Tugas makalah isolator
- 1. DAFTAR ISI 1 BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Tujuan 1.3 Rumusan Masalah BAB 2. PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Isolator 2.2 Bahan atau Benda Bersifat Isolator BAB 3. PENUTUP 3.1 KESIMPULAN 3.2 SARAN BAB 4. DAFTAR PUSTAKA
- 2. 2 BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di dalam pembelajaran mengenai energi listrik, tentu kita mengenal istilah-istilah yang tidak asing lagi terutama yang mengenai atau yang berubungan dengan listrik dan elektronika. Hal-hal dasar atau istilah-istilah yang umum kita degar seprti Konduktor, Isolator, Semikonduktor dan lain-lain. Di dalam makalah ini kami akan membahas ISOLATOR, sebagai salah satu bahan acuan pembelajaran energi listrik, Isitilah Isolator sudah tak asing lagi bagi telinga kita, mukin sudah banyak yang mengetahui apa itu Isolator, dan adapun yang masih minim pengetahuan mengenai Isolator, untuk itu saya akan membahas Isolator untuk menambah dan memperdalam pegetahuan tentang Isolator 1.2 Tujuan Tujuan dari pembuatan makalah ini untuk membahas dan memperdalam mengenai apa itu Isolator, dan memenuhi tugas dari dosen mata kuliah rangkaian listrik. 1.3 Rumusan Masalah 1. Apa itu Isolator ? 2. Apa Benda atau Bahan bahan Isolator ? 3. Apa sajakah Klasifikasi Isolator ?
- 3. 3 BAB 2. PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Isolator Isolator listrik adalah bahan yang tidak bisa atau sulit melakukan perpindahan muatan listrik. Dalam bahan isolator valensi elektronnya terikat kuat pada atom-atomnya. Bahan-bahan ini dipergunakan dalam alat-alat elektronika sebagai isolator, atau penghambat mengalirnya arus listrik. Isolator berguna pula sebagai penopang beban atau pemisah antara konduktor tanpa membuat adanya arus mengalir ke luar atau atara konduktor. Istilah ini juga dipergunakan untuk menamai alat yang digunakan untuk menyangga kabel transmisi listrik pada tiang listrik 2.2 Bahan atau Benda Bersifat Isolator Bahan - bahan yang bersifat isolator ialah bahan - bahan yang akan menghambat arus listrik bila dihubungkan dengan sumber tegangan. Bahan-bahan ini biasanya tidak dapat menghantar listrik. Beberapa benda / bahan seperti kaca, karet, kertas, kayu, atau teflon merupakan bahan isolator yang sangat bagus. Beberapa bahan sintetis juga "cukup bagus" dipergunakan sebagai isolator kabel. Contohnya plastik atau karet. Bahan-bahan ini dipilih sebagai isolator kabel karena lebih mudah dibentuk / diproses sementara masih bisa menyumbat aliran listrik pada voltase menengah (ratusan, mungkin ribuan volt). 2.3 Klasifikasi Isolator Secara umum isolasi dibagi menjadi 3 (tiga) macam yaitu isolasi padat, cair dan gas. Kemampuan isolasi dalam menahan tegangan mempunyai batas-batas tertentu sesuai dengan material penyusun dan lingkungan sekitarnya. Apabila tegangan yang diterapkan melebihi kuat medan isolasi maka akan terjadi tembus atau breakdown yang menyebabkan terjadinya aliran arus antara peralatan tegangan tinggi. Kekuatan isolasi gas
- 4. dipengaruhi beberapa hal antara lain temperatur, kelembaban, angin, tingkat kontaminasi udara dan besar tegangan yang diterapkan. Adanya kondisi hujan asam, hujan basa, hujan garam, serta hujan di pegunungan akan mempengaruhi kekuatan isolasi dalam mencegah terjadinya tembus antar dua peralatan tegangan tinggi yang diisolasi. Pemodelan peralatan tegangan tinggi dengan elektroda jarum homogen dan elektroda bola homogen digunakan untuk mengetahui tegangan tembus gas antara keduanya jika terjadi perubahan terhadap lingkungan sekitar, selama pengujian isolasi di laboratorium tegangan tinggi. Contoh penggunaan peralatan tegangan tinggiyang menyerupai elektroda jarum adalah arcing horn (busur api) yang dipasangdi tiap ujung renteng isolator. Teknik analisis data menggunakan cara analisisdata kualitatif interpretatif dan analisis statistik secara elementer. Kedua metodeini digunakan sejak awal penelitian dimulai, diantaranya dalam memilih obyek,sample, mengklasifikasikan simbol hingga kesimpulan akhir penelitian. Analisisdata secara statistik digunakan untuk menaksir prosentase tembus yang terjadi.Hasil percobaan menunjukkan bahwa tegangan tembus udara berbanding lurusdengan tekanan, prosentase karbondioksida dan kelembabanudara tetapiberbanding terbalik dengan kenaikan temperatur. 