tugas besat tek. tegangan tinggi

JENIS – JENIS ISOLASI KELISTRIKAN

SERTA KOORDINASI ISOLASI

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan Mata Kuliah

Teknik Tegangan Tinggi

OLEH:

Nama : Muh. Talib HR

Stambuk : 342 12 042

Kelas : 2B

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KONVERSI ENERGI

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG

2013

Teknik Tegangan Tinggi – Teknik Konversi Energi i

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa penulis

dapat menyelesaikan tugas pembuatan makalah yang berjudul “Jenis – jenis isolasi

kelistrikan serta koordinasi isolasi” dengan lancar.

Dalam pembuatan makalah ini, penulis mendapat bantuan dari berbagai

pihak, maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada : Sonong Wahyudi, S.T, M.T, yang telah memberikan kesempatan

dan memberi fasilitas berupa materi perkuliahan yang diajarkan satu semester ini

sehingga makalah ini dapat selesai dengan lancar. Semua pihak yang tidak dapat

penulis sebutkan satu persatu yang membantu pembuatan makalah ini.

Akhir kata semoga makalah ini bisa bermanfaat bagi pembaca pada umumnya

dan penulis pada khususnya, penulis menyadari bahwa dalam pembuatan makalah ini

masih jauh dari sempurna untuk itu penulis menerima saran dan kritik yang bersifat

membangun demi perbaikan kearah kesempurnaan. Akhir kata penulis sampaikan

terimakasih.

Penulis

Teknik Tegangan Tinggi – Teknik Konversi Energi ii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ........................................................................................... i

Daftar Isi ..................................................................................................... ii

Pendahuluan ............................................................................................... 1

Bab I Isolator Padat .................................................................................... 3

Bab II Isolator Cair ..................................................................................... 8

Bab III Isolator Gas .................................................................................... 18

Bab IV Koordinasi Isolasi .......................................................................... 32

Kesimpulan dan Saran ................................................................................ 39

Teknik Tegangan Tinggi – Teknik Konversi Energi 1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Bahan listrik sangat banyak ragamnya. Bahan listrik sangat diperlukan pada

kehidupan sehari-hari. Bahan listrik merupakan suatu bahan yang digunakan dalam

peralatan listrik. Isolasi memiliki peranan yang sangat penting dalam system tenaga

listrik. Isolasi sangat diperlukan untuk memisahkan dua atau lebih penghantar listrik

yang bertegangan sehingga antara penghantar-penghantar tersebut tidak terjadi

lompatan listrik atau percikan. Bahan isolasi akan mengalami pelepasan muatan yang

merupakan bentuk kegagalan listrik apabila tegangan yang diterapkan melampaui

kekuatan isolasinya.

Kegagalan yang terjadi pada saat peralatan sedang beroperasi bisa

menyebabkan kerusakan alat sehingga kontinuitas sistem terganggu. Bahan listrik

sudah digunakan oleh masyarakat luas untuk berbagai macam aplikasi peralatan

listrik dan tentunya peralatan tersebut didukung oleh keamanan peralatan serta

keamanan konsumen atau pengguna. Untuk itu harus pengguna harus mengetahui

bahan isolasi yang ada dan diperhatikan dalam ketepatan pemilihan bahan oleh para

pengguna.

Pada kemajuan teknologi tegangan tinggi, isolasi listrik memegang peranan

yang sangat penting dalam teknik tegangan tinggi, Isolasi listrik sangat diperlukan

untuk menunjang keandalan di dalam penyaluran tegangan listrik. Untuk itu

diperlukan suatu informasi bagi pengguna agar dapat menentukan bahan-bahan

isolasi yang digunakan pada peralatan listrik khususnya bahan isolasi cair yang

merupakan bahan pengisi pada peralatan listrik seperti transformator, pemutus beban,

rheostat.


Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan beberapa permasalahan yaitu :

1. Bagaimana pengertian dan fungsi dari beberapa bahan isolasi ?

2. Bagaimana pengertian, proses dan mekanisme kegagalan pada jenis-jenis bahan

isolasi serta koordinasinya?

3. Apakah jenis bahan isolasi lainnya?

Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan laporan ini adalah :

1. Mengetahui pengertian dan fungsi dari bahan isolasi.

2. Mengetahui pengertian, proses dan mekanisme kegagalan pada bahan isolasi.

3. Mengetahui jenis bahan isolasi lainnya.

Manfaat Penulisan

Manfaat dari pembuatan laporan ini adalah:.

1. Agar kita mengetahui pengertian dan fungsi dari bahan isolasi.

2. Mengetahui tentang beberapa bagian bahan isolasi.

3. Menambah pengetahuan mengenai Bahan Isolai serta Koordinasinya.


BAB I

ISOLATOR PADAT

Kaca dan porselin adalah tergolong bahan mineral, tetapi penggunaannya tidak

pada bentuk atau keadaan alaminya melainkan harus diproses terlebih dahulu dengan

pemanasan (pembakaran), pengerasan dan pelumeran. Itulah sebabnya maka

pembahasannya dipisahkan dengan pembahasan bahan mineral pada bab sebelumnya.

1. Kaca

Kaca adalah substansi yang dibuat dengan pendinginan bahan-bahan yang

dilelehkan, tidak berbentuk kristal tetapi tetap pada kondisi berongga. Kaca pada

umumnya terdiri dari campuran silikat 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

hingga 8,1 g/cm2, kekuatan tekannya 6000 hingga 21000 kg/cm2 , kekuatan tariknya 100

hingga 300 kg/cm2. Karena kekuatan tariknya relatif kecil, maka kaca adalah bahan yang

regas. Walaupun kaca merupakan substansi berongga, tetapi tidak mempunyai titik leleh

yang tegas, karena pelelehannya adalah perlahan –lahan ketika suhu pemanasan di

naikkan. Titik pelelehan kaca berkisar antara 500 hingga 17000 C. Makin sedikit

kandungan S1O2 nya makin rendah titik pelembekan suatu kaca. Demikian pula halnya

dengan muai panjang (? ) nya, makin banyak kadar S1O2 yang dikandungnya akan makin

kecil ? nya. Muai panjang untuk kaca berkisar antara 5,5-10-7 hingga 150. 10-7 per

derajat celcius.

2. Sitol

Sitol mempunyai bahan dasar kaca yang merupakan pengembangan baru.

Pemakaian sitol adalah sangat luas, struktur dan sifat-sifatnya adalah diantara kaca dan

keramik. Sitol juga disebut keramik-kaca atau kaca kristal. Yang banyak dijumpai

dipasaran antara lain : pyroceram, vitoceram. Sitol mempunyai struktur kristal yang

halus (hal ini yang membedakannya dengan kaca biasa) tetapi berongga. Tidak seperti

halnya keramik biasa, sitol tidak dibuat dengan pembakaran tetapi cenderung dengan

fusi dari bahan-bahan mentahnya dengan menjadikannya meleleh dan kemudian

kristalisasi.


3. Porselin

Porselin adalah bahan isolasi kelompok keramik yang sangat penting dan luas

penggunaannya. Istilah bahan -bahan keramik adalah digunakan untuk semua bahan

anorganik yang dibakar dengan pembakaran pada suhu tinggi dan bahan asal berubah

substansinya. Bahan dasar dari porselin adalah tanah liat. Ini berarti bahan dasar tersebut

mudah dibentuk pada waktu basah, tetapi menjadi tahan terhadap air dan kekuatan

mekaniknya naik setelah dibakar. Penggunaan isolator dari porselin antara lain : isolator

tarik, isolator penyangga, rol isolator seperti dapat dilihat pada gambar

Gambar 5. Beberapa isolator porselin

4. Kain

Kain atau tekstil termasuk bahan yang memiliki serat panjang. Kain ecara

mekanis memiliki kekuatan yang cukup bagus dan tidak terjadi penyusutan Namun

tegangan tembusnya masih lebih tinggi disbanding dengan kertas. Bahan isolasi kain

biasanya terbuat dari serat tumbuh-tumbuhan dan binatang.

