TEKNIK ISOLASI TEGANGAN TINGGI

BAB 2.3ISOLATOR NON KERAMIK

Oleh

Kelompok 3

Novi Lidestari Putri 1010953028

Peni Rahayu Putri 1010952022

Nadira Meidiawan 1010953043

Jurusan Teknik elektroFakultas Teknik

Universitas AndalasPadang

2014

2.1. Isolator Non-keramik

Diakhir 1950, dikembangkan isolator saluran dengan pengurangan berat

dan meningkatkan karakteristik elektrik dan mekanikal, tergantung atas hubungan

isolator keramik yang biasa, dengan mempertimbangkan syarat untuk 1000kV

saluran transmisi. Meskipun keperluan untuk 1000kV berangsur-angsur hilang,

keperluan dalam isolator dengan berat yang ringan terus berlanjut, sangat banyak

sehingga isolator non keramik peryama diperkenalkan oleh General Electrik pada

tahun 1959. Beberapa tahun kemudian, pabrikan Eropaseperti Reboso di Itali,

Rosenthal di Jerman dan Transmision Development di Inggris memperkenalkan

generasi pertama dari Non-keramik isolator saluran. Isolator memiliki inti yang

tersusun dari batang fiberglass yang dilapisi dengan pelindung yang terbuat dari

material polymer dan perangkat keras dilekatkan pada inti dengan berbagai car

Saat ini, pabrikan memanfaatkan berbagai macam tipe dari pelindung

polimer termasuk teflon, epoxy resin, RTV silicon rubber, HTV silicon rubber,

ethylene propylene monomers (EPR) dan copolymers, ethylene propylene diene

monomer dan copolymer, dan copolymers dari silicone dan ethylene reubber,

instant set polymers berdasrkan urethane chmistry, dan polypropylene. Bebrapa

dari polimer tersebut diisi dengan pengisi inorganik seperti silika dan alumina

trihydrate untuk mendapatkan peralatan anti-tracking. Logam akhir yang

disesuaikan dihubungkan ke batang dengan cara yang berbeda, yang man terdapat

rekatan dengan epoxy resin, sisipan dari irisan atau kerucut ke dalam batang

fiberglass, dan tekanan dari logam untuk memengang the rod

Selama perubahan tingkatan dariperkembangan isolator yang ringan, dan

dengan menaiknya penggunaan, keuntungan dari isolator tersebut menjadi

meningkat secara nyata. Isolator saluran non-keramik menawarkan kenaikan

resistansi untuk kerusakan dan dan perawatan yang sangat bagus dari kejutan

beban.

Saat ini, setelah melanjutkan pengembangan dan test labor, isolator non-

keramik digunakan pada 765 kV. Pada tegangan transmisim isolator non keramik

menjadi sangat populer pada 69 sampai 230 kV; di atas 230 kV, isolator non-

keramik digunakan , meskipun penggunaannya tidak terlalu penting/ pada

tegangan distribusi, kepercayaan isolator non-keramik sangat tinggi, jadi banyak

keperluan di Amerika utara menggunakan non keramik isolator.

2.3.1. Nonceramic Suspension Isolator

Gambar 2.11 menunjukkan komponen dasar dari nonceramic suspension

isolator, yang terdiri dari inti fiberglass, weathersheds yang melindungi inti, dan

coupling hardware yang terhubung dengan inti pada kedua ujungnya.

Gambar 2.11 Desain Dari Isolator Non-Keramis Tipe Suspensi

Inti fiberglass dari isolator nonceramic memiliki beban ganda sebagai

isolator utama dan juga sebagai bagian bantalan beban utama. Inti ini terdiri dari

70 hingga 75 persen fiberglass tipe E, aksial selaras dalam resin yang diperkuat.

Nama E glass berasal dari awal penggunaan kaca untuk belitan motor listrik dan

peralatan elektrik lainnya. Kebanyakan E glass merupakan alkali rendah dari

kapur – aluminium oksida borosilikat, komposisi dari berbagai produsen biasanya

tidak terlalu berbeda. Diameter fiber sekitar 5 hingga 25 mikro. Resin pada inti

tersebut bisa berupa epoxy atau vinyl ester, dan batangannya tersebut terbentuk

melalui pultrusion proses. Meskipun epoxy lebih baik daripada vinyl setser resin,

namun biasanya vinyl ester yang digunakan karena harganya yang lebih murah.

End fitting dari isolator nonceramic terbuat dari cor, ditempa atau mesin

aluminium, besi ditempa atau baja ditempa. Selama bertahun-tahun, berbagai

metode untuk memasang alat end fitting inti yang telah dikembangkan, termasuk

swaging, mengelem, atau meskipun penggunaan baji logam. Saat ini, swaging dan

mengelem adalah dua metode utama.

Inti yang tidak terlindungi dengan end fitting tidak cocok untuk digunakan

pada tegangan tinggi outdoor yang digunakan sebagai kontaminasi, kelembaban

dan tegangan yang kondusif bagi perkembangan pelacakan permukaan yang

mengakibatkan gangguan listrik. Oleh karena itu, weathersheds terbuat dari

berbagai bahan polimer, ditambah untuk penggunaan listrik, yang dibentuk dan

memiliki ruang di atas batang dalam berbagai cara untuk melindungi batang dan

untuk menyediakan isolasi listrik maksimum antara kedua ujung.

