BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI -...

17
BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI II.1 Umum Gardu trafo distribusiberlokasi dekat dengan konsumen. Transformator dipasang pada tiang listrik dan menyatu dengan jaringan listrik. Untuk mengamankan transformator dan sistemnya, gardu dilengkapi dengan unit-unit pengaman. Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat digunakan untuk mencatu beban secara langsung, kecuali pada beban yang didisain khusus, maka digunakan transformator penurun tegangan ( step down) yang berfungsi untuk menurunkan tegangan menengah 20kV ke tegangan rendah 400/230Volt. Gardu trafo distribusi ini terdiri dari dua sisi, yaitu : sisi primer dan sisi sekunder. Sisi primer merupakan saluran yang akan mensuplay ke bagian sisi sekunder. Unit peralatan yang termasuk sisi primer adalah : a. Saluran sambungan dari SUTM ke unit transformator (primer trafo). b. Fuse cut out. c. Ligthning arrester. Gardu trafo distribusi ditunjukkan pada Gambar 2.1. Universitas Sumatera Utara

Transcript of BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI -...

Page 1: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

BAB II

GARDU TRAFO DISTRIBUSI

II.1 Umum

Gardu trafo distribusiberlokasi dekat dengan konsumen. Transformator

dipasang pada tiang listrik dan menyatu dengan jaringan listrik. Untuk

mengamankan transformator dan sistemnya, gardu dilengkapi dengan unit-unit

pengaman. Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat digunakan untuk

mencatu beban secara langsung, kecuali pada beban yang didisain khusus, maka

digunakan transformator penurun tegangan ( step down) yang berfungsi untuk

menurunkan tegangan menengah 20kV ke tegangan rendah 400/230Volt. Gardu

trafo distribusi ini terdiri dari dua sisi, yaitu : sisi primer dan sisi sekunder.

Sisi primer merupakan saluran yang akan mensuplay ke bagian sisi

sekunder. Unit peralatan yang termasuk sisi primer adalah :

a. Saluran sambungan dari SUTM ke unit transformator (primer trafo).

b. Fuse cut out.

c. Ligthning arrester.

Gardu trafo distribusi ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Universitas Sumatera Utara

Page 2: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

Gambar 2.1 Gardu Trafo Distribusi

II.2 Transformator Distribusi

Tujuan dari penggunaan transformator distribusi adalah untuk mengurangi

tegangan utama dari sistem distribusi listrik untuk tegangan pemanfaatan

penggunaan konsumen.Transformator distribusi yang umum digunakan adalah

transformator step-down 20kV/400V. Tegangan fasa ke fasa sistem jaringan

tegangan rendah adalah 380 V. Karena terjadi drop tegangan, maka pada tegangan

rendahnya dibuat diatas 380V agar tegangan pada ujung penerima tidak lebih

kecil dari 380V. Sebuah transformator distribusi perangkat statis yang dibangun

dengan dua atau lebih gulungan digunakan untuk mentransfer daya listrik arus

bolak-balik oleh induksi elektromagnetik dari satu sirkuit ke yang lain pada

Universitas Sumatera Utara

Page 3: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

frekuensi yang sama tetapi dengan nilai-nilai yang berbeda tegangan dan arusnya.

Transformator distribusi yang terpasang pada tiang dapat dikategorikan

menjadi :

Conventional transformers

Completely self-protecting ( CSP ) transformers

Completely self-protecting for secondary banking ( CSPB ) transformers

Conventional transformers tidak memiliki peralatan proteksi terintegrasi

terhadap petir,gangguan dan beban lebih sebagai bagian dari trafo. Oleh karena itu

dibutuhkan fuse cutout untuk menghubungkan conventional transformers dengan

jaringan distribusi primer. Lightning arrester juga perlu ditambahkan untuk trafo

jenis ini.

Completely self-protecting ( CSP ) transformers memiliki peralatan

proteksi terintegrasi terhadap petir, baban lebih, dan hubung singkat. Lightning

arrester terpasang langsung pada tangki trafo sebagai proteksi terhadap petir.

