ISOLASI DALAM GARDU INDUKKelompok 4 : Edyan Noveri Winda Saputri

A. Klasifikasi dan Besarnya Tegangan AbnormalMeskipun tidak ada standar tertentu dari tegangan abnormal yang harus diperhitungkan dalam merancangkan G.I. secara umum dapat diikhtisarkan adanya : gelombang petir, tegangan frekuensi rendah, dan surja hubung.

1. gelombang sambaran petir Sambaran langsung adalah yang paling hebat di antara gelombang berjalan lainnya yang datang ke G.I.

Sambaran induksi dapat terjadi bila awan petir (thunder cloud) ada di atas peralatan yang berisolasi. Awan ini menginduksikan muatan listrik dalam jumlah besar dengan polaritas yang berlawanan dengan awan petir itu.

Sambaran dekat (nearby stroke) adalah gelombang berjalan yang datang ke G.I. dari sambaran petir pada saluran transmisi pada titik yang jaraknya hanya beberapa kilometer dari G.I; besarnya dibatasi oleh tegangan lompatan dari isolator saluran itu bila rambatannya sepanjang saluran melalui beberapa tiang. sambaran petir yang jauh Jika perisaian (shielding) dari G.I. dan saluran transmisinya cukup baik, gelombang tegangan yang mungkin datang ke G.I. itu

Makin pendek ekor gelombang, makin terasa peredaman itu; berubah dengan cara yang rumit tergantung dari polaritas (lebih besar untuk polaritas positif), harga puncak, besarnya penghantar, ada nya kawat tanah di atasnya, bentuk gelombang dan sebagainya. Oleh Foust dan menger dijabarkan rumus empiris sebagai berikut : Dimana : e = harga puncak (kV) setelah merambat X km e0 = tegangan surja asal (kV) K = factor atenuasi () = 0,0001 untuk gelombang 20 s = 0,0002 untuk gelombang 5 s = 0,004 untuk gelombang terpotong (chopped) Kecuraman gelombang berjalan dari sambaran petir yang jauh dianggap kira-kira 200 300 kV/ s.

2. Tegangan Abnormal dengan Frekuensi RendahTegangan abnormal dengan frekuensi rendah ini bermacam-macam : Tegangan akibat effek Ferranti; Tegangan yang terjadi akibat beban lepas (load rejection);

Penguatan sendiri dari generator; Kenaikan tegangan dari fasa yang sehat pada waktu ada gangguan1-fasa ke tanah pada sistem; Tegangan abnormal karena leas sinkron; Tegangan abnormal pada waktu hilang gangguan 1-fasa ke tanah pada sistem dengan pembumian Petersen, atau pada sistem dengan pembumian Petersen yang mempunyai saluran transmisi pada satu tiang bersama-sama dengan sistem lain yang mengalami gangguan 1-fasa ke tanah; Tegangan abnormal yang disebabkan oleh isolasi harmonis dari rangkaian yang terganggu atau karena kejenuhan inti transformator, dan sebagainya.

3. Surja HubungMekanisme pokok dari terjadinya surja hubung adalah sebagai berikut : Peristiwa pukulan kembali (restriking phenomena) di dalam pemutusan arus kapasitif dari saluran transmisi tanpa beban atau kapasitor tenaga. Peristiwa terpotongnya arus pembangkitan pada transformator tenaga. Penutupan kembali dengan cepat (high-speed reclosing). Pemutusan arus gangguan. Penutupan yang tak serentak pada saklar pemutus tenaga 3-fasa.

Besarnya surja hubung ini, menurut hasil pengujian di lapangan dan analisa teoritis, sangat berubah dengan keadaan rangkaian dari sistemnya, cara pengetanahan titik netralnya, kemampuan pemutus bebannya dan sebagainya. Besarnya surja ini dinyatakan oleh suatu factor tegangan lebih: Dimana : kft Kmaks

E

= factor tegangan lebih fasa- ke tanah. = tegangan maksimum sesudah operasi hubung (switching). = tegangan sistem fasa-ke-fasa sebelum operasi hubung (switching).

