24. Buku Pedomanan O&M Pemeliharaan Lightning Arrester -pdf.pdf

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER

DAFTAR ISI I.

PENDAHULUAN

1

II.

KONSEP DASAR LIGHTNING ARRESTER

2

2.1

Sejarah Teknologi Lightning Arrester

2

2.1.1

Periode 1892-1908: Sela Udara Air Gaps dengan Modifikasi

2

2.1.2

Periode 1908-1930: Nonlinear Resistors, Puncturing & Reforming Film

4

2.1.3

Periode 1920-1930: Arrester dengan Lapisan Film Oksida

4

2.1.4

Periode 1930-1954: Resistor Non Linier SiC dengan Gap Nonactive

4

2.1.5

Periode 1954-1976: Resistor Non Linier SiC dengan Active Gaps

5

2.1.6

Periode 1976-sekarang: 1976-sekarang: Zinc Oxide Arresters

5

2.2

Standar Internasional

7

2.3

Konsep Dasar Lightning Arrester

8

2.3.1

Ragam Over Voltage (Tegangan Lebih)

8

2.3.2

Resistor SiC (Silicon Carbide) dan ZnO (Zinc Oxide)

9

2.3.3

Parameter Arrester Metal Oksida

10

2.3.4

Pertimbangan Pemasangan Arrester

12

2.3.5

Proses Gelombang Berjalan

13

2.3.6

Drop Tegangan Induktif

15

2.3.7

Discharge Current Lebih Tinggi daripada Nominal

15

2.4

Desain Konstruksi Metal Oksida

17

2.5

Konfigurasi Lightning Arrester

23

2.5.1

Pemilihan Nilai Tegangan Operasi Kontinu dan Tegangan Rated

26

Listrik untuk kehidupan yang lebih baik

2


2.5.2

Pemilihan Nilai Nominal Discharge Current

28

2.5.3

Pemilihan Line Discharge Class

29

2.5.4

Pemilihan dan Review Level Proteksi

31

2.5.5

Pemilihan Housing/ Kompartemen

33

2.5.6

Kondisi Operasi

38

2.6

Ragam Lightning Arrester

38

2.6.1

Berdasarkan Level Tegangan Peralatan yang dilindungi dilindungi

38

2.6.2

Berdasarkan Letak Pemasangan

39

2.7

FMEA Lightning Arrester

42

2.7.1

Sub Sistem Pemotong Surja

42

2.7.2

Sub Sistem Isolasi

42

2.7.3

Sub Sistem Counter & Meter Petunjuk

43

2.7.4

Sub Sistem Pentanahan

44

2.7.5

Sub Sistem Pengaman Tekanan Lebih Internal

44

2.7.6

Sub Sistem Konstruksi Penyangga

46

2.7.7

Sub Sistem Konektor

46

2.7.8

Sub Sistem Asesoris

47

FAILURE MODE AND EFFECT ANALYSIS (FMEA)

48

III.

PEDOMAN PEMELIHARAAN PEMELIHARAAN LIGHTNING ARRESTER

54

3.1

Pemeliharaan Preventif

54

3.2

Pemeliharaan Rutin

55

3.2.1

In Service Visual Inspection

56


3


2.5.2

Pemilihan Nilai Nominal Discharge Current

28

2.5.3


29

2.5.4


31

2.5.5


33

2.5.6

Kondisi Operasi

38

2.6


38

2.6.1

Berdasarkan Level Tegangan Peralatan yang dilindungi dilindungi

38

2.6.2


39

2.7

FMEA Lightning Arrester

42

2.7.1


42

2.7.2

Sub Sistem Isolasi

42

2.7.3


43

2.7.4


44

2.7.5


44

2.7.6


46

2.7.7

Sub Sistem Konektor

46

2.7.8

Sub Sistem Asesoris

47

FAILURE MODE AND EFFECT ANALYSIS (FMEA)

48

III.

PEDOMAN PEMELIHARAAN PEMELIHARAAN LIGHTNING ARRESTER

54

3.1

Pemeliharaan Preventif

54

3.2

Pemeliharaan Rutin

55

3.2.1


56


3


3.2.2

Shutdown Function Check

61

3.3

Predictive Maintenance

62

3.3.1

In Service Measurement Measurement

63

3.3.1.1

Pengukuran Thermovisi

63

3.3.1.2

Pengujian Korona

67

3.3.1.3

Pengukuran Arus Bocor Resistif dengan LCM

70

3.3.1.3.1

Model MOSA

71

3.3.1.3.2

Metode 1: Pengukuran Arus Bocor Total

73

3.3.1.3.3

Metode 2: Pengukuran Arus Bocor Resistif Langsung

73

3.3.1.3.4

Metode 3: Analisis Harmonisa Arus Bocor

74

3.3.1.3.5 3.3.1.3 .5

Metode 4: Analisis Harmonisa Orde Ke-3 dengan Kompensasi

75

3.3.1.3.6

Konsep Pengukuran

76

3.3.1.3.7

Konsep Perhitungan

77

3.3.1.3.8

Alat Uji LCM II

80

3.3.1.3.9

Pengukuran dengan Alat Uji LCM II

82

3.3.1.4

Pengukuran Arus Bocor Total menggunakan CT Clip ON

83

3.4

Shutdown Measurement

83

3.4.1

Pengukuran Wattloss menggunakan Tan Delta

83

3.5

Pengukuran Tahanan Isolasi (Megger)

87

3.6

Corrective Maintenance Maintenance

90

3.6.1

Planned Corrective Maintenance

90

3.6.2

Unplanned Corrective Maintenance

90


4


IV

EVALUASI HASIL PEMELIHARAAN LIGHTNING ARRESTER

91

4.1

Standar Evaluasi Hasil Pemeliharaan LA

92

4.2

Evaluasi Hasil Inspeksi Level-1

93

4.3

Evaluasi In-Service Measurement

97

4.3.1


97

4.3.2

Pengukuran Korona

98

4.3.3

Pengukuran Watt Loss menggunakan Alt Uji Tan Delta

99

4.3.4

Pengukuran LCM

100

4.3.4.1

Proses Pembacaan Data Hasil Ukur

100

4.3.4.2

Kurva Koreksi

100

V

REKOMENDASI

103

5.1

Rekomendasi Hasil Pemeliharaan Rutin

103

5.2

Evaluasi In-Service Measurement

105

5.2.1

Rekomendasi Hasil Pengukuran Tan Delta (Watt Loss)

106

5.2.2

Rekomendasi Hasil Pengukuran LCM

106

5.2.1


106

5.2.1


106

DAFTAR ISTILAH DAFTAR PUSTAKA


5

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER BAB 1 PENDAHULUAN Dalam Perusahaan Tenaga Listrik pemeliharaan sarana instalasi memegang peranan sangat penting dalam menunjang kualitas dan keandalan penyediaan tenaga listrik kepada konsumen. Pemeliharaan sarana instalasi adalah salah satu proses kegiatan yang bertujuan menjaga kondisi peralatan, sehingga dalam pengoperasiannya peralatan dapat selalu berfungsi sesuai dengan karakteristik desainnya.

Selama ini pemeliharaan sarana instalasi listrik yang dilaksanakan di PT PLN (Persero) mengacu pada Buku Pedoman Pemeliharaan Sistem Tenaga Tahun 1984 sesuai SE_032 /PST/1984 beserta revisi-revisinya dan petunjuk pemeliharaan pada manual books masingmasing peralatan yang masih menggunakan pola Pemeliharaan Berbasis Waktu ( Time Based Maintenance ). Seiring dengan perjalanan waktu, perkembangan teknologi dan dimulainya penerapan pola Pemeliharaan Berbasis Kondisi ( Condition Based Maintenance ) di PT PLN (Persero), maka dirasa perlu adanya Buku Pedoman Pemeliharaan dan Asesmen Kondisi Peralatan Sistem Tenaga baru yang dapat mengakomodasi perubahan-perubahan yang terjadi.


6

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Buku Pedoman Pemeliharaan dan Asesmen Kondisi Peralatan Sistem Tenaga ini mencakup Komponen dan Fungsi Peralatan, Failure Mode and Effect Analysis (FMEA), Pedoman Pemeliharaan SUTT & SUTET dan Evaluasi Hasil Pemeliharaan sebagai dasar asesmen kondisi peralatan serta Rekomendasi untuk acuan tindak lanjut kondisi peralatan. Dengan terbitnya buku ini dapat meningkatkan efisiensi dan efektifitas dari kegiatan pemeliharaan itu sendiri serta merubah pola pemeliharaan di PT PLN (Persero) yang tadinya menggunakan Time Based Maintenance

80% dan Corrective Maintenance 20% menjadi pola

pemeliharaan yang menggunakan Time Based Maintenance 40%, Condition Based Maintenance 50% dan Corrective Maintenance 10% sehingga mempunyai nilai lebih untuk menjadi sistem pemeliharaan yang berstandar nasional.


7

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER BAB 2 KONSEP DASAR LIGHTNING ARRESTER Surge Arrester merupakan peralatan yang didesain untuk melindungi peralatan lain dari tegangan surja (baik surja hubung maupun surja petir) dan pengaruh follow current. Sebuah arrester harus mampu bertindak sebagai insulator, mengalirkan beberapa miliampere arus bocor ke tanah pada tegangan sistm dan berubah menjadi konduktor yang sangat baik, mengalirkan ribuan ampere arus surja ke tanah, memiliki tegangan yang lebih rendah daripada tegangan withstand dari peralatan ketika terjadi tegangan lebih, dan menghilangan arus susulan mengalir dari sistem melalui arrester (power follow current) setelah surja petir atau surja hubung berhasil didisipasikan.

2.1

Sejarah Teknologi Lightning Arrester

Sejak sistem listrik AC mulai diimplementasikan sekitar 100 tahun lalu di saluran transmisi, teknologi proteksi petir sudah mulai dikembangkan, mulai dari teknologi yang hanya memanfaatkan sela udara (gap), kemudian berkembang dengan memanfaatkan kombinasi antara sela udara dan resistor non linear, serta yang terakhir menggunakan resistor non linear tanpa gap (teknologi terakhir ini mulai diimplementasikan mulai 20 tahun silam). Mayoritas Arrester pada Sistem Transmisi di PLN saat ini telah menggunakan arrester dengan teknologi terakhir yg memanfaatkan keping ZnO tanpa gap. Perkembangan teknologi Arrester dapat dilihat sebagai berikut: 1892 – 1908 : Penggunaan Air Gaps 1908 – 1930 : Multiple gaps dengan resistan 1920 – 1930

: Lead Oxide dengan resistor

1930 – 1960

: Passive Gapped Silicon Carbide

1960 – 1982

: Active Gapped Silicon Carbide

1976 – skrg

: MOSA tanpa gap

1985 – skrg

: MOSA tanpa gap dengan polymer housings


8

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER 2.1.1

Periode 1892 - 1908: Sela Udara Air Gaps dengan Modifikasi

Proteksi selama periode awal ini hanya menggunakan sela udara sederhana dari line ke ground. Gap dapat didesain agar terjadi spark over pada tegangan yang cukup rendah untuk menyediakan perlindungan petir yang baik, tanpa tegangan discharge. Akan tetapi, sela udara tidak mampu menghilangkan power follow current kecuali sebuah resistansi dipang seri untuk membatasi magnitude arus dan meningkatkan nilai power factor dari sirkuit interrupting. Sekalipun demikian, sela udara membutuhkan operasi CB atau fuse untuk memadamkan power follow current.

Beberapa pengembangan teknologi dilaksanakan pada periode ini, dimana dikembangkan apa yang dinamakan dengan elektroda-elektroda “nonarcing” terbuat dari tembaga atau brass, dan pengembangan multiple gap dengan bertingkat; walau demikian derajat pengamanan petir terbatasi oleh erratic sparkovers yang tergantung pada tekanan udara dan kelembaban, dan follow current yang besar menghasilkan erosi pada elektrodaelektroda.

Gambar 1. Multi Spark Air Gap

Proteksi selama periode awal ini hanya menggunakan sela udara sederhana dari line ke ground. Gap dapat didesain agar terjadi spark over pada tegangan yang cukup rendah untuk menyediakan perlindungan petir yang baik, tanpa tegangan discharge. Akan tetapi, sela udara tidak mampu menghilangkan power follow current kecuali sebuah resistansi dipasang seri untuk membatasi magnitude arus dan meningkatkan nilai power factor dari sirkuit


9

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER interrupting. Sekalipun demikian, sela udara membutuhkan operasi CB atau fuse untuk memadamkan power follow current.

Beberapa pengembangan teknologi dilaksanakan pada periode ini, dimana dikembangkan apa yang dinamakan dengan elektroda-elektroda “nonarcing” terbuat dari tembaga atau brass, dan pengembangan multiple gap dengan bertingkat; walau demikian derajat pengamanan petir terbatasi oleh erratic sparkovers yang tergantung pada tekanan udara dan kelembaban, dan follow current yang besar menghasilkan erosi pada elektrodaelektroda. 2.1.2

Periode 1908 - 1930: Nonlinear Resistors berdasarkan Puncturing dan

Reforming Film Arrester yang pertama kali menggunakan elemen valve nonlinear adalah sel alumunium, pertama diperkenalkan di tahun 1908. Sebuah arrester sel alumunium comprised bola atau horn gap dipasang seri dengan tanki yang berisi sel alumunium. Setiap sel memiliki level tegangan 300 Volt. Elektrolit ditabur di dalam cone untuk memishkan antar sel, beberapa cone dimasukkan ke dalam tanki berisi minyak. Lapisan film yang berada di dalam plat dapat punctured oleh lightning discharge, namun akan membentuk kembali atau “heal” rapidly setelah proses discharge. SEcara fisik, arrester ini berukuran besar dan memerlukan pemeliharaan khusus, seperti kebutuhan pengecekan plat film harian. 2.1.3

Periode 1920 - 1930: Arrester dengan Lapisan Film Oksida

Tipe ini terus diproduksi hingga tahun 1955. Arester jenis ini terdiri dari gap yang dipasang seri dengan sejumlah sel yang berisi lead peroksida. Pada ujung pelat sel dibungkus dengan lapisan film insulasi. Ketika lapisan film insulasi mengalami surge, nilai resistansi benjadi rendah dan arus mengalir. Lead peroksida menjadi bersifat high resistan untuk memadamkan follow current. Arrester dapat beroperasi sekian kali sebelum sel memerlukan rekondisi. 2.1.4

Periode 1930 - 1954: Resistor Non Linier Silicon Carbide dengan Gap Nonactive

Blok resistor non linear terbuat dari Silicon Carbide pertama diperkenalkan di tahun 1930 dan bertahan dalam penggunaan sampai hamper 50 tahun. Nilai tegangan pada blok secara kasar didefinisikan sebagai V=Ki dengan range nilai K bervariasi 3 – 6 tergantung pada bijih Silicon Carbide dan proses bonding dan pembakaran selama pabrikasi. Ukuran arrester ini 80% lebih kecil bila dibandingkan dengan generasi Film Oksida. Higga akhir era 1940, dilakukan reduksi lebar gap sparkover menggunakan gap preionizasi, juga penggunaan material gasket karet untuk menghindari masuknya moisture.


10


Periode 1954 - 1976: Resistor Non Linier Silicon Carbide dengan Active Gaps

Gap arrester active diatur sehingga medan magnetis dihasilkan oleh koil (atau komponen lain dengan fungsi sama) mengerakka power follow current arc dari titik inisiasi menuju tempat pada struktur gap dimana proses pemadaman berlangsung.

2.1.6

Periode 1976 - sekarang : Zinc Oxide Arresters

Elemen valve, terbuat dari Zinc Oksida dengan sejumlah komponen additive untuk memenuhi karakteristik sesuai dengan yang diinginkan. Material dasar penyusun keping blok MOSA adalah ZnO (~90% berat), sementara zat aditif lain terdiri dari: MnO, B 2O3, NiO, Sb2O3, Cr2O3 (~10% berat).

Gambar 2. Keping Blok Metal Oksida

Senyawa ZnO memiliki kemampuan konduktivitas sangat baik ketika dilewati arus kerja discharge- nya pada interval arus 1-100 kA, namun akan berlaku sebagai kapasitor atau resistansi tinggi ketika dilewati arus di bawah nilai tersebut. Hal ini terkait dengan Karakteristik Tegangan – Arus

(V-I Characteristics) dari Senyawa Metal Oksida. Untuk

elemen ZnO dengan diameter 3 inchi, arus yang dapat dialirkan dari kondisi normal ke kondisi surja dari 0,1 Ampere mencapai 10000 Ampere.

Kemampuan disipasi energi dari ZnO pun jauh lebih baik bila dibandingkan dengan kemampuan Silikon Karbida. Sebuah Keping Metal Oksida dengan diameter 3 inchi dan tinggi 2,1 inchi memiliki kemampuan disipasi yang sama dengan keping SIlikon Karbida plus gap berdiameter 3 inchi dengan ketinggian masing-masing 2,2 inchi. Desain tanpa gap ini


11

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER memungkinkan desain arrester metal oksida menjadi lebih pendek dengan rating pressure relief mencapai 65 000 Ampere RMS Simeteris.

Gambar 3. Kurva Karakteristik V-I dari Keping Blok Metal Oksida

Tidak mungkin membandingkan setiap teknologi dari sejak 100 ataupun 50 tahun silam secara detail oleh karena perbedaan teknik pelaksanaan tes dan perbedaan cara penggunaan informasi. Akan tetapi table di bawah ini menunjukkan perbandingan nilai sparkover, discharge voltage, dan tinggi (ukuran) arrester. Tabel 2.1. Perubahan Level Proteksi 1930 – 1985


12

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER 2.2

Standar Internasional

Dalam penyusunan buku pedoman ini, digunakan beberapa standar yang mengacu pada Standar Eropa (IEC), Amerika (IEEE/ ANSI), juga beberapa batasan yang diperoleh secara spesifik dari pabrikan (sebagai contoh batasan nilai arus bocor resistif yang diperkenankan pada arrester). Beberapa standar yang dijadikan rujukan adalah sebagai berikut:

IEC 60099-1, 1999

: Non-linear resistor type gapped surge arresters for a.c. systems

IEC 60099-3, 1990

: Artificial Pollution Testing of Arrester

IEC 60099-4, 2001

: Metal Oxide Surge Arresters without Gaps for AC Systems

IEC 60099-5, 2000

: Selection and Application Recommendations

IEC 60507, 1991

: Artificial Pollution Test on High-Voltage Insulators to be used in AC systems

ANSI/IEEE Std C62.2-1987: Guide for the Application of Gapped Silicon-Carbide Surge Arresters for Alternating Current Systems

IEEE C62.1-1989: Standard for Gapped Silicon-Carbide Surge Arresters for AC Power Circuits

IEEE Std C62.22-1997: Guide for the Application of Metal-Oxide Surge Arresters for Alternating-Current Systems

IEEE Std C62.11™-2005: Standard for Metal-Oxide Surge Arresters for AC Power Circuits (>1 kV)

Selain standar-standar di atas, implementasi arrester di sebuah gardu induk ataupun pada saluran transmisi juga perlu mempertimbangkan keterkaitan koordinasi isolasi, sebagai berikut: IEC 60071-1, 1993

: Insulation Coordination – Part1: Definition, Principles, Rules

IEC 60071-2, 1996

: Insulation Coordination – Part2: Application Guide


13


Konsep Dasar Lightning Arrester

Lightning Arrester/ Arrester/ Surge Arrester memiliki peran penting di dalam koordinasi isolasi peralatan di gardu induk. Fungsi utama dari Lightning Arrester adalah melakukan pembatasan nilai tegangan pada peralatan gardu induk yang dilindunginya. Panjang lead yang menghubungkan arrester pun perlu diperhitungkan, karena inductive voltage pada lead ini ketika terjadi surge akan mempengaruhi nilai tegangan total paralel terhadap peralatan yang dilindungi. Untuk memahami kerja sebuah arrester, maka akan dijelaskan lebih rinci di bawah melalui contoh kasus yang diperoleh dari Siemens Handbook – Metal Oxide Arrester.