Untuk proteksi terhadap beban lebih, digunakan fuse yang dipasang di dalam

tangki. Fuse ini disebut weak link. Proteksi trafo terhadap gangguan internal

menggunakan hubungan proteksi internal yang dipasang antara beliran primer

dengan bushing primer.

Completely self-protecting for secondary banking ( CSPB ) transformers

mirip dengan CSP transformers, tetapi pada trafo jenis ini terdapat sebuah circuit

breaker pada sisi sekunder, circuit breaker ini akan membuka sebelum weak link

melebur.

Universitas Sumatera Utara

Page 4: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

II.2.1 Konstruksi Transformator

Transformator merupakan alat listrik statis yang digunakan untuk

memindahkan daya dari satu rangkaian ke rangkaian yang lain dengan mengubah

tegangan, tanpa mengubah daya dan frekuensi. Transformator terdiri dari dua

kumparan yang saling berinduksi ( mutual inductance ). Kumparan ini terdiri dari

lilitan konduktor berisolasi sehingga kedua kumparan tersebut terisolasi secara

elektrik antara yang satu dengan yang lain. Ratio perubahan tegangan tergantung

dari ratio perbandingan jumlah lilitan kedua kumparan itu. Kumparan yang

menerima daya listrik disebut kumparan primer sedangkan kumparan yang

terhubung ke beban disebut kumparan sekunder. Kedua kumparan itu dililitkan

pada suatu inti yang terbuat dari laminasi lembaran baja yang kemudian

dimasukkan ke dalam tangki berisi minyak trafo.

Apabila kumparan primer dialiri arus listrik bolak – balik, maka akan

timbul fluks magnetik bolak – balik sepanjang inti yang akan menginduksi

kumparan sekunder sehingga kumparan sekunder akan menghasilkan tegangan.

Konstruksi dasar transformator ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Konstruksi Dasar Transformator

Universitas Sumatera Utara

Page 5: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

Apabila trafo diasumsi sebagai trafo ideal dimana tidak terjadi rugi-rugi

daya pada trafo, maka daya pada kumparan primer (P1) sama dengan daya pada

kumparan sekunder (P2). Besar tegangan dan arus pada kumparan sekunder diatur

menggunakan perbandingan banyaknya lilitan antara kumparan primer dan

kumparan sekunder berdasarkan rumus :

p

s

s

p

s

p

I

I

V

V

N

N ........................................................................... (2.1)

dimana :

Np = Banyaknya lilitan kumparan sisi primer

Ns = Banyaknya lilitan kumparan sisi sekunder

Vp = Tegangan sisi primer (V)

Vs = Tegangan sisi sekunder (V)

Ip = Arus sisi primer (Amp)

Is = Arus sisi sekunder (Amp)

II.2.2 Prinsip Kerja Transformator

Transformator miliki dua kumparan yaitu kumparan primer dan kumparan

sekunder, dan kedua kumparan ini bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah

secara elektris namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki

reluktansi ( reluctance ) rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan

sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak-balik akan muncul di dalam inti

yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup maka

mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan primer maka di

kumparan primer terjadi induksi ( self induction ) dan terjadi pula induksi di

kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer atau disebut

Universitas Sumatera Utara

Page 6: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

sebagai induksi bersama ( mutual induction ) yang menyebabkan timbulnya

fluksmagnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder jika

rangkaian sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan.

dt

dNe

)( (Volt) ………………………………………………... (2.2)

dimana :

e = Gaya gerak listrik (Volt)

N = Banyaknya lilitan

dt

d

= Perubahan fluks magnetik (weber/sec)

Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk

mengurangi reluktansi (tahanan magnetis) dari rangkaian magnetis (common

magnetic circuit).

II.2.3 Inti Transformator

Secara umum inti transformator dibedakan menjadi dua jenis, yaitu tipe

inti (core type), dan tipe cangkang (shell type). Tipe inti dibentuk dari lapisan besi

berisolasi berbentuk persegi panjang dan kumparan transformatornya dibelitkan

pada dua sisi persegi.

