Apa Itu Surge Arrester dan Bagaimana Cara Kerjanya?

Pendahuluan

Dalam instalasi listrik, baik pada bangunan rumah, gedung perkantoran, pabrik, maupun kawasan industri, gangguan tegangan listrik dapat terjadi kapan saja. Salah satu gangguan yang cukup berbahaya adalah surge atau lonjakan tegangan listrik secara tiba-tiba.

Lonjakan tegangan ini dapat disebabkan oleh sambaran petir, gangguan jaringan listrik, proses switching pada peralatan listrik, maupun perubahan beban secara mendadak.

Jika tidak dilindungi dengan baik, lonjakan tegangan dapat merusak berbagai peralatan elektronik dan instalasi listrik, seperti panel listrik, PLC, inverter, komputer, mesin produksi, hingga sistem kontrol industri.

Salah satu perangkat yang digunakan untuk mengatasi risiko tersebut adalah Surge Arrester. Perangkat ini berfungsi sebagai sistem perlindungan terhadap lonjakan tegangan berlebih agar tidak merusak peralatan listrik yang terhubung pada instalasi.

Lalu, apa sebenarnya surge arrester dan bagaimana cara kerjanya?

Apa Itu Surge Arrester?

Surge Arrester atau sering disebut Surge Protection Device (SPD) adalah perangkat proteksi listrik yang berfungsi membatasi tegangan transien atau lonjakan tegangan sesaat yang melebihi batas normal.

Perangkat ini bekerja dengan cara mengalihkan arus lonjakan menuju sistem grounding sehingga tegangan yang diteruskan ke peralatan listrik dapat dibatasi pada tingkat yang lebih aman.

Surge arrester umumnya dipasang pada panel distribusi listrik, panel utama (Main Distribution Panel/MDP), panel subdistribusi, maupun panel khusus untuk melindungi peralatan sensitif.

Perangkat ini sangat penting digunakan pada instalasi listrik yang memiliki peralatan elektronik bernilai tinggi atau sistem kontrol yang sensitif terhadap perubahan tegangan.

Perlu dipahami bahwa surge arrester berbeda dengan MCB. MCB berfungsi melindungi instalasi dari arus lebih dan hubungan singkat, sedangkan surge arrester berfungsi melindungi instalasi dari lonjakan tegangan sesaat.

Apa Penyebab Terjadinya Lonjakan Tegangan Listrik?

Sebelum memahami cara kerja surge arrester, kita perlu mengetahui beberapa penyebab terjadinya lonjakan tegangan.

A. Sambaran petir

Petir merupakan salah satu penyebab utama terjadinya lonjakan tegangan pada instalasi listrik. Sambaran petir langsung maupun tidak langsung dapat menghasilkan energi elektromagnetik yang menimbulkan tegangan induksi pada kabel listrik dan jaringan instalasi bangunan.

B. Gangguan jaringan listrik

Gangguan pada jaringan distribusi listrik, seperti perubahan kondisi jaringan, pemutusan sambungan, dan gangguan sistem tenaga, dapat menimbulkan tegangan transien.

C. Proses switching peralatan listrik

Pengoperasian motor listrik berkapasitas besar, transformator, kapasitor bank, dan peralatan industri lainnya dapat menghasilkan lonjakan tegangan akibat proses switching.

D. Perubahan beban listrik secara mendadak

Perubahan beban yang berlangsung secara tiba-tiba dapat menyebabkan gangguan transien pada sistem tenaga listrik, terutama pada instalasi industri dengan banyak peralatan berkapasitas besar.

Bagaimana Cara Kerja Surge Arrester?

Pada kondisi normal, surge arrester berada dalam kondisi tidak menghantarkan arus lonjakan secara signifikan. Ketika terjadi lonjakan tegangan melebihi ambang kerjanya, komponen proteksi di dalam perangkat akan berubah karakteristik sehingga menyediakan jalur untuk mengalihkan arus lonjakan menuju grounding.

