Pengaruh Benang Layangan Terhadap Tegangan Flashover Pada Berbagai Jenis Isolator Distribusi 20 kV Terpolusi

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Isolator
Pada instalasi tenaga listrik dan peralatan listrik dijumpai konduktorkonduktor yang berbeda potensialnya, sehingga dibutuhkan isolator untuk
mengisolir konduktor dengan konduktor, maupun mengisolir konduktor
dengan bagian peralatan yang terhubung secara fisik dengan tanah.
Pada transmisi hantaran udara suatu konduktor dengan konduktor lain
diisolir dengan udara, sedangkan konduktor dengan menara atau tiang
pendukung diisolir oleh bahan isolasi padat yang disebut isolator. Jadi,
isolator berfungsi sebagai pendukung konduktor dan sekaligus memisahkan
konduktor bertegangan dengan konduktor bertegangan nol. Selain itu isolator
juga digunakan dalam jaringan distribusi hantaran udara, dimana isolator
berfungsi sebagai penggantung atau penopang konduktor [2].
Dalam sub-bab ini akan dibahas tentang jenis-jenis isolator hantaran
udara, bahan dielektrik isolator, dan juga karakteristik elektrik dari isolator
tersebut.
2.1.1 Jenis Isolator Hantaran Udara
Jika dilihat dari lokasi pemasangan, isolator terdiri dari :

1.

Isolator pasangan dalam (indoor )

2.

Isolator pasangan luar (outdoor )

4
Universitas Sumatera Utara

Dilihat dari fungsinya isolator terdiri dari isolator pendukung dan
isolator gantung (suspension).
Isolator pendukung terbagi atas tiga jenis, yaitu :
1.

Isolator pin
Digunakan untuk jaringan distribusi hantaran udara tegangan
menengah, dipasang pada palang tiang tanpa beban tekuk. Isolator
ini dapat juga digunakan untuk tiang yang mengalami beban tekuk,

dalam hal ini isolator dipasang ganda pada palang ganda. Bentuk
isolator pin dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Isolator pin

2.

Isolator post
Digunakan untuk pasangan dalam, antara lain sebagai
penyangga rel daya pada panel tegangan menengah. Isolator jenis
post tidak bersirip karena umumnya dirancang untuk pasangan
dalam, seperti pada Gambar 2.2.

5
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.2 Isolator Post

3.

Isolator pin-post
Digunakan untuk jaringan distribusi hantaran udara tegangan
menengah, dipasang ada tiang yang mengalami gaya tekuk. Bentuk
isolator pin-post dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Isolator Pin-post
Komponen isolasi dari isolator pin-post terbuat dari keramik.
Bagian logam isolator pin-post terbuat dari besi tuang, besi tempa, atau
baja yang digalvanis cukup panas. Isolator pin-post memiliki
karakteristik elektrik, karakteristik mekanik, dan karakteristik dimensi.
Karakteristik isolator pin-post berdasarkan SPLN 10-4A:1994 dapat
dilihat pada tabel di bawah ini [3] :

6
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.1 Karakteristik isolator pin-post
Tegangan

Tegangan

Jarak rambat

Beban gagal

Tinggi total

Diameter nominal

Ulir lubang

Diameter nominal

Penandaan isolator

ketahanan

ketahanan

nominal

tekuk

nominal *)

minimum fiting

tengah fiting

maksimum badan

pin-post

impuls petir

frekuensi kerja

minimum

minimum

logam bawah

logam bawah

isolasi

basah
(kV)

(kV)

(mm)

(kN)

H (mm)

d (mm)

D (mm)

P 8 ET 125 N

125

50

480

8

280

80

M16

160

P 12,5 ET 125 N

155

50

480

12,5

280

80

M16

160

P 12,5 ET 150 L

150

65

534

12,5

336

80

M16

170

P 12,5 ET 170 L

170

70

700

12,5

381

80

M16

170

P 12,5 ET 200 L

200

80

900

12,5

432

80

M16

190

*) Toleransi yang diizinkan : ± 8% dari tinggi total minimal
Dimana arti dari kode penandaan isolator : P

= Isolator pin-post

8/12,5

= Beban gagal tekuk minimum

E

= Penyangga bagian logam eksternal

T

= Jenis ikat atas

125/150/170/200

= Tegangan ketahanan impuls petir

L/N

= Jarak rambat panjang (L) atau normal (N)

7
Universitas Sumatera Utara

Isolator gantung dilihat dari bentuknya terdiri dari 2 jenis, yaitu
isolator piring (Gambar 2.4a) dan isolator batang tonggak (Gambar
2.4b).

