studi pelapisan isol a tor keramik 20 kv dengan...

6
Studi Pelapisan Isolator Keramik 20 kV dengan Lapisan Senyawa Silikon untuk Mengatasi Masalah Akibat Kontaminasi (Wahyun) STUDI PELAPISAN ISOL ATOR KERAMIK 20 KV DENGAN LAPISAN SENYAWA SILIKON UNTUK MENGATASI MASALAH AKIBAT KONTAMINASI Wahyun, Eri, J. Suwamo Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Bandung, JI. Ganesha 10, Bandung (40132) e-mail: [email protected],[email protected], [email protected] ABSTRAK STUDI PELAPISAN ISOLA TOR KERAMIK 20 KV DENGAN LAPISAN SENY A W A SILIKON UNTUK MENGA T ASI MASALAH AKIBAT KONT AMINASI. Studi perfonnansi isolator dengan senyawa silikon untuk mengatasi masalah akibat kontaminasi telah dilakukan. Lapisan kontaminan dapat menyebabkan peningkatan arus bocor yang mengalir pada lapisan tersebut dan dapat menyebabkan terjadinya salah satu kegagalan isolator yaitu tembus lewat denyar. Efektifitas pelapisan senyawa silikon untuk menekan arus bocor dan kenaikan tegangan lewat denyar telah diteliti dengan menerapkan polusi buatan di laboratorium. Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolator yang dilapisi senyawa silikon dapat meredam arus bocor hingga I II 00 kali dibanding isolator tanpa dilapisi pada kondisi yang sama. Juga diteliti pengaruh yang berarti dari kenaikan tegangan lewat denyar. PeneIitianjuga memberikan hasil bahwa arus bocor yang stabil terhadap pengaruh pengaruh perubahan tenperatur dan kelembaban pada isolator yang dilapisi senyawa silikon. Adanya kerusakan pada lapisan senyawa silikon pada pennukaan isolator akibat kegagalan akibat denyar telah diteliti dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM). ABSTRACK STUDY OF 20 KV CERAMIC INSULA TORS COATING BY SILICONE COMPOUND COATING TO SOLVE THE PROBLEM THAT CAUSED CONTAMINANT. Study of ceramic insulator perfonnances coatings with silicone compound to solve the problem that caused contaminants. Contamination can increase the leakage current and cause an insulation failure or flashover. The effectiveness of silicone compound coatings to leakage current and to increase the flashover voltage (FaV) was investegated under artificial pollution in laboratory. It was founded that silicone compound coatings on ceramic insulator suppressed the leakage current until 11100 times from that of without coatings one in the same condition. Significant increase of FaV was also observed. The properties of silicone coatings were stable under hide temperature and humidity range. Degradation of silicone compound due to flashover was observed by using Scanning Electron Microscopy (SEM). Kata kunci : Senyawa silikon, Hidropobik, Kontaminan, Arus bocor dan Lewat denyar. PENDAHULUAN Isolator pada sistem saluran udara memiliki dua fungsi, yaitu mekanik clan elektrik. Sebagai mekanik, isolator berfungsi untuk mendukung atau menahan konduktor pada tegangan tinggi, clan sebagai elektrik, berfungsi sebagai pemisah, yaitu untuk meneegah mengalirnya arus dari penghantar ke tanah atau ke menara penopang saluran udara. Saluran transmisi clan distribusibanyak melewatidaerahpantai,daerah industri, clandaerah yang kelembabannya tinggi. Daerah pantai clan industri merupakan daerah utama penghasil pengotoran (kontaminasi) pada permukaan isolator. Seeara garis besar penyebab terjadinya pengotoran pada isolator-isolator yang beroperasi pada tegangan tinggi di alam terbuka adalah : 1. Pengotoran oleh air laut, terutama terikat pada isolator-isolator yang terpasang pada daerah pantai. 2 Pengotoran yang disebabkan oleh buangan industri. Pengotoran jenis ini terlihat pada isolator-isolator yang terpasang dekat pabrik semen, pembangkit tenaga listrik yang menggunakan barn bara clan pabrik-pabrik lain yang mengasilkan pengotoran udara. Lapisan pengotor pada permukaan isolator biasanya terdiri dari kcimponen isolatif clankomponen konduktif. Lapisan pengotor yang kering pengaruhnya tidak besar karena arus boeor yang mengalir pada permukaan isolatorkeeil. tetapi,jika terjadi pembasahan (pada waktu hujan rintik-riI).tikatau kelembaban yang tinggi) pada lapisanpengotor, arus boeor yang mengalir menjadi besar. Arus boeor yang mengalir menyebabkan pemanasan lapisan pengotor. Pada bagian yang mengalamikerapatanarusbesar akanterbentukpita kering dengan terlebih dahulu mengalami penguapan. Pada kondisi tegangan tertentu terjadi pelepasan muatan melintasi pita kering. Busur pelepasan muatan dapat memanjangsehinggaterjadilewatdenganmelaluiseluruh 179

