KONDUKTOR

TUGAS ILMU BAHAN

KABEL

NAMA :

AHMAD NURKHOLIS (05)

PRODI: SISTEM KELISTRIKAN (D-4)

JURUSAN: TEKNIK ELEKTRO

D-4 / 1A

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2011

JENIS - JENIS KABEL LISTRIK

    Kita sering menggunakan kabel dalam kehidupan kita sehari-hari untuk instalasi rumah dan lain-lainnya. tetapi yang kita ketahui dari kabel hanya fungsinya saja yaitu sebagai penghantar arus listrik saja tetapi terkadang kita tidak mengetahui jenis-jenis dari kabel itu sendiri. 

       Karena dengan mengetahui jenis-jenis dari kabel dan ukuran kapasitasnya lebih memudahkan kita dalam penggunaanya dan juga tidak membahayakan diri kita sendiri.

Kabel NYA

Kabel NYA berinti tunggal, berlapis bahan isolasi PVC, untuk instalasi luar atau kabel udara. Kode warna isolasi ada warna merah, kuning, biru dan hitam sesuaidengan peraturan PUIL.. Lapisan isolasinya hanya 1 lapis sehingga mudah cacat, tidak tahan air (NYA adalah tipe kabel udara) dan mudah digigit tikus. Agar aman memakai kabel tipe ini, kabel harus dipasang dalam pipa/conduit  jenis PVC atau saluran tertutup.Sehingga tidak mudah menjadi sasaran gigitan tikus, dan apabila ada isolasi yang terkelupas tidak tersentuh langsung oleh orang.

KABEL NYM

Kabel NYM memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya warna putih atau abu-abu),ada yang berinti 2, 3 atau 4. Kabel NYM memiliki lapisan isolasi dua lapis, sehingga tingkat keamanannya lebih baik dari kabel NYA (harganya lebih mahal dari NYA). Kabel ini dapat dipergunakan dilingkungan yang kering dan basah, namun tidak  boleh ditanam.

KABEL NYAF

Kabel NYAF merupakan jenis kabel fleksibel dengan penghantar tembagaserabut berisolasi PVC. Digunakan untuk instalasi panel-panel yang memerlukan fleksibelitas yang tinggi.

Kabel NYY

Kabel NYY memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya berwarna hitam), ada yang berinti 2, 3 atau 4. Kabel NYY dipergunakan untuk instalasi tertanam (kabel tanah),dan memiliki lapisan isolasi yang lebih kuat dari kabel NYM (harganya lebih mahaldari NYM). Kabel NYY memiliki isolasi yang terbuat dari bahan yang tidak disukaitikus

KABEL NYFGbY

—  NYFGbY 3 X 120, sm, 18/30 KV

            artinya kabel tiga inti berpenampang allumunium masing-masing luas penampangnya 120 mm2 berbentuk sector serabut, pelindung dalam terbuat dari timah armaour terbuat dari baja, pelindung dalam terbuat dari yute, tegangan nominal penghantar fasa dengan netral (bumi) 18 KV dan tegangan antar penghantar fasa 30 KV.  

            Keterangan :

—  Kabel yang penandaan menggunakan simbol I atau G pada guna terakhir menendakan mempunyai hantaran PE (hijau – kuning). Kabel yang penandaaan menggunakan symbol O atau X pada guna terakhir menandakan kebel tanpa penghantar PE.

Kabel ACSR (Aluminum Conduct Steel Reinforced)

Kabel ACSR merupakan kawat penghantar yang terdiri dari aluminium berinti kawat baja. Kabel ini digunakan untuk saluran-saluran transmisi

tegangan tinggi, dimana jarak antara menara atau tiang berjauhan, mencapai ratusan meter, maka dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi, untuk itu digunakan kawat penghantar ACSR.

Kabel ACAR : Kabel ACAR yaitu kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran, sehingga kabel ini lebih kuat daripada kabel ACSR.

Kabel AAAC ( All Aluminium Alloy Conductor)

Kabel ini terbuat dari

aluminium-magnesium-silicon

campuran logam,keterhantaran elektris tinggi yang berisi

magnesium silicide

, untuk memberi sifat yang lebih baik. Kabel ini biasanya dibuat dari paduan aluminium 6201. AAAC mempunyai suatu anti karat dan kekuatan yang baik, sehingga daya hantarnya lebih baik.

KABEL AAC

AAC : All Aluminium Conductor, yaitu  penghantar aluminium murni.Kabel tembaga jenis ini bentuknya berurat banyak dengan ukurannya antara 16-100 mm

Read More

ISOLATOR

TUGAS ILMU BAHAN

ISOLATOR

NAMA :

AHMAD NURKHOLIS (05)

PRODI: SISTEM KELISTRIKAN (D-4)

JURUSAN: TEKNIK ELEKTRO

D-4 / 1A

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2011

ISOLATOR GAS

Pada umumnya isolator gas digunakan sebagai media isolasi dan penghantar panas. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada isolator gas ini adalah ketidakstabilan temperatur, ketidaknormalan sifat kedielektrikan pada tekanan yang tinggi dan resiko ledakan dari gas yang digunakan.

Berdasarkan kekuatan dielektrik,rugi-rugi dielektrik, stabilitas kimia,korosi, dll, isolator gas dapat diklasifikasikan menjadi :
1. Gas sederhana, contohnya :
a. Udara
b. Nitrogen
c. Helium
d. Hidrogen , dan lain-lain
2. Gas Oksida, contohnya :
a. Gas karbondioksida
b. Gas Sulphur dioksida
3. Gas Hidrokarbon, contohnya :
a. Methana
b. Ethana
c. Propana dan lain-lain
4. Gas Elektronegatif, contohnya :
a. Gas Sulphur hexaflorida
b. CH2Cl2

Dalam pemilihan jenis isolator gas yang dipergunakan, perlu diperhatikan sifat dari kedielektrikan gas yang digunakan pada temperatur dan tekanan dimana gas tersebut akan digunakan sebagai media isolasi
Beberapa sifat dari isolator gas sebagai media isolasi yang perlu diperhatikan antara lain yaitu :


1. Sifat Kelistrikan, yang mencakup antara lain :
a. Tahanan isolasi
b. Kekuatan Dielektrik
c. Faktor Daya
d. Konstanta Dielektrik
e. Rugi-rugi dielektrik
2. Temperatur,
3. Sifat Kimia, dan
4. Sifat Mekanis
a. kerapatan volume
b. viskositas
c. absorpsi kelembaman
d. tekanan permukaan,dll
Mekanisme Kegagalan Isolasi Gas
Dalam mekanisme tembus listrik bahan isolasi,ada beberapa peristiwa/proses yang berperan di dalamnya, antara lain :
a. Ionisasi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari ikatan atom netral sehingga menghasilkan satu elektron bebas dan ion positif
b. Deionisasi, yaitu peristiwa dimana satu ion positif menangkap elektron bebas sehingga ion positif tersebut menjasi atom netral
c. Emisi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam menjasi elektron bebas
Proses dasar dalam kegagalan isolasi gas adalah ionisasi benturan oleh elektron.
Ada dua jenis proses dasar yaitu :
• Proses primer, yang memungkinkan terjadinya banjiran elektron
• Proses sekunder, yang memungkinkan terjadinya peningkatan banjiran elektron


Saat ini dikenal dua mekanisme kegagalan gas yaitu :
• Mekanisme Townsend
• Mekanisme Streamer