(a) Isolator piring

(b) Isolator batang

Gambar 2.4 Bentuk-bentuk Isolator Gantung

2.1.2 Bahan Dielektrik Isolator
Pada umumnya sekarang ini ada tiga jenis bahan dielektrik yang
digunakan untuk isolator, yaitu porselen (keramik), gelas/kaca, dan
bahan komposit. Berikut akan dijelaskan mengenai ketiga jenis bahan
dielektrik tersebut.
1.

Porselen
Bahan porselen atau keramik terbuat dari tanah liat china
(china clay) yang mengandung aluminium silikat. Aluminium
silikat ini dicampur dengan plastik kaolin, feldspar dan kuarsa.
Campuran ini dipanaskan pada tempat pembakaran dengan suhu
yang dapat diatur. Bagian luarnya dilapisi dengan bahan glazur
agar bahan isolator tersebut tidak berpori-pori. Dengan lapisan
glazur ini permukaan isolator menjadi licin dan mengkilat,
sehingga tidak dapat menghisap air [1]. Kekuatan dielektrik

8
Universitas Sumatera Utara

porselen untuk sampel uji yang tebalnya 1,5 mm adalah 22-28
kVrms /mm. Kekuatan mekanisporselen standar berdiameter 2-3 cm
adalah 45.000 kg/cm2 untuk beban tekan; 700 kg/cm2 untuk beban
tekuk; dan 300 kg/cm2 untuk beban tarik. Pada Gambar 2.5
diperlihatkan isolator dari bahan porselen.

(a)

Isolator piring

(b) Isolator pin

Gambar 2.5 Isolator dari Bahan Porselen
2.

Gelas
Selain porselen, bahan gelas juga banyak digunakan sebagai
bahan dielektrik isolator. Isolator gelas lebih murah daripada
porselen, tetapi lebih mudah pecah di bandingkan porselen.
Didalam gelas terdapat kandungan alkali yang akan menambah
sifat higroskopis permukaan isolator sehingga konduktivitas
permukaan isolator semakin besar. Kekuatan dielektrik gelas alkali
tinggi adalah 17,9 kVrms /mm dan gelas alkali rendah adalah 48
kVrms /mm, yakni dua kali lebih tinggi daripada kekuatan dielektrik
porselen. Dilihat dari proses pembuatannya isolator gelas terdiri
dari dua jenis, yaitu gelas yang dikuatkan (annealead glass) dan
gelas yang dikeraskan (hardened glass). Dari kedua jenis isolator
gelas tersebut, isolator gelas yang dikeraskan lebih baik daripada

9
Universitas Sumatera Utara

isolator gelas yang dikuatkan. Berikut dapat dilihat isolator dari
bahan gelas pada Gambar 2.6.

(a)

Isolator piring

(b) Isolator pin

Gambar 2.6 Isolator dari Bahan Gelas
3.

Bahan Komposit
Isolator porselen dan gelas memiliki karakteristik elektrik
yang baik, tetapi memiliki kelemahan, yaitu : massanya berat,
mudah pecah dan kemampuannya menahan tegangan berkrang
karena polutan yang mudah menempel pada permukaannya. Untuk
mengatasi kelemahan tersebut di kembangkan 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 ). Struktur dari
isolator komposit terdiri dari inti berbentuk tabung ( rod) yang
terbuat dari bahan komposit, sarung yang terbuat dari bahan
komposit, fitting yang terbuat dari bahan logam dan bahan antarmuka (interface). Berikut dapat dilihat bentuk dan struktur isolator
komposit pada Gambar 2.7.

