TEGANGAN TEMBUS PADAT PADA TEKNIK TEGANGAN TINGGI

TEKNIK TEGANGAN TINGGI

TEGANGAN TEMBUS PADAT

Pembimbing : Ir. Makmur Saini . MT

TEGANGAN TEMBUS PADAT

ABSTRAK - Keberadaan isolator dalam sistem penyaluran tenaga listrik sangat penting. Sedangkan media isolasi sebagai pengisolasi sangat banyak macamnya. Tingginya tingkat kerusakan bahan isolasi yang ketahanan elektriknya rendah Akan menyebabkan terjadi tegangan tembus yang dapat merusak bahan isolasi itu sendiri. Kebutuhan akan kualitas isolasi yang baik, menyebabkan jenis bahan isolasi dengan tingkat ketahanan pengisolasi yang berbeda-beda mulai ditemukan. Adapun bahan isolasi meliputi: isolasi gas, cair, dan padat. Setiap jenis bahan isolasi memiliki tingkat ketahanan elektrik dan tegangan tembus yang berbeda.

Mekanisme Kegagalan Zat Padat

Mekanisme breakdown adalah sebuah fenomena yang komplek di dalam bentuk padat dan tergantung pada variasi tegangan dan waktu penerapannya.

Pada prinsipnya mekanisme kegagalan (breakdown) dalam zat padat sama dengan proses yang terjadi di gas dan udara. Suatu zat padat tergantung dari cara dan kondisi pengukuran.

(MEKANISME Lanjutan…………)

Mekanisme Kegagalan Zat Padat (Breakdown) menurut waktu penerapan tegangannya.

Kegagalan Asasi (Intrinsik)

Kegagalan Elektromekanik

Kegagalan Streamer

Kegagalan TermalKegagalan Erosi

kV

1 Log (detik)


Mekanisme Kegagalan Zat Padat :

1. Kegagalan Asasi (Intrinsik)2. Kegagalan Elektromekanik3. Kegagalan Streamer4. Kegagalan Termal5. Kegagalan Erosi

1. Kegagalan Asasi (Intrinsik)


Bila kedalam dielektrik diberiakan tegangan tinggi maka munculah medan tinggi. Bila di dalam bahan dielektrik terdapat elekton konduksi maka elektron akan dipercepat. Percepatan elektron berbanding lurus dengan kuat medan listrik. Elektron yang dipercepat akan mendapatkan energi kinetik dalam perjalananya karena kecepatan makin bertambah. Elektron ini bergerak diantara atom-atom dielektrik.

Bila selama tumbukan dengan atom semua energi elektron tidak dapat diserap oleh atom maka elektron akan mengionisasi atom dan munculah elektron baru yang siap mengalami proses yang sama. Dengan demikian sepanjang perjalanan muncul elektron makin banyak. Terjadilah konduksi elektron yang sangat besar yang disebut dengan elektron avalanche. Tembus intrinsik sering disebut juga dengan tembus elektronik. Hal ini karena proses terjadinya tembus yang didominasi oleh proses elektronik.



2. Kegagalan Elektromekanik

Pada proses ini terjadi proses polaritas dimana seakan – akan terjadi pemuaian akibat akibat adanya tarikan dari anoda ke katoda akibat tersusunnya elektron pada isolator maka timbul kuat medan, bila tegangan tinggi maka kuat medan yg timbul juga tinggi sehingga terjadilah polarisasi dan pemuaian sehingga timbul gaya yang besar.

bila gaya yang timbul lebih besar dari gaya penekan elektron maka isolator akan pecah.


Gambar tegangn tembus e;lektromekanik


3. Kegagalan Streamer

Pada kegagalan streamer ini terjadi pada elektroda yang runcing yang mana elektroda tersebut bersinggungan dengan elektroda padat , jika terjadi medan listrik yang cukup besar terlebih dahulu bagian ujung yang runcing tersebut akan merusak isolator, maka terjadilah breakdown yang menghasilkan panas akibatnya terjadi kerusakan isolator hingga kerusakan tersebut menjalar ke anoda maka terjadilah breakdown.


Gambar terjadinya kegagalan streamer


4. Kegagalan Termal

Tembus jenis ini muncul bila isolasi beroperasi pada kondisi yang memanaskan kisi-kisi bahan. Pemanasan bisa terjadi karena dielectric losses. Sebagian panas dapat disalurkan ke lingkungan, sebagian lagi akan memanaskan isolasi.

Bila kalor yang dihasilkan oleh pemanasan listrik sedikit dan dapat diatasi degan dilepas kelingkungan maka temperatur material akan tetap stabil. Akan tetapi bila pemanasan listrik membesar maka sutau saat kalor tidak lagi dapat dibuang ke lingkungan dan sebagi akibatnya temperatur kisi-kisi material akan naik dan mencapai harga kritis.


Bila pemanasan lebih hebat lagi maka temperature akan lebih tinggi lagi. Akibat pemanasan ini maka atom akan lebih mudah terionisasi oleh tumbukan elektron. Dengan demikian dapat diperkirakan tegangan tembus jenis ini akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan tegangan tembus intrinsik.

Gambar tegangan tembus termal


5. Kegagalan Erosi/elektrokimia

Kegagalan ini diawali dari proses pembuatan bahan isolasi dimana pada saat pembuatan terdapat rongga – rongga udara, karena kuat medan yang timbul pada udara itu lebih besar dari medan breakdown udara maka pda rongga udara tersebut terjadi ionosasi dan menimbulkan percikan bunga api, dari percikan bunga api tersebut timbul gas ozon yang akan mengoksidasi bahan isolasi dan terjadi perubahan struktur isolasi, sehingga isolasi tersebut akan berubah sifat menjadi konduktif maka terjadilah breakdown. Untuk kegagalan erosi ini terjadi dalam waktu yang sangat lama karena terjadinya secara bertahap.


Gambar kegagalan erosi/elektrokimia


5. Discharge Breakdown Bahan-bahan seperti mika atau keramik atau bahan

pada lainya sering kali ditemukan gas yang terperangkap didalamnya. Gas mempunyai kekuatan isolasi yang lebih kecil dari isolasi paadat. Secara umum gas mempunyai konstanta dielektrik kecil (mendekati 1) sedangkan isolasi padat mempunyai konstanta dielektrik 2-6. dengan demikian gas yang berada di dalam isolasi padat akan mendapatkan kuat medan yang lebih besar dari isolasi padat. Padahal kekuatanya lebih rendah. Dengan demikian gas akan tembus sebagian (partial discharge).


Pada isolasi polimer sering kali ditemukan tembus sebagian inti. Dari tembus sebagian di dalam void dapat tumbuh kanal bercabang-cabang membentuk suatu struktur menyerupai pahoa yang disebut dengan pemohonan listrik (electrical treeing). Pemohonan listrik makin lama akan makin panjang dan jumlah cabang akan semakin banyak. Bila pemohonan listrik ini telah menjembatani kedua elektroda maka biasanya isolasi padat sudah tidak dapat lagi berfungsi untuk menahan medan normal. Terjadilah kegagalan isolasi.

SEKIAN DAN TERIMAKASIH

TEGANGAN TEMBUS PADAT PADA TEKNIK TEGANGAN TINGGI

Engineering

Transcript of TEGANGAN TEMBUS PADAT PADA TEKNIK TEGANGAN TINGGI