi kegagalan diperlukan elektron awal yang dimasukkan ke dalam zat cair.

Elektron awal inilah yang akan memulai proses  kegagalan.

  Teori Kegagalan Tak Murnian Padat

Kegagalan tak murnian padat adalah jenis kegagalan yang disebabkan oleh adanya butiran zat

padat (partikel) di dalam isolasi cair yang akan memulai terjadi  kegagalan.

  Teori Kegagalan Bola Cair

Jika suatu zat isolasi mengandung sebuah bola cair dari jenis cairan lain, maka dapat terjadi

kegagalan akibat ketakstabilan bola cair tersebut dalam medan listrik. Medan listrik akan

menyebabkan tetesan bola cair yang tertahan di dalam minyak yang memanjang searah medan

dan pada medan yang kritis tetesan ini menjadi tidak stabil. Kanal kegagalan akan

menjalar dari ujung tetesan yang memanjang sehingga menghasilkan kegagalan total.

Medan kritisnya :

 = permitivitas cairan

= tekanan permukaan pada gelembung ( dyne / cm )

( Syamsir, Abduh. 2003. P 87-94 )

Page 18: Makalah MPI

         Isolasi Gas

a.       Mekanisme Kegagalan Townsend

Pada proses primer, elektron yang dibebaskan bergerak cepat sehingga timbul energi yang cukup

kuat untuk menimbulkan banjiran elektron. Jumlah elektron Ne pada lintasan sejauh dx akan

bertambah dengan dNe, sehingga elektron bebas tambahan yang terjadi dalam lapisan dx adalah

dNe = a Ne.dx . Ternyata jumlah elektron bebas dNe yang bertambah akibat proses ionisasi sama

besarnya dengan jumlah ion positif dN+ baru yang dihasilkan, sehingga dNe = dN+ = a Ne.(t).dt;

dimana :

a      =  koefisien ionisasi Townsend

dN+  =  junlah ion positif baru yang dihasilkan

Ne   =  jumlah total elektron

Vd    =  kecepatan luncur elektron

Pada medan uniform, a konstan, Ne = N0, x = 0 sehingga :

Ne = N0

Jumlah elektron yang menumbuk anoda per detik sejauh d dari katoda sama dengan

jumlah ion positif yaitu N+ = N0 Arus akan naik terus sampai terjadi peralihan menjadi

pelepasan yang bertahan sendiri. Peralihan ini adalah percikan dan diikuti oleh perubahan

arus dengan cepatsecara teoritis menjadi tak terhingga, tetapi dalam praktek hal ini dibatasi

oleh impedansi rangkaian yang menunjukkan mulainya percikan.

b.      Kegagalan Streamer

Ciri utama kegagalan streamer adalah postulasi sejumlah besar foto ionisasi molekul gas dalam

ruang di depan streamer dan pembesaran medan listrik setempat oleh muatan ruang ion pada

ujung streamer. Muatan ruang ini menimbulkan distorsi medan dalam sela. Ion positif dapat

dianggap stasioner dibandingkan elektron-elektron yang begerak cepat dan banjiran elektron

terjadi dalam sela dalam awan elektron yang membelakangi muatan ruang ion positif.

( Sakirah. 2009. P. 4-5 )

C.    Kelebihan dan Kekurangan Bahan Isolasi

Kelebihan

      Isolasi Padat

Isolasi padat memiliki ketahanan isolasi yang lebih baik dibanding dengan isolasi cair dan isolasi

gas.

      Isolasi Cair

Page 19: Makalah MPI

Beberapa alasan digunakannya bahan isolasi cairadalah sebagai berikut:

1.    Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga

memiliki kekuatan dielktrik yang lebih tinggi menurut hukum Paschen.

2.    Isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses

konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi.

3.    Isolasi cair senderung dapat memperbaiki sendiri ( self healing ) jika terjadi pelepasan muatan

(discharge ).

