penentuan kelayakan arus bocor lightning - Unissula Repository

i

PENENTUAN KELAYAKAN ARUS BOCOR LIGHTNING

ARRESTER DI GARDU INDUK 150 KV CEPU

LAPORAN TUGAS AKHIR

LAPORAN INI DISUSUN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU SYARAT

MEMPEROLEH GELAR S1 PADA PRODI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS

TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG

SEMARANG

Disusun Oleh :

AHMAD RIZAL ABIDIN

30601501697

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG

SEMARANG

2021

ii

DETERMINATION OF FEASIBILITY OF LIGHTNING ARRESTER

LEAKAGE AT 150 KV CEPU SUBSTATION

FINAL PROJECT

Proposed to complete the requirement to obtain a bachelor’s degree (S1)

at Departement of Electrical Engineering, Faculty of Industrial Technology,

Universitas Islam Sultan Agung

Arranged By:

AHMAD RIZAL ABIDIN

30601501697

DEPARTEMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY

UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG

SEMARANG

2021

iv

iv

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Pertama

“Saya ucapkan syukur alhamdulillah kepada Allah SWT atas segala rahmat-Nya

yang tiada terbendung dan telah memberikan kenikmatan iman, kesehatan,

kesabaran dan kekuatan kepada saya sehingga dalam mengerjakan Tugas Akhir ini

dapat berjalan dengan lancar sebagaimana mestinya walaupun ada berbagai kendala

dalam mengerjakannya”

Kedua

“Tugas akhir ini saya persembahkan kepada kedua orang tua tercinta bapak

Dimyati dan ibu Siti Fatimah dan juga kakak saya Ahmad Faizal Aziz yang selalu

memotivasi dan menyemangati saya, serta mendoakan saya”

Ketiga

“Tugas Akhir ini saya persembahkan kepada Dosen Pembimbing dan dosen-dosen

yang telah mendukung serta memberikan arahan kepada saya dalam bidang

keilmuan serta motivasi”

Keempat

“Tugas Akhir ini saya persembahkan kepada teman-teman Teknik Elektro 2015,

serta teman-teman yang berada di lingkungan rumah saya dan seluruh rekan saya

yang telah memberika dukungan, semangat, hiburan, motivasi, bahkan bantuan

kepada saya”

Kelima

“Tugas akhir ini saya persembahkan untuk diri saya sendiri karena sampai saat ini

kamu masih berjuang dengan sepenuh tenaga dan kamu tidak menyerah. Tak

luput juga wanita spesial yang selalu mendukung saya Astri Dewi Saputri”

viii

HALAMAN MOTTO

“Barang siapa bertakwa kepada Allah maka Dia akan menjadikan jalan keluar

baginya, dan memberinya rezeki dari jalan yang tidak ia sangka, dan barang siapa

yang bertawakal kepada Allah maka cukuplah Allah baginya, Sesungguhnya

Allah melaksanakan kehendak-Nya, Dia telah menjadikan untuk setiap sesuatu

kadarnya”

Q.S Ath-Thalaq ayat 2-3

“Janganlah kamu bersikap lemah dan janganlah pula kamu bersedih hati, padahal

kamulah orang orang yang paling tinggi derajatnya jika kamu beriman”

Q.S Ali Imran ayat 139

“Jangan menyia-nyiakan waktu. Waktu bagaikan pedang. Jika kamu tidak

memanfaatkannya dengan baik, maka ia akan memanfaatkanmu”

HR. Muslim

“Dunia ini ibarat bayangan. Kalau kamu berusaha menangkapnya, ia akan lari.

Tapi kalau kamu membelakanginya, ia tak punya pilihan selain mengikutimu”

Ibnu Qayyim Al Jauziyyah

“Jangan menjelaskan dirimu kepada siapa pun, karena yang menyukaimu tidak

butuh itu. Dan yang membencimu tidak percaya itu”

Ali bin Abi Thalib

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahi rabbil ‘alamin, segala puji bagi Allah SWT yang selalu kita

panjatkan atas rahmat, dan hidayah yang telah dilimpahkan kepada kita. Sholawat

serta salam selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang kita nantikan

syafa’atnya kelak di yaumil qiyamah. Penulis sangat bersyukur atas

terselesaikannya penulisan Tugas Akhir ini yang merupakan syarat untuk meraih

gelar Sarjana (S1) Prodi Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas

Islam Sultan Agung, dengan judul “PENENTUAN KELAYAKAN ARUS

BOCOR LIGHTNING ARRESTER DI GARDU INDUK 150 KV CEPU”.

