BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Persoalan isolasi adalah salah satu dari beberapa persoalan yang

terpenting dalam teknik tenaga listrik pada umumnya dan teknik tegangan

tinggi pada khususnya, oleh karena ia menyangkut persoalan pokok bidang

teknik dan ekonomi.

Koordinasi isolasi dapat didefenisikan sebagai korelasi antara daya

isolasi alat-alat dan sirkuit listrik di satu pihak dan karakteristik alat-alat

pelindungnya di lain pihak, sehingga isolasi tersebut terlindung dari bahaya-

bahaya tegangan lebih secara ekonomis. Koordinasi isolasi dinyatakan dalam

bentuk langkah-langkah yang diambil untuk menghindarkan kerusakan

terhadap alat-alat listrik karena tegangan lebih dan membatasi lompatan

sehingga tak menimbulkan kerusakan terhadap alat-alat listrik dan

karakteristik alat-alat pelindung terhadap tegangan lebih, yang masing-masing

ditentukan oleh tingkat ketahanan impuls dan tingkat perlindungan impulsnya.

      Koordinasi isolasi mempunyai dua tujuan :

      1.      Perlindungan terhadap peralatan

      2.      Penghematan (ekonomi)

Oleh karena perlindungan bertujuan ekonomi pula, maka kedua tujuan

tersebut disatukan menjadi satu tujuan : ekonomi, hal ini berlaku untuk semua

masalah dalam bidang perlindungan. Dalam hal koordinasi isolasi, yang dituju

ialah sebuah sistem tenaga listrik yang bagian-bagiannya, masing-masing dan

satu sama lain, mempunyai daya isolasi yang diatur sedemikian rupa, sehingga

dalam setiap kondisi operasi, kwalitas pelayanan (penyediaan) dicapai dengan

biaya seminimum mungkin. Biaya peralatan yang dimaksud terdiri dari biaya

pertama peralatan (first cost), biaya kerusakan, biaya pelayanan berhenti

(outages),biaya penurunan dan penaikan kwalitas pelayanan.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana prinsip dan pengertian dasar mengenai koordinasi isolasi?

2. Bagaimana karakteristik dari koordinasi isolasi?

3. Bagaimana penerapan arrester pada koordinasi osilasi?

1.3 Tujuan

1. Mendeskripsikan prinsip dan pengertian dasar mengenai koordinasi

isolasi.

2. Mendeskripsikan karakteristik dari koordinasi isolasi.

3. Mendeskripsikan penerapan arrester pada koordinasi osilasi.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Prinsip dan Pengertian Dasar Koordinasi Isolasi

Rasionalisasi dari pada daya isolasi suatu sistem dan implementasi dari

pada koordinasi isolasi menyangkut prinsip-prinsip tertentu yang di dalam

prakteknya berupa aturan-aturan sebagai berikut :

1. Arrester petir  (lightning arrester) dipakai sebagai alat pelindung pokok.

2. Tegangan sistem mempunyai tiga harga :

a) Tegangan nominal,

b) Tegangan dasar (rated), dan

c) Tegangan maksimum.

3. Ada dua macam sistem : yang netralnya diisolasikan (isolated neutral

system) dan yang dibumikan secara efektif (effectively grounded system).

Pada kedua sistem ini tegangan-transmisi maksimumnya dapat mencapai

105% dari tegangan dasar.

4. Tegangan dasar (rating) yang dipakai pada arrester adalah tegangan

maksimum frekuensi rendah (50 c/s) di mana arrester tersebut bekerja

dengan baik. Pada sistem terisolasi, arrester harus mempunyai tegangan

dasar maksimum tidak melebihi tegangan dasar penuh atau arrester 100%.

Pada sistem yang dibumikan, tegangan dasar maksimum dari pada arrester

dapat diturunkan menjadi 80% dari tegangan sistem maksimum. Cara dan

aplikasi khusus memungkinkan pemakaian arrester 75-80%.

5. Dalam penentuan isolasi trafo, dipakai isolasi yang dikurangi (reduced

insulation), yaitu tingkat isolasi yang lebih rendah dari pada apa yang telah

ditetapkan dalam standar seperti yang terdapat pada Tabel   

6. Dua unsur utama koordinasi isolasi yang penting ialah karakteristik volt

waktu dari isolasi yang harus dilindungi dan karakteristik pelindung dari

arrester. Pada tegangan tinggi sekali (EHV, UHV) ada dua pasang

karakteristik yang perlu diperkatikan, satu untuk surja petir dan satu lagi

untuk surja bubung.     

