Pengaruh Temperatur Terhadap Tegangan Lewat Denyar AC Pada Isolator Piring Terkontaminasi Polutan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Isolator
2.1.1 Umum
Penggunaan isolator banyak dijumpai pada transmisi hantaran udara. Pada
jaringan distribusi hantaran udara, gardu induk, dan panel pembagi daya.
Penggunaan isolator juga dipakai sebagai bahan isolasi antara yang bertegangan
dengan yang tidak bertegangan. Pada gardu induk digunakan sebagai pendukung
sakelar pemisah, pendukung konduktor penghubung dan penggantung rel daya.
Pada panel pembagi daya, rel dengan rel dipisahkan oleh udara, sedangkan rel
dengan kerangka pendukung dipisahkan oleh isolator. Bila isolator dibuat pada
hantaran udara maka otomatis isolator akan terkena polutan dan juga terkena
temperatur yang ada pada isolator tersebut dan suatu saat juga akan terjadi
tegangan lewat denyar. Maka dari itu dilakukan penelitian dari pengaruh
temperatur tersebut.
2.1.2 Isolator Piring
Isolator jaringan tenaga listrik merupakan alat tempat menopang kawat
penghantar jaringan pada tiang-tiang listrik yang digunakan untuk memisahkan
secara elektris dua buah kawat atau lebih agar tidak terjadi kebocoran arus
(leakage current) atau lewat-denyar (flashover) sehingga mengakibatkan
terjadinya kerusakan pada sistem jaringan tenaga listrik.
Adapun fungsi utama isolator adalah:
1. Untuk menyekat/mengisolasi penghantar dengan tanah dan antara
penghantar dengan penghantar.
2. Untuk memikul beban mekanis yang disebabkan oleh berat penghantar
atau gaya tarik penghantar.
3. Untuk menjaga agar jarak antar penghantar tetap (tidak berubah).
4
Universitas Sumatera Utara
2.1.3 Konstruksi Isolator Piring
Isolator pada umumya memiliki tiga bagian utama yaitu bahan dielektrik
seperti terlihat pada Gambar 2.1. Selain itu juga terdapat semen yang berfungsi
sebagai bahan perekat yang merekatkan ketiga bagian ini.
Gambar 2.1 Konstruksi Isolator Piring
Dilihat dari bentuknya, isolator piring dibagi menjadi 3 jenis seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.2 (a), (b), dan (c).
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.2 (a) Isolator Piring Standar [1] (b) Isolator Piring
Anti-fog [1](c) Isolator Piring Aerodinamis [1]
5
Universitas Sumatera Utara
•
Isolator dengan desain standar (Gambar 2.2a). Isolator ini
digunakan pada daerah dengan bobot polusi rendah seperti di
daerah yang kerapatan penduduknya sedang dan tidak ada
industri.
•
Isolator piring dengan desain anti-fog (Gambar 2.2b). Isolator ini
dirancang
memiliki
lekukan
yang
lebih
dalam
untuk
memperpanjang jarak rambat arus, digunakan pada daerah dengan
bobot polusi tinggi seperti di daerah industry berat.
•
Isolator piring dengan desain aerodinamis (Gambar 2.2c). Isolator
ini dirancang memiliki permukaan yang licin sehingga polutan
lebih sulit menempel pada permukaannya. Isolator ini biasa
digunakan pada daerah gurun.
Persyaratan umum yang harus dipenuhi dalam merancang
isolator, antara lain adalah [2] :
•
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 bagian-bagian
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.
6
Universitas Sumatera Utara
•
Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.
2.1.4 Bahan Dielektrik Isolator
Suatu isolator yang baik mempunyai bahan
yang tidak dapat
menghantarkan arus listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan arus
listrik namun relatif 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] :
a. 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.
b. 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 porselin/keramik dan gelas/kaca 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 kg/cm2 untuk beban tekan; 700kg/cm2
untuk beban tekuk dan 300 kg/cm2 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 kVrms/mm. Jika tebal
7
Universitas Sumatera Utara
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 kVrms/mm menjadi 55 kVrms/mm. Kekuatan dielektrik
porselen pada tegangan impuls adalah 50- 70 % lebih tinggi daripada
kekuatan dielektrik pada frekuensi daya.
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 perubahanperubahan 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
8
Universitas Sumatera Utara
isolator porselin bertambah. Cara yang demikian ini akan
menghemat bahan yang digunakan.
c. Harganya lebih mahal tetapi lebih memenuhi persyaratan yang
diinginkan.
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
kVrms/mm sedangkan kemampuan dielektrik gelas alkali rendah
adalah 48kVrms/mm.
