ANALISIS PENGARUH RESISTANSI PENTANAHAN...

Halaman 1 dari 8 Halaman Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

Abstrak : Penyaluran daya listrik dilakukan dengan

menggunakan saluran udara tegangan ekstra tinggi (SUTET) yang rawan terhadap sambaran petir. Selain rawan terhadap sambaran petir, Letak dari menara transmisi berbeda-beda, sehingga menyebabkan nilai dari resistansi pentanahan menara yang berbeda. Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai analisa pengaruh dari resistansi pentanahan menara terhadap back flashover pada saluran transmisi 500 kV. Metode yang digunakan adalah melakukan simulasi dengan bantuan perangkat lunak ATP-EMTP. Pada tugas akhir ini diambil contoh menara transmisi dari Krian ke Gresik yang terdiri 64 menara transmisi.

Hasil simulasi EMTP menunjukkan bahwa nilai tegangan lebih yang terjadi dipengaruhi oleh nilai dari resistansi pentanahan menara. Nilai tegangan lebih yang terjadi adalah sebesar 2,534 MV.

Kata kunci: Tegangan Induksi Petir, Saluran Transmisi Tegangan ekstra Tinggi, Resistansi Pentanahan

I. PENDAHULUAN

Indonesia terletak pada daerah tropis memiliki tingkat sambaran petir yang lebih tinggi dibandingkan dengan negara subtropis. Pada saluran transmisi yang melalui daerah dengan potensi sambaran petir cukup tinggi, probabilitas terkena sambaran petir akan cukup besar.

Petir merupakan gejala alam yang tidak bisa dihilangkan atau dicegah. Kejadian petir dapat melibatkan arus yang sangat besar, dalam waktu yang sangat singkat namun bahaya yang ditimbulkannya dapat sangat besar. Peluahan muatan listrik antara awan dengan tanah terjadi karena adanya kuat medan lisrik antara muatan di awan dengan muatan induksi di permukaan tanah. Semakin besar muatan yang terdapat di awan, semakin besar pula medan listrik yang terjadi. Apabila kuat medan ini melebihi kuat medan tembus udara, maka akan terjadi petir.

Petir akan menyambar pada objek yang tinggi seperti pohon, menara transmisi listrik, BTS (tower pemancar), gedung bertingkat, gedung pencakar langit, bahkan sebuah pohon pisang di tengah ladang luas sekalipun akan beresiko tersambar petir. Peluang sambaran petir tidak hanya

disebabkan karena ketinggian objek yang tersambar, tetapi juga dipengaruhi oleh area tempat objek tersebut dan iklim di daerah tersebut. Sebuah pohon pisang yang tingginya hanya 4 m bisa tersambar petir jika pohon tersebut berada di area terbuka seperti ladang/sawah. Bahkan banyak kejadian manusia yang tersambar di tempat-tempat terbuka seperti lapangan dan ladang/sawah.

Sambaran petir pada menara transmisi tegangan ekstra tinggi menyebabkan tegangan induksi pada saluran. Tegangan induksi inilah yang dapat menyebabkan terjadinya tegangan lebih pada saluran yang dapat membahayakan isolator pada saluran, serta peralatan-peralatan listrik lainnya. Masalah yang bisa ditimbulkan oleh tegangan lebih akibat induksi petir sangatlah kompleks.

Dengan simulasi perangkat lunak ATP-EMTP (Electromagnetic Transient Program) akan didapatkan besarnya tegangan lebih akibat induksi petir pada saluran transmisi tegangan ekstra tinggi. Oleh karena itu, penentuan nilai tegangan puncak induksi petir pada saluran transmisi tegangan tinggi bertujuan untuk meningkatkan upaya perlindungan saluran transmisi terhadap adanya gangguan berupa tegangan lebih.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Petir Indonesia adalah negara tropis yang panas dan lembab.

Kedua faktor ini memudahkan pembentukan awan Cumulonimbus penghasil petir, karena secara umum di daerah tropis terbentuk siklon tropis yang merupakan daerah raksasa aktivitas awan, angin, dan badai petir.

