DISTRIBUSI TEGANGAN PADA ISOLATOR RANTAI

PEMBIMBING IR.MAKMUR SAINI. MT

SujarwadiTriska sombokananPrayudi azis

DISTRIBUSI TEGANGAN PADA ISOLATOR RANTAI

Isolator rantai dapat dianggap sebagai susunan dari beberapa unit kapasitor yang terhubung seri ataupun paralel.

Satu unit isolator hantaran udara ditunjukkan pada Gambar 2.1. Oleh karena itu suatu isolator dapat dianggap merupakan suatu kapasitor.

Gambar 2.1. Ekivalensi suatu unit isolator hantaran udara

Ada tiga jenis isolator hantaran udara yang umum digunakan, yaitu :

Jenis Pin (Jenis Isolator Duduk)

Jenis Suspensi (Jenis Isolator Gantung)

Jenis Strain (Tarik)

a. Jenis Pin (Jenis Duduk)

Jenis ini umumnya digunakan untuk

tegangan kerja sampai 25kV. Dengan menggunakan

dua, tiga atau empat isolator maka dapat diperoleh

tegangan kerja sampai 45 kV, 66 kV atau lebih

tinggi.

Gambar 2.2 Isolator jenis pin

b. Jenis Suspensi (Jenis Gantung)

Merupakan jenis isolator dimana konduktor

digantung pada bagian bawah dari rantai isolator.Isolator ini

dihubungkan satu dan lainnya oleh rantai metal sehingga

membentuk sambungan beberapa isolator untuk

mendapatkan tegangan kerja yang diinginkan.

Gambar 2.3 Isolator Jenis Suspensi

c. Isolator Jenis tarik (Strain)

Jenis ini digunakan pada tiang akhir

(Readend) suatu transmisi, atau pada belokan

dimana transmisi harus berubah arah.

Umumnya digunakan rangkaian isolator suspensi

yang diparalel untuk memperoleh kekuatan tarik

yang lebih tinggi.

Kapasitansi Yang Dihasilkan Isolator Rantai

Untaian isolator tersebut akan menghasilkan tiga jenis kapasitansi, yaitu:

Kapasitansi masing-masing elemen isolator (C).

Kapasitansi antara sambungan isolator dengan menara transmisi atau bumi (Ce).

Kapasitansi antara sambungan isolator dengan konduktor tegangan tinggi (Ch).

Oleh karena itu, isolator rantai dapat dianggap merupakan

susunan dari beberapa unit kapasitor yang terhubung seri

maupun paralel seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5

Gambar 2.5 Bagian-bagian isolator rantai yang membentuk susunan kapasitor

III.Distribusi Tegangan dengan Mengabaikan Ce dan Ch

Dengan adanya kapasitansi Ce dan Ch maka arus

bocor tidak seluruhnya melewati tiap elemen, namun

akan ada arus bocor yang menuju struktur menara dan

ke sambungan antara isolator. Dengan mengabaikan

kapasitansi antara sambungan isolator rantai dengan

tanah (Ce) dan kapasitansi antara sambungan isolator

rantai dengan konduktor fasa (Ch), maka akan sama

keadaannya kalau isolator tersebut dikenakan tegangan

searah.

Rangkaian pengganti dari untaian isolator ini terlihat seperti pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Rangkaian pengganti isolator rantai dengan mengabaikan Ce dan Ch

Elemen dari isolator rantai adalah sama

sehingga distribusi tegangan pada setiap elemen

isolator adalah sama.

V1=V2=Vx

Dimana :

Vx = tegangan pada elemen ke-x dari isolator rantai

yang ditinjau

V = tegangan total yang dikenakan pada isolator

n = jumlah elemen pada suatu isolator rantai

IV. Distribusi Tegangan dengan Memperhitungkan C dan Ce

Dibandingkan dengan besarnya kapasitansi

masing-masing elemen isolator (C), besarnya Ce

jauh lebih kecil, tetapi pada kenyataannya tidak

dapat diabaikan karena mempengaruhi distribusi

tegangan pada isolator rantai. Misalnya sebuah

rangkaian isolator yang terdiri atas empat satuan

elemen isolator sebagaimana terlihat pada

Gambar 2.7

Gambar 2.7. Rangkaian pengganti dari isolator rantai dengan memperhitungkan pengaruh C dan Ce

Pada Gambar 2.7, misalnya tegangan operasi adalah V, sedangkan jatuh tegangan melalui elemen isolator adalah V1, V2, V3, dan V4 dimulai dari isolator paling atas mengarah ke kawat fasa, sehingga dapat ditulis dengan persamaan :

1 2 3 4

4

1n

n

V V V V V

V V

Tujuannya adalah untuk mengetahui besarnya

tegangan operasi V terhadap tegangan Vn. Dari

Gambar di atas, besarnya arus yang mengalir tiap

elemen isolator dapat dicari.

