8 Isolator gantung dilihat dari bentuknya terdiri dari 2 jenis, yaitu
isolator piring Gambar 2.4a dan isolator batang tonggak Gambar 2.4b.
a Isolator piring b Isolator batang
2.1.2 Bahan Dielektrik Isolator
Pada umumnya sekarang ini ada tiga jenis bahan dielektrik yang digunakan untuk isolator, yaitu porselen keramik, gelaskaca, dan
bahan komposit. Berikut akan dijelaskan mengenai ketiga jenis bahan dielektrik tersebut.
1. Porselen Bahan porselen atau keramik terbuat dari tanah liat china
china clay yang mengandung aluminium silikat. Aluminium silikat ini dicampur dengan plastik kaolin, feldspar dan kuarsa.
Campuran ini dipanaskan pada tempat pembakaran dengan suhu yang dapat diatur. Bagian luarnya dilapisi dengan bahan glazur
agar bahan isolator tersebut tidak berpori-pori. Dengan lapisan glazur ini permukaan isolator menjadi licin dan mengkilat,
sehingga tidak dapat menghisap air [1]. Kekuatan dielektrik
Gambar 2.4 Bentuk-bentuk Isolator Gantung
Universitas Sumatera Utara
9 porselen untuk sampel uji yang tebalnya 1,5 mm adalah 22-28
kV
rms
mm. Kekuatan mekanisporselen standar berdiameter 2-3 cm adalah 45.000 kgcm
2
untuk beban tekan; 700 kgcm
2
untuk beban tekuk; dan 300 kgcm
2
untuk beban tarik. Pada Gambar 2.5 diperlihatkan isolator dari bahan porselen.
a Isolator piring
b Isolator pin
2. Gelas Selain porselen, bahan gelas juga banyak digunakan sebagai
bahan dielektrik isolator. Isolator gelas lebih murah daripada porselen, tetapi lebih mudah pecah di bandingkan porselen.
Didalam gelas terdapat kandungan alkali yang akan menambah sifat higroskopis permukaan isolator sehingga konduktivitas
permukaan isolator semakin besar. Kekuatan dielektrik gelas alkali tinggi adalah 17,9 kV
rms
mm dan gelas alkali rendah adalah 48 kV
rms
mm, yakni dua kali lebih tinggi daripada kekuatan dielektrik porselen. Dilihat dari proses pembuatannya isolator gelas terdiri
dari dua jenis, yaitu gelas yang dikuatkan annealead glass dan gelas yang dikeraskan hardened glass. Dari kedua jenis isolator
gelas tersebut, isolator gelas yang dikeraskan lebih baik daripada
Gambar 2.5 Isolator dari Bahan Porselen
Universitas Sumatera Utara
10 isolator gelas yang dikuatkan. Berikut dapat dilihat isolator dari
bahan gelas pada Gambar 2.6.
a Isolator piring
b Isolator pin
3. Bahan Komposit Isolator porselen dan gelas memiliki karakteristik elektrik
yang baik, tetapi memiliki kelemahan, yaitu : massanya berat, mudah pecah dan kemampuannya menahan tegangan berkrang
karena polutan yang mudah menempel pada permukaannya. Untuk mengatasi kelemahan tersebut di kembangkan jenis isolator
komposit. Bahan komposit tertua untuk isolator adalah kertas. Tetapi akhir-akhir ini yang paling diminati dan terus
dikembangkan adalah karet silikon. silicon rubber. Struktur dari isolator komposit terdiri dari inti berbentuk tabung rod yang
terbuat dari bahan komposit, sarung yang terbuat dari bahan komposit, fitting yang terbuat dari bahan logam dan bahan antar-
muka interface. Berikut dapat dilihat bentuk dan struktur isolator komposit pada Gambar 2.7.
Gambar 2.6 Isolator dari Bahan Gelas
Universitas Sumatera Utara
11
Gambar 2.7 Isolator Komposit 2.1.3 Karakteristik Elektrik Isolator
Ditinjau dari segi kelistrikan, isolator dan udara membentuk suatu sistem isolasi yang berfungsi untuk mengisolir suatu konduktor
bertegangan dengan kerangka penyangga yang dibumikan sehingga tidak ada arus listrik yang mengalir dari konduktor tersebut ke tanah.
Ada dua hal yang dapat menyebabkan sistem isolasi ini gagal melaksanakan fungsinya, yaitu terjadi tembus listrik pada udara di
sekitar permukaan isolator yang disebut peristiwa lewat-denyar flashover dan tembus listrik pada isolator yang menyebabkan isolator
pecah. Kegagalan suattu isolator dapat terjadi karena bahan dielektrik isolator tembus listrik breakdown atau karena terjadinya lewat denyar
udara pada permukaan isolator. Semua isolator dirancang sedemikian rupa hingga tegangan
tembusnya jauh lebih tinggi daripada tegangan lewat denyarnya. Dengan demikian, dasar pemilihan kekuatan dieklektrik suatu isolator
adalah tegangan lewat denyarnya. Kekuatan dielaktrik suatu isolator dan nilai tegangan tertinggi isolator yang tidak menimbulkan lewat
Universitas Sumatera Utara
12 denyar, dapat diperkirakan dari tiga karakteristik dasar isolator, yaitu
[2] :
a Tegangan lewat denyar bolak-balik keadaan kering
Tegangan lewat denyar bolak-balik kering merupakan karaktersitik utama dari isolator yang dipasang pada ruangan
tertutup. Tegangan lewat denyar ditentukan pada keadaan permukaan isolator kering dan bersih. Tegangan lewat-denyar
dinyatakan pada keadaan standar, yaitu pada saat suhu udara 20 ºC dan tekanannya 760 mmHg. Tegangan lewat denyar kering pada
sembarang suhu dan tekanan udara dapat ditentukan dengan Persamaan 2.1 ini [2] :
2.1
Dimana : V = Tegangan lewat denyar isolator pada sembarang keadaan udara
V
s
= Tegangan lewat denyar isolator pada keadaan standar = Faktor koreksi udara
P = Tekanan udara T = Temperatur udara
Persamaan 2.1 di atas merupakan persamaan umum dalam perhitungan faktor koreksi udara untuk menghitung
tegangan lewat denyar standar ataupun tegangan lewat denyar pada suhu dan tekanan sembarang.
Universitas Sumatera Utara
13 Tegangan lewat denyar bolak-balik isolator juga dipengaruhi
oleh kondisi kelembaban udara. Jika Vs adalah tegangan lewat denyar isolator pada keadaan udara standar dan kelembaban 11
grm 3
, tegangan lewat denyar isolator pada sembarang suhu, tekanan dan kelembaban udara adalah [2] :
2.2
Dimana K
h
adalah faktor koreksi yang tergantung pada kelembaban udara.
b Tegangan lewat denyar bolak-balik keadaan basah
Tegangan lewat denyar bolak-balik basah suatu isolator merupakan gambaran kekuatan dielektrik isolator tersebut pada
saat basah karena air hujan. Sifat air hujan yang membasahi suatu isolator dicirikan atas tiga hal, yaitu intensitas, arah dan
konduktivitas air yang membasahi isolator tersebut. Oleh karena itu dalam pengujian tegangan lewat denyar bolak-balik basah
suatu isolator, air yang membasahi isolator perlu distandarisasi. Menurut IEC, ciri air yang membasahi isolator saat pengujian
adalah sebagai berikut: intensitas penyiraman 3 mmmenit, resistivitas air r = 10.000 ohm-cm dan arah penyiraman air
membentuk sudut 45º dengan sumbu tegak isolator. Tegangan lewat denyar bolak-balik basah suatu isolator juga
tegantung pada kondisi udara. Jika lewat denyar terjadi pada suatu isolator basah, maka peluahan melintasi permukaan isolator yang
Universitas Sumatera Utara
14 basah dan celah udara. Oleh karena itu, kenaikan tegangan lewat
denyar bolak-balik basah akibat kenaikan tekanan udara terhadap tegangan lewat denyar basah semakin besar. Umumnya
setengah dari lintasan peluahan merupakan celah udara. Dengan anggapan ini, tegangan lewat denyar basah pada sembarang
tekanan udara dapat ditentukan Persamaan 2.3 berikut [2] :
2.3
Dimana V
s
= tegangan lewat denyar basah pada tekanan udara standar
c Karakteristik tegangan-waktu
Karakteristik tegangan-waktu digunakan untuk memperkirakan kekuatan dielektrik isolator jika memikul tegangan lebih surja
akibat sambaran petir pada jaringan. Karakteristik tegangan-waktu ditentukan hanya pada keadaan isolator kering dan permukaannya
bersih, karena penurunan kekuatan dielektrik isolator akibat air dapat diabaikan, hanya sekitar 2 - 3. Karakteristik tegangan-
waktu diperoleh melalui pengujian isolator dengan tegangan impuls standar baik polaritas positif maupun polaritas negatif. Tegangan
lewat denyar impuls pada sembarang suhu dan tekanan udara dihitung dengan Persamaan 2.1.
2.2 Isolator Terpolusi Dan Pengukuran Tingkat Bobot Polusi
