Analisis Pengaruh ResistansiPentanahan Menara Terhadap

Terjadinya Back Flashover

oleh :Putra Rezkyan Nash2205100063

Dosen Pembimbing :1. I G N Satriyadi H,ST,MT.2. Dr.Eng.I Made Yulistya N,ST,M.Sc.

Latar Belakang

•Indonesia terletak di daerah tropis•Menara transmisi terletak pada tempatterbuka

•Tegangan lebih akibat induksi petirmerupakan salah satu penyebab terjadinya gagal isolasi pada suatu sistem tenaga listrik jika magnitude tegangannya melebihi BIL ( Basic Impuls Insulation Level) peralatan isolasi serta komponen sistem tenaga listrik yang dipakai

Permasalahan

a.Bagaimana Pemodelan Menara Trans-misi 500 kV dengan Menggunakan ATP-EMTP?

b.Bagaimana pengaruh nilai resis-tansi pentanahan menara transmisi dan bentuk gelombang petir ter-hadap tegangan lebih yang terja-di?

Batasan Masalah

� Sambaran petir diasumsikan mengenaisaluran transmisi dengan besar aruspuncak petir tipe heidler yang berkisarantara 50–150 kA.

� Model dan jarak antar menaraberdasarkan data menara milik PT. PLN P3B 500 kV Gresik – Krian..

� Model menara yang digunakan adalahmodel JMarti.

� Simulasi sistem menggunakan perangkatlunak ATP-EMTP.

Tujuan

� Membuat pemodelan tegangan lebihakibat induksi petir pada salurantransmisi.

� Analisa pengaruh nilai dari resistansi pentanahan menara danbentuk gelombang petir terhadap tegangan lebih akibat sambaran petir.

Komponen Saluran Transmisi

Struktur Pendukung

� Tiang baja, tiang beton, dan tiang kayu, umum-nya untuk saluran transmisi dengan teganganyang relatif rendah (dibawah 70 kV).

� Menara baja, digunakan untuk saluran transmisiyang tegangan kerjanya tinggi (SUTT) dantegangan ekstra tinggi (SUTET).

Kawat Penghantar

� tembaga dengan konduktivitas 100% (Cu 100%)

� tembaga dengan konduktivitas 97,5% (Cu 97,5%)

� aluminium dengan konduktivitas 61% (Al 61%)

Isolator

jenis isolator yang digunakan adalahjenis porselin atau gelas.

Kawat tanah (ground wire)

untuk melindungi kawat-kawat penghantaratau kawat-kawat fasa terhadap sambaranpetir

Komponen Saluran Transmisi [2]

Klasifikasi Tegangan Lebih

APERIODIKCONTOH : TEGANGAN LEBIH PETIR

SEBAB LUAR (EXTERNAL OVER VOLTAGE)CONTOH : TEGANGAN LEBIH PETIR

TEGANGANLEBIH

BERDASARKANSEBABNYA

SEBAB DALAM (INTERNAL OVER VOLTAGE)CONTOH : TEGANGAN LEBIH SWITCHING

BERDASARKANBENTUKNYA

PERIODIKCONTOH : TEGANGAN LEBIH TEMPORER

PETIR

SAMBARAN LANGSUNGCONTOH : PADA KAWAT FASA

SAMBARAN TIDAK LANGSUNGCONTOH : INDUKSI KAWAT FASA

SWITCHINGCONTOH :- PEMUTUSAN ARUS HUBUNG SINGKAT- PEMUTUSAN ARUS PADA PENGHANTAR TERBUKA- PEMISAHAN DARI TRAFO BEBAN NOL- PENYAMBUNGAN ATAU PEMUTUSAN BEBAN

TEMPORERCONTOH : GANGGUAN KAWAT FASA KETANAH

BERDASARKANSUMBER-

SUMBERNYA

Petir

Petir merupakan kejadian alam di mana terjadi loncatan muatan listrik antara awan dengan bumi.

Indonesia terletak di negara tropis yang sangat panas dan lembab.

Kedua faktor ini sangat penting dalam pembentukan a wan Cumulonimbus (Cb) penghasil petir.

Awan Commulonimbus

Petir

Jenis Sambaran Petir

1. Sambaran Langsung

apabila kilat menyambar langsung pada kawat fa-sa (untuk saluran tanpa kawat tanah) atau padakawat tanah (untuk saluran dengan kawat tanah)

2. Sambaran Tidak Langsung (Sambaran Induksi)

merupakan sambaran titik lain yang letaknya ja-uh tetapi obyek terkena pengaruh dari sambaransehingga dapat menyebabkan kerusakan pada obyektersebut.

Iso Keraunic Level (IKL)

� Iso Keraunic Level (IKL) merupakan ukuran keseringan sambaran petir pada suatu daerah.

� Wilayah Indonesia yang berada di daerah khatulistiwa mempunyai keadaan iklim yang lembab dan wilayah perairan yang luas sehingga banyak terjadi pemben-tukan awan bermuatan yang tinggi. Hal ini memungkinkan terjadinya banyak sambaran petir setiap tahunnya.

