Koordinasi Isolasi Tegangan Tinggi

KOORDINASI ISOLASI TEGANGAN TINGGIKoordinasi Isolasi : Korelasi antara daya isolasi alat-alat dan rangkaian listrik dengan karakteristik alat-alat pelindungnya sehingga isolasi terlindungi dari bahaya tegangan lebih secara ekonomisKoordinasi Isolasi dinyatakan dalam bentuk langkah-langkah yang diambil untuk menghindari kerusakan terhadap alat-alat listrik akibat over voltage dan membatasi lompatan sehingga tidak menimbulkan kerusakan

TUJUAN KOORDINASI ISOLASIMelindungi peralatanPenghematan (ekonomis)Dengan kedua tujuan tsb suatu STL akan : Memiliki daya isolasi yang dapat diatur sedemikian rupa Kualitas pelayanan menjadi semakin baik Biaya yang dikeluarkan minimum

Hal-hal yang menjadi Pertimbangan dalam Koordinasi IsolasiPenemuan sifat petir pada transmisi dan karakteristiknyaPenentuan daya isolasi peralatanPenentuan teg.impuls standar dan cara pengujian trafo untuk menentukan daya impulsnyaKarakteristik alat-alat pelindung seperti ArresterPenentuan tingkat isolasi impuls dasar (Basic Impulse Insulation Level / BIL)

Prinsip Dasar yang menjadi Rasionalisasi dan Implementasi dari Koord. IsolasiLightning Arrester sebagai alat pelindung pokok & peka terhadap tegangan, maka peralatan ini harus disesuaikan dengan sistemTegangan Sistem, yang terdiri dariTeg. NominalTeg. DasarTeg. Maksimum

Prinsip Dasar thd Rasionalisasi dan Implementasi Koord. IsolasiAda dua macam sistem yaitu : Isolated Neutral System & Effectively Grounded System. Pada kedua sistem tersebut Teg. Transmisi maksimumnya dapat mencapai 105% teg. dasarnya Misal : teg. Sistemnya138 kV, maka BIL 80%nya yaitu 520 kVTegangan dasar yang dipakai pada arrester adalah teg, maks frekunsi rendah (50 Hz) dimana arrester bisa bekerja dengan baik.Dalam penentuan isolasi trafo dipakai isolasi yang dikurangi (reduced insulation) yaitu tingkat isolasi yg lebih rendah dari yang telah ditetapkan dalam standardDua unsur Koord Isolasi yang penting : karakteristik volt waktu dari isolasi yang dilindungi dan karakteristik pelindung arresterFenomena Gelombang Surja pada SaluranGelombang surja merupakan suatu gelombang impuls tegangan yang melonjak dan merambat dari titik sumbernya berarah radial sepanjang penghantar Titik A merupakan besar amplitude gelombang surja yang dapat ditahan oleh isolator dan titik B untuk tanduk busur apinya. Fungsi dari tanduk busur api adalah melindungi isolator dari tegangan tembus yang disebabkan oleh gelombang surja.Bila amplitude tegangan telah mencapai titik B, maka terjadi pelepasan muatan listrik (discharge) dari tanduk yang terhubung ke penghantar ke tanduk yang terhubunga ke bumi (grounding) yang menimbulkan loncatan api.

Karakteristik Isolasi

Dengan bertambahnya waktu maka kemampuan menahan tegangan dari isolasi semakin menurun Agar tidak terjadi kerusakan atau tegangan tembus pada isolasi, maka tegangan lebih dijaga lebih kecil dari tegangan tembus (breakdown) isolasi Bila VS(t) adalah amplitude tegangan gelombang surja dan Vi(t) kemampuan menahan tegangan isolasi, dengan visualisasi Gambar 2, titik D adalah amplitude gelombang surja yang telah mencapai tegangan tembus isolasi pada waktu tD (VS(t) = Vi(t)).

