PROTEKSI TEGANGAN LEBIH DENGAN SELA BATANG

14 02 2009

1.1 Tujuan

1. Mempelajari sistem perlindungan peralatan listrik dari pengaruh tegangan lebih akibat proses surja
hubung (switching) dan sambaran petir.
2. Menentukan jarak sela batang (rod gap) secara eksprimental untuk proteksi peralatan listrik
terhadap flashover.

1.2 Teori

Sela batang (rod gap) merupakan alat pengalih surja (surge diverter) yang paling sederhana, berupa batang elektroda yang dihubungkan antara hantaran dan tanah seperti ditunjukkan dalam gambar 1. Sela batang banyak digunakan pada:
a. Bushing trafo
b. Isolator hantaran udara, berupa tanduk api (arching horn) atau ring api (arching ring)
c. Pemutus daya (circuit breaker).

Untuk mencegah gelombang petir tembus melalui permukaan isolator, tegangan tembus dari sela-batang harus dibuat 20% lebih rendah dari tegangan tembus impus petir (impuls flashover voltage) dari isolator yang dilindungi. Jarak antara sela dengan isolator, d tidak boleh kurang dari 1/3 jarak sela, s untuk mencegah bunga api bergerak ke arah isolator.

Gambar 1 Sela-batang
Sela-batang tergantung pada tegangan kerja sistem. Harga-harga tipikal ditunjukkan pada tabel di bawah.
Tabel 1
Jarak Sela-Batang Untuk Setiap Tegangan Kerja Sistem
Tegangan sistem (kV) Jarak sela-batang (inchi)
33 9
66 14
132 26
275 49

Walaupun sela-batang sangat murah dan sederhana, tetapi sela ini mempunyai batasan-batasan dalam penggunaannya.

a. Sela-batang tidak berfungsi jika gelombang datang mempunyai muka yang curam.
b. Sela-batang tidak bisa memotong arus ikutan (follow current). Bunga api terjadi karena terionisirnya
udara di antara elektroda batang akibat adanya beda tegangan yang tinggi. Oleh karena itu kekuatan
isolasi pada sela udara menjadi turun. Sela yang tadinya dapat menahan tegangan dari frekuensi
jala-jala hingga, misalnya 30 kV maka setelah terjadinya bunga api turun menjadi ± 50 V, sehingga
arus sistem akan ikut mengalir ke tanah. Akibatnya pemutus daya (circuit breaker) akan bekerja. Untuk
menutup kembali pemutus daya diperlukan waktu untuk proses deionisasi sela setelah matinya bunga
api.
c. Sela-batang dapat meleleh akibat energi panas dengan temperatur tinggi yang dilepas melalui bunga
api.
d. Karakteristik tembus dari sela-batang sangat dipengaruhi oleh keadaan sekitarnya, seperti:
kelembaban, temperatur, tekanan dan lain-lain.
e. Sela-batang sedikit banyak juga dipengaruhi oleh polaritas dari terpa. Karakteristik tembus sela-batang
ditunjukkan dalam Gambar 2.

Gambar 2. Karakteristik tembus sela-batang
Sela-batang merupakan jenis pemotong petir yang paling sederhana karena itu tidak dapat diandalkan sebagai pelindung utama terhadap terpa petir pada sistem tenaga listrik, dimana prioritas pelayanan daya dan perlindungan peralatan sangat diutamakan. Namun demikian, sela-batang tetap digunakan sebagai pelindung tambahan karena harganya murah.
Modifikasi dari sela-batang adalah:
1. Sela-lebur (fused gap), adalah sela-batang yang dilengkapi sikring yang terhubung seri untuk memutus
arus ikutan sehingga pemutus daya tidak perlu membuka. Sela-lebur tetap mempunyai karakteristik
tembus yang sama dengan sela-batang dan memerlukan perawatan serta penggantian sikring.
2. Sela-kontol (control gap), terdiri dari susunan 2 buah sela untuk mendekati karakteistik sela-bola, yang
mempunyai v-t yang lebih baik. Dapat digunakan dengan atau tanpa sikring. Jenis ini tetap digolongkan
ke dalam jenis sela-batang.

1.3. Peralatan Yang Digunakan
• Transformator tegangan tinggi DC …………….1 set
• Meja kontrol …………………………………….2 set
• Generator Impuls …………………………….1 set
• Transformator tegangan tinggi AC …………….1 set
• Kapasitor ukur CM = 0,6 nF …………………….1 buah
• Resistor ukur RM = 250 MOhm …………….1 buah
• Voltmeter puncak AC/DC MU 15 …………….1 buah
• Voltmeter puncak impuls MU 23 …………….1 buah
• Tongkat pentanahan …………………………….3 buah
• Isolator suspensi …………………………….1 buah
• Sela-batang …………………………………….1 buah

