Mengapa Menggunakan Pemutus Lonjakan? Fungsi & Manfaat Utama

Fungsi Pelindung Petir

Ketika tegangan berlebih yang disebabkan oleh petir menyebar sepanjang kabel listrik udara ke stasiun atau bangunan lain, hal ini dapat menyebabkan flashover atau bahkan merusak isolasi peralatan listrik. Oleh karena itu, jika perangkat pelindung—dikenal sebagai pelindung petir—terhubung secara paralel di pintu masuk daya peralatan (seperti ditunjukkan pada Gambar 1), maka akan segera aktif ketika tegangan berlebih mencapai tingkat operasi yang telah ditetapkan.

Pelindung petir mengeluarkan energi berlebih, membatasi lonjakan tegangan dan melindungi isolasi peralatan. Setelah tegangan kembali normal, pelindung petir dengan cepat pulih ke keadaan semula, memastikan sistem dapat melanjutkan pasokan daya normalnya.

Fungsi perlindungan dari pelindung petir didasarkan pada tiga prasyarat:

• Koordinasi yang tepat antara karakteristik volt-detik pelindung dengan isolasi yang dilindungi.

• Tegangan sisa pelindung harus lebih rendah dari kekuatan tahanan impuls isolasi yang dilindungi.

• Isolasi yang dilindungi harus berada dalam jarak perlindungan pelindung.

• Persyaratan untuk pelindung petir:

• Tidak boleh mengeluarkan arus dalam kondisi operasi normal, tetapi harus mengeluarkan arus dengan benar dan andal selama kejadian tegangan berlebih.

• Harus memiliki kemampuan pemulihan diri setelah pengeluaran arus (yaitu, kembali ke keadaan impedansi tinggi dan padamkan arus lanjutan).

Parameter kunci pelindung petir:

• Tegangan operasi terus-menerus: Tegangan operasi jangka panjang yang diperbolehkan. Tegangan ini harus sama dengan atau lebih besar dari tegangan fasa ke tanah maksimum sistem.

• Tegangan nominal (kV): Tegangan frekuensi daya singkat maksimum yang diperbolehkan (juga dikenal sebagai tegangan pemadam busur). Pelindung dapat beroperasi dan memadamkan busur pada tegangan ini, tetapi tidak dapat beroperasi dalam jangka panjang pada level ini. Ini adalah parameter dasar untuk desain, karakteristik, dan struktur pelindung.

• Karakteristik tahanan volt-detik frekuensi daya: Menunjukkan kemampuan pelindung oksida logam (misalnya, ZnO) untuk menahan tegangan berlebih dalam kondisi tertentu.

• Arus pelepasan nominal (kA): Nilai puncak arus pelepasan yang digunakan untuk mengklasifikasikan rating pelindung. Untuk sistem 220 kV dan di bawahnya, tidak boleh melebihi 5 kA.

• Tegangan sisa: Tegangan yang muncul di antara terminal pelindung ketika terkena arus surge. Ini juga dapat dipahami sebagai tegangan maksimum yang dapat ditahan pelindung selama kejadian pelepasan arus.

Jenis dan Struktur Pelindung Petir

Jenis pelindung petir umum termasuk jenis katup, tabung, celah pelindung, dan pelindung oksida logam.

(1) Pelindung Petir Jenis Katup

Pelindung petir jenis katup terbagi menjadi dua kategori utama: jenis katup konvensional dan jenis katup magnet-blow. Jenis konvensional termasuk seri FS dan FZ; jenis magnet-blow termasuk seri FCD dan FCZ.

Simbol dalam penunjukan model berarti:

• F – Pelindung petir jenis katup;

• S – Untuk sistem distribusi;

• Z – Untuk stasiun;

• Y – Untuk jalur transmisi;

• D – Untuk mesin rotari;

• C – Dengan celah pelepasan magnet-blow.

Pelindung petir jenis katup terdiri dari celah percikan datar yang tersambung seri dengan cakram resistor karbida silikon (SiC) (blok katup), tersegel di dalam housing porcelen, dengan baut terminal eksternal untuk pemasangan. Resistor karbida silikon menunjukkan karakteristik non-linier: memiliki hambatan tinggi di bawah tegangan normal, yang menurun tajam selama tegangan berlebih.

Di bawah tegangan frekuensi daya normal, celah percikan tetap tidak konduktif. Ketika terjadi tegangan berlebih akibat petir, celah percikan rusak. Hambatan blok SiC menurun signifikan, memungkinkan arus petir tinggi mengalir aman ke tanah. Setelah surge, blok SiC menunjukkan hambatan tinggi terhadap arus lanjutan frekuensi daya, sementara celah percikan memutus arus ini, memulihkan operasi sistem normal. Perilaku on-off ini mirip dengan "katup"—terbuka untuk arus petir dan tertutup untuk arus frekuensi daya—sehingga dinamakan "pelindung petir jenis katup".

(2) Celah Pelindung dan Pelindung Petir Jenis Tabung

Celah pelindung adalah bentuk perlindungan petir paling sederhana. Biasanya terbuat dari baja bulat galvanis, terdiri dari celah utama dan celah tambahan. Celah utama dibentuk dalam konfigurasi sudut dan dipasang secara horizontal untuk memfasilitasi pemadaman busur. Celah tambahan terhubung seri di bawah celah utama untuk mencegah trigger palsu akibat objek asing yang menjembatani celah. Karena kemampuan pemadaman busurnya lemah, celah pelindung biasanya digunakan bersamaan dengan perangkat reklos otomatis untuk meningkatkan keandalan pasokan daya.

