MAKALAH
MATERIAL ISOLASI PADA TEKNOLOGI TEGANGAN TINGGI
NAMA : DESI JAYANTRI
(5101331001)
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2011
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang
Maha Esa, karena berkat Rahmat-Nya penyusun dapat menyelesaikan Makalah ini
yaitu Mengenai ‘Material Isolasi Listrik Pada Teknologi Tegangan Tinggi’
diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah
“Isolasi Tegangan Tinggi ”
Kami mengucapkan terima kasih kepada Dosen
pengajar yang telah membimbing agar dapat mengerti tentang bagaimana cara kami
menyusun Makalah ini. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak
yang telah membantu sehingga Makalah ini dapat diselesaikan sesuai dengan waktu
yang dtentukan.
Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh
karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi
kesempurnaan Makalah ini, semoga Makalah ini dapat memberikan informasi bagi
pembaca dan bermanfaat untuk pembangunan ilmu pengetahuan bagi kita semua.
Medan,
8 november 2011
Penulis
DAFTAR
ISI
KATA
PENGANTAR----------------------------------------
i
DAFTAR
ISI---------------------------------------------------
ii
BAB
I PENDAHULUAN----------------------------------- 1
1.1.Latar Belakang--------------------------------------------------
1
1.2.Tujuan Masalah-------------------------------------------------
1
1.3.Perumusan Masalah---------------------------------------------
1
1.4.Manfaat Masalah------------------------------------------------
2
BAB
II MATERIAL ISOLASI LISTRIK---------------- 3
2.1.Syarat Material Isolasi Listrik
---------------------------------- 3
2.2. Sifat dan
pengujian material isolasi----------------------
5
BAB
III PENUTUP------------------------------------------ 17
3.1.Kesimpulan------------------------------------------------------
17
DAFTAR
PUSTAKA-----------------------------------------
18
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada
kemajuan teknologi tegangan tinggi, isolasi listrik memegang peranan yang
sangat penting dalam teknik tegangan tinggi. Isolasi listrik diperlukan untuk
memisahkan bagian-bagian yang bertegangan pada suatu penghantar jaringan
tegangan tinggi , sehingga dapat memberikan keamanan dan kenyamanan pada
masyarakat yang ada pada areal yang terkena tegangan tinggi.
Penentuan
karakteristik material isolasi dilakukan dengan sampel model pada kondisi
standar, sehingga interpolasi nilai-nilai model ini terhadap sistem isolasi
yang nyata seringkali tidak sesuai.
Selain itu, banyak nilai dari karakteristik material isolasi diarahkan
ke masalah statistik agar penentuan dimensi sistem isolasi harus dilakukan
dengan batas keamanan yang sesuai.
1.2. Tujuan Masalah
· Untuk mengetahui
karakteristik dari material isolasi listrik.
· Untuk mengetahui
syarat syarat dari material isolasi listrik.
· Untuk mendeskripsikan
sifat dan pengujian material isolasi listrik.
· Untuk menganalisis
sifat termal dan sifat kimia pada material isolasi listrik.
1.3. Perumusan Masalah
Adapun perumusan
masalah dalam makalah ini adalah :
· Bagaimana
karakteristik dari material isolasi listrik.
· Apa saja persyaratan
dari material isolasi listrik.
· Bagaimana sifat dan
pengujian material isolasi listrik.
1.4. Manfaat
· Mahasiswa mampu
mengetahui material apa saja yang termasuk material listrik.
· Mahasiswa mampu
menganalisis mengenai pengujian material isolasi listrik.
· Mahasiswa mampu
mendeskripsikan persyaratan material listrik serta,
· Mahasiswa mampu
mengidentifikasikan sifat termal dan kimia pada material isolasi listrik.
