Pengaruh Inrush Current pada Proteksi Transformer

Pengaruh Inrush  Current pada Proteksi Transformator - Transformator merupakan komponen utama dalam transfer energi listrik pada sebuah Sistim Kelistrikan, sehingga dibutuhkan pengaturan proteksi yang stabil , handal untuk menjaga kelancaran operasional pada suatu sistim.

Seringkali dialami bekerjanya fungsi proteksi transformator yang tidak sesuai  dengan yang direncanakan (mal-trip) sehingga menggangu operasional sistim kelistrikan secara keseluruhan. Salah satu penyebabnya adalah efect dari Inrush Current. Pada postingan kali ini, kita akan coba bahas pengaruh Inrush Current terhadap Proteksi Transfomator.

Apa itu Inrush Current ?
Sebagaima kita ketahui, kejadian Inrush Current merupakan fenomena arus yang biasa timbul pada sebuah peralatan listrik, dalam hal ini yang kita bahas adalah transformator.  Ketika sebuah transformator di beri tegangan (energized) pada kondisi tanpa beban (no-load), arus dengan jumlah yang sangat besar yang nilainya bisa mencapai 3 - 60 kali dari rating arus transformator akan mengalir ketika sebuah transformator tersebut di on kan, sehingga dapat mengaktifkan (trigger) Proteksi untuk meng-off-kan (trip) tranformator.

Aktifnya proteksi untuk meng-off-kan transformator tersebut merupakan sebuuah "Mal-Trip" karena bukanlah trip yang kita inginkan ketika kita melakukan penyetingan parameter proteksi untuk keamanan operasional transformator tersebut.

Dikarenakan arus yang sangat besar dengan durasi terntu mengalir pada saat transformator tersebut di-energized, maka setting proteksi yang telah kita tetapkan sebelumnya akan bereaksi dengan mengeditenfikasi arus yang sangat besar tersebut sebagai suatu arus gangguan.

Umumnya proteksi yang aktif ketika terjadinya inrush current adalah Proteksi untuk Over Current (arus lebih) dan Proteksi untuk Differensial Transformator.

Kenapa Inrush Current timbul ?
Pada kondisi normal, ketika tansfomator di-energized, arus eksitasi akan mengalir dengan nilai lebih kurang 5% dari rating arus transformator. Namun besarnya arus eksitasi tidak selalu 5%, karena dipengaruhi beberapa kondisi tertentu yang menyebabkan arus eksitasi tersebut bisa naik menjadi 3 - 60 kali dari rating transformator itu sendiri. Hal in dikarenakan ketika arus eksitasi mengalir, tranformator bekerja pada wilayah saturasi sehingga menyebabkan arus eksitasi tersebut menjadi besar dengan durasi waktu yang cukup panjang untuk mengaktifkan proteksi transformator. Hal inilah yang kita maksud dengan Inrush Current

Besarnya arus eksitasi dan lamanya arus tersebut dipengaruhi oleh faktor - faktor sebagai berikut :
1. Sudut arus input ketika switching transfomator itu dilakukan.
2. Besar kecilnya residual flux yang ada pada inti transformator
3. Karakteristik saturasi inti transformator
4. Impedansi Transformator.

Kombinasi keempat faktor diatas akan menimbulkan Inrush Current, yang dapat menyebabkan terjadinya "Mal-Trip"

Read more »

Proteksi Arus Motor - Overcurrents

Overcurrents (Arus Lebih) - Overcurrent (Arus Lebih) merupakan arus yang mengalir pada suatu rangkaian melebihi dari arus normal ketika beban penuh yang mengalir pada rangkaian motor tersebut. Overcurrent itu sendiri dapat terjadi dikarenakan overload (kelebihan beban) maupun short circuit (hubungan singkat) yang terjadi pada rangkaian. Pada rangkaian listrik untuk sebuah motor, over current (arus lebih) yang timbul merupakan arus yang yang mengalir kepada rangkaian  yang besarnya melebihi arus normal motor tersebut ketika motor dibebani penuh atau lebih dikenal dengan Full Load Amps (FLA).

Arus short-circuit (Arus hubung singkat) merupakan arus overcurrent (arus lebih) yang sangat besar melebihi arus normal beban penuh yang mengalir pada sebuah rangkaian motor.  Arus ini akan mencari jalan terpendek disekitar jalur distribusi maupun disekitar beban untuk kembali kesumber. Baik arus overload maupun short circuit dapat menyebabkan kerusakan pada motor.

Gangguan phasa, kelebihan beban, kondisi locked rotor merupakan beberapa kejadian yang dapat dicegah melalui alat proteksi (protective devices). Apabila sebuah motor dibiarkan beroperasi tanpa perlindungan, ada kemungkinan motor akan beroperasi terus menerus pada kondisi abnormal. Beroperasinya motor pada kondisi abnormal akan menyebabkan arus yang mengalir kemotor tesebut cukup besar dan dapat merusak motor itu sendiri, seperti overheating ataupun kerusakan bahan isolasinya. Setting proteksi yang tepat yang diterapkan pada sebuah motor dapat memperpanjang umur pakai sebuah motor. Karakteristik dari sebuah motor sangat menentukan ketepatan settingan proteksi yang akan diterapkan pada motor tersebut.

Motor Starting Currents (Arus Start Motor)
Ketika motor AC dioperasikan, akan muncul arus inrush current yang sangat besar pada setengah siklus pertama gelombang. yang nilainya bisa 20 kali dari arus normal motor ketika dibebani penuh. Setelah setengah siklus pertama tersebut, motor akan mulai berputar dan arus listrik akan turun menjadi 4 sampai 8 kali dari arus normal selama beberapa detik. Setelah motor mencapai putaran normalnya, arus tersebut akan turun mencapai arus normalnya. Karakteristik starting sebuah motor dapat dilihat seperti pada kurva berikut ini :

Disebabkan arus inrush, motor harus lah  membutuhkan alat proteksi khusus yang dapat tahan terhadap arus lebih dikarenakan arus starting yang bersifat temporer.

Read more »