Pengujian Isolasi Padat Pada Peralatan Listrik

Teknik, Standar dan Instruksi Fasilitas

United States Departement of Interior

Bereau of reclamation

Desember 1991

A. Definisi

Resistansi isolasi dari suatu isolasi didefinisikan sebagai resistansi (dalam megohm) yang ditimbulkan oleh isolasi karena diterapkan tegangan DC. Arus yang dihasilkan disebut arus isolasi dan terdiri dari dua komponen yang utama.

a. arus yang mengalir di dalam isolasi, dan terdiri atas:

(1) Arus kapasitansi (2) Arus dielektrik absorpsi(3) Arus konduksi tetap

b. arus yang mengalir diatas permukaan isolasi, dan disebut arus bocor.

B. Teori Pengukuran Resistansi Isolasi dan Absorpsi Dielektrik

Ketika suatu tegangan dc dari suatu tegangan tinggi, instrumen test dc isolasi tiba-tiba diterapkan pada isolasi, arus isolasi akan mulai pada suatu nilai yang tinggi, secara berangsur – angsur berkurang, dan akhirnya mencapai level off kenilai yang stabil. Resistansi isolasi awal yang rendah disebabkan oleh arus kapasitansi charging awal yang tinggi. Arus kapasitansi ini dengan cepat berkurang ke suatu nilai yang dapat diabaikan ( pada umumnya 15 detik.). Resistansi isolasi awal yang rendah sebagian disebabkan oleh arus Absorpsi dielektrik awal yang tinggi. Arus ini juga berkurang berdasarkan waktu, tetapi lebih secara berangsur-angsur, membutuhkan dari 10 menit sampai beberapa jam untuk mencapai nilai yang dapat diabaikan. Resistansi isolasi bervariasi seperti halnya ketebalan dan kebalikannya sebagai area isolasi yang diuji. Suatu kurva yang diplot antara arus isolasi dan waktu ( atau resistansi isolasi dan

waktu ) dikenal sebagai kurva dielektrik absorsi.

C. Skill Yang Dibutuhkan dalam Pengukuran Resistansi Isolasi dan Absorpsi Dielektrik

Masing - masing faktor error yang besar pada pengukuran resistansi isolasi dan error ini tidak boleh ditujukan karena ketidakakuratan instrumen pengukuran. Diskusi ini menerapkan test pada isolasi lilitan stator generator, tetapi juga menerapkan secara umum pada semua isolasi dari semua mesin listrik, kabel, trafo, dan peralatan lain kecuali isolator porselin, dan arrester.

Lilitan medan isolasi tegangan rendah seharusnya diuji dengan suatu sumber tegangan tidak lebih tinggi dari 500 volt, untuk menghindari kerusakan isolasi. Sebelum rotor medan diuji, sikat harus diangkat dan isolasi slip-ring secara hati-hati dibersihkan. Resistansi isolasi medan rotor sama pentingnya seperti resistansi isolasi stator.

D. Efek Injeksi Sebelumnya.

Satu faktor yang mempengaruhi pengukuran isolasi dan dielektrik absorsi adalah injeksi sebelumnya pada isolasi. Injeksi mungkin berasal dari operasi normal dari suatu generator dengan netral tidak digroundkan, atau dari suatu pengukuran resistansi isolasi sebelumnya. Ini akan aman jika lilitan generator tetap digroundkan selama test pada lilitan dilakukan.

E. Efek Suhu/Temperatur

Resistansi isolasi bervariasi berkebalikan dengan temperatur untuk material yang terisolasi.

F. Efek Kelembaban

Efek dari kelembaban yang dapat masuk isolasi suatu lilitan motor atau generator dari udara basah/uap atau dapat masuk lilitan suatu trafo yang disebabkan minyak, akan membuat suatu perbedaan besar pada resistansi isolasi. Ini dengan jelas ditunjukkan oleh kurva gambar 1.

Gambar 1. Kurva absorpsi dielektrik sebelum dan setelah pengeringan awal pada Unit generator Grand Coulee 108,000-kVA, 120-r/min, 13.8-kV, 60-Hz.

G. Efek Penuaan

Isolasi dengan semisolid, seperti mika-aspal, mengalami suatu proses penurunan berapa lama kemudian. Proses penurunan ini meningkatkan arus dielektrik absorpsi yang diterapkan pada isolasi, dan kemudian insulation resistance meter atau tegangan tinggi, pengukuran dc test menunjukkan suatu penurunan resistansi isolasi dengan bertambahnya umur. Efek penuaan semakin nyata pada arus bocor

utamanya peningkatan keretakan atau kontaminasi.

