9
• Setiap lubang pada bahan isolasi, harus memiliki sumbu yang
sejajar dengan sumbu memanjang atau sumbu tegak isolator. Lubang dibuat pada temperatur penempaan isolator.
• Tidak memiliki lekukan yang runcing agar pada isolator tidak
terjadi medan elektrik yang tinggi. •
Permukaan isolator harus licin dan bebas dari partikel-partikel runcing.
• Untuk menghindari terjadinya peluahan sebagian, maka isolator
tidak boleh mengandung rongga udara. •
Tidak ada resiko meledak dan pecah. •
Dimensi sirip dan jarak rambat diatur sedemikian sehingga isolator mudah dibersihkan. Pembersihan dimaksud adalah pembersihan
secara alami oleh hujan atau pembersihan rutin. Kedua pembersihan tersebut adalah dalam rangka membuang bahan
polutan yang menempel pada permukaan isolator. •
Jarak rambat isolator harus diperbesar, jika isolator dipasang pada kawasan yang dihuni banyak burung.
• Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.
II.1.3 Bahan dielektrik isolator
Suatu isolator yang baik mempunyai bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan arus
listrik namun relative kecil sehingga bisa diabaikan. Bahan-bahan isolasi yang dipakai untuk isolator jaringan kebanyakan
terbuat dari bahan padat, seperti bahan porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat. Persyaratan bahan isolator adalah :
[2]
10
1. Bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik.
2. Bahan isolasi yang ekonomis, tanpa mengurangi kemampuannya
sebagai isolator. Sebab makin berat dan besar ukuran isolator tersebut akan mempengaruhi beban penyangga pada sebuah tiang listrik.
3. Bahan yang terbuat dari bahan padat, seperti : porselin, gelas, mika,
ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat. Ada dua jenis bahan isolator yang paling sering digunakan pada isolator
yaitu berbahan porselinkeramik dan gelaskaca seperti pada Gambar 2.3 :
[2]
1. Porselen
Bahan isolator porselin terdiri dari bahan campuran tanah porselin, kwarts, dan veld spat, yang bagian luarnya dilapisi dengan glazuur
agar bahan isolator tidak berpori. Dengan lapisan glazuur permukaan isolator menjadi licin dan berkilat, sehingga tidak menghisap air.
Kekuatan mekanik dari isolator porselin ini bergantung terhadap cara pembuatannya. Kemampuan mekanis suatu porselen standar dengan
diameter 2-3 cmadalah 45.000 kgcm2 untuk beban tekan; 700kgcm2 untuk beban tekuk dan 300 kgcm2 untuk beban tarik. Sehingga dapat
disimpulkan bahwa porselen adalah bahan yang memiliki kemampuan mekanik yang sangat baik pada beban tekan. Kekuatan mekanik dari
porselen akan berkurang jika dilakukan penambahan luas penampang porselen. Sedangkan kemampuan dielektrik porselin dengan tebal 1,5
mm memiliki kekuatan dielektrik sebesar 22-28 kVrmsmm. Jika tebal dielektrik bertambah maka kemampuan dielektrik bahan berkurang.
Hal ini terjadi karena medan elektriknya tidak seragam. Bila tebal bertambah dari 10 mm menjadi 30 mm kekuatan dielektrik berkurang
dari 80 kVrmsmm menjadi 55 kVrmsmm. Kekuatan dielektrik porselen pada tegangan impuls adalah 50- 70 lebih tinggi daripada
kekuatan dielektrik pada frekuensi daya.
11
Keuntungan dari penggunaan isolator berbahan porselin ini adalah : a.
Terbuat dari dari bahan campuran tanah porselin, kwarts, dan veld spaat,
b. Bagian luarnya dilapisi dengan bahan glazuur agar bahan isolator
tersebut tidak berpori-pori. Dengan lapisan glazuur ini permukaan isolator menjadi licin dan berkilat, sehingga tidak dapat mengisap air.
c. Dapat dipakai dalam ruangan yang lembab maupun di udara terbuka.
d. Memiliki sifat tidak menghantar non conducting listrik yang tinggi,
dan memiliki kekuatan mekanis yang besar. e.
Dapat menahan beban yang menekan serta tahan akan perubahan- perubahan suhu.
f. Memiliki kualitas yang lebih tinggi dan tegangan tembusnya voltage
gradient lebih besar, sehingga banyak disukai pemakaiannya untuk jaringan distribusi primer. Kadang-kadang kita jumpai isolator
porselin ini pada jaringan distribusi sekunder, tetapi ukurannya lebih kecil.
Kelemahan dari penggunaan isolator berbahan porselin ini adalah : a.
Tidak tahan akan kekuatan yang menumbuk atau memukul. b.
Ukuran isolator porselin ini tidak dapat dibuat lebih besar, karena pada saat pembuatannya terjadi penyusutan bahan. Walaupun ada
yang berukuran lebih besar namun tidak seluruhnya dari bahan porselin, akan tetapi dibuat rongga di dalamnya, yang kemudian akan
di isi dengan bahan besi atau baja tempaan sehingga kekuatan isolator porselin bertambah. Cara yang demikian ini akan
menghemat bahan yang digunakan. c.
