Kelompok iv

DISTRIBUSI TEGANGAN PADA ISOLATOR RANTAI

PEMBIMBING IR.MAKMUR SAINI. MTSujarwadiTriska 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 RantaiUntaian 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 ditinjauV = 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 CePada 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 :

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 1I2 = 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.

Gambar 2.8 Rangkaian pengganti dari isolator rantai dengan memperhitungkan pengaruh C, Ce, dan ChBerdasarkan Gambar 2.8, pada titik A diperoleh persamaan :

sehingga:

Pada titik B, diperoleh persamaan :

sehingga :

Pada titik C, diperoleh persamaan : sehingga :

dan,V = V1 + V2 + V3 + V4sehingga dari didapat V4

V4 = V (V1 + V2 + V3)

VI. Distribusi Tegangan dengan Memperhitungkan CeMedan 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 SujarwadiTriska sombokanan