D. Teori kegagalan partikel padat
1. Minyak Transformator
3.1 Isolator Bahan Padat
Jenis isolator bahan padat adalah bahan yang partikel penyusunnya sangat rapat dan teratur yang tidak akan berubah bentuk apabila dipindahkan. Tentunya bahan padat ini tidak dapat menghantarkan arus listrik.
Isolator jaringan tenaga listrik merupakan alat tempat menopang kawat penghantar jaringan pada tiang-tiang listrik yang digunakan untuk memisahkan secara elektris dua buah kawat atau lebih agar tidak terjadi kebocoran arus (leakage current) atau lewat-denyar (flashover) sehingga mengakibatkan terjadinya kerusakan pada sistem jaringan tenaga listrik. Adapun fungsi utama isolator adalah:
1. Untuk penyekat/mengisolasi penghantar dengan tanah dan antara penghantar dengan penghantar.
2. Untuk memikul beban mekanis yang disebabkan oleh berat penghantar dan/ atau gaya tarik penghantar.
3. Untuk menjaga agar jarak antar penghantar tetap (tidak berubah).
Sesuai fungsinya, suatu insulator yang baik harus memenuhi sifat 1. Karakteristik Elektris
Insulator mempunyai ketahanan tegangan impuls petir pengenal dan tegangan kerja, tegangan tembus minimum sesuai tegangan kerja dan merupakan bahan isolasi yang diapit oleh logam sehingga merupakan kapasitor. Kapasitansnya diperbesar oleh polutan maupun kelembaban udara di permukaannya. Apabila nilai isolasi menurun akibat dari polutan maupun kerusakan pada insulator, maka akan tejadi kegagalan isolasi yang akhirnya dapat menimbulkan gangguan.
2. Karakteristik mekanik
Insulator harus mempunyai kuat mekanik guna menanggung beban tarik
Dennis Auldentio Wenas 202011359
π
π
Beberapa pengertian terkait efek korona:
1. Critical disruptive voltage : adalah tegangan minimum phase-neutral dimana corona mulai terjadi . Pada 2 buah konductor masing-masing dengan radius r cm dan jarak antar konduktor d cm. Apabila V adalah tegangan phaseneutral, maka potential gradient pada permukaan konduktor adalah:
g = π
π log π π
ππππ‘/ππ
agar korona dapat terjadi nilai g harus sama dengan tegangan tembus udara. Tegangan tembus udara pada tekanan 76 cm dan temperatur 25ΒΊC adalah 30 kV/cm (peak) atau 21,2 kV/cm (r.m.s.) dan ditulis sebagai go. Bila Vc adalah tegangan phase-neutral yang diperlukan untuk kondisi ini maka :
go = ππ π log π
π
sehingga Critical disruptive voltage: Vo = go πΏ log
π π π
Bahan yang digunakan pada isolator padat:
a. Porselen/ keramik
Porselen merupakan bahan dielektrik yang paling sering digunakan pada isolator.
Hal ini terjadi karena porselen memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi dan tidak dipengaruhi oleh perubahan kondisi udara disekitarnya. Kekuatan mekanik porselen bergantung pada cara pembuatannya. Insulator keramik terbuat dari bahan porselen yang mempunyai keunggulan tidak mudah pecah, tahan terhadap cuaca. Pada SUTT / SUTET, insulator berfungsi untuk mengisolir konduktor fasa dengan tower / ground.
Dennis Auldentio Wenas 202011359 kg/cm2 untuk beban tekan; 700 kg/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.
Gambar 7.1 isolator porselen
b. Gelas/ kaca
Isolator gelas lebih murah daripada porselen, sedangkan karakteristik mekaniknya tidak jauh berbeda dari isolator porselen. Karakteristik elektrik dan mekanik dari isolator gelas bergantung pada kandungan alkali pada isolator tersebut. Semakin tinggi kandungan alkalinya maka kemampuan dielektrik isolator akan semakin menurun hal ini dikarenakan isolator memiliki konduktivitas lebih tinggi.
Kaca pada umumnya terdiri dari campuran silikat (SiO2) dan beberapa senyawa antara lain, borat, pospat. Kaca dibuat dengan cara melelehkan beberapa senyawa silikat (pasir), alkali (Na dan K) dengan bahan lain (kapur, oksida timah hitam). Karena itu sifat dari kaca tergantung dari komposisi bahan-bahan pembentuknya tersebut.