2.3.1

Ragam Over Voltage (Tegangan Lebih)

Pada kurva di bawah ini menunjukkan bagaimana arrester melakukan pemotongan tegangan lebih terhadap beragam jenis surja:

Gambar4. Skematik diagram yang menggambarkan level tegangan yang mungkin timbul pada peralatan gardu induk, bila diinstall LA ataupun tanpa diinstall Lightning Arrester (1.p.u.= √2.Us/ √3 )

Melalui kurva tersebut terlihat bahwa durasi overvoltage berbeda satu sama lain, yaitu: 1. Lightning Overvoltage – fast front overvoltage (Durasi Microseconds) 2. Switching Overvoltages – slow front overvoltage (Durasi Milliseconds) 3. Temporary Overvoltages – TOV (Durasi seconds), missal akibat gangguan sistem


14


2.3.2

Resistor SiC (Silicon Carbide) dan ZnO (Zinc Oxide)

Sekalipun Arrester jenis ber-gap dengan resistor non linear SiC (Silicon Carbide) masih terpasang pada sebagian kecil Gardu Induk, namun mayoritas Arrester yang kini terpasang adalah jenis tanpa gap, dimana Varistor Metal Oksida (ZnO) digunakan sebagai komponen resistor non linear. Keunggulan dari Arrester Metal-Oksida adalah karakteristik teganganarus non-linear (V-I) yang ekstrim.

Pada Arrester yang masih menggunakan komponen SiC, diperlukan gap untuk melakukan discharge overvoltages. Peristiwa arcing pada gap arrester ini mungkin menimbulkan panas berlebih pada kedua titik gap.

Gambar 5. Perbandingan Karakteristik V-I antara Arrester jenis Metal Oksida dan jenis Silicon Carbida


15


2.3.3

Parameter Arrester Metal Oksida

Seperti telah dijelaskan sebelumnya, bahwa keistimewaan arrester jenis metal oksida adalah memiliki karakteristik V-I yang ekstrim, sehingga tidak memerlukan gap udara tambahan dalam proses pemotongan tegangan surja. Pada kasus ini, diberikan contoh arrester yang terpasang pada sebuah sistem 420 kV, dimana arrester memiliki residual voltage (10kA) sebesar 823 kV. Kurva V-I arrester tersebut dapat dilihat pada Gambar 6. di bawah ini:

Gambar 6. Kurva Karakteristik V-I dari Arrester Jenis Metal Oksida

Tegangan power frequency merupakan besaran tegangan fasa ke tanah yang dioperasikan secara kontinu terhadap arrester. Pada kurva di atas, nilainya adalah:

Di saat yang bersamaan mengalir besaran arus bocor (leakage current) yang sebagian besar mengandung komponen kapasitif, dengan sebagian kecil komponen resistif. Pada kurva V-I di atas Gambar 6., nilai arus yang direpresentasikan merupakan besaran nilai arus resistif.


16


Untuk mendapatkan gambaran besaran arus komponen kapasitif, dapat dilihat pada grafik osiloskop seperti pada Gambar 7 di bawah ini : Pada tegangan power frequency 343 kV, besaran arus resistif menurut kurva V-I (Gambar 6) bernilai 100 µA, sementara kurva yang ditunjukkan melalui osiloskop ditunjukkan dalam kurva di bawah ini memiliki nilai puncak 0,75 mA yang merupakan arus bocor total, dimana mayoritas mayoritas arus memiliki komponen kapasitif :

Gambar 7. Grafik Osiloskop Arus bocor pada Arrester

Continuous Operating Voltage, disimbolkan Uc (bila merujuk pada standar IEC), sama artinya dengan

MCOV (Maximum Continuous Operating Voltage) bila mengacu ANSI/

IEEE, merupakan nilai tegangan power-frequency dimana arrester dapat terus beroperasi tanpa batasan tertentu. Seluruh bagian arrester, yang telah diujikan pada type test, mampu bekerja dengan baik level tegangan kontinu ini. Parameter ini sering salah diartikan dengan Rated Voltage.

Rated Voltage. Nilai rated mencerminkan kemampuan arrester dalam menghadapi Temporary Overvoltage . Rated voltage ini hanya boleh dialami oleh arrester selama durasi tertentu, yaitu 10 detik. (beberapa pabrikan memberikan durasi hingga 100 detik). Pada saat mencapai rated voltage (lihat kurva V-I pada Gambar 6.) besar arus bocor (komponen resistif) menjadi 1 mA. Nilai arus tersebut cukup besar untuk menghasilkan panas di dalam kompartemen arrester dalam waktu panjang. Umumnya relasi antara Ur dan Uc, ditunjukkan oleh nilai: Ur = 1,25 x Uc.


17


Lightning Impulse protective Levels. Merupakan parameter yang paling penting pada Lightning Arrester. Nilai ini menunjukkan besar tegangan diantara kedua ujung arrester ketika nominal discharge current mengalir melalui arrester. Lightning current impulse bervariasi dari 1,5 kA hingga 20 kA (IEC 60099-4). Utk Arrester HV (Us>= 123 kV), umumnya hanya terdapat kelas 10kA dan 20 kA.

Pada contoh kurva V-I Gambar 6 di atas, dipilih arrester dengan kelas 10kA. Pernyataan “lightning impulse protective level = 823 kV” berarti tegangan pada saat arrester dialiri arus impulse 8/20 µs dengan peak 10 kA maka besar tegangan di antara kedua terminal arrester adalah sebesar 823 kV. UNtuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 8. Contoh Residual Voltage pada Arrester pada nominal discharge current

Tentu nilai peak dari residual voltage akan berbeda, bila arus nominal lightning yang diinjeksikan bukan arus ideal.

2.3.4

Pertimbangan Pemasangan Arrester

Setiap peralatan di gardu induk memiliki Standard Lightning Impulse With-stand Voltage (juga dikenal sebagai nilai BIL) sesuai desain. Pada sistem 420 kV nilai ini sebesar 1425 kV, sementara pada banyak GITET miliki PLN, untuk sistem 500kV memiliki nilai BIL bervariasi antara 1550 – 1800 kV. Menurut IEC 60071-2, tegangan tertinggi yang diperbolehkan pada


18

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER peralatan beroperasi dengan non-self-restoring (contoh Transformator), merupakan nilai Standard Lightning Impulse withstand Voltage dibagi dengan safety factor 1,15.

Sehingga untuk sistem 420 kV, tegangan tertinggi yang diperbolehkan pada peralatan ketika mengahadapi surja adalah sebesar 1239 kV. Tidak jarang nilai batas aman ini terlampaui. Hal-hal yang memungkinkan batas ini terlampaui adalah sebagai berikut:

2.3.5

Proses Gelombang Berjalan

Kenaikan secara cepat nilai over voltage akan menyebar dalam bentuk gelombang berjalan (travelling wave) pada line. Pada kondisi demikian, dimana nilai surge impedance (surge impedance: impedansi relevan selama proses terjadinya gelombang berjalan di dalam saluran transmisi) berubah, terjadi peristiwa refraksi dan refleksi (lihat gambar di bawah ini). Ketika gelombang berjalan mencapai sebuah ujung saluran tanpa terminasi, maka gelombang tersebut akan dipantulkan ke arah balik. Level tegangan pada setiap titik secara instan di

saluran merupakan penjumlahan dari nilai instan yang berbeda dari setiap

gelombang tegangan individual. Sehingga pada ujung saluran, nilai tegangan menjadi dua kalinya.

Gambar 9. Skema Proses Gelombang Berjalan

Sebuah trafo, merupakan ujung tidak terminasi oleh karena induktivitas belitan pada gejala transien merupan resistansi yang jauh lebih besar bila dibandingkan dengan impedansi surja dari saluran. Pada skema di atas, gelombang berjalan bergerak dengan kecepatan cahaya yaitu 300.000 km/ detik. Dalam contoh ini pula, arrester dianggap sebagai arrester ideal, dimana arrester akan tetap bersifat sebagai insulator hingga beda potensial diantara kedua


19

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER ujungnya mencapai 823 kV, juga tegangan lebih tinggi akan dibatasi pada nilai tersebut (prosos pemotongan tegangan surja). Oleh karena jarak antara arrester dan trafo adalah 30 meter, maka surja akan mencapai trafo dalam waktu 0,1 µs kemudian. Pada saat gelombang berjalan mencapai trafo, tegangan di arrester mencapai nilai: 1000kV/ µs . 0,1 µs = 100kV (arrester masih bersifat sebagai insulator)

Gelombang

berjalan

akan

dipantulkan

kembali

setelah

mencapai

transformator.

Superimpose (penjumlahan) dari gelombang datang dan pergi menyebabkan steepness meningkat menjadi 2 kali lipat yaitu: 2000 kV/ µs. Dalam durasi 0,1 µs kemudian, gelombang tersebut akan mencapai arrester sehingga tegangan di arrester mencapai 200 kV. Pada kondisi ini arrester masih bersifat sebagai insulator. Situasi pada arrester tidak berubah hingga tegangan pada terminal-terminalnya mencapai nilai 823 kV.

Berdasarkan asumsi awal, bahwa pada LA ideal, nilai tegangan yang lebih tinggi daripada residual voltage tidak akan mampu dilalui oleh arrester. Sesuai dengan aturan proses gelombang berjalan, maka nilai 823 kV hanya dapat dicapai jika terdapat surja tegangan dengan polaritas negative yang memiliki kecuraman 2000 kV/ µs menyebar menuju kedua sisi dari arrester.

Pada saat tegangan arrester “tertahan” pada 823 kV, 0.1 µs kemudian sebelum gelombang berjalan negative mencapai trafo, tegangan di arrester telah mencapai 1023 kV. Hanya saja, dalam kondisi demikian tegangan 823 kV telah dibumikan melalui arrester, sehingga hanya 200 kV yang berjalan menuju transformator.

Contoh di atas memberikan gambaran bahwa mungkin saja, tegangan pada peralatan akan lebih tinggi di arrester itu sendiri ketika terjadi surja. Seberapa besar tegangan pada peralatan tergantung pada: 1. Jarak antara Arrester dan peralatan yang dilindungi 2. Nilai front steepness dari surja tegangan Sebagai contoh pada perhitungan di atas,

bila jarak antara arrester dan transformator

ditingkatkan menjadi 2x dan nilai steepness meningkat 10%, maka berdasarkan perhitungan gelombang berjalan tegangan pada transformator menjadi > 1239 kV. Hal ini berarti juga bahwa arrester memiliki zona proteksi yang terbatas.


20


Drop tegangan induktif

Pemasangan arrester dalam contoh di atas, digambarkan dalam gambar di bawah ini:

Gambar 10. Skema pemasangan Lightning Arrester

Jarak dari Over Head Line Conductor menuju bumi adalah 10 meter. Bila diasumsikan bahwa nilai induktansi konduktor adalah 1 µH/ m, maka total nilai induktansi untuk jarak 10 meter adalah 10 µH. Bila dalam kasus ekstrim, arus steepness yang menuju arrester sebesar 10kA/s, maka akan terdapat tegangan sebesar 100kV pada arrester yang akan mensumperimpose tegangan discharge arrester.

2.3.7

Discharge Current lebih tinggi daripada nominal discharge current pada arrester

Level proteksi dari sebuah arrester didefinisikan sebagai nilai residual voltage pada arrester ketika arrester tersebut dialiri oleh arus nominal discharge standar. Arrester memiliki kemampuan untuk dialiri arus discharge yang lebih tinggi, namun semua tergantung pada kurva V-I keping metal oksidanya sendiri.

Oleh karena itu dalam memasang arrester perlu dipertimbangkan beberapa detil, seperti: jarak dari arrester dan peralatan yang dilindungi, karakteristik surja di GI/ GITET. Umumnya digunakan factor pembagi 1,4 antara nilai Standard Lightning Impulse Withstand Voltage


21

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER (dikenal juga dengan istilah BIL) dan nilai Lightning Impulse Protective Level dari Arrester itu sendiri.

Selain mempertimbangkan agar arrester beroperasi stabil pada kondisi operasi tegangan kontinu, dan memilih nilai level proteksi serendah mungkin (Karakteristik V-I pada nilai arus tinggi), namun juga perlu mempertimbangkan kemampuan absorpsi energi. Kemampuan absorbs pada setiap individu arrester sangat terkait pada hal sebagai berikut:

1. Energi yang diinjeksi secara instan. (single Impulse Energy Absorption Capability). Selama Arrester mengalami pukulan single dari surja, maka akan timbul panas yang tinggi dalam keping metal oksida, panas ini memungkinkan kerusakan pada keping metal oksida, belum lagi, bila distribusi material penyusun Keping MO tidak sempurna akibat keterbatasan kemampuan proses pabrikasi. Selain panas, stress pukulan mekanis pun dihasilkan pada keping metal oksida, hal ini dapat merusak fungsi arrester. Besaran batasan kemampuan terhadap Impulse tunggal ini perlu didefinisikan oleh pabrikan.

Gambar 11. Kerusakan keping Metal Oksida

2. Kemampuan Absorpsi Energi Thermal, (Thermal Energy Abosorption Capability). Merupakan level energi maksimum yang diinjeksikan ke dalam arrester, dimana arrester masih mampu melakukan proses pendinginan secara otomatis ke suhu normal operasinya.

Kurva di bawah ini menunjukkan titik-titik suhu dimana arrester beroperasi. Pada titik “stable operation point”, panas yang dihasilkan oleh arrester masih mampu didisipasikan keluar dari arrester. Titik “thermal stability limit” merupakan batas atas dari suhu maksimum yang dapat diterima oleh Lightning Arrester, selama keping metal oksida


22

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER belum mencapai titik suhu tersebut maka suhu dari keping metal oksida masih dapat diturunkan ke suhu normal operasi. Nilai typical pada titik ini adalah 170 – 200 OC

Gambar 12. Kurva Stabilitas Thermal

2.4

Desain Konstruksi Metal Oksida

Dalam sub bab ini akan dijelasakan beberapa bagian yang menjadi konstruksi dari arrester khusunya Arrester dengan Metal Oksida.

Active Part dari Arrester terdiri dari Kolom Varistor Metal Oksida yang dipasang dengan konstruksi supporting. Keping metal oksida dibuat dalam bentuk silinder yang besaran diameter keping tergantung pada kemampuan absorbsi energi dan nilai discharge arus. Nilai diameter bervariasi dari 30 mm untuk arrester kelas distribusi hingga 100 mm untuk arrester HV/EHV. Setiap keping blok memiliki tinggi bervariasi dari 20 hingga 45 mm. Semakin tinggi keping blok metal oksida akan semakin sulit proses produksinya.

Nilai residual voltage untuk setiap keping block metal oksida pada saat dilewatkan arus impulse standar 10 kA tergantung pada diameter keping itu. Sebagai contoh pada MO dengan diameter 32 mm nilai residual voltagenya adalah 450 V/ mm, sementara untuk diameter 70 mm nilai residual voltage menurun menjadi 280 V/mm.


23


Gambar 13. Keping Metal Oksida

Arrester dengan diameter 70 mm ini memiliki tinggi 45 mm, maka untuk satu keping blok metal oksida, mampu memberikan residual voltage sebesar 12, 5 kV. Bila arrester ini hendak memilikiresidual voltage sebesar 823 kV, maka diperlukan setidaknya 66 keping blok dipasang tersusun ke atas. Tinggi arrester akan mencapai 3 meter. Oleh karena ketinggian 3 meter dinilai tidak pratis, dan tidak memiliki kestabilan mekanis yang baik, maka arrester ini dibuat setidaknya 2 tumpuk.

Gambar 14. Struktur Lightning Arrester

Material Metal Oksida ditaruh dalam tabung yang terbuat dari aluminium. Tabung ini memiliki kemampuan menahan mekanis, juga sebagai pendingin keping. TUmpukan keping metal oksida ditaruh dalam sangkar rod, terbuat dari FRP (Fiber Glass Reinforced Plasctic).


24

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Compression Ring dipasang pada ujung kolom active part untuk memastikan susunan berada dalam posisi tetap di dalam kompartemen housing. Kompartemen housing sendiri saat ini terbuat dari porcelain, walau beberapa sudah mulai beralih ke polimer. Alumunium flange direkatkan dengan menggunakan semen sebagai dudukan. Untuk bahan alumunium sendiri, menurut IEC 60672-3, terdapat 2 jenis yaitu: Porselin Quartz dan Porselin Alumina. Porselin Alumina memiliki daya tahan yang lebih baik. Proses glasur preselin tidak hanya pada sisi dalam dari arrester, namun juga pada sisi luar dari arrester.

Gambar 15. Struktur Pressure Relief

Sealing Ring dan Pressure Relief Diaphragm dipasang di kedua ujung arrester. Material sealing ring harus memiliki daya tahan terhadap kondisi ozone, agar tetap mampu melakukan seal dengan baik. Material yang sering dipilih adalah dari jenis material sintetis, jenis karet biasa tidak mampu digunakan untuk hal ini. Sementara untuk Pressure Relief Diapraghm,

dipilih material material dari jenis jenis steel kualitas kualitas tinggi, atau nikel. nikel. Keduanya Keduanya harus

mampu tahan hingga 30 tahun, Pressure relief dan clamping ring disatukan dengan clamping ring yang dipasang pada flange menggunakan baud.

Pada saat terjadi proses discharge yang dibarengi dengan peningkatan suhu yang sangat tinggi, maka, akan terjadi pemuain suhu di dalam kompartemen arrester, kelebihan tekanan inilah yang perlu dilepas dari dalam kompartemen, pressure relief bekerja sebagai katup pelepasan.


25


Gambar 16. Arrester Porselain dengan 2 Kompartemen

Grading ring penting diperlukan untuk arrester dengan ketinggian 1,5 – 2 meter (atau arrester yang ditumpuk menjadi beberapa unit). Grading Ring berfungsi sebagai control distribusi tegangan dari ujung atas arrester (bagian bertegangan) menuju bagian bawah, hal ini diperlukan oleh karena earth capacitance berpengaruh pada Lightning Arrester. Pemilihan ukuran grading ring pun perlu mempertimbangkan jarak antar fasa. Jarak aman antar konduktor sama dengan jarak antar grading ring antar fasa dari arrester.

Pada Arrester yang terpasang pada GI/ GITET umumnya dilengkapi dengan peralatan monitoring, apakah berupa counter, monitoring spark gap ataupun meter arus bocor. Arrester tidak langsung dibumikan, namun dilewatkan terlebih dahulu pada peralatan monitoring tersebut, sehingga dibutuhkan juga insulating feet/ insulator dudukan.


