2.5 Bahan Isolator Listrik
2.5.3 Bahan-bahan Isolasi Pada Penghantar Listrik .1 Bahan Isolasi Karet (Rubber)
2.5.3.3 Polyvinyl Chloride (PVC)
Polyvinyl chloride (PVC) saat ini merupakan bahan yang paling banyak
dipakai pada isolasi kabel dengan tegangan rendah. PVC merupakan bahan isolasi yang mudah dibentuk dan mempunyai ketahaan terhadap minyak maupun bahan kimia yang lain. PVC merupakan hasil polimerisasi vinyl chloride H2C=CHCl. klorida diubah menjadi Ikatan tunggal. Ikatan yang menjadi bebas kemudian mengikat molekul-molekul vinylklorida lain, sehingga timbul molekul-molekul makro panjang, yaitu PVC.
PVC banyak digunakan sebagai bahan isolasi kabel tegangan rendah karena sifatnya yang padat namun dapat dibentuk sesuai dengan kebutuhan, tahan terhadap bahan kimia tetapi tidak dapat didaur ulang. Namun demikian, PVC tidak digunakan
61
pada aplikasi tegangan tinggi, karena mempunyai sifat dielektrik tinggi sehingga menyebabkan kehilangan daya yang tinggi pula.
Pada proses pembuatannya, bahan PVC tersebut harus dicampur dengan bahan pelunak (plasticiser) karena pada suhu kamar PVC murni bersifat keras namun rapuh sampai suhu 82 C. Formulasi 50% PVC, 25-35% plasticiser dan sisanya berupa bahan aditif lain menghasilkan PVC yng tahan terhadap suhu sampai 105 C. Pembuatan PVC dengan cara ditambah radiasi memerbaiki sifat bahan seperti kekuatan mekanis dan tahan tehadap suhu 105 C. Bahan ini mulai dipakai tahun 1930. Untuk menghasilkan PVC yang mempunyai keunggulan sifat tertentu sering dipakai bahan-bahan aditif yang lain. Bahan-bahan tersebut antara lain :
• Thermal Stabilizer. Bahan yang biasa dipakai adalah organometallic compounds. Bahan ini dapat memperlambat proses degradasi karena suhu sehingga memperpanjang umur kabel.
• Impact modifier. Digunakan untuk meningkatkan tahanan isolasi. Bahan yang dipakai antara lain: chlorinated polyethylene, acrylonitrile-butandiene-styrene (ABS), methyl metacrylate-buta-diene-styrene dan ethylene-vinyl acetate (EVA). • Filter. Ada yang menggunakan calcium carbonate untuk meningkatkan
kemampuan defleksi panas, ada pula yang mempergunakan calcined clay untuk memperbaiki sifat dielektrik.
• Pigment. Digunakan untuk memberi warna dan meningkatkan ketahanan terhadap cuaca.
62
• Flame retardant. Bahan yang digunakan adalah antimony oxide. Aditif ini berungsi untuk meningkatkan oxygen index (OI) dari kompon PVC
Saat PVC terbakar, maka akan menghasilkan asap yang tebal dan gas hidrogen klorida yang bersifat korosif. Suhu yang tinggi bahan akan menyebabkan bahan PVC menjadi lunak, sehingga konduktor kabel yang menekan pada isolasi seperti pada belokan kabel, akan bergerak masuk kedalam isolasi. Akibatnya, konduktor dapat mencapai tepi luar isolator yang menjadi sangat rendah. Oleh karena itu, kabel berisolasi PVC tidak boleh bekerja pada suhu diatas 70 C, meskipun ada beberapa jenis yang mampu beroperasi sampai suhu 85 C.
PVC ini keras dan rapuh pada suhu kamar. Supaya dapat digunakan sebagai bahan isolasi kabel, PVC harus dicampur dengan bahan pelunak (plasticiser). Bahan pelunak yang di campur pada umumnya sebanyak 20% hingga 40%, kadang-kadang bahkan lebih. Campuran ini disebut kompon PVC. Untuk membedakan, PVC yang belum dicampur dinamakan damar PVC (PVC resin).