Massa jenis kaca berkisar antara 2 dan 8,1 g/cm3, kekuatan tekanannya 6000 hingga 21000 kg/cm2, kekuatan tariknya 100 hingga 300 kg/cm2. Karena kekuatan tariknya relatif kecil, maka kaca adalah termasuk bahan yang regas.
Dennis Auldentio Wenas 202011359
Gambar 7.2 isolator kaca c. Polimer
Isolator polimer adalah isolator yang terbuat dari susunan beberapa monomer membentuk suatu isolator sesuai dengan peruntukannya. Isolator polimer yang kami gunakan dalam penelitian ini adalah isolator polimer dari bahan dasar rubber dengan bahan pengisi (filler) silicon dan Alumina trihidrat yang disebut Silicon Insulation Rubber disingkat dengan SIR.
Arus bocor yang mengalir pada permukaan isolator polimer dapat dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu pertama arus bocor yang timbul karena peningkatan konduktivitas permukaan isolator akibat kelembaban/hujan, polusi dan beberapa faktor iklim lainnya, kedua arus bocor yang timbul karena efek kapasitansi dari piringan isolator. Insulator polymer dilengkapi dengan mechanical load-bearing fiberglass rod, yang diselimuti oleh weather shed polimer untuk mendapatkan nilai kekuatan eletrik yang tinggi.
Komponen utama dari insulator polymeryaitu:
a. End fittings b. Corona ring(s)
c. Fiberglass-reinforced plastic rod d. Interface between shed and sleeve e. Weather shed
Dennis Auldentio Wenas 202011359
Gambar 7.3 isolator polimer Jenis isolator
Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin atau gelas. Menurut konstruksinya dikenal tiga jenis isolator:
1. Isolator jenis Pin (pasak) 2. Isolator Jenis Line-post
3. Isolator jenis Suspension (gantung) 4. Isolator jenis Strain
Isolator Pin dan pos-saluran, digunakan pada saluran transmisi tegangan menengah (SUTM) Isolator Suspension dan Strain dapat digandeng menjadi suatu rentengan isolator untuk tegangan tinggi (SUTT) dan ekstra tinggi (SUTET). Jumlah rentengannya tergantung kebutuhan.
Dennis Auldentio Wenas 202011359
Line-post insulator. Strain/Tension
Menurut pemasangannya, insulator terdiri:
1. βVβ String
Gambar 7.4 Insulator "V" string 2. Single String
Gambar 7.5 Insulator single string
Dennis Auldentio Wenas 202011359 3. Double String
Gambar 7.6 Insulator Double String 4. Quadruple
Gambar 7.7 Insulator quadruple
Arcing horn β berfungsi untuk melindungi isolator dari gangguan sambaran petir sehingga apabila terjadi lompatan api (flash over) yang terjadi pada isolator tersebut tidak rusak.
Dennis Auldentio Wenas 202011359 IV. TEORI TAMBAHAN
Isolator adalah alat yang berfungsi sebagai isolasi dan pemegang mekanis dari perlengkapan atau penghantar yang dikenai beda potensial. Jika isolator gagal dalam kegunaannya sebagai pemisah antara saluran maupun saluran dengan pentanahan maka penyaluran energi tersebut akan gagal atau tidak optimal. Pengaruh keadaaan udara sekitar dan polutan yang menempel pada permukaan yang menyebabkan permukaan isolator bersifat konduktif. Dalam menetukan sebuah isolator yang akan dibuat serta bagaimana unjuk kerjanya dalam melayani suatu sistem tenaga listrik ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dan dipertimbangkan yaitu, sifat -sifat kandungan material dengan bahan dasar untuk membuat isolator kemampuannya pada cuaca buruk, keadaan saat terkontaminasi serta pertimbangan masalah biaya produksi (Arismunandar, 2001). Isolator adalah bahan yang tidak bisa atau sulit melakukan perpindahan muatan listrik.
Dalam bahan isolator valensi elektronnya terikat kuat pada atom -atomnya. Bahan ini dipergunakan dalam alat-alat elektronika sebagai isolator, atau penghambat mengalirnya arus listrik. Isolator berguna juga sebagai penopang beban atau pemisah antara konduktor tanpa membuat adanya arus mengalir keluar atau antara konduktor. Istilah ini juga dipergunakan untuk menamai alat yang digunakan untuk menyangga kabel transmisi listrik pada tiang listrik.