Upload: lydieu

Post on 31-Jan-2018

219 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: STUDI PELAPISAN ISOL A TOR KERAMIK 20 KV DENGAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1411-2213-1999-1-179.pdf · selama 50.000 jam dalam atmosfir yang kaya ozon. ... Ukuran ketebalan

Studi Pelapisan Isolator Keramik 20 kV dengan Lapisan Senyawa Silikon untuk Mengatasi Masalah Akibat Kontaminasi(Wahyun)

STUDI PELAPISAN ISOL ATOR KERAMIK 20 KVDENGAN LAPISAN SENYAWA SILIKON

UNTUK MENGATASI MASALAH AKIBAT KONTAMINASI

Wahyun, Eri, J. SuwamoJurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Bandung, JI. Ganesha 10,Bandung (40132)

e-mail: [email protected],[email protected], [email protected]

ABSTRAK

STUDI PELAPISAN ISOLA TOR KERAMIK 20 KV DENGAN LAPISAN SENY AW A SILIKON UNTUK

MENGA T ASI MASALAH AKIBAT KONT AMINASI. Studi perfonnansi isolator dengan senyawa silikon untuk mengatasimasalah akibat kontaminasi telah dilakukan. Lapisan kontaminan dapat menyebabkan peningkatan arus bocor yang mengalir padalapisan tersebut dan dapat menyebabkan terjadinya salah satu kegagalan isolator yaitu tembus lewat denyar. Efektifitas pelapisansenyawa silikon untuk menekan arus bocor dan kenaikan tegangan lewat denyar telah diteliti dengan menerapkan polusi buatandi laboratorium. Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolator yang dilapisi senyawa silikon dapat meredam arus bocor hinggaI II 00 kali dibanding isolator tanpa dilapisi pada kondisi yang sama. Juga diteliti pengaruh yang berarti dari kenaikan teganganlewat denyar. PeneIitianjuga memberikan hasil bahwa arus bocor yang stabil terhadap pengaruh pengaruh perubahan tenperaturdan kelembaban pada isolator yang dilapisi senyawa silikon. Adanya kerusakan pada lapisan senyawa silikon pada pennukaanisolator akibat kegagalan akibat denyar telah diteliti dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM).

ABSTRACK

STUDY OF 20 KV CERAMIC INSULA TORS COATING BY SILICONE COMPOUND COATING TO SOLVE

THE PROBLEM THAT CAUSED CONTAMINANT. Study of ceramic insulator perfonnances coatings with silicone compound

to solve the problem that caused contaminants. Contamination can increase the leakage current and cause an insulation failure orflashover. The effectiveness of silicone compound coatings to leakage current and to increase the flashover voltage (FaV) was

investegated under artificial pollution in laboratory. It was founded that silicone compound coatings on ceramic insulatorsuppressed the leakage current until 11100 times from that of without coatings one in the same condition. Significant increase ofFaV was also observed. The properties of silicone coatings were stable under hide temperature and humidity range. Degradation

of silicone compound due to flashover was observed by using Scanning Electron Microscopy (SEM).

Kata kunci : Senyawa silikon, Hidropobik, Kontaminan, Arus bocor dan Lewat denyar.

PENDAHULUAN

Isolator pada sistem saluran udara memiliki duafungsi, yaitu mekanik clan elektrik. Sebagai mekanik,isolator berfungsi untuk mendukung atau menahankonduktor pada tegangan tinggi, clansebagai elektrik,berfungsi sebagai pemisah, yaitu untuk meneegahmengalirnya arus dari penghantar ke tanah atau kemenara penopang saluran udara. Saluran transmisi clandistribusibanyak melewatidaerahpantai,daerah industri,clandaerah yang kelembabannya tinggi. Daerah pantaiclan industri merupakan daerah utama penghasilpengotoran (kontaminasi) pada permukaan isolator.