26


Gambar 17. Counter Arrester dan Meter Arus Bocor Total

Surge Counter berfungsi untuk menghitung jumlah kerja dari arrester melakukan proses discharge, sementara leakage cureent detector berfungsi untuk memberikan besaran arus bocor pada arrester pada tegangan operasi kontinu, nilai arus bocor ini merupakan arus bocor total yang umumnya merupakan arus kapasitif, arus bocor ini juga bergantung pada besar arus bocor permukaan yang nilainya tergantung pada kebersihan housing dari arrester. Arus bocor dari kapasitansi bocor peralatan gardu induk lain juga memungkinkan untuk turut terukur oleh meter ini.

Spark Over detector memiliki fungsi yang serupa dengan surge counter, hanya saja, untuk melihat apakah arrester tersebut telah melakukan proses discharge kompartemen SparOver perlu dibuka dan dilakukan pengecekan apakah terdapat tanda bekas discharge diantara kedua pelat tersebut.

Gambar 18. Peralatan Monitoring Spark Gap


27

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Teknologi

terakhir

dari

arrester

adalah

dengan

memanfaatkan

polimer

sebagai

kompartemen housing. Konstruksi desainnya tidak jauh berbeda dengan arrester dengan kompartemen terbuat dari porselin. Pada arrester kelas distribusi, polimer dicetak menempel dengan kolom metal oksida (molded), hal ini memberikan keuntungan: bebas void, ikatan yang kuat serta posisi permanen. Kelebihan lain yang diberikan adalah polimer memiliki kemampuan hydrophobicity yang baik, mudah dibawa, serta menurunkan biaya produksi.

Gambar 19. Arrester Polymer Kelas Distribusi (Molded)

Namun untuk arrester kelas HV/ EHV, desain mold tersebut tidak dapat dilakukan dengan pertimbangan kekuatan mekanis serta daya tahan elektris. Sehingga desainnya sama dengan arrester porselin, hanya saja menggunakan kompartemen polimer, seperti dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 20. Desain Arrester dengan Polymer Housing di Kelas HV/ EHV


28


Kofigurasi Lightning Arrester

Sebelum memahami lebih lanjut tentang proses konfigurasi arrester, perlu dipahami terlebih dahulu bagaimana requirement dan parameter-parameter yang mempengaruhi performa dari arrester. Secara mendasar, terdapat 2 kebutuhan dasar dari arrester, yang pertama adalah mampu memeberikan level proteksi yang memenuhi safety margin bagi peralatan yang dilindungi, dan yang kedua adalah bahwa arrester tersebut harus mampu bekerja dengan baik dalam tegangan operasional secara kontinu serta mampu menahan pengaruh transien ataupun setiap tegangan lebih yang muncul di dalam system, tanpa terpengaruh baik karakteristik elektris maupun thermalnya.

Kedua kebutuhan dasar tersebut saling terkait. Pada saat kita menurunkan level proteksi di sebuah peralatan, itu juga berarti semakin tinggi stress yang dialami oleh arrester selama tegangan operasi kontinu. Secara ringkas pemilihan arrester dapat dilihat dalam bagan pada halaman berikut ini:


29


Gambar 21. Diagram Pemilihan Arrester


30


HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN


31


HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN


31

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Persyaratan tambahan arrester meliputi karakteristik elektris dari sebuah arrester: mereka tidak boleh berubah sepanjang rentang waktu tertentu, tidak berubah akibat pengaruh lingkungan, seperti polusi, radiasi sinar matahari ataupun pengaruh mekanis. Pendekatan seperti bagan di atas akan dijelaskan dalam sub-sub bab berikut di bawah ini.

2.5.1

Pemilihan nilai Tegangan Operasi Kontinu dan Tegangan Rated

Langkah pertama adalah menentukan nilai tegangan operasi kontinu minimum terlebih dahulu, yaitu Uc, min. Nilai ini merupakan nilai tegangan system fasa ke tanah ditambah 5% dari nilai tersebut. Nilai kontinu yang dimaksud disini merupakan nilai tegangan yang berlangsung secara terus menerus (konstan) dalam kurun waktu lebih dari 30 menit. Namun nilai ini bergantung pada tipe pentanahan titik netral. Pada system netral terisolasi atau resonant earthed, tegangan phasa terhadap ground merupakan nilai fasa ke fasa dalam kasus gangguan 1fasa ke tanah. Dalam hal ini, nilai minimum tegangan operasi kontinu yang dipilih sama dengan nilai Tegangan system (Us).

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Persyaratan tambahan arrester meliputi karakteristik elektris dari sebuah arrester: mereka tidak boleh berubah sepanjang rentang waktu tertentu, tidak berubah akibat pengaruh lingkungan, seperti polusi, radiasi sinar matahari ataupun pengaruh mekanis. Pendekatan seperti bagan di atas akan dijelaskan dalam sub-sub bab berikut di bawah ini.

2.5.1

Pemilihan nilai Tegangan Operasi Kontinu dan Tegangan Rated

Langkah pertama adalah menentukan nilai tegangan operasi kontinu minimum terlebih dahulu, yaitu Uc, min. Nilai ini merupakan nilai tegangan system fasa ke tanah ditambah 5% dari nilai tersebut. Nilai kontinu yang dimaksud disini merupakan nilai tegangan yang berlangsung secara terus menerus (konstan) dalam kurun waktu lebih dari 30 menit. Namun nilai ini bergantung pada tipe pentanahan titik netral. Pada system netral terisolasi atau resonant earthed, tegangan phasa terhadap ground merupakan nilai fasa ke fasa dalam kasus gangguan 1fasa ke tanah. Dalam hal ini, nilai minimum tegangan operasi kontinu yang dipilih sama dengan nilai Tegangan system (Us).

Nilai tegangan rated diperoleh dengan men-kalikan nilai tegangan kontinu ini dengan factor 1,25, sehingga diperoleh nilai Ur1 = 1,25 x Uc,min. Sehingga diperoleh nilai tegangan rated untuk arrester sebagai berikut:

Dalam hal titik netral ditanahkan solid, Temporary Over Voltage mungkin mencapai nilai 1,4 kali dari nilai maksimum tegangan fasa ke tanah dari system dengan periode bervariasi dari 1/10 hingga beberapa detik. Tegangan power frequency yang nilainya berada di atas nilai tegangan operasi kontinu arrester hanya boleh dioperasikan selama beberapa saat saja. Semakin tinggi nilai tegangan, maka akan semakin pendek rentang waktu yang diperbolehkan. Nilai ini dapat ditunjukkan dalam kurva U-t. Kurva ini menunjukkan nilai rasio antara tegangan power


32

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER frequency dan tegangan rated (keduanya dalam

rms) terhadap waktu. Rasio tersebut

dilambangkan k tov.

Gambar 22. Kurva rasio TOV (U/ Ur) terhadap waktu

Dari kurva di atas nampak bahwa tegangan rated hanya boleh dioperasikan selama 100 detik, sementara untuk nilai tegangan rated lebih tinggi 7,5% di atas tegangan operasi kontinu hanya dapat dioperasikan selama 10 detik saja.

Berdasarkan kurva di atas, maka pertimbangan nilai untuk nilai tegangan rated yang kedua adalah :

Dengan catatan bahwa nilai tegangan TOV dan durasinya telah diketahui sebelumnya. Bila informasi tersebut tidak diketahui, maka dalam kasus system netral yang ditanahkan solid, maka digunakan nilai ktov = 1,4 dan durasi 10 detik.

Berdasarkan bagan penentuan arrester yang telah disampaikan sebelumnya, setelah diperoleh nilai Ur1 dan Ur2, maka nilai tegangan rated yang dipilih adalah nilai maksimum diantara keduanya dibulatkan ke atas sebagai kelipatan ketiga (IEC 60099-4)


33


Jika ternyata nilai U r2 lebih besar daripada nilai U r1, maka nilai tegangan operasi kontinu perlu didefinisikan ulang sebagai:

2.5.2

Pemilihan nilai Nominal Discharge Current

Nilai nominal discharge current pada Metal Oksida yang mengacu pada arrester MO, menurut IEC 60099-4 dipesifisikasikan ke dalam 5 nilai yang berbeda, masing-masing merujuk pada range nilai rated voltage yang berbeda:

Tabel 2.2 Spesifikasi Nominal Discharge Current

Pembagian kelas nilai arus discharge ini lebih ditujukan pada kebutuhan pengujian lebih lanjut dari arrester.

Untuk arrester tegangan tinggi, HV, hanya terdapat 2 kelas yakni 10kA dan 20 kA. Walau dalam table di atas, kelas 5 kA juga dimungkinkan untuk arrester terpadang pada tegangan rated 170 kV, namun hal ini tidak umum. IEC 60099-5 menyatakan bahwa nilai 5kA hanya dipergunakan sampai dengan Us=72,5 kV.

Perbedaan utama antara kelas 10 kA dan 20 kA adalah pada nilai Line Discharge Classnya, pada arrester kelas 10 kA, nilai Line Discharge Class pada kelas 1 sampai 3. Sementara untuk


34

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER arrester kelas 20 kA, nilai Line Discharge Class berada pada kelas 4 sampai 5 (akan dijelaskan pada sub-sub bab pemilihan line discharge class). 2.5.3


Line Discharge Class merepresentasikan kondisi karakteristik actual dari arrester. Parameter ini merepresentasikan kemampuan arrester dalam melakukan absorpsi energi (berdasarkan IEC 60099-4).

Definisi line discharge class berawal dari asumsi bahwa ada sebuah saluran transmisi yang panjang, mengalami overvoltage selama proses operasi switching dan akan terjadi discharge pada arrester yang berada di Gardu Induk melalui proses gelombang berjalan. Dengan mengasumsikan bahwa diagram sirkuit ekivalen merupakan jaringan iterative terdiri dari element π yang banyak, terdiri dari induktansi dan kapasitansi, arus akan mengalir yang besarnya tergantung pada nilai tegangan dan surge impedance dari line.

Durasi yang diperlukan gelombang berjalan sepanjang saluran transmisi merupakan pembagian dari panjang saluran dibagi dengan kecepatan rambat gelombang elektromagnetik. Proses ini disimulasikan dalam laboratorium berupa pengujian line discharge. Dalam hal ini, digunakan impuls generator distributed constant impulse generator. Standar IEC 60099-4 membagi line discharge class menjadi 5 kelompok, dimana system pengujian telah siap untuk dilaksanakan saat ini. Pembagiannya adalah sebagai berikut: Tabel 2.3. Spesifikasi Kelas Line Discharge Class


35

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Dalam tabel di atas tidak dapat ditunjukkan stress energi yang dialami oleh arrester sepanjang proses pengujian. Untuk kebutuhan tersebut, dalam IEC 60099-4 dilampirkan diagram tambahan energi terkonversi pada sebuah objek, dengan direferensikan pada nilai rated voltagenya, yang terjadi selama proses injeksi single discharge. Semakin tinggi nilai residual voltage, maka semakin kecil energi yang diabsorpsi selama proses discharge.

Gambar 23. Contoh Klasifikasi Kelas Arrester

Sebagai contoh untuk penjelasan kurva di atas: Ketika menggunakan arrester, yang mampu mengabsorb energi 2kJ/kV per line discharge, maka arrester memiliki kelas line discharge 2 pada rasio Ures/Ur = 2. Walau demikian, dengan arrester yang sama dapat dikategorikan sebagai line discharge 3 pada rasio Ures/Ur = 2,35. Sekalipun Arrester tersebut nampak baik untuk

line discharge kelas 3, namun

memiliki rasio lebih tinggi, sehingga lebih baik

dioperasikan sebagai line discharge kelas 2. Bila keping metal oksida hendak dioperasikan


36

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER sebagai line discharge kelas 3, maka keping metal oksida harus mampu mengabsorpsi energi sekita 6kJ/kV, yang berarti pula membutuhkan diameter yang lebih besar.

Pembagian line discharge class berdasarkan level tegangan system adalah sebagai berikut:

Tabel 2.4. Line Discharge Class berdasarkan tegangan Sistem

Sementara pembagian line discharge class berdasarkan diameter dari Metal Oksida adalah sebagai berikut:

Tabel 2.5. Line Discharge Class berdasarkan diameter keeping Metal Oksida

Dengan pemilihan level tegangan dan diameter arrester, dapat ditentukan karakteristik proteksi dari arrester.Tahap berikutnya adalah menentukan apakah karakteristik proteksi memenuhi prasyarat yang dibutuhkan.

2.5.4


Karakteristik proteksi dari arrester secara khusus identik dengan lightning impulse protection level. Maksudnya berapa besar nilai residual voltage pada arrester ketika dilewati nominal


37

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER discharge current. Berdasarkan IEC 60071-2, factor safety margin sebesar 1,15 (Ks) perlu dimasukkan sebagai factor pengali antara nilai BIL pada peralatan serta nilai tegangan tertinggi yang diperbolehkan pada suatu peralatan.

Level proteksi dari arrester besarnya sama dengan nilai standard lightning impulse withstand voltage dari peralatan yang diproteksi dibagi dengan factor 1,4 . Namun aturan ini tidak selalu menjadi standar, pada kasus-kasus khusus, penjelasan lebih detil tercantum di dalam IEC 60071-1 dan 60071-2 serta rekomendasi aplikasi arrester IEC 60099-5.

Pada system EHV,

karakteristik karakteris tik proteksi dari arrester lebih ditentukan oleh nilai switching

impulse protective levelnya. Merujuk pada IEC 60099-4, kelas Arrester berdasarkan Switching impulse di EHV adalah sebagai berikut:

Tabel 2.6. Line Discharge

Secara tipikal nilai switching impulse residual voltage berada pada nilai 75-90% dari nilai residual voltage bila bekerja pada arus discharge 10 kA. Sama seperti pada lightning impulse, nilai tegangan switching yang diperkenankan pada peralatan merupakan nilai kemampuan peralatan terhadap switching (switching impulse withstand voltage) dibagi dengan safety factor (Ks) = 1,15.

Dalam beberapa kasus juga perlu dipertimbangkan nilai dari steep current impulse protective level (level proteksi terhadap terhadap kecuraman arus impulse). Nilai residual voltage satu keping keping metal oksida selama durasi steep voltage (< 1µs) lebih tinggi sekitar 5% daripada nilai residual


38

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER voltage yang didefinisikan selama proses discharge impulse petir. Setidaknya ada 2 faktor yang mempengaruhi nilai residual voltage selama proses steep, yaitu: perilaku temporer keeping metal oksida selama periode transisi dari non-conducting menuju conducting, yang kedua adalah induktivitas dari pemasangan arrester (perhitungan jarak dari konduktor menuju bumi, seperti telah dijelaskan dalam contoh sebelumnya). Pengaruh yang terakhir ini mampu meningkatkan nilai residual voltage hingga 5% atau bahkan lebih.

2.5.5


Pertimbangan dalam memilih housing pada pada umumnya terkait dengan persyaratan dielektrik dan mekanik. Panjang, creepage distance, shed profile , profile , diameter dan jenis material harus ditentukan. Pada awalnya, panjang housing minimal minimal dipastikan sesuai dengan hasil MO resistor column (bagian (bagian aktif). aktif). Panjang bagian ini ditentukan dari data elektrik yang didapatkan selama tahap pemilihan sampai tahap ini. Tetapi secara normal langkah ini bukan merupakan persyaratan penentuan dimensi. Kebutuhan lebih lanjut menyebabkan panjang housing lebih besar dari bagian aktifnya.

Langkah pertama, clearance yang didapatkan dari persyaratan withstand voltage harus ditentukan. Menurut IEC 60099-4, housing arrester arrester harus memenuhi persyaratan uji berikut: Tabel 2.7. Pengujian Housing Arrester In ≤ 5 kA dan High Lightning Duty Arresters (1 (1 kV ≤ Us ≤ 52 kV)

In = 10 kA dan 20 kA Pengujian dengan tegangan impuls petir Pengujian dengan tegangan impuls switching Pengujian dengan tegangan power-frequency ( ; duras rasi 1 menit)

1.3 · level proteksi impuls petir 1.25 · level proteksi impuls switching

-

-

-

1.6 · level proteksi impuls switching

0.88 · level proteksi impuls petir


39

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Nilai tegangan pada persyaratan pengujian di atas besarnya di bawah nilai tegangan untuk peralatan lain di sistem, seperti pada contoh lightning impulse withstand voltage berikut: sebuah arrester pada sistem 420 kV memiliki level proteksi impuls petir 823 kV (Lihat Gambar 2). Tetapi housing-nya harus diuji dengan tegangan impuls petir sebesar 1.3 · 823 kV = 1070 kV, yang hanya mencakup 75 % dari standar lightning impulse withstand voltage sebesar 1425 kV, karena angka ini yang diterapkan pada sistem ini. Hal ini dibuktikan secara jelas karena housing arrester merupakan isolasi yang paling terlindungi dalam sistem. Tidak ada tegangan lebih tinggi yang muncul di sini selain drop tegangan yang langsung melalui resistor MO yang tertutup.

Pada saat yang sama faktor-faktor yang dikutip dalam tabel telah mempertimbangkan kondisi atmosfer yang berbeda – seperti instalasi pada ketinggian sampai 1000 m –juga mempertimbangkan kemungkinan arus arrester lebih tinggi dari arus discharge nominal. Namun, nilai withstand voltage yang sama sering diminta untuk housing arrester dengan peralatan lainnya, yang konsekuensinya mengarah pada panjang housing yang tidak perlu. Hasilnya adalah ketidakekonomisan dan secara teknik menimbulkan kerugian (dengan menggunakan housing yang lebih panjang, dapat berakibat misalnya kekuatan hubung singkat yang lebih rendah atau kerugian distribusi tegangan sepanjang sumbu arrester).

Jika ketinggian dia atas permukaan laut lebih dari 1000 m – yang menurut definisi IEC terkait tidak lagi dianggap sebagai “kondisi normal” – maka clearance dan panjang housing yang lebih besar harus dipilih untuk menjaga nilai withstand voltage pada kondisi kerapatan udara yang lebih rendah.

Alasan lain yang sering muncul untuk housing yang lebih panjang adalah persyaratan creepage distance. Housing terpendek yang mungkin digunakan terkait dengan panjang bagian aktif umumnya hanya untuk desain level polusi I atau II 3 yaitu untuk creepage distance tertentu 16 mm/kV atau 20 mm/kV (dengan referensi terhadap U m). Untuk keperluan di Eropa tengah nilai ini seringkali sudah mencukupi. Namun secara luas, desain level III dan IV juga memiliki peranan penting. Hal ini mengarah ke persyaratan creepage distances sebesar 25 mm/kV dan 31 mm/kV.


