ISOLASI TEGANGAN TINGGI Bahan Listrik Bahan listrik merupakan elemen yang paling di dalam penyaluran dan penggunaan enaga listrik.

Transkripsi

1 ISOLASI TEGANGAN TINGGI Bahan Listrik Bahan listrik merupakan elemen yang paling di dalam penyaluran dan penggunaan enaga listrik. Bahan listrik terdiri dari konduktor, semikonduktor dan isolator. Bagi setiap orang yang berkecimpung didalam dunia kelistrikan perlu mengetahui dengan jelas dari ketiga bahan listrik diatas. Bahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah mengenai bahan isolator. Bahan isolator merupakan bahan yang tidak dapat menghantarkan listrik. Bahan isolasi ini dimanfaatkan sebagai pemisah konduktor (penghantar) dalam penyaluran tenaga listrik dan juga digunakan sebagai penyalur panas yang ditimbulkan oleh adanya arus listrik. Isolator terdiri dari isolator padat,cair dan gas. Penggunaan dari ketiga isolator ini tergantug dari sifat-sifat atau karakteristik dari setiap bahan. Untuk teknik tegangan tinggi perlu diperhatikan ketahanan dari suatu isolasi tersebut untuk dapat menahan tegangan tinggi yang disalurkan. Sifat dan karakteristik dari ke tiga isolasi akan dijelaskan sebagai berikut: 1.Isolasi Udara Udara adalah isolasi yang paling banyak digunakan, termasuk pada jaringan tegangan tinggi (JTT), jaringan tegangan menengah (JTM) dan jaringan tegangan rendah (JTR). Udara memiliki tegangan tembus sebesar 30 kv, sehingga udara merupakan bahan isolasi yang baik dan murah. Hubungan antara tegangan tembus udara dengan jarak udara tak linier dapat dilihat pada gambar dibawah dan isolasi ditunjukkan juga di gambar ini. Jika terdapat dua buah elektroda yang dipisahkan oleh udara dengan beda potensial yang cukup tinggi yaitu melebihi tegangan tembus maka akan timbul yang dinamakan loncatan bunga api. Dan jika beda potensialnya semakin besar maka akan timbul busur api. Dan jika terdapat dua buah elektroda berbentuk bulat dipisahkan dengan udara dengan jarak yang cukup besar memiliki tegangan yang tinggi sehingga memungkinkan terjadinya ionisasi pada udara sekitarnya, maka akan terbentuk ozon karena proses ionisasi tersebut. Karena proses ionisasi tersebut juga timbul cahaya terang kebiru-biruan yang disebut korona. Besarnya tegangan tembus pada udara sangat dipengaruhi oleh tekanan udara. Secara umum tekanan yang besar akan menghasilkan tegangan tembus yang besar pula. Tetapi untuk keadaan pakem (dimana tekanan udaranya rendah) tegangan tembus malah semakin besar. Hal inilah yang dimanfaatkan dalam beberapa penggunaan peralatan listrik. 2. Sulphur Hexa Fluorida (SF6) Untuk tegangan rendah mungkin faktor keselamatan dan cara pemasangan panel relatif belum begitu diperhatikan dibandingkan dengan untuk tegangan