Seeara garis besar penyebab terjadinyapengotoran pada isolator-isolator yang beroperasi padategangan tinggi di alam terbuka adalah :

1. Pengotoran oleh air laut, terutama terikat padaisolator-isolator yang terpasang pada daerah pantai.

2 Pengotoran yang disebabkan oleh buangan industri.Pengotoran jenis ini terlihat pada isolator-isolator

yang terpasang dekat pabrik semen, pembangkittenaga listrik yang menggunakan barn bara clanpabrik-pabrik lain yang mengasilkan pengotoranudara.

Lapisan pengotor pada permukaan isolatorbiasanya terdiri dari kcimponen isolatif clankomponenkonduktif. Lapisan pengotor yang kering pengaruhnyatidak besar karena arus boeor yang mengalir padapermukaan isolatorkeeil. tetapi,jika terjadi pembasahan(pada waktu hujan rintik-riI).tikatau kelembaban yangtinggi) pada lapisanpengotor, arusboeor yang mengalirmenjadibesar.

Arus boeor yang mengalir menyebabkanpemanasan lapisan pengotor. Pada bagian yangmengalamikerapatanarusbesarakanterbentukpita keringdengan terlebih dahulu mengalami penguapan. Padakondisi tegangan tertentu terjadi pelepasan muatanmelintasi pita kering. Busur pelepasan muatan dapatmemanjangsehinggaterjadilewatdenganmelaluiseluruh

179

Page 2: STUDI PELAPISAN ISOL A TOR KERAMIK 20 KV DENGAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1411-2213-1999-1-179.pdf · selama 50.000 jam dalam atmosfir yang kaya ozon. ... Ukuran ketebalan

Pros;d;ng Pertemuan llmiah llmu PengetallUan dan Teknolog; Bahan '99Serpong, 20-21 Oktoher 1999 ISSN 1411-2213

pennukaan isolator [2,3]Untuk mengurangi clan mengatasi lewat dengan

akibat pengotoran (terkontaminasi) telah dikembangkanbeberapa metode, yaitu pemilihan desain isolatorberdasarkan tingkat pengotoran daerah operasi,pencucian isolator secara periodik, clan pelapisanpennukaan dengan material tertentll untuk meninglcatkankinerja isolator terkontaminasi [2].

Berbagai alasan mengapa senyawa silikon dapatdigunakan untuk isolator adalah sebagai berikut(berdasarkan riset CSL Silicone. Inc.)

l. Tahan terhadap ozon, ballaD senyawa silikon tahanselama 50.000 jam dalam atmosfir yang kaya ozon.Silikon dapat tahan pacta ozon konsentrasi tinggimencapai200ppm [6].

2. Tahan terhadap air, senyawa silikon mempunyai sifatyang menolak air (water repellency) karena bersifathidropobik clan mengakibatkan pembasahan tidakkontinu pacta pennukaan isolator [6].

3. Tahan terhadap radiasi ultraviolet (UV), tidak actaperubahan terhadap ballaD senyawa silikon setelahpengujian selama 1000 jam.

4. Tahan terhadap proses pengerasan atau retak,senyawa silikon tidak mudah menguap sehinggatidak akan mengering, keras atau retak.

5. Dapat digunakan pacta temperatur rendah clantinggi,senyawa silikon dapat digunakan pacta suhu -45 °C,dimana ballaD organik lain akan melljadi kaku clanrapuh clan dapat digunakan pacta suhu 200 °C,dimana ballaD organik lain hanya dapat digunakanpacta suhu 100 °C [6].

6. Kekuatan dielektrik tinggi, senyawa silikon tahanterhadap efek tegangan tinggi, kelembaban clankontaminasi bersifat konduktif yang banyak merusakballaD isolasi organik lainnya [6].

7. Kekuatan dielektrik tinggi, senyawa silikon tahanterhadap efek tegangan tinggi, kelembaban clankontaminasi bersifat konduktif yang banyak merusakballaD isolasi organik lainnya [6].