Kelas Referensi BIL 80% BIL

(kV) (kV) (kV)

1.2 30 24

8.7 75 60

12 95 76

23 150 120

34.5 200 160

66 250 200

49 350 280

92 450 360

115 550 440

138 650 520

161 150 600

180 825 660

196 900 720

230 1050 840

260 1175 940

287 1300 1040

345 1550 1240

Tabel Tingkat BIL Berdasrkan Tegangan Sistem

Dengan karakteristik isolasi dan karakteristik arrester dapat disusun suatu

sistem pengaman yang terkoordinasi. Tegangan operasi proteksi harus lebih

kecil dari tegangan tembus isolasi. Koordinasi antara kemampuan isolasi dan

pengaman sistem ditentukan dengan Basic Insulation Level (BIL).

2.2 Karakteristik Koordinasi Isolasi

a. Karakteristik Alat Pelindung

Alat pelindung berfungsi melindungi peralatan tenaga listrik

dengan cara membatasi surja (surge) tegangan lebih yang datang dan

mengalirkannya ke tanah. Berhubungan dengan fungsinya itu ia harus

dapat menahan tegangan sistem 50 c/s untuk waktu yang tak terbatas, dan

harus dapat melakukan surja arus dengan tak merusaknya. Kecuali itu

sebuah alat pelindung yang baik mempunyai ”protekctive-ratio” yang

tinggi, yaitu  perbandingan antara tegangan surja maksimum yang

diperbolehkan pada waktu pelepasan dan tegangan sistem 50 c/s

maksimum yang dapat ditahan sesudah pelepasan (discharge) terjadi.

Gelombang surja merupakan suatu gelombang impuls tegangan

yang melonjak dan merambat dari titik sumbernya berarah radial

sepanjang penghantar.

Titik A merupakan besar amplitude gelombang surja yang dapat

ditahan oleh isolator dan titik B untuk tanduk busur apinya. Fungsi dari

tanduk busur api adalah melindungi isolator dari tegangan tembus yang

disebabkan oleh gelombang surja.

Bila amplitude tegangan telah mencapai titik B, maka terjadi

pelepasan muatan listrik (discharge) dari tanduk yang terhubung ke

penghantar ke tanduk yang terhubunga ke bumi (grounding) yang

menimbulkan loncatan api.

Karakteristik Alat Pelindung Sederhana

  Sela batang adalah alat pelindung yang paling sederhana. Sela ini

diadakan oleh dua buah batang logam yang mempunyai penampang

tertentu (biasanya persegi), yang satu dihubungkan dengan kawat

transmisi, satunya dihubungkan dengan tanah. Keuntungan dari sela

batang ialah bentuknya yang sederhana, mudah dibuat dan kuat (rugged).

Cacadnya ialah bahwa sekali terjadi percikan karena tegangan lebih, api

timbul terus meskipun tegangan lebihnya sudah tidak ada. Oleh sebab itu

sirkuit harus diputus terlebih dahulu untuk menghentikan percikan api

tersebut. Kecuali itu tegangan gagalnya naik lebih tinggi dari pada isolasi

yang dilindunginya untuk gelombang yang curam.

Oleh karena itu sela batang dapat dipakai sebagai perlindungan

cadangan (back-up protection) atau dalam kombinasi dengan CB (circuit

breaker) yang mempunyai kecepatan menutup kembali (sesudah dibuka)

yang tinggi (high-speed recluse operation). Sekarang sela batang masih

dipakai terutama guna melindungi CB dalam keadaan terbuka terhadap

pukulan petir.

b. Karakteristik Isolasi

Dengan bertambahnya waktu maka kemampuan menahan tegangan

dari isolasi semakin menurun. Agar tidak terjadi kerusakan atau tegangan

tembus pada isolasi, maka tegangan lebih dijaga lebih kecil dari tegangan

tembus (breakdown) isolasi.

Bila VS(t) adalah amplitude tegangan gelombang surja dan Vi(t)

kemampuan menahan tegangan isolasi, dengan visualisasi Gambar 2, titik

D adalah amplitude gelombang surja yang telah mencapai tegangan

tembus isolasi pada waktu tD (VS(t) = Vi(t)).  

2.3 Penerapan Arrester

Gangguan surja petir merupakan salah satu gangguan alamiah yang

akan dialami sistem tenaga listrik, dan salah satu metode untuk mengatasinya

yaitu dengan menggunakan peralatan proteksi arrester.

Arrester ini bekerja dengan mengimplementasikan resistor nonlinier

yang mempunyai nilai yang besar untuk peralatan listrik dari tegangan yang

berlebihan dari petir. Pada saat sparkover maka tegangan akan turun dan

teganga residu arus discharge. Besarnya nilai sparkover dan

tegangan residu arusnya tergantung dari karakteristik arrester yang

digunakan.

