Penyebab Partial Discharge Pada Switchgear Tegangan Tinggi

Pelepasan sebagian adalah salah satu tanda peringatan dini yang paling penting dari kerusakan isolasi pada switchgear tegangan tinggi. Meskipun pelepasan sebagian tidak sepenuhnya menjembatani insulasi antar konduktor, aktivitas pelepasan yang berulang-ulang dapat merusak sistem insulasi secara bertahap dan meningkatkan risiko kegagalan insulasi, flashover, dan penghentian peralatan yang tidak terduga.

Memahami penyebab pelepasan sebagian dapat membantu teknisi kelistrikan mengidentifikasi kerusakan pada tahap awal dan meningkatkan keandalan switchgear sepanjang masa pakainya.

Apa itu Pelepasan Sebagian?

Pelepasan sebagian adalah pelepasan listrik lokal yang terjadi hanya pada sebagian sistem isolasi. Ini dapat terjadi di dalam rongga berisi gas, di sepanjang permukaan insulasi, di sekitar tepi konduktor yang tajam, atau di dekat cacat pada dielektrik padat atau komposit.

Fenomena ini biasanya dikaitkan dengan konsentrasi tegangan listrik lokal. Ketika medan listrik lokal melebihi kekuatan ketahanan suatu area lemah, terjadi pelepasan arus pendek. Debitnya mungkin singkat dan kecil, namun aktivitas yang berulang-ulang dapat semakin melemahkan isolasi di sekitarnya.

IEC 60270 mendefinisikan metode berbasis muatan untuk mengukur pelepasan sebagian pada peralatan, komponen, dan sistem listrik yang diuji dengan tegangan AC atau DC. Standar ini juga membahas sirkuit pengukuran, kalibrasi, pengukuran digital, dan pemisahan sinyal pelepasan sebagian dari gangguan eksternal.IEC 60270:2025

Bagaimana Pelepasan Sebagian Merusak Isolasi

1. Kerusakan Kimia Akibat Partikel Bermuatan

Selama pelepasan sebagian, elektron dan ion bergerak melalui daerah isolasi yang lemah. Partikel bermuatan energi tinggi ini bertabrakan dengan molekul isolasi dan dapat memutus ikatan kimia.

Pengeboman yang berulang dapat menyebabkan:

1、Dekomposisi rantai polimer

2. Erosi permukaan

3、Pembentukan jalur karbonisasi konduktif

4、Degradasi kimia resin epoksi dan bahan isolasi lainnya

5、Penurunan kekuatan dielektrik secara bertahap

Dalam isolasi padat, proses ini dapat memperbesar rongga internal atau membuat saluran pohon. Ketika cacat menjadi cukup besar, insulasi mungkin tidak lagi mampu menahan tegangan operasi normal atau tegangan berlebih sementara.

2. Kerusakan Termal dan Oksidatif

Pelepasan sebagian juga menghasilkan panas lokal. Meskipun energi rata-rata dari pelepasan individu mungkin rendah, pulsa berulang yang terkonsentrasi di area yang sama dapat meningkatkan suhu isolasi di sekitarnya.

Tekanan termal yang diakibatkannya dapat menyebabkan:

1. Panas berlebih lokal

2. Retak oksidatif

3, Peleburan atau karbonisasi bahan polimer

4. Hilangnya kekuatan mekanik

5, Perluasan retakan dan rongga internal

Kerusakan termal dan kerusakan kimia sering kali saling menguatkan. Ketika permukaan insulasi menjadi lebih kasar atau lebih konduktif, medan listrik lokal menjadi kurang seragam, sehingga dapat mempercepat aktivitas pelepasan lebih lanjut.

Switchgear Tegangan Tinggi dan Sistem Insulasinya

Switchgear tegangan tinggi adalah rakitan kompleks yang menggabungkan konduktor, perangkat switching, busbar, komponen insulasi, penutup grounding, dan sistem kontrol.

Tergantung pada desainnya, bahan khasnya mungkin termasuk:

1, resin epoksi

2, Silikon atau plastik rekayasa lainnya

3 、 Udara atau gas isolasi

4. Sulfur heksafluorida dalam peralatan berinsulasi gas yang berlaku

5、Isolasi keramik atau komposit

6、Tembaga, aluminium, dan bahan konduktif lainnya

Kombinasi material dan geometri yang berbeda menciptakan beberapa lokasi di mana pelepasan sebagian dapat terjadi. Kualitas manufaktur, akurasi perakitan, tegangan pengoperasian, suhu, kelembapan, kontaminasi, dan penuaan insulasi semuanya dapat memengaruhi perilaku PD.

