BAB 3 DASAR TEORI
3.1. PERALATAN PERALATAN JARINGAN TRANSMISI DAN DISTRIBUSI
Sistem transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban melalui saluran transmisi. Karena ada kalanya pembangkit tenaga listrik dibangun di tempat yang jauh dari pusat-pusat beban. Sedangkan, sistem distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Sistem distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar (Bulk Power Source sampai ke konsumen. Sistem tenaga listrik adalah beberapa unsur perangkat peralatan yang terdiri dari pembangkitan, transmisi, dan distribusi distribusi yang berhubung berhubungan an dan saling bekerja bekerja sama sehingga menghasilkan menghasilkan tenaga listrik. Peralatan sistem jaringan transmisi dan distribusi sebelum digunakan harus melewati proses pengujian terlebih dahulu agar diketahui layak atau tidaknya peralatan tersebut. !ika peralatan tersebut lolos dalam pengujian, maka peralatan itu diijinkan untuk digunakan pada sistem transmisi transmisi dan distribusi negara. "enurut sifat bahannya, bahannya, peralatan sistem jaringan jaringan transmisi transmisi dan distribusi terbagi menjadi tiga (#, yaitu konduktor, isolator, dan semikonduktor. semikonduktor.
3.2. KABEL
#.$.%. P&'&)*+' KB& Kabel Kabel merupa merupakan kan suatu suatu kompon komponen en elektro elektronik nikaa yang yang sangat sangat pentin penting g pada pada bidang bidang kelistrikan. Kabel berguna sebagai media untuk menyalurkan arus listrik. Pada umumnya, kabel terbuat dari bahan isolasi dan konduktor. Karena bahan-bahan isolasi yang masih terus berkembang sampai saat ini, akibatnya jenis kabel semakin bertambah. Pengertian dari kabel ini sendiri adalah penghantar listrik dengan dua atau lebih penghantar yang masing-masing terbungkus oleh bahan isolasi yang terpisah satu sama lainnya. Kemudian bersama-sama terbungkus lagi di dalam isolasi yang lainnya. Setiap kabel pasti mempunyai suatu hambatan yang terdapat di dalamnya akibat dari sifat bahan dari kabel itu sendiri. al ini membuat drop tegangan sepanjang sepanjang kabel dan akan menimbulkan suatu kerugian karena daya yang disalurkan menjadi berkurang akibat adanya tegangan drop tersebut. /engan demikian, dalam proses pembuatan maupun pemilihan jenis kabel diperlukan bahan yang tepat agar tegangan drop ini menjadi sekecil mungkin. Selain bahan dari kabel, ukuran dan kegunaan kabel menjadi alasan utama banyaknya jenis kabel yang diproduksi oleh perusahaan.
15
#.$.$. B' P&''*) KB& Penghantar Penghantar kabel biasanya biasanya terbuat terbuat dari bahan tembaga, tembaga, baja, dan alumunium. alumunium. Selain berguna sebagai media distribusi daya, pada beberapa kabel juga terdapat penghantar yang berfungsi sebagai kawat netral sebagai pengaman (ground. Penghantar ini akan dilindungi oleh isolasi seperti Poly0inyl 1hloride (P21 untuk melindungi dari keadaan faktor eksternal dari lingkungan seperti korosi. /alam pemasangan instalasi listrik umumnya menggunakan penghantar dari bahan tembaga (1u maupun aluminium (l, baik yang murni maupun yang campuran. *ahanan jenis tembaga lunak atau penghantar listrik telah dibakukan secara internasional dan tidak boleh melebihi 3,3%4$5% ohm mm $6m dalam suhu $371. Sedangkan Sedangkan aluminium aluminium tidak boleh melebihi 3,3$8$95 ohm mm $6m. Perbandingan berat penghantar listrik antara aluminium dan tembaga pada suhu $371 adalah $,4 dan 8,:. ;leh karena itu, konstruksi jaringan dengan menggunakan penghantar tembaga harus lebih kokoh. 'amun, diameter aluminium sebagai penghantar lebih besar $8< dibandingkan dengan tembaga. al ini membuat penyambungan dengan aluminium lebih sulit dibandingkan dengan tembaga. /ari beberapa pertimbangan ini, untuk kabel saluran udara akan lebih menguntungkan menggunakan penghantar aluminium jika melihat pada konstruksi jaringan yang lebih mudah dan biaya yang lebih sedikit.
Gambar 3.1. Jenis Bentuk Penghantar Pada Kabel (A) Solid Conductor (B) Stranded Conductor 16
#.$.#. B' +S;S+ KB& *erdapat beberapa parameter atau sifat yang menentukan kualitas dari isolasi kabel. /ari segi dielektris, sifat yang penting untuk bahan isolasi sebuah kabel adalah tahanan isolasi dan kekuatan dielektris. Sedangkan untuk sifat mekanis isolasi yang baik adalah tidak bereaksi terhadap asam maupun basa serta mempunyai kekuatan mekanis yang baik seperti kelenturan dan ketahanan terhadap tekanan. Bahan isolasi yang paling banyak digunakan adalah Poly0inyl 1hloride (P21. Bahan isolasi ini digunakan untuk melapisi kawat penghantar. gar P21 ini menjadi lebih fleksibel biasanya dicampur dengan bahan pelunak. +solasi penghantar dengan bahan P21 akan tahan terhadap suhu hingga 4371 secara terus menerus. Bahkan dengan cara khusus dapat dibuat sebuah kabel yang tahan hingga suhu %3=71. +solasi tidak hanya berfungsi sebagai pengaman (penyekat pada suatu kabel. *etapi isolasi bisa juga berfungsi sebagai pelengkap atau pendukung kerja transmisi tenaga listrik. "isalnya pada kabel tanah. +solasi kabel tanah umumnya terdiri dari jenis isolasi kertas karena dapat menyerap minyak dan campuran >at lainnya. Biasanya digunakan pada kabel minyak isolasi sintesis dan isolasi mineral. Kabel tanah berisolasi kertas dapat digunakan untuk tegangan tinggi hingga 533 k2, baik untuk kabel minyak bertekanan rendah yang terpadu dalam satu kabel dan kabel berisolaso kertas yang dimasukkan ke dalam pipa lalu diisi dengan minyak bertekanan tinggi. Kertas sebagai isolasi dapat berupa kertas kering maupun kertas yang diresapi minyak. Peresapan kertas dengan minyak pada kabel tegangan tinggi dimaksudkan untuk menghindari pecahnya serat-serat kertas karena terbentuknya kantong-kantong udara atau gas dalam kertas isolasi yang dapat berkembang dan mengkerut menjadi bagian-bagian yang tidak sama. Bahan isolasi kabel lain yang sering digunakan adalah ?P&. Bahan ini mempunyai beberapa keunggulan, seperti@ %. $. #. 5. =. 9. 4.