40


Selain itu, terdapat beberapa lokasi yang memerlukan creepage distances lebih panjang, misalnya iklim gurun maritim, atau pada beberapa kasus dikombinasikan dangan polusi industri. Pada kondisi-kondisi ekstrim seperti ini harus diingat bahwa seringkali terdapat cara lain yang lebih sesuai untuk meningkatkan keandalan operasi dibandingkan menambah

creepage

distance . Sebagai contoh, dapat dipilih tegangan operasi kontinyu dan tegangan rating yang lebih tinggi (dengan level proteksi terkait yang lebih tinggi), atau menggunakan resistor MO dengan diameter yang lebih besar, atau housing dengan jarak yang lebih jauh antara bagian aktif dengan dinding housing. Pada rating berapapun, harus diingat bahwa ekstensi “buatan” pada bagian aktif (dengan menyisipkan spacer logam) yang dilakukan dengan ekstensi creepage distance , dapat memiliki efek yang negatif pada perilaku operasi yang lain, seperti telah disebutkan dalam koneksi dengan persyaratan withstand voltage .

Shed profile yang berbeda dan beberapa karakteristiknya dibahas dalam bab “Desain Konstruktif Arrester MO”. Rekomendasi umum untuk shed profile tertentu tidak dapat diberikan di sini.

Setelah parameter housing memenuhi persyaratan elektrik, langkah berikutnya yaitu langkah terakhir adalah memenuhi kriteria mekanik sebagai berikut. Kriteria mekanik ini secara tidak langsung mengarah kepada pemilihan material housing dan diameter housing . Seringkali hanya terdapat gagasan yang kabur tentang tekanan mekanik pada arrester yang beroperasi, dan karena itulah tidak ada persyaratan yang dibuat, atau bahkan diberikan nilai yang terlalu tinggi. Jika tidak terdapat informasi tentang persyaratan aktual, nilai berikut dapat dipakai sebagai panduan untuk kebutuhan static head loads : Fstat = 400 N dengan U s = 420 kV sampai F stat = 600 N untuk U s = 550 kV, dan F stat = 800 N untuk U s = 800 kV. Nilai ini merepresentasikan persyaratan minimal absolut dengan asumsi bahwa arrester dihubungkan dengan strain relieving conductor loop dan kecepatan angin tidak melebihi 34 m/s ( ≈), yang menurut IEC 60694 termasuk dalam “kondisi normal’.

Selain static head loads , yang normalnya menyebabkan beberapa permasalahan pada arrester, persyaratan dinamik juga harus dipertimbangkan. Hal ini sebagai contoh dapat muncul sebagai


41

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER hasil dari arus hubung singkat di saluran atau hembusan angin. Pada kasus ini, arrester dengan porcelain housing can hanya dapat ditarik sampai 40% kekuatan dinamiknya, karena sifat yang rapuh dan perilaku statistik porselen. Di sisi lain, dynamic head loads yang diijinkan paling tidak harus memiliki safety margin 20% terhadap actual breaking values, dipastikan selama pengujian (data sesuai dengan DIN 48113 dan IEC dokumen 37/268/FDIS). Nilai head load yang disebutkan di atas sesuai dengan tabel berikut: Tabel 2.8. Ketahanan Kompartemen Arrester

Tegangan sistem tertinggi U s (kV) ≤ 420 550 800

Fmin,static (N)

Fmin,dynamic (N)

400 600 800

1000 1500 2000

Minimum breaking value (N) 1200 1800 2400

Rasio ini tampak sedikit berbeda dengan arrester polymer housed . Namun aturan dan standar yang sesuai belum ditetapkan. Pada rating berapa pun, jarak yang lebih pendek dapat diadopsi antara static dan dynamic loads , karena housing polimer (kecuali housing cast resin, yang memiliki karakteristik kerapuhan yang mirip dengan porselen, sehingga dipertimbangkan dengan cara yang sama) sedikit berbeda dalam karakteristik mekanik. Menurut penemuan terakhir, penggunaan kekuatan statik kurang dari 70% breaking value (di saat yang sama breaking value sulit dibatasi dan ditentukan) masih diperbolehkan. Dibandingkan dengan housing porselen, kerusakan housing polimer karena gaya mekanik dapat terlihat. Secara umum, hal ini bukan merupakan bahan pertimbangan, namun pada kasus-kasus ketika perilaku ini menimbulkan masalah, pemilihan housing yang lebih kuat secara mekanis harus dipertimbangkan.

Nilai yang tercantum pada tabel mengindikasikan kebutuhan minimal relatif kekuatan housing, yang dapat meningkat tajam jika mempertimbangkan persyaratan seismik.


42


Gambar 24. Skema Pengujian Seismic

Untuk arrester dengan housing terbuat dari keramik, maka parameter- parameter sebagai berikut yang akan mempengaruhi kekuatan mekanis dari kompartemen: 1. Diameter kompartemen: semakin lebar berarti semakin handal kekuatan mekanisnya 2. Panjang kompartemen: semakin panjang, semakin lemah daya tahan mekanisnya 3. Ketebalan dinding: semakin tebal, maka akan semakin memiliki daya tahan mekanis yang lebih baik. 4. Material kompartemen: Porselen dengan kualitas “C120” tentunya memiliki kualitas yang lebih baik daripada porselen dengan kualitas “C110”


43


Kondisi Operasi

Kondisi normal untuk operasi arrester mengacu pada standar IEC 60099-4 adalah sebagai berikut: 1. Temperatur ambient berada dalam rentang -40 OC s.d +40OC 2. Radiasi matahari 1,1 kW/ m 2 3. Ketinggian tidak lebih dari 1000 m di atas permukaan laut 4. Frekuensi tegangan AC 48 – 62 Hz 5. Tegangan power frequency yang diaplikasikan pada kedua ujung arrester tidak melebihi nilai arrester continuous operating voltage. Sekalipun tidak dicantumkan dalam standar, namun dapat ditambahkan bahwa kondisi angin tidak melebihi kecepatan 34 m/.detik.

2.6


Lingkup arrester luas, mulai dari penggunaan elektronika hingga pada system transmisi Tegangan Tinggi maupun Tegangan Ekstra Tinggi. Buku pedoman ini membatasi arrester pada level tegangan Lightning Arrester pada Sistem Transmisi secara umum dapat dikelompokkan berdasarkan beberapa kategori: 2.6.1

Berdasarkan Level Tegangan Withstand Voltage Peralatan yang dilindungi

2.6.2

Mengacu pada IEC 60071-1:

a. Range I (1kV – 245kV) b. Range II (di atas 245 kV) Klasifikasi ini didasarkan pada perbedaan karakteristik surja, dimana pada Range II surja akibat proses switching lebih membahayakan peralatan daripada surja lightning. Oleh karena proses switching memiliki steepness yang lebih lambat, makadiperlukan pula arrester dengan karakteristik komponen non linear yang berbeda.

ANSI/ IEEE C62.1 dan C62.11 membedakan lightning arrester ke dalam 4 kelas: a. Station Class b. Intermediate Class


44

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER c. Distribusi Class d. Secondary Class

2.6.3


Arrester pada HV/ EHV menurut pemasangannya dibedakan menjadi sebagai berikut: a. Arrester GIS

Gambar 25. Arrester di GIS

b. Arrester Saluran Transmisi Dipasang baik parallel dengan insulator pada tower (umumnya diserikan dengan spark gap) atau dipasang pada konduktor sebagai pengganti damper dilengkapi dengan disconnector Switch. Untuk tipe gap, stress akibat tegangan power frekuensi tidak mempengaruhi kondisi arrester, namun sulit untuk memonitor kondisi arrester karena tidak dilengkapi dengan counter, yang dapat dilaksanakan adalah monitoring kondisi tanduk api untuk menentukan apakah telah terjadi proses discharge.


45


Gambar 26. Arrester di Saluran Transmisi

Sementara untuk arrester tanpa gap, dipasang pada konduktor terhubung ke ground, dilengkapi dengan disconnector switch (yang akan bekerja bila telah terjadi arus di atas nilai nominalnya), arrester line jenis ini juga dilengkapi dengan counter sehingga memudahkan proses monitoring.

c.

Arrester Gardu Induk Merupakan Arrester kebanyakan yang terpasang di Gardu Induk, menurut material penyusun housing, material Gardu Induk dibedakan menjadi: 1. insulator porselen 2. insulator polimer


46


Gambar 27. Lightning Arrester di Gardu Induk

d. Berdasarkan material penyusun komponen non linear Penjelasan pada sub-bab sebelumnya menjelaskan bahwa komponen non linear yang terakhir digunakan adalah Metal Oksida, sekalipun sedikit sekali (dan sudah tidak diproduksi) arrester menggunakan komponen non linear dari Silikon Karbida (SiC)


47


FMEA pada Lightning Arrester

FMEA (Failure Mode Effect Analysis) merupakan tahapan yang dilaksanakan untuk mendapatkan gejala kegagalan pada sebuah peralatan dengan menerapkan keterkaitan sebabakibat antara kegagalan yang satu dengan penyebab sebelumnya, demikian seterusnya hingga ditemukan penyebab kegagalan yang paling awal. Penyebab kegagalan paling mula ini, misal, seal rusak (yang menyebabkan moisture masuk ke dalam kompartemen arrester), perlu dilaksanakan inspeksi khusus terhadapnya.

Dalam analisis FMEA, pendekatan yang dilaksanakan bukan melalui pendekatan per komponen yang menyusun sebuah peralatan, melainkan pendekatan fungsi. Dalam hal ini, sebuah Sistem Arrester MOSA memiliki sebuah fungsi utama memotong tegangan lebih yang menuju peralatan yang dilindunginya. Tegangan lebih ini baik berupa surja petir, surja hubung maupun tegangan lebih di dalam sistem. Sebuah arrester terdiri dari beberapa sub sistem pendukung, yaitu: 2.7.1


Merupakan sub sistem kritis dari sebuah lightning arrester yang berfungsi memotong tegangan lebih dari surja. Berupa komponen non linear, umum digunakan adalah ZnO. Mayoritas arrester saat ini menggunakan tipe Metal Oksida. Parameter utama yang mempengaruhi kualitas ZnO adalah karakteristik V-I yang dimiliki serta kemampuannya mengabsorbsi energi ketika terjadi proses surja. 2.7.2

Sub Sistem Isolasi

Merupakan sub sistem yang memiliki sub fungsi memisahkan bagian konduktor bertegangan dengan ground, terdiri dari kompartemen insulator (housing), baik berupa keramik maupun polymer, juga insulator dudukan (insulation feet) berada di sisi bawah dari arrester. Kompartemen perlu diperhatikan tingkat polusinya, semakin tinggi tingkat polusi yang melekat, memungkinkan nilai arus bocor permukaan menjadi tinggi. Pada insulator jenis keramik, perlu dilakukan pengecekan apakah telah terjadi cracking pada permukaan kompartemen, sementara pada insulator jenis polimer, dicek bilamana kondisi polimer utuh/ robek ataupun berlumut.


48



Counter berfungsi untuk menunjukkan jumlah kali surja telah terjadi pada arrester. Sementara meter petunjuk berfungsi untuk menunjukkan bbesar nilai arus bocor yang mengalir dari ujung atas arrester menuju ground dalam kondisi operasi tegangan kontinu. Arus bocor total ini mayoritas bersifat kapasitif dan terpengaruh oleh banyak factor: kebersihan kompartemen luar, stray capacitance di gardu induk dan kondisi insulating feet. Agar keduanya bekerja baik, maka arrester harus dipastikan hanya terhubung ke bumi melalui kawat ground, untuk itulah, maka insulating feet berperan.

Walau demikian, meter petunjuk memberikan besaran nilai arus bocor total, dimana nilai tersebut kurang akurat bila hendak digunakan untuk merepresentasikan kondisi dari keeping metal oksida. Pengukuran lain, yang merujuk pada IEC 60099-5, yakni pengukuran arus bocor resistif dengan kompensasi harmonisa orde ke-3 dinilai lebih akurat untuk memberikan gambaran kondisi komponen kritis arrester (Metal Oksida) tersebut.

Penelitian internal PLN menunjukkan bahwa ada keterkaitan antara jumlah kerja counter arrester dengan besaran arus bocor resistif dari Arrester.


49

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Gambar 28. Relasi antara nilai arus bocor resistif dan jumlah kerja counter

2.7.4


Merupakan komponen yang berfungsi untuk meneruskan baik arus bocor selama tegangan operasi kontinu, maupun surja menuju bumi. Kawat pentanahan terbuat dari tembaga. Kawat pentanahan umumnya dipasang seri dengan peralatan monitoring (counter ataupun meter) sebelum dibumikan. Kondisi konektor harus dipastikan baik, seperti: tidak terdapat rantas pada kawat, ataupun koneksi-koneksi baik (mur dan baut), kawat tembaga tidak ditumbuhi lumut

2.7.5


Memiliki fungsi melepaskan tekanan lebih di dalam arrester yang mungkin timbul ketika terjadi discharge arus surja tinggi. Fungsinya mirip pressure relief pada transformator. Pada saat terjadi surja, baik single maupun multiple, suhu keeping metal oksida mampu mencapai 170 OC – 200OC, oleh karenanya terjadi pemuaian udara di dalam kompartemen udara, pemuaian ini perlu dilepas keluar kompartemen untuk menghindari kompartemen (umumnya porselen menjadi pecah), katup kembali menutup dengan segera untuk menjaga agar tekanan udara di dalam kompartemen tetap lebih tinggi daripada tekanan udara luar.

Beberapa arrester dilengkapi dengan flag pressure relief, terbuat dari alumunium, terpasang di ujung venting outlet arrester. Flag ini berfungsi untuk memberikan indikasi, bahwa pernah terjadi surja yang cukup tinggi (di atas rated pressure relief device), sehingga memungkinkan kerusakan pressure relief device.


50


Gambar 29. Sudden Pressure Relief Flag

2.7.6


Memiliki fungsi sebagai penyangga arrester di atas permukaan tanah. Terdiri dari pondasi dan struktur besi penyangga.


51


Gambar 30. Konstruksi Penyangga

2.7.7

Sub Sistem Konektor

Memiliki fungsi melakukan koneksi antara kawat konduktor dengan bagian atas arrester, dan dari arrester ke bagian pentanahan. Bagian ini rawan terjadi kelonggaran yang memungkinkan timbulnya hot spot, oleh karenanya, perlu dilakukan thermovisi secara berkala pada bagian ini, selain thermovisi pada kompartemen arrester itu sendiri.


52


Gambar 31. Konektor atas dan konektor bawah Arrester

2.7.8

Sub Sistem Asesories/ Grading/Corona Ring

Memiliki fungsi mendistribusikan secara merata medan listrik dan mengurangi efek corona pada bagian ujung atas LA. Grading ring perlu dipasang pada arrester dengan ketinggian lebih dari 1,5 meter.

Gambar 32. Grading Rin


53


1. FMEA SUB SISTEM PEMOTONG SURJA

Sub Sistem

Sub Sub System

Fungsi

Melakukan pemotongan tegangan lebih akibat surja petir/ surja hubung dengan karakteristik tegangan dan arus tertentu

Pemotong Surja

Kegagalan Fungsi

F1

Bersifat Resistif pada tegangan operasi Metal Oksida nominal, memiliki arus sudah tidak bocor total di atas nilai berfungsi standar, tidak sempurna/jenuh melakukan / rusak pemotongan arus saat terjadi surja

F2

Agein

Terjadi su atas nilai

2. FMEA SUB SISTEM ISOLASI

Sub Sistem

Sub Sub System

Fungsi

Kegagalan Fungsi

F1

Isolator dudukan retak Isolasi

Memisahkan bagian yang bertegangan dengan ground

F2

Ageing/ r

Terjadi short antara bagian yang bertegangan dengan ground Isolator Arrester retak

Agein

Benturan



3. FMEA SUB SISTEM COUNTER DAN METER PETUNJUK Sub Sistem

Sub Sub System

Fungsi

Kegagalan Fungsi

F1

F2

Seal rusak Instrusi air ke dalam meter Kaca pecah retak

Monitoring Total Leakage Current

Menunjukkan besaran arus bocor total dari arrester

Tidak mampu menunjukkan besaran arus bocor arrester dengan benar Tidak terbaca

Kaca bura

Monitoring Kerja Arrester

Meter Rusak

Monitoring jumlah kerja arrester

Counter bekerja terus

Kumpara counter sh

Tidak bekerja saat terjadi surja

Kumpara counter rus

Menunjukkan jumlah Tidak bekerja dengan kali kerja dari arrester benar

4. FMEA SUB SISTEM PENTANAHAN


Terkena aru surja yang sangat ting


Sub Sistem

Sub Sub System

Fungsi

Kegagalan Fungsi

F1

F2 Ageing

Mengalirkan arus surja petir/ hubung ke bumi

Pentanahan/ Grounding

saat terjadi surja, tegangan lebih tidak diteruskan ke bumi

Kabel pentanahan putus

Dicuri Kabel Pentanahan Rantas Klem-klem longgar

F1

F2

Katup pressure relief terlepas

Telah terjadi tekanan lebih sebelumnya di dalam arrester Korosi baut pengikat

5. FMEA SUB SISTEM PENGAMAN TEKANAN LEBIH INTERNAL Sub Sistem

Sub Sub System

Fungsi

Memberikan indikasi bahwa telah terjadi tekanan lebih internal

Indikasi Tekanan Lebih internal

Kegagalan Fungsi

Tidak muncul indikasi saat terjadi tekanan lebih internal

6. FMEA SUB SISTEM KONSTRUKSI PENYANGGA Sub Sistem

Sub Sub System

Fungsi

Kegagalan Fungsi

F1

F2

Korosif

Konstruksi Penyangga

Tempat pondasi/structure Lightning Arrester

Besi penyangga miring

Baut-baut kendor Pondasi roboh/ miring


Pencurian

Retak Amblas

Perbegeseran tanah Erosi


7. FMEA SUB SISTEM KONEKTOR Sub Sistem

Sub Sub System

Fungsi

Kegagalan Fungsi

F1

F2 Baut jumperan kendor Perbedaan bahan Klem kendor Over capacity Ageing

Konektor

Baut Korosif

Corona

8. FMEA SUB SISTEM GRADING RING/ CORONA RING Sub Sistem

Sub Sub System


Fungsi

Kegagalan Fungsi

F1

F2


Grading Ring Grading Ring/ Corona Ring Corona Ring

Mendistribusikan secara merata medan listrik

Mengurangi efek corona

Medan listrik tidak terdistribusi merata pada permukaan isolator Terjadinya corona

Deformasi bentuk Kotor Deformasi bentuk Kotor

BAB 3 PEDOMAN PEMELIHARAAN LIGHTNING ARRESTER Lightning Arrester seperti peralatan di gardu induk lainnya, juga memerlukan pemeliharaan agar tetap mampu berfungsi baik. Sekalipun nilai asetnya tidak mahal, namun bila arrester tidak bekerja dengan baik, maka kerusakan peralatan lain yang seharusnya terlindung dari surja tidak dapat terhindarkan. Dalam IEC 60099-5 , section 6, disebutkan beragam metode untuk mendiagnosa kondisi arrester, khususnya metal oksida. Standar ini dijadikan salah satu acuan dalam melaksanakan kegiatan pemeliharaan Arrester.

Kegiatan pemeliharaan pada Lightning Arrester dapat dikategorikan seperti dalam bagan sebagai berikut:


Kena benturan Polutan Kena benturan Polutan


Gambar 33. Skema Metode Pemeliharaan

5.1

PEMELIHARAAN PREVENTIF (PREVENTIVE MAINTENANCE)

Merupakan kegiatan pemeliharaan yang dilaksanakan untuk mencegah terjadinya kerusakan secara tiba-tiba dan untuk mempertahankan unjuk kerja yang optimal sesuai umur teknisnya, melalui inspeksi secara periodic dan pengujian fungsi atau melakukan pengujian dan pengukuran untuk mendiagnosa kondisi peralatan.