( Luhur. 2011. P. 11 )

      Isolasi Gas

Ketika terjadi kebocoran, isolasi gas dapat diperbaiki dan kembali seperti semula dengan waktu

yang singkat. Hal yang dapat dilakukan yaitu dengan pengisian ulang isolasi gas, kecuali gas

vacuum yang tidak dapat diperbaiki. Sebab sulit sekali untuk menciptakan kondisi vacuum di

bumi ini karena udara kita mengandung berbagai kandungan gas-gas. 

Keuntungan Current Transformator yang diisi gas  Pembuatan CT mudah dan cepat (relatif )

  Gelembung udara dapat dengan mudah ditiadakan juga dielektrik loss bisa diperkecil.

  Bahaya kebakaran lebih kecil, ini untuk peralatan dalam gedung.

  Berat peralatan dapat dikurangi cukup banyak.

  Komduktor primer yang lurus bisa membawa arus s/c yang lebih besar

( Ariawan, Putu Rusdi. 2010. P. 19 )

Keuntungan gas  :  Energi yang diperlukan sedikit;

  Tekanan gas mudah terdeteksi;

  Tidak mengubah struktur zat, karena ketika terjadi proses pembentukan dan penguraian akan sama

seperti semula;  Mudah terionisasi sehingga konduktivitasnya tetap rendah;

  Akibat keelektronegatifan , menjadikan dielektriknya naik secara bertahap ketika terjadi

penguraian;  Busur api mudah dipadamkan.

( Muhaimin. 1991. P. 13 )

Kekurangan

      Isolasi Padat

Page 20: Makalah MPI

-          Umumnya pada isolator berwujud padat, jika sudah rusak tidak dapat dipakai kembali karena

struktur yang sudah rusak tidak dapat diperbaiki lagi seperti isolator cair maupun isolator gas.

Inilah kelemahan utama isolator padat.

-          Tidak ekonomis, sebab sistem pemakaian pada isolator padat yang sudah rusak tidak bisa

digunakan lagi. Seperti yang kita tahu, harga isolator padat tidaklah murah. Untuk itu perlu

pemeliharaan yang lebih efektif.

-          Di daerah pantai dan industri, keramik cenderung lebih cepat terjadi kontaminasi yang akan

meningkatkan arus bocor dan terjadinya flashover (loncatan api).

( Cooper, William David. 1991. P. 257 )

      Isolasi Cair

-          Mudah terkontaminasi

-          Adanya pengotoran. Bentuk dari pengotoran dapat bermacam-macam yaitu meleleh dan

mencairnya bahan-bahan yang digunakan di dalam transformator, partikel-partikel yang

mengapung pada minyak, partikel-partikel yang mengendap di dasar tangki, pada belitan atau

pada intinya. Dengan adanya pengotoran maka tegangan tembus minyak akan menurun dan ini

berarti mengurangi atau menurunnya umur pemakaian minyak.

( Syamsir, Abduh. 2003. P. 94 )

      Isolasi Gas

Apabila terjadi kebocoran pada isolasi menggunakan gas vacuum, hal tersebut tidak dapat

diperbaiki seperti halnya  yang dapat diisi ulang.

Kerugiaan Current Transformator diisi gas :  Sealing gas sulit

  Isolator porselen harus kuat menahan tekanan gas.

  Voltage grading pada isolator

D.    Pemeliharaan

         Isolasi Padat

-          Breakdown Maintenance. Pemeliharaan dilakukan dapat berupa me-monitoring dan

dilakukan oleh petugas operator, misalnya pada GITO ( Gardu Induk Tanpa Operator ).

-          Preventive Maintenance (Time Base Maintenance). Pemeliharaan dapat berupa

pembersihan maupun pengukuran terhadap isolator, misalnya pembersihan dari debu. Seperti

yang kita tahu bahwa debu juga tergolong dalam konduktor yang berdampak tidak baik terhadap

ketahanan isolator.

Page 21: Makalah MPI

-          Pemeliharaan berdasarkan waktu ( Time Base Maintenance ) dilakukan secara berkala dengan

berpedoman pada Instruction Manual dari pabrik, standar-standar yang ada ( IEC,CIGRE, dll )

dan pengalaman operasi di lapangan.