Petir merupakan kejadian alam di mana terjadi loncatan muatan listrik antara awan dengan bumi. Loncatan muatan listrik tersebut diawali dengan pengumpulan uap air di dalam awan. Pada ketinggian tertentu uap tersebut menjadi kristal-kristal es. Karena di dalam awan terdapat angin ke segala arah, maka kristal-kristal es tersebut akan saling bertumbukan dan bergesekan sehingga memisahkan muatan positif dan muatan negatif. Pemisahan muatan inilah yang menjadi sebab utama terjadinya sambaran petir.

ANALISIS PENGARUH RESISTANSI PENTANAHAN MENARA TERHADAP BACK FLASHOVER PADA SALURAN TRANSMISI 500 KV

Putra Rezkyan Nash-2205100063

Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya - 60111


A B C

D E F

Gambar 1. Proses Terjadinya Petir

Petir atau kilat yang menyambar saluran transmisi tegangan tinggi dibedakan menjadi dua macam menurut terjadinya sambaran, yaitu sambaran langsung dan sambaran tidak langsung atau sambaran induksi. Dari segi ketinggian komponen-komponen saluran transimi, sambaran langsung lebih sering terjadi pada saluran transmisi. 2.2 Sambaran Langsung

Yang dimaksud dengan sambaran langsung adalah apabila kilat menyambar langsung pada kawat fasa (untuk saluran tanpa kawat tanah) atau pada kawat tanah (untuk saluran dengan kawat tanah). Pada waktu kilat menyambar kawat tanah atau kawat fasa akan timbul arus besar dan sepasang gelombang berjalan yang merambat pada kawat. Arus yang besar ini dapat membahayakan peralatan-peralatan yang ada pada saluran. Oleh karena saluran transmisi tegangan tinggi cukup tinggi di atas tanah, maka jumlah sambaran langsung pun cukup tinggi. Makin tinggi tegangan sistem serta tinggi tiangnya, makin banyak pula jumlah sambaran petir ke saluran itu.

2.3 Sambaran Tidak Langsung (Sambaran Induksi) Sambaran tidak langsung atau sambaran induksi merupakan sambaran titik lain yang letaknya jauh tetapi obyek terkena pengaruh dari sambaran sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada obyek tersebut. Bila terjadi sambaran petir ke tanah di dekat saluran penghantar listrik, maka akan terjadi fenomena transien yang diakibatkan oleh medan elektromagnetis dari kanal petir. Fenomena petir ini terjadi pada kawat penghantar listrik. Akibat dari kejadian ini timbul tegangan lebih dan gelombang berjalan yang merambat pada kedua sisi kawat penghantar listrik di tempat sambaran berlangsung. Fenomena transien pada kawat penghantar listrik berlangsung hanya di bawah pengaruh gaya yang memaksa muatan-muatan bergerak sepanjang hantaran. Atau dengan perkataan lain transien dapat terjadi di bawah pengaruh komponen vektor kuat medan magnet yang berarah sejajar dengan arah penghantar. Jadi bila komponen vektor dari kuat medan berarah vertikal, dia tidak akan mempengaruhi atau menimbulkan transien pada penghantar.

III. PERHITUNGAN GANGGUAN KILAT PADA MENARA

3.1 Iso Keraunic

Iso keraunic level (IKL) merupakan ukuran keseringan sambaran petir pada suatu daerah. Berdasarkan peta Iso keraunic, Indonesia terletak di daerah khatulistiwa dengan curah hujan yang tinggi dan mempunyai jumlah hari guruh diatas 150 hari. Sesuai SNI, jumlah hari guruh di Surabaya sebesar 159 hari per tahun. IKL diperlukan guna mengetahui sejauh mana akibat pada obyek sambaran dan untuk menentukan mutu pengaman yang harus didesain. 3.2 Sambaran Pada Saluran Transmisi

Suatu saluran transmisi di atas tanah dapat dikatakan membentuk bayang-bayang listrik pada tanah yang berada di bawah saluran transmisi itu. Kilat yang biasanya menyambar tanah di dalam bayang-bayang itu akan menyambar saluran transmisi sebagai gantinya, sedang kilat di luar bayang-bayang itu sama sekali tidak menyambar saluran.