METODEPERCOBAAN

Senyawa silikonyang digunakanuntukkeperluankomersial biasanya terdiri dari potimer poly-dimethylsiloxane (PDMS) berupa pasta. Senyawatersebut dapat diencerkan menjadi cairan atau larutandengan dicampurkan dengan ballaD pelarut sepertinaphtha clan 1,1, I-trichloroethane. Kecepatan larutsenyawatersebuttergantungdari tire pelarut,temperatur,daD kelembaban relatif. Pelarut 1,1,1 trichloroethanemerupakn pelarut yang baile,tidak mudah terbakar, lebihcepat leering, clan telah digunakan untuk pelapisanisolator langsung pacta saat beliegangan. Sifat elelctrikdaDfisik naphtha lebih mudah terbakar clantidak dipakaisebagai pelarut. Sifat elektrik clan fisik dari senyawapelapis tergantung dari rumus kimia senyawa tersebut,jumlah jenis pengisi dari senyawa seperti alumina try-

,.

hydrate (ATH) danjenis zat pengisi lainnya, deny at ikatansenyawa, kenaikan sifat adhesi, clanjumlah cairan bebas.Sifat adhesi Ice porselin, menolak air, clan kemampuanuntulc me nahan kenaikan arus bocor merupakanparameter terpenting dari sifat-sifat zat pelapis [2].

Wartla zat pelapis yang digunakan saat ini adalahputih clanvariasi abu-abu. Warna putih lebih bagus karenadapat terlihat pacta pennukaan isolator clanjika pelapisberwarna gelap, kontaminan tidak dapat dengan jelas.Ukuran ketebalan dari pelapis tidak acta standarnya.Ketebalan 0,51 mm telah diterapkan beberapa taboo pactapelapisan isolator clantidak memperlihatkan tanda yangberarh. Sampai sekarang ukuran ketebalan lapisan tidakmerupakan falctor yang kritis clan biasanya ukuranketebalan berkisarantaraO,IOmm -0,74mm [2].

Aplikasi Pengotoran daD Pelapisan Senyawa padaPermukaan Isolator

Metoda pengotoran buatan dengan pencelupanisolator pacta larutan pengotor yang terdiri dari Kaolin40 gram/liter dengan variabel NaCI mengacu pacta standarlEC 60-1 taboo 1989 [1].

Hal-Hal yang perlu diperhatikan dalam aplikasipelapisan senyawa silikon pacta permukaan isolator:

l. Mempersiapkan isolator uji. Isolator yang akan lapisiharus bersih clan leering. Isolator dapat dibersihkandengan air yang bertekanan tinggi untuk aplikasilangsung. Isolator yang terkonta-minasi ballaDseperti semen dapat dibersihkan denganmenggunakan pembersih abrasif kering seperticrushed corn cobs atau walnut shell mixed. Isolator

yang tekontaminasi lemak sangat sulit untukdibersihkan, lapisan lemak dapat dihilangkan denganlemak clandisapu. Pelarut lemak yang dapat dipakaiadalah isoprophyl alcohol.

2. Metode aplikasi pelapisall. Bahan pelapis dilarutkandengan menggunakan pelarut 1,1,1 tri-chloroethanedapat ditambah dengan zat pengisi untukmeningkatan daya adhesi ballaD ke isolator clandisemprotkall dengan memakai penyemprotbertekanan rendah agar tidak banyak ballaD pelapis

yang hilang.

Parameter Pelapisan Senyawa Silikon

Parameter yang dipakai untuk pelapisan adalah :

Ketebalan pelapis, belum acta ukuran standarketebalan efektif yang telah diteliti oleh beberapaahli.DaripenelitianolehbeberapaahlidariluarDegenmenyarankan umumnya ketebalan berkisar antara0,10 -0,74 rom. Cara pengukuran ketebalan adalahdengan menyemprotkan senyawa silikon yangdipakai padasuatu plat kecil pacta waktu tertentuclankemudian diukur ketebalannya.Konsentrasi, konsentrasi senyawa silikon terhadappelarutnya dipakai I : I atau setelahdicapai deadaan

1.

2.