Sedangkan tipe cangkang dibentuk dari lapisan inti berisolasi dan

kumparan transformatornya di belitkan di pusat inti. Transformator dengan tipe

konstruksi shell memiliki kehandalan yang lebih tinggi dari pada tipe konstruksi

core dalam menghadapi tekanan mekanis yang kuat pada saat terjadi hubung

singkat. Kedua tipe inti transformator ini ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Universitas Sumatera Utara

Page 7: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

(a) Tipe Inti (b) Tipe Cangkang

Gambar 2.3Inti Transformator

II.2.4 Minyak Transformator

Minyak transformator memegang peranan penting dalam sistem isolasi

trafo dan juga berfungsi sebagai pendingin untuk menghilangkan panas akibat

rugi-rugi daya pada trafo. Kandungan utama minyak trafo adalah naftalin, parafin

dan aromatik. Keuntungan minyak trafo sebagai isolator dalam trafo adalah :

Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan

isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi.

Isolasi cairakan mengisicelah atau ruang yang akan diisolasi dan secara

serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat

rugi daya.

Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika

terjadi pelepasan muatan (discharge).

Kekuatan dielektrikadalah ukuran kemampuan elektrik suatu material

sebagai isolator. Kekuatan dielektrik didefenisikan sebagai tegangan maksimum

yang dibutuhkan untuk mengakibatkan dielectric breakdown pada material yang

dinyatakan dalam satuan Volt/m. Semakin tinggi kekuatan dielektrik minyak

trafo, maka semakin bagus kualitas minyak tersebut sebagai isolator. Hasil uji

kekuatan dielektrikyang rendah, menunjukkan adanya benda-benda pengotor

minyak seperti air atau partikel penghantar dalam minyak. Sebaliknya, apabila

Universitas Sumatera Utara

Page 8: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

hasil uji kekuatan dielektrik tinggi, bukan berarti bahwa tidak terjadi pengotoran

dalam minyak tersebut.

Untuk mencegah kemungkinan timbulnya kebakaran pada peralatan, perlu

dipilih minyak dengan titik nyala yang tinggi. Titik nyala minyak baru tidak boleh

lebih kecil dari 135 °C, sedangkan untuk minyak bekas tidak boleh kurang dari

130 °C.

Menurut SNI 04 - 6954.2 - 2004 batas kenaikan suhu minyak bagian atas

yang diperbolehkan adalah 60 °K pada suhu lingkungan sekitar normal ( 25°C

sampai 40°C ).

II.2.5 Bushing Transformator

Untuk tujuan keamanan, konduktor tegangan tinggi dilewatkan menerobos

suatu bidang yang dibumikan melalui suatu lubang terbuka yang dibuat sekecil

mungkin dan biasanya membutuhkan suatu pengikat padu yang disebut

bushing.Konstruksi suatu bushing sederhana ditunjukkan pada Gambar 2.4.

Gambar2.4Konstruksi Suatu Bushing Sederhana

Bagian utama suatubushingterdiri dari inti atau konduktor, bahan

dielektrik dan flans yang terbuat dari logam. Inti berfungsi untuk menyalurkan

arus dari bagian dalam peralatan ke terminal luar dan bekerja pada tegangan

tinggi. Dengan bantuan flans, isolator diikatkan pada badan peralatan yang

Universitas Sumatera Utara

Page 9: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

dibumikan.

II.2.6 Sistem Pendingin Transformator

Sistem pendinginan trafo dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1. ONAN ( Oil Natural Air Natural )

Sistem pendingin ini menggunakan sirkulasi minyak dan sirkulasi udara

secara alamiah. Sirkulasi minyak yang terjadi disebabkan oleh perbedaan berat

jenis antara minyak yang dingin dengan minyak yang panas.

2. ONAF ( Oil Natural Air Force )

Sistem pendingin ini menggunakan sirkulasi minyak secara alami

sedangkan sirkulasi udaranya secara buatan, yaitu dengan menggunakan

hembusan kipas angin yang digerakkan oleh motor listrik. Pada umumnya operasi

trafo dimulai dengan ONAN atau dengan ONAF tetapi hanya sebagian kipas

angin yang berputar. Apabila suhu trafo sudah semakin meningkat, maka kipas

angin yang lainnya akan berputar secara bertahap.