Dalam bidang kelistrikan kain dibuat dalam bentuk anyaman, dipergunakan

sebagai pelindung atau pembungkus isolator pada kawat NGA. Tujuannya untuk

memperkokh isolasi karet tersebut.


5. Kertas

Kertas atau karton termasuk bahan bahan isolasi padat yang berserat pendek.

Kertas atau karton pada dasarnya adalah selulosa dibuat dari kayu atau bambu

dengan melalui proses kimia. Pemakaian kertas atau karton untuk isolasi listrik

antara lain sebagai isolator pada kabel tanah yang berperisai, dalam pemasangannya

kertas tersebut dilapisi sejenis bahan timbel, penyaring minyak transformator,

dielektrik kapasitor, serta sebagai kertas pada peralatan telepon.

Kertas yang digunakan sebagai bahan isolasi dibuat dari bubur kertas atau

pulp melalui proses kimia. Untuk mendapatkan selulose murni , bubur kertas diaduk

dalam tangki bersama-sama dengan bahan kimia.

6. Karet

Salah satu contoh pengunaan isolasi karet sebagai pelkindung penghantar dapat

dilihat pada penghantar jenis NGA. Bahan pelindung dari karet kurang mnemiliki

daya tahan yang lama, sehingga pada poemasangannya harus mengunakan pelindung

lagi yaitu berupa kain anyaman. Namun demikian, karet sangat baik untuk penyekat

listrik dan juga memiliki sifat elastis dan tahan terhadap panas.

7. PVC

Bahan isolasi yang terbuat dari PVC termasuk bahan yang dapat diandalkan

poenggunaannya dalam jaringan instalasi listrik. Dalam pemakainannya bahan PVC

dapat digunakan tanpa menggunakan bahan pelindung lainnya. Contoh :

Pada penghantar NYA. Bahan PVC juga dipakai pada NYM atau NYY yang

memiliki daya sekat yang lebih besar karena dilengkapi dengn bahan isolasi PVC

yang dibuat berlapis. Kelebihannya memiliki daya sekat yang tinggi, ringan, tahan

air dan murah, namun kurang tahan terhadap panas dan beban berat.


8. Asbes Asbes merupakan bahan yang berserat, tidak kuat dan mudah putus. Selain itu

asbes tidak bisa terbakar jadi tahan panas tinggi. Asbes dapat dibuat lempeng-

lempeng tipis, yang disebut kertas asbes. Sedangkan semen asbes dibuat dari bahan-

bahan semen Portland sebagai pengikat dari asbes, kemudian dipres dalam keadaan

dingin dan dibuat dalam bentuk papan, lempeng, tabung dan lain-lain. Asbes

disamping digunakan sebagai penyekat panas, juga sebagai penyekat listrik. Sebagai

penyekat listrik, asbes digunakan pada tegangan rendah. Untuk mempertinggi daya

sekat listriknya, asbes dicelupkan dalam vernis, sirlak atau bahan penyekat lainnya,

sehingga daya mekanis dan daya tahanan airnya lebih kuat.

9. Mika

Sifat-sifat dari mika adalah kekuatan dielektriknya 3.000 V/mm, dielektric

loss factornya rendah, tahanan listriknya tinggi, tahan terhadap panas dan lembab,

kekuatan mekanisnya baik, temperaturnya kerjanya baik, dan mudah lentur tetapi

kuat

Bentuk senyawa dari mika :

• Mika alam, Muscovita [KAl2, AlSi3O(OH)2] disebut juga Lonit mika,

merupakan bahan yang paling banyak digunakan. Selain itu Phlogopite

[KAl 2, AlSiO3(OH)2] sifat-sifatnya tidak sebaik Muscovite, tetapi tahan

terhadap temperatur tinggi, mempunyai kestabilan yang tinggi dan jernih.


• Mika sintetis, fluorophlogopite, mika ini dibuat dengan jalan memanaskan

campuran antara silikat, aluminium, magnesium, dan ditambahkan kedalam

Fluorence Compound. Susunan atomnya hampir sama dengan phlogopite.

• Penggunaan mika :

• Sebagai bahan isolasi yang terpenting seperti elemen-elemen pemanas mesin-

mesin elektrik

• Sebagai bahan dielektrik termasuk kelas C, karena tahan terhadap temperatur,

bila dicampur dengan dielektrik kelas A akan membentuk golongan perantara

B dan bila dicampur dengan silikon menghasilkan bahan dielektrik kelas H

dipergunakan sebagai bahan pengisi kapasitor.

• Sebagai bahan kapasitor, mica receiving, mica transmitting dan mica

reconstituted.


BAB II

ISOLATOR CAIR

Bahan isolasi cair merupakan bahan pengisi pada beberapa peralatan listrik.

Bahan isolasi cair ini biasanya digunakan pada peralatan seperti

transformator, pemutus beban, rheostat. Bahan isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu

sebagai pemisah antara bagian yang bertegangan atau pengisolasi dan juga

sebagai pendingin. Persyaratan agar bahan cair dapat digunakan sebagai bahan

isolasi adalah mempunyai tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi .

Beberapa alasan digunakannya bahan isolasi cair adalah sebagai berikut:

1. Iso las i ca i r memi l i k i ke rapatan 1000 ka l i a tau l eb ih

d iband ingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik

yang lebih tinggi menurut hukum Paschen.

2. Isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak

melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rug i energ i.

3. Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing ) jika

terjadi pe lepasan muatan(discharge). Namun kekurangan utama isolasi

cair adalah mudah terkontaminasi.

Adapun sifat-sifat listrik yang menentukan unjuk kerjacairan

sebagaiisolasi adalah:

1. Withstand Breakdown, yaitu kemampuan untuk tidak mengalami ketembusan

dalam kondisi tekanan l i s t r i k ( electric stress) yang tinggi.

2. Kapasitansi Listrik per unit volume yang menentukan permitivitas

relatifnya. M in yak pe t ro leum merupakan sub tans i nonpo lar

yang e fek t i f ka rena merupakan campuran cairan hidrokarbon. Minyak ini

memiliki permitivitas kira-kira 2 atau 2.5 . Ketidakbergantungan

permitivitas subtansi nonpolar pada frekuensi membuat bahan ini lebih

banyak dipakai dibandingkan dengan bahan yang bersifat polar.


Misalnya air memiliki permitivitas 78 untuk frekuensi 50 Hz, namun

hanya memiliki permitivitas 5 untuk gelombang mikro.

3. Faktor Daya

Faktor dissipasi daya dari minyak di bawah tekanan bolak balik dan tinggi akan

menentukan unjuk kerjanya karena dalam kondisi berbeban terdapat

sejumlah rugi-rugi dielektrik. Faktor dissipasi sebagai ukuran rugi-rugi daya

merupakan parameter yang penting bagi kabel dan kapasitor.

Minyak transformator murni memiliki faktor dissipasi yang bervariasi antara 10-

4 pada 20oC dan 10-3 pada 90oC pada frekuensi 50 Hz.

4. Resistivitas

Suatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resitivitasnya

lebih b e s a r d a r i 1 09W-m. Pada sistem tegangan tinggi resistivitas yang

diperlukan untuk material isolasi adalah 1016W-m atau lebih.

2 Minyak Transformator

Minyak transformator adalah minyak mineral yang diperoleh

dengan pemurnian minyak mentah. Dalam pemakaiannya, minyak ini karena

pengaruh panas dari rugi-rugi di dalam transformator akan timbul hidrokarbon.

Selain berasal dari minyak mineral, minyak transformator dapat pula yang dapat

dibuat dari bahan organik, misalnya minyak trafo piranol, silicon . Sebagai

bahan isolasi,minyak transformator harus mempunyai tegangan tembus yang

tinggi. Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam

minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak

trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula

sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media

pendingin dan isolasi.

Untuk itu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

1. Kekuatan isolasi tinggi.

2. Penyalur panas yang baik memiliki berat jenis yang kecil, sehingga

partikel- partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat.


3. Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan

kemampuan pendinginan menjadi lebih baik.

4. Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat

membahayakan.

5. Tidak merusak bahan isolasi padat.

6. Si fa t k im ia yang s tab i l . Sebagai bahan isolasi, minyak transfomator harus

mempunyai tegangan tembus yang tinggi. Pengujian tegangan tembus minyak

transformator dapatdilakukan dengan mengunakan peralatan seperti

ditunjukanpada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Alat pengujian tegangan tembus minyak transformator (Sumber:

Muhaimin, 1991).

Jarak elektoda dibuat 2,5 cm, sedangkan tegangannya dapat diatur dengan

menggunakan autotransformator sehingga dapat diketahui tegangan sebelum saat

terjadinya kegagalan isolasi yaitu terjadinya loncatan bunga api. Loncatan bungaapi

dapat dilihat lewat lubang yang diberi kaca. Selain itu dapat dilihat dari voltmeter

tegangan tertinggi sebelum terjadinya kegagalan isolasi (karena setelah terjadinya

kegagalan isolasi voltmeter akan menunjukan harga nol). Tegangan tembus nominal

minyak transformator untuk tegangan kerja tertentu dapat dilihat pada tabel 4.1.


Tabel 4.1 Tegangan tembus standar minyak transformator

Tegangan kerja

peralatan

Tegangan tebus (kV) untuk jarak 2,5 mm

Minyak baru Sedang dipakai

Di atas 35 kV 40 35

6 s/d 35 kV 30 25

Di bawah 6kV 30 20

(Sumber: Muhaimin, 1993)

Berdasarkan standar yang dikeluarkan oleh ASTM yakni dalam standar D-

877 disebutkan bahwa suatu bahan isolasi harus memiliki tegangan

tembus sebesar kurang lebih 30 kV untuk lebar sela elektroda 1 mm,

dengan kata lain kekuatan dielektrik bahan isolasikurang lebih 30 kV/mm.

Sedangkan menurut standar ASTM D-1816 suatu bahan isolasi harus mampu

menahan tegangan sebesar 28 V untuk suatu lebar sela elektroda sebesar

1,2 mm. Standar ini merupakan standar yang diterima secara internasional

dan harus dipenuhi oleh suatu bahan yang dikategorikan sebagai suatu bahan

isolasi.

Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan isolasi juga sebagai media

pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip pendingin. Untuk

minyak isolasi pakai berlaku untuk transformator berkapasitas > 1 MVA atau

bertegangan >30 kV.

3 Proses pemurnian minyak transformator

Minyak transformator dapat dikotori oleh uap air, fiber (misalnya: kertas,

kayu, tekstil), dammar dsb. Hal ini dapat mempengaruhi kemurnian minyak

transformator. Bentuk dari pengotoran dapat bermacam-macam yaitu: meleleh dan

mencairnya bahan-bahan yang digunakan di dalam transformator, partikel-partikel

yang mengendap di dasar tangki, pada belitan atau pada intinya. Dengan adanya

pengotoran maka tegangan tembus minyakakan menurun dan ini berarti mengurangi

atau menurunnya umur pemakaian minyak.


Akhir-akhir ini usaha memperlambat terjadinya penurunan tegangan tembus

minyak transformator untuk pemakaian pada transformator yang bertegangan kerja

tinggi dan dayanya besar, ruangan yang terdapat di atas permukaan minyak diisi

bdengan gas murni (biasanya nitrogen).

Cara lain untuk memperpanjang umur minyak transformator adalah dengan

mencampurkan senyawa tertentu antara lain: paraoksi diphenilamin. Senyawa

tersebut dimasukan ke dalam minyak transformtor yang telah dipanasi 80˚ hingga

85˚C. campuran tersebut konsentrasinya dibuat 0,1% dan selanjutnya didinginkan.

Minyak transformator yang sudah diberi senyawa paraoksi dipenilamin akan

berwarna kemerah-merahan.

a. Pemanasan

Pada cara ini minyak transformator dipanasi hingga titik didih air pada

perangkat khusus yang disebut Penggodok minyak (Oil Boiler). Air yang yang

terkandung di dalam minyak akan menguap.

Cara ini dianggap sebagai cara yag paling sederhana dalam hal pemurnian

minyak transformator. Dengan cara ini bahan-bahan pencemar padat, misalnya: fiber,

jelaga: akan tetap tinggal di dalam minyak. Apabila pemanasan tersebut mendekati

titik penguapan minyak, akan menyebabkan umur minyak berkurang. Namun hal ini

dapat diiatasi dengan cara memanaskan minyak di tempat pakem, sehingga air akan

menguap pada suhu yang relative rendah. Namun demikian pencemar selain air akan

tetap tinggal di dalam minyak.

b. Penyaringan

Pada metode ini digunakan kertas khusus untuk menyaring minyak yang

tercemar. Untuk mempercepat waktu penyaringan, digunakan tekanan. Air yang

terkandung dalam ninyak transformator diserap dengan kertas higriskopis. Dengan

cara ini baik air maupun partikel-partikel pencemar lainnya akan tersaring sekaligus.

Untuk menambah output mesin penyaring, minyak dipanasi 40˚ hingga 45˚C


sehingga viskositas minyak menurun dan dengan demikian makin memudahkan

penyaringan.

Normalnya, minyak yang akan disaring dimasukkan ke filter atau penyaring

dengan tekanan 3 hingga 5 atmosfir. Biasanya penyaring diganti setelah digunakan

selama 4 jam, tetapi bila minyaknya sangat kotor, penggantiannya dilakukan setiap

0,5 hingga 1 jam.

c. Pemusingan

Pencemaran minyak transformator misalnya: fiber, karbon maupun lumpur

adalah lebih besar daripada minyak transformator sehingga kotoran-kotoran tersebut

suatu saat mengendap dan mudah dipisahkan secara kasar. Untuk mempercepat

proses pemisahan, maka minyak dipanaskan 45˚ hingga 55˚ di dalam suatu tabung

dan kemudian diputar atau dipusing dengan cepat. Karena gaya sentrifugal, maka

subtansi yang lebih berat akan berada di bagian pinggir bejana dan minyaknya

sendiri yang relative lebih ringan akan berada di tengah bejana.

Bagian utama dari pemutar adalah sebuah silinder yang memiliki lempengan-

lempengan (hingga 50 buah). Lempengan-lempengan tersebut berputar bersama-

sama dengan poros.

d. Regenerasi

Pencemaran minyak transformtor seperti yang dijelaskan sebelumnya.

Pencemaran akan lebih dapat dihilangkan dengan pemurnian khusus yaitu regenerasi.

Cara ini mengunakan absorben untuk regenarasi minyak transformator.

Dalam praktek, cara ini banyak digunakan pembangkit-pembangkit tenaga listrik dan

gardu-gardu induk.

Absorben adalah subtansi yang siap menyerap produk yang diakibatkan oleh

pemakaian dan kelembaban pada minyak transformator. Regenerasi dengan absorben

dapat lebih baik hasilnya jika dilakukan setelah minyak ditambah dengan H2SO4.


Selanjutnya jika terjadi kelebihan asam dapat dinetralisir dengan kalium hidroksida

(KOH) dan kemudian minyaknya dicuci dengan air yang dialirkan, ditambah dengan

absorben dan kemudian disaring.

Terdapat 2 cara untuk menambahjan absorben ke dalam minyak

transformator, yaitu:

• Minyak dipanaskan dan dicampur dengan absorben yang dipadatkan dan

kemudian disaring. Cara atau metode ini disebut Metode Sentuhan (Contact

Method).

• Minyak yang telah dipanasi dialikan melalui lapisan tipis dari absorben yang

disebut Metode Filtrasi. Filtrasi penyerap untuk regenerasi minyak transfortor

terdiri dari sebuah silinder yang dilas dengan sebuah kawat kasa di dasarnya, di

sini penyerap dimasukkan ke dalam minyak kemudian dialirkan melalui kawat

kasa tersebut.

Lama kelamaan kawat kasa akan tersumbat partikel-partikel halus dari

absorben. Untuk membersihkan absorben yang tersaring dan sisa-sisa minyak,

silinder dapat dibalikkan atau diputar 180˚. Instalasi ini akan lebih efisien jika 10%

sampai 20% absorben dibuang dari dasar absorber dan ditambahkan absorben baru.

Dapat digunakan 2 absorber yang dikopel secara seri sehingga minyak mengalir pada

awal melalui absorber yang mash baru, kemudian minyak dialirkan ke absorber yang

berikutnya. Absorber yang digunakan untuk regenerasi kebanyakan produk buatan

misalnya: silikagel, alumina atau tanah liat khusus.

4 Bahan-Bahan Isolasi Cair Lain

Jenis-jenis minyak bumi di samping minyak transformator didapat bahan isolasi lain

yang mempunyai kekentalan, pemurnian serta sifat-sifat lain yang berbeda. Sebagai

contoh, minyak untuk kabel yang berisolasi kertas, dibuat lebihkental daripada

minyak transformator.


Di samping itu terdapat pula bahan isolasi kabel yang diimpregnasi dengan

minyak yang kekentalannya rendah dengan pemurnian yang tinggi yaitu kabeluntuk

tegangan ekstra tinggi yang diisi minyak. Kapasitor-kapasitor kertas diisi dengan

minyak yang sangat kental yaitu vaselin yang mempunyai titik pemadaman di antara

30oC hingga 50oC, permitivitas relatif 2,2 dan tanα pada 1 kHz tidak lebih dari

0,0002. Di samping bahan-bahan tersebut diatas, didapat pula isolasi cair sintesis

yang juga digunakan pada teknik listrik. Isolasi cair isntetis yang banyak digunakan

adalah cairan yang berisi Chloor (hidrokarbon seperti difenil C10H12) dimana 3

sampai 5 atom Hidrogen diganti dengan atom Chloor. Bahan-bahan ini diantaranya

adalah: Sovol, Askarel, Araclor, Pyralen, Shibanol. Sovol adalah cairan yang agak

kental, tidak berwarna. Massa jenisnya jauh lebih besar dari minyak transformator

yaitu 1,5 g/cm3.

Tegangan tembus Sovol kurang lebih sama dengan minyak transformator

yaitu ± 20 kV/cm, sedangkan permitivitasnya lebih tinggi. Bahan Sovol

ditambahkan sedikit dengan Trichlorobenzena (C8H3CL3) untuk mengurangi

kekentalannya diperoleh bahan baru dengan nama Sovtol. Salah satu manfaat

penggunaan Sovol dan Sovtol adalah karena percampuran uapnya dengan udara tidak

terbakar dan tidak menyebabkan ledakan. Karena itu transformator yang diisi dengan

Sovtol tidak mempunyai resiko kebakaran dan dapat dipasang di dalam ruangan jika

transformator minyak biasa tidak memungkinkan dipasang. Sovol dan Sovtol tidak


dapat digunakan pada bahan solasi pemutus, karena akibat adanya busur api pada

waktu terjadinya pemutusan akan menghasilkan karbon. Kekurangan yang lain,

bahan ini adalah beracun, karena itu jika menggunakan bahan ini harus diimbangi

dengan ventilasi yang baik. Bahan lain adalah minyak Silikon. Bahan ini harganya

lebih mahal daripada minyak transformator. Tetapi mempunyai kelebihan antara lain

sudut kerugian dielektrik kecil, higroskopisnya dapat diabaikan dan resistivitas

panasnya relatif tinggi. Massa jenisnya ± 1 g/cm3, permitivitas relatifnya 2,5 tan δ

0,0002 pada1000 Hz, titik nyala tidak kurang dari 145 oC, titik beku lebih rendah dari

-60oC.

5 Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair

Karakteristik pada isolasi minyak trafo akan berubah jika terjadi

ketidakmurnian di dalamnya. Ha ini akan mempercepat terjadinya proses

kegagalan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kegagalan isolasi antara

lain adanya partikel padat, uap air dan gelembung gas. Teori mengenai kegagalan

dalam zat cair kurang banyak diketahui dibandingkan dengan teori kegagalan gas

atau zat padat. Hal tersebut disebabkan karena sampai saat ini belum didapatkan teori

yang dapat menjelaskan proses kegagalan dalam zat cair yang benar-benar sesuai

antara keadaan secara teoritis dengan keadaan sebenarnya. Teori kegagalan zat

isolasi cair dapat dibagi menjad empat jenis sebagai berikut :

a) Teori Kegagalan Gelembung

Kegagalan gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalan zat

cair yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas di dalamnya.

b) Teori Kegagalan Elektronik

Teori ini merupakan perluasan teori kegagalan dalam gas, artinya proses

kegagalan yang terjadi dalam zat cair dianggap serupa dengan yang

terjadi dalam gas. Oleh karena itu supaya terjadi kegagalan diperlukan elektron

awal yang dimasukkan ke dalam zat cair. Elektron awal inilah yang

akan memulai proses kegagalan.


c) Teori Kegagalan Tak Murnian Padat

Kegagalan tak murnian padat adalah jenis kegagalan yang disebabkan oleh

adanya butiran zat padat (partikel) di dalam isolasi cair yang akan

memulai terjadi kegagalan

d) Teori Kegagalan Bola Cair

Jika suatu zat isolasi mengandung sebuah bola cair dari jenis cairan lain,maka

dapat terjadi kegagalan akibat ketakstabilan bola cair tersebut dalam medan

listrik. Medan listrik akan menyebabkan tetesan bolacair yang tertahan di dalam

minyak yang memanjang searah medan dan pada medan yang kritis tetesan ini

menjadi tidak stabil. Kanal kegagalan akan menjalar dari ujung tetesan

yang memanjang sehingga menghasilkan kegagalan total.


BAB III

ISOLATOR GAS

Isolator adalah salah satu komponen terpenting yang harus di ketahui dalam

hal keelektonikaan. Isolator terbagi atas beberapa macam salah satunya yaitu isolator

gas. Pada umumnya isolator gas digunakan sebagai media isolasi dan penghantar

panas. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada isolator gas ini adalah

ketidakstabilan temperatur, ketidaknormalan sifat kedielektrikan pada tekanan yang

tinggi dan resiko ledakan dari gas yang digunakan.

Berdasarkan kekuatan dielektrik,rugi-rugi dielektrik, stabilitas kimia,korosi,

dll, isolator gas dapat diklasifikasikan menjadi :

1. Gas sederhana, contohnya :

a. Udara

b. Nitrogen

c. Helium

d. Hidrogen ,

e. dan lain-lain

2. Gas Oksida, contohnya :

a. Gas karbondioksida

b. Gas Sulphur dioksida

3. Gas Hidrokarbon, contohnya :

a. Methana

b. Ethana

c. Propana

d. dan lain-lain

4. Gas Elektronegatif, contohnya :

a. Gas Sulphur hexaflorida

b. CH2Cl2


Dalam pemilihan jenis isolator gas yang dipergunakan, perlu diperhatikan

sifat dari kedielektrikan gas yang digunakan pada temperatur dan tekanan dimana gas

tersebut akan digunakan sebagai media isolasi.

Beberapa sifat dari isolator gas sebagai media isolasi yang perlu diperhatikan

antara lain yaitu :

1. Sifat Kelistrikan, yang mencakup antara lain :

a. Tahanan isolasi

b. Kekuatan Dielektrik

c. Faktor Daya

d. Konstanta Dielektrik

e. Rugi-rugi dielektrik

2. Temperatur,

3. Sifat Kimia, dan

4. Sifat Mekanis

a. kerapatan volume

b. viskositas

c. absorpsi kelembaman

d. tekanan permukaan,dll

Aplikasi Isolator Gas Pada Sistem Kelistrikan

1. Pada gardu induk Konvensional

Mengacu pada arti dasar isolasi sebenarnya yaitu pemisah antara bagian

bertegangan yang satu dan bertegangan yang lainnya, berarti gardu induk


konvensional ( gardu induk dengan isolasi udara ) adalah gardu induk di mana

antar gardu induk tersebut terpisah oleh udara sebagai isolasinya sehingga

diperlukan tempat pembangunan gardu yang luas. Udara yang dimaksud di sini

adalah udara biasa di mana tempat kita bernapas menghirup.

