Downloaded 73 times
Teori kegagalan isolasi
- 1. TEKNIK TEGANGAN TINGGI TEORI KEGAGALANISOLASI Oleh : M. Khubayshi 062.15.008 Sevira R.H 062.15.023 Irfan Andrianto 062.15.017 Arief Kukuh 062.13.030 Dosen : Prof. Ir. Syamsir Abduh, MM, PhD. IPU JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS TRISAKTI 2018
- 2.
- 3. PROLOG Pada umumnya, kegagalanalat-alat listrik pada waktu operasi disebabkan karena kegagalan isolasi dalam menjalankan fungsinya sebagai isolasi tegangan tinggi. Isolasi dapat berupa bahan padat, cair, dan gas. Kegagalan yang terjadi pada isolasi bahan padat adalah kegagalan yang permanen (termasuk bahan yang non-self restoring). Sedangkan pada bahan cair dan gas, kegagalan isolasinya adalah kegagalan yang sementara (termasuk bahan yang self restoring). Dalam pembuatan isolasi padat pada kabel tanah kadang-kadang tidak sempurna, sehingga terdapat rongga dalam isolasi tersebut.
- 4. Rongga ini dapatberisi udara atau benda lain yang mempunyai kekuatan medan atau kekuatan dielektrik yang berbeda dengan kekuatan dielektrik dari bahan isolasi. Kekuatan medan di dalam rongga ditentukan oleh perbandingan dari permitivitas dan bentuk dari rongga. Bila rongga berisi udara maka akan terdapat konsentrasi medan listrik. Karena pada nilai tegangan yang normal kekuatan medan pada rongga dapat melebihi kekuatan tembus tegangan isolasi, maka dapat terjadi tembus tegangan. Pada setiap pelepasan muatan sebagian, terjadi panas/kenaikan suhu didalam rongga sehingga menyebabkan kerusakan sifat atau susunan kimia isolasi.
- 5. Dalam teknik tegangantinggi, fungsi yang paling utama dari suatu bahan isolasi adalah untuk mengisolasi konduktor yang membawa tegangan terhadap yang lainnya sama baiknya terhadap tanah. Dan sebagai tambahannya, harus sering melakukan fungsi mekanis dan harus mampu menahan penekanan termal dan kimia. Serta juga memiliki daya tahan yang lama atau usia daya tahannya di bawah jenis-jenis penekanan yang bervariasi yang dihadapi dalam praktek sebagai pertimbangan penentuan aplikasi ekonomis.
- 6. Kegagalan isolasi disebabkanbeberapa sebab, antara lain: 1. Isolasi tersebut sudah lama terpakai 2. Berkurangnya kekuatan dielektrik 3. Karena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada dasarnya tegangan pada isolasi merupakan suatu tarikan atau tekanan (strees) yang harus dilawan oleh gaya dalam isolasi itu sendiri agar isolasi tidak gagal (Adib Chumaidy, 2010 : 44).
- 7. ISTILAH PELEPASAN MUATAN MELIPUTIBEBERAPA KELOMPOK FENOMENA YAITU: Pelepasan Muatan Sebagian Internal (Internal Partial Discharge) Pelepasan Muatan Permukaan (Surface Discharge) Korona (Corona Discharge)
- 8. Beberapa faktor yang mempengaruhimekanisme kegagalan pada minyak transformator Partikel padat Uap air Kegagalan gelembung
- 9. PARTIKEL PADAT Partikel debuatau serat selulosa yang ada di sekeliling isolasi padat (kertas) sering ikut tercampur dalam minyak. Pada saat terjadi medan listrik, partikel–partikel ini akan terpolarisasi dan membentuk jembatan. Arus akan mengalir melalui jembatan dan menghasilkan pemanasan lokal serta menyebabkan terjadinya kegagalan pada minyak transformator.
- 10. Tabel 1. Klasifikasibeberapa dielektrik padat
- 11. UAP AIR Air danuap air terdapat pada minyak, terutama pada minyak yang telah lama digunakan. Jika terdapat medan listrik, maka molekul uap air yang terlarut memisah dari minyak dan terpolarisasi. Jika jumlah molekul–molekul uap air ini banyak, maka akan tersusun semacam jembatan yang menghubungkan kedua elektroda sehingga terbentuk suatu kanal. Kanal ini akan merambat dan memanjang sehingga terjadi kegagalan minyak transformator.