Gambar 2. Lebar jalur perisaian terhadap sambaran kilat

A, B, dan C adalah kawat fasa dan GW adalah kawat tanah. Lebar bayang -bayang W dirumuskan :

W = (b+4h1,09) meter (3.1)

Dengan : b = jarak pemisah antara kedua kawat tanah, meter (bila

kawat tanah hanya satu, b=0), meter h = tinggi rata-rata kawat tanah di atas tanah, meter

Untuk menghitung gangguan kilat pada menara yaitu gangguan lompatan api balik (back-flashover) digunakan teori gelombang berjalan dan langkah-langkahnya diberikan di bawah ini: a. Perhitungan Andongan (Sag)

Sebagai syarat untuk menghitung gangguan kilat pada saluran transmisi, terlebih dahulu menghitung andongan kawat fasa dan kawat tanah.

T

WSD

8

2

= (3.2)

Dengan : D = andongan (m) W = berat konduktor per satuan panjang (kg/m) S = panjang span (m) T = kuat tarik minimum (kg) Untuk andongan kawat tanah, besar andongan diambil 80% dari andongan kawat fasa.

b. Kemungkinan Jumlah Lompatan Api Lompatan api dianggap terjadi bila tegangan isolator Vi sama atau lebih besar dari tegangan impuls isolator. Berikut ini adalah persamaan untuk mencari tegangan impuls isolator.


kVt

KKV 3

75,02

1 10×

+= (3.3)

Setelah itu dihitung presentase kemungkinan yang menimbulkan lompatan api PFL.

c. Perhitungan Daerah yang Dilindungi Kawat Tanah Lebar bayang-bayang listrik dari suatu saluran transmisi telah diberikan oleh persamaan berikut.

A = 0,1 (b+4h1,09) km2 per 100 km saluran (3.4)

d. Menghitung Jumlah Sambaran Kilat NL Jumlah sambaran kilat NL yang mungkin menyambar kawat transmisi dapat dihitung oleh persamaan ini.

NL = 0,015 IKL (b+4h1,09) sambaran per 100 km / tahun (3.5)

IV. ANALISIS TEGANGAN PUNCAK INDUKSI

PETIR

4.1 Menara Transmisi 500 kV Gresik-Krian Data menara transmisi yang digunakan pada tugas akhir ini adalah :

Tabel 1. Data Menara Transmisi Sutet 500 kV Krian - Gresik

4.1 Pemodelan dengan Menggunakan ATP-EMTP

Pada tugas akhir ini, model saluran dan menara transmisi 500 kV disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak ATP - EMTP. Pemodelan jenis Menara Transmisi yang digunakan pada simulasi tugas akhir ini adalah dengan menggunakan menara jenis AA yang terletak pada saluran transmisi 500 kV Gresik - Krian. Gambar 4.3 dan 4.4 menunjukan pemodelan menara 500 kV tipe AA sirkuit ganda dan pemodelan sistem menara 500 kV dengan menggunakan perangkat lunak ATP – EMTP.

Gambar 3. Pemodelan Menara Tranmisi 500 kV Jenis AA Pada

Saluran Transmisi Gresik - Krian

L_imp

TOP

V1V3 V2

Gambar 4. Pemodelan Sistem pada ATP-EMTP

4.2 Simulasi Pada Jenis Tanah Rawa Hasil simulasi pada tanah rawa adalah :

(f ile Rawa.pl4; x-v ar t) v :V1A v :V1B v :V1C 0 5 10 15 20 25[us]

-2

-1

0

1

2

3

4

[MV]

Gambar 5. Hasil Simulasi Tegangan Lebih Akibat Sambaran Petir

pada Kawat Fasa

Pada gambar 5 garis dengan warna merah menunjukan fasa A., garis warna biru menunjukan fasa B, dan garis dengan warna hijau menunjukan fasa C. Dari ketiga fasa tersebut, back flashover terjadi pada fasa A. Gambar 5 merupakan hasil simulasi dengan magnitude petir 150 kA dan bentuk gelombang petir adalah 1.0/30.2 µs. Hasil simulasi selengkapnya untuk jenis tanah rawa dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Parameter Menara Transmisi Nilai Panjang isolator (m) 5,5 m

Tinggi menara (m) 69 m

Tinggi Kawat tanah di tenagah span (m) 56 m

Lebar dasar menara (m) 10,5 m

Jarak Puncak menara ke :

