Analisis Prinsip Pembangkitan Sebagian

Analisis Prinsip Gangguan Sebagian (1)

Di bawah pengaruh medan listrik, dalam sistem isolasi, terjadi gangguan hanya pada beberapa daerah dan tidak menembus antara konduktor dengan tegangan yang diterapkan. Fenomena ini disebut gangguan sebagian. Jika gangguan sebagian terjadi dekat konduktor yang dikelilingi gas, fenomena ini juga dapat disebut korona.

Gangguan sebagian tidak hanya dapat terjadi di tepi konduktor tetapi juga pada permukaan atau di dalam isolator. Gangguan yang terjadi pada permukaan disebut gangguan sebagian permukaan, dan yang terjadi di dalam disebut gangguan sebagian internal. Ketika terjadi gangguan di celah udara di dalam isolator, pertukaran dan perubahan akumulasi muatan di celah udara tersebut akan pasti tercermin dalam perubahan muatan pada elektroda (atau konduktor) di kedua ujung isolator. Hubungan antara keduanya dapat dianalisis dengan menggunakan rangkaian setara.

Berikut penjelasan mengenai proses perkembangan gangguan sebagian dengan contoh kabel polietilena silang. Ketika ada celah udara kecil di dalam medium isolasi kabel, rangkaian setaranya ditunjukkan sebagai berikut:

Pada gambar, Ca adalah kapasitansi celah udara, Cb adalah kapasitansi dielektrik padat yang seri dengan celah udara, dan Cc adalah kapasitansi bagian dielektrik yang masih utuh. Jika celah udara sangat kecil, maka Cb jauh lebih kecil dari Cc dan Cb jauh lebih kecil dari Ca. Ketika tegangan AC dengan nilai instan u diterapkan antara elektroda, tegangan ua di seberang Ca adalah .

Ketika ua meningkat bersama u hingga mencapai tegangan gangguan U2 dari celah udara, celah udara mulai mengalami gangguan. Muatan ruang yang dihasilkan oleh gangguan akan membentuk medan listrik, menyebabkan tegangan di seberang Ca turun tajam menjadi tegangan sisa U1. Pada titik ini, percikan padam, dan satu siklus gangguan sebagian selesai.

Selama proses ini, muncul pulsa arus gangguan sebagian yang sesuai. Proses gangguan sangat singkat dan dapat dianggap selesai secara instan. Setiap kali celah udara mengalami gangguan, tegangannya turun secara instan sebesar Δua = U2 - U1. Saat tegangan yang diterapkan terus meningkat, Ca kembali terisi hingga ua mencapai U2 lagi, dan celah udara mengalami gangguan untuk kedua kalinya.

Saat gangguan sebagian terjadi, celah udara menghasilkan pulsa tegangan dan arus, yang pada gilirannya menciptakan medan listrik dan magnetik bergerak di jalur. Deteksi gangguan sebagian dapat dilakukan berdasarkan medan-medan tersebut.

Dalam deteksi sebenarnya, ditemukan bahwa besarnya setiap gangguan (yaitu, tinggi pulsa) tidak sama, dan gangguan paling sering terjadi pada fase naik dari amplitudo tegangan yang diterapkan. Hanya ketika gangguan sangat intens, gangguan baru akan meluas ke fase turun dari amplitudo tegangan. Hal ini karena dalam situasi nyata, seringkali ada gelembung udara yang mengalami gangguan secara bersamaan; atau hanya ada satu gelembung udara besar, namun setiap gangguan tidak menutupi seluruh area gelembung, hanya daerah lokal saja.

Jelas, jumlah muatan setiap gangguan tidak selalu sama, dan bahkan mungkin terjadi gangguan balik, yang mungkin tidak menetralkan muatan yang telah terakumulasi. Sebaliknya, muatan positif dan negatif terakumulasi dekat dinding gelembung, menyebabkan gangguan permukaan sepanjang dinding gelembung. Selain itu, ruang dekat dinding gelembung terbatas. Selama gangguan, saluran konduksi sempit terbentuk di dalam gelembung, menyebabkan kebocoran sejumlah muatan ruang yang dihasilkan oleh gangguan.