![Characteristic Lightning Current and Its Impact [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/characteristic-lightning-current-and-its-impact.jpg)
7 0 3 MB
CHARACTERISTIC LIGHTNING STRIKE & ITS IMPACT Edited by: DR. Ir. Djoko Darwanto
POSITIVE UPWARD FLASH
Toronto CN Tower, Canada
CG flash
Side Flash on Telecommunication Tower
Lightning impact in a mountain
Lightning Impact on overhead line
Characteristic of Lightning Current and its Impact;
Impuls Petir dan Parameternya
Prosentase Frekuensi Nilai Arus Puncak Pada Kanal Petir
Parameter Impuls Petir dan Dampaknya PARAMETER ARUS PUNCAK Î
KECURAMAN S = dI/dt
MUATAN Q = ∫ I dt
ENERGI W/R = ∫ I2 dt
150 .... 3000 As
2,5 ... 10 MJ/Ω
Pelelehan
Pemanasan Konduktor
Nilai tipikal:
2 ... 200 kA
2 ... 200 kA/s
Akibat Pada Titik Sambar:
Kenaikan Tegangan
Tegangan Induksi Ui = Ku * S
Contoh
î = 200 kA
S = 200 kA/μs
RE = 5Ω
a = 10 m
û = 1000 kV
b = 0,1 m/10 m ui = 40 V/216 kV
Muatan 300 As melelehkan alumunium tebal 5 mm
Energi petir 10 MJ/Ω melelehkan kawat baja 10 mm2 dan kawat tembaga 25 mm2
EMC AND COUPLING MECHANISM
Lightning Current Parameters according to IEC 62305 Parameter
S712
Level Proteksi I
II
III-IV
Arus Impuls I (kA)
200
150
100
Energi spesifik W/R (MJ/)
10
5,6
2,5
Muatan Q Impuls (As)
100
75
50
Muatan Q Waktu lama (As)
200
150
100
Effektivität
98%
95%
80 - 90%
712-c.ppt / 27.01.98
KOPLING GALVANIK TEGANGAN PETIR PADA SUATU INSTALASI LEVEL PROTEKSI
AMPLITUDO ARUS KA
I
200
II
150
III - IV
100
i î
Lit.: IEC 61024-1-1
t
Bentuk gelombang 10 / 350 µs
ûE = î · Rst R st S88
Contoh:
ûE = 100 kA · 1 Ohm = 100 kV 88.ppt / 23.01.98 /
Tegangan langkah pada tanah akibat sambaran petir
Distribusi tegangan sambaran Petir pada tanah homogen
GALVANIC COUPLING Lightning Voltage for a System Lightning Prot. Level I II III - IV
Current amplitude kA 200 150 100
Ref.: IEC 62305
i
î
wave form 10 / 350 µs
PEB
Rst
t
ûE = î · Rst Example: ûE = 100 kA · 1.Ω = 100 kV 27.06.06 / 88e_a
GALVANIC COUPLING Lightning Voltage in a Building 100 kA
20 kV
230 V
100 kV
100 kV
230 V 100 kV 1
21.06.06 / 1500e
KOPLING GALVANIK TEGANGAN PETIR DIDALAM SUATU BANGUNAN
100 kA
230 V
100 kV
230 V
100 kV
100 kV 1
S1500
1500.ppt / 27.01.98
Strike into Building 1 Surge Damage in Building 1 and 2
i1
U1 some 100 kV
i2
U2 U2 some 0 Volt 10 kV 21.06.06 / 341e
INDUCTIVE COUPLING
data socket sutlet induction loop
power socket outlet
IT network power supply
Lit.: ...
