Gogeneration: LEAKAGE CURRENT

LEAKAGE CURRENT

Saya buka tulisan ini dengan mengutip kalimat akhir dari catatan dengan judul “Puang Taba dan Seleting Jauh” sebagai berikut:

Ada satu masalah yaitu mengapa pada JTM yang kita awasi ini “seleting jauh”nya (bahkan sampai beratus kilometer) tetap terlihat oleh relay overcurrent dan ground fault di GI ?. Dari cerita nyata tentang Puang Taba ini ternyata seleting jauh antara TR dan TM agak berbeda, kenapa yah ? . Okelah, tulisan kali ini kita akhiri dahulu sampai di sini, dengan sedikit penasaran. Lain kali kita lihat masalah seleting jauh di TM.

Masalah hubung singkat atau hubung tanah (“seleting”) sebahagian telah ditulis pada Catatan dengan judul “Cross Country Fault dan Sympathetic Trip”. Kali ini kita akan coba melihatnya dari sisi lain (antara lain untuk menjawab kepenasaran kita pada kutipan tulisan di atas). Kali ini kita melihat dari “Leakage Current” atau sering diartikan sebagai Arus Bocor. Apa itu?

Mari kita lihat Gambar-gambar di atas. Gambar a adalah sebuaah Isolator dan lambang Capacitor (C) di sebelahnya. Sebuah Isolator dapat dilihat sebagai sebuah Capacitor, sehingga dapat dianggap bahwa harus ada Arus capasitansinya (I_C ). Arus Capasitansi dari sebuah Capacitor murni/ideal akan mendahului tegangan V sebesar 90^O(Gambar b). Kenyataan bahwa ternyata Isolator bukan Capacitor murni, tetapi ternyata ada juga Arus boco I_R yang mengalir padanya (di dalam dan di permukaan Isolator), lihat Gambar c.

Pada Gambar c juga terlihat adanya Arus bocor I_R yang sefasa dengan tegangan V. I_C dan I_R bersama-sama dijumlahkan menjadi Arus bocor total I. Sudut ф adalah sudut antara tegangan V dan Arus bocor I.

Delta ( δ )

Sudut δ adalah Sudut antara I dan I_C, besarnya adalah 90^O dikurang ф. Tangen Delta adalah I_R dibagi I_C. Kepada teman-teman KCA di GI barangkali sering mendengar istilah Tangen Delta ini. Yang kita harapkan adalah I_Rsekecil mungkin, atau tangent delta sekecil mungkin. Apabila tangent delta besar, berarti Isolatornya mempunyai Arus bocor yang besar, dan ini tidak diinginkan. Istilah tangent delta bagi kita yang mengurus Distribusi tidak terlalu diperhatikan. Yang penting bagi kita adalah mengurangi Arus bocor ini. Saya berfikir inilah kambing hitam dari kepenasaran kita sebagaimana diuraikan di atas.

Walaupun begitu, satu hal yang barangkali yang perlu diperhatikan bahwa Arus Bocor itu kelihatannya didominasi oleh komponen I_C. Masalahnya selain Isolator, JTM yang panjang akan menghasilkan I_C yang besar. Dalam hal ini dalam memperkirakan penjumlahan arus bocor pada saat gangguan, maka I_C jauh lebih besar dari I_R (lihat juga tulisan dengan judul “Cross Country Fault dan Sympathetic Trip”).

Megger

Alat untuk mengukur Tahanan Isolasi adalah Megger. Megger membangkitkan tegangan tertetntu dan disambung ke ujung-ujung peralatan yang akan diketahui Tahanan Isolasinya.

Alat Megger inilah yang kita pakai di lapangan dan cukup menggambarkan peralatan yang akan diukur. Misalnya terjadi gangguan, maka dengan Megger kita bisa mengetahui apakah peralatan yang terganggu itu bisa dioperasikan atau tidak, cukup kita pakai standar bahwa nilai Tahanan Isolasi adalah 1 kV ≈ 1 MΩ. Jadi untuk 20 kV yang tegangan ke Netralnya = 20/√3 = 11,5 kV, mka nilai Tahanan Isolasi terendah adalah 11,5 MΩ.

Saya pikir yang kita ukur sebenarnya adalah Arus Bocor. Contoh, posisi Megger pada 1000 Volt, hasil Megger adalah 10 MΩ, maka sesuai hukum Ohm Arus bocornya (katakan Ib) adalah Ib = V/R = 1000/10.000.000 = 1/10.000 A = 0,1 mA (Ini hanya sekedar contoh saja, kalau diterapkan tegangan kerja atau 11.560 Volt, maka Arus bocor akan bertambah juga). Misalnya kita coba hitung berapa Arus Bocor untuk 100 kilometer seperti berikut:

Jarak Tiang TM = 50 meter, jadi untuk 100 km atau 100.000 meter, jumlah tiang = (100.000/50) + 1 = 2001, tentunya Isolatornya untuk satu phasa juga sebanyak 2001.

Total Arus bocor per phasa = 2001 x 0,1 = 200,1 mA atau 0,2001 Ampere. Tetapi kalau kita berasumsi bahwa kenaikan tegangan akan menaikkan arus bocor secara proporsional, maka arus bocor akan menjadi (11.560/1000) x 0,2001 A = 2,313 A (untuk 2001 Isolator/satu phasa).

Sekarang kalau semua Isolator dianggap sama, maka Nilai Arus bocor lainnya juga sama atau 2,313

A. Jika komponen Arus Kapasitansi kita masukkan, maka nilai ini akan lebih besar lagi.

Berdasarkan Teori Vektor (yang sudah sering kita bahas), jumlah Arus bocor akan menjadi Nol. Jadi IbR + IbS + IbT = 0 (vector). Ingat lagi bahwa Arus Bocor pada perhitungan ini hanya dari komponen I_R).

Beberapa ilustrasi berikut ini adalah untuk menggambarkan jumlah Arus bocor per phase yang kalau dijumlahkan secara vektor sebenarnya sama dengan Nol (dalam keadaan tanpa gangguan). Kami coba perlihatkan juga gambar vektor kalau phase T terhubung tanah (ground fault).

Pada Gambar a, jumlah Arus bocor phase R. Di bagian bawah dibuat vektor diberi nama IbR (maksudnya jumlah arus bocor phase R). Pada Gambar b, jumlah Arus bocor phase S (IbS), arah vektor tertinggal 120 derajat dari IbR. Demikian juga Gambar c (jumlah Arus bocor phase T atau IbT), vektornya tertinggal 120 derajat dari IbS. Dengan demikian jumlah vektoris Arus bocor dalam keadaan normal sama dengan Nol (periksa Gambar d). Gambar vektor sebelah kiri bawah pada Gambar d adalah keadaan pada saat phase T terhubung tanah.

Keadaan pada Saat Gangguan Hubung Tanah.

Kembali pada asumsi awal, bahwa :

1. Arus Bocor terdiri dari komponen I_C dan komponen I_R.

2. Komponen I_C jauh lebih besar (dominan) dibanding komponen I_R, mengingat bahwa selain Isolator, Jaringan akan menymbang I_Cyang cukup besar.

3. Dalam keadaan normal, jumlah vektor Arus Bocor untuk 3 phasa adalah Nol.

Kalau terjadi gangguan Hubung tanah, maka Arus Bocor yang didominasi oleh I_C akan memberi tambahan Arus Gangguan pada Phasa yang terganggu. Cerita tentang hal ini telah dituliskan pada “Cross Country Fault dan Sympathetic Trip” (lihat ke sana). Tulisan ini menambah tambahan kesimpulan pada tulisan yang lalu, yaitu selain cross-country fault dan sympathetic trip, maka pada JTM yang panjang gangguan Hubung tanah (ground fault), jauh lebih sensitif dibanding dengan JTM yang pendek. Hal ini sudah sesuai dengan pegalaman kita selama ini. Tulisan ini juga mencoba menjawab kepenasaran kita pada tulisan “Puang Taba dan seleting Jauh”.

Demikian tulisan kita kali ini, semoga bermanfaat.