1. Mekanisme Kegagalan Townsend
 Ne.(t).dt; dimana :a Ne.dx . Ternyata jumlah elektron bebas dNe yang bertambah akibat proses ionisasi sama besarnya dengan jumlah ion positif dN+ baru yang dihasilkan, sehingga dNe = dN+ = aPada proses primer, elektron yang dibebaskan bergerak cepat sehingga timbul energi yang cukup kuat untuk menimbulkan banjiran elektron. Jumlah elektron Ne pada lintasan sejauh dx akan bertambah dengan dNe, sehingga elektron bebas tambahan yang terjadi dalam lapisan dx adalah dNe =
 : koefisien ionisasi Townsenda
dN+ : jumlah ion positif baru yang dihasilkan
Ne : jumlah total elektron
Vd : kecepatan luncur elektron
 xa e konstan, Ne = N0, x = 0 sehinggaNe = N0 aPada medan uniform,
 xa eJumlah elektron yang menumbuk anoda per detik sejauh d dari katoda sama dengan jumlah ion positif yaitu N+ = N0
Jumlah elektron yang meninggalkan katoda dan mencapai anoda adalah :

 da eArus ini akan naik terus sampai terjadi peralihan menjadi pelepasan yang bertahan sendiri. Peralihan ini adalah percikan dan diikuti oleh perubahan arus dengan cepat dimana karena  >>  d secara teoritis menjadi tak terhingga, tetapi dalam praktek hal ini dibatasi oleh impedansi rangkaian yang menunjukkan mulainya percikan.a e 0 À1 maka

2. Mekanisme Kegagalan Streamer
Ciri utama kegagalan streamer adalah postulasi sejumlah besar foto ionisasi molekul gas dalam ruang di depan streamer dan pembesaran medan 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 yang membelakangi muatan ruang ion positif. Medan Er yang dihasilkan oleh muatan ruang ini pada jari jari R adalah :

 x dx sehingga :a e aPada jarak dx, jumlah pasangan elektron yang dihasilkan adalah

 (2Dt).ÖR adalah jari jari banjiran setelah menempuh jarak x, dengan rumus diffusi R=
Dimana t = x/V sehingga

dimana :
 0 : permitivitas ruang bebas, R : jari jari (cm), V : kecepatan banjiran, dan D : koefisien diffusi.eN : kerapatan ion per cm2, e : muatan elektron ( C ),


Udara
Udara merupakan bahan isolasi yang mudah didapatkan, mempunyai tegangan tembus yang cukup besar yaitu sekitar 30 kV/cm. kalau dua buah elektroda yang dipisahkan dengan udara mempunyai beda potensial yang tinggi yaitu tegangan yang melebihi tegangan tembus, maka akan timbul loncatan bunga api. Bila tegangan itu dinaikkan lagi, maka akan terjadi busur api. Besarnya tegangan tembus dipengaruhi oleh tekanan udara. Secara umum,makin besar tekanannya, main besar pula tegangan tembusnya. Tetapi pada keadaan pakemjustru tegangan tembus akan menjadi lebih besar. Keadaan yang demikian inilah yang justru digunakan atau diterapkan pada peralatan listrik.

Sulphur Hexa Fluorida
Sulphur Hexa Fluorida (SF6) merupakan suatu gas bentukan antara unsur sulphur dengan fluor dengan reaksi eksotermis :
S + 3 F2 SF6 + 262 kilo kalori
Sampai saat ini SF6 merupakan gas terberat yang mempunyai massa jenis 6.139 kg/m3 yaitu sekitar 5 kali berat udara pada suhu 00 celcius dan tekanan 1 atmosfir.
Sifat dari SF6 sebagai media pemadam busur api dan relevansinya pada sakelar pemutus beban adalah :
a. Hanya memerlukan energi yang rendah untuk mengoperasikan mekanismenya. Pada prinsipnya, SF6 sebagai pemadam busur api adalah tanpa memerlukan energi untuk mengkompresikannya, namun semata-mata karena pengaruh panas busur api yang terjadi.
b. Tekanan SF6 sebagai pemadam busur api maupun sebagai pengisolasi dapat dengan mudah dideteksi
c. Penguraian pada waktu memadamkan busur api maupun pembentukannya kembali setelah pemadaman adalah menyeluruh
d. Relatif mudah terionisasi sehingga plasmanya pada CB konduktivitas tetap rendah dibandingkan pada keadaan dingin. Hal ini mengurangi kemungkinan busur api tidak stabil dengan demikian ada pemotongan arus dan menimbulkan tegangan antar kontak.
e. Karakteristik gas SF6 adalah elektro negatif sehingga penguraiannya menjadikan dielektriknya naik secara bertahap
f. Transien frekuensi yang tinggi akan naik selama operasi pemutusan dan dengan adanya hal ini busur api akan dipadamkan pada saat nilai arusnya rendah.

Isolator Cair

Isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai pemisah antara bagian yang bertegangan dan juga sebagai pendingin  Sehingga banyak digunakan pada peralatan seperti transformator, Pemutus Tenaga, switch gear.

Mekanisme Ketembusan Isolasi Cair

Ada beberapa alasan mengapa isolasi cair digunakan, antara lain yang pertama adalah isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi menurut hukum Paschen. Kedua isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi. Ketiga isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge). Namun kekurangan utama isolasi cair adalah mudah terkontaminasi.

Beberapa macam faktor yang diperkirakan mempengaruhi ketembusan minyak transformator seperti luas daerah elektroda, jarak celah (gap spacing), pendinginan, perawatan sebelum pemakaian (elektroda dan minyak ), pengaruh kekuatan dielektrik dari minyak transformator yang diukur serta kondisi pengujian atau minyak transformator itu sendiri juga mempengaruhi kekuatan dielektrik minyak transformator.

Ketembusan isolasi (insulation breakdown, insulation failure) disebabkan karena beberapa hal antara lain isolasi tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya kekuatan dielektrik dan karena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada prinsipnya tegangan pada isolator merupakan suatu tarikan atau tekanan (stress) yang harus dilawan oleh gaya dalam isolator itu sendiri agar supaya isolator tidak tembus. Dalam struktur molekul material isolasi, elektronelektron terikat erat pada molekulnya, dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang disebabkan oleh adanya tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat isolasi pada tempat itu hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan tegangan akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul ke molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik isolator akan berubah bila material tersebut kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity) seperti adanya arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangan tembus.

Sifat-Sifat Listrik Cairan Isolasi

Sifat sifat listrik yang menentukan unjuk kerja cairan sebagai isolasi adalah:

- Withstand Breakdown kemampuan untuk tidak mengalami ketembusan dalam kondisi tekanan listrik (electric stress ) yang tinggi.

- Kapasitansi Listrik per unit volume yang menentukan permitivitas relatifnya. Minyak petroleum merupakan subtansi nonpolar yang efektif karena merupakan campuran cairan hidrokarbon. Minyak ini memiliki permitivitas kira-kira 2 atau 2.5 . Ketidak bergantungan permitivitas subtansi nonpolar pada frekuensi membuat bahan ini lebih banyak dipakai dibandingkan dengan bahan yang bersifat polar. Misalnya air memiliki permitivitas 78 untuk frekuensi 50 Hz, namun hanya memiliki permitivitas 5 untuk gelombang mikro.

- Faktor daya: Faktor dissipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak balik dan tinggi akan menentukan unjuk kerjanya karena dalam kondisi berbeban terdapat sejumlah rugi rugi dielektrik. Faktor dissipasi sebagai ukuran rugi rugi daya merupakan parameter yang penting bagi kabel dan kapasitor. Minyak transformator murni memiliki faktor dissipasi yang bervariasi antara 10-4 pada 20oC dan 10-3 pada 90oC pada frekuensi 50 Hz.