Selama proses penelitian dan penulisan laporan Tugas Akhir ini terdapat

berbagai keluh kesah dan kekurangan, tetapi adanya bimbingan dan kerjasama

berbagai pihak seluruh kendala-kendala yang peneliti hadapi dapat terselesaikan

dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan ini dengan hati yang tulus peneliti

mengucapkan banyak terimakasih kepada:

1. DR. Ir. Novi Marlyana, S.T., M.T Selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Islam Sultan A gung Semarang.

2. Jenny Putri Hapsari, ST., MT , Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas

Islam Sultan Agung Semarang.

3. Muhammad Khosyi’in, ST., MT. Selaku Koordinator Tugas Akhir.

4. Bapak Dedi Nugroho, ST., MT. Selaku Pembimbing Tugas Akhir Pertama dan

Ibu Ir. Ida Widhihastuti, MT. Selaku Pembimbing Tugas Akhir Kedua, saya

mengucapkam banyak terima kasih atas kesabaran, arahan dan masukan selama

penulis mengerjakan Tugas Akhir sehingga saya bisa menyelesaikannya dengan

baik.

x

x

5. Seluruh dosen dan karyawan Prodi Teknik Elektro, Universitas Islam Sultan

Agung Semarang atas ilmu, bimbingan dan bantuannya hingga penulis selesai

menyusun Tugas Akhir ini.

6. Supervisor Gardu Induk 150 KV Ahmad Faizal Aziz.

7. Teman-teman saya yang telah memberikan dukungan dan bantuan bahkan

tempat tinggal saat melakukan penelitian serta rekan-rekan seperjuangan Teknik

Elektro angkatan 2015, Teknik Elektro Kendali 2015, senior dan adik tingkat

Fakultas Teknologi Industri yang selalu memberikan keceriaan, dukungan,

semangat, dan doa.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penysunan laporan

Tugas Akhir ini, oleh karena itu dengan kerendahan hati penulis mengharap kritik

dan saran yang membangun demi kebaikan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis

berharap semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat.

Semarang, Juli 2021

Ahmad Rizal Abidin

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.. ........................................................................................... i

HALAMAN JUDUL.. ........................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING ..................................................... iii

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .................................. iv

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH .............. vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ......................................................................... vii

HALAMAN MOTTO ........................................................................................ viii

KATA PENGANTAR ...................................................................................... viiix

DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xivi

ABSTRAK .......................................................................................................... xiii

ABSTRACT ........................................................................................................ xvi

BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

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

1.2 Perumusan Masalah ..................................................................................... 3

1.3 Pembatasan Masalah ................................................................................... 3

1.4 Maksud Dan Tujuan Penelitian ................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan .................................................................................. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKAN DAN LANDASAN TEORI ......................... 6