H. Index Polarisasi

Kecuraman kurva absorpsi dielektrik menunjukkan temperatur yang mengindikasikan kekeringan relatif dari isolasi. Kecuraman ini dinyatakan dalam "index polarisasi" dan digambarkan sebagai sebagai berikut:

Index polarisasi = R10/R1 = I1/I10

( jika tegangan adalah tetap)

di mana:

R10 = resistansi isolasi pada menit ke-10 (megohm).

R1 = resistansi isolasi pada menit ke 1 (megohm)

I1 = arus isolasi pada menit ke-1

I10 = arus isolasi pada menit ke-10

Tabel 1 menunjukkan index polarisasi untuk keempat kurva dari gambar 1. Data ini mengindikasikan perbedaan index polarisasi antara isolasi kering dan lembab lebih menunjukkan pada temperatur yang lebih tinggi dan oleh karena itu, test kering/panas lebih sensitif. Peningkatan index polarisasi dengan pengeringan juga digambarkan pada kurva gambar 2 dari 1 sampai 10.

Tabel 1. Nilai index polarisasi minimum untuk mesin AC.

Kurva gambar 1

Kondisi Isolasi

Suhu

(°C)

IP

A Lembab 36 1,88B Lembab 75 2,50C Kering 75 3,11D Kering 36 2,16IEEE Standard No. 43 mengindikasikan nilai IP minimum yang direkomendasikan untuk mesin ac: Isolasi klas A = 1,5Isolasi klas B = 2,0Isolasi klas C = 2,0

Gambar 2. Nilai resistansi dalam 1 dan 10 menit selama proses pengeringan dari generator 37500-kVA, 13.8-kV.

I. Prosedur Pengujian

Prosedur pengujian untuk test dielektrik absorsi adalah:

a. Hot resistance test

Mematikan operasi mulai dari beban penuh sedikitnya 4 jam, atau sampai temperatur distabilkan:

(1) Memutuskan peralatan yang akan diuji dari peralatan lainnya dengan membuka breaker/pemutus tenaga. Memutus trafo tenaga atau peralatan lain yang menyambung antara fasa dan ground atau netral dan ground.

(2) Melepas hubungan ground, sambungkan ke resistansi isolasi tester, dan mulai pembacaan absorpsi dielektrik. Berikan pembacaan pada interval 1 menit untuk 10 menit. Lakukan test antara lilitan stator dan ground dan antara lilitan medan dan ground.

(3) Catat temperatur dari peralatan yang diuji. Gunakan rata-rata dari semua indikasi detektor temperatur resistansi, jika tersedia, atau menggunakan rata-rata pembacaan dari beberapa termometer yang ditempatkan agar supaya diperoleh rata-rata terbaik dari temperatur isolasi.

(4) Groundingkan lilitan lagi sedikitnya 10 menit.

b. Cold resistance test.

Empat sampai delapan jam setelah hot resis-tance test, ketika peralatan telah didinginkan sekitar suhu lingkungan, lakukan pengujian seperti prosedur hot resistance test.

J. Faktor Koreksi Temperatur pada Resistansi Isolasi.

Berdasarkan metoda yang mungkin digunakan untuk mengoreksi resistansi isolasi pada temperatur berapapun pada resistansi isolasi pada temperatur dasar yang dipilih, jika ini tidak mungkin melakukan test resistansi isolasi pada dua temperatur yang sangat berbeda. Metoda hanya pendekatan, sebab koefisen suhu resistansi isolasi sangat bervariasi dengan kondisi dan bahan yang berbeda dan tidak selalu konsisten untuk material yang sama. Nilai resistansi isolasi pada menit ke 10 dari kurva dielektrik absorpsi harus digunakan. Rumus untuk menentukan resistansi isolasi (Rb) pada beberapa temperatur dasar yang diinginkan (Tb) ketika resistansi yang diketahui atau yang diuji (Ra) pada temperatur (Ta) adalah:

Dimana :

f = faktor koreksi temperatur/suhu (dari kurva gambar 4)

f = 10A(Tb - Ta );

A = Koefisien suhu dari resistansi isolasi dari tabel II.

Gambar 4. Faktor koreksi temperatur resistansi isolasi.

Tabel II. Koefisien suhu dari resistansi isolasi

Peralatan Nilai rata – rata koefisien resistansi isolasi

Trafo dengan minyak, isolasi klas A

0.030

Trafo minyak 0.0173

Lilitan jangkar AC, isolasi klas A

0.033

Lilitan jangkar AC, isolasi klas B

0.0168

Lilitan jangkar DC 0.024