MENGENAL POLARIZED CELL DAN POLARIZED CELL REPLACEMENT. SAFETY PADA JARINGAN PIPA DIBAWAH SUTET

Adanya induksi magnetic dari saluran udara tegangan eksta tinggi (SUTET) baik itu High voltage AC Transmission Line (HVAC) atau High Voltage DC Transmission Line (HVDC) menyebabkan 3 hal yaitu :

  1. Kejutan listrik tegangan tinggi
  2. Korosi pada pipa
  3. Kerusakan coating
Gambar 1. Korosi Oleh Arus AC

Salah satu  cara untuk melakukan mitigasi terhadap adanya pengaruh tegangan tinggi ini adalah membuat grounding pipa dengan menggunakan metal  seperti zinc, magnesium, baja atau tembaga. DC decoupler seperti kapasitor polarized cell atau polarized cell Replacement (PCR) yang disambungkan ke pipa dan digrounding secara terpisah akan lebih efektif dibandingkan dengan menghubungkan logam yang lebih mulia ke pipa secara langsung. DC decoupler akan menyalurkan arus AC ke grounding namun menahan arus DC ikut keluar. Karena itu potensial proteksi tidak terganggu.

Pemasangan polarized cell, decoupler atau polarized cell replacement  berfungsi untuk mengurangi risiko tegangan tinggi yang diakibatkan oleh petir ataupun sutet pada peralatan logam yang berada di atas tanah disekitar lokasi berbahaya. Step potensial dan touch potensial yang timbul harus dapat diminimalisir hingga mencapai nilai yang dipersyaratkan. Step potensial adalah perbedaan voltase yang terjadi pada daerah yang terkena AC interference dikarenakan langkah personil tanpa personil tersebut menyentuh material logam apapun. Sedangkan touch potensial adalah perbedaan voltase yang timbul saat personil menyentuh material/struktur yang terpengaruh dengan AC interference. Selain itu ada juga kasus special yang disebut transferred potensial dimana beda potensial terjadi saat personil menyentuh material/struktur yang jauh dari pusat transfer, namun tetap terkena efeknya.  Biasanya terjadi karena sambaran petir atau adanya kelebihan beban SUTET yang mengalir lewat grounding.

Gambar 2. Efek Arus AC tegangan Tinggi
Gambar 3. Transfered Potential

Polarized Cell adalah sebuah alat yang berfungsi untuk membuang high voltage AC dan DC yang mengalir pada pipa ketanah sehingga tidak mebahayakan personil.

Sebuah polarization cell  harus mempunyai karakteristik sebagai berikut :

  1. Mempunyai tahanan yang sangat tinggi terhadap arus DC sistem proteksi katodik. Maksudnya adalah agar arus DC sistem proteksi katodik tidak ikut terbawa keluar dari pipa.
  2. Mempunyai tahanan yang rendah terhadap high voltage DC seperti petir
  3. Mempunyai tahanan yang rendah terhadap low ataupun high voltage AC current.
  4. Mampu secara bersamaan melewatkan arus AC namun mencegah aliran voltase DC dari sistem proteksi katodik
  5. Tidak terpengaruh terhadap tegangan transient dan lonjakan listrik
  6. Mampu melewatkan ribuan ampere arus listrik akibat adanya fault current dari SUTET dalam waktu ½ detik ( 30 cycles)
  7. Membutuhkan sangat sedikit perawatan
  8. Tidak terpengaruh oleh perubahan lingkungan

Polarization Cell pertama kali dibuat oleh Kirk engineering Company di Alabama Amerika Serikat. Karena itu terkenal juga dengan sebutan Kirk Cell.

Gambar 4. Polarization Cell

Bagian dari polarization cell adalah

  • Susunan Multiple plate yang terbuat dari Stainless Steel 300
  • Cairan elektrolite alkaline yang terbuat dari larutan potassium Hydroxide dengan resistance dibawah 2 ohm/cm3
  • Lapisan tipis minyak ( tebal sekitar ½ inch) yang berfungsi untuk mencegah larutan elektrolit menguap dan mencegah masuknya oksigen dari luar kedalam elektrolit.
  • Casing yang terbuat dari plastic tahan terhadap larutan basa dan minyak serta bersifat insulation. Terdapat lubang yang terbuka diatas casing untuk memudahkan penambahan level dari larutan elektrolit
  • Dua buah cell terminal.

