ANALISIS KAWAT TANAH DOUBLE PADA SALURAN TRANSMISI

GARDU INDUK KAPAL – GARDU INDUK PESANGGARAN

AA Gede Ari Pawitra Putra

Jurusan Teknik Elektro – Universitas Udayana, Baliaripawitra@yahoo.com

AbstrakMakin tingginya standar kehidupan masyarakat di Bali membuat meningkatnya kebutuhan energi listrik di Bali, terutama di daerah-daerah pariwisata. Untuk mengimbangi meningkatnya kebutuhan energi listrik tersebut, usaha atas perencanaan dan pengembangan sistem tenaga listrik yang ada harus terus diupayakan, termasuk komponen pelindung terhadap gangguan, terutama petir. Apalagi di daerah Kapal sampai Pesanggaran ini termasuk daerah yang sangat sering dikunjungi petir. Hal ini membuat perlunya keefektifan dalam pemasangan sistem perlindungan kawat tanah (Overhead groundwire) pada jaringan transmisi khususnya jalur Gardu Induk Kapal – Gardu Induk Pesanggaran agar berkurangnya gangguan yang terjadi pada saluran vital ini.

Kata kunci : kawat tanah, overhead groundwire

AbstractIncreasingly high standards of public life in Bali making increasing electricity needs in Bali, especially in the areas of tourism. To keep pace with the growing need for electrical energy, effort on planning and development of existing power systems should be pursued, including the protective components of the disorder, especially lightning. Especially in the area of Kapal until Pesanggaran include areas heavily frequented by lightning. This makes the need for effectiveness in the installation of a ground wire protection system (Overhead groundwire) on a particular transmission line substation Kapal - Substation Pesanggaran that the reduced interference that occurs in this vital areas.

Key words : kawat tanah, overhead groundwire

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Listrik merupakan bentuk energi

yang sangat cocok dan nyaman bagi

manusia modern. Tanpa listrik, infrastruktur

masyarakat sekarang tidak akan

menyenangkan. Makin tinggi standar

kehidupan manusia akan semakin meningkat

pula kebutuhan energi listrik di seluruh

dunia. Untuk mengimbangi meningkatnya

kebutuhan energi listrik tersebut, usaha atas

perencanaan dan pengembangan sistem

listrik yang ada harus terus diupayakan,

termasuk juga perencanaan dan

pengembangan sistem perlindungan sebagai

salah satu komponen utama sistem transmisi

saluran udara. Termasuk di dalamnya dari

gangguan alam yaitu petir. Apalagi di

daerah Indonesia ini termasuk daerah yang

sangat sering dikunjungi petir, karena

Indonesia terletak didaerah katulistiwa yang

panas dan lembab, mengakibtkan terjadinya

hari guruh (IKL) yang sangat tinggi

dibanding daerah lainnya (100 -200 hari

pertahun), bahkan daerah cibinong sempat

tercatat pada Guiness Book of Records

1988, dengan jumlah 322 petir per tahun.

Kerapatan sambaran petir di Indonesia juga

sangat besar yaitu 12/km2/tahun yang

berarti pada setiap luas area 1 km2

berpotensi menerima sambaran petir

sebanyak 12 kali setiap tahunnya. Dan

energi yang dihasilkan oleh satu sambaran

petir juga sangat besar yaitu, mencapai 55

kwh.

Mengetahui betapa bahayanya

gangguan petir terhadap sistem jaringan

transmisi, maka dilakukanlah usaha-usaha

untuk menangkal petir, begitu pula yang

terjadi pada saluran transmisi GI Kapal ke

GI Pesanggaran yang sangat rawan terkena

sambaran petir, dari hal tersebut maka

dilakukan upaya menangkal, salah satunya

dengan cara menggunakan kawat tanah

(overhead groundwire).Kawat tanah adalah

satu pengaman sistem tenaga listrik dari

ancaman petir, dalam hal ini lebih

mengkhususkan pada sistem transmisi

tenaga listrik pada GI Kapal sampai dengan

GI Pesanggaran yang berjarak 13,05 km

mengunakan konduktor ACSR 240mm.

