Arrester

A.     Pengertian

Arrester petir atau disingkat arrester adalah suatu alat pelindung bagi peralatan system tenaga listrik terhadap surya petir. Alat pelindung terhadap gangguan surya ini berfungsi melindungi peralatan system tenaga listrik dengan cara membatasi surja tegangan lebih yang datang dan mengalirkannya ke tanah.

Berhubung dengan fungsinya itu ia harus dapat menahan tegangan system 50 Hz untuk waktu yang terbatas dan harus dapat melewatkan surja arus ke tanah tanpa mengalami kerusakan. Ia berlaku sebagai jalan pintas sekitar isolasi. Arrester membentuk jalan yang mudah untuk dilalui oleh kilat atau petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang tinggi pada peralatan.

Selain melindungi perlatan dari tegangan lebih yang diakibatkan oleh tegangan lebih external, arrester juga melindungi peralatan yang diakibatkan oleh tegangan lebih internal seperti surja hubung, selain itu arrester juga merupakan kunci dalam koordinasi isolasi suatu system tenagan listrik. Bila surja dating ke gardu induk arrester bekerja melepaskan muatan listrik serta mengurangi tegangan abnormal yang akan mengenai peralatan dalam gardu induk.

Persyaratan yang harus dipenuhi oleh arrester adalah sebagai berikut :

1.    Tegangan percikan (sparkover voltage) dan tegangan pelepasannya (discharge voltage), yaitu tegangan pada terminalnya pada waktu pelepasan, harus cukup rendah, sehingga dapat mengamankan isolasi peralatan. Tegangan percikan disebut juga tegangan gagal sela (gap breakdown voltage) sedangkan tegangan pelepasan  disebut juga tegangan sisa (residual voltage) atau jatuh tegangan (voltage drop).

Jatuh tegangan pada arrester = I x R

Dimana

I = Arus maksimal (A)

R = Tahanan arrester (Ohm)

2.  Arrester harus mampu memutuskan arus dinamik dan dapat berkeja terus seperti semula.       Batas dari tegangan system dimana arus susualn ini masih mungkin, disebut tegangan dasar (rated voltage) dari arrester.

B.      Macam – macam arrester

          Arrester prinsipnya terdiri dari dua jenis yaitu :

1. Arrester jenis ekspulsi atau tabung pelindung

                Pada prinsipnya terdiri dari sela percik yang berada dalam tabung serat dan sele percik yang berada di luar di udara atau disebut juga sela seri.

Bila ada tegangan surja yang tinggi sampai pada jepitan arrester kedua sela percik, yang diluar dan yang berada di dalam tabung serat, tembus seketika dan membentuk jalan penghantar dalam bentuk busur api. Jadi arrester menjadi konduktor dengan impedansi rendah dan melakukan surja arus dan arus daya system bersama – sama. Panas yang timbul karena mengalirnya arus petir menguapkan sedikit bahan tabung serat, sehingga gas yang ditimbulkannya menyembur pada api dan mematikannya pada waktu arus susulan melewati titik nolnya.

Arus susulan dalam arrester jenis ini dapat mencapai harga yang lebih tinggi sekali tetapi lamanya tidak lebih dari 1 (satu) atau 2 (dua) gelombang, dan biasanya kurang dari setengah gelombang. Jadi tidak menimbulkan gangguan. Arrester jenis ekspulsi ini mempunyai karakteristik volt – waktu yang lebih baik dari sela batang dan dapat memutuskan arus sususlan.

Tetapi tegangan percik impulsnya lebih tinggi dari arrester jenis katup. Tambahan lagi kemampuan untuk memutuskan arus susulan tergantung dari tingkat arus hubung singkat dari system pada titik dimana arrester itu dipasang. Dengan demikian perlindungan dengan arrester jenis ini dipandang tidak memadai untuk perlindungan transformator daya, kecuali untuk system distribusi. Arrester jenis ini banyak juga digunakan pada saluran transmisi untuk membatasi besar surja yang memasuki gardu induk. Dalam penggunaan yang terakhir ini arrester jenis ini sering disebut sebagai tabung pelindung.

2. Arrester jenis katup

Arrester jenis katup ini terdiri dari sela percik terbagi atau sela seri yang terhubung dengan elemen tahanan yang mempunyai karakteristik tidak linier.

Tegangan frekuensi dasar tidak dapat menimbulkan tembus pada sela seri.  Apabila sela seri tembus pada saat tibanya suatu surja yang cukup tinggi, alat tersebut menjadi penghantar. Sela seri itu tidak bias memutuskan arus susulan. Dalam hal ini dibantu oleh tahanan tak linier yang mempunyai karakteristik tahanan kecil untuk arus besar dan tahanan besar untuk arus susulan dari frekuensi dasar terlihat pada karakteristik volt ampere.