Kegiatan ini dilaksanakan dengan berpedoman

kepada : instruction manual dari

pabrik, standar-standar yang ada ( IEC, IEEE, CIGRE, ANSI, dll ) dan pengalaman serta observasi / pengamatan operasi di lapangan.

Lightning arrester yang dipelihara secara umum dikategorikan menjadi dua, yaitu: 1. Arrester Gardu Induk 2. Arrester di Saluran Transmisi

Pemeliharaan LA di Gardu Induk memiliki poin pengujian/ pemeliharaan yang lebih banyak daripada LA di Saluran Transmisi, hal ini terutama karena factor kemudahan


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER pelaksanaan. Sebagai contoh pengukuran arus bocor resistif dalam

kondisi

bertegangan akan sulit dilaksanakan pada Arrester di SUTT, SUTET. Pemeliharaan preventif ini dapat dibagi menjadi 2 (dua), yaitu : 1. Pemeliharaan Rutin 2. Pemeliharaan Prediktif Penjelasan dan implementasi lebih lanjut akan dijelaskan dalam sub bab berikutnya.

5.2

PEMELIHARAAN RUTIN (ROUTINE MAINTENANCE)

Merupakan kegiatan pemeliharaan secara periodik/ berkala dengan melakukan inspeksi dan pengujian fungsi untuk mendeteksi adanya potensi kelainan atau kegagalan pada peralatan dan mempertahankan unjuk kerjanya.

Berdasarkan

periodenya, pemeliharaan rutin pada Arrester terdiri dari:

-

Pemeliharaan Harian

-

Pemeliharaan Mingguan

-

Pemeliharaan Bulanan

-

Pemeliharaan Tahunan atau Bersamaan dengan padam Bay T/R atau T/L

5.2.1


Merupakan pekerjaan pemantauan/ pemeriksaan secara berkala/ periodik kondisi peralatan saat operasi dengan hanya memanfaatkan 4 (empat) indera dan alat ukur bantu sederhana sebagai pendeteksi (termasuk thermo visi dan thermogun).

Tujuan In Service Visual Inspection untuk mendapatkan indikasi awal ketidaknormalan peralatan (anomali ) sebagai bahan untuk melakukan Evaluasi Level 1 dan data yang dapat diolah secara statistik sebagai informasi bagi pengembangan atau tindakan pemeliharaan.

Tabel 3.1 JADWAL PEMELIHARAAN HARIAN LIGHTNING ARRESTER TIPE GARDU INDUK


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Kondisi NO I

II

: OPERASI (In service Visual Inspection)

PERALATAN YANG DIPERIKSA

Insulating Feet SUBSISTEM MONITORING

Counter Jumlah Kerja

Meter Arus Bocor Total

Kebersihan dari debu/ pengotor Ada/ tidak retak Retak/ Berlumut Cek struktur counter tidak boleh menyentuh flange/ support arrester Kondisi meter, kaca buram/ pecah Angka penunjukan Cek struktur counter tidak boleh menyentuh flange/ support arrester Kondisi meter, kaca buram/ pecah Angka penunjukan

IV V

VI

VII VIII

PELAKSANA

SUBSISTEM PEMOTONG SURJA SUBSISTEM ISOLASI Kompartemen/ Housing

III

SASARAN PEMERIKSAAN

SUBSISTEM PENTANAHAN SUBSISTEM PENGAMAN TEKANAN LEBIH Flag Pressure Relief Device

Kondisi Flag, terpasang baik atau tidak atau bahkan sudah terlepas

Petugas GI/ GITET Petugas GI/ GITET Petugas GI/ GITET

Petugas GI/ GITET Petugas GI/ GITET Petugas GI/ GITET Petugas GI/ GITET Petugas GI/ GITET Petugas GI/ GITET

Petugas GI/ GITET

SUBSISTEM KONSTRUKSI DAN PONDASI SUBSISTEM KONEKTOR SUBSISTEM GRADING RING/ CORONA RING

-

Tabel 3.2 JADWAL PEMELIHARAAN MINGGUAN LIGHTNING ARRESTER TIPE GARDU INDUK Kondisi NO




SASARAN PEMERIKSAAN

PELAKSANA

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER I

II III IV

SUBSISTEM PEMOTONG SURJA SUBSISTEM ISOLASI SUBSISTEM MONITORING SUBSISTEM PENTANAHAN Kawat Grounding Terdapat rantas atau tidak.

Petugas GI/ GITET

Ditumbuhi lumut atau tidak Koneksi dari dan ke konstruksi penyangga (longgar/ atau tidak) V

VI

VII

SUBSISTEM PENGAMAN TEKANAN LEBIH SUBSISTEM KONSTRUKSI DAN PONDASI SUBSISTEM KONEKTOR Koneksi ke Bubar

Terpasang baik/ korosi atau tidak Terpasang baik/ korosi atau tidak

Koneksi ke Kawat Grounding VIII

SUBSISTEM GRADING CORONA RING Grading Ring

ada

Petugas GI/ GITET

ada

Petugas GI/ GITET

RING/ Posisi pemasangan, kondisi grading ring (bengkok/tidak)

Petugas GI/GITET

Har

Tabel 3.3 JADWAL PEMELIHARAAN MINGGUAN LIGHTNING ARRESTER TIPE SALURAN TRANSMISI (DI TOWER) Kondisi NO I

II III


PERALATAN YANG DIPERIKSA SUBSISTEM PEMOTONG SURJA SUBSISTEM ISOLASI SUBSISTEM MONITORING -


SASARAN PEMERIKSAAN

PELAKSANA

di

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER IV

V

VI

VII VIII

SUBSISTEM PENTANAHAN Kawat Grounding

Terpasang/ sudah lepas

SUBSISTEM PENGAMAN TEKANAN LEBIH SUBSISTEM KONSTRUKSI DAN PONDASI SUBSISTEM KONEKTOR Disconnector Switch Terpasang/ sudah lepas SUBSISTEM GRADING RING/ CORONA RING -

Petugas Ground Patrol

Petugas Ground Patrol

Tabel 3.4 JADWAL PEMELIHARAAN BULANAN LIGHTNING ARRESTER TIPE GARDU INDUK Kondisi NO I

II III IV V

VI



SASARAN PEMERIKSAAN

SUBSISTEM PEMOTONG SURJA SUBSISTEM ISOLASI SUBSISTEM MONITORING SUBSISTEM PENTANAHAN SUBSISTEM PENGAMAN TEKANAN LEBIH SUBSISTEM KONSTRUKSI DAN PONDASI Konstruksi Kondisi besi member, bengkok atau tidak.

PELAKSANA

Petugas GI/ GITET

Tingkat korosi. Kondisi baud-baud Temuan Retak atau tidak. Masih baik atau tidak.

Pondasi VII VIII

SUBSISTEM KONEKTOR SUBSISTEM GRADING

RING/


Petugas GI/ GITET

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER CORONA RING -

Tabel 3.5 JADWAL PEMELIHARAAN 6 BULANAN LIGHTNING ARRESTER TIPE GARDU INDUK Kondisi NO I

II III IV

V

VI

VII VIII



SASARAN PEMERIKSAAN

SUBSISTEM PEMOTONG SURJA SUBSISTEM ISOLASI SUBSISTEM MONITORING SUBSISTEM PENTANAHAN Pengukuran Pentanahan Mengetahui nilai tahanan pentanahan baik di musim hujan maupun di musim kemarau SUBSISTEM PENGAMAN TEKANAN LEBIH SUBSISTEM KONSTRUKSI DAN PONDASI SUBSISTEM KONEKTOR SUBSISTEM GRADING RING/ CORONA RING -


PELAKSANA

Petugas GI/ GITET


Tabel 3.6 JADWAL PEMELIHARAAN BULANAN LIGHTNING ARRESTER TIPE SALURAN TRANSMISI (DI TOWER) Kondisi NO I

II III



V

VI

VII VIII

PELAKSANA

SUBSISTEM PEMOTONG SURJA SUBSISTEM ISOLASI SUBSISTEM MONITORING Counter Arrester

IV

SASARAN PEMERIKSAAN

Jumlah kerja Arrester

Petugas Climb Up/ Petugas Har Unit

SUBSISTEM PENTANAHAN SUBSISTEM PENGAMAN TEKANAN LEBIH SUBSISTEM KONSTRUKSI DAN PONDASI SUBSISTEM KONEKTOR SUBSISTEM GRADING RING/ CORONA RING -

5.2.2

Shutdown Function Check

Adalah pengujian secara berkala/ periodik yang dilaksanakan pada peralatan listrik saat padam (tidak operasi) untuk mengetahui kerja peralatan apakah



sesuai fungsinya berdasarkan spesifikasi atau standar yang diijinkan. Kegiatan ini dilaksanakan tahunan.

Pada Lightning Arrester pemadaman rutin dilaksanakan bersamaan dengan pemadaman rutin bay peralatan yang dilindungi oleh arrester. Kegiatan ini dilaksanakan

pada

Lightning

Arrester

Tipe

Gardu

Induk,

khususnya

pengecekan fungsi counter dari arrester menggunakan alat bantu tertentu.

Tabel 3.7 JADWAL PEMELIHARAAN TAHUNAN/ BERSAMAAN RUTIN PADAM BAY LIGHTNING ARRESTER TIPE GARDU INDUK Kondisi NO I

II

: PADAM


V

VI

VII VIII

Dilaksanakan pembersihan kompartemen Arrester

Petugas Har Unit

SUBSISTEM MONITORING Counter Arrester

IV

PELAKSANA

SUBSISTEM PEMOTONG SURJA SUBSISTEM ISOLASI Kompartemen/ Housing

III

SASARAN PEMERIKSAAN

SUBSISTEM PENTANAHAN SUBSISTEM PENGAMAN TEKANAN LEBIH SUBSISTEM KONSTRUKSI DAN PONDASI SUBSISTEM KONEKTOR SUBSISTEM GRADING RING/ CORONA RING -


Fungsi dari Counter Petugas Har Unit Arrester, masih bekerja Menggunakan alat baik atau tidak bantu injeksi impulse


PREDICTIVE MAINTENANCE

Disebut juga dengan Pemeliharaan Berbasis Kondisi ( Condition Based Maintenance ). Adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan cara melakukan monitor dan membuat analisa trend terhadap hasil pemeliharaan untuk dapat memprediksi kondisi dan gejala kerusakan secara dini. Hasil monitor dan analisa trend hasil Predictitive Maintenance merupakan input yang dijadikan sebagai acuan tindak lanjut untuk Planned Corrective Maintenance .

Ruang lingkup Predictive Maintenance meliputi : 5.3.1

IN SERVICE MEASUREMENT

Adalah pengujian yang dilakukan saat peralatan operasi (bertegangan) untuk dapat memprediksi kondisi dan gejala kerusakan peralatan secara dini yang waktu pelaksanaannya disesuaikan dengan kondisi peralatan. Pada lightning arrester, kegiatan in service measurement yang dilaksanakan adalah sebagai berikut: 1. Pengukuran thermovisi 2. Pengukuran korona 3. Pengukuran arus bocor resistif dengan LCM 4. Pengukuran arus bocor total pada LA tanpa penunjuk meter arus bocor Kegiatan pengukuran in service ini dilaksanakan pada Arrester yang berada di Gardu Induk.

5.3.1.1

Pengukuran thermovisi

Titik-titik yang menjadi objek pengamatan Thermovisi pada Lightning Arrester adalah sebagai berikut : a. Koneksi Arrester ke Busbar b. Kompartemen/ Housing dari Arrester c. Koneksi Arrester ke kawat grounding Thermovisi dilaksanakan untuk tujuan prediktif yang dilaksanakan satu minggu sekali, intervalnya dapat disesuaikan dengan kondisi peralatan. Sebagai contoh, bila peralatan LA sudah diduga bermasalah, namun menunggu penggantian, maka intensitas pengamatan dapat dinaikkan menjadi setiap hari.



Penjelasan lebih lanjut tentang pengukuran thermovisi akan dijelaskan lebih lanjut dalam paragraph berikut ini.

Gambar 34 Contoh Hasil Pengukuran Hot Spot Thermovisi pada LA

Selama beroperasi, peralatan yang menyalurkan arus listrik akan mengalami pemanasan karena adanya I 2R. Bagian yang sering mengalami pemanasan dan harus diperhatikan adalah terminal dan sambungan, terutama antara dua metal yang berbeda serta penampang konduktor yang mengecil karena korosi atau rantas. Kenaikan I2R, disamping meningkatkan rugi-rugi juga dapat berakibat buruk karena bila panas meningkat, kekuatan mekanis dari konduktor melemah, konduktor bertambah panjang, penampang mengecil, panas bertambah besar, demikian seterusnya, sehingga konduktor putus ataupun menyebabkan pemanasan internal di dalam


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER kompartemen arrester. Deteksi panas secara tidak langsung dapat dilakukan dengan menggunakan teknik sinar infra merah.

Sinar infra merah atau infrared (disingkat IR) sebenarnya adalah bagian dari spektrum radiasi gelombang elektromagnetik. IR mempunyai panjang gelombang antara 750 nm hingga 100 µm (lihat grafik spektrum).

Gambar 35. Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Detektor infra merah Adalah photo detector yang sensitif terhadap radiasi sinar infra merah. Dua jenis utama detektor ini adalah jenis thermal dan photonic . Sebagai contoh sbb : Tabel 3.8 Beragam Detektor

TIPE

SPECTRAL RANGE (ΜM)

Indium gallium arsenide (InGaAs) photodiodes

0,7 – 2,6


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Germanium photodiodes

0,8 – 1,7

Lead sulfide (PbS) photoconductive detectors

1 – 3,2

Lead

1,5 - 5,2 dll

selenide

(PbSe)

photoconductive

detectors

Sebagai contoh, kamera yang menggunakan sensor HgCdTe ( mercury, cadmium, telurium ) yang mempunyai lebar bidang 8 s/d 12 micro meter , dan mempunyai kepekaan suhu 0,10 oF Jenis detektor panas Dalam prakteknya ada 2 macam detektor panas yang digunakan yaitu : 

Scanning yaitu pengukuran secara menyeluruh disekitar obyek. Metode ini juga sering disebut thermography .



Spotting yaitu pengukuran pada satu titik obyek penunjukkannya langsung suhu obyek tersebut (lihat gambar)

Gambar 36 Contoh ThermoGun

Thermography Radiasi sinar infra merah dapat digunakan bermacam-macam, antara lain melihat didalam kegelapan dan menentukan suhu dari suatu benda dari jarak jauh. Teknik melihat suhu dari jauh ini dikenal dengan thermography . Dengan cara ini maka dapat diketahui bagian-bagian yang mengalami panas berlebih, diluar kebiasaan.


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Tingginya suhu dapat dilihat pada skala warna. Bila suhu tertinggi yang terekam masih dibawah yang diijinkan, maka evaluasi foto dianggap normal. Namun bila terjadi pemanasan lebih setempat, sehingga terdapat perbedaan suhu yang signifikan (dari gradasi warna) antar bagian peralatan, berapapun besarnya maka keadaan ini harus segera ditangani, karena pasti terjadi penyimpangan.

5.3.1.2

Pengujian Korona

Pengujian korona dilaksanakan pada Lighnting Arrester untuk mengecek kondisi konektor pada bagian yang bertegangan, juga kondisi arrester di sekitar flange dan kompartemen. Korona dilaksanakan untuk mendeteksi lebih dini kualitas dari konektor arrester, dari pengaruh korosi ataupun pemasangan yang tidak sempurna. Interval pengujian dapat disesuaikan, minimal 1 tahun satu kali. Penjelasan lebih lanjut tentang korona akan dijelaskan dalam paragraf berikutya.

Partial Discharge , korona, sparkover, flashover, breakdown adalah rumpun kejadian luahan listrik secara berurutan yang dapat terjadi pada isolasi. Partial discharge (PD) adalah kejadian breakdown listrik pada suatu bagian kecil dari sistim isolasi listrik yang berbentuk cair atau padat, akibat stres tegangan listrik. Selama kejadian PD, tidak ada jembatan langsung antara 2 elektroda. Sedangkan korona, dalam astronomi adalah plasma " atmosphere " dari matahari atau benda angkasa. Dalam ilmu listrik, korona adalah partial discharge yang bersinar dari konduktor dan isolator, karena ionisasi dari udara, ketika medan listrik melewati batas kritis (24-30 kV/cm).

Gambar 37 Korona di Arrester


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Corona discharge memancar pada gelombang antara 280-405 nm yaitu daerah sinar ultraviolet (UV) karena itu tidak terlihat oleh mata kita. Meskipun sangat lemah, pada gelombang sekitar 400 nm, korona dapat terlihat pada kondisi gelap malam. Korona tidak bisa dilihat siang hari karena tertutup oleh pancaran radiasi matahari. Panas yang ditimbulkan oleh korona juga sangat kecil, sehingga tidak dapat ditangkap oleh infrared thermal cameras .

Faktor-faktor yang mempengaruhi korona : o

Tekanan udara Tekanan udara rendah -> Nilai E kritis menjadi rendah -> Lebih banyak korona

Kelembaban

o

Kelembaban yang tinggi mengakibatkan lebih banyak korona Suhu

o

Suhu yang tinggi -> Tekanan udara rendah -> Nilai E kritis menjadi rendah -> Lebih banyak korona

Sifat buruk korona terhadap lingkungan : o

Membangkitkan material korosif seperti ozone dan nitrogen oxides yang menjadi nitric acid pada kondisi kelembaban tinggi.

o

Korona menyebabkan kerusakan pada isolator, terutama non-ceramic insulators (NCI).

o

Radio interference (RI/RFI) terutama pada gelombang AM.

o

Audio noise

Efek dari timbulnya korona : o

Penurunan kualitas isolator polimer

o

Menimbulkan kerusakan fisik pada komponen

o

Menyebabkan interferensi radio

o

Menimbulkan audio noise

o

Indikasi akan kemungkinan kerusakan

o

Indikasi akan pemasangan peralatan yang tidak sesuai

o

Indikasi dari efektifitas pembersihan

o

Indikasi kemungkinan terjadinya flashover atau trip

Sumber dari korona pada sistim kelistrikan:


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Cacat pada isolator keramik yang dapat mengakibatkan korona : Kontaminasi

o

o

Short antara pin dan socket

o

Retak pada bagian semen di sekitar pin

o

Karat pada sambungan ball-socket

o

Positive feedback loop :  Semen

yang tergerus menyebabkan korona •

Korona menyebabkan semen tergerus

•

Korosi menyebabkan korona

•

Korona menyebabkan korosi

Cacat pada isolator polimer yang dapat mengakibatkan korona : o

Kontaminasi dan tracking pada lapisan permukaan

o

Korona ring yang rusak, hilang atau pemasangannya yang tidak sesuai

o

Batang yang terbuka dan terkarbonasi

o

Sambungan yang rusak

o

Lubang yang menembus lapisan

Cacat pada konduktor yang dapat mengakibatkan korona : o

Urat kawat yang putus

o

Urat kawat yang terbuka

Kontaminasi

o

o

Armour rod yang rusak

o

Spacer yang rusak atau kendor

Prinsip kerja Peralatan deteksi korona


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER UV beam splitter

light

Visible lens

Visible camera

Final image

Image mixer

Solar blind filter UV lens

UV camera

CCD camera

Visible camera

UV camera

Kombinasi

Gambar 38. Skema Kerja Alat Uji Korona

5.3.1.3

Pengukuran Arus Bocor Resistif dengan LCM

Komponen kritis dari Lightning Arrester tipe Metal Oksida adalah pada komponen Resistor Non Linearnya. Degradasi pada komponen non linear tersebut dapat dideteksi melalui pengukuran arus bocor resistif dari arrester. Hasil pengukuran ini sangat sensitive terhadap suhu dan level tegangan operasi dari arrester, oleh karenanya pencatatan kondisi saat pengukuran perlu dilaksanakan.