Kawat yang dipasang sejajar dengan

tiang dan terletak di atas kawat fasa pada

sistem transmisi listrik sehingga jika terjadi

sambaran petir yang terkena adalah kawat

tanah bukan kawat fasanya sehingga

peralatan listrik pada sistem transmisi tidak

mengalami kerusakan. Sambaran petir yang

mengenai kawat tanah akan ditanahkan

(grounding).

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan hal tersebut maka

timbul permasalahan yaitu :

Bagaimana prinsip kerja kawat tanah

(overhead groundwire) dalam

menangkal petir dalam sistem

transmisi tenaga listrik ?

Bagaimana cara meningkatkan

performa perlindungan dari kawat

tanah (overhead groundwire) ?

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari pembuatan

makalah ini adalah untuk menganalisa

gangguan yang terjadi pada saluran

transmisi yang menggunakan kawat tanah

double antara GI Kapal sampai dengan GI

Pesanggaran terutama dari gangguan petir.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian dari makalah ini

adalah sebagai informasi mengenai

gangguan petir pada transmisi pada GI

Kapal – GI Pesanggaran.

1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah

Agar suatu pembahasan tidak

menyimpang dari tujuannya memerlukan

adanya batasan dan ruang lingkup masalah

pada satu pokok persoalan. Masalah yang

akan dibahas dalam makalah ini adalah :

1. Studi yang dilakukan pada satu

saluran jaringan transmisi yaitu

GI Kapal – GI Pesanggaran.

2. Analisis hanya terpusat pada

kawat tanah pada kedua GI

tersebut.

BAB II DASAR TEORI

Landasan teori sangat membantu

untuk dapat memahami suatu sistem. Selain

daripada itu dapat juga dijadikan sebagai

bahan acuan didalam merencanakan suatu

sistem. Dengan pertimbangan hal-hal

tersebut, maka landasan teori merupakan

bagian yang harus dipahami untuk

pembahasan selanjutnya.

2.1 Petir

Petir merupakan kejadian alam

dimana terjadi loncatan muatan listrik antara

awan dengan bumi. Loncatan muatan listrik

tersebut diawali dengan mengumpulnya uap

air di dalam awan. Ketinggian antara

permukaan atas dan permukaan bawah pada

awan dapat mencapai jarak sekitar 8 km

dengan temperatur bagian bawah sekitar

60 oF dan temperatur bagian atas sekitar -

60 oF. Akibatnya, di dalam awan tersebut

akan terjadi kristal-kristal es. Karena di

dalam awan terdapat angin ke segala arah,

maka kristal-kristal es tersebut akan saling

bertumbukan dan bergesekan sehingga

terpisahkan antara muatan positif dan

muatan negatif.

Pemisahan muatan inilah yang

menjadi sebab utama terjadinya sambaran

petir. Pelepasan muatan listrik dapat terjadi

di dalam awan, antara awan dengan awan,

dan antara awan dengan bumi tergantung

dari kemampuan udara dalam menahan beda

potensial yang terjadi.

Petir yang kita kenal sekarang ini

terjadi akibat awan dengan muatan tertentu

menginduksi muatan yang ada di bumi. Bila

muatan di dalam awan bertambah besar,

maka muatan induksi pun makin besar pula

sehingga beda potensial antara awan dengan

bumi juga makin besar. Kejadian ini diikuti

pelopor menurun dari awan dan diikuti pula

dengan adanya pelopor menaik dari bumi

yang mendekati pelopor menurun. Pada saat

itulah terjadi apa yang dinamakan petir.

Gambar 2.1 Proses terjadinya petirSumber : Ganjar Witriana

2.2 Gardu Induk

Gardu Induk merupakan sub sistem

dari sistem penyaluran (transmisi) tenaga

listrik, atau merupakan satu kesatuan dari

sistem penyaluran (transmisi). Penyaluran

(transmisi) merupakan sub sistem dari

sistem tenaga listrik. Berarti, gardu induk

merupakan sub-sub sistem dari sistem

tenaga listrik. Sebagai sub sistem dari

sistem penyaluran (transmisi), gardu induk

mempunyai peranan penting, dalam

pengoperasiannya tidak dapat dipisahkan

dari sistem penyaluran (transmisi) secara

keseluruhan. Dalam pembahasan ini

difokuskan pada masalah gardu induk yang

pada umumnya terpasang di Indonesia,

pembahasannya bersifat praktis (terapan)

sesuai konstruksi yang terpasang di

lapangan.