21.06.06 / 464e
SITE PLAN OF A RESIDENCE DAMAGED BY LIGHTNING
Lightning Strike
Neighbouring Building
Telephone Line
Power Cable Lit.: Hasse, P.: Überspannungsschutz für Niederspannungsanlagen, TÜV - Verlag GmbH, Köln, 1998
034
460e.ppt / 03.11.98 / ESC
Sambaran Petir di Gedung 1 Kerusakan Akibat Tegangan Lebih di Gedung 1 dan 2
i Gedung
1
Gedung
2
Saluran penghubung
i1
S341
U1 beberapa 100 kV
i2
U2 beberapa 10 kV
341-c.ppt / 20.01.98
BAHAYA AKIBAT PROPAGASI TEGANGAN LEBIH
100 kA
beberapa 100 kV
beberapa 10 kV
beberapa 10 kV
60 V
Saluran telekomunikasi
Saluran telekomu 230V
beberapa kA
beberapa 10 kA
beberapa 10 kA
beberapa kA
230 V~
Wasser / Gas beberapa
beberapa kA beberapa
beberapa kA beberapa
beberapa kA
Tegangan Bumi Akibat Sambaran Petir
LIGHTNING DISCHARGES Direct or close lightning strike: 1
1a
1b
Striking of external lightning protection system, process structure (in industrial plants), cables etc. Voltage drop at the impulse L1 earthing resistance Rst L2 Induced voltage in loops
1
2a 20 kV
L3 PEN
Distant lightning Strike:
2c
2a
2b
1b IT network
2b
1a
Rst
power supply
2c
Strike into mediumvoltage overhead lines
Surge travelling waves on overhead lines due to cloud-to-cloud lightning Fields of the lightning channel 21.06.06 / 535e_a
Kurva Tegangan Induksi Petir Tegangan Induksi Pada Loop Penghantar Turun
Kecuraman Arus Petir max. induced voltage
ûs = ku2 • (
)
di dt
Calculation example a
s
i a ûs
i
(di/dt) max.
dimensions
ûs
100 kA/µs s ku2
a = 10 m = 1m V = 5000 kA/µs
500 kV
ku = Conversion factor loop di/dt = Lightning current rate of rise
Tegangan Induksi Petir Pada Loop
Kuat Medan Magnetik pada Loop Pada Dimensi dan Jarak Berbeda
MAXIMUM INDUCED VOLTAGES IN INSTALLATION LOOPS max. induced voltage
ûs = ku2 • (
di dt
)
Calculation example a
s
i
a ûs
i
(di/dt) max.
dimensions
ûs
100 kA/µs s ku2
a = 10 m = 1m V = 5000 kA/µs
500 kV
ku = Conversion factor loop di/dt=Lightning current rate of rise
21.06.06 / 91e_a
MAXIMUM INDUCED VOLTAGES IN INSTALLATION LOOPS
max. induced voltage
ûs = ku3 • l • ( di ) dt Calculation example b l
ûs B
max.
i
(di/dt) max.
dimensions
ûs
i
100 kA/µs s l ku3
b = = =
600 V
s
= 1 10 0.6
3 mm m m
V m • kA/µs
ku = Conversion factor loop di/dt = Lightning current rate of rise 21.06.06 / 91e_b
OVERVOLTAGE DUE LIGHTNING STRIKE 1
Sambaran langsung/dekat: Sambaran pada proteksi petir eksternal, scafolding, kabel dll.
1a
Tegangan jatuh tahanan tanah impuls Rst
1b
Induksi tegangan pada rangkaian loop
1
L1 L2 L3 PEN
2b 2a 20 kV
2c
2a
1b 2b
1a Rst
Jaringan teknik informasi S535
2c
Jaringan suplai daya listrik
Sambaran jauh: Sambaran pada jaringan tegangan menengah Gelombang berjalan pada saluran udara TM akibat sambaran petir awan ke awan Medan suatu kanal petir
535.ppt/16.07.98 / O
KOPLING GALVANIS DAMPAK SAMBARAN PETIR LANGSUNG
PAS 1
PAS 2
PROTEKSI TEGANGAN LEBIH AKIBAT KOPLING GALVANIS KAWAT SINYAL – BUMI
PEB 1
S1822_b
PEB 2
1822.ppt / 16.03.98 / E
KOPLING INDUKTIF
Zona Proteksi Petir 0A
Zona Proteksi Petir 0B
Loop Induksi Jaringan teknik informasi
PEB
Proteksi Petir Eksternal
Stopkontak data
Stopkontak listrik
Jaringan suplai listrik S46
464-5-b.ppt / 20.01.98
TEGANGAN LEBIH INDUKSI MAKSIMAL PADA LOOP INSTALASI Loop Instalasi
Induksi tegangan maksimal
ûs = ku2 • (
di dt
)
Contoh perhitungan
ûs
s
a
S91_
(di / dt) max. dimensi
ûs
100 kA/µs s ku2
500 kV
a = 10 m = 1m = 5000
V m · kA/µs
91-1-c.ppt / 20.01.98 /
TEGANGAN INDUKSI MAKSIMAL PADA LOOP INSTALASI Loop instalasi
Tegangan induksi maksimum ûs = ku3 ·
l·
di dt max.