Pelaksanaan pengukuran arus bocor ini dilaksanakan minimal 1 kali dalam satu tahun, untuk kebutuhan data trending, intervalnya dapat lebih singkat, disesuaikan dengan rekomendasi pabrikan bila diketahui kondisi arrester telah mengalami degradasi. Penjelasan lebih lanjut akan dijabarkan dalam paragraf berikutnya.

Beragam metode telah dikembangkan untuk mendiagnosa kondisi MOSA. Working Group 10 IEC TC 37 telah mendefinisikan 6 metode, yakni : Pemasangan Fault Indicator Pemasangan Disconnector Switch


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Counter Arrester Monitoring Spark Gaps Pengukuran Temperatur Pengukuran Arus Bocor MOSA. Dari keenam metode di atas, pengukuran yang paling praktis (dapat dilangsungkan dalam kondisi online ), dan representatif adalah metode Pengukuran Arus Bocor MOSA yang diukur pada kawat pentanahan dari MOSA.

5.4

Model MOSA (Metal Oxide Surge Arrester)

MOSA dapat dimodelkan dalam bentuk sederhana seperti di bawah ini:

Gambar 39 Model MOSA

It merupakan representasi dari total arus bocor MOSA. Ic merupakan arus bocor komponen kapasitif yang variasi nilainya tergantung pada: diameter varistor, jumlah blok varistor secara paralel, kapasitansi bocor dan tegangan operasi. Ir merupakan arus bocor komponen resistif yang besarnya terpengaruh oleh suhu dan tegangan operasi, direpresentasikan melalui persamaan berikut ini : Ir = k.Uα ... (1) Ir

: Arus bocor resistif

k

: Konstanta Material (spesifik)

U

: Tegangan Operasi

α

: Fungsi Suhu & Tegangan (bernilai 2-6)

Dalam aplikasinya, Arrester di lapangan berkerja pada tegangan operasi 0,6 – 0,8 p.u. (tegangan referensi merupakan U rated Arrester). Relasi antara arus bocor resistif dan tegangan operasi dapat dilihat sebagai berikut :



Kurva di atas mewakili karakteristik arus bocor resistif di Varistor ZnO dengan diameter 75 mm, yakni dengan interval nilai 50 – 500 µA peak. Pada kondisi operasional Arrester, untuk satu nilai arus bocor resistif, maka nilai regangan operasi akan berbanding lurus terhadap nilai α (asumsi bahwa tegangan operasi tidak akan melebihi U rated Arrester). Nilai α ini bervariasi dari 2 – 6 [1]. Kurvanya dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 41 Tegangan Operasi terhadap α

5.5

Metode 1: Pengukuran Arus Bocor Total

Metode pengukuran ini merupakan jenis pengukuran yang banyak diimplimentasikan di lingkungan PLN, yakni dengan memasang mA-meter di kawat pentanahan Arrester. Meter ini akan menunjukkan nilai rata-rata/ nilai puncak (tergantung desain meter) total arus bocor. Berdasarkan studi dengan model yang telah dinyatakan sebelumnya, diketahui bahwa metode ini tidak sensitif terhadap kenaikan arus bocor komponen resistif sebagaimana ditunjukkan dalam kurva di bawah ini :



α = 2-5

Gambar 42 Kurva kenaikan nilai rata arus bocor (%)

Untuk nilai arus bocor resistif 500 µApeak, kenaikan yang dibaca oleh meter adalah 10%,

sementara pada nilai 250 µA peak kenaikan hanya terbaca setinggi 3%, yang

menimbulkan kesulitan pembacaan meter (terlebih bila meter yang dipakai adalah meter analog).

5.6

Metode 2: Pengukuran Arus Bocor Resistif secara Langsung

Arus bocor resistif terkait dengan kondisi Varistor ZnO yang merupakan komponen paling kritis dari MOSA. Oleh karenanya, pengukuran yang langsung memberikan nilai arus bocor resistif MOSA (murni berasal dari komponen varistor), dianggap pengukuran dengan presisi tinggi.

Konsep pengukurannya adalah dengan men-tap nilai arus bocor secara instan, pada saat tegangan sinusoidal arrester berada di puncak ( dU / dt = 0), seperti ditunjukkan dalam gambar berikut ini :

Gambar Listrik untuk kehidupan yang lebih baik 43. Tapping Arus Bocor Resistif


Sekalipun presisi, namun terdapat beberapa kendala bila metode ini akan dipraktekkan di lapangan, yakni : Tegangan pada arrester harus diukur bersamaan dengan arus bocor. Pergeseran fasa pada alat ukur tegangan diabaikan. VT ukur yang digunakan, harus dipasang di semua fasa dalam keadaan Arrester beroperasi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa metode ini hanya cocok bila dilaksanakan dalam skala laboratorium, untuk memperoleh nilai standar arus bocor resistif arrester.

5.7

Metode 3: Analisis Harmonisa Arus Bocor

Komponen tahanan non linear ZnO bila diberi tegangan sinusoidal di ujungnya, akan menghasilkan arus bocor dengan harmonisa. Amplituda arus harmonisa akan meningkat sebanding dengan kenaikan komponen resistif dari arus bocor. Oleh karenanya metode ini dapat digunakan untuk proses diagnosa kondisi arrester, melalui pengukuran tidak langsung terhadap arus bocor resistif.

Ada 2 metode yang diperkenalkan untuk melakukan analisis terhadap komponen harmonisa diatas: Mencari rasio jumlah total harmonisa terhadap besar arus bocor total. Pengukuran arus harmonisa orde ketiga saja.

Permasalahan akan timbul, bila analisis harmonisa

hanya dilakukan terhadap

komponen arus bocor total yang mengalir pada kawat pentanahan, tanpa memperhatikan interferensi harmonisa yang timbul akibat tegangan sistem.

Gambar 44 Contoh Arus Bocor dengan Harmonisa



Besarnya harmonisa akibat sistem bervariasi tergantung tipe beban dan level tegangan sistem. Untuk sebuah tipe arrester dengan arus bocor kapasitif sebesar 1 mA peak , timbulnya harmonisa orde ke-3 sebesar 1%, dapat membangkitkan arus harmonisa kapasitif sebesar 30 µApeak. Belum lagi, harmonisa orde ke-3 dari tegangan sistem, memiliki fasa yang sama dengan harmonisa orde ke-3 yang dibangkitkan oleh komponen non linear arrester. Hal ini akan menyebabkan error yang semakin besar. Maka, guna menyempurnakan metode ini, pengukuran perlu memperhatikan pengaruh harmonisa yang timbul akibat level tegangan sistem.

5.8

Metode 4: Analisis Harmonisa Orde Ketiga dengan Kompensasi terhadap Pengaruh Harmonisa dari Tegangan Sistem

Analisis harmonisa terhadap arus bocor arrester, bertujuan untuk menemukan besaran arus bocor resistif yang berhubungan dengan kondisi Varistor ZnO. Arus bocor resistif memiliki beragam harmonisa, seperti harmonisa orde ke-3, ke-5, dan lain-lain; namun, degradasi kondisi ZnO lebih ditunjukkan oleh harmonisa orde ketiga komponen resistif dibandingkan harmonisa lainnya [3], juga bila dibandingkan terhadap total arus bocor (It) dan arus bocor kapasitif (Ic). Agar hasil pengukuran dapat memberikan nilai arus bocor resistif yang mendekati kondisi real, maka pengaruh harmonisa akibat tegangan sistem perlu diperhitungkan. Pada Alat Uji LCM II, sebuah field probe digunakan untuk kompensasi .

5.9

Konsep Pengukuran

Metode pengukuran arus bocor resistif dengan analisis harmonisa orde ketiga dengan kompensasi terhadap pengaruh harmonisa dari tegangan sistem, merupakan penyempurnaan terhadap metode analisis harmonisa yang telah ada sebelumnya. Tujuan akhir dari metode pengukuran ini adalah mencari relasi/ rasio antara total arus bocor resistif arester terhadap komponen harmonisa orde ketiga dari arus bocor resistif (sebab nilai arus bocor resistif tidak dapat diperoleh melalui pengukuran langsung – selain untuk skala laboratorium).



Gambar 45. Skema Alasan Penggunaan Analisis Harmonisa Orde ke-3

5.10

Konsep Perhitungan

Sebuah tegangan dengan harmonisa orde ke-3 akan membangkitkan komponen arus kapasitif, I3c, pada frekuensi sama. Kontribusi I3c ini, terhadap total arus harmonisa orde ke-3, I3t, cukup signifikan. Sehingga arus harmonisa orde ke-3 dari komponen resistif, dapat diperoleh dari persamaan :

Ī 3r = Ī 3t - Ī 3c ......... (2) Nilai Amplituda dan Sudut Fasa dari arus bocor total, Ī 3t, diperoleh melalui proses Transformasi Fourier gelombang arus Ī t (yang diperoleh melalui pengukuran langsung menggunakan CT clip on pada kawat pentanahan arrester). Nilai Ī 3c tidak didapat melalui pengukuran langsung melalui kawat pentanahan arrester (oleh karena pengaruh kapasitansi akibat tegangan fasa arrester maupun fasa lainnya dapat men-interferensi nilai arus bocor komponen kapasitif). Pengukuran tidak langsung Ī 3c dilakukan dengan menggunakan relasi terhadap medan listrik.


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Sebuah probe diletakkan didekat dudukan Arrester, bertujuan untuk menangkap medan listrik yang berada di sekitar arrester, baik medan listrik yang dihasilkan oleh tegangan fasa tempat arrester berada, maupun tegangan fasa lainnya yang berada di sekitar arrester. Medan listrik probe, Ē3p ini memiliki relasi dengan Ē3c, yang besar rasionya sebanding antara Ī 3p dan Ī 3c. Melalui penskalaan tersebut, nilai Ī 3c kemudian dapat diperoleh, yang berarti nilai Ī 3r dapat dihitung melalui persamaan (2).

Īt

Īp

Gbr46 – Bagan Pengujian Arrester dengan Alat Uji LCM II

Pada langkah akhir, nilai Ī r, yang diperoleh melalui perhitungan persamaan (1); akan dibandingkan

dengan Ī 3r untuk


menghasilkan

nilai

rasio

tertentu.

Dengan

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER mempertimbangkan faktor suhu dan level tegangan, rasio ini dimasukkan ke dalam kurva standar untuk mengetahui apakah nilai arus bocor resistif masih berada dalam batasan yang diinginkan.

Bagan berikut ini akan menjelaskan urutan bagaimana metode ini:



Gambar 47. Skema Konsep Kerja Pengukuran LCM II

Akurasi hasil perhitungan metode ini telah dibuktikan oleh para ahli ABB dari Swedia. Mereka melakukan pengujian terhadap 2 buah arrester di lapangan pada Garud Induk 300 kV. Pertama mereka mengukur arus bocor dengan Alat Uji LCM, cara berikutnya


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER adalah

pengukuran langsung, sebagaimana telah dijelaskan dalam Subbab 3.2.

Hasilnya sbb:

TABEL 3.9 Hasil Pengujian Akurasi Pengukuran Alat Uji LCM di sistem 300 kV

5.11

Posisi

Dengan

Dengan

Fasa

Metode 2

Uji LCM

Luar

42 µA

31-36 µA

Dalam

43 µA

27-30 µA

Alat

ALAT UJI LCM II – TRANSINOR

Alat Uji Arus Bocor LCM II terdiri atas 5 bagian : 1.

CT Clip-On yang digunakan untuk mengukur arus bocor total yang mengalir pada kawat pentanahan MOSA.

Gambar 48. CT Clip-On

2.

Sebuah field probe lengkap dengan antena yang pada saat pengukuran ditaruh di dekat dudukan arrester, berfungsi untuk menangkap harmonisa orde ketiga dari tegangan sistem. Di dalam permodelan yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya, probe ditaruh pada posisi 10 cm di bawah base dan 5 cm dari dudukan arester.



Gambar 49 Field Probe

3.

Current Probe , memiliki 2 input, yakni dari CT Clip-On dan Field probe ; berisi komponen elektronis untuk mengukur arus bocor total

( Ī t)dan arus medan

elektris field probe ( Ī p), selain itu juga terdapat rangkaian pengaman tegangan lebih dan sensor suhu.

Gambar 50 Current Probe

4.

Alat ukur LCM, terdiri atas CPU, Multiplexer, A/D Converter, berfungsi untuk memproses hasil pengukuran dari CT dan field probe , guna mendapatkan arus bocor resistif.

Gambar 51 Pengolah LCM

5.

Software Manajemen Data, untuk melakukan proses analisis dan penyimpanan data. Gambar 52 Tampilan Software Manajemen Data



5.12

Pengukuran dengan Alat Uji LCM II

Koneksi pengukuran dengan Alat Uji LCM II adalah sebagai berikut :

Gambar 53. Skema Rangkaian Pengujian LCM II

Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang optimal, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut : a. Grounding Alat harus baik b. CT-clip ON menutup dengan sempurna c. Posisi field probe berada dekat, sekitar 10 cm di bawah base arrester, tidak lebih dari 5 cm jaraknya dari Arrester, namun tidak menyentuh piring insulator dari MOSA. d. Koneksi-koneksi terhubung dengan sempurna. e. Pastikan setting CPU LCM benar: o

Mode: untuk pengukuran di lapangan, gunakan mode 3-fasa.

o

Temp: setting suhu untuk pengukuran tidak kontinu, menggunakan setting manual.


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER o

Line: masukkan tegangan operasional saat pengukuran. (tegangan kontinu – Uc).

o

Transf.: digunakan bila fasilitas VT digunakan dengan memasang adapter khusus.

Average: Jumlah cacah perhitungan, standar deviasi (penunjukkan error

o

perhitungan), akan semakin kecil, bila nilai Average semakin besar (rata-rata 10 -20kali cacah).

5.12.1.1

Pengukuran Arus Bocor Total menggunakan CT Clip ON

Pada beberapa kasus ekstrim, nilai arus bocor total pada arrester menjadi sangat tinggi bila dibandingkan fasa lain, hal ini dapat menjadi indikasi terjadi ketidak beresan pada arrester. Untuk itu, maka pengukuran ini pun perlu dilaksanakan secara rutin setiap minggu, atau menurut interval tertentu berdasarkan tingkat urgensi dan kebutuhan analisis data.

5.13

SHUTDOWN MEASUREMENT

Adalah pengujian yang dilakukan saat peralatan padam untuk mengetahui kondisi peralatan yang waktu pelaksanaannya disesuaikan dengan kondisi peralatan, namun dapat juga dijadwalkan secara rutin untuk mendapatkan informasi yang berguna untuk proses analisa data.

Pada lightning arrester, kegiatan shutdown measurement yang dilaksanakan adalah sebagai berikut: 1. Pengukuran Wattloss menggunakan Alat Uji Tan Delta 2. Pengukuran Megger/ Tahanan Isolasi

5.13.1

Pengukuran Wattloss menggunakan Tan Delta

Dilaksanakan bersamaan dengan pemadaman bay peralatan yang dilindungi oleh arrester, atau secara khusus bila ditemukan kasus tertentu. Perubahan nilai arus bocor yang terukur serta watt loss bila dibandingkan dengan hasil pengukuran sebelumnya dapat dijadikan dasar investigasi lebih lanjut untuk menemukan fenomena yang telah


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER terjadi pada lightning arrester. Definisi pengukuran dan konsep pengukuran akan dijelaskan dalam paragraph berikutnya.

Teknologi surge arresters berkembang dalam 100 tahun terakhir. Di awal tahun 1900an, hanya spark gap yang digunakan untuk memotong tegangan lebih. Pada tahun 1930 Silicon Carbide Arrester menggantikan fungsi spark gap. Pada pertengahan tahun 1970 diperkenalan Zinc Oxide Arrester yang memiliki karakter pengamanan lebih baik daripada Silikon Karbida.

Silikon Karbida dipasang seri dengan Spark Gap. Fungsi Gap ini adalah melakukan blok resistor Silikon Carbide pada tegangan normal (steady state). Perlu dicatat bahwa komponen tembaga yang meleleh pada bagian spark gap dapat menurunkan tegangan breakdown pada bagian tersebut. Sejalan dengan waktu, arrester mungkin untuk bekerja pada tegangan overvoltage lebih rendah atau bahkan pada tegangan normal.

Moisture ingress pada Silicon Carbide merupakan penyebab utama terjadinya kegagalan Arrester jenis ini, krn menurunkan tegangan Spark Over, selain juga yang diakibatkan oleh kontaminasi internal. Sejalan dengan waktu, akibat discharge energi yang berlebih, blok Silicon Carbide jg mungkindapat rusak, menurunkan kemampuan dalam memadamkan Follow Current.

Untuk mendeteksi apakah sebuah Arrester Silikon Karbide. Pengujian yang paling baik, namun tidak praktis adalah menggunakan impulse generator.

Berbeda dengan desain arrester yang menggunakan Silikon Carbide, Arester yang menggunakan Metal Oksida (ZnO) tidak diseri dengan gap, atau dikenal dengan istilah gapless. Desain tanpa gap ini meniadakan pemanasan yang diakibatkan peristiwa discharge arching. MOV memiliki 2 rating, yaitu duty cycle dan maksimum continuos operating voltage, tidak seperti Silikon Karbid yang hanya memiliki duty cycle rating. Arus bocor bagaimanapun masih ada pada tegangan operasional.

Satu hal yang perlu diperhatikan oleh personnel pemeliharaan ketika hendak melakukan pengukuran terhadap arrester, bahwa setelah arrester disconnected dari sistem, masih tersisa sebagian kecil muatan statis masih tersimpan di dalam arrester.


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Demi keamanan, arrester perlu di-ground terlebih dahulu sebelum dilaksanakan pengukuran.

Duty cycle rating : Baik Arrester Silikon Karbid dan arrester MOV memiliki rating duty cycle dalam kV, yang didefinisikan melalui duty cycle test. Test duty cycle dilakukan dengan memberikan arrester pada tegangan AC RMS yang besarnya sama dengan rating selama 24 menit. Dalam rentang tersebut, arestar harus mampu bertahan terhadap surja petir yang diberikan dalam interval 1 menit. Untuk arester station class, magnitud dari surja adalah 10 kA. Untuk Intermediate dan Distribution Class arrester, besar surja adalah 5kA. Bentuk gelombang surja adalah 8/20, artinya, gelombang mencapai nilai puncak dalam 8 mikro sekond dan mencapai nilai setengah nilai puncak dalam 20 mikro sekon.

