Insulation Resistance Test – Part II

 

Tegangan Injeksi pada Insulation Resistance Test (IRT)

Pada dasarnya, besarnya injeksi tegangan DC pada lilitan sebisa mungkin lebih rendah dari tegangan nominal operaasi mesin. Hal ini akan lebih sensitif ketika diaplikasikan pada mesin kecil, mesin tegangan rendah dan isolasi dalam keadaan lembab. Apabila tegangan terlalu tiggi, dikhawatirkan isolasi akan mengalami stress sehingga isolasi akan menjadi rusak. Tentu saja hal ini harus dihindari karena sifat dari IRT adalah non-destructive test (pengujian tidak merusak).

IRT biasanya dilakukan dengan menginjeksikan tegangan DC 500-10 000 volt. Tegangan yang diinjeksikan bervariasi berdasarkan tabel 1. Lama waktu injeksi yang digunakan adalh 1 menit. Sebagai catatan, tegangan lilitan berarti tegangan phase-to-phase untuk mesin 3 fasa, sedangkan untuk mesin satu fase atau DC berarti tegangan line-to-ground.

Table 1. Tabel Tegangan Injeksi untuk Berbagai Tegangan Operasi

Setelah IRT selesai dilakukan, sebaiknya winding digroundkan. Hal ini bertujuan untuk membuang muatan setelah injeksi tegangan DC (discharge current).

Polarization Index (PI) Test

Apabila IRT diaplikasikan lebih dari 1 menit sebagaimana prosedur biasa, maka kondisi isolasi yang berbeda akan memberikan karakteristik yang berbeda pula. Dengan kata lain, IRT lebih dari 1 menit dapat memberikan informasi mengenai kondisi isolasi dengan lebih spesifik. Dengan demikian, muncullah satu tes tambahan untuk melengkapi prosedur IRT yang disebut Polarization Index (PI). PI didefinisikan sebagai perbandingan antaara IRT_10min terhadap IRT_1min. Meskipun data yang digunakan pada kalkulasi adalah data pengukuran 1 menit dan 10 menit, namun data pada beberapa titik harus tetap dicatat. Data ini nantinya dapat digunakan sebagai bahan evaluasi tambahan (akan dibahas pada bagian selanjutnya). Data pengukuran yang direkomendasikan untuk dicatat adalah data pengukuran ke 15s, 30s, 45s, 1 min, 1.5 min, 2 min, 3 min, 4 min, 5 min, 6 min, 7 min, 8 min, 9 min dan 10 min. 

to be continued....

Paiton, 22 Dec 2015 19:59 

Insulation Resistance Test – Part I

Foreword

Meskipun energi elektrik memiliki fleksibilitas konversi yang praktis, namun bentuk energi ini memiliki bahaya yaang luar biasa. Dengan demikian, keberadaan energi ini harus diiosilasi dari lingkungan sekitarnya. Pengisolasian ini bertujuan tidak hanya untuk keselamatan manusia, namun juga bertujuan mengamankan suplai energi elektrik.

Isolasi elektrik (electrical insulation) atau nantinya akan dikenal dengan sebutan isolator, memiliki 3 bentuk utama yaitu padat, cair dan gas. Untuk mengetahui kualitas suatu isolator, tentunya perlu dibuat sebuah standar pengetesan agar dapat diterima secara universal.

Salah satu pengetesan isolator yang banyak dilakukan adalah Insulation Resistance Test (IR atau IRT) atau seringkali, untuk tujuan praktis, disebut sebagai Megger Test. Ini mengacu pada brand peralatan yang digunakan dalam pengetesan tersebut. Sebagian pembahasan kali ini akan didasarkan pada IEEE Std 43-2000 yang merupakan dasar dari IRT untuk mesin berputar (motor dan generator). Namun, untuk peralatan elektrik lain, biasanya diacu pada standar tersebut.

Teori Dasar IRT:

Berdasarkan IEEE Std 43-2000, Insulation resistaance didefinisikan sebagai kemampuan isolator listrik pada sebuah lilitan dalam menahan aliran arus DC. Dengan definisi lain, IR adalaah hasil bagi tegangan yang diinjeksikan ke sebuah isolator  dengan aarus bocor yang mengalir dalam tempo tertentu. Hal ini daat dipahami karena standar tersebut dibuat untuk mesin berputar dan menggunakan tegangan injeksi searah.

Apabila sebuah isolator diinjeksi dengan tegangan searah, karena ketidaksempurnaan isolasi, maka akan ada arus yang mengalir. Arus ini terdiri dari beberapa macam komponen, sebagaimana ditunjukkan dalam gambar 1.

 

Gambar 1. Rangkaian Ekuivalen Isolator selama IRT

Pada gambar 1 ditunjukkan bahwa arus yang mengalir terdiri dari 4 buah komponen, yaitu:

1. Surface Leakage Current (I_L)

Arus yang biasanya muncul pada permukaan lilitan stator atau konduktor dan struktur rotor. Komponen ini dicirikan dengan arus yang relatif konstan. Magnitudonya ditentukan oleh kelembaban dan banyaknya material konduktif yang berada di permukaan isolator.

2. Geometric Capacitive Current (I_C)

Arus ini memiliki karakteristik dengan magnitudo tinggi, namun akan turun secara eksponensial selama periode injeksi. Nilai ini bergantung pada resistansi internal instrumentasi dan kapasitansi geometris sebuah isolator. Arus ini kebanyakan tidak mempengaruhi hasil pengukuran karena karakteristiknya.

3. Conduction Current (I_G)

Adalah arus yang nilainya relatif konstan, yang mengalir dari bagian yang di-ground-kan ke struktur bertegangan (konduktor). Nilai arus ini bergantung pada material bonding yang digunakan pada isolasi. Material isolasi baru seperti poliester dan epoksi-mika memiliki I_G relatif nol, kecuali jika kondisinya sangat lembab. Namun, jenis material isolator lama memiliki I_G yang secara natural relatif lebih tinggi.

4. Absorbtion (Polarization) Current (I_A)

Adalah arus yang mengalir pada isolatr sebagai akibat dari polarisasi molekul dan pergerakan elektron. Nilainya akan menurun hingga mendekati nol seiring dengan periode injeksi yang umumnya berlangsung antara 30 sekon hingga beberapa menit, dan magnitudnya ditentukan oleh material bonding yang ditentukan pada material isolasi.

I_A ditentukan oleh 2 komponen, yaitu:

-   Polarisasi material karena molekul organik, yang akan berubah arah ketika terekspos dengan medan listrik searah. Karena material melalukan gaya balik, maka butuh beberapa saat agar arus polarisasi menjadi nol yang berarti molekul-molekul tersebut sudah berubah arah.

-   Pergerakan gradual dari elektron dan ion melalui molekul organik. Pergerakan ini akan berhenti ketika elektron dan ion tersebut terjebak di antara permukaan molekul.

 

Gambar 2. Karakteristik Komponen Arus pada Jenis Isolator Asphaltic-Mica

Keempat komponen arus tersebut akan menghasilkan arus total I_T. Karakteristik keempat komponen arus dan resultannya ditunjukkan oleh gambar 2, dimana jenis isolasinya adalah asphaltic-mica.

To be continued...

 

Malang, 6 Dec 2015 08:28.