- Resistivitas: Suatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resitivitasnya lebih besar dari109 W-m. Pada sistem tegangan tinggi resistivitas yang diperlukan untuk material isolasi adalah 1016 W-m atau lebih. (W=ohm) Berdasarkan standar yang dikeluarkan oleh ASTM yakni dalam standar D-877 disebutkan bahwa suatu bahan isolasi harus memiliki tegangan tembus sebesar kurang lebih 30 kV untuk lebar sela elektroda 1 mm, dengan kata lain kekuatan dielektrik bahan isolasi kurang lebih 30 kV/mm. Sedangkan menurut standar ASTM D-1816 suatu bahan isolasi harus mampu menahan tegangan sebesar 28 kV untuk suatu lebar sela elektroda sebesar 1,2 mm. Standar ini merupakan standar yang diterima secara internasional dan harus dipenuhi oleh suatu bahan yang dikategorikan sebagai suatu bahan isolasi.

Kegagalan Pada Isolasi Cair (Minyak)

Karakteristik pada isolasi minyak trafo akan berubah jika terjadi ketidakmurnian di dalamnya. Hal ini akan mempercepat terjadinya proses kegagalan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kegagalan isolasi antara lain adanya partikel padat, uap air dan gelembung gas.

ü  Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair

Teori mengenai kegagalan dalam zat cair kurang banyak diketahui dibandingkan 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 antara keadaan secara teoritis dengan keadaan sebenarnya. Teori kegagalan zat isolasi cair dapat dibagi menjadi empat jenis sebagai berikut:

a. Teori Kegagalan Elektronik

Teori ini merupakan perluasan teori kegagalan dalam gas, artinya proses kegagalan yang terjadi dalam zat cair dianggap serupa dengan yang 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. Teori Kegagalan Gelembung

Kegagalan gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalan zat cair yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas di dalamnya.

c. Teori Kegagalan Bola Cair

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 menyebabkan tetesan bola cair yang tertahan didalam minyak yang memanjang searah medan dan pada medan yang kritis tetesan inimenjadi tidak stabil. Kanal kegagalan akan menjalar dari ujung tetesan yang memanjang sehingga menghasilkan kegagalan total.

d. Teori Kegagalan Tak Murnian Padat

Kegagalan tak murnian padat adalah jenis kegagalan yang disebabkan oleh adanya butiran zat padat (partikel) didalam isolasi cair yang akan memulai terjadi kegagalan.

Macam-Macam Isolator Cair

• Minyak transformator

Minyak transformator adalah minyak mineral yang diperoleh dengan pemurnian minyak mentah. Dalam pemakaiannya, minyak ini karena pengaruh panas dari rugi-rugi di dalam transformator akan timbul hidrokarbon.

Sebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparan-kumparan yang intinya direndam dalam minyak transformator, terutama pada transformator-transformator tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak transformator mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan juga berfungsi pula sebagai isolasi (memiliki daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.

Selain berasal dari minyak mineral, minyak transformator dapat pula dibuat dari bahan organic, misalnya: minyak  trafo piranol, silikon. Sebagai bahan isolasi, minyak transformator harus mempunyai tegangan tembus yang tinggi.

Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu:

• kekuatan isolasi tinggi

• penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat

• viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki kemampuan pendinginan menjadi lebih baik

• titik nyala yang tinggi dan tidak mudah

• tidak merusak bahan isolasi padat

• sifat kimia yang stabil

Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan isolasi juga sebagai media pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip pendingin. Agar minyak trafo berfungsi dengan baik, kualitas minyak harus sesuai dengan standar kebutuhan, ditunjukkan pada tabel 1.

Tabel 1. Spesifikasi Minyak Isolasi Baru.

Untuk minyak isolasi pakai berlaku untuk transformator berkapasitas > 1 MVA atau bertegangan >30 kV sifatnya seperti ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Spesifikasi Minyak Isolasi Pakai.

Jarak elektroda dibuat 2,5 cm, sedangkan tegangannya dapat diatur dengan menggunakan auto transformator sehingga dapat diketahui tengan sebelum saat terjadinya kegagalan isolasi yaitu terjadinya loncatan bunga api. Loncatan bunga api dapat dilihat lewat lubang yang diberi kaca. Selain itu dapat dilihat dari voltmeter tegangan tertinggi sebelum terjadinya kegagalan isolasi (karena setelah terjadinya kegagalan isolasi voltmeter akan menunjukkan harga nol).

ü  Proses pemurnian minyak transformator

Minyak transformator dapat dikotori oleh uap air, fiber (misalnya: kertas, kayu, tekstil), dammar dsb. Hal ini dapat mempengaruhi kemurnian minyak transformator. Bentuk dari pengotoran dapat bermacam-macam yaitu: meleleh dan mencairnya bahan-bahan yang digunakan di dalam transformator, partikel-partikel yang mengendap di dasar tangki, pada belitan atau pada intinya. Dengan adanya pengotoran maka tegangan tembus minyakakan menurun dan ini berarti mengurangi atau menurunnya umur pemakaian minyak.

Akhir-akhir ini usaha memperlambat terjadinya penurunan tegangan tembus minyak transformator untuk pemakaian pada transformator yang bertegangan kerja tinggi dan dayanya besar, ruangan yang terdapat di atas permukaan minyak diisi bdengan gas murni (biasanya nitrogen).

Cara lain untuk memperpanjang umur minyak transformator adalah dengan mencampurkan senyawa tertentu antara lain: paraoksi diphenilamin. Senyawa tersebut dimasukan ke dalam minyak transformtor yang telah dipanasi 80˚ hingga 85˚C. campuran tersebut konsentrasinya dibuat 0,1% dan selanjutnya didinginkan. Minyak transformator yang sudah diberi senyawa paraoksi dipenilamin akan berwarna kemerah-merahan.

a. Pemanasan

Pada cara ini minyak transformator dipanasi hingga titik didih air pada perangkat khusus yang disebut Penggodok minyak (Oil Boiler). Air yang yang terkandung di dalam minyak akan menguap.

Cara ini dianggap sebagai cara yag paling sederhana dalam hal pemurnian minyak transformator. Dengan cara ini bahan-bahan pencemar padat, misalnya: fiber, jelaga: akan tetap tinggal di dalam minyak. Apabila pemanasan tersebut mendekati titik penguapan minyak, akan menyebabkan umur minyak berkurang. Namun hal ini dapat diiatasi dengan cara memanaskan minyak di tempat pakem, sehingga air akan menguap pada suhu yang relative rendah. Namun demikian pencemar selain air akan tetap tinggal di dalam minyak.

b. Penyaringan

Pada metode ini digunakan kertas khusus untuk menyaring minyak yang tercemar. Untuk mempercepat waktu penyaringan, digunakan tekanan. Air yang terkandung dalam ninyak transformator diserap dengan kertas higriskopis. Dengan cara ini baik air maupun partikel-partikel pencemar lainnya akan tersaring sekaligus.

Untuk menambah output mesin penyaring, minyak dipanasi 40˚ hingga 45˚C sehingga viskositas minyak menurun dan dengan demikian makin memudahkan penyaringan.

Normalnya, minyak yang akan disaring dimasukkan ke filter atau penyaring dengan tekanan 3 hingga 5 atmosfir. Biasanya penyaring diganti setelah digunakan selama 4 jam, tetapi bila minyaknya sangat kotor, penggantiannya dilakukan setiap 0,5 hingga 1 jam.

c. Pemusingan

Pencemaran minyak transformator misalnya: fiber, karbon maupun lumpur adalah lebih besar daripada minyak transformator sehingga kotoran-kotoran tersebut suatu saat mengendap dan mudah dipisahkan secara kasar. Untuk mempercepat proses pemisahan, maka minyak dipanaskan 45˚ hingga 55˚ di dalam suatu tabung dan kemudian diputar atau dipusing dengan cepat. Karena gaya  sentrifugal, maka subtansi yang lebih berat akan berada di bagian pinggir bejana dan minyaknya sendiri yang relative lebih ringan akan berada di tengah bejana.

