KOORDINASI ISOLASI TEGANGAN TINGGI Koordinasi Isolasi : Korelasi antara daya isolasi alat-alat dan rangkaian listrik dengan karakteristik alat-alat pelindungnya sehingga isolasi terlindungi dari bahaya tegangan lebih secara ekonomis Koordinasi Isolasi dinyatakan dalam bentuk langkah-langkah yang diambil untuk menghindari kerusakan terhadap alat-alat listrik akibat over voltage dan membatasi lompatan sehingga tidak menimbulkan kerusakan
TUJUAN KOORDINASI ISOLASI
mis) Dengan kedua tujuan tsb suatu STL akan :
Memiliki daya isolasi yang dapat diatur sedemikian rupa
Kualitas pelayanan menjadi semakin baik
Biaya yang dikeluarkan minimum
Hal-hal yang menjadi Pertimbangan dalam Koordinasi Isolasi pada transmisi dan karakteristiknya
-alat pelindung seperti Arrester (Basic Impulse Insulation Level / BIL)
Prinsip Dasar yang menjadi Rasionalisasi dan Implementasi dari Koord. Isolasi
ini harus disesuaikan dengan sistem istem, yang terdiri dari
1
Prinsip Dasar thd Rasionalisasi dan Implementasi Koord. Isolasi
Pada kedua sistem tersebut Teg. Transmisi maksimumnya dapat mencapai 105% teg. dasarnya Misal : teg. Sistemnya138 kV, maka BIL 80%nya yaitu 520 kV
dimana arrester bisa bekerja dengan baik. Dalam penentuan isolasi trafo dipakai isolasi yang dikurangi (reduced insulation) yaitu tingkat isolasi yg lebih rendah dari yang telah ditetapkan dalam standard
dan karakteristik pelindung arrester Fenomena Gelombang Surja pada Saluran
merambat dari titik sumbernya berarah radial sepanjang penghantar
pat ditahan oleh isolator dan titik B untuk tanduk busur apinya. Fungsi dari tanduk busur api adalah melindungi isolator dari tegangan tembus yang disebabkan oleh gelombang surja. an listrik (discharge) dari tanduk yang terhubung ke penghantar ke tanduk yang terhubunga ke bumi (grounding) yang menimbulkan loncatan api. 2
Karakteristik Isolasi
menurun
lebih kecil dari tegangan tembus (breakdown) isolasi
tegangan isolasi, dengan visualisasi Gambar 2, titik D adalah amplitude gelombang surja yang telah mencapai tegangan tembus isolasi pada waktu tD (VS(t) = Vi(t)).
Karakteristik Koordinasi isolasi
Dengan karakteristik isolasi dan karakteristik arrester dapat disusun suatu sistem pengaman yang terkoordinasi(gb Kar. Koord)
kemampuan isolasi dan pengaman sistem ditentukan dengan Basic Insulation Level (BIL) 3
Metode Koordinasi Isolasi
asic Insulation Level; Withstand voltage dari peralatan sistem tenaga;dan impulse withstand level.
Karakteristik Koordinasi
berperan adalah kemampuan isolasi terhadap kenaikan tegangan yang dikenakan padanya an tegangan kerja (kelas tegangan) dimana peralatan itu beroperasi
disebut level tegangan shunt, yaitu perangkat pengaman seperti arrester Batas ketahanan impuls petir yang disebut sebagai Basic Impulse Level(BIL) adalah ketentuan untuk setiap sistem tegangan nominal dari berbagai peralatan -komponennya harus mempunyai BIL di atas level sistem proteksi, sesuai margin. Nilai batas ini biasanya ditentukan berdasarkan isolasi udara dengan metoda statistik
ditetapkan berdasarkan metoda konvensional.
DESAIN ISOLASI UNTUK SISTEM EHV DAN UHV
Isolasi
4
peralatan atau sistem telah ditentukan, batas impuls switching (SIL) tidak ditentukan lagi
Ilustrasi Prinsip Koordinasi Isolasi
Nominal tegangansistem
132kV
Tegangan tertinggi sistem
145kV
Tegangan tertinggi system kebumi
145xV2/V3=119kV
Perkiraan tegangan lebih surja hubung(3.0p.u.)
3x119=375kV(peak)
Surjadiverter
132 kV
Rating
510 kV (peak)
Muka gelombang tegangan sprarkover
443 kV (peak)
Vd(tegangan pelepasan pada10kA,8/20s gelombang arus impuls) Transformator
550 kV
Tegangan impuls withstand
230 kV
Level tegangan induksi withstand
550-443 /443 x 100% = 24%
Impuls proteksi margin Switcgear
650kV(peak)
Tegangan impuls withstand
650kV(
Bus isolasi tegangan impuls withstand
Penentuan ukuran sistem isolasi membutuhkan pengetahuan yang akurat tentang jenis, besar dan lama terjadinya tekanan listrik ( electric stress) pada kondisi lingkungan tertentu. Namun, di sisi lain, karakterisitik material isolasi harus pula diketahui sehingga dapat diperoleh rancangan sistem isolasi yang paling optimum atau ekonomis. Masalah yang timbul adalah penentuan karakt eri stik mate rial is olasi dilakukan dengan sampel model pada kondisi standar, sehingga interpolasi nilai-nilai model ini terhadap sistem isolasi yang nyata seringkali tidak sesuai.
Selain itu, banyak nilai dari
karakteristik material isolasi diarahkan ke masalah statistik agar penentuan dimensi sistem isolasi harus dilakukan dengan batas keamanan yang sesuai. 5
Syarat material isolasi
Fungsi mengisolasi
yang
paling
konduktor
penting
dari
bertegangan
satu
material sama
isolasi
lain
dan
adalah
untuk
terhadap
bum i.
Namun, selain i tu, mat erial isolasi harus memiliki f ungs i mekanis dan mampu bert ahan t erhadap
tekanan
termal
dan
kimi a.
Tekana n-tekanan
tersebut
seringkali terjadi secara simultan, sehingga efek bersama dari berbaga i paramet er t ers ebut dapat diket ahui . Bergantung
pada
jenis
aplikasiya,
ada
beberapa
persyaratan
yang
ditentukan untuk karakteristik listrik dari material isolasi: -
Memiliki kekuatan elektrik yang tinggi, untuk mendapatkan ukuran yang kecil dan biaya rendah dengan volume material sesedikit mungkin.
-
Memiliki
dielektrik
losses
yang
rendah,
untuk
mencegah
terjadinya
pemanas an lebih pada mat erial isolas i -
Memiliki kekuatan tracking yang tinggi selama terjadinya tekanan pada permukaan material, untuk mence gah terjadin ya tracking atau erosi.
-
Memiliki konstanta dielektrik yang sesuai
Persyaratan
mekanik
diperlukan
karena
material
isolasi
merupakan
material konstruksi yang memiliki karakteristik beban tertentu. Beberapa sifat yang penting pada material isolasi adalah kekuatan tensil (misalnya pada isolator saluran udara), kekuatan tarik (post isolator pada gardu induk), kekuatan tekanan (isolator pedestal pada antena) atau kekuatan menahan tekanan (isolator CB dengan tekanan internal). Karakteristik mekanis seperti modulus elastisitas, kekerasan dan lain-lain merupakan karakteristik yang sangat berhubungan dengan tekanan dan perancangan yang sesuai. Peralatan listrik seringkali mengalami kenaikan temperatur pada operasi normal sebagaimana pada kondisi gangguan. Spesifikasi dari sifat termal seperti kekuatan bertahan terhadap panas yang tinggi, kekuatan bertahan yang bai k terhadap pa nas , kondukti vit as t ermal ya ng tinggi, koefisien ekspansi termal yang rendah, dan kekuatan bertahan terhadap busur api yang tinggi. Material
isolasi
juga
harusnya
tidak
sensitif
terhadap
kondisi
lingkungannya. Oleh karena itu material isolasi hendaknya memiliki beberapa
6
sifat lain seperti: memiliki ketahanan terhadap ozone, impermeabilitas, bersifa t higroskopik, da ya s erap air rendah, dan kest abil an radiasi . Sifat-sifat teknologi seperti kemampuan proses dan kerja yang tinggi, homogen, kestabilan ukuran dan lain-lain yang penting untuk produksi ekonomis harus pula diperhitungkan. Material memenuhi
isolasi
yang
persyaratan
diterapkan
yang
pada
seringkali
sistem
tegangan
bertentangan.
