Karakteristik Gas SF6

PENDAHULUAN

Gas Insulated Substation (GIS) didefinisikan sebagai rangkaian beberapa peralatan

yang terpasang di dalam sebuah metal enclosure dan diisolasi oleh gas bertekanan.

Gas Insulated Line (GIL) didefinisikan sebagai konduktor penghantar yang

menghubungkan suatu substation dengan trafo atau substation lainnya dalam sebuah

metal enclosure dan diisolasi oleh gas bertekanan. Pada umumnya gas bertekanan

yang digunakan adalah Sulfur Hexafluoride (SF6). Enclosure adalah selubung

pelindung yang berfungsi untuk menjaga bagian bertegangan terhadap lingkungan

luar.

Karakteristik Gas SF6

Hingga saat ini sebanyak 80% gas SF6 yang diproduksi di seluruh dunia dipakai

sebagai media isolasi dalam sistem kelistrikan. Hal ini disebabkan oleh sifat-sifat

gas SF6 sebagai berikut :

· Penghantar panas (thermal conductivity) yang bersifat dapat

mendisipasikan panas yang timbul pada peralatan.

· Isolasi yang sangat baik (excellent insulating).

· Mampu memadamkan busur api (arc).

· Viskositas rendah.

· Stabil, tidak mudah bereaksi.

Sifat dielektrik yang bagus pada SF6 karena luasnya penampang molekul SF6 dan sifat

electron affinity (electronegativity) yang besar dari atom fluor . Dengan adanya sifat

ini maka SF6 mampu menangkap elektron bebas (sebagai pembawa muatan),

menyerap energinya, dan menurunkan temperatur busur api. Hal ini dinyatakan

dengan persamaan berikut :

SF 6 e SF 6+ - ® - (1)

6 5 SF + e- ® SF - + F (2)

Energi yang diperlukan reaksi pertama adalah sebesar 0,05 eV untuk energi elektron

sebesar 0,1 eV, sedangkan untuk reaksi kedua adalah sebesar 0,1 eV. Setelah

proses pemadaman busur api, sebagian kecil dari SF6 akan tetap menjadi

decomposition product sedangkan sebagian besar akan kembali menjadi SF6.

Karakteristik SF6 dibandingkan udara dan campuran udara serta SF6 dalam memadamkan busur api diperlihatkan pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1: Kemampuan SF6 dalam memadamkan busur api

Kekuatan dielektrik SF6 adalah 2,3 kali udara. Pengujian terhadap tegangan tembus

AC dengan frekuensi 50 Hz di bawah medan listrik homogen yang dibentuk oleh 2

elektroda dengan susunan seperti diperlihatkan pada Gambar 1.2 (a) menunjukkan

bahwa kekuatan dielektrik SF6 merupakan fungsi dari tekanan gas SF6 itu sendiri.

Gambar 1.2: Tegangan tembus AC gas SF6 dalam berbagai tekanan di bawah medan listrik homogen

(a) susunan pengujian

(b) sebagai fungsi dari jarak antar elektroda

Sedangkan dalam medan listrik tidak homogen, misalnya pada susunan jarum-pelat,

maka terjadi perubahan karakteristik sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 1.3.

Gambar 1.3: Karakteristik dielektrik SF6 dalam medan listrik tidak homogeny

Gambar 1.3 memperlihatkan karakteristik dielektrik SF6 dalam medan listrik tidak

homogen pada rentang tekanan 0-6 atm absolut. Grafik paling atas menggambarkan

besar tegangan positif DC sampai SF6 breakdown, grafik tengah menggambarkan

besar tegangan positif impulse sampai SF6 breakdown, sedangkan grafik paling bawah

menggambarkan besar tegangan positif DC sampai terbentuk corona. Gas Sulfur

Heksafluorida (SF6) murni adalah senyawa yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak

berasa, dan tidak beracun serta memiliki kerapatan 5 (lima) kali lipat dari udara.

Pada temperatur dan tekanan kamar senyawa ini berwujud gas.

Meskipun dinyatakan tidak beracun, SF6 dapat menggantikan udara sehingga

mengakibatkan kurangnya kadar oksigen yang dapat dihisap oleh mahkluk hidup. SF6

memiliki Global Warming Potential (GWP) 23.900 kali dari GWP CO2 dan mampu

bertahan di atmosfer bumi selama 3500 tahun. Untuk itu diperlukan penanganan

yang baik pada gas SF6 yang sudah tidak terpakai lagi. Namun demikian, SF6 tidak

menyebabkan berkurangnya lapisan ozon karena tidak mengandung chlorine.

Hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan gas SF6 sebagai media isolasi selain

kualitasnya adalah tekanan kerja gas SF6. Hal ini disebabkan bahwa pada temperatur

dan tekanan tertentu SF6 akan berubah wujud dari gas menjadi cair (lihat Gambar

1.4.4 (a). Pada tekanan 1 atmosfer SF6 mencair pada suhu -63,8°C. Jika hal ini

terjadi maka tekanan gas yang tersisa menjadi lebih rendah daripada tekanan kerja

yang diinginkan. Sedangkan untuk tiap tekanan kerjanya, terdapat titik kritis untuk dew

point pada temperatur tertentu seperti diperlihatkan pada Gambar 1.4 (b).

Gambar 1.4: Titik Kritis cair ke gas untuk SF6 dan batas dew point.

(a) Titik kritis dari cair ke gas untuk SF6. Catatan: 100 psig = 6.894757 bar.

(b) Batas dew point untuk berbagai temperatur kerja pada tekanan SF6 5,5 bar

SF6 mempunyai sifat kimia: tidak mudah terbakar, stabil dan inert (tidak mudah

bereaksi) dengan metal, plastik, dan material lain yang biasanya digunakan di dalam

circuit breaker tegangan tinggi hingga suhu 150 ºC. Pada suhu tinggi (400 ºC hingga

600 ºC), pada saat terjadi spark, ikatan gas SF6 mulai pecah.

SF6 yang dipakai untuk media isolasi memiliki persyaratan yang dicantumkan dalam IEC 60376-2005 dengan tingkat kemurnian minimum 99,70%.

Spesifikasi dari pabrikan SF6 adalah seperti tercantum pada Tabel 1.2.

Demikian sedikit pembahasan mengenai karakteristik Gas SF6.

Semoga bermanfaat.

{Sumber : Buku Petunjuk O&M GIS PT. PLN (Persero) P3B Jawa Bali}