Ketahanan temperatur tinggi Kekuatan mekanis besar Amur relatif bisa lebih lama Bersifat elastis *idak mudah retak Kerapatan jenis kecil *ahan terhadap air, minyak, dan >at->at kimia yang sering terdapat di alam.
Selain isolasi, pada kabel terdapat juga selubung. Selubung terletak di bagian luar kabel. Selubung membungkus beberapa penghantar yang telah dibungkus oleh suatu isolasi kabel. *erdapat berbagai jenis selubung yang biasa digunakan dalam pembuatan kabel, antara lain@ 17
%. Selubung Plastik Salah satu selubung plastik yang sering digunakan adalah P21. Selubung plastik ini digunakan pada kabel-kabel untuk instalasi tetap (rumah tangga dan yang cukup lunak atau plastik yang fleksibel dengan kekuatan tarik yang ringan dan sedang. $. Selubung Polyamide dan Polyurethane Polyamide dibuat dengan cara polycondensation yang terbuat dari asam karbon dan diamine atau asam amine. Sedangkan, Polyurethane terbuat dari bahan socyanates atau polysocyanates dan alkohol atau polyalcohol. +solasi kabel ini berada di bagian luar, sehingga dapat melindungi bagian kabel dari tekanan mekanis, pengaruh kimia, minyak, atau lainnya yang dapat merusak kabel #. Selubung Karet Karet digunakan untuk kabel fleksibel dan juga digunakan pada instalasi kapal. Selubung ini mempunyai 0ariasi yang cukup banyak sesuai dengan kebutuhannya. 1ontohnya untuk lapisan tahan minyak pada 'itril Butadiene ('&). Antuk lapisan tahan panas digunakan campuran silikon pada karet yang mempunyai isolasi tinggi, tahan lama, dan tahan terhadap cuaca yang cukup ekstrim. 5. Selubung ogam Bahan isolasi yang peka terhadap air biasanya dilindungi oleh selubung logam. Selubung ini terbuat dari timah hitam yang kemudian dilapisi oleh P21 di bagian luar. Selubung ini biasanya diaplikasikan pada kabel instalasi pompa bensin dan di tempat yang mempunyai resiko letusan. =. Selubung luminium Kabel dengan selubung aluminium atau seng biasanya digunakan di daerah yang terdapat getaran yang kuat. 1ontohnya seperti di jembatan atau di sepanjang jalur kereta api. Antuk melindungi selubung dari korosi biasanya menggunakan P21 atau kertas berlapis aspal untuk melapisinya. 9. mour mour melindungi kabel dari tekanan mekanis yang tinggi dan biasanya terdiri dari kawat baja yang berbentuk plat. mour adalah salah satu kabel yang di-ground-kan untuk menghindari adanya tegangan sentuh yang tinggi jika terdapat kebocoran isolasi pada kabel atau terjadi kerusakan mekanik. #.$.5. !&'+S KB& /' S*'/)+SS+ Kabel mempunyai berbagai macam jenis sesuai dengan kegunaan dan bahan yang digunakan untuk membuat kabel tersebut. Selain itu, ukuran dimensi maupun ukuran elektris dapat juga mempengaruhi jenis kabel tersebut. Pemilihan kabel yang tepat akan memastikan kelancaran penyaluran energi listrik dari sumber ke beban. Sebagai contoh, ketika terjadi gangguan maka kabel tidak akan terbakar. kan tetapi, gangguan tersebut terbaca terlebih 18
dahulu oleh rangkaian pemutus (circuit breaker. Semua penghantar yang digunakan harus dibuat dari bahan yang memenuhi syarat sesuai dengan tujuan penggunaannya serta telah diperiksa dan diuji menurut standar pengujian penghantar yang dikeluarkan atau diakui oleh instansi yang berwenang. Salah satu parameter yang membedakan jenis kabel adalah ukuran penghantar. Akuran penghantar dinyatakan dalam ukuran luas penampang penghantar intinya dan satuannya dinyatakan dalam mm $. Kemampuan hantar arus dalam sebuah kabel ditentukan oleh K (Kemampuan antar rus yang dimilikinya serta dalam satuan mpere (. K ditentukan oleh luas penampang konduktor yang berada dalam inti kabel. Sedangkan, tegangan listrik dinyatakan dalam satuan 2olt (2. Besar daya yang diterima dinyatakan dalam satuan att (. 1ontohnya, pada tegangan $$3 2olt dan K %3 mpere, sebuah kabel listrik dapat menyalurkan daya sebesar $$32 C %3 D $$33 att. Saluran Adara *egangan )endah menggunakan penghantar jenis kabel twisted atau kabel pilin ('E$?-*. Kabel pilin udara atau 'E$?-* memiliki luas penampang yang berukuran #= mm $, =3 mm $, dan 43 mm $ serta penghantar tak berisolasi ll luminium 1onductor (1 dan ll luminium lloy 1onductor (1 dengan luas penampang yang berukuran $= mm $, #= mm$, dan =3 mm $. Kabel Pilin Adara (*wisted 1able atau 'E$?-* yang ditinjau pada laporan ini adalah kabel berinti tunggal dengan bentuk konduktor dipilin bulat. +nstalasi pada kabel ini sedemikian rupa sehingga hantaran kabel membentuk kabel pilin dimana beberapa kabel berinti tunggal saling dililitkan sehingga saling membentuk suatu kelompok kabel. Kabel ini digabungkan dengan tujuan untuk mengurangi atau meniadakan gangguan elektromagnetik dari faktor luar seperti radiasi elektromagnetik dari kabel pasangan berpilin tak terlindung dan wicara silang. 'E$?-* atau unshield cable adalah kabel tanpa foil pelindung luar. Konfigurasi jaringan secara umum adalah radial. anya saja pada beberapa kasus khusus dipergunakan sistem tertutup (close loop.
Kabel twisted atau 'E$?-* mempunyai keuntungan, antara lain@ %. $. #. 5. =. 9. 4.
*idak memerlukan banyak peralatan Penghantar tidak terpisah-pisah sehingga menjadi satu bagian Keamanan lebih terjamin sehingga sulit untuk disadap Pelaksanaan pemasangan lebih sederhana dan relatif mudah man terhadap cuaca man terhadap gangguan ranting-ranting pohon +solasi menggunakan bahan ?P& yang merupakan material yang sangat kuat. 19
Gambar 3.. Konstruksi Kabel !"A#$%
#.$.=. P&'A!+' KB& /' S*'/)+SS+ Kabel sebelum dapat dipasarkan dan digunakan pada sistem jaringan transmisi dan distribusi negara harus memenuhi suatu persyaratan atau standar khusus. *erdapat berbagai macam standar yang digunakan sebagai pedoman pembuatan dan pengujian kabel, antara lain SP', S'+, dan +&1. SP' adalah Standar Perusahaan istrik 'egara, yaitu standar yang dikeluarkan oleh P* P' (Persero sebagai dasar atau pedoman pembuatan dan produksi kabel. Sedangkan, S'+ adalah standar khusus dari +ndonesia. /an biasanya, S'+ ini akan mengacu pada SP' maupun pada +&1 yang merupakan standar internasional. Antuk mengetahui apakah suatu kabel yang diproduksi oleh suatu perusahaan kabel memenuhi persyaratan dan standar atau tidak, maka diperlukan suatu pengujian yang dilakukan oleh badan berwenang, dalam hal ini adalah P' PAS+*B'.
Secara umum, pengujian kabel dapat digolongkan menjadi 5 kelompok besar, yaitu@ %. Aji !enis Aji jenis adalah pengujian yang lengkap untuk menentukan apakah hasil produksi telah memenuhi persyaratan-persyaratan yang ditentukan dalam standar ini. $. Aji 1ontoh Aji contoh adalah pengujian yang dilakukan terhadap contoh-contoh yang diambil dari satu kelompok untuk menentukan apakah kelompok tersebut mempunyai sifatsifat yang sama dengan jenis kabel tersebut seperti yang ditentukan dalam standar. #. Aji )utin
20
Aji rutin adalah pengujian yang dilakukan secara rutin yang sudah ditentukan dalam standar ini pada setiap hasil produksi oleh suatu perusahaan kabel. 5. Aji Khusus Aji khusus ialah pengujian yang dilakukan secara khusus terhadap setiap panjang produksi kabel tertentu untuk memeriksa kabel yang diproduksi mempunyai mutu yang sama dengan hasil uji jenis.
Kabel 'E$?-* yang ditinjau pada laporan ini juga memiliki standarisasi khusus yang mengacu pada beberapa standar. Kabel ini harus sesuai dengan standar yang sudah ditentukan sebelum mendapat sertifikat lolos uji untuk dipasarkan dan digunakan pada sistem jaringan transmisi dan distribusi negara. Standar dari kabel ini adalah sebagai berikut@ %. Penandaan Kode Pengenal Penandaan kode pengenal untuk kabel twisted 'E$?-* dilengkapi dengan jumlah inti, luas penampang penghantar, dan tegangan pengenal. Kode uruf 'E 'E $? -* )m
Komponen Kabel Pilin Adara jenis standar dengan aluminium sebagai penghantar Kabel Pilin Adara jenis standar dengan tembaga sebagai penghantar +solasi ?P& Penggantung Penghantar dipilin bulat %abel 3.1. Kode Pengenal Kabel !"A#$%
$. *anda Pengenal +nti +solasi dari semua inti harus berwarna hitam dan pada permukaannya diberi tanda sebagai berikut@ +nti +nti Ease % +nti Ease $ +nti Ease # +nti 'etral6Penggantung
*anda Sebuah garis menonjol sepanjang inti /ua buah garis menonjol sepanjang inti *iga buah garis menonjol sepanjang inti Polos
%abel 3.. %anda Pengenal &nti Kabel !"A#$% *anda fase dengan garis menonjol tersebut harus dibuat dengan tinggi maksimum 3,= mm, lebar kira-kira % mm, dan jarak antara $ garis menonjol kira-kira % mm.
#. Penandaan Pada Kabel Pada permukaan isolasi sepanjang kabel dari salah satu inti fase harus diberi tanda pengenal dengan cetak tinta atau cetak timbul yang jelas dan tidak mudah terhapus 21
dengan jarak antara tidak melebihi =3 cm. Penandaan pada kabel twisted 'E$?-* sekurang-kurangnya sebagai berikut@ - *anda standar SP' 5$-%3 - *anda pengenal produsen - Kode pengenal jenis kabel - !umlah inti dan luas penampang dalam satuan mm$ - *egangan pengenal - *anda pengenal badan penguji apabila telah mengadakan perjanjian dengan badan penguji mengenai pengawasan mutu.
5. Penandaan Pada Kemasan Pada setiap kemasan harus tercantum keterangan yang jelas, mudah dibaca, dan tidak mudah terhapus. Keterangan sekurang-kurangnya sebagai berikut@ - *anda standar SP' 5$-%3 - *anda pengenal produsen - Kode pengenal jenis kabel - !umlah inti dan luas penampang kabel dalam satuan mm$ - *egangan pengenal - Panjang kabel dalam meter - rah gulungan dengan tanda anak panah - Berat bersih dan kotor sebagai informasi untuk transportasi.
=. Ketentuan *egangan *egangan pengenal yang ditentukan untuk kabel dinyatakan dengan perbandingan Ao6A dan untuk kabel 'E$?-* yang termasuk dalam standar ini adalah 3,96% k2.
9. Konstruksi Kabel - Konstruksi penghantar untuk kabel pilin udara dengan netral yang berfungsi -
sebagai penggantung. Konstruksi penghantar untuk inti fase dan inti saluran penerangan jalan harus dipilin bulat sesuai SP' 5%-%. /alam hal ini, inti fase dianggap sebagai
-
kabel biasa dimensi kawat tidak diukur Konstruksi untuk penghantar netral6penggantung harus dipilin bulat sesuai
-
pada *abel %.. pada SP' 5%-%. Sambungan pada kawat penghantar yang terdiri dari tujuh (4 kawat tidak diperkenankan adanya sambungan di setiap kawat, kecuali sambungan yang
-
dibuat pada batang dasar atau pada kawat sebelum proses penarikan akhir. Sambungan pada kawat penghantar yang terdiri lebih dari tujuh (4 kawat, masing-masing kawat dii>inkan adanya sambungan asalkan jarak terdekat antara dua ($ sambungan tidak kurang dari %= meter.
22
-
Konstruksi penghantar pada kabel pilin udara dengan netral bukan sebagai penggantung harus dipilin bulat sesuai pada *abel %.B. pada SP' 5%-% dan di setiap kawat pada penghantar aluminium ataupun tembaga jenis setengah keras tidak diperkenakan adanya sambungan, kecuali sambungan yang dibuat
-
pada batang dasar atau pada kawat sebelum proses penarikan akhir. rah pilinan terluar pada kawat penghantar harus ke kanan dan lapisan pilin dibawahnya harus berlawanan.
4. +solasi +solasi harus dari bahan ?P& sesuai SP' 5%-:. Sedangkan, nilai rata-rata tebal isolasi yang diukur harus sesuai dengan SP' #: dan tidak boleh kurang dari nilai spesifikasi yang tercantum pada *abel $.. kolom $, 9, atau %3 atau pada *abel $.B. kolom $ atau #. alaupun demikian, nilai-nilai pada setiap titik pengukuran boleh kurang sebanyak maksimum 3,% mm F %3< dari nilai spesifikasi yang tercantum pada *abel $.. kolom $, 9, atau %3 atau pada *abel $.B. kolom $ atau #.
8. Penghantar - Penghantar untuk kabel pilin udara dengan netral sebagai penggantung. - Penghantar untuk inti fase dan inti saluran penerangan jalan harus dari bahan -
aluminium murni sesuai SP' 5%-%. Penghantar untuk inti netral6penggantung harus dari aluminium paduan sesuai SP' 5%-8 atau yang mempunyai karakteristik sebagai berikut@ Kuat tarik kawat aluminium paduan sebelum dan sesudah pemilinan • •
tidak boleh kurang dari $:5 '6mm $. Pemuluran kawat aluminium paduan sebelum dan sesudah pemilinan
•
tidak boleh kurang dari 5<. *ahanan jenis arus searah pada suhu $371 memiliki nilai maksimum
•
3,3#$8 ;hm.mm6m. Penghantar kabel pilin udara dengan netral bukan sebagai penggantung
-
harus dari bahan aluminium murni. Penghantar dengan bahan aluminium murni harus mempunyai karakteristik
-
sebagai berikut@ Kuat tarik kawat aluminium tidak boleh kurang dari %4% '6mm $. • *ahanan jenis arus searah tidak melebihi 3,3$89$5 ;hm.mm6m. • Penghantar dengan bahan tembaga polos setengah keras harus mempunyai karakteristik sebagai berikut@ Kuat tarik kawat tembaga polos setengah keras sebelum pemilinan tidak • boleh kurang dari #=3 '6mm$. 23
•
Pemuluran kawat tembaga polos setengah keras sebelum pemilinan
•
tidak boleh kurang dari 3,:$<. *ahanan jenis arus searah pada suhu $371 memiliki nilai maksimum 3,3%485 ;hm.mm6m.
:. Pemilinan +nti - Pemilinan inti kabel pilinan udara dengan netral sebagai penggantung harus dipilin ke arah kanan dan memenuhi persyaratan sesuai pada *abel $.. -
kolom %5 dan %=. Pemilinan inti kabel pilin udara dengan netral bukan sebagai penggantung harus dipilin ke arah kanan dan memenuhi persyaratan sesuai pada *abel $.B. kolom = dan 9.
3.3. ISOLATOR
#.#.%. P&'&)*+' +S;*;) +solator merupakan peralatan yang digunakan untuk mengisolasi secara listrik dan menautkan secara mekanis perlengkapan atau penghantar yang mengalami beda potensial. +solator jaringan tenaga listrik merupakan alat tempat menopang kawat penghantar jaringan pada tiang-tiang listrik yang digunakan untuk memisahkan secara elektris dua buah kawat atau lebih agar tidak terjadi kebocoran arus (leakage current atau loncatan bunga api (flash o0er yang dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan pada sistem jaringan tenaga listrik. angkah untuk menghindari terjadinya kerusakan peralatan listrik akibat tegangan lebih dan loncatan bunga api adalah dengan menentukan pemakaian isolator berdasarkan sifat kekuatan daya isolasi (dielectric strenght dan kekuatan mekanis (mechanic strenght bahan bahan isolator yang dipakai. Karena sifat suatu isolator ditentukan oleh bahan yang digunakan. +solator sebelum digunakan untuk keperluan kelistrikan harus terlebih dahulu melewati beberapa pengujian untuk mengetahui kelayakan isolator tersebut.
#.#.$. !&'+S-!&'+S +S;*;) +solator memiliki arti lain yaitu gawai yang berfungsi sebagai isolasi listrik dan pemegang mekanik dari perlengkapan atau penghantar yang dikenai beda potensial (SP' %3-5, %::5, Pasal $. +solator untuk sistem tenaga listrik negara berdasarkan fungsi dan
24
konstruksinya dapat dibedakan menjadi empat (5 macam yang digunakan untuk jaringan distribusi primer maupun sekunder sebagai berikut@ %. +solator !enis Pasak (Pin *ype +nsulator +solator jenis pasak atau pin type insulator digunakan pada tiang-tiang lurus (tangent pole dan tiang-tiang sudut (angle pole untuk sudut =7 sampai #37. +solator jenis ini biasanya terbuat dari bahan porselin maupun bahan gelas yang dibentuk dalam bentuk kepingan dan bagian bawahnya diberi suatu pasak (pin yang terbuat dari bahan besi atau baja tempaan. *iap kepingan diikatkan oleh suatu bahan semen yang berkualitas baik. Bentuk kepingan dibuat mengembang ke arah bawah seperti payung untuk menghindari air hujan yang akan menimpa permukaan kepingan secara mudah. Banyaknya kepingan tergantung pada kekuatan elektris bahan kepingan. Biasanya banyak kepingan ini berjumlah maksimum lima (= buah. +solator jenis pasak yang mempunyai satu keping biasanya digunakan untuk jaringan distribusi sekunder pada tegangan kurang dari 9 k2 yang terbuat dari bahan gelas atau porselin. Antuk jaringan distribusi primer biasanya terdiri dari dua keping yang terbuat dari bahan porselin. +solator jenis pasak banyak digunakan pada tiang-tiang lurus (tangent pole dengan kekuatan tarikan sudut atau angle tensile strenght mencapai %37. Antuk kawat penghantar jaringan diletakkan di bagian atas untuk posisi jaringan lurus. Sedangkan untuk jaringan dengan sudut di bawah %37, kawat penghantarnya diikatkan pada bagian samping agar dapat memikul tarikan kawat.
Gambar 3.3. Konstruksi &solator Jenis Pasak (Pin %'e &nsulator) +solator jenis pasak banyak digunakan karena memiliki keunggulan sebagai berikut@ - ebih banyak jaringan yang dibuat lurus - Sudut saluran dibuat kurang dari %=7 - +solator jenis gantung lebih mahal daripada isolator jenis pasak 25
-
Konstruksi tiang dibuat dengan cross-arm (tra0erse yang lebih menonjolkan
ke luar sudut. $. +solator !enis Pos (Post *ype +nsulator +solator jenis pos atau post type insulator digunakan pada tiang-tiang lurus (tangent pole dan tiang-tiang sudut (angle pole untuk sudut =7 sampai %=7. !ika dibandingkan dengan isolator jenis pasak, isolator jenis pos ini lebih sederhana tata perencanaannya. Panjang diameternya lebih kecil dan tidak menggunakan kepingankepingan seperti isolator jenis pasak. +solator jenis pos ini terdapat lekukan-lekukan pada permukaannya untuk mengurangi hantaran yang terjadi pada isolator. Semakin tinggi tegangan isolasinya maka semakin banyak lekukan-lekukan tersebut. +solator jenis pos ini pada bagian atasnya diberi tutup (cap dan bagian bawah diberi pasak yang terbuat dari bahan besi atau baja tempaan. Bahan yang digunakan untuk isolator jenis pos terbuat dari bahan porselin basah yang murah harganya.
Gambar 3.. Konstruksi &solator Jenis Pos (Post %'e &nsulator) Kekuatan mekanis isolator jenis ini lebih tinggi dibandingkan isolator jenis pasak dan penggunaannya hanya pada jaringan distribusi primer untuk tiang-tiang
26
lurus (tangent pole pada sudut =7 sampai %=7. +solator jenis pos yang digunakan untuk jaringan distribusi $3 k2 memiliki tegangan tembus sebesar #= k2 dengan kekuatan tarik (tensile strenght sebesar =333 pon.
#. +solator !enis Kap dan Pin atau antung (Suspension *ype +nsulator +solator jenis gantung atau suspension type insulator digunakan pada tiangtiang sudut (angle pole untuk sudut #37 sampai :37, tiang belokan tajam, dan tiang ujung (dead-end pole. +solator jenis gantung ini lebih banyak digunakan karena lebih kokoh dan kuat dalam penggandengannya serta tidak ada kemungkinan lepas dari gandengannya karena pada ujungnya digunakan mur baut untuk mengikatnya. +solator jenis gantung ini terdiri dari sebuah piringan yang terbuat dari bahan porselin dengan tutup (cap dari bahan besi tempaan (melleable iron dan pasaknya terbuat dari bahan baja yang diikatkan dengan semen yang berkualitas tinggi sehingga membentuk satu unit isolator yang berkualitas tinggi. !ika dibandingkan dengan isolator jenis pasak, isolator gantung ini hanya mempunyai satu piringan yang terbuat dari bahan porselin atau bahan gelas biru kelabu (blue gray gla>e. /engan menggunakan bahan gelas biru kelabu ini harga isolator dapat ditekan lebih murah dan dapat digunakan untuk beberapa gandengan. Pada umumnya, isolator gantung dengan bahan gelas ini digunakan untuk jaringan distribusi primer. Sedangkan isolator gantung dari bahan porselin banyak digunakan untuk gandengan-gandengan pada jaringan transmisi tegangan tinggi.
Gambar 3.*. Konstruksi &solator Jenis Ka dan Pin atau Gantung (Susension %'e &nsulator) /ilihat dari konstruksinya, isolator gantung ini dikenal dalam dua jenis yaitu jenis cle0is dan jenis ball and socket. !enis cle0is ini memiliki bentuk tutup (cap dan pasaknya (pin berbentuk pipih dengan lubang di tengah yang digunakan untuk keperluan penggandengan dari beberapa isolator gantung dengan cara pengikatan menggunakan mur baut sehingga bisa lebih kuat penggandengannya. Sedangkan,
27
jenis ball and socket memiliki bentuk tutup (cap yang berlubang (socket untuk menyangkutkan pasak (pin yang berbentuk bulat (ball sehingga penggandengan dari bebarapa isolator gantung tidak menggunakan mur baut lagi. /ari kedua jenis ini yang paling banyak digunakan adalah jenis cle0is. Karena jika dibandingkan dengan jenis ball and socket maka jenis cle0is ini lebih kokoh dan kuat serta tidak ada kemungkinan lepas antara gandengan isolatornya. +solator jenis gantung mempunyai kualitas tegangan isolasi tidak begitu tinggi dibandingkan dengan isolator jenis pasak karena isolator jenis gantung hanya memiliki satu piringan untuk setiap unit isolator. ;leh sebab itu untuk memenuhi kebutuhannya, maka isolator gantung ini digandeng-gandengkan satu unit dengan unit yang lainnya agar memdapatkan kualitas tegangan isolasi yang tinggi. Karena apabila isolator digandengkan, isolator gandeng mempunyai kualitas yang lebih tinggi dari isolator jenis pasak. Semakin banyak gandengannya maka semakin tinggi kualitas tegangan isolasinya. Saluran transmisi banyak sekali yang menggunakan isolator jenis gantung ini. Karena kekuatan mekanis isolator gantung ini lebih tinggi bila digandengkan. "aka banyak digunakan untuk menahan besarnya tarikan atau te gangan kawat pada tiangtiang sudut (angle pole, tiang belokan tajam, dan tiang ujung (dead-end pole. 5. +solator !enis 1incin (Spool *ype +nsulator +solator jenis cincin (spool type insulator digunakan pada tiang-tiang lurus (tangent pole dengan sudut 37 sampai %37 yang dipasang secara hori>ontal maupun 0ertikal. +solator cincin ini memiliki bentuk bulat berlubang yang di tengahnya seperti cincin yang hanya terdapat satu atau dua lekukan saja. +solator jenis cincin ini terbuat dari bahan porselin.
Gambar 3.+. Konstruksi &solator Jenis Cincin (Sool %'e &nsulator) +solator jenis cincin tidak menggunakan pasak (pin sehingga isolator jenis cincin memiliki kualitas tegangannya lebih rendah. Biasanya tidak lebih dari # k2. +solator cincin ini besarnya tidak lebih dari 4,= cm dari tinggi maupun diameternya. +solator ini dipasangkan pada jaringan distribusi sekunder serta saluran pelayanan
28
ke rumah tangga. +solator ini dipasang pada sebuah clamp (pengapit. Pemasangan secara hori>ontal digunakan untuk jaringan lurus (tangent line dengan sudut antara 37 sampai %37. Antuk jaringan sudut (angle line dengan sudut lebih dari %37 harus dipasang pada kedudukan 0ertikal. +solator jenis ini dipasang pada tiang penyangga dengan jarak satu meter dari tiang atau 93 cm dari palang kayu (cross-arm.
#.#.#. EA'S+ /' S+E* +S;*;) Kemampuan suatu bahan untuk mengisolir atau menahan tegangan yang mengenainya tanpa mengakibatkan kecacatan atau kerusakan tergantung pada kekuatan dielektriknya sehingga fungsi utama isolator sebagai berikut@ %. Antuk menyekat atau mengisolasi tegangan antara penghantar dengan tanah dan antara penghantar dengan penghantar $. Antuk memikul beban mekanis yang disebabkan oleh berat penghantar tetap atau tidak berubah #. Antuk menjaga jarak antara penghantar tetap atau tidak berubah.
Sesuai fungsi isolator dan penempatannya berada di ruang terbuka, maka suatu isolator harus mempunyai sifat sebagai berikut@ %. "empunyai tahanan jenis yang tinggi $. "empunyai kekuatan mekanis yang tinggi #. *idak berubah terhadap perubahan suhu, siraman air, kelembaban, intensitas sinar matahari, dan polaritas listrik 5. Bila mengalami loncatan listrik (flash o0er tidak akan meninggalkan jejak.
#.#.5. B'-B' +S;*;) !)+'' Bahan-bahan yang baik untuk isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. alaupun ada yang sanggup menghantarkan arus listrik tetapi relatif sangat kecil sehingga bisa diabaikan terhadap maksud penggunaan atau pemakaiannya. Pemakaian bahan isolasi ini diharapkan seekonomis mungkin tanpa mengurangi kemampuan dan kekuatannya sebagai isolator. Sebab apabila semakin berat dan semakin besar ukuran dari isolator tersebut, maka akan mempengaruhi beban penyangga pada sebuah tiang listrik. Bahan-bahan isolasi yang dipakai untuk isolator jaringan kebanyakan terbuat dari bahan padat, seperti bahan porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan 0eld spaat. Persyaratan-persyaratan bahan isolator sebagai berikut@ %. Bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik $. Bahan isolasi yang ekonomis tanpa mengurangi kemampuannya sebagai isolator 29
#. Bahan yang terbuat dari bahan padat, seperti porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan 0eld spaat.
#.#.=. S+E* *"PK +S;*;) %. Bagian Keramik Bagian keramik setiap urut isolator renteng jenis kap dan pin harus bebas dari lubang atau cacat dan harus diglasur. lasur harus berwarna coklat serta warna yang lebih tua atau lebih muda boleh dii>inkan. al ini juga berlaku untuk daerah dimana glasur lebih tipis dan lebih terang. Sebagai contoh pada bagian tepi dengan radius kecil. /aerah yang diglasur harus dilingkupi glasur halus dan mengkilat serta bebas dari retak dan cacat lain. 1acat glasur antara lain seperti bercak tanpa glasur, ada bahan lain di dalam glasur, atau ada bintik lubang. uas total cacat glasur setiap unit tidak melebihi@ 100 +
D x F 2000
mm
2
uas setiap cacat glasur tunggal tidak melebihi@ 50 +
D x F 20.000
2
mm
/imana / adalah diameter terbesar isolator dalam mm, dan E adalah jarak rambat isolator dalam mm. Pada SP' l3-#8 memberikan penjelasan rinci mengenai parameter penting profil sirip isolator anti polusi. kumulasi benda yang masuk (sebagai contoh butir butir pasir dapat dianggap sebagai cacat glasur tunggal. Bintik sangat kecil dengan panjang diameter kurang dari % mm (sebagai contoh disebabkan oleh partikel debu selama pengglasuran tidak dimasukkan dalam luas total cacat glasur. /alam setiap luas =3 mm C l3 mm, jumlah bintik tidak boleh melebihi l=. !umlah total bintik pada unit isolator tidak boleh melebihi@ 50 +
D x F
$. Bagian elas
30
1500
mm
2
Bagian gelas harus bebas dari lubang atau cacat termasuk adanya gelembung dalam gelas. Bahan gelas harus berwarna hijau serta warna yang lebih tua atau lebih muda boleh dii>inkan. +solator gelas pada umumnya terbuat dari bahan campuran antara pasir silikat, dolomit, dan phospat. Komposisi dari bahan-bahan tersebut dan cara pengolahannya dapat menentukan sifat dari isolator gelas ini. +solator gelas memiliki sifat mengkondensir atau mengembun kelembaban udara, sehingga debu lebih mudah melekat di permukaan isolator tersebut. Semakin tinggi tegangan sistem maka semakin mudah pula terjadi peristiwa kebocoran arus listrik (leakage current yang melewati isolator tersebut yang berarti mengurangi fungsi isolasinya. ;leh karena itu, isolator dari bahan gelas ini lebih banyak dijumpai pemakaiannya pada jaringan distribusi sekunder. Kelemahan dari isolator gelas adalah memiliki kualitas tegangan tembus yang rendah dan kekuatannya berubah dengan cepat sesuai dengan perubahan temperatur. ;leh sebab itu, bila terjadi kenaikan dan penurunan suhu secara tiba-tiba, maka isolator gelas ini akan mudah retak pada permukaannya. Berarti isolator gelas ini bersifat mudah dipengaruhi oleh perubahan suhu di sekelilingnya. kan tetapi, bila isolator gelas ini mengandung campuran dari bahan lain, maka pengaruh terhadap perubahan suhunya akan turun. Selain itu, isolator dari bahan gelas harganya relatif lebih murah bila dibandingkan dengan isolator porselin.
#. Bagian Porselin +solator porselin dibuat dari dari bahan campuran tanah porselin, kwarts, dan 0eld spaat dimana bagian luarnya dilapisi dengan bahan gla>uur agar bahan isolator tersebut tidak berpori-pori. /engan lapisan gla>uur ini permukaan isolator menjadi licin dan berkilat sehingga tidak dapat menghisap air. ;leh karena itu, isolator porselin ini dapat dipakai dalam ruangan yang lembab maupun di udara terbuka. +solator porselin memiliki sifat tidak menghantarkan (non-conducting arus listrik yang tinggi dan memiliki kekuatan mekanis yang besar. +solator ini dapat menahan beban yang menekan serta tahan terhadap perubahan suhu. kan tetapi, isolator porselin ini tidak tahan terhadap kekuatan yang menumbuk atau memukul. Akuran isolator porselin ini tidak dapat dibuat lebih besar karena pada saat pembuatannya terjadi penyusutan bahan. alaupun ada yang berukuran lebih besar namun tidak seluruhnya dari bahan porselin. kan tetapi dibuat rongga-rongga di dalamnya yang kemudian akan diisi dengan bahan besi atau baja tempaan sehingga
31
ketahanan dan kekuatan isolator porselin bertambah. 1ara yang demikian ini akan menghemat bahan yang digunakan. /ikarenakan kualitas isolator dari bahan porselin ini lebih tinggi dan tegangan tembusnya (0oltage gradient lebih besar maka banyak disukai pemakaiannya untuk jaringan distribusi primer. alaupun harganya lebih mahal tetapi lebih memenuhi persyaratan yang diinginkan. Kadang-kadang dijumpai juga isolator bahan porselin ini pada jaringan distribusi sekunder tetapi ukurannya lebih kecil.
5. apisan Seng Bagian logam digal0anis celup panas. Pelapisan seng pada logam (gal0anisasi harus kontinu serta merata dan sehalus mungkin agar tidak melukai tangan saat dipegang dan juga bebas dari segala sesuatu yang merusak benda yang dilapisi. Bercak-bercak kecil yang tak terlapisi boleh dii>inkan. uas maksimum satu bercak tak terlapisi kurang lebih 5 mm $ tetapi seluruh permukaan yang tak terlapisi tidak melebihi 3,=< dari permukaan total bagian logam dengan besar maksimum $3 mm $. Pelapisan harus memiliki daya tahan tinggi terhadap penggunaan normal barang tersebut tanpa mengelupas atau menyerpih. "assa lapisan seng harus sesuai spesifikasi sebagai berikut@ - Antuk besi dan baja tuang atau tempa minimum =33 g6m$G rata-rata 933 g6m$ - Antuk baut, mur, dan ring minimum #3 g6m $G rata-rata #4= g6m$
#.#.9. K)+*&)+ B' +S;*;) Kriteria bahan yang baik digunakan sebagai isolator untuk jaringan distribusi sebagai berikut@ %. $. #. 5. =.
Bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik "empunyai tahanan jenis yang tinggi "emiliki kekuatan mekanis yang tinggi Bahan isolasi yang ekonomis tanpa mengurangi kemampuannya sebagai isolator Bahan yang terbuat dari bahan padat seperti porselin, gelas, mika, ebonit, keramik,
parafin, kuarts, dan 0eld spaat 9. "emiliki sifat-sifat yang tidak dapat berubah terhadap perubahan suhu, siraman air, kelembaban, intensitas sinar matahari, dan polaritas listrik 4. Bila mengalami loncatan listrik (flash o0er tidak akan meninggalkan jejak (cacat.
#.#.4. K)K*&)+S*+K &&K*)+S +S;*;) +solator memiliki dua ($ elektroda yang masing-masing terbuat dari bahan logam berupa besi atau baja campuran sebagai tutup (cap dan pasak (pin yang dipisahkan oleh
32
bahan isolasi. /imana setiap bahan isolasi mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang mengenainya tanpa membuat kerusakan yang disebut dengan kekuatan dielektrikum. pabila tegangan diterapkan pada isolator yang ideal di kedua elektroda tersebut, maka dalam waktu singkat arus yang mengalir terhenti dan di dalam bahan isolasi timbul suatu muatan listrik (H. al ini menunjukkan adanya perbedaan beda potensial (2 di antara kedua elektroda tersebut. Besarnya muatan dapat ditunjukkan melalui persamaan sebagai berikut@ Q
=
C x V
/imana nilai kapasitas (1 tergantung pada nilai konstanta dielektrik dari suatu bahan yang terdapat di antara kedua elektroda tersebut. Antuk isolasi dari bahan porselin dan gelas, nilai konstanta dielektriknya lebih tinggi dibandingkan dengan bahan-bahan isolasi yang lain. Perbandingan nilai konstanta dielektrik bahan-bahan isolasi ditunjukkan oleh tabel di bawah ini.
