Koordinasi Isolasi dalam Sistem Tenaga Listrik

Koordinasi Isolasi dalam Sistem Tenaga Listrik diperkenalkan untuk mengatur tingkat isolasi listrik isolasi dari berbagai komponen dalam sistem tenaga listrik termasuk jaringan transmisi, sedemikian rupa, sehingga jika terjadi kegagalan isolator, maka kerusakan dibatasi pada tempat di mana itu akan menyebabkan kerusakan sistem paling sedikit, mudah diperbaiki dan diganti, serta menghasilkan gangguan paling sedikit terhadap pasokan listrik.
Saat tegangan overvoltage muncul dalam sistem tenaga listrik, maka ada kemungkinan terjadinya kegagalan sistem isolasinya. Probabilitas kegagalan isolasi, tinggi pada titik isolasi paling lemah yang terdekat dengan sumber overvoltage. Dalam sistem tenaga listrik dan jaringan transmisi, isolasi diberikan ke semua peralatan dan komponen.

Isolator pada beberapa titik lebih mudah diganti dan diperbaiki dibandingkan yang lain. Isolasi pada beberapa titik tidak begitu mudah diganti dan diperbaiki, dan penggantian dan perbaikan mungkin sangat mahal dan memerlukan gangguan listrik yang lama. Selain itu, kegagalan isolator pada titik-titik tersebut dapat menyebabkan sebagian besar jaringan listrik menjadi tidak beroperasi. Jadi, diinginkan bahwa dalam situasi kegagalan isolator, hanya isolator yang mudah diganti dan diperbaiki yang gagal. Tujuan keseluruhan dari koordinasi isolasi adalah untuk mengurangi biaya dan gangguan yang disebabkan oleh kegagalan isolasi hingga tingkat yang dapat diterima secara ekonomi dan operasional. Dalam metode koordinasi isolasi, isolasi dari berbagai bagian sistem harus dipilih sedemikian rupa sehingga jika terjadi flash over, itu harus terjadi pada titik yang dimaksud.
Untuk pemahaman yang tepat tentang koordinasi isolasi kita harus memahami terlebih dahulu, beberapa terminologi dasar dari sistem tenaga listrik. Mari kita diskusikan.

Tegangan Sistem Nominal

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

Tegangan Sistem Maksimum

Tegangan Sistem Maksimum adalah tegangan frekuensi daya maksimum yang diizinkan yang dapat terjadi mungkin untuk waktu yang lama selama kondisi beban kosong atau beban rendah dari sistem tenaga listrik. Ini juga diukur dalam cara fase ke fase.
Daftar berbagai tegangan sistem nominal dan tegangan sistem maksimum yang sesuai diberikan di bawah ini untuk referensi,

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

Faktor Penyambungan ke Tanah

Ini adalah rasio dari tegangan frekuensi daya tertinggi rms fase ke tanah selama terjadi penyambungan ke tanah pada fase yang baik ke tegangan frekuensi daya rms fase ke fase yang akan diperoleh di lokasi yang dipilih tanpa adanya penyambungan ke tanah.
Rasio ini mengkarakterisasi, secara umum, kondisi penyambungan ke tanah dari sistem seperti yang dilihat dari lokasi penyambungan yang dipilih.

Sistem yang Ditetapkan ke Tanah Secara Efektif

Sebuah sistem dikatakan ditetapkan ke tanah secara efektif jika faktor penyambungan ke tanah tidak melebihi 80% dan tidak efektif jika melebihi.
Faktor penyambungan ke tanah adalah 100% untuk sistem netral terisolasi, sementara itu adalah 57,7% (1/√3 = 0,577) untuk sistem yang ditetapkan ke tanah secara solid.

Tingkat Isolasi

Setiap peralatan listrik harus mengalami situasi overvoltage transien abnormal yang berbeda pada waktu yang berbeda selama masa layanan totalnya. Peralatan mungkin harus menahan impuls petir, impuls switching, dan/atau overvoltage frekuensi daya jangka pendek. Bergantung pada tingkat maksimum tegangan impuls dan overvoltage frekuensi daya jangka pendek yang dapat ditahan oleh satu komponen sistem tenaga listrik, tingkat isolasi sistem tenaga listrik tegangan tinggi ditentukan.
Saat menentukan tingkat isolasi sistem dengan rating kurang dari 300 KV, tegangan tahan impuls petir dan tegangan tahan frekuensi daya jangka pendek dipertimbangkan. Untuk peralatan dengan rating sama atau lebih dari 300 KV, tegangan tahan impuls switching dan tegangan tahan frekuensi daya jangka pendek dipertimbangkan.

Tegangan Impuls Petir

Gangguan sistem yang terjadi karena petir alami, dapat direpresentasikan oleh tiga bentuk gelombang dasar yang berbeda. Jika tegangan impuls petir berjalan sepanjang jarak tertentu sepanjang jalur transmisi sebelum mencapai sebuah isolator, bentuk gelombangnya mendekati gelombang penuh, dan gelombang ini disebut sebagai gelombang 1.2/50. Jika selama berjalan, gelombang gangguan petir menyebabkan flash over melintasi isolator, bentuk gelombangnya menjadi gelombang terpotong. Jika petir langsung mengenai isolator, maka tegangan impuls petir mungkin naik curam hingga dilepaskan oleh flash over, menyebabkan penurunan tegangan yang tiba-tiba dan sangat curam. Tiga gelombang ini cukup berbeda dalam durasi dan bentuknya.

Impuls Switching

Selama operasi switching, mungkin muncul tegangan unipolar dalam sistem. Bentuk gelombangnya mungkin berdemping atau berosilasi secara periodik. Bentuk gelombang impuls switching memiliki depan yang curam dan ekor yang berdemping dan berosilasi panjang.

Tegangan Tahan Frekuensi Daya Jangka Pendek

Tegangan tahan frekuensi daya jangka pendek adalah nilai rms sinusoidal frekuensi daya yang ditentukan yang peralatan listrik harus tahan selama periode waktu tertentu biasanya 60 detik.

Tegangan Tingkat Perlindungan Perangkat Perlindungan

Perangkat perlindungan overvoltage seperti surge arrester atau lightning arrester dirancang untuk menahan tingkat tertentu dari overvoltage transien di luar batas tersebut, perangkat tersebut mengalirkan energi lonjakan ke tanah dan oleh karena itu menjaga tingkat overvoltage transien hingga tingkat tertentu. Dengan demikian, overvoltage transien tidak dapat melebihi tingkat tersebut. Tingkat perlindungan perangkat perlindungan overvoltage adalah nilai tegangan puncak tertinggi yang seharusnya tidak dilampaui pada terminal perangkat perlindungan overvoltage saat impuls switching dan impuls petir diterapkan.

Sekarang mari kita bahas metode koordinasi isolasi satu per satu-

Menggunakan Kawat Pelindung atau Kawat Penyambung ke Tanah

Lonjakan petir dalam jalur transmisi overhead mungkin disebabkan oleh pukulan