Alat pengaman atau pelindung adalah suatu alat yang
berfungsi melindungi atau mengamankan suatu sistem penyaluran tenaga listrik
dengan cara membatasi tegangan lebih (over voltage) atau arus
lebih (over current) yang mengalir pada sistem tersebut, dan
mengalirkannya ke tanah (ground). Dengan demikian alat pengaman
harus dapat menahan tegangan sistem agar kontinuitas pelayanan ke pusat beban (load
center) tidak terganggu hingga waktu yang tidak terbatas. Dan harus
dapat melalukan atau mengalirkan arus lebih dengan tidak merusak alat pengaman
dan peralatan jaringan yang lain. Oleh karena itu fungsi alat pengaman adalah :
1. melindungi sistem terhadap kondisi beban lebih (over
load) dan hubung singkat (chort circuit).
2. melindungi sistem terhadap gangguan fisik dari luar
terutama untuk saluran udara(overhead line). Misalnya karena sambaran
petir, sambaran induksi awan bermuatan listrik dan sebagainya.
3. mengisolir bagian sistem yang terkena gangguan.
4. melindungi public/personal terhadap adanya jaringan
tegangan tinggi, terutama pada tempat-tempat yang padat penduduknya atau
tempattempat dimana jaringan listrik melintasi jalan lalu lintas umum.
1. Mencegah kerusakan peralatan-peralatan pada sistem
tenaga listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang tidak
normal.
2. Mengurangi kerusakan peralatan-peralatan pada sistem
tenaga listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang
tidak normal.
3. Mempersempit daerah yang terganggu sehingga gangguan
tidak melebar pada sistem yang lebih luas.
4. Memberikan pelayanan tenaga listrik dengan keandalan
dan mutu tinggi kepada konsumen.
5. Mengamankan manusia dari bahaya yang ditimbulkan oleh
tenaga listrik.
6. Menjaga kestabilan sistem tenaga
7. Menghindari hilangnya keuntungan perusahaan
Untuk meningkatkan keandalan jaringan
distribusi tenaga listrik, cara terbaik adalah dengan jalan merencanakan sistem
isolasi yang cukup tahan terhadap tegangan lebih dan mengkoordinasikan
alat-alat pengaman yang mempunyai keandalan tinggi terhadap bahaya elektris.
Koordinasi pengaman ini dinyatakan dalam bentuk langkah-langkah yang diambil
untuk menghindarkan gangguan pada sistem penyaluran tenaga listrik dengan jalan
membatasi gangguan-gangguan karena tegangan lebih atau arus lebih, sehingga
tidak menimbulkan kerusakan pada peralatan jaringan.
Dalam upaya menanggulangi terhadap
bahaya tegangan lebih atau arus lebih, maka persyaratan yang diperlukan bagi
alat pengaman yang baik adalah :
1. Dapat melepaskan tegangan lebih ke tanah tanpa
menyebabkan hubung singkat (short circuit) terhadap sistem.
2. Dapat memutuskan arus lebih atau arus susulan dalam
waktu yang cepat.
3. Mempunyai tingkat perlindungan (protection
level) yang tinggi, dalam arti nilai perlindungan antara tegangan
lebih maksimum yang diperbolehkan pada saat pelepasan dengan tegangan maksimum
system yang dapat dipertahankan sesudah terjadi pelepasan.
4. Mempunyai kepekaan (sensitivity) yang
tinggi pada saat operasi.
5. Harus dapat bekerja dalam waktu singkat.
Oleh
karena itu kontinuitas penyaluran tenaga listrik banyak tergantung pada
kualitas sistem jaringan distribusi itu sendiri, Makin komplek konfigurasi
jaringan distribusi (seperti bentuk network atau mesh) makin banyak peralatan
yang digunakan.
1.
Alat Pengaman Celah
A. Alat Pengaman Celah Batang (rod gap)
Alat
pengaman celah batang (rod gap) merupakan alat pengaman paling
sederhana, yang terdiri dari dua batang logam dengan penampang tertentu. Batang
logam bagian atas diletakkan di puncak isolator jenis pos (post type
insulator) dihubungkan dengan kawat penghantar jaringan distribusi,
sedangkan batang logam bagian bawah diletakkan pada bagian dasar isolator jenis
pos yang langsung berhubungan dengan ground. Jarak celah kedua batang logam
tersebut disesuaikan dengan tegangan percikan untuk suatu bentuk gelombang
tegangan tertentu. Pada tabel di bawah ini memperlihatkan panjang celah yang
diizinkan pada suatu tegangan sisitem
Gambar
1
Bentuk
Pengaman Celah Batang (Rod Gap)
Keuntungan alat pengaman celah batang ini selain
bentuknya sederhana, juga mudah dibuat dan kuat konstruksinya. Sedangkan
kelemahan dari celah batang ini, bila terjadi percikan bunga api akibat
tegangan lebih maka bunga api yang ditimbulkan pada celah akan tetap ada
walaupun tegangan lebih sudah tidak ada lagi. Untuk memadamkan percikan bunga
api yang ditimbulkan, dapat dilakukan dengan memutus jaringan tersebut dengan
menggunakan saklar pemutus udara (air break switch). Saat gelombang
pendek, tegangan gagalnya akan naik lebih tinggi dari pada isolasi yang akan
dilindunginya, sehingga diperlukan celah yang sempit untuk gelombang yang
curam. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 86 di atas.