Karakteristik Koordinasi isolasi

Dengan karakteristik isolasi dan karakteristik arrester dapat disusun suatu sistem pengaman yang terkoordinasi(gb Kar. Koord)Tegangan operasi proteksi harus lebih kecil dari tegangan tembus isolasi. Koordinasi antara kemampuan isolasi dan pengaman sistem ditentukan dengan Basic Insulation Level (BIL) Metode Koordinasi Isolasi

V3: Basic Insulation Level; Withstand voltage dari peralatan sistem tenaga;dan impulse withstand level.V2: Shunt protection level;tegangan operasi peralatan pengaman.V3: tegangan (puncak) kerja peralatan;dan tegangan saluran transmisi

Karakteristik KoordinasiDalam hal kemampuan isolasi untuk menghadapi surja hubung dan surja petir maka yang berperan adalah kemampuan isolasi terhadap kenaikan tegangan yang dikenakan padanya Dalam pengoperasian normal isolasi peralatan sistem tenaga ditentukan sesuai dengan tegangan kerja (kelas tegangan) dimana peralatan itu beroperasi Pengaman petir dan dan surja hubung memerlukan penetapan dari level tegangan yang disebut level tegangan shunt, yaitu perangkat pengaman seperti arrester Batas ketahanan impuls petir yang disebut sebagai Basic Impulse Level(BIL) adalah ketentuan untuk setiap sistem tegangan nominal dari berbagai peralatan Semua peralatan dan komponen-komponennya harus mempunyai BIL di atas level sistem proteksi, sesuai margin. Nilai batas ini biasanya ditentukan berdasarkan isolasi udara dengan metoda statistikUntuk peralatan yang bukan isolasi seperti trafo isolasi, batas margin batas margin ditetapkan berdasarkan metoda konvensional.

DESAIN ISOLASI UNTUK SISTEM EHV DAN UHVPrinsip Dasar Desain Isolasistasion mempunyai transformator dan peralatan lainnya yang bukan isolasi.batas proteksi untuk surja petir dan surja hubung adalah sama. Jika batas impuls dasar peralatan atau sistem telah ditentukan, batas impuls switching (SIL) tidak ditentukan lagi

Ilustrasi Prinsip Koordinasi Isolasi

Nominal tegangansistem132kV

Tegangan tertinggi sistem145kV

Tegangan tertinggi system kebumi145xV2/V3=119kV

Perkiraan tegangan lebih surja hubung(3.0p.u.)3x119=375kV(peak)

SurjadiverterRatingMuka gelombang tegangan sprarkoverVd(tegangan pelepasan pada10kA,8/20s gelombang arus impuls)132 kV510 kV (peak)443 kV (peak)

TransformatorTegangan impuls withstandLevel tegangan induksi withstandImpuls proteksi margin550 kV230 kV550-443 /443 x 100% = 24%

SwitcgearTegangan impuls withstandBus isolasi tegangan impuls withstand650kV(peak)650kV(

Penentuan ukuran sistem isolasi membutuhkan pengetahuan yang akurat tentang jenis, besar dan lama terjadinya tekanan listrik (electric stress) pada kondisi lingkungan tertentu. Namun, di sisi lain, karakterisitik material isolasi harus pula diketahui sehingga dapat diperoleh rancangan sistem isolasi yang paling optimum atau ekonomis. Masalah yang timbul adalah penentuan karakteristik material isolasi dilakukan dengan sampel model pada kondisi standar, sehingga interpolasi nilai-nilai model ini terhadap sistem isolasi yang nyata seringkali tidak sesuai. Selain itu, banyak nilai dari karakteristik material isolasi diarahkan ke masalah statistik agar penentuan dimensi sistem isolasi harus dilakukan dengan batas keamanan yang sesuai.

Syarat material isolasiFungsi yang paling penting dari material isolasi adalah untuk mengisolasi konduktor bertegangan satu sama lain dan terhadap bumi. Namun, selain itu, material isolasi harus memiliki fungsi mekanis dan mampu bertahan terhadap tekanan termal dan kimia. Tekanan-tekanan tersebut seringkali terjadi secara simultan, sehingga efek bersama dari berbagai parameter tersebut dapat diketahui. Bergantung pada jenis aplikasiya, ada beberapa persyaratan yang ditentukan untuk karakteristik listrik dari material isolasi:1. Memiliki kekuatan elektrik yang tinggi, untuk mendapatkan ukuran yang kecil dan biaya rendah dengan volume material sesedikit mungkin.1. Memiliki dielektrik losses yang rendah, untuk mencegah terjadinya pemanasan lebih pada material isolasi1. Memiliki kekuatan tracking yang tinggi selama terjadinya tekanan pada permukaan material, untuk mencegah terjadinya tracking atau erosi.1. Memiliki konstanta dielektrik yang sesuai