Oleh
tinggi karena
har us itu,
pemilihan mat eri al i solasi untuk aplikas i tertent u harus melalui kompromi antara syarat-syarat dan sifat-sifat yang harus dipenuhi.
Sifat dan pengujian material isolasi
Sifat listrik
a) Kuat medan tembus
Kuat medan tembus merupakan sifat material yang sangat penting yang sangat berhubungan dengan ukuran material, meskipun tidak menggambarkan spesifikasi tetap dari material. Hal ini disebabkan adanya pengaruh parameter lain seperti jari-jari lekukan isolasi dan permukaan elektroda, ketebalan lapisan,
jenis
tegangan,
lamanya
tekanan,
tekanan
udara,
temperatur,
frekuensi dan kelembaban. Untuk material isolasi dan konfigurasi elektroda tertentu, nilai-nilai yang berhubungan dengan hal-hal di atas telah tersedia (misalnya, untuk udara dan SF 6 pada kondisi standar dan konfigurasi yang berbeda). Pada kasus ya ng l ai n, teganga n t embus isol asi untuk aplikasi tertentu harus ditentukan secara pengujian. Untuk material isolasi padat, kriteria tertentu tersedia dari pengukuran tegangan tembus atau kuat medan tembus pada plat uji pada medan homogen atau kurang homogen. Material isolasi gas dan cair diuji di antara segmensegmen sferis. Gambar 6.2.1 menunjukkan contoh pengaturan pengujian standar untuk penentuan kuat medan t embus pada at au foil sampai ketebal an 3 mm. Untuk mencegah pelepasan muatan permukaan pada plat, keseluruhan pengaturan dilakukan pada cairan isolasi dengan konstanta dielektrik yang konstan. Pengaturan elektroda dari segmen sferis dapat dilihat pada gambar 6.2.2
7
dengan menggunakan material isolasi cair dan gas yang dapat diatur agar kegagalan (tegangan tembus) tercapai pada jarak celah 6.5 m m.
Gambar 6.2.1 Pengaturan plat elektroda
Gambar 6.2.2 Pengaturan elek-
untuk pengukuran tegangan tembus mate-
troda dengan segmen sferis ntuk
rial isolasi padat untuk ketebalan material
pengukuran tegangan tembus un-
sampai 3 mm.
tuk material isolasi cair.
Gambar 6.2.3 Elektroda plat dengan cincin untuk pengukuran
tahanan volume material isolasi padat 1
plat 2 sampel material isolasi
4 cinci
3 elektroda pengukuran
5. bagian isolasi dan pemandu
Pengujian tegangan tembus dilakukan dengan tegangan bolak-balik, yang dinaikkan dari tegangan nol sampai tegangan tembus dalam orde 10-20 detik. Nil ai tengah dari te gangan tembus dit entukan dari
5 sampel; j ika ada nilai
yang melebihi 15% dari nilai tengah, maka harus diuji lagi 5 sampel tambahan sehingga nilai tengah ditentukan dari 10 sampel uji. Kuat medan tembus dapat diuji dari tegangan tembus dan jarak elektroda terkecil.
b) Tahanan isolasi
Sistem isolasi di lapangan memiliki beberapa jenis dielektrik yang seringkali
mengalami
tekanan
dalam
susunan
paralel.
Oleh
karena
itu, 8
tahanan isolasi dari isolator terdiri atas k ombinasi paralel tahanan permukaan dan tahanan volume. Sementara, tahanan volume sendiri yagn biasanya dinyatakan sebagai tahanan jenis dalam
cm,
tidak terpengaruh oleh medium
sekelilingnya, sedangkan tahanan permukaan sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti tekanan udara, temperatur, kelembaban, debu, dan lainlain. Pengaturan pengukuran tahanan volume dari sampel material isolasi plat dapat dilihat pada gambar 6.2.3. El ekt roda hidup ya ng juga me nopang sampel plat, dipasang berlawanan dengan elektroda yang diukur. Tahanan volume diukur dari tegangan searah yang diberikan (100 V atau 1000 V) dan arus
yang
diambil
dari
elektroda
terukur.
