Alat Pengaman Jaringan Distribusi listrik

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 sistem.

Bentuk Pengaman Celah Batang (Rod Gap) dan Rangkaian 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.

 

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 kontrol 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.

 

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 datang 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 waktu pelepasan, 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.