( Ariawan, Putu Rusdi. 2009. P. 15-16 )

         Isolasi Cair

Pemurnian Minyak Transformator

Minyak transformator dapat dikotori oleh uap air, fiber (misalnya : kertas, kayu, tekstil), damar

dan yang lainnya. Hal ini dapat mempengaruhi kemurnian minyak transformator. Bentuk dari

pengotoran dapat bermacam-macam yaitu meleleh dan mencairnya bahan-bahan yang digunakan

di dalam transformator, partikel-partikel yang mengapung pada minyak, partikel-partikel yang

mengendap di dasar tangki, pada belitan atau pada intinya. Dengan adanya pengotoran maka

tegangan tembus minyak akan menurun dan ini berarti mengurangi atau menurunnya umur

pemakaian minyak. Akhir-akhir ini usaha memperlambat terjadinya penurunan dengan tegangan

tembus minyak transformator untuk  pemakaian pada transformator yang bertegangan kerja

tinggi dan dayanya besar, ruangan yang terdapat di atas permukaan minyak diisi dengan gas

murni (biasanya nitrogen). Cara lain untuk memperpanjang umur minyak transformator adalah

dengan mencampurkan senyawa tertentu antara lain paraoksi diphenilamin. Senyawa tersebut

dimasukkan ke dalam minyak transformator yang telah dipanasi 80˚C hingga 85˚C. Campuran

tersebut kosentrasinya dibuat 0,1% dan selanjutnya didinginkan. Minyak transformator yang

sudah diberi senyawa paraoksi diphenilamin akan berwarna kemerah-merahan.

Pemanasan

Pada cara ini minyak transformator dipanasi hingga titik didih air pada perangkat khusus yang

disebut penggodok minyak ( oil boiler ). Air yang ada dalam minyak akan menguap karena titik

didih minyak lebih tinggi dari pada titik didih air. Cara ini dianggap sebagai cara yang paling

sederhana dalam hal pemurnian minyak transformator. Dengan cara ini bahan-bahan pencemar

padat, misalnya: fiber, jelaga akan tetapi tinggal di dalam minyak. Apabila pemanasan tersebut

mendekati titik penguapan minyak, akan menyebabkan umur minyak berkurang. Namun hal ini

dapat diatasi dengan cara memanaskan minyak di tempat yang pakematau boiler minyak

hampa udara ( vacum oil boiler ), sehingga air akan menguap pada suhu yang relatif

rendah. Alat ini dipakai dengan minyak yangdipanaskan dalam bejana udara sempit ( air

tight vessel ) dimana udara dipindahkan bersama dengan air yang menguap dari minyak. Air

mendidih pada suhu rendah dalam ruang hampa oleh sebab itu menguap lebih cepat ketika

minyak dididihkan dalam alat ini pada suhu yang relatif rendah. Namun demikian pencemar

selain air akan tetap tinggal di dalam minyak. Sebagai pengembangannya pemurnian minyak

dengan udara pakem seperti gambar  berikut.

Page 22: Makalah MPI

Penyaringan

Pada metode ini digunakan kertas khusus untuk menyaring minyak yang tercemar. Untuk

mempercepat waktu penyaringan, digunakan tekanan. Air yang terkandung dalam minyak

transformator diserap dengan kertas higroskopis. Dengan cara ini baik air maupun patikel-

partikel tercemar lainnya akan tersaring sekaligus. Filter ini sangat efesien memindahkan

pengotor padat dan uap dari minyak yang merupakan kelebihan dari pada alat sentrifugal.

Walaupun cara ini sederhana dan lebih mudah untuk dilakukan, keluaran yang dihasilkan lebih

sedikit jika dibandingkan dengan alat sentrifugal yang menggunakan kapasitas motor  penggerak

yang sama. Filter press ini cocok digunakan untuk memisahkan minyak dalam circuit breaker

(CB), yang biasanya tercemari oleh partikel jelaga ( arang ) yang kecil dan sulit dipisahkan

dengan menggunakan alat sentrifugal. Untuk menambah output mesin penaring, minyak dipanasi

40˚C hingga 45˚C sehingga viskositas minyak menurun dan dengan demikian makin

memudahkan penyaringan. Normalnya, minyak yang akan disaring dimasukkan ke filter atau

penyaring dengan tekanan 3 hingga 5 atmosfir. Biasanya penyaring dilakukanselama 4 jam,

tetapi bila minyaknya sangat kotor, penggantiannya dilakukan setiap 0,5 hingga 1 jam.