Harganya lebih mahal tetapi lebih memenuhi persyaratan yang diinginkan.
12
2. Gelas
Bahan penyusun dari isolator gelas terdiri dari bahan campuran antara pasir silikat, dolomit, dan phospat. Isolator gelas memiliki sifat
mengkondensir mengembun kelembapan udara, sehingga debu lebih mudah melekat dipermukaan isolator. Kekuatan mekanik dan
dielektrik dari isolator gelas bergantung pada kandungan alkali pada isolator tersebut. Kekuatan dielektrik gelas alkali tinggi adalah 17,9
kVrmsmm sedangkan kemampuan dielektrik gelas alkali rendah adalah 48kVrmsmm.
Keuntungan dari penggunaan isolator gelas ini adalah : 1.
Terbuat dari bahan campuran antara pasir silikat, dolomit, dan phospat. Komposisi bahan tersebut dan cara pengolahannya dapat
menentukan sifat dari isolator gelas ini. 2.
Lebih banyak dijumpai pemakaiannya pada jaringan distribusi sekunder.
3. Isolator gelas ini harganya lebih murah bila dibandingkan dengan
isolator porselin. Kelemahan dari penggunaan isolator gelas ini adalah :
a. Memiliki sifat mengkondensir mengembun kelembaban udara,
sehingga lebih mudah debu melekat dipermukaan isolator tersebut. b.
Makin tinggi tegangan sistem makin mudah pula terjadi peristiwa kebocoran arus listrik leakage current lewat isolator tersebut,yang
berarti mengurangi fungsi isolasinya. c.
Memiliki kualitas tegangan tembus yang rendah, dan kekuatannya berubah dengan cepat sesuai dengan perubahan temperatur.
d. Saat terjadi kenaikan dan penurunan suhu secara tiba-tiba, maka
isolator gelas ini akan mudah retak pada permukaannya. Berarti isolator gelas ini bersifat mudah dipengaruhi oleh perubahan suhu
13
disekelilingnya. Tetapi bila isolator gelas ini mengandung campuran dari bahan lain, maka suhunya akan turun.
a b
Gambar 2.3 Isolator a Porselen b Kaca
II.1.4 Tahanan permukaan Apabila isolator memikul tegangan searah, maka arus akan mengalir
melalui permukaan dan bagian dalam isolator. Arus yang melalui permukaan disebut arus permukaan. Sedangkan hambatan yang dialami arus ini disebut
tahanan permukaan. Arus yang melalui bagian dalam isolator disebut arus volume dan hambatan yang dialami arus tersebut disebut tahanan volume. Besarnya
tahanan volume dipengaruhi oleh bahan isolator yang digunakan. Sedangkan besarnya tahanan permukaan dipengaruhi oleh kondisi dari permukaan isolator.
Jumlah arus volume dan arus permukaan disebut arus bocor [3]. Jika tegangan yang dipikul isolator adalah tegangan AC, maka selain
kedua jenis arus tersebut, pada isolator juga mengalir arus kapasitif. Arus kapasitif terjadi karena adanya kapasitansi yang dibentuk isolator dengan elektroda. Pada
Gambar 2.4 ditunjukkan arus permukaan, arus volume dan arus kapasitif yang mengalir pada suatu isolator.
14 Gambar 2.4 Komponen Arus Bocor pada Isolator.
Rangkaian listrik ekivalen suatu isolator ditunjukkan pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Rangkaian ekuivalen arus bocor isolator.
Keterangan: I
p
= arus permukaan isolator. I
V
= arus volume isolator. I
c
= arus kapasitif yang timbul pada isolator. I
B
= arus bocor isolator. R
p
= tahanan permukaan pada isolator. R
v
= tahanan volume pada isolator. C
= kapasitansi disekitar isolator.
15
Adapun arus bocor yang mengalir melalui suatu isolator adalah :
�
�
= �
�
+ �
�
+ �
�
2.1
Karena tahanan volume relatif besar dibandingkan dengan tahanan permukaan, maka menyebabkan arus volume dapat diabaikan. Sehingga, arus
bocor total menjadi :
�
�
= �
�
+ �
�
2.2 Dengan demikian, rangkaian ekuivalen isolator menjadi seperti pada
Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Rangkaian Ekuivalen Isolator Mengabaikan Arus Volume.
Tahanan permukaan isolator dapat bervariasi, bergantung pada material yang menempel pada permukaan isolator. Keadaan iklim, daerah pemasangan
isolator serta kelembaban udara menjadi faktor yang mempengaruhi besar dari tahanan permukaan isolator. Polutan yang menempel pada permukaan isolator
akan menyebabkan tahanan permukaan isolator turun dan meningkatkan besar arus permukaan yang mengalir pada permukaan isolator sehingga arus bocor
semakin besar.
