Penangkal Petir & Kilatan Petir
Panduan ini membahas penerapan penangkal petir pada saluran transmisi untuk meningkatkan tingkat pelepasan sambaran petir. Pelepasan sambaran petir pada saluran transmisi memerlukan pengoperasian pemutus sirkuit untuk menghilangkan korsleting yang mengakibatkan gangguan tegangan. Gangguan tegangan ini dapat berlangsung singkat jika saluran memiliki urutan penutupan kembali yang cepat.
Sekalipun durasinya singkat, penurunan tegangan sesaat merupakan masalah besar bagi pelanggan karena peralatan atau proses saat ini lebih sensitif terhadap gangguan singkat dibandingkan di masa lalu. Jika terjadi kilatan api pada kedua sirkuit saluran transmisi dua sirkuit, dampaknya bisa sangat merugikan.
Perusahaan penyedia layanan publik sangat menyadari masalah ini dan sedang mencari semua solusi yang memungkinkan untuk memperbaiki situasi tersebut.
Penangkal petir oksida logam (MO) adalah perangkat pembatas tegangan yang muncul di pasaran pada akhir tahun 1970-an. Sejak saat itu, penangkal petir ini telah banyak digunakan pada sistem tenaga listrik dan terbukti memiliki ketahanan, kapasitas penyerapan energi, dan keandalan yang lebih tinggi dibandingkan dengan penangkal petir silikon karbida (SiC) yang digunakan di masa lalu pada saluran distribusi.
Kinerja penangkal petir yang terpasang di lapangan sebagian besar sangat baik, meskipun tingkat kegagalan mekanis di beberapa wilayah cukup tinggi. Panduan ini menyajikan di §3 alasan utama pemasangan penangkal petir.
Penangkal petir yang dipasang sejajar dengan rangkaian isolator terdiri dari dua jenis berbeda, seperti yang dijelaskan pada gambar 1. Salah satu jenisnya, yang disebut “tanpa celah”, Non-Gapped Line Arrester (NGLA) , memiliki rating normal untuk tingkat tegangan layanan dan desainnya mirip dengan penangkal petir gardu induk. Penangkal petir ini dilengkapi dengan pemutus khusus untuk memungkinkan penutupan kembali saluran dan ketersediaan pasokan daya jika terjadi kegagalan penangkal petir.
Jenis lainnya, yang disebut “bercelah”, Externally Gapped Line Arrester (EGLA) , dilengkapi dengan celah udara seri eksternal yang hanya akan memicu percikan api ketika terjadi tegangan lebih akibat petir dengan besaran yang cukup pada saluran. Celah tersebut menghilangkan sambungan fleksibel ke tanah, dan memungkinkan pengurangan kapasitas penangkal petir.
Jika terjadi kegagalan pada penangkal petir, penutupan kembali saluran seharusnya berhasil karena celah udara dirancang untuk menahan tegangan lebih akibat pensaklaran . Setiap jenis penangkal petir memiliki kelebihan dan kekurangan yang akan dijelaskan lebih lanjut dalam panduan ini.
Bagian terakhir dari panduan ini membahas berbagai studi kasus yang menggambarkan aplikasi utama dari penangkal lonjakan tegangan saluran listrik.
Apa itu penangkal lonjakan arus?
Penangkal lonjakan tegangan adalah perangkat pelindung yang membatasi tegangan lebih pada sistem tenaga untuk melindungi peralatan dengan membuang atau mengalihkan arus lonjakan . Tingkat perlindungannya dapat dipilih untuk hanya membatasi tegangan lebih akibat petir, dalam kasus penangkal lonjakan tegangan saluran listrik biasa, atau dapat juga menghantarkan arus selama lonjakan tegangan akibat pensaklaran atau tegangan lebih sementara .
NGLA membatasi arus aliran frekuensi daya hingga kurang dari beberapa mA pada tegangan layanan normal setelah terjadi tegangan lebih. Alat ini mampu mengulangi fungsi perlindungan tegangan lebih berkali-kali. Ia memiliki karakteristik tegangan-arus non-linier, yang biasanya bervariasi sebagai V=kI1/α dengan α antara 5 dan 50, memungkinkan pelepasan arus lonjakan dengan magnitudo tinggi sambil membatasi tegangan ke nilai yang aman.
EGLA yang memiliki celah udara seri tidak menghantarkan arus frekuensi daya tetapi memberikan karakteristik pembatasan tegangan yang sama setelah terjadi kilatan api pada celah udara.
Ketika penangkal surja dipasang secara paralel dengan rangkaian isolator (lihat Gambar 4), penangkal surja dipilih untuk membatasi tegangan sepanjang rangkaian isolator di bawah tegangan tembusnya . Hal ini menghindari tembusnya isolator yang dilindungi dan celah udara antara konduktor yang dilindungi dan menara . Arus yang dialirkan oleh penangkal surja selama fungsi perlindungan ini meningkatkan tegangan konduktor fasa yang dilindungi, dan sebagian dari tegangan ini dihubungkan oleh impedansi surja timbal balik ke fasa-fasa yang tidak terlindungi di dekatnya.
Peningkatan penyambungan, yang dicapai dengan menambahkan kabel ground udara tambahan secara paralel dengan yang sudah ada, memberikan manfaat tambahan dalam mengurangi tingkat kilatan balik pada fasa yang tidak terlindungi, seperti yang akan dibahas lebih lanjut di paragraf berikutnya.
Paragraf selanjutnya akan memberikan beberapa wawasan dasar tentang tegangan lebih akibat petir yang terjadi pada saluran udara dan berbagai metode yang mungkin untuk membatasi jumlah sambaran petir pada saluran transmisi udara.
Sambaran petir mengenai konduktor fasa, menara, atau kawat pelindung.
Kilatan listrik akibat kegagalan pelindung
Sekalipun saluran dilindungi oleh kawat pelindung, masih mungkin terjadi sambaran petir dengan arus rendah yang mengenai konduktor fasa. Hal ini biasanya terjadi jika sudut proteksi melebihi nilai tertentu atau jika arus sambaran petir pertama memiliki amplitudo rendah. Fenomena ini, yang disebut kegagalan pelindung, dapat menjadi penyebab langsung terjadinya loncatan api pada rangkaian isolator .
Kegagalan pelindung dapat mengakibatkan atau tidak mengakibatkan loncatan api, tergantung pada amplitudo arus petir dan LIFV (Low Impact Function). Lebih lanjut, perlu diperhatikan bahwa sebagian besar sambaran pertama diikuti oleh kilatan berikutnya dengan arus yang cukup untuk menyebabkan loncatan api, yang dapat mengakibatkan loncatan api pada isolator yang tidak terlindungi.
Oleh karena itu, kegagalan pelindung dianggap sebagai masalah . Penurunan tegangan yang cepat (chop) pada saat terjadi kilatan api merupakan penyebab utama tegangan berlebih yang parah pada terminal saluran.
Gambar 5 menunjukkan bentuk tipikal arus petir. Jika terjadi kegagalan pelindung, nilai puncak arus petir hanya beberapa kA saja. Arus petir dengan magnitudo lebih tinggi umumnya akan dicegah oleh kawat pelindung seperti yang diilustrasikan oleh model elektrogeometris.
