Transien Listrik: Pengertian dan Jenisnya
Pengertian Transien Listrik
Transien listrik adalah lonjakan energi singkat yang muncul di saluran listrik atau data dan komunikasi di berbagai fasilitas. Gangguan ini memiliki tegangan sangat tinggi yang memicu arus besar dalam rangkaian listrik, berlangsung dari mikrodetik hingga milidetik. Sistem yang stabil seketika terganggu dan kembali lagi setelah transien mereda, kembali ke kondisi tunak.
Meskipun umumnya tidak berkekuatan besar, transien listrik tetap kritis karena dapat memengaruhi kinerja rangkaian dan perangkat interupsi atau proteksi.
Penyebab Transien pada Sistem Tenaga: Internal vs. Eksternal
Transien pada sistem tenaga, lonjakan energi singkat yang mengganggu operasi, dapat berasal dari dua sumber utama: internal dan eksternal.
Sumber Internal
- Komponen induktif: Trafo dan motor menghasilkan transien saat aliran arusnya terganggu.
- Faktor lain: Lokasi transien, ukuran sumber, waktu naik, dan konfigurasi sistem menentukan dampaknya.
Contoh:
- Peralihan kapasitor
- Gangguan arus (motor)
- Pengoperasian elektronika daya (SCR)
- Pelepasan muatan listrik statis
- Pengelasan
- Mesin fotokopi
- Kerusakan kabel atau pemutus sirkuit
- Penutupan kontak dan relai
- Startup atau pemutusan muatan
Dampak: Transien internal umumnya tidak besar, jarang meningkatkan tegangan sistem lebih dari dua kali lipat nilai normal.
Sumber Eksternal
Petir: Sumber utama transien eksternal.
Faktor lain:
- Peralihan kapasitor
- Peralihan saluran/kabel
- Peralihan transformator
- Pengoperasian sekering pembatas arus
Transien internal lebih sering terjadi daripada transien eksternal. Pengoperasian perangkat sehari-hari di dalam fasilitas dapat menghasilkan transien yang memengaruhi peralatan di sekitarnya.
Jenis Transien Pada Sistem Tenaga Listrik
Pada dasarnya, dalam sistem tenaga listrik hanya ada dua jenis transien yang dikenal, yaitu :
1. Oscillatory transient, memiliki respon transien sama seperti underdamped
2. Impulsive transient, yang merupakan perwakilan dari kondisi overdamped dan critically damped.
1.Transien Osilasi (Oscillatory Transient)
Transien osilasi adalah suatu respon lonjakan sesaat dari karakteristik arus atau tegangan tanpa mengubah frekuensi dari kondisi steady state dengan bentuk gelombang yang memiliki polaritas bolak-balik (positif dan negatif). Transien osilasi ini dapat terjadi karena adanya gangguan (fault) atau karena operasi pensaklaran (switching).
Bentuk gelombang transien osilasi sesuai dengan persamaan eksponensial dengan fungsi sinusoidal. Sama halnya dengan transien impulsif, transien osilasi juga ditinjau dari respon maksimum (Imaks atau Vmaks), waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi maksimum dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai 9 keadaan tunak.
Berdasarkan frekuensinya, Transient Oscillation dibagi menjadi 3, yaitu
- Low Frekuensi: memiliki frekuensi <5 kHz
- Medium Frekuesni: memiliki frekuensi 5-500 kHz
- High Frekuensi: memiliki frekuensi 500-5000 kHz
2. Transien Impulsif (Impulsive Transient)
Transien impulsif adalah suatu respon kondisi lonjakan sesaat karakteristik arus atau tegangan tanpa mengubah frekuensi dari kondisi tunak dengan bentuk gelombang yang memiliki polaritas searah. Bentuk gelombangnya sesuai dengan persamaan eksponensial murni. Salah satu penyebab transien impulsif adalah sambaran petir.
Transien impulsif adalah peristiwa puncak tiba-tiba tinggi yang meningkatkan tegangan atau arus tingkat baik positif atau arah negatif. Jenis peristiwa dapat dikategorikan lebih lanjut oleh kecepatan (cepat, sedang, dan lambat). Transien impulsif bisa sangat cepat peristiwa (5 nanodetik [ns] waktu naik dari steady state ke puncak impuls) dari jangka pendek durasi (kurang dari 50 nanodetik).
Berdasarkan waktu naiknya (time rise), Transient impulsive
Dibagi menjadi 3 yaitu:
- Nanosecond: memiliki time rise adalah 5 ns
- Mikrosecond: memiliki time rise adalah 1 us
- Millisecond: memiliki time rise adalah 0,1 ms