BAB II
MATERIAL ISOLASI PADA
TEKNOLOGI TEGANGAN TINGGI
Penentuan
ukuran sistem isolasi membutuhkan pengetahuan yang akurat tentang jenis, besar
dan lama terjadinya tekanan listrik (electric
stress) pada kondisi lingkungan tertentu. Namun, di sisi lain,
karakterisitik material isolasi harus pula diketahui sehingga dapat diperoleh
rancangan sistem isolasi yang paling optimum atau ekonomis. Masalah yang timbul
adalah penentuan karakteristik material isolasi dilakukan dengan sampel model
pada kondisi standar, sehingga interpolasi nilai-nilai model ini terhadap
sistem isolasi yang nyata seringkali tidak sesuai. Selain itu, banyak nilai dari karakteristik
material isolasi diarahkan ke masalah statistik agar penentuan dimensi sistem
isolasi harus dilakukan dengan batas keamanan yang sesuai.
2.1. Syarat material
isolasi
Fungsi
yang paling penting dari material isolasi adalah untuk mengisolasi konduktor
bertegangan satu sama lain dan terhadap bumi. Namun, selain itu, material
isolasi harus memiliki fungsi mekanis dan mampu bertahan terhadap tekanan
termal dan kimia. Tekanan-tekanan tersebut seringkali terjadi secara simultan,
sehingga efek bersama dari berbagai parameter tersebut dapat diketahui.
Bergantung
pada jenis aplikasiya, ada beberapa persyaratan yang ditentukan untuk
karakteristik listrik dari material isolasi:
· Memiliki kekuatan
elektrik yang tinggi, untuk mendapatkan ukuran yang kecil dan biaya rendah
dengan volume material sesedikit mungkin.
· Memiliki dielektrik
losses yang rendah, untuk mencegah terjadinya pemanasan lebih pada material
isolasi
· Memiliki kekuatan tracking yang tinggi selama
terjadinya tekanan pada permukaan material, untuk mencegah terjadinya tracking atau erosi.
· Memiliki konstanta
dielektrik yang sesuai
Persyaratan
mekanik diperlukan karena material isolasi merupakan material konstruksi yang
memiliki karakteristik beban tertentu. Beberapa sifat yang penting pada
material isolasi adalah:
· Kekuatan tensil
(misalnya pada isolator saluran udara)
· Kekuatan tarik (post
isolator pada gardu induk)
· Kekuatan tekanan
(isolator pedestal pada antena) atau
· Kekuatan menahan
tekanan (isolator CB dengan tekanan internal).
Karakteristik
mekanis seperti modulus elastisitas, kekerasan dan lain-lain merupakan
karakteristik yang sangat berhubungan dengan tekanan dan perancangan yang
sesuai.
Peralatan
listrik seringkali mengalami kenaikan temperatur pada operasi normal
sebagaimana pada kondisi gangguan. Spesifikasi dari sifat termal seperti
kekuatan bertahan terhadap panas yang tinggi, kekuatan bertahan yang baik
terhadap panas, konduktivitas termal yang tinggi, koefisien ekspansi termal
yang rendah, dan kekuatan bertahan terhadap busur api yang tinggi.
Material
isolasi juga harusnya tidak sensitif terhadap kondisi lingkungannya. Oleh
karena itu material isolasi hendaknya memiliki beberapa sifat lain seperti:
memiliki ketahanan terhadap ozone, impermeabilitas, bersifat higroskopik, daya
serap air rendah, dan kestabilan radiasi.
Sifat-sifat
teknologi seperti kemampuan proses dan kerja yang tinggi, homogen, kestabilan
ukuran dan lain-lain yang penting untuk produksi ekonomis harus pula
diperhitungkan.
Material
isolasi yang diterapkan pada sistem tegangan tinggi harus memenuhi persyaratan
yang seringkali bertentangan. Oleh karena itu, pemilihan material isolasi untuk
aplikasi tertentu harus melalui kompromi antara syarat-syarat dan sifat-sifat
yang harus dipenuhi.
2.2. Sifat dan
pengujian material isolasi
2.2.1 Sifat listrik
a)
Kuat medan tembus
Kuat medan tembus merupakan sifat material yang sangat
penting yang sangat berhubungan dengan ukuran material, meskipun tidak menggambarkan
spesifikasi tetap dari material. Hal ini disebabkan adanya pengaruh parameter
lain seperti jari-jari lekukan isolasi dan permukaan elektroda, ketebalan
lapisan, jenis tegangan, lamanya tekanan, tekanan udara, temperatur, frekuensi
dan kelembaban. Untuk material isolasi dan konfigurasi elektroda tertentu,
nilai-nilai yang berhubungan dengan hal-hal di atas telah tersedia (misalnya,
untuk udara dan SF6 pada kondisi standar dan konfigurasi yang
berbeda). Pada kasus yang lain, tegangan tembus isolasi untuk aplikasi tertentu
harus ditentukan secara pengujian.
