Apakah langkah-langkah pelindungan petir yang digunakan untuk transformator pengedaran H61

Apakah langkah-langkah perlindungan petir yang digunakan untuk transformator distribusi H61?

Penghambat lonjakan arus harus dipasang di sisi tegangan tinggi transformator distribusi H61. Berdasarkan SDJ7–79 "Kode Teknis untuk Perancangan Perlindungan Overvoltage Peralatan Listrik," sisi tegangan tinggi dari transformator distribusi H61 sebaiknya dilindungi oleh penghambat lonjakan arus. Konduktor grounding dari penghambat, titik netral pada sisi tegangan rendah transformator, dan casing logam transformator semuanya harus dihubungkan bersama dan ditanahkan di satu titik umum. Metode ini juga direkomendasikan dalam DL/T620–1997 "Perlindungan Overvoltage dan Koordinasi Isolasi untuk Instalasi Listrik AC," yang dikeluarkan oleh Kementerian Listrik sebelumnya.

Namun, penelitian luas dan pengalaman operasional telah menunjukkan bahwa bahkan dengan penghambat lonjakan arus hanya dipasang di sisi tegangan tinggi, kerusakan transformator masih terjadi dalam kondisi impuls petir. Di daerah umum, tingkat kegagalan tahunan sekitar 1%; di daerah berpetir tinggi, dapat mencapai sekitar 5%; dan di daerah yang sangat rawan petir dengan lebih dari 100 hari petir per tahun, tingkat kegagalan tahunan bisa mencapai 50%. Penyebab utamanya adalah yang disebut "overvoltage transformasi maju dan mundur" yang diinduksi oleh impuls petir yang masuk ke gulungan tegangan tinggi transformator distribusi. Mekanisme overvoltage ini adalah sebagai berikut:

1. Overvoltage Transformasi Mundur
Ketika impuls petir masuk dari sisi tegangan tinggi 3–10 kV dan menyebabkan penghambat bekerja, arus impuls besar mengalir melalui tahanan grounding, menciptakan jatuh tegangan. Jatuh tegangan ini muncul di titik netral gulungan tegangan rendah, meningkatkan potensialnya. Jika jalur tegangan rendah relatif panjang, ia bertindak seperti impedansi gelombang ke tanah. Dibawah pengaruh potensial titik netral yang ditinggikan, arus impuls besar mengalir melalui gulungan tegangan rendah. Arus impuls tiga fase sama besar dan arah, menghasilkan fluks nol kuat.

Fluks ini menginduksi tegangan pulsa sangat tinggi di gulungan tegangan tinggi sesuai dengan rasio putaran transformator. Tegangan pulsa tiga fase yang diinduksi ini sama besar dan arah. Karena gulungan tegangan tinggi biasanya terhubung dalam konfigurasi bintang dengan titik netral tidak ditanahkan, meskipun tegangan pulsa tinggi muncul, tidak ada arus impuls yang mengalir di gulungan tegangan tinggi untuk menyeimbangkan efek magnetis. Oleh karena itu, seluruh arus impuls di gulungan tegangan rendah berfungsi sebagai arus magnetis, menghasilkan fluks nol intens dan menginduksi potensial sangat tinggi di sisi tegangan tinggi. 

Karena potensial terminal tegangan tinggi dikunci oleh tegangan sisa penghambat, potensial yang diinduksi ini didistribusikan sepanjang gulungan, mencapai maksimum di ujung netral. Akibatnya, isolasi titik netral rentan terhadap kerusakan. Selain itu, gradien tegangan antar lapisan dan antar putaran meningkat secara signifikan, berpotensi menyebabkan kegagalan isolasi di lokasi lain. Jenis overvoltage ini berasal dari lonjakan masuk dari sisi tegangan tinggi dan dikopel kembali ke gulungan tegangan tinggi melalui gulungan tegangan rendah—dikenal sebagai "transformasi mundur."

2.Overvoltage Transformasi Maju
Overvoltage transformasi maju terjadi ketika impuls petir masuk melalui jalur tegangan rendah. Arus impuls kemudian mengalir melalui gulungan tegangan rendah, menginduksi tegangan di gulungan tegangan tinggi sesuai dengan rasio putaran, yang sangat meningkatkan potensial di titik netral tegangan tinggi. Ini juga meningkatkan gradien tegangan antar lapisan dan antar putaran. Proses ini—di mana lonjakan dari sisi tegangan rendah menginduksi overvoltage di sisi tegangan tinggi—disebut "transformasi maju." Uji coba menunjukkan bahwa ketika lonjakan 10 kV masuk ke sisi tegangan rendah dan tahanan grounding adalah 5 Ω, gradien tegangan antar lapisan di gulungan tegangan tinggi dapat melebihi kekuatan tahanan impuls penuh isolasi antar lapisan lebih dari 100%, tidak dapat dihindari menyebabkan kegagalan isolasi.

Oleh karena itu, penghambat lonjakan arus tipe katup biasa atau oksida logam juga harus dipasang di sisi tegangan rendah transformator distribusi H61. Dalam skema perlindungan ini, konduktor grounding dari penghambat tegangan tinggi dan rendah, titik netral tegangan rendah, dan casing logam transformator semua dihubungkan bersama dan ditanahkan di satu titik (juga disebut "pengikatan empat titik" atau "pengikatan tiga dalam satu").

Pengalaman operasional dan studi eksperimental menunjukkan bahwa bahkan untuk transformator distribusi dengan isolasi baik, kegagalan akibat petir yang disebabkan oleh overvoltage transformasi maju dan mundur masih terjadi ketika penghambat hanya dipasang di sisi tegangan tinggi. Hal ini karena penghambat sisi tegangan tinggi tidak dapat menekan overvoltage transformasi maju atau mundur. Gradien tegangan antar lapisan di bawah overvoltage ini proporsional dengan jumlah putaran dan tergantung pada distribusi gulungan; kegagalan isolasi dapat terjadi di awal, tengah, atau akhir gulungan—tetapi akhir paling rentan. Memasang penghambat di sisi tegangan rendah dapat secara efektif membatasi overvoltage transformasi maju dan mundur ke dalam rentang aman.

Metode perlindungan lainnya adalah grounding terpisah untuk sisi tegangan tinggi dan rendah. Dalam konfigurasi ini, penghambat tegangan tinggi ditanahkan secara independen, tidak ada penghambat dipasang di sisi tegangan rendah, dan titik netral tegangan rendah dan casing transformator dihubungkan bersama dan ditanahkan terpisah dari sistem grounding tegangan tinggi.

Metode ini memanfaatkan efek redaman bumi terhadap gelombang petir untuk hampir menghilangkan overvoltage transformasi mundur. Terkait overvoltage transformasi maju, perhitungan menunjukkan bahwa mengurangi tahanan grounding tegangan rendah dari 10 Ω menjadi 2.5 Ω dapat menurunkan overvoltage transformasi maju tegangan tinggi sekitar 40%. Dengan perlakuan yang tepat pada elektroda grounding tegangan rendah, overvoltage transformasi maju dapat dihilangkan sepenuhnya.

Skema perlindungan ini mudah dan ekonomis, walaupun ia menetapkan keperluan yang lebih tinggi terhadap rintangan penghujung rendah, memberikannya nilai praktikal tertentu untuk aplikasi yang lebih luas.

Selain daripada kaedah-kaedah di atas, langkah-langkah perlindungan petir lain untuk transformator agihan termasuk pemasangan lilitan pemantau pada inti transformator untuk mengatasi overvoltase transformasi maju dan songsang, atau penanaman langsung pelindung ribut oksida logam di dalam transformator.