B. Alat Pengaman Tanduk Api (arcing horn)
Seperti
halnya alat pengaman celah batang, alat pengaman tanduk api ini diletakkan
dikedua ujung isolator gantung (suspension insulator) atau
isolator batang panjang (long rod insulator). Tanduk
api dipasang pada ujung kawat penghantar dan ujung isolator yang berhubungan
langsung dengan ground (tanah) yang dibentuk sedemikian rupa, sehingga busur
api tidak akan mengenai isolator saat terjadi loncatan api. Jarak antara tanduk
atas dan bawah diatur sekitar 75-85 % dari panjang isolator
keseluruhan.Tegangan loncatan api untuk isolator gandengan dengan tanduk api
ditentukan oleh jarak tanduk tersebut. Untuk jelasnya lihat gambar di bawah
ini.
Gambar 2
Pengaman Tanduk Api (Arcing Horn)
C. Alat Pengaman Celah Sekring (fuse rod
gap)
Alat
pengaman celah sekring ini merupakan gabungan antara celah batang (rod
gap)dengan sekring yang dihubungkan secara seri. Penggabungan ini digunakan
untuk menginterupsikan arus susulan (power follow current) yang
diakibatkan oleh percikan api. Oleh sebab itu celah sekring mempunyai
karakteristik yang sama dengan celah batang, dan alat ini dapat menghindarkan
adanya pemutusan jaringan sebagai akibat percikan, serta memerlukan penggantian
dan perawatan sekring yang telah dipakai. Kecuali itu agar supaya penggunaannya
efektif harus diperhatikan juga koordinasi antara waktu leleh sekring dengan
waktu kerja rele pengaman.
D. Alat Pengaman Celah Kontrol (control
gap)
Alat pengaman celah kontrol terdiri dari
dua buah celah yang diatur sedemikian rupa, sehingga karakteristiknya mendekati
celah bola ditinjau dari segi lengkung volt-waktunya yang mempunyai
karakteristik lebih baik dari celah batang. Celah control ini dapat dipakai
bersama atau tanpa sekring; meskipun alat ini dapat dipakai sebagai
perlindungan cadangan atau sekunder, dan dianggap sekelas dengan celah batang.
E. Alat Pengaman Celah Tanduk (horn gap)
Alat pengaman ini terbuat dari dua buah
batang besi yang masing-masing diletakkan diatas isolator. Celah yang dibuat
oleh kedua batang besi itu, satu batang dihubungkan langsung dengan kawat
penghantar jaringan sedangkan yang lainnya dihubungkan dengan sebuah resistor
yang langsung terhubung ke ground (tanah). Celah tanduk ini biasanya bekerja
pada saat terjadi tegangan loncatan api pada celahnya. Ketika tegangan surja
mencapai 150 – 200 % dari tegangan nominal jaringan, maka akan terjadi
pelepasan langsung pada celah dan langsung diteruskan ke ground melalui
resistor.
Fungsi dari celah tanduk ini untuk
pemutus busur api yang terjadi pada saat tegangan lebih. Busur api cenderung
naik akibat panas yang terlalu tinggi, juga disebabkan peristiwa arus loop
sebesar mungkin pada sisi lain membuat tembus rangkaian magnit maksimum. Hanya
celah tanduk sebagai arrester jauh dari memuaskan yang seringkali busur api
yang tak perlu. Pengaman ini tidak cukup karena dapat dibandingkan dari nilai
pelepasan yang rendah resistor. Dan ini tidak selalu menahan secara dinamis
busur api yang mengikuti pelepasan peralihan (transient discharge). Akibatnya
salah satu pada keadaan tetap tanduk ground atau dibinasakan oleh celah. Oleh
sebab itu celah tanduk arrester sekarang hampir tidak diapakai lagi sebagai
alat pengaman petir.
2.
