Analisis Petir Ttt

7/23/2019 Analisis Petir Ttt

1/47

tto Teknik Tegangan Tinggi Ek*7

ANALISIS SISTEilT PROTEI(SI PETTRPADA OARDU INDgKl-. Awan Bermuatan

Petir merupakan fenomena alam yang terjadi di seluruh bumi, terutar'r-:pada daerah tropis. Petir barasal dari awan cumulonimbus yang naik dala--:'arah vertikal dan memiliki lisrik sehingga memunculkan beda potensial anta::awan dengan Permukaan bumi.

2

0

- 10"c

b=;\: \ ,c.""lr cerak-/ o"cAngin Naik

Hutrn

Gambar : 1 Awan cumulonimbusPembentukan awan ini terjasi karena adanya :a. Aliran udara naik (updraft); terjadi akibat penyinaran matahari kepermukaanbumi.

Partikel aerosol; berasal dari polutan industri, garam laut, ataupun paltikelhigroskopis lainnya seperti yang muncul dari kebakaran hutan.Kelembaban udara; partikel aerosol yang naik keatas menyerap air yangada mengkristal menjadi kristal es dalam awan' Karena massa jenis yanglebih bes"ar, kristal eslni turun ke lapisan bawah awan muatan positif darsebagaian lagi menjadi bermuatan negatif. Itristal tersebut kemudia:menfelo*pof dutt membentuk awan bermuatan. Muatan positif biasanl aterteLt puaa pemukaan atas sedangkan muatan negatif dibawahnya.

9KM87

tsstrAngin

b.


2/47

Teknik Tegangan Tinggi e/eZ 117l' Mekanisme Sembaran petirFetir adalah mekanisme pelepasan muatan listrik diudara yang dapatm::: di dalam awan, antara awan dengan udara, dan antara u*un d"rrgun:ir:-: .{,nrar awan dan permukaan bumi dapat digambarkan dibagai luaiMr:_i peiat bermuatan. pada saat gradien listrik telah melebihi hargaiembusrrrLJ-d3 irluncullah pilot streamer yang menentukan arah perambatan muatanirn'u L:r iie udara yang ionisasinya rendah, mencari jumlah muatan lawan yang

::L1\ -:. \4uatan lawan tersebut kemudian akan terionisasi menuju pilot teaaeij,,r , : i:edua aliran ini bertemu, terbentuk kanal dan terjadi discharge muatan.Frrr, Xrils A'gPr& .lv g t*erru

tla L.{-Itrryorigbn

r.C.*sVtalrr

Gambar: 2 Mekanisme sambaran petirTitik bertemunya kedua aliran yang berbeda muatan ini disebut titikpmnul (Srnkingpoint)ffi$.@rJ-s^

Gambar : 3 Pembentukan petir antar awan


3/47

118 Teknik Tegangan Tinggi ,/+ 2setelah sesaat itu terjadi perpindahan muatan dari tanah ke au'a:.melalui sambaran balik (return stroke). Perpindahan muatan dari awar f:ttanah akan kembali memunculkan beda potensial yang tinggi antara pus:.:muatan di awan akibatnya terjadi pelepasan muatan di awan akibatnya teria:muatan susulan atau yang disebut pelepasan muatan berulang (muttip_:stroke). /;Is

l-.).r' ;\--r\ -.''l'l,'l.{. .. r.t . r . .

Gambar : 4 Sambaran Bak dan sambaran berulang. sumber : Khalifa IrIHigh Voltage Engineering and practice.

3. Parameter PetirBeberapa permeter petir yang penting adalah : arus puncak (1) thr.-bentuk gelombang perir (rr to, tn) [ps],.sambaran berulang ( n ), kecurama::arus (di,/dt) [kA/prs],muaranarus (Q =.lI.dt),integralkuadratarus (E: JI'dikecepatan arus sambaran balik (v), dan kecepata sambaran petir ketanah (N,_Parameter petir tersebut dinyatakan dalam fungsi distribusi frekwens:.Menurut Berger, yang diadopsi menjadi standar oleh GIGRE working Grou:tahun 7991-, fungsi distribusi frekuensi dari semua paramerer petir dapa:didekati dalam bentuk distribusi log normal, yaitu :

Dengan m adalah median (nilai tengah) dan adalah log dari sranda:deviasi. Median adalah sratistik 50/50 dimana 50% pengamaran adalah diatasmedian dan 50% dibawahnya.

\*)

I\'1I_ 1.*.


4/47

II

Teknik Tegangan Tinggi FJ*Z 11gfl- Aruspuncak

. ht-pllcak petir (peakc,urrenr) yang dimaksud adalah arus puncak dari;ambaran balik (retur".:!rorq aruspuncat< aiueaatan poiuiirur.,yu, negatifarau positif dan juga dibedakan dari sambarun p"io-'u first stroke) atau;;uobaran susulannya (subsequent stroke). g.ru*ya- ;'*, puncak ini:--n1'atakan dalam probabilitas kumulatif:P [)= I' r + {!,rr),n

KA500

-50-100-r.50-2W-2s0

Gambar 5 Osilogram arus petir negatif250?ffi1.5010050

U

Gambar 6 Osilogram arus petir positifh. Bentuk gelombang petirSurja petir adalah_ bentuk gelombang petir berdasarkan fungsi wakru.krir mencapai amplitudo yang *ttgut tinggiorde kilo u-p.r. dalam waktui:ang sangat singkat orde mikrodetik. Menurut rEC 60_2.73, surja petir untuk


5/47


6/47


7/47


8/47

Teknik Tegangan Ting gi EJ',,* ? 123a Hubungrlcanisme pokok dari terjadinya surja hubung adalah sebagai berikut :;tiwa pukulan kembali (restriking phenomena)didalam pemutusankapasitip dari saluran transmisi tanpa beban atau kapasitor tenaga.dwa terpotongnya arus pembangkitan pada transformator tenaga.rupan kembali dengan cepat (high speed reclosing)utusan arus gangguanrtupan yang tak serentak pada sakalar pemutus tenaga 3-fasa.a suda hubung ini, menurut hasil pengujian di lapangan dan analisissangat berubah dengan keadaan rangkaian dari sistimnya, carahanan titik netralnya, kemampuan pemutus bebannya danrya. Besarnya surja ini dinyatakan oieh suatu faktor tegangan lebih.

rdinator Isolasigangan lebih yang berasal dari dalam sistim jarang mencapaia Ui tegangan sistim itu ke tanah, maka tidaklah ekonomis jikaperalatan sistim itu diisolasikan terhadap tegangan setinggi itu. Jadi,rehendaki adalah perencanaan isolasi yang aman dan ekonomis untukperalatan (dalam G.I dan satuan transisi) dengan koordinasi isolasifat dengan alat pengamannya. Untuk gelombang tegangan darirn petir, tegangan itu tinggi sekali, sehingga hampir tidak mungkinrlasikan peralatan sistim terhadap tegangan tersebut. Karena itu,)engamanan terhadap sambaran petir, dipakailah kawat tanah danr tanah yang serendah mungkin. Selain itu, dipakai alat pengamanocok (arrester) untuk gelombang yang merambat ke dalam G.Irn sistim itupun harus mempunyai ketahanan isolasi yang cukup,hngan sistim pengamannya.Unruk meningkatkan keandalan dari saluran transmisi, cara yangadalah dengan memperkuat isolasinya. Namun ini berarti bahwaaluran itu menjasi jauh lebih kuat daripada isolasi peralatan G.I danang yang merambat ke dalam G.I itu menjadi terlalu besar, sehinggajika banyak terjadi dan


9/47

1.2.J.4.5.