Page 3: STUDI PELAPISAN ISOL A TOR KERAMIK 20 KV DENGAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1411-2213-1999-1-179.pdf · selama 50.000 jam dalam atmosfir yang kaya ozon. ... Ukuran ketebalan

Stud/ Pelap/san Isolator Keramik 20 kV dengan Lap/san Senyawa S/l/kon untuk Mengatas/ Masalah Ak/bat Kontaminasi(Wahyun)

3.

tarutao yang dapat dipakai dengan aplikasipenyemprotan.Kondisi permukaan isolator saat dilapisi,pelapisandilakukan pada isolator permukaan bersih, isolatorbersih kemudian diberi kontaminasi, isolatorterkontaminasi clanterkontaminasi kemudian diberikontaminasi.

Pengukuran Arus Bocor

Pengukuran arus bocor dilakukan sesuaiGambar I, isolatorujijenis postpinkeramik20 kVbuatanPT. Twink Indonesia, chamber atau ruang tempatpengujian isolatorterbuatdari aiumuniumdenganukuran90 x 90 x 120 cm clantutup pada depannya terbuat daribahan acrylic tembus pandang dengan ukuran 80x 80cmclan pengkondisian pengujian pada chamber selama30-60meRit.

Pengujian ini dilakukan di Laboratorium TeknikTegangan clanArus Tinggi ITB.

N-~r

IITU

[ -~ R~:~l \rn~T

-v) SM --- ~-----220V ~ H J,. ~w.' D S€ 0~)

1--JCF

TV : travo uji tegangan tinggi, 220/100 kVSM : kapasitor ukur tegangan tinggi, 100 pFCF : RIal ukut tegangan puncak Chubb & FortesqueSB : sela bola untuk proteksi tegangan lebih, jarak I

cmR : tahanan pel indung trafo jika terjadi hubung-

singkat, 375 WA : mikroammeter digital bolak balik, atau dapat

diganti dengan RIal ukur lainnya (osiloskop,recorder) dengan tahanan shunt.

D : dudukan isolatorT : sensor temperaturRH : sensor kelembabanH : pemanas (heater)IsV : isolator ujiN : nossellkatup pembuat kabutC : chamber

Gambar J. Rangkaian pengukur arus bocor

Dari Gambar I di atas dapat diterangkan cara kerjadari rangkaian pengukur arus bocor, sebagai berikut :tegangan uji dibangkitkan dari trafo TV dimana keluarantegangan dari trafo uji dilewatkan melalui resistor R untukmembatasi arus, tegangan puncak dari trafo uji diukurmeialui kapasitor ukur SM dengan alat pengukur CF.Keluaran tegangan ini disalurkan melalui kabel tegangantinggi untuk kemudian masuk ke kamar pengujian yangdilengkapi dengan pengatur kelembaban clantemperatur.Arus bocor yang melewati sepanjang permukaan isolatorini diukur dengan mikroammeter digital yang diparalel

dengan seta percik bola untuk melindungi mikroammeterapabila terjadi tegangan lebih atau hubung singkat [5].

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hydrophobisitas

Hydrophobik adalah sifat suatu material yangmenolak air,jika ditetesi air maka akan terbentuk bintik-bintik air pada permukaannya. Sifat hydropbobik suatubahan dapat ditentukan dari sudol kontaknya. Berikutklasifikasi sudol kontak cairan suatu permukaan bahanlebih kecil 300 disebut bahan itu bersifat basah(hydrophilic) ketika ditetesi air. Sudol kontak antara300 -890 disebut basah sebagian (partially wetted) clanuntuk sudol kontak lebih besar 900 permukaan bahandisebut bersifat hydrophobik (hydrophobicity) apabiladitetesi air [4].

Tabel J. Sudol kontak

Pada Tabel I t~rlihat bahwa isolator yangterkontaminasi diklasifikasikan bersifat hydrophilik,isolator bersih bersifat basah sebagian clan SiliconeCompound bersifat hydrophobik.

Pengaruh Ketebalan Lapisan Senyawa SilikonTerhadap Arus Bocor

Pengujian ini bertujuan untuk melihat pengaruhperbedaan ketebalan lapisan senyawa silikon dalammenahan arus bocor permukaannya. Hasil pengujianGambar2 (a)clan(b)memperlihatkanperbedaanketebalanlapisantidak menunjukkan pengaruh yang besar. Hal iniditunjukkan dari perbedaan arus bocor dari masing-masing kondisi ketebalan lapisan relatifkecil.

Pelapisan yang tipis antara 0,17-0,20 mm telahmemperlihatkan kemampuan yang hampir sarna dalammenekan arusbocorterhadap ketebalanyang lebihantara0,3I-O,67mm.

