LIGHTNING ARRESTER

PENANGKAL PETIR

Petir pada masyarakat modern menjadi kendala yang sangat serius karena kemampuan untuk merusak infrastruktur sepert listrik, telekomunikasi dan informasi dan data yang semakin luas dan rumit, yang banyak menggunakan komponen elektronik dan mikroprosesor yang sangat sensitif terhadap pengaruh gelombang elektromagnetik yang ditimbulkan oleh sambaran petir.Indonesia terutama wilayah sumatera, tangerang, bogor, jakarta dan bandung mempunyai kerapatan sambaran petir yang cukup tinggi dengan kerapatan sambaran sekitar 5 - 20 sambaran/km2/tahun sehingga kemungkinan kerusakan akibat sambaran petir sangat tinggi.

A. KARAKTERISTIK TEGANGAN LEBIHKARAKTERISTIK TEGANGAN LEBIH

1. Karakteristik Tegangan Lebih Atmosfir ( petir )

Teori yang dapat diterima tentang petir yaitu bahwa awan terdiri dari daerah bermuatan positif dan negatif. Pusat-pusat muatan ini menginduksikan muatan berpolaritas berlawanan ke awan terdekat atau ke bumi. Gradien potensial di udara antara pusat-pusat muatan di awan atau antara awan dan bumi tidak seragam tapi gradien tersebar timbul pada bagian konsentrasi muatan tinggi. Dimana konsentrasi muatan tertinggi dan gradien tegangan tinggi dari awan ke bumi, timbul muatan pelepasan yang secara umum terjadi di awan. Ketika gradien mencapai batas untuk udara, udara di daerah konsentrasi stres tinggi mengionisasi atau tembus ( break down ). Muatan dari pusat muatan mengalir ke dalam kanal terionisasi, mempertahan-kan gradien tegangan tinggi pada ujung kanal dan melanjutkan proses tembus listrik.

• Formasi suatu sambaran petir berikutnya adalah tembus listrik pro-gresif pada jalur busur api lebih kecil dari pada tembus listrik sesaat dan komplit di udara sepanjang kanal. Sambaran petir ke bumi mulai ketika suatu muatan sepanjang pinggir awan menginduksikan muatan lawan ke bumi, seperti diperlihatkan pada gambar 1.

• Lidah arah bawah menyebar dari awan ke arah bumi seperti diperlihatkan pada gambar 2. Jika pusat muatan kecil, semua muatan bisa saja dilepaskan selama lidah utama ( pilot leader ) terbentuk dan sambaran tidak lengkap. Ketika sambaran lengkap, muatan kecil tampaknya dikosongkan. Akibatnya lidah petir juga terhenti. Begitu pusat muatan baru terbentuk dan lidah petir terbentuk lagi secara cepat.

Begitu lidah petir mendekati bumi, sambaran ke arah atas terbentuk, biasanya dari titik tertinggi di sekitarnya bila lidah petir ke arah atas dan ke arah bawah bertemu.

Suatu hubungan awan ke bumi terbentuk dan energi muatan awan dilepaskan ke dalam tanah. Muatan-muatan dapat terinduksi ke jaringan listrik yang ada di sekitar sambaran petir ke tanah. Walaupun muatan awan dan bumi dinetralisir lewat jalur awan ke tanah, muatan dapat terjebak pada jaringan listrik.

Besar muatan yang terjebak ini tergantung pada gradien mula awan ke bumi dan jarak sambarangan terhadap jaringan. Tegangan terinduksi pada jaringan listrik dari sambaran ke tempat jauh, akan menjalar sepanjang jaringan dalam bentuk gelombang berjalan sampai dihilangkan oleh pengurangan ( atennuasi ), kebocoran, isolator rusak/ pecah, atau arrester beroperasi. Bila sambaran langsung ke jaringan listrik, tegangan naik secara cepat pada titik kontak. Tegangan ini juga menjalar dalam bentuk gelombang berjalan dalam dua arah dari titik sambaran, berusaha menaikkan potensial jaringan terhadap tegangan lidah petir arah ke bawah.