Cincin
yang
d iatur
secara
konsentris mengelilingi elektroda terukur dengan jarak celah 1 mm untuk kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh arus permukaan. Pengaturan pengujian khusus tersedia untuk sampel material isolasi berbent uk t abung, untuk gabungan i solasi ya ng dapat dilebur, dan untuk material isolasi cair. Material isolasi yang umum menunjukkan tahana volume jenis 10 1 2 – 10 1 3
cm,
sedangkan material superior dapat mencapai tahanan sampai 10 1 7
cm
atau lebih besar lagi. Untuk mengukur tahanan permukaan digunakan pinggir pisau logam,
dengan jarak celah 1 cm pada posisi 10 cm di atas permukaan material isolasi pada penguj ian dengan t egangan sear ah. Dari tegangan dan arus , maka besar tahanan permukaan, yang dinyatakan dalam ohm, dapat ditentukan.
c) Kekuatan t r a c k i n g
Pada saat sistem isolasi diberikan tekanan listrik, maka sebuah arus yang ditentukan oleh besarnya tahanan permukaan akan mengalir pada permukaan is olat or yang mengarah pada t erj adin ya kebocoran at au arus jalar. Sangat
mudah
dipahami
bahwa
kondisi
lingkungan
seperti
temperatur ,
tekanan udara, kelembaban dan polusi akan sangat menentukan besar arus boc or tersebut. Mat eria l isolasi ya ng di gunaka n di lapangan s eharusn ya dapat
9
melawan arus bocor tersebut sehingga tidak ada atau hanya sedikit sekali kerusakan yang terjadi pada permukaan isolator. Arus
bocor
akan
menghasilkan
tekanan
termal
dan
kimia
pada
permukaan. Efek ya ng dapat dilihat akibat tekanan ya ng berl ebih adal ah munculnya jalur-jalur retak akibat dekomposisi material; kerusakan ini dapat muncul dalam bentuk jalur konduksi yang menghasilkan tekanan elektrik lanjutan atau erosi, yang akan meninggalkan jalur retak lagi sesudahnya. Meskipun sifat isolasi dipengaruhi oleh erosi, misalnya oleh deposisi debu, tetapi kemampuan tekanan elektrik tidak dipengaruhi. Erosi dapat terjadi baik pada pl at maupun pit (gambar 6.2.4). Tracking tidak terbatas hanya pada permukaan isolasi di luar ruangan, melainkan juga dapat terjadi pada permukaan isolasi di dalam ruangan jika kondisi lingkungannya tidak mendukung, bahkan tracking dapat pula terjadi permukaan isol ator yang di pasang di dal am peral atan. Hal ini dipengaruhi oleh
karakteristik
dari
material
isolasi
itu
sendiri,
oleh
bentuk
dan
penye l esaian elekt roda dan permukaan, dan j uga oleh kondisi eksternal. Tracking disebabkan oleh mekanisme yang sama yang telah dijelaskan pada bagian
1.6.
me ngenai
polusi fl ashover . Flas hover dapat
bermula
dari
bergabungn ya beberapa jalur ret ak ya ng ada pada permukaan isolator. Pengujian kekuatan tracking dari material isolasi dilakukan dengan menggunakan metode yang telah digambarkan di atas. Pada metode KA dengan mengacu pada VDE, elektroda platinum ditempatkan pada sampel material isolasi dengan ketebalan minimum 3 mm dan tegangan bolak-balik 380 V pada pengaturan elektroda seperti yang ditunjukkan pada gambar 6.2.5. Pipet dengan satu tetesan campuran uji dengan konduktivitas t ertentu dilakukan setiap 30 detik. Tetesan tersebut akan membasahi permukaan material isolasi di antara kedua elektroda yang akan menyebabkan arus bocor. Setelah jumlah tetesan sampai waktu tertentu yang diset secara otomatis tercapai, maka hasil pengujian segera dievaluasi, atau lebar terbesar dari saluran yang terbentuk diukur.
10
Gambar 6.2.4 Erosi jenis plat (a) dan saluran (b) pada
cetakan epoxy resin.
Gambar 6.2.5 Pengaturan penentuan kuat tracking
1 pipet 2 elektroda platina 3 sampel material isolasi d) Tahanan busur
Flashover yang terjadi sepanjang permukaan material isolasi dengan busur-da ya ya ng berturut -turut s angat jarang te rjadi, t api pada das arnya 11
gangguan tersebut tidak dapat dihindari pada sistem isolasi di lapangan. Material isolasi yang memperlihatkan pengaruh busur memiliki sifat listrik dan mekanik yang bermacam-macam. Disebabkan oleh temperatur busur yang tinggi dan sebagai konsekuensi dari pembakaran tidak sempurna material isolasi, jalur konduksi dapat terjadi sehinggatidak boleh lagi mengalami tekanan listrik. Untuk
menenukan
tahanan
busur,
elektroda
karbon
yang
disuplai
tegangan searah 220V dipasang pada plat isolasi. Dengan adanya busur pada permukaan material isol asi, ma ka elekt roda akan digerakkan menjauh dengan kecepatan 1 mm/dtk sampai jarak maksimum 20 mm. Enam level dari tahana bususr,
L1 s ampai
L6, dit entukan berdasa rkan ti ngkat
kerusakan
ya ng
disebabkan oleh busur itu, digunakan sebagai gambaran sifat material.
e) Konstanta dielektrik dan faktor disipasi
Konstanta dielektrik isolasi.
Untuk
material
r
disebabkan oleh efek polarisasi pada material
isolasi
di
lapangan,
yang
jauh
dari
polarisasi
deformasi (elektronik, ion, dan polarisasi lapisan), polarisasi orie ntasi penting karena mat erial -mat eria l isolasi memili ki dipol -di pol permanen pada struktur molekulnya. Ini adalah penyebab utama terjadinya losses polarisasi dan berpengaruh pada kebebasan frekuensi dari
r
dan tan
,
yang sangat
penting pada aplikasi teknis. Karena mekanisme polarisasi memiliki waktu relaksasi berbeda-beda, perubahan relaksasi mekanisme
r sebagai
yang
fungsi frekuensi ditunjukkan pada gambar 6.2.6. Waktu
berbeda
berikutnya
menghasilkan
tidak
ada
lagi,
batasan karena
frekuensi perpindahan
yang
mana
dipol
yang
berhubungan tidak terjadi . Inilah pen yebab mengapa kons tant a di el ekt rik pasti berkurang. Dengan adanya perubahan keadaan, vari asi tahap
r
dapat
terjadi akibat perubahan mobilitas dipol. Pada setiap daerah transisi konstanta dielektrik, faktor disipasi tan
memiliki nilai maksimum. Tapi hanya daerah transisi dari a ke b (gambar 6.2 6) yang penting untuk sistem isolasi di lapangan, yakni daerah frekuensi dimana polarisasi orientasi hilang. 12
a) b)
r
c)
Gambar 6.2-6 Grafik konstanta dielektrik
fungsi frekuensi
1
a) polarisasi orientasi
t
b) polarisasi ionik c) polarisasi elektronik
Hal penting tentang sifat material isolasi bergantung pada tegangan dan temperatur. Jika kurva tan
= f(U) menunjukkan titik-lutut ionisasi, maka
hal itu membuktikan terjadinya titik awal pelepasan muatan seba gian. Peningkatan
losses
polarisasi
diketahui dari kurva tan
disebabkan
adanya
konduksi
= f( ). Pengukuran tan
ionik
yang
dan penentuan
r
dilakukan dengan menggunakan rangkaian jembatan.
Sifat termal
Pada peralatan dan instalasi
yang disuplai dengan listrik,
panas
dihasilkan oleh losses ohm pada konduktor, melalui losses dielektrik pada material isolasi dan melalui losses magnetisasi dan arus eddy pada besi. Karena material isolasi memiliki stabilitas termal yang sangat r endah, dibandingkan dengan logam, maka kenaikan temperatur yang diizinkan pada material isolasi seringkali membatasi penggunaan dari peralatan. Oleh karena itu, pengetahuan tentang sifat termal material isolasi menjadi sangat penting dalam konstruksi dan perancangan peralatan.
