BAB II TEORI DASAR
2.1
Umum Pada dasarnya suatu gangguan ialah setiap keadaan sistem yang menyimpang
dari normal. Gangguan yang terjadi pada waktu sistem tenaga listrik dapat menyebabkan terhentinya pelayanan daya. Gambaran sambaran petir lebih sering terjadi pada jaringan transmisi atau distribusi. Terjadinya gangguan akibat sambaran petir atau surja hubung dapat menyebabkan peninggian tegangan yang biasa dikenal dengan tegangan lebih atau over voltage, teganganlebih ini dapat melampaui tingkat ketahanan isolasi dari peralatan sistem, hal ini dapat menimbulkan kerusakan pada peralatan. Tegangan lebih dari luar sistem (over voltage) dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu : 1. Tegangan lebih dari luar sistem ( external over voltage ) 2. Tegangan dari dalam sistem ( internal over voltage ) 6
7
Tegangan yang lebih tinggi pada sistem yang disebabkan oleh sambaran petir dan surja hubung dapat merusak isolasi peralatan sistem, sehingga dapat menganggu pelayanan daya. Oleh sebab itu tingkat ketahanan isolasi suatu sistem tenaga listrik biasanya dapat ditentukan oleh tegangan lebih akibat sambaran petir ( surja petir ) dan tegangan lebih akibat surja hubung ( switching surge ). Gangguan tegangan lebih external
2.2
Gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik dari luar (external) ialah sambaran petir. Petir merupakan pelepasan muatan listrik di udara terjadi :
Antara awan dengan awan
Antara pusat – pusat muatan di dalam awan
Antara awan dengan tanah Pada sistem tenaga listrik, petir sering mendatangkan kerusakan karena dapat
menimbulkan tegangan lebih. Bila tegangan lebih yang ditimbulkan oleh petir melebihi kekuatan isolasi peralatan sistem, akan terjadi penembusan pada isolasi peralatan. Sambaran petir baik secara langsung atau tidak langsung dapat menimbulkan tegangan yang lebih tinggi pada sistem tenaga listrik, yang dapat mengakibatkan kerusakan peralatan sistem. Tegangan lebih akibat petir atau sambaran langsung yang mengenai saluran dan peralatan dalam gardu induk adalah yang paling berbahaya diantara gelombang berjalan lainnya yang datang ke gardu induk. Sambaran langsung tersebut menyebabkan tegangan lebih yang sangat tinggi yang tidak mungkin dapat
8
ditahan oleh peralatan sistem. Walaupun kemungkinan terjadinya sambaran langsung sangat kecil, maka kerusakan yang ditimbulkan sangat besar pada peralatan sistem. Mengingat bahaya tegangan lebih yang ditimbulkan oleh petir, maka perlu diketahui terjadinya petir, maka perlu diketahui terjadinya petir, sifat dan karakteristiknya serta mekanismenya sambaran petir sehingga dapat diketahui bahaya yang ditimbulkan. 2.3
Petir Petir adalah gejala alam yang biasanya muncul pada musim hujan di saat
langit memunculkan kilatan cahaya sesaat yang menyilaukan. Beberapa saat kemudian disusul dengan suara menggelegar yang disebut guruh. Perbedaan waktu kemunculan ini disebabkan adanya perbedaan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya. Petir merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, dimana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti yang sudah diketahui kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif. Petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan karena dia bergerak terus
9
menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya. Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar, maka akan terjadi pembuangan muatan negatif (elektron) dari awan ke bumi atau sebaliknya untuk mencapai kesetimbangan. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saatelektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah terjadi ledakan suara. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan, karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus lebih mudah mengalir. Karena ada awan bermuatan negatif dan awan bermuatanpositif, maka petir juga bisa terjadi antar awan yang berbeda muatan. 2.3.1