- 12. KEGAGALAN GELEMBUNG Merupakan bentukkegagalan isolasi cair yang disebabkan oleh gelembung–gelembung gas di dalamnya. Pembentukan gas karena terjadi dekomposisi pada minyak transformator dapat mengakibatkan kegagalan. Adanya pengaruh medan yang kuat antara elektroda, maka gelembung–gelembung gas dalam cair-an tersebut akan saling sambung menyambung dan membentuk jembatan yang mengawali terjadinya kegagalan pada minyak transformator.
- 13. Sifat-Sifat Listrik CairanIsolasi Sifat sifat listrik yang menentukan unjuk kerja cairan sebagai isolasi adalah : 1. Withstand Breakdown kemampuan untuk tidak mengalami kegagalan dalam kondisi tekanan listrik (electric stress ) yang tinggi. 2. Kapasitansi Listrik per unit volume yang menentukan permitivitas relatifnya. 3. Faktor daya Faktor disipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak balik dan tinggi akan menentukan unjuk kerjanya karena dalam kondisi berbeban terdapat sejumlah rugi rugi dielektrik. 4. Resistivitas Suatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resitivitasnya lebih besar dari 109 W-m.
- 14. KEGAGALAN ISOLASI DAN MEKANISNYA Kegagalanisolasi pada peralatan tegangan tinggi yang terjadi padasaat peralatan sedang beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga continuitas sistem menjadi terganggu. Salah satu bahan isolasi yang banyak digunakan dalam sistem tenaga listrik adalah minyak. Misalnya digunakan sebagai isolasi inti pada transformator daya sekaligus sebagai media pendingin
- 15. Pada saat beroperasi,minyak sebagai isolator mengalami penurunan kualitas disebabkan karena banyak faktor misalnya pengaruh kontaminan padat, kontaminan cair dan gas-gas hasil reaksi didalam minyak. Selain itu, juga dipengaruhi oleh kondisi minyak yang mengalami stress thermal pada saat beban puncak. Semakin banyak kontaminan yang terkandung dalam minyak, maka kualitas minyak akan semakin menurun dan bisa terjadi breakdown. Karakteristik isolasi minyak transformator akan berubah jika terjadi ketidakmurnian di dalamnya. Hal ini akan mempercepat terjadinya proses kegagalan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kegagalan isolasi antara lain adanya partikel padat, uap air dan gelembung gas.
- 16. KEGAGALAN ISOLASI BISA TERJADIPADA Bahan Isolasi Padat Isolasi Zat Cair Campuran Zat Cair-Padat
- 17. BAHAN ISOLASI PADAT Mekanismekegagalan pada bahan isolasi padat meliputi kegagalan asasi (intrinsik), elektro mekanik, streamer, thermal dan kegagalan erosi. Mekanisme kegagalan bahan isolasi padat terdiri dari beberapa jenis sesuai fungsi waktu penerapan tegangannya. Seperti di jelaskan pada gambar 1.
- 18. Gambar 1. Mekanismekegagalan pada bahan isolasi padat
- 19. ISOLASI ZAT CAIR Jikasuatu tegangan dikenakan terhadap dua elektroda yang dicelupkan kedalam cairan (isolasi) maka terlihat adanya konduksi arus yang kecil. Jika tegangan dinaikkan secara kontinyu maka pada titik kritis tertentu akan terjadi lucutan diantara kedua elektroda.
- 20. CAMPURAN ZAT CAIR-PADAT Kegagalanisolasi cair-padat (isolasi kertas dicelup dalam minyak) biasanya disebabkan oleh pemburukan. Pemburukan yang dapat menyebabkan kegagalan isolasi cair-padat adalah pemburukan karena pelepasan dalam (internal discharge) dan pemburukan elektro-kimiawi.
- 21. SOURCE Buku Dasar Pembangkitandan Pengukuran https://www.scribd.com/doc/85831124/3-Bab-3-Kegagalan- Isolasi http://digilib.umg.ac.id/download.php?id=5834 https://www.scribd.com/document/33003031/Kegagalan- Bahan-isolasi
- 22.