Beberapa masalah umum dalam koordinasi isolasi : Banyaknya Hari Guruh Salah satu faktor terpenting dalam perencanaan isolasi suatu isolasi G.I. adalah frekuensi guruh di daerah dimana G.I. itu ada dan dilintasan yang dilalui oleh saluran transmisinya. Pada umumnya adanya G.I. di daerah yang banyak hari guruhnya dan saluran transmisi yang melalui daerah itu, memerlukan usaha penanggulangan terhadap petir yang cukup dibandingkan dengan daerah yang kurang banyak hari guruhnya.

2. Koordinasi Isolasi

Usaha Penanggulangan Terhadap Sambaran Petir Langsung gardu-gardu yang penting dan saluran-saluran di dekatnya harus diamankan terhadap sambaran langsung dengan mengadakan perlindungan yang cukup dengan kawat-tanah dan tahanan pengetanahan yang rendah. Usaha Penanggulangan Terhadap Gelombang Petir Yang Datang Dari Saluran Penanggulangan terhadap gelombang petir yang memasuki G.I. dari saluran transmisi dilakukan dengan mengamankan peralatan terhadap tegangan lebih itu dengan arrester dan dengan memberikan kepada peralatan itu kekuatan isolasi terhadap tegangan impuls , yang lebih besar dari tingkatan pengamanan arrester

Jarak Antara Arrester Dan Alat Yang Dilindungimenempatkan arrester sedekat mungkin dengan alat yang dilindungi.Hubungan antara tegangan terminal dari alat yang dilindungi dan jarak dari arrester; Peniadaan Arrester Pada G.I. dimana tersambung hanya saluran bawah tanah saja dan dimana tegangan lebih yang berbahaya (termasuk surja hubung) oleh karena itu arrester ditiadakan.

Perlindungan Terhadap Tegangan Pindah Tegangan pindah (transfer voltage) adalah sejenis tegangan lebih yang dipindahkan dari lilitan tegangan rendah melalui kapasitansi eketrostatik dan kaitan (coupling) induksi antara kedua lilitan itu. a. Tegangan pindah elektrostatik harus diperhatikan terutama bila terdapat perbandingan tegangan antara lilitan yang lebih besar. cara penanggulangnya adalah dengan memperlengkapi lilitan tegangan rendah dengan penyerap surja (surge absorber), yaitu kombinasi parallel dari arrester dan kapasitor.b. tegangan pindah elektromagnetis sering menimbulkan persoalan bila jumlah lilitan kedua gulungannya hampir bersamaan dan tingkatan isolasinya sangat berbeda. Cara penanggulannganya : dengan memperkuat isolasi anatar fasa ke fasa pada lilitan tegangan rendahnya sesuai dengan keperluan.

Perlindungan Isolasi Titik Netral Transformator dengan titik netral yang tidak ditanahkan atau yang dibumikan melalui tahanan, mengalami tekanan yang berbahaya pada titik netralnya ketika surja tegangan datang dari saluran ke trafo itu. Titik netral trafo harus dilengkapi dengan arrester (atau sela udara) pada titik netralnya, dengan koordinasi yang sesuai dengan tingkatan isolasinya.

Koordinasi Isolasi Untuk Tegangan Lebih Yang Lain Dari Sambaran Petir

Koordinasi Isolasi Dengan Sela Udara Sela udara (sela batang = rod gap) dapat dipakai dalam koordinasi isolasi untuk keadaan-keadaan berikut : a. Pada G.I.-G.I. yang letaknya di daerah-daerah dimana frekuensi petir tidak begitu tinggi, atau bila banyak saluran selalu terhubung kepada rill sela udara dapat dipakai sebagai alat pelindungan menggantikan arrester. b. untuk membuat kekuatan isolasi antar kutub tetap lebih tinggi daripada kekuatan isolasi terhadap tanah atau untuk melindungi alat-alat yang tetap terhubung pada saluran,tetap terpisahkan dari arrester dalam G.I. c. pengisolasian-lebih dari isolator atau bushing, yang dimaksudkan untuk penanggulangan terhadap kontaminasi dan sebagainya, sela udara dipakai untuk koordinasi antara kekuatan isolasi antar kutub dan isolasi terhadap tanah. d. tidak memakainya arrester karena ada perbaikan dalam keandalandan karakteristik arrester

