Perlindungan Lonjakan Arus: Apa yang Harus Diperhatikan?

Perlindungan lonjakan arus yang efektif tidak hanya dipasang begitu saja. Hal ini harus dikoordinasikan secara individual – dengan sistem yang akan dilindungi dan kondisi lingkungan yang lazim di lokasi. Untuk itu desain dan konsepnya harus konsisten. Artinya, banyak detail yang harus dipertimbangkan, mulai dari mempertimbangkan standar dan ketentuan hingga klasifikasi menurut zona proteksi petir.

Standar proteksi petir dan lonjakan arus

Standar nasional dan internasional memberikan panduan untuk menetapkan konsep proteksi petir dan lonjakan arus serta desain perangkat pelindung individu.

Proteksi petir menurut IEC 62305:

Bagian 1: Ciri-ciri sambaran petir

Bagian 1 standar ini [1] memperhitungkan sifat karakteristik sambaran petir, kemungkinan terjadinya, dan potensi bahaya.

Bagian 2: Analisis risiko

Analisis risiko menurut Bagian 2 standar ini [2] menjelaskan proses yang pertama-tama menganalisis kebutuhan proteksi petir untuk sistem fisik. Berbagai sumber kerusakan, misalnya sambaran petir langsung pada gedung, menjadi fokus, begitu pula jenis kerusakan yang diakibatkannya:

• Dampak terhadap kesehatan atau hilangnya nyawa

• Hilangnya layanan teknis bagi masyarakat

• Hilangnya benda-benda penting budaya yang tak tergantikan

• Kerugian finansial

Keuntungan finansial ditentukan sebagai berikut: bagaimana total biaya tahunan untuk sistem proteksi petir dibandingkan dengan biaya potensi kerusakan tanpa sistem proteksi? Evaluasi biaya didasarkan pada pengeluaran untuk perencanaan, perakitan, dan pemeliharaan sistem proteksi petir.

Bagian 3 dan 4: Alat bantu dan spesifikasi perencanaan

Jika penilaian risiko menentukan bahwa proteksi petir diperlukan dan hemat biaya, maka jenis dan ruang lingkup tindakan proteksi khusus dapat direncanakan berdasarkan Bagian 3 [3] dan 4 [4] standar ini. Tingkat proteksi petir yang ditentukan oleh manajemen risiko sangat menentukan dalam menentukan jenis dan ruang lingkup tindakan.

Untuk struktur fisik yang memerlukan tingkat keamanan yang sangat tinggi, hampir semua serangan harus ditangkap dan dilakukan dengan aman. Untuk sistem dimana risiko sisa yang lebih tinggi dapat diterima, serangan dengan amplitudo yang lebih rendah tidak dapat ditangkap.

Perlindungan lonjakan arus menurut IEC 60364-4-44

Standar ini [5] menjelaskan kondisi di mana perangkat pelindung lonjakan arus harus digunakan dalam sistem tegangan rendah untuk melindungi instalasi listrik dari tegangan lonjakan. Oleh karena itu, cakupan penerapannya terbatas pada lonjakan tegangan yang disebabkan oleh pengaruh atmosfer atau sebagai akibat dari prosedur peralihan yang disalurkan oleh sistem catu daya. Sambaran petir langsung pada sistem struktur tidak diperhitungkan, hanya sambaran petir di dalam atau di sekitar jalur suplai.

Demikian pula, sistem struktural dengan risiko ledakan serta aplikasi struktural yang dapat menyebabkan kerusakan lingkungan (misalnya sistem petrokimia atau pembangkit listrik tenaga nuklir) tidak termasuk dalam penerapan standar ini. Untuk proses ini, standar sambaran petir IEC 62305 digunakan secara eksklusif.

Perangkat pelindung lonjakan arus harus digunakan jika tegangan lebih transien dapat berdampak pada hal-hal berikut:

• Kehidupan manusia, misalnya sistem keselamatan, rumah sakit

• Institusi publik dan budaya, misalnya hilangnya layanan publik, pusat teknologi informasi, museum

• Kegiatan industri atau bisnis, misalnya hotel, bank, sistem produksi, peternakan.

Tindakan dan peralatan perlindungan dasar

Untuk melindungi sistem struktur secara konsisten dari sambaran petir dan lonjakan tegangan, diperlukan berbagai tindakan atau peralatan perlindungan yang disesuaikan satu sama lain. Pembagian secara luas dapat dilakukan sebagai berikut:

• Proteksi petir eksternal

• Proteksi petir internal

• Ikatan landasan dan ekuipotensial

• Sistem SPD yang terkoordinasi

Proteksi petir eksternal

Proteksi petir eksternal (Gbr. 15) bertujuan untuk mengalihkan sambaran petir yang mendekati objek yang dilindungi dan meneruskan arus petir dari titik sambarannya ke tanah. Dengan demikian, tidak ada kerusakan yang disebabkan oleh efek termal, magnetik, atau listrik. Proteksi petir eksternal bersifat sistematis: terdiri dari terminal udara, arester, dan sistem grounding.

Proteksi petir internal

Sistem proteksi petir internal harus mencegah pembentukan percikan berbahaya di dalam sistem. Percikan api dapat disebabkan oleh arus petir pada sistem proteksi petir eksternal atau pada bagian konduktif lain pada sistem struktur.

Sistem proteksi petir internal terdiri dari ikatan ekuipotensial dan isolasi listrik dari sistem proteksi petir eksternal.

Ikatan ekuipotensial proteksi petir adalah kombinasi tindakan yang mencegah perbedaan potensial. Mereka terutama menghubungkan sistem proteksi petir ke instalasi logam, sistem internal, serta sistem kelistrikan dan elektronik di dalam sistem. Hal ini terjadi melalui jalur ikatan ekuipotensial, perangkat pelindung lonjakan arus, atau isolasi celah percikan.

Ikatan landasan dan ekuipotensial

Sistem pentanahan bertujuan untuk mendistribusikan dan mengalirkan arus petir yang ditangkap ke tanah. Di sini, jenis sistem pentanahan lebih penting daripada resistansi pentanahan. Arus petir adalah pulsa yang sangat pendek yang berperilaku seperti arus frekuensi tinggi. Ikatan ekuipotensial yang efektif juga penting. Ikatan ekuipotensial menghubungkan semua bagian konduktif listrik satu sama lain melalui konduktor – konduktor aktif dilindungi oleh perangkat pelindung lonjakan arus. Dengan melakukan itu, itumelindungi terhadap semua jenis kopling.

Sistem SPD terkoordinasi

Sistem SPD terkoordinasi dipahami sebagai sistem multi-level perangkat pelindung lonjakan arus yang terkoordinasi satu sama lain.

Langkah-langkah berikut direkomendasikan untuk mencapai sistem SPD berkinerja tinggi.

• Bagilah sistem struktur menjadi beberapa zona proteksi petir

• Memasukkan semua garis yang melintasi zona-zona berbeda ke dalam ikatan ekuipotensial lokal dengan menggunakan SPD yang sesuai

• Mengkoordinasikan berbagai jenis SPD: perangkat harus saling menangani secara selektif untuk mencegah kelebihan beban pada masing-masing komponen

• Gunakan jalur suplai pendek untuk sambungan paralel SPD antara konduktor aktif dan ikatan ekuipotensial

• Letakkan jalur terlindung dan tidak terlindung secara terpisah

• Hanya peralatan darat melalui SPD masing-masing (disarankan)

Zona proteksi petir

Memutuskan di mana memasang perangkat pelindung lonjakan arus dalam sistem struktural didasarkan pada konsep zona proteksi petir yang dijelaskan dalam Bagian 4 standar proteksi petir IEC 62305 [4].

Ini membagi sistem struktural menjadi zona proteksi petir (LPZ), dan melakukannya dari luar ke dalam dengan penurunan tingkat proteksi petir. Di zona luar hanya peralatan tahan yang dapat digunakan. Namun, di zona internal, peralatan sensitif juga dapat digunakan. Masing-masing zona dicirikan dan diberi nama sebagai berikut:

LPZ 0A

Area yang tidak terlindung di luar gedung yang berpotensi terkena sambaran petir langsung. Kopling langsung arus petir dalam saluran, medan magnet sambaran petir yang tidak dilemahkan

LPZ 0B

Area luar gedung yang terlindung dari sambaran petir langsung melalui terminal udara. Medan magnet yang tidak dilemahkan dari sambaran petir hanya menyebabkan lonjakan arus pada saluran.

LPZ 1

Area di dalam gedung yang mungkin masih terkena tegangan lonjakan energi tinggi atau arus lonjakan dan medan elektromagnetik yang kuat

LPZ 2

Area di dalam gedung yang mungkin masih terkena tegangan lonjakan atau arus lonjakan dan medan elektromagnetik yang telah melemah secara signifikan.

LPZ 3

Area di dalam gedung yang hanya boleh terkena tegangan lonjakan atau arus lonjakan yang sangat rendah atau hampir tidak ada, dan medan elektromagnetik yang sangat lemah atau tidak ada sama sekali.

Semua jalur yang melintasi antar zona harus menggunakan perangkat pelindung lonjakan arus yang terkoordinasi. Nilai kekuatannya didasarkan pada kelas perlindungan yang ingin dicapai, yang ditentukan berdasarkan spesifikasi hukum atau melalui analisis risiko. Saat memilih perangkat pelindung lonjakan arus, gunakan standar sebagai dasar, dengan asumsi arus petir sebesar 50% akan dibuang ke tanah. Arus petir 50% lainnya dialirkan ke instalasi listrik melalui saluran utamaikatan ekuipotensial dan dari sana harus dilakukan jauh dari sistem SPD.