Persyaratan mekanik diperlukan karena material isolasi merupakan material konstruksi yang memiliki karakteristik beban tertentu. Beberapa sifat yang penting pada material isolasi adalah kekuatan tensil (misalnya pada isolator saluran udara), kekuatan tarik (post isolator pada gardu induk), kekuatan tekanan (isolator pedestal pada antena) atau kekuatan menahan tekanan (isolator CB dengan tekanan internal). Karakteristik mekanis seperti modulus elastisitas, kekerasan dan lain-lain merupakan karakteristik yang sangat berhubungan dengan tekanan dan perancangan yang sesuai.Peralatan listrik seringkali mengalami kenaikan temperatur pada operasi normal sebagaimana pada kondisi gangguan. Spesifikasi dari sifat termal seperti kekuatan bertahan terhadap panas yang tinggi, kekuatan bertahan yang baik terhadap panas, konduktivitas termal yang tinggi, koefisien ekspansi termal yang rendah, dan kekuatan bertahan terhadap busur api yang tinggi.Material isolasi juga harusnya tidak sensitif terhadap kondisi lingkungannya. Oleh karena itu material isolasi hendaknya memiliki beberapa sifat lain seperti: memiliki ketahanan terhadap ozone, impermeabilitas, bersifat higroskopik, daya serap air rendah, dan kestabilan radiasi.Sifat-sifat teknologi seperti kemampuan proses dan kerja yang tinggi, homogen, kestabilan ukuran dan lain-lain yang penting untuk produksi ekonomis harus pula diperhitungkan.Material isolasi yang diterapkan pada sistem tegangan tinggi harus memenuhi persyaratan yang seringkali bertentangan. Oleh karena itu, pemilihan material isolasi untuk aplikasi tertentu harus melalui kompromi antara syarat-syarat dan sifat-sifat yang harus dipenuhi.

Sifat dan pengujian material isolasi Sifat listrika) Kuat medan tembusKuat medan tembus merupakan sifat material yang sangat penting yang sangat berhubungan dengan ukuran material, meskipun tidak menggambarkan spesifikasi tetap dari material. Hal ini disebabkan adanya pengaruh parameter lain seperti jari-jari lekukan isolasi dan permukaan elektroda, ketebalan lapisan, jenis tegangan, lamanya tekanan, tekanan udara, temperatur, frekuensi dan kelembaban. Untuk material isolasi dan konfigurasi elektroda tertentu, nilai-nilai yang berhubungan dengan hal-hal di atas telah tersedia (misalnya, untuk udara dan SF6 pada kondisi standar dan konfigurasi yang berbeda). Pada kasus yang lain, tegangan tembus isolasi untuk aplikasi tertentu harus ditentukan secara pengujian.Untuk material isolasi padat, kriteria tertentu tersedia dari pengukuran tegangan tembus atau kuat medan tembus pada plat uji pada medan homogen atau kurang homogen. Material isolasi gas dan cair diuji di antara segmen-segmen sferis.Gambar 6.2.1 menunjukkan contoh pengaturan pengujian standar untuk penentuan kuat medan tembus pada atau foil sampai ketebalan 3 mm. Untuk mencegah pelepasan muatan permukaan pada plat, keseluruhan pengaturan dilakukan pada cairan isolasi dengan konstanta dielektrik yang konstan. Pengaturan elektroda dari segmen sferis dapat dilihat pada gambar 6.2.2 dengan menggunakan material isolasi cair dan gas yang dapat diatur agar kegagalan (tegangan tembus) tercapai pada jarak celah 6.5 mm. Gambar 6.2.1 Pengaturan plat elektroda Gambar 6.2.2 Pengaturan elek- untuk pengukuran tegangan tembus mate- troda dengan segmen sferis ntukrial isolasi padat untuk ketebalan material pengukuran tegangan tembus un-sampai 3 mm.tuk material isolasi cair. Gambar 6.2.3 Elektroda plat dengan cincin untuk pengukuran tahanan volume material isolasi padat 1 plat 2 sampel material isolasi 3 elektroda pengukuran 4 cinci 5. bagian isolasi dan pemandu