Berikut tahapan cara kerjanya:

1. Kondisi tegangan normal

Ketika tegangan listrik berada dalam kondisi normal, surge arrester memiliki impedansi tinggi sehingga tidak mengalirkan arus surge secara signifikan ke grounding.

2. Terjadi lonjakan tegangan

Ketika terjadi sambaran petir atau gangguan switching, tegangan pada instalasi dapat meningkat secara tiba-tiba.

3. Surge arrester mulai bekerja

Komponen internal, seperti MOV (Metal Oxide Varistor), akan berubah menjadi lebih konduktif ketika tegangan mencapai karakteristik kerjanya.

4. Arus lonjakan dialihkan ke grounding

Arus lonjakan dialirkan melalui jalur proteksi menuju sistem grounding sehingga energi surge tidak seluruhnya masuk ke peralatan listrik.

5. Tegangan kembali normal

Setelah lonjakan tegangan berlalu, surge arrester kembali ke kondisi impedansi tinggi dan sistem listrik dapat beroperasi secara normal, selama perangkat tidak mengalami kerusakan.

Dengan demikian, surge arrester membantu membatasi tegangan lebih yang diteruskan ke peralatan listrik.

Jenis-Jenis Surge Arrester Berdasarkan Fungsinya

Berdasarkan standar IEC 61643-11, perangkat SPD untuk instalasi tegangan rendah dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan kemampuan dan lokasi penggunaannya.

A. Surge Arrester Tipe 1

Surge arrester tipe 1 digunakan untuk melindungi instalasi dari arus impuls petir dengan karakteristik gelombang 10/350 µs.

Umumnya dipasang pada panel utama bangunan yang memiliki risiko masuknya sebagian arus petir melalui sistem suplai listrik.

Kelebihan:

• Dirancang untuk menangani arus impuls petir yang besar.

• Cocok untuk bangunan dengan sistem proteksi petir eksternal.

• Memberikan perlindungan pada sisi awal instalasi listrik.

B. Surge Arrester Tipe 2

Surge arrester tipe 2 berfungsi melindungi instalasi listrik dari tegangan lebih transien akibat induksi petir maupun proses switching.

Biasanya dipasang pada panel distribusi utama maupun panel subdistribusi.

Kelebihan:

• Cocok untuk berbagai jenis instalasi listrik.

• Melindungi peralatan listrik dari lonjakan tegangan.

• Dapat digunakan sebagai perlindungan lanjutan setelah SPD tipe 1.

C. Surge Arrester Tipe 3

Surge arrester tipe 3 digunakan sebagai perlindungan tambahan yang dipasang lebih dekat dengan peralatan elektronik sensitif.

Contohnya pada perangkat komputer, sistem kontrol, peralatan komunikasi, dan perangkat elektronik lainnya.

Kelebihan:

• Memberikan perlindungan tambahan pada peralatan sensitif.

• Dapat dipasang dekat dengan beban.

• Membantu mengurangi tegangan sisa yang mencapai peralatan.

Penggunaan tipe 1, tipe 2, dan tipe 3 dapat dikombinasikan untuk membentuk sistem proteksi bertingkat sesuai kebutuhan instalasi.

Mengapa Surge Arrester Harus Terhubung dengan Grounding Sistem?

Salah satu komponen penting dalam sistem proteksi surge arrester adalah grounding sistem.

Grounding berfungsi menyediakan jalur pelepasan arus gangguan atau arus surge menuju bumi melalui sistem pembumian yang dirancang dengan baik.

Tanpa grounding yang baik, kinerja surge arrester dapat menjadi tidak optimal. Tegangan sisa yang diteruskan ke peralatan juga dapat meningkat akibat impedansi jalur pembumian dan kabel penghubung.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam instalasi grounding untuk surge arrester antara lain:

• Menggunakan ukuran kabel konduktor sesuai standar dan kemampuan perangkat.

• Meminimalkan panjang kabel penghubung surge arrester ke grounding.

• Menghindari jalur kabel yang terlalu banyak belokan.

• Memastikan sambungan kabel dan terminal terpasang dengan kuat.

