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.

1. TEKNIK TEGANGAN TINGGI
TEGANGAN TEMBUS
PADAT
Pembimbing : Ir. Makmur Saini . MT

2. 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.

3. 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.

4. (MEKANISME Lanjutan…………)
Mekanisme Kegagalan Zat Padat (Breakdown)
menurut waktu penerapan tegangannya.
Kegagalan Asasi (Intrinsik)
Kegagalan Elektromekanik
Kegagalan Streamer
Kegagalan Termal
Kegagalan Erosi
kV
1 Log (detik)

5. (MEKANISME Lanjutan…………)
Mekanisme Kegagalan Zat Padat :
1. Kegagalan Asasi (Intrinsik)
2. Kegagalan Elektromekanik
3. Kegagalan Streamer
4. Kegagalan Termal
5. Kegagalan Erosi

6. 1. Kegagalan Asasi (Intrinsik)
(MEKANISME Lanjutan…………)
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.

7. 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.
(MEKANISME Lanjutan…………)

8. (MEKANISME Lanjutan…………)
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.

9. (MEKANISME Lanjutan…………)
Gambar tegangn tembus e;lektromekanik

10. (MEKANISME Lanjutan…………)
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.

11. (MEKANISME Lanjutan…………)
Gambar terjadinya kegagalan streamer

12. (MEKANISME Lanjutan…………)
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.

13. (MEKANISME Lanjutan…………)
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

14. (MEKANISME Lanjutan…………)
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.

15. (MEKANISME Lanjutan…………)
Gambar kegagalan erosi/elektrokimia

16. (MEKANISME Lanjutan…………)
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).

17. (MEKANISME Lanjutan…………)
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.

18. SEKIAN DAN TERIMAKASIH