b Contoh perhitungan
ûs
l
S91_b
s
(di / dt) max. Maße
ûs
100 kA/µs s l ku3
600 V
b = 3 mm = 1 m = 10 m V = 0,6 m · kA/µs
91-1-c.ppt / 20.01.98 / OB
INDUKSI TEGANGAN AKIBAT SAMBARAN PETIR PADA JARAK: 0,1; 1 und 10 km
Jarak dari Titik sambar petir
Medan listrik vertikal
km
V/m
V
10
110
20
1
1100
200
11000
2000
0,1
738c
Induksi tegangan pada kawat 1 m
k:\pm-01\folien\powerpnt\738/
(Indirect Lightning Interferences, Switching Operations)
induction loop
no shield, large coupling surface
induction loop
induction loops
single-ended shield earthing, large coupling surface
double-ended shield earthing, reduced coupling surface 21.06.06 / 2312e_k
PENYEBAB TEGANGAN LEBIH KAWAT SINYAL - TANAH Kopling Induktif: akibat sambaran petir tidak langsung, pengoperasian saklar
LOOP INDUKSI
S1824_a
1824.ppt / 16.03.98 / ESC
PROTEKSI TEGANGAN LEBIH PADA KOPLING INDUKTIF KAWAT SINYAL - TANAH
S1824_b
1824.ppt / 16.03.98 / E
TERJADINYA TEGANGAN LEBIH ANTARA KAWAT SINYAL - TANAH Kopling induktif dan pnghubungan sambungan mantel yang salah (tidak impedansi rendah)
S1826_a
1826.ppt / 09.03.98 / E
PROTEKSI TEGANGAN LEBIH KAWAT SINYAL - TANAH
Penggunaan Peralatan Proteksi Pada Penghubungan Sambungan yang Tidak Impedansi Rendah
Proteksi tegangan lebih (Kawat Sinyal-Bumi) Penghungan sambungan mantel dengan impedansi rendah, merata
S1826_b
1826.ppt / 09.03.98 / E
Proteksi tegangan lebih pada kopling induktif kawat sinyal-kawat sinyal
S1825_b
1825.ppt / 16.03.98 / E
INDUKSI TEGANGAN MAKSIMAL PADA LOOP INSTALASI
Loop instalasi
Tegangan induksi maksimal di ûs = ku3 · l · dt
max.
b Contoh perhitungan
ûs
l
s
(di / dt) max. Ukuran
ûs
100 kA/µs s l ku3
600 V
b = 3 mm = 1 m = 10 m = 0,6
KOPLING KAPASITIF
KANAL PETIR Saluran sinyal Gedung 2
Gedung 1 Alat 1
Alat 2
PEB 1 Arus terkopling
S180
PEB 2
180.ppt / 23.01.98 /
PENYEBAB TEGANGAN LEBIH KOPING KAPASITIF AKIBAT SAMBARAN PETIR TIDAK LANGSUNG KAWAT SINYAL TANAH
C
C
C
C PEB 2
PROTEKSI TEGANGAN LEBIH KOPLING KAPASITIF KAWAT SINYAL - TANAH
PEB 2
PROTEKSI TEGANGAN LEBIH KOPLING KAPASITIF KAWAT SINYAL - TANAH
PEB 2
Zones Concept air-termination system LPZ 0 A
LEMP
LPZ 0 B M
air ventilation
LPZ 0 A
LPZ 1 LEMP
spatial shield
down-conductor system
Lightning equipotential bonding Lightning current arrester (SPD Type 1) Local equipotential bonding Surge arrester (SPD Type 2, SPD Type 3)
terminal device
LPZ 3 LEMP
LPZ 0 B
LPZ 2
I.v. power supply system SEMP
IT system
LPZ 2
LPZ 1
foundation earthing electrode
LPZ 0 C
steel reinforcement 21.06.06 / 659e_d
Muatan Arus Petir
Kurva Arus Sambaran Pertama (Atas) dan Sambaran Susulan (Bawah
Logam Meleleh Akibat Muatan Arus Petir
Tembaga yang Meleleh Akibat Dua Tipe Sambaran
Sambaran Pertama
Sambaran Susulan
Energi Spesifik pada Bahan dan Ukuran Penampang Berbeda
Gaya elektrodinamik F yang diakibatkan oleh aliran arus petir pada konduktor paralel berjarak d sepanjang l dihitung dengan rumusan
Arah Gaya Elektrodinamik pada Arus Berlawanan (A) dan Arus Searah (B)
Energi Spesifik Kurva Energi Spesifik Dibandingkan dengan Kurva Arus
Efek Pemanasan Dari Energi Spesifik
