PERFORMANCE STUDY OF OVERVOLTAGE CUTTING BY LIGHTNING ARRESTER DUE TO LIGHTNING INDUCTION
Bilah Samping Artikel
Read Counter : 201
Download : 41
Isi Artikel Utama
Abstrak
Lightning disturbances often cause induced overvoltages on 20 kV medium voltage distribution overhead lines, which can shorten equipment life and trigger power outages. This study aims to evaluate the cutting performance of two types of lightning arresters made of ceramic and polymer in reducing lightning-induced voltage surges through high-voltage impulse testing in the laboratory. The tests replicated standard impulse waves and were conducted in stages at 20 kV, 30 kV, 40 kV, and 50 kV levels, with each level repeated several times for data reliability. The main parameters analyzed included the measured peak voltage, response time (μs), and the cutting percentage compared to unprotected conditions, based on validated oscilloscope readings (time/div and volt/div). The results showed that both arresters reduced the induced voltage in most test scenarios, with the highest effectiveness occurring at 30 kV impulses. Quantitatively, ceramic arresters achieve a cutoff of 0.39–4.17 V (2.27–22.3%), while polymer arresters achieve 1.46–4.67 V (8.44–24.97%), and at 20 kV no significant cutoff is observed. In general, the performance of polymer lighting arresters is better than ceramic lighting arresters, which indicates the ability of polymer materials and housing designs to maintain lower residual voltages when facing fast transients
Abstrak
Gangguan petir seringkali menimbulkan tegangan lebih terinduksi pada saluran udara distribusi tegangan menengah 20 kV yang berakibat memperpendek umur peralatan dan memicu pemadaman listrik. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi kinerja pemotongan dua tipe lightning arrester berbahan keramik dan berbahan polimer dalam mereduksi lonjakan tegangan akibat induksi petir melalui pengujian impuls tegangan tinggi di laboratorium. Pengujian mereplikasi gelombang impuls standar dan dilakukan bertingkat pada level 20 kV, 30 kV, 40 kV, dan 50 kV dimana setiap level diulang beberapa kali untuk reliabilitas data. Parameter utama yang dianalisis meliputi tegangan puncak terukur, respons waktu (μs), serta persentase pemotongan terhadap kondisi tanpa proteksi, berdasarkan pembacaan osiloskop yang telah divalidasi (time/div dan volt/div). Hasil menunjukkan kedua arrester menurunkan tegangan induksi pada sebagian besar skenario uji, dengan efektivitas tertinggi muncul pada impuls 30 kV. Secara kuantitatif, arrester keramik mencapai pemotongan 0,39–4,17 V (2,27–22,3%), sedangkan arrester polimer 1,46–4,67 V (8,44–24,97%) dan pada tegangan 20 kV tidak teramati pemotongan berarti. Secara umum kinerja lighting arrester polimer lebih baik dibandingkan lighting arrester berbahan keramik, yang mengindikasikan kemampuan material dan rancangan housing polimer untuk menjaga tegangan residual lebih rendah saat menghadapi transien cepat
Rincian Artikel
Bagian
Artikel ini berlisensiCreative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Hak Penulis
Sebagai Penulis Jurnal, Anda memiliki hak untuk berbagai kegunaan untuk artikel Anda, termasuk penggunaan oleh institusi atau perusahaan yang mempekerjakan Anda. Hak penulis dapat dilaksanakan tanpa perlu izin khusus. Penulis yang menerbitkan dalam jurnal TESLA: Jurnal Teknik Elektro memiliki hak luas untuk menggunakan karya-karya mereka untuk tujuan pengajaran dan ilmiah tanpa perlu mencari izin, termasuk: digunakan untuk pengajaran di kelas oleh penulis atau lembaga penulis dan presentasi di pertemuan atau konferensi dan mendistribusikan salinan kepada peserta; gunakan untuk pelatihan internal oleh perusahaan penulis; distribusi ke kolega untuk penggunaan penelitian mereka; digunakan dalam kompilasi karya penulis selanjutnya; termasuk dalam tesis atau disertasi; penggunaan kembali sebagian atau kutipan dari artikel dalam karya lain (dengan pengakuan penuh atas artikel final); persiapan karya turunan (selain untuk tujuan komersial) (dengan pengakuan penuh atas artikel akhir); posting sukarela di situs web terbuka yang dioperasikan oleh penulis atau lembaga penulis untuk tujuan ilmiah (harus mengikuti CC dengan Lisensi SA).
Penulis dapat menyalin dan mendistribusikan ulang materi dalam media atau format apa pun, dan mencampur, memodifikasi, dan membuat materi untuk tujuan apa pun, bahkan secara komersial, tetapi mereka harus memberikan kredit yang sesuai (mengutip artikel atau konten), memberikan tautan ke lisensi, dan menunjukkan jika ada perubahan. Jika Anda mencampur, memodifikasi, atau membuat materi, Anda harus mendistribusikan kembali kontribusi Anda di bawah lisensi yang sama seperti aslinya.
Perjanjian Transfer Hak Cipta (untuk Penerbitan)
Penulis yang mengirimkan naskah melakukannya dengan pemahaman bahwa jika diterima untuk publikasi, publikasi hak cipta dari artikel tersebut akan diberikan / ditransfer ke TESLA: Jurnal Program Studi Teknik Elektro dan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara sebagai Penerbit Jurnal. Setelah menerima artikel, penulis akan diminta untuk menyelesaikan 'Perjanjian Transfer Hak Cipta' (lihat informasi lebih lanjut tentang ini). E-mail akan dikirim ke penulis terkait yang mengkonfirmasi penerimaan naskah beserta formulir 'Perjanjian Transfer Hak Cipta' dengan versi online dari perjanjian ini.
TESLA: Jurnal Teknik Elektro dan Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara, Editor dan Dewan Penasihat Nasional dari Dewan Penasihat, berupaya sebaik mungkin untuk memastikan bahwa tidak ada data, pendapat, atau pernyataan yang salah, menyesatkan, opini atau pernyataan diterbitkan dalam jurnal. Dengan cara apa pun, isi artikel dan iklan yang diterbitkan dalam TESLA: Jurnal Teknik Elektro adalah tanggung jawab tunggal dan eksklusif masing-masing penulis dan pengiklan.
Ingat, meskipun kami meminta transfer hak cipta, penulis jurnal kami tetap (atau diberikan kembali) hak ilmiah yang signifikan seperti yang disebutkan sebelumnya.
Formulir Copyright Transfer Agreement (CTA) dapat diunduh di sini: [TESLA Copyright Transfer Agreement Form (CTA): Journal of Electrical Engineering 2020]
Formulir hak cipta harus ditandatangani secara elektronik dan dikirim ke Kantor Editorial dalam bentuk email asli di bawah ini:
Ir. Wahidin Wahab, MSc, PhD. (Pemimpin Redaksi)
Kantor Editorial TESLA: Jurnal Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara
Jl. Letjen S. Parman No. 1 Grogol Petamburan, Jakarta Barat, Indonesia 11440
Tel: 085156207206 (a.n Sofyan maulana)
E-mail: tesla@ft.untar.ac.id
Cara Mengutip
Referensi
[1] IEEE Standard 1410-2010, IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, 2010.
[2] IEC 60071-4, Insulation Coordination – Part 4: Guide to the Selection of Insulation Levels, 2019.
[3] F. Giraudet, “Line surge arresters: Applications, designs, trends, monitoring and recommendations,” INMR, 2017.
[4] B. Robben, “Reducing clearances by integration of externally gapped line arresters on HV transmission lines,” Siemens AG, 2019.
[5] B. G. Halasz et al., “Behavior of spark gaps with different gap distances,” IEEE Electrical Insulation Conference (EIC), 2017.
[6] L. I. C. Jimenez and M. Rock, “Surface breakdown voltage of creeping discharge spark gap using POM,” ICLP/SIPDA Conference Proceedings, 2021.
[7] P. Duan et al., “Evaluation of lightning-induced overvoltage on a 10 kV distribution line,” High Voltage, vol. 9, no. 2, pp. 356–366, 2024.
[8] L. Zhang et al., “Indirect lightning performance of 10-kV overhead distribution lines,” Frontiers in Energy Research, 2024.
[9] T. E. Tsovilis and Z. Topcagic, “DC overload behavior of varistor-based surge protective devices,” IEEE Transactions on Power Delivery, 2020.
[10] N. Novizon et al., “Power loss estimation of polymeric housing surge arrester using leakage current and temperature approach,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019.
[11] Z. Topcagic and T. E. Tsovilis, “Varistor electrical properties: Microstructural effects,” Elsevier Reference Module, 2020.
[12] IEC 60060-1:2010, High-Voltage Test Techniques – Part 1: General Definitions and Test Requirements, 2010.
[13] E. Kuffel, W. S. Zaengl, and J. Kuffel, High Voltage Engineering: Fundamentals, Butterworth-Heinemann, 2000.
[14] IEC 60071-1, Insulation Coordination – Part 1: Definitions, Principles, and Rules, 2019.
[15] P. Duan et al., “Evaluation of lightning-induced overvoltage on a 10 kV distribution line,” High Voltage, vol. 9, no. 2, pp. 356–366, 2024.
[16] N. Novizon et al., “Power loss estimation of polymeric housing surge arrester using leakage current and temperature approach,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019.
[17] Z. Topcagic and T. E. Tsovilis, “Varistor electrical properties: Microstructural effects,” Elsevier Reference Module, 2020.
[18] L. Zhang et al., “Indirect lightning performance of 10-kV overhead distribution lines,” Frontiers in Energy Research, 2024.
[19] IEC 60099-4, Surge Arresters – Part 4: Metal-Oxide Surge Arresters Without Gaps for A.C. Systems, 2019.
[20] L. I. C. Jimenez and M. Rock, “Measurements of surface breakdown voltage of creeping discharge spark air gap,” ICLP Proceedings, 2021.
[21] T. E. Tsovilis and Z. Topcagic, “DC overload behavior of low-voltage varistor-based surge protective devices,” IEEE Transactions on Power Delivery, 2020.
[22] IEC 60071-2, Insulation Coordination – Part 2: Application Guide, 2019