1. Lengan atas 5 m

2. Lengan tengah 18,6 m

3. Lengan Bawah 33,2 m

Panjang Lengan Menara :

1. Atas 24,2 m

2. Tengah 25,2 m

3. Bawah 26,4 m

Jarak antar konduktor pada :

1. Lengan menara atas 14,4 m

2. Lengan menara tengah 15,2 m

3. Lengan menara bawah 16,4 m


Tabel 3. Simulasi Tegangan Lebih Pada tanah Rawa dengan Bentuk Gelombang Petir 1.0/30.2 µs

no

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1

(µs) V1

(MV) T2

(µs) V2

(MV)

1 1.0/30.2 µs 50 0.705 1.198 4.66 0.451

2 1.0/30.2 µs 100 0.705 2.396 4.66 0.952

3 1.0/30.2 µs 150 0.705 3.594 4.66 1.355

Tabel 4. Simulasi Tegangan Lebih Pada tanah Rawa dengan Bentuk

Gelombang Petir 1.20/50 µs No

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 1.2/50 µs 50 0.735 1.170 4.695 0.444

2 1.2/50 µs 100 0.735 2.341 4.695 0.889

3 1.2/50 µs 150 0.735 3.512 4.695 1.330

Tabel 5. Simulasi Tegangan Lebih Pada tanah Rawa dengan Bentuk

Gelombang Petir 2.0/77.5 µs No

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 2.0/77.5 µs 50 0.96 0.973 4.905 0.376

2 2.0/77.5 µs 100 0.96 1.948 4.905 0.753

3 2.0/77.5 µs 150 0.96 2.921 4.905 1.130

Tabel 6. Simulasi Tegangan Lebih Pada tanah Rawa dengan Bentuk Gelombang Petir 3.0/75 µs

No

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 3.0/75 µs 50 1.35 0.705 5.25 0.274

2 3.0/75 µs 100 1.35 1.410 5.25 0.548

3 3.0/75 µs 150 1.35 2.110 5.25 0.822

4.3 Simulasi Pada Jenis Tanah Liat Hasil simulasi pada tanah liat adalah :


-2

-1

0

1

2

3

4

[MV]


pada Kawat Fasa

Pada gambar 6. garis dengan warna merah menunjukan fasa A, garis warna biru menunjukan fasa B, dan garis dengan warna hijau menunjukan fasa C. Dari ketiga fasa tersebut, back flashover terjadi pada fasa A. Simulasi pada gambar 6. menggunakan arus puncak sambaran petir 150 kA dengan bentuk gelombang 1.2/50 µs. Hasil simulasi selengkapnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 7. Simulasi Tegangan Lebih Pada tanah Liat dengan Bentuk Gelombang Petir 1.0/30.2 µs

no.

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V2 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 1.0/30.2 µs 50 0.705 1.198 4.66 0.451

2 1.0/30.2 µs 100 0.705 2.396 4.66 0.952

3 1.0/30.2 µs 150 0.705 3.594 4.66 1.355

Tabel 8. Simulasi Tegangan Lebih Pada tanah Liat dengan Bentuk

Gelombang Petir 1.2/50 µs No.

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 1.2/50 µs 50 0.975 1.207 4.95 0.456

2 1.2/50 µs 100 0.975 2.413 4.95 0.913

3 1.2/50 µs 150 0.975 3.621 4.95 1.369

Tabel 9. Simulasi Tegangan Lebih Pada tanah Liat dengan Bentuk

Gelombang Petir 2.0/77.5 µs No.

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 2.0/77.5 µs 50 1.395 1.068 5.34 0.404

2 2.0/77.5 µs 100 1.395 2.136 5.34 0.809

3 2.0/77.5 µs 150 1.395 3.204 5.34 1.213

Tabel 10. Simulasi Tegangan Lebih Pada tanah Liat dengan Bentuk Gelombang Petir 3.0/75 µs

No.

