ISOLATOR JARINGAN TRANSMISI DAN DISTRIBUSI HALAMAN 3

ISOLATOR JARINGAN TRANSMISI DAN DISTRIBUSI HALAMAN 3

    Pengapit dipilih dengan memperhatikan macam dan ukuran kawat, kuat tarik maksimumnya, serta dibentuk sedemikian rupa sehingga tidak menimbulkan kerusakan dan kelelahan karena getaran (vibration) dan sudut andongan dari kawat.

1. Karaktristik Isolator Jaringan

1. Karakteristik Isolator

1. Mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi agar dapat menahan beban kawat penghantar
2. Memiliki konstanta dielektrikum (relative permittivity) yang tinggi, agar memberikan kekuatan dielektrik (dielectric strength) tinggi juga.
3. Mempunyai tahanan isolasi (insulation resistance) yang tinggi agar dapat menghindari kebocoran arus ke tanah
4. Mempunyai perbandingan (ratio) yang tinggi antara kekuatan pecah dengan tegangan loncatan api (flash over voltage)
5. Menggunakan bahan yang tidak berpori-pori dan tidak terpengaruh oleh perubahan temperatur
6. Bebas dari kotoran dari luar dan tidak retak maupun tergores, agar dapat dilewati oleh air atau gas di atmosfir
7. Mempunyai kekuatan dielektrik (dielectric strenght) dan kekuatan mekanis (mechanis strenght) yang tinggi
8. Bahan yang mampu mengisolir atau menahan tegangan yang mengenainya
9. Tidak terlalu berat

2. Karakteristik Elektris

    Isolator memiliki dua elektroda yang terbuat dari bahan logam berupa besi atau baja campuran sebagai tutup (cap) dan pasak (pin) yang dipisahkan oleh bahan isolasi. Dimana tiap bahan isolasi mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang mengenainya tanpa menjadi rusak, yang disebut dengan kekuatan dielektrikum.

    Apabila tegangan diterapkan pada isolator yang ideal di kedua elektroda tersebut, maka dalam waktu singkat arusnya yang mengalir terhenti dan didalam bahan isolasi terjadi suatu muatan (Q). Hal ini menunjukkan adanya perbedaan tegangan (V) diantara kedua

elektroda. Besarnya muatan itu adalah :

Q = C.V

   

    Dimana nilai kapasitas C tergantung pada nilai konstanta dielektrik dari suatu bahan uang terdapat diantara kedua elektroda tersebut. Makin tinggi nilai konstanta dielektrikum suatu bahan isolasi makin besar kapasitansi isolasi tersebut.

    Untuk bahan isolasi porselin dan gelas nilai konstante dielektriknya lebih tinggi dibandingkan dengan bahan-bahan isolasi yang lain. Bandingkan konstante dielektrik bahan-bahan di bawah ini.

Tabel Nilai Konstanta Dilektrikum Beberapa Bahan

Jenis Bahan	ε	Jenis Bahan	Ε
Ebonit	2,8	Parafin	2,1 – 2,5
Fiber	2,5 – 5	Kertas	2,0 – 2,6
Gelas	5,4 – 9	Porselin	5,7 – 6,8
Mika	2,5 – 6,6	Air	2,0 – 3,5
Minyak	2,2 – 6,6	Kayu	2,5 – 7,7

    Selain nilai konstanta dielektrik yang mempengaruhi nilai kapasitansi, luas dan tebalnya suatu bahan mempengaruhi juga nilai kapitansi tersebut. Makin besar volume suatu bahan makin bertambah tinggi muatannya, dan makin besar nilai kapasitansinya yang ditentukan dengan persamaan.

C = ε

Dimana :

C = kapasitansi suatu bahan (Farad)

ε = konstanta dilektrikum

A = luas permukaan bahan (m2 )

d = diameter atau tebal bahan (m)

    Nilai kapasitansi ini akan diperbesar lagi karena kelembaban udara, debu, panas udara, kerusakan mekanis, proses kimia serta tegangan lebih yang mempengaruhi permukaan dari bahan isolasi tersebut.