2. Gas Insulated Substation / Gas Insulated Switchgear ( GIS )

Gardu induk ini menggunakan sebagai bahan isolatornya yang diletakkan di

antara kedua substrat yang bertegangan, maupun antara substrat yang

bertegangan satu dengan yang tidak bertegangan. Perlu diketahui bahwa kriteria

gas ini tidak berbau, tidak berwarna, tidak beracun, tidak terakar, tidak larut

dalam air, dan merupakan bahan isolator yang baik yang mampu mengisolasi

8,9 . Pembangunan gardu ini juga tidak memerlukan area yang luas.

3. Circuit Breaker

Pada CB, masih menggunakan karena gas tersebut mampu memadamkan busur

api yang menjadi pemicu kerusakan komponen listrik, seperti terbakar, meledak,

dan lain sebagainya. Berikut alasan mengapa menggunakan :

a. Energi yang diperlukan sedikit;

b. Tekanan gas mudah terdeteksi;

c. Tidak mengubah struktur zat, karena ketika terjadi proses pembentukan dan

penguraian akan sama seperti semula;

d. Mudah terionisasi sehingga konduktivitasnya tetap rendah;

e. Akibat keelektronegatifan , menjadikan dielektriknya naik secara bertahap

ketika terjadi penguraian;

f. Busur api mudah dipadamkan.

4. Mesin-Mesin Listrik Besar

Misalnya pada generator turbo dan kondensator sinkron. Mereka menggunakan

gas sebagai isolatornya. Hidrogen mampu bertindak sebagai pendingin sebab

memiliki konduktvitas termal yang relatif tinggi sehingga dapat mengurangi

rugi-rugi pada belitannya. Kemudian, kebisingan dapat diminimalisir sebab

kepekatan hidrogen lebih rendah dibanding udara. Namun, hati-hati dengan

reaksi antara hidrogen dan udara karena pada perbandingan tertentu, dapat

mengakibatkan letusan.


5. Perangkat Tegangan Tinggi seperti Kabel dan Transformator

Pada kabel dan transforator, mereka menggunakan gas sebagai isolator sebab

tegangan tembusnya rendah yaitu 157 , sebagai gas residu pada bahan dielektrik

cair, dan tahan tehadap suhu tinggi 6880 ˚C / W/ .

6. Bahan Dielektrik Kondensator

Menggunakan sebagai pendingin dengan resistivitas termal 10400 ˚C / W/ pada

suhu 30 ˚C dan tegangan tembus 358 V⁄cm.

7. Lampu Tabung

Menggunakan gas Ne dengan tegangan tembusnya sekitar 100 V / cm,

resistivitas termalnya 2150 ˚C/ W / .

8. Komponen yang diisi gas seperti yang terdapat pada Live Tank CB dan Dead

Tank CB. Pada Live Tank CB, ketika kontaktor terbuka, maka gas yang

mengisolasi akan keluar melalui nozzle sehingga busur api dapat dipadamkan.

Sedangkan pada Dead Tank CB, saat kontaktor terbuka maka katup gas ikut

terbuka menurunkan tekanan yang semulanya tinggi, maka gas akan masuk ke

pipa dan nozzle pada tangki utama sehingga tekanan di tangki utama akan

sedikit naik tapi tekanan akan menurunkan dengan memompa gas masuk ke

reservoir bertekanan tinggi.

9. Current Transformer dan Busbar

Berikut gas-gas yang sering dipakai pada alat ini adalah :


Mekanisme Kegagalan Isolasi Gas Dalam mekanisme tembus listrik bahan

isolasi,ada beberapa peristiwa/proses yang berperan di dalamnya, antara lain :

a. Ionisasi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari ikatan atom netral sehingga

menghasilkan satu elektron bebas dan ion positif

b. Deionisasi, yaitu peristiwa dimana satu ion positif menangkap elektron bebas

sehingga ion positif tersebut menjasi atom netral

c. Emisi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam menjasi

elektron bebas Proses dasar dalam kegagalan isolasi gas adalah ionisasi benturan

oleh elektron.

Ada dua jenis proses dasar yaitu :

� Proses primer, yang memungkinkan terjadinya banjiran electron

� Proses sekunder, yang memungkinkan terjadinya peningkatan banjiran elektron

Saat ini dikenal dua mekanisme kegagalan gas yaitu :

� Mekanisme Townsend

� Mekanisme Streamer

I. Mekanisme Kegagalan Townsend

Pada proses primer, elektron yang dibebaskan bergerak cepat sehingga timbul

energi yang cukup kuat untuk menimbulkan banjiran elektron. Jumlah elektron Ne

pada lintasan sejauh dx akan bertambah dengan dNe, sehingga elektron bebas

tambahan yang terjadi Ne.dx . Ternyata jumlah elektron bebas α dalam lapisan dx

adalah dNe = dNe yang bertambah akibat proses ionisasi sama besarnya dengan

jumlah Ne.(t).dt; α ion positif dN+ baru yang dihasilkan, sehingga dNe = dN+ =

dimana :

� = koefisien ionisasi Townsend

��+ = jumlah ion positif baru yang dihasilkan Ne : jumlah total electron

�� = kecepatan luncur elektron


konstan,Ne = N0, x = α Pada medan uniform,x α ε Ο sehinggaNe = NO Jumlah

elektron yang menumbuk anoda per ε detik sejauh d dari katoda sama dengan jumlah

ion positif yaitu N+ = N0 x α.

Arus ini akan naik terus sampai terjadi peralihan menjadi pelepasan yang

bertahan sendiri. Peralihan ini adalah percikan dan dα ε diikuti oleh perubahan arus

dengan cepat dimana karena >> d secara teoritis menjadi tak terhingga, tetapi α ε O

À1 maka dalam praktek hal ini dibatasi oleh impedansi rangkaian yang menunjukkan

mulainya percikan.

II. Mekanisme Kegagalan Streamer

Ciri utama kegagalan streamer adalah postulasi sejumlah besar foto ionisasi

molekul gas dalam ruang di depan streamer dan pembesaran medan listrik setempat

oleh muatan ruang ion pada ujung streamer. Muatan ruang ini menimbulkan distorsi

medan dalam sela. Ion positif dapat dianggap stasioner dibandingkan elektron-

elektron yang begerak cepat dan banjiran elektron terjadi dalam sela dalam awan

elektron yang membelakangi muatan ruang ion positif. Medan Er yang dihasilkan

oleh muatan ruang ini pada jari jari R adalah :

Pada jarak dx, jumlah pasangan x dx sehingga : α ε α elektron yang

dihasilkan adalah R adalah √jari jari banjiran setelah menempuh jarak x, dengan

rumus diffusi R= (2Dt). Dimana t = x/V sehingga, dimana :

N : kerapatan ion per cm2,

e : muatan elektron ( C ),

ε : permitivitas ruang bebas

R : jari jari (cm),

V : kecepatan banjiran

D : koefisien diffusi.


Bahan isolasi gas adalah digunakan sebagai pengisolasi dan sekaligus sebagai

media penyalur panas. Bahan isolasi gas yang dibahas dalam bab ini adalah : udara,

sulphur hexa fluorida (SF6) sebagai titik berat di damping gas-gas lain yang lazim

digunakan di dalam teknik listrik.