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 3.0/75 µs 50 1.98 0.841 5.895 0.329

2 3.0/75 µs 100 1.98 1.682 5.895 0.659

3 3.0/75 µs 150 1.98 2.523 5.895 2.523

4.4 Simulasi Pada Jenis Pasir Basah Hasil simulasi pada pasir basah adalah :


-1.5

-0.5

0.5

1.5

2.5

3.5

[MV]


pada Kawat Fasa

Pada gambar 7. garis dengan warna merah menunjukan fasa A., garis warna biru menunjukan fasa B, dan garis dengan warna hijau menunjukan fasa C. Dari ketiga fasa tersebut, back flashover terjadi pada fasa A. Simulasi pada gambar 7. menggunakan arus puncak sambaran petir 150 kA dengan bentuk gelombang 2.0/77.5 µs. Hasil simulasi selengkapnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :


Tabel 11. Simulasi Tegangan Lebih Pada Pasir Basah dengan Bentuk Gelombang Petir 1.0/30.2 µs

No.

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V2 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 1.0/30.2 µs 50 0.885 1.220 4.875 0.462

2 1.0/30.2 µs 100 0.885 2.446 4.875 0.923

3 1.0/30.2 µs 150 0.885 3.669 4.875 1.385

Tabel 12. Simulasi Tegangan Lebih Pada Pasir Basah dengan

Bentuk Gelombang Petir 1.2/50 µs No.

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 1.2/50 µs 50 0.975 1.207 4.95 0.456

2 1.2/50 µs 100 0.975 2.413 4.95 0.913

3 1.2/50 µs 150 0.975 3.621 4.95 1.369

Tabel 13. Simulasi Tegangan Lebih Pada Pasir Basah dengan Bentuk Gelombang Petir 2.0/77.5 µs

No.

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 2.0/77.5 µs 50 1.395 1.068 5.34 0.404

2 2.0/77.5 µs 100 1.395 2.136 5.34 0.809

3 2.0/77.5 µs 150 1.395 3.204 5.34 1.213

Tabel 14. Simulasi Tegangan Lebih Pada Pasir Basah dengan

Bentuk Gelombang Petir 3.0/75 µs

No. Bentuk

Gelombang Ip

(kA) T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 3.0/75 µs 50 1.98 0.841 5.895 0.329

2 3.0/75 µs 100 1.98 1.682 5.895 0.659

3 3.0/75 µs 150 1.98 2.523 5.895 2.523

4.4 Simulasi Pada Tanah Berbatu Hasil simulasi pada tanah berbatu adalah :


-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0[MV]


pada Kawat Fasa

Pada gambar 8. garis dengan warna merah menunjukan fasa A., garis warna biru menunjukan fasa B, dan garis dengan warna hijau menunjukan fasa C. Dari ketiga fasa tersebut, back flashover terjadi pada fasa A. Simulasi pada gambar 8. menggunakan arus puncak sambaran petir 150 kA dengan bentuk gelombang 3.0/75 µs. Hasil simulasi selengkapnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 15. Simulasi Tegangan Lebih Pada Tanah Berbatu dengan Bentuk Gelombang Petir 1.0/30.2 µs

No.

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V2 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 1.0/30.2 µs 50 0.885 1.223 4.875 0.457

2 1.0/30.2 µs 100 0.885 2.446 4.875 0.913

3 1.0/30.2 µs 150 0.885 3.669 4.875 1.369

Tabel 16. Simulasi Tegangan Lebih Pada Tanah Berbatu dengan


Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 1.2/50 µs 50 0.975 1.207 4.95 0.453

2 1.2/50 µs 100 0.975 2.414 4.95 0.906

3 1.2/50 µs 150 0.975 3.621 4.95 1.358


Bentuk Gelombang Petir 2.0/77.5 µs No.

Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 2.0/77.5 µs 50 1.395 1.069 5.34 0.404

2 2.0/77.5 µs 100 1.395 2.139 5.34 0.809

3 2.0/77.5 µs 150 1.395 3.208 5.34 1.213


Bentuk Gelombang Petir 3.0/75 µs

No. Bentuk

Gelombang

Ip (kA

)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 3.0/75 µs 50 1.98 0.845 5.895 0.334

2 3.0/75 µs 100 1.98 1.689 5.895 0.667

3 3.0/75 µs 150 1.98 2.534 5.895 1.000

4.5 Simulasi Pada Kerikil Basah Hasil simulasi pada kerikil basah adalah :


-300

-150

0

150

300

450

600

750

900[kV]


pada Kawat Fasa

Pada gambar 9. garis dengan warna merah me-nunjukan fasa A., garis warna biru menunjukan fasa B, dan garis dengan warna hijau menunjukan fasa C. Dari ketiga fasa tersebut, back flashover terjadi pada fasa A. Simulasi pada gambar 9. menggunakan arus puncak sambaran petir 50 kA dengan bentuk gelombang 3.0/75 µs. Hasil simulasi selengkapnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :


Tabel 19. Simulasi Tegangan Lebih Pada Kerikil Basah dengan


Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V2 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 1.0/30.2 µs 50 0.885 1.222 4.875 0.458

2 1.0/30.2 µs 100 0.885 2.445 4.875 0.917

3 1.0/30.2 µs 150 0.885 3.668 4.875 1.376



Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 1.2/50 µs 50 0.975 1.207 4.95 0.454

2 1.2/50 µs 100 0.975 2.413 4.95 0.908

3 1.2/50 µs 150 0.975 3.620 4.95 1.363



Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 2.0/77.5 µs 50 1.395 1.068 5.34 0.404

2 2.0/77.5 µs 100 1.395 2.137 5.34 0.809

3 2.0/77.5 µs 150 1.395 3.206 5.34 1.213



Bentuk Gelombang

Ip (kA)

T1 (µs)

V1 (MV)

T2 (µs)

V2 (MV)

1 3.0/75 µs 50 1.98 0.843 5.895 0.331

2 3.0/75 µs 100 1.98 1.686 5.895 0.663

3 3.0/75 µs 150 1.98 2.529 5.895 0.955

4.6 Pengaruh Resistansi Pentanahan Menara

Terhadap Tegangan Lebih akibat Sambaran Petir Berdasarkan Tabel 3 – tabel 22 dapat dilihat bahwa

besarnya nilai tegangan lebih yang ditimbulkan oleh sambaran petir sangat dipengaruhi oleh besarnya nilai resistansi pentanahan.Hubungan antara resistansi pentanahan dengan tegangan lebih yang ditimbulkan oleh sambaran petir dapat dilihat pada gambar 4.15.

2150

22002250

23002350

24002450

25002550

26002650

2700

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Resistansi (ohm)

Teg

ang

an L

ebih

(kV

)

Gambar 10. Grafik Hubungan Antara Tegangan Lebih Petir

dengan Resistansi Pentanahan Pada gambar 10. bentuk dari gelombang petir yang digunakan adalah 3.0/75 µs dengan arus puncak petir adalah 150 kA.

Berdasarkan gambar 10. dapat disimpulkan bahwa tegangan lebih yang disebabkan oleh sambaran petir, nilainya dipengaruhi oleh besarnya nilai resistansi pentanahan dari suatu menara transmisi. Apabila nilai resistansi pentanahan dari menara transmisi semakin besar maka nilai tegangan lebih yang ditimbulkan oleh sambaran petir akan semakin besar. 4.7 Pengaruh Dari Tegangan Puncak Petir terhadap

Tegangan Lebih yang Tejadi pada Kawat Fasa Tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran petir nilainya berbeda-beda tergantung dari besarnya nilai puncak tegangan petir yang menyambar menara transmisi dan dipengaruhi oleh nilai resistansi pentanahan menara itu sendiri.hubungan antara tegangan puncak petir dengan tegangan lebih yang terjadi ditunjukan oleh gambar 11.

0

500

1000

1500

2000

2500

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Arus Puncak Petir (kA)

Teg

ang

an L

ebih

(kV

)

Gambar 11. Grafik Hubungan Arus Puncak Petir dan Tegangan

Lebih Petir pada Dua Jenis Tanah Dengan melihat pada gambar 11., maka dapat disimpulkan bahwa semakin besar nilai arus puncak sambaran petir akan meningkatkan nilai dari tegangan lebih yang terjadi pada kawat fasa. Pada gambar 11. terlihat terdapat 2 macam grafik yang menunjukan dua jenis tanah yang berbeda dengan nilai resistansi pentanahan yang berbeda juga. Garis warna biru menunjukan nilai resistansi pentanahan pada tanah rawa dan garis warna merah muda menunjukan nilai resistansi pentanahan pada jenis tanah liat..