Untuk material isolasi padat, kriteria tertentu tersedia
dari pengukuran tegangan tembus atau kuat medan tembus pada plat uji pada medan
homogen atau kurang homogen. Material isolasi gas dan cair diuji di antara
segmen-segmen sferis.
Gambar 1
menunjukkan contoh pengaturan pengujian standar untuk penentuan
kuat medan tembus pada atau foil sampai ketebalan 3 mm.
Untuk mencegah pelepasan muatan permukaan pada plat, keseluruhan pengaturan dilakukan
pada cairan isolasi dengan konstanta dielektrik yang konstan. Pengaturan
elektroda dari segmen sferis dapat dilihat pada gambar 2 dengan menggunakan
material isolasi cair dan gas yang dapat diatur agar kegagalan (tegangan
tembus) tercapai pada jarak celah 6.5 mm.
Gambar 1 Pengaturan plat elektroda Gambar 2 Pengaturan elek-
untuk pengukuran tegangan tembus mate- troda dengan segmen sferis ntuk
rial isolasi padat untuk ketebalan material pengukuran
tegangan tembus un-
sampai 3 mm. tuk
material isolasi cair.
Gambar 3 Elektroda plat dengan cincin untuk pengukuran
tahanan volume material isolasi padat
1 plat , 2 sampel material isolasi , 3 elektroda pengukuran
4 cinci , 5. bagian isolasi dan pemandu.
Pengujian tegangan tembus
dilakukan dengan tegangan bolak-balik, yang dinaikkan dari tegangan nol sampai
tegangan tembus dalam orde 10-20
detik. Nilai tengah dari tegangan tembus ditentukan dari
5 sampel; jika ada nilai yang melebihi 15% dari nilai tengah, maka harus
diuji lagi 5 sampel tambahan sehingga nilai tengah ditentukan dari 10 sampel
uji. Kuat medan tembus dapat diuji dari tegangan tembus dan jarak elektroda
terkecil.
b) Tahanan isolasi
Sistem
isolasi di lapangan memiliki beberapa jenis dielektrik yang seringkali
mengalami tekanan dalam susunan paralel. Oleh karena itu, tahanan isolasi dari
isolator terdiri atas kombinasi paralel tahanan permukaan dan tahanan volume.
Sementara, tahanan volume sendiri yagn biasanya dinyatakan sebagai tahanan
jenis dalam W cm, tidak
terpengaruh oleh medium sekelilingnya, sedangkan tahanan permukaan sangat
dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti tekanan udara, temperatur,
kelembaban, debu, dan lain-lain.
Pengaturan pengukuran tahanan volume dari sampel material
isolasi plat dapat dilihat pada gambar 3. Elektroda hidup yang juga menopang
sampel plat, dipasang berlawanan dengan elektroda yang diukur. Tahanan volume
diukur dari tegangan searah yang diberikan (100 V atau 1000 V) dan arus yang
diambil dari elektroda terukur. Cincin yang diatur secara konsentris
mengelilingi elektroda terukur dengan jarak celah 1 mm untuk kesalahan
pengukuran yang disebabkan oleh arus permukaan.
Pengaturan pengujian khusus tersedia untuk sampel material
isolasi berbentuk tabung, untuk gabungan isolasi yang dapat dilebur, dan untuk
material isolasi cair.
Material isolasi yang umum menunjukkan tahana volume jenis
1012–1013 Wcm, sedangkan
material superior dapat mencapai tahanan sampai 1017 Wcm atau lebih besar lagi.
Untuk mengukur tahanan permukaan digunakan pinggir pisau
logam, dengan jarak celah 1 cm pada posisi 10 cm di atas permukaan material
isolasi pada pengujian dengan tegangan searah. Dari tegangan dan arus, maka
besar tahanan permukaan, yang dinyatakan dalam ohm, dapat ditentukan.
c) Kekuatan tracking
Pada saat sistem isolasi diberikan tekanan listrik, maka
sebuah arus yang ditentukan oleh besarnya tahanan permukaan akan mengalir pada
permukaan isolator yang mengarah pada terjadinya kebocoran atau arus jalar.
Sangat mudah dipahami bahwa kondisi lingkungan seperti temperatur, tekanan
udara, kelembaban dan polusi akan sangat menentukan besar arus bocor tersebut.
Material isolasi yang digunakan di lapangan seharusnya dapat melawan arus bocor
tersebut sehingga tidak ada atau hanya sedikit sekali kerusakan yang terjadi
pada permukaan isolator.
Arus bocor akan menghasilkan tekanan termal dan kimia pada
permukaan. Efek yang dapat dilihat akibat tekanan yang berlebih adalah munculnya
jalur-jalur retak akibat dekomposisi material; kerusakan ini dapat muncul dalam
bentuk jalur konduksi yang menghasilkan tekanan elektrik lanjutan atau erosi,
yang akan meninggalkan jalur retak lagi sesudahnya. Meskipun sifat isolasi
dipengaruhi oleh erosi, misalnya oleh deposisi debu, tetapi kemampuan tekanan
elektrik tidak dipengaruhi. Erosi dapat terjadi baik pada plat maupun pit (gambar 4).
Tracking
tidak terbatas hanya pada permukaan isolasi di luar ruangan, melainkan juga
dapat terjadi pada permukaan isolasi di dalam ruangan jika kondisi
lingkungannya tidak mendukung, bahkan tracking
dapat pula terjadi permukaan isolator yang di pasang di dalam peralatan. Hal
ini dipengaruhi oleh karakteristik dari material isolasi itu sendiri, oleh
bentuk dan penyelesaian elektroda dan permukaan, dan juga oleh kondisi
eksternal.Flashover dapat
bermula dari bergabungnya beberapa jalur retak yang ada pada permukaan
isolator.
Pengujian kekuatan tracking
dari material isolasi dilakukan dengan menggunakan metode yang telah
digambarkan di atas. Pada metode KA dengan mengacu pada VDE, elektroda platinum
ditempatkan pada sampel material isolasi dengan ketebalan minimum 3 mm dan
tegangan bolak-balik 380 V pada pengaturan elektroda seperti yang ditunjukkan
pada gambar 5. Pipet dengan satu tetesan campuran uji dengan konduktivitas
tertentu dilakukan setiap 30 detik. Tetesan tersebut akan membasahi permukaan
material isolasi di antara kedua elektroda yang akan menyebabkan arus bocor.
Setelah jumlah tetesan sampai waktu tertentu yang diset secara otomatis
tercapai, maka hasil pengujian segera dievaluasi, atau lebar terbesar dari
saluran yang terbentuk diukur.
Gambar 4 Erosi jenis plat (a) dan saluran (b) pada
cetakan epoxy resin.
Gambar 5 Pengaturan penentuan kuat tracking
1 pipet
2 elektroda platina
3 sampel material isolasi
d) Tahanan busur
Flashover
yang terjadi sepanjang permukaan material isolasi dengan busur-daya yang
berturut-turut sangat jarang terjadi, tapi pada dasarnya gangguan tersebut
tidak dapat dihindari pada sistem isolasi di lapangan. Material isolasi yang
memperlihatkan pengaruh busur memiliki sifat listrik dan mekanik yang
bermacam-macam. Disebabkan oleh temperatur busur yang tinggi dan sebagai
konsekuensi dari pembakaran tidak sempurna material isolasi, jalur konduksi
dapat terjadi sehinggatidak boleh lagi mengalami tekanan listrik.
