TUGAS AKHIR

ANALISA PENGARUH SURJA PETIR TERHADAP

LIGHTNING ARRESTER PADA GARDU TRAFO

DISTRIBUSI DI PT.PLN (PERSERO) ULP TANDES

Oleh :

Nama : Ahmad Teguh Andika Pratama

NBI : 1451502306

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA

2019

iii

ROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

NAMA : AHMAD TEGUH ANDIKA PRATAMA

NBI : 1451502306

PROGRAM STUDI : TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS : TEKNIK

JUDUL : ANALISA PENGARUH SURJA PETIR TERHADAP

LIGHTNING ARRESTER PADA GARDU TRAFO

DISTRIBUSI DI PT. PLN (PERSERO) ULP

TANDES

Mengetahui / Menyetujui

Dosen Pembimbing

Ir. Hadi Tasmono, MT

NPP. 20450160709

Dekan

Fakultas Teknik

Dr. Ir. Sajiyo, M.Kes.

NPP. 20420900197

Ketua Program Studi

Teknik Elektro

Dipl. Ing. Holy Lydia, M.T.

NPP. 20450950422

iv

vi

vii

ABSTRAK

Dalam sistem distribusi tenaga listrik 20 kV terdapat beberapa macam

gangguan eksternal yang dapat merusak peralatan seperti trafo diantaranya adalah

tegangan lebih yang diakibatkan karena surja petir. Maka dari itu diperlukan alat

yang mampu melindungi trafo dari surja petir yaitu lightning arrester. Cara kerja

arrester yaitu sebagai isolator pada saat tegangan normal dan menjadi konduktor

apabila timbul tegangan lebih dari surja.

Kinerja arrester juga dipengaruhi oleh nilai resistansi pentanahan, semakin

besar nilai resistansi pentanahan tersebut maka akan mengurangi kinerja arreseter.

Konstruksi arrester di atas CO dapat menyebabkan gangguan penyulang apabila

arrester gagal bekerja, maka dari itu konstruksi arrester di rekomendasikan dipasang

di bawah CO.

Dalam penuliasan Tugas Akhir ini penulis diharapkan bisa menurunkan

gangguan penyulang arrester akibat surja petir.

Kata Kunci : Arrester, Surja Petir

viii

ix

ABSTRACT

In a 20 kV power distribution system there are several types of external

interference that can damage equipment such as transformator including

overvoltagescaused by lightning surges. Therefore we need a tool that is able to

protect the transformator from lightning arrays, namely lightning arrester. The

way the arrester works is as an insulator when the voltags is normal and

becomes a conductor if more voltages arises from the surge. The performanced

of arrester is also influenced by the grounding resistance value, the greater the

grounding resistance value it will reduce the arrester performance.

Construction of arrester above CO (Cut Out) can cause interference when the

arrester fails to work, therefore the construction of arresters is recommended to

be installed under CO. In this final assignment, the writer is expected to reduce

the interference of arresters feeders due to lightning surge.

Keywords: Arresters, Lightning Surge

x

xi

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kami panjatkan pada kehadirat Allah SWT yang telah

memberi rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

skripsi ini dengan judul “ANALISA PENGARUH SURJA PETIR TERHADAP

LIGHTNING ARRESTER PADA GARDU TRAFO DISTRIBUSI DI PT.PLN

(PERSERO) ULP TANDES”. Shalawat serta salam semoga senantiasa terlimpah

curahkan kepada Nabi Muhammad SAW, kepada keluarga, para sahabatnya, hingga

umatnya hingga akhir zaman, amin.

Penyusunan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat bagi Mahasiswa

untuk dapat menyelesaikan studi dalan program sarjana S-I Teknik Elektro di

Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya. Dengan penyusunan tugas akhir ini di

harapkan mahasiswa mampu mengaplikasikan semua pengalaman ilmu yang

diperoleh di bangku pendidikan untuk memecahkan suatu permasalahan dalam

bidang keahliannya secara sistematis, logis, kritis dan kreatif sehingga dapat

diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis menyadari bahwa skripsi ini masih

jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan dikarenakan oleh segala

keterbatasan dan kemampuan yang penulis miliki. Namun penulis berusaha untuk

mempersembahkan skripsi ini sebaik-baiknya agar dapat memiliki manfaat bagi

banyak pihak. Oleh karena itu, penulis akan menerima segala kritik dan saran yang

membangun dalam perbaikan skripsiini.

Dalam penyusunan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan,

dukungan, dan bantuan dari berbagai pihak, baik moril maupun materil, sehingga

skripsi ini akhirnya dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini dengan ketulusan hati

yang paling dalam, penulis mengucapkan terima kasih yang begitu besar kepada :

1. Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya dampai

saat ini.

2. Orang tua, Ibu Idayati yang selalu memberikan do’a, semangat, serta

kasih sayang yang tiada hentinya agar penulis dapat menyelesaikan

studi dan skripsi ini.

