ANALISIS DEGRADASI PERMUKAAN BAHAN ISOLASI RESIN EPOKSl DENGAN PENGISI PASIR PANTAI YANG BANYAK MENGANDUNG KALSIUM

MOH TONI PRASETYO, Prof. Dr. Ir. Hamzah Berahim, M.T.,

2012 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Bahan isolasi yang biasa digunakan pada isolator udara yang dioperasikan pada tegangan tinggi adalah bahan porselin, gelas dan polimer. Salah satu bahan isolasi polimer yang digunakan adalah resin epoksi karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan porselin. Namun, bahan isolasi ini memiliki kekurangan yaitu penuaan/degradasi pada permukaannya (surface ageing) akibat pencemaran lingkungan. Pencemaran lingkungan dapat menyebabkan isolator dilapisi dengan kotoran dan bahan kimia dalam jangka panjang. Pada kondisi basah, partikel - partikel kontaminan pada permukaan isolator akan larut dalam air dan membentuk jalur konduktif kontinu antara elektroda tegangan tinggi dan pentananan. Ketika tegangan terapan mencapai tegangan lewat denyar (flashover) kritis udara, akan dihasilkan bunga api kecil. Panas yang dihasilkan dari percikan api ini menyebabkan karbonisasi dan penguapan dari isolasi dan mengarah pada pembentukan \"jalur karbon\" permanen di permukaan. Proses ini kumulatif dan berkesinambungan, dan kegagalan isolasi terjadi ketika jalur terkarbonasi terbentuk antar elektroda. Fenomena ini, yang disebut 􀂳penjejakan􀂴 permukaan. Bahan yang akan digunakan pada penelitian ini adalah isolasi komposit polimer resin epoksi dengan nilai perbandingan (bahan dasar diglycidyl ether of bisphenol -A (DGEBA) bahan pengeras atau agen pematangan metaphenylene diamine (MPDA)) 1:1 dengan variasi peningkatan ukuran nilai pengisi (filler) pasir pantai dan silane 10%, 20%, 30%, 40%, dan 50%, ukuran sample 120 x 50 mm. Penelitian dilakukan di laboratorium menurut standar IEC 587 : 1984. Elektroda tegangan tinggi dihubungkan dengan pembangkit tegangan tinggi AC 3,5 KV, kemudian kontaminan NH4CI dialirkan pada permukaan isolator 0.3 ml/menit dari elektroda tegangan tinggi, elektroda pentanahan dihubungkan dengan peralatan osiloskop untuk mengukur arus bocor. Pada penelitian ini, pengaruh variasi nilai konsentrasi terhadap nilai sudut kontak, bentuk gelombang arus bocor, dan degradasi permukaan yang diakibatkan proses penjejakan dan erosi beserta waktu penjejakannya dianalisis. Dari hasil penelitian, diperoleh bahwa komposit epoksi resin yang digunakan pada penelitian ini dikategorikan bersifat hidrofobik dan basah sebagian (partially wetted). Penambahan konsentrasi pasir dan silane sebagai bahan pengisi, akan menambah besarnya sudut kontak, yang berarti terjadi penambahan resistansi permukaan bahan isolasi sehingga akan memperkecil jalur karbon dan memperlambat peningkatan degradasi permukaan bahan isolasi, sehingga arus bocor tidak mudah mengalir. Nilai konsentrasi pengisi/filler yang mempunyai kinerja optimal terhadap proses penjejakan dan erosi adalah 40%.

Insulation materials that commonly used in air insulation, which, is operated at high voltage, are the porcelain, glass, and polymer materials. One of the insulating polymer materials that are used is epoxy resin because it has several advantages compared to porcelain and glass. However, this insulation material has a shortage of aging/degradation of the surface (surface-aging) due to environmental pollution. Environmental pollution can cause insulation coated with dirt and chemicals in the long time. In wet condition, the particle contaminants on the surface of the insulator will dissolve in water and form a continuous conductive path between the high voltage electrode and ground electrode. When the applied voltage reaches the flashover voltage critical air, small sparks will be produced. Heat generated by these sparks, causes carbonization and vaporization of isolation material and leads to produce \"carbonized points\" on the surface permanently. This process is cumulative and sustainable resulting in insulation failure. The carbonized path is formed between the electrodes. This phenomenon, which is called \"surface tracking\". Material that was used in this research was epoxy resin polymer isolation using of comparison values (base material diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA) : hardener material or curing agent metaphenylene diamine (MPDA)) were 1:1, with the increase of silane and coastal sand as filler by the value of 10%, 20%, 30%, 40%, and 50%, sample size was 120 x 50 mm. Research was done in laboratory according to standard IEC 587: 1984. High voltage electrodes were connected to high voltage AC generator 3.5 KV, and NH4CI contaminants flowing on insulator surface of 0.3 ml / min from high voltage electrode. The ground electrode was connected to oscilloscope for measuring the leakage current. In this study, the effect of variation in stoichiometry to the hydrophobic contact angle value, leakage current waveforms, and surface degradation caused by erosion and tracking processes and tracking time were analyzed. From the results of the research, it was obtained that the epoxy resin that was used in this research are categorized as hydrofobik and partially wetted. The increase concentration of silane dan coastal sand as filler caused the increase in contact angle which meant the increase in surface insulation resistance, so that leakage currents flew on the surface insulating material not easily. The increase in concentration of silane dan coastal sand as filler retarded the carbon growth the surface of insulating material. This indicated that the increase in filler concentration slow down the aging or the degradation decreasing on the surface of insulating material. Concentration value of filler that had the optimal performance of the tracking process and erosion was 40%.

Kata Kunci : Arus bocor, sudut kontak, hidropobik, resin epoksi, bahan pengisi