Apa itu Koordinasi Isolasi dalam Sistem Tenaga Listrik

Apa yang Dimaksud dengan Koordinasi Isolasi dalam Sistem Tenaga Listrik?

Definisi Koordinasi Isolasi

Koordinasi isolasi adalah penataan strategis isolasi listrik untuk meminimalkan kerusakan sistem dan memastikan perbaikan mudah jika terjadi kegagalan.

Tegangan Sistem

Memahami tegangan nominal dan maksimum sistem sangat penting dalam merancang isolasi sistem tenaga listrik untuk menangani berbagai kondisi operasional.

Tegangan Nominal Sistem

Tegangan Nominal Sistem adalah tegangan fase ke fase dari sistem yang biasanya dirancang. Seperti sistem 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV.

Tegangan Maksimum Sistem

Tegangan Maksimum Sistem adalah tegangan frekuensi daya maksimum yang diperbolehkan yang dapat terjadi mungkin untuk waktu lama selama kondisi beban kosong atau beban rendah pada sistem tenaga listrik. Tegangan ini juga diukur secara fase ke fase.

Daftar berbagai tegangan nominal sistem dan tegangan maksimum sistem yang sesuai diberikan di bawah ini sebagai referensi,

NB – Dari tabel di atas, umumnya tegangan maksimum sistem adalah 110% dari tegangan nominal sistem yang sesuai hingga tingkat tegangan 220 KV, dan untuk 400 KV dan di atasnya adalah 105%.

Faktor Penyambungan ke Tanah

Ini adalah rasio antara tegangan frekuensi daya rms tertinggi fase ke tanah pada fase yang baik selama gangguan penyambungan ke tanah terhadap tegangan frekuensi daya rms fase ke fase yang akan diperoleh di lokasi yang dipilih tanpa adanya gangguan.

Rasio ini mengkarakterisasi, secara umum, kondisi penyambungan ke tanah sistem seperti yang dilihat dari lokasi gangguan yang dipilih.

Sistem yang Efektif Disambungkan ke Tanah

Sebuah sistem dikatakan efektif disambungkan ke tanah jika faktor penyambungan tidak melebihi 80% dan tidak efektif disambungkan jika melebihi 80%.

Faktor penyambungan adalah 100% untuk sistem netral terisolasi, sementara itu 57,7% (1/√3 = 0,577) untuk sistem yang solid disambungkan ke tanah.

Tingkat Isolasi

Setiap peralatan listrik harus mengalami berbagai situasi overvoltage transien abnormal pada waktu yang berbeda selama masa layanan totalnya. Peralatan tersebut mungkin harus tahan terhadap impuls petir, impuls pemutusan, dan/atau overvoltage frekuensi daya jangka pendek. Tingkat isolasi sistem tenaga listrik bertegangan tinggi ditentukan berdasarkan tingkat maksimum impuls voltase dan overvoltage frekuensi daya jangka pendek yang dapat ditahan oleh satu komponen sistem tenaga listrik.

Selama menentukan tingkat isolasi sistem yang berperingkat kurang dari 300 KV, voltase tahanan impuls petir dan voltase tahanan frekuensi daya jangka pendek dipertimbangkan. Untuk peralatan yang berperingkat lebih dari atau sama dengan 300 KV, voltase tahanan impuls pemutusan dan voltase tahanan frekuensi daya jangka pendek dipertimbangkan.

Voltase Impuls Petir

Gangguan sistem yang disebabkan oleh petir alami, dapat direpresentasikan oleh tiga bentuk gelombang dasar yang berbeda. Jika impuls voltase petir berjalan sepanjang garis transmisi sebelum mencapai insulator, bentuk gelombangnya mendekati gelombang penuh, dan gelombang ini disebut gelombang 1,2/50. Jika selama perjalanan, gelombang gangguan petir menyebabkan flashover melintasi insulator, bentuk gelombang menjadi gelombang terpotong. Jika petir langsung mengenai insulator, maka impuls voltase petir mungkin naik curam hingga lega oleh flashover, menyebabkan penurunan voltase yang sangat curam. Ketiga gelombang ini cukup berbeda dalam durasi dan bentuk.