2 menengah. Sedangkan untuk tegangan di atas 115 KV faktor ruangan sudah menjadi terbatas untuk meletakkan panel indoor (dalam ruang), sehingga ukuran komponen dan isolasi perlu diefisienkan. Cara pengoperasian panel, antisipasi perluasan panel, cara perawatan, kekuatan rangka dan dinding panel, kemungkinan kesalahan hubung singkat juga menjadi pertimbangan dalam mendesain panel daya listrik tegangan menengah. Pada panel berisolasi udara faktor kelembaban, kontaminasi, masuknya gas explosif, uap korosif, debu dan binatang-binatang kecil masih merupakan masalah. Susunan bus bar yang memanjang di keseluruhan panel membentuk panel dengan dimensi panjang dan jumlah panel yang tetap. Dengan menggunakan gas SF6 sebagai isolasi komponen utama di dalam setiap panel baja kedap udara, maka semua komponennya terlindung dari faktor-faktor di atas. Bus bar panel diletakkan dalam selubung isolasi per-phasa, sambungan panel dengan panel atau blok panel diberikan dengan menggunakan busbar sumbat CU berisolasi semi konduktif. Fleksibilitas sambungan untuk perluasan panel bisa diletakkan di kanan atau kiri panel asal. Gas SF6 merupakan suatu gas bentukan antara unsur sulphur dan fluor dengan reaksi eksotermis. Seperti gambar diatas terdapat sebuah SF6 terdiri dari 6 buah atom fluor yang mengelilingi sebuah atom sulphur dan masing-masing atom flour mengikat sebuah elektron sulphur terluar yang mengakibatkan gas ini merupakan gas yang stabil dan sama seperti gas mulia. Gas SF6 merupakan gas terberat sampai saat ini dengan massa jenis 6,139 kg/m 3. Yaitu sekitar 5 kali berat udara pada suhu 0 0 C dan tekanan 1 atm. Dengan sifat tidak mudah terbakar, tidak larut dalam air, tidak beracun,dan tidak berbau. SF6 ini juga merupakan isolasi yang baik yaitu 2,5 kali kemampuan isolasi udara. Dalam proses pembentukan gas SF6 ini akan timbul panas, sehingga pada saat pemisahannya menjadi sulphur dan fluor juga memerlukan panas sebesar 262 kilo kalori/molekul. Hal ini menyebabkan gas ini sangat cocok diterapkan sebagai pendingin pada peralatan listrik yang menimbulkan panas dan bunga api saat bekerja seperti sakelar pemutus beban. SF6 ini digunakan pada switchgear dan Sakelar PMT Gas SF6 (SF6 Circuit B reaker) seperti gambar dibawah ini: 3. Isolator Vacuum Isolator vacuum merupakan pemanfaatan ruang hampa udara sebagai isolasi. Isolasi vacuum ini memiliki permitivitas 1, sehingga memiliki kemampuan isolasi yang baik. Vacuum isolasi ini digunakan pada pemutus-pemutus beban tegangan tinggi agar dapat meredam busur api dan panas saat dilakukan pemutusan beban. Pengaplikasian dari vacuum isolasi ini dapat dilihat pada gambar dibawah.

3 `4. Isolasi Cair Bahan isolasi cair digunakan sebagai bahan pengisi pada beberapa peralatan listrik. Misalnya transformator, pemutus beban dan rheostat. Isolasi cair digunakan sebagai bahan pengisolasi dan juga sebagai pendingin. Karena itu diperlukan isolasi cair yang memiliki tegangan tembus yang besar dan penyalur panas yang baik. Isolasi cair yang biasa dipakai ialah sebagai berikut: Minyak trafo Gbr. Minyak trafo Minyak trafo merupakan minyak mineral yang diperoleh dengan pemurnian dari minyak mineral. Dalam pemakaiannya pada trafo, akan timbul hidrokarbon karena pengaruh panas dari rugi-rugi dalam transformator. Selain dari minyak mineral, minyak trafo juga ada yang terbuat dari minyak organik. Seperti minyak trafo silikon dan piranol. minyak trafo yang ada pada gambar memiliki tegangan tembus 27 KV/2,5 mm saat kami lakukan pengujian seperti dibawah. Pemeliharaan Trafo 1. Pengukuran / Pengujian Trafo Pengukuran/pengujian yang dimaksudkan untuk mengetahui kondisi trafo distribusi antara lain : Pengukuran kondisi belitan trafo. Pengujian dielektrik minyak trafo. Pengujian operasi. 2. Pengukuran / Pengujian Kondisi Belitan Salah satu indikator penting suatu trafo layak dioperasikan kondisi isolasinya, sebab bila kondisi isolasi jelek dan ini ditujukan dengan nilai tahanan isolasinya rendah dibawah batas minimal yang diinginkan, ketika dioperasikan (diberi tegangan) dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pada trafo itu sendiri, bahkan dapat mengganggu kerja dari sistem jaringan, dimana trafo tersebut dipasang. Hal lain yang lebih membahayakan, apabila sampai terjadi kontak antara kumparan tegangan tinggi dengan badan trafo, atau kumparan tegangan rendah, tetapi kerja sistem pengaman kurang baik, maka tak ayal lagi dapat menyebabkan kecelakaan bagi orang, karena tegangan sentuh terlalu tinggi atau paling tidak dapat marusak peralatan-peralatan listrik yang terpasang pada tegangan rendah. Kerusakan-kerusakan atau kecelakaan seperti tersebut diatas adalah hal yang harus dihindari. Untuk trafo caranya adalah mengukur kondisi isolasi baik

