Optimasi Desain Isolator Komposit Tegangan Tinggi Menggunakan Metode Elemen Hingga

Abstract

Isolator komposit tegangan tinggi memegang peran penting dalam keandalan sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik. Salah satu faktor kritis yang mempengaruhi kinerja listrik isolator komposit adalah distribusi medan listrik di sepanjang permukaannya. Konsentrasi medan listrik yang tinggi di dekat fitting ujung logam dapat memicu korona, pelepasan muatan parsial, dan degradasi dini sistem insulasi. Penelitian ini menganalisis pengaruh variasi radius fitting ujung logam dan penambahan material grading seng oksida (ZnO) terhadap distribusi medan listrik pada isolator komposit 11 kV menggunakan Metode Elemen Hingga (FEM) dengan perangkat lunak COMSOL Multiphysics. Tiga konfigurasi dievaluasi, yaitu Konfigurasi-1 dengan radius fitting 1 mm, Konfigurasi-2 dengan radius fitting 2 mm, dan Konfigurasi-3 dengan radius fitting 2 mm yang dilengkapi material grading ZnO yang disisipkan di antara inti FRP dan selubung karet silikon. Hasil simulasi menunjukkan bahwa peningkatan radius fitting dari 1 mm menjadi 2 mm menurunkan puncak medan listrik tangensial pada ujung tegangan tinggi dari 2,7917×10⁵ V/m menjadi 2,246×10⁵ V/m, dan pada ujung ground dari 3,0518×10⁵ V/m menjadi 2,4828×10⁵ V/m. Penambahan material grading ZnO pada Konfigurasi-3 semakin menurunkan nilai medan listrik menjadi 2,241×10⁵ V/m pada ujung tegangan tinggi dan 2,4822×10⁵ V/m pada ujung ground. Hasil ini membuktikan bahwa optimasi geometri fitting ujung yang dikombinasikan dengan material grading ZnO secara efektif memperbaiki distribusi medan listrik dan berkontribusi pada peningkatan kinerja isolator komposit dalam jangka panjang.