Bagian utama dari pemutar adalah sebuah silinder yang memiliki lempengan-lempengan (hingga 50 buah). Lempengan-lempengan tersebut berputar bersama-sama dengan poros.

d. Regenerasi

Pencemaran minyak transformtor seperti yang dijelaskan sebelumnya. Pencemaran akan lebih dapat dihilangkan dengan pemurnian khusus yaitu regenerasi.

Cara ini mengunakan absorben untuk regenarasi minyak transformator. Dalam praktek, cara ini banyak digunakan pembangkit-pembangkit tenaga listrik dan gardu-gardu induk.

Absorben adalah subtansi yang siap menyerap produk yang diakibatkan oleh pemakaian dan kelembaban pada minyak transformator. Regenerasi dengan absorben dapat lebih baik hasilnya jika dilakukan setelah minyak ditambah dengan H₂SO₄. Selanjutnya jika terjadi kelebihan asam dapat dinetralisir dengan kalium hidroksida (KOH) dan kemudian minyaknya dicuci dengan air yang dialirkan, ditambah dengan absorben dan kemudian disaring.

Terdapat 2 cara untuk menambahjan absorben ke dalam minyak transformator, yaitu:

-          Minyak dipanaskan dan dicampur dengan absorben yang dipadatkan dan kemudian disaring. Cara atau metode ini disebut Metode Sentuhan (Contact Method).

-          Minyak yang telah dipanasi dialikan melalui lapisan tipis dari absorben yang disebut Metode Filtrasi.

Filtrasi penyerap untuk regenerasi minyak transfortor terdiri dari sebuah silinder yang dilas dengan sebuah kawat kasa di dasarnya, di sini penyerap dimasukkan ke dalam minyak kemudian dialirkan melalui kawat kasa tersebut.

Lama kelamaan kawat kasa akan tersumbat partikel-partikel halus dari absorben. Untuk membersihkan absorben yang tersaring dan sisa-sisa minyak, silinder dapat dibalikkan atau diputar 180˚.

Instalasi ini akan lebih efisien jika 10% sampai 20% absorben dibuang dari dasar absorber dan ditambahkan absorben baru.

Dapat digunakan 2 absorber yang dikopel secara seri sehingga minyak mengalir pada awal melalui absorber yang mash baru, kemudian minyak dialirkan ke absorber yang berikutnya.

Absorber yang digunakan untuk regenerasi kebanyakan produk buatan misalnya: silikagel, alumina atau tanah liat khusus.

ü  Perbandingan Tegangan Tembus Media Isolasi Minyak Baru dan Minyak Bekas

Tegangan tembus pada isolasi minyak baru lebih besar dibandingkan dengan isolasi minyak bekas. Hal ini disebabkan karena pada minyak bekas terdapat kandungan partikel-partikel dan uap air yang menyebabkan ketidakmurnian pada minyak.

Apabila jumlah partikel yang melayang pada minyak sangat banyak, partikel-partikel tersebut akan  embentuk semacam jembatan yang menghubungkan kedua elektroda sehingga mengakibatkan terjadinya peristiwa kegagalan. Namun bila hanya terdapat sebuah partikel, partikel tersebut akan membuat perluasan area medan (local field enhancement) yang luasnya ditentukan oleh bentuk partikel itu sendiri. Jika perluasan area medan ini melebihi ketahanan benda cair, maka terjadilah peristiwa kegagalan setempat (local breakdown) yaitu terjadi di dekat

partikel-partikel asing tersebut. Hal ini akan membuat terbentuknya gelembung-gelembung gas yang pada akhirnya juga menyebabkan peristiwa kegagalan pada minyak tersebut.

Pada minyak bekas cenderung memiliki kadar uap air yang lebih besar daripada minyak baru. Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa pada saat medan listrik yang tinggi, molekul uap air yang terlarut memisah dari minyak dan terpolarisasi membentuk suatu dipol. Jika jumlah molekul-molekul uap air benyak, maka akan terbentuk kanal peluahan. Kanal ini akan merambat dan memanjang sampai menghasilkan tembus listrik.

Ketidakmurnian ini sangat berpengaruh dalam kegagalan isolasi sehingga pada minyak bekas akan lebih mudah terjadi dischargedibandingkan dengan minyak baru karena kekuatan isolasi minyak bekas sudah tidak sebagus minyak baru.

• Minyak Sintetis

Isolasi cairan sintetis yang banyak digunakan adalah cairan yang berisi Chloor (hidrokarbon seperti difenil C₁₀ H₁₂) dimana 3 sampai 5 atom hydrogen diganti dengan atom Chloor. Bahan-bahan ini di antaranya adalah: Sovol, Askarel, Araclor, Pyralen, Shibanol.

• Sovol

Sovol adalah cairan yang agak kental, tidak berwarna. Massa jenisnya jauh lebih besar dari minyak transformator yaitu 1,5 g/cm³. Tegangan tembus sovol kurang lebih sama dengan minyak transformator yaitu ± 20 kV/cm, sedangkan permitivitasnya lebih tinggi.

Bahan sovol ditambah sedikit dengan Trichlorobenzena (C₈H₃L₃) untuk mengurangi kekentalannya diperoleh bahan baru dengan nama Sovtol.

Salah satu manfaat penggunaan sovol dan sovtol adalah karena pencampuran uapnya dengan udara tidak terbakar dan tidak menyebabkan ledakan. Karena itu transformator yang diisi dengan sovtol tidak mempunyai resiko kebakaran dan dapat dipasang di dalam ruangan jika transformator minyak biasa tidak memungkinkan dipasang.

Sovol dan sovtol tidak dapat digunakanuntuk bahan isolasi pemutus, karena akibat adanya busur api pada waktu terjadinya pemutusan akan menghasilkan karbon. Kekurangannya yang lian, bahan ini adalah beracun, karena itu jika mengunakan bahan ini harus diimbangi dengan ventilasi yang baik.

• Minyak Silikon

Bahan ini lebih mahal harga daripada minyak transformator. Tetapi mempunyai kelebihan antara lain sudut kerugian dielektrik kecil, higroskopisitasnya dapat diabaikan dan resistivitas panasnya relative tinggi. Massa jenis ±1 g/cm³, permitivitas relatifnya 2,5; tan  0,OOO2 PADA 1000Hz, titik nyala tidak kurang dari 145˚C, titik beku tidak lebih rendah dari -60˚C.