4.8 Pengaruh Waktu Muka (τr)

Waktu muka (τr) adalah waktu antara 10-90 % dari tegangan puncak induksi petir. Berdasarkan standar, nilai τr

adalah 1,2 µs. Pada studi ini, akan dianalisa pengaruh waktu muka terhadap tegangan puncak induksi petir. Simulasi ATP-EMTP menggunakan arus puncak petir 150 kA dan besarnya nilai resistansi pentanahan menara berdasarkan resistansi menara pada tanah rawa. Berikut ini adalah gambar tegangan induksi petir dari hasil simulasi.


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Waktu Muka (mikro s)

Teg

ang

an L

ebih

(kV

)

Gambar 12. Grafik Hubungan antara Waktu muka dan Tegangan

Lebih Berdasarkan gambar 12, nilai dari tegangan lebih yang terjadi akibat sambaran petir tergantung dari nilai waktu muka dari petir itu sendiri. Dengan melihat gambar 12 maka dapat dikatakan bahwa semakin besar nilai waktu muka dari gelombang petir maka akan menyebabkan tegangan lebih yang ditimbulkan oleh sambaran petir akan semakin kecil. Pada gambar 12. terlihatat terdapat dua jenis grafik. Grafik yang pertama yaitu grafik dengan garis warna biru menunjukan jenis tanah liat, sedangkan garis dengan warna merah muda menunjukan tanah berbatu. 4.9 Pengaruh Waktu Ekor (τs)

Waktu ekor (τs) adalah waktu antara 10% dari tegangan puncak sampai dengan 50% dari gelombang ekor. Berdasarkan standar, nilai τs adalah 50µs. Pada studi ini, akan dianalisa pengaruh waktu ekor terhadap tegangan puncak induksi petir. Simulasi ATP-EMTP menggunakan arus puncak petir 150 kA. Berikut ini adalah gambar tegangan induksi petir dari hasil simulasi.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Waktu Ekor (mikro sekon)

Teg

ang

an L

ebih

Pet

ir (

kV)

Gambar 13. Grafik Hubungan antara Waktu Ekor dan Tegangan

Lebih dengan melihat gambar 13 maka dapat disimpulkan

bahwa nilai dari tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran petir dipengaruhi oleh nilai dari waktu ekor petir. Semakin besar nilai waktu ekor dari gelombang petir maka nilai dari tegangan lebih yang terjadi akan semakin kecil. Pada gambar 13 terdapat dua jenis grafik yang berbeda. Garis dengan warna biru menunjukan grafik untuk jenis tanah tanah rawa sedangkan garis dengan warna biru menunjukan jenis tanah pasir basah.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Kesimpulan yang didapat dari analisis dan

pembahasan perhitungan adalah : 1. Hubungan antara nilai dari resistansi pentanahan

menara transmisi dengan tegangan lebih yang terjadi pada kawat fasa adalah semakin besar nilai dari resistansi menara transmisi maka tegangan lebih yang terjadi pada kawat fasa akan semakin besar. Berdasarkan tabel simulasi yang dibuat menunjukan nilai tegangan lebih paling besar terjadi pada jenis tanah berbatu yaitu sebesar 2,534 MV.

2. Arus puncak dari sambaran petir mempengaruhi tegangan lebih yang terjadi. Hubungan antara arus puncak dari sambaran petir dengan tegangan lebih yang terjadi pada kawat fasa adalah semakin besar arus puncak dari sambaran petir maka nilai dari tegangan lebih yang terjadi akan semakin besar. Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, nilai paling besar terjadi ketika arus puncak dari sambaran adalah 150 kA.

3. Hubungan antara tegangan lebih yag terjadi akibat sambaran petir dengan waktu muka dari sambaran petir adalah semakin besar waktu muka dari sambaran petir maka nilai dari tegangan lebih yang terjadi akan semakin kecil. Berdasarkan simulasi yang dilakukan tegangan lebih paling besar terjadi ketika nilai muka dari sambaran petir adalah 1 µs dan nilai paling kecil dari tegangan lebih akibat sambaran petir terjadi ketika waktu muka gelombang petir saat 3 µs.