3. OFAF ( Oil Force Air Force )

Pada sistem ini, sirkulasi minyak digerakkan dengan menggunakan

kekuatan pompa, sedangkan sirkulasi udara mengunakan kipas angin.

II.3 Gangguan Pada Gardu Trafo Distribusi

II.3.1 Gangguan Sambaran Petir

Gangguan sambaran petir dibagi atas dua, yaitu sambaran langsung dan

Universitas Sumatera Utara

Page 10: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

sambaran tidak langsung. Sambaran langsung adalah sambaran petir dari awan

yang langsung menyambar jaringan sehingga menyebabkan naiknya tegangan

dengan cepat. Daerah yang terkena sambaran dapat terjadi pada tower dan juga

kawat penghantar. Besarnya tegangan dan arus akibat sambaran ini tergantung

pada besar arus kilat, waktu muka, dan jenis tiang saluran. Sambaran tidak

langsung atau sambaran induksi adalah sambaran petir ke bumi atau sambaran

petir dari awan ke awan di dekat saluran sehingga menyebabkan timbulnya

muatan induksi pada jaringan.

Pada saluran udara tegangan menengah (SUTM), gangguan akibat

sambaran tidak langsung ini tidak boleh diabaikan. Gangguan akibat sambaran

tidak langsung ini pada umumnya lebih banyak terjadi dibandingkan akibat

sambaran langsung, dikarenakan luasnya daerah sambaran induksi. Spesifikasi

gelombang petir ditunjukkan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Spesifikasi Gelombang Petir

Spesifikasi dari suatu gelombang petir :

a) Puncak (crest) gelombang, E (kV), yaitu amplitudo maksimum dari

Universitas Sumatera Utara

Page 11: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

gelombang.

b) Muka (front) gelombang, t1 (mikrodetik), yaitu waktu dari permulaan

sampai puncak. Ini diambil dari 10% E sampai 90% E.

c) Ekor (tril) gelombang, yaitu bagian belakang puncak.

Panjang gelombang, t2 (mikrodetik), yaitu waktu dari permulaan sampai

titik 50% E pada ekor gelombang.

II.3.2 Gangguan Hubung Singkat

Hubung singkat dapat terjadi melalui dua atau tiga saluran fasa sistem

distribusi. Arus lebih yang dihasilkan hubung singkat tergantung pada besar

kapasitas daya penyulang, besar tegangan, dan besar impedansi rangkaian yang

mengalami gangguan. Hubung singkat menghasilkan panas yang cukup tinggi

pada sisi primer trafo sebagai akibat dari naiknya rugi-rugi tembaga sebagai

perbandingan dari kuadrat arus gangguan. Arus gangguan yang besar ini

mengakibatkan tekanan mekanik (mechanical stress) yang tinggi pada trafo.

Arus hubung singkat pada trafo dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan :

VZ

SIsc

.3.%

100. ........................................................................... (2.3)

dimana :

S = Daya trafo (kVA)

%Z = Impedansi trafo dalam persen

V = Tegangan fasa-fasa pada sisi tegangan rendah (kV)

Universitas Sumatera Utara

Page 12: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

Dari rumus

13.

Z

VI NL

f

A …….………………………………………………... (2.4)

1.