%abel 3.3. !ilai Konstanta ,ielektrik Bahan &solasi Selain nilai konstanta dielektrik (Ԑ yang mempengaruhi nilai kapasitansi, luas dan tebal suatu bahan juga mempengaruhi nilai kapasitansi tersebut. Semakin besar 0olume suatu bahan maka semakin bertambah tinggi muatannya dan semakin besar nilai kapasitansinya. Besarnya kapasitansi terhadap pengaruh luas ditentukan oleh persamaan di bawah ini. C =Ԑ
A 4 πd
Keterangan@ 1 @ kapasitansi suatu bahan (Earad Ԑ @
konstanta dielektrikum
@ luas permukaan bahan (m $ d @ diameter atau tebal bahan (m 33
'ilai kapasitansi ini akan diperbesar lagi dikarenakan adanya faktor eksternal seperti kelembaban udara, debu, panas udara, kerusakan mekanis, proses kimia, serta tegangan lebih yang mempengaruhi permukaan pada bahan isolasi tersebut. ;leh karena itu, pendistribusian tegangan pada bahan isolasi tidaklah seragam dan akan lebih besar pada bagian yang terkena tegangan. al ini disebabkan karena terjadinya arus kebocoran (leakage current yang melalui permukaan bahan tersebut. Besar arus kebocoran (leakage current ini terbilang kecil jika dibandingkan dengan arus yang mengalir pada bahan isolasi tersebut dimana besarnya dapat ditentukan oleh persamaan di bawah ini. V I i = Ri
Keterangan@ +i D arus kebocoran (mpere 2 D tegangan yang melaluinya (2olt ) i D tahanan isolasi (I al di atas akan membuat isolator menjadi tidak ideal yang seharusnya arus mengalir berhenti dalam waktu yang singkat akan tetapi turun secara perlahan-lahan. kan tidak ideal lagi jika isolator itu diberikan tegangan yang diterapkan di antara kedua elektroda isolator yang kemudian mengalami tegangan loncatan api (flash o0er 0oltage atau tegangan tembus pada isolator tersebut. Pada sistem tenaga listrik, tegangan loncatan api ini biasa dikatakan sebagai tegangan lebih (o0er 0oltage yang ditimbulkan dari dua sumber. Sumber pertama berasal dari sistem itu sendiri yang berupa hubungan singkat (short circuit. Sedangkan, sumber yang kedua dari luar sistem atau biasa disebut gangguan sambaran petir. *egangan tembus menjadi salah satu yang menentukan kemampuan suatu isolator sebagai penyekat dan menunjukkan kekuatan dielektrik dari isolator yang besarnya untuk setiap isolator berbeda-beda. /engan demikian, isolator terdiri dari sejumlah kapasitansi. Kapasitansi diperbesar oleh terjadinya lapisan yang menghantarkan listrik dikarenakan kelembaban udara, debu, dan bahan lainnya pada permukaan isolator tersebut. Karena kapasitansi ini, maka distribusi tegangan pada saluran gandengan isolator tidak seragam. Beda potensial pada bagian yang terkena tegangan (ujung saluran adalah paling besar dengan memasang tanduk busur api (arcing horn sehingga distribusi tegangan perlu diperbaiki. *egangan lompatan api (flash
34
o0er 0oltage pada isolator terdiri atas tegangan lompatan api frekuensi rendah, tegangan lompatan api impuls, dan tegangan tembus frekuensi rendah. %. *egangan ompatan pi Erekuensi )endah Kering *egangan lompatan api frekuensi rendah kering adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan diterapkan di antara kedua elektroda isolator yang bersih dan kering di permukaannya. $. *egangan ompatan pi Erekuensi )endah Basah *egangan lompatan api frekuensi rendah basah adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan diterapkan di antara kedua elektroda isolator yang basah di permukaannya akibat hujan. #. *egangan ompatan pi +mpuls *egangan lompatan api impuls adalah tegangan lompatan api yang terjadi apabila tegangan impuls dengan gelombang standar diterapkan. Karakteristik impuls terbagi atas polaritas positif dan polaritas negatif. Biasanya tegangan dengan polaritas positif (yang memberikan nilai loncatan api yang rendah yang digunakan. Antuk polaritas positif, tegangan loncatan api basah dan kering akan sama. 5. *egangan *embus Erekuensi )endah *egangan tembus (puncture frekuensi rendah menunjukkan kekuatan dielektrik pada suatu isolator dan terjadi bila tegangan frekuensi rendah diterapkan di antara kedua elektroda isolator yang dicelupkan pada minyak sampai menembus isolator. Antuk isolator dalam keadaan baik, tegangan tembus ini lebih tinggi dari tegangan loncatan api frekuensi rendah dan nilainya kira-kira %53 k2 untuk isolator gantung $=3 mm. #.#.8. K)K*&)+S*+K "&K'+S +S;*;) +solator juga harus memiliki kekuatan mekanis yang berguna memikul beban mekanis penghantar yang diisolasikannya. Porselin sebagai bagian utama isolator mempunyai sifat sebagai besi cor dengan tekanan-tekanan yang besar dan kuat tarik yang lebih kecil. Kuat tarik biasanya mencapai 533 kg6cm $ sampai :33 kg6cm $. Sedangkan, untuk kuat tekanannya mencapai %3 kali lebih besar. Porselin harus bebas dari lubang-lubang, goresan, retakan, tumbukan dari luar, serta mempunyai ketahanan terhadap perubahan suhu yang mendadak muncul. aya tarik isolator yang telah dipasang relatif besar sehingga kekuatan porselin dan bagian yang disemenkan padanya harus dibuat lebih besar dari kekuatan bagian logamnya.
35
Kekuatan mekanis pada isolator gantung dan isolator batang panjang harus diuji untuk mengetahui kemampuan mekanis dan keseragamannya. Kekuatan untuk jenis ini ditentukan oleh kekuatan pasaknya (pin terhadap moment lekukan (bending momen oleh penghantar. Pengkajian kekuatan mekanisnya dilakukan dengan cara memberikan beban kawat secara lateral terhadap pasak (pin. /alam perencanaan saluran transmisi udara, tegangan lebih pada isolator merupakan salah satu faktor yang sangat penting. /i tempat dimana pengotoran udara tidak terlalu mengkhawatirkan, switching surge merupakan faktor yang penting dalam penentuan jumlah isolator dan jarak isolator.
36