Alat Pengaman Tabung Pelindung (protector tube)
Alat
pengaman tabung pelindung ini terdiri dari : (1) tanduk api (arcing horn) yang
dipasang di bawah kawat penghantar, yang terhubung dengan tabung fiber. (2)
Tabung fiber yang terdiri dari elektroda atas yang berhubungan dengan tanduk
api dan elektroda bawah yang berhubungan langsung dengan tanah (ground).
Apabila tegangan petir mengalir ke kawat penghantar, maka akan terjadi percikan
api antara kawat penghantar dengan tanduk api. Percikan api akan mengalir dari
elektroda atas ke elektroda bawah. Karena panas tabung fiber akan menguap
disekitar dindingnya, sehingga gas yang ditimbulkan akan menyembur ke percikan
apai dan memadamkannya.Alat pengaman tabung pelindung ini digunakan pada
saluran transmisi untuk melindungi isolator dan mengurangi besarnya tegangan
surja yang mengalir pada kawat penghantar. Selain itu digunakan juga pada gardu
induk untuk melindungi peralatan disconnect switches, ril bus, dan sebagainya.
Gambar 3
Pengaman Tabung Pelindung (Protector
Tube)
3.
Alat Pengaman Lightning Arrester
Lightning arrester adalah suatu alat pengaman yang
melindungi jaringan dan peralatannya terhadap tegangan lebih abnormal yang
terjadi karena sambaran petir (flash over) dan karena surja
hubung (switching surge) di suatu jaringan.
Lightning arrester ini memberi kesempatan yang lebih besar terhadap tegangan
lebih abnormal untuk dilewatkan ke tanah sebelum alat pengaman ini merusak
peralatan jaringan seperti tansformator dan isolator. Oleh karena itu lightning
arrester merupakan alat yang peka terhadap tegangan, maka pemakaiannya harus
disesuaikan dengan tegangan sistem.
Arrester petir atau disingkat arrester
adalah suatu alat pelindung bagi peralatan system tenaga listrik terhadap surya
petir. Alat pelindung terhadap gangguan surya ini berfungsi melindungi
peralatan system tenaga listrik dengan cara membatasi surja tegangan lebih yang
dating dan mengalirkannya ketanah. Disebabkan oleh fungsinya, Arrester harus
dapat menahan tegangan system 50 Hz untuk waktu yang terbatas dan harus dapat
melewatkan surja arus ke tanah tanpa mengalami kerusakan. Arrester berlaku
sebagai jalan pintas sekitar isolasi. Arrester membentuk jalan yang mudah untuk
dilalui oleh arus kilat atau petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang
tinggi pada peralatan. Selain melindungi peralatan dari tegangan lebih yang
diakibatkan oleh tegangan lebih external, arrester juga melindungi peralatan
yang diakibatkan oleh tegangan lebih internal seperti surja hubung, selain itu
arrester juga merupakan kunci dalam koordinasi isolasi suatu system tenaga
listrik. Bila surja datang ke gardu induk arrester bekerja melepaskan muatan
listrik serta mengurangi tegangan abnormal yang akan mengenai peralatan dalam
gardu induk. Persyaratan yang harus dipenuhi oleh arrester adalah sebagai
berikut :
a. Tegangan percikan (sparkover voltage)
dan tegangan pelepasannya(discharge voltage), yaitu tegangan pada terminalnya
pada waktupelepasan, harus cukup rendah, sehingga dapat mengamankan isolasi
peralatan. Tegangan percikan disebut juga tegangan gagal sela (gap breakdown
voltage) sedangkan tegangan pelepasan disebut juga tegangan sisa (residual
voltage) atau jatuh tegangan (voltage drop)
Jatuh
tegangan pada arrester = I x R
Dimana
I
= arus arrester maksimum (A)
R
= tahanan arrester (Ohm)
b.
Arrester harus mampu memutuskan arus
dinamik dan dapat bekerja terus seperti semula. Batas dari tegangan system di
mana arus susulan ini masih mungkin, disebut tegangan dasar (rated voltage)
dari arrester.
Pada prinsipnya arrester membentuk jalan
yang mudah dilalui oleh petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang tinggi
pada peralatan. Pada kondisi normal arrester berlaku sebagai isolasi tetapi
bila timbul surja arrester berlaku sebagai konduktor yang berfungsi melewatkan
aliran arus yang tinggi ke tanah. Setelah arus hilang, arrester harus dengan
cepat kembali menjadi isolator. Pada dasar arrester terdiri dari dua bagian
yaitu : Sela api (spark gap) dan tahanan kran (valve resistor). Keduanya
dihubungkan secara seri. Batas atas dan bawah dari tegangan percikan ditentukan
oleh tegangan system maksimum dan oleh tingkat isolasi peralatan yang
dilindungi.