Keuntungan dari penggunaan isolator gelas ini adalah :
a. Terbuat dari bahan campuran antara pasir silikat, dolomit, dan
phospat. Komposisi bahan tersebut dan cara pengolahannya dapat
menentukan sifat dari isolator gelas ini.
b. Lebih banyak dijumpai pemakaiannya pada jaringan distribusi
sekunder.
c. 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.
9
Universitas Sumatera Utara
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
disekelilingnya. Tetapi bila isolator gelas ini mengandung campuran
dari bahan lain, maka suhunya akan turun.
Gambar 2.3 Isolator (a) Porselen (b) Kaca
Suatu isolator yang baik mempunyai bahan yang tidak dapat
menghantarkan arus listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan
arus listrik namun relatif 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] :
a. 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.
b. Bahan yang terbuat dari bahan padat, seperti : porselin, gelas,
mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat.
2.1.5 Isolator Terpolusi
Isolator baik yang terpasang di ruang terbuka maupun tertutup, akan
dilapisi oleh polutan yang terkandung di udara. Polutan ini dapat
mempengaruhi konduktivitas permukaan dari isolator tersebut sehingga dapat
10
Universitas Sumatera Utara
menyebabkan kegagalan isolasi. Beberapa jenis polutan yang sangat
berpengaruh terhadap tahanan permukaan isolator adalah [1] :
1. Limbah pabrik dalam bentuk gas seperti karbon dioksida, klorin dan
sulfur oksida dari pabrik kimia dan sebagainya.
2. Kotoran burung.
3. 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.
IEC menggolongkan bobot polusi isolator menjadi 3 tingkatan seperti
Tabel 2.1. Metode yang digunakan adalah metode ESDD (equivalent salt deposit
density). Metode ESDD dilakukan dengan mengukur konduktivitas polutan
kemudian
disetarakan
dengan
bobot
garam
dalam
larutan
air
yang
konduktivitasnya sama dengan konduktivitas polutan tersebut.
Tabel 2.1 Penggolongan Bobot Polusi Berdasarkan IEC 60050-815: 2000 Edisi 01
[1]
Tingkat Pengotoran
ESDD
Ringan
0.03-0.06
Sedang
0.06-0.1
Berat
>0.1
Selain standar diatas, IEC 815 juga menentukan bobot polusi
dengan metode ESDD dan tinjauan lapangan. Penentuan Tabel 2.2 Tingkat
Polusi Dilihat dari Lingkungannya Berdasarkan IEC 815.
11
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Tingkat Polusi [1]
Tingkat
Contoh Lingkungan
ESDD
(mg/cm2)
Polusi
Ringan
-
Wilayah dengan sedikit industri dan rumah
0.03-0.06
penduduk dengan sarana pembakaran rendah.
-
Wilayah pertanian (penggunaan pupuk dapat
meningkatkan bobot polusi) dan pegunungan.
-
Wilayah dengan jarak 10km atau lebih dari laut
dan tidak ada angin laut yang berhembus.
Cat : Semua kawasan terletak paling sedikit 10 – 20
km dari laut dan bukan kawasan terbuka bagi
hembusan angin langsung dari laut.
Sedang
-
Wilayah
dengan
industri
yang
tidak
0.06-0.1
menghasilkan polusi gas.
-
Wilayah dengan kepadatan tinggi dan/atau
kawasan industri kepadatan tinggi yang sering
hujan dan/atau berangin.
-
Wilayah yang tidak terlalu dekat dengan pantai
kira kira beberapa kilometer.
Berat
-
Sangat dekat pantai
>0.1
-
Sangat dekat dengan kawasan Industri
-
Wilayah padang pasir dengan tidak adanya
hujan untuk jangka waktu yang lama.
12
Universitas Sumatera Utara
2.1.6 Parameter Isolator
Isolator piring memiliki parameter sebagai berikut [9]:
a. Kekuatan Tarik
Isolator piring digantungkan pada lengan menara transmisi
ataupun pada tiang distribusi. Oleh karena itu isolator piring
menerima gaya tarik yang diakibatkan oleh berat konduktor.
Isolator piring harus mampu menahan gaya tarik
Kemampuan
menahan
gaya
tarik
suatu
tersebut.
isolator
disebut
kekuatan mekanik. Kekuatan mekanik dari isolator piring
dirancang mulai dari 70 kN sampai lebih dari 500 kN.
b. Jarak Rambat Spesifik atau Gradien Permukaan
Jarak rambat spesifik adalah pedoman untuk menentukan
jarak rambat isolator yang akan digunakan tergantung dari tingkat
bobot polusi daerah di mana isolator akan dipasang. Jarak rambat
spesifik merupakan perbandingan dari jarak rambat dalam satuan
mm dengan tegangan line to line sistem dalam satuan kV. Gradien
permukaan yang direkomendasikan oleh IEC 815 pada setiap
tingkat bobot polusi dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Gradien Permukaan pada Setiap Tingkat Polusi [6]
Tingkat Polusi Ringan
Sedang
Berat
Sangat berat
20
25
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Isolator
2.1.1 Umum
Penggunaan isolator banyak dijumpai pada transmisi hantaran udara. Pada
jaringan distribusi hantaran udara, gardu induk, dan panel pembagi daya.
Penggunaan isolator juga dipakai sebagai bahan isolasi antara yang bertegangan
dengan yang tidak bertegangan. Pada gardu induk digunakan sebagai pendukung
sakelar pemisah, pendukung konduktor penghubung dan penggantung rel daya.
Pada panel pembagi daya, rel dengan rel dipisahkan oleh udara, sedangkan rel
dengan kerangka pendukung dipisahkan oleh isolator. Bila isolator dibuat pada
hantaran udara maka otomatis isolator akan terkena polutan dan juga terkena
temperatur yang ada pada isolator tersebut dan suatu saat juga akan terjadi
tegangan lewat denyar. Maka dari itu dilakukan penelitian dari pengaruh
temperatur tersebut.
2.1.2 Isolator Piring
Isolator jaringan tenaga listrik merupakan alat tempat menopang kawat
penghantar jaringan pada tiang-tiang listrik yang digunakan untuk memisahkan
secara elektris dua buah kawat atau lebih agar tidak terjadi kebocoran arus
(leakage current) atau lewat-denyar (flashover) sehingga mengakibatkan
terjadinya kerusakan pada sistem jaringan tenaga listrik.
Adapun fungsi utama isolator adalah:
1. Untuk menyekat/mengisolasi penghantar dengan tanah dan antara
penghantar dengan penghantar.
2. Untuk memikul beban mekanis yang disebabkan oleh berat penghantar
atau gaya tarik penghantar.
3. Untuk menjaga agar jarak antar penghantar tetap (tidak berubah).
4
Universitas Sumatera Utara
2.1.3 Konstruksi Isolator Piring
Isolator pada umumya memiliki tiga bagian utama yaitu bahan dielektrik
seperti terlihat pada Gambar 2.1. Selain itu juga terdapat semen yang berfungsi
sebagai bahan perekat yang merekatkan ketiga bagian ini.
Gambar 2.1 Konstruksi Isolator Piring
Dilihat dari bentuknya, isolator piring dibagi menjadi 3 jenis seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.2 (a), (b), dan (c).
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.2 (a) Isolator Piring Standar [1] (b) Isolator Piring
Anti-fog [1](c) Isolator Piring Aerodinamis [1]
5
Universitas Sumatera Utara
•
Isolator dengan desain standar (Gambar 2.2a). Isolator ini
digunakan pada daerah dengan bobot polusi rendah seperti di
daerah yang kerapatan penduduknya sedang dan tidak ada
industri.
•
Isolator piring dengan desain anti-fog (Gambar 2.2b). Isolator ini
dirancang
memiliki
lekukan
yang
lebih
dalam
untuk
memperpanjang jarak rambat arus, digunakan pada daerah dengan
bobot polusi tinggi seperti di daerah industry berat.
•
Isolator piring dengan desain aerodinamis (Gambar 2.2c). Isolator
ini dirancang memiliki permukaan yang licin sehingga polutan
lebih sulit menempel pada permukaannya. Isolator ini biasa
digunakan pada daerah gurun.
Persyaratan umum yang harus dipenuhi dalam merancang
isolator, antara lain adalah [2] :
•
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 bagian-bagian
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.
6
Universitas Sumatera Utara
•
Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.
2.1.4 Bahan Dielektrik Isolator
Suatu isolator yang baik mempunyai bahan
yang tidak dapat
menghantarkan arus listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan arus
listrik namun relatif 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] :
a. 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.
b. 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 porselin/keramik dan gelas/kaca 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 kg/cm2 untuk beban tekan; 700kg/cm2
untuk beban tekuk dan 300 kg/cm2 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 kVrms/mm. Jika tebal
7
Universitas Sumatera Utara
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 kVrms/mm menjadi 55 kVrms/mm. Kekuatan dielektrik
porselen pada tegangan impuls adalah 50- 70 % lebih tinggi daripada
kekuatan dielektrik pada frekuensi daya.
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 perubahanperubahan 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
8
Universitas Sumatera Utara
isolator porselin bertambah. Cara yang demikian ini akan
menghemat bahan yang digunakan.
c. Harganya lebih mahal tetapi lebih memenuhi persyaratan yang
diinginkan.
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
kVrms/mm sedangkan kemampuan dielektrik gelas alkali rendah
adalah 48kVrms/mm.
Keuntungan dari penggunaan isolator gelas ini adalah :
a. Terbuat dari bahan campuran antara pasir silikat, dolomit, dan
phospat. Komposisi bahan tersebut dan cara pengolahannya dapat
menentukan sifat dari isolator gelas ini.
b. Lebih banyak dijumpai pemakaiannya pada jaringan distribusi
sekunder.
c. 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.