.,

.""

:< ,.& "J 20. ":! III

". , ,. " 20 25 ,. " ..

Te n (kV)

I

n

.

--=+--K~i;;b.I.~-O.li-O:io';"'-_U_U_: K.-'ob.I.. 0.31-0.34 -;;;;;;-1Kc.cb.i.. 0.51-0.53mm -- Kc.obala. 0.65.0.67mmU - -- --.-

(a)

Isolator Sudol kontak

Isolator yang terkontaminasl 0

Isolator bersih 22,75Senyawa silikon 112,0

Page 4: STUDI PELAPISAN ISOL A TOR KERAMIK 20 KV DENGAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1411-2213-1999-1-179.pdf · selama 50.000 jam dalam atmosfir yang kaya ozon. ... Ukuran ketebalan

Pros/ding Pertemuan limiah limu Pengetahuan dan Teknologi Bahan '99Serpong, 20- 21 Oktober 1999 ISSN 1411-2213

20045

40

~35,. 30

J-25

20

. 15~ 10

5

00 10 ,~ 20 " '0 " '0 .~ ~O J5 60

w.Uu (mealt)-+-Ke'eb.i.. 0.17.0.20mm ..e. Koteb.i.. 0.31-0.34

=1m

-- Ke'ob.18no.".o.n mm -- "'oteb.lo.0.6'.0.67mm.......-

(b)

Gambar 2. Pengaruhketebalan lapisan senyawasilikon(RH: 90-95%, T: 26,0-27,0 .C, (a) ams bocor terhadaptegangan uji, (b) ketahanan I jam (V=20 kV)

Pengaruh Temperatur

Bertujuan untuk menyelidiki pengaruh kenaikantemperatur terhadap arus bocor pada isolator yang telahdilapis senyawa silikon.

Hasil pengujian yang ditunjukkan pada Gambar 3terlihat bahwa kenaikan temperatur tidak memperlihatkan

.,

..~-+ +.............-~

e."

J~3.

"

2020 '0 "

T <,CJ

.." .. ,.

Gambar 3. Pengaruh temperatur terhadap lapisansenyawa silikon (RH: 10-90%, V=20kV).

pengaruhyangberarti, karenaperbedaanarusbocorpadaantara 24 'C -50 .C sekitar 3 J.1A.

Pengaruh Kelembaban

Bertujuan untuk me Iihat trek perbedaankelembaban terhadap lapisan senyawa silikon. PadaGambar4 (a) clan(b) terlihatbahwakelembaban25-30%tidak ada pengaruh yang berarti, karena tidak adaperistiwa pembasahan pada permukaan lapisan senyawasilikon.Kelembaban55 - 60 % clankelembaban70 - 75 %peristiwa pembasahan hanya sedikit, kelembaban 90-95 % terjadi pembasahan pada permukaan lapisansenyawa silikon yang tidak kontinyu akibat sifathidrophobik dari senyawa silikon clan terlihat adanyapenaikkan arus bocor, hal ini diakibatkan terbentuknyalapisan konduktif akibat pembasahan pada lapisansenyawa silikon begitujuga terhadap isolatoryang telahdilapisi clan diberi pengotoran. Untuk pengujianberikutnya diambil pada kondisi kelembaban 90 - 95 %untuk kondisi pembasahan yang tinggi clantemperaturantara 26,0 -27,0 .C karena tidak ada pengaruh yang

;(" 110

i 10

~ ,.

~ '6.~i 120

,8 '0

! .0

16.

.. I0 10 " 20 " '0 " 10

T (IIV)

[ -+-Rb:90.9S% --Rb:7o-~Rb:S'-60% -+-Rb:2S~._J

(a)

200

10 " 2' 2~ '0

To (lcV)

!--Rh.90.951> .'IO-Rh:70.751>L--nh.55.601> . .-Rh:25.301>

" 4..

(b)

Gambar 4. Pengaruh kelembaban pacta senyawa silikon,(a) isolator dilapisi senyawa silikon bersih, (b) isolatordilapisi senyawa silikon dikotori dengan C1= 24,6 mS/cm.

berarti dari temperatur antara 24,0 - 50 .C terhadapkemampuanlapisansenyawasilikonmenekan arusbocor.