3. Bapak Hadi Tasmono, Ir. MT., Ibu Niken Adriaty B, S.T. M.T,

selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan waktu,

tenaga, dan pikirannya untuk memberikan petunjuk, pengetahuan,

bimbingan dan pengarahan selama penyusunan skripsiini.

4. Bapak Gatut Budiono, Ir. M.Sc., bapak Aris Heri Andriawan,

xii

S.T.,M.T.,dan bapak Puji Slamet, S.T., M.T., dan Ibu Ayusta Lukita

Wardani, S.ST,MT, selaku dosen penguji dalam Sidang Tugas Akhir,

terima kasih banyak atas masukan dan penjelasan demi kesempurnaan

penyusunan Tugas Akhir ini.

5. Terima kasih kepada bapak Dipl. Ing. Holy Lydia Wiharto. MT.

Selaku kepala program studi Teknik Elektro Universitas 17 Agustus

1945 Surabaya.

6. Bapak Bagio dan Pak Paat selaku TU elektro yang telah banyak

membantu dalam mengurus segala hal tentang perkuliahan sampai

dengan saat ini.

7. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmu yang tidak

terbatas selama kuliah di Universitas17 Agustus 1945 Surabaya.

8. Seluruh Staf Perpustakaan dan Staf Karyawan Universitas 17 Agustus

1945 Surabaya yang telah melayani serta membantu dalam kelancaran

proses penyusunan skripsiini.

9. Seluruh Karyawan serta Pimpinan PT.PLN (PERSERO) ULP Tandes

Kota Surabaya atas kesempatan yang telah diberikan sehingga dapat

menyelesaikan skripsi ini.

10. Kepada Reno Akbar Saputra yang telah membimbing untuk

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11. Tim Inspektor ULP Tandes, Dek Anto, Dek Isti, Dek Yafi yang selalu

memberikan semangat, dukungan, motivasi dan membantu dalam

proses pembuatan Tugas Akhir ini .

12. Sahabat-sahabat yang telah memberikan motivasi serta doa.

13. Pendamping hidup Intan, Bapak Senamin & Ibu Lasini yang telah

memberikan motivasi dan doa untuk mengerjakan tugas akhir ini.

14. Teman-teman seperjuangan Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya

terima kasih atas jalinan persahabatan serta kontribusi yang

kalianberikan.

15. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu,

namun telah memberikan bantuan baik secara langsung maupun tidak

langsung.

xiii

Akhir kata, dengan segala kerendahan hati penulis ucapkan terima kasih

yang tidak terhingga pada semua pihak yang terlibat, dengan harapan semoga

penelitian ini bermanfaat bagi semua pihak.

Surabaya, Juli 2019

Ahmad Teguh Andika Pratama

xiv

xv

DAFTAR ISI

Halaman Judul ........................................................................................................... .i

Lembar Pengesahan ................................................................................................. iii

Lembar Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ................................................................ v

Abstrak .................................................................................................................... vii

Kata Pengantar ......................................................................................................... xi

Daftar Isi.................................................................................................................. xv

Daftar Gambar ....................................................................................................... xvii

Daftar Tabel ......................................................................................................... xviii

Lembar Publikasi ................................................................................................... xix

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 1

1.3 Batasan Masalah .................................................................................................. 1

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 2

1.5 KontribusiPenelitian ............................................................................................ 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum .................................................................................................................. 3

2.2 Surja Petir ............................................................................................................ 3

2.2.1 Tahapan Sambaran Petir Ke Tanah ............................................................ 5

2.2.2 Pengaruh Polaritas Awan ........................................................................... 5

2.3 Mekanisme Sambaran Petir ................................................................................. 6

2.3.1 Sambaran Perintis (Initial Leader) ............................................................. 7

2.3.2 Sambaran Balik .......................................................................................... 8

2.3.3 Multiple Stroke ........................................................................................... 8

2.4 Arus Petir ............................................................................................................ 9

2.4.1 Bentuk Arus Petir ..................................................................................... 10

2.5 Efek Sambaran Petir .......................................................................................... 11

2.5.1 Efek Sambaran Petir Pada Jaringan Dan Instalasi Listrik ........................ 11

2.5.2 Efek Sambaran Petir Pada peralatan Elektronik Dan Listrik ................... 11

2.6 Sambaran Induksi .............................................................................................. 12

2.7 Sela Batang ........................................................................................................ 13

2.8 Arrester .............................................................................................................. 15

