21
Keuntungan penggunaan isolator rantai adalah :
[4]
1. Biaya instalasi isolator rantai cenderung lebih murah dari isolator pin
untuk sistem dengan tegangan lebih dari 33kV. 2.
Setiap unit isolator piring dirancang untuk bekerja pada tegangan rendah. Sehingga dapat disusun agar dapat mengisolir tegangan
kerja. 3.
Jika salah satu isolator piring pada suatu renteng isolator rantai rusak. Maka kita hanya perlu mengganti isolator piring tersebut
dengan isolator yang baru. 4.
Karena tersusun dari beberapa isolator piring maka isolator rantai memiliki tingkat fleksibel yang tinggi sehingga dapat mengayun
mengikutikabel transmisi. 5.
Dengan bertambahnya permintaan akan jaringan transmisi, akan lebih menguntungkan jika menigkatkan suplai daya dengan
menaikkan tegangan transmisi. Karena tegangan transmisi naik maka isolator pendukung yang ada juga harus disesuaikan. Dimana isolator
rantai dapat dengan mudah dinaikkan kapasitasnya dengan menambahkan jumlah isolator piringnya.
6. Isolator rantai biasanya dipasangkan pada menara baja. Dimana
isolator rantai berada dibawah crossarm sehingga secara tidak langsung kabel transmisi mendapatkan proteksi terhadap petir.
II.4 Distribusi Tegangan
Isolator rantai terdiri dari beberapa isolator piring yang disusun menjadi satu rentengan. Dimana setiap unit isolator membentuk suatu susunan “konduktor-
dielektrik-konduktor”. Oleh karena itu suatu isolator dapat juga dianggap sebagai suatu kapasitor. Dan jika permukaan isolator kotor, maka akan muncul suatu
resistansi yang parallel dengan kapasitansi isolator. Jika beberapa isolator piring
22
disusun menjadi isolator rantai, maka akan dijumpai tiga kelompok susunan “konduktor-dielektrik-konduktor” , masing-masing dibentuk oleh :
[2] [3]
a. Kap isolator-dielektrik-fitting. Susunan ini membentuk kapasitansi
sendiri isolator C1. b.
Kap isolator-udara-menara. Susunan ini membentuk kapasitansi kap isolator dengan menara yang dibumikan C2 yang disebut kapasitansi
tegangan rendah. c.
Kap isolator-udara-konduktor transmisi. Susunan ini membentuk kapasitansi kap isolator dengan konduktor tegangan tinggi C3 yang
disebut kapasitansi tegangan tinggi.
Sehingga jika isolator dianggap bersih maka akan didapatkan suatu rangkaian kapasitansi seperti pada Gambar 2.9 berikut :
Gambar 2.9 Susunan Isolator Piring Membentuk Kapasitansi
[2]
Seperti yang terlihat pada gambar, timbulnya C
2
dan C
3
maka tegangan pada setiap unit isolator yang seharusnya sama menjadi berbeda beda dimana unit
isolator rantai yang paling dekat dengan kawat penghantar adalah unit yang menerima tergangan paling besar dibandingkan dengan unit lain. Dan tegangan
akan semakin kecil untuk unit yang semakin jauh dari konduktor penghantar. Metode untuk menghitung distribusi tegangan pada isolator rantai, yaitu dengan
Logam Logam
Logam
Logam Logam
Menara
23
metode Hukum Kirchoff. Rangkaian ekuivalen isolator rantai untuk menghitung distribusi tegangan diperlihatkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Rangkaian Distribusi Tegangan Menggunakan Metode Kirchoff
[2]
Hukum kirchoff pada titik 1 adalah sebagai berikut:
�
11
+ �
31
= �
21
+ �
12
2.3
Jika tegangan pada suatu kapasitor C adalah V dan frekuensi tegangan itu adalah f, maka arus pada suatu kapasitor adalah i
c
=2πfCV. Dengan demikian, persamaan dapat dituliskan sebagai berikut:
�2���
1
�
1
+ �2���
3
�
��
− �
1
= �2���
2
�
1
+ �2���
1
�
2
2.4
24
�
1
�
1
+ �
3
�
��
− �
1
= �
2
�
1
+ �
1
�
2
2.5
Hukum kirchoff pada titik 2 adalah:
�
12
+ �
32
= �
22
+ �
13
2.6
Atau,
�
1
�
2
+ �
3
�
��
− �
1
− �
2
= �
2
�
1
+ �
2
+ �
1
�
3
2.7
Hukum Kirchoff pada titik n-1 adalah sebagai berikut:
�
1 �−1
+ �
3 �−1
= �
2 �−1
+ �
1 �
2.8
Atau,
�
1
�
�−1
+ �
3
��
��
− �
1
− �
2
− ⋯ − �
�−1
� =
�
2
�
1
+ �
2
+ ⋯ + �
�−1
+ �
1
�
�
2.9
Jika jumlah isolator piring adalah n, maka hukum Kirchoff akan memberikan n-1 persamaan. Di samping n-1 persamaan itu masih ada satu
persamaan tegangan yang diperoleh, yaitu:
�
��
= �
1
+ �
2
+ �
3
+ ⋯ + �
�
2.10
25
Sehingga ada n persamaan dengan n tegangan V yang tidak diketahui. Dengan demikian, V
1
, V
2
, V
3
,..........,V
n-1
dan V
n
dapat dihitung. Namun jika isolator ini terpolusi maka akan muncul nilai tahanan yang parallel dengan nilai kapasitansi .
Gambar 2.11 Rangkaian Ekuivalen Distribusi Tegangan Isolator Rantai Dalam Kondisi Terpolusi
Rangkaian isolator yang terpolusi seperti pada Gambar 2.11 dimana nilai kapasitansi dan resistansinya paralel sehingga impedansi total yang terdapat pada
isolator dapat diturunkan menjadi : 1
� =
1 ��
+ 1
� 2.11
� = ��. �
�� + � 2.12
� = 1
��� .
� 1
��� +
� 2.13
26
� = �
1 + ���. �
2.14
� = �
1 + �2��� . �
2.15
Isolator dengan lapisan pengotor tipis yang bersifat konduktif akan memiliki konduktifitas permukaan merata pada setiap titik. Jika dimisalkan
lapisan pengotor dengan ketebalan h, konduktivitas permukaan isolator dapat didefenisikan sebagai berikut dimana:
�
�
= � . ℎ 2.16
Dimana : σ = konduktivitas spesifik
Dengan demikian resistivitas permukaan adalah �
�
= �
ℎ 2.17
Dan tahanan total permukaan adalah � = �.
� �
2.18
�� = � ��
�[� + ℎ
2
− �
2
] 2.19
�� = � ��
�2�ℎ + ℎ
2
2.20 Untuk lapisan pengotor yang tipis h r , maka :
�� = �
�
ℎ ��
2 ��ℎ
2.21
27
�� = �
�
ℎ ��
2 ��
2.22 Untuk jarak lapisan L, tahanan permukaan total adalah :
� = � �� 2.23
�
� = �
�
� ��
2 ��
2.24
�
� = �
�
� ��
�� 2.25
�
Dimana : L = jarak rayap permukaan
dl = elemen jarak rayap permukaan D = diameter permukaan pada dl
Jika diameter efektif isolator dapat didefinisikan dengan : �
���
= �
∫ �� ��
�
2.26
Sehingga tahanan permukaan adalah : � =
�
�
� ��
���
2.27
Untuk menentukan tahanan permukaan suatu lapisan maka didefinisikan faktor bentuk dengan persamaan berikut :
�� = � ��
�� 2.28
�
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