Pelindung petir jenis tabung terdiri dari celah percikan yang terletak di dalam tabung pembangkit gas, dibentuk oleh elektroda batang dan cincin. Termasuk celah internal dan eksternal. Tabung pelindung terbuat dari bahan seperti resin fenolik yang diperkuat serat yang menghasilkan volume gas besar ketika dipanaskan. Ketika terjadi tegangan berlebih akibat petir, kedua celah internal dan eksternal rusak, mengalihkan arus petir ke tanah. Arus frekuensi daya selanjutnya menciptakan busur yang kuat, membakar dinding tabung dan menghasilkan gas bertekanan tinggi yang dikeluarkan melalui ujung terbuka, memadamkan busur dengan cepat. Celah eksternal kemudian memulihkan isolasinya, mengisolasi pelindung dari sistem, dan memungkinkan operasi normal kembali berlanjut.

Karena pelindung petir jenis tabung bergantung pada arus frekuensi daya untuk menghasilkan gas untuk pemadaman busur, arus pendek yang berlebihan dapat menghasilkan gas terlalu banyak, melebihi kekuatan mekanis tabung dan menyebabkan pecah atau ledakan. Oleh karena itu, pelindung petir jenis tabung biasanya digunakan dalam instalasi luar ruangan.

(3) Pelindung Petir Oksida Logam Tanpa Celah (Oksida Seng)

Juga dikenal sebagai pelindung varistor, ini adalah jenis modern yang diperkenalkan pada tahun 1970-an. Dibandingkan dengan pelindung petir jenis katup karbida silikon tradisional, pelindung petir oksida logam tanpa celah tidak memiliki celah percikan dan menggunakan oksida seng (ZnO) alih-alih karbida silikon. Mereka dibuat dari disk varistor ZnO yang ditumpuk dengan karakteristik non-linier tegangan-arus yang sangat baik: di bawah tegangan frekuensi daya normal, mereka menunjukkan hambatan sangat tinggi, efektif menekan arus bocor; di bawah tegangan berlebih petir, hambatannya menurun tajam, memungkinkan pelepasan arus surge yang efisien.

Pelindung oksida logam menawarkan karakteristik perlindungan superior, kapasitas pelepasan tinggi, tegangan sisa rendah, ukuran kompak, dan pemasangan mudah. Mereka sekarang digunakan secara luas untuk perlindungan peralatan listrik tekanan tinggi dan rendah.

(4) Pelindung Petir Oksida Logam dengan Celah (Oksida Seng)

Terdiri dari disk resistor ZnO yang tersambung seri dengan celah percikan di dalam housing komposit. Unit celah biasanya mengandung dua elektroda berbentuk disk yang tertutup dalam cincin keramik. Mereka cocok untuk sistem netral tidak terhubung efektif. Selama gangguan satu fase ke tanah atau grounding busur, mungkin terjadi tegangan berlebih transien yang parah dan berlangsung lama, yang mungkin tidak dapat ditahan oleh pelindung ZnO tanpa celah. Pelindung ZnO dengan celah mengatasi keterbatasan ini: di bawah tegangan berlebih sedang seperti grounding satu fase atau grounding busur rendah, celah seri tetap tidak aktif, mengisolasi pelindung dari sistem.

Ketika tegangan berlebih melebihi ambang batas, celah percikan, dan karakteristik non-linier yang luar biasa dari blok ZnO membatasi tegangan sisa di seberang pelindung. Arus lanjutan yang dihasilkan sangat kecil dan mudah diputus, memberikan perlindungan isolasi yang andal untuk transformator dan peralatan lainnya.

Item dan Standar Pengujian Pelindung Petir

(1) Pengukuran Hambatan Isolasi

Gunakan megohmmeter 2500 V atau lebih tinggi. Untuk pelindung dengan rating 35 kV dan di atasnya, hambatan isolasi harus tidak kurang dari 2500 MΩ; untuk yang di bawah 35 kV, tidak kurang dari 1000 MΩ.

(2) Pengukuran Tegangan DC pada 1 mA dan Arus Bocor pada 75% dari Tegangan Tersebut

Terapkan tegangan DC ke pelindung. Seiring peningkatan tegangan, arus bocor secara bertahap meningkat. Catat nilai tegangan ketika arus mencapai 1 mA. Kemudian kurangi tegangan ke 75% dari nilai tersebut dan catat arus bocor, yang seharusnya tidak melebihi 50 μA.

(3) Arus Bocor AC di Bawah Tegangan Operasi

Ukur arus total, arus resistif, atau kerugian daya di bawah tegangan operasi. Nilai yang diukur seharusnya tidak menunjukkan perubahan signifikan dibandingkan dengan nilai awal. Jika arus resistif berlipat ganda, pelindung harus dilepas dari daya untuk inspeksi.
Jika arus resistif meningkat hingga 150% dari nilai awal, siklus pemantauan harus diperpendek secara sesuai.

Pengujian ini dapat mendeteksi cacat seperti penetrasi kelembaban atau penuaan blok katup pelindung, retak permukaan, dan degradasi isolasi.