a) Panas jenis
Disebabkan adanya inersia dari pemindahan panas, maka material isolasi harus memiliki kemampuan menyerap pulsa termal sesaat, disebabkan oleh variasi beban yang cepat, melalui kapasitasnsi termalnya akibat peningkatan temperatur. Panas jenis c dari beberapa material penting nampak pada tabel A3.1. Untuk pemanasan adiabatik:
13
T
W c.m
dimana: m = massa W = energi yang disuplai
b) Pemindahan panas
Selama terjadinya tekanan kontinu pada kondisi operasi yang statis, panas
ya ng muncul
sebagai
akibat
losses
harus
dipi ndahkan ke
udara
sekelilingnya. Mekanisme pemindahannya adalah konduksi, konveksi dan radiasi termal. Pada konduksi termal, arus yang mengalir di antara plat datar dinyatakan dengan : p
A s
.
(T 1 T 2 )
dimana: A = luas plat s = ketebalan plat (T 1 – T 2 ) = perubahan temperatur Faktor
proporsional
merupakan konduktivitas panas yang dapat
diasumsikan konstan pada range temperatur tertentu; daftarnya dapat dilihat pada tabel A.3.1. Untuk
memindahkan
panas
dengan
cepat
dari
peralatan
listrik
dibutuhkan konduktivitas termal yang baik. Hal ini dapat dilakukan dengan sangat baik dengan menggunakan material isolasi kristal karena susunan atom-atomnya teratur dalam lapisan kristal dan jarak atonya yang kecil, sehingga terjadi pemindahan atom yang sangat baik. Berbeda dengan itu, material amorf memiliki konduktivitas termal yang jelek, seperti yang telah dijelaskan pada contoh kristal dan pasir kuarsa amorf. Untuk kristal kuarsa = 6 – 12 W/mK, sedangkan untuk gelas kuarsa
=
1.2 W/mK. Sifat konduksi
termal yang baik pada kuarsa dapat meningkatkan nilai
pada
cetakan yang
diisi, ketika kuarsa kristal dalam bentuk pasir atau bubuk kuarsa digunakan sebagai material pengisi.
14
Untuk pemindahan panas secara konveksi, arus termal P sebanding dengan luas batas A dan perbedaan temperatur antara medium disipasi dan absorpsi: P =
.
A (T 1 – T 2 )
Jumlah transisi termal
bukanlah sebuah konstanta material, melainkan
bergant ung pada beberapa parameter
seperti kerapatan dan panas j enis
medium, kecepatan aliran dan jenis aliran. Untuk perhitungan awal, dapat digunakan nilai-nilai berikut:
dalam
W/m 2 K
Objek tetap / udara stasioner
3.4 – 35
Objek tetap / udara bergerak
12 – 600
Objek tetap / zat cair
250 - 6000
Karena nilai-nilai tersebut memiliki range yang besar, maka untuk penggunaan
di
menentukan nilai
lapangan, yang
perlu
dil akukan
perhit ungan
lanjut
untuk
eksak dengan menggunakan literatur.
Pemindahan panas dengan radiasi tidak dijelaskan secara detail di sini, sebab hanya penting untuk pemasangan CB dan SF 6 .
c) Ekspansi Termal Linier
Material isolasi adalah material konstruksi yang seringkali digunakan bers am dengan logam. Pengga nti dari ekspansi termal ya ng lebih be sar dari material isolasi organik adalah timbulnya tekanan mekanis berlebih
yang
beraha ya ya ng dapat menimbulkan ret ak pada elektroda. Untuk mate rial isolasi
inorganik
ekspansi
termal
linier
lebih
rendah
daripada
logam;
sehingga adanya peningkatan ekspansi termal dipengaruhi oleh jenis pengisi material organik dengan zat-zat inorganik misalnya epoxy resin dengan pasir kuarsa. Material yang mengandung kistal sangat sering memiliki ekspansi termal yang lebih besar daripada material amorf (tabel A.3.1Appendiks 3). 4 d) Kestabilan termal
15
Sifat
penting
dari
material
isolasi
a dalah
kemampuannya
mempertahankan bentuknya ( shape retention) dari pengaruh panas; ada dua metode
untuk
menentukannya.