• Memastikan sistem grounding memiliki impedansi yang sesuai dengan desain proteksi.

• Melakukan pengukuran dan pemeriksaan sistem grounding secara berkala.

Perlu diketahui bahwa nilai resistansi grounding yang rendah saja tidak otomatis menjamin perlindungan surge yang optimal. Impedansi jalur, panjang konduktor, kualitas sambungan, dan koordinasi perangkat proteksi juga sangat berpengaruh.

Apa Dampaknya Jika Instalasi Listrik Tidak Menggunakan Surge Arrester?

Tanpa perlindungan terhadap lonjakan tegangan, instalasi listrik memiliki risiko mengalami kerusakan akibat tegangan transien.

Berikut beberapa dampak yang mungkin terjadi:

1. Kerusakan peralatan elektronik

Lonjakan tegangan dapat merusak komponen elektronik yang sensitif, seperti power supply, komputer, dan perangkat komunikasi.

2. Kerusakan mesin industri

Peralatan seperti inverter, PLC, sensor, dan sistem kontrol mesin dapat mengalami gangguan bahkan kerusakan permanen.

3. Gangguan operasional produksi

Kerusakan komponen listrik dapat menyebabkan mesin berhenti beroperasi sehingga mengganggu proses produksi.

4. Meningkatnya biaya perawatan

Kerusakan peralatan akibat lonjakan tegangan dapat meningkatkan biaya perbaikan maupun penggantian komponen.

5. Risiko gangguan sistem kelistrikan

Lonjakan tegangan dapat memengaruhi sistem distribusi dan perangkat pendukung lainnya apabila tidak dilengkapi proteksi yang memadai.

Bagaimana Cara Memilih Surge Arrester yang Tepat?

Pemilihan surge arrester tidak boleh dilakukan secara sembarangan. Perangkat harus disesuaikan dengan karakteristik instalasi listrik dan tingkat risiko bangunan.

Beberapa hal yang harus diperhatikan adalah:

Selain itu, perlu diperhatikan kesesuaian standar produk, sistem koordinasi proteksi, kapasitas pemutus cadangan (backup protection), serta petunjuk instalasi dari produsen.

Kesimpulan

Surge arrester merupakan salah satu perangkat penting dalam sistem proteksi instalasi listrik yang berfungsi melindungi peralatan dari lonjakan tegangan sesaat akibat sambaran petir, gangguan jaringan, maupun proses switching.

Cara kerjanya adalah dengan membatasi tegangan lebih dan mengalihkan arus lonjakan melalui jalur proteksi menuju sistem grounding.

Penggunaan surge arrester sangat direkomendasikan pada bangunan rumah, gedung bertingkat, perkantoran, fasilitas industri, dan instalasi yang menggunakan peralatan elektronik sensitif.

Namun, perlu diingat bahwa surge arrester bukan pengganti sistem penangkal petir eksternal. Keduanya memiliki fungsi yang berbeda tetapi saling melengkapi.

Sistem proteksi yang optimal harus mengintegrasikan penangkal petir eksternal, grounding sistem, bonding, dan surge arrester yang sesuai dengan kebutuhan instalasi.

PT Plasma Grup Indonesia menyediakan layanan instalasi penangkal petir, grounding sistem, serta pekerjaan proteksi kelistrikan untuk kebutuhan rumah, gedung, industri, maupun berbagai proyek di seluruh Indonesia.

Dengan perencanaan dan instalasi yang tepat, risiko kerusakan peralatan akibat sambaran petir dan lonjakan tegangan dapat diminimalkan.

Rekomendasi SEO Artikel

Saran internal link untuk website:

• Fungsi dan Cara Kerja Penangkal Petir.

• Mengapa Nilai Resistansi Grounding Harus Serendah Mungkin?

• Apa Bedanya Proteksi Penangkal Petir dan Proteksi Arrester?

• Bagaimana Cara Memasang Grounding Sistem yang Baik dan Optimal?

Artikel ini juga dapat dikembangkan menjadi materi edukasi bergambar untuk website PT Plasma Grup Indonesia.