Tegangan ini melampaui ketahanan tegangan jaringan terhadap tanah dari isolasi sistem dan jika tidak cukup dilengkapi dengan pengaman tegangan lebih, dapat mengawali kerusakan isolasi. Kerusakan isolasi ( kegagalan ), atau operasi arrester lebih baik, akan di bentuk suatu jalur dari kawat jaringan ke tanah untuk sambaran petir.

Peristiwa ini menyempurnakan mata rantai antara awan dan bumi untuk melepas energi awan dalam bentuk arus surja. Karena titik hubung jaringan ke tanah makin jauh dari titik kontak sambaran, sebagian kawat jaringan dapat membentuk suatu bagian dan jurus arus petir.

Proses terjadinya petir dapat digambarkan sbb :Proses terjadinya petir dapat digambarkan sbb :

Gambar 1 : Muatan sepanjang pinggir awan menginduksi muatan

lawan pada bumi

+

+++

++

++

++

+

+

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + +

Gambar 2 : Muatan sepanjang pinggir awan

menginduksi muatan lawan pada bumi

EFEK PETIR

Akibat Petir terjadi Transient, yaitu Tegangan Kejut ( Surge Voltage ) dan Arus Kejut ( Surge Current ) yang besar bahkan bisa mencapai ratusan ribu Volt dan ratusan ribu Ampere , dan hanya berlangsung hanya sekejap.Transient ini berenergi besar dan bisa menimbulkan loncatan bunga api listrik ( Spark ) sehingga menimbulkan kerusakan di tempat yang tak terkontrol. Semangkin canggih peralatan elektronik / telekomunikasi maka semakin peka peralatan tersebut pada gangguan transient . Kerusakan yang ditimbulkannya baik melalui sambaran langsung ataupun sambaran tidak langsung yang sering terjadi ( terutama melalui induksi ) dapat berakibat fatal bagi peralatan .

C. PENANGKAL PETIR / LIGHTNING ARRESTER

• Penggunaan penangkal petir pada jaringan distribusi

dimaksudkan membatasi kerusakan peralatan distribusi

akibat terjadinya tegangan lebih tanpa mengakibatkan

terputusnya pendistribusian tenaga listrik.

• Proses penyaluran tegangan lebih ke tanah adalah

sebagaimana ditunjukkan dalam gambar 3. Pada saat terjadi

lonjakkan tegangan dengan waktu yang sangat singkat ( 1,2

μS-50 μS ) maka gelombang surja tersebut akan terpotong

sebagaian oleh arrester dan disalurkan ke bumi sehingga

tegangan operasi tetap normal sebagaimana sebelumnya.

Gambar 4 Kurva proses penyaluran tegangan lebih ke bumi

Pemasangan penangkal petir pada jaringan distribusi tenaga listrik

antara lain pada tiang pertama penyulang keluar ditribusi, pada jaringan

sebelum masuk peralatan listrik ( misalnya pada tranformator , penutup

balik otomatism / recloser, saklar seksi otomatis / sectionalizer , regulator

tegangan / voltage regulator dan lain sebagainya ).

Gambar 5 merupakan bentuk penangkal petir yang menggunakan celah

pada sisi luar ( externally gap ) biasanya arrester bentuk ini mempunyai

tegangan kerja 3,6,9,10,12,15,18 dan 21 KV

Gambar 5 Bentuk penangkal petir menggunakan celah pada sisi luar

dipasang pada sisi primer transformator 1 fasa

Gambar 6 merupakan bentuk penangkal petir yang menggunakan celah

pada sisi dalam ( internal gap ) dipasang pada travers (cross arm )

biasanya arrester bentuk ini mempunyai tegangan kerja 1,3,6,9,10,12,15,18

dan 21 KV.

Celah luar

( external gap )

• Fungsi celah dalam adalah mengisolir penghantar bertegangan dengan tanah pada saat kondisi normal, dan akan menghubungkan arus surja ke tanah bila terjadi tegangan lebih.