Jenis dari gardu induk adalah,

Jenis Gardu Induk bisa dibedakan

menjadi beberapa bagian yaitu :

o Berdasarkan besaran

tegangannya.

o Berdasarkan pemasangan

peralatan.

o Berdasarkan fungsinya.

o Berdasarkan isolasi yang

digunakan.

o Bedasarkan sistem rel

(busbar).

Dilihat dari jenis komponen yang

digunakan, secara umum antara

GITET dengan GI mempunyai

banyak kesamaan. Perbedaan

mendasar adalah :

o Pada GITET transformator daya

yang digunakan berupa 3 buah

tranformator daya masing –

masing 1 phasa (bank

tranformer) dan dilengkapi

peralatan reaktor yang berfungsi

mengkompensasikan daya

rekatif jaringan.

o Sedangkan pada GI (150 KV, 70

KV) menggunakan

Transformator daya 3 phasa dan

tidak ada peralatan reaktor.

2.3 Konduktor dan Komponen Pada

Jaringan Transmisi

Konduktor adalah media untuk

tempat mengalirkan arus listrik dari

pembangkit listrik ke gardu induk atau dari

GI ke GI lainnya, yang terentang lewat

tower-tower. Konduktor pada tower tension

dipegang oleh tension clamp, sedangkan

pada tower suspension dipegang oleh

suspension clamp. Dibelakang clamp

tersebut dipasang rencengan isolator yang

terhubung ke tower.

Gambar 2.3 Konduktor ACSRSumber : http://duniaelektro.blogspot.com

a. Bahan konduktor

Bahan konduktor yang

dipergunakan untuk saluran energi listrik

perlu memiliki sifat sifat sebagai berikut :

1) konduktivitas tinggi.

2) kekuatan tarik mekanikal tinggi

3) titik berat

4) biaya rendah

5) tidak mudah patah

Konduktor jenis Tembaga (BC :

Bare copper) merupakan penghantar yang

baik karena memiliki konduktivitas tinggi

dan kekuatan mekanikalnya cukup baik.

Namun karena harganya mahal maka

konduktor jenis tembaga rawan pencurian.

Aluminium harganya lebih rendah dan lebih

ringan namun konduktivitas dan kekuatan

mekanikalnya lebih rendah dibanding

tembaga.

Pada umumnya SUTT maupun

SUTET menggunakan ACSR (Almunium

Conductorn Steel Reinforced). Bagian

dalam kawat berupa steel yang mempunyai

kuat mekanik tinggi, sedangkan bagian

luarnya mempunyai konduktifitas tinggi.

Karena sifat electron lebih menyukai bagian

luar kawat daripada bagian sebelah dalam

kawat maka ACSR cocok dipakai pada

SUTT/SUTETI. Untuk daerah yang

udaranya mengandung kadar belerang tinggi

dipakai jenis ACSR/AS, yaitu kawat

steelnya dilapisi dengan almunium. Pada

saluran transmisi yang perlu dinaikkan

kapasitas penyalurannya namun SUTT

tersebut berada didaerah yang rawan

longsor, maka dipasang konduktor jenis

TACSR (Thermal Almunium Conductor

Steel Reinforced) yang mempunyai

kapasitas besar tetapi berat kawat tidak

mengalami perubahan yang banyak.

Konduktor pada SUTT/SUTET merupakan

kawat berkas (stranded) atau serabut yang

dipilin, agar mempunyai kapasitas yang

lebih besar dibanding kawat pejal.

b. Urutan fasa

Pada sistem arus putar, keluaran dari

generator berupa tiga fasa, setiap fasa

mempunyai sudut pergerseran fasa 120º.