1.4. Prosedur Percobaan
1.4.1 Flashover Tegangan Lebih Bolak-Balik
1). Susun rangkaian percobaan seperti ditunjukan pada Gambar 3.
2). Regulator pada posisi nol, hidupkan sumber daya
3). Tutup saklar S1, kemudian tutup saklar S2
4). Naikkan tegangan dengan memutar regulator searah jarum jam secara bertahap
dengan kecepatan 1 kV/detik sampai terjadi flashover pada isolator.
5). Catat tegangan flashover isolator tersebut yang ditunjukkan oleh MU 15.
6). Turunkan tegangan dengan memutar regulator berlawanan arah jarum jam
sampai nol. Buka salkar S2 dan S1. Matikan sumber daya.
7). Selang waktu antara 30 detik sampai 1 menit,ulangi prosedur 2 sampai 6
sebanyak 4 kali lagi.
8). Hitung harga rata-rata ke-5 pengukuran.
9). Dengan tongkat pentanahan, tanahkan semua bagian rangkaian percobaan.
10). Pasang sela-batang paralel dengan isolator. Jarak sela-batang pada posisi
maksimum dan jarak antara isolator dengan elektroda batang pada posisi
maksimum.
11). Regulator pada posisi nol,hidupkan sumber daya.
12). Tutup saklar S1 dan kemudian saklar S2.
13). Naikkan tegangan dengan kecepatan 1 kV/detik sampai terjadi flashover.
Lakukan prosedur 5,6,7,8 dan 9.
14). Jika terjadi flashover pada isolator (meskipun hanya 1 kali) turunkan elektroda
batang bagian atas 1 mm dan naikkan elektroda batang bagian bawah 1 mm.
Ulangi prosedur 11,12 dan 13.
15). Jika dari 5 kali percobaan sparkover seluruhnya terjadi pada sela-batang, catat
jarak sela-batang, s dan catat tegangan sparkover pada sela-batang. Udac)1 dari
hasil pengukuran. Lakukan prpsedur 6, matikan sumber daya. Lakukan prosedur 9.

Gambar 3. Rangkaian Percobaan Flashover AC
16). Geser elektroda batang bagian atas dan bagian bawah ke arah isolator sebesar
1mm.
17). Lakukan prosedur 11,12 dan 13.
18). Jika dari 5 kali percobaan sparkover seluruhnya terjadi pada sela-batang, geser
lagi kedua elektroda batang kea rah isolator sebesar 1 mm. Ulagi prosedur 15.
19). Jika terjadi flasover pada isolator (meskipun hanya 1 kali), ukur jarak antara
elektroda batang dengan permukaan isolator, d, dan catat tegangan flasover
pada isolator, Ud(ac)2, dari hasil pengukuran.
20). Percobaan selesai.

1.4.2. Flasover Tegangan-Lebih Impuls Petir
Prosedur untuk polaritas terpa positip
1) Susun rangkaian percobaan seperti ditunjukan pada gambar 4 (polaritas terpa positip)
2) Regulator pada posisi nol, hidupkan sumber daya.
3) Tutup “MAIN SWITCH” dan tekan tombol “ON”, keduanya pada meja control.
4) Naikan tegangan dengan memujtar regulator searah jarum jam secara berrtahap hingga tegangan yang
ditunjukan oleh MU 15 sebesar Udc = 20 kV, trigger generator impuls, turunkan tegangan dengan
memutar regulator berlawanan arah dengan putaran jarum jam hingga nol, buka “MAIN SWICTH”.
5) Jika tidak terjadi flashover pada isolator lakukan prosedur 7, sebaliknya lakukan prosedur 6.
6) Jika terjadi flashover pada isolator, ulangi prosedur 3 dan 4 dengan Udc sedikit lebih rendah dari
sebelumnya, jika tidak terjadi flashover pada isolator ulangi prosedur 3 dan 4 dengan Udc pada harga
sebelumnya dimana terjadi flashover pada isolator. Catat tegangan Udc dan tegangan flashover impuls
Uimp yang ditunjukan oleh MU23. percobaan selanjutnya menggunakan Udc ini.
7) Jika terjadi flashover pada isolator ulangi prosedur 3 dan 4 dsengan Udc sedikit lebih tinggi dari
sebelumnya. Jika terjadi flashover pada isolator, catat tegangan Udc dan tegangan flashover impuls
Uimp yang ditunjukan oleh MU23. Percobaan selanjutnya menggunakan Udc ini.
8) Matikan sumber daya
9) Dengan tongkat pentanahan, tanahkan semua bagian rangkaian percobaan.
10) Pasang sela-batang parallel dengan isolator. Jarak sela-batang pada posisi maksimum dan jarak antara
isolator dengan elektroda batang pada posisi maksimum.
11) Lakukan prosedur 2,3 dan 4 dengan Udc dari harga yang didapat diatas. Lakukan sebanyak 5 kali.
12) Jika terjadi flashover pada isolator (meskipun hanya 1 kali) turunkan elektroda batang bagian atas 1
mm dan naikan elektroda batang bagian bawah 1mm. ulangi prosedur 11.
13) Jika dari 5 kali percobaan sparkover seluruhnya terjadi pada sela-batang, catat jarak sela-batang , s,
dan catat tegangan sparkover pada sela-batang, Ud(imp)1, dari hasil pengukuran. Lakukan prosedur 8
dan 9.
14) Geser elektroda batang bagian atas dan dan bawah kearah isolator sebesar 1mm.
15) Lakukan prosedur 11.
16) Jika dari 5 kali percobaan sparkover, seluruhnya terjadi pada sela-batang. Geser lagi kedua elektroda
batang ke arah isolator sebesar 1mm. ulangi prosedur 15.
17) Jika terjadi flashover pada isolator (meskipun hanya 1 kali) ukur jarak antara elektroda batang dengan
permukaan isolator, d, dan catat tegangan flashover pada isolator, Ud(imp)2. dari hasil pengukuran.
18) Lakukan prosedur 8 dan 9.
19) Percobaan selesai

Prosedur untuk polaritas terpa negatif :
1) Susun rangkaian percobaan seperti ditunjukkan dalam gambar 4 dengan menghubungkan polaritas (+)
trafo dengan polaritas (-) generator impuls dan polaritas (-) trafo dengan polaritas (+) generator
impuls (polaritas terpa negatip).
2) Prosedur selanjutnya sama dengan prosedur untuk polaritas terpa positif, mulai dengan prosedur 2.


Aksi

Information

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s




%d blogger menyukai ini: