SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 23
Baixar para ler offline
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 
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 
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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.
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 10400˚C / W/pada 
suhu 30˚C dan tegangan tembus 358 V ⁄cm. 
g. Lampu TabungMenggunakan gas Ne dengantegangan 
tembusnya seki tar 100V/cm, resistivitastermalnya 
2150˚C/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
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
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 α dalam lapisan dx adalah dNe 
= dNe 
yang bertambah akibat proses ionisasi sama besarnya 
dengan jumlah 
Ne.(t).dt; α 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 = α Pada medan uniform,x α ε Ο 
sehinggaNe = 
NO Jumlah elektron yang menumbuk anoda per 
ε detik sejauh d dari 
katoda sama dengan jumlah ion positif yaitu N+ = N0 x 
α. 
Arus ini akan naik terus sampai terjadi peralihan 
menjadi pelepasan 
yang bertahan sendiri. Peralihan ini adalah percikan dan dα ε 
diikuti oleh 
perubahan arus dengan cepat dimana karena >> d 
secara teoritis menjadi 
tak terhingga, tetapi α ε O 
À1 maka dalam praktek hal ini dibatasi olehimpedansi 
rangkaian yang menunjukkan mulainya percikan. 
21
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 : α ε α 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 ), 
ε : permitivitas ruang bebas 
R : jari jari (cm), 
V : kecepatan banjiran 
D : koefisien diffusi. 
22
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

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

PPT ISOLASI JARINGAN DISTRIBUSI
PPT ISOLASI JARINGAN DISTRIBUSIPPT ISOLASI JARINGAN DISTRIBUSI
PPT ISOLASI JARINGAN DISTRIBUSIHastih Leo
 
Macam relay proteksi
Macam relay proteksiMacam relay proteksi
Macam relay proteksiRidwan Satria
 
Tegangan Tinggi
Tegangan TinggiTegangan Tinggi
Tegangan Tinggiedofredika
 
Disconnecting Switch ( Saklar Pemisah )
Disconnecting Switch ( Saklar Pemisah )Disconnecting Switch ( Saklar Pemisah )
Disconnecting Switch ( Saklar Pemisah )TEMMY NGEDY
 
Teori kegagalan isolasi
Teori kegagalan isolasiTeori kegagalan isolasi
Teori kegagalan isolasisevirarh
 
Materi Teknik Tegangan Tinggi
Materi Teknik Tegangan TinggiMateri Teknik Tegangan Tinggi
Materi Teknik Tegangan TinggiGredi Arga
 
Teknik tegangan tinggi DC
Teknik tegangan tinggi DCTeknik tegangan tinggi DC
Teknik tegangan tinggi DCedofredikaa
 
Resonansi listrik (rlc)
Resonansi listrik (rlc)Resonansi listrik (rlc)
Resonansi listrik (rlc)noussevarenna
 
Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik
Gangguan Pada Sistem Tenaga ListrikGangguan Pada Sistem Tenaga Listrik
Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrikderrydwipermata
 
Teorema thevenin dan norton
Teorema thevenin dan nortonTeorema thevenin dan norton
Teorema thevenin dan nortonRetnoWulan26
 
Medan elektromagnetik 2
Medan elektromagnetik 2Medan elektromagnetik 2
Medan elektromagnetik 2sinta novita
 
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)FEmi1710
 
Tegangan Tinggi DC
Tegangan Tinggi DCTegangan Tinggi DC
Tegangan Tinggi DCGredi Arga
 

Mais procurados (20)

PPT ISOLASI JARINGAN DISTRIBUSI
PPT ISOLASI JARINGAN DISTRIBUSIPPT ISOLASI JARINGAN DISTRIBUSI
PPT ISOLASI JARINGAN DISTRIBUSI
 
Macam relay proteksi
Macam relay proteksiMacam relay proteksi
Macam relay proteksi
 
Tegangan Tinggi
Tegangan TinggiTegangan Tinggi
Tegangan Tinggi
 
Disconnecting Switch ( Saklar Pemisah )
Disconnecting Switch ( Saklar Pemisah )Disconnecting Switch ( Saklar Pemisah )
Disconnecting Switch ( Saklar Pemisah )
 
Teori kegagalan isolasi
Teori kegagalan isolasiTeori kegagalan isolasi
Teori kegagalan isolasi
 
Materi Teknik Tegangan Tinggi
Materi Teknik Tegangan TinggiMateri Teknik Tegangan Tinggi
Materi Teknik Tegangan Tinggi
 
Teknik tegangan tinggi DC
Teknik tegangan tinggi DCTeknik tegangan tinggi DC
Teknik tegangan tinggi DC
 
Resonansi listrik (rlc)
Resonansi listrik (rlc)Resonansi listrik (rlc)
Resonansi listrik (rlc)
 
6 faktor daya
6  faktor daya6  faktor daya
6 faktor daya
 
PEMBANGKIT DAN PENGUKURAN TEGANGAN IMPULS
PEMBANGKIT DAN PENGUKURAN TEGANGAN IMPULS PEMBANGKIT DAN PENGUKURAN TEGANGAN IMPULS
PEMBANGKIT DAN PENGUKURAN TEGANGAN IMPULS
 