Pengujian tegangan tembus dilakukan dengan tegangan bolak-balik, yang dinaikkan dari tegangan nol sampai tegangan tembus dalam orde 10-20 detik. Nilai tengah dari tegangan tembus ditentukan dari 5 sampel; jika ada nilai yang melebihi 15% dari nilai tengah, maka harus diuji lagi 5 sampel tambahan sehingga nilai tengah ditentukan dari 10 sampel uji. Kuat medan tembus dapat diuji dari tegangan tembus dan jarak elektroda terkecil.

b) Tahanan isolasiSistem isolasi di lapangan memiliki beberapa jenis dielektrik yang seringkali mengalami tekanan dalam susunan paralel. Oleh karena itu, tahanan isolasi dari isolator terdiri atas kombinasi paralel tahanan permukaan dan tahanan volume. Sementara, tahanan volume sendiri yagn biasanya dinyatakan sebagai tahanan jenis dalam cm, tidak terpengaruh oleh medium sekelilingnya, sedangkan tahanan permukaan sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti tekanan udara, temperatur, kelembaban, debu, dan lain-lain.Pengaturan pengukuran tahanan volume dari sampel material isolasi plat dapat dilihat pada gambar 6.2.3. Elektroda hidup yang juga menopang sampel plat, dipasang berlawanan dengan elektroda yang diukur. Tahanan volume diukur dari tegangan searah yang diberikan (100 V atau 1000 V) dan arus yang diambil dari elektroda terukur. Cincin yang diatur secara konsentris mengelilingi elektroda terukur dengan jarak celah 1 mm untuk kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh arus permukaan.Pengaturan pengujian khusus tersedia untuk sampel material isolasi berbentuk tabung, untuk gabungan isolasi yang dapat dilebur, dan untuk material isolasi cair.Material isolasi yang umum menunjukkan tahana volume jenis 10121013 cm, sedangkan material superior dapat mencapai tahanan sampai 1017 cm atau lebih besar lagi.Untuk mengukur tahanan permukaan digunakan pinggir pisau logam, dengan jarak celah 1 cm pada posisi 10 cm di atas permukaan material isolasi pada pengujian dengan tegangan searah. Dari tegangan dan arus, maka besar tahanan permukaan, yang dinyatakan dalam ohm, dapat ditentukan.

c) Kekuatan trackingPada saat sistem isolasi diberikan tekanan listrik, maka sebuah arus yang ditentukan oleh besarnya tahanan permukaan akan mengalir pada permukaan isolator yang mengarah pada terjadinya kebocoran atau arus jalar. Sangat mudah dipahami bahwa kondisi lingkungan seperti temperatur, tekanan udara, kelembaban dan polusi akan sangat menentukan besar arus bocor tersebut. Material isolasi yang digunakan di lapangan seharusnya dapat melawan arus bocor tersebut sehingga tidak ada atau hanya sedikit sekali kerusakan yang terjadi pada permukaan isolator.Arus bocor akan menghasilkan tekanan termal dan kimia pada permukaan. Efek yang dapat dilihat akibat tekanan yang berlebih adalah munculnya jalur-jalur retak akibat dekomposisi material; kerusakan ini dapat muncul dalam bentuk jalur konduksi yang menghasilkan tekanan elektrik lanjutan atau erosi, yang akan meninggalkan jalur retak lagi sesudahnya. Meskipun sifat isolasi dipengaruhi oleh erosi, misalnya oleh deposisi debu, tetapi kemampuan tekanan elektrik tidak dipengaruhi. Erosi dapat terjadi baik pada plat maupun pit (gambar 6.2.4).Tracking tidak terbatas hanya pada permukaan isolasi di luar ruangan, melainkan juga dapat terjadi pada permukaan isolasi di dalam ruangan jika kondisi lingkungannya tidak mendukung, bahkan tracking dapat pula terjadi permukaan isolator yang di pasang di dalam peralatan. Hal ini dipengaruhi oleh karakteristik dari material isolasi itu sendiri, oleh bentuk dan penyelesaian elektroda dan permukaan, dan juga oleh kondisi eksternal. Tracking disebabkan oleh mekanisme yang sama yang telah dijelaskan pada bagian 1.6. mengenai polusi flashover. Flashover dapat bermula dari bergabungnya beberapa jalur retak yang ada pada permukaan isolator.Pengujian kekuatan tracking dari material isolasi dilakukan dengan menggunakan metode yang telah digambarkan di atas. Pada metode KA dengan mengacu pada VDE, elektroda platinum ditempatkan pada sampel material isolasi dengan ketebalan minimum 3 mm dan tegangan bolak-balik 380 V pada pengaturan elektroda seperti yang ditunjukkan pada gambar 6.2.5. Pipet dengan satu tetesan campuran uji dengan konduktivitas tertentu dilakukan setiap 30 detik. Tetesan tersebut akan membasahi permukaan material isolasi di antara kedua elektroda yang akan menyebabkan arus bocor. Setelah jumlah tetesan sampai waktu tertentu yang diset secara otomatis tercapai, maka hasil pengujian segera dievaluasi, atau lebar terbesar dari saluran yang terbentuk diukur.