1. I S O L A T O R P A D A T Isolator padat yang digunakan dalam peralatan sistem tenaga listrik adalah bahan organis, anorganis dan polimer sintetis. Contoh bahan organis adalah kertas, kayu, dan karet, sedang bahan anorganis adalah keramik danmika. Contoh polimer sintetis adalah polyvinyl chloride dan resin epoksi.Bahan isolasi padat yang banyak digunakan adalah mika, keramik, dan gelas.Kemampuan isolator sangat dipengaruhi olehsi fat bahan isolator dan besarpolutan yang menempel pada permukaan bahan 4
- 5. isolator. Polutan akanmenyebabkan permukaan lebih konduktif. Konduktifitas yang lebih besar iniakan menyebabkan aliran arus apabila diberi tegangan. Besar arus yangmengalir tergantung pada besar polutan, nilai arus yang mengalir padapermukaan isolator mempengaruhi nilai Tegangan Flashover, semakin besar nilai arus yang mengalir maka semakin kecil nilai Tegangan Flashover . Dalam hal ini intensitas polusi dinyatakan dalam ESDD (Equivalent Salt DepositDensity). B a h a n I s o l a t o r P a d a t Ada beberapa bahan isolasi bentuk padat yang dikenal dalam bidangkelistrikan. Bahan-bahan tersebut antara lain:a . a. Kaca adalah substansi yang dibuat dengan pendinginan bahan-bahan yang dilelehkan, tidak berbentuk kristal tetapi tetap pada kondisiberongga. Kaca pada umumnya terdiri dari campuran silikat danbeberapa senyawa antara lain : borat, pospat. Kaca dibuat dengan caramelelehkan beberapa senyawa silikat (pasir), alkali (Na dan K) denganbahan lain (kapur, oksida timah hitam). Karena itu sifat dari kacatergantung dari komposisi bahan-bahan pembentuknya tersebut. Massa jenis kaca berkisar antara 2 hingga 8,1 g/cm2, kekuatan tekannya 6000hing ga 21000 kg/cm2 , kekuatan tariknya 100 hingga 300 kg/cm2.Karena kekuatan tariknya relatif kecil, maka kaca adalah bahan yangregas. Walaupun kaca merupakan substansi berongga, tetapi tidakmempunyai titik leleh yang tegas, karena pelelehannya adalah perlahan-lahan ketika suhu pemanasan di naikkan. Titik 5
- 6. pelelehan kaca berkisarantara 500 hingga 17000 C. Makin sedikit kandungan S1O2 nya makinrendah titik pelembekan suatu kaca. Demikian pula halnya dengan muaipanjangnya, makin banyak kadar S1O2 yang dikandungnya akan makinkecil ? nya. Muai panjang untuk kaca berkisar antara 5,5-10-7 hingga150. 10-7 per derajat celcius b. Sitol mempunyai bahan dasar kaca yang merupakan pengembangan baru. Pemakaian sitol adalah sangat luas, struktur dansifat-sifatnya adalah diantara kaca dan keramik. Sitol juga disebutkeramik-kaca atau kaca kristal. Yang banyak dijumpai dipasaran antaralain : pyroceram, vitoceram. Sitol mempunyai struktur kristal yanghalus (hal ini yang membedakannya dengan kaca biasa) tetapiberongga. Tidak seperti halnya keramik biasa, sitol tidak dibuat denganpembakaran tetapi cenderung dengan fusi dari bahan-bahan mentahnyadengan menjadikannya meleleh dan kemudian kristalisasi c. Porselin adalah bahan isolasi kelompok keramik yang sangatpenting dan luas penggunaannya. Isti lah bahan-bahankeramik adalahdigunakan untuk semua bahan anorganik yang dibakar denganpembakaran pada suhu tinggi dan bahan asal berubah substansinya.Bahan dasar dari porselin adalah tanah liat. Ini berarti bahan dasartersebut mudah dibentuk pada waktu basah, tetapimenjadi tahanterhadap air dan kekuatan mekaniknya naik setelah dibakar. Penggunaan isolator dari porselin antara lain : isolator tarik, isolatorpenyangga, rol isolator seperti dapat dilihat pada gambar. 6
- 7. Mekanisme Kegagalan Bahan Isolator Padat Mekanisme kegagalan bahan isolasi padat terdi ri dari beberapa jenissesuai fungsi waktu penerapan tegangannya. Hal ini dapat dilihat sebagaiberikut : Grafik kegagalan isolasi padat Uraian masing masing jenis kegagalan pada bahan isolasi padat adalahsebagai berikut : a. Kegagalan asasi (intrinsik) adalah kegagalan yang disebabkan oleh jenisdan suhu bahan ( dengan menghilangkan pengaruh luar seperti tekanan,bahan elektroda, ketidakmurnian, kantong kantong udara. Kegagalan initerjadi jika tegangan yang dikenakan pada bahan dinaikkan sehinggatekanan listriknya mencapai nilai tertentu yaitu 106 volt/cm dalam waktuyang sangat singkat yaitu 10-8 detik b. Kegagalan elektromekanik adalah kegagalan yang disebabkan olehadanya perbedaan polaritas antara elektroda yang mengapit zat isolasipadat sehingga timbul tekanan listrik pada bahan tersebut. Tekanan listrik yang terjadi menimbulkan tekanan mekanik yang menyebabkantimbulnya tarik menarik antara kedua elektroda tersebut. Pada tegangan106 volt/cm menimbulkan tekanan mekanik 2 s.d 6 kg/cm2. c. Kegagalan streamer adalah kegagalan yang terjadi sesudah suatu banji ran(avalance). 7
- 8. Sebuah elektron yang memasuki band conduction di katodaakan bergerak menuju anoda dibawah pengaruh medan memperolehenergi antara benturan dan kehi langanenergi pada waktu membentur.Jika lintasan bebas cukup panjang maka tambahan energi yang diperolehmelebihi pengionisasi latis (latice). Akibatnya dihasilkan tambahanelektron pada saat terjadi benturan. Jika suatu tegangan V dikenakanterhadap elektrodabola, maka pada media yang berdekatan (gas atauudara) timbul tegangan. Karena gas mempunyai permitivitas lebih rendahdari zat padat sehingga gas akan mengalami tekanan listrik yangbesar.Akibatnya gas tersebut akan mengalami kegagalan sebelum zatpadat mencapai kekuatan asasinya. Karean kegagalan tersebut maka akan jatuh sebuah muatan pada permukaan zat padat se hingga medan yangtadinya seragam akan terganggu. Bentuk muatan pada ujung pelepasanini dalam keadaan tertentu dapat menimbulkan medan lokal yangcukuptinggi (sekitar 10 MV/cm). Karena medan ini melebihi kekuatan intrinsikmaka akan terjadi kegagalan pada zat padat. Proses kegagalan ini terjadisedikit demi sedikit yang dapat menyebabkan kegagalan total. d. Kegagalan termal, adalah kegagalan yang terjadi jika kecepatanpembangkitan panas di suatu titik dalam bahan melebihi laju kecepatanpembuangan panas keluar. Akibatnya terjadi keadaan tidak stabilsehingga pada suatu saat bahan mengalami kegagalan. e. Kegagalan Erosi , adalah kegagalan yang di sebabkanza t i solas i padatidak sempurna, karena adanya lubang lubang atau rongga dalam bahanisolasi padat tersebut. Lubang/rongga akan 8
- 9. terisi oleh gas atau cairanyang kekuatan gagalnya lebih kecil dari kekuatan zat padat. 2. I S O L A T O R C A I R Bahan isolasi cair ini biasanya digunakan pada peralatan sepertitransformator,pemutus beban, rheostat. Bahan isolasi cair memiliki duaf u n g s i y a i t u s e b a g a i p e m i s a h a n t a r a b a g i a n y a n g b e r t e g a n g a n a t a u p e ng i s o l a s i d a n j ug a s e b a g a i p e nd i ng i n. P e r s ya r a t a n a g a r b a ha n c a i r dapat digunakan sebagai bahan isolasi adalah mempunyai tegangan tembusdan daya hantar panas yang tinggi . Beberapa alasan digunakannya bahan isolasi cair adalah sebagai berikut: 1. Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi menurut hukum Paschen. 2. Isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secaraserentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi. 3. Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge). Namun kekurangan utama isolasi cair adalah mudah terkontaminasi. P e n e r a p a n I s o l a s i C a i r 1. Minyak Transformator adalah minyak mineral yang diperoleh dengan permunian minyak mentah Dalam pemakai annya,minyak ini karena pengaruh panas dari rugi-rugi di dalam transformatorakan timbul hidrokarbon. Selainberasal dari minyak mineral, minyak transformator dapat pula dibuat dari bahan organik, misalnya minyak trafo pi ranol, si licon. Sebagai bahan isolasi ,minyak transformator harus 9
- 10. mempunyai tegangan tembus yang tinggi. Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinyadirendam dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yangberkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai mediapemindah panas (disirkulasi) danbersifat pula sebagai isolasi (dayategangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin danisolasi. Untuk i tu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : a. Kekuatan isolasi tinggi. b. Penyalur panas yang baik memiliki berat jenis yang kecil, sehingga partikel partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat. c. Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersikulasi dan berkemampuan pendinginanmenjadi lebih baik. d. Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang membahayakan. e. Tidak merusak bahan isolasi padat. f. Sifat kimia yang stabil sebagai bahan isolasi, minya transformator harus mempunyai tegangan tembus yangtinggi . Pengujian tegangan tembus minyak transformator dapatdilakukandengan mengunakan peralatan sepertidi tunjukanpada gambar dibawah ini. Alat pengujian tegangan tembus minyak transformator 10
- 11. Jarak elektoda dibuat 2,5 cm, sedangkan tegangannya dapatdiaturdengan menggunakan autotransformator sehingga dapat diketahuitegangan sebelum saat terjadinya kegagalan isolasi yaitu terjadinyaloncatan bunga api. Loncatan bungaapi dapat dilihat lewat lubang yangdiberi kaca. Selain itu dapat dilihat dari voltmeter tegangan tertinggisebelum terjadinya kegagalan isolasi (karena setelah terjadinya kegagalanisolasi voltmeter akan menunjukan harga nol). Tegangan tembus nominal minyak transformator untuk tegangan kerja tertentu dapat dilihatpadatabel di bawah ini. Tegangan tembus standar minyak transformator Tegangan tebus (kV) untuk jarak 2,5 mm 11 Tegangan Kerja Peralatan Minyak baru Sedang dipakai Di atas 35 kV 40 35 6 s/d 35 kV 30 25 Di bawah 6 kV 30 20 Berdasarkan standart yang dikeluarkan oleh ASTM yakni dalam standart D 877 disebutkan bahwa suatu bahan isolasi harus memi liki tegangan tembus sebesar kurang lebih 30 kV untuk lebar sela elektroda 1 mm, dengan kata lain kekuatan dielektrik bahan iolsi kurang lebih 30kV/mm. Sedangkan menurut standart ASTM D 1816 suatu bahan isolasi harus mampu menahan tegangan sebesar 28 V untuk suatu lebar sela elektroda sebesai 1.2 mm. Standart ini merupakan standart yang di terima secara internasional dan harus dipenuhi oleh suatu bahan yang sebagai suatu bahan isolasi.Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan isolasi jugasebagai media pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengansirip pendingin. Untuk minyak isolasi pakai berlaku untuk transformatorberkapasitas > 1 MVA atau bertegangan >30 kV. Minyak Transformator
- 12. 2. Minyak kabel juga merupakan salah satu hasil pemurnian minyakbumi. Minyak kabel digunakan untuk memadatkan penyekat kertas padakabe l tenaga ,kabel tanah, dan terutama kabel tegangan tinggi, kecualiuntuk menguatkan baik daya sekat mekanisnya, penyekat kertas, juga untuk menjaga atau menahan air supaya tidak meresap. sekaligus sebagai elektrikum . Pada dasarnya penyekat bentuk cair digunakan sebagai bahan pembersih pada alat-alat listrik misalnya pada reustak. Hal ini banyak difungsikan sebagai pengisolasi atau bahan pengisi seperti pada minyak trafo yang merupakan pemurni bahan-bahan mineral. Olehkarena i tu bahan isolasi bentuk cair banyak digunakan karena memiliki daya tembus tinggi dan daya hantar yang kuat. Adapun kendala-kendala yang biasamenghambat kerja yai tu misalnya pada minyak trapobiasa terdapat ai rdan asam. 3. Cairan Sintesis disamping bahan bahan tersebut di atas terdapat pula isolasi cairsintesis yang juga digunakan pada teknik listrik. Isolasi cair sintesis yangsering digunakan pada teknik listrik adalah cairan yang berisi chloor(hidrokarbon) seperti di feni l (CH) dimana 3 sampai5. Atom hydrogendiganti dengan atom chloor .Bahan bahan ini diantaranya adalah sovol,askarel, araclor, pyralen, shibanol.Sovol adalah bahan cair yang agak kental ,tidak berwarna, massa jenisnya. Lebih besar dari minyak trafo. dan tegangan tembusnya hampir sama dengan minyak trafo danpermiabi li tasnya le bih tinggi . 12
- 13. Sovol yang dicampur dengan sedikit trichlobenzena (CHCL)untukmengurangi kekentalannya sehingga diperoleh bahan baru yang disebutsovtol. Karena sovol dan sovtol tidak terbakar bila dengan udara dantidak menyebabkan ledakan. Maka itu trafo yang diisi sovtol tidakberisiko kebakaran dan ledakan sehingga sovtol tidak digunakan padaisolasi pada pemutus dan juga bahan ini beracun sehingga penggunaanyaharus hati hati Me k a n i sme K e g a g a l a n I s o l a t o r C a i r Teori mengenai kegagalan dalam zat cair kurang banyak diketahuidibandingkan dengan teori kegagalan gas atau zat padat. Hal tersebut disebabkan karena sampai saat ini belum didapatkan teori yang dapat menjelaskan proses kegagalan dalam zat cair yang benar-benar sesuai antarakeadaan secara teoritis dengan keadaan sebenarnya. Teori kegagalan zatisolasi cair dapat dibagi menjadi empat jenis sebagai berikut : a . Te o r i K e g a g a l a n E l e k t r o ni k Teori ini merupakan perluasan teori kegagalan dalam gas, artinyaproses kegagalan yang terjadi dalam zat cair dianggap serupa denganyang terjadi dalam gas. Oleh karena itu supaya terjadi kegagalan diperlukan elektron awal yang dimasukkan kedalam zat cair. Elektron awal inilah yang akan memulai proses kegagalan. b . Te o r i K e g a g a l a n Ge l emb ung Kegagalan gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalan zat cair yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas didalamnya. c . Te o r i K e g a g a l a n B o l a C a i r Jika suatu zat isolasi mengandung sebuah bola cair dari jenis cairan lain, maka dapat terjadi kegagalan akibat ketakstabilan bola cair tersebut dalam medan listrik. Medan listrik akan 13
- 14. menyebabkan tetesan bola cairyang tertahan didalam minyak yang memanjang searah medan dan padamedan yang kritis tetesan ini menjadi tidak stabil. Kanal kegagalan akan menjalar dari ujung tetesan yang memanjang sehingga menghasilkan kegagalan total. d.Teor i Kegagalan Tak Murni an Padat Kegagalan tak murnian padat adalah jenis kegagalan yangdisebabkan oleh adanya buti ran zat padat (partikel) didalamisolasi cai ryang akan memulai terjadi kegagalan. 3. I S O L A T O R G A S Pada umumnya isolator gas digunakan sebagai media isolasi danpenghantar panas. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada isolator gas iniadalah ketidakstabilan temperatur, ketidaknormalan sifat kedielektrikan padatekanan yang tinggi dan resiko ledakan dari gas yang digunakan. K l a s i f i k a s i I s o l a t o r Ga s Berdasarkan kekuatan dielektrik, rugi-rugi dielektrik, stabilitas kimia,korosi, dll, isolator gas dapat diklasifikasikan menjadi : a .Ga s s e d e r ha na , c o nt o hnya : Udara, Nitrogen, Helium, Hidrogen b .Ga s Ok s i d a , c o nt o hnya : Gas karbondioksida, Gas Sulphur dioksida c .Ga s Hi d r o k a r b o n, c o nt o hnya : Methana, Ethana, Propana. d. Gas Elekt ronegat i f , contohnya : Gas Sulphur hexaflorida, CH2Cl2 Bahan isolasi gas adalah digunakan sebagai pengisolasi dan sekaligussebagai media penyalur panas. Bahan isolasi gas yang dibahas dalam makalahini adalah: udara, sulphur 14