Terdapat 3 type kirk cell yang dijual dipasaran, yaitu :

Gambar 5. Jenis - Jenis Kirk Cell

Polarization Cell juga dapat dibuat dengan menggunakan nikel plate seperti yang dibuat oleh Rustrol Sebagai berikut :

Gambarr 6. Rustrol Polarization Cell

Rustrol polarization cell terbuat dari plate nikel yang berada dalam larutan elektrolit KOH. Cara kerjanya adalah permukaan pada plate-plate tersebut akan terpolarisasi secara otomatis ketika struktur logam yang terpisah kontak pada terminal yang berlawanan. Lapisan film yang terbentuk akan memblok DC voltage dari sistem proteksi katodik dan melewatkan AC voltage untuk diteruskan ke tanah sehingga mencegah personil tersengat aliran listrik yang mengalir pada sturuktur pipa atau fasilitasnya. Rustrol polarization cell dapat meneruskan arus lisrik AC lebih dari 100 KA dan dapat menahan 1.7 Volt DC.

Dikarenakan polarization cell ini masih membutuhkan perawatan walaupun sedikit dan menggunakan larutan elektrolit yang berbahaya, maka muncul teknologi baru yang kemudian terkenal dengan nama polarization Cell Replacement (PCR)

Kelebihan dari Polarization Cell Replacement dibandingkan polarization Cell selain bebas perawatan, dan tidak menggunakan cairan elektrolit adalah mempunyai kemampuan menahan DC Voltage yang lebih tinggi. Sehingga terkadang satu Polarization Cell Replacement dapat menggantikan dua buah polarization cell. Selain itu Polarization Cell Replacement ini juga mudah dalam instalasi dan pengoperasian.

Gambar 7. Polarization Cell Replacement (PCR)
Gambar 8. Salah Satu Model Instalasi PCR

Pada pemasangan Polarization Cell Replacement diusahakan  agar Polarization Cell Replacement  menempel pada struktur dan kabel konduktor yang digunakan sependek mungkin. Jika digunakan untuk memproteksi antara struktur yang terporteksi katodik dan grounding maka Terminal negative pada Polarization Cell Replacement dihubungkan dengan struktur pipa, dan terminal postifi dihubungkan ke grounding pada tanah.

Jika digunakan untuk memproteksi antara kedua struktur yang diproteksi oleh sistem proteksi katodik yang berbeda maka terminal negative dihubungkan pada struktur yang lebih negative, dan terminal positive pada struktur yang lebih positif.

Pengujian lapangan saat instalasi perlu dilakuakn dengan cara sebagai berikut :

  1. Mengukur voltase open circuit antar terminal dari sebuah Polarization Cell Replacement. Nilai yang didapatkan harus mendekati DC blocking rating dari Polarization Cell Replacement tersebut ( Normalnya adalah -3.0 volt/+ 1.0 V atau ± 2.0 Volt).
  2. Mengukur steady state short circuit AC current dengan menggunakan clamp on multimeter. Nilai yang didapat tidak boleh melebihi nilai AC current rating sesuai spesifikasi.
  3. Setelah Polarization Cell Replacement diinstall maka perlu dilakukan pengukuran potensial proteksi katodik pada pipa sebelum dan sesudah PCR, dengan maksud untuk membuktikan bahwa Polarization Cell Replacement tidak meneruskan voltase DC sistem proteksi katodik ke grounding.

Polarization Cell Replacement tidak memerlukan kegiatan maintenance rutin, namun jika nilai potensial proteksi katodik yang dekat dengan Polarization Cell Replacement mempunyai nilai yang rendah dan tidak normal, maka ada kemungkinan bahwa Polariation Cell Replacement tersebut perlu untuk diperbaiki.

Referensi :

  1. Kirk Patrick, “Polarization Cell, A versatile New Tools for Corrosion Engneering”, International Corrosion Forum, Chicago, 1974
  2. Rustrol, “Polarization Cell”, Cathodic Protection Limited, London
  3. Dairyland Electrical Industries,”Polarized Cell replacement”, Technical Literature, Winconsin
  4. Tony G rizk and Nigel Strike, “Control Of DC and AC Interference”,EMS Presentation, 2008
  5. Dairyland Electrical Industries,”Polarized Cell replacement”, Instalation Instruction, Winconsin