Isolator : Piringan Bergerigi di Jaringan Listrik

Pernahkah melihat benda seperti piring namun berbentuk kepingan-kepingan kecil bergerigi menggantung di dekat kabel listrik? Atau pernahkah melihat sejenis lempengan dari kaca yang menempel antara kabel bertegangan tinggi dengan rangka tiang listrik?

isolator rantai pada tiang listrik SUTT, sumber gambar: disini

isolator rantai keramik, sumber gambar: dokumentasi pribadi

isolator rantai kaca, sumber gambar: disini

Benda ini dinamakan isolator tegangan tinggi. Isolator tegangan tinggi atau yang biasa disebut isolator rantai merupakan salah satu komponen penting dalam suatu jaringan transmisi listrik yang terdiri dari kepingan dielektrik yang saling dipisahkan oleh konduktor. Bukan hanya di transmisi, di jaringan distribusi dan kadang di wilayah pembangkitan juga dapat kita jumpai isolator ini. Isolator berfungsi untuk mengisolasi atau memisahkan bagian yang tidak bertegangan (listrik) dengan bagian lain yang bertegangan (listrik). Karena sifatnya itulah kita juga dapat menganggap isolator rantai sebagai sebuah kapasitor karena terdiri dari susunan konduktor-dielektrik-konduktor.

susunan konduktor-solator-konduktor menyerupai susunan kapasitor

Karena sifat kapasitif yang dimilikinya dikenal 3 jenis kapasitansi pada isolator rantai. 

1. Kapasitansi yang terbentuk antara sambungan isolator (konduktor) dengan sambungan isolator lainnya yang dipisahkan oleh isolator sebagai komponen dielektrik disebut C.
2. Kapasitansi yang terbentuk antara sambungan isolator dengan tanah/bumi/menara transmisi yang dipisahkan oleh udara sebagai dielektriknya disebut Ce
3. Kapasitansi yang terbentuk antara sambungan isolator dengan konduktor fasa bertegangan tinggi disebut Ch

rangkaian pengganti isolator rantai

Adanya nilai Ce dan Ch ini membuat distribusi tegangan yang dipikul oleh masing-masing isolator menjadi tidak merata. Isolator yang terletak paling dekat dengan konduktor fasa memikul tegangan paling tinggi dibandingkan isolator yang lebih jauh. 

Isolator rantai yang dibiasanya digunakan terbuat dari keramik atau kaca. Isolator keramik memiliki keunggulan yakni antara lain:

1. Stabil, karena adanya ikatan ionik yang kuat antar atom penyusun kerammik seperti silikon dan oksigen dalam silica dan silicates.
2. Mempunyai kekuatan mekanik yang baik, sehingga penggunaan isolator keramik segaia terminal kabel, bushing dan arrester surja tidak memerlukan material lain untuk menyokong
3. Harganya relatif lebih murah. Bahan penusun keramik seperti clay, feldspar, dan quartz harganya relatif murah dan persediannya melimpah.
4. Tahan lama sebab proses pembuatan keramik yang terdiri dari beberapa proses seperti pencetakan dan pembakaran dalam mengurangi kadar air menyebabkan keramik lebih tahan lama.

Namun, isolator keramik memiliki beberapa kekurangan antara lain:

1. Mudah pecah, terhadap benturan saat pemindahan maupun instalasi.
2. Berat, Keramik memiliki massa jenis yang relatif lebih besar dari bahan lainnya sehingga akan menambah biaya yang dikeluarkan saat pengiriman maupun instalasi.
3. Berlubang akibat pembuatan yang kurang sempurna. Lubang ini dapat mengurangi daya isolasi isolator dan dapat menyebabnya tembus/breakdown di kemudian hari. (memperpendek umur isolator)
4. Mudah terpolusi. Permukaan keramik bersifat hidrofilik yang artinya permukaan keramik mudah menangkap air sehingga pada kondisi lingkungan yang berpolusi akan dengan mudah membentuk lapisan konduktif di permukaannya dan menyebabkan mengalir arus bocor pada permukaan isolator. Hal ini dapat menyebabkan kegagalan isolasi yakni flashover.

Sementara untuk kelebihan yang dimiliki isolator kaca antara lain:

1. Kuat dielektriknya tinggi sekitar 140 kV/cm
2. koefisien muai rendah
3. kuat tekannya lebih besar dari pada keramik
4. Bahannya lebih homogen daripada keramik (menghindari adanya lubang yang dapat menyebabkan breakdown)

dan kekurangannnya antara lain:

1. Uap air mudah mengembun pada permukaannya sehingga akan membentuk lintasan konduktif yang dapat menyebabkan flashover karena adanya arus bocor.
2. Mudah pecah
3. Harganya mahal

Sebagai pertimbangan dalam pemilihan material penyusun isolator rantai adalah bahwa isolator rantai  yang baik harus memiliki syarat sebagai berikut:

1. Mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi.
2. Mempunyai kekuatan mekanik yang baik
3. Mempunyai nilai resistivitas yang tinggi untuk meminimalisir arus bocor yang terjadi
4. Tidak dipengaruhi perubahan suhu
5. Tidk mudah keropos dan berlubang akibat fluida yang mungkin masuk ke dalam isolator
6. dan tentu saja harus murah (bernilai ekonomis)

Adapun bentuk isolator yang mengembang ke bawah menyerupai piringan bergerigi atau payung bertumpuk itu dimaksudkan agar air hujan yang jatuh mengenai isolator tidak langsung mengenai konduktor. Dibentuk sedemikian rupa agar lintasan yang ditempuh butiran air hujan ini lebih panjang dan diusahakan tidak jauh ke konduktor karena jika air hujan yang bersifat konduktif menyentuh konduktor fasa maka akan terjadi breakdown atau tembus dielektrik..