.2

.3

Z

VjI NL

LLf

A ………………………………………………... (2.5)

maka dapat diperoleh

3.. 2

3fLLf II A ………………………………………………... (2.6)

3.. 866.0 fLLf II A ……………………………………………… (2.7)

dimana,

3fI = Arus gangguan 3 fasa (A)

LLfI . = Arus gangguan fasa ke fasa (A)

NLV = Tegangan fasa ke netral (V)

1Z = Impedansi total urutan positif (Ω)

Arus beban penuh dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :

V

SIFL

.3 ………………………………………………………... (2.8)

dimana,

S = Daya trafo 3 fasa (VA)

V = Tegangan fasa-fasa pada sisi tegangan rendah (V)

II.3.3 Gangguan Kegagalan Minyak Transformator

Kegagalan isolasi (insulation breakdown) minyak trafo disebabkan oleh

beberapa hal antara lain minyak trafo tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya

Universitas Sumatera Utara

Page 13: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

kekuatan dielektrik dankarena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada

prinsipnya tegangan pada isolator merupakan suatu tarikan atau tekanan (stress)

yang harus dilawan oleh gaya dalam isolator itu sendiri agar isolator tersebut tidak

gagal. Dalam struktur molekul material isolator, elektron-elektron terikat erat pada

molekulnya, dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang

disebabkan oleh adanya tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka

sifat isolasi pada tempat itu akan hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan

tegangan akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul ke

molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik

isolator akan berubah bila material kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity)

seperti adanya arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan

tegangan tembus.

Oksigen yang terdapat di udara yang berhubungan dengan minyak yang

panas dapat mengakibatkan terjadinya oksidasi dan terbentuknya bahan asam dan

endapan. Kadar asam yang terdapat pada minyak trafo merupakan suatu ukuran

taraf deteriorasi dan kecenderungan untuk membentuk endapan. Endapan ini

sangat mengganggu karena melekat pada semua permukaan trafo dan mempersulit

proses pendinginan. Endapan ini juga akan meningkatkan kemungkinan terjadinya

bunga api antara bagian-bagian trafo yang terbuka. Suatu endapan setelah

mencapai tebal 0,2 mm sampai 0,4 mm pada inti dan kumparan akan dapat

meningkatkan suhu sampai 10°C sampai 15°C.

Bila dalam minyak terdapat kelembaban, maka kelembaban tersebut dapat

membentuk jalur-jalur yang membuka jalan terhadap terjadinya hubung singkat.

Kelembaban tidak saja menurunkan daya isolasi minyak, melainkan kelembaban

Universitas Sumatera Utara

Page 14: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

itu dapat pula diserap oleh bahan isolasi lainnya, sehingga seluruh trafo menjadi

terancam.

II.4 Proteksi Pada Gardu Trafo Distribusi

II.4.1 Fuse

Fuse adalah peralatan proteksi arus lebih yang bekerja dengan

menggunakan prinsip melebur. Terdapat dua tipe fuse berdasarkan kecepatan

melebur elemen fusenya (fuse link), yaitu tipe K (cepat) dan tipe T (lambat).

Fuse yang didesain untuk digunakan pada tegangan diatas 600V

dikategorikan sebagai fuse cutout. Fuse cutoutjenis ekspulsi (expulsion type)

adalah jenis yang paling sering digunakan pada sistem distribusi saluran udara.

Fuse jenis inimenggunakan elemen fuse yang relatif pendek yang dipasang di

dalam fuse catridge.

Pada umumnya fuse cutout dipasang antara trafo distribusi dengan saluran

distribusi primer. Pada saat terjadi gangguan, elemen fuse akan melebur dan

memutuskan rangkaian sehingga akan melindungi trafo distribusi dari kerusakan

akibat gangguan dan arus lebih pada saluran primer, atau sebaliknya memutuskan

saluran primer dari trafo distribusi apabila terjadi gangguan pada trafo atau

jaringan sisi sekunder sehingga akan mencegah terjadinya pemadaman pada

seluruh jaringan primer.

II.4.2 Lightning Arrester

Penggunaan lightning arrester pada sistem distribusi adalah untuk

melindungi peralatan dari gangguan akibat sambaran petir. Arrester juga

Universitas Sumatera Utara

Page 15: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

dipergunakan untuk melindungi saluran distribusi dari flashover. Arrester

dipasang pada peralatan yang dihubungkan dari fasa konduktor ke tanah.

Agar perlindungan saluran menjadi lebih efektif, arrester harus dipasang pada

setiap fasa pada tiap tiang. Pada saat sistem bekerja keadaan normal, arrester

memiliki sifat sebagai isolator. Apabila terjadi sambaran petir, arrester akan

berubah menjadi konduktor dan membuat jalan pintas (bypass) ke tanah yang

mudah dilalui oleh arus petir, sehingga tidak menimbulkan tegangan lebih yang

tinggi pada trafo. Jalur ke tanah tersebut harus sedemikian rupa sehingga tidak

akan mengganggu aliran daya normal. Setelah petir hilang, arrester harus menutup

dengan cepat kembali menjadi isolator, sehingga tidak mengakibatkan pemutus

daya terbuka. Pada kondisi operasi normal, arus bocor pada arrester tidak boleh

melebihi 2 mA. Apabila arus bocor melebihi angka tersebut, kemungkinan besar

arrester mengalami kerusakan.

Pada saluran distribusi, arrester yang biasanya digunakan adalah arrester

jenis katub (valve type). Arrester jenis katub terdiri dari sela percik dan sela seri

yang terhubung dengan elemen tahanan yang mempunyai karakteristik tidak

linier. Tegangan frekuensi dasar tidak dapat menimbulkan tembus pada sela seri.

Apabila sela seri tembus pada saat tibanya suatu surja yang cukup tinggi,

sela tersebut berfungsi menjadi penghantar. Sela seri tidak bisa memutuskan arus

susulan. Dalam hal ini sela seri dibantu oleh tahanan non linier yang mempunyai

karakteristik tahanan kecil untuk arus besar dan tahanan besar untuk arus susulan

dari frekuensi dasar. Lightning arrester jenis katub ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Universitas Sumatera Utara

Page 16: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

Gambar 2.6Lightning Arrester Jenis Katub

II.5 Pembumian ( Grounding )

Pembumian adalah penghubungan suatu bagian dari rangkaian listrik atau

bagian yang bersifat konduktor tetapi bukan bagian dari rangkaian listrik yang

pada keadaan normal tidak bertegangan ke bumi.

Tujuan dari pembumian adalah :

Mengurangi tegangan kejut listrik pada peralatan.

Memberi jalan bagi arus gangguan, baik akibat terjadinya arus hubung

singkat ke tanah maupun akibat terjadinya sambaran petir.

Untuk membatasi tegangan pada fasa yang tidak mengalami gangguan.

Sesuai dengan SNI 04-0225-2000 Pasal 3.13.2.10 dan Pasal 3.19.1.4, nilai

tahanan pembumian seluruh sistem tidak boleh lebih besar dari 5 Ω dan jarak

antar elektroda pembumian minimal 2 kali panjang elektroda. Resistivitas tanah

dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Ra..2 ....................................................................................... (2.9)

dimana,

ρ = Resistivitas tanah (Ωm)

Universitas Sumatera Utara

Page 17: BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28720/3/Chapter II.pdf · Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat ... Tegangan fasa

a = Jarak antara elektroda (m)

R = Tahanan (Ω)

II.6 Tiang

Pada umumnya tiang listrik yang sekarang pada Saluran Udara Tegangan

Menengah ( SUTM ) 20 kV terbuat dari beton bertulang dan tiang besi.

Pemakaian tiang kayu sudah jarang digunakan karena daya tahannya ( umurnya )

relatif pendek dan memerlukan pemeliharaan khusus.

Dilihat dari fungsinya, tiang listrik dibedakan menjadi dua yaitu tiang

pemikul dan tiang tarik. Tiang pemikul berfungsi untuk memikul konduktor dan

isolator,sedangkan tiang tarik berfungsi untuk menarik konduktor.

Pada SUTM 20 kV, jarak antar tiang ditetapkan sebesar 40 meter, tetapi

jarak tersebut perlu disesuaikan dengan kondisi wilayah sehingga diberi standar

yang jelas sejauh 30 - 50 meter. Untuk pemasangan tiang, sudah ada standar untuk

kedalaman tiang yang harus ditanam dibawah permukaan tanah yaitu 1/6 dari

panjang tiang.

Universitas Sumatera Utara