Untuk aplikasi switchgear, persyaratan yang relevan bergantung pada desain peralatan dan kelas tegangan. Seri IEC 62271 mencakup switchgear dan controlgear tegangan tinggi, termasuk peralatan yang menggunakan insulasi padat dan gas insulasi.Seri IEC 62271

Penyebab Utama Pelepasan Sebagian pada Switchgear Tegangan Tinggi

1. Cacat pada Proses Pembuatan Isolasi

Cacat produksi adalah salah satu sumber peluahan sebagian yang paling umum pada switchgear berinsulasi padat.

Kekosongan Internal dan Gelembung Udara

Selama pengecoran, pencetakan, atau enkapsulasi epoksi, gelembung udara mungkin tertinggal di dalam insulasi. Rongga ini memiliki kekuatan dielektrik yang lebih rendah dibandingkan isolasi padat di sekitarnya.

Ketika tegangan diterapkan, medan listrik di dalam rongga menjadi lebih tinggi daripada medan rata-rata pada bahan padat. Hal ini berkaitan dengan perbedaan antara konstanta dielektrik gas di dalam rongga dan konstanta dielektrik di sekitarnya.

Akibatnya, gas di dalam rongga bisa terurai sebelum isolasi utama. Setiap pelepasan dapat memperbesar rongga, merusak permukaannya, dan pada akhirnya mengurangi kekuatan insulasi secara keseluruhan.

Partikel Asing dan Kontaminasi Material

Partikel logam, debu, kelembapan, dan kotoran lain yang masuk selama produksi dapat menciptakan titik lemah lokal. Kontaminasi konduktif dapat mendistorsi medan listrik atau membentuk jalur pelepasan antar daerah isolasi yang berbeda.

Penyebab umum meliputi:

1、Kondisi pengecoran yang tidak terkontrol dengan baik

2、Pembersihan yang tidak memadai sebelum perakitan

3. Penyimpanan komponen isolasi yang tidak tepat

4, pengawetan resin epoksi tidak mencukupi

5、Kontaminasi selama transportasi atau pemasangan

Satu cacat internal mungkin tidak langsung menyebabkan kegagalan, namun dapat menjadi lebih aktif seiring bertambahnya usia peralatan atau beroperasi di bawah tekanan listrik yang meningkat.

2. Distribusi Medan Listrik yang Tidak Merata

Medan listrik yang seragam sangat penting untuk kinerja insulasi yang andal. Titik tajam, permukaan tidak beraturan, atau benda konduktif mengambang dapat meningkatkan medan listrik lokal dan memicu pelepasan sebagian.

Gerinda dan Tepi Tajam pada Konduktor

Gerinda busbar, sudut tajam, tepi konduktor yang belum selesai, dan bentuk elektroda yang buruk dapat menghasilkan konsentrasi medan listrik yang kuat.

Dampak ini sangat signifikan pada:

1, sambungan busbar

2. Terminal kabel

3、Memindahkan kontak

4. Sambungan baut

5、Komponen pelindung

6、 Sisipan konduktif di dalam insulasi cetakan

Bahkan ketika tegangan operasi rata-rata berada dalam rating peralatan, medan lokal di dekat tepi tajam dapat melebihi tingkat awal pelepasan.

Partikel Logam Lepas atau Mengambang

Partikel logam di dalam penutup switchgear dapat bermuatan listrik atau bergerak di bawah pengaruh medan listrik. Posisi dan potensinya dapat berubah selama pengoperasian sehingga menciptakan kondisi lapangan yang tidak stabil.

Partikel tersebut dapat menyebabkan:

1、Peningkatan lapangan lokal

2、Pelepasan permukaan

3. Pulsa pelepasan terputus-putus

4、Melacak isolasi terdekat

5、Pola PD tidak stabil

Inilah salah satu alasan mengapa kebersihan dan prosedur perakitan yang ketat penting selama pembuatan dan pemeliharaan switchgear.

Permukaan Isolasi yang Terkontaminasi atau Kasar

Debu, kelembapan, minyak, dan kontaminasi lainnya dapat mengurangi jarak rambat efektif pada permukaan insulasi. Permukaan yang kasar atau rusak juga menciptakan konsentrasi medan kecil di mana pelepasan permukaan dapat dimulai.

