Fenomena partial discharge merupakan fenomena pelepasan muatan yang kerap terjadi di bagian isolasi baik bagian rongga dalam maupun bagian permukaan diakibatan terdapat beda potensial pada sebuah isolasi. Fenomena ini bisa berujung dengan terjadinya kegagalan isolasi jika dibiarkan pada jangka waktu panjang.
IEC Standard, IEC 60270 menyatakan “Partial Discharge” merupakan peluahan listrik secara lokal yang menghubungkan secara parsial atau sebagian dari isolasi diantara konduktor dan yang terjadi baik di permukaan majaupun di dalam”.
Fenomena ini hanya bisa terjadi pada saat suat beban kelistrikan memenuhi 2 kriteria; diantaranya terdapat medan listrik melewati nilai breakdown dan terdapat elektron bebas. Partial discharge terjadi pada isolasi berbahan Padat, Cair maupun Gas. Kegagalan bersifat permanen jika terjadi pada isolasi berbahan padat, namun pada isolasi berbahan cair dan gas hanya bersifat sementara. Alur terjadinya kegagalan pada isolasi berbahan padat yaitu pertama terjadinya kegagalan instrinsik, elektro mekanik, streamer, thermal dan kegagalan erosi. Sedangkan pada isolasi berbahan cair jika terdapat kavitasi atau adanya butiran pada zat cair dan tercampurnya isolasi berbahan cair. Mekanisme townsend dan streamer ialah dua mekanisme kegagalan isolasi pada isolasi berbahan gas.
Kelistrikan
Penurunan kualitas (degradasi) dari bahan isolasi disebabkan oleh energi yang dilepaskan dari gangguan partial discharge. Penurunan kualitas (degradasi) ini dapat menimbulkan lintasan (track) menyerupai pohon yang terdapat di permukaan bahkan menembus isolasi. Lintasan (track) ini nantinya akan berubah menjadi bahan konduksi disebabkan karbon dari degradasi kualitas isolasi.
Tekanan listrik akan selalu berpusat di ujung hambatan lintasan (track) menyerupai pohon tadi sehingga panjang rambatnya akan bertambah panjang jika fenomena ini terjadi dalam jangka panjang. Fenomena Partial Discharge biasanya terjadi ketika sebuah isolasi sudah digunakan terlalu lama, cacatnya isolasi, ataupun buruknya kualitas isolasi, kemudian kegagalan isolasi ini akan merambat terus dan terjadi pengikisan sehingga isolasi ini tidak dapat menahan dan akan berakibat terjadinya flashover atau biasa dikenal kegagalan isolasi total.
Ketika fenomena partial ini ada, maka akan timbul gejala-gejala lepasnya energi. Adapun bentuk dari lepasnya energi ini diantaranya:
- Elektromagnetik: cahaya, panas, radio;
- Akustik: ultrasonik, audio;
- Gas: oksida nitrat, ozon;
Kegagalan isolasi diawali dengan terjadinya fenomena partial discharge. Hal ini akan berdampak buruk jika terjadi pengikisan secara terus menerus sehingga akhirnya terjadi kegagalan isolasi total. Resiko ini akan semakin tinggi jika semakin tinggi tegangan yang digunakan pada system tersebut. Fenomena ini terjadi hanya pada tegangan AC (Alternating Current) dengan nilai melebihi 2000V bahkan melebihi nilai tersebut.
Parameter yang diukur pada fenomena partial discharge diantaranya:
- Tegangan Insepsi
Tegangan insepsi biasa dikenal dengan sebutan tegangan maksimum. Sebelum fenomena partial discharge timbul maka diukur tegangan maksimumnya. - Muatan (q)
Merupakan ukuran besarnya arus dan waktu PD. Interpretasinya berdasarkan dari fakta bahwa muatan PD adalah integral dan arus selama satu siklus penuh. Interpretasi lain adalah besarnya energi PD yang sebanding kuadrat muatan PD. - Sudut fasa terjadinya PD (ϴ)
Menjelaskan sifat fisis dari PD. Partial Discharge hanya bias terjadi saat ada electron bebas yang mengakibatkan avalanche dan sudut fasa akan menunjukkan sifat stokastik ini. - Banyaknya kejadian (n) persiklus
Hal ini menyatakan tingkatan aktifitas fenomena partial discharge yang berhubungan dengan umur serta kondisi isolasi tersebut.
Parameter kuantitas Partial Discharge:
Kuantitas dari Partial Discharge menunjukkan seberapa besar kegagalan tersebut terjadi. Ada beberapa parameter kuantitas Partial Discharge yang dapat dilihat dari sebuah pendeteksian:
1. Magnitude Partial Discharge, dengan satuan millivolt (mV) atau picocoulomb (pC) yaitu ukuran atau volume kegagalan. Berdasarkan magnitude partial discharge, ada beberapa bentuk kegagalan yang dapat terjadi, yaitu:
- 10 – 50 pC belum terjadi kegagalan isolasi;
- < 300 – 500 pC awal terjadi penurunan kualitas isolasi;
- 1000 – 3000 pC perkembangan kegagalan, pada isolasi kertas sudah terjadi kegagalan sempurna;
- 10.000 – 100.000 terjadinya kerusakan tahanan isolasi minyak;
2. Pulse count, dengan satuan pulse per second (pps) menunjukkan jumlah atau pertumbuhan kegagalan.
3. Intensitas atau daya Partial Discharge, dengan satuan milliwatt (mW) yaitu sejumlah daya perusak yang dihasilkan oleh kegiatan Partial Discharge.
4. Partial Discharge Signature, yaitu menunjukkan fasa dan tipe dari kegagalan.
Dengan menggunakan analisis sederhana,
- 𝐶 = 𝑄 𝑉
Keterangan:
- C = Kapasitansi bahan dielektrik;
- Q = Muatan yang mengalir pada bahan dielektrik;
- V = Tegangan yang diberikan pada bahan dielektrik;
Mudah-mudahan artikel ini dapat menambah wawasan kamu tentang kelistrikan. Masih banyak pembahasan tentang partial discharge. Tunggu untuk postingan selanjutnya 🙂
(Author – Chandra Kharisma S).