Teknik Tegang an Tinggi /",* Z 123SurjaHubung

Mekanisme pokok dari terjadinya surja hubung adalah sebagai berikut :Peristiwa pukulan kembali (restriking phenomena)didalam pemutusanarus kapasitip dari saluran transmisi tanpa beban atau kapasitor tenaga.Peristiwa terpotongnya arus pembangkitan pada transformator tenaga.Penutupan kembali dengan cepar (high speed reclosing)Pemutusan arus gangguanPenutupan yang tak serentak pada sakalar pemutus tenaga 3-fasa.Besarnya surja hubung ini, menurut hasil pengujian di lapangan dan analisisteoritis, sangat berubah dengan keadaan rangkaian dari sistimnya, carapengetahanan titik netralnya, kemampuan pemutus bebannya dansebagainya. Besarnya surja ini dinyatakan oleh suatu faktor tegangan lebih.5. Koordinator Isolasi

Tegangan lebih yang berasal dari dalam sistim jarang mencapaibeberapa kali tegangan sistim itu ke ranah, maka tidaklah ekonomis jikaseluruh peralatan sistim itu diisolasikan terhadap tegangan seringgi itu. Jadi,yang dikehendaki adalah perencanaan isolasi yang aman dan ekonomis untukseluruh peralatan (dalam G.I dan satuan transisi) dengan koordinasi isolasiyang tepat dengan alat pengamannya. untuk gelombang tegangan darisambaran peti4 tegangan itu tinggi sekali, sehingga hampir tidak mungkinmengisolasikan peralatan sistim terhadap tegangan tersebut. Karena itu,untuk pengamanan terhadap sambaran peti4 dipakailah kawat tanah dantahanan tanah yang serendah mungkin. Selain itu, dipakai alat pengamanyang cocok (arrester) untuk gelombang yang merambat ke dalam G.Iperalatan sistim itupun harus mempunyai ketahanan isolasi yang cukup,s esu ai d eng an $ stim,o eng: am anD)a.untuk meningkatkan keandalan dari saluran transmisi, cara yang'*::aik adalah dengan memperkuat isolasinya. Namun ini berarti bahwa,i',-.si saluran itu menjasi jauh lebih kuat daripada isolasi peralatan G.l dani*::lnbang yang merambat ke dalam G.I itu menjadi terlalu besa4 sehingga:=::bahayakan isolasi G.I itu. sebaliknya, jika tingkatan banyak terjadi danu'e::idalan saluran itu menurun. oleh karena itu perlu diperhitungkan:e:-,-esuaian tingkat isolasi secara menyeluruh dengan mengingat{rE:ampuan pengamanan dari arresteq pentingnya rangkaian, keadaanmrrkaian dan faktor-faktor ekonomis. Prinsip yang sama ini diperlukanle:encanaan isolasi sistim yang cukup tahan terhadap tegangan lebih (tetapinci< terlalu besar seperti halnya pada gelombang petir) dengan megingat

trir":,: :dinasinya dengan alat pelindung.


10/47


11/47

Teknik Tegangan Tinggi (/* p 12g: Feralatan yang sama tegangan kerjanya yang ada dalam suatu G.I harus

xempunyai harga BIL yang sama, meskipun macamnya berbeda danrempatnya berbeda pula. Menurut cara koordinasi tradisionil, sering:iberikan tingkatan isolasi lebih tinggi ke pada sesuaru alat, misalnyl)emutus beban, yang terletak di antara bagian-bagian sistim yang:Tlempunyai tingkatan isolasi berbeda (misalnya, antara saluran tranimisi:an peralatan atau antara peralatan yang satu dengan lainnya), dengan:raksud untuk mengamankan peralaran tersebut. Tetapi kirena ukf,i.-akhir ini karateristik arrester berhasil diperbaiki, dengan memasangarrester pada tempat yang tepar, tegangan lebih dalam G.I itu dapalditekan dibawah harga tertentu. sebab itu, sekarang mungkin memataikekuatan isolasi yang sama untuk setiap peralatan. Untuk isolator keramikcan bushing yang dipasang di luar, diperlukan pengujian tegangan yang:erbeda karena pengotoran udara dan keadaan basih, -"rt ipin trargl3ll-nya sama.: Peralatan yang terletak di luar daerah perlindungan arrester, misalnya,rafo tegangan yang dihubungkan pada sisi iaiuran dari pemisah.disconnect switch) dari saluran transmisi, dan kapasitas pangait'coupling capacitor) untuk telekomunikasi, harus mempunyai tingkat,solasi 720o/o BIL. Alat-alat ini dinaikkan tingkatan isolasinya seiuaicengan isolasi saluran, karena alat-alat ini tidak diamankan oleh arrestercan tetap tersambung pada saluran pada waktu pemisahnya terbuka.

d, Jarak antara Arrester dengan AIat yang dilindungiMeskipun yang paling baik adalah menempatkan arrester sedekat* -ngkin dengan alat yang dilindungi, tetapi dalam praktek kadang-kadang:.- ,ni tidak dimungkinkan. Jika jarak itu terlalu jauh, tegangun ubrrormul.:g sampai pada terminal dari peralatan akan lebih tinggi dari pada tegangan:.,epasan arrester. Hubungan antara tegangan terminal diri alat ylng: :ldungi dan jarak dari arreste4 dengan memisalkan hanya ada satu salurai; :ling gawat) dan gelombang yang datang terbentuk segiriga, adalah sebagai:eikut:e,= eo*p.x/v: mara : e, = tegangan terminal dari peralatan yang dilindungi (kv).ea = tegangan pelepasan dari arrester (kV)t-L = kecuraman muka gelombang dari gelombang yang datang(kv/p.s)v = kecepatan rambat gelombang yang datang (m).x = jarak dari arrester ke alat yang dilindungi (m)


12/47

6.a.

126 Teknlk Tegangan Tinggi E/* ZOleh karena itu jarak x dalam persamaan di atas harus sekecil mungkinsupaya e, tidak melebihi kekuatan isolasi alat. Sebagai contoh, untuk sistim154 kV jika dimisalkan g. = 300 kY/ p"s, , = BIL = 750 kV dan e. = 630 k\.maka x : 60m. Jika untuk gelombang petir yang datang dari jauh, x : 50 madalah cukup, maka tidak demikian halnya untuk petir yang dekatmenyambarnya. Meskipun pada umumnya dipakai 500 kY/pcs, rerapikecuraman sampai 1000 kV/g,s juga terjadi dalam keadaan istimewa menumrrekomendasi IEC (1958). Dalam praktek, sebagian besar dari rangkaian yangada, tidaklah sederhana gambara tadi. Jika ada lebih dari suatu salurarrtersambung pada gardu induk maka efeknya adalah menurunkan tegangan

lebih tersebut. oleh karena itu x : 50 m atau lebih jauh lagi, dapat dianggapcukup aman meski dengan petir yang dekat sekalipun.Perlindungan Gardu Induk dengan Lightning ArresterKegunaanArrester

Arrester merupakan kunci dalam koordinasi isolasi sistim tenaga listrik.Bila surja (surge) datang ke G.l arrester bekerja melepaskan muatan listrik(discharge), serta mengurangi tegangan abnormal yang akan mengena.peralatan muatan dalam G.I itu. Setelah surja (petir atau hubung) dilepaskanmelalui arrester, arus masih mengalir karena adanya tegangan sistim, arus inldisebut arus arrester, arus masih mengalir karena adanya tegangan sistim,arus ini disebut arus dinamik atau arus susulan (follow current) pada gambar30. arrester harus mempunyai ketahanan termis yang cukup terhadap energidari arus susulan ini, dan harus mampu memutuskannnya. Jika pada waktuarrester melepas, tegangan sistim dan arus dinamik terlalu tinggi, makaarrester itu mungkin tidak mampu memutuskan arus susuian.Persyaratan yang harus dipenuhi oleh arrester adalah sebagai berikut:1. Tegangan percikan (sparkover voltage) dan tegangan pelepasannya(discharge voltage), yaitu tegangan pada terminalnya pada waktupelepasan, harus cukup rendah sehingga dapat mengamankan isolasiperalatan. Tegangan percikan disebut juga tegangan gagal sela (gapbreakdown voltage). Tegangan pelepasan disebut juga tegangan sisa(residualvoltage) ataujauh tegangan (voltage drop) Ir.2. Arrester harus mampu memutuskan arus dinamik, dan dapat bekerja terus

seperti semula. Batas dari tegangan sistim dimana pemutusan arus susulanini masih mungkin, disebut tegangan dasar (rated voltage) dari arrester.


13/47

I r'I

Teknik Tegangan Tinggi U,L 2 127

Arss Itclt'pisi{

Gambar 7 Arus melalui Arrester' Gambar B Perhitungan Tegangandan Arus PelePasan Pada ArresterKadang-kadangdipakaijuga-elektrodadenganselaudara,disebutjuga

r.:.: :elindu's tpro,J.ii;" iupi,igu.ugai ganti arrester' Tetapi pada umumnya'- . rni tidak dipakul, ttu'"iuia'tidak mampu memutuskan arus susulan' Seiar,t-:racan ini dipakai';;; pada pemisah pada sisi ke luar suatu saluran:-:SmiSi'r JangkauanPerlindunganArrester

Arrester mempunyai elemen katup (valve element), yang terdiri dari:rj.:ran taklinier C"o"-iititt resistance)' yang terpasang seri dengan elemen:.: (gap "l"rr,"nt)-. itgungutt dian^taia tlrminal arrester pada waktur,:-:Dasan ditunjukan paa"u gimu ar 2.8. karena adanya jarak antara arrester,.' ".r^r'r"";1liililgi ,?*" adanya pantulan (reflection) surja, maka,: i;rgan pada terminal"dari alat yang diindungi lebih tinggi dari tegangan_r:riStr pad,a 2.9.-oi"t t ur"na itu,-larak antara arrester dan alat yangr --'dungi harus diil;;;d;a"rt -""grtin' Pada umumnya jarak sampai 50 m: :*ggap masih aman, *"'kipu" gangguan petirnya sangat dekat dengan G'I';...


14/47

Dimana Ero(

pg Teknik Tegangan Ting gi W Zc. TeganganDasar

Tegangan dasar arrester ditentukan berdasarkan tegangan sistinmaksimum yang mungkin terjadi. Tegangan ini dipilih berdasarkan kenaikantegangan dari fasa-fasa yang sehat pada waktu ada tegangan 1 fasa ke tanahditambah suatu toleransi:E, : crply',: tegangan dasar arrester= koefisienpembumian: toleransi, guna memperhitungkan fluktuasi tegangan, efekFerranti, dan sebagainya= tegangan sistim maksimum

Koefisien cr yang menunjukan kenaikan tegangan dari fasa yang sehat padawaktu ada gangguan 1 fasa ke tanah, tergantung dari impedansi-impedarsiurutan positif, negatif dan nol dilihat dari titik gangguan. Biia tegangan padawaktu gangguan tidak dapat dihitung dengan teliti, dapat juga digunakangambar 32. nilai kurang dari 0,8 bila R"zX, < 1, VX,< 3 pada sistim denganpembumian efektif. Pada sistim dengan pembumian dengan tahanan hargaadalah 1,0 tetapi jika saluran transmisinya panjang impedasni umtan nolnlamenjadi kapasitip dan menjadi lebih dari 1,0. Biasanya tegangan dasararrester dipilih antara 0,7 - 0,85 U. untuk sistim dengan pengetahuan dengantahanan.d. Karakteristik Tegangan Pelepasan

Perbandingan antara tegangan pelepasan dan tegangan dasar disebutperbandingan tingkat pelepasan (discharge level ratio: DLR). Makin rendahperbandingan ini, makin baik karakteristik arrester. Akhir-akhir ini telahdibuat arrester dengan DLRkurang 3,0.

u.


15/47

Teknik Tegangan Tinggi W 2 129

a) Tegangan untuk R' = R* : 0 (b) Tegangan untuk R' = R, : O'2X'

R, : Tahanan Urutan NolX. = Reaktansi Induktif urutan NolX, = Reaktansi Subtransien Urutan PositifX, = Reaktansi Urutan NegatifGambar 9 Tegangan kawat ke tanahmaksimum di temPat Gangguanuntuk sistim Ditanahkan

:j Tegangan untuk R, = R, = 0'1 X'


16/47

tSo leknik Tegangan Tinggi t*t'Te. Kemampuan Arrester terhadaP Surja HubungAdaduamacamsurja:surjapetirdansurjahubung.Jikaarres.te.:melepas surja hubung, *uku tenaga yang harus ditampung arrester itu lebihbesai dari pada ,"rrug"u yang harus diierap bila surj_a yang menyambar' Ketikaarrester yang dapai *.r*rruhi tugas kerja terhadap. surja hubung dan,rrgku,un'isoiasi dari peralatan yang dilindungi diperkuat terhadap surjahubung. Namun, pada sistim -dengan tegangan sangat tinggi' karenaf "itirnfiurrgun eko'omis dikehendaki penurunan tingkat isolasi terhadap

surja'hubung kirena itu, maka penekanin surja hubung o-leh arrester mula'dilakuian. Meskipun dikehendaki tegangan pelepasan terhadap surja hubungkurang dari Tovo BIL dari peralatan yang dilindungi, suatu batas minimumkadan"g-kadang diadakurrrryu, karena jika tegangan ini terlalu rendah, arresterakan tJrlalu seiing bekerja, dan ini mempercepat kerusakannya'

Tingkat pengenal dari sebuah lighting arrester dinyatakan sebagaiberikut:l.TeganganNominalatauTegangan(U^)(NominalVoltageArrester)

Adatah tegangan dimana lighting arrester masih dapat bekerja sesuaidengan klra[teristiknya. Lgtrting arrester tidak dapat bekerja padategalngan maksimum iist"* yang direncanakan, tetapi masih mampumemutuskan arus ikutan dari sistem secara efektif'Lightingarresterumumnyatidakdapatbekerjajikaadagangguanflsakgtanah di satu tempat daiam sistem, karena itu tegangan pengenal darilighting arrester harus lebih tinggi dari tegangan fasa sehat ke tanah, jikademikian maka, lighting arrester akan melakukan arus ikutan sistem yangterlalu besar yung"*.nf.babkair lighting arrester rusak akibat beban lebihtermal (thermal over loading).untuk mengetahui tegangan maksimum yang mungkin terjadi pada fasayang sehat ke tanah akibat gangguan satu fasa ke tanah perlu diketahui..TeSangansistemtertinggi(thehighestSystemvoltaSe),umumnyadlimbll har galloo/odari harga tegangan nominal sistem.. Koefisienpertanahan'Didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan rms fasa sehat ketanah dalam keadian-gangguan pada tempat dimana lighting arresterdipasang, dengan t.guttgu.t itns fasa ke tinggi dari sistim dalam keadaantidak adi gungg,rutt. Jadi tegangan pengenal dari suatu lighting arrester(arrester rating): tegangan rms fasa ke fasa tertinggi x koefisien pentanahan: tegangan rms fasa ke fasa x 1 . 10 x koefisien pentanahan


17/47

Teknik Tegangan Tinggi E/;n z 131

a,sistemyangditanahkanlangsungkoefisienpentanahan0.8.lighting "*Lti"*Va disebut lighting arre.ster 800/o':. sistem yang d;;il'ai?"""tr."" tungr-rrg koefisien pentanahannya l"'0'Ii ghtin g urr""""t:yJai'"uut t "u ugui p enan gkap l- 0 00/o'

I .\rus Pelepasan Nominal (Nominal D ischarge Current).\dalah arus pelepasan dengan harga puncak dan bentuk gelombang:enenru V^rg aig,l;;l;" ;;;il*"r,Et,ut un kelas dari lighdns arrester'Sesuaidengan:a. KemamPuannya melakukan arusb. Karakteristik Pelindungnya'tsentuk gelombang arus pelepasan tersebut adalah :. Menurut standard Inggris/EroPa (lEC) I ts/20 tt's'r Menurut ,tunau'i-ffi"iirtu rd ps/20'i-ingan kelas

PP 10 kA; 2'5 kA

. *:il] :,S r.0 kA, untuk perridunga_n gardu induk vang besar denganferkuensinyu 'u*bu'u" petir yang t"ttip tinggi dengan tagangan sistern, *5t-1tJr$lt}*uu*^ sepe{ri (a), untukregansan sistem dibawah T0 kv: Kelas arus 2'5 ki, *"t*k gu'du-g'od* iutit dengan tegangan sisten"roibavrair zz k:V ffi#;;*K;oJL"tuu 5 kV tidak iagi eitonornis '*. Kelas arus L'5 kA, untr-lk meiindungi""fo-"ufo

kecil didaerah-daerahPedalan'ian'

T:ganganFercikanFrekuensi.Tala.jala(PawerFrequensisparkaverValtage)Lrghting arrester tidak boleh bekerja pada gangguan lebih dalarn

___::i,al over volrage) dengan u*prn"il" yang rendah karena dapat::.=nbahayakan sisteir. untuk alasan ini tnar.a dit"itttkutt tegangan percikan, r--ialaminirnum'. l.lenurut standard trnggris (B'S)Teganganpercikanfrekuensi.iala-jalaminimum=l.6xteganganpengenal:ighting arrester'. \'lenurut Standard IECTegangan percikan frekuensi jala-'jala minimum = 1'5 x tegangan pengenallighting arrester'


18/47

132 Teknik Tegang an Tinggi ,ltt I4. Tegangan Percikan Implus maksimum (Maximum Impulse spark overVoltage)

Adalah tegangan gelombang implus tersebut menurut IEC publ. 60 -2aadalah 7.2 p.s/So ps. hal ini rnenunjukan bahwa jika regangan puncak su4apetiryang datang mempunyai harga lebih tinggi utau samu o"rrgut a"gurrg*percikan maksimum dari lighting arrester, rnaka lighting arrester terseburakan bekerja memotong surja petir tersebut dan mengitirLu" ke tanah.5. Tegangan Sisa [&esrdual D kcharge tlokage]

Adaiah regangan yang rimbul diantara terminal lighting arrester padasaat arus petir mengalir ke tanah. Tegangan sisa dan tegangan nominaf darisuatu lighting arrester tertentu tergantung pada kecurairarigeiombang arusyang datang {dildt dalam_A/il,s} dan amplituda dari arus pelepisan (disc}rargecurrent). {Jntuk rnenentukan tegangan sisa ini digunakan implus arus sebeJar81ts/20 p,s (trEC Satndard) denganhargapuncakikAdan 10 kA.- untuk harga arus pelepasan yang lebih tinggi maka legangan sisa initidak akan naik lebih tinggi lagi. Hal ini disebibkan karena kirakteristiktahanan yang linier dari lighting arrester. umumnya tegangan sisa tidak akanmelebihi Bil (Basic Insulation Level = Tingkat Isoiasi duru"t = TID) daripadaperalatan yang dilindungi walaupun arus pelepasan maksimumnya(Maximum Discharge Curren) mencapai 65 kA atau 100 kA.6. Arus Pelepasan Maksimum (MaximumDischarge Cunent)Adalah arus surja maximum yang dapat rnengalir melalui lightingarrester setelah tembusnya sela seri rnerusak atau merubah karakteristit aailighting arrester.

Tabel 1 Kelas LightningArresterKELAS LIGI{TNING ARRESTER(ARLIS PEI,EFASAN N@MINAI.}IAMPERE3

I{AR.GA FUNCAK AR.USTERPASA}SG (KTLO .AMPERE)10.000 light and heavy duty 1C0

5.000 seri A dan B 552500 251s00 10

Lighti"ng Arrester IEC second edition. U7A


19/47

Tekntk Tegangan Tinggi W 7 133* = inallcountries'B = in [JSAandcanado. ;:ak lindung antara arrester dengan peralatan yang dilindungi adalah :

_ Uro - {Jra uzdtdtlt*u"l jarak iindung maksimum dari posisi LA ke peralatan yang

cliProteksi [mX- r-, * facqnc'ir - '-"-""*;; sii p"tuiutan' missai trafo [kV]Ur,* : tegangankerja impius arrester [kV]"I = rt*t*pii"" t"'*u'ig"rombang : di udara 300 [m/'us]: inrnedansi surja: t'un'u'u" idara 200-500 ohm" kabel 30-80- 1rlrrvsohmdu/dt : kecuraman tegangan gelombang datang [kv/pls]di/dt = t ..url*ut g"ioduuttg arus datang [kA/ps1-. ModelElektrogeometrls . maupun GarduSistern pelindung terhadap petir pada saluran ffansmrsl.niuk bukan *"*put?" h;iy";; uu'u' uot"tt dikatakan teori itu sudah adalejak pert


20/47


21/47

Teknik Tegangan Tinggi 6,t* 2 135

dengan geometris pelindung yang perlu diketahui. Dari gambarsederhana yang me;gilustrasikan giometris saluran transmisi tunggaldengan t


22/47

136 leknik Tegangan Tinggi F**22) Jarak sambar dan Busur Takterlindungi

Besarnya 0, H, y dapat secara mudah dimngerti. Tetapi tidakdemikian halnya dengan besaran jarak sambar r," dan busur tak terlindungiS". Oleh karenanya pada kesempatan ini akan dibahas lebih dahulupengertian tentang jarak dan busur tak terlindung.a) JarakSambarJarak sambar secara umum didefinisikan sebagai jarak antara ujunglidah petir dengan target sasaran yang nantinya merupakan terminalsambaran kilat, dimana sepanjang jarak ini gardient potensial telahmencapai harga kritisnya. Dengan demikian bila ada lidah petirmelampaui jarak sambar ini, maka akan terjadi pelepasan muatan(discharge) melalui lidah petir ini ke sasaran itu. Sasaran dapat berupakawat tanah atau bumi. Whitehead berpendapat bahwa jarak sambar kebumi, kawat phasa, atau kawat tanah berbeda panjangnya.Dalam model elektrogeometris jarak sambar dihubungkan denganbesarnya arus kilat kritis ke tanah yang diharapkan akan terjadi I".

r," = h, xI""'Dimana : r"" = jarak sambar kritis (meter)Io. = arus kilatke tanah (kA)K, s = konstanta.Untuk mencari konstania tersebut pertama-tama harus dihubungkanbesaran arus Iu" dengan tegangan lidah kilat V,, baru kemudiandihubungkan besaran r," dengan Vs. untuk memperoleh solusi darihubungan itu dilakukan penyederhanaan. Wagner melalui percobaanlaboratoris memperoleh hubungan antara I"" dengan V, sebagai berikut :V" = 60xln(2r"rtdr)xl*/Y1.........'.... ....... (1)Dimana V" = teganganlidahkilat (kV)V, = kecepatan return stroke dinyatakan dalam bentuk normalterhadap kecepatan cahaya c.

r"* : jarak sambar ketanah (meter)du = jari-jari korona lidah kilat (meter)

karena V, tergantung pada r,, dan r,s tergantung pada V", maka untukmemperoleh solusi persamaan tersebut dilakukan dengan jalan coba-coba. Harga r.s dan dk naik dengan naiknya V,. faktor logaritmis dicandengan cara tentative, hasilnya adalah 4,6. dnegan demikian persamaandiatas menjadi :


23/47

Teknik Tegang an Tinggi t/;n z 137V, = 60x4,6xi*"/V1 '"' (2)

Sementara itu hubungan antara I" denganV' dinyatakan dalam :I""- IlxVf . """' (3)Harga I! dan q konstana yang akan dicari' hubungan yang telahdiklibrasi adaah :I*: 24O0Vf atauV,- I,"or"/13,4 """""""' """ (4)Jadiharga:

V,:3'7xi"'o'uutN[V "'"'""''' (5)Sedangkan langkah kedua ialah menghubungkan r'" dengan V'' Ywatanabe dan L paris mengadaka'p.r.o6.un dengan pulsa kilat standaruntuk menghubu";k;;l;k 'umbur dengan tegangan' Hasil vangdiperoleh oieh mereka hampir sama'Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik dibawah ini:

t.53

2.52

1.5I

0.50

Grafik hubunganWanatabe dan Lberikut:

011,53LPGambar 11. Grafik hubungan antara r'" dengan V'

antara r," dengan V,' rata-rab yang diperoleh Yp"tir'Jitii"otu"n dalam bentuk matematis sebagai(6)rtl'2I." = V,

dimana hargaV, daiam MV dan r'" dalam meter'

Jikapersamaan(5)disubstitusikankepersamaan(2.6)makaakanaip"-f"n nubungan antara r,.dengan I""'r* = 1,4x3 ,7\,2x1":'uu'"'''


24/47

T eknik Te g ang an Tingg i tl* 2= 6,72l*nt.......... ......""' (7)Harga I* dalam kAsedangkan r." dalam meter

Sedangkan besar arus kritis ke tanah tsc dapat dicari dengan mencariarus fiitis yang akan mengalir pada rangkaian isolator bila terjadifalshover pida iiolator itu. Harga arus kritis ini adalah:l" =2ICFO/Z"Dimana I. =aruskilatkritispadakawatPhasa'

ICFO = Impulse Citical Flashov er Voltage yan g berbentuk puls anegative dari rangkaian isolator'z" = imPedansi surja kawat Phasa

Dari studi lapangan ternyata diperoleh hubungan antara I. dengan I-seperti pada gamb ar 4.9 dari gambar tersebut didapat hubungan antaraI* dengan I" sebagai berikut :I* = 1,L,1" """"'(8)Unruk keperluan perencanaan, diperlukan jarak sambar efektif r*' Jaraksambar "f.mif ini diperoleh setelah diadakan kalibrasi referens modelanalitis yang dibuat dengan data yang diperoleh dari srudi lapangan'fernyata hribungan antara jarak efektif dengan arus kilat kritis I*berlainan denganjaraksambar rata-rata. Hubungan ini adalah :

fr" : 6r01o"o'tb) BusurTakterlindungi

seperti juga jarak sambar, maka ada busur tak terlindungi rata-rata danbusur tak terlindungi efektif. Dari gambar bentuk geometris salurantransmisi, dapat dibuktikan bahwa besar busur tak terlindungi adalahsebagai berikut :1. Busur takterlindungi rata-rata

S. = rr.x (0"-e..) (10)(1 1)2. Busur takterlindungi efektifS": r."x (e,-0,.)

Dimana : r," = jarak sambar rata-ratar," = jaraksambarefektife, : sudut lindung saluran sebenarnyae* = sudut lindung kritis0," = sudut lindung efektif

(e)


25/47

Teknik Tegangan Tinggi f*;Z 13gc) Pelindung Tak Efektif dan pelindung Efektifs:p."Ti- disinggung sebelumnya, referensi moder analitis tidak rainadalah hubungan yang tidak aapat dipisah-pisahkan anrara sidat listrikdengan bentuk geometris saluran transmisi. Kata referendamenunjukan bahwa model yang dibuat merupakan model dasa4 jadididalamnya tidak disertakan falior yang menyebabkan penyimpangandalam rnodel itu- penyimpangan dari referensi model inl akan dibahasfflur-u"utisis deviasi. cimblr to menunlukan modeii.rr.b,rt diatas

js0-'-?'

--g

Gambar : 11 Geometris sistim pelindung tidak efektifKarena gambar diatas mengilustrasikan model referensi, maka terlihatbahwa jarak sambar ke kairvat tanah S (=r,,), jarak sambar ke kawatphasa W (=r.-) dan jarak sambar t

"i"*t (=r"r) semuanya mempunyaiharga sama dengan sudut kemiringani;nentu.Busur dengan pusat s dan jari-jari sc dan garis horizontar yang melewatiy2 merupakan pepotongan aniara bidang lindung denganbidangkertas.Lidah kilat datang mendekati modeiiersebut- diatlas J".rgun sudutdatang.. Merupakan kenvataan uut *" iiiuilr.rl]ia"i";giltoru selaluvertical, tetapi terdistribusi secara random urrruru-gd.-''simpai +e0..distribusi sudut datang lidah klai uiasanya- airy";;;, dalam


26/47

T eknik Teg ang an T ing gi Ar- 2

persamaan geometris secara pertical.Bila lidah kilat datang pada titikt pada gambar 2.17 maka akan terjadisambaran kilat dengin kawat tanah sebagai sasaran. Seandainya tahankaki menara salurin transmisi memenuhi syarat, maka tidak akanterjadi tembus balik (bacffiash). Tetapi bila ada lidah pada titik T* padabuiur tak terlindung x2y2, maka akan terjadi sambaran pada kawatphasa. Peristiwa ini dikenal dengan sebutan kegagalan perlindunganishielding failure). Setiap lidah kilat melampaui busur xry, maka akanterjadi ,u-rrrbututt ke kawat phasa, sehingga busur ini disebut denganbuiur tak terlindung. Saluran transmisi dengan geometris seperti padagambar 11 disebui saluran transmisi dengan sistim pelindung takefektif.Jika sudut lindung 0. dirubah sampai pada satu harga tertentu sehinggabusur tak terlindunB xr!, diredusir menjadi nol, maka o, didefinisikansebagai sudu linduttg 0,.. Pada keadaan ini harga 0, = 0r' illustrasikeadian ini ada pada gambar 12 berikut :

,lc 'eft, \III,tt_t_ - Sin 03

Gambar 12 Geometris pelindung secara efektif'Saluran transmisi dengan geometris pelindung seperti pada gambar L2disebut saluran trunsmisi dengan sistim pelindung efektif' Sebenarnya


27/47

Teknik Tegangan Tinggi tl:n Z M1dengan hilangnya busur rak terlindung rersebut, boleh dikatakan bahwasaluran transmisi mempunyai sistim pelindung yang sempurna. Tetapiistilah ini kurang tepat, sebab besaran-besaran yang digunakan dalammodel elektrogeometris ini seluruhnya merupakan beiaran rata-ratayangtentunya dipakai sebagai ganti kata pelindung sempurna.

5roV0, (nr)

Gambar 13 Hubungan antara STR (40) dengan y0,(u)Kebenaran dari sistim pelindung efektif dan tak efektif dapat dilihatpada gambar 13. data tersebut tidak lain berupa performance(dinyatakan dalam specific rripout rate, STR (40) beserta permerersaluran (H, y, & f., f*r S,., S*, 0,.) Bila disusun kurva antara STR (40)terhadap H, y, 0. tidak ada korelasi yang berarti yang dapat diambildarinya. Selanjutnya ialah memplot STR (40) terhadap y, 0, (lihatqambar 12). Hasil yang diperoleh masih menunjukan hal-hal yang ridakdiarapkan, tetapi bila srR (40) ini diplot erhadap busur tak terlindungis," dan s* memberikan hasil yang dapat mendukung teori elktro-geometris. untuk busur tak terlindungi yang kecil boleh dikatakan srR(40) berharga nol (gambar 13).Dari gambar 4. 10 diperoleh hubungan-hubungan sebagai berikut :

0, :0r:0* * 8............... ...... (12)


28/47

M2 Teknik Tegangan Tinggi ** 2sedangkan:F= arc sin (C,/2r,") ... (13)0z : &rc sin (y/r,.-l) . .. . .... (14)

Jika persamaan 13 dan 14 disubtitusikan ke persamaan 12 makamenghasilkan:0,. = (arc sin (C,22r.") * arc sin (y/r"-7) ... (15)

Besarkah persamaan 15 dapat disusun kurva antara besar sudut lindungkritis 0," dengan tinggi kawat phasa rata-rata y dalam bentuk normalterhadap jarak kurva sambar r*. Kurva yang dimaksud ada pada gambar74.

5043020ro

13 +,-'r'T

[,t.'!l

L

l;'[|i

Ii,-tH

i11,lr

,llrii

lrc to2

;;t .5r,ooK i/ irc

Gambar 14 Kurva estimasi untuk referensi sudut lindung kritis 0,".Kurva pada gambar 74 diatas digunakan untuk mencari besar sudutlindung kritis bila diketahui parameter saluran. Perlu diketahui bahwagambar diatas dibuat dengan harga faktor deviasi K sama dengan satu.

d) AnalisaDeviasiModel Elektrogeometris yang telah dibahas merupakan model referensi,jadi tanpa penyimpang-penyimpang. Dalam sub bab ini akan dibahaspenyimpang terhadap model referensi.

'---:&' Eolh


29/47

Teknik Tegangan Tinggi F*;2 U3i). Deviasi yang Disebabkan Tanah Tak DatarTanah membuat sudut terhadap bidang horizontal sebesar 0*.gambar 15 dan gambar t6 mengilustrasikan keadaan ini. Dalamkedua gambar ini jarak sambar kI kawat tanah s, jarak sambar kekawat phasa W serta tanah adalah sama.

Llghlnlng Srd.ateodor

Gambar 15 Geometris sistim pelindung tak efektif dengan 0**0.

efekti{ seperti gambar 16.

Gambar 2.L5 memperliha_tkan sistim pelindung tak efektif, karenaada busur tak terlindutrgls" = (0, * e.j r-.. Bila blusur tat teiiinaungr:i-f:f :tll'*l^tlol n ol, m aka am n a'ip eror err s is tim - p "iina uns

Lightning Strote Lmdcrflnloctive Arc -strole'- lo $hictd Wre s or foL rrr lh---'l. i*srn 0,*.{

/ I ,ta.r,'o :JrqHnq t rrciuc/ A,c tl?drrc.d to /cro,tt" 0r.'F'0, .l), (.'ee lr1re.5 )

0q . Meou 0round ArgteD, ' d'e - n,. si" [fuos Oo- r ]

f '/(..1- Sin d,

- --..-- | tc-

Gambar 16. Geometris sistim pelindung efektif dengan 0*+0.


30/47


31/47

Teknik Tegangan Tinggi El* 7 145Dimana: I. = arus kilatkritis (kA)ICFO = Impus Critical FlashoverVoltage yang berbentukpulsa negative dari rangkaianZ" :ImpedansisurjakawatPhasaSedangkan impedansi surja dapatdicari dengan hubungan

Z,= 6}ln(2y/r) .....(22)Dimana: r = jari-jari luar kawat phasa, jika merupakan kawattunggal,

y = tinggi rata-rata kawat phasa (busbar) teratas'Karena G.I biasanya dibangun ditempat yang datar maka tinggikawat phasa rata-ratayaitu :y:y,-25*/3............... ...... (23)3. Arus Kilat lftitis ke tanah, I*, dinyatakan dalam arus kilat kritis kawatphasa sebagaiberikut

Io": 11 1 I.4. Untuk keperluan perencanaan digunakan jarak sambar efektif, dalammeter dinyatakan dengan persamaan yaitu:

r," = 6,0l*nt""""" """"""(24)Kemudian hubungan ini disempurnakan menjadi:

fr. = 8r5 Iu"o'uut........ r....'r8r...""" (25)persamaan 2.27 dan persamaan 25 tidak aican-.;nemberikanperbedaan terlalu jauh bila digunakan padl GI telahgan tinggi,ietapi untuk tegangan extra tinggi, kedua pfp$amaan itu akanmemberikan jarak sambar yang berbeda: Untuk tegangan extra tlngglpersamaan ZS t"Uitt tepat. Jaraij.s4mba,r efektif disini mempunyaiitandard deviasi SD sebesar 10o/qi#5f ini disebabkan karena aruskilat kritis pada kawat phasa.]fffiirunkan berdasarkan kekuatanisolator dalam menahan tegangan impulse yang diturunkan melaluitest labolatorium. Tegangan ini mempunyai standard deviasi SDIOo/o.

5. Jarak sambar efektif ke tanah, r., berharga sama dengan jarak sambarke kawat phasa (r.*) dan jarak sambar ke kawat tanah (r..)fr,=Krf*:f* ...."" """""""'(26)

f.* = K*fr, = fr" ......... -......(27)6. Faktor deviasi, K yang timbul akibat faktor orde tiga, mempunyaihargayaitu;


32/47


33/47

2.Teknik Tegangan Tinggi /*Z Ut

Melindungi kawat phasa yang terletak diluar (shielding of outerphase) yang dapat dilihat pada gambar L9.

Gambar 19 Geometris Pelindung Gardu Induk(shielding of outer phq.se)Melindungi Kawat Phasa yang terletak di TengahDari gambar 18 dapat dilihat jarak minimum kawat tanah diataskawat phasa, b, yang diperlukan untuk sistim peiindung secaraefektif ialah:

22-'1 -ay'-----'-- -b-u \{r d'r

r-bmin _ r.. -Jt"' -d'd

f.. -dDimana : 2d = jarak antara dua kawat tanah.Dari persamaan29 dapat dilihat bahwa untuk melindungi kawatphasa yang terletak ditengah, tidak tergantung dari tinggi kawatphasa diatas permukaan tanah. Berdasarkan persamaan 29 dapatdibuat kurvayang menggabugkan b,/d dengan r""/d seperti gambar20 berikut:

I d)'


34/47

MA Teknik Tegangan Tinggi U.,,,-2

|0.

t,0la0.t0. 10.t !0. {-0,30.20-r

Gambar.20 Kurva hubungan b,zd dengan r,.,/d.Gambar diatas menunjukan bahwa untuk perbandungan rscldyang kecil maka jarak vertical kawat tanah terhadap r.u#uipi-ruru,b, menjadi besar sekali. oreh karenanya untuk mendafatkanlTreu b yang ideal jarak dua kawat tunuh 2d dipilih ,.J.iriti""hinggaharga:t""/ d> 1r5 f,, = & t* = fr. : fr" ....... (301o Melindungi Kawat phasa TerluarDari gambar 5.2 didapat hubngan:t8+r"s=y+ (b/2).. ...............(31)Bila faktor deviasi K dimasukkan dalam persamaan untukmemperoleh tinggi kawat phasa ekivalen akibat ramor oiaetiga dan disubtitusikan persamaan26k. p.rru*uun Z.gi,maka akan diperoleh :tr*r."= Il+ b/2)....... .......(32)/---;

t, = (a/C){r,,' -C' l4_: (a t2),,llar,.' -(a' +b,))[email protected]?)... .......... (3ryJika persamaan 2.33 ke persama an 2.32maka diperoleh :

rtl

(a /2)


35/47

Teknik Teg angan Tinggi F't;a z ugPersamaan 34 terdri dari empat variable yang salingberhubungan satu dengan yang lainnya' yaitu : a' b' Y, da.n r*'Persamaan ini dapat dltulis aaUm tiga bentuk yang berbedayaitu:

L. Tinggi maksimum kawat phasa yang diperbolehkan sebagaizunisi dari a, b, r.. adalah sebagai berikut :KY*u* = r,. - b/ 2 + (a I 2)l(4r'"'? - a' -b') I Ct "" "(35)

Dimana iC'=a' + b'...'...-.. """'(36)Dengan dasar persamaan 35 dapat dibuat kurva-kurva dalambentluk normal yang dapat dilihat pada gambar 4 berikut :

!,ri n-T'.iI

1_tI

1-6!d--1.

J.EE

0. 50

0. .5

0. r0

c.$0. r0

o. isl- l-*7tGambar

b;'. r.! o.t

t.0 1.5 2.0Gambar 21

t.5 [irl(B)1 (A)

E 0.{ i.2

t|,10llnr n-.[-0, {5s,{os, 3ts, ts*. ?5

0. 50t*jn0. 15

0. {[4 1(

{.3t&- ?3

16.0 II,I

I4

Gambar 23


36/47

tSO leknik Tegangan Tinggi Eb*Z

i,. )c$. l:a$r. il0. !0

Gambar 23

r 0.1! 0.ril

/riltt'9.|

f

11lrni n 0.50ligd 0. {3

*l*I $d 6?sGambar 24Gambar diatas menunjukan bahwa untuk tinggi kawat phasayang konstan, y, daniarak horizontal antara kawat tanah' a'ilf" naiknya'hargu u menyebabkan naiknya harga jarak,urnUut yung U"tu;i juga naiknya arus kritis I'"' Tetapisesungguhnya untuk molel geometris tertentu' maka jarak,u*Uu'r" efeitif telah tertentu pula dan harganya konstan'O"tgun demikian naiknya hargi bmenyebabkan kawatphasaV*i i.tf.rak ditengatt'*"Sl terlindungi' tetapi sebaliknyalar,riat ptrasa yang terluar makin tak terlindungi'

2. Jarak kawat tanah horizontal dengan kawat phasa terluar-' *i"i-"myang diperbolehkan, a.,n, dinyatakan dalamy' b' danr." adalah sebagai berikut:3n,,n4 * 4t(Ky + (b / 2) - r,"'- r." + b' / 4)a^,i'+4b'(Ky +b/z-r,J'=0...... """'(37)Persamaan tersebut diatas merupakan persamaan lcwadratdalam a.,n'.

3. Jarak sambar efektif dinyatakan dalam a' b dan y untuk-' *"*p"toleh geometris pelindung efektif ialah:r,.'-z1xy + (b/ z)Q+t/b")rsc * (1+ a2 /b2)t(Ky + b / 2)' +a'l 4- 0... ';""""""" (38)

. t.

i

,,,iIc-30FI

o, ,, [-!


37/47

Teknik Tegangan Ting gi /+ | 191ii) urutan Perhitungan Pelindung terhadap petir pada Gardu

Induk Pasangan LuarDalam menghitung pelindung terhadap petir pada suatu gardu indukpasangan luar dengan teori yang telah dibahas didepan, menurutlangkah-langkah sebagai berikut :1. Kumpulkan data tentang gardu induk tersebut, diantaranya ialah:a. Konduktor yang dipakai sebagai busbar dan kawat tanah.b. Tata letak gardu induk itu sendiri.Hitung impedansi surja level bus tertinggi, dengan persamaan22Hitung besar arus kilat kritis busbar itu dengan I.:2ICFO/2".Dengan menggunakan gambar 2T dicari besar harga r,"/d yangberhubungan dengan arus kilat kritis I" dan letakyang merupakanjarak antara 2 kawat tanah, 2d. gamabar 27 inidibuat berdasarkanpersamaan 25, untuk perhitungan yang lebih teliti dapatdigunakan persamaan itu sendiri untukmenghitung harga r.".I

2.3,4.

lll3ltill0

trc /l '0I6(a

31I0

l.50il30 rn20 [r

rt ?0 30 10 50 60 l0 E0 g0 t00Gambar .27 Klwa hubungan antara r,uzd dengan jarak antara2kawat tanah.

5. Dengan menggunakan gambar 20 dicari harga jarak verticalantara kawat phasa dengan kawat tanah pada tiangpenumpu b,.6. Ulangi langkah ke 4 dan ke 5 dengan memasukkan harga jarakantara 2 kawat tanah yang berbeda dengan harga semula. Dalamhal ini jarak antara 2 kawat tanah padaVz gawang ini bertambahlebar. Untukjelasnya dapat dilihat pada gambar 2B berikut.

r,c t.0 5.0


38/47

g2 Teknik Tegangan Tinggi EL+ Z

Gambar .28 Pengaruh Agin pada kawat tanah7. Darilangkah ke 5 dan ke 6 kemudian dicari perbedaan andonganantara kiwat tanah dengan phasa yang diperbolehkan, sehinggabeda ringgi antara kawit tanah dan kawat phasa ini tidak lebihkecil ari b-,". untukielasnya dapat dilihat pada gambar 28 berikutini:

Gambar .29 Bedatinggi kawat tanah dan phasa pada jataklrzgawangDari gamba r 29 diatas dapat dilihat bahwa :b'*,0=bt f (s.*s*)..'b'*ia ) b*ia ........""""" (40)Hitung jarak vertical antara kawat tanah dan phasa minimumyurrg i-r"*"nuhi syarat mekanis dan syarat listrik. Yang dimaksudh"rr"gu' syarat mekanis ialah syarat yang harus diperhatikandalJm merencanakan pemasangan kawat tersebut denganmemperhitungkan pengiruh angina yang menyebabkan osilasiau' p"-U"baian oleh es pada kawat tanah dan phasa bila gardu


39/47

leknik Tegangan Tinggi /^&Z 153terletak didaerah dingin, sedangkan ristrik ialah syarat pemisahantara.bagiqn yang berregangarid.r,gun uugiu' yuig-Jrri""it""(electrical clearance). niasan'ya ,uru i"ot c;;ilil:rk y""* "a"udah memuat persyaratan ini. Dengan demikian harga b,adarah:Dimana:b.in = ,fe -tc : jarak antara kawat phasa dan tanah, besarnya daram ordejarak antar phasafl = Jarak antara horizontal antara kawat phasa dan tanah9' Dari langkah s s/d B dipilih jarak verticar, b, baik pada tiangpenumpu maupun pada jarak vz g-awang. perlu diket"rrri ai-rJnibahwa makin besai harga 9, maia u#;;liuru yang terretakditengah makin terrindrrngi,' terapi ,.urrrf,ry" dengan kawatphasa yang terluar.

10. Harga. yang diperoleh diatas senata-mata ditentukan untukmelindungi kawat phasa yang terletar. aii"ngah. Tetapi kawattanah yang dipasang harus mempunyai efek lindung terhadapphasa terlua6 sehingga pelindung r".uiu.r.liirdapat dicapai. Halini dilakukan baik di tiung p"numpu maupun padayzgawang"Adapun cara pengecekan adalah sebagai berikut:a. Tentuka",hu.ql I!"zd untuk lSrgu y/dyangada dengar lapadagambar2luntukhargaX: f,fS. " "b. Pilih krlrva yang sesuai antara gambar 22 s/dgambar 2b i_intukharga b/d. dari sini didapat iatio u,iJ'yu'g berhubungandengan harga ko/d" jika- harga ini"'-"ririrpaui harga a,/dsesungguhnya, maka perencanaan harus direvisi ;;i;;;;memenuhi persyaratan ini.8. Lokasi pengambilan Data petir,.0"r:tTrlluyang dipantau adalah daerah Bandung dengan perincianLokasiObservasi :BandungPosisi : 060 53'00,g8,,LS dan 1070 35'350,4 BTTitik tengah pemanrauan adalah Stasiun Geofisika Kelas I Bandung, posisi iniil::HI|: titik pus at vang d i gunakan s eb agui .er"." nri il;* pen gump ui an


40/47

$4 Teknik Tegangan Tinggi /* 7a. Frekuensi Kejadian Petir

Frekuensi302520

1510

50 Jan Feb Mar

Gambar 30Apr Mei Jun Jul Agt Sep okt Nop Des BulanFrekuensi Kejadian Petir di Bandung Tahun 2008

TABEL 2 TANGKUBAN PERAHU LIGHTNING CIIARACTERISTICKarakteristik Petir Polaritas Negatif Polaritas Positif

Arus Puncak Maksimum Tangkuban Perahu 280 kA 298 kAJawa Barat 33s kA 392 kA

ProbabilitY 500/o 40 kA 18 kARata-rata 41 kA 30 kA

Kecuraman Maksimum 119 kA/ps 120 kA/ps

ffil 30 kA/ps 20 kA/psKerapatan Sambaran (sambaraVkm'/tahun) 12,4,7 1,5 - 3,87,9 - rs,sKerapatan Sambaran Total (sambaran/kmTtahun)


41/47

-

T eknik Tegangan Tinggi E/:n 2 155

b. CurahHujanBulananGaris Lintang : 060 53'00'88" LSGaris Bujur :!o7o 35'50'4BT TinggiDPL:79Im

CURAH HUJAN BANDUNG T+HUT 2OO:TABEL 3Mei Jun Jul Ags

s8,6sep Okt NoP Des

Tahun Jan Feb Mar Apr 41,5 r37 277,3 332,8242,4 397,7 165,4 65,3

3,62008 240,9 103,3

Darigambar30dantable3dapatdilihatbahwacurahhujanmemilikikorelasi dengan f'"ftt'""'i sambaran p"'it' Cutuh hujan tergolong meratauntuk tiap ut'ru""ill';"i-il disebabkan awam cumulonimbus yangmenimbulku' t rrlurrJ',lgu u*oyu"g menghasilkan petir'Dengan *"-iu"a"'gku" 11''i guruh' terlihat beberap'a siklus kejadian

oetir berdasarkan ;;;i;lt*n' 'siltr* ;;;^terjadi pada bulan Januart

'B'*,$:"':,*il;txt;fJil#lh;tili":f"nl*?"l',"JoT'1il:3xoada saat it,, t"4uai iuJim pe'cob""" ilff:;ut ufundi'Indonesia berubaharah. pa d a burar, .runi, urn p ui Agus tu s T ;* : t"t3l-': ll ifl:tJ:T::ffiil1ffi 'iifr HrJr*^:6;,:{fi"}?:ii'iill"J;ii}i'ffi g'"'u"*'anginregional (angrn p.u'uO -*uupu" u"gin'iJui y;"; bergantung dengan laut'lembah, aun p"*outiiun' nngil p"ut i"tg"'* a"uti t:*p-ut yang berkenaanudara tinggi ke ya#T#;;[ur,. puau",i"?iln p*gh.tJan ansin bertiup

mulatdari Asia bagian t':;il;;j" o"'t*' ''""t"r';il;^s; il Rsia ienggara melaluigugusan pulau di ffiji"# y"i* 1"f"*i Uutu,'"S""ptember sampai Februari'pada musim u.*^l'"i "rri" t"ri" a*i^a"stralia ke utara yakni selama bulanJulihingga SePtember'c. Single Line Diagram Gardu

Induk Cigereleng


42/47

156 Teknik Tegangan Tinggi /*2

;!!!.Ft. :l.iI'il-"-l,..".t i i, 'd I't I,q 1 i-1---.'=[r, - l.ii -id- , l-. +,rIr..li+ !-\ oivl ':i:'? r I r"_' -

6Ar!'

il .t;riI

t{

AFts?

II!T0-

IrlllilirirllJirli


43/47

Teknik Tegangan Tinggi El+2 ,U,d. Data Material Gardu Induk Cigerelengo KawatTanahMaterial : Galvanis SteelWireDiameter :9,6mm

o Konduktor

. IsolatofMaterial :Spacing :Type of Ball and socket coupling :Dry lightning impulse withstand voltage :Wet power frequency puctura voltagePower frequency puctura voltageElectro mechanical falling loadCreep age Distance (minimum)Numberof Disc (n)

Ukuran :55 mm'Sag :4.576mMaterial :ACSRZebra Ukuran:43Bmm'Berkas :2 jarak antara Sub penghantar : 0,4 mRmax :0,0397 Q/km Xmax :0,272C1/km Lmax:0,433mH,zkmCmax :6,645qf/km Sag :5,4m

Keramik170mmIEC20mm140 kV55 kV130 kV210 kN620 mmro-72

ArresterMerk Tioe Buatan Seri Kaoasitas StandardASEA RTE Amerika A.5763 15Okv IECPATIWELS oPG3l/275 Belgia 8s.41331 1sokv IECASEA )o(A 150 Amerika s2913s3 1sOkv IECDETIE P-2t2750 4s365 15Okv IECEMP Mr-^4-744 Inssris s507.47 1s0kv tEC99-4BOWTHROPE 2BM 15OS F8321 1sOkv IECCOOPER Varistar 20853004ss7 15okv IEC

Arrester dipasang pada jarak 40 meter dari peralatan yang diproteksi.Data Gangguan Akibat PetirDari data yang diperoleh, tidak ada peralatan yang mengalamikerusakan akibat dari sambaran petir secara langsung, namun petir yangmenyambar saluran udara setelah menjalar disaluran udara kemudianmenuju Gardu Induk terlebih dahulu dipotong oleh lightning arrester


44/47

158 feknik Tegangan Tinggi Elu2tepatnya PMT L50 kV Lagadar Reclose (Stan 00144-00145) untukcounter arrester pht model 97883 fasa R dari97527 menjadi 97528.Initerjadi pada tanggal 1 Juni 2007 pukul 22.05 kondisi cuaca pada saat itudalam keadaan hujan dan petir, kemudian terjadi lagi pada tanggal 29September 2008 dimana Lightning Arrester pada Bandung Selatanpecah akibatpetir.

e. Analisis Lightning Performance Pada Gardu Induk Cigereleng1) Perhitungan Pelindung Terhadap Petri Pada Gardu IndukCigereleng.Gardu Induk Cigereleng mempunyai rel rangkap, dengan melindungilevel busbar tertinggi 9,5 meter dari tanah, maka level bus yang adadibawahnya secara otomatis akan terlindungi. Adapun perhitunganpelindung terhadap petir adalah sebagai berikut :

a) Data:1. Jarakantaraduakawattanah, 2d= llmeter2. Tinggilevelbus terbatas padamenarapenumpu,Y : 9,5meter3. Andongan kawat tanah S,u : 1 meter4. Andongankawattanah S, = 0,75 meterKawat tanahyang digunakan ialah baja dengan5. Berat/satuan panjang6. Diameter wr:0,4kglmA = 9-7O'' mKawat yang digunakan sebagai busbar ialah kawat Cu, dengan :w":0,93kg/mGMR= 5,6-10''mIsolator yang digunakan ialah isolator gantung sebanyak 12 unitICFO(-) = 1105 kVengan

b) Tinggi Rata-ratay = 9,5 -2/3xI = 8,83 meterMaka besar impedansi surja busbar ini ialah :1" : 6oln (2ylGMR) :601n(2 x8,33/ 5,6x 10*):483 ohm.

c) Besar arus kilat kitis ke tanah,I.: ICFO/ (zJ2) = 1105 x2/Q$]=4,57kA.Besar arus kilat kritis ke tanah,Io" : 1r1x I" : 5,03 kA

d. Dari gambar 2.27langsung diperoleh harga :


45/47

TeknikTeganganTinggi e/-t 2 15gr,o/d = 4,5OSedangkan bila dipergunakan rumus diperoleh harga sbb :r "o/ d = 8,5 x 5,030u1/ G,l/2):4154

e. Dari gambar 2.23hargar"1d = 4,54 diperoleh harga sbb :bu/ d : 0,12 sehingS& b, = O,72x5.5 = 0,66 mf. Menghitung harga b pada jarakvz gawan& sebagai akibat dari kawatyangberayun.Kecepatan angin maximum diambil B0 km/jam, menimbul gaya padakawat tanah sebesar :w, : 4,35 x 9 . 10'' kglm 0.36 kg/mberatkawat tanahw* : 0,40 kg/mmaka besar sudut cr = arctanw d/w Ia":42,2u2d' : 2d * 2s* x sin cr= 11 * 2x0,7Sxsin42,2o: 12 meterSeperti langkah 4 dan 5 maka diperoleh:b^,0: 0,75 meterg. Memeriksa andongan pada jarakyz gawang;b'*ia =b,+(s*-sr): 0,66 + (7-7,5): 0,91Karena harga br.ia)b.ia, maka andongan tersebut memenuhi syarat.h. Dimisalkan jarak antara kawat tanah dengan bus :C : 4 m, harga ini sudah memenuhi harga pemisah listrik.Makahargar b-in :.[4t -V:3,72 meteri. Dari langkah terdahulu telah didapar harga :b, -- 0,66mb-ia = 0,76mb.in = 3,12 m. makadipilihhargabyaitu :b =b*i,=3,12meterharga ini dapat dibulatkan menjadi b : 3,5 mererj. Pengecekan harga b yang diperoieh:b/d :0,6r," = 4;6 dibulatkanmenjadi 5.


46/47

160 Teknik TeganganTinggiU'*2Ambil harga K = 1,15 maka hargaK/ d : !'48a/d :0,45yang paling sesuai dengan harga-harga {i-a1a-9 adalah gambar4.s (E). d;ii it"*" itiJiq"p"t h"arga ytaiebih kecil dari 0'25'harga i"i^j;;h lebih t


47/47

Teknik Tegangan Tinggi E/:41 2 161b) Membuat suatu perkiraan besar tegangan LiShtning Arrester pada

frekuensi jala-jala. Tegangan percikan jala-jala Un.ou:MenurutitandarlnggrisUrroumin = 1,6x138 : 220,8kVMenurutstandarlECUoroumin = 1,5x138 =207kVc) Memilih arus implus yang dperkirakan akan lepas melalui LightningArrester Arus Nominal. Karena taganSan system 150 kV makadiperolehln : 10 kAlmax : 100 kA.d) Mlnentukan tegangan pelepasan maksimum (tegangan kerja danregangan sisa) dari Lightning Arrester untuk arus Implus dan jenis l,Ayang akan dipilih. Tegangan kerja impus Lightning Arrestermaksimumuntukkelas l-0kA, U, : 460kVe) Menentukan tingkat ketahanan impuls gelombang penuh dariperalatan yang akan dilindungi (BIL), BIL Trafo, U. 650 kVf) ivlemastikin bahwa tegangan kerja Lightning Arrester beradadibawah BIL peralatan dengan faktor perlindungan yang cukup, uolebih kecil dari BIL.g) Menentukan jarak lindung antara Lightning Arrester denganperalatan yang dilindungi', - Uro -U.o '_ 29ydtBila BiL trafo adalah U, : 650 kV kecuraman arus dildt : 30 kVpcs(50%) dan impedansi surja dari konduktor ACSR Z"u,r": 255,26 ohm'Maka jarak lindung arrester adalah :

'Uro -Uro -. -^dut-dt

650 - 460 300 = 3,72 meter2x255,26x30

S) Perbandingan Pemilihan Lightning Arrester untuk system15O kV Pada Gardu Induk cigereleng dengan yang TerpasangSeperti kita ketahui dari hasil pemilihan jarak lindung arrester ialah3 '72*","t dibandingkan dengan jarak yang dipasang terdapat selisih 0,28meter, karena jika lindung yang terpasang ialah 4 meter, tetapi denganjarak 40 *et"i ini masih diperoleh jarak lindung efetif. Jadi jarak yang

Analisis Petir Ttt

Documents

Transcript of Analisis Petir Ttt