Gambar 6.2.4 Erosi jenis plat (a) dan saluran (b) pada cetakan epoxy resin.

Gambar 6.2.5 Pengaturan penentuan kuat tracking1 pipet2 elektroda platina3 sampel material isolasid) Tahanan busurFlashover yang terjadi sepanjang permukaan material isolasi dengan busur-daya yang berturut-turut sangat jarang terjadi, tapi pada dasarnya gangguan tersebut tidak dapat dihindari pada sistem isolasi di lapangan. Material isolasi yang memperlihatkan pengaruh busur memiliki sifat listrik dan mekanik yang bermacam-macam. Disebabkan oleh temperatur busur yang tinggi dan sebagai konsekuensi dari pembakaran tidak sempurna material isolasi, jalur konduksi dapat terjadi sehinggatidak boleh lagi mengalami tekanan listrik.Untuk menenukan tahanan busur, elektroda karbon yang disuplai tegangan searah 220V dipasang pada plat isolasi. Dengan adanya busur pada permukaan material isolasi, maka elektroda akan digerakkan menjauh dengan kecepatan 1 mm/dtk sampai jarak maksimum 20 mm. Enam level dari tahana bususr, L1 sampai L6, ditentukan berdasarkan tingkat kerusakan yang disebabkan oleh busur itu, digunakan sebagai gambaran sifat material.

e) Konstanta dielektrik dan faktor disipasiKonstanta dielektrik r disebabkan oleh efek polarisasi pada material isolasi. Untuk material isolasi di lapangan, yang jauh dari polarisasi deformasi (elektronik, ion, dan polarisasi lapisan), polarisasi orientasi penting karena material-material isolasi memiliki dipol-dipol permanen pada struktur molekulnya. Ini adalah penyebab utama terjadinya losses polarisasi dan berpengaruh pada kebebasan frekuensi dari r dan tan , yang sangat penting pada aplikasi teknis.Karena mekanisme polarisasi memiliki waktu relaksasi berbeda-beda, perubahan r sebagai fungsi frekuensi ditunjukkan pada gambar 6.2.6. Waktu relaksasi yang berbeda menghasilkan batasan frekuensi yang mana mekanisme berikutnya tidak ada lagi, karena perpindahan dipol yang berhubungan tidak terjadi. Inilah penyebab mengapa konstanta dielektrik pasti berkurang. Dengan adanya perubahan keadaan, variasi tahap r dapat terjadi akibat perubahan mobilitas dipol.Pada setiap daerah transisi konstanta dielektrik, faktor disipasi tan memiliki nilai maksimum. Tapi hanya daerah transisi dari a ke b (gambar 6.2-6) yang penting untuk sistem isolasi di lapangan, yakni daerah frekuensi dimana polarisasi orientasi hilang.a)b)c)1tr

Gambar 6.2-6 Grafik konstanta dielektrik fungsi frekuensia) polarisasi orientasib) polarisasi ionikc) polarisasi elektronik

Hal penting tentang sifat material isolasi bergantung pada tegangan dan temperatur. Jika kurva tan = f(U) menunjukkan titik-lutut ionisasi, maka hal itu membuktikan terjadinya titik awal pelepasan muatan sebagian. Peningkatan losses polarisasi disebabkan adanya konduksi ionik yang diketahui dari kurva tan = f(). Pengukuran tan dan penentuan r dilakukan dengan menggunakan rangkaian jembatan.

Sifat termalPada peralatan dan instalasi yang disuplai dengan listrik, panas dihasilkan oleh losses ohm pada konduktor, melalui losses dielektrik pada material isolasi dan melalui losses magnetisasi dan arus eddy pada besi. Karena material isolasi memiliki stabilitas termal yang sangat rendah, dibandingkan dengan logam, maka kenaikan temperatur yang diizinkan pada material isolasi seringkali membatasi penggunaan dari peralatan. Oleh karena itu, pengetahuan tentang sifat termal material isolasi menjadi sangat penting dalam konstruksi dan perancangan peralatan.

a) Panas jenisDisebabkan adanya inersia dari pemindahan panas, maka material isolasi harus memiliki kemampuan menyerap pulsa termal sesaat, disebabkan oleh variasi beban yang cepat, melalui kapasitasnsi termalnya akibat peningkatan temperatur. Panas jenis c dari beberapa material penting nampak pada tabel A3.1. Untuk pemanasan adiabatik:

dimana:m = massaW = energi yang disuplai

b) Pemindahan panasSelama terjadinya tekanan kontinu pada kondisi operasi yang statis, panas yang muncul sebagai akibat losses harus dipindahkan ke udara sekelilingnya. Mekanisme pemindahannya adalah konduksi, konveksi dan radiasi termal. Pada konduksi termal, arus yang mengalir di antara plat datar dinyatakan dengan :

dimana:A = luas plats = ketebalan plat(T1 T2) = perubahan temperaturFaktor proporsional merupakan konduktivitas panas yang dapat diasumsikan konstan pada range temperatur tertentu; daftarnya dapat dilihat pada tabel A.3.1.Untuk memindahkan panas dengan cepat dari peralatan listrik dibutuhkan konduktivitas termal yang baik. Hal ini dapat dilakukan dengan sangat baik dengan menggunakan material isolasi kristal karena susunan atom-atomnya teratur dalam lapisan kristal dan jarak atonya yang kecil, sehingga terjadi pemindahan atom yang sangat baik. Berbeda dengan itu, material amorf memiliki konduktivitas termal yang jelek, seperti yang telah dijelaskan pada contoh kristal dan pasir kuarsa amorf. Untuk kristal kuarsa = 6 12 W/mK, sedangkan untuk gelas kuarsa = 1.2 W/mK. Sifat konduksi termal yang baik pada kuarsa dapat meningkatkan nilai pada cetakan yang diisi, ketika kuarsa kristal dalam bentuk pasir atau bubuk kuarsa digunakan sebagai material pengisi.Untuk pemindahan panas secara konveksi, arus termal P sebanding dengan luas batas A dan perbedaan temperatur antara medium disipasi dan absorpsi:P = . A (T1 T2)Jumlah transisi termal bukanlah sebuah konstanta material, melainkan bergantung pada beberapa parameter seperti kerapatan dan panas jenis medium, kecepatan aliran dan jenis aliran. Untuk perhitungan awal, dapat digunakan nilai-nilai berikut:

dalam W/m2K

Objek tetap / udara stasioner Objek tetap / udara bergerakObjek tetap / zat cair3.4 3512 600250 - 6000

Karena nilai-nilai tersebut memiliki range yang besar, maka untuk penggunaan di lapangan, perlu dilakukan perhitungan lanjut untuk menentukan nilai yang eksak dengan menggunakan literatur.Pemindahan panas dengan radiasi tidak dijelaskan secara detail di sini, sebab hanya penting untuk pemasangan CB dan SF6.

c) Ekspansi Termal LinierMaterial isolasi adalah material konstruksi yang seringkali digunakan bersam dengan logam. Pengganti dari ekspansi termal yang lebih besar dari material isolasi organik adalah timbulnya tekanan mekanis berlebih yang berahaya yang dapat menimbulkan retak pada elektroda. Untuk material isolasi inorganik ekspansi termal linier lebih rendah daripada logam; sehingga adanya peningkatan ekspansi termal dipengaruhi oleh jenis pengisi material organik dengan zat-zat inorganik misalnya epoxy resin dengan pasir kuarsa. Material yang mengandung kistal sangat sering memiliki ekspansi termal yang lebih besar daripada material amorf (tabel A.3.1Appendiks 3).4d) Kestabilan termalSifat penting dari material isolasi adalah kemampuannya mempertahankan bentuknya (shape retention) dari pengaruh panas; ada dua metode untuk menentukannya. Menurut Martens, kemampuan mempertahankan bentuk panas dapat ditentukan dengan pengujian rod standar berukuran 10x15 mm2 dan panjang 120 mm yang diberikan tekanan pembengkokan yang seragam (uniform) pada sepanjang rod tersebut sebesar 500 N/cm2. Pada saat yang sama, temperatur lingkungan dinaikkan dengan kecepatan 50oC/jam. Temperatur pada saat rod menjadi bengkok dinamakan kemampuan mempertahankan bentuk panas. Untuk material termoplastik digunakan metode Vicat. Temperatur Vicat adalah temperatur dimana sebuah jarum tumpul berukuran 1 mm2 yang diberikan gaya 10N atau 50N mampu menembus material isolasi sampai kedalaman 10.1 mm. Tabel berikut menunjukkan beberapa data yang berhubungan:

MaterialShape retentionmenurut Martens dalam oCPada panas menurutVicat dalam oC

PVCPTFECetakan-EPPURPE6070sampai 160sampai 80-70 9075 100--40 75

Pada material plastik, cetakan tersebut tidak hanya mengalami penurunan dalam kemampuan tegangan, kekuatan kompresi dan pembengkokan, melainkan juga mengalami perusakan sifat listrik dan dielektrik.Nilai shape tention yang besar pada terpaan panas merupakan kelebihan bagi material isolasi inorganik dibandingkan material organik.

Sifat KimiaPada saat zat-zat asing berdifusi ke dalam material isolasi, maka material tersebut akan mengalami perubahan kimia. Hanya material inorganik seperti kaca dan keramik yang tidak dapat diotembus (impermeable). Pada material organik sintetis, difusi dapat terjadi pada molekuler polimer. Kecepatan difusi bergantung pada struktur material dan daya tarik-menarik antara material dan zat-zat asing.Contoh, semua material isolasi organik menyerap uap air lewat proses difusi. Hal terebut akan menimbulkan kerusakan sifat listrik dan dielektrik. Garam yang dihasilakn dari proses hidrolisis atau bahan pengotor akan meningkatkan konduktivitas dan menyebabkan faktor disipasi dan kuat medan tembus yang lebih buruk. Konstanta dielektrik air yang besar akan mengubah konstanta dielektrik material dan menyebabkan perubahan pada distribusi tegangan pada tekanan dengan tegangan bolak-balik. Selain itu, air yang terserap dapat menyebabkan perubahan dimensi dan korosi pada elektroda.Material isolasi yang digunakan di luar ruangan memiliki permukaan dengan daya basah yang rendah, sehingga bagian yang dekat dengan air harus dihindari. Daya basah permukaan dinyatakan dengan karakteristik air pada permukaan kering seperti yang ditunjukkan pada gambar 6.2-7. Semakin besar sudut vmax yang searah dengan kecepatan tetesan (drop) air, maka semakin kecil daya basah permukaan material. Nilai-nilai hasil percobaan dapat dilihat pada tabel:

Material isolasivmaxvmin

ParaffinSilicon rubberGelas, mika110o100o0o95o90o0o

Gambar 6.2-7 Sudut Kontak Material Isolasia) dengan tetesan bergerakb) drop dengan sudut kontak > 90o(misalnya air pada PTEE)v = arah gerak / kecepatan

Material-material inorganik seperti porselin dan kaca, memiliki resistansi terhadap alkali dan asam (kecuali terhadap asam hidrofluoric); sedangkan material organik sangat rentan terhadap asam oksida, alkali dan hidrokarbon. Untuk material isolasi yang digunakan di luar ruangan, lapisan-lapisan polusi basah dapat diuraikan dengan menggunakan tekanan elektrik dan panas sehingga menghasilklanm zat kimia tertentu yang jika berinteraksi dengan cahaya, oksigen, ozon, panas dan radiasi UV, akan menyebabkan kerusakan pada material isolasi.

18