10
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.7 Isolator Komposit
2.1.3 Karakteristik Elektrik Isolator
Ditinjau dari segi kelistrikan, isolator dan udara membentuk suatu
sistem isolasi yang berfungsi untuk mengisolir suatu konduktor
bertegangan dengan kerangka penyangga yang dibumikan sehingga
tidak ada arus listrik yang mengalir dari konduktor tersebut ke tanah.
Ada dua hal yang dapat menyebabkan sistem isolasi ini gagal
melaksanakan fungsinya, yaitu terjadi tembus listrik pada udara di
sekitar permukaan isolator yang disebut peristiwa lewat-denyar
(flashover ) dan tembus listrik pada isolator yang menyebabkan isolator
pecah. Kegagalan suattu isolator dapat terjadi karena bahan dielektrik
isolator tembus listrik (breakdown) atau karena terjadinya lewat denyar
udara pada permukaan isolator.
Semua isolator dirancang sedemikian rupa hingga tegangan
tembusnya jauh lebih tinggi daripada tegangan lewat denyarnya.
Dengan demikian, dasar pemilihan kekuatan dieklektrik suatu isolator
adalah tegangan lewat denyarnya. Kekuatan dielaktrik suatu isolator
dan nilai tegangan tertinggi isolator yang tidak menimbulkan lewat

11
Universitas Sumatera Utara

denyar, dapat diperkirakan dari tiga karakteristik dasar isolator, yaitu
[2] :
a) Tegangan lewat denyar bolak-balik keadaan kering
Tegangan

lewat

denyar

bolak-balik

kering

merupakan

karaktersitik utama dari isolator yang dipasang pada ruangan
tertutup.

Tegangan

lewat denyar ditentukan pada keadaan

permukaan isolator kering dan bersih. Tegangan lewat-denyar
dinyatakan pada keadaan standar, yaitu pada saat suhu udara 20 ºC
dan tekanannya 760 mmHg. Tegangan lewat denyar kering pada
sembarang suhu dan tekanan udara dapat ditentukan dengan
Persamaan 2.1 ini [2] :
2.1
Dimana :
V = Tegangan lewat denyar isolator pada sembarang keadaan udara
Vs= Tegangan lewat denyar isolator pada keadaan standar
= Faktor koreksi udara

P = Tekanan udara
T = Temperatur udara
Persamaan

2.1

di

atas

merupakan

persamaan

umum

dalam perhitungan faktor koreksi udara untuk menghitung
tegangan lewat denyar standar ataupun tegangan lewat denyar pada
suhu dan tekanan sembarang.

12
Universitas Sumatera Utara

Tegangan lewat denyar bolak-balik isolator juga dipengaruhi
oleh kondisi kelembaban udara. Jika Vs adalah tegangan lewat
denyar isolator pada keadaan udara standar dan kelembaban 11
gr/m3, tegangan lewat denyar isolator pada sembarang suhu,
tekanan dan kelembaban udara adalah [2] :

2.2

Dimana Kh adalah faktor koreksi yang tergantung pada
kelembaban udara.
b) Tegangan lewat denyar bolak-balik keadaan basah
Tegangan lewat denyar bolak-balik basah suatu isolator
merupakan gambaran kekuatan dielektrik isolator tersebut pada
saat basah karena air hujan. Sifat air hujan yang membasahi suatu
isolator dicirikan atas tiga hal, yaitu intensitas, arah dan
konduktivitas air yang membasahi isolator tersebut. Oleh karena
itu dalam pengujian tegangan lewat denyar bolak-balik basah
suatu isolator, air yang membasahi isolator perlu distandarisasi.
Menurut IEC, ciri air yang membasahi isolator saat pengujian
adalah sebagai berikut: intensitas penyiraman 3 mm/menit,
resistivitas air (r) = 10.000 ohm-cm dan arah penyiraman air
membentuk sudut 45º dengan sumbu tegak isolator.
Tegangan lewat denyar bolak-balik basah suatu isolator juga
tegantung pada kondisi udara. Jika lewat denyar terjadi pada suatu
isolator basah, maka peluahan melintasi permukaan isolator yang