    Oleh karena itu pendistribusian tegangan pada bahan isolasi tidak seragam, dan lebih besar pada bagian yang terkena tegangan. Hal ini disebabkan terjadinya arus kebocoran (leakage current) yang melalui permukaan bahan tersebut. Arus kebocoran ini kecil kalau dibandingkan dangan arus yang mengalir pada bahan isolasi tersebut,

yang besarnya adalah :

Il =

Dimana :

Il = arus kebocoran dalam Ampere

V = tegangan yang melaluinya dalam Volt

Ri = tahanan isolasi dalam Ω

    Hal tersebut diatas membuat isolator manjadi tidak ideal, yang seharusnya arus mengalir berhenti dalam waktu yang singkat, akan tetapi turun perlahan-lahan.

    Akan tidak ideal lagi isolator tersebut apabila terjadi tegangan yang diterapkan diantara kedua elektroda isolator tersebut mengalami tegangan loncatan api (flash over voltage) atau tegangan tembus pada isolator ini.

    Dalam sistim tenaga listrik tegangan loncatan api ini biasa dikatakan sebagai tegangan lebih (over voltage) yang ditimbulkan dari dua sumber. Pertama sumber berasal dari sistim itu sendiri yang berupa hubungan singkat (short circuit), sedang yang kedua sumber dari luar sistim biasa disebut gangguan sambaran petir.

    Tegangan tembus inilah yang terutama menentukan nilai suatu isolator sebagai penyekat dan menunjukkan kekuatan dielektrik dari isolator yang besarnya untuk tiap-tiap isolator berbeda-beda.

    Isolator terdiri dari bahan porselin yang diapit oleh elektroda-elektroda. Dengan demikian isolator terdiri dari sejumlah kapasistansi. Kapasistansi ini diperbesar oleh terjadinya lapisan yang menghantarkan listrik, karena kelembaban udara, debu dan bahan-bahan lainnya pada permukaan isolator tersebut. Karena kapasistansi ini maka distribusi tegangan pada saluran gandengan isolator tidak seragam. Potensial pada bagain yang terkena tegangan (ujung saluran) adalah paling besar dengan memasang tanduk busur api (arcing horn), maka distribusi tegangan diperbaiki.

    Tegangan lompatan api (flashover voltage) pada isolator terdiri atas tegangan-tegangan lompatan api frekuensi rendah (bolak-balik), impuls dan tembus dalam minyak (bolak-balik frekuensi rendah).

    Tegangan lompatan api frekuensi rendah kering adalah tegangan lompatan apai yang terjadi bila tegangan diterapkan diantara kedua elektroda isolator yang bersih dan kering permukaanya, nilai konstanta serta nilai dasar karakteristik isolator. Tegangan lompatan api basah adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan diterapkan diantara tegangan kedua elektroda isolator yang basah karena hujan, atau dibasahi untuk menirukan hujan.

    Tegangan lompatan api impuls adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan impuls dengan gelombang standar diterapkan. Karakteristik impuls terbagi atas polaritas positif dan negatif. Biasanya tegangan dengan polaritas positif (yang memberikan nilai loncatan api yang rendah) yang dipakai. Untuk polaritas positif tegangan loncatan api basah dan kering sama.

    Tegangan tembus (puncture) frekuensi rendah menunjukan kekuatan dielektrik dari isolator, dan terjadi bila tegangan frekuensi rendah diterapkan antara kedua elektroda isolator yang dicelupkan pada minyak sampai isolator tembus. Untuk isolator dalam keadaan baik tegangan tembus ini lebih tinggi dari tegangan loncatan api frekuensi rendah, dan nilainya kira-kira 140 kV untuk isolator gantung 250 mm.