Celah dalam

( internal gap )

Celah luar

( external gap )

Gambar 6 Bentuk penangkal petir yang menggunakan celah pada sisi

dalam ( internal gap ) dipasang pada travers (cross arm )

 

 ARRESTER PADA TRAFO

Terminal pentanahan arrester dihubungkan dengan terminal trafo dan terminal pentanahan netral trafo ( netral ditanahkan langsung ) jika tidak ditanahkan bersama maka arus surja akan mengalir ke tanah melalui impedansi Z menyebabkan drop tegangan pada impedansi tersebut sehingga timbul tegangan tinggi pada kumparan primer trafo karena kumparan sekunder dan tangki mempunya beda potensial terhadap tanah maka timbul beda potensial di antara keduanya. Jika ditanahkan bersama, maka akan menurunkan drop tegangan pada impedansi tersebut. Sehingga menghilangkan beda potensial yang dihasilkan drop tegangan pada impedansi tanah.

Jika interkoneksi ( solid ) antara tangki dan titik pentanahan bersama tidak diizinkan dapat digunakan cela antara titik pentanahan dan netral kumparan sekunder. Hal ini menyebabkan arus surja dilewatkan melalui beberapa impedansi pentanahan paralel. Dan bahaya terhadap kerusakan isolasi diminimalkan walaupun dalam koneksi arus surja besar dan impedansi pentanahan tinggi.

Arrester dipasang pada tiap-tiap penghantar baik pada trafo tiga fasa maupun satu fasa untuk sistem Y ditanahkan, untuk seistem delta arrester pada jaringan tidak ditanahkan.

Tegangan pada arrester adalah tegangan fasa-fasa jika salah satu penghantar mengalami gangguan fasa ke tanah dan arrester tetap harus dipasang tiap fasa. Untuk trafo satu fasa juga memerlukan arrester pada tiap kawat fasa di sisi primer .

Fungsi Lightning Arrester Fungsi Lightning Arrester

Dimaksudkan membatasi kerusakan Dimaksudkan membatasi kerusakan peralatan distribusi akibat terjadinya peralatan distribusi akibat terjadinya tegangan lebih tanpa mengakibatkan tegangan lebih tanpa mengakibatkan terputusnya pendistribusian tenaga listrik.terputusnya pendistribusian tenaga listrik.

Pemasangan penangkal petir pada jaringan Pemasangan penangkal petir pada jaringan distribusi tenaga listrik antara lain pada distribusi tenaga listrik antara lain pada tiang pertama penyulang keluar distribusi tiang pertama penyulang keluar distribusi pada jaringan sebelum masuk peralatan pada jaringan sebelum masuk peralatan listrik ( misalnya pada transformator, listrik ( misalnya pada transformator, penutup balik otomatis, Saklar seksi penutup balik otomatis, Saklar seksi otomatis, regulator teganganotomatis, regulator tegangan

Macam-macam Arrester

            Arrester yang diketahui terdiri dari dua Arrester yang diketahui terdiri dari dua jenis, yaitu : jenis, yaitu :

1. Arrester jenis ekspulsi ( expulsion type) 1. Arrester jenis ekspulsi ( expulsion type) atau tabung pelindung( protektor tube)atau tabung pelindung( protektor tube)

2. Arrester katup (value type) 2. Arrester katup (value type) 

Arrester jenis katup      Arrester jenis katup ini terdiri dari sela percik terbagi atau sela seri yang terhubung dengan elemen tahanan yang mempunyai karakteristik tidak linear;

      Tegangan frekuensi dasar tidak dapat menimbulkan tembus pada sela seri. Apabila sela seri tembus pada saat tibanya suatu surja yang cukup tinggi, alat tesebut menjadi penghantar. Sela seri itu tidak bisa menghantar. Sela seri itu tidak bisa memutuskan arus susulan. Dalam hal ini ia dibantu oleh tahanan tak linear yang mempunyai karakteristik tahanan arus kecil untuk arus besar dan tahanan besar untuk arus susulan dari frekuensi dasar terlihat pada karakteristik volt ampere.      

Arrester jenis katup ini dibagi dalam tiga jenis, yaitu :

1. Arrester katup jenis gardu (Station)

2. Arrester katup jenis saluran (intermediate)

3. Arrester katup jenis distribusi untuk mesin-mesin

Tegangan Kerja Arrester

Arrester biasanya mempunyai Arrester biasanya mempunyai tegangan kerjategangan kerja

1,3,6,9,10,12,15,18 dan 21 KV1,3,6,9,10,12,15,18 dan 21 KV

LA 150 kV TRAFO TENAGA LA 150 kV TRANSMISI