13
Universitas Sumatera Utara

basah dan celah udara. Oleh karena itu, kenaikan tegangan lewat
denyar bolak-balik basah akibat kenaikan tekanan udara terhadap
tegangan

lewat

denyar

basah

semakin

besar. Umumnya

setengah dari lintasan peluahan merupakan celah udara. Dengan
anggapan ini, tegangan lewat denyar basah pada sembarang
tekanan udara dapat ditentukan Persamaan 2.3 berikut [2] :

2.3
Dimana Vs = tegangan lewat denyar basah pada tekanan udara
standar
c) Karakteristik tegangan-waktu
Karakteristik tegangan-waktu digunakan untuk memperkirakan
kekuatan dielektrik isolator jika memikul tegangan lebih surja
akibat sambaran petir pada jaringan. Karakteristik tegangan-waktu
ditentukan hanya pada keadaan isolator kering dan permukaannya
bersih, karena penurunan kekuatan dielektrik isolator akibat air
dapat diabaikan, hanya sekitar 2 - 3%. Karakteristik teganganwaktu diperoleh melalui pengujian isolator dengan tegangan impuls
standar baik polaritas positif maupun polaritas negatif. Tegangan
lewat denyar impuls pada sembarang suhu dan tekanan udara
dihitung dengan Persamaan 2.1.
2.2

Isolator Terpolusi Dan Pengukuran Tingkat Bobot Polusi
Isolator baik yang terpasang di ruang terbuka maupun tertutup, akan
dilapisi oleh polutan yang terkandung di udara. Polutan ini dapat

14
Universitas Sumatera Utara

mempengaruhi konduktivitas permukaan dari isolator tersebut sehingga dapat
menyebabkan kegagalan isolasi. Beberapa jenis polutan yang sangat
berpengaruh terhadap tahanan permukaan isolator adalah [4]:


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,
SOx, dan NOx 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 atau mengurangi polutan terutama di bagian atas
permukaan isolator yang sangat berhubungan dengan kemampuan elektrik
dari isolator pasangan luar , karena hujan dapat memperkecil resiko flashover
pada isolator terpolusi. Pengaruh sudut jatuhnya air hujan pada pembersihan
polutan di permukaan isolator terpolusi lebih penting daripada pengaruh
tingkat intensitas dan lamanya waktu penghujanan [5]. Sedangkan gerimis,
kelembaban yang tinggi, dan kabut akan membuat lapisan polutan menjadi
basah.
Untuk mengurangi polusi pada permukaan isolator, dilakukan beberapa
usaha sebagai berikut :
 Pembersihan
Pembersihan yang dimaksud adalah pembersihan secara alami oleh
hujan atau pembersihan (pencucian) rutin [6]. Pencucian dapat dilakukan

15
Universitas Sumatera Utara

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 dan memiliki
tahanan jenis lebih besar dari 50.000 Ω cm.
2. Urutan pencucian harus dimulai dari bawah ke atas untuk mencegah
terkumpulnya polutan.
 Pelapisan (greasing/coating)
Salah satu metode untuk mencegah kegagalan isolasi pada isolator
adalah dengan melapisi permukaan isolator dengan lapisan minyak [6].
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

ditunjukkan pada Gambar 2.8. 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

16
Universitas Sumatera Utara

polimer dan isolator. Selain memperpanjang jarak rambat, perpanjangan
sirip ini memudahkan air yang membawa polutan akibat hujan atau
embun untuk mengalir dari permukaan isolator [4].

Tambahan polimer

Sirip porselen

Gambar 2.8 Perpanjangan sirip yang terpasang pada isolator porselen

Pengukuran Tingkat Polusi
Berdasarkan standar IEC 815, bobot polusi isolator ditetapkan 4
tingkat, yaitu ringan, sedang, berat, dan sangat berat. Ada banyak
metode untuk menentukan bobot polusi isolator. Metode yang umum
digunakan adalah metode ESDD (equivalent salt deposit density) dan
tinjauan

lapangan.

Metode

ESDD

dilakukan

dengan

mengukur

konduktivitas polutan kemudian disetarakan dengan bobot garam dalam
larutan air yang konduktivitasnya sama dengan konduktivitas polutan
tersebut.
Penentuan tingkat bobot polusi isolator berdasarkan analisis kualitatif
dan metode ESDD ditunjukkan pada Tabel 2.2 berikut:

17
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.2 Tingkat polusi dilihat dari kondisi lingkungan [2]
No

Tingkat

Ciri Lingkungan Berdasarkan Analisis Kualitatif

(mg/cm2)

Bobot Polusi
1

Ringan

ESDD

- Kawasan tanpa industri dan permukiman yang dilengkapi
sarana pembakaran dengan kepadatan rumah rendah
- Kawasan dengan kepadatan industri rendah atau
pemukiman, tetapi sering terkena angin dan/atau hujan

0,06

- Kawasan pertanian
- Kawasan pegunungan
Semua kawasan ini harus terletak paling sedikit 10-20 km
dari laut dan bukan kawasan terbuka bagi hembusan angin
langsung dari laut.
2

Sedang

- Kawasan industri, khususnya yang tidak menghasilkan
asap polusi dan/atau pemukiman yang dilengkapi sarana
pembakaran dengan kepadatan rumah sedang.
- Kawasan dengan kepadatan rumah tinggi dan/atau

0,02

kawasan industri kepadatan tinggi, tetapi sering terkena
angin dan/atau hujan.
- Kawasan terbuka bagi angin laut tetapi tidak terlalu dekat
dengan pantai (paling sedikit berjarak beberapa kilometer
dari pantai).

18
Universitas Sumatera Utara

3

Berat

- Kawasan dengan kepadatan industri tinggi dan pinggiran
kota besar dengan kepadatan sarana pembakaran yang
0,6
tinggi dan menghasilkan polusi.
- Kawasan dekat laut atau kawasan yang senantiasa
terbuka bagi hembusan angin laut yang relatif kencang.

4

Sangat Berat

- Kawasan yang umumnya cukup luas, terkena debu
konduktif

dan

asap

industri

yang

khususnya

menghasilkan endapan konduktif tebal.
- Kawasan yang umumnya cukup luas sangat dekat dengan
pantai dan terbuka bagi semburan air laut atau hembusan
> 0,6
angin laut yang sangat kencang dan mengandung polutan.
- Kawasan padang pasir yang ditandai dengan tidak adanya
hujan untuk jangka waktu lama, terbuka bagi angin
kencang yang membawa pasir dan garam, serta
kondensasi yang tetap.

Berikut ini akan dijelaskan prosedur pengukuran ESDD. Untuk
melarutkan polutan isolator, diambil air destilasi sebanyak 500 ml. Air pelarut
ini ditempatkan dalam ruangan pendingin hingga temperatur air mencapai
200C. Air diaduk agar temperaturnya merata. Ketika temperatur air mencapai
200C, konduktivitas air diukur dengan alat pengukur konduktivitas
(conductivitymeter ). Dengan menggunakan Persamaan 2.4 dan 2.5 [1] :

2.4

19
Universitas Sumatera Utara

2.5
Dimana :
= suhu larutan (0C)

t

= konduktivitas larutan pada suhu Ѳ (S/m)

20

= konduktivitas larutan saat suhu 200C (S/m)

i

= arus listrik rata-rata (Ampere)

v

= tegangan batere rata-rata (volt)

l

= panjang tabung ( meter )

A = luas penampang tabung (m2)
b

= faktor koreksi pada suhu t yang dapat di lihat pada tabel 2.3
Tabel 2.3 Faktor Koreksi Suhu[7]
 (°C)

B

5

0.03156

10

0.02817

20

0.02277

30
0.01905
Catatan : Untuk suhu yang lain nilai b dapat
diperoleh melalui interpolasi

20
Universitas Sumatera Utara

Kemudian hitung konsetrasi garam dalam suatu larutan pada temperatur
200C, dapat di hitung dengan Persamaan 2.6 dibawah [2] :
2.6
Dimana :
D

= konsentrasi garam (kg/m3)