3. Karakteristik Mekanis

    Selain harus memenuhi persyaratan listrik, isolator harus memiliki kekuatan mekanis guna memikul beban mekanis penghantar yang diisolasikannya. Porselin sebagai bagian utama isolator, mempunyai sifat sebagai besi cor, dengan tekanan-tekanan yang besar dan kuat-tarik yang lebih kecil. Kuat tariknya biasanya 400-900 kg/cm2 , sedangkan kuat tekanannya 10 kali lebih besar.

    Porselin harus bebas dari lubang-lubang (blowholes) goresan-goresan, keretakan-keretakan, serta mempunyai ketahanan terhadap perubahan suhu yang mendadak tumbukan-tumbukan dari luar.

    Gaya tarik isolator yang telah dipasang relatif besar, sehingga kekuatan porselin dan bagian-bagian yang disemenkan padanya harus dibuat besar dari kekuatan bagian-bagian logamnya.

    Kekuatan mekanis dari isolator gantung dan isolator batang panjang harus diuji untuk mengetahui kemampuan mekanis dan keseragamannya. Kekuatan jenis ini dan line post ditentukan oleh kekuatan pasaknya (pin) terhadap moment tekukan (bending momen)

oleh penghantar. Pengkajian kekuatannya karena itu dilakukan dengan memberikan beban kawat secara lateral terhadap pasak.

    Dalam perencanaan saluran transmisi udara, tegangan lebih pada isolator merupakan faktor penting. Ditempat-tempat dimana pengotoran udara tidak mengkhawatirkan, surja-hubung (switchingsurge) merupakan faktor penting dalam penentuan jumlah isolator dan jarak isolator. Karakteristik lompatan api dari surja-hubung lain dari karakteristik frekuensi rendah dan impuls.

2. Penggunaan Isolator Pada Jaringan Distribusi

    Ditinjau dari segi penggunaan isolator pada jaringan distribusi dapat dibedakan menjadi besar kecil tegangan, yaitu tegangan rendah (SUTR) dan tegangan menengah/tinggi (SUTM).

1. Pada Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR)

    Isolator SUTR adalah suatu alat untuk mengisolasi kawat penghantar dengan tiang dan traves. Isolator yang baik harus memiliki cirri-ciri, yaitu sudut dan lekukkan yang licin dan tidak tajam, guna menghindari kerusakan kawat penghantar akibat tekanan mekanis pada saat pemasangan. Disamping itu isolator SUTR harus memenuhi persamaan mekanis, elektris, dan thermis, mempunyai ketahanan terhadap tembusan dan loncatan arus rambat listrik. Juga tahanan terhadap gaya mekanis, perubahan suhu, dan cuaca sesuai dengan keadaan kerja setempat.

    Pada pemasangan SUTR pemakaian jenis isolator dibedakan sesuai dengan lokasi berdiri tiang. Untuk tiang yang berdiri ditengahtengah jaringan yang lurus digunakan isolator pasak type “RM”.

    Lokasi tiang yang berdiri pada akhir atau ditikungan jaringan SUTR digunakan isolator pasak jenis Spool Isolator dan Isolator pasak Type “A”, dan isolator line-post. Sedangkan untuk tiang penegangan dipergunakan isolator gantung.

Gambar Isolator Jenis Pasak Tipe A

    Sebelum isolator dipasang pada SUTR terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan secara visual mengenai bentuk ukuran, dan keadaan isolator itu sendiri.

    Disamping itu isolator harus terbuat dari bahan porselen yang diglasir, mempunyai kualitas isolator arus listrik tinggi, tidak berlapis-lapis, tidak berlubang, dan tidak cacat.

    Bahan pin isolator harus diglavanis sehingga tidak mudah berkarat. Pemasangan pin pada poros isolator harus lurus. Pemasangan pin pada poros idolator dilakukan dengan coran timah hitam.

2. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)

    Isolator yang digunakan untuk jaringan SUTM, karakteristiknya dan konstruksi dapat dilihat dibawah ini :

Temperature maksimum : 40°

Temperature normal : 28°

Temperature minimal : 16°

    Dalam jaringan SUTM ini mempergunakan isolator jenis sangga dan isolator suspension (isolator gantung).

