Subbab 4.5 dan 4.6Teknik Tegangan TinggiOleh Kelompok 10 :

1. Abdul Harris Hidayat2. Sawaludiman3. Yoga Tri Warmen

4.5 Breakdown pada dielektrik padat dalam pengaplikasiannya

• Dielektrik adalah sejenis bahan isolator istrik yang dapat dikutubkan (dipolarisasi) dengan cara menempatkan bahan dielektrik dalam medan listrik.

• Ketika bahan ini berada dalam medan listrik, muatan listrik yang terkandung didalamnya tidak akan mengalir, sehingga tidak timbul arus seperti bahan konduktor, tapi hanya sedikit bergeser dari posisi setimbangnya mengakibatkan terciptanya pengutuban dielektrik.

4.5.1 Pelemahan dan Breakdown yang berhubungan dengan sifat Kimia dan elektrokimia benda

Tidak Jarang keberadaan zat lain mengganggu proses kimia, yang berakibat pada penyebab munculnya breakdown

Oksidasikeberadaan udara dan oksigen, material seperti karet dan polyethylene akan kesulitan beroksidasi sehingga meningkatkan terbentuknya retak-retak pada

permukaan

Hidrolisisketika air atau uap air berada pada permukaan dielektrik padat, hidrolisis akan terjadi dan

material akan kehilangan ketahanan elektrik dan mekaniknya seperti kertas, kapas, dan material berserat lainnya akan melemah sifat /ketahanan elektriknya akibat hidrolisis.

Aksi Kimiaketika material pembentuk dielektrik yang berbeda saling bersentuhan, reaksi kimia

antar material dapat terjadi yang menyebabkan terjadinya breakdown.

• Pelemahan akibat pengaruh elektrokimia dan kimia dapat diminimalisir dengan mempelajari dan menguji bahan material secara hati-hati. Contohnya :

Insulator berjenis kaca dengan kandungan soda yang tinggi harusnya dijauhkan dari kondisi basah atau lembab, karena sodium bersifat mobile yang akan membentuk alkali kuat yang menyebabkan pelemahan pada dielektrik. Hasil percobaan menunjukkan bahwa insulator jenis ini akan berubah sifat mekanik dalam 24 jam jika dibiarkan dialam terbuka yang memiliki tingkat kelembaban 100% dengan suhu sekitar 70 derajat celcius.

Insulator jenis kertas, pada umumnya pelemahan akibat perubahan kimia dan elektrokimia cenderung meningkat akibat temperature yang naik, sehingga temperature yang tinggi seharusnya dihindari.

4.5.2 Breakdown akibat treeing dan tracking

Ketika dielektrik padat dihadapkan pada tegangan medan listrik dalam jangka lama, umumnya ada dua penampakan jelas dari material dielektrik.

(a). Adanya celah konduksi melewati permukaan isolator

(b). Adanya mekanisme dimana terjadinya kebocoran arus, arus melewati celah konduksi yang menyebabkan terjadinya spark (percikan listrik).

Sebuah dielektrik yang diapit oleh dua elektroda. Pada gambar 4.4 menunjukkan bahwa elektroda 1 untuk menuju elektroda 2 harus melalui sebuah media yang memiliki jarak d1. D1 dapat kita asumsikan media dielektrik berupa udara. Setelah itu, ada d2 yang merupakan dielektrik padat . Sedangkan tegangan yang berada pada dielektrik udara dilambangkan dengan v1 dan tegangan yang melewati dielektrik padat, v2.

• Tegangan v1 dapat kita cari dengan rumus

• Terkadang aktivitas spark (percikan listrik) ini akan menimbulkan erosi pada permukaan dielektrik. Seiring berjalannya waktu, kanal-kanal akibat erosi oleh spark akan membentuk seperti sebuah pohon. Inilah yang disebut “treeing”.

4.5.3 Breakdown akibat Internal Discharges

• Pada dielektrik padat biasanya mengandung ruang kosong atau kavitas pada medium atau pada pembatas antara elektroda dan dielektrik. Umumnya ruang kosong ini diisi oleh dielektrik berkekuatan menengah atau rendah.

• Jika dielektrik yang mengandung kavitas dialiri tegangan maka didalam medium tersebut terjadi perbedaan medan listrik, karena kavitas mengandung medium dielektrik lebih rendah maka medan listrik dikavitas akan besar. Besarnya medan listrik dikavitas terkadang lebih besar dari batas katahanan breakdown material, jika itu terjadi maka akan terjadi breakdown.

Jika kita menggambarkan dielektrik (fig 4.5 a) kedalam rangkaian listrik maka akan membentuk C1, kapasitansi ruang kosong / kavitansi, C2, kapasitansi dielektrik

yang seri dengan kavitansi dan C3, kapasitansi dielektrik selain C2.

• Kita dapat menentukan nilai v1 :