1. Udara

Udara merupakan bahan isolasi yang mudah didapatkan, mempunyai

tegangan tembus yang cukup besar yaitu 30 kV/ cm. Contoh yang mudah dijumpai

antara lain : pada JTR, JTM, dan JTT antara hantara yang satu dengan yang lain

dipisahkan dengan udara. Hubungan antara tegangan tembus dan jarak untuk udara

tidak linier seperti ditunjukkan pada Gambar berikut

Vt = f (celah udara) pada p = 1 atm, F = 50 Hz


2. Sulphur Hexa Fluorida

Sulphur Hexa Fluorida (SF6) merupakan suatu gas bentukan antara unsur

sulphur dengan fluor dengan reaksi eksotermis :

S + 3 F2 ----------------SF6 + 262 kilo kalori

Molekul sulphur hexa fluorida

Terlihat pada gambar bahwa molekul SF6 mempunyai 6 atom Fluor yang

mengelilingi sebuah atom Sulphur, di sini masing-masing atom Fluo mengikat 1buah

elektron terluar atom Sulphur. Dengan demikian maka SF6 menjadi gas yang inert

atau stabil seperti halnya gas mulia. Sampai saat ini SF6 merupakan gas terberat

yang mempunyai massa jenis 6,139 kg/m3 yaitu sekitar 5 kali berat udara pada suhu

00 celsius dan tekanan 1 atmosfir. Sifat lainnya adalah : tidak terbakar, tidak larut

pada air, tidak beracun, tidak berwarna dan tidak berbau. SF6 juga merupakan bahan

isolasi yang baik yaitu 2,5 kali kemampuan isolasi udara. Perbandingan SF6 dengan

beberapa gas lain seperti tercantum pada Tabel :


Sifat beberapa Gas

Seperti telah disebutkan di atas, bahwa untuk pembentukan SF6 timbulpanas, ini

berarti bahwa pada pemisahan SF6 menjadi Sulphur dan Fluor memerlukan panas

dari sekelilingnya sebesar 262 k . kalori/ molekul. Hal ini tepat sekali digunakan

untuk bahan pendinginan pada peralatan listrik yang menimbulkan panas atau bunga

api pada waktu bekerja, misalnya : sakelar pemutus beban. Sifat dari SF6 sebagai

media pemadam busur api dan relevansinya pada sakelar pemutus beban adalah :

� Hanya memerlukan energi yang rendah untuk mengoperasikan

mekanismenya. Pada prinsipnya SF6 sebagai pemadam busur api adalah

tanpa memerlukan energi untuk mengkompresikannya, namun semata-mata

karena pengaruh panas busur api yang terjadi.

� Tekanan SF6 sebagai pemadam busur api maupun sebagai pengisolasi dapat

dengan mudah dideteksi.

� Penguraian pada waktu memadamkan busur api maupun pembentukannya

kembali setelah pemadaman adalah menyeluruh (tidak ada sisa unsure

pembentuknya)

� Relatif mudah terionisasi sehingga plasmanya pada CB konduktivitasnya

tetap rendah dibandingkan pada keadaan dingin. Hal ini mengurangi

kemungkinan busur api tidak stabil dengan demikian ada pemotongan arus

dan menimbulkan tegangan antar kontak.

� Karakteristik gas SF6 adalah elektro negatif sehingga penguraiannya

menjadikan dielektriknya naik secara bertahap.


� Transien frekuensi yang tinggi akan naik selama operasi pemutusan dan

dengan adanya hal ini busur api akan dipadamkan pada saat nilai arusnya

rendah.

3. Gas-gas lain

Gas bentukan fluoro organic misalnya C7F14, C7F8, C14, F24 mempunyai

tegangan tembus yang tinggi, berkisar antara 6 – 10 kali tegangan tembus udara.

Pemakaian gas ini cocok untuk bahan isolasi pada alat-alat pemutus.

Gas karbon dioksoda (CO2) dapat digunakan sebagai gas residu pada bahan

dielektrik cair (minyak) pada alat-alat tegangan tinggi, antara lain : kabel dan trafo.

Gas neon adalah salah satu gas mulia yang banyak digunakan sebagai bahan

pengisi lampu-lampu tabung.

Dibawah ini terdapat pendapat beberapa ahli tentang isolator gas. Yaitu

Brophy, John R. (Valencia, CA), dkk.

1. Sebuah isolator tegangan tinggi gas yang terdiri dari: elemen pertama memiliki

bahan dielektrik sumbu dan membentuk inti dengan sebagian besar permukaan

luar silinder berpusat pada kata kata sumbu inti mempunyai dasar memperluas

permukaan inti dalam pesawat secara substansial tegak lurus terhadap sumbu .

kedua berbentuk cangkir sebagian besar unsur bahan dielektrik yang mencakup

lengan baju yang erat kata mengelilingi inti dan secangkir dasar dengan

permukaan yang menghadap upwardly yang terletak di bawah facewise kata

terhadap permukaan inti. kata inti memiliki substansial memperluas lubang yang

sejajar dengan sumbu untuk kata kata bawah permukaan inti, kata sebuah alur di

bawah permukaan inti kata yang memanjang hingga ke permukaan silinder luar,

dan sebagian besar di kata alur heliks silinder yang memiliki permukaan luar

ujung bawah kata berkomunikasi dengan alur di kata bawah permukaan inti dan

ujung atas yang berlawanan dan berarti termasuk elemen konduktif listrik,

membentuk lorong-lorong berkomunikasi dengan kata inti lubang dan ujung atas

kata sebagian besar alur heliks, untuk melewati therethrough gas.


2. Sebuah isolator tegangan tinggi gas yang terdiri dari: elemen pertama yang

mencakup inti bahan dielektrik memiliki silinder pinggiran dan memiliki

berseberangan termasuk bagian bawah. elemen kedua yang meliputi bahan

dielektrik lengan memiliki lubang silinder diameter yang sama seperti kata inti

dan yang erat kata menerima inti, kata membentuk elemen kedua dari bawah

permukaan di bagian bawah kata lubang, ujung bawah kata inti berbohong

facewise melawan kata bawah permukaan. kata inti memiliki alur heliks secara

substansial di pinggiran, membentuk sebagian besar kata heliks bagian antara

inti dan lengan, kata heliks bagian atas dan bawah memiliki berakhir. kata inti

memiliki sumbu silinder berpusat pada periferal dan mengatakan sebagian besar

inti memiliki lubang vertikal dengan memperluas atas kata yang sejajar dengan

sumbu untuk kata inti bagian bawah, kata bagian bawah kata heliks kata bagian

inti berbaring di bagian bawah, dan berkata inti telah alur di bagian bawah kata

inti yang memanjang dari kata vertikal dasar lubang untuk kata akhir kata heliks

bagian. berarti membentuk lorong digabungkan untuk kata atas kata akhir heliks

bagian untuk melewati gas yang melewati kata heliks bagian dan sepasang

masing-masing anggota konduktif listrik digabungkan ke puncak kata lubang

vertikal dan untuk berkata berarti membentuk sebuah lorong.


Kelebihan Isolator Gas

Ketika terjadi kebocoran, isolasi gas dapat diperbaiki dan kembali seperti

semula dengan waktu yang singkat. Hal yang dapat dilakukan yaitu dengan pengisian

ulang isolasi gas, kecuali gas vacuum yang tidak dapat diperbaiki. Sebab sulit sekali

untuk menciptakan kondisi vacuum di bumi ini karena udara kita mengandung

berbagai kandungan gas-gas.

Keuntungan Current Transformator yang diisi gas

• Pembuatan CT mudah dan cepat (relatif )

• Gelembung udara dapat dengan mudah ditiadakan juga dielektrik loss bisa

diperkecil.

• Bahaya kebakaran lebih kecil, ini untuk peralatan dalam gedung.


• Berat peralatan dapat dikurangi cukup banyak.

• Komduktor primer yang lurus bisa membawa arus s/c yang lebih besar

Keuntungan gas :

• Energi yang diperlukan sedikit;

• Tekanan gas mudah terdeteksi;

• Tidak mengubah struktur zat, karena ketika terjadi proses pembentukan dan

penguraian akan sama seperti semula;

• Mudah terionisasi sehingga konduktivitasnya tetap rendah;

• Akibat keelektronegatifan , menjadikan dielektriknya naik secara bertahap

ketika terjadi penguraian;

• Busur api mudah dipadamkan.