2.1 Tinjuan Pustaka ........................................................................................... 6

2.2 Landasan Teori ............................................................................................ 7

2.2.1 Gardu Induk ................................................................................................. 7

2.2.1 Single Line Diagram Gardu Induk 150 KV Cepu ....................................... 8

2.3 Macam-macam sistem pengamanan yang berada di Gardu Induk ............ 11

2.3.1 Overhead Ground Wire ............................................................................. 11

2.3.2 Rod Gap ..................................................................................................... 11

2.3.3 Pentanahan Menara ................................................................................... 12

2.3.4 Lightning Arrester ..................................................................................... 13

xii

xii

2.4 Prinsip Kerja Lightning Arrester ............................................................... 13

2.4.1 Bagian – Bagian Lightning Arrester ......................................................... 15

2.4.2 Karakteristik Lightning Arrester ............................................................... 16

2.4.3 Syarat-syarat Lightning Arrester yang layak untuk digunakan ................. 16

2.4.4 Faktor-faktor yang menyebabkan kegagalan pada Lightning Arrester. .... 16

2.4.5 Di Gardu Induk 150 KV Cepu Terdapat 4 Tipe Lightning Arrester ......... 17

2.5 Gangguan pada Lightning Arrester ........................................................... 17

2.5.1 Surja Hubung ............................................................................................. 17

2.5.2 Surja Petir .................................................................................................. 17

2.5.3 Arus Bocor Pada Isolator Lightning Arrester ........................................... 19

2.6 Thermovisi ................................................................................................ 19

2.7 Leakage Current Measurement (LCM) ..................................................... 20

2.7.1 Batas Nilai Arus Bocor Resistif Pada Lightning Arrester ......................... 21

2.7.2 Prinsip Pengukuran Leakage Current Measurement (LCM) .................... 21

2.7.3 Perhitungan Persentase Arus Bocor Lightning Arrester Menggunakan

LCM ................................................................................................................... 22

BAB III METODE PENELITIAN ................................................................... 23

3.1 Obejek Penelitian ...................................................................................... 17

3.2 Alat Dan Bahan Penelitian ........................................................................ 17

3.3 Model Penelitian ....................................................................................... 18

3.4 Tahapan Penelitian .................................................................................... 18

BAB IV HASIL DAN ANALISA ....................................................................... 27

4.1 Data Pengukuran Arus Bocor Lightning Arrester ..................................... 27

4.1.1 Data Pengukuran arus bocor Lightning Arrester menggunakan Leakage

Current Measurement (LCM) ................................................................... 27

4.1.2 Hasil Perhitungan Persentase Arus Bocor Lightning Arrester

Menggunakan Leakage Current Measuremen .......................................... 28

4.1.3 Hasil Pengukuran, Perhitungan dan Grafik Arus Bocor Lightning Arrester

menggunakan Leakage Current Measurement .......................................... 29

4.2 Perhitungan Dan Analisa Menggunakan Thermovisi . ............................. 30

4.2.1 Hasil perhitungan arus bocor LA menggunakan Thermovisi ................... 32

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 37

5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 37

xiii

xiii

5.2 Saran .......................................................................................................... 37

xiv

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 single line Gardu Induk 150 KV Cepu………………...…………8

Gambar 2.2 Konfigurasi Jaringan Sub Sistem APP Semarang Kondisi

Normal…………………………………………………………..10

Gambar 2.3 Overhead Ground Wire………………………………………….11

Gambar 2.4 Rod Gap………………………………………………………….12

Gambar 2.5 Pentanahan Menara……………………………………………....12

Gambar 2.6 Sela Api (Spark Gap)…………………………………………….13

Gambar 1.7 Tahanan Kran (Valve Resistor)…………………………………..14

Gambar 2.8 Struktur Lightning Arrester……………………………...……….15

Gambar 2.9 Skema sambararan petir dari Tower Transmisi sampai ke Gardu

Induk……………………………………………………………....19

Gambar 2.10 LCM500 unit via wireless……….……………………………...20

Gambar 3.1 Single line diagram Gardu Induk 150 KV Cepu……...………….23

Gambar 3.2 Diagram alur penelitian…………………………………………..25

xv

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Batasan Nilai Arus Bocor Resitif………………………………..21

Tabel 2.2 Rekomendasi Hasil Pengukuran Leakage Current

Measurement……………………………………………………21

Tabel 4.1 Data Sekunder PLN tentang pengukuran dan perhitungan arus

BocorLightning Arrester menggunakan Leakage Current

Measurement…..…………………………………………………27

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Persentase Arus Bocor Lightning Arrester

Menggunakan Leakage Current Measuremen…………………...28

Tabel 4.3 Bay Blora 1………………………………………………………30

Tabel 4.4 Bay Blora 2………………………………………………………31

Tabel 4.5 Bay Bojonegoro 1………………………………………………..31

Tabel 4.6 Bay Bojonegoro 2………………………………………………..32

Tabel 4.7 Bay Trafo 1 – 60 MVA…………………………………………..32

Tabel 4.8 Bay Trafo 2 – 30 MVA…………………………………...