Isolasi padat

Zat padat mempunyai ketahanan isolasi yang lebih besar daripada gas,namun jika terjadi kegagalan pada zat padat tersebut, maka sulit untuk kembali pada keadaan awal.
Bahan isolasi padat banyak digunakan untuk isolasi pada kabel tegangan tinggi.
Di Indonesia sendiri, isolator zat padat jenis keramik yang banyak digunakan pada saluran transmisi maupun distribusi. Di daerah pantai dan industri, keramik cenderung lebih cepat terjadi kontaminasi yang akan meningkatkan arus bocor dan terjadinya flashover (loncatan api).
Mekanisme kegagalan bahan isolasi padat terdiri dari beberapa jenis sesuai fungsi waktu penerapan tegangannya. Hal ini dapat dilihat sebagai berikut :

Grafik Kegagalan Isolasi

Kegagalan asasi (intrinsik) adalah kegagalan yang disebabkan oleh jenis dan suhu bahan ( dengan menghilangkan pengaruh luar seperti tekanan, bahan elektroda, ketidakmurnian, kantong kantong udara. Kegagalan ini terjadi jika tegangan yang dikenakan pada bahan dinaikkan sehingga tekanan listriknya mencapai nilai tertentu yaitu 106 volt/cm dalam waktu yang sangat singkat yaitu 10-8 detik
Kegagalan elektromekanik adalah kegagalan yang disebabkan oleh adanya perbedaan polaritas antara elektroda yang mengapit zat isolasi padat sehingga timbul tekanan listrik pada bahan tersebut. Tekanan listrik yang terjadi menimbulkan tekanan mekanik yang menyebabkan timbulnya tarik menarik antara kedua elektroda tersebut. Pada tegangan 106 volt/cm menimbulkan tekanan mekanik 2 s.d 6 kg/cm2. Tekanan atau tarikan mekanis ini berupa gaya yang bekerja pada zat padat berhubungan dengan Modulus Young Y=(F/A)/(∆L/L) Jika kekuatan asasi (intrinsik) tidak tercapai pada d_0/d=0,6, maka zat isolasi akan gagal bila tegangan V dinaikkan lagi
Kegagalan streamer adalah kegagalan yang terjadi sesudah suatu banjiran (avalance). Sebuah elektron yang memasuki band conduction di katoda akan bergerak menuju anoda dibawah pengaruh medan memperoleh energi antara benturan dan kehilangan energi pada waktu membentur. Jika lintasan bebas cukup panjang maka tambahan energi yang diperoleh melebihi pengionisasi latis (latice). Akibatnya dihasilkan tambahan elektron pada saat terjadi benturan. Jika suatu tegangan V dikenakan terhadap elektroda bola, maka pada media yang berdekatan (gas atau udara) timbul tegangan. Karena gas mempunyai permitivitas lebih rendah dari zat padat sehingga gas akan mengalami tekanan listrik yang besar. Akibatnya gas tersebut akan mengalami kegagalan sebelum zat padat mencapai kekuatan asasinya. Karean kegagalan tersebut maka akan jatuh sebuah muatan pada permukaan zat padat sehingga medan yang tadinya seragam akan terganggu. Bentuk muatan pada ujung pelepasan ini dalam keadaan tertentu dapat menimbulkan medan lokal yang cukup tinggi (sekitar 10 MV/cm). Karena medan ini melebihi kekuatan intrinsik maka akan terjadi kegagalan pada zat padat. Proses kegagalan ini terjadi sedikit demi sedikit yang dapat menyebabkan kegagalan total.
Kegagalan termal, adalah kegagalan yang terjadi jika kecepatan pembangkitan panas di suatu titik dalam bahan melebihi laju kecepatan pembuangan panas keluar. Akibatnya terjadi keadaan tidak stabil sehingga pada suatu saat bahan mengalami kegagalan. Gambar kegagalan ini ditunjukkan seperti :

Kegagalan Termal

Kegagalan Erosi, adalah kegagalan yang disebabkan zat isolasi pada tidak sempurna, karena adanya lubang lubang atau rongga dalam bahan isolasi padat tersebut. Lubang/rongga akan terisi oleh gas atau cairan yang kekuatan gagalnya lebih kecil dari kekuatan zat padat. Gambar kegagalan isolasi dan rangkaian ekivalennya ditunjukkan oleh gambar dibawah ini:

Kegagalan erosi dan rangkaian

Bentuk Gelombang rongga isolasi ekivalen padat

Jika tegangan AC yang dikenakan tidak menghasilkan kegagalan, maka bentuk gelombang yang terjadi pada rongga adalah V1, tetapi jika V1 cukup besar, maka bisa terjadi kegagalan pada tegangan V1′. Pada saat terjadi lucutan dengan tegangan V1′ maka pada rongga tersebut terjadi busur api. Busur api yang terjadi diiringi oleh jatuhnya tegangan sampai V1″ dan mengalirnya arus. Busur api kemudian padam. Tegangan pada rongga naik lagi sampai terjadi kegagalan berikutnya pada tegangan V1′. Hal ini juga terjadi pada setengah gelombang (negatif) berikutnya. Rongga akan melucut pada waktu tegangan rongga mencapai -V1′. Pada waktu gas dala rongga gagal, permukaan zat isolasi padat merupakan katoda – anoda dengan bentuk yang ditunjukkan seperti berikut:

Bentuk Gas dalam rongga saat mengalami kegagalan
Benturan elektron pada anoda mengakibatkan terlepasnya ikatan kimiawi pada isolasi padat tersebut. Demikian pula pemboman katoda oleh ion ion positif akan mengakibatkan kenaikan suhu yang menyebabkan ketidakstabilan termal, sehingga dinding zat padat lama kelamaan menjadi rusak, rongga menjadi semakin besar dan isolasi menjadi tipis.
Isolasi cair
Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi.
Isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi.
Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge).
Kekurangan utama isolasi cair adalah mudah terkontaminasi.
Pada umumnya bahan isolasi cair (liquid insulation material) telah digunakan sebagai bahan pengisi pada peralatan-peralatan listrik seperti transformator, kapasitor, dan pemutus beban (circuit breaker). Fungsi bahan ini selain sebagai islolasi juga berfungsi sebagai pendingin bagi peralatan. Oleh karena itu bahan-bahan isolasi cair yang akan digunakan harus mempunyai tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi serta sifat listrik dan sifat kimia yang dapat menunjang ketahanan isolasi tersebut.
Tegangan tembus pada isolasi minyak cenderung meningkat seiring pertambahan jarak sela elektroda, semakin besar jarak sela elektroda maka tegangan tembusnya akan semakin besar juga.
Tegangan tembus pada isolasi minyak baru pada jarak yang sama lebih besar dibandingkan tegangan tembus pada isolasi minyak bekas.

Read More

CIRCUIT BREAKER

TUGAS ILMU BAHAN

CIRCUIT BREAKER

NAMA :

AHMAD NURKHOLIS (05)

PRODI: SISTEM KELISTRIKAN (D-4)

JURUSAN: TEKNIK ELEKTRO

D-4 / 1A

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2011

Circuit Breaker

Circuit Breaker

Pendahuluan

Circuit breaker berbeda dengan switch, dimana ia tidak hanya menghubungkan maupun memutuskan circuit ketika mengalirkan arus normal, tetapi juga kemampuan untuk menghubungkan dan memutuskan circuit pada kondisi system terburuk sekalipun. Memutuskan atau menghubungkan circuit pada kondisi load (pembebanan) yang menunjukkan tidak adanya masalah yang nyata selama arus gangguan pada sebuah circuit breaker yang relatif rendah dan factor daya yang tinggi. Pada keadaan short circuit, bagaimanapun arus mungkin mencapai ratusan ampere pada factor daya serendah 0,1. Itu merupakan tugas sebuah circuit breaker untuk menghalangi, seperti arus, yang sesegera mungkin menghindari kerusakan alat.

Ketika switching arus short circuit, arus induktif yang kecil dan arus kapasitif, luapan tegangan yang tinggi tampak pada circuit yang mengalami switching. Tegangan ini mungkin mecapai 5 kali ataupun lebih, tegangan circuit normal dan kerusakan isolasi circuit atau restrike yang mungkin terjadi pada circuit breaker. Untuk mengurangi tegangan tersebut, elemen-elemen eksternal yang ditambahkan pada breaker seperti switching resistor, inductor arresters dan circuit electronic switching yang dikontrol.