Peta Iso Keraunic Dunia

Guruh per tahun di beberapa negara

Negara Hari Guruh per tahun

Indonesia 180-260

Malaysia 180-260

Singapura 160-220

Thailand 90-200

Brazil 40-200

Argentina 30-80

Hongkong 9-100

Resistansi Pentanahan Menara

Faktor-faktor yang mempengaruhiresistansi pentanahan :

•Jenis Tanah•Lapisan tanah•Kelembapan tanah•Temperatur

Tahanan Jenis Tanah

Nilai resitansi jenis tanah, sangat berbeda tergant ung dari komposisi tanah seperti yang terlihat pada pas al 320 – 1 di dalam PUIL 1987:

Jenis TanahResistansi Tanah

(ohm - m)

Tanah Rawa 10-40

Tanah Liat 20-100

Pasir Basah 50-200

Kerikil Basah 200-3000

Kerikil kering < 10000

Tanah Berbatu 2000-3000

Perangkat Lunak ATP-EMTP

� ATP Draw adalah program grafis untuk versi ATP dari EMTP untuk windows. ATP termasuk salah satu program yang digun akan secara luas untuk simulasi digital dari fenomena transien elektromagnetik.

Menara Transmisi500 kV

Data menara transmisi 500 kV

Parameter Menara Transmisi NilaiPanjang isolator (m) 5,5 mTinggi menara (m) 69 mTinggi Kawat tanah ditenagah span (m)

56 m

Lebar dasar menara (m) 10,5 mJarak Puncak menara ke :1. Lengan atas 5 m2. Lengan tengah 18,6 m3. Lengan Bawah 33,2 mPanjang Lengan Menara :1. Atas 24,2 m2. Tengah 25,2 m3. Bawah 26,4 mJarak antar konduktor pada :1. Lengan menara atas 14,4 m2. Lengan menara tengah 15,2 m3. Lengan menara bawah 16,4 m

Data Konduktor

No. Konduktor

FungsiRadius

Konduktor (m)TeganganOperasi

SudutFase

1Kawattanah

0.08 0 -

2Kawattanah

0.08 0 -

3 Fase A1 0.03 500 0

4 Fase B1 0.03 500 -120

5 Fase C1 0.03 500 120

6 Fase A2 0.03 500 0

7 Fase B2 0.03 500 -120

8 Fase C3 0.03 500 120

Pemodelan Dengan ATP draw

ATP Draw adalah program grafis untuk versi ATP dari EMTP untuk windows. ATP termasuk salah satu program yang digunakan secara luas untuk simulasi digital dari fenomena tr ansien elektromagnetik.

Model Simulasi

L_imp

TOP

V1

Contoh Pemasukan Data Petir

Contoh Model Petir

(f ile C0ba.pl4; x-v ar t) c:LIGHT - 0 5 10 15 20 25[us]

0

10

20

30

40

50

[kA]

Model dari arus petir yang digunakan adalah tipe Heidler.

Hasil Simulasi Pada Tanah Rawa

(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]

Hasil Simulasi Pada tanah Liat

(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]

Hasil Simulasi Pada Jenis TanahPasir Basah

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

-1.5

-0.5

0.5

1.5

2.5

3.5

[MV]

Hasil Simulasi Pada Jenis TanahBerbatu

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

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0[MV]

Hasil Simulasi Pada Jenis TanahKerikil

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

-300

-150

0

150

300

450

600

750

900[kV]

Pengaruh Resistansi Pentanahan Menara TerhadapTegangan Lebih akibat Sambaran Petir

2150

22002250

23002350

24002450

25002550

26002650

2700

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Resistansi (ohm)

Teg

ang

an L

ebih

(kV

)

Pengaruh Dari Tegangan Puncak Petir terhadapTegangan Lebih yang Tejadi pada Kawat Fasa

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

)

Pengaruh Bentuk Gelombang PetirTerhadap Tegangan Lebih

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

)

Pengaruh Bentuk Gelombang PetirTerhadap Tegangan Lebih [2]

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)

Kesimpulan

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 liat yaitu sebesar 2,534 MV.

Kesimpulan [2]

Arus puncak dari sambaran petirmempengaruhi tegangan lebih yang terjadi. Hubungan antara arus puncak dari sambaranpetir dengan tegangan lebih yang terjadipada kawat fasa adalah semakin besar aruspuncak dari sambaran petir maka nilai daritegangan lebih yang terjadi akan semakinbesar. Berdasarkan simulasi yang telahdilakukan, nilai paling besar terjadiketika arus puncak dari sambaran adalah 150 kA.

Kesimpulan [3]

Hubungan antara tegangan lebih yag terjadiakibat sambaran petir dengan waktu muka darisambaran petir adalah semakin besar waktumuka dari sambaran petir maka nilai daritegangan lebih yang terjadi akan semakinkecil. Berdasarkan simulasi yang dilakukantegangan lebih paling besar terjadi ketikanilai muka dari sambaran petir adalah 1 µsdan nilai paling kecil dari tegangan lebihakibat sambaran petir terjadi ketika waktumuka gelombang petir saat 3 µs.

Kesimpulan [4]

Hubungan antara tegangan lebih yag terjadiakibat sambaran petir dengan waktu ekordari sambaran petir adalah berbandingterbalik. Semakin besar waktu ekor darisambaran petir maka nilai dari teganganlebih yang terjadi akan semakin kecil. Berdasarkan simulasi yang dilakukantegangan lebih paling besar terjadi ketikanilai ekor dari sambaran petir adalah 30 µsdan nilai paling kecil dari tegangan lebihakibat sambaran petir terjadi ketika waktuekor gelombang petir saat 75 µs.

S.E.K.I.A.N