2.8.1 Explusion Type Lightning Arrester .......................................................... 15

2.8.2 Non Lineaar Type Lightning Arrester ...................................................... 16

xvi

2.9 Pemasangan Arrester Pada Jaringan Distribusi ................................................. 17

2.9.1 Pemasangan Arrester Pada Kabel Keluar Dari Gardu Induk .................. 18

2.9.2 Pmasangan Arrester Pada Gardu Cantol Dan Gardu Portal ................... 19

2.9.3 Lokasi Arrester Pada SKTM .................................................................. 20

2.9.4 Lokasi Arrester Pada Pemutus ................................................................ 21

2.9.5 Lokasi Arrester Pada Kubikel ................................................................. 22

2.10 Pemasangan Kawat Penghubung Arrester ....................................................... 22

2.10.1 Kawat Penghubung Arrester (Lead Wire) ............................................ 22

2.10.2 Kawat Penghubung Disconnector ........................................................ 24

2.11 Gardu Distribusi .............................................................................................. 24

2.11.1 Gardu Trafo Tiang ................................................................................ 25

2.11.2 Gaedu Cantol ........................................................................................ 26

2.11.3 Gardu Beton .......................................................................................... 27

2.11.4 Gardu Kios ............................................................................................ 27

2.11.5 Gardu Pelanggan Umum ...................................................................... 28

2.11.6 Gardu Pelanggan Khusus ...................................................................... 28

2.11.7 Gardu Hubung ...................................................................................... 29

2.12 Sistem Pentanahan (Grounding) ...................................................................... 30

2.12.1 Elektroda Rod/Batang ........................................................................... 30

2.12.2 Pembuatan Sistem Pentanahan ............................................................. 30

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ..................................................................................... 31

3.2 Analisis Kebutuhan ........................................................................................... 32

3.3 Prosedur Penelitian ............................................................................................ 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penyulang PT. PLN (Persero) ULP Tandes .............................................. 39

4.2 Pemilihan Arrester ............................................................................................. 40

4.3 Tegangan Dasar/Tegangan Pengenal Arrester................................................... 44

4.4 Tegangan Pelepasan Arrester ............................................................................ 45

4.5 Arus Pelepasan Nominal ................................................................................... 46

4.7 Pemilihan Tingkat Isolasi Dasar/BIL ................................................................ 46

4.7 Margin Perlindungan ......................................................................................... 47

4.8 Jarak Rambat Isolator Fasa Ke Bumi ................................................................ 47

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................ 49

5.2 Saran .................................................................................................................. 49

xvii

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 51

LAMPIRAN ........................................................................................................... 53

DAFTAR GAMBAR

2.1 Tipe-Tipe Arus Sambaran ................................................................................. 6

2.2 Awan CB Saat Akan Terjadi Sambaran Petir ................................................... 7

2.3 Gejala Terjadinya Petir...................................................................................... 9

2.4 Gelombang Surja Arus Dan Tegangan ............................................................ 10

2.5 Samabaran Petir Tak Langsung ....................................................................... 12

2.6 Proteksi Isolator Dengan Tanduk Api ............................................................. 14

2.7 Tabung Pelindung Dengan Hantaran Udara .................................................... 15

2.8 Arrester Dengan Jenis MOV ........................................................................... 17

2.9 Pemasangan Arrester Untuk Trafo Tenaga ..................................................... 18

2.10 Pemasanagn Arrester Untuk Trafo Distribusi ................................................. 19

2.11 Penempatan Arrester Dengan FCO ................................................................. 20

2.12 Penempatan Arrester Tanpa FCO ................................................................... 21

2.13 Penempatan ArresterPada Sectionalizer .......................................................... 21

2.14 Penempatan Arrester Di Dalam Kubikel ......................................................... 22

2.15 Sambungan Kawat Penghubung Pembumian.................................................. 23

2.16 Penempatan Disconnector Pada Arrester ........................................................ 24

2.17 Gardu Trafo Tiang ........................................................................................... 26

2.18 Gardu Cantol ................................................................................................... 26

2.19 Gardu Beton .................................................................................................... 27

2.20 Gardu Kios ...................................................................................................... 28

2.21 Gardu Pelanggan Umum ................................................................................. 28

2.22 Gardu Pelanggan Khusus ................................................................................ 29

2.23 Gardu Hubung ................................................................................................. 29

3.1 Diagram Alir ................................................................................................... 31

3.2 Clamp On Earth Tester .................................................................................... 33

3.3 Earth Tester ..................................................................................................... 33

3.4 ASIIKMAX ..................................................................................................... 34

3.5 Data Gangguann Tahun 2017 .......................................................................... 35

3.6 Datra Gangguan Tahun 2018 .......................................................................... 35

xviii

DAFTAR TABEL

2.1 Parameter Arus Petir Berdasarkan IEC ............................................................. 10

3.1 Data Gangguan Tahun 2017 ............................................................................. 36

3.2 Data Gangguan Tahun 2018 ............................................................................. 36

3.3 Pengukuran Arus Bocor Dan Pentanahan ......................................................... 36

4.1 Data Penyulang ULP Tandes ............................................................................. 39

4.2 Penetapan Spesifikasi Arrester Pada Sistem Distribusi 20 kV .......................... 41

4.3 Hasil Perhitungan .............................................................................................. 47

xx