TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Isolator
2.1.3 Konstruksi Isolator Piring
Isolator pada umumya memiliki tiga bagian utama yaitu bahan dielektrik seperti terlihat pada Gambar 2.1. Selain itu juga terdapat semen yang berfungsi sebagai bahan perekat yang merekatkan ketiga bagian ini.
Gambar 2.1 Konstruksi Isolator Piring
Dilihat dari bentuknya, isolator piring dibagi menjadi 3 jenis seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2 (a), (b), dan (c).
(a) (b)
(c)
Gambar 2.2 (a) Isolator Piring Standar [1] (b) Isolator Piring Anti-fog [1](c) Isolator Piring Aerodinamis [1]
• Isolator dengan desain standar (Gambar 2.2a). Isolator ini digunakan pada daerah dengan bobot polusi rendah seperti di daerah yang kerapatan penduduknya sedang dan tidak ada industri.
• Isolator piring dengan desain anti-fog (Gambar 2.2b). Isolator ini dirancang memiliki lekukan yang lebih dalam untuk memperpanjang jarak rambat arus, digunakan pada daerah dengan bobot polusi tinggi seperti di daerah industry berat.
• Isolator piring dengan desain aerodinamis (Gambar 2.2c). Isolator ini dirancang memiliki permukaan yang licin sehingga polutan lebih sulit menempel pada permukaannya. Isolator ini biasa digunakan pada daerah gurun.
Persyaratan umum yang harus dipenuhi dalam merancang isolator, antara lain adalah [2]:
• Pada bahan isolasi, harus memiliki sumbu yang sejajar dengan sumbu memanjang atau sumbu tegak isolator. Lubang dibuat pada temperatur penempaan isolator.
• Tidak memiliki lekukan yang runcing agar pada isolator tidak terjadi medan elektrik yang tinggi.
• Permukaan isolator harus licin dan bebas dari bagian-bagian runcing.
• Untuk menghindari terjadinya peluahan sebagian, maka isolator tidak boleh mengandung rongga udara.
• Tidak ada resiko meledak dan pecah.
• Dimensi sirip dan jarak rambat diatur sedemikian sehingga isolator mudah dibersihkan. Pembersihan dimaksud adalah pembersihan secara alami oleh hujan atau pembersihan rutin. Kedua pembersihan tersebut adalah dalam rangka membuang bahan polutan yang menempel pada permukaan isolator.
• Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi. 2.1.4 Bahan Dielektrik Isolator
Suatu isolator yang baik mempunyai bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan arus listrik namun relatif kecil sehingga bisa diabaikan.
Bahan-bahan isolasi yang dipakai untuk isolator jaringan kebanyakan terbuat dari bahan padat, seperti bahan porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat. Persyaratan bahan isolator adalah [2] :
a. Bahan isolasi yang ekonomis, tanpa mengurangi kemampuannya sebagai isolator. Sebab makin berat dan besar ukuran isolator tersebut akan mempengaruhi beban penyangga pada sebuah tiang listrik.
b. Bahan yang terbuat dari bahan padat, seperti : porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat.
Ada dua jenis bahan isolator yang paling sering digunakan pada isolator yaitu berbahan porselin/keramik dan gelas/kaca seperti pada Gambar 2.3 [2].
1. Porselen
Bahan isolator porselin terdiri dari bahan campuran tanah porselin, kwarts, dan veld spat, yang bagian luarnya dilapisi dengan glazuur agar bahan isolator tidak berpori. Dengan lapisan glazuur permukaan isolator menjadi licin dan berkilat, sehingga tidak menghisap air. Kekuatan mekanik dari isolator porselin ini bergantung terhadap cara pembuatannya. Kemampuan mekanis suatu porselen standar dengan diameter 2-3 cmadalah 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. Sedangkan kemampuan dielektrik porselin 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.