Untuk kompon PVC kabel harus digunakan bahan pelunak dengan sifat-sifat listrik yang baik. Selain itu bahan pelunaknya tidak boleh menguap dan tidak menjalarkan nyala api. Damar PVC sendiri, walaupun dapat dibakar, akan padam sendiri setelah sumber apinya disingkirkan. Selain bahan pelunak, kompon PVC untuk isolasi kabel juga mengandung bahan pengisi dan bahan stabilisator untuk memperbaiki sifat-sifatnya. Salah satu kelemahan kompon PVC, sebagai akibat harus
63
digunakannya bahan pelunak ialah ketahanannya terhadap tekanan. Kalau ditekan cukup kuat dan cukup lama, kompon PVC tidak dapat pulih. Makin tinggi suhunya, makin kurang ketahanannya terhadap tekanan itu. Umumnya kompon PVC hanya dapat digunakan sampai setinggi-tingginya 70 C terus- menerus. Dengan menggunakan bahan pelunak khusus dapat dibuat kompon-kompon PVC untuk suhu lebih tinggi, sampai 105 C .
Polietilen atau PE adalah hasil polimerisasi pada etilen H2C=CH2. sifat-sifat listrik PE ini sebenarnya lebih baik dari pada yang dimiliki PVC. Hanya sayangnya PE lebih mudah terbakar. Jika PE dibakar nyala api akan tetap menjalar, juga setelah sumber apinya disingkirkan. Oleh karena itu, PE hampir tidak digunakan untuk kabel-kabel arus kuat, kecuali XLPE (crosslinked polyethylene). Karena sifat-sifatnya yang baik pada frekuensi tinggi, PE banyak digunakan untuk kabel-kabel telemunikasi.
PVC agak lebih mudah menyerap air daripada PE. Kalau digunakan ditempat lembab atau basah, tahanan isolasinya akan menurun.
64
Gambar 2.31 Bahan Isolasi PVC Jenis NYM atau NYY
2.5.3.4 LSF (Low Smoke and Fume)
LSF merupakan bahan isolasi yang pada saat terbakar api mempunyai kandungan asap dan emisi gas yang bersifat korosif yang lebih rendah bila dibandingkan dengan PVC. Karena sifat tersebut, bahan ini dianggap berguna dalam hal keamanan pada situasi kebakaran dimana banyak orang yang perlu dievakuasi. Bahan ini biasanya dipakai sebagai sheating compound pada isolasi XLPE atau LSF.
2.5.3.5 Thermosetting (XLPE)
Cross-linked polyethylene (XLPE) merupakan thermosetting compound yang
mempunyai karakteristik yang lebih baik dibandingkan dengan PVC. XLPE banyak digunakan pada aplikasi tegangan menengah dan tegangan tinggi. Bahan isolasi ini mempuyai ketahan terhadap kerusakan yang lebih tinggi dibandingkan PVC pada suhu tinggi. XLPE dapat digunakan secara aman pada suhu konduktor sampai dengan
C
90 sehingga meningkatkan kemampuan hantar arus dari kabel terutama pada lingkungan yang mempunyai variasi suhu tinggi.
65
2.5.3.6 Mineral
Isolator dari bahan mineral seperti magnesium oksida merupakan isolator yang mempunyai karakteristik istimewa terutama bila dijaga agar tetap dalam keadaan kering. Agar isolator ini tidak menyerap kelembaban dari udara sehingga tetap kering, maka isolator ini dilapisi dengan tembaga. Hasilnya didapatkan isolator yang tahan api dan mampu beroperasi sampai suhu 250 C. Selain itu, karena secara keseluruhan merupakan bahan organik maka isolator ini tidak mengalami penuaan (non-ageing). Kabel yang menggunakan isolasi mineral ini juga dirancang untuk mempunyai beberapa keunggulan yang lain, yaitu mempunyai diameter yang lebih kecil, mempunyai ketahanan mekanis yang baik, tahan air, tahan terhadap pulsa radiasi dan elektromagnet, lentur dan anti terhadap korosi.