Dalam pemakaian sela udara, hal-hal berikut ini perlu diperhatikan (untuk menentukan lokasi dan panjangnya sela udara; Karakteristik percikannya sangat berubah-ubah tergantung pada keadaan udara dan polaritas tegangan impuls Sela udara tidak dapat memutuskan arus susulan dan karena itu tidak kembali normal dengan sendirinya. Karakteristik tegangan waktu dari tegangan percikannyaberbeda dari arrester dan dari alat yang dilindungi; tegangan percikannya naik dengan naiknya kecuraman muka gelombang. Percikan pada sela udara dapat menimbulkan tegangan osilasi peralihan yang mungkin dapat meyebabkan tegangan osilasi yang lebih tinggi pada alat ini.

Koordinasi Isolasi Dalam Gardu Induk Dalam Daerah Yang Tercemar Spesifikasi Untuk Arrester

3. Kekuatan Isolasi Peralatan Dan RILa. Kelas Isolasi Dan Kekuatan Isolasi Dari Peralatan a. Tegangan ketahanan frekuensi rendah b. Tegangan ketahanan impuls Tegangan ketahanan dasar adalah nilai yang diminta (demanded) dari : Tegangan ketahanan yang konvensionil utnuk isolasi yang tidak dapat kembali normal (non Self-restoring); dan Tegangan ketahanan statistis (kebolehjadian 90%) intik isolasi yang dapat kembali normal (self restoring)

b. Kekuatan Isolasi IsolatorPenentuan kekuatan isolasinya harus dilakukan dengan mempertimbankan semua factor antara lain keadaaan kecemaran; penting sistem; kesukaran pekerjaan pencucian isolator ketika pelayanan terhenti dan ekonomi yang berhubungan dengan penggunaan isolator yang tahan kecemaran (contamination proof); pencucian dalam keadaan bertegangan (hot-line washing); penggunaan isolator tahan-air (seperti campuran gemuk silicon); instalasi pasangan dalam; atau kombinasi dari hal-hal diatas.

c. Ruang Bebas RillRuang bebas rill (bus spacing) dari G.I. harus ditentukan kekuatan isolasinya terhadap tegangan lebih frekuensi rendah, surja hubung dan surja petir sehingga selalu tidak lebih rendah daripada peralatan gardu. Dengan demikian, tidak mungkin terjadi lompatan sebelum peralatan mengalaminya. Untuk memenuhi persyaratan ini perlu diperhatikan beberapa ketentuan yang akan diperinci lebih lanjut : Jarak isolasi minimum ke tanah adalah jarak minimum penghantar ke tanah atau ke isolator yang mempunyai potensial yang sama dengan tanah Jarak isolasi minimum antar fasa adalah jarak minimum antara fasafasa atau isolasi yang mempunyai potensial yang sama dengan fasafasa; jarak yang melebihi harga ini harus tetap ada dalam keadaan operasi bagaimanapun (keadaan udara apapun) serta ayunan penghantar yang disebabkan oleh angina tau arus hubung-singkat dan sebagainya Ruang bebas Standar adalah harga-harga standar dalam perencanaan rill dan ditentukan agar supaya jarak isolasi itu selalu lebih besar dari jarak minimum dalam keadaan yang bagaimanapun, dengan memperhitungkan diameter penghantar, ayunan penghantar akibat angin atau arus hubung-singkat, dan sebagainya.

d. Kekuatan Isolasi Kabel tenaga Kekuatan isolasi dari kabel yang berminyak untuk tegangan lebih dari 66 kV, dalam standar Jepang ditentukan sebagai berikut : Pengujian ketahanan tegangan impuls harus dilakukan pada 110% dari BIL pada suhu yang sesuai dengan suhu maksimum yang diizinkan pada 120% untuk suhu normal Unutk pengujian ketahanan tegangan frekuensi rendah ada dua macam pengujian: pengujian ketahanan tegangan frekuensi rendah atas kabel di dalam haspelnya (selama 10 menit) dan pengujian ketahanan tegangan frekuensi rendah untuk waktu yang lama (6 jam) atas sepotong