Pada SUTT dikenal fasa R; S dan T yang

urutan fasanya selalu R diatas, S ditengah

dan T dibawah. Namun pada SUTET urutan

fasa tidak selalu berurutan karena selain

panjang, karakter SUTET banyak

dipengaruhi oleh faktor kapasitansi dari

bumi maupun konfigurasi yang tidak selalu

vertikal. Guna keseimbangan impendansi

penyaluran maka setiap 100 km dilakukan

transposisi letak kawat fasa.

c. Penampang dan jumlah konduktor

Penampang dan jumlah konduktor

disesuaikan dengan kapasitas daya yang

akan disalurkan, sedangkan jarak antar

kawat fasa maupun kawat berkas

disesuaikan dengan tegangan operasinya.

Jika kawat terlalu kecil maka kawat akan

panas dan rugi transmisi akan besar. Pada

tegangan yang tinggi (SUTET) penampang

kawat , jumlah kawat maupun jarak antara

kawat berkas mempengaruhi besarnya

corona yang ditengarai dengan bunyi desis

atau berisik.

d. Jarak antar kawat fasa

Jarak kawat antar fasa SUTT 70kV

idealnya adalah 3 meter, SUTT= 6 meter

dan SUTET=12 meter. Hal ini karena

menghindari terjadinya efek ayunan yang

dapat menimbulkan flash over antar fasa.

e. Perlengkapan kawat penghantar

Perlengkapan atau fitting kawat

penghantar adalah: Spacer, vibration

damper. Untuk keperluan perbaikan

dipasang repair sleeve maupun armor rod.

Sambungan kawat disebut mid span joint.

f. Repair Sleeve

Repair sleeve adalah selongsong

almunium yang terbelah menjadi dua bagian

dan dapat ditangkapkan pada kawat

penghantar, berfungsi untuk memperbaiki

konduktifitas kawat yang rantas, Cara

pemasangannya dipress dengan hidrolik

tekanan tinggi.

g. Bola Pengaman

Adalah rambu peringatan terhadap

lalu lintas udara, berfungsi untuk memberi

tanda kepada pilot pesawat terbang bahwa

terdapat kawat transmisi. Bola pengaman

dipasang pada ground wire pada setiap jarak

50m hingga 75 meter sekitar

lapangan/bandar udara.

h. Lampu Aviasi

Adalah rambu peringatan berupa

lampu terhadap lalu lintas udara, berfungsi

untuk memberi tanda kepada pilot pesawat

terbang bahwa terdapat kawat transmisi.

i. Arching Horn

Adalah peralatan yang dipasang pada

sisi cold tower dari rencengan isolator.

Fungsi arcing horn:

- Media pelepasan busur api dari tegangan

lebih antara sisi Cold dan Hot (kawat

penghantar)

- Pada jarak yang diinginkan berguna untuk

memotong tegangan lebih bila terjadi:

sambaran petir; switching; gangguan.

2.4 Kawat Tanah

Kawat tanah atau overhead

groundwire adalah media untuk melindungi

kawat fasa dari sambaran petir. Kawat ini

dipasang di atas kawat fasa dengan sudut

perlindungan yang sekecil mungkin, karena

dianggap petir menyambar dari atas kawat.

Namun jika petir menyambar dari samping

maka dapat mengakibatkan kawat fasa

tersambar dan dapat mengakibatkan

terjadinya gangguan. Kawat pada tower

tension dipegang oleh tension clamp,

sedangkan pada tower suspension dipegang

oleh suspension clamp. Pada tension clamp

dipasang kawat jumper yang

menghubungkannya pada tower agar arus

petir dapat dibuang ke tanah lewat tower.

Untuk keperluan perbaikan mutu pentanahan

maka dari kawat jumper ini ditambahkan

kawat lagi menuju ke tanah yang kemudian

dihubungkan dengan kawat pentanahan.

Gambar 2.4 Kawat Tanah (Overhead Groundwire)

2.4.1 Bahan kawat tanah

Bahan ground wire terbuat dari steel

yang sudah digalvanis, maupun yang sudah

dilapisi dengan almunium.

2.4.2 Jumlah dan posisi kawat tanah

Jumlah kawat tanah paling tidak ada

satu buah diatas kawat fasa, namun

umumnya di setiap tower dipasang dua

buah. Pemasangan yang hanya satu buah

untuk dua penghantar akan membuat sudut

perlindungan menjadi besar sehingga kawat

fasa mudah tersambar petir. Sudut

perlindungan kawat tanah terhadap tower

yang standar adalah 35 – 45o. Jarak antara

groundwire dengan kawat fasa di tower

adalah sebesar jarak antar kawat fasa,

namun pada daerah tengah gawang dapat

mencapai 120% dari jarak tersebut.