Pemusingan

Pencemaran minyak transformator misalnya fiber, karbon maupun lumpur adalah lebih berat

daripada minyak transformator sehingga kotoran-kotoran tersebut suatu saat mengendap dan

mudah dipisahkan secara kasar. Untuk mempercepat proses pemisahan, maka minyak

dipanaskan 45˚C hingga 55˚C  didalam suatu tabung dan kemudian diputar atau dipusing dengan

cepat. Karena gaya sentrifugal, maka substansi yang lebih berat akan berada di bagian

pinggir  bejana dan minyaknya sendiri yang relatif lebih ringan akan berada di tengah bejana.

Bagian utama dari pemutar (sentrifuge) adalah sebuah silinder yang memiliki lempengan-

lempengan (hingga 50 buah jumlahnya), lempengan-lempengan tersebut dipasang pada poros

tegak dan pemutar tersebut berputar  bersama-sama dengan poros. Jarak antara lempengan-

lempengan kira-kira 0,1 mm. Lempengan-lempengan ini menyebabkan minyak dapat terbawa ke

atas seperti terlihat pada Gambar 3. sedangkan bagian-bagian yang berat akan terlempar ke arah

pinggir.

Silinder sentrifugal dapat diatur dengan 2 cara yaitu:

1.      Untuk pemisahan, yaitu jika diinginkan untuk memisahkan pencemar misalnya

karbon, fiber dan lumpur yang biasanya kuantitasnya kecil. Pencemar yang telah terpisahkan

akan terkumpul dikotak-lumpur (mud-box) pada silinder. Karena itu pengoperasian silinder

sentrifugal harus dihentikan pada saat-saat tertentu untuk membersihkan kotak tersebut.

2.      Untuk pemurnian, yaitu jika diperlukan untuk memisahkan pencemar minyak dalam

jumlah besar, khususnya air. Dalam hal ini air akan dikeluarkan secara terus melalui pipa khusus.

Page 23: Makalah MPI

Dari 2 cara tersebut di atas, output proses pemisahan ternyata lebih besar yaitu kurang-lebih 25%

dari output pemurnian.

Regenerasi

Cara ini menggunakan absorben untuk regenerasi minyak transformator. Dalam praktek, cara ini

banyak digunakan pada pembangkit- pembangkit tenaga listrik dan gardu-gardu induk. Absorben

adalah substansi yang siap menyerap produk yang diakibatkan oleh pemakaian dan kelembaban

pada minyak transformator. Regenerasi dengan absorben dapat lebih baik hasilnya jika dilakukan

setelah minyak ditambah dengan . Selanjutnya jika terjadi kelebihan asam dapat dinetralisir

dengan kalium hidroksida (KOH) dan kemudian minyaknya dicuci dengan air yang dialirkan,

ditambah dengan absorben dan kemudian disaring. Terdapat 2 cara untuk menambahkan

absorben ke dalam minyak transformator, yaitu:

1.    Minyak dipanaskan dan dicampur dengan absorben yang didapatkan dan kemudian disaring.

Cara atau metode ini disebut Metode Sentuhan ( Contact Method ).

2.    Minyak yang telah dipanasi dialirkan melalui lapisan tipis dari absorben yang disebut Metode

Filtrasi.

