Berdasarkan pengujian kontaminan yang dilaksanakan oleh lembaga penelitian (Electric Power Research Institure) di USA, ditemukan beberapa tipe yang menunjukan distribusi tegangan non linear pada string insulator. Sehingga flashover akibat kontaminan pada insulator string panjang memiliki beberapa mekanisme.
Pada pengujian dalam kondisi berkabut (fog test), impedansi permukaan dari insulator yang terkontaminasi berubah berdasarkan fungsi laju pembasahan yang disebabkan oleh kabut serta laju pengeringan yang disebabkan oleh arus bocor.
Ketika proses pembasahan terjadi, impedansi permukaan insulator berubah dari kapasitif menjadi resistif. Distribusi tegangan juga berubah berdasarkan fungsi waktu.
Pada grafik di atas menunjukan distribusi tegangan awal dan distribusi tegangan saat impedansi permukaan sudah mencapai nilai terendah.
Ketika proses pembahasahan terjadi, distribusi tegangan tersebar disepanjang dry band yang terbentuk disekitar pin insulator. Dry band tersebut tercipta akibat terjadinya arus bocor seperti yang kita sebut sebelumnya.
Ketika dry band tersebut tidak mampu menahan stress tegangan akibat distribusi tegangan di permukaan insulator, terjadilah proses scintillation atau terbentuknya kilatan-kilatan menyerupai flash. Dengan meningkatnya intensitas arus saat proses scintillation, distribusi tegangan berubah ke arah linear yang mengindikasikan penurunan kekuatan insulasi akibat lapisan kontaminan pada permukaan insulator dan efek akibat pengeringan lapisan kontaminan tersebut akibat arus bocor yang mengarah ke arus surja sehingga meningkatkan resistansi permukaan sehingga menurunkan sifat kapasitansi insulator.
Flashover ditentukan oleh kekuatan flashover (flashover strenth) pada lapisan kontaminan sebagai yang menyangga distribusi tegangan sesaat sebelum terjadinya flashover. Lapisan kontaminan tersebut apa bisa membentuk dry band pada sepanjang insulator maka dapat menyebabkan terjadinya flashover.
Mekanisme Flashover pada Insulator String
Mekanisme flashover pada insulator string terjadi dalam beberapa fase berbeda. Rangkaian ekuivalen dari string insulator direpresentasikan oleh rangkaian kapasitor seperti gambar berikut.
Saat terjadi proses pembasahan pada permukaan insulator, impedansi permukaan tersusun oleh kombinasi kapasitansi dan resistansi. Nilai dari resistansi dipengaruhi oleh efek pengeringan lapisan kontaminan oleh arus bocor yang merupakan fungsi dari distribusi tegangan disepanjang string.
Pada umumnya stress tegangan tinggi terkonsentrasi pada bagian hot insulator. Pada bagian ini, lapisan ini terjadi penumpukan lapisan kontaminan yang mengering karena temperatur pada bagian bawah insulator cendrung lebih tinggi. Saat proses pembahasah terjadi lebih lanjut, bagian bawah insulator tersebut tidak bisa menahan stress tegangan dan terbentuklah partial discharge pada bagian bawah insulator yang merambat ke arah atas (ground). Proses pelepasan partial discharge tersebut menyebabkan tegangan lebih pada insulator sehingga memicu munculnya arus surja dengan besaran sekitar 500 sampai 700 mA rms. Efeknya adalah apabila pantial discharge pada dry band terjadi di sepanjang string, maka terjadi lompatan arus hubungsingkat melalui permukaan dry band tersebut.
Pengaruh Flashover Voltage Akibat Kontaminan
Tingkat kontaminasi alami seperti penggaraman dari laut diasesmen dengan menentukan tingkat deposit kontaminan pada permukaan insulator. Tingkat kontaminan tersebut ditentukan oleh jumlah dari senyawa sodium klorida (NaCl) yang dibutuhkan untuk suatu larutan yang berada pada suatu permukaan dapat menghantarkan listrik, satuannya mg/cm^2.
Direkomendasikan untuk mengambil sample pada top dan bottom pada insulator suspensi karena pada umumnya, kondisi bottom insulator suspensi untuk cendrung lebih kotor oleh kontaminan dibanding top insulator. Alasannya adalah karena pada bagian top insulator, lebih mudah basah dan tercuci oleh air hujan, sementara pada bottom insulator, karena dipengaruhi oleh temperatur konduktor, bagian bottom cendrung lebih cepat mengering dan tidak mudah tercuci oleh air hujan.
Pada grafik di atas menggambarkan laju tegangan flashover dengan merubah tingkat endapan kontaminan garap pada top insulator. Dari grafik tersebut, meskipun bagian top insulator dibersihkan (ESDD ≤ 0.005 mg/cm^2), tegangan flashover hanya ditingkatkan sebesar 18%.
Referensi:
- Transmission Line Reference Book 345 kV and Above 2nd Edition. EPRI. 1982