Karakteristik Tegangan Terhadap Arus Bocor

Bertujuan untuk melihat pengaruh kenaikanteganganuji terhadap arusbocor, dilakukanpada kondisikelembaban relatif90 -95 % karena pembasahan mulaiterjadi pada kondisi tersebut.

Pada Gambar 5 (a) terlihat bahwa isolator yangdilapisi senyawa silikon, arus bocomya seperti padaisolator bersih. Pada isolator tanpa lapisan senyawasilikor jika diberi pengotor, terbentuk lapisan konduktifyang kontinue sehingga arus bocomya besar. Pad'aGambar5 (b)terlihatbahwaisolatoryangdilapisisenyawasilikonarus bocomya hampir sarnauntuk isolator bersih.Perbedaan yang besar terlihat untuk isolator yangterkontaminasi,terlihatadanyapenaikanarusbocor. Arus

11m

C 11me 1<110

i ':100

I ':~ 1mC 4JO

JOO0

0

4""""."'-.0-"--?,'",.I

,./Jif"..--

r/"c'

or.-

to 15 2D 25 2D 35

T8QIIIIIIIIII{kV)

l

-+---lIoInIrcleplll8l1J""-'

~~:~;;~.;:-.~~~=...,~o-.. ..(a)

Page 5: STUDI PELAPISAN ISOL A TOR KERAMIK 20 KV DENGAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1411-2213-1999-1-179.pdf · selama 50.000 jam dalam atmosfir yang kaya ozon. ... Ukuran ketebalan

Studi Pelapisan Isolator Keramik 20 kV dengan Lapisan Senyawa Silikon untuk Mengatasi Masalah Akibat Kontaminasi(Wahyun)

ilt 1

1

g 1': 12«

10 15 20 25 30 35 40

I -+-Isolator bersin T!P!9"n (kl'L u...

I

--Isaatar dlapilisenysw8siikon-+-Is<>ator dengan pengotoran (konduJdivilaa 246 rnSIcm)

I .- Is~ diIa~i'~-'8_.iiIcor,.pengotoran(_i18s 24.6rnSIcm)

(b)

Gambar 5. Karakteristik tegangan terhadap arus bocor(RH:90-95%, T: 26,0-27,0 "C)

bocor mengalami penurunan pada tegangan 15kV karenalapisan yang konduktif mengalami pengeringan akibatpemanasan dari kenaikan arus bocor.

Ketahanan 1Jam

Bertujuan untuk melihat karakterisasi ketahanisolatoryang dilapisi senyawa silikonterhadaptegangan20kVseiama Ijam.

6000

~5000~"" ~..-.E 4000 '0,- I~ 3000 "g '0,18 2OOO :w.... > .. .. ..u.-w-."- w ...~ 1000 .,' ~...'s .. .. .

II)

..

...

30

20

10

0

0 10 20 30 40 50 60

w.ktu (_nitl

. ___(~36:0msl~)-(;;;;"_) -l--"'__(0_,,")., 0(-,,"1

I_38.0mSlcm) (-"")

I

-"" 380___(_"')

Gambar 6. Karakteristik ketahanan 1 jam(RH: 90-95%, T: 26,0-27,0 "C)

Pada Gambar 6 terlihat bahwa isolator yang dilapisisenyawa silikon dapat menekan arus bocor mencapai 1/100 kali terhadap isolator tanpa dilapisi.

Ketahanan Lewat Denyar (FiashoverIFOV)

Bertujuan untuk melihat karakteristik ketahananisolator yang dilapisi senyawa silikon dalam menekanterjadinya lewat denyar.

Pada Gambar 7 terlihatbahwa untuk isolatoryangterkontaminasimencapaiflashoverpada tegangan30 kV.Terlihat bahwa pelapisan dengan senyawa silikon untuksilikon yang terkontaminasi basah tidak efektif karenaadanya lapisan konduktif dibawah lapisan senyawasilikon, terjadi flashover pada tegangan 40 kV. Untukisolatorbersihyang dilapisisenyawasilikonsampaipadategangan60 kVbelum terjadiflashoverdaDuntuk isolatordengan pengotoran kering kemudian dilapisi senyawasilikon terdapat lapisan kering dibawah lapisan senyawa

silikon daDtidak sekonduktif apabila basah, tegangan60 kVbelumteljadi flashover.