Filtrasi penyerap untuk regenerasi minyak transformator terdiri dari sebuah silinder yang dilas

dengan sebuah kawat kasa di dasarnya, di sini penyerap dimasukkan ke dalam minyak yang

kemudian dialirkan melalui kawat kasa tersebut. Lama-kelamaan kawat kasa akan tersumbat

partikel-partikel halus dari absorben. Untuk membersihkan absorben yang tersaring dan sisa-sisa

minyak, silinder dapat dibalikkan atau diputar 180. Instalasi ini akan lebih efisien jika 10%

sampai 20% absorben dibuang dari dasar absorber dan ditambahkan absorben baru. Dapat

digunakan 2 absorber yang dikopel secara seri sehingga minyak mengalir pada awal melalui

absorber yang masih baru, kemudian minyak dialirkan ke absorber yang berikutnya. Absorber

yang digunakan untuk regenerasi kebanyakan produk buatan misalnya: silikagel, alumina atau

tanah liat khusus. Tanah liat dalam hal ini dapat digunakan secara natural atau diaktifkan terlebih

dahulu dengan asam sulfat, dengan pencucian yang seksama. Sebelum digunakan tanah liat yang

sudah disenyawakan dengan asam sulfat tersebut. dikeringkan terlebih dahulu. Absorben yang

lebih mahal misalnya: silikagel dan alumina memungkinkan digunakan untuk beberapa kali

regenerasi. Penggunaan kembali absorben tanah liat yang diaktifkan tersebut adalah dengan

dipanaskan untuk menghilangkan minyak yang diserap dan produk-produk lain yang terjadi

selama pemakaian. Tetapi hal ini tidak banyak dilakukan karena harga tanah liat baru jauh

lebih rendah dibandingkan kalau mengaktifkan kembali (reactivation).

Regenerasi minyak transformator dapat dilakukan secara terus-menerus pada waktu

transformator sedang bekerja yaitu menggunakan thermal siphon filter yang dihubungkan pada

tangki transformator seperti ditunjukkan pada gambar 4.

Page 24: Makalah MPI

Gambar 4.4 Thermal siphon filter yang terhubung pada tangki transformator

Penyaringannya diisi dengan absorben yang jumlahnya ± 1% dari beratminyak di dalam tangki.

Dengan demiikian maka kapasitas filter tersebut tergantung pada ukuran tangki. Karena

perbedaan suhu pada bagian atas dan bawah transformator, maka terjadilah sirkulasi minyak

transformator secara alami. Dengan demikian maka proses regenerasi minyak berlangsung terus-

menerus sehingga kualitas minyak dapat selalu dipertahankan.

( Muhaimin, 1993. P. 11-16 )

         Isolasi Gas

-          Pada CB, akan ada satu bagian yang bergerak dan satunya lagi tidak. Hal ini memungkinkan

udara menyelinap dan terjadinya kebocoran. Untuk mengatasi masalah ni dipasanglah sealing

sebagai upaya peminimalisasian. Kemudian, nantinya akan ada pengukur tekanan gas yang

memonitori untuk mewaspadai terjadinya kebocoran. Namun, kalaupun ternyata terjadi

kebocoran hal ini bisa diatasi melalui pengisian kembali gas menggunakan Gas Fill

Adaptor ( GFA ) dan silinder  ukuran D standar.

-          Untuk gas vakum, kebocoran sangat tidak diinginkan sebab tidak bisa dilakukan pengisian

seperti halnya gas . Maka untuk mengantisipasi kebocoran, dipasanglah semacam logam yang

fleksibel terhadap pergerakan dua bagian yang satunya statis dan satunya bergerak. Akibat

pergerakan itu, ditakutkan akan menimbulkan celah celah udara. Jika pada

gas dipasang sealing untuk menghindari celah udara, maka pada gas vacuum dipasang logam

fleksibel berbentuk gelombang yang dapat diperpanjang dan diperpendek.

-          Corrective Maintenance adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan berencana pada

waktu-waktu tertentu ketika peralatan listrik mengalami kelainan atau unjuk kerja rendah

pada saat menjalankan fungsinya dengan tujuan untuk mengembalikan pada kondisi

semula disertai perbaikan dan penyempurnaan. Gangguan yang ada bisa berupa Trouble

Shooting atau penggantian bagian yang rusak atau kurang berfungsi yang dilaksanakan

dengan terencana.