- 15. hexa fluorida (SF6) sebagai titik berat di dampinggas-gas lain yang lazim digunakan didalam teknik listrik. a. Udara merupakan bahan isolasi yang mudah didapatkan,mempunyai tegangan tembus yang cukup besar yaitu 30 kV/ cm. Contohyang mudah dijumpai antara lain : pada JTR, JTM, dan JTT antarahantara yang satu dengan yang lain dipisahkan dengan udara. Hubunganantara tegangan tembus dan jarak untuk udara tidak linier sepertiditunjukkan pada gambar berikut: Vt = f (celah udara) pada p = 1 atm, F=50Hz b. Sulphur Hexa Fluorida (SF+) merupakan suatu gas bentukan antaraunsur sulphur dengan fluor dengan reaksi eksotermis: 15 S + 3 F2 ----------- SF + 262 kkal Molekul Sulphur hexa fluorida
- 16. Terlihat pada gambar bahwa molekul SF6 mempunyai 6 atom Fluoryang mengelilingi sebuah atom Sulphur, di sini masing-masing atomFluo mengikat 1buah elektron terluar atom Sulphur. Dengan demikianmaka SF6 menjadi gas yang inert atau stabil seperti halnya gas mulia. Sampai saat ini SF6 merupakan gas terberat yang mempunyai massa jenis6,139 kg/m3 yaitu sekitar 5 kali berat udara pada suhu 00 celsius dantekanan 1 atmosfir. Sifat lainnya adalah : tidak terbakar, tidak larut padaair, tidak beracun, tidak berwarna dan tidak berbau. SF6 juga merupakanbahan isolasi yang baik yaitu 2,5 kali kemampuan isolasi udara.Perbandingan SF6 dengan beberapa gas lain seperti tercantum pada tabel: Seperti telah disebutkan di atas, bahwa untuk pembentukan SF6 timbul panas, ini berarti bahwa pada pemisahan SF6 menjadi Sulphur danFluor memerlukan panas dari sekelilingnya sebesar 262 k . kalori/ molekul. Hal ini tepat sekali digunakan untuk bahan pendinginan padaperalatan listrik yang menimbulkan panas atau bunga api pada waktubekerja, misalnya : sakelar pemutus beban. Sifat dari SF6 sebagai mediapemadam busur api dan relevansinya pada sakelar pemutus beban adalah: a. Hanya memerlukan energi yang rendah untuk mengoperasikanmekanismenya. Pada prinsipnya SF6 sebagai pemadam busur apiadalah tanpa memerlukan energi untuk mengkompresikannya,namun semata-mata karena pengaruh panas busur api yang terjadi. b. Tekanan SF6 sebagai pemadam busur api maupun sebagaipengisolasi dapat 16 dengan mudah dideteksi.
- 17. c. Penguraian pada waktu memadamkan busur api maupunpembentukannya kembali setelah pemadaman adalah menyeluruh(tidak ada sisa unsure pembentuknya) d. Relatif mudah terionisasi sehingga plasmanya pada CBkonduktivitasnya tetap rendah dibandingkan pada keadaan dingin.Hal ini mengurangi kemungkinan busur api tidak stabil dengan demikian ada pemotongan arus dan menimbulkan tegangan antarkontak. e. Karakteristik gas SF6 adalah elektro negatif sehinggapenguraiannya menjadikan dielektriknya naik secara bertahap. f. Transien frekuensi yang tinggi akan naik selama operasi pemutusandan dengan adanya hal ini busur api akan dipadamkan pada saatnilai arusnya rendah.c . G a s - g a s l a i n Gas bentukan fluoro organic misalnya C7F14, C7F8, C14, F24 mempunyai tegangan tembus yang tinggi, berkisar antara 6 10 kalitegangan tembus udara. Pemakaian gas ini cocok untuk bahan isolasipada alat-alat pemutus.Gas karbon dioksoda (CO2) dapat digunakan sebagai gas residupada bahan dielektrik cair (minyak) pada alat-alat tegangan tinggi, antaralain: kabel dan trafo.Gas neon adalah salah satu gas mulia yang banyak digunakansebagai bahan pengisi lampu-lampu