Arrester jenis katup ini dibagi menjadi dalam empat jenis yaitu :

1.    Arrester katup jenis gardu (station)

2.    Arrester katup jenis saluran (intermediate)

3.    Arrester katup jenis gardu untuk mesin – mesin

4.    Arrester katup jenis distribusi untuk mesin – mesin (distribution)

2.1. Arrester katup jenis gardu

Arrester jenis gardu ini adalah jenis yang paling efisien dan juga paling mahal. Perkataan gardu disini berhubungan dengan pemakaiannya secara umum pada gardu induksi besar. Umumnya dipakai untuk melindungi alat – alat yang mahal pada rangkaian – rangkaian mulai dari 2400 volt sampai 287 kV dan tlebih tinggi.

2.2. Arretsr katup jenis saluran

Arrester katup jenis saluran ini lebih murah dari arrester jenis gardu. Kata saluran disini bukanlah berarti untuk saluran transmisi. Seperti arrester jenis gardu, arrester jenis saluran ini dipakai untuk melindungi transformator dan pemutus daya serta dipakai pada system tegangan 15 kV sampai 69 kV.

2.3. Arrester katup jenis gardu untuk mesin – mesin

Arrester jenis gardu ini khusus untuk melindungi mesin – mesin berputar. Pemakaiannya untuk tegangan 2,4 kV sampai 15 kV.

2.4. Arrester katup jenis distribusi untuk mesin – mesin

Arrester jenis distribusi ini khusus melindungi mesin – mesin berputar seperti diatas dan juga melindungi transformator dengan pendingin udara tanpa minyak. Arrester jenis ini dipakai pada peralatan dengan tegangan 120 volt sampai 750 volt.

C.      Karakteristik Arrester

Oleh karena arrester dpakai untuk melindungi peralatan system tenaga listrik maka perlu diketahui karakteristiknya sehingga arrester dapat digunakan dengan baik didalam pemakaiannya. Arrester mempunyai tiga karakteristik dasar yang penting dalam pemakaiannya yaitu :

1.    Tegangan rated 50 c/s yang tidak boleh dilampaui

2.    Ia mempunyai karakteristik yang dibatasi oleh tegangan ( voltage limiting) bila dilalui oleh berbagai macam arus petir.

3.    Batas termis

Sebagaimana diketahui bahwa arrester adalah suatu peralatan tegangan yang mempunyai tegangan ratingnya.  Maka jelaslah bahwa ia tidak boleh dikenakan tegangan yang melebihi rating ini, maka didalam keadaan normal maupun dalam keadaan abnormal. Oleh karena itu menjalankan fungsinya ia menanggung tegangan system normal dan tegangan lebih transiens c/s. karakteristik pembatasan tegangan impuls dari arrester adalah harga yang dapat ditahan oleh terminal ketika melewatkan arus – arus tertentu dan harga ini berubah dengan singkat baik sebelum arus mengalir maupum mulai bekerja. Untuk batas termis ialah kemampuan untuk mengalirkan arus surja dalam waktu yang lama atau terjadi berulang – ulang tanpa menaikkan suhunya. Meskipun kemampuan arrester untuk menyalurkan arus sudah mencapai 65000 – 100.000 ampere, tetapi kemampuannya untuk melewatkan surja hunbung terutama bila saluran menjadi panjang dan berisi tenaga besar yang masih rendah.

Maka agar supaya tekanan stress pada isolasi dapat dibuat serendah mungkin, suatu system perlindungan tegangan lebih perlu memenuhi persyaratan sebagai berikut :

a. Dapat melepas tegangan lebih ketanah tanpa menyebabkan hubung singkat ke tanah (saturated ground fault)

b. Dapat memutuskan arus susulan

c. Mempunyai tingkat perlindungan (protection level) yang rendah, artinya tegangan percikan sela dan tegangan pelepasannya rendah.

D.      Pemilihan arrester

Dalam memilih arrester yang sesuai untuk keperluan tertentu, beberapa factor harus diperhatikan, yaitu :

1.    Kebutuhan perlindungan : ini berhubungan dengan kekuatan isolasi dari alat yang harus dilindungi dan karakteristik impuls dari arrester.

2.    Tegangan system : ialah tegangan maksimum yang mungkin timbul pada jepitan arrester

3.    Arus hubung singkat system : ini hanya diperlukan pada arrester jenis ekspulsi.

4.    Jenis arrester : apakah arrester jenis gardu, jenis saluran, atau jenis distribusi.

5.    Factor kondisi luar : apakah normal atau tidak normal (2000 meter atau lebih di atas permukaan laut), temperatur  dan kelembaban yang tinggi serta pengotoran.

6.    Faktor ekonomi : faktor ekonomi ialah perbandingan antara ongkos pemeliharaan dan kerusakan bila tidak ada arrester, atau dipasang arrester yang lebih rendah mutunya.

Untuk tegangan 69 kV dan lebih tinggi dipakai jenis gardu, sedangkan untuk tegangan 23 kV sampai 69 kV salah satu jenis di atas dapat dipakai, tergantung pada segi ekonomisnya.