Lightning Arrester (Jenis dan Karakteristik)

Lightning Arrester (Arester petir) disingkat arester adalah alat pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap surja petir. Arester membentuk jalan yang mudah dilalui oleh arus petir, sehingga tidak mengganggu aliran arus daya sistem 50 Hz dan tidak timbul tegangan lebih pada peralatan. Bila timbul surja maka lightning arrester akan berlaku sebagai konduktor dan melewatkan aliran arus yang tinggi.

Alat ini mempunyai proteksi lebih baik, khususnya pada saluran yang mempunyai tingkat gangguan yang rendah. Alat ini khususnya baik digunakan pada saluran di pedesaan (rural) yang dilayani dari gardu yang kecil. Sesudah lima atau enam kali alat ini beroperasi ketahanan impuls isolasinya akan dengan mudah menjadi lebih tinggi dari ketahanan impuls isolasi saluran yang diproteksinya. Dengan demikian alat proteksi ini tidak dapat lagi memberikan proteksi yang memadai.

Untuk mendapatkan tingkat proteksi yang lebih baik disarankan untuk menggunakan arester pada seluruh fasa pada interval tertentu. Sistem proteksi ini mempunyai keunggulan dibandingkan dengan memakai kawat tanah (tapi harga lebih mahal).

Arester merupakan alat proteksi yang dipasang pada gardu atau saluran-saluran tenaga listrik, dengan tujuan menyalurkan tegangan lebih ke tanah sampai batas aman untuk peralatan. Jika sebuah gelombang mencapai arester akan terjadi tembus tegangan tertentu dan baru akan melalui impedansi rendah ke tanah. Jika arus surja telah berlalu dan tegangan kembali normal, maka impedansi ini harus menjadi besar. 

Karakteristik Lightning Arrester yang ideal

1. Pada tegangan sistem yang normal arester tidak boleh bekerja. Tegangan tembus arester pada frekuensi jala-jala harus lebih tinggi dari tegangan pada sistem.
2. Setiap gelombang transien dengan tegangan puncak yang lebih tinggi dari tegangan tembus arester (UA) harus mampu mengerjakan arester untuk mengalirkan arus ke tanah.
3. Arus sistem tidak boleh mengalir ke tanah setelah gangguan diatasi (follow current). Follow current harus dipotong begitu gangguan telah hilang dan tegangan kembali normal.
4. Arester harus mampu mengalirkan arus surja ke tanah tanpa menyebabkan tegangan pada terminal arester lebih tinggi dari tegangan sumbunya sendiri dan tanpa merusak arester itu sendiri.

Jenis Lightning Arrester

Arester terdiri dari dua jenis yaitu jenis ekspulsi (expulsion type) atau tabung pelindung (protector tube) dan jenis katup (valve type).

1. Arester Jenis Ekspulsi atau tabung pelindung

Arester jenis ekspulsi ini mempunyai karakteristik dapat memutuskan arus susulan dan volt-waktu yang lebih baik dari sela batang, namun tegangan percik impulsnya lebih tinggi dari arester katup. Kemampuan untuk memutuskan arus susulan pada jenis ini tergantung dari tingkat arus hubung singkat dari sistem pada titik dimana arester itu dipasang.

Arester jenis ekspulsi terdiri dari sela percik batang yang berada diluar di udara atau disebut sela seri dan sela percik yang berada di dalam tabung serat seperti pada Gambar 1.

Gambar 1. Elemen-Elemen Arester Jenis Ekspulsi atau Tabung Pelindung

Tegangan surja yang tinggi akan tembus seketika dan membentuk jalan penghantar dalam bentuk busur api bila tegangan surja tersebut sampai pada jepitan arester kedua sela percik. Jadi arester menjadi konduktor dengan impedansi rendah dan melakukan surja arus dan arus daya sistem bersama-sama. 

Panas yang timbul karena mengalirnya arus petir akan membuat sedikit bahan dinding tabung serat menguap membentuk gas sehingga dapat mematikan busur api pada waktu arus susulan melewati titik nolnya. Arus susulan dalam arester ini lamanya biasanya kurang dari setengah gelombang, jadi tidak menimbulkan gangguan.

2. Arester Jenis Katup

Arester jenis katup dibagi menjadi tiga jenis yaitu jenis gardu, jenis saluran dan arester untuk melindungi mesin-mesin berputar. Arester jenis katup ini terdiri dari sela percik seri yang terhubung dengan elemen tahanan yang mempunyai karakteristik non linier seperti pada Gambar 2.

Gambar 2. Elemen-Elemen Arester Jenis Katup

Sela seri tersebut tidak akan tembus oleh tegangan frekuensi dasar. Pada saat tibanya suatu surja yang cukup tinggi, maka sela seri akan tembus dan alat tersebut menjadi penghantar, namun sela seri itu tidak bisa memutuskan arus susulan.

a) Arester Katup Jenis Gardu

Arester katup jenis ini dipakai secara umum pada gardu induk besar dan merupakan jenis yang paling efisien dan juga paling mahal. Umumnya dipakai untuk melindungi alat-alat yang mahal pada rangkaian-rangkaian, mulai dari 2400 Volt sampai 287 kV dan lebih tinggi.

b) Arester Katup Jenis Saluran 

Arester ini lebih murah dari arester jenis gardu. Kata “saluran” disini bukanlah berarti untuk perlindungan saluran transmisi. Seperti arester jenis gardu, arester ini digunakan untuk melindungi peralatan - peralatan tegangan tinggi pada sistem tegangan 15 kV sampai 69 kV. Berarti arester ini juga cocok digunakan untuk perlindungan peralatan di sepanjang saluran distribusi. Contoh arester jenis ini yang paling sering digunakan yaitu MOV (metal oxide varistor) lightning arester. Arester ini bersifat clamping, yaitu merupakan nonlinier resistor (varistor) yang mengalirkan sangat sedikit sekali arus dari tegangan lebih yang terjadi. Clamping akan mulai menghantarkan lebih banyak ketika impedansinya mulai turun secara cepat dengan bertambahnya tegangan. Peralatan ini lebih efektif untuk menghantarkan penambahan jumlah arus untuk membatasi tegangan surja. Untuk melihat karakteristik MOV dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Karakteristik Volt-Ampere dari MOV

MOV arester mempunyai dua rating penting. Yang pertama adalah Maximum Continuous Operating Voltage (MCOV), mempunyai nilai yang lebih besar dari garis tegangan dan biasanya sering tak kurang dari 125% dari tegangan nominal sistem. Yang kedua adalah Energy Dissipation Rating (in joule). MOV lebih bagus untuk energi rating yang lebar.

c) Arester Katup Jenis Gardu untuk mesin-mesin

Arester jenis ini khusus untuk melindungi mesin-mesin berputar. Pemakaiannya untuk tegangan 2,4 kV sampai 15 kV. Untuk arester jenis ekspulsi, tingkat perlindungan ditetapkan sama dengan tegangan percik sela (Va). Sedang untuk arester jenis katup, tingkat proteksi ditetapkan sama dengan tegangan Vp, karena Vp berlangsung lebih lama dari Va.

(a) Jenis Ekspulsi                                                     (b) Jenis Katup

Gambar 4. Tingkat Proteksi Arester

Share this post