Impuls Pemutusan

Selama operasi pemutusan, mungkin ada tegangan unipolar yang muncul dalam sistem. Bentuk gelombangnya mungkin diredam secara periodik atau bergetar. Bentuk gelombang impuls pemutusan memiliki bagian depan yang curam dan ekor yang bergetar panjang.

Voltase Tahanan Frekuensi Daya Jangka Pendek

Voltase tahanan frekuensi daya jangka pendek adalah nilai rms sinusoidal tegangan frekuensi daya yang telah ditentukan yang harus ditahan oleh peralatan listrik untuk periode waktu tertentu, biasanya 60 detik.

Perangkat Perlindungan

Perangkat perlindungan overvoltage seperti arrester surge atau arrester petir dirancang untuk menahan tingkat tertentu dari overvoltage transien di luar batas tersebut, perangkat tersebut menguras energi surge ke tanah dan karenanya menjaga tingkat overvoltage transien hingga level tertentu. Dengan demikian, overvoltage transien tidak dapat melebihi level tersebut. Tingkat perlindungan perangkat perlindungan overvoltage adalah nilai puncak tegangan tertinggi yang seharusnya tidak melebihi terminal perangkat perlindungan overvoltage saat impuls pemutusan dan impuls petir diterapkan.

Menggunakan Kabel Pelindung atau Kabel Penyambung ke Tanah

Surge petir pada garis transmisi udara dapat terjadi karena petir langsung. Menginstal kabel pelindung atau kabel penyambung ke tanah di atas konduktor atas pada ketinggian yang sesuai dapat melindungi garis-garis ini. Jika kabel pelindung ini terhubung dengan benar ke menara transmisi dan menara tersebut terhubung dengan baik ke tanah, dapat mencegah petir langsung mengenai konduktor apa pun di dalam sudut pelindung kabel penyambung ke tanah. Kabel pelindung juga melindungi substansi listrik dan peralatannya dari petir.

Metode Konvensional Koordinasi Isolasi

Seperti yang dibahas, komponen dalam sistem tenaga listrik mungkin mengalami tingkat stres voltase transien yang bervariasi, termasuk impuls pemutusan dan impuls petir. Dengan menggunakan perangkat perlindungan seperti arrester petir, dapat membatasi amplitudo maksimum dari overvoltage transien ini. Dengan mempertahankan tingkat isolasi di atas tingkat perlindungan perangkat perlindungan, kemungkinan breakdown isolasi diminimalisir. Ini memastikan bahwa setiap overvoltage transien yang mencapai isolasi berada dalam batas aman yang ditetapkan oleh tingkat perlindungan.

Secara umum, tingkat isolasi impuls ditetapkan 15 hingga 25% di atas tingkat voltase perlindungan perangkat perlindungan.

Metode Statistik Koordinasi Isolasi

Pada tegangan transmisi yang lebih tinggi, panjang string insulator dan ruang udara tidak meningkat linear dengan tegangan tetapi sekitar V1,6. Jumlah disk insulator yang diperlukan dalam string gantung untuk overvoltage yang berbeda ditunjukkan di bawah ini. Terlihat bahwa peningkatan jumlah disk hanya sedikit untuk sistem 220 KV, dengan peningkatan faktor overvoltage dari 2 hingga 3,5, tetapi ada peningkatan cepat pada sistem 750 kV. Dengan demikian, meskipun mungkin ekonomis untuk melindungi garis tegangan rendah hingga faktor overvoltage 3,5 (misalnya), tentu saja tidak ekonomis untuk memiliki faktor overvoltage lebih dari sekitar 2 hingga 2,5 pada garis tegangan tinggi. Pada sistem tegangan tinggi, overvoltage pemutusan yang dominan. Namun, ini dapat dikontrol dengan desain perangkat pemutusan yang tepat.

Efisiensi Ekonomi

Koordinasi isolasi harus seimbang antara persyaratan teknis dengan kelayakan ekonomi, terutama pada tingkat tegangan yang lebih tinggi.