Post on 01-Jun-2015
INSULATING MATERIAL FOR CABLES
Presented byRezon Arif B / L2F008082
introductionMaterial isolasi mulai digunakan pada konduktor kabel bawah tanah. Dulu kabel transmisi yang bekerja untuk tegangan diatas 46 kV,menggunakan isolasi kertas / minyak sebagai isolasinyaSejak dikembangkannya polimer sintetis, PE mulai dipakai sebagai isolasi.Isolasi pada sistem distribusi (15 to 35 kV) digantikan oleh XLPE pada 1980anPada tegangan yang rendah dipakailah polyvinyl chloride(PVC), silicone rubber (SIR), atau polimer lain yang ada dan mudah diproses.
lanjutankelebihan dan kekuranganisolasi
Polymer Type PropertyLow Density Polyethylene Low Dielectric losses
Moisture sensitive under voltage stress
Crosslinked Polyethylene Higher losses vs. PE
Ages Better than PE
EPR/EPDM Higher losses vs XLPE or PE
More flexible than XLPE or PE
PVC Must contain plasticizer for flexibility
Higher losses
Why we choose polimer?Polimer seperti polyethylene, polypropylene, dan ethylene propylene co- dan ter- polypropylene adalah polimer hidrokarbon dan dikenal sebagai polyolefins.Superior properties
1. Excellent electrical properties- Low dielectric constant- Low power factor- High dielectric strengt
2. Exellent Moisture resistance3. Extremely low moisture vapor transmission4. High resistance to chemical and solvent
Fundamental of Extruded Polymer
Poly ethylenePoly ethylene adalah polimer hidrokarbon yang dibuat dari monomer ethylene.
…CH2= CH2… CH2- CH2- CH2- CH2-…
Metode manufactur dari struktur kimianya dapat mempengaruhi sifat dari polietilene itu sendiri
Penggambaran struktur kimia polietilen
• Panjang rantai karbon berhubungan dengan berat molecularnya(molecular weight)
• Semakin panjang rantai maka semakin berat pula molekul.
• Semakin besar molecular weight maka jumlah grup dari ethilene juga semakin banyak.
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
HChain length Molecular weight
Crosslinked polyethylene• => menggabungkan beberapa rantai
polietil yang berbeda secara bersama.
XLPE dapat dianggap sebagai penggabungan cabang polyethylene pada rantai PE yang berbeda.
• ????
Paper Insulated Cable
Tipe Isolasi yang masih dipakai pada kabel tenaga adalah kertas.
Kertas harus di rendam (impregnated) dgn cairan dielektrik yang didapat dari hasil cracking petroleum.
Ada 3 bahan utama penyusun kertas40% Cellulose30% HemiCellulose30% LigninCellulose sebagai material isolasi harus dipisahkan dari bahan lain melelui proses bleaching(pemutihan) menggunakan sulfates atau sulfites.Hemicellulose bukan jenis material berserat sehingga tidak dipakai dalam jumlah besar.Lignin adalah jenis amorphous material yang berfungsi sebagai pengikat
Struktur kimia dari cellulose
Struktur kimia dari Polyethylene
H
H
H
HH
OH
OH
CH2OH
oo
H
H
H
HH
OH
OH
CH2OH
o o
H
H
H
HH
OH
OH
CH2OH
oo
C
H
H
C
H
H
C
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
HC HH
C HH
Shields • Polimer yang digunakan untuk shields adalah
ethylene copolymer. Kemungkinan bisa kopolymer dengan propylene atau dengan monomer lainnya seperti vinyl atau ethyl acrylate.
• Untuk isolasi yang perlu diperhatikan molecular weight dan molecular weight distribussion.
• Untuk mendapatkan sifat semikonduktor maka perlu juga ditambahkan carbon pada copolimernya
Jackets/ selubung
• Jacket digunakan untuk mengurangi pegaruh gesekan dan juga umtuk melindungi kabel dari pengaruh lingkungan.
• Idealnya jacket ini akan melindungi isolasi dari air dan ion bebas yang ada di luar isolasi.
• Material jaket memiliki sifat yang berbeda tergantung dari struktur molekul dan bahan penyusunya.
Tipe polyethylene untuk material jacket
• Low density (LDPE)• Medium density (MDPE)• High density (HDPE)• Linear Low density polyethylene
(LLDPE)
Moisture vapour transmission rateMaterial Density Moisture vapor
transmission rate
LDPE 0.92 1.16
MDPE 0.93 0.51
HDPE 0.94 0.58
HDPE 0.95 0.32
LLDPE 0.92 0.74
PVC 1.30 10.0
Semicons 1.15 5.00
PVC adalah yang dipakai sebagai jacket meskipun saat ini sudah menggunakan Neoprene(polychloroprene)atau Hypalon(chlorosulphanated poly ethylene)
6.Comparison of insulating material
Sejak isolasi kertas dipakai pertama kali pada sistem ketenagaan dan kemudian digantikan oleh isolasi PE untuk tegangan rendah dan medium, tapi perbandingan sifat isolasi tetap menggunakan isolasi kertas sistem fluida sebagai standarnya. Berikut tabel perbandingannya :
Major difference Between Paper and Polyolefinic Insulation
Paper /Cellulose Polyethylene
Natural Synthetic
Carbon/ hidrogen/ oxigen Carbon / hidogen / oksigen
More polar / medium losses Less polar, Low Losses
Chains linear Chains branched
Fibrils Non fibrils
Partially Crystalline / relatively constant
Partially crystalline / varies with grade employed
No thermal expansion on heating Significant thermal expansion
Not crosslinked Not Crosslinked
Thermal degradation via cleavage at weak link
Degrades at weak link
Crosslinked polyethylene
Ethylene Propylene Rubber
Synthetic Synthetic
Carbon / hydrogen Carbon / hydrogen
Less polar, low losses Losses due to additive
Chains branched, crosslinked Chains branched, crosslinked
Non- fibril Non- fibril
Slightly less crystalline vs PE Least crystalline of all
Same thermal expansion as PE Slight thermal expansion
Crosslinked Crosslinked
Degrade at weak link Same as XLPE
Keuntungan pada tiap jenis material isolasi
• Poly ethyleneLow Pemittivity(low dielectric constant)Low tan delta (low dielectris loss)High initial dielectric strength
• Crosslinked polyethyleneSifat mekanis meningkat seiring kenaikan suhuTidak meleleh pada1050C tapi terjadi pemuaian panasreduce susceptibility to water treeing
• EPRreduce thermal expansion relative to XLPEreduce sensitivity to water treeingIncreased Flexibility
• PILCKurang sensitif pada DC testingReduce weightAccecories more easily appliedEasier to appliedNo Hydraulic pressure/ pumping requirmentsReduced risk of flame propagationReduce initial cost
Tak ada gading yang tak retak
Terima Kasih