Untuk penggunaan yang lebih khusus
arrester mempunyai satu bahagian lagi yang disebut dengan Tahanan katup dan
system pengaturan atau pembagian tegangan (grading system). Jika hanya
melindungi isolasi terhadap bahaya kerusakan karena gangguan dengan tidak
memperdulikan akibatnya terhadap pelayanan, maka cukup dipakai sela batang yang
memungkinkan terjadinya percikan pada waktu tegangan mencapai keadaan bahaya. Dalam
hal ini, tegangan system bolak – balik akan tetap mempertahankan busur api
sampai pemutus bebannya dibuka. Dengan menyambung sela api ini dengan sebuah
tahanan, maka kemungkinan api dapat dipadamkan. Tetapi bila tahanannya
mempunyai harga tetap, maka jatuh tegangannya menjadi besar sekali sehingga
maksud untuk meniadakan tegangan lebih tidak terlaksana, dengan akibat bahwa
maksud melindungi isolasi pun gagal. Oleh sebab itu disrankan memakai tahanan
kran (valve resistor), yang mempunyai sifat khusus, yaitu tahanannya kecil
sekali bila tegangannya dan arusnya besar.
Proses pengecilan tahanan berlangsung
cepat yaitu selama tegangan lebih mencapai harga puncak. Tegangan lebih dalam
hal ini mengakibatkan penurunan drastis pada tahanan sehingga jatuh tegangannya
dibatasi meskipun arusnya besar. Bila tegangan lebih habis dan tinggal tegangan
normal, tahanannya naik lagi sehingga arus susulannya dibatasi kira – kira 50
ampere. Arus susulan ini akhirnya dimatikan oleh sela api pada waktu tegangan
sistemnya mencapai titik nol yang pertama sehingga alat ini bertindak sebagai
sebuah kran yang menutup arus, dari sini didapatkan nama tahanan kran. Pada
arrester modern pemadaman arus susulan yang cukup besar (200–300 A) dilakukan
dengan bantuan medan magnet.
Dalam hal ini, baik amplitude maupun lamanya arus
susulan dapat dikurangi dan pemadaman dapat dilakukan sebelum tegangan system
mencapai harga nol. Tegangan dasar (rated voltage) yang
dipakai pada lightning arrester adalah tegangan maksimum sistem, dimana lightning
arrester ini harus mempu-nyai tegangan dasar maksimum tak melebihi tegangan
dasar maksimum dari sistem, yang disebut dengan tegangan dasar penuh atau
lightning arrester 100 %.
Oleh karena arrester dipakai untuk
melindungi peralatan system tenaga listrik maka perlu diketahui
karakteristiknya sehingga arrester dapat digunakan dengan baik dalam
pemakaiannya. Arrester mempunyai tiga karakteristik dasar yang penting dalam
pemakaiannya yaitu :
1.
Tegangan rated 50 c/s yang tidak boleh dilampaui
2.
Mempunyai karakteristik yang dibatasi oleh tegangan (voltage limiting) bila
dilalui oleh berbagai macam arus petir. Sebagaimana diketahui bahwa arrester
adalah suatu peralatan tegangan yang menpunyai tegangan ratingnya. Maka
jelaslah bahwa arrester tidak boleh dikenakan tegangan yang melebihi rating
ini, baik pada keadaan normal maupun dalam keadaan abnormal. Oleh karena itu
menjalankan fungsingnya ia menanggung tegangan system normal dan tegangan lebih
transiens 50 c/s. Karakteristik pembatasan tegangan impuls dari arrester adalah
harga yang dapat ditahan oleh terminal ketika melalukan arus – arus tertentu
dan harga ini berubah dengan singkat baik sebelum arus mengalir maupun mulai
bekerja.
Batas termis ialah kemampuan untuk
mengalirkan arus surja dalam waktu yang lama atau terjadi berulang – ulang
tanpa menaikan suhunya. Meskipun kemampuan arrester untuk menyalurkan arus
sudah mencapai 65000 – 100.000 ampere, tetapi kemampuannya untuk melalukan
surja hubung terutama bila saluran menjadi panjang dan berisi tenaga besar
masih rendah. Maka agar supaya tekanan stress pada isolasi dapat dibuat
serendah mungkin, suatu system perlindungan tegangan lebih perlu memenuhi
persyaratan sebagai berikut :
1. Dapat melepas tegangan lebih ke tanah
tanpa menyebabkan hubung singkat ke tanah (saturated ground fault)
2. Dapat memutuskan arus susulan.
3. Mempunyai tingkat perlindungan (protection level) yang
rendah, artinya tegangan percikan sela dan tegangan pelepasannya rendah.
