Karakteristik arrester SiC berdasarkan pengujian dan simulasi EMTP

SINAGA, Herman Halomoan, Ir. T. Haryono, MSc

2001 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Gangguan surja petir merupakan salah satu jenis gangguan yang dapat menyebabkan kerusakan peralatan sistem tenaga listrik. Salah satu alat pelindung untuk mengatasinya adalah arrester SiC tanpa sela. Supaya arrester dapat bekerja dengan optimal, karakteristik arrester SiC tanpa sela hams diketahui sebelum digunakan. Karena gangguan surja tersebut memiliki kecepatan yang beragam, maka diperlukan pengujian karakteritik arrester SiC terhadap surja dengan beragam waktu muka gelombang. Pengujian karakteristik arrester SiC tanpa sela dilakukan dengan cara mengenakan surja dengan kecepatan dan puncak surja yang bervariasi. Variasi kecepatan surja yang diuji memiliki waktu muka dan 0.5 μs sampai 29.7 μs dengan puncak 51, 52.5 dan 54 kV. Hasil pengujian ini kemudian dibandingkan dengan simulasi EMTP, dengan menggunakan model arrester ZnO tanpa sela yang diajukan IEEE WG 3.4.11. Untuk menyesuaikan dengan jenis arrester SiC dengan sela, ditambahkan sebuah saklar yang dipengaruhi tegangan yang dipasang seri dengan rangkaian model. Saklar ini digunakan untuk menirukan proses lewat denyar (sparkover) pada sela arrester SiC. Hasil pengujian memperlihatkan surja yang lebih cepat akan menghasilkan tegangan potong, residu dan ants arrester yang semakin besar.Pemotongan surja oleh arrester dapat terjadi pada ekor gelombang. Hal ini diakibatkan kelambatan waktu lewat denyar sela arrester. Peristiwa lewat denyar pada sela ini dipicu oleh proses ionisasi, dan proses ionisasi membutuhkan waktu supaya ionisasi tersebut benar-benar menjadi jembatan arus, yang akan menghubungkan terminal saluran dengan elemen SiC. Hasil pengujian arrester NHK SiC 12 kV tipe NVD untuk surja tegangan dengan waktu muka gelombang 0.5 sampai 29.7 μs dan puncak surja tegangan 51 kV adalah 38917 sampai 48142 volt untuk tegangan potong, 25467 sampai 15635 volt untuk tegangan residu dan 374.37 sampai 85.70 ampere untuk arus. Hasil simulasi arrester NHK SiC 12 kV tipe NVD untuk surja tegangan dengan waktu muka gelombang 0.5 sampai 29.7 μs dan puncak surja tegangan 51 kV yang diperoleh 50995 sampai 49005 volt untuk tegangan potong, 24672 sampai 15102 volt untuk tegangan residu dan 364.93 sampai 84.96 ampere untuk arus. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa basil pengujian dapat didekati dengan simulasi EMTP. Perbedaan simulasi EMTP dengan pengujian yang dilakukan sebesar 4.332 % untuk tegangan potong dan 3.259 %, 3.887 % untuk berturut-turut tegangan residu dan arus.

The surge disturbance is one of problem in electric power system that causes failure on the electric power system. To protect the system from this disturbances, it's could be used a gapped SiC arrester. For optimal work of the arrester, characteristic of that arrester should be known first, so the arrester would give reliable protection. Because that surge disturbance could have varying form, so it's needed to test the gapped SiC arrester with varying time front. SiC arrester test done by give varying time front and surge peak. Time front variation test from 0.5 μs to 29.7 μs with surge peak 51, 52.5 and 54 kV. The experimental result then compare to EMTP simulation, by using non-gap ZnO arrester model that proposes by IEEE WG 3.4.11. To accordance with the gapped SiC arrester, it's added a switch controlled by voltage, which connects in series with model. This switch adds to imitate the sparkover process. The experimental shows that faster surge would give sparkover voltage, residual voltage and current more high. The surge cut-off by arrester could be on tail of surge. This is cause there's a time lag to sparkover of the arrester gap. The gap sparkover initiated by ionization process, and ionization process need time to make ionization be a current-path, that would connect line terminal with the SiC valve element of the gapped SiC arrester. The arrester NHK SiC 12 kV experimental result for surge voltage for time front from 0.5 to 29.7 μs and surge voltage peak 51 kV give 38917 to 48142 volt for sparkover voltage, 25467 to 15635 volt for residual voltage and 374.37 to 85.70 ampere for current. Simulation result on arrester NI-11( SiC 12 kV for surge voltage for time front from 0.5 to 29.7 μs and surge voltage peak 51 kV give 50995 to 49005 volt for sparkover voltage, 24672 to 15102 volt for residual voltage and 364.93 to 84.96 ampere for current. Simulation results show that experimental result could be approach by EMTP simulation. The differences between EMTP simulation and experimental result are 4.332 % for sparkover voltage and 3.259 % and 3.887 % for both residual voltage and current.

Kata Kunci : arrester SiC, model arrester, SiC arrester, arrester model, EMTP