Kontaminasi permukaan sangat penting pada peralatan yang terkena:

1、Kelembaban tinggi

2、Debu konduktif

3. Semprotan garam

4、Pencemaran industri

5、Kondensasi

6.Ventilasi buruk

Pembersihan saja mungkin tidak menyelesaikan masalah secara permanen jika permukaan insulasi sudah mengalami bekas, retakan, atau erosi.

Cacat pada Enklosur yang Dibumikan

Selungkup logam biasanya memberikan pelindung dan potensial referensi yang terkendali. Namun, pengelasan yang kasar, pori-pori, inklusi terak, dan cacat produksi lainnya dapat menimbulkan kondisi medan listrik yang tidak teratur di dekat selungkup yang dibumikan.

Cacat ini dapat berinteraksi dengan insulasi atau bagian konduktif di dekatnya dan meningkatkan risiko pelepasan. Oleh karena itu, kualitas las, geometri penutup, kontinuitas grounding, dan jarak internal harus diperiksa selama pembuatan dan inspeksi.

3. Media Dielektrik Tidak Seragam

Switchgear modern sering kali menggunakan sistem insulasi komposit di mana beberapa material bekerja sama. Misalnya, resin epoksi dapat dikombinasikan dengan plastik rekayasa, gas isolasi, sisipan konduktif, dan celah udara.

Setiap material mempunyai sifat listrik dan termal yang berbeda. Jika antarmuka dirancang atau diproduksi dengan buruk, medan dielektrik mungkin tidak terdistribusi secara merata.

Potensi masalah meliputi:

1, Ikatan yang buruk antara bahan isolasi yang berbeda

2、Konstanta dielektrik tidak merata

3、Kesenjangan pada antarmuka material

4、Delaminasi internal

5、Kelembaban terperangkap di antara lapisan

6、Kosong di sekitar konduktor yang tertanam

Gelembung internal dan pengotor selanjutnya dapat meningkatkan ketidakseragaman media dielektrik. Di bawah tegangan operasi, daerah ini mungkin mengalami tekanan listrik yang lebih besar daripada isolasi di sekitarnya dan menjadi titik awal pelepasan sebagian.

Faktor Lain Yang Mempengaruhi Partial Discharge

Pelepasan sebagian tidak hanya disebabkan oleh cacat produksi. Beberapa kondisi pengoperasian dan lingkungan dapat meningkatkan aktivitas pembuangan.

Tegangan Operasi

Ketika tegangan yang diberikan meningkat, medan listrik di daerah lemah juga meningkat. Cacat yang tetap tidak aktif pada tegangan normal dapat menghasilkan pelepasan terukur selama kejadian tegangan lebih, uji ketahanan, atau kenaikan sementara tegangan sistem.

Suhu

Suhu mempengaruhi sifat insulasi, tekanan gas, pemuaian material, dan kondisi antarmuka. Ekspansi termal dapat memperbesar celah yang ada atau memberikan tekanan tambahan pada komponen isolasi yang terikat.

Kelembaban dan Kondensasi

Kelembapan dapat mengurangi resistensi insulasi permukaan dan meningkatkan pelepasan permukaan. Kondensasi sangat berbahaya bila udara hangat dan lembap memasuki kompartemen switchgear yang lebih dingin.

Penuaan Isolasi

Tekanan listrik, termal, dan mekanis jangka panjang dapat menyebabkan penuaan isolasi. Penuaan dapat menyebabkan keretakan, perubahan warna, erosi, delaminasi, dan peningkatan penyerapan air, yang semuanya dapat meningkatkan kemungkinan terjadinya pelepasan sebagian.

Stres Mekanis dan Getaran

Sambungan yang longgar, getaran, dan pemuaian panas yang berulang dapat menimbulkan celah kecil di antara komponen insulasi. Kesenjangan ini dapat menjadi lokasi pembuangan, terutama di dekat busbar, terminasi kabel, dan konduktor tertanam.

Mendeteksi Pelepasan Sebagian di Switchgear

Pengujian PD digunakan untuk mengidentifikasi aktivitas pelepasan sebelum berkembang menjadi kegagalan isolasi yang serius. Tergantung pada peralatan dan tujuan pengujian, insinyur dapat mengevaluasi muatan nyata, besaran pelepasan, pola penyelesaian fase, pengulangan pulsa, dan perubahan seiring waktu.

Tes yang andal harus mencakup:

1, Alat ukur dan susunan sensor yang sesuai

2、Kalibrasi sistem pengukuran yang tepat

3, Kontrol efektif terhadap gangguan eksternal

4. Landasan dan pelindung yang benar

5、Tegangan uji stabil dan kondisi lingkungan

6、Perbandingan dengan batasan teknis dan catatan pengujian sebelumnya

Weshine Electric adalah produsen profesional yang didedikasikan untuk penelitian, pengembangan, dan produksi peralatan pengujian dan pengukuran tegangan tinggi. Dilengkapi dengan bengkel produksi terstandar dan laboratorium kalibrasi independen, pabrik ini secara ketat mengikuti standar IEC dan sistem manajemen mutu ISO untuk memastikan setiap instrumen menghasilkan kinerja pengujian yang stabil, berulang, dan tahan interferensi untuk aplikasi industri tenaga listrik global.

Penguji Pelepasan Sebagian Digital GDJF-2007 dikembangkan secara independen dan dikalibrasi oleh pabrik oleh Weshine Electric. Ini dapat digunakan untuk pengukuran dan analisis pelepasan sebagian digital pada peralatan tegangan tinggi.  Dalam aplikasi praktis, instrumen ini dapat mendukung evaluasi besaran PD, pola pelepasan, dan kondisi isolasi. Konfigurasi pengujian yang tepat dan kriteria penerimaan harus dipilih sesuai dengan desain switchgear, standar yang berlaku, dan dokumentasi teknis pabrikan.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa penyebab paling umum dari pelepasan sebagian pada switchgear?

Penyebab umumnya termasuk rongga internal, gelembung udara, kotoran, tepi konduktor yang tajam, kontaminasi permukaan, antarmuka insulasi yang buruk, dan distribusi medan listrik yang tidak merata.

Apakah keputihan sebagian bisa dilihat secara langsung?

Biasanya, pelepasan sebagian tidak dapat terlihat selama pengoperasian normal. Hal ini biasanya dideteksi melalui metode pengukuran listrik, ultrasonik, atau khusus lainnya.

Apakah pelepasan sebagian selalu berarti kegagalan peralatan secara langsung?

Tidak. Pelepasan sebagian dapat terjadi secara bertahap. Namun, aktivitas PD yang terus-menerus atau meningkat menunjukkan kerusakan isolasi dan memerlukan evaluasi profesional.

Bagaimana tepi busbar yang tajam menyebabkan pelepasan sebagian?

Tepi yang tajam memusatkan medan listrik. Lahan lokal bisa menjadi jauh lebih kuat dibandingkan medan rata-rata, sehingga pelepasan muatan mulai terjadi di dekat tepian.

Bagaimana cara mengurangi pelepasan sebagian pada switchgear?

Langkah-langkah efektif termasuk meningkatkan produksi isolasi, menghilangkan gerinda, mengendalikan kebersihan, mencegah kelembaban, mengoptimalkan penilaian medan listrik, meningkatkan landasan kandang, dan melakukan pengujian PD secara teratur.

Kesimpulan

Pelepasan sebagian pada switchgear tegangan tinggi biasanya merupakan hasil dari kombinasi cacat isolasi, konsentrasi medan listrik, bahan dielektrik yang tidak seragam, kondisi lingkungan, dan penuaan jangka panjang.

Rongga internal, kotoran, tepi busbar yang tajam, partikel logam yang mengambang, permukaan yang terkontaminasi, dan antarmuka insulasi yang buruk semuanya dapat menimbulkan tekanan listrik lokal. Setelah pelepasan dimulai, erosi kimia dan kerusakan termal secara bertahap dapat melemahkan insulasi.

Pengujian pelepasan sebagian secara rutin memberikan informasi berharga tentang kondisi isolasi dan membantu tim pemeliharaan mengidentifikasi masalah yang berkembang sebelum terjadi kegagalan besar. Untuk diagnosis yang akurat, pengujian harus dilakukan oleh profesional yang berkualifikasi dengan menggunakan peralatan dan prosedur yang dikalibrasi dengan benar dan sesuai dengan standar yang berlaku.

Didukung oleh penelitian dan pengembangan internal, produksi pabrik terstandar, dan kalibrasi kualitas yang ketat, Weshine Electric terus menyediakan instrumen pengujian tegangan tinggi yang andal dan solusi teknis profesional untuk pemeliharaan gardu induk, inspeksi jaringan listrik, dan diagnosis sistem tenaga industri di seluruh dunia. Jangan ragu untuk menghubungi tim kami untuk mendapatkan lembar data teknis, solusi pengujian khusus, dan dukungan grosir pabrik.