Memahami Perangkat Perlindungan Surge (SPD)

Perlunya perlindungan lonjakan arus

Dunia saat ini penuh dengan produk elektronik dan perangkat listrik yang rentan terhadap kerusakan akibat lonjakan tegangan lebih

Lonjakan listrik yang disebabkan oleh pelepasan listrik statis, beban kapasitif dan induktif, atau petir dapat dengan cepat merusak peralatan dan komponen elektronik canggih yang digunakan dalam aplikasi industri dan komersial. Lonjakan ini melumpuhkan operasional – khususnya sistem data dan komunikasi yang diandalkan oleh setiap perusahaan saat ini,

Persyaratan Perlindungan Lonjakan Edisi ke-18

Jika Edisi ke-17 bekerja berdasarkan kemungkinan sambaran petir – penyebab utama lonjakan listrik – dengan mengikuti kriteria AQ, BS7671:2018 malah mempertimbangkan konsekuensi sambaran petir dan lonjakan listrik terkait. Yakni peraturan 443.4 yang menyatakan bahwa SPD harus dipasang apabila akibat yang ditimbulkan oleh tegangan lebih antara lain:

• ‘Cedera serius, atau hilangnya nyawa manusia’
• ‘Gangguan layanan publik dan/atau kerusakan warisan budaya’
• ‘Gangguan aktivitas komersial atau industri’
• ‘Mempengaruhi sejumlah besar individu yang berada di lokasi yang sama’

Hal ini secara efektif berarti bahwa segala sesuatu kecuali tempat tinggal rumah tangga berukuran kecil kini harus memiliki perlindungan lonjakan arus yang memadai.

Penyebab dan Akibat Lonjakan Listrik

Sebagian besar lonjakan listrik disebabkan oleh sambaran petir atau peralihan listrik. Sambaran petir dapat membawa arus sebesar 200.000A dan sangat berbahaya karena kilatan petir dapat menyebabkan kebakaran atau sengatan listrik. Lonjakan peralihan yang disebabkan oleh penghentian beban induktif yang besar cenderung tidak terlalu ekstrim namun lebih berulang, sehingga berpotensi membatasi masa pengoperasian komponen sistem.

• Sambaran petir — Dampak berskala besar, arus dan tegangan tinggi, namun jarang terjadi.
• Peralihan daya — Peningkatan kejadian:

1. Peralihan beban utilitas dan pelanggan – Motor, beban besar, gangguan, bank kapasitor, pengoperasian sekering dan pemutus sirkuit, dll.
2. Peralihan sumber — jaringan pintar, genset, sistem tenaga fotovoltaik dan pembangkit listrik tenaga angin, dll.

Dalam hal SPD, mereka berfungsi untuk mencegah kerusakan pada seluruh bagian instalasi listrik dan peralatan yang terpasang. Hal ini disebabkan oleh tegangan lebih transien yang melebihi batas ketahanan pengenal peralatan listrik, sehingga menyebabkan kerusakan seperti komponen terbakar, isolasi rusak, dan bahkan kabel meleleh.

Jenis Perangkat Perlindungan Surge

Ada tiga jenis utama perangkat proteksi lonjakan arus yang umum digunakan, bergantung pada lokasi pemasangannya.

Pertama, SPD Tipe 1 mampu mengeluarkan arus petir parsial dengan bentuk gelombang 10/350µs. Hal ini membuatnya cocok untuk dipasang pada sisi suplai pintu masuk servis utama, melindungi seluruh instalasi termasuk panel servis dari tegangan lebih. Biasanya, mereka menggunakan celah percikan untuk mengarahkan gelombang ke bumi dan mencegahnya mencapai gedung.

Kedua, SPD Tipe 2 dimaksudkan untuk melindungi peralatan yang terpasang pada suatu instalasi. Mereka diposisikan di sisi beban pintu masuk layanan utama melintasi fase-netral atau fase-fase dan mencegah penyebaran tegangan lebih melalui varistor oksida logam (MOV) dengan gelombang arus 8/20µs. MOV mempertahankan resistansi yang sangat tinggi hingga terjadi lonjakan tegangan, yang pada titik ini resistansi turun drastis dan arus berlebih dapat disalurkan ke bumi.

Terakhir, SPD Tipe 3 memiliki skala yang jauh lebih kecil dan hanya boleh digunakan bersama dengan perangkat Tipe 2. Mereka dirancang khusus untuk melindungi peralatan sensitif seperti televisi dan komputer dari tegangan lebih. Gelombang tegangannya cenderung sekitar 1,5/50µs dan gelombang arus cenderung sekitar 8/20µs.

Seleksi dan Penerapan Sistem Tenaga AC SPD

Setelah menentukan Kelas SPD yang diperlukan, tegangan dan konfigurasi yang benar perlu ditentukan.

Sistem TN-C

Dalam sistem ini, konduktor pembumian netral dan pelindung digabungkan dalam satu konduktor di seluruh sistem. Konduktor ini disebut sebagai PEN, “Pelindung Bumi & Netral”. Semua bagian peralatan konduktif yang terbuka dihubungkan ke PEN.

Sistem TN-S

Dalam sistem ini, konduktor pembumian netral dan pelindung yang terpisah dijalankan di seluruh bagiannya. Konduktor Pembumian Pelindung (PE) biasanya merupakan konduktor terpisah, namun dapat juga berupa selubung logam pada kabel daya. Semua bagian peralatan konduktif yang terbuka dihubungkan ke konduktor PE.

Sistem TN-C-S

Dalam sistem ini, pasokan dikonfigurasi sesuai TN-C, sedangkan instalasi hilir dikonfigurasi sesuai TN-S. Konduktor PEN gabungan biasanya terjadi antara gardu induk dan titik masuk ke dalam gedung, dan bumi dan netral dipisahkan di Papan Distribusi Utama. Sistem ini dikenal juga dengan nama Protective Multiple Earthing (PME) atau Multiple Earthed Neutral (MEN). Konduktor PEN suplai dibumikan pada sejumlah titik di seluruh jaringan dan umumnya sedekat mungkin dengan titik tersebuttitik masuk konsumen sebaik mungkin.

SISTEM TT

Suatu sistem yang satu titik sumber energinya dibumikan dan bagian konduktif terbuka dari instalasi dihubungkan ke elektroda pembumian independen. Pasokan netral yang masuk tidak dihubungkan ke papan distribusi utama.

Dalam sistem TT, agar perangkat proteksi arus lebih (sekering dan pemutus arus) dapat beroperasi sesuai keinginan, penting bahwa SPD tidak boleh terhubung langsung dari fasa ke arde pelindung, tetapi dari fasa ke netral dan netral ke arde. Oleh karena itu, SPD Netral ke PE membawa PE ke arus impuls netral dan PE ke arus impuls fasa. SPD ini direkomendasikan untuk menjadi GDT (Gas Discharge Tube) karena karakteristik penanganan energinya yang umumnya unggul.

SISTEM TI

Suatu sistem tidak memiliki hubungan langsung antara bagian aktif dan bumi, tetapi semua bagian konduktif instalasi yang terbuka dihubungkan ke elektroda pembumian independen. Sumbernya bisa mengambang atau dibumikan melalui impedansi tinggi (untuk membatasi arus gangguan). Ini berarti bahwa selama terjadi gangguan Fase ke Bumi, sistem terus beroperasi. Hal ini terdeteksi, dan upaya pemeliharaan dimulai untuk memperbaiki kesalahan. Namun, selama waktu ini, tegangan Fase ke Bumi naik ke Jalur biasaTegangan saluran, dan SPD yang terpasang harus tahan terhadap hal ini selama ini. Sebagian besar sistem TI yang terpasang tidak menggunakan konduktor netral – peralatan diberi daya dari saluran ke saluran. Sistem TI biasanya digunakan pada instalasi lama di negara-negara seperti Norwegia dan Perancis. Ini juga digunakan dalam aplikasi khusus, seperti bangsal perawatan intensif di rumah sakit dan aplikasi industri khusus.

Koordinasi Perlindungan Surge

SPD harus memiliki tingkat perlindungan yang jauh lebih rendah daripada tegangan ketahanan impuls pengenal. SPD juga harus selalu berasal dari pabrikan yang sama.

Faktor penting yang perlu dipertimbangkan saat memasang pelindung lonjakan arus adalah panjang total kabel yang menghubungkan SPD ke instalasi. Panjangnya harus sependek mungkin, sebaiknya totalnya kurang dari 0,5m dan jangan sampai totalnya lebih dari 1m. SPD harus selalu dipasang sesuai dengan instruksi pabrik dan sebaiknya di sisi suplai RCD.