Teori Townsend Mekanisme Terjadinya Tembus Listrik Udara Mekanisme Lewat Denyar Pada Isolator Terpolusi

23 besar dari gaya elektrostatik logam, maka elektron di permukaan logam akan keluar dari permukaannya. Jumlah elektron bebas yang keluar tergantung dari besarnya energi kinetik ion positif saat membentur permukaan katoda.

2.4.2 Teori Townsend Mekanisme Terjadinya Tembus Listrik Udara

Didalam udara terdapat elektron bebas hasil ionisasi radiasi dan molekul-molekul netral. Apabila kedua elektroda dihubungkan dengan sumber tegangan, maka akan timbul medan listrik E yang arahnya dari anoda ke katoda. Akibat adanya medan listrik, maka elektron bebas mengalami gaya F yang arahnya berlawanan dengan arah medan listrik. Karena adanya gaya F maka elektron bebas bergerak dari katoda ke anoda. Dalam perjalanannya menuju anoda, elektron bebas membentur molekul netral. Jika energi kinetik elektron awal lebih besar dari pada energi ikat elektron molekul netral maka akan terjadi ionisasi. Ionisasi benturan menghasilkan suatu elektron bebas baru dan satu ion positif. Elektron-elektron tersebut terus bergerak menuju anoda. Dalam perjalanannya menuju anoda, elektron-elektron tersebut membentur lagi molekul netral sehingga terjadi lagi ionisasi. Akibatnya jumlah elektron bebas dan ion positif semakin banyak. Ion positif bergerak menuju katoda. Terjadilah benturan ion positif dengan dinding katoda. Timbul emisi benturan ion positif. Dari permukaan katoda muncul elektron-elektron baru hasil benturan ion 24 positif dengan dinding katoda. Elektron-elektron baru ini bergerak menuju anoda. Dalam perjalanannya menuju anoda, elektron-elektron baru hasil emisi ion positif membentur lagi molekul netral sehingga terjadi lagi ionisasi. Jumlah elektron bebas dan ion positif semakin banyak. Selama medan listrik masih ada maka proses ionisasi benturan dan emisi ion positif akan terus berlangsung sehingga terjadi banjiran elektron dan ion positif. Akibatnya muatan yang berpindah dari katoda ke anoda semakin banyak. Perpindahan muatan sama dengan arus , sehingga arus semakin besar maka terjadilah tembus listrik.

2.4.3 Mekanisme Lewat Denyar Pada Isolator Terpolusi

Setelah melalui waktu yang lama, isolator- isolator pasangan luar akan dicemari oleh polutan yang dibawa oleh udara. Polutan tersebut dapat berupa garam, limbah pabrik dalam bentuk gas seperti gas karbon dioksida dan sulfur oksida, asap produksi pabrik, kotoran burung, pasir daerah gurun pasir dan lain sebagainya yang dapat menganggu kinerja isolator. Polutan ini dapat mempengaruhi konduktivitas permukaan dari isolator tersebut sehingga dapat menyebabkan kegagalan isolasi. Proses tersebut dimulai dari polutan yang terkandung diudara dapat menempel pada permukaan isolator dan berangsur-angsur membentuk suatu lapisan tipis pada permukaan isolator. Unsur yang paling berpengaruh pada unjuk kerja isolator adalah garam yang terbawa oleh angin laut. Lapisan garam ini bersifat konduktif terutama pada keadaan 25 cuaca lembab, berkabut atau ketika hujan gerimis. Jika cuaca seperti ini terjadi, maka akan mengalir arus bocor dari kawat fasa jaringan ke tiang penyangga melalui lapisan konduktif yang menempel di permukaan isolator dimana resistansi lapisan polutan jauh lebih rendah daripada resistansi dielektrik padat isolator. Jika jepitan a bertegangan dan jepitan b dibumikan, maka arus bocor akan mengalir melalui lapisan konduktif dari jepitan a ke b, sedangkan arus yang melalui dielektrik padat dapat diabaikan. Adanya arus bocor ini akan menimbulkan panas yang besarnya sebanding dengan kuadrat arus bocor dikalikan dengan resistansi lapisan polutan dari a ke d . Panas yang terjadi mengeringkan lapisan polutan dan mengakibatkan resistansi lapisan polutan dikawasan jepitan isolator akan semakin besar. Akibatnya, beda tegangan pada lapisan polutan yang kering V ab semakin besar dan menimbulkan kuat medan elektrik diantara titik a dan b semakin tinggi. Jika kuat medan elektrik ini melebihi kekuatan dielektrik udara sekitar isolator, maka akan terjadi peluahan dari titik a ke titik b. Busur api akibat peluahan ini membuat lapisan polutan yang kering terhubung singkat, akibatnya arus bocor akan semakin besar. Proses tersebut akan terus berulang-ulang dan terus berangsur-angsur sehingga busur api akan semakin panjang dan akhirnya busur api telah menghubungkan kedua jepitan yang akan berujung pada peristiwa lewat-denyar pada isolator. Proses tersebut dapat dibuat rangkaian ekuivalennya seperti pada Gambar 2.9. 26 Gambar 2.9 Rangkaian Ekuivalen Isolator Terpolusi Oleh karena hal tersebut, perlu diketahuinya informasi tentang tingkat bobot polusi dikawasan yang akan dilintasi jaringan tersebut. Informasi tersebut digunakan sebagai parameter penentu isolator yang layak. Dengan standar tersebut, dapat dihitung juga besar jarak rambat isolator untuk suatu kawasan yang telah diketahui tingkat bobot polusinya yang dapat dilihat pada Persamaan 2.2[14]. ln = J RS x V x k d 2.2 di mana : ln = Jarak Rambat nominal minimum mm J RS = Jarak rambat spesifik minimum mmkV V = Tegangan fasa ke fasa tertinggi sistem kV k d = Faktor koreksi tergantung pada diameter isolator 27 Tabel 2.4 Nilai Jarak Spesifik Untuk Berbagai Tingkat Bobot Polusi Tingkat Bobot Polusi J RS mmkV Ringan 16 Sedang 20 Berat 25 Sangat Berat 31

2.4.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Lewat Denyar