4 saat trafo yang akan dipasang maupun secara berkala pada trafo yang sudah beroperasi. Pengujian pada isolasi trafo yang harus dilakukan adalah : Test Kontinyuitas belitan. Pada bushing HV pada setiap tap changer (sadapan), nilai tahanan AB = AC = CA. Pada bushing LV nilai tahanan ab = ac = ca atau an = bn = cn Tabel pengamatan Kesimpulan hasil test Pengukuran Tahanan Isolasi Belitan Tujuannya untuk mengetahui ketahanan belitan terhadap tegangan kerjanya. Alat ukur yang digunakan adalah megger V DC dengan arus minimal 1 ma. Cara pengukurannya adalah pengukuran antara bushing HV dengan LV, bushing HV ground/body dan bushing LV dengan ground/body, lama pengukurannya masing-masing 1 menit. Nilai tahanan isolasi belitan paling rendah adalah : C = Faktor belitan terendam dalam minyak besarnya = 0,8 E = Tegangan tertinggi.. (Volt) kva = Daya trafo. (kva) k = Faktor koreksi suhu belitan Temperatur 0 C 0,25 5 C 0,36 10 C 0,50 15 C 0,72 20 C 1, C 1,98 40 C 3,95 50 C 7,85 Faktor koreksi 3. Pengujian Dielektrik Minyak Isolasi Fungsi utama dari minyak adalah : Sebagai cairan isolasi Sebagai pendingin

5 Sebagai cairan isolasi minyak trafo baru harus mempunyai tegangan tembus minimal 120 kv /cm, sedang untuk minyak yang terpakai minimal 80 kv/cm. Sebagai cairan pendingin, nilai viskositas untuk minyak baru maksimal 18,50 milipoises, sedang untuk minyak yang terpakai maksima! 19,24 miliposes. Titik nyala minimum 146 C. Trafo dalam keadaan berbeban akan timbul panas antara 60 C 80 C pada kumparan-kumparan yang disalurkan pada minyaknya dengan cara konveksi dan radiasi ke udara melalui sistem pendinginannya. Trafo dengan, type conservator, minyak trafo mempunyai kontak dengan udara luar yang mengandung asam. Dan inilah yang lambat laun dapat merusak minyak trafo. Zat asam pada suhu minyak antara 60 C 80 C bereaksi dengan minyak trafo, sehingga terjadi persenyawaan asam dan air sehingga kadar asam dan air dalam minyak trafo ini makin tinggi. Bila minyak trafo berkadar asam tinggi bereaksi dengan kumparan dan bagian logam trafo dari trafo akan membentuk garam-garam yang tak dapat larut mengendap berupa bintikbintik berwama merah coklat. Gbr. Pengujian minyak trafo Kondisi tersebut bila dibiarkan berlangsung terus, berakibat merusak kumparan trafo dan minyak menjadi kental, hingga daya pendingin serta tegangan tembusnya makin turun. Untuk mencegah hal tersebut diperlukan secara periodik pemeriksaan minyak di laboratorioum guna mengetahui : Nilai tegangan tembus Kadar asam dan air Nilai viskositas Keadaan visual (warna, endapan, kejernihan) Hasil pemeriksaan digunakan untuk melakukan tindak lanjut yaitu : Minyak masih dapat dipakai Minyak harus diproses/disaring agar dapat dipakai Minyak harus diganti TIPS UNTUK PENGUJIAN TEGANGAN TEMBUS MINYAK TRAFO Langkah : 1. Siapkan peralatan test (Peralatan test ini biasanya diletakkan dilaboratorium atau ruangan tersendiri dan berac).