Agar pemakaian arrester dalam koordinasi isolasi dapat memberikan

hasil yang maksimal perlu diikuti azas-azas berikut :

a) Sebagai disinggung dimuka tegangan dasar 50c/s daripada arrester dipilih

sedemikian rupa sehingga nilainya tidak dilampaui pada waktu dipakai,

baik dalam keadaan normal maupun hubung singkat.

b) Arrester ini akan memberikan perlindungan bila ada selisih (margin) yang

cukup antara tingkat arrester dan peralatan.

c) Arrester harus dipasang sedekat mungkin kepada peralatan utama dan

tahanan tanahnya rendah.

d) Kapasitas termis arrester harus dapat meneruskan arus besar yang berasal

dari simpanan tenaga yang terdapat dalam saluran yang panjang.

e) Jatuh tegangan maksimum dari arrester dipakai sebagai tingkat

perlindungan arrester (bukan jatuh tegangan rata-rata)

f) Sebuah harga tegangan pelepasan arus petir harus ditetapkan untuk

menentukan tingkat perlindungan arrester yang harus dikoordinasikan

dengan BIL sekarang dipakai 2 macam arus : 5000 A dan 10000 A

g) Pengaruh dari sejumlah kawat (multiple-lines) dalam melindungi

kegawatan petir pada gardu perlu diperhatikan pada penerapan arrester.

h) Bila ada keragu-raguan mengenai kemampuan 50 c/s dari arrester, maka

sejumlah persentase ditambahkan pada harga yang dihitung atau ditetapkan

untuk arrester. Sekarang masih dipakai 10%.

Selisih antara BIL isolasi yang harus dilindungi dan tegangan

maksimum yang terjadi pada arrester adalah persoalan yang banyak

dibicarakan, karena banyak faktor yang perlu diperhatikan antara lain :

a. Tegangan gagal  ditentukan oleh kecepatan naiknya tegangan.

b. Tegangan pelepasan ditentukan oleh kecepatan naiknya arus surja dan

besarnya arus surja tersebut.

c. Jarak antara arrester dan isolasi yang harus dilindungi mempengaruhi

besarnya tegangan yang sampai pada isolasi tersebut.

Kegawatan surja tergantung baik buruknya perlindungan terhadap

gardu, tingkat isolasi dardu dan isolasi kawat transmisi yang masuk ke gardu.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Koordinasi isolasi dapat didefenisikan sebagai korelasi antara daya

isolasi alat-alat dan sirkuit listrik di satu pihak dan karakteristik alat-alat

pelindungnya di lain pihak, sehingga isolasi tersebut terlindung dari bahaya-

bahaya tegangan lebih secara ekonomis. Koordinasi isolasi dinyatakan dalam

bentuk langkah-langkah yang diambil untuk menghindarkan kerusakan

terhadap alat-alat listrik karena tegangan lebih dan membatasi lompatan

sehingga tak menimbulkan kerusakan terhadap alat-alat listrik dan

karakteristik alat-alat pelindung terhadap tegangan lebih, yang masing-masing

ditentukan oleh tingkat ketahanan impuls dan tingkat perlindungan impulsnya.

      Koordinasi isolasi mempunyai dua tujuan :

      1.      Perlindungan terhadap peralatan

      2.      Penghematan (ekonomi)

Oleh karena perlindungan bertujuan ekonomi pula, maka kedua tujuan

tersebut disatukan menjadi satu tujuan : ekonomi, hal ini berlaku untuk semua

masalah dalam bidang perlindungan. Dalam hal koordinasi isolasi, yang dituju

ialah sebuah sistem tenaga listrik yang bagian-bagiannya, masing-masing dan

satu sama lain, mempunyai daya isolasi yang diatur sedemikian rupa, sehingga

dalam setiap kondisi operasi, kwalitas pelayanan (penyediaan) dicapai dengan

biaya seminimum mungkin. Biaya peralatan yang dimaksud terdiri dari biaya

pertama peralatan (first cost), biaya kerusakan, biaya pelayanan berhenti

(outages),biaya penurunan dan penaikan kwalitas pelayanan.

Daftar Pustaka

http://documents.tips/documents/bahan-ttt-562454e48672d.html. 

http://file.upi.edu/Direktori/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_ELEKTRO/197407162001121-HASBULLAH/TEK_TEGANGAN_TINGGI/MATERI_TEG_TINGGI/KOORDINASI_ISOLASI.pdf.