Circuit Breaker Rated Quantities

Umumnya rated voltage dan frequency pada breaker, terdapat kuantitas rated lainnya yang sangat penting selama pengoperasian dan seleksinya. Kuantitas tersebut dijelaskan secara ringkas pada paragraph berikut.

1. Rated Current
Rated current circuit breaker adalah nilai rms arus yang dapat membawa secara kontinu tanpa peningkatan temperature komponennya melebihi batas tertentu.

2. Rated Breaking Current
Rated breaking current adalah nilai rms arus yang dapat memutuskan pada keadaan tertentu dari tegangan recovery (recovery voltage).

Gambar 11.1 menunjukkan arus short circuit mengalir pada sebuah circuit induktif dengan tahanan yang diabaikan termasuk sebuah sumber AC dan circuit breaker dengan sebuah gangguan yang diberikan pada terminalnya. Nilai rated breaking current mungkin termasuk komponen arus DC, yang mana ini disebut asymmetrical breaking current. Nilai ini dapat dihitung sebagai berikut. Nilai maksimum komponen arus DC adalah:

Dimana Vp adalah tegangan fasa sumber dan X adalah jumlah reaktansi induktif circuit per fasa. Rms komponen AC adalah:

Rms asymmetrical breaking current adalah:

Nilai breaking current adalah nilai arus pada short circuit sesaaat. Bagaimanapun, contact circuit breaker terpasang beberapa millisecond kemudian. Dan arus gangguan menjadi turun di bawah nilai ini (gambar 11.1). Normalnya, asymmetrical breaking current diperoleh dengan permodelan seperti 1,6 (Vp/X).

3. Rated Making Current
Rated making current didefinisikan sebagai nilai puncak arus dimana circuit breaker dapat menghubungkan ketika tertutup pada sebuah short circuit. Terlihat tugas yang dibebankan pada circuit breaker selama proses ini adalah berat, karena tekanan mechanical yang tinggi dihasilkan dengan circuit breaker. Rated curren circuit breaker bernilai:

Im = nilai maksimum komponen DC + nilai puncak komponen AC

Puncak arus pertama terjadi setelah hampir 1-4 (one-fourth) siklus dari sebuah short circuit sesaaat. Untuk membolehkan selama penurunan yang tipis pada arus, factor 2 (double-effect factor) digantikan oleh 1,8.
4. Rated Short-Time Current
Rated short-time current adalah arus maksimal dimana circuit breaker dapat mengalirkan selama 1 sekon (detik) tanpa kerusakan terhadap konduktor, isolasi, mekanisme operasi atau tank.

5. Circuit Breaker Breaking Capacity
Breaking capacity pada sebuah circuit breaker 3 fasa (MVA) bernilai:

Dimana V adalah rated voltage pada kV dan Ib adalah rms rated breaking current pada kA. Berdasarkan penelitian British, rated breaking current adalah nilai rms dari komponen alternative yang hanya terdapat pada pemisahan kontak sesaat dan keadaan ini disebut dengan symmetrical breaking capacity. Berdasarkan penelitian Amerika, rated breaking current termasuk component DC, yang meningkatkan breaking capacity dengan factor 1,6 dan keadaan ini disebut dengan asymmetrical breaking capacity.

6. Rated Insulation Level
Rated insulation level sebuah circuit breaker adalah frekuensi daya penahan dan tegangan impulse isolasinya.

7. Rated Operating Sequence (Duty Cycle)
Circuit breaker, terutama sekali dipasangkan dengan auto-reclosures yang ditujukan pada frequent dan successive operation. Pada keadaan seperti itu, breaker dan medium dielektrik mendapatkan mechanical yang buruk dan tekanan electrical secara berurutan. Circuit breaker harus memenuhi salah satu percobaan berikut.

O – t – CO – T – CO
atau
CO – t’ – CO

Dimana O adalah sebuah opening operation, C adalah closing operation, CO adalah closing operation yang segera diikuti oleh opening operation, t adalah waktu antar operation (3 menit 0.3 detik untuk circuit breaker tanpa maupun dengan auto-reclosures secara berurutan). T adalah 3 menit dan t’ adalah 15 detik untuk circuit breaker yang digunakan dengan auto-reclosures yang cepat.

Switched Currents and Circuits

Pada penambahan beban pada arus normal, Circuit Breaker digunakan untuk menghentikan terjadinya Short-circuit, arus induktif dan kapasitansi kecil. Contohnya ketika kapasitansi dan arus induktif kecil maka tidak terjadi pengisian arus pada power trafo dan beban pada sebuah luas kabel penghubung secara berturut-turut. Pembebanan pada Circuit Breaker sangat berpengaruh besar dengan menahan besarnya arus dan juga dengan parameter sirkuit dan sejauh mana kesalahan dari terminal breakers.

Short Circuit 3 phasa
Untuk dasar dari kesalahan-kesalahan simetri 3 phasa pada terminal circuit breaker bisa ditunjukkan dengan gambar eqivalen circuit satu phasa (gambar 11.2a), meskipun reaksi interphasa tidak bisa diabaikan.

Penyimpangan kapasitansi dari bushing circuit breaker dan koneksi yang lain, ditunjukkan dengan C, ditetapkan bentuk dari bagian transient dari tegangan recovery (tegangan pengendali)(gambar 11.2b). Ini disebut tegangan restriking dan terlihat diseberang kontak circuit breaker. Fungsi dari circuit breaker secara sederhana adalah menentukan nilai dari arus bersama pada short circuit dengan bentuk dan besarnya dari tegangan restriking.

Sejak beban pada sistem tiga phasa ditempatkan dengan sudut 120o dari yang lain, terlihat dalam satu phasa akan dimatikan pada sebuah arus zero normal, dimana system dua phasa yang lain masih arcing. Setelah 90o dari phasa pertama selesai, terjadi gangguan secara bersamaan dalam dua phasa yang lain. Jika system netral telah di isolasi tanpa didasari kesalahan, tegangan pengendali (tegangan recovery) diseberang phasa pertama akan selesai dalam 3 kali tegangan phasa maksimum, sehingga akan terjadi keseimbangan pada tiga phasa. Faktor penyelesaian satu phasa adalah 1,5. Nilai ini akan lebih berkurang untuk kesalahan pada pembumian dalam system Pembumian netral, dimana nilai ini tergantung pada perbandingan antara zero dan akibat impedansi positive.
Ketika terjadi kesalahan tiga phasa dari terminal circuit breaker, tegangan transient recovery akan memiliki nilai lebih dari component satu frekuensi. Eqivalen circuit satu phasa ditunjukkan pada gambar 11.3. Circuit ini terdiri dari 2 bagian: bagian sumber (1), dan bagian rangkaian (2). Masing-masing rangkaian akan menghasilkan sebuah tegangan peubah. Tegangan transient pengendali pada terminal breaker berbeda vector dari kedua tegangan dan menjadikan frekuensi double secara alami. (gambar 11.4).

11.3

11.4
Switching short circuit asymmetrical
Short circuit simetris dalam sistem pembangkitan sangat tidak lazim. Rangkaian tunggal dasar dapat ditunjukkan memiliki lebih dari 90% kesalahan dari total semua kesalahan dalam tegangan tinggi dan extra tegangan tinggi. Kesalahan rangkaian ganda jarang ditemukan pada tegangan medium dan tegangan rendah.
Kesalahan tenaga frekuensi pada tegangan recovery dibawah asimetris adalah sama untuk tegangan phasa maximum ketika sistem tenaga dibumikan murni.
Circuit breaker yang memiliki dasar kedudukan pada short circuit simmetris adalah tidak selalu bisa dalam mengatasi gangguan pada kesalahan yang terjadi di asimetris.