Untuk menenukan tahanan busur, elektroda karbon yang
disuplai tegangan searah 220V dipasang pada plat isolasi. Dengan adanya busur
pada permukaan material isolasi, maka elektroda akan digerakkan menjauh dengan
kecepatan 1 mm/dtk sampai jarak maksimum 20 mm. Enam level dari tahana bususr,
L1 sampai L6, ditentukan berdasarkan tingkat kerusakan yang disebabkan oleh
busur itu, digunakan sebagai gambaran sifat material.
e) Konstanta
dielektrik dan faktor disipasi
Konstanta dielektrik er disebabkan oleh efek
polarisasi pada material isolasi. Untuk material isolasi di lapangan, yang jauh
dari polarisasi deformasi (elektronik, ion, dan polarisasi lapisan), polarisasi
orientasi penting karena material-material isolasi memiliki dipol-dipol permanen
pada struktur molekulnya. Ini adalah penyebab utama terjadinya losses
polarisasi dan berpengaruh pada kebebasan frekuensi dari er dan tan d, yang sangat penting
pada aplikasi teknis.
Karena mekanisme polarisasi memiliki waktu relaksasi
berbeda-beda, perubahan er sebagai fungsi frekuensi
ditunjukkan pada gambar 6. Waktu relaksasi yang berbeda menghasilkan batasan
frekuensi yang mana mekanisme berikutnya tidak ada lagi, karena perpindahan
dipol yang berhubungan tidak terjadi. Inilah penyebab mengapa konstanta
dielektrik pasti berkurang. Dengan adanya perubahan keadaan, variasi tahap er dapat terjadi akibat
perubahan mobilitas dipol.
Pada setiap daerah transisi konstanta dielektrik, faktor
disipasi tan d memiliki nilai
maksimum. Tapi hanya daerah transisi dari a ke b (gambar 6) yang penting untuk
sistem isolasi di lapangan, yakni daerah frekuensi dimana polarisasi orientasi
hilang.
Gambar 6 Grafik konstanta dielektrik fungsi frekuensi
a) polarisasi orientasi
b) polarisasi ionik
c) polarisasi elektronik
Hal penting tentang sifat material isolasi bergantung pada
tegangan dan temperatur. Jika kurva tan d = f(U) menunjukkan
titik-lutut ionisasi, maka hal itu membuktikan terjadinya titik awal pelepasan
muatan sebagian. Peningkatan losses polarisasi disebabkan adanya konduksi ionik
yang diketahui dari kurva tan d = f(u). Pengukuran tan d dan penentuan er dilakukan dengan menggunakan
rangkaian jembatan.
2.2.2. Sifat termal
Pada
peralatan dan instalasi yang disuplai dengan listrik, panas dihasilkan oleh losses ohm pada
konduktor, melalui losses dielektrik pada material isolasi dan melalui losses
magnetisasi dan arus eddy pada besi. Karena material isolasi memiliki
stabilitas termal yang sangat rendah, dibandingkan dengan logam, maka kenaikan
temperatur yang diizinkan pada material isolasi seringkali membatasi penggunaan
dari peralatan. Oleh karena itu, pengetahuan tentang sifat termal material
isolasi menjadi sangat penting dalam konstruksi dan perancangan peralatan.
a) Panas jenis
Disebabkan adanya inersia
dari pemindahan panas, maka material isolasi harus memiliki kemampuan menyerap
pulsa termal sesaat, disebabkan oleh variasi beban yang cepat, melalui
kapasitasnsi termalnya akibat peningkatan temperatur. Panas jenis c dari
beberapa material penting nampak pada tabel A3.1. Untuk pemanasan adiabatik:
dimana:
m = massa
W =
energi yang disuplai
b) Pemindahan panas
Selama terjadinya tekanan kontinu pada kondisi operasi yang
statis, panas yang muncul sebagai akibat losses harus dipindahkan ke udara
sekelilingnya. Mekanisme pemindahannya adalah konduksi, konveksi dan radiasi
termal. Pada konduksi termal, arus yang mengalir di antara plat datar
dinyatakan dengan :
dimana:
A = luas plat
s =
ketebalan plat
(T1
– T2) = perubahan temperatur
Faktor
proporsional l merupakan konduktivitas panas yang dapat
diasumsikan konstan pada range temperatur tertentu; daftarnya dapat dilihat
pada tabel 1.
Untuk
memindahkan panas dengan cepat dari peralatan listrik dibutuhkan konduktivitas
termal yang baik. Hal ini dapat dilakukan dengan sangat baik dengan menggunakan
material isolasi kristal karena susunan atom-atomnya teratur dalam lapisan
kristal dan jarak atonya yang kecil, sehingga terjadi pemindahan atom yang
sangat baik. Berbeda dengan itu, material amorf memiliki konduktivitas termal
yang jelek, seperti yang telah dijelaskan pada contoh kristal dan pasir kuarsa
amorf. Untuk kristal kuarsa l = 6 – 12 W/mK,
sedangkan untuk gelas kuarsa l = 1.2 W/mK. Sifat
konduksi termal yang baik pada kuarsa dapat meningkatkan nilai l pada cetakan yang diisi,
ketika kuarsa kristal dalam bentuk pasir atau bubuk kuarsa digunakan sebagai
material pengisi.
Untuk
pemindahan panas secara konveksi, arus termal P sebanding dengan luas batas A
dan perbedaan temperatur antara medium disipasi dan absorpsi:
P = a . A (T1 –
T2)
Jumlah transisi termal a bukanlah sebuah konstanta
material, melainkan bergantung pada beberapa parameter seperti kerapatan dan
panas jenis medium, kecepatan aliran dan jenis aliran. Untuk perhitungan awal,
dapat digunakan nilai-nilai berikut:
|
a dalam W/m2K
|
Objek tetap / udara
stasioner
Objek tetap / udara
bergerak
Objek tetap / zat cair
|
3.4 – 35
12 – 600
250 - 6000
|
Karena
nilai-nilai tersebut memiliki range yang besar, maka untuk penggunaan di
lapangan, perlu dilakukan perhitungan lanjut untuk menentukan nilai a yang eksak dengan
menggunakan literatur.
Pemindahan panas dengan radiasi tidak dijelaskan secara
detail di sini, sebab hanya penting untuk pemasangan CB dan SF6.
c) Ekspansi Termal
Linier
Material
isolasi adalah material konstruksi yang seringkali digunakan bersam dengan
logam. Pengganti dari ekspansi termal yang lebih besar dari material isolasi
organik adalah timbulnya tekanan mekanis berlebih yang berahaya yang dapat menimbulkan retak
pada elektroda. Untuk material isolasi inorganik ekspansi termal linier lebih
rendah daripada logam; sehingga adanya peningkatan ekspansi termal dipengaruhi
oleh jenis pengisi material organik dengan zat-zat inorganik misalnya epoxy
resin dengan pasir kuarsa. Material yang mengandung kistal sangat sering
memiliki ekspansi termal yang lebih besar daripada material amorf.
d) Kestabilan termal
Sifat penting dari material isolasi adalah kemampuannya
mempertahankan bentuknya (shape retention)
dari pengaruh panas; ada dua metode untuk menentukannya. Menurut Martens, kemampuan mempertahankan
bentuk panas dapat ditentukan dengan pengujian rod standar berukuran 10x15 mm2
dan panjang 120 mm yang diberikan tekanan pembengkokan yang seragam (uniform) pada sepanjang rod
tersebut sebesar 500 N/cm2.
Pada saat yang sama, temperatur lingkungan dinaikkan dengan kecepatan 50oC/jam.
Temperatur pada saat rod menjadi bengkok dinamakan kemampuan mempertahankan
bentuk panas. Untuk material termoplastik digunakan metode Vicat. Temperatur Vicat adalah temperatur dimana sebuah
jarum tumpul berukuran ±1 mm2 yang
diberikan gaya 10N atau 50N mampu menembus material isolasi sampai kedalaman 1±0.1 mm.
Tabel berikut menunjukkan
beberapa data yang berhubungan:
Material
|
Shape
retention
menurut Martens
dalam oC
|
Pada panas menurut
Vicat dalam oC
|
PVC
PTFE
Cetakan-EP
PUR
PE
|
60
70
sampai 160
sampai 80
-
|
70 – 90
75 – 100
-
-
40 – 75
|
Pada material
plastik, cetakan tersebut tidak hanya mengalami penurunan dalam kemampuan
tegangan, kekuatan kompresi dan pembengkokan, melainkan juga mengalami
perusakan sifat listrik dan dielektrik.
Nilai shape tention yang besar pada terpaan
panas merupakan kelebihan bagi material isolasi inorganik dibandingkan material
organik.
2.2.3. Sifat Kimia
Pada saat zat-zat asing berdifusi ke dalam material
isolasi, maka material tersebut akan mengalami perubahan kimia. Hanya material
inorganik seperti kaca dan keramik yang tidak dapat diotembus (impermeable). Pada material organik
sintetis, difusi dapat terjadi pada molekuler polimer. Kecepatan difusi
bergantung pada struktur material dan daya tarik-menarik antara material dan
zat-zat asing.
Contoh, semua
material isolasi organik menyerap uap air lewat proses difusi. Hal terebut akan
menimbulkan kerusakan sifat listrik dan dielektrik. Garam yang dihasilakn dari
proses hidrolisis atau bahan pengotor akan meningkatkan konduktivitas dan
menyeabkan faktor disipasi dan kuat medan tembus yang lebih buruk. Konstanta
dielektrik air yang besar akan mengubah konstanta dielektrik material dan
menyebabkan perubahan pada distribusi tegangan pada tekanan dengan tegangan
bolak-balik. Selain itu, air yang terserap dapat menyebabkan perubahan dimensi
dan korosi pada elektroda.
Material isolasi yang digunakan di luar ruangan memiliki
permukaan dengan daya basah yang rendah, sehingga bagian yang dekat dengan air
harus dihindari. Daya basah permukaan dinyatakan dengan karakteristik air pada
permukaan kering seperti yang ditunjukkan pada gambar 7. Semakin besar sudut
vmax yang searah dengan kecepatan tetesan (drop) air, maka semakin kecil daya
basah permukaan material. Nilai-nilai hasil percobaan dapat dilihat pada tabel:
Material isolasi
|
vmax
|
vmin
|
Paraffin
Silicon rubber
Gelas, mika
|
110o
100o
0o
|
95o
90o
0o
|
Gambar 7 Sudut Kontak Material Isolasi
a) dengan tetesan bergerak
b) drop dengan sudut kontak > 90o
(misalnya air pada PTEE)
v = arah gerak / kecepatan
Material-material
inorganik seperti porselin dan kaca, memiliki resistansi terhadap alkali dan
asam (kecuali terhadap asam hidrofluoric); sedangkan material organik sangat
rentan terhadap asam oksida, alkali dan hidrokarbon. Untuk material isolasi
yang digunakan di luar ruangan, lapisan-lapisan polusi basah dapat diuraikan
dengan menggunakan tekanan elektrik dan panas sehingga menghasilklanm zat kimia
tertentu yang jika berinteraksi dengan cahaya, oksigen, ozon, panas dan radiasi
UV, akan menyebabkan kerusakan pada material isolasi.
BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Dari
materi yang telah dibahas sebelumnya mengenai material isolasi listrik pada
teknologi tegangan tinggi maka dapat disimpulkan bahwa fungsi yang paling
penting dari material isolasi adalah untuk mengisolasi konduktor bertegangan
satu sama lain dan terhadap bumi.
ada
beberapa persyaratan yang ditentukan untuk karakteristik listrik dari material
isolasi:
· Memiliki kekuatan
elektrik yang tinggi, untuk mendapatkan ukuran yang kecil dan biaya rendah
dengan volume material sesedikit mungkin.
· Memiliki dielektrik
losses yang rendah, untuk mencegah terjadinya pemanasan lebih pada material
isolasi
· Memiliki kekuatan tracking yang tinggi selama
terjadinya tekanan pada permukaan material, untuk mencegah terjadinya tracking atau erosi.
· Memiliki konstanta
dielektrik yang sesuai.
Beberapa
sifat yang penting pada material isolasi adalah:
· Kekuatan tensil
(misalnya pada isolator saluran udara).
· Kekuatan tarik (post
isolator pada gardu induk).
· Kekuatan tekanan
(isolator pedestal pada antena) atau,
· Kekuatan menahan
tekanan (isolator CB dengan tekanan internal).
DAFTAR PUSTAKA
·
http://dunialistrik.blogspot.com/2009/04/material-isolasi-listrik-teknologi-tegangan-tinggi.html.
·
http://maintenace.wordpress.com/2009/10/25/-isolasi-tegangan-tingg