60000 .Skala kananCe 50000..

i 40000 I

J 30000 I

! ::1

Skala kin100F-

..----- II)60

i/ ~~"../

~~..--40

20

00 10 20 30 40

T8II- (kYl

50 60

r

~ .-- ...

-+ "2""">,_-

.. "2mS<m"SC'__"2""""_-'

I ...~-__'"",,",,_lIl"""""'SC'_'__11l_'I-""l_~M_SC'_~"2"""~~_"'-, .

Gambar 7. Tegangan ketahanan flashover

Photo Permukaan Senyawa Silikon DenganScanning Electron Microscopy (SEM)

Pemotretanpermukaandengan SEMdilakukan diLaboratoriumMetalurgiFisikJurusanTeknikMesin ITB.Bertujuan untuk analisa mikro struktur permukaanlapisan senyawa silikon. Pada Gambar 8 (a) adalah fotopermukaan lapisan senyawa silikon sebelum diujitegangan daDpada Gambar 8 (b) terlihat pada lapisansenyawa silikon ada efek pemanasan setelah pengujianketahanantegangan20 kV selama 1jam. Terlihat adanyagelembung-gelembung pada lapisan senyawa silikondalam ukuran yang lebih besar dibanding gambar 8 (a).

Pada Gambar 8 (c) terlihat adanyajejak pelaluanarus bocor yng tinggi saat flashover sehingga dapatmembakarlapisansenyawasilikon. Hal ini menunjukkan

(a)

(b)

1R3

Page 6: STUDI PELAPISAN ISOL A TOR KERAMIK 20 KV DENGAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1411-2213-1999-1-179.pdf · selama 50.000 jam dalam atmosfir yang kaya ozon. ... Ukuran ketebalan

Pros;d;ng Pertemuan Ilmiah Ilmu Pengetahualt dan Teknolog; Bahan '99Serpong, 10 -11 Oktober 1999 ISSN 141/-1113

(c)

Gambar 8. Photo permukaan senyawa silikondengan SEM

bahwa pelapisan pada isolator yang terkontaminasibasah tidak efektifuntuk menekan flashover.

KESIMPULAN

Oari semua uraian clanbasil pembahasan dapatdisimpulkan bahwa :

l. Pelapisan senyawa silikon pada isolator luBeefektifuntuk menekan arus bocor clan peristiwa lewatdenyar.

2. Tidak ada pengaruh yang berarti pada temperaturantara 24,0 -50,0 DCterhadap kemampuan lapisansenyawa silikon dalam menekan arus bocor.

3. Belum ada standar ketebalan lapisan yang optimalbagi pelapisansenyawa silikonclanuntukketebalantipisantara0,17-0,20mmdapatditeropkanclantidakada perbedaanyang berarti terhadapketebalanyanglebih besar antara 0,31 -0,67 mm dalam kemampuanmenekan arus bocor.

4. Kondisi pelapisan yang baik adalah pada isolatoryang telah dibersihkan clankering, pelapisan padakondisi permukaan lembab atau basah tidak efektifkarena adanya lapisan konduktif di bawah lapisansenyawa silikon.

DAFT AR ACUAN

[1]. IEP Publication60-1,HighVoltageTestTechnique,IEP(1989)

[2]. E.A. Cherney, A High Tech Solution for a DirtyInsulator Problem, EACH Engineering Inc., IEEEElectrical InsulationMagazine, 11(1995)6

[3]. D.C. Jolly, "Contamination Flashover. Part I :TheoriticalAspect", IEEE WinterMeeting, January30 -February 4, New York (1972) 72

[4]. K.T.Sirait,Suwamo,Salama,danH.C.Kaener,"StudiSifat Hidrofobik Polimer Silicone Rubber untuk

Bahan Isolator Tegangan Tinggi", ProsidingSeminar Nasional dan Workshop TeknikTegangan Tinggi, ITB, 7-9 Desember, Bandung(1998)17

[5]. D. Kind, H. Karner, High Voltage Insulation

TechnologyTexbookforElectricalEngineer,Vieweg& Sons Verlagsgessellschorf mbH., Braunscheig,1985

[6]. F. Othmer,Encyclopedyaof ChemicalTechnology,Vol.18,McGrowHill,New York, 1986

Hi..