Beberapa bahan, seperti kaca, kertas, atau Teflon merupakan bahan isolator yang sangat bagus.
Beberapa bahan sintetis masih βcukup bagusβ dipergunakan sebagai bahan isolator kabel, contohnya plastik atau karet. Bahan-bahan ini dipilih sebagai bahan isolator kabel karena lebih mudah dibentuk / diproses sementara masih bisa menyumbat aliran listrik pada voltase menengah (ratusan, mungkin ribuan volt) (Dissado dan Fothrgill, 1992). Isolasi adalah sifat bahan yang berfungsi dapat memisahkan secara elektris dua atau lebih penghantar listrik bertegangan yang berdekatan, sehingga tidak terjadi kebocoran arus, tidak terjadi lompatan api atau lewat denyar(flashover), ataupun percikan api (sparkover). Sedangkan isolator adalah alat yang dipakai untuk mengisolasi. Kemampuan bahan isolasi untuk menahan tegangan disebut kekuatan dielektrik. Kekuatan dielektrik dari bahan isolasi sangat penting dalam hal menentukan kualitas isolator yang nantinya akan mendukung keseluruhan sistem tenaga listrik.
Semakin tinggi kekuatan dielektrik bahan isolasi semakin baik dipakai, terutama pada peralatan listrik tegangan tinggi (Nurlaili, 2010; Lee et al., 1957). Pada suatu sistem tenaga listrik terdapat berbagai bagian yang memiliki tegangan dan juga tidak bertegangan. Sehingga bagian yang bertegangan ini harus dipisahkan dari bagian-bagian yang tidak bertegangan. Hal ini dilakukan agar tidak terjadi aliran arus yang tidak semestinya ada antara satu bagian dengan yang lainnya.
Misalnya pada suatu jaringan transmisi, antara suatu konduktor penghantar dengan konduktor lainnya dipisahkan oleh udara. Namun konduktor ini harus digantungkan pada tower penopang
Dennis Auldentio Wenas 202011359 mengisolasi antara konduktor dengan menara yang terhubung ke tanah agar tidak terjadi hubung singkat ke tanah (Simanjuntak, 2005). Isolator dapat ditemui pada setiap bagian sistem tenaga listrik. Selain pada transmisi, isolator juga dapat ditemui pada jaringan distribusi hantaran udara, gardu induk dan panel pembagi daya. Pada jaringan distribusi hantaran udara isolator digunakan sebagai penggantung atau penopang konduktor. Pada gardu induk isolator digunakan sebagai pendukung sakelar pemisah, pendukung konduktor penghubung dan penggantung rel dengan kerangka pendukung pemisah (Surdia et al., 1995).
Konstruksi isolator
Isolator pada umumnya memiliki tiga bagian utama yaitu bahan dielektrik, kap dan fitting.
Selain itu juga terdapat semen yang berfungsi sebagai bahan perekat yang merekatkan ketiga bagian ini (Susilowati dan Diah, 2010).
Adapun persyaratan umum yang harus dipenuhi dalam merancang suatu isolator adalah sebagai berikut:
1. Isolator harus memiliki kekuatan mekanis yang kuat untuk menahan beban konduktor, terpaan angin dan lain-lain.
2. Isolator harus menggunakan bahan dengan resistansi yang tinggi agar tidak terjadi arus bocor yang besar ke tanah.
3. Isolator harus memiliki kekuatan permitivitas yang tinggi agar dapat memiliki kemampuan dielektrik yang baik.
Dennis Auldentio Wenas 202011359 9. Tidak ada resiko meledak atau pecah.
10. Jarak rambat isolator harus diperbesar jika isolator ditempatkan padakawasan yang dihuni banyak burung.
11. Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.
12. Bentuk dan dimensi sirip harus dibuat sedemikian rupa agar dapat dengan mudah dibersihkan
Bahan dielektrik isolator
Karakteristik dari suatu isolator baik mekanis maupun elektriknya dipengaruhi oleh konstruksi dan bahan yang digunakan. Dimana pada suatu isolator bahan yang paling utama adalah bahan dielektriknya. Bahan dielektrik dari suatu isolator harus memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi serta tidak dipengaruhi oleh kondisi udara sekitarnya (Tobing, 2003).
Karakteristik dari suatu isolator baik mekanis maupun elektriknya dipengaruhi oleh konstruksi dan bahan yang digunakan. Dimana pada suatu isolator bahan yang paling utama adalah bahan dielektriknya. Bahan dielektrik dari suatu isolator harus memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi serta tidak dipengaruhi oleh kondisi udara sekitarnya (Tobing, 2003).
Ada tiga jenis bahan dielektrik isolator yang paling sering digunakan pada isolator:
- Porselen Porselen merupakan bahan dielektrik yang paling sering digunakan pada isolator. Hal ini terjadi karena porselen memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi dan tidak dipengaruhi oleh perubahan kondisi udara disekitarnya. Kekuatan mekanik porselen bergantung pada cara pembuatannya. Kemampuan mekanis suatu porselen standar dengan diameter 2-3 cm adalah 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.
Suatu dielektrik porselen 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
Dennis Auldentio Wenas 202011359
Gelas Isolator
gelas lebih murah daripada porselen, sedangkan karakteristik mekaniknya tidak jauh berbeda dari isolator porselen. Karakteristik elektrik dan mekanik dari isolator gelas bergantung pada kandungan alkali pada isolator tersebut. Semakin tinggi kandungan alkalinya maka kemampuan dielektrik isolator akan semakin menurun hal ini dikarenakan isolator memiliki konduktivitas lebih tinggi. Kekuatan dielektrik gelas alkali tinggi adalah 17,9 kVrms/mm sedangkan kemampuan dielektrik gelas alkali rendah adalah 48 kVrms/mm (Waluyo, 2010). Jika isolator gelas dipasangkan pada suatu sistem tegangan arus searah. Maka dapat menimbulkan pemuaian kimiawi gelas sehingga akan meningkatkan kandungan alkalinya. Dimana hal ini akan menyebabkan penurunan kemampuan isolasi dari gelas. Berdasarkan proses pembuatannya isolator gelas dibagi menjadi 2 yaitu gelas yang dikuatkan (annealed glass) dan gelas yang dikeraskan (hardened glass) (Waluyo, 2010).
Bahan komposit Isolator komposit
adalah isolator yang dikembangkan untuk mengatasi kekurangan-kekurangan dari isolator porselen dan gelas. Bahan komposit tertua yang dikembangkan adalah isolator kertas. Namun, akhir - akhir ini bahan isolator yang paling banyak diminati adalah karet silikion (siliconrubber) (Waluyo, 2010). Struktur suatu isolator komposit diperlihatkan pada gambar berikut:
Dennis Auldentio Wenas 202011359 VI. LANGKAH PERCOBAAN
1. Buat rangkaian seperti pada gambar dibawah ini.
2. Ukur dan catat kelembaban dan temperatur ruang uji menggunakan Thermohygrometer.
3. Nyalakan peralatan uji dan naikkan tegangan
4. Lakukan pengujian withstand test, discharge test, dan breakdown test terhadap isolator padat yang diujikan.
5. Catat besarnya tegangan dari setiap pengujian yang terjadi.
Dennis Auldentio Wenas 202011359 VII. DATA PENGAMATAN
1. Pengujian Withstand Test Isolator Padat Distribusi 22kV (60 s):
Jenis Isolator Padat
Tegangan Sekunder (kV)
Timbul Flashover (O/X)
Kaca 22 X
Keramik 22 X
Polymer 22 X
2. Pengujian Discharge Test Isolator Padat:
Jenis Isolator Padat
Tegangan Primer (V)
Observed
Discharge Voltage (kV)
Kaca 145 72,20
Keramik 173 83,42
Polymer 190 92,43
3. Pengujian Breakdown Test Isolator Padat:
Jenis Isolator Padat
Tegangan Primer (V)
Observed Breakdown Voltage
(kV)
Kaca 165 79,35
Keramik 180 85,63
Polymer - -
Dennis Auldentio Wenas 202011359 4. Pengujian Corona:
Corona Effect
Kaca Tegangan (kV)
Keramik Tegangan
(kV)
Polymer Tegangan (kV) Pengujian Perhitungan Pengujian Perhitungan Pengujian Perhitungan Critical disruptive
voltage 15,17 30,24 10,37 34,58 16,6 46,87
Visual Critical
voltage 31,60 38,45 30,60 43,97 60 59,61
Dennis Auldentio Wenas 202011359 VIII. PENGOLAHAN DATA
a. Critical disruptive voltage Ξ΄=0,386.π
273+π =0,386.760 πππ»π
273+27,8 = 0,9753 Bahan Kaca
V = m.g. Ξ΄ log πΌ
π
= 0,8 x30 kV x 0,9753 x 1,25 cm log 13,5 ππ
1,25 ππ = 30,24 Kv Bahan Porselen
V = m.g. Ξ΄ log πΌ
π
= 0,8 x30 kV x 0,9753 x 1,25 cm log 19 ππ
1,25 ππ = 34,58 kV Bahan Polimer
V = m.g. Ξ΄ log πΌ
π
= 0,8 x30 kV x 0,9753 x 1,25 cm log 50 ππ
1,25 ππ = 46,87 kV b. Visual critical voltage untuk local corona dan general
Bahan Kaca V = m.g. Ξ΄ log πΌ
π
= 0,8 x30 kV x 0,9753 x 1,25 cm (1 0,3 ππ
β0,9753.1,25 ππ ππ log log 13,5 ππ
1,25 ππ
= 38,45 kV
Bahan Porselen
Dennis Auldentio Wenas 202011359 V = m.g. Ξ΄ log πΌ
π
= 0,8 x30 kV x 0,9753 x 1,25 cm (1 0,3 ππ
β0,9753.1,25 ππ ππ log log 50 ππ
1,25 ππ
= 59,61 kV
c. Rugi-rugi corona
Tegangan Fasa netral V=100
β2 = 70,71067 Bahan Kaca
P = 242,2 (π+25
Ξ΄ ) βππΌ (v-vc)2 x 10-5 kW / phasa
= 242,2 (50 βπ§+25
0.9753 ) β1,2513,5 (70,71067- 30,24 kV)2 x 10-5 kW / phasa
= 92,83 kW/phasa
Bahan Porselen P = 242,2 (π+25
Ξ΄ ) βππΌ (v-vc)2 x 10-5 kW / phasa
= 242,2 (50 βπ§+25
0.9753 ) β1,2513,5 (70,71067- 34,58 kV)2 x 10-5 kW / phasa
= 62,36 kW/phasa
Bahan Porselen P = 242,2 (π+25
Ξ΄ ) βππΌ (v-vc)2 x 10-5 kW / phasa
= 242,2 (50 βπ§+25
0.9753 ) β1,2513,5 (70,71067- 46,87 kV)2 x 10-5 kW / phasa
= 16,74 kW/phasa
Dennis Auldentio Wenas 202011359 X. TUGAS AKHIR
1. Buatlah grafik hubungan wisthand test, discharge test dan breakdown test terhadap Vb pengujian! 3 grafik
Jawab :
2. Jelaskan hubungan dari grafik nomor 1!
3. Analisis hasil data pengamatan corona!
4. Sebutkan kelebihan dan kekurangan dari isolator padat yang diuji!
Jawab :
Dennis Auldentio Wenas 202011359
β’ Tahan lama Kekurangan:
β’ Mudah pecah
β’ Berat
β’ Berlubang akibat pembuatan kurang sempurna
β’ Bentuk geometri kompleks Bahan gelas
Kelebihan:
β’ Kuat dielektriknya tinggi, sekitar 140 kV/cm
β’ Koefesien muainya rendah
β’ Mudah didesain (karena kuat dielektrikanya tinggi)
β’ Kuat tekannya lebih besar daripada porselin
β’ Karena sifatnya yang tembus pandang, adanya keretakan, ketidakmurnian bahan, adanya gelembung
β’ udara dan pecahnya isolator mudah diketahui
β’ Bahan hampir merata (homogen) Kekurangan:
β’ Uap air mudah mengembun pada permukaannya.
β’ Untuk dipergunakan pada sistem tegangan yang tinggi, gelas tidak dapat dicor dalam bentuk yang tidak beraturan, karena pendinginan yang tidak teratur akan menimbulkan tekanan dari dalam.
β’ Mudah pecah Bahan polimer Kelebihan:
β’ Ringan
β’ Bentuk geometri sederhana
Dennis Auldentio Wenas 202011359
β’ Waktu pembuatan lebih singkat
β’ Tidak dapat lubang karena pembuatan Kekurangan:
β’ Penuaaan atau degradasi
β’ Mahal
β’ Kekuatan mekaniknya kecil
β’ Kompabilitas material
5. Dari pengujian, hitunglah:
Ξ΄=0,386.π
273+π =0,386.760 πππ»π
273+27,8 = 0,9753 Bahan Kaca
V = m.g. Ξ΄ log πΌ
π
= 0,8 x30 kV x 0,9753 x 1,25 cm log 13,5 ππ
1,25 ππ = 30,24 Kv Bahan Porselen
V = m.g. Ξ΄ log πΌ
π
= 0,8 x30 kV x 0,9753 x 1,25 cm log 19 ππ
1,25 ππ = 34,58 kV Bahan Polimer
V = m.g. Ξ΄ log πΌ
π
= 0,8 x30 kV x 0,9753 x 1,25 cm log 50 ππ
1,25 ππ = 46,87 kV
Dennis Auldentio Wenas 202011359
Bahan Porselen V = m.g. Ξ΄ log πΌ
π
= 0,8 x30 kV x 0,9753 x 1,25 cm (1 0,3 ππ
β0,9753.1,25 ππ ππ log log 19 ππ
1,25 ππ
= 43,97 kV
Bahan Polimer V = m.g. Ξ΄ log πΌ
π
= 0,8 x30 kV x 0,9753 x 1,25 cm (1 0,3 ππ
β0,9753.1,25 ππ ππ log log 50 ππ
1,25 ππ
= 59,61 kV
c. Rugi-rugi corona
Tegangan Fasa netral V=100
β2 = 70,71067 Bahan Kaca
P = 242,2 (π+25
Ξ΄ ) βπ
πΌ (v-vc)2 x 10-5 kW / phasa
= 242,2 (50 βπ§+25
0.9753 ) β1,2513,5 (70,71067- 30,24 kV)2 x 10-5 kW / phasa
= 92,83 kW/phasa
Bahan Porselen P = 242,2 (π+25
Ξ΄ ) βπ
πΌ (v-vc)2 x 10-5 kW / phasa
= 242,2 (50 βπ§+25
0.9753 ) β1,2513,5 (70,71067- 34,58 kV)2 x 10-5 kW / phasa
= 62,36 kW/phasa
Dennis Auldentio Wenas 202011359 Bahan Porselen
P = 242,2 (π+25
Ξ΄ ) βππΌ (v-vc)2 x 10-5 kW / phasa
= 242,2 (50 βπ§+25
0.9753 ) β1,2513,5 (70,71067- 46,87 kV)2 x 10-5 kW / phasa
= 16,74 kW/phasa
Dennis Auldentio Wenas 202011359 XI. ANALISA
Pada praktikum modul VII ini berjudul Pengujian Tegangan Tembus Arus Bolak-Balik Pada Isolator Padat. Tujuan dari percobaan modul ini yaitu untuk mengetahui besarnya tegangan tembus atau kegagalan isolasi pada isolator padat, mengetahui tentang faktor pengaruh terhadap kegagalan isolasi pada isolator padat, dan untuk mengetahui ketahanan Isolasi (pengujian withstand-test) dengan tegangan distribusi (20kV). Alat dan bahan yang digunakan adalah Power Supply Cable (PSC), Control Unit (CU), HV Test Transformer (TT), Current Limiting Resistance (CLR), RC Divider (RCD), High Voltage Divider (HVD), Floor Pedestal (FP), unit Connecting Line (CL), Earth Cable (EC), Space Ball Current-Limiting Resistor (SB-CLR), Manual Discharge Space Ball (SB), Support Insulator (SI), High Voltage Filter Capasitor (FC), Isolator Keramik, Isolator Kaca . control unit sebagai penyupply tegangan primer, 1 set control unit terhubung rangkaian, pada control unit terdapat kabel kuning terhubung dengan grounding, kabel merah terhubung dengan trafo, kabel hijau terhubung dengan alat instrumen dan kabel hitam terhubung dengan tegangan PLN sebesar 220V. High Voltage Divider (HVD) sebagai pengukur tegangan sekunder. Untuk membangkitkan tegangan tinggi terdapat transofrmator uji yang tersambung dengan CLR (Current Limiting Resistor), CLR dihubugn ke RC Divider, dan terhubung ke kawat penghantar didalam camber. Didalam camber sendiri terdapat satu buah isolator uji yang langsung terhubung ke kabel grounding. Lalu ada 2 buah isolator tambahan dikanan dan kiri sebagai penompang kawat dan juga sebagai pemisah antara bagian yang bertegangan dan yang tidak bertegangan. Isolator yang kita gunakan pada praktikum modul ini ada dua yaitu isolator jenis keramik dan isolator jenis kaca.
Isolator pada merupakan alat untuk menopang kawat penghantar pada tiang-tiang listrik yang digunakan untuk memisahkan secara elektris dua buah kawat atau lebih agar tidak terjadi kebocoran arus (leackage current) atau flash over yang akan mengakibatkan terjadinya kerusakan pada system jaringan tenaga listrik. Beberapa fungsi dari isolator padat ini yakni sebagai pemisah antar konduktor, untuk meikul beban mekanis yang disebabkan oleh berat penghantar dan gaya Tarik penghantar, dan menjaga agar jarak antar penghantar tetap (tidak berubah). Konfigurasi atau string dari isolasi pada ini terdapat beberapa yakni Vstring, Horizontal string dan double string yang digunakan pada saluran udara tegangan tiinggi yang tegangannya berkisar 36 kV hingga 150 kV. Kemudian terdapat quadruple string yang biasanya digunakan pada saluran udara tegangan ekstra tinggi dengan tegangan berkisar dari 150 kV hingga 750 kV. Dan single string yang biasanya digunakan pada saluran udara tegangan menengah untuk distribusi dengan tegangan berkusar 1 kV hingga 36 kV. Bentuk dari isolator padat terdapat 3 jenis yakni isolator piring biasanya digunakan di Menara, isolator tipe post biasanya banyak digunakan di dalam peralatan, dan isolator long rod biasanya digunakan pada Menara dan gardu induk.
Dennis Auldentio Wenas 202011359 Kegagalan yang dapat terjadi pada isolasi yakni breakdown, flashover yang merupakan lompatan api listrik yang melalui permukaan isolasi, dan sparkover yang terjadi pada arcihon. Sparkover sendiri merupakan percikan api yang tidak melewati permukaan isolator. Parameter yang membedakan suatu isolator dengan isolator lainnya yakni jarak minimum antar sirip agar Ketika terjadu hujan tidak terjadi jembatan air yang tercipta pada antar sirip. Kemudian perbandingan jarak antar sirip dengan rentengan sirip. Lalu kemiringan sirip yang harus diatur agar air atau debu yang menempel pada isolator padat mudah jatuh ke bawah. Dan factor jarak rambat. Isolatr padat sendiri berfungsi layaknya kapasit or yakni menyimpan muatan, apabila muatannya berlebih maka muatannya digroundingkan.
Pada bahan-bahan isolator padat juga dapat terjadi kerusakan. Kerusakan pada isolator polimer dan kaca anatar lain isolator dapat pecah yang disebabkan oleh pemuaian yang tidak merata dan konstruksi yang terjadi di dalam semen, baja, dan bahan dielektrik. Bahan isolasi yang berlubang - lubang, bahan tidak dapat mengkilap atau tidak licin jika tidak licin maka nantinya menyebabkan adanya air atau debu, tekanan secara mekanis jika tidak tinggi dan diberi beban mekanis besar maka akan rusak, dan tembus listrik (breakdown) dan dewat denyar (flashover). Isolator piring gelas Ketika telah pecah akan meninggalkan bongkol isolator yang disebut dengan istilah stub. Peristiwa ini menyebabkan jarak rambat yang semakin dekat antar dua lempengan logam yakni antara sikat dan fitting pemisah sehingga tahanan permukaan isolasi yang menjadi berkurang. Tahanan isolasi tersebut akan menyebabkan kenaikan arus bocor pada permukaan isolator sehingga memungkinkan terjadinya external arc. erdapat beberapa factor yang mempengaruhi kualitas pada isolator padat yakni factor usia semakin lama kita menggunkan isolator maka kekuatan dielektrik akan semakin berkurang, thermal (panas) yang mana jika sering terkena panas maka kualitas bahan isolator akan turun, bahan tidak mengkilap, bahan yang berlubang, dan polutan yang menempel pada isolator yang dapat mempengaruhi kualitas isolator padat.