Kerugian Isolator Gas

Apabila terjadi kebocoran pada isolasi menggunakan gas vacuum, hal

tersebut tidak dapat diperbaiki seperti halnya yang dapat diisi ulang.

Kerugiaan Current Transformator diisi gas :

• Sealing gas sulit

• Isolator porselen harus kuat menahan tekanan gas.

• Voltage grading pada isolator

Perawatan Isolator Gas

• Pada CB, akan ada satu bagian yang bergerak dan satunya lagi tidak. Hal ini

memungkinkan udara menyelinap dan terjadinya kebocoran. Untuk

mengatasi masalah ni dipasanglah sealing sebagai upaya peminimalisasian.

Kemudian, nantinya akan ada pengukur tekanan gas yang memonitori untuk

mewaspadai terjadinya kebocoran. Namun, kalaupun ternyata terjadi


kebocoran hal ini bisa diatasi melalui pengisian kembali

gas menggunakan Gas Fill Adaptor ( GFA ) dan silinder ukuran D standar.

• Untuk gas vakum, kebocoran sangat tidak diinginkan sebab tidak bisa

dilakukan pengisian seperti halnya gas . Maka untuk mengantisipasi

kebocoran, dipasanglah semacam logam yang fleksibel terhadap pergerakan

dua bagian yang satunya statis dan satunya bergerak. Akibat pergerakan itu,

ditakutkan akan menimbulkan celah celah udara. Jika pada

gas dipasang sealing untuk menghindari celah udara, maka pada gas vacuum

dipasang logam fleksibel berbentuk gelombang yang dapat diperpanjang dan

diperpendek.

• Corrective Maintenance adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan

berencana pada waktu-waktu tertentu ketika peralatan listrik mengalami

kelainan atau unjuk kerja rendah pada saat menjalankan fungsinya dengan

tujuan untuk mengembalikan pada kondisi semula disertai perbaikan dan

penyempurnaan. Gangguan yang ada bisa berupa Trouble Shooting atau

penggantian bagian yang rusak atau kurang berfungsi yang dilaksanakan

dengan terencana.


BAB IV

KOORDINASI ISOLASI

Persoalan isolasi adalah salah satu dari beberapa persoalan yang terpenting

dalam teknik tenaga listrik pada umumnya dan teknik tegangan tinggi pada

khususnya, oleh karena ia menyangkut persoalan pokok bidang teknik dan ekonomi.

Koordinasi isolasi dapat didefenisikan sebagai korelasi antara daya isolasi

alat-alat dan sirkuit listrik di satu pihak dan karakteristik alat-alat pelindungnya di

lain pihak, sehingga isolasi tersebut terlindung dari bahaya-bahaya tegangan lebih

secara ekonomis. Koordinasi isolasi dinyatakan dalam bentuk langkah-langkah yang

diambil untuk menghindarkan kerusakan terhadap alat-alat listrik karena tegangan

lebih dan membatasi lompatan sehingga tak menimbulkan kerusakan terhadap alat-

alat listrik dan karakteristik alat-alat pelindung terhadap tegangan lebih, yang

masing-masing ditentukan oleh tingkat ketahanan impuls dan tingkat perlindungan

impulsnya.

Koordinasi isolasi mempunyai dua tujuan :

1. Perlindungan terhadap peralatan

2. Penghematan (ekonomi)

Oleh karena perlindungan bertujuan ekonomi pula, maka kedua tujuan tersebut

disatukan menjadi satu tujuan : ekonomi, hal ini berlaku untuk semua masalah dalam

bidang perlindungan. Dalam hal koordinasi isolasi, yang dituju ialah sebuah sistem

tenaga listrik yang bagian-bagiannya, masing-masing dan satu sama lain, mempunyai

daya isolasi yang diatur sedemikian rupa, sehingga dalam setiap kondisi operasi,

kwalitas pelayanan (penyediaan) dicapai dengan biaya seminimum mungkin. Biaya

peralatan yang dimaksud terdiri dari biaya pertama peralatan (first cost), biaya

kerusakan, biaya pelayanan berhenti (outages),biaya penurunan dan penaikan

kwalitas pelayanan.


KARAKTERISTIK KOORDINASI

• Dalam hal kemampuan isolasi untuk menghadapi surja hubung dan surja petir

maka yang berperan adalah kemampuan isolasi terhadap kenaikan tegangan yang

dikenakan padanya.

• Dalam pengoperasian normal isolasi peralatan sistem tenaga ditentukan sesuai

dengan tegangan kerja (kelas tegangan) dimana peralatan itu beroperasi.

• Pengaman petir dan dan surja hubung memerlukan penetapan dari level tegangan

yang disebut level tegangan shunt, yaitu perangkat pengaman seperti arrester.

• Batas ketahanan impuls petir yang disebut sebagai Basic Impulse Level(BIL)

adalah ketentuan untuk setiap sistem tegangan nominal dari berbagai peralatan.

• Semua peralatan dan komponen-komponennya harus mempunyai BIL di atas

level sistem proteksi, sesuai margin. Nilai batas ini biasanya ditentukan

berdasarkan isolasi udara dengan metoda statistik.

• Untuk peralatan yang bukan isolasi seperti trafo isolasi, batas margin batas

margin ditetapkan berdasarkan metoda konvensional.

Rasionalisasi dari pada daya isolasi suatu sistem dan implementasi dari pada

koordinasi isolasi menyangkut prinsip-prinsip tertentu yang di dalam prakteknya

berupa aturan-aturan sebagai berikut :

1. Arrester petir (lightning arrester) dipakai sebagai alat pelindung pokok.

2. Tegangan sistem mempunyai tiga harga :

a) Tegangan nominal,

b) Tegangan dasar (rated), dan

c) Tegangan maksimum.

3. Ada dua macam sistem : yang netralnya diisolasikan (isolated neutral system)

dan yang dibumikan secara efektif (effectively grounded system). Pada kedua

sistem ini tegangan-transmisi maksimumnya dapat mencapai 105% dari

tegangan dasar.

4. Tegangan dasar (rating) yang dipakai pada arrester adalah tegangan

maksimum frekuensi rendah (50 c/s) di mana arrester tersebut bekerja dengan


baik. Pada sistem terisolasi, arrester harus mempunyai tegangan dasar

maksimum tidak melebihi tegangan dasar penuh atau arrester 100%. Pada

sistem yang dibumikan, tegangan dasar maksimum dari pada arrester dapat

diturunkan menjadi 80% dari tegangan sistem maksimum. Cara dan aplikasi

khusus memungkinkan pemakaian arrester 75-80%.

5. Dalam penentuan isolasi trafo, dipakai isolasi yang dikurangi (reduced

insulation), yaitu tingkat isolasi yang lebih rendah dari pada apa yang telah

ditetapkan dalam standar seperti yang terdapat pada Tabel

6. Dua unsur utama koordinasi isolasi yang penting ialah karakteristik volt waktu

dari isolasi yang harus dilindungi dan karakteristik pelindung dari arrester.

Pada tegangan tinggi sekali (EHV, UHV) ada dua pasang karakteristik yang

perlu diperkatikan, satu untuk surja petir dan satu lagi untuk surja bubung.

Kelas Referensi BIL 80% BIL (kV) (kV) (kV)

1.2 30 24

8.7 75 60

12 95 76

23 150 120

34.5 200 160

66 250 200

49 350 280

92 450 360

115 550 440

138 650 520

161 150 600

180 825 660

196 900 720

230 1050 840

260 1175 940

287 1300 1040

345 1550 1240


Dengan karakteristik isolasi dan karakteristik arrester dapat disusun suatu

sistem pengaman yang terkoordinasi. Tegangan operasi proteksi harus lebih kecil

dari tegangan tembus isolasi. Koordinasi antara kemampuan isolasi dan pengaman

sistem ditentukan dengan Basic Insulation Level (BIL).