Jenis-jenis
pengaman Ligntning arrester:
a.
Lightning Arrester Jenis Oksida Film
b.
Lightning Arrester Jenis Thyrite
c.
Lightning Arrester Jenis Katup (Valve)
d.
Lightning Arrester Jenis Expulsion
1. 4. Alat Pengaman
Fuse Cut Out
Fuse cut out (sekring) adalah suatu alat pengaman yang
melindungi jaringan terhadap arus beban lebih (over load current) yang
mengalir melebihi dari batas maksimum, yang disebabkan karena hubung singkat (short
circuit) atau beban lebih (over load). Konstruksi dari
fuse cut out ini jauh lebih sederhana bila dibandingkan dengan pemutus beban(circuit
breaker) yang terdapat di Gardu Induk (sub-station). Akan
tetapi fuse cut out ini mempunyai kemampuan yang sama dengan pemutus beban
tadi. Fuse cut out ini hanya dapat memutuskan satu saluran kawat jaringan di
dalam satu alat. Apabila diperlukan pemutus saluran tiga fasa maka dibutuhkan
fuse cut out sebanyak tiga buah.
Penggunaan
fuse cut out ini merupakan bagian yang terlemah di dalam jaringan distribusi.
Sebab fuse cut out boleh dikatakan hanya berupa sehelai kawat yang memiliki
penampang disesuaikan dengan besarnya arus maksimum yang diperkenankan mengalir
di dalam kawat tersebut. Pemilihan kawat yang digunakan pada fuse cut out ini
didasarkan pada faktor lumer yang rendah dan harus memiliki daya hantar (conductivity)yang
tinggi. Faktor lumer ini ditentukan oleh temperatur bahan tersebut.
Biasanya bahan-bahan yang digunakan
untuk fuse cut out ini adalah kawat perak, kawat tembaga, kawat seng, kawat
timbel atau kawat paduan dari bahanbahan tersebut. Mengingat kawat perak
memiliki konduktivitas 60,6 mho/cm lebih tinggi dari kawat tembaga, dan
memiliki temperature 960° C, maka pada jaringan distribusi banyak digunakan.
Kawat perak ini dipasangkan di dalam tabung porselin yang diisi dengan pasir
putih sebagai pemadam busur api, dan menghubungkan kawat tersebut pada kawat
fasa, sehingga arus mengalir melaluinya. Jenis fuse cut out ini utnuk jaringan
distribusi dugunakan dengan saklar pemisah. Pada ujung atas dihubungkan dengan
kontak-kontak yang berupa pisau yang dapat dilepaskan. Sedangkan pada ujung
bawah dihubungkan dengan sebuah engsel. Untuk lebih jelasnya lihat gambar di
bawah ini.
Gambar 102
Pengaman Fuse Cut Out
Jika
arus beban lebih melampaui batas yang diperkenankan, maka kawat perak di dalam
tabung porselin akan putus dan arus yang membahayakan dapat dihentikan. Pada
waktu kawat putus terjadi busur api, yang segera dipadamkan oleh pasir yang
berada di dalam tabung porselin. Karena udara yang berada di dalam porselin itu
kecil maka kemungkinan timbulnya ledakan akan berkurang karena diredam oleh
pasir putih. Panas yang ditimbulkan sebagian besar akan diserap oleh pasir
putih tersebut.
Apabila kawat perak menjadi lumer karena
tenaga arus yang melebihi maksimum, maka waktu itu kawat akan hancur. Karena
adanya gaya hentakan, maka tabung porselin akan terlempar keluar dari
kontaknya. Dengan terlepasnya tabung porselin ini yang berfungsi sebagai saklar
pemisah, maka terhidarlah peralatan jaringan distribusi dari gangguan arus
beban lebih atau arus hubung singkat. Umur dari fuse cut out initergantung pada
arus yang melaluinya. Bila arus yang melalui fuse cut out tersebut melebihi
batas maksimum, maka umur fuse cut out lebih pendek. Oleh karena itu pemasangan
fuse cut out pada jaringan distribusi hendaknya yang memiliki kemampuan lebih
besar dari kualitas tegangan jaringan, lebih kurang tiga sampai lima kali arus
nominal yang diperkenankan. Fuse cut out ini biasanya ditempatkan sebagai
pengaman tansformator distribusi, dan pengaman pada cabangcabang saluran feeder
yang menuju ke jaringan distribusi sekunder.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar