PENYEBAB TRANSIEN LISTRIK

Posted by Arifin
NIM : 41407110044
Univ. Mercu Buana

Penyebab Transien Listrik

Fenomena transien (peralihan) dalam sistem kelistrikan ditimbulkan oleh :
a) Sambaran Petir / LOV (Lightning Over Voltage)
b) Pensaklaran / Terpa Hubung / SOV (Switching Over Voltage)
c) Ledakan Nuklir / NEMP (Nuclear Electromagnetic Pulse) atau
    HEMP (High-AltitudeElectromagnetic Pulse)

LOV :

Petir didefinisikan sebagai peristiwa pelepasan arus yang sangat besar (200 kA) ke arah benda yang ditanahkan (berada di tanah). Bila petir menyambar suatu titik, tegangan yang dibangkitkan sama dengan arus pelepasan petir tersebut dikalikan dengan impedansi sistem yang dilihat oleh arus petir tadi. Tegangan ini dapat bernilai puluhan kali dari satuan MV. Makin tinggi struktur bangunan (objek), maka kemungkinan tersambar petir juga akan semakin besar. SUTT dengan tiang menara yang tinggi rentan terhadap sambaran langsung. Namun, walaupun misalnya petir hanya menyambar ke permukaan tanah, medan magnet dan medan listrik petir dapat menginduksikan tegangan yang cukup tinggi pada SUTR untuk menghasilkan kegagalan (gangguan). Kadangkala, pengaruh petir juga dirasakan melalui kenaikan tegangan tanah yang disebabkan oleh aliran arus yang besar. Medan elektrostatik awan juga dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan elektronik dan telekomunikasi.

Arus petir meningkat ke harga puncaknya dalam waktu yang bervariasi dari yang lebih kecil dari 1 detik sampai 20 detik, lalu menurun ke harga yang rendah dalam waktu beberapa ratus detik. Komponen arus-rendah (second low-current component) kedua akan bertahan biasanya untuk waktu beberapa detik. Sambaran petir merupakan fenomena yang acak (tak tentu). Tetapi, data statistik pada arus puncak, bentuk gelombang, dan frekuensi sambaran (yaitu kerapatan lewat tanah = ground flash density) di seluruh dunia telah terkumpul selama beberapa tahun. Data-data tersebut digunakan untuk merancang perlindungan pada sistem tenaga listrik.

SOV :

Terpa hubung (switching surge) timbul karena sifat induktansi yang melekat dan berkaitan erat dengan suatu rangkaian listrik. Teori fluks lingkup menyatakan bahwa induktansi berlawanan (berbanding terbalik) dengan perubahan arus yang disebabkan oleh tegangan induksi. Sehingga, bila suatu saklar (CB = circuit breaker) bekerja menginterupsi arus, tegangan yang ditimbulkan oleh induktansi rangkaian akan melawan (terbalik) pada tiap perubahan arus. Makin cepat saklar menginterupsi arus, maka makin tinggi tegangan terpa hubung yang dihasilkan. Energi yang tersimpan dalam induktansi akan bergerak masuk dan keluar antara induktansi dan kapasitansi sistem listrik dan akhirnya dilepaskan pada elemen resistif, sehingga meredam gelombang tegangan yang berosilasi.

Terpa hubung, sama seperti petir, juga merupakan fenomena acak yang sangat besar. Kekuatan terpa hubung bergantung pada kecepatan tegangan frekuensi daya saat saklar terbuka. Ia juga bergantung paa karakteristik dinamik dari busur listrik bila saklar terbuka. Tetapi, berbeda dengan petir, terpa hubung dapat dikendalikan pada sumber dengan perancangan saklar yang tepat. Terpa hubung secara umum berkaitan erat dengan waktu muka (waktu dahi) yang lama (beberapa ratus detik) dan waktu ekor (beberapa mdetik). Tetapi, pada jenis saklar tertentu (saklar vakum, SF6) akan menghasilkan transien tegangan dalam satuan ndetik. Perkembangan jenis-jenis CB yang baru (vakum & SF6) menyebabkan masalah terpa hubung menjadi lebih berat, meskipun kemampuan interupsi arus gangguan CB meningkat secara signifikan.

NEMP :

Penyebab transien listrik yang ketiga adalah ledakan nuklir pada jarak yang tinggi ( 40 km) di atas permukaan bumi. Fenomena transien ini disebut HEMP (High-Altitude Electromagnetic Pulse), atau NEMP (Nuclear Electromagnetic Pulse). HEMP tidak mengakibatkan efek lain seperti ledakan nuklir pada umumnya (panas, gelombang kejut atau kerusakan karena radioaktif). HEMP dapat dibagi menjadi 3 bagian : E1, E2, dan E3. E1 adalah medan listrik transien berdurasi pendek berwaktu muka curam (SFSD =Steep-Front Short-Duration) yang naik ke harga puncaknya sampai puluhan kV per meter dalam waktu kurang dari 10 ndetik, dan menurun ke dekat nol dalam waktu kurang dari 1 detik. E1 diikuti oleh EMP jenis menengah atau E2, yang mempunyai amplitudo ratusan volt per meter dalam periode waktu sekitar 1 detik sampai 0,1 detik. EMP yang terakhir, E3 atau disebut magnetohydrodynamic EMP (MHD-EMP), dihasilkan dari gangguan-gangguan geomagnetik yang disebabkan oleh ledakan nuklir berketinggian tinggi. MHD-EMP merupakan EMP bermagnitud rendah pada orde 10 V per km yang muncul 0,1 detik setelah ledakan, dan terakhir dari beberapa detik sampai puluhan detik. E1 dan E2 adalah signifikan untuk sistem tenaga listrik karena pengaruhnya yang kuat dan daerah jangkauannya yang luas.

Walaupun EMP secara biologis tidak berbahaya, tetapi ia dapat merusak sistem komunikasi, alat elektronik dan elektrikal dengan menginduksikan terpa arus dan tegangan melalui material konduksi secara listrik.


Sumber : 10 Desember 2008
                  by adzin