Ѳ20 = konduktivitas larutan pada temperatur 200C (S/m)
Kemudian setelah konsentrasi garam dalam larutan dan luas permukaan
isolator diketahui, maka ESDD dihitung dengan Persamaan 2.7 di bawah [2]:

2.7

Dimana :
K = ESDD (mg/cm2)
G = volume air destilasi dalam gelas ukur (cm3)
A = luas permukaan isolator (cm2)
2.3

Mekanisme Lewat Denyar Pada Isolator Terpolusi
Karakteristik

suatu

isolator

hantaran

udara

yang

terpenting

adalah tegangan ketahanan (withstand voltage) dan tegangan lewat denyar
pada kondisi isolator terpolusi. Dalam keadaan bersih nilai tahanan
permukaan sangat besar sehingga arus bocor sangat kecil. Tetapi apabila
dalam kondisi cuaca hujan ataupun keadaan udara yang lembab, tahanan
permukaan semakin rendah sehingga arus bocor semakin besar.

21
Universitas Sumatera Utara

Salah satu yang menyebabkan kegagalan isolator dalam melaksanakan
fungsinya adalah karena adanya polutan pada permukaan isolator. Polutan
yang terkandung di udara dapat menempel pada permukaan isolator dan
berangsur- angsur membentuk suatu lapisan tipis pada permukaan isolator.
Polutan dapat berupa debu, asap kendaraan, garam, kotoran burung, benang
layangan yang menempel pada permukaan isolator, dan lain lain. Unsur
polutan yang paling berpengaruh terhadap unjuk kerja isolator adalah garam
yang terbawa oleh angin. Lapisan garam ini bersifat konduktif terutama pada
keadaan cuaca lembab, berkabut atau pada saat hujan gerimis. Jika cuaca
seperti itu terjadi maka akan mengalir arus bocor dari kawat fasa jaringan ke
tanah melalui lapisan konduktif yang menempel di permukaan isolator dan
tiang penyangga.
Pada Gambar 2.9 ditunjukkan suatu isolator pendukung yang
permukaannya dilapisi polutan konduktif dan rangkaian ekivalennya.

Gambar 2.9 Isolator Terpolusi dan Rangkaian Ekivalennya

22
Universitas Sumatera Utara

Lapisan polutan konduktif tersebut dapat dianggap sebagai suatu
tahanan yang menghubungkan kedua jepitan logam isolator. Tahanan
lapisan polutan jauh lebih rendah daripada tahanan dielektrik padat
isolator. Jika jepitan (a) bertegangan dan jepitan (d) dibumikan, maka
arus bocor (Ib) akan mengalir melalui lapisan konduktif dari jepitan (a)
ke (d), sedang arus yang melalui dielektrik padat diabaikan.
Arus bocor ini akan menimbulkan panas yang besarnya sama
dengan kuadrat arus bocor dikali dengan tahanan permukaan dari (a) ke (d).
Panas yang terjadi akan mengeringkan lapisan polutan dan pengeringan
awal terjadi pada kawasan permukaan isolator yang berdekatan dengan
jepitan logam isolator karena dikawasan ini dijumpai konsentrasi arus
lebih tinggi. Pengeringan tersebut akan membuat tahanan lapisan polutan di
kawasan jepitan isolator semakin besar. Misalkan lapisan polutan yang
sudah kering adalah sepanjang a-b dan tahanannya adalah Rab. Akibatnya
beda tegangan pada lapisan polutan yang kering (Vab) semakin besar
dan menimbulkan kuat medan elektrik di sekitarnya naik. Jika kuat medan
elektrik ini melebihi kekuatan dielektrik udara di sekitar isolator, maka
akan terjadi peluahan dari titik (a) ke titik (b). Busur api akibat peluahan ini
membuat

lapisan

polutan

yang

kering

(a-b)

terhubung

singkat,

akibatnya arus bocor semakin besar. Arus bocor ini akan memanaskan
lapisan polutan yang masih basah dan proses seperti di atas terulang lagi
sehingga terjadi peluahan dari titik (b) ke titik (c). Akibatnya panjang busur
api akibat peluahan semakin bertambah, yaitu dari (a) ke (c). Demikian
seterusnya secara berangsur-angsur busur api semakin panjang dan saat