Maximum continuous operating voltage rating – MCOV. The MCOV bersarnya 80 to 90% dari duty cycle rating.

ANSI/ IEEE C62.1 dan C62.11 membedakan lightning arrester ke dalam 4 kelas: station, intermediate, distribusi dan secondary.

Setiap level memiliki perbedaan level proteksi dan kapasitas energi yang diterima. Arrester dengan class station memiliki level proteksi yang terbaik dan mampu menerima energi dengan skala paling besar. Class intermediate pada urutan kedua. Arrester kelas distribusi memiliki energi dengan level terendah. Arrester dengan kelas secondary memiliki batasan tersendiri yang tidak dapat dibandingkan dengan kelas lain.

Polymer/Porcelain Arresters:

Arrester polimer lebih dikenal daripada porselin belakangan ini. Arrester polimer memiliki keunggulan daripada pendahulunya porcelain, yaitu tidak membahayakan bila arrester meledak karena overpressure internal, juga memiliki harga yang lebih murah. Arrester jenis polimer memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap moisture ingress.



Gambar 54. Contoh Kerusakan Arrester Polim

Testing:

Dua jenis pengujian yang umum dilakukan adalah pengukuran power factor dan analisis Infra Merah (Thermovisi). Beberapa pabrikan arrester menyatakan bahwa tidak ada single test yang mampu mengindikasikan seluruh karakteristik operasi arrester secara komplit. Model dan pabrikan yang berbeda akan memberikan pembacaan watt loss yang berbeda pula. Hasil pembacaan watt loss kemudian dibandingkan dengan hasil pembacaan watt loss sebelumnya. Arrester harus memiliki inspeksi visual untuk mendeteksi retak dalam porselin, abnormal jamur, dan beragam abnormalitas fisik pada arrester.

Ketika melaksanakan tes Power Factor, setiap unit arrester harus diuji sebagai unit terpisah. Pengujian berbarengan antar stack arrester baik secara serial maupun paralel akan menghilangkan efektifitas dari tes.



Gambar 55. Diagram Pengujian Lightning Arrester menggunakan Tan Delta

5.14

Pengukuran Isolasi dengan Menggunakan Megger

Pengukuran tahanan isolasi ditujukan untuk mendapatkan kemampuan isolasi satu peralatan ketika mengalami tegangan dengan beda potensial tertentu. Dalam hal arrester, pengukuran dilaksanakan dari ujung terminal atas menuju ground, hal ini untuk mengidentifikasikan kemampuan isolasi struktu arrester keseluruhan terhadap bumi. Pelaksanaan dilaksanakan dalam kondisi padam, bersaamaan dengan kegiatan pemeliharaan bay peralatan yang dilindungi.

Konsep pengukuran menggunakan arus dan tegangan dan meter terkalibrasi untuk penunjukan nilai MegOhms. Alat megger ini memiliki built-in DC generator, yang mampu membangkitkan tegangan DC yang tinggi, sehingga menyebabkan arus kecil DC mengalir melalui dan di atas permukaan objek insulasi yang sedang diuji.



Total arus yang mengalir ini dapat dibedakan menjadi 3 komponen, yaitu: 1.

Capacitance Charging Current Arus yang dimulai dari high value dan menurun setelah insulasi (kapasitansi) sudah terpenuhi oleh tegangan.

2.

Dielectric Absorption Current Komponen arus yang dihasilkan akibat absorpsi antar dielektrik yang tidak sempurna yang disebabkan oleh beragam polarisasi, predominan yang utama adalah tipe interfasial yang berasal dari efek barier pada interface material di dalam struktur komposit. Polarisasi dipol yang dihasilkan dari molekul polar dan molekul rantai juga dapat ditemukan pada spectrum akhir dc pada beberapa tipe insulasi. Energi inilah yang menyebabkan tegangan muncul kembali pada elektrode atau plat dielektris setelah energi tersimpan pada kapasitansi telah didisipasikan melalui short circuit dan short circuit dihilangkan. Berdasarkan fakta ini, maka kegiatan men short circuit harus dilangsungkan pada insulasi yang dites selama = waktu yang dibutuhkan untuk tes, atau lebih.

3.

Leakage current Merupakan komponen utama dalam mengevaluasi kondisi insulasi. Jalur arus ini mungkin melalui volume insulasi atau melalui permukaan bocor. Tidak seperti kedua jenis arus lainnya, arus ini merepresentasikan arus loss. Secara teoritis, arus bocor bernilai konstan terhadap waktu, untuk setiap nilai tegangan uji. Nilai konstan terhadap waktu ini memberikan indikasi yang baik bahwa insulasi yang di tes tahan terhadap tegangan uji. Bila nilai arus ini bertambah secara steady terhadap waktu, pada nilai tegangan yang tetap, maka dapat diartikan bahwa mungkin telah terjadi kerusakan pada insulasi, bila tes dilangsungkan berkelanjutan pada tegangan tersebut.

Nilai tahanan insulasi diterima secara umum sebagai indikator yang handal terhadap adanya kontaminasi perusak atau degradasi. Namun demikian, hasil pengujian ini dapat membingungkan karena sangat sensitif terhadap perubahan kecil pada apparatus yang sedang diuji. Beragam varibel harus masuk perhatian : pengaruh suhu, humidity, external leakage due to dirty insulator and bushing, duration of test, etc.


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER TEMPERATUR memberikan pengaruh utama terhadap hasil pengukuran. Nilai tahanan resistansi akan menurun sejalan dengan meningkatnya suhu. Sehingga hasil pengujian dikoreksi ke suhu 20 drajat celsius POLARITATION INDEX (PI) Melalui data Dielectric Absorption, nilai PI dapat ditemukan. PI, rasio antara nilai 10 dan 1 menit, merupakan nilai tanpa satuan. Jika nilai leakage current meningkat dengan kecepatan lebih tinggi daripada arus absorption, maka nilai PI akan menurun, dan dapat disimpulkan bahwa insulasi telah berada pada kondisi yang membutuk. Selama variabel2 yang mempengaruhi kedua pengukuran ( 1 dan 10 menit) adalah sama, maka informasi nilai sebenarnya dapat diperoleh melalui PI STEP VOLTAGE TEST Sangat berguna untuk menguji kehadiran excessive moisture dalam peralatan insulasi. Pengujian dengan 2 level tegangan yang berbeda dapat memberikan penunjukan tsb. Sebagai contoh, pengukuran 500 V dan 2500V, keduanya dilaksanakan selama 1 menit. Bila nilainya menurun 25% < pada level tegangan yang lebih tinggi, maka dapat disimpulkan telah terjadi excessive moisture.

Moisture dalam sistem insulasi merupakan polar positif dan akan tertarik ke area dengan intensitas elektris negative yang tinggi. Oleh karenanya, ketika Megger atau peralatan serupa menggukan negative lead tersambung ke copper dan positive lead tersambung ke system ground. Selama test, sejumlah besar moisture akan tertarik ke area dengan potensial negative yang tinggi sepanjang converging field lines. Atau dengan kata lain, resitansi akan terukur lebih rendah jika moisture hadir melalui pengujian center conductor pada potensial negative.

Fenomena di atas disebut electro-end osmosis dan sering disebut juga sbg evershed effect. Jika moisture dalam trafo tidak sedemikian banyak, maka dapat dipastikan bahwa nilai insulasi akan tetap pada 2 level tegangan yang berbeda.



CORRECTIVE MAINTENACE

Adalah pemeliharaan yang dilakukan ketika peralatan mengalami kelainan / unjuk kerja rendah pada saat menjalankan fungsinya atau kerusakan, dengan tujuan untuk mengembalikan pada kondisi semula melalui perbaikan ( repair ) ataupun penggantian (replace ). Di dalam pelaksanaannya, Corrective Maintenance dapat dibagi menjadi 2 (dua), yaitu :

5.15.1

PLANNED

Adalah pemeliharaan yang dilakukan ketika peralatan mengalami kelainan / unjuk kerja rendah pada saat menjalankan fungsinya, dengan tujuan untuk mengembalikan pada kondisi semula melalui perbaikan ( repair ) ataupun penggantian (replace ) secara terencana. Acuan tindak lanjut yang digunakan pada Planned Corrective Maintenance berdasarkan hasil pemeriksaan Petugas Ground patrol (untuk Arrester di Line), Petugas Pemeliharaan GI dan pengujian pada Predictive Maintenance. 5.15.2

UNPLANNED

Disebut juga dengan Pemeliharaan Breakdown. Adalah pemeliharaan yang dilakukan ketika peralatan mengalami kerusakan secara tiba-tiba sehingga menyebabkan pemadaman. Untuk mengembalikan pada kondisi semula perlu dilakukan perbaikan besar (repair ) atau penggantian (replace ).

BAB 4 EVALUASI HASIL PEMELIHARAAN LIGHTNING ARRESTER Tahapan evaluasi dilaksanakan terhadap hasil temuan maupun hasil pengukuran yang dilaksanakan

selama

kegiatan


pemeliharaan.

Kegiatan

evaluasi

dilaksanakan

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER berjenjang, dari level 1 hingga level 3. Dari bagan yang sekuensial ini, nampak urgensi validitas data dalam proses pengambilan keputusan.

Gambar 56. Skema Inspeksi dan Diagnosa Berjenjang

Metode

evaluasi

hasil

pemeliharaan

Lightning

Arrester

mengacu

pada

alur

pengambilan keputusan seperti pada gambar di atas. Proses pengambilan keputusan tersebut meliputi 3 (tiga) tahapan utama, yaitu :

1. Evaluasi Level 1 Merupakan tahap awal metode evaluasi hasil pemeliharaan LA. Pelaksanaan Evaluasi Level 1 menggunakan input hasil pemeliharaan rutin LA meliputi kegiatan In Service Visual Inspection dan In Service Visual Measurement sebagaimana telah dijelaskan dalam Bab 2 sebelumnya.

2. Evaluasi Level 2 Adalah tahap lanjutan metode evaluasi hasil pemeliharaan LA. Pelaksanaan Evaluasi Level 2 menggunakan input Kondisi Awal LA ( Early warning ) dan Rekomendasi pelaksanaan inspeksi lanjut & pemeliharaan dari Evaluasi Level 1 ditambah dengan


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER hasil pemeliharaan In Service Measurement dan Shutdown Testing / Measurement. Tahapan ini menghasilkan Penilaian Prediksi Kondisi Umur LA ( Life prediction ) dan Rekomendasi pelaksanaan inspeksi lanjut & pemeliharaan. Dalam proses life prediction tersebut, dapat digunakan beragam analisa statistik maupun stokastik terhadap kumpulan data yang ada. 3. Evaluasi Level 3 Merupakan tahap akhir metode evaluasi hasil pemeliharaan LA. Pelaksanaan Evaluasi Level 3 menggunakan input Penilaian Prediksi Kondisi Umur LA ( Life prediction ) dan Rekomendasi pelaksanaan inspeksi lanjut & pemeliharaan dari Evaluasi Level 2 ditambah dengan Evaluasi Resiko yang meliputi Keandalan sistem, keamanan & lingkungan dan Faktor ekonomi, sosial & politik serta Perkembangan teknologi terkini. Tahapan ini menghasilkan Rekomendasi tindak lanjut yang berupa

Program

perpanjangan umur LA dan Rencana pengembangan aset ( Life extension program & Asset

development

plan)

seperti

Retrofit,

Refurbish,

Replacement

ataupun

Reinvestment.

9.1

STANDAR EVALUASI HASIL PEMELIHARAAN LA

Standar adalah acuan yang digunakan dalam mengevaluasi hasil pemeliharaan untuk dapat menentukan kondisi peralatan yang dipelihara. Standar yang ada berpedoman kepada : instruction manual dari pabrik seperti (batasan nilai arus bocor yang diperkenankan), standar-standar internasional maupun nasional ( IEC, IEEE, CIGRE, ANSI, SPLN, SNI dll ) dan pengalaman serta observasi / pengamatan operasi di lapangan.

9.2

NO

I

EVALUASI HASIL INSPEKSI LEVEL-1

PERALATAN DIPERIKSA

YANG

SASARAN PEMERIKSAAN

Subsistem Pemotong Surja


(O/P)

Interval (H/M /B/T)

EVALUASI/ Akibat


II

Subsistem Isolasi Kompartemen/ Housing

Kebersihan pengotor

dari

Ada tidak bagian retak/ pecah

III

debu/

O

H

yang

O

H

Polutan meningkatkan arus bocor permukaan, menurunkan creepage distance Kekuatan mekanis kompartemen terhadap internal pressure berkurang, juga penurunan creepage distance - Ketika terjadi discharge, jalur surja menuju bumi memiliki resistansi yang besar. - Mempengaruhi hasil pengukuran arus bocor arrester Menjaga agar creepage distance tetap terjaga

Insulating Feet

Retak/ berlumut

O

H

Kompartemen/ Housing

Proses pembersihan

P

T*

Kondisi fisik meter, kaca pecah/ buram

O

H

Kaca pecah, memungkinkan air masuk dan merusak rangkaian elektronika counter

Nilai angka penunjukan

O

H


O

H

Kualitas varistor nonlinear terkait dengan jumlah kerjanya (dan peak dari arus yg di discharge). Oleh karenanya perlu dicatat. Kaca pecah, memungkinkan air masuk dan merusak rangkaina

Subsistem Monitoring Counter Jumlah kerja

Counter Jumlah kerja



Nilai angka penunjukan

O

H

P

T

O

B

Terdapat rantas atau diselumuti oleh lumut

O

M

Kawat grounding perlu dipastikan dalam kondisi baik sebagai jalannya arus discharge menuju bumi

Pd Arrester di Line, dicek apakah jalur menuju bumi baik, tidak rantas

O

M

Kawat grounding perlu dipastikan dalam kondisi baik sebagai jalannya arus discharge menuju bumi

Pengukuran pentanahan

nilai

O

S

menurunkan level proteksi dari arrester.

Flag Pressure relief Kondisi Flag, terpasang device baik atau tidak atau bahkan sudah terlepas

O

H

Kegagalan pressure relief device dalam melakukan kerja (buka/tutup) dapat berimbas meledaknya arrester atau moisture masuk ke dalam

Counter Arrester

Fungsi dari Counter Arrester, masih bekerja baik atau tidak Counter Arrester untuk Line Arrester di Saluran Trasnsmisi

IV

V

elektronika counter Besarnya nilai arus bocor menunjukkan kondisi internal dan eksternal dari LA Disimulasikan dengan rangkaian impulse tegangan, untuk mengetahui apakah counter masih dapat bekerja Dilaksanakan oleh petugas climb up untuk melihat jumlah kerja counter yang terpasang di atas.

Subsistem Pentanahan Kawat Pentanahan

Jumlah penunjukkan counter arrester

Subsistem Pengaman Tekanan Lebih



kompartemen LA VI

VII

Subsistem Konstruksi & Pondasi

Konstruksi

Kondisi besi member, O bengkok atau tidak. Tingkat korosi. Kondisi baud-baud

B

Pondasi

Temuan Retak atau O tidak. Masih baik atau tidak.

B

Konstruksi yang tidak kuat dapat menyebabkan LA mengalami gangguan mekanis berupa hilangnya keseimbangan Pondasi yang tidak kuat dapat menyebabkan LA mengalami gangguan mekanis berupa hilangnya keseimbangan

Subsistem Konektor

Koneksi ke Bubar

Terpasang baik/ korosi atau tidak

ada

O

M

Koneksi yang tidak baik memungkinkan terjadinya pemanasan lokal

Kawat Terpasang baik/ korosi atau tidak

ada

O

M

Disconnector Switch Masih terhubung ke (pada TLA tanpa ground atau sudah gap) terlepas

O

M

Koneksi menuju kawat grounding yang tidak baik dapat menyebabkan nilai resistansi tinggi, tidak baik untuk proses discharge Disconnector switch berfungsi sebagai switch bilamana arrester mengalami surja yang sangat tinggi di atas ratenya, dengan terlepasnya

Koneksi ke Grounding



hubunga ke ground, maka arrester yang sudah breakdown tidak terhubung ke bumi. VIII

Subsistem Grading Ring/ Connector Ring

Grading Ring

9.3

Posisi pemasangan, O kondisi grading ring (bengkok/tidak)

M

Pemasangan/ anomali memungkinkan distribusi tegangan yang tidak sesuai desain ataupun mengganggu jarak antar fasa

EVALUASI IN-SERVICE MEASUREMENT

In service measurement berfungsi sebagai predictive maintenance, hasil pengukuran dijadikan dasar dalam menentukan tindakan pemeliharaan yang diperlukan. Lebih lanjut akan dibahas dalam paragraf selanjutnya.

9.3.1


Berbeda dengan pengukuran thermovisi pada saluran transmisi, pengukuran thermovisi pada arrester digunakan untuk menembak posisi kompartemen arrester apakah di dalamnya telah terjadi pemanasan lokal. Pemanasan lokal ini menunjukkan bahwa keping metal oksida telah mengalami pemanasan akibat arus bocor yang bersifat resistif.



Gambar 57. Contoh hasil pengamatan thermovisi pada arrester

Dalam pengalaman lapangan, ditemukan hubungan antara hot spot dengan hasil pengukuran arus bocor resistif LCM menggunakan pengukuran arus bocor LCM II

9.3.2

Pengukuran Korona

Analisis korona masih menggunakan standar yang sama yang diberikan pabrikan peralatan Day Cor, dengan urutan logika sebagai berikut:



Gambar 58. Diagram alir pengambilan keputusan hasil uji korona

Tabel 3.1.Kategori Intensitas Korona KATEGORI Low

Medium

High

HASIL UKUR < 1000 countrate/menit 1000 – 5000 countrate/menit

> 5000 countrate/menit

KONDISI 

Berpotensi mengurangi usia peralatan



Indikasi kerusakan minor dari pemburukan komponen



Dapat menyebabkan pemburukan terhadap usia peralatan



Indikasi kerusakan/pemburukan komponen yang dapat diukur



Menyebabkan pemburukan yang sangat cepat

 Indikasi kerusakan * Diambil dari manual instruction Kamera korona OFIL Daycor Superb

9.3.3

yang signifikan

parah terhadap komponen/peralatan

Pengukuran Watt Loss menggunakan Alat Uji Tan Delta

Analisis Hasil Tes Lightning Arrester berdasarkan hasil uji watt loss dan arus bocor dapat dijelaskan sebagai berikut 1. Mengacu kepada tabulasi yang dikeluarkan pabrikan 2. Membandingkan nilai arus dan watt loss yang diperoleh pada pengukuran sebelumnya untuk merk, tipe sejenis dari arrester


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER 3. Deviasi, baik peningkatan maupun penurunan membutuhkan investigasi lebih lanjut 4. Rating dari arrester berdasarkan nilai watt loss bukan nilai Power Factor (%) 5. Tidak ada faktor koreksi untuk arester

Analisis untuk nilai Losses yang abnormal : Untuk Arrester Silikon Karbid: 1. Bila nilainya lebih tinggi daripada nilai Losses : a. Kontaminasi oleh Moisture, Kotoran, Debu b. Gaps yang korosi 2. Bila nilainya lebih rendah daripada nilai losses : a. Shunting Resistors yang broken b. Kontak yang buruk dan Open Circuit antar elemen 3. Perubahan nilai arus : a. Kerusakan mekanis

Untuk Arrester Metal Oksida: 1. Bila nilainya lebih tinggi daripada nilai Losses : a. Kontaminasi oleh Moisture, Kotoran atau Debu b. Pada desain arrester lama, yg masih memakai gap, terjadi korosi pada gap 2. Bilai nilainya lebih rendah daripada nilai Losses : a. Diskontinu pada Konfigurasi Elektris Internal/ Kesalahan Assembly b. konektor yang tidak sempurna

Routine test harus dilaksanaakan setelah arrester dipasang ke dalam system. Idealnya tes dilaksanakan pada tahun pertama (masih garansi), namun dengan praktek pemeliharaan terkini, kesempatan utk melaksanakan retest arrester adalah 5 – 7 tahun setelah operasi. Pengukuran Arus dan watt loss awal.


harus dibandingkan dengan nilai


Pengukuran LCM

9.3.5

Proses Pembacaan Data Hasil Ukur

Setelah koneksi dan setting alat dipastikan benar, maka dengan menjalankan program, RUN, pengolah LCM bekerja melakukan pemrosesan pengukuran guna mendapatkan nilai arus bocor resistif. Berikut ini adalah hasil pengukuran sebagaimana tertera pada pengolah LCM:

Gambar 59. Display Alat Uji LCM II

Ir : Total Arus Bocor Resistif belum terkoreksi It : Besaran total arus bocor Ir corr : Total Arus Bocor Resistif terkoreksi, dengan nilai standar deviasi (tergantung pngaruh suhu & tegangan sistem) Nilai Suhu dan level tegangan turut ditampilkan dalam display di atas. Yang dimaksud dengan arus bocor resistif terkoreksi adalah dengan menarik hasil pengukuran kepada kondisi standar, yakni tegangan 0,7 pu (tegangan kontinu arrester terhadap tegangan rated) dan suhu 20 OC. 9.3.6

Kurva Koreksi

Sejauh ini, kurva koreksi baru terbatas untuk produk MOSA dari ABB (ASEA) Tipe XAR, XAQ, XMQ, XAP, XLIMP, XLIMQ, belum tersedia untuk merk dan tipe lain. Kurva menjadi faktor penting, karena, sebagaimana telah dijabarkan pada bagian sebelumnya, bahwa metode pengukuran arus bocor dengan LCM II hanya memberikan arus bocor resistif harmonisa orde ke-3, sementara untuk mendapatkan nilai Arus bocor resistif sebenarnya, memerlukan proses penskalaan terhadap nilai arus bocor resistif total yang telah diperoleh (atau seharusnya dilakukan oleh) pabrikan MOSA.



Berikut ini adalah kurva-kurva koreksi yang telah tersedia:

1.5

Gambar 60. Level Tegangan vs faktor kali

1.075

Gambar 61. Level Tegangan vs faktor kali

Kedua kurva di atas merupakan kurva faktor koreksi terhadap hasil pengukuran. Koreksi terkait dengan kesalahan perhitungan dalam tahapan – tahapan analisa harmonisa. Contoh penggunaan dua buah kurva di atas adalah sebagai berikut: Tipe Arrester

: EXLIM P-72

Tegangan Operasi

: 70/ √3 = 40,46k  0,56 p.u.

Suhu

: 32 OC

Pembacaan Ir

: 105 µA.

Nilai sebenarnya

: 105 µA*1,5*1,075 = 169,3125 µA

Kurva berikut ini digunakan dalam memperhitungkan pengaruh tegangan operasi dan suhu ambien terhadap batasan arus bocor maksimum yang direkomendasikan oleh pabrikan ABB (ASEA). Nilai arus bocor resistif referensi untuk satuan per unit = 50 µA.



1.325

Gambar 63. Suhu Ambien vs Faktor kali

Menggunakan contoh MOSA yang sama seperti sebelumnya, diketahui bahwa berdasarkan Kurva pada Gbr. 23, diperoleh arus bocor maksimum pada suhu 20 OC adalah 2 p.u., dan bila pengukuran dilangsungkan pada suhu 32 OC, maka arus bocor maksimum menjadi : 1,325 * 2 p.u. = 2,65 p.u. = 132,5 µA Nampak bahwa nilai Arus bocor resistif sampel di atas sudah melebihi batasan nilai maksimum arus bocornya resistif yang direkomendasikan.

BAB 5 REKOMENDASI

Rekomendasi merupakan tindak lanjut yang harus dilaksanakan sebagai evaluasi

dari

hasil

pemeliharaan


yang

telah

dilakukan.

Rekomendasi


berpedoman kepada instruction manual dari pabrik dan pengalaman serta observasi / pengamatan operasi di lapangan.

14.1

REKOMENDASI HASIL PEMELIHARAAN RUTIN

Adalah tindak lanjut dari hasil pemeliharaan rutin harian, mingguan,bulanan, tahunan (Petugas Ground Patrol dan Petugas Pemeliharaan ) sebagai tindakan pencegahan terjadinya kelainan / unjuk kerja rendah pada peralatan saat menjalankan fungsinya atau kerusakan. Rekomendasi hasil pemeliharaan rutin berpedoman kepada pengalaman serta observasi / pengamatan operasi di lapangan.

14.2 NO I

II

Tabel 5.1 EVALUASI HASIL INSPEKSI LEVEL-1

PERALATAN YANG DIPERIKSA Subsistem Pemotong Surja Subsistem Isolasi Kompartemen/ Housing

SASARAN PEMERIKSAAN

ANOMALI

REKOMENDASI

Kebersihan dari debu/ Isolator penuh Dilakukan pembersihan pengotor dengan debu Ada tidak bagian Terdapat retak/ Dilakukan penambalan, yang retak/ pecah pecah namun bila retak major, arester perlu diganti

III

Insulating Feet

Retak/ berlumut

Insulating feet retak/ berlumut

Dilakukan penggantian (retak) atau pembersihan (lumut/ polutan)

Subsistem Monitoring Counter Jumlah kerja


Counter tidak terbaca Kaca Pecah, air masuk

Bila buram sisi luar lakukan pembersihan, bila buram sisi dalam lakukan pengganti counter



Nilai penunjukan Counter kerja IV

Jumlah

Subsistem Pentanahan Kawat Pentanahan

angka

Counter tidak bergerak saat diuji impulse Counter tidak bergerak saat diuji impulse

Counter perlu diganti

Kawat rantas, tembaga dilapisi lumut Kawat rantas, konektor ke tower berkarat

Lakukan perbaikan/ penggantian kawat rantas Lakukan perbaikan/ penggantian kawat rantas

Kondisi Flag, terpasang baik atau tidak atau bahkan sudah terlepas

Flag Pressure relief terlepas/ pindah posisi

Lakukan investigasi lebih lanjut, apakah pernah terjadi surja yang menyebabkan pressure relief bekerja, dikonfimasi dengan pengujian arus bocor untuk memastikan kesehatan dari varistor.

Kondisi besi member, bengkok atau tidak. Tingkat korosi. Kondisi baud-baud Temuan Retak atau tidak. Masih baik atau tidak.

Besi member bengkok, patah, baud terlepas Pondasi retak

Lakukan pengecetan bila berkarat, atau mengganti member yang bengkok Perbaikan pondasi

Terpasang baik/ ada korosi atau tidak

Koneksi bergeser, baud berkarat

Terpasang baik/ ada korosi atau tidak

Koneksi bergeser, baud berkarat

Lakukan perbaikan posisi pemasangan, penggantian baud berkarat Lakukan perbaikan posisi pemasangan, penggantian baud berkarat


Terdapat rantas atau diselumuti oleh lumut Pd Arrester di Line, dicek apakah jalur menuju bumi baik, tidak rantas

V

VI

Subsistem Pengaman Tekanan Lebih Flag Pressure relief device

Subsistem Konstruksi Pondasi Konstruksi

&

Pondasi

VII

Counter perlu diganti

Subsistem Konektor Koneksi ke Bubar

Koneksi ke Kawat Grounding


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Disconnector Switch (pada TLA tanpa gap)

VIII

Masih terhubung ke ground atau sudah terlepas

Subsistem Grading Ring/ Connector Ring Grading Ring Posisi pemasangan, kondisi grading ring (bengkok/tidak)

14.3

Disconector lepas/ rusak

Grading Ring Melenceng, Bengkok

Turunkan TLA, lakukan pengujian untuk memastikan TLA masih dalam kondisi baik, bila masih baik, lakukan penggantian DS

Lakukan perbaikan posisi, perbaikan bentuk Grading Ring

EVALUASI IN-SERVICE MEASUREMENT

In service measurement berfungsi sebagai predictive maintenance, hasil pengukuran dijadikan dasar dalam menentukan tindakan pemeliharaan yang diperlukan.

Lebih

lanjut

akan

dibahas

dalam

paragraf

selanjutnya.

Rekomendasi Hasil Pengukuran Thermovisi. Bila pada keadaan beroperasi terdapat hot spot, maka direkomendasikan untuk dilaksanakan pengujian arus bocor resistif (LCM) untuk memastikan sumber panas berasal dari internal kompartemen.

Tabel 5.2 Rekomendasi Hasil Pengukuran Korona


HASIL UKUR Low (countrate < 1000/menit)



Isolasi (isolator)

padat

Medium (countrate < 1000 5000/menit)

High (countrate >


REKOMENDASI Lanjutkan pengujian rutin 6 bulanan 

Lakukan pengujian rutin 3 bulanan



Lakukan pengujian rutin 1 bulanan bila ada kecenderungan peningkatan hasil ukur 3 bulanan



atau

Dijadwalkan perbaikan penggantian seperlunya Perbaiki atau ganti secepatnya

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER 5000/menit)

14.3.1


Perubahan nilai watt loss (Bila dibandingkan dengan hasil uji sebelumnya) menunjukkan bahwa terjadi kontaminasi arrester akibat polutan, ataupun koneksi yang tidak baik. Lakukan perbaikan dan proses pembersihan arrester, konfirmasi dengan hasil pengujian arus bocor resistif.

Tabel 5.3 Rekomendasi Hasil Pengukuran Insulasi (Megger Test)

NO 1

PERALATAN YANG SASARAN DIPERIKSA PEMERIKSAAN Insulasi Arrester Tahananan Isolasi

14.3.2

Anomali Nilai IP < 1

REKOMENDASI Lakukan investigasi lebih lanjut dengan memeriksa kondisi kompartemen/ housing.

Rekomendasi Hasil Pengukuran LCM

Bila arus bocor resistif maksimum telah diberikan oleh pabrikan dan kurva Standar Pengaruh Suhu dan tegangan Operasi telah diketahui, maka:

Rekomendasi terhadap Hasil Uji memperhatikan persentase selisih arus bocor resistif terukur dengan arus bocor resistif yang direkomendasikan oleh pabrikan, sebagai berikut : GOOD

: 0% - 50%

WEAKENED : 51% - 80%  Ukur 1 th kemudian MONITOR

: 81%-100%  Ukur 1 bln kemudian

DAMAGE

: > 100%  Ukur ulang, cek koneksi dan setting/ Ganti MOSA.

Bila arus bocor resistif maksimum telah diberikan oleh pabrikan namun kurva Standar Pengaruh Suhu dan tegangan Operasi tidak diketahui, maka:

Beberapa Merk MOSA telah mencantumkan nilai arus bocor resistif maksimum yang direkomendasikan, seperti tercantum dalam tabel di bawah ini:


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Tabel 5.4 Batasan Nilai Arus Bocor Resistif Maksimum selain ABB/ ASEA Merk

Tipe

Ir max (µA)

Bowthorpe

2VACM

91 µA

Ohio Brass

MPR

91 µA

VN

130 µA

Westinghouse W1

91 µA

Sebagaiamana telah diketahui sebelumnya, bahwa nilai arus bocor resistif sensitive terhadap pengaruh suhu dan tegangan operasi, sementara nilai di dalam Tabel II – tidak mencantumkan pada suhu dan tegangan berapa arus bocor maksimum tersebut direkomendasikan.

Permasalahan lain yang akan timbul bila pengukuran dilakukan dengan menggunakan Alat Uji LCM II, yakni nilai Nilai Ir.corr yang dihasilkan menggunakan kurva koreksi ABB/ ASEA. Kurva scalling dapat dibentuk dengan memasukkan pengaruh distorsi suhu dan level tegangan operasi. Algoritma pengujian sebagai berikut:

Gambar 64 Skema Pembentukan Kurva Interface untuk MOSA Non ABB/ ASEA

Batasan nilai arus bocor resistif maksimum yang telah diketahui, kemudian diasumsikan bahwa nilai tersebut berada pada suhu 20


O

C dan tegangan operasi 0,7

PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER pu. Kemudian nilainya dikoreksi terhadap kurva standar yang disusun menurut algoritma di atas.

Kurva scalling dibentuk untuk setiap merk dan tipe tertentu, semakin banyak sample MOSA akan semakin baik, bila jumlah sample terbatas, maka pemilihan sample menggunakan MOSA dengan usia termuda dan kondisi baik.

Bila arus bocor resistif maksimum tidak diberikan oleh pabrikan dan kurva Standar Pengaruh Suhu dan tegangan Operasi tidak diketahui

Kurva yang dibentuk pada tahap sebelumnya dapat diaplikasikan pada MOSA bersangkutan. Namun, batasan nilai maksimum tetap tidak diketahui. Alternatif studi lebih lanjut untuk penentuan boundary values adalah : Studi populasi nilai arus bocor resistif pada seluruh anggota populasi MOSA, dengan memperhatikan parameter usia, jumlah kerja, suhu; kemudian dilakukan clustering distribusi arus bocor resistif Studi analisis trending laju pertambahan Ir.corr. Dengan memperhatikan parameter usia MOSA, jumlah kerja arrester; melalui data banyak hasil pengukuran terhadap sebuah arrester, dapat diperoleh model statistik dari MOSA bersangkutan. Pada merk dan tipe yang sama, kemudian dibandingkan model statistik di antaranya. Laju pertambahan nilai yang ekstrim sebuah sample MOSA, dapat mengindikasikan bahwa pemburukan telah terjadi

Alternatif Analisis 1: Ir corr. Hasil LCM vs Jumlah Counter LA Setiap kali MOSA meneruskan arus lebih, maka partikel-partikel mikroskopis penyusun keping blok ZnO akan bergerak menjauh satu sama lain, membuka jalan bagi arus lebih menuju tanah. Bila arus lebih telah berlalu, partikel-partikel akan merapat kembali . Semakin banyak MOSA bekerja memotong tegangan lebih, tentunya akan sejalan dengan pengurangan kemampuan partikel penyusun keping blok untuk kembali ke posisi semula setelah meneruskan arus lebih ke tanah.

Dasar pemikiran di atas menjadi dasar pemikiran untuk melakukan studi besaran arus bocor resistif terhadap jumlah counter bekerja.


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Studi yang pernah dilaksanakan, adalah dengan mengambil sampel 29 buah MOSA Merk Bowthorpe, Tipe IMB 75, produksi tahun 1989.

Dengan menggunakan asumsi bahwa seluruh counter bekerja dengan benar, dan setiap sambaran petir berbentuk gelombang yang homogen, kemudian dilakukan clustering terhadap nilai arus bocor resistif, yang masing-masing mewakili kondisi tertentu Arrester, sebagaimana terlihat pada gambar berikut ini:

Gambar 65. Clustering Arus Bocor Berdasarkan Counter

Alternatif Analisis 2: Analisis Trending Ir. corr Analisis dilaksanakan dengan melihat laju arus bocor resistif hasil pengukuran LCM dalam selang waktu tertentu. Bila nilai arus bocor resistif maksimum telah diketahui, dan sample data pengukuran banyak, maka akan diperoleh kurva laju pertambahan arus bocor resistif berdasarkan usia operasi MOSA. Laju pertambahan nilai arus bocor resistif, kemudian dibandingkan dengan laju pertambahan pada MOSA sejenis, dengan mempertimbangkan jumlah kerja MOSA, kelembaban lingkungan, tegangan operasi. Pemburukan diindikasikan bila nilai laju arus bocor resistif muncul ekstrim bila dibandingkan MOSA lain sejenis.



DAFTAR ISTILAH Active Part (Komponen Aktif) Lightning Arrester Meliputi kolom metal oksida, termasuk spacer metal dan konstruksi support. Back Flashover Flashover yang terjadi pada insulator line yang disebabkan oleh kenaikan potensial dari sebuah tower/ pole ketika sebuah sambaran petir menyambar pada overhead ground/ kawat petir, atau pada tower/ pole itu sendiri. Peristiwa ini umum terjadi pada tower-tower yang memiliki nilai impedansi pentanahan yang tinggi, yang menyebabkan tegangan tower menjadi tinggi pada saat proses discharge petir. BIL (Basic Ligthning Impulse Insulation Level) Nilai ketahanan insulasi dari sebuah peralatan sistem tenaga bilai dilalui oleh impulse petir standar Tegangan Operasi Kontinu dari sebuah Arrester (simbol Uc) Merupakan nilai root-mean square dari tegangan power frequency yang diijinkan untuk dioperasikan secara terus menerus diantara kedua ujung arrester. Arus Impulse


PT PLN (Persero) LIGHTNING ARRESTER Impulse arus tanda arah (undirection), yang idealnya meningkat secara tajam dan kemudian – secara lebih lambat – menurun menuju nilai nol. Parameter-parameter yang mendefinisikan nilai ini adalah: polaritas, nilai puncak, virtual front time, T1 dan waktu virtual menurun menjadi 50% pada bagian tail (ekor), T2. Sering disimbolkan dengan symbol T1/T2, seperti 8/20. Discharge Voltage = Residual voltage

Disconnector (pada Transmission Line Arrester) Digunakan untuk mengamankan arrester pada saat terjadi overloading. Umumnya terpasang pada arrester yang terbuat dari polymer, karena pada insulator jenis ini, bila terjadi overloading, insulator tidak akan pecah, sehingga tidak terdapat indikasi bahwa arrester telah mengalami kerusakan. Setelah disconnector terlepas, maka fungsi arrester

menjadi

tidak

ada.

Beberapa

desain

disconnector

adalah

dengan

memasangkan spark gap yang mampu menimbulkan letupan pada saat terjadi discharge, menimbulkan pemanasan lokal yang menimbulkan letupan.

Gambar 72. Skema Disconnector Switch pada Arrester

Hydrophobicity Merupakan kemampuan dari insulator dalam merepeal/ menolak air yangmengalir dipermukaannya. STRI: Swedish Transmission Research Institute IEC: International Electrotechnical Commissions, berkantor induk di Geneva, Swiss IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers berkantor induk di New York, Amerika Serikat NEMA: National Electrical Manufacturers Association Leakage Current Merupakan arus bocor yang mengalir pada arrester pada saaat arrester diberi tegangan operasional. Line Arresters Arrester yang dipasang pada Saluran Transmisi, Arrester ini dipasang pada daerahdaerah dengan kasus tingginya gangguan akibat backflashover (seperti pada daerahdaerah pegunungan bebatuan)


24. Buku Pedomanan O&M Pemeliharaan Lightning Arrester -pdf.pdf

Recommend Documents