Ppt ttt
Ppt tttPpt ttt
Ppt ttt
 
contoh soal motor dc
contoh soal motor dccontoh soal motor dc
contoh soal motor dc
 
TEMBUS PADA ZAT CAIR
TEMBUS PADA ZAT CAIRTEMBUS PADA ZAT CAIR
TEMBUS PADA ZAT CAIR
 
TEMBUS PADA GAS
TEMBUS PADA GASTEMBUS PADA GAS
TEMBUS PADA GAS
 
Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik
Gangguan Pada Sistem Tenaga ListrikGangguan Pada Sistem Tenaga Listrik
Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik
 
Teorema thevenin dan norton
Teorema thevenin dan nortonTeorema thevenin dan norton
Teorema thevenin dan norton
 
Medan elektromagnetik 2
Medan elektromagnetik 2Medan elektromagnetik 2
Medan elektromagnetik 2
 
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
 
Tegangan Tinggi DC
Tegangan Tinggi DCTegangan Tinggi DC
Tegangan Tinggi DC
 
Teknik tegangan tinggi
Teknik tegangan tinggiTeknik tegangan tinggi
Teknik tegangan tinggi
 

Semelhante a Tugas makalah isolator

Sifat listrik bahan
Sifat listrik bahanSifat listrik bahan
Sifat listrik bahanmansen3
 
Laporan praktikum 5
Laporan praktikum 5Laporan praktikum 5
Laporan praktikum 5Usman Usman
 
Kuliah bahan listrik_1[1]
Kuliah bahan listrik_1[1]Kuliah bahan listrik_1[1]
Kuliah bahan listrik_1[1]Ajir Aja
 
Uas sistem isolasi yohan fajar sidik [34014]
Uas sistem isolasi   yohan fajar sidik [34014]Uas sistem isolasi   yohan fajar sidik [34014]
Uas sistem isolasi yohan fajar sidik [34014]Yohan Sidik
 
Teknologi bahan elektrik
Teknologi bahan elektrikTeknologi bahan elektrik
Teknologi bahan elektrikBanu Yuditya
 
Kel 8 sifat_konduktivitas_listrik_pada_bahan.docx
Kel 8 sifat_konduktivitas_listrik_pada_bahan.docxKel 8 sifat_konduktivitas_listrik_pada_bahan.docx
Kel 8 sifat_konduktivitas_listrik_pada_bahan.docxJosuaGurusinga
 
Material magnetik, dielektrik dan optik dwi astuti dian kurniasari & faturrahman
Material magnetik, dielektrik dan optik dwi astuti dian kurniasari & faturrahmanMaterial magnetik, dielektrik dan optik dwi astuti dian kurniasari & faturrahman
Material magnetik, dielektrik dan optik dwi astuti dian kurniasari & faturrahmanIPA 2014
 
SIFAT KAYU TERHADAP LISTTRIK.pptx
SIFAT KAYU TERHADAP LISTTRIK.pptxSIFAT KAYU TERHADAP LISTTRIK.pptx
SIFAT KAYU TERHADAP LISTTRIK.pptxSTEVENFERRYCONDRO
 
Bahan magnetik,dielektrik, dan optik (kelompok)
Bahan magnetik,dielektrik, dan optik (kelompok)Bahan magnetik,dielektrik, dan optik (kelompok)
Bahan magnetik,dielektrik, dan optik (kelompok)kemenag
 
Bahan penghantar listrik
Bahan penghantar listrikBahan penghantar listrik
Bahan penghantar listrikAgus Tri
 
Presentation semikonduktor fiks
Presentation semikonduktor fiksPresentation semikonduktor fiks
Presentation semikonduktor fiksCristiano Sagat
 
Tekanan Dielektrik pelaralatan tegangan Tinggi
Tekanan Dielektrik pelaralatan tegangan TinggiTekanan Dielektrik pelaralatan tegangan Tinggi
Tekanan Dielektrik pelaralatan tegangan TinggiNerisPeri
 
Isolasi Tegangan Tinggi
Isolasi Tegangan TinggiIsolasi Tegangan Tinggi
Isolasi Tegangan TinggiRico Afrinando
 
Tugas Kelompok 4 - Teknik Tegangan Tinggi - Prof.Ir. Syamsir Abduh , MM, Ph.D...
Tugas Kelompok 4 - Teknik Tegangan Tinggi - Prof.Ir. Syamsir Abduh , MM, Ph.D...Tugas Kelompok 4 - Teknik Tegangan Tinggi - Prof.Ir. Syamsir Abduh , MM, Ph.D...
Tugas Kelompok 4 - Teknik Tegangan Tinggi - Prof.Ir. Syamsir Abduh , MM, Ph.D...Rio Afdhala
 

Semelhante a Tugas makalah isolator (20)

Kegagalan isoalasi ttt
Kegagalan isoalasi tttKegagalan isoalasi ttt
Kegagalan isoalasi ttt
 
ISOLATOR TBE
ISOLATOR TBEISOLATOR TBE
ISOLATOR TBE
 
7.2.8.09.02
7.2.8.09.027.2.8.09.02
7.2.8.09.02
 
Sifat listrik bahan
Sifat listrik bahanSifat listrik bahan
Sifat listrik bahan
 
Laporan praktikum 5
Laporan praktikum 5Laporan praktikum 5
Laporan praktikum 5
 
Kuliah bahan listrik_1[1]
Kuliah bahan listrik_1[1]Kuliah bahan listrik_1[1]
Kuliah bahan listrik_1[1]
 
Uas sistem isolasi yohan fajar sidik [34014]
Uas sistem isolasi   yohan fajar sidik [34014]Uas sistem isolasi   yohan fajar sidik [34014]
Uas sistem isolasi yohan fajar sidik [34014]
 
TEGANGAN TEMBUS PADAT PADA TEKNIK TEGANGAN TINGGI
TEGANGAN TEMBUS PADAT PADA TEKNIK TEGANGAN TINGGI TEGANGAN TEMBUS PADAT PADA TEKNIK TEGANGAN TINGGI
TEGANGAN TEMBUS PADAT PADA TEKNIK TEGANGAN TINGGI
 
Teknologi bahan elektrik
Teknologi bahan elektrikTeknologi bahan elektrik
Teknologi bahan elektrik
 
Kel 8 sifat_konduktivitas_listrik_pada_bahan.docx
Kel 8 sifat_konduktivitas_listrik_pada_bahan.docxKel 8 sifat_konduktivitas_listrik_pada_bahan.docx
Kel 8 sifat_konduktivitas_listrik_pada_bahan.docx
 
Material magnetik, dielektrik dan optik dwi astuti dian kurniasari & faturrahman
Material magnetik, dielektrik dan optik dwi astuti dian kurniasari & faturrahmanMaterial magnetik, dielektrik dan optik dwi astuti dian kurniasari & faturrahman
Material magnetik, dielektrik dan optik dwi astuti dian kurniasari & faturrahman
 
SIFAT KAYU TERHADAP LISTTRIK.pptx
SIFAT KAYU TERHADAP LISTTRIK.pptxSIFAT KAYU TERHADAP LISTTRIK.pptx
SIFAT KAYU TERHADAP LISTTRIK.pptx
 
Bahan magnetik,dielektrik, dan optik (kelompok)
Bahan magnetik,dielektrik, dan optik (kelompok)Bahan magnetik,dielektrik, dan optik (kelompok)
Bahan magnetik,dielektrik, dan optik (kelompok)
 
Bahan penghantar listrik
Bahan penghantar listrikBahan penghantar listrik
Bahan penghantar listrik
 
Presentation semikonduktor fiks
Presentation semikonduktor fiksPresentation semikonduktor fiks
Presentation semikonduktor fiks
 
Tekanan Dielektrik pelaralatan tegangan Tinggi
Tekanan Dielektrik pelaralatan tegangan TinggiTekanan Dielektrik pelaralatan tegangan Tinggi
Tekanan Dielektrik pelaralatan tegangan Tinggi
 
Isolasi Tegangan Tinggi
Isolasi Tegangan TinggiIsolasi Tegangan Tinggi
Isolasi Tegangan Tinggi
 
Tugas Kelompok 4 - Teknik Tegangan Tinggi - Prof.Ir. Syamsir Abduh , MM, Ph.D...
Tugas Kelompok 4 - Teknik Tegangan Tinggi - Prof.Ir. Syamsir Abduh , MM, Ph.D...Tugas Kelompok 4 - Teknik Tegangan Tinggi - Prof.Ir. Syamsir Abduh , MM, Ph.D...
Tugas Kelompok 4 - Teknik Tegangan Tinggi - Prof.Ir. Syamsir Abduh , MM, Ph.D...
 
Semikonduktor (rusli)
Semikonduktor (rusli)Semikonduktor (rusli)
Semikonduktor (rusli)
 
Modul 1
Modul 1Modul 1
Modul 1
 

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 10400˚C / W/pada suhu 30˚C dan tegangan tembus 358 V ⁄cm. g. Lampu TabungMenggunakan gas Ne dengantegangan tembusnya seki tar 100V/cm, resistivitastermalnya 2150˚C/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 α dalam lapisan dx adalah dNe = dNe yang bertambah akibat proses ionisasi sama besarnya dengan jumlah Ne.(t).dt; α 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 = α Pada medan uniform,x α ε Ο sehinggaNe = NO Jumlah elektron yang menumbuk anoda per ε detik sejauh d dari katoda sama dengan jumlah ion positif yaitu N+ = N0 x α. Arus ini akan naik terus sampai terjadi peralihan menjadi pelepasan yang bertahan sendiri. Peralihan ini adalah percikan dan dα ε diikuti oleh perubahan arus dengan cepat dimana karena >> d secara teoritis menjadi tak terhingga, tetapi α ε O À1 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 : α ε α 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 ), ε : 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