4. Hubungan antara tegangan lebih yag terjadi akibat sambaran petir dengan waktu ekor dari sambaran petir adalah berbanding terbalik. Semakin besar waktu ekor dari sambaran petir maka nilai dari tegangan lebih yang terjadi akan semakin kecil. Berdasarkan simulasi yang dilakukan tegangan lebih paling besar terjadi ketika nilai ekor dari sambaran petir adalah 30 µs dan nilai paling kecil dari tegangan lebih akibat sambaran petir terjadi ketika waktu ekor gelombang petir saat 75 µs..

5.2. Saran

Saran yang dapat diberikan setelah mengerjakan Tugas Akhir adalah :

1. Pada tugas akhir ini, resistansi pentanahan suatu menara transmisi mempunyai dampak yang besar terhadap terjadinya gangguan pada saluran transmisi khususnya ganguan akibat sambaran petir. Oleh karena itu nilai dari resistansi pentanhan dari menara transmisi perlu diperhatikan.

2. Perangkat lunak ATP-EMTP ini dapat digunakan untuk melakukan simulasi terhadap tegangan lebih yang terjadi akibat sambaran petir, tetapi untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dapat menggunakan perangkat lunak EMTP-RV (Restructure Version) yang memiliki tingkat ketelitian lebih tinggi.


DAFTAR PUSTAKA

[1] Mahmudsyah, Syariffuddin. 2007. Teknik Tegangan Tinggi. Handout Kuliah, Jurusan Teknik Elektro ITS, Surabaya.

[2] A Arismunandar, A. 1975. Teknik Tegangan Tinggi. Jakarta: Pradnya Paramita

[3] Kadir, Abdul. 1998. Transmisi Tenaga Listrik. Jakarta: UI–Press

[4] L. Tobing, Bonggas. 2003. Peralatan Tegangan Tinggi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

[5] Siklon Tropis, <URL: http://id.wikipedia.org> [6] Badan Meteorologi dan Geofisika: Kelistrikan Udara /

Lightning, <URL: http://www.bmg.co.id> [7] Mahmudsyah, Syariffuddin. 2007. Teknik Tegangan

Tinggi : Petir dan Permasalahannya. Diktat Kuliah. Jurusan Teknik Elektro ITS, Surabaya.

[8] Zoro H. Reynaldo. 2004. Proteksi Terhadap Tegangan Lebih Petir Pada Sistem Tenaga Listrik. Catatan Kuliah, Departemen Teknik Elektro ITB, Bandung.

[9] Djiteng Marsudi. 1990. Operasi Sistem Tenaga Listrik . Balai Penerbit dan Humas ISTN

[10] <URL: http://www.petir.com> [11] J. G. Anderson. 1982. Transmission Line Reference

Book – 345 kV and above. California : Electric Power Research Int. Palo Alto.

[12] Hutauruk, T.S. 1989. Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja. Jakarta : Erlangga.

[13] Prikler, László dan Hans Kr. Høidalen. 1998. ATPDraw for Windows 3.1x/95/NT version 1.0: User’s Manual. Trondheim: SINTEF Energy Research.

[14] B. marungsari, S. Boonpoke, A. Rawangpai, A. Oonsivilai, C. Kritayakkormupong. 2008. Study of Tower Grounding Resistance Effected Back Flashove to 500 kV Transmission Line in Thailand Using ATP/EMTP.Worl Academy of Science.

[15] Eko Yudo Pramono, Deny Hamdani, Reynaldo Zoro. 2007. Modeling of Extra High Voltage 500 kV Transmission Lines using Electromagentic Transient Pro-gram. Proceedings of the International Conference on F-25 Electrical Engineering and Informatics Institut Teknologi Bandung, Indonesia

BIODATA PENULIS

Putra Rezkyan Nash dilahirkan di Bontan, Kalimantan Timur pada tanggal 09 Oktober tahun 1986. Penulis memulai jenjang pen-didikannya di SD 2 YPK Bontang pada tahun 1993 dan melanjutkan ke SLTP YPK Bontang pada tahun 1999, kemudia melanjutkan ke SLTA YPK Bontang hingga lulus tahun 2005. Pada tahun yang sama,

penulis masuk ke Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS dengan nrp 2205100063 dan kemudian mengambil bidang studi Teknik Sistem.

ANALISIS PENGARUH RESISTANSI PENTANAHAN...

Documents

Transcript of ANALISIS PENGARUH RESISTANSI PENTANAHAN...