Klasifikasi Partial Discharge

Partial discharge diklasifikasikan menjadi tiga berdasarkan lokasi dan mekanisme terjadinya PD tersebut yaitu : internal discharge, surface discharge, dan corona discharge.

a.      Internal Discharge

Internal discharge terjadi pada void (rongga) atau permukaan konduktor yang runcing di dalam volume material isolasi padat atau cair. Pada sistem kelistrikan, bahan isolasi menjadi pemisah antara konduktor dan ground. Bahan isolasi padat mempunyai permitivitas relatif e_r besar sekitar 3, sedangkan udara
atau gas biasanya dianggap 1. Dengan demikian bila di dalam isolasi padat terdapat void yang berisi gas, maka pada saat beroperasi, gas menahan tekanan medan listrik yang lebih besar dibanding isolasi padat seperti yang gambar 1. Padahal kekuatan isolasi gas jauh lebih kecil dari isolasi padat. Dengan demikian, pada saat isolasi padat masih menahan kuat medan listrik jauh di bawah ambang kekuatannya, gas yang berada di dalam void mungkin sudah tidak mampu lagi menahan kuat medan listrik yang dialaminya. Akibatnya gas sudah mengalami breakdown, sementara isolasi padat masih dalam kondisi sehat. Kejadian ini disebut dengan partial discharge yang lokasi dan mekanisme terjadinya akibat adanya internal discharge.

Bila di dalam kabel atau peralatan berisolasi polimer padat terdapat tonjolan atau permukaan konduktor yang runcing menyerupai ujung jarum pada interface antara lapisan isolasi polimer dan konduktor maka tekanan medan listrik terpusat pada ujung jarum tersebut sehingga bagian isolasi yang berada pada ujung jarum mengalami tekanan medan listrik yang lebih tinggi yang dapat mengakibatkan terjadinya peristiwa partial discharge. Titik ujung lancip yang asli biasanya sangat kecil untuk dapat diidentifikasi dan terbentuk dari ketidakteraturan yang normal dari batas setiap material. Pada medan listrik beberapa ratus kV/mm, elektron yang terinjeksi tidak dapat menghilangkan energi kinetik yang diperoleh dari medan listrik dalam interaksi elastis dengan molekul polimer dan lalu meningkatkan energi elektron hingga elektron tersebut mencapai energi beberapa eV yang cukup tinggi untuk interaksi tak elastis yang memicu eksitasi molekul, membangkitkan pasangan elektron/hole atau bahkan gangguan pada ikatan molekul polimer.

Gambar distribusi medan listrik pada void dan permukaan konduktor yang runcing

Dalam skala laboratorium dipresentasikan dengan geometri atau elektroda jarum-bidang, bila pengaruh muatan ruang pada pengurangan medan diabaikan dan bila jarak antarelektroda (d) jauh lebih besar daripada radius ketajaman jarum (r), dan tegangan yang diterapkan (V) maka medan listrik maksimum (Em) di sekitar ujung jarum telah dinyatakan oleh Mason dengan persamaan :

dengan :

V = tegangan yang diterapkan (kV)

 r  = jari-jari pada bulatan ujung jarum (mm)

d  = jarak antara elektroda (mm)

Gambar Elektroda Jarum Bidang 

b.      Surface discharge

Surface discharge atau pelepasan muatan permukaan adalah pelepasan muatan dari konduktor ke media gas atau cair dan terjadi pada permukaan material isolasi padat yang tidak tertutupi oleh konduktor.

Gambar Konsep dasar surface discharge

            Bila pada suatu sistem peralatan berisolasi padat terjadi peristiwa pelepasan muatan permukaan ini, maka arus akan mengalir pada permukaan isolasi. Besar arus permukaan ini ditentukan oleh tahanan permukaan sistem isolasi. Arus ini sering juga disebut arus bocor atau arus yang menyelusuri permukaan isolasi. Arus bocor menimbulkan panas yang mengakibatkan terjadinya penguraian bahan kimia yang membentuk permukaan isolasi. Efek nyata dari penguraian ini adalah timbulnya jejak arus atau saluran aliran arus pada permukaan isolasi sehingga menyebabkan kenaikan tegangan pada daerah sekitarnya yang selanjutnya akan menimbulkan tekanan dielektrik yang berlebihan pada sistem isolasi. Proses ini berjalan terus-menerus sehingga akhirnya terjadi suatu kegagalan. Gejala ini dinamakan gejala tracking.

c.      Corona Discharge

            Korona atau corona discharge adalah peristiwa pelepasan muatan pada media isolasi cair atau gas yang berada di sekeliling konduktor. Korona disifatkan sebagai terjadinya pelepasan muatan yang bermula dari suatu kawat atau konduktor bila nilai medan listrik pada permukaaan kawat tersebut melampaui nilai tertentu. Pelepasan muatan ini pada umumnya terjadi pada gas atau udara. Pelepasan muatan ini terjadi karena adanya ionisasi dalam udara yaitu lepasnya elektron dari molekul udara akibat  radiasi ultraviolet, radiasi radioaktif, radiasi sinar kosmis dan sebagainya. Oleh karena lepasnya elektron, maka apabila di sekitarnya terdapat medan listrik maka elektron – elektron bebas ini mengalami gaya yang mempercepat geraknya sehingga terjadi benturan dengan molekul lain. Akibatnya timbul ion-ion dan elektron-elektron baru. Proses ini berjalan terus- menerus dan jumlah elektron bebas semakin banyak.

Gambar Konsep dasar Corona discharge

          

Korona sering terjadi pada kawat transmisi tegangan tinggi dan tegangan ekstra tinggi terutama pada bagian yang kasar, runcing atau kotor. Korona mengeluarkan cahaya berwarna ungu muda, suara mendesis dan menimbulkan panas.

sumber (bahan ajar kuliah gejala medan tinggi UNDIP)