Gambar 2.4.2 Gambar kontruksi tiangSumber :http://www.elektroindonesia.com/elektro/energi12a.html

2.4.3 Komponen pengaman

Komponen pengaman (pelindung)

pada transmisi tenaga listrik memiliki fungsi

sangat penting. Komponen pengaman pada

saluran udara transmisi tegangan tinggi,

antara lain :

- Kawat tanah, grounding dan

perlengkapannya, dipasang

disepanjang jalur SUTT. Berfungsi

untuk mengetanahkan arus listrik

saat terjadinya gangguan (sambaran)

petir secara langsung.

- Pentanahan tiang, untuk menyalurkan

arus listrik dari kawat tanah

(groundwire) akibat terjadinya

sambaran petir. Terdiri dari kawat

tembaga atau kawat baja yang di

klem pada pipa pentanahan dan

ditanam di dekat pondasi tower

(tiang) SUTT.

- Jaringan pengaman, berfungsi untuk

pengaman SUTT dari gangguan yang

dapat membahayakan SUTT tersebut

dari lalu lintas yang berada

dibawahnya yang tingginya melebihi

tinggi yang diizinkan bola

pengaman, dipasang sebagai tanda

pada SUTT, untuk pengaman lalu lintas

udara.

2.4.4. Gambar daerah proteksi overhead

groundwire

Dalam melindungi kawat phasa

tersebut, daerah proteksi groundwire dapat

digambarkan seperti berikut.

Gambar 2.4.4 Daerah proteksi dengan menggunakan 1 buah groundwire

Sumber :http://www.elektroindonesia.com/elektro/energi12a.html

Dari gambar 1 di atas, misalkan

groundwire diletakkan setinggi h meter dari

tanah. Dengan menggunakan nilai-nilai yang

terdapat pada gambar tersebut, titik b dapat

ditentukan sebesar 2/3 h. Sedangkan zona

proteksi groundwire terletak di dalam daerah

yang diarsir. Di dalam zona tersebut,

diharapkan tidak terjadi sambaran petir

langsung sehingga di daerah tersebut pula

kawat phasa dibentangkan.

Apabila hx merupakan tinggi kawat

phasa yang harus dilindungi, maka lebar bx

dapat ditentukan dalam 2 kondisi, yaitu :

Untuk hx > 2/3 h , bx = 0,6 h (1 –hx/h)

Untuk hx < 2/3 h , bx = 1,2 h (1 –hx/0,8h)

Proteksi dengan 2 buah Groundwire

Gambar 2.4.4.1 Zona perlindungan dari penggunaan 2 buah groundwire.

Sumber :http://www.elektroindonesia.com/elektro/energi12a.html

Dari gambar tersebut, apabila ho

menyatakan tinggi titik dari tanah di tengah-

tengah 2 groundwire yang terlindungi dari

sambaran petir, maka ho dapat ditentukan :

ho = h -s/4

Sedangkan daerah antara dua

groundwire dibatasi oleh busur lingkaran

dengan jari-jari 5/4s dengan titik pusat

terletak pada sumbu di tengah-tengah dua

groundwire.

2.4.5 Langkah – langkah perhitungan

gangguan petir pada menara

Untuk menghitung gangguan petir

pada menara jaringan transmisi, yaitu

gangguan lompatan api balik (back

flashcover), digunakan teori gelombang

berjalan dan langkah-langkah

perhitungannya diberikan dibawah ini. Pada

SUTET dan SUTUT digunakan harga rata-

rata. Hal tersebut adalah sebagai akibat dari

anggapan bahwa kilat yang menyambar

kawat tanah jauh dari menara pada SUTET

dan SUTUT tidak menimbulkan lompatan

api, sedang SUTT dianggap masih

menimbulkan lompatan api.