6 2. Bersihkan peralatan test dari kotoran dan debu, dan yakinkan bahwa peralatan utama test dan alat bantu bebas dari debu atau kotoran lainnya. 3. Ambil elektroda bola dengan hati-hati sekali dan hindari kontak langsung dengan jari tangan, sebab hal ini akan berakibat pada hambatan pada pengujian yang tidak menunjukkan pada angka yang tidak sebenarnya. 4. Aturlah jarak gap elektroda bola dengan jarak 2,5 mm 5. Siapkan minyak yang akan ditest 6. Gerakkan minyak secara pelan-pelan dan diputar beberapa kali agar minyak betul-betul merata. Harap diperhatikan, agar dihindarkan gerakkan yang terlalu keras, sebab hal ini akan berakibat timbulnya gelembunggelembung udara didalam minyak. 7. Masukkan elektroda bola yang telah dibersihkan tadi kedalam minyak. Dalam mengalirkan minyak ke dalam gelas uji agar hati-hati dan pelanpelan dan diisi minyak sampai batas yang diinginkan, hal ini untuk menimbulkan gerakan turbulensi yang berakibat timbulnya gelembung udara. 8. Tutup rapat-rapat dan bersihkan kotoran disekitar alat test tersebut (tetesan minyak, debu dan kotoran lainnya) 9. Nyalakan alat test dengan menekan tombol ON (atau putar saklar pada posisi ON). 10. Setting untuk waktunya selama 2 menit pada tombol/ saklar timer 11. Setting besaran tegangan tembus minyak (2 kv per second) pada tombol kv/s 12. Tekan tombol magnet pengaduk minyak pada gelas selama 2 menit. 13. Tekan tombol start. 14. Catatlah hasil pengukuran ke formulir pengujian. 15. Ulangi langkah (butir 13 dan 14) sebanyak 6 kali pengujian dengan interval waktu masing-masing pengujian selama 5 menit 16. Hasil pengujian kemudian dirata-rata dan catat pada formulir pengujian 17. Buat laporan hasil pengujian 18. Bersihkan dan keringkan elektroda bola dan simpanlah ditempat yang kering. 19. Bersihkan pelatan test dari minyak atau debu dan kotoran lainnya 20. Pastikan bahwa peralatan test siap dipakai untuk pengujian selanjutnya. Selain pada trafo, minyak juga digunakan sebagai isolasi pada PMT yang disebut OCB (Oil Circuit Breaker) seperti gambar berikut: Alat pernapasan (Dehydrating Breather) Sebagai tempat penampungan pemuaian minyak isolasi akibat panas yang timbul, maka minyak ditampung pada tangki yang sering disebut sebagai konservator. Pada konservator ini permukaan minyak diusahakan tidak boleh

7 bersinggungan dengan udara, karena kelembaban udara yang mengandung uap air akan mengkontaminasi minyak walaupun proses pengkontaminasinya berlangsung cukup lama. Untuk mengatasi hal tersebut, udara yang masuk kedalam tangki konservator pada saat minyak menjadi dingin memerlukan suatu media penghisap kelembaban, yang digunakan biasanya adalah silica gel. Kebalikan jika trafo panas maka pada saat menyusut maka akan menghisap udara dari luar masuk kedalam tangki dan untuk menghindari terkontaminasi oleh kelembaban udara maka diperlukan suatu media penghisap kelembaban yang digunakan biasanya adalah silica gel, yang secara khusus dirancang untuk maksud tersebut diatas. 5. Kaca Sitol merupakan merupakan jenis pengembangan dari kaca, disebut juga sebagai keramik-kaca. Sitol tidak dibuat dengan proses pembakaran tetapi dengan proses fusi yang melelehkan bahan pembuatnya lalu didinginkan. Pada pembangkitan sicangan ini sitol atau keramik kaca ini digunakan pada isolator tumpu, isolator lan, isolator tarik dan bushing. Keramik-kaca atau sitol yang dipakai pada teknik listrik memiliki tegangan tembus sebesar 50 KV/mm.. Pada pembangkitan sicangan digunakan isolasi keramik-kaca seperti gambar berikut: 6. Keramik Keramik merupakan isolator yang terbuat dari tanah liat. Tanah liat merupakan bahan yang mudah dibentuk pada saat basah dan akan tahan terhadap air serta memiliki kekuatan mekanis yang kuat saat kering. Di pembangkitan sicanang keramik ini digunakan sebagai isolator pada PMT- PMT tegangan rendah seperti OCB dan ACB seperti gambar dibawah. 7. Porselin Porselin merupakan bahan isolasi kelompok keramik. Jadi sama seperti keramik, porselin juga terbuat dari tanah liat yang merupakan bahan yang mudah dibentuk pada saat basah dan akan tahan terhadap air serta memiliki kekuatan mekanis yang kuat saat kering.porselin memiliki tegangan tembus sebesar KV/mm. Biasanya digunakan pada isolator tarik, isolator gantung, pelapis switchgear, bushing dan pelapis arrester. Penggunaan porselin di pembangkitan sicanang dapat dilihat seperti gambar dibawah. Kesimpulan Isolasi merupakan bahan listrik yang sangat penting dalam teknik listrik, mulai dari pembangkitan hingga konsumen. Isolasi ada yang berupa gas, padat dan cair. Penggunaan dari pada isolasi-isolasi ini tergantung kepada nilai tegangan tembusnya dan kemampuannya dalam menyalurkan panas. Namun semuanya tidak terlepas dari nilai ekonomisnya. Makin besar tegangan yang diisolasi dan semakin besar panas yang timbul sangat

8 mempengaruhi pemilihan isolasi tersebut. Jadi teknik listrik juga sangat bergantung pada isolasinya agar keandalan dari penyaluran tenaga listrik dapat terjaga.