Perbaikan kinerja isolator keramik tegangan tinggi pasangan luar menggunakan pelapis Room Temperature Vulcanized (RTV) silikon dengan aditif nano silika

Prof.Dr.Ir. Suwarno, M.T
STEI-ITB

Dr.Eng. Rachmawati, S.T., M.Eng.
STEI-ITB

Retno Aita Diantari, S.T., M.T.
STEI-ITB

Della Vega Zulfa, S.T., M.T.
STEI-ITB

Abstrak
Indonesia menghadapi tantangan keandalan sistem transmisi listrik akibat polusi di wilayah industri dan pantai. Penelitian ini meningkatkan kinerja isolator keramik tegangan tinggi dengan pelapis Room Temperature Vulcanized (RTV) silikon yang mengandung nano silika (nSiO2). Penambahan nSi02 meningkatkan hidrofobisitas dan resistivitas permukaan, mengurangi arus bocor. Beberapa komposisi nSiO2 diuji untuk menemukan konsentrasi optimal, dengan alternatif pencampuran material gondorukem untuk peningkatan performa lapisan.

Keyword: nanosilica filler, RTV Silicone Rubber arus bocor, isolatorpasangan luar.

Latar Belakang
Keandalan sistem kelistrikan sangat dipengaruhi oleh isolator tegangan tinggi, yang menyumbang hingga 35% terhadap kegagalan sistem. Di daerah berpolusi, seperti kawasan industri dan pantai, polutan meningkatkan konduktivitas permukaan isolator, memicu arus bocor, dry band arcing, hingga flashover. Hal ini menyebabkan gangguan signifikan, terutama di Indonesia dengan iklim tropis dan garis pantai yang panjang.
Penelitian ini bertujuan meningkatkan kinerja isolator dengan pelapis Room Temperature Vulcanized (RTV) silikon yang mengandung nano silika (nSiO2). Aditif ini meningkatkan hidrofobisitas dan ketahanan terhadap polusi, mengurangi risiko arus bocor dan korosi. Solusi ini diharapkan dapat mendukung keandalan sistem transmisi listrik di wilayah tropis berpolusi tinggi (Gambar 1).

49a — Gambar 1. lsolator pasangan Iuar pada menara transmisi dan rantai isolator yang mengalami kegagalan.

Metode Penelitian

Pada penelitian ini, 2 alternatif material baru digunakan, yaitu material matriks karet silikon dengan partikel pengisi nanosilica dengan diameter ~11 nm (Gambar 4), dan material Gondorukem dicampur dengan matriks karet silikon. Pada kedua campuran material, dilakukan optimisasi komposisi material melalui uji permitivitas, resisitivitas permukaan, dan hidrofobisitas.

Material campuran dengan komposisi optimum dipilih dan kemudian diaplikasikan pada isolator keramik dengan metode semprot (spraying). Selanjutnya, uji arus bocor, hidrofobisitas, dan uji SEM dilakukan pada sample isolator dengan/tanpa lapisan, seperti pada Gambar 2.

Uji arus bocor dilakukan menggunakan set up peralatan sebagaimana ditunjukan pada Gambar 3 dengan berbagai kondisi sebagaimana tertulis pada Tabel 1.

NaCl dan kaolin digunakan sebagai polutan. 512,65 mg NaCl sebagai ESDD dan 2563,24 mg kaolin sebagai NSDD. Menurut IEC 60815 (2008), konsentrasi ini menunjukkan tingkat keparahan polusi lokasiyang sangat tinggi.

Hasil Penelitian & Analisis

Hasil uji TEMdan Distribusi diameter partikel pengisi nanosilika.

Karakteristik Elektrik Pelapis RTV Sir/n SO2

Hasil Uji Hidrofobisitas Pelapis RTV SiR/n SiO2

Komposisi optimal untuk lapisan RTV SIR/nSiO2 adalah 4 wt% nSiO2 dengan sifat:

Tahanan permukaan tertinggi (Gambar 5)
Permitivitas: Peningkatan signifikan pada 4 dan 4,5 wt%, kinerja optimal (Gambar 5).
Permukaan hidrofobik dengan sudut kontak lebih besar dari 90° (Gambar 6)

Hasil uji yang sama dengan material Gondorukem/RTV SIR menunjukkan hasil bahwa penambahan 5 wt% gum rosin pada karet silikon RTV dapat meningkatkan karakteristik bahan pelapis isolator yang ditunjukkan dengan peningkatan sudut kontak sebesar 7,85° dan penurunan besarnya arus bocor hingga 9,42% pada kelembaban relatif 70%, 7,1% pada kelembaban relatif 80% dan 10,02% pada kelembaban relatif 90%, jika dibandingkan dengan pelapis RTV SIR saja 131.

Kesimpulan
Modifikasi material karet silikon RTV berhasil diimplementasikan yaitu dengan penambahan aditif nanosilica dimana 4 wt% adalah konsentrasi optimumnya. Sebagai alternative, material alam Gondorukem juga dapat meningkatkan karakteristik permukaan pelapis jika dicampurkan dengan material karet silikon RTV dengan komposisi 5 wt%/95wt%.
Modifikasi material tersebut, meningkatkan hidrofobisitas, permitivitas, resistivitas permukaan, sehingga dapat menekan besar arus bocor pada permukaan isolator. Penurunan cross product arus bocor dan THD adalah sbb.

27-52% untuk kondisi kabut garam
12-31% untuk kondisi kabut bersih
68-76% untuk kondisi kering

Referensi/Output
[1] Della Vega Zulfa, et al, ICE3IS, online, Indonesia, Agustus 2024 (presented).
[2] Agustinus D. Nalendra, et al, ICPERE 2024, 11B-7, Nov 2024 (presented).
[3] Retno A. Diantari, et al, Emerging Science Journal, Nov 2024 (submitted).