Capacitive current
Ketika sebuah circuit breaker menghentikan sebuah arus pada kapasitor, sebuah tegangan recovery muncul diseberang circuit breaker. Sehingga beban listrik mengikuti hingga frekuensi tinggi dan bisa terjadi gangguan yang mendahului peningkatan tegangan.
Proses penghentian beban pada kapasitif bisa dilihat dengan memperhatikan gambar 11.7b dimana C1 merupakan kapasitor yang menyimpan kapasitansi, L adalah induktor, dan C2 adalah kapasitor penghubung.

Ketika breaker menghentikan beban kapasitifpada kondisi normal, tegangan pada Vs adalah tegangan puncak. Kapasitansi C2 dibebani dengan nilai yang sama dan akan tersisa konstan jika tidak adanya tegangan puncak pada Vs. Tegangan akan menyeberangi circuit breaker setengah rangkaian siklus.

Types Of Circuit Breaker

Air Circuit Breakers
Dibangun diantara hubungan udara yang bertumbukan dalam atmosfer udara. Sering digunakan dalam sistem tegangan rendah dengan arus normal 3000 A. Dengan kontruksi dan perawatan yang mudah, mereka bisa menempati CB minyak dengan tingkat sama dalam sistem dimana resiko kebakaran dapat terjadi. Dalam Industri berat yang memiliki motor listrik besar dengan starting yang serimg terjadi, CB Udara dapat mengganti kerusakan minyak serta kontaminasi minyak. CB udara dapat digunakan lebih luas dengan tungku listrik.

Oil Circuit Breakers
Minyak disini menyediakan wadah yang tepat untuk menghentikan percikan api. Dalam kerusakan minyak, percikan api bias disebut pemadaman otomatis . Circuit Breakers minyak digolongkan menjadi 2 tipe yaitu Minyak besar dan minyak minimum. Penggolongan ini berdasarkan konrol percikan api dan kemampuan menghentikan yang berbeda dari macam tipe.
• Circuit Breakers minyak besar
Minyak disini menyekat partisi yang hidup dan menghentikan percikan api. Kerusakan minyak terbesar mungkin menjadi bagian tipe kerusakan biasa, dimana hal ini bias dengan bebas dihentikan didalam wadah minyak atau daerah control percikan api yang tertutup. Yang terkhir ini memiliki tingkatan yang lebih tinggi.
CB minyak besar dengan alat pengontrol percikan api disunakan dalam skala tegangann normal dan tegangan tinggi. Dalam tipe kerusakan ini percikan api dihentikan didalam tempat yang dinamakan “pot ledakan”.

• Circuit Breakers minyak kecil
CB minyak besar memiliki kelemahan dalam penggunaannya yaitu pemakaian minyak dalam jumlah besar, dengan kerusakan yang berkali-kali dan menghasilkan arus yang kuat, munyak akan memburuk dan mengakibatkan CB rusak. CB minyak kecil bekerja dengan prinsip yang sama dengan kontrol percikan api yang sama digunakan dalam CB minyak besar. Wadah CB ini terbuat dari porcelain atau bahan yang mengisolasi.
Keterangan:
1. Vent
2. Air chamber
3. Upper main terminal
4. Tulip contact
5. Arc control chamber
6. contact rod
7. contact roller
8. lower main terminal
9. crank housing
10. oil level observation glass

Air-Blast Circuit Breakers
Prinsip memadamkan percikan api dalam Air-Blast CB adalah memberikan tekanan yang kuat secara langsung terhadap udara yang membujur atau tegak lurus terhadap percikan api. Udara yang segar dan kering akan cepat menempati gas panas yang terionisasi dizona percikan api dan lamanya percikan akan meningkat secara tetap.
Keuntungan Air-Blast CB :
• Murah dan mudah didapatkan.
• Reaksi kimia stabil dan memiliki uadara lembab.
• Pereduksi yang baik dalam kerusakan yang timbul dari operasi switching yang berkali-kali.
• Operasi cepat.
• Percikan api sebentar.
• Dapat beroperasi dilokasi yang beresiko kebakaran.
• Mengurangi biaya frekuensi.
• Waktu yang konstan dalam menghentikan tekanan untuk membuka tekanan.

SF6 Circuit Breakers
SF6 adalah isolasi yang sempurna dan memusakan dalam menghentikan percikan api. Bahan fisika, kimia dan elektriknya sangat cocok untuk berbagai macam tempat, seperti gas insulated switchgear (GIS), high voltage capacitors, bushings, dan gas insulated cables.

Ø Bagian dari SF6
SF6 memilki konduktivitas suhu tinggi dan waktu yang konstan sekitar 1000 kali lebih cepat dari udara. Ini merupakan keuntungan yang bagus dalam pemadaman percikan api. Bahan kimia SF6 tidak bereaksi terahadap besi atau baja serta kaca dalam kondisi normal. Kekuatan dielektrik yang tinggi dan pemadaman percikan api dari bagian SF6 yang utama berasal dari electron yang saling bertumbukan. Masalah besar dalam penggunaan SF6 adalah kondensasi dalam tekanan yang tinggi dan temperature yang rendah. SF6 melindungi level tegangan dalam skala 6,6 – 765 KV.

Ø Tekanan Ganda SF6 Circuit Breakers
Ini adalah bagian awal dari SF6 CB. Beroperasi dengan prinsip yang sama dengan Air-Blast CB. Bagian utama terdiri dari ruangan yang bertekanan tinggi, dimana SF6 disimpan dalam jumlah banyak.Dalam pemutusan arus, hubungan CB ketika tekanan gas yang kuat terjadi dari tempat pemadaman yang terpisah dimana terdapat percikan api. Setelah pemadaman arus, gas dipompa kembali ketempat penyimpanan tadi.

Ø Pemadaman otomatis SF6 CB
Diadalam ruangan pemadaman tediri dari dua ruang terpisah. Ketika celah ditutup keduanya mempunyai tekna gas yang sama sekitar 5 atm. Ketika celah dibuka hubungan akan putus dan percikan api tercipta diantaranya. Panas yang diahsilkan dari percikan api tadi akan menghasilkan tekanan. Gas akan keluar dari bagian percikan api tadi dan bagian terpisah yang lainnya. Perluasan aliran pendinginan terhadap percikan api akan memadamkan api tersebut adan arus saat itu adalah nol.

Ø SF6 Tipe Puffer
Biasa disebut “satu tekanan” atau “impuls” tipe pemadaman. Cara kerja dalam pemadaman percikan api adalah dengan mengalirkan gas SF6 selama hubungan terputus, dengan mengerakkan seperti piston.Dengan ini tekanan gas dalam ruangan pemadaman akan menigkat cepat ke level yang lebih tinggi. Ketika celah ditutup arus mengalir diantara 2 terminal arus, melalui hubungan utama yang terlibat dan juga hubungan yang bergerak. Ketika celah dibuka saat kntak terputus, percikan api menisolasi mulut pipa. Selama perjalanan silinder bergerak seperti piston dan memompa aliran gas SF6 sehingga percikan api padam.