Hal ini jelas bahwa dengan berbagai keragaman konstruksi, kinerja isolator

nonceramic tergantung pada pilihan material, desain dan konstruksi dari isolator.

2.3.2. Line Post Isolator

Gambar 2.12 menunjukkan desain dari nonceramic line post isolator.

Isolator ini sama dengan nonceramic suspension isolator, desainnya terdiri dari

inti fiberglass, weathershed dan hardware. Dalam pengaplikasiannya biasanya

dikombinasikan antara kuat tekanan dan gaya lengkungnya. Oleh karena itu,

diameter inti fiberglass berukuran cukup besar dengan range 2 hingga 4 inchi

tergantung dari tegangan pada isolator dan desain kekuatannya.

Gambar 2.12 Desain Dari Non-Keramik Isolator Post

Sama halnya dengan desain suspension isolator, inti bisa terbuat dari vinyl

ester atau epoxy resin. Weathershed diterapkan dalam berbagai cara untuk

memenuhi kebutuhan jarak kebocoran dan weathershed ini memiliki bentuk yang

memenuhi kebutuhan akan ketahanan terhadap air. Biasanya hardware berupa besi

tempa yang dilapisi seng. Pada beberapa desain digunakan aluminium.

2.3.3. Hollow Core Isolator

Gambar 2.13 menunjukkan desain isolator nonceramic hollow core. Pada

pusat inti, tabungnya terbuat dari epoxy resin yang memenuhi kaca, polyester atau

fiber aramid, membentuk bagian yang kuat dari isolator. Fiber baik pada filamen

atau lembarannya, adalah goresan di sekitar tabung di berbagai sudut dan dalam

arah aksial, untuk mengembangkan sifat mekanik yang diperlukan pada peralatan.

Serat berupa wet winding maupun vacuum impregnation digunakan. Dengan 70-

75% fiber, core memiliki kekakuan aksial sangat tinggi.

Gambar 2.13 Desain Non-Keramik Hollow Core isolator

Weathershed, dibentuk langsung ke inti, adalah salah satu dari EPDM, dua

bagian HTV (suhu tinggi divulkanisir) atau LIM (injection molding cair) karet

silikon. Hardware, biasanya dari aluminium, untuk dimensi tertentu dan terikat ke

inti dengan resin epoksi.

Keuntungan dari desain diatas yang meliputi berat badan rendah, tahan

terhadap ledakan, seismik dan resistensi perusak. Isolator inti hollow ini

digunakan terbatas sebagai station post, bushing transformator, baik yang beris

minyak atau SF6, trafo arus, surge arrester, switchgear, bushing entrance SF6 dan

potheads kabel.

Isolator inti nonceramic berongga memiliki diameter sekitar satu meter

dan panjang enam meter sesuai dengan 765 kV aplikasi yang digunakan.

2.3.4. Bagian-Bagian Isolator Nonceramic

Inti

Isolator untuk saluran udara yang digunakan dalam ketegangan dan aplikasi

membungkuk dibuat dari inti isolasi padat. Inti dibuat oleh proses pultrusion

seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Pulrusion process for the manufacture of solid glass fiber

reinforced insulator core

Dalam prosesnya, roving kaca E ditarik melalui tong epoxy resin atau vinil

ester untuk impregnasi serat kaca, maka meskipun preformer yang mulai memberi

bentuk pada resin impregnated fiber, dan akhirnya melalui heated die dimana

sistem resin membentuk inti isolasi padat, atau batang. Sebuah pemotong

memotong batang sesuai panjang yang diperlukan.

Ini adalah dua parameter proses penting dalam proses pultrusion ini yaitu

kecepatan menarik dan temperatur dalam pembentukan. Sebuah celah aksial

terjadi ketika bagian luar batang lebih cepat dimurnikan daripada pusat batang.

Hal ini terjadi ketika salah satu suhu die terlalu tinggi untuk menarik atau

kecepatan menarik terlalu lambat untuk die temperatur. Setelah bagian luar batang

diset, susut selama pemeraman sebagian batang menghasilkan kekosongan aksial

panjang dalam inti. Meskipun cacat tersebut dengan mudah dapat dideteksi

melalui tes fluoresen penetran pada bagian tipis batang, kadang-kadang sulit

untuk memastikan bahwa seluruh batang yang akan digunakan untuk suatu

isolator sepenuhnya bebas dari retak.

Core berongga untuk isolator dibuat pada mesin bubut dengan disesuaikan

panjangnya. Dalam proses manufaktur, cor resin yang diperlukan tabung dengan

diameter dan panjang yang diinstal pada mesin bubut. Fiber glass setelah

melewati penambahan resin untuk impregnasi resin keliling, merupakan bagian di

tabung dengan berbagai sudut untuk mendapatkan sifat mekanik yang dibutuhkan

agar inti selesai. Inti untuk aplikasi kritis memerlukan impregnasi vakum dari

sistem resin. Dalam hal ini, fiber dikeluarkan dari mesin bubut, dan kemudian

ditempatkan ke dalam vessel untuk impregnasi resin dengan vakum.

