4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Isolator
Pada sistem tenaga listrik, mulai dari pembangkit, saluran transmisi sampai dengan saluran distribusi ke konsumen, dibutuhkan suatu sistem yang
aman untuk mengalirkan aliran listrik. Untuk mendapatkan sistem yang aman dan untuk dapat mengurangi rugi-rugi daya pada saluran transmisi digunakanlah suatu
sistem tegangan tinggi. Penggunaan sistem tegangan tinggi ini membutuhkan suatu peralatan yang disebut isolator untuk mengisolir konduktor dengan
konduktor, maupun mengisolir konduktor dengan bagian peralatan yang terhubung secara listrik dengan tanah
[1]
.
2.1.1 Bahan Dielektrik Isolator
[1]
Karakteristik elektrik dan mekanik suatu isolator bergantung pada konstruksi dan bahan yang digunakan. Bahan dielektrik isolator harus memiliki
kekuatan dielektrik yang tinggi dan tidak dipengaruhi oleh kondisi udara di sekitarnya. Pada umumnya ada tiga jenis bahan dielektrik yang digunakan untuk
isolator yaitu porselen, gelas dan bahan komposit. Berikut akan dijelaskan tentang sifat-sifat umum dan pembuatan ketiga jenis bahan dielektrik tersebut.
1. Poselen
Bahan dielektrik untuk isolator umumnya adalah porselen, karena kekuatan dielektriknya tinggi dan tidak dipengaruhi oleh kondisi udara
disekitarnya. Sampel uji porselen yang tebalnya 1,5 mm, dalam medan elektrik seragam, mempunyai kekuatan dielektrik sebesar 22-28 kV
rms
mm. Jika tebal porselen bertambah maka kekuatan dielektriknya berkurang, karena medan
elektrik didalam isolator semakin tidak seragam. Bila tebal bertambah dari 10 mm hingga 30 mm, kekuatan dielektrik berkurang dari 80 kV
rms
mm menjadi 55 kV
rms
mm. kekuatan mekanik porselen berkurang dengan penambahan luas penampang porselen dan pengurangan itu lebih besar pada kekuatan mekanik
beban tarik dan beban tekuk.
Universitas Sumatera Utara
5
Porselen digunakan dalam pembuatan isolator piring, isolator tipe post dengan inti padat maupun berongga, isolator tipe pin dan isolator pin-post yang
bentuknya dapat dilihat pada Gambar 2.1. Isolator porselen dibuat dari bahan campuran tanah porselin, kwarts dan veld spast yang bagian luarnya dilapisi
dengan bahan glazuur agar bahan isolator tersebut tidak berpori-pori. Dengan lapiran glazuur ini permukaan isolator menjadi licin dan berkilat, sehingga tidak
dapat menghisap air. Oleh sebab itu porselen dapat digunakan pada ruangan yang lembab maupun di udara terbuka.
Gambar 2.1. Bentuk-bentuk isolator porselen a Tipe pin b Tipe Post c
Tipe Pin-post d Tipe piring 2.
Gelas Bahan gelas semakin banyak digunakan sebagai bahan dielektrik isolator.
Bahan isolator gelas lebih murah daripada porslen, sedangkan karakteristik elektrik dan karakteristik mekanisnya tidak jauh berbeda dengan porselen.
Karakteristik elektrik dan mekanik gelas bergantung pada komposisi kimiawi dari gelas, khususnya pada kandungan alkali yang terdapat pada gelas. Adanya larutan
alkali pada komposisi gelas akan menambah sifat higroskopis permukaan isolator sehingga konduktivitas permukaan isolator semakin besar. Akibatnya, sifat
Universitas Sumatera Utara
6
elektrik isolator gelas alkali tinggi lebih buruk daripada gelas alkali rendah, juga lebih buruk daripada porselen. Jika isolator gelas alkali tinggi memikul tegangan
tinggi searah , arus bocor pada isolator tersebut akan menimbulkan penguraian kimiawi pada gelas. Oleh karena itu, isolator gelas alkali tinggi tidak digunakan
untuk instalasi tegangan searah. Pada tegangan bolak-balik penguraian kimia karena arus bocor secara praktis tidak terjadi, sehingga penuaan isolator akibat
arus bocor berlangsung lebih lambat. Bahan gelas digunakan pada isolator tipe pin dan isolator piring.
3. Bahan komposit
Karakteristik elektrik dan mekanik isolator gelas tidak jauh berbeda dengan karakteristik elektrik dan mekanik isolator porselen, walaupun demikian
kedua jenis isolator tersebut masih memiliki kelemahan, yaitu : 1.
Massanya berat, 2.
Mudah pecah, 3.
Kemampuan menahan tegangan akan berkurang karena polutan yang mudah menempel pada permukaannya.
Untuk mengatasi kelemahan tersebut dikembangkan 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.
Isolator komposit kertas digunakan untuk isolator hantaran udara jenis post, mantel peralatan uji tegangan tinggi dan bushing. Isolator ini dibuat dari
bahan kertas yang dikeringkan melalui pemanasan. Pada temperatur tinggi, kertas dilapisi dengan pernis, kemudian digulung membentuk tabung. Selanjutnya,
tabung tersebut diawetkan melalui proses pemanasan sehingga tabung menjadi kokoh, permukaannya berkilat, dan tidak menjadi lembut jika mengalami
pemanasan ulang. Akhirnya permukaan kertas dipernis lagi sehingga menghasilkan isolator yang kekuatan dielektriknya cukup tinggi.
Isolator komposit memiliki kelebihan dibandingkan isolator porselen dan gelas, beberapa kelebihan isolator komposit yaitu :
1. Ringan, karena kerapatan massanya lebih rendah dibandingkan
isolator porselen dan gelas.
Universitas Sumatera Utara
7
2. Pembuatannya lebih mudah.
3. Tidak ada rongga udara, sehingga tidak terjadi peluahan sebagian di
dalam bahan isolator komposit. 4.
Untuk memperoleh jarak rambat yang panjang, sarung dibuat berbentuk sederetan sirip tipis, sehingga bentuk isolator lebih
sederhana. 5.
Tekanan karena angin terhadap isolator lebih rendah, karena sirip- siripnya tipis.
6. Karena bentuknya yang sederhana dan bobotnya ringan, maka mudah
membawa dan memasangnya. 7.
Permukaan sarung memiliki sifat menolak air hydrophobic, sehingga polutan yang terbawa air tidak menempel permukaan sarung.
8. Karena polutan tidak menempel pada permukaan isolator, maka
tegangan lewat denyarnya tidak menurun karena polusi. Dengan kata lain, isolator komposit cocok dipasang pada aderah yang bobot
polusinya berat. 9.
Jika tingkat ketahanan tegangannya hendak dinaikkan, cukup mengganti sarungnya dengan sarung yang jarak rambatnya lebih
panjang. Kelemahan yang dimiliki isolator komposit antara lain ialah :
1. Harga material dasar untuk pembuatan komposit mahal.
2. Kekuatan mekanisnya lebih rendah.
3. Kurang terpadu karena ditemukan beberapa antar-muka.
4. Penuaan lebih cepat, karena timbulnya kerusakan pada permukaan
isolator akibat : reaksi suatu unsur kimia pada permukaan isolator; karena radiasi sinar ultra violet; karena panas dan korona yang timbul
pada fitting. 5.
Ketidakcocokan bahan antar muka yang digunakan dapat menimbulkan korosi atau keretakan.
Universitas Sumatera Utara
8
2.1.2 Isolator Piring
Kategori