Menurut
Mart ens ,
kemampuan
mempertahankan bentuk panas dapat ditentukan dengan pengujian rod standar berukuran
10x15
mm 2 dan
panjang
120
mm
yang
diberikan
tekanan
pembengkokan ya ng seragam ( uniform) pada sepanjang rod tersebut sebesar 500 N/cm 2 . Pada saat yang sama, temperatur lingkungan dinaikkan dengan kecepatan 50 o C/jam. Temperatur pada saat rod menjadi bengkok dinamakan kemampuan
mempertahankan
bentuk
panas.
Untuk
material
termoplastik
digunakan metode Vicat . Temperatur Vicat adalah temperatur dimana sebuah jarum tumpul berukuran
1
mm 2 yang diberikan gaya 10N atau 50N mampu
menembus material isolasi sampai kedalaman 1 0.1 mm. Tabel berikut menunjukkan beberapa data yang berhubungan:
Material
Pada panas menurut
S h a p e r et e n t i o n o
o
menurut Martens dalam C
dalam C Vicat
PVC
60
70 – 90
PTFE
70
75 – 100
Cetakan-EP
sampai 160
-
PUR
sampai 80
-
PE
-
40 – 75
Pada penurunan
material dal am
pembengkokan,
plastik,
cetakan
kemampuan
mel ainkan
juga
tersebut
tegangan, me ngalami
tidak kekuat an
perusakan
hanya
meng alami
kompresi si fat
li stri k
dan dan
dielektrik. Nil ai shape tention yang besar pada terpaan panas merupakan kelebihan bagi mat eri al isol asi inorganik dibandingkan mate rial or ganik.
Sifat Kimia
16
Pada saat zat-zat asing berdifusi ke dalam material isolasi, maka material tersebut akan mengalami perubahan kimia. Hanya material inorganik seperti kaca dan keramik yang tidak dapat diotembus ( impermeable). Pada material
organik
sintetis,
difusi
dapat
terjadi
pada
molekuler
polimer.
Kecepatan difusi bergantung pada struktur material dan daya tarik-menarik antara material dan zat-zat asing. Contoh, semua material isolasi organik menyerap uap air lewat proses difusi. Hal terebut akan menimbulkan kerusakan sifat listrik dan dielektrik. Garam yang dihasilakn dari proses hidrolisis atau bahan pengotor akan meningkatkan konduktivitas dan menyebabkan faktor disipasi dan kuat medan tembus yang lebih buruk. Konstanta dielektrik air yang besar akan mengubah konstanta dielektrik material dan menyebabkan perubahan pada distribusi tegangan pada tekanan dengan tegangan bolak-balik. Selain itu, air yang terserap dapat menyebabkan perubahan dimensi dan korosi pada elektroda. Material isolasi yang digunakan di luar ruangan memiliki permukaan dengan daya basah yang rendah, sehingga bagian yang dekat dengan air harus dihindari. Daya basah permukaan dinyatakan dengan karakteristik air pada permukaan ke ring s eperti ya ng ditunjukkan pada gambar 6.2 -7. Semaki n bes ar sudut vmax yang searah dengan kecepatan tetesan (drop) air, maka semakin kecil daya basah permukaan material. Nilai-nilai hasil percobaan dapat dilihat pada tabel:
Material isolasi
v m a x
v m i n
Paraffin
110 o
95 o
Silicon rubber
100 o
90 o
Gelas, mika
0o
0o
Gambar 6.2-7 Sudut Kontak Material Isolasi
a) dengan tetesan bergerak b) drop dengan sudut kontak > 90 o 17
(misalnya air pada PTEE) v = arah gerak / kecepatan
Material-material
inorganik
seperti
porselin
dan
kaca,
memiliki
resistansi terhadap alkali dan asam (kecuali terhadap asam hidrofluoric); sedangkan material organik sangat rentan terhadap asam oksida, alkali dan hidrokarbon. Untuk material isolasi yang digunakan di luar ruangan, lapisanlapisan polusi basah dapat diuraikan dengan menggunakan tekanan elektrik dan panas sehingga menghasilklanm zat kimia tertentu yang jika berinteraksi dengan cahaya, oksigen, ozon, panas dan radiasi UV, akan menyebabkan kerusakan pada material isolasi.
18