Pada titik A, persamaan arus adalah :

Juga,

Dimana :

I1 = arus yang melalui isolator 1

I2 = arus yang melalui isolator 2

adalah frekuensi sudut jaringan

V. Distribusi Tegangan dengan Memperhitungkan C, Ce, dan Ch

Adanya kapasitansi Ce dan kapasitansi Ch akan

berpengaruh terhadap distribusi tegangan pada

sambungan isolator, dimana arus bocor akan mengalir

ke arah struktur menara dan ke arah sambungan

isolator yang berasal dari konduktor tegangan tinggi,

dengan demikian arus yang mengalir di masing-

masing elemen isolator tidak sama besar, maka

tegangan di tiap-tiap elemen isolator tidak sama.

Ch1

Ch2

Ch3

C

C

C

C

C

C

C

iai1

I1

I2

I3

I4

i3

i2 ib

ic

Konduktortegangan tinggi

V1

V2

V3

V4

A

B

C

e

e

e

Gambar 2.8 Rangkaian pengganti dari isolator rantai dengan memperhitungkan pengaruh C, Ce, dan Ch

Berdasarkan Gambar 2.8, pada titik A diperoleh persamaan :

112 iIIia sehingga:

2 3 4 1 2

1

( ) h

e

V V V C V CV

C C

Pada titik B, diperoleh persamaan :

223 iIIib

3 4 2 3 12

( )

( )h e

e

V V C V C VCV

C C

334 iIIic

sehingga :

Pada titik C, diperoleh persamaan :

sehingga :

4 3 1 23

( ) ( )

( )h e

e

V C C V V CV

C C

dan,V = V1 + V2 + V3 + V4

sehingga dari didapat V4

V4 = V – (V1 + V2 + V3)

VI. DISTRIBUSI TEGANGAN DENGAN MEMPERHITUNGKAN CE

Medan listrik yang terjadi tersebut dapat dianalogikan

dengan kapasitansi-kapasitansi. Dibandingkan

dengan besarnya kapasitansi sendiri dari elemen

isolator rantai (C), besarnya Ce ini jauh lebih kecil,

tetapi pada kenyataannya tidak dapat diabaikan

karena mempengaruhi distribusi tegangan pada

isolator rantai yang dipakai

Gambar 2.9. Rangkaian pengganti dari isolator rantai dengan memperhitungkan Ce

Apabila isolator n = 1 dihubungkan langsung pada

menara yang ditanahkan ,maka untuk isolator yang ke-n

persamaan arus kapasitas didapat, antara elektroda dengan

tanah :

Dan untuk kedua lemen yang berdekatan :

Un = (Un- Un-1)

Dimana :

in = Arus bocor pada kapasitansi Cedielemen yang ke-n

In = Arus bocor pada kapasitansi C dielemen yang ke-n

Un = Tegangan isolator yang ke –n terhadap tanah

VII. DISTRIBUSI TEGANGAN DENGAN MEMPERHITUNGKAN CE DAN CH Dalam keadaan isolator dibebani dengan tegangan maka

akan timbul medan listrik diantara elektroda penghubung

isolator dengan elektroda penghubung isolator lain, antar

elektroda penghubung isolator lain, anatar elektroda

dengan tanah (menara) yang antara elektroda dengan

kawat penghantar (jala-jala) yang digantung pada

isolator rantai tersebut. Medan listrik yang terjadi

tersebut dapat disamakan dengan kapasitansi yaitu

kapasitansi antara elektro dengan elektroda (c).

Kapasitansi elektroda dengan menara (Ce) dan

kapasitansi antara elektroda dengan penghantar (Ch).

Gambar 9.8 rangkaian pengganti dari isolator rantai dnegan memasukkan pengaruh Ce dan Ch

Keterangan :Ce = Kapasitansi anatara elektroda dengan tanah (menara) Ch = Kapasitansi antara elektroda dengan jala-jalaC = Kapasitansi antara elektroda dengan elektroda (kapasitansi sendiri dari elemen isolasitor)

suatu isolator rantai dapat dianggap sebagai susunan dari

beberapa unit kapasitor yang terhubung seri ataupun paralel.

Akibatnya jika isolator diberi tegangan AC, maka distribusi

tegangan pada setiap unit tidak sama.

Perisaian statis (static shielding)

  penggunaan ring pelindung mengelilingi elemen-elemen

isolator terbawah dan dihubungkan pada konduktor. Ring ini

berfungsi sebagai perisai bagi elemen-elemen isolator

terbawah dengan cara menambah kapasitansi antara

hantaran dengan sambungan isolator. Kapasitansi ini berharga

besar untuk elemen terbawah sehingga tegangan pada

elemen ini menjadi kecil.

BAB III PENUTUP

 

Memperkecil perbandingan kapasitansi ketanah (Ce) dan

kapasitansi elemen islalator (C). Dengan memperpanjang

lengan menara maka akan di peroleh Ce/C yang kecil,

namun demikian kekuatan menara dan biaya pembuatan

menara naik, sehingga umumnya untuk tujuan praktis

maksimum rasio adalah 1/10.

Capacitor Grading adalah suatu cara memperbaiki

kapasitansi isolator terbawah dengan menggunakan

lempengan metal yang ditempelkan sambungan porselin

atau menggunakan ring metal pada sambungan-

sambungan porselin sedemikian sehingga kapasitansi

ketanah dari sumbangan unit-unit terbawah menjadi kecil

capacity orgrading hanya baik untuk system dengan

tegangan kerja diatas 200 kV.

Prayudi azis Sujarwadi

Triska sombokanan