Tabel 4.3 Data Sekunder PLN tentang pengukuran dan Perhitungan arus

Bocor Lightning Arrester menggunakan Thermovisi……………29

Tabel 4.4 Hasil perhitungan arus bocor LA menggunakan Thermovisi……29

xvi

xvi

ASTRAK

Sistem penyaluran energi listrik di Gardu Induk 150 KV Cepu memiliki

permasalahan terhadap kenaikan arus bocor Lightning Arrester. Kenaikan arus

bocor Lightning Arrester diketahui setelah dilakukan pengukuran dan perhitungan

presentase arus bocor menggunakan Leakage Current Measurement dan

pengukuran dan perhitungan suhu menggunakan Thermovisi. Hal ini disebabkan

oleh faktor internal maupun fakor eksternal. Faktor internal yaitu seperti peralatan

yang digunakan kurang berfungsi dengan baik. Sehingga dapat menyebababkan

kegagalan pada peralatan tersebut. sedangkan faktor eksternal yaitu seperti

kesalahan manusia atau human error dan dapat juga seperti gangguan alam seperti

petir, gempa, banjir, angin dan lain-lain.

Tugas Akhir ini membahas tentang penentuan kelayakan arus bocor

Lightning Arrester di Gardu Induk 150 KV Cepu dengan melakukan analisa

pengukuran dan perhitungan arus bocor pada Lightning Arrester berdasarkan data

sekunder PLN menggunakan alat uji LCM (Leakage Current Measurement) dan

menggunakan alat uji Thermovisi untuk mendapatkan hasil perhitungan dan

pengukuran arus bocor Lightning Arrester.

Hasil pengukuran dan perhitungan di Bay Penghantar Bojonegoro 2 nilai arus

resistif fasa R = 518 μA dan nilai corrective fasa R = 778 μA. Sesuai batas yang di

tentukan oleh PLN yaitu 150 μA hal ini menandakan bahwa kondisi Lightning

Arrester kurang baik. Maka dari itu harus dilakukan maintenance secara rutin atau

bisa juga dilakukan penggantian Lightning Arrester.

Kata Kunci : Kelayakan Arus Bocor, Lightning Arrester, Gardu Induk 150 KV

xvii

xvii

ABSTRACT

The electrical energy distribution system at the 150 KV Cepu Substation has

problems with increasing Lightning Arrester leakage currents. The increase in

leakage current of Lightning Arrester is known after measuring and calculating the

percentage of leakage current using Leakage Current Measurement and measuring

and calculating temperature using Thermovisi. This is caused by internal and

external factors. Internal factors, such as the equipment used is not functioning

properly. This can cause the equipment to fail. while external factors are such as

human error or human error and can also be natural disturbances such as lightning,

earthquakes, floods, winds and others.

This final project discusses the determination of the feasibility of the

Lightning Arrester leakage current at the 150 KV Cepu Substation by analyzing the

measurement and calculation of the leakage current at the Lightning Arrester based

on PLN secondary data using the LCM (Leakage Current Measurement) test tool

and using the Thermovisi test tool to get the calculation results. and Lightning

Arrester leakage current measurement.

The results of measurements and calculations at the Bojonegoro Conductor

Bay 2 value the phase resistive current R = 518 μA and the phase corrective value

R = 778 μA. According to the limit set by PLN, which is 150 μA, this indicates that

the Lightning Arrester condition is not good. Therefore, routine maintenance must

be carried out or it can also be replaced with Lightning Arrester.

Keywords: Feasibility of Leakage Current, Lightning Arrester, 150 KV . Substation

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gardu Induk 150 KV Cepu merupakan salah satunya Gardu Induk yang

masuk dalam wilayah Kabupaten Blora dan paling timur wilayah kerja PT

PLN (Persero) APP Semarang Jateng yang berbatasan dengan wilayah kerja

PT PLN (Persero) APP Madiun Jatim. Berdiri diatas tanah seluas 18.000 