Vacuum Circuit Breaker
Keuntungan dari vakum (hampa udara) adalah sebagai bahan isolator dan media pengganggu yang telah diketahui selama bertahun – tahun. Ruang yang hampa udara sekali memiliki tekanan 10-4 Pa, bertindak sebagai dielektrik yang kuat dan memiliki kemampuan isolasi yang tinggi untuk media lain, termasuk gas yang dimampatkan dan minyak. Pada pemutus vakum, sebuah kontak cukup terpisah sejauh 1 cm. Karena sangat rapat, diperlukan sedikit kekuatan untuk menutup dan membuka rangkaian untuk tipe pemutus yang lain. Tingkat pengembalian sifat dielektrik pada hampa udara setelah ada gangguan adalah sekitar 1 tingkat lebih cepat besarnya daripada pemutus ledakan udara. Perusak ruang hampa moderen dengan sukses merusak arus kapasitif dan arus induktifnya kecil serta kesalahan garis pendek tanpa memproduksi tegangan lebih secara berlebihan. Selama rapat, dengan mekanisme yang sederhana pemutus hampa udara mederen tidak memerlukan pemeliharaan yang lebih. Kelemahan utamanya adalah kegagalannya dalam ruang hampa udara sulit untuk diketahui.
Dalam rangkaian pemutus hampa udara setiap pasa terdiri dari ruangan kosong pengganggu dan operasi mekanisme eksternal.
Penghubung adalah area permukaan yang luas dengan segmen spiral sedemikian hingga memproduksi arus disuatu medan magnet di sekitar aksial untuk membantu akhir gerak permukaan kontak dan menghubungkan secara cepat. Menggerakkan sedikit akhir kontak memperkecil penguapan logam dan erosinya. Dinding ruang pengganggu adalah bagian keseluruhan atau sebagain dari material isolasi. Logam berikut (pada gambar 11.17a) dapat membuat kontak gerak bergerak selam pemeliharaan ruang hampa.
Dalam pemutus ruang hampa udara, proses pemadaman berbeda dari masing – maisng tipe pemutus. Ketika sebagian terhubung, titik akhir kontak untuk terpisah harus dipanaskan sampai mencapai titik didih logam. Uap logam ionisasi akan berkembang mengisi mediumnya. Oleh karena itu, logam atau alloy (logam campuran) dari kontak dibuat langsung mempengaruhi karakteristik pemutus hampa udara.
Uap logam meluas melingkar keluar mengelilingi sumbu untuk memadatkan diri pada pinggiran dinding ruangan pengganggu. Oleh karena itu, bagian isolasi dari pinggiran dinding harus terlindung dari uap logam untuk memelihara kekuatan isolasinya. Pada ilutrasi pemutus dalam gambar 11.17a, bagian dari dinding adalah logam, bagian lain merupakan kekuatan isolasi.
Saat arus kecil, pemutus tergolong dalam keadaan menyebar, sebaliknya, saat arus kuat sekitar 1 kA, batas kekuatan ionisasi adalah bagian paling tengah, karena panas yang berlebihan dan tercampur local pada titik – titik kontaknya. Oleh karena itu, putaran magnetic pada golongan tersebut untuk mengurangi kontak erosi.

Solid-State Circuit Breaker
Rangkaian pemutus tipe ini menggunakan bahan padat seperti tyristor, triacs atau tenaga transistor. Rangkaian ini tidak dapat melemahkan alat elektromekanik. Pemutus padat dapat membersihkan kesalahan hanya dengan 1,5 siklus. Jika pemutus tertutup, akan terjadi kesalahan pada rangkaian, itu akan masih merusak arus salah hanya dengan 1,5 siklus.
Pemutus padat tidak memiliki kontak bergerak yang dapat mengikis listrik dan juga tidak perlu dipertahankan atau diganti. Cara cepat membuat rangkaian pemutus padat dapat disinkronkan (disamakan) seperti mendoblekan (menduakan) aliran arus masuk ke rangkaian induktif dan mengiringi tegangan berlebih mesin listrik pada rangkaian konduktor dan mendukung untuk dikeluarkan. Peralihan tegangan berlebih juga dapat dihilangkan.
Prinsip operasi dari pemutus padat dapat dilihat pada rangkaian sederhana pada gambar. Pada gambar ini, 2 tenaga tiristor saling terhubung antiparalel. Setiap tiristor akan memuati arus menuju aliran selama 1,5 siklus penuh ketika ditriger dengan tepat. Seketika itu juga rangkaian arus melebihi tingkatan yang telah diset, sensor arus dan alat gerbang kendali akan memotong sinyal gerbang. Hal ini akan mematikan tiristor dan rangkaian arus akan rusak disaat terjadi silang kosong. Di beberapa tegangan rendah dan arus lemah system aplikasi tenaga, sebuah triac dapat digantikan dengan tenaga tiristor.
Sampai saat ini, pemutus padat telah digunakan di sedikit aplikasi system tenaga untuk rentang tegangan rendah. Untuk rangkaian seri-paralel tiristor, pemutus padat untuk tegangan tinggi dan arus tinggi dapat dibangun. Kerugian utama dari pemutus padat adalah kehilangan tenaga relative sangat tinggi. Keadaan ini dapat diperbaiki dengan meningkatkan penggunaan bahan semikonduktor baru.

Direct-Current Circuit Breaker
Saluran tegangan tinggi DC, sekarang biasanya digunakan untuk transmisi energi listrik jarak jauh. Rangkaian pemutus ini adalah system transmisi point-to-point (dari suatu titik ke titik yang lain). Rangkaian ini tidak dapat diparallelkan karena kekurangan pemutus tegangan tinggi DC dengan kapasitas pemutus tinggi.
Rangkaian pemutus udara biasanya digunakan untuk memutus arus DC rendah atau tegangan rendah DC. Pemutus udara biasanya diletakkan pada beberapa system daya tarik, pabrik elektrokimia dan aplikasi serupa.
Tidak semua tipe pemutus system tegangan tinggi AC dapat digunakan pada tegangan tinggi DC keculai dilengkapi dengan rangkaian tambahan untuk membawa sepenuhnya arus DC dengan perlahan menuju nol untuk pemutus. Prinsip dasarnya seperti rangkaian yang ditunjukkan pada gambar. Sebelum rangkaian pemutus utama terbuka (open), switch S tertutup untuk menghentikan pengisian kapasitor C1 di arah berlawanan rangkaian arus. Hal ini akan mendesak arus menuju nol dengan sedikit osilasi dan akan memutuskan rangkaian saat arus nol. Reactor saturasi sendiri L2 dan kapasitansi C membantu untuk mengurangi harga pengurangan rangkaian arus dan harga peningkatan pengembalian tegangan peralihan berturut – turut.

Lee Et al menjelaskan bahwa pada 500 kV DC rangkaian pemutus akan digunakan untuk memutus beban dan arus salah sampai mencapai 2200 A. Pemutus ini adalah modifikasi tipe gumpalan SF6. Empat buah rangkaian pemutus saling terhubung ketika kontak pemutus mulai terbuka untuk memutus rangkaian arus dan tertarik diantaranya.
Sebagai kontak tersambung untuk terbuka, tegangannya meningkat selama rangkaian memanjang dan mendingin. Setelah memberikan tegangan yang cukup, switch S1 tertutup dan hal ini menyebabkan arus beralih ke Cs. Pengalihan arus ini menghasilkan peningkatan osilasi arus. Ketika magnitudenya cukup besar arus nol dihasilkan oleh pemutus. Begitu arus nol dihasilkan, rangkaian terputus dan arus penuh dialihkan menuju Cs. Ketika tegangan melewati Cs meningkat, kecepatan tegangan ZnO tertahan, ini akan menyebabkan penghentian peningkatan tegangan lewat kontak berikutnya. Energi rangkaian akan diserap oleh arrester dan arus salah hilang dan beberapa milisekon.
Rangkaian pemutus angin udara dan gumpalan SF6 400 kV DC telah dikembangkan oleh Vithayathile (1985). Kedua pemutus ini termasuk dalam rangkaian ringan dan elemen penyerapan energi. Kecepatan operasi dari pemutus ini adalah sebanding dengan pemutus AC dengan tipe yang serupa.

Read More