KARAKTERISTIK ALAT PELINDUNG

Alat pelindung berfungsi melindungi peralatan tenaga listrik dengan cara

membatasi surja (surge) tegangan lebih yang datang dan mengalirkannya ke tanah.

Berhubungan dengan fungsinya itu ia harus dapat menahan tegangan sistem 50 c/s

untuk waktu yang tak terbatas, dan harus dapat melakukan surja arus dengan tak

merusaknya. Kecuali itu sebuah alat pelindung yang baik mempunyai ”protekctive-

ratio” yang tinggi, yaitu perbandingan antara tegangan surja maksimum yang

diperbolehkan pada waktu pelepasan dan tegangan sistem 50 c/s maksimum yang

dapat ditahan sesudah pelepasan (discharge) terjadi.

Gelombang surja merupakan suatu gelombang impuls tegangan yang

melonjak dan merambat dari titik sumbernya berarah radial sepanjang penghantar.


Titik A merupakan besar amplitude gelombang surja yang dapat ditahan oleh

isolator dan titik B untuk tanduk busur apinya. Fungsi dari tanduk busur api adalah

melindungi isolator dari tegangan tembus yang disebabkan oleh gelombang surja.

Bila amplitude tegangan telah mencapai titik B, maka terjadi pelepasan

muatan listrik (discharge) dari tanduk yang terhubung ke penghantar ke tanduk yang

terhubunga ke bumi (grounding) yang menimbulkan loncatan api.

Karakteristik Alat Pelindung Sederhana

Sela batang adalah alat pelindung yang paling sederhana. Sela ini diadakan

oleh dua buah batang logam yang mempunyai penampang tertentu (biasanya

persegi), yang satu dihubungkan dengan kawat transmisi, satunya dihubungkan

dengan tanah. Keuntungan dari sela batang ialah bentuknya yang sederhana, mudah

dibuat dan kuat (rugged). Cacadnya ialah bahwa sekali terjadi percikan karena

tegangan lebih, api timbul terus meskipun tegangan lebihnya sudah tidak ada. Oleh

sebab itu sirkuit harus diputus terlebih dahulu untuk menghentikan percikan api

tersebut. Kecuali itu tegangan gagalnya naik lebih tinggi dari pada isolasi yang

dilindunginya untuk gelombang yang curam.

Oleh karena itu sela batang dapat dipakai sebagai perlindungan cadangan

(back-up protection) atau dalam kombinasi dengan CB (circuit breaker) yang

mempunyai kecepatan menutup kembali (sesudah dibuka) yang tinggi (high-speed

recluse operation). Sekarang sela batang masih dipakai terutama guna melindungi

CB dalam keadaan terbuka terhadap pukulan petir.

KARAKTERISTIK ISOLASI

Dengan bertambahnya waktu maka kemampuan menahan tegangan dari

isolasi semakin menurun. Agar tidak terjadi kerusakan atau tegangan tembus pada

isolasi, maka tegangan lebih dijaga lebih kecil dari tegangan tembus (breakdown)

isolasi.


Bila VS(t) adalah amplitude tegangan gelombang surja dan Vi(t) kemampuan

menahan tegangan isolasi, dengan visualisasi Gambar 2, titik D adalah amplitude

gelombang surja yang telah mencapai tegangan tembus isolasi pada waktu tD (VS(t)

= Vi(t)).

PENERAPAN ARRESTER

Gangguan surja petir merupakan salah satu gangguan alamiah yang akan

dialami sistem tenaga listrik, dan salah satu metode untuk mengatasinya yaitu dengan

menggunakan peralatan proteksi arrester.

Arrester ini bekerja dengan mengimplementasikan resistor nonlinier yang

mempunyai nilai yang besar untuk peralatan listrik dari tegangan yang berlebihan

dari petir. Pada saat sparkover maka tegangan akan turun dan

tegangan residu arus discharge. Besarnya nilai sparkover dan

tegangan residu arusnya tergantung dari karakteristik arrester yang digunakan.

Agar pemakaian arrester dalam koordinasi isolasi dapat memberikan hasil

yang maksimal perlu diikuti azas-azas berikut :


a) Sebagai disinggung dimuka tegangan dasar 50c/s daripada arrester dipilih

sedemikian rupa sehingga nilainya tidak dilampaui pada waktu dipakai, baik

dalam keadaan normal maupun hubung singkat.

b) Arrester ini akan memberikan perlindungan bila ada selisih (margin) yang cukup

antara tingkat arrester dan peralatan.

c) Arrester harus dipasang sedekat mungkin kepada peralatan utama dan tahanan

tanahnya rendah.

d) Kapasitas termis arrester harus dapat meneruskan arus besar yang berasal dari

simpanan tenaga yang terdapat dalam saluran yang panjang.

e) Jatuh tegangan maksimum dari arrester dipakai sebagai tingkat perlindungan

arrester (bukan jatuh tegangan rata-rata)

f) Sebuah harga tegangan pelepasan arus petir harus ditetapkan untuk menentukan

tingkat perlindungan arrester yang harus dikoordinasikan dengan BIL sekarang

dipakai 2 macam arus : 5000 A dan 10000 A

g) Pengaruh dari sejumlah kawat (multiple-lines) dalam melindungi kegawatan petir

pada gardu perlu diperhatikan pada penerapan arrester.

h) Bila ada keragu-raguan mengenai kemampuan 50 c/s dari arrester, maka

sejumlah persentase ditambahkan pada harga yang dihitung atau ditetapkan untuk

arrester. Sekarang masih dipakai 10%.

Selisih antara BIL isolasi yang harus dilindungi dan tegangan maksimum

yang terjadi pada arrester adalah persoalan yang banyak dibicarakan, karena banyak

faktor yang perlu diperhatikan antara lain :

a) Tegangan gagal ditentukan oleh kecepatan naiknya tegangan.

b) Tegangan pelepasan ditentukan oleh kecepatan naiknya arus surja dan besarnya

arus surja tersebut.

c) Jarak antara arrester dan isolasi yang harus dilindungi mempengaruhi besarnya

tegangan yang sampai pada isolasi tersebut.


KESIMPULAN DAN SARAN

1. Kesimpulan

a) Iso las i ca i r memi l i k i dua fungs i ya i tu sebaga i pengiso las i

dan sebaga i pendingin. Contoh isolasi cair yang lazim digunakan

adalah minyak transformator.

b) Minyak transformator adalah minyak mineral yang diperoleh

dengan pemurnian minyak mentah. Proses pemurnian minyak

transformator dapat dilakukan dengan 4 cara, yaitu:

• Pemanasan

• Penyaringan

• Pemusingan

• Regenerasi

c) Terdapat beberapa contoh bahan isolasi cair lainnya seperti Sovol,

Askarel,Araclor, Pyralen, Shibanol.

d) Pada umumnya isolator gas digunakan sebagai media isolasi dan penghantar

panas.

e) Koordinasi Isolasi : Korelasi antara daya isolasi alat-alat dan rangkaian listrik

dengan karakteristik alat-alat pelindungnya sehingga isolasi terlindungi dari

bahaya tegangan lebih secara ekonomis

f) Dengan karakteristik isolasi dan karakteristik arrester dapat disusun suatu

sistem pengaman yang terkoordinasi. Tegangan operasi proteksi harus lebih

kecil dari tegangan tembus isolasi. Koordinasi antara kemampuan isolasi dan

pengaman sistem ditentukan dengan Basic Insulation Level (BIL).

2. SARAN

Dalam makalah ini terdapat penjelasan jenis isolasi kelistrikan, koordinasi isolasi dan berbagai karakteristik baik alat pelindung dan isolasi yang biasa digunakan. Namun dalam penyajiannya masih dalam batas pengenalan saja. Diharapkan para pembaca memberikan kritik maupun saran yang membangun agar makalah ini menjadi lebih baik.

tugas besat tek. tegangan tinggi

Documents