9
Universitas Sumatera Utara
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
disekelilingnya. Tetapi bila isolator gelas ini mengandung campuran
dari bahan lain, maka suhunya akan turun.
Gambar 2.3 Isolator (a) Porselen (b) Kaca
Suatu isolator yang baik mempunyai bahan yang tidak dapat
menghantarkan arus listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan
arus listrik namun relatif 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] :
a. 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.
b. Bahan yang terbuat dari bahan padat, seperti : porselin, gelas,
mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat.
2.1.5 Isolator Terpolusi
Isolator baik yang terpasang di ruang terbuka maupun tertutup, akan
dilapisi oleh polutan yang terkandung di udara. Polutan ini dapat
mempengaruhi konduktivitas permukaan dari isolator tersebut sehingga dapat
10
Universitas Sumatera Utara
menyebabkan kegagalan isolasi. Beberapa jenis polutan yang sangat
berpengaruh terhadap tahanan permukaan isolator adalah [1] :
1. Limbah pabrik dalam bentuk gas seperti karbon dioksida, klorin dan
sulfur oksida dari pabrik kimia dan sebagainya.
2. Kotoran burung.
3. 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.
IEC menggolongkan bobot polusi isolator menjadi 3 tingkatan seperti
Tabel 2.1. Metode yang digunakan adalah metode ESDD (equivalent salt deposit
density). Metode ESDD dilakukan dengan mengukur konduktivitas polutan
kemudian
disetarakan
dengan
bobot
garam
dalam
larutan
air
yang
konduktivitasnya sama dengan konduktivitas polutan tersebut.
Tabel 2.1 Penggolongan Bobot Polusi Berdasarkan IEC 60050-815: 2000 Edisi 01
[1]
Tingkat Pengotoran
ESDD
Ringan
0.03-0.06
Sedang
0.06-0.1
Berat
>0.1
Selain standar diatas, IEC 815 juga menentukan bobot polusi
dengan metode ESDD dan tinjauan lapangan. Penentuan Tabel 2.2 Tingkat
Polusi Dilihat dari Lingkungannya Berdasarkan IEC 815.
11
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Tingkat Polusi [1]
Tingkat
Contoh Lingkungan
ESDD
(mg/cm2)
Polusi
Ringan
-
Wilayah dengan sedikit industri dan rumah
0.03-0.06
penduduk dengan sarana pembakaran rendah.
-
Wilayah pertanian (penggunaan pupuk dapat
meningkatkan bobot polusi) dan pegunungan.
-
Wilayah dengan jarak 10km atau lebih dari laut
dan tidak ada angin laut yang berhembus.
Cat : Semua kawasan terletak paling sedikit 10 – 20
km dari laut dan bukan kawasan terbuka bagi
hembusan angin langsung dari laut.
Sedang
-
Wilayah
dengan
industri
yang
tidak
0.06-0.1
menghasilkan polusi gas.
-
Wilayah dengan kepadatan tinggi dan/atau
kawasan industri kepadatan tinggi yang sering
hujan dan/atau berangin.
-
Wilayah yang tidak terlalu dekat dengan pantai
kira kira beberapa kilometer.
Berat
-
Sangat dekat pantai
>0.1
-
Sangat dekat dengan kawasan Industri
-
Wilayah padang pasir dengan tidak adanya
hujan untuk jangka waktu yang lama.
12
Universitas Sumatera Utara
2.1.6 Parameter Isolator
Isolator piring memiliki parameter sebagai berikut [9]:
a. Kekuatan Tarik
Isolator piring digantungkan pada lengan menara transmisi
ataupun pada tiang distribusi. Oleh karena itu isolator piring
menerima gaya tarik yang diakibatkan oleh berat konduktor.
Isolator piring harus mampu menahan gaya tarik
Kemampuan
menahan
gaya
tarik
suatu
tersebut.
isolator
disebut
kekuatan mekanik. Kekuatan mekanik dari isolator piring
dirancang mulai dari 70 kN sampai lebih dari 500 kN.
b. Jarak Rambat Spesifik atau Gradien Permukaan
Jarak rambat spesifik adalah pedoman untuk menentukan
jarak rambat isolator yang akan digunakan tergantung dari tingkat
bobot polusi daerah di mana isolator akan dipasang. Jarak rambat
spesifik merupakan perbandingan dari jarak rambat dalam satuan
mm dengan tegangan line to line sistem dalam satuan kV. Gradien
permukaan yang direkomendasikan oleh IEC 815 pada setiap
tingkat bobot polusi dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Gradien Permukaan pada Setiap Tingkat Polusi [6]
Tingkat Polusi Ringan
Sedang
Berat
Sangat berat
20
25