Apa yang terjadi di dalam pelindung lonjakan saat terjadi sambaran petir?
Apa yang Terjadi di Dalam Perangkat Pelindung Sementara Selama Sambaran Petir?
Selama sambaran petir, perangkat pelindung sementara (SPDs) memainkan peran penting dalam melindungi peralatan listrik dari tegangan overvoltage sementara (yaitu, lonjakan). Berikut adalah proses dan mekanisme utama yang terjadi di dalam SPD selama peristiwa tersebut:
1. Deteksi dan Respon Lonjakan
Ketika lonjakan yang disebabkan oleh sambaran petir masuk ke sistem listrik, perangkat pelindung sementara dengan cepat mendeteksi tegangan abnormal ini. Umumnya, SPD memiliki batas tegangan yang ditetapkan; begitu tegangan yang dideteksi melebihi batas ini, pelindung mengaktifkan mekanisme perlindungannya.
2. Penyerapan dan Penyebaran Energi
SPD menyerap dan menyebarkan energi lonjakan untuk mencegah energi tersebut mencapai peralatan listrik yang terhubung. Mekanisme penyerapan dan penyebaran umum termasuk:
a. Varistor Oksida Logam (MOVs)
Prinsip Kerja: MOVs adalah bahan resistif non-linier yang tahanannya berubah sesuai dengan tegangan yang diterapkan. Pada tegangan operasi normal, MOVs menunjukkan tahanan tinggi; ketika tegangan melebihi ambang tertentu, tahanannya turun secara tajam, memungkinkan arus untuk lewat.
Penyebaran Energi: MOVs mengubah energi listrik berlebih menjadi panas dan menyebarkannya. Meskipun MOVs memiliki karakteristik pemulihan sendiri dan dapat terus berfungsi setelah beberapa lonjakan kecil, mereka mungkin gagal setelah lonjakan besar atau sering.
b. Tabung Penghantar Gas (GDTs)
Prinsip Kerja: GDTs adalah tabung tertutup yang diisi dengan gas inert. Ketika tegangan di kedua ujungnya melebihi nilai tertentu, gas di dalamnya terionisasi, menciptakan jalur konduktif untuk arus.
Penyebaran Energi: GDTs menyebarkan energi lonjakan melalui plasma yang dibuat oleh ionisasi gas dan secara otomatis memadamkan plasma begitu tegangan kembali normal, memulihkan isolasi.
c. Dioda Penekan Tegangan Sementara (TVS)
Prinsip Kerja: Dioda TVS tetap dalam keadaan tahanan tinggi pada tegangan operasi normal. Ketika tegangan melebihi tegangan breakdownnya, dioda dengan cepat beralih ke keadaan tahanan rendah, memungkinkan arus mengalir.
Penyebaran Energi: Dioda TVS menyebarkan energi lonjakan melalui efek avalans di dalam juncti PN internalnya dan cocok untuk lonjakan kecil dengan respons cepat.
3. Penyaluran Energi dan Penyambungan ke Tanah
SPD tidak hanya menyerap energi lonjakan tetapi juga menyalurkan sebagian energi tersebut ke garis tanah untuk lebih mengurangi dampak pada peralatan. Mekanisme spesifik termasuk:
Sirkuit Penyaluran: SPD dirancang dengan sirkuit penyaluran khusus untuk mengarahkan overvoltage ke garis tanah, mencegahnya langsung memasuki perangkat beban.
Sistem Penyambungan ke Tanah: Sistem penyambungan ke tanah yang baik adalah kunci untuk memastikan operasi SPD yang efektif. Sistem penyambungan ke tanah harus menyediakan jalur impedansi rendah untuk dengan cepat menyebarkan energi lonjakan ke bumi.
4. Pemulihan Pasca-Lonjakan
Setelah peristiwa lonjakan, SPD perlu kembali ke keadaan operasi normal. Jenis pelindung yang berbeda memiliki mekanisme pemulihan yang berbeda:
MOVs: Jika lonjakan tidak menyebabkan kerusakan permanen pada MOV, ia akan secara otomatis kembali ke keadaan tahanan tinggi begitu tegangan normal kembali.
GDTs: Begitu tegangan kembali normal, plasma di dalam GDT secara otomatis padam, memulihkan keadaan isolasi.
Dioda TVS: Setelah tegangan normal kembali, dioda TVS juga secara otomatis kembali ke keadaan tahanan tinggi.
5. Mode Kegagalan dan Perlindungan
Meskipun SPD dirancang untuk menangani lonjakan, mereka masih bisa gagal dalam kasus ekstrem. Untuk memastikan keselamatan, banyak SPD dilengkapi dengan fitur tambahan:
Perangkat Putus Termal: Ketika MOV atau komponen lainnya terlalu panas dan gagal, perangkat putus termal akan memutus rangkaian untuk mencegah kebakaran dan bahaya lainnya.
Lampu Indikator/Alarm: Beberapa SPD dilengkapi dengan lampu indikator atau alarm untuk memberitahu pengguna jika pelindung masih berfungsi dengan benar.
Kesimpulan
Selama sambaran petir, perangkat pelindung sementara melindungi peralatan listrik melalui langkah-langkah berikut:
Deteksi Lonjakan: Mengidentifikasi situasi di mana tegangan melebihi rentang normal.
Penyerapan dan Penyebaran Energi: Menggunakan komponen seperti MOVs, GDTs, dan dioda TVS untuk mengubah energi lonjakan menjadi panas atau bentuk energi lainnya.
Penyaluran ke Garis Tanah: Mengarahkan overvoltage ke garis tanah untuk meminimalkan dampak pada peralatan.
Kembali ke Keadaan Normal: Setelah lonjakan, pelindung kembali ke keadaan operasi normal.
Perlindungan Kesalahan: Memberikan tindakan keamanan tambahan dalam kasus ekstrem untuk mencegah kerusakan lebih lanjut.