1. Menghitung impedansi surja kawat tanah

dan faktor gandengan

Perhitungan impeansi surja kawat

tanah dibedakan dalam dua keadaan, yaitu

keadaan bila tidak ada korona dan yang

kedua bila terjadi korona.

a.) Bila tidak terjadi korona

b.) Bila terjadi korona

Dimana :

Z11 = impedansi surja sendiri dari satu kawat

tanah

Z12 = impedansi surja bersama antara kedua

kawat tanah = 60 ln(b12/a12)

R = Radius amplop korona (m)

r = Radius kawat tanpa korona

ht = Tinggi rata-rata kawat tanah untuk

SUTT

Gambar 2.4.5 Potongan Saluran TransmisiSumber : Garniwa, Iwa, Dasar Perencanaan Instalasi Penangkal Petir, Jurusan Elektro FTUI.

2. Menghitung impedansi surja menara

3. Menghitung koefisien terusan a pada

puncak menara untuk gelombang yang

datang dari dasar menara.

Koefisien terusan dihitung berdasarkan

persamaan :

4. Menghitung koefisien terusan a pada

puncak menara untuk gelombang yang

datang dari dasar menara.

Koefisien pantulan adalah : b = a-1

5. Menghitung tegangan pada puncak

menara.

Tegangan pada puncak menara adalah :

Dimana :

Is = arus kilat (kA) dan Is = A t untuk 0 ≤

t ≤ T

I = harga puncak arus kilat yang melalui

menara (kA)

T = waktu untuk mencapai harga puncak

atau panjang muka gelombang petir,

mikro detik

A = I/T, kA/µdet

6. Menghitung koefisien pantulan d pada

dasar menara untuk gelombang yang

datang dari puncak menara

Koefisien pantulan d dapat dihitung dari :

Dimana :

R = tahanan kaki menara

Karena tahanan kaki menara

sepanjang saluran transmisi pada umunya

berbeda-beda, maka perhitungan harus

dilakukan untuk tiap seksi dari saluran

transmisi dengan tahanan kaki menarayang

bersangkutan.

7. Menghitung waktu kritis

Waktu kritis tc ialah waktu pada saat mana

tegangan pada puncak menara berkurang

secara mendadak karena pantulan negatif

dari dasar menara :

Tc = T + X1/mikrodetik

Dimana :

X1 = jarak vertikal antara puncak menara

dan kawat fasa pada menara

C = kecepatan merambat gelombang =

300 m/mikrodetik.

8. Menghitung kemungkinan jumlah

lompatan api

Lompatan api dianggap terjadi bila

tegangan isolator Vi sama atau lebih besar

dari tegangan impuls isolator. Tegangan

impuls isolator ini diperoleh dari lengkung

tegangan waktu (volt-time curve) isolator

yang bersangkutan :

9. Menghitung daerah A yang dilindungi

kawat tanah

Lebar bayang-bayang listrik dari

suatu saluran transmisi dapat dilakukan

dengan persamaan :

Dan luas bayang-bayang atau daerah yang

dilindungi A dihitung berdasarkan

persamaan :

10. Menghitung jumlah sambaran petir NL

Jumlah sambaran petir NL yang

mungkin menyambar kawat transmisi dapat

dihitung berdasarkan persamaan di bawah :

11. Menghitung gangguan petir pada menara

Untuk mwnghitung jumlah gangguan

petir pada menara perlu terlebih dahulu

diketahui probabilitas peralihan lompatan

api menjadi busur api atau arus susulan

(power flow current) yang menimbulkan

gangguan.

a.) Pada saluran udara tegangan tinggi

(SUTT) : η = 0.85

b.) Pada saluran udara tegangan ekstra

tinggi (SUTET) dan saluran udara

tegangan ultra tinggi (SUTUT) : η = 1.0

Dengan anggapan bahwa jumlah

sambaran pada menara 60% dari seluruh

sambaran, maka jumlah gangguan pada

menara Ot :

2.4.6. Gangguan kilat pada seperempat

jarak dan setengah jarak dari

menara pada saluran udara

tegangan tinggi

Pada saluran udara tegangan ekstra

tingi (SUTET), dan saluran tegangan ultra

tinggi (SUTUT), gangguan pada seperempat

dan setengah jarak dari menara diabaikan.