tabung. Penerapan Isolator Gas Pada Sistem Kel ist r ikan Berikut ini adalah beberapa penerapan penggunaan isolator gas padasistem kelistrikan. a. P a d a g a r d u i nd uk K o nve ns i o na lMengacu pada arti dasar isolasi sebenarnya yaitu pemisah antarabagian bertegangan yang satu dan bertegangan yang lainnya, berartigardu i nduk konvensi onal (gardu i nduk dengan i solasi udara ) adalahgardu induk di mana antar gardu induk tersebut terpisah oleh udarasebagai isolasinya sehingga diperlukan tempat pembangunan gardu yang luas.Udara yang dimaksud di sini adalah udara biasa di mana tempat ki tabernapas menghirup. 17
- 18. b. Gas Insulated Substation / Gas Insulated Swi tchgear ( GIS )Gardu induk ini menggunakansebagai bahan isolatornya yangdiletakkan di antara kedua substrat yang bertegangan, maupun antarasubstrat yang bertegangan satu denganyang tidak bertegangan. Perludiketahui bahwa kri teria gasini tidak berbau, tidak berwarna, tidakberacun, tidak terakar, tidak larut dalam air, dan merupakan bahanisolator yang baik yang mampu mengisolasi 8,9. Pembangunan gardu ini juga tidak memerlukan area yang luas. c. C i r c u i t B r e a k e r Pada CB, masih menggunakankarena gas tersebut mampumemadamkan busur api yang menjadi pemicu kerusakan komponenlistrik, seperti terbakar, meledak, dan lain sebagainya. Berikut alasan me ng a p a me ng g una k a n: a. Energi yangdiperlukan sediki t; b. Tekanan gas mudah terdeteksi; c. Tidak mengubah struktur zat, karena ketika terjadi prosespembentukan dan penguraian akan sama seperti semula; d. Mudah terionisasi sehingga konduktivitasnya tetap 18 rendah; e. Akibat keelektronegati fan, menjadikan dielektriknya naik secarabertahap ketika terjadi penguraian; f. Busur api mudah dipadamkan. d. Mesin-Mesin Listrik BesarMisalnya pada generator turbo dan kondensator sinkron. Merekamenggunakan gassebagai isolatornya. Hidrogen mampu bertindaksebagai pendingin sebab memiliki konduktvitas termal yang relatif tinggisehingga dapat mengurangi rugi-rugi pada belitannya.
- 19. Kemudian,kebisingan dapat diminimalisir sebab kepekatan hidrogen lebih rendahdibanding udara. Namun, hati -hati dengan reaksi antara hidrogendanudara karena pada perbandingan tertentu, dapat mengakibatkan letusan. e. Perangkat Tegangan Tinggi seperti Kabel dan TransformatorPada kabel dan transforator, mereka menggunakan gassebagai isolator sebab tegangan tembusnya rendah yai tu 157, sebagai gas residupada bahan dielektrik cair, dan tahan tehadap suhu tinggi 6880 C / W/ f. Bahan Dielektrik KondensatorMenggunakansebagai pendingin dengan resistivitas termal 10400C / W/pada suhu 30C dan tegangan tembus 358 V cm. g. Lampu TabungMenggunakan gas Ne dengantegangan tembusnya seki tar 100V/cm, resistivitastermalnya 2150C/W h. Komponen yang di i si GasKomponen yang diisi gas seperti yang terdapat pada Live Tank CBdan Dead Tank CB. Pada Live Tank CB, ketika kontaktor terbuka, makagas yang mengisolasi akan keluar melalui nozzle sehingga busur apidapat dipadamkan. Sedangkan pada Dead Tank CB, saat kontaktorterbuka maka katup gas ikut terbuka menurunkan tekanan yangsemulanya tinggi, maka gas akan masuk ke pipa dan nozzle pada tangkiutama sehingga tekanan di tangki utama akan sedikit naik tapi tekananakan menurunkan dengan memompa gas masuk ke reservoir bertekanantinggi. i. Current Transformer dan Busbar Berikut gas-gas yang sering dipakai pada alat ini adalah: 19