23
Universitas Sumatera Utara

busur api telah menghubungkan kedua jepitan logam isolator (a-d), maka
terjadilah peristiwa lewat denyar pada isolator [1].
Tegangan flashover atau lewat denyar pada isolator terpolusi akan
dipengaruhi oleh kondisi udara di sekitarnya, terutama tekanan dan
temperatur udara. Selain itu jarak rambat isolator juga akan mempengaruhi
besar tegangan flashover isolator. Jarak rambat merupakan kriteria standar
yang digunakan untuk memprediksi kemampuan isolator saat tepolusi [8].
Lewat denyar atau flashover akan terjadi setelah busur api menjangakau
daripada keseluruhan jarak rambat isolator (L) pada Gambar 2.10 [8,9].

Gambar 2. 10 Jarak Rambat Isolator
Hubungan tegangan flashover dengan jarak rambat isolator dapat
dinyatakan dengan Persamaan 2.8 [10]:

2.8
Dimana :
Vf
L

= Tegangan flashover /lewat denyar isolator (kV)
= Jarak rambat isolator (cm)

s

= Konduktivitas permukaan isolator ( μS/cm)

N dan n = Konstanta busur api ( 30 ≤ N ≤ 200 dan 0,45 ≤ n ≤1,30)

24
Universitas Sumatera Utara

Dari Persamaan 2.8 dapat dilihat hubungan antara tegangan
flashover

dengan

jarak

rambat

isolator

berbanding

lurus

ketika

konduktivitas permukaan isolator dan konstanta busur api konstan.
2.4

Benang Layangan Pada Isolator Terpolusi
Dalam prakteknya isolator jaringan hantaran udara biasanya sudah
terpolusi. Isolator terpolusi dibagi menjadi empat tingkatan berdasarkan IEC
yaitu ringan, sedang, berat dan sangat berat. Adakalanya suatu benang
layangan menempel pada isolator terpolusi tersebut. Benang yang
menempel pada isolator kemungkinan dalam kondisi kering dan basah.
Berikut akan dijelaskan kemungkinan-kemungkinan yang terjadi [1]:
a) Isolator kering dan benang layangan kering
Pada kondisi ini, benang layangan yang menempel pada isolator
tidak konduktif sehingga arus bocor yang mengalir pada permukaan
isolator sangat kecil (Gambar 2.11 b).
b) Isolator kering dan benang layangan basah
Pada kondisi ini, benang layangan basah sedangkan permukaan
isolator lebih kering. Hal ini dapat terjadi setelah isolator basah karena
hujan sehingga polutan dan benang layangan sama-sama basah, tetapi
karena permukaan isolator lebih besar dibandingkan dengan permukaan
benang, maka pengeringan lebih cepat terjadi pada permukaan isolator,
maka terjadilah kondisi tersebut di atas. Benang layangan akan menjadi
konduktif sehingga arus bocor pada permukaan isolator akan semakin
besar (Gambar 2.11 c).
25
Universitas Sumatera Utara

c) Isolator basah dan benang layangan basah
Pada kondisi ini, isolator dan benang layangan menjadi konduktif
sehingga arus bocor akan semakin besar dibandingkan kedua kondisi
di atas (Gambar 2.11 d).

(a)
Isolator kering
dan bersih

(b)

(c)

(d)

Isolator kering
dan benang
layangan kering
dengan panjang
benang x cm

Isolator kering
dan benang
layangan kering
dengan panjang
benang x cm

Isolator basah
dan benang
layangan basah
beserta arus
bocornya

Gambar 2.11 Benang Layangan pada Isolator Terpolusi
Dalam tugas akhir ini objek yang akan di teliti adalah pada kondisi :
1. Isoolator kering dan benang layangan kering.
2. Isolator basah dan benang layangan basah.
Kedua keadaan di atas diteliti pada saat isolator terpolusi dengan bobot
polusi ringan, sedang, dan berat.

26
Universitas Sumatera Utara