Proses terjadinya petir Pada keadaan tertentu dalam atmosfer bumi terdapat gerakan angin keatas
membawa udara lembab makin tinggi permukaan bumi makin rendah tekanan dan suhunya. Uap air akan menjadi titik air dan membentuk awan, di dalam awan tersebut ada kalanya masih terjadi gerakan udara keatas ( Up draf) dengan kecepatan tinggi mencapai 120 Km/jam. Gerak udara keatas membawa butir butir air akan membeku dan mengakibatkan timbulnya gerakan udara kebawah (Down draf ) pada bagian awan tadi, juga mempunyai kecepatan yang tinggi. Jadi ada gerakan partikel – partikel air di dalam awan tadi. Muatan listrik akan terkonsentrasi di dalam awan atau bagian dari awan dan muatan listrik yang berlawanan akan timbul pada permukaan tanah ( Bumi ) dibawahnya, dengan demikian terbentuklah medan listrik antara awan
10
dan permukaan bumi. Medan listrik ini akan membantu terbentuknya lidah – lidah muatan dari awan dan kanal – kanal muatan ( Banjiran Muatan ). Jika muatan listrik pada awan bertambah, maka beda potensial antara awan dengan tanah (bumi) akan bertambah. Jika medan listrik tersebut melebihi kekuatan medan tembus udara, maka akan terjadi pelepasan muatan (Discharge) dan terjadilah aliran dari awan ke tanah yang disebut kilat atau petir. Lidah kilat ( leader ) dari suatu kilat didahului oleh lidah petir pengemudi (Pilot Leader) yang menentukan arah rambatan muatan dari awan ke udara yang ionisasinya rendah. Pilot leader yang membawa muatan akan mengawali aliran ketanah sehingga saluran yang dibuat oleh pilot leader ini menjadi bermuatan dan kuat medan dari ujung leader ini sangat tinggi. Selama pusat muatan di awan mampu memberikan muatannya pada ujung leader. Untuk mempertahankan kuat medan pada ujung leader lebih besar dari kuat medan listrik udara, maka leader (petir) akan terhenti dan pelepasan muatan tidak akan sempurna (tidak ada tekanan). Pada saat leader mendekati tanah, kuat medan statis pada permukaan tanah (bumi) akan naik cukup tinggi untuk menghasilkan aliran ke atas yang pendek menyongsong pilot leader. Titik tempat bertemunya dua aliran yang berbeda muatan ini disebut “Striking Point” (titik pertemuan). Jika muatan pada awan telah dilepaskan ke tanah (bumi) maka tegangan yang tinggi antara awan dengan pusat muatan yang lainnya pada awan tersebut. Akibatnya akan terulang kembali pelepasan muatan melalui kanal yang terbentuk oleh pelepasan muatan yang berurutan ( multiple lightning strouke) yang sering terjadi di dalam.
11
Gambar 2.1 Proses Terjadinya Pelepasan Muatan Listrik 2.3.2
Tahapan Sambaran Petir Ketika kuat medan listrik antara awan dengan tanah melebihi harga tembus
udara yang terionisasi, maka terjadilah lidah petir pengemudi (pilot leader) yang menentukan arah perambatan muatan dari awan ke udara yang terionisasi rendah, sesudah pilot leader ini terjadi akan diikuti oleh titik cahaya yang bergerak melompat – lompat dinamakan ( stepped leader). Lidah lompat (stepped leader ) merupakan sambaran perintis (leader stroke) kecepatan stepped leader kira kira 10 m/s. Arah tiap langkah dari stepped berubah ubah, maka jalannya tidak lurus dan patah patah. Ketika lidah petir (leader) menuju bumi, cabang cabang dari lidah utama akan terbentuk. Bila stepped leader telah dekat dengan bumi, akan terjadi kanal muatan positif dari bumi ke awan dengan beda potensialyang tinggi. Kanal muatan positif ini berujung stepped leader, titik pertemuan (striking point) berada 20 – 70 meter diatas tanah. Waktu itu stepped leader untuk sampai ke permukaan bumi kira kira 20 mikro detik.
12
Ketika lidah petir (leader) mengenai tanah akan terjadi suatu sambaran kembali ( return stroke) yang sangat terang bergerak ke atas melalui jalan yang sama. Sambaran kembali terjadi karena aliran muatan positif dari bumi ke awan atau aliran muatan negatif dari awan ke bumi. Sesudah sambaran kembali yang pertama, biasanya terjadi sambaran – sambaran berikutnya karena dibagian lain dari awan mempunyai cukup banyak muatan listrik, akibatnya terjadi beda potensial yang tinggi antara pusat – pusat muatan listrik lainnya dalam awan yang bermuatan tersebut. Dengan demikian akan terulang kembali sambaran petir berikutnya. Sambaran dimulai dengan lidah petir ( leader ) yang mengikuti jalan yang dilalui oleh sambaran kembali ( return stroke ) sebelumnya. Ciri – cirinya tidak ada percabangan, oleh karena itu disebut juga lidah tanah ( dart leader ). Lidah panah memerlukan wakti 1 ms untuk sampai ke bumi. Dart leader ini kemudian diikuti dengan return stroke berikutnya. Interval antara return stroke sebelumnya dengan dart leader adalah 40 -50 mikro detik, biasanya sambaran petir terdiri dari 3 – 4 return stroke, kadang – kadang juga terdiri terdiri dari 10 returan stroke.
13
Gambar 2.2 Distribusi Muatan Tingkat Pelepasan Pada Sambaran Petir Karena bumi dikatakan sebagai benda yang mempunyai muatan positif pada permukaannya. Oleh karena itu muatan negatif yang berada dibagian bawah awan akan tertarik oleh muatan positif yang ada di bumi, proses pengaliran muatan negatif dari awan menuju kebumi inilah yang dinamakan Petir. Muatan cenderung berkumpul pada tempat-tempat yang runcing, sehingga Petir
cenderung
pula
menuju
pada
tempat-tempat
tersebut.
Mengingat
besar/banyaknya elektron yang mengalir, maka disini akan mengalir pula arus listrik yang sangat besar sekali, nilainya dapat mencapai ratusan kilo Ampere. Awan bermuatan dapat terbentuk jika pada suatu daerah terdapat udara yang lembab dan gerakan angin keatas. Kelembapan ditimbulkan karena adanya pengaruh sinat matahari yang menyebabkan terjadinya penguapan air diatas permukaan tanah, uap
14
air udara panas ini akan naik keatas karena adanya updraft (gerakan keatas) dari udara yang membentuk lapisan-lapisan awan. Pergerakan udara keatas terus menerus ini akan menyebabkan terjadinya pembentukan awan bermuatan dengan diameter beberapa kilometer dengan ketinggian hingga mencapai sekitar 10 km dan bagian awan terendah umumnya terletak antara 1 sampai 2 km diatas tanah sambaran Petir juga dibagi atas dua bagian: A. Sambaran langsung Sambaran langsung adalah sambaran yang langsung menyambar gedung atau obyek yang diproteksi, misalnya : sambaran pada hantaran udara tegangan rendah, atau sambaran pada pipa metal, kabel dll, pada jenis sambaran ini instalasi proteksi tagangan lebih akan dialiri oleh seluruh atau sebagian arus Petir. B. Sambaran jauh Sambaran jauh adalah sambaran yang misalnya menyambar hantaran udara atau induksi dari pelepasan muatan Petir awan-awan pada hantaran udara atau sambaran dekat dengan hantaran udara sehingga timbul gelombang berjalan (electromagnetic wave) yang menuju ke peralatan listrik. 2.3.3
Jumlah Sambaran Petir Jumlah sambaran petir kebumi adalah sebanding dengan jumlah hari guruh
pertahun atau iso keraunik level (IKL) ditempat tersebut. Banyak para pengamat yang telah memberikan perhatiannya kea rah ini dan mengemukakan rumus rumus yang
15
berlainan. Untuk penggunaan di Indonesia penulis menggunakan rumus – rumus sebagai berikut : N = 0,15 IKL…………………………………………………..(2.1) Dimana :
N
= jumlah sambaran petir per
IKL
= jumlah hari guruh pertahun.
pertahun
Tabel 2.1 Relasi empiris antara kerapatan sambaran petir dan hari guruh pertahun No
Lokasi
Kerapatan sambaran petir N
Penyelidik
(per Km2 per tahun)
(pengamat)
1
India
0,10 IKL
Aiya (1968)
2
Rhodesia
0,14 IKL
Anderson dan Jener 1954
3
Afrika selatan
Anderson dan erikson (1954)
4
Swedia
Muller dan hillebrand (1964)
16
5
Inggris
String fellow (1974)
a = 1,9 ± 0,1 6
USA (bagian
0,11 IKL
utara) 7
USA (bagian
Horn dan Ramsey (1955)
0,17 IKL
selatan)
Horn dan Ramsey (1955)
8
USA
0,1 IKL
Anderson (1968)
9
USA
0,15
Brown dan Whitehead (1969)
10
Russia
Kolakolov dan Pavlava (1972)
11
Dunia (iklim
0,19 IKL
Brooks (1960)
0,15 IKL
Golde (1966)
0,13 IKL
Brooks (1950)
sedang) 12
Dunia (iklim sedang)
13
Dunia (iklim tropis)
17
2.3.4
Jarak Sambaran Petir Selanjutnya dijelaskan pula tentang sambaran yang terjadi atau jatuh pada
kawat bahwa gradian potensial ini kira kira 500 KV permeter untuk sambaran petir negatif dan 300 KV permeter untuk sambaran petir yang positif. Jarak sambaran dapat menjangkau 40 M dengan arus 10 KA dan menjangkau 100 M dengan arus 50 KA. Kecepatan sambaran petir (thevelocity of thestep leder) adalah 50 M/µs, dengan interval waktu antara sambaran kurang lebih 100µs, Jarak sambaran petir langsung adalah :
………………………………………………………………………………………(2.2) Dimana:
S =jarak sambaran (meter) I = arus petir (KV)
Arus petir minimum yang mengakibatkan lompatan api pada lightning arrester.
2.3.5
Jenis - Jenis Petir Ada beberapa jenis petir yang terjadi dibumi, contohnya sebagai berikut :
1. Petir awan ke tanah
18
Jika muatan dibawah awan terendah melebihi kuat medan tembus udara, maka akan terjadi aliran electron dari awan ke tanah. Lidah Petir ini akan bergerak bertahap tergantung pada tersedianya electron udara, sehingga disebut sebagai step leader. Jika lidah Petir ini sudah mendekati suatu objek diatas tanah maka pada objek ini akan terinduksi muatan yang berlawanan dengan muatan pada step leader dan muatan ini akan bergerak menuju lidah Petir tadi disebut (connection leader). Pada suatu titik kedua muatan ini akan bertemu, titik ini disebut sebagai “Point of Strike” dan terjadi pelepasan muatan negatif dari awan ketanah melalui jalan yang telah dirintis oleh step leader. Leader ini disebut return stroke sehingga impuls arus Petir yang sangat besar dan berlangsung dalam selang waktu mikrodetik ini akan mengalir pada objek diatas tanah tersebut. Pada umumnya Petir awan tanah ini akan diikuti oleh beberapa Petir berikutnya dan disebut sebagai “ultiple stroke”. 2. Petir Tanah-Awan Petir jenis ini terjadi pada objek-objek yang sangat menonjol diatas permukaan tanah, seperti puncak gunung, menara TV atau Radio, Gedung-gedung tinggi, menara Transmisi tenaga listrik. Muatan listrik akan muncul dari ujung objek diatas tanah ke awan bermuatan dengan proses yang sama seperti awan tanah. 3. Petir Awan-Awan Petir jenis ini umumnya pelepasan muatan terjadi antara awan dengan antara pusat-pusat muatan didalam awan.
19
2.3.6
Parameter Petir Beberapa besaran yang berpengaruh dalam proses pelepasan Petir adalah :
A. Arus Puncak Petir : Besaran arus petir ini berpengaruh pada droop tegangan ohm, terutama pada tahanan pembumian. B. Kecuraman arus Petir : di/dt Besaran ini berpengaruh pada drop tegangan induktif,misalnya drop tegangan pada konduktor yang menghantar arus, tegangan induksi pada rangkaian loop akibat kopling magnetic dll.
C. Muatan listrik arus Petir : . i dt
…………………………………………(2.3)
Adalah jumlah energi listrik yang terjadi pada titik sambaran. 2
D. Arus kuadrat impuls : . i dt
……………………………………………………………….(2.4)
Adalah besaran yang berhubungan dengan semua efek mekanis yang timbul akibat sambaran Petir dan berpengaruh juga pada pemanasan impuls listrik pada tahanan ohm².
20
2.3.7
Karakteristik Sambaran Bentuk gelombang sambaran Petir dapat dilihat atau diberikan melalui suatu
alat yaitu Oscillogram, sebagai contoh kita dapat lihat pada gambar 2.3. Oscillogram menunjukan bentuk gelombang arus Petir yang terjadi pada saluran udara.
Gambar 2.3. Bentuk Arus Petir pada Oscilogram. Pada gambar 2.3.kurva 1 menunjukan hasil riset dari AIEC Commete yang menghasilkan frekwensi distribusi dan besar arus suatu kurva pesimik yang diperoleh Cenference On Large High Teusean Electrik Siste (CIGRC) setelah mengadakan observasi dengan menggumpulkan data-data terbaru dan digambarkan pada kurva 3 sehingga disini dikatakan bahwa kemungkinan terjadinya arus sambaran lebih dari 100 KA adalah lebih besar.
21
Karateristik waktu puncak dan bentuk gelombang arus seperti yang digambarkan pada 2.4. kurva ini adalah kurva distribusi kemungkinan yang berasal dari dua sumber yang lebih diuji yang mana membuktikan bahwa arus sambaran Petir yang tinggi sekali tidak bersamaan dengan waktu yang amat singkat untuk mencapai arus puncak, data dari lapangan 50% dari arus sambaran mempunyai rate of rise lebih dari 7,5 KA / us. Lama dari arus sambaran diatas setengah nilai yaitu 30 us dan 18% mempunyai separuh waktu lebih lama dari 50us.
100 80
40 20
Gambar 2.4. Waktu Puncak Arus Sambaran Petir. 2.3.8 Bentuk Gelombang Impuls Salah satu penyebab fasa sistem tenaga listrik yaitu tegangan lebih dari luar yang disebabkan karena pelepasan oleh Petir. Tegangan lebih ini mempunyai bentuk gelombang aperiodik yang diredam (dampak periodik) pada tempat yang terkena sambaran Petir, gelombangnya bermuka curam dan berekor pendek. Besarnya tegangan impuls yang harus diterapkan pada alat-alat listrik untuk menguji ketahanan Petir diterapkan dalam standar. Hal ini tergantung pada tempatnya dalam sirkit.
22
Makin dekat dengan sumber Petir dan makin besar kemungkinannya terkena sambaran Petir maka makin tinggi tegangannya yang harus ditetapkan. Bentuk umum tegangan impuls adalah tegangan yang naik dalam waktu yang singkat disusul dengan penurunan yang lambat menuju harga nol, ditetapkan dengan persamaan : V=Vo eut ebt
…………………………………………………………………………(2.4)
Bentuk gelombang dibuat dengan menetapkan ‘a’ dan ‘b’. Harga maksimum disebut harga puncak dari tegangan impuls. Definisi muka gelombang (Wave Front) dan ekor gelombang ditetapkan dalam standar sedemikian rupa dan puncak gelombang dapat diatasi. Untuk mengetahui suatu peralatan terhadap tegangan Petir, maka dilakukan pengujian dengan tegangan impuls yang berbentuk gelombang tertentu. Dari studi mengenai bentuk gelombang Petir didapat bentuk gelombang Petir didapat bentuk gelombang satandar pengujian yang menurut rekomendasi IEC dapat diperlihatkan pada gambar 2.5. berikut.
23
Gambar 2.5. Bentuk gelombang Impuls Standart Keterangan gambar 2.5.: Vs = tegangan puncak Tt = Ekor gelombang : 50 us Tf = Muka gelombang : 1,2 us Menurut IEC = Tt * Tf = 1,2 * 50us Gelombang impuls standart ini diterapkan pada peralatan saluran dan transformator daya maupun distribusi untuk menentukan tingkat isolasi dasar (Bil) alat tertentu. Apabila suatu gelombang energi listrik (gelombang surja) merambat sepanjang kawat transmisi dengan induksi L dan kapasitansi C maka kawat transmisi itu akan mempunyai impedansi surja yang konstan dalam menghubungkan tegangan dan arus selama terjadi gelombang surja hal ini membuktikan bahwa gelombang
24
tegangan dan arus berasal dari suatu sumber. Sebelum mangetahui ketentuanketentuan mengenai karateristik alat pelindung yang digunakan untuk melindungi gangguan yang disebabkan oleh surja Petir pada peralatan tenagan listrik maka harus diketahui besar tegangan surja Petir yang mungkin terjadi dan dapat diperlihatkan pada gambar 2.6. berikut :
Gambar 2.6 Besar tegangan surja petir yang mungkin terjadi Keterangan gambar 2.6 : A = Gelombang impuls yang datang B = Gelombang cepat, terpotong pada muka. C = Gelombang terpotong pada ekor. D = Gelombang penuh. E = Lengkung Volt-Waktu
25
F = Gelombang terpotong pada puncak. G = Gelombang terpotong pada ekor dengan kemungkinan lompatan 50%. Surja pada kawat transmisi dapat mempunyai lengkung (A) bila ia sampai pada gardu induk. Gelombang tersebut dapat datang ke gardu induk sebangai gelombang yang curam dan terpotong mukannya (lengkung B) atau sebagi gelombang curam yang terpotong kira-kira 3 us pada ekornya. (lengkung C) atau dapat berupa gelombang penuh (Lengkung D), Lengkung (C) didapat dengan menghubungkan ketiga puncak dari tiga gelombang diatas yang merupakan karateristik Volt-Waktu dari isolasi yang harus menahan bermacam-macam gelombang tegangan yang datang pada gardu induk. Lengkung ini juga melalui titiktitik lompatan api 50 % (lengkung G). Jadi lengkung volt-waktu adalah lengkung yang menghubungkan puncak-puncak tegangan lompatan api bila sejumlah impuls dengan bentuk tertentu diterapkan pada isolasi peralatan. 2.3.9
Cara Masuknya Petir Keperalatan Mengingat bahaya yang terjadi maka kita perlu mempelajari bagaimana petir
tersebut masuk keperalatan sistem tenaga listrik. Dengan demikian kita dapat menentukan peralatan pengamannya, perlatan pengaman ini diperlukan mengingat tegangan yang timbul oleh Petir dapat melebihi kekuatan isolasi peralatan yang akan menyebabkan terjadinya flash over (lompatan bunga api) atau isolasi mengalami kerusakan.
26
A. Sambaran Langsung Sambaran langsung adalah sambaran yang langsung menyambar gedung atau objek yang diproteksi, misalnya : sambaran pada hantaran udara tegangan rendah, atau sambaran pada pipa metal, kabel dll. Pada jenis sambaran ini instalasi proteksi tegangan lebih akan dialiri oleh seluruh atau sebagian arus Petir. B. Sambaran Jauh Sambaran jauh adalah sambaran yang misalnya meyambar hantaran udara atau induksi dari pelepasan muatan Petir awan pada hantaran udara atau sambaran dekat dengan hantaran udara sehingga timbul gelombang berjalan (electromagnetic wave) yang menuju keperalatan listrik. C. Sambaran tidak langsung atau induksi Bila terjadi sambaran Petir ke tanah didekat saluran maka akan terjadi gejala transien pada kawat saluran. Gelombang tegangan Petir ini akan merambat sampai ke gardu induk. Pada tempat yang terkena sambaran Petir gelombangnya berekor dan bermuka curam. Selama gelombang ini berjalan melalui saluran teransmisi bentuknya berubah, mukanya terjadi kurang curam dan ekornya bertambah panjang, sedangkan amplitudonya berkurang karena efek kulit dari saluran. 2.4
Tegangan Lebih Temporer Tegangan lebih temporer adalah suatu tegangan lebih yang berlangsung terus
menerus dan kurang teredam hal ini juga mempunyai frekwensi daya, sehingga
27
tegangan yang lebih ini dapat dikatakan sebagai tegangan lebih frekwensi daya (Power frekwensi over voltage), penyebab terjadinya tegangan tersebut adalah : a. Tegangan akibat efek Feranti yang hanya terjadi pada rangkaian yang mempunyai komponen yang dapat jenuh seperti Transformator dimana ia mempunyai komponen I dan C kenaikan tegangan terjadi setelah melalui titik satabil. b. Kenaikan tegangan dari fasa yang sehat pada waktu ada gangguan satu fasa ketanah, pada sistem tegangan naik karena adanya tegangan jatuh dari titik netral untuk sistem yang di ketanahkan dan kenaikannya relatif terhadap tanah. c. Kenaikan tegangan akibat beban lepas. Biasanya besar dari tegangan lebih temporer ini besarnya sampai melampaui surja hubung atau tegangan lebih Petir yaitu tidak lebih dari 2 p.u. Oleh karena itu perencanaan koordinasi isolasi tidak didasarkan pada tegangan lebih Petir temporer. Terjadinya tegangan lebih temporer ini kira-kira beberapa puluh milidetik dan sukar diamankan dengan penangkal Petir (Arrester). Sehingga tegangan lebih tersebut digunakan untuk menentukan tegangan dasar dari penangkal Petir. Karena penangkal Petir didalam koordiansi isolasi harus dapat menahan tegangan lebih temporer tanpa menyebabkan alat tersebut bekerja, sebab jika ia bekerja akan menerima resiko kerusakan
28
2.5
Gangguan Tegangan Lebih Internal Gangguan tegangan lebih dari dalam sistem ( internal over voltage ) misalnya
surja hubung (switching surge) . kesalahan kesalahan dan resonansi merupakan sebab utama dari kelebihan tegangan dari dalam suatu sistem. Secara teoritis lonjakan tegangan switching dapat mencapai 4 P.U tetapi persyaratan sistem yang sebenarnya tegangan tidak boleh lebih dari 2.5 P.U. dari penelitian tegangan secara statistic mempunyai distribusi normal. Tegangan balik yang timbul (restriking voltage ) pada pemutusan arus dapat menyebabkan penyalaan kembali. Bila penyalaan kembali berulang ulang maka akan timbul tegangan yang lebih tinggi. Tegangan lebih yang cukup besar dapat juga terjadi pada saat pemutusan arus suatu saluran transmisi yang tidak dibebani dengan beban kecil, maka akan dapat mengakibatkan pada sisi penerima akan lebih tinggi dari pada tegangan pengirim. Kenaikan tegangan ini disebabkan charging current mengalir mendahului (leading) tegangan pada sisi penerima dengan sudut penerima 90º. Switching pada over voltage yang timbul current chopping ( terpotongnya arus ). Arus yang mengalir pada transformator yang tidak dibebani cukup kecil, tetapi jika terjadi pemutusan arus secara tiba tiba maka arusnya belum mencapai 0. Dan akan menimbulkan tegangan induksi yang tinggi akibat penyalaan kembali. Akibatnya terjadi transformasi energy, dari energy magnetis pada transformator jadi energy listrik dan kapasitansi penghantar pada transformatornya peninggian tegangan ini akan mencapai hasil maksimum bila transformasi energy terjadi seluruhnya.
29
Sebelumnya tegangan lebih tersebut dicapai, sudah terjadi penyalaan kembali, tegangan penyalaan kembali akan semakin bertambah kalau tegangan break down. Akibat pemutusan arus transformator yang berbeban 0, tegangan lebih dapat beberapa kali lebih besar dari tegangan maksimum tegangan fasa