16
II.1.5 Isolator terpolusi Isolator akan dilapisi oleh polutan baik berada pada ruang terbuka maupun
tertutup. Polutan ini dapat mempengaruhi konduktivitas permukaan dari isolator tersebut sehingga dapat menyebabkan kegagalan isolasi. Berdasarkan sifatnya
polutan terdiri dari : •
Polutan yang bersifat konduktif Polutan yang bersifat konduktif adalah polutan yang mampu
menghantarkan arus listrik. Terdiri dari garam-garam yang mampu terurai menjadi ion-ion misalnya NsCl, MgCl
2
, Na
2
SO
4
, dan sebagainya. Dalam suatu larutan garam-garam mudah terurai dan dapat mempengaruhi
tahanan permukaan isolator, karena garam-garam tersebut akan membentuk suatu lapisan konduktif pada permukaan isolator.
• Polutan yang bersifat inert
Polutan yang bersifat lembam inert merupakan bagian dari zat padat yang tidak dapat terurai menjadi ion-ion dalam larutan, namun komponen
ini dapat menyebabkan ketahanan permukaan isolator. Zat-zat seperti SiO
2
, tanah liad kaolin dapat membentuk suatu ikatan mekanis untuk mengikat komponen-komponen konduktif. Ikatan mekanis yang terbentuk
akan mempersulit proses pencucian isolator. Perbedaan tingkat pengotoran antara permukaan atas dengan permukaan bawah akan terlihat pada
isolator yang banyak mengandung komponen-komponen yang bersifat lembam. Polutan lembam terbagi dua sifat yakni hydrophilic dan
hydrophobic. Komponen hydrophilic dapat meningkatkan tingkat kebasahan permukaan isolator karena kemampuan menyerap air,
contohnya tanah liad dan semen. Sedangkan komponen hydrophobic menurunkan tingkat kebasahan isolator, karena sifat kedap air, contohnya
lemak dan oli minyak , yang menyebabkan air tidak dapat menempel pada permukaan isolator sehingga lapisan konduktif yang terbentuk tidak
kontiniyu.
17
Polutan yang terbentuk biasanya bukan hanya berasal dari keadaaan alam namun bebereapa polutan terbentuk dari sisa aktivitas makhluk hidup. Beberapa
jenis polutan yang sangat berpengaruh terhadap tahanan permukaan isolator :
[1]
• Garam. Garam ini dapat berasal dari udara yang berhembus dari laut dan
yang berasal dari zat kimia di jalanan yang menguap. •
Limbah pabrik dalam bentuk gas seperti karbon dioksida, klorin dan sulfur oksida dari pabrik kimia dan sebagainya.
• Kotoran burung.
• Pasir di daerah gurun.
Kondisi cuaca akan mempengaruhi polusi pada permukaan isolator ini. Angin dapat membawa garam dan pasir sampai ke permukaan isolator. Hujan
deras dapat membersihkan polutan terutama di bagian atas permukaan isolator sedangkan gerimis, kelembaban yang tinggi, dan kabut akan membuat lapisan
polutan menjadi basah. Untuk mengurangi polusi pada permukaan isolator, dilakukan beberapa usaha sebagai berikut :
[1]
Pencucian
Isolator pada saluran maupun pada gardu induk dapat dicuci dalam keadaan tidak bertegangan maupun saat bertegangan. Pencucian dapat
dilakukan secara otomatis dan manual seperti dengan menggunakan helikopter. Untuk pencucian dalam keadaan bertegangan, ada 2 syarat
yang harus diperhatikan yaitu: 1.
Air yang digunakan adalah air murni tanpa mineral danmemiliki tahanan jenis lebih besar dari 50.000 O cm.
2. Urutan pencucian harus dimulai dari bawah ke atas untuk
mencegah terkumpulnya polutan.
Pelapisan greasingcoating Salah satu metode untuk mencegah kegagalan isolasi pada isolator
adalah dengan melapisi permukaan isolator dengan lapisan minyak.
18
Keuntungan dari metode ini adalah mendapatkan sifat hidrofobik, yaitu sifat bahan yang membuat permukaannya tetap kering karena air sulit
untuk menempel pada permukaannya. Bahan yang bersifat hidrofobik yaitu minyak dan lilin. Keuntungan lainnya dari metode ini adalah
terperangkapnya atau terikatnya polutan oleh minyak dan mencegah polutan ini basah akibat embun. Minyak yang digunakan terbuat dari
silikon atau hidrokarbon. Kekurangan metode ini adalah harus mengganti minyak yang telah lama digunakan, biasanya dilakukan setiap tahun.
Perpanjangan sirip extender shed
Sirip isolator diperpanjang dengan bahan polimer seperti di tunjukkan pada Gambar 2.7. Perpanjangan sirip ini dipasangkan pada sirip
isolator dengan menggunakan perekat dan tidak boleh ada celah udara di antara sirip porselin dengan sirip tambahan karena akan menyebabkan
peluahan sebagian pada celah udara ini yang akan merusak polimer dan isolator. Selain memperpanjang jarak rambat, perpanjangan sirip ini
memudahkan air yang membawa polutan akibat hujan atau embun untuk mengalir dari permukaan isolator.
Tambahan Polimer
Sirip Porselin
Gambar 2.7 Perpanjangan Sirip yang Terpasang pada Isolator Porselin
[1]
II.2 Penggolongan Tingkat Pengotoran