- 20. Properties of gases at 20 C 1 atm Gas Breakdown Field Strength (kV/mm) Hydrogen 1,9 Helium 1 Neon 0,29 Nitrogen 3,3 Air 3,2 Oksigen 2,9 Argon 0,65 Karbon Dioksida 2,9 Kr 0,8 20 8,9 Mekanisme Kegagalan Isolator Gas Mekanisme Kegagalan Isolasi Gas Dalam mekanisme tembus listrikbahan isolasi, ada beberapa peristiwa/proses yang berperan di dalamnya,antara lain: a. Ionisasi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari ikatan atom netralsehingga menghasi lkan satu elektronbebas dan ion posi ti f b. Deionisasi, yaitu peristiwa dimana satu ion positif menangkap elektronbebas sehingga ion positif tersebut menjasi atom netral c. Emisi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logammenjasi elektron bebas Proses dasar dalamkegagalan isolasi gas adalahionisasi benturan oleh elektron.Ada dua jenis proses dasar yaitu : d. Proses primer, yang memungkinkan terjadinya banjiran electron e. Proses sekunder, yang memungkinkan terjadinya peningkatan banjiranelektron
- 21. Saat ini dikenal dua mekanisme kegagalan gas yaitu: a .Me k a ni sme K e g a g a l a n To wns e nd Pada proses primer, elektron yang dibebaskan bergerak cepatsehingga timbul energi yang cukup kuat untuk menimbulkan banjiran elektron. Jumlah elektron Ne pada lintasan sejauh dx akan bertambahdengan dNe, sehingga elektron bebas tambahan yang terjadi Ne.dx . Ternyata jumlah elektron bebas 留 dalam lapisan dx adalah dNe = dNe yang bertambah akibat proses ionisasi sama besarnya dengan jumlah Ne.(t).dt; 留 ion positif dN+ baru yang dihasilkan, sehing ga dNe = dN+ =dimana :koefisien ionisasi Townsend jumlah ion positif baru yang dihasilkan Ne : jumlah total electronkecepatan luncur elektron konstan,Ne = N0, x = 留 Pada medan uniform,x 留 竜 sehinggaNe = NO Jumlah elektron yang menumbuk anoda per 竜 detik sejauh d dari katoda sama dengan jumlah ion positif yaitu N+ = N0 x 留. Arus ini akan naik terus sampai terjadi peralihan menjadi pelepasan yang bertahan sendiri. Peralihan ini adalah percikan dan d留 竜 diikuti oleh perubahan arus dengan cepat dimana karena >> d secara teoritis menjadi tak terhingga, tetapi 留 竜 O 1 maka dalam praktek hal ini dibatasi olehimpedansi rangkaian yang menunjukkan mulainya percikan. 21
- 22. b. Me k a ni sme K e g a g a l a n S t r e ame r Ciri utama kegagalan streamer adalah postulasi sejumlah besarfoto ionisasi molekul gas dalam ruang di depan streamer dan pembesaranmedan listrik setempat oleh muatan ruang ion pada ujung streamer.Muatan ruang ini menimbulkan distorsi medan dalam sela. Ion positif dapat dianggap stasioner dibandingkan elektron-elektron yang begerak Cepat dan banjiran elektron terjadi dalam sela dalam awan elektron yangmembelakangi muatan ruang ion positif. Medan Er yang dihasilkan olehmuatan ruang ini pada jari jari R adalah : Pada jarak dx, jumlah pasangan x dx sehingga : 留 竜 留 elektron yang dihasilkan adalah R adalah jari jari banjiran setelah menempuh jarak x, dengan rumus diffusi R= (2Dt). Dimana t = x/V s ehingga,dimana : N : kerapatan ion per cm2, e : muatan elektron ( C ), 竜 : permitivitas ruang bebas R : jari jari (cm), V : kecepatan banjiran D : koefisien diffusi. 22
- 23. 23 BAB 3. PENUTUP 3.1 KESIMPULAN Isolator biasa disebut juga penyekat ,Penyekatan listrik terutama dimaksudkan agar arus listrik tidak dapat mengalir. Bahan / benda yang bersifat isolator ialah akan menghambat arus listrik karena dalam bahan yang bersifat isolator seluruh lintasan elektronnya memiliki ikatan yang kuat dengan intinya atau dengan kata lain pada bahan islotor tidak mempunyai elektron bebas sehingga walau diberi tegangan listrik tidak akan membuat elektron -elektronnya bergerak.. 3.2 SARAN Diharapkan adanya kritik dan saran atas hasil penulisan makalah iniagar pada penulisan selanjutnya dapat mengurangi kesalahan BAB 4. DAFTAR PUSTAKA http://faizalnizbah.blogspot.com/2013/06/isolator-bentuk-cair.html https://www.scribd.com/doc/195982010/Isolator-pdf http://mawarputi.blogspot.com/2011/12/isolator-ilmu-bahan-elktronika. html#sthash.f3bgdyfb.dpuf http://ancharyu.wordpress.com/2010/02/27/isolator - cair/ http://adykhulu.blogspot.com/2008/12/isolator-gas.html