Single Shed Design

Pembuatan isolator nonceramic dapat dilakukan dengan beberapa cara.

Sejauh ini yang banyak digunakan adalah individual sheds. Meskipun berbagai

bahan telah digunakan untuk shed, namun yang biasa dipakai adalah Ethylene-

Propylene Diene Monomer (EPDM), High Temperature vulkanisir (HTV) silikon

atau yang disebut karet "alloy" yang terdiri dari campuran dari EPDM dan silikon

HTV. Biasanya ini dibentuk oleh proses injeksi atau transfer / teknik kompresi

cetakan. Shed ini kemudian diselipkan ke batang, seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 2.15, dan permukaan antara batang dan shed,dan antara individual shed

ditutup dengan berbagai cara.

Gambar 2.15 Single shed designs

Berbagai jenis sealant, misalnya, senyawa silikon seperti gel dan minyak

telah digunakan dengan baik. Diantara shed, segel telah dibuat dengan gesekan

yang tepat atau dengan penggunaan logam atau rubber colar. Masing-masing shed

juga telah direkatkan ke selongsong batang. Dalam jenis lain, kumpulan dari shed

sampai dengan 24 inci panjang yang dibentuk untuk perakitan ke batang dengan

menggunakan metode yang sama untuk individual shed.

One Shot Molded Isolators

Pengecoran seluruh bagian weathershed dengan batang dalam satu kali

proses dengan proses injeksi atau transfer/kompresi lebih disukai dalam proses

pembentukan weathershed, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.16.

Gambar 2.16 One-Shot molded nonceramic isolator

Sebagai tambahan, hardware bisa diinstal pada batang sebelum dilakukan

pembentukan shed sehingga ikatan bisa efektif tidak hanya antara batang dan

shed, tetapi juga antara shed dan hardware, dengan demikian dapatmenyegel

seluruh isolator terhadap masuknya air.

Pada isolator besar, contohnya pada bushing trafo dan peralatan GIS,

pembentukan dilakukan menggunakan Liquid Injection Molding (LIM) silicone

rubber atau 2 bagian RTV silicone rubber, hal ini disebabkan oleh besarnya

diameter shed.

Hardware

End fitting dari isolator nonceramic terbuat dari cor, ditempa atau dengan

mesin aluminium, besi ditempa atau baja ditempa. Didempetkan dengan inti untuk

mengembangkan kekuatan mekanik yang diperlukan . Metode-metode yang

digunakan untuk mendempetkan end fitting dengan inti yaitu dengan swaging,

pengeleman atau menggunakan baji besi, seperti yang terlihat pada gambar 2.17.

Gambar 2.17 Hardware attachment methods

2.3.5. The Composite Dielectric

Gabungan dielektrik terdiri dari inti dan weathershed. Meskipun kualitas

batang fiberglass adalah yang paling penting dari keseluruhan isolator

nonceramic. Kegagalan yang dapat dikaitkan dengan kualitas batang yang buruk

sangat sedikit ditemukan. Hal ini mebuktikan, kesalahan impregnasi yang

merusak integritas kinerja listrik dan mekanik batang. Namun tingkat kesalahan

ini yang menyebabkan kualitas yang buruk masih belum diketahui. Kerja keras

diperlukan sebelum batas toleransi dapat diberikan dalam sifat dielektrik dan

porositas.

Selain itu, kualitas pembentukan shed juga merupakan hal yang penting,

namun kesalahan external yang memperburuk kualitas masih belum bisa

diketahui. Kekosongan antara inti dan shed, dan antara individual shed yang

terbentuk akan memperbanyak kerusakan. Kegagalan bisa terjadi karena

keretakan dari batang fiberglass karena pelanggaran penutup akhir, sehingga

memungkinkan batang untuk terhubung dengan polutan atmosfer dan

kelembaban.

2.3.6. Voltage Stress Control

Hardware harus terbebas dari corona discharge di udara atau pada

permukaan isolator. Corona pada material nonceramic menyebabkan kerusakan

dengan gabungan discharge di permukaan dan gabungan kimia yang terbentuk

akibat discharge. Hardware harus cukup besar untuk menghindari corona

discharge, selain itu shielding atau corona ring harus dipasang pada isolator.

Shielding ring harus memiliki radius yang cukup besar agar terbebas dari

corona dan jika dipasang pada isolator dapat mengurangi gradient permukaan

pada isolator.Gradient tegangan corona discharge tergantung dari radius hardware

dan tidak tergantung panjang isolator.

Ada dua kesimpulan yang bisa diambil, yaitu :

gradien tegangan maksimum di kedua hardware isolator atau permukaan

material yang tidak boleh melebihi sekitar 14,8 kV / cm

Saat testing isolator di laoratorium yang kurang bersih, gradiennya harus 30%

lebih tinggi dari nominal gradient line ke netral agar bisa mengurangi gradient

munculnya korona, yang timbul dari kontaminasi yang mengendap.