    Di dalam pemasangan isolator suspension maupun isolator sangga, diperiksa baut dan mur yang ada harus dikunci dengan kuat. Isolator itu dipasang pada traves dengan mengunci mur dan baut yang terdapat pada plat penegang.

    Di dalam memasang isolator suspension dilakukan setiap satu persatuan unit. Setiap satu jaringan SUTM yang terdapat sambungan saluran udara pada tiang, dibutuhkan senam unit isolator suspension dan satu isolator sangga. Isolator sangga berfungsi sebagai penyangga kawat penghantar yang ditengah jaringan melintasi traves. Sebagai pengunci kawat penghantar dibutuhkan enam buah klem penyambung yang terbuat dari bahan yang sama dengan bahan penghantar. Pada traves diakhiri saluran SUTM dipakai tiga unit isolator suspension.

Gambar Isolator Jenis Sangga

3. Kotoran Pada Isolator

    Pada umumnya, polusi pada isolator menurut sumbernya dapat dibagi dalam empat kategori yaitu:

1. Polusi dari laut, tingkat polusi maksimum dari isolator sangat berhubungan dengan jarak lokasi air laut, makin jauh dari laut makin sedikit penumpukan yang terjadi, polusi ini terbawa ke permukaan isolator oleh angin pada kondisi tertentu seperti angin typhoon atau badai, sering terjadi penumpukan polutan dalam juml;ah yang sangat besar pada permukaan solator.
2. Polusi dari industri, komposisi kimia dari polutan jenis ini sangat beragam dan biasa membentuk lapisan yang menempel kuat pada lapisan isolator, seperti jelaga dan asap dari cerobong pabrik, debu polusi dari pabrik semen.
3. Polusi dari daerah padang pasir, timbunan polutan tak larut (non soluble deposit density) pada daerah padang pasir pada umumnya lebih banyak dari pada daaerah polusi air laut. Pada daerah tertentu sering sekali terjais kombinasi dari keduanya, seperti daerah berpasir yang dekat pantai. Garam laut yang menempel pada permukaan isolator terlapisi oleh debu yang terbawa dari padang pasir.
4. Polusi dari gunung berapi. Polutan dalam bentuk debu-debu dari berbagai ukuran dengan senyawa utama silikat (SiO2)dan alumina(AI2O3). Secara kualitatif tingkat polusi dapat dibagi dalam empat tingkat, mulai dari polusi ringan sampai polusi berat. Berdasarkan hal tersebut PLN telah membuat klasifikasi tentang tingkat polusi (SPLN 10-3B:1993).

Dampak Kotoran Terhadap Isolator

        Pada umumnya polutan tidak mempunyai dampak positif  terhadap kinerja dari suatu isolator, tetapi sebaliknya, polutan dapat memberikan pengaruh negatif, antara lain:

1. Mempengaruhi besar tahanan isolasi dari isolator.
2. Mempercepat kegagalan isolator karena pengotoran pada permukaanya.
3. Menyebabkan terjadinya arus bocor.
4. Menyebabkan terjadinya tegangan lewat denyar atau loncatan bunga api.
5. Mengakibatkan degradasi permukaan isolator.
6. Terjadinya rugi-rugi energi.

DAFTAR PUSTAKA

Abdul, Restu. 2012. Isolator Porselin.         http://rasdu.blogspot.com/2012/01/    isolator-porselin.html. (diunduh, 9     Mei 2014).

Sihombing, Mitro. 2011. Isolator     Saluran Transmisi Hantaran     Udara.             http://modalholong.wordpress.com    /2011/03/25/isolator-saluran-    transmisi-hantaran-udara/.     (diunduh, 9 Mei 2014).

Suswanto, Daman. 2014. Sistem     Distribusi Tenaga Listrik: Isolator     Jaringan Distribusi.pdf.