- 23. Pertanyaan-Pertanyaan 1. Apakah isolasiyang terbuat dari keramik termasuk isolasi padat? Dan apa kegagalannya? (Nur Fauzi Pamungkas) 2. Fenomena pelepasan muatan korona disebabkan oleh apa? (Fakhrian Riferly) 3. Bagaimana terjadinya kegagalan isolasi pada uap air, partikel padat dan gelembung? (M. Fakry Mutahari) 4. Salah satu bentuk isolasi adalah gas SF6, apa saja unsur kegagalan isolasinya? (Khalif Maulana) 5. Jelaskan mekanisme kegagalan isolasi pada isolasi padat? (Denis Sinaga) 6. Isolasi cair adalah contoh isolasi pada trafo basah, jika trafo kering, bagaimana isolasinya? (Nur Fauzi Pamungkas)
- 24. Jawaban 1. Apakah isolasiyang terbuat dari keramik termasuk isolasi padat? Dan apa kegagalannya? (Nur Fauzi Pamungkas) Jawab: Ya, isolasi yang terbuat dari keramik termasuk isolasi padat. Kegagalannya isolasinya disebabkan oleh tekanan, bahan elektroda, ketidakmurnian bahan. 2. Fenomena pelepasan muatan korona disebabkan oleh apa? (Fakhrian Riferly) Jawab: Pelepasan muatan ini pada umumnya terjadi pada gas dan udara. Pelepasan muatan ini terjadi karena adanya tumbukan yang menyebabkan ionisasi didalam gas/ udara bila tegangan melebihi nilai tertentu.
- 25. 3. Bagaimana terjadinyakegagalan isolasi pada uap air, partikel padat dan gelembung? (M. Fakry Mutahari) Jawab: Uap Air Air dan uap air terdapat pada minyak, terutama pada minyak yang telah lama digunakan. Jika terdapat medan listrik, maka molekul uap air yang terlarut memisah dari minyak dan terpolarisasi. Jika jumlah molekul– molekul uap air ini banyak, maka akan tersusun semacam jembatan yang menghubungkan kedua elektroda sehingga terbentuk suatu kanal. Partikel Padat Partikel debu atau serat selulosa yang ada di sekeliling isolasi padat (kertas) sering ikut tercampur dalam minyak. Pada saat terjadi medan listrik, partikel–partikel ini akan terpolarisasi dan membentuk jembatan. Arus akan mengalir melalui jembatan dan menghasilkan pemanasan lokal serta menyebabkan terjadinya kegagalan pada minyak transformator. Gelembung Pembentukan gas karena terjadi dekomposisi pada minyak transformator dapat mengakibatkan kegagalan. Adanya pengaruh medan yang kuat antara elektroda, maka gelembung–gelembung gas dalam cair-an tersebut akan saling sambung menyambung dan membentuk jembatan yang mengawali terjadinya kegagalan pada minyak transformator.
- 26. 4. Salah satubentuk isolasi adalah gas SF6, apa saja unsur kegagalan isolasinya? (Khalif Maulana) Jawab: 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.
- 27. 5. Jelaskan mekanismekegagalan isolasi pada isolasi padat? (Denis Sinaga) Jawab: Kegagalan asasi (intrinsik) adalah kegagalan yang disebabkan oleh jenis dan suhu bahan ( dengan menghilangkan pengaruh luar seperti tekanan, bahan elektroda, ketidakmurnian, kantong kantong udara. Kegagalan elektromekanik terjadi disebabkan oleh adanya perbedaan polaritas antara elektroda yang mengapit isolasi padat. Kegagalan Steamer Jika diterapkan tegangan V pada zat padat yang terapit oleh elektroda bola-bidang, maka pada medium yang berdekatan, misalnya gas atau udara, akan timbul tegangan. Gas yang mempunyai permitivitas yang lebih rendah dari zat padat akan mengalami tekanan listrik yang besar. Akibatnya, gas atau udara tersebut akan mencapai kekuatan asasinya. Karena kegagalan tersebut maka akan jatuh sebuah muatan pada permukaan zat padat, sehingga medan yang tadinya seragam akan terganggu.
- 28. Kegagalan Termal Jika kecepatanpembangkitan panas di suatu titik dalam bahan melebihi laju pembuangan panas keluar, maka akan terjadi keadaan yang tidak stabil dan pada suatu saat bahan akan mengalami kegagalan. Kegagalan ini disebut kegagalan termal. Kegagalan Erosi Terjadinya kegagalan erosi disebabkan oleh keadaan zat isolasi padat yang tidak sempurna. Ketidaksempurnaan tersebut misalnya berupa lubang-lubang atau ronggarongga dalam bahan isolasi tersebut, sehingga akan terisi oleh gas atau cairan yang kekuatan gagalnya lebih rendah daripada di dalam zat padat.
- 29. 6. Isolasi cairadalah contoh isolasi pada trafo basah, jika trafo kering, bagaimana isolasinya? (Nur Fauzi Pamungkas) Jawab: Isolasi trafo kering biasanya tedapat pada metode pendingin yang terbagi menjadi udara alami pendinginan (AN) dan memaksa pendingin udara (AF).