KOORDINASI ISOLASI

      A.   Pendahuluan

Persoalan isolasi adalah salah satu dari beberapa persoalan yang terpenting dalam teknik tenaga listrik pada umumnya dan teknik tegangan tinggi pada khususnya, oleh karena ia menyangkut persoalan pokok bidang teknik dan ekonomi.

Koordinasi isolasi dapat didefenisikan sebagai korelasi antara daya isolasi alat-alat dan sirkuit listrik di satu pihak dan karakteristik alat-alat pelindungnya di lain pihak, sehingga isolasi tersebut terlindung dari bahaya-bahaya tegangan lebih secara ekonomis. Koordinasi isolasi dinyatakan dalam bentuk langkah-langkah yang diambil untuk menghindarkan kerusakan terhadap alat-alat listrik karena tegangan lebih dan membatasi lompatan sehingga tak menimbulkan kerusakan terhadap alat-alat listrik dan karakteristik alat-alat pelindung terhadap tegangan lebih, yang masing-masing ditentukan oleh tingkat ketahanan impuls dan tingkat perlindungan impulsnya.

      

      Koordinasi isolasi mempunyai dua tujuan :

      1.      Perlindungan terhadap peralatan

      2.      Penghematan (ekonomi)

Oleh karena perlindungan bertujuan ekonomi pula, maka kedua tujuan tersebut disatukan menjadi satu tujuan : ekonomi, hal ini berlaku untuk semua masalah dalam bidang perlindungan. Dalam hal koordinasi isolasi, yang dituju ialah sebuah sistem tenaga listrik yang bagian-bagiannya, masing-masing dan satu sama lain, mempunyai daya isolasi yang diatur sedemikian rupa, sehingga dalam setiap kondisi operasi, kwalitas pelayanan (penyediaan) dicapai dengan biaya seminimum mungkin. Biaya peralatan yang dimaksud terdiri dari biaya pertama peralatan (first cost), biaya kerusakan, biaya pelayanan berhenti (outages),biaya penurunan dan penaikan kwalitas pelayanan.

     

      KARAKTERISTIK KOORDINASI

·        Dalam hal kemampuan isolasi untuk menghadapi surja hubung dan surja petir maka yang berperan adalah kemampuan isolasi terhadap kenaikan tegangan yang dikenakan padanya.

·        Dalam pengoperasian normal isolasi peralatan sistem tenaga ditentukan sesuai dengan tegangan kerja (kelas tegangan) dimana peralatan itu beroperasi.

·        Pengaman petir dan dan surja hubung memerlukan penetapan dari level tegangan yang disebut level tegangan shunt, yaitu perangkat pengaman seperti arrester.

·        Batas ketahanan impuls petir yang disebut sebagai Basic Impulse Level(BIL) adalah ketentuan untuk setiap sistem tegangan nominal dari berbagai peralatan.

·        Semua peralatan dan komponen-komponennya harus mempunyai BIL di atas level sistem proteksi, sesuai margin. Nilai batas ini biasanya ditentukan berdasarkan isolasi udara dengan metoda statistik.

·        Untuk peralatan yang bukan isolasi seperti trafo isolasi, batas margin batas margin ditetapkan berdasarkan metoda konvensional.

          B.   SEJARAH PERKEMBANGAN

      

    Sebelum perang dunia ke-1 koordinasi isolasi mendapat perhatian sedikit sekali dan sukar dapat dilaksanakan karena tidak adanya data pokok yang diperlukan. Sedikit sekali diketahui mengenai karakteristik petir dan saluran transmisi dan pengaruhnya pada peralatan tenaga. Lebih kurang lagi pengetahuan para insinyur mengenai daya isolasi peralatan itu sendiri terhadap petir, dan karakteristik alat-alat pelindung (terutama arrester petir) serta penerapannya belum benar-benar dimengerti. Akibatnya ialah bahwa cara mengisolasi adalah cara mencoba-coba (rule-of-thumb) belaka, sehingga ada bagian-bagian yang isolasinya kurang, sedangkan ada bagian-bagian yang isolasinya berkelebihan. Di Amerika Serikat tendensinya pada waktu itu adalah menaikkan isolasi pada jala-jala transmisi dan mengurangi isolasi peralatan di gardu. Hal ini tentu mengakibatkan banyaknya lompatan api terjadi pada peralatan tersebut.

        Dalam masa tiga puluh tahun sesudah itu dilakukan penyelidikan dan riset yang menghasilkan :

1.     Penemuan sifat petir pada transmisi dan karakteristiknya pada waktu mendekati gardu.

2.     Penentuan daya isolasi peralatan, bukan saja peralatan yang berisolasikan udara, misalnya isolator dan bushing, tetapi juga peralatan yang lebih sulit dan mahal, seperti trafo, bushing istimewa,dll.

3.     Penemuan tegangan impuls standard dan cara pengujian trafo untuk menentukan daya impulsnya.

4.     Karakteristik alat-alat pelindung terutama arrester dari hasil-hasil pengujian di lapangan surja arus petir (besar dan kecepatannya naik) ditetapkan, tingkat perlindungan arrester ditentukan dan dipakai dalam koordinasi isolasi.

5.     Dengan ditetapkannya gelombang impuls standar dan dengan diketemukannya osilograp maka didapatkan data lain yang diperlukan guna memecahkan persoalan koordinasi isolasi, misalnya karakteristik volt-waktu dari isolasi dan peralatan, tingkat perlindungan dari arrester untuk bentuk gelombang yang beraneka ragam, karakteristik impuls dari udara (isolator, bushing, dsb)

f.        Penentuan tingkat isolasi impuls dasar (Basic Impulse Insulation Level, disingkat BIL) yang didefenisikan sebagai “tingkat-tingkat patokan (reference levels) dinyatakan dalam tegangan puncak impuls dengan gelombang standar.

     C.   PRINSIP DAN PENGERTIAN DASAR

            Rasionalisasi dari pada daya isolasi suatu sistem dan implementasi dari pada koordinasi isolasi menyangkut prinsip-prinsip tertentu yang di dalam prakteknya berupa aturan-aturan sebagai berikut :

      1.      Arrester petir  (lightning arrester) dipakai sebagai alat pelindung pokok.

      2.      Tegangan sistem mempunyai tiga harga :

a)      Tegangan nominal, b) Tegangan dasar (rated), dan c) Tegangan maksimum.

      3.      Ada dua macam sistem : yang netralnya diisolasikan (isolated neutral system) dan yang dibumikan secara efektif (effectively grounded system). Pada kedua sistem ini tegangan-transmisi maksimumnya dapat mencapai 105% dari tegangan dasar.

      4.      Tegangan dasar (rating) yang dipakai pada arrester adalah tegangan maksimum frekuensi rendah (50 c/s) di mana arrester tersebut bekerja dengan baik. Pada sistem terisolasi, arrester harus mempunyai tegangan dasar maksimum tidak melebihi tegangan dasar penuh atau arrester 100%. Pada sistem yang dibumikan, tegangan dasar maksimum dari pada arrester dapat diturunkan menjadi 80% dari tegangan sistem maksimum. Cara dan aplikasi khusus memungkinkan pemakaian arrester 75-80%.

      5.      Dalam penentuan isolasi trafo, dipakai isolasi yang dikurangi (reduced insulation), yaitu tingkat isolasi yang lebih rendah dari pada apa yang telah ditetapkan dalam standar seperti yang terdapat pada Tabel 

      

      6.     Dua unsur utama koordinasi isolasi yang penting ialah karakteristik volt waktu dari isolasi yang harus dilindungi dan karakteristik pelindung dari arrester. Pada tegangan tinggi sekali (EHV, UHV) ada dua pasang karakteristik yang perlu diperkatikan, satu untuk surja petir dan satu lagi untuk surja bubung.