Hal ini dilakukan karena jarak-jarak aman

antara kawat fasa dan kawat tanah dan

kawat fasa ke kawat fasa sangat besar

sehingga kekuatan impuls isolasi dari udara

di tempat tersebut cukup besar untuk

mencegah terjadinya lompatan api. Tetapi

pada saluran udara tegangan tinggi (SUTT)

digunakan metode AIEE yaitu dengan

membandingkan kekuatan isolasidari jarak

antara kawat tanah dan kawat fasa terhadap

tegangan yang timbul karena arus kilat

ditempat-tempat tersebut.

Jarak vertikal antara kawat tanah dan

kawat fas diperoleh dengan memisahkan

lengkung kawar itu memenuhi persamaan

berikut :

Gambar 2.4.6 Kawat tanah dan kawat fasa dari kawat trasmisi

Sumber : Garniwa, Iwa, Dasar Perencanaan Instalasi Penangkal Petir, Jurusan Elektro FTUI.

Maka :

Dimana :

y = tinggi kawat tanah diatas tanah, (m)

y’ = tinggi kawat fasa diatas tanah, (m)

do = andongan maksimum kawat tanah,(m)

do’= andongan maksimum kawat fasa, (m)

b = jarak vertikal antara kawat fasa dan

kawat tanah, (m)

bm = jarak vertikal antara kawat tanag dan

kawat fasa ditengah-tengah gawang,

(m)

bq = jarak vertikal antara kawat tanah dan

kawat fasa diseperempat gawang, (m)

Bila p = jarak horizontal antara kawat tanah

dan kawat fasa. Maka jarak antara kawat

tanah dan kawat fasa :

BAB III PEMBAHASAN

3.1 Prinsip Kerja Kawat Tanah

Kawat tanah atau overhead

groundwire (kawat petir / kawat tanah)

adalah media untuk melindungi kawat fasa

dari sambaran petir. Kawat ini dipasang di

atas kawat fasa dengan sudut perlindungan

yang sekecil mungkin, karena dianggap petir

menyambar dari atas kawat. Namun jika

petir menyambar dari samping maka dapat

mengakibatkan kawat fasa tersambar dan

dapat mengakibatkan terjadinya gangguan.

Kawat pada tower tension dipegang oleh

tension clamp, sedangkan pada tower

suspension dipegang oleh suspension clamp.

Pada tension clamp dipasang kawat jumper

yang menghubungkannya pada tower agar

arus petir dapat dibuang ke tanah lewat

tower. Untuk keperluan perbaikan mutu

pentanahan maka dari kawat jumper ini

ditambahkan kawat lagi menuju ke tanah

yang kemudian dihubungkan dengan kawat

pentanahan.

Gambar 3.1 Pemasangan groundwireSumber :http://www.docstoc.com/docs/43185297/kawat-tanah

3.2 Hasil Analisa

Dari persamaan-persamaan diatas, terlihat

bahwa makin tinggi groundwire dan sudut

perlindungan yang besar, akan

mengakibatkan probabilitas tersebut

meningkat. Untuk itu diperlukan pemilihan

tinggi groundwire dan sudut perlindungan

yang tepat untuk mendapatkan performa

perlindungan yang baik dari sambaran petir.

Gambar 3.2 Kurva ketinggian groundwire vs sudut

perlindungan

Gambar 3.2.1 Kurva probabilitas kegagalan

perlindungan vs sudut perlindungan

Gambar 3.2 menunjukkan kurva antara

ketinggian rata-rata groundwire vs sudut

perlindungan rata-rata. Dari gambar tersebut

terlihat daerah berwarna hitam merupakan

daerah kemungkinan gagal dalam

perlindungan. Sedangkan gambar 3.2.1

menunjukkan probabilitas kegagalan

perlindungan dari sambaran petir ke saluran

sebagai fungsi dari

ketinggian groundwire dan sudut

perlindungan.

Dengan demikian, kurva pada gambar 3

menunjukkan probabilitas kegagalan dalam

perlindungan kurang dari 1 % (berdasar

kurva gambar 4). Probabilitas ini berarti

lebih kecil dari satu kali kegagalan dalam

setiap 100 sambaran petir pada groundwire.

Untuk meningkatkan keandalan sistem ini,

diperlukan pentanahan yang baik pada setiap

menara listrik. Jika petir menyambar

pada groundwire di dekat menara listrik,

maka arus petir akan terbagi menjadi dua

bagian. Sebagian besar arus tersebut

mengalir ke tanah melalui pentanahan pada

menara tersebut. Sedangkan sebagian kecil

mengalir melalui groundwire dan akhirnya

menuju ke tanah melalui pentanahan pada

menara listrik berikutnya. Lain halnya jika

petir menyambar pada tengah-

tengah groundwire antara 2 menara listrik.

Gelombang petir ini akan mengalir ke

menara-menara listrik yang dekat dengan

tempat sambaran tersebut.

3.3. Usaha Untuk Meningkatkan

Performa Perlindungan

Usaha yang paling mudah untuk

meningkatkan performa perlindungan adalah

dengan menggunakan lebih dari

satu groundwire. Dengan cara ini

diharapkan petir akan selalu menyambar

pada groundwire sehingga memperkecil

probabilitas kegagalan perlindungan. Cara

ini dapat disertai dengan

menggunakan counterpoise, yaitu konduktor

yang ditempatkan di bawah saluran (lebih

sering dibenamkan dalam tanah) dan

dihubungkan dengan sistem pentanahan dari

menara listrik. Hasilnya, impedansi surja

akan lebih kecil.

Usaha-usaha lainnya di antaranya :

Memasang couplingwire di bawah

kawat phasa (konduktor yang disertakan

di bawah saluran transmisi dan

dihubungkan dengan sistem pentanahan

menara listrik).

Mengurangi resistansi pentanahan

menara listrik dengan menggunakan

elektroda pentanahan yang sesuai.

Menggunakan arester.

Cara yang terakhir ini boleh dikatakan

sebagai alat pelindung yang paling baik

terhadap gelombang surja. Arester inilah

yang terus dikembangkan oleh para ahli

untuk mendapatkan performa perlindungan

yang makin baik.

BAB IV

KESIMPULAN

Pemakaian overhead groundwire dalam

saluran transmisi tenaga listrik mempunyai

harapan agar sambaran petir tidak mengenai

kawat phasa. Luas zona/daerah

perlindungan groundwire tergantung dari

ketinggian groundwire itu sendiri.

Probabilitas kegagalan dalam perlindungan

akan naik dengan makin

tingginya groundwire dan besarnya sudut

perlindungan. Untuk itu diperlukan

pemilihan ketinggian serta sudut

perlindungan yang sesuai untuk

mendapatkan perlindungan yang baik.

Peningkatan performa perlindungan

transmisi tenaga listrik dari sambaran petir

yang paling mudah dilakukan dengan

menambah jumlah groundwire. Kombinasi

pemakaian groundwire dengan peralatan-

peralatan lainnya sangat diharapkan untuk

memperoleh performa perlindungan yang

lebih tinggi di antaranya dengan pemakaian

arester yang merupakan alat pelindung

modern.

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar dan Artono. 1994. Teknik

Tegangan tinggi. Jakarta : PT.

Pradnya Paramita

Garniwa, I. 2000. Dasar Perencanaan

Instalasi Penangkal Petir, Jakarta :

Dep. Elektro FTUI

Wijaya, C. 2002. Kawat Tanah pada

Saluran Udara Tegangan Tinggi,

Edisi ke-2.

http://www.duniaelektro.blogspot.co

m/elektro/kawattanah, 21-12-2012

Mismail, B. 1998. Rangkaian Listrik, Jilid

pertama. Bandung : Penerbit ITB

Stroud, K.A. 2003. Matematika Teknik,

Edisi kelima. Jakarta : Penerbit

Erlangga

Mismail, B. 1997. Analisa Sistem Tenaga.

Malang : Lembaga Penerbitan

Universitas Brawijaya

Irawanto, A. 1998. Overhead Groundwire

Perlindungan Transmisi Tenaga

Lisrik dari Sambaran Petir, Edisi

ke-12.

http://www.elektroindonesia.com/ele

ktro/energi12a.html, 12-12-2012

Dexter, J. 2001, Engineering Mathematics,

Jilid pertama, New York : Palgrave