1.
apa yang anda ketahui tentang isolasi dan bagaimana peran dan fungsi
isolasi dalam sistem tenaga listrik?
2.
jelaskan apa yang dimaksud dengan dielektrik, karakteristik dielektrik
dan gambarkan suatu rangkaian ekivalennya!
3.
jelaskan perbedaan antara kekuatan dielektrik dengan permitivitas
relatif dielektrik!
4.
ada berapa mekanisme kegagalan dielektrik pada isolasi padat (sebutkan
dan berikan penjelasannya)!
Jawab:
1.
isolasi adalah suatu alat yang mempunyai fungsi untuk memisahkan dua
atau lebih penghantar listrik yang bertegangan sehingga antara
penghantar-penghantar tersebut tidak terjadi lompatan listrik atau percikan.
Peran dan fungsi isolasi:
a.
untuk mengisolasi antara penghantar dengan penghantar yang lain.
b.
menahan gaya mekanis akibat adanya arus pada konduktor yang diisolasi.
c.
mampu menahan tekanan yang diakibatkan panas dan reaksi kimia.
2.
dielektrik adalah penahan arus, digunakan untuk memisahkan dua permukaan
yang memiliki perbedaan potensial listrik. Dielektrik banyak digunakan sebagai
isolasi pemisah dan pembungkus pada konduktor.
ada
enam sifat listrik dielektrik, yaitu:
a. Kekuatan
dielektrik
Kekuatan dielektrik dari suatu bahan isolasi dinyatakan
dengan tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh suatu medium tanpa merusaknya.
b. Konduktansi
Apabila tegangan searah diberikan pada plat-plat sebuah
kapasitor komersil dengan isolasi seperti mika, porselin atau kertas maka arus
yang timbul tidak berhenti mengalir untuk waktu yang singkat tetapi turun
perlahan-lahan. Hal itu disebabkan oleh ketiga komponen arus yang terdapat
didalam dielektrik tersebut.
c. Rugi-rugi
dielektrik
Rugi-rugi dielektrik untuk isolasi tegangan tinggi
merupakan salah satu ukuran penting terhadap kualitas material isolasi. Suatu
bahan dielektrik tersusun atas molekul-molekul dan elektron-elektron di
dalamnya terikat kuat dengan inti atomnya. Ketika bahan tersebut belum dikenai
medan listrik, maka susunan molekul dielektrik tersebut masih belum beraturan
(tidak tersusun rapi)
d. Tahanan
isolasi
Jika suatu dielektrik diberi tegangan searah, maka arus
yang mengalir pada dielektrik terdiri dari 2 komponen yaitu arus yang mengalir
pada permukaan dielektrik dan arus yang mengalir melalui volume dielektrik.
Sehingga hambatan dielektrik terdiri dari resistansi permukaan dan resistansi
volume.
e. Peluahan
parsial (partial discharge)
Peluahan parsial (partial discharge) adalah
peluahan elektrik pada medium isolasi yang terdapat di antara dua
elektroda berbeda tegangan, di mana peluahan tersebut tidak sampai
menghubungkan kedua elektroda secara sempurna. Peristiwa seperti ini dapat
terjadi pada isolasi padat yang di dalamnya terdapat rongga udara .
f. Kekuatan
kerak isolasi (tracking strength)
Bila suatu sistem isolasi diberi tekanan elektrik, maka
arus akan mengalir pada permukaannya. Besar arus permukaan ini menentukan
besarnya tahanan permukaan sistem isolasi. Arus ini sering juga disebut
arus bocor atau arus yang menelusuri sirip isolator. Besar arus tersebut
dipengaruhi oleh kondisi sekitar, yaitu suhu, tekanan,kelembaban dan polusi.
Secara teknis sistem isolasi harus mampu memikul arus bocor tersebut tanpa
menimbulkan pemburukan karena arus bocor dapat dibatasi.
Rangkaian ekivalennya:
3.
Kekuatan dielektrik (dielectric strength disebut juga breakdown strength) didefinisikan sebagai
gradien tegangan maksimum yang masih mampu ditahan oleh dielektrik sebelum
terjadi kegagalan fungsi. Nilai hasil
pengukuran kekuatan dielektrik ini sangat tergantung dari geometri spesimen,
elektroda, dan prosedur pengukuran.
Walaupun hasil pengukuran bervariasi, namun data hasil pengukuran setidak-tidaknya
memberi ancar-ancar dalam menilai dan
menggunakan material dielektrik.
Permitivitas
relatif suatu dielektrik (disebut juga konstanta dielektrik), εr, didefinisikan sebagai perbandingan antara
permitivitas dielektrik (ε) dengan permitivitas ruang hampa, (ε0).
4.
Kegagalan
bahan isolasi padat terjadi karena kekuatan listrik (strength), lebih kecil
dari tekanan listrik (stress).
Mekanisme
kegagalan bahan isolasi padat:
a. Kegagalan Asasi (Intrinsik) dan Kegagalan
Elektromekanik merupakan pembagian dari Kegagalan bahan isolasi padat
berdasarkan waktu penerapan tegangannya. Kegagalan yang lain yaitu, Kegagalan
Streamer, Kegagalan Termal, dan Kegagalan Erosi. Kegagalan Asasi (Intrinsik) adalah kegagalan yang
disebabkan oleh jenis dan suhu bahan dengan menghilangkan pengaruh luar seperti
tekanan, bahan elektroda, ketidakmurnian, dan kantong-kantong udara. Kegagalan
ini terjadi jika tegangan yang dikenakan pada bahan, dinaikkan sehingga tekanan
listriknya mencapai nilai tertentu dalam waktu yang singkat.
b.
Kegagalan
Elektromekanik adalah kegagalan yang disebabkan oleh adanya perbedaan polaritas
antara elektroda yang mengapit zat isolasi padat sehingga timbul tekanan
listrik pada bahan tersebut. Tekanan
listrik yang terjadi menimbulkan tekanan (pressure) mekanik yang terjadi akibat
timbulnya gayatarik menarik antara kedua elektroda tersebut. Pada tegangan
106 volt/cm menimbulkan tekanan mekanik 2-6 kg/cm2. Tekanan atau tarikan mekanis ini berupa gaya yang
bekerja pada zat padat berhubungan dengan Modulus Young. Jika kekuatan asasi (intrinsik) tidak tercapai maka zat isolasi
akan gagal bila tegangan V dinaikkan lagi.