Keuntungan dari penggunaan isolator berbahan porselin ini adalah : a. Terbuat dari dari bahan campuran tanah porselin, kwarts, dan veld
spaat,
b. Bagian luarnya dilapisi dengan bahan glazuur agar bahan isolator tersebut tidak berpori-pori. Dengan lapisan glazuur ini permukaan isolator menjadi licin dan berkilat, sehingga tidak dapat mengisap air. c. Dapat dipakai dalam ruangan yang lembab maupun di udara terbuka. d. Memiliki sifat tidak menghantar (non conducting) listrik yang tinggi,
dan memiliki kekuatan mekanis yang besar.
e. Dapat menahan beban yang menekan serta tahan akan perubahan-perubahan suhu.
f. Memiliki kualitas yang lebih tinggi dan tegangan tembusnya (voltage gradient) lebih besar, sehingga banyak disukai pemakaiannya untuk jaringan distribusi primer. Kadang-kadang kita jumpai isolator porselin ini pada jaringan distribusi sekunder, tetapi ukurannya lebih kecil.
Kelemahan dari penggunaan isolator berbahan porselin ini adalah : a. Tidak tahan akan kekuatan yang menumbuk atau memukul.
b. Ukuran isolator porselin ini tidak dapat dibuat lebih besar, karena pada saat pembuatannya terjadi penyusutan bahan. Walaupun ada yang berukuran lebih besar namun tidak seluruhnya dari bahan porselin, akan tetapi dibuat rongga di dalamnya, yang kemudian akan di isi dengan bahan besi atau baja tempaan sehingga kekuatan
isolator porselin bertambah. Cara yang demikian ini akan menghemat bahan yang digunakan.
c. Harganya lebih mahal tetapi lebih memenuhi persyaratan yang diinginkan.
2. Gelas
Bahan penyusun dari isolator gelas terdiri dari bahan campuran antara pasir silikat, dolomit, dan phospat. Isolator gelas memiliki sifat mengkondensir (mengembun) kelembapan udara, sehingga debu lebih mudah melekat dipermukaan isolator. Kekuatan mekanik dan dielektrik dari isolator gelas bergantung pada kandungan alkali pada isolator tersebut. Kekuatan dielektrik gelas alkali tinggi adalah 17,9 kVrms/mm sedangkan kemampuan dielektrik gelas alkali rendah adalah 48kVrms/mm.
Keuntungan dari penggunaan isolator gelas ini adalah :
a. Terbuat dari bahan campuran antara pasir silikat, dolomit, dan phospat. Komposisi bahan tersebut dan cara pengolahannya dapat menentukan sifat dari isolator gelas ini.
b. Lebih banyak dijumpai pemakaiannya pada jaringan distribusi sekunder.
c. Isolator gelas ini harganya lebih murah bila dibandingkan dengan isolator porselin.
Kelemahan dari penggunaan isolator gelas ini adalah :
a. Memiliki sifat mengkondensir (mengembun) kelembaban udara, sehingga lebih mudah debu melekat dipermukaan isolator tersebut. b. Makin tinggi tegangan sistem makin mudah pula terjadi peristiwa
kebocoran arus listrik (leakage current) lewat isolator tersebut,yang berarti mengurangi fungsi isolasinya.
c. Memiliki kualitas tegangan tembus yang rendah, dan kekuatannya berubah dengan cepat sesuai dengan perubahan temperatur.
d. Saat terjadi kenaikan dan penurunan suhu secara tiba-tiba, maka isolator gelas ini akan mudah retak pada permukaannya. Berarti isolator gelas ini bersifat mudah dipengaruhi oleh perubahan suhu disekelilingnya. Tetapi bila isolator gelas ini mengandung campuran dari bahan lain, maka suhunya akan turun.
Gambar 2.3 Isolator (a) Porselen (b) Kaca
Suatu isolator yang baik mempunyai bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan arus listrik namun relatif kecil sehingga bisa diabaikan.
Bahan-bahan isolasi yang dipakai untuk isolator jaringan kebanyakan terbuat dari bahan padat, seperti bahan porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat. Persyaratan bahan isolator adalah [2] :
a. Bahan isolasi yang ekonomis, tanpa mengurangi kemampuannya sebagai isolator. Sebab makin berat dan besar ukuran isolator tersebut akan mempengaruhi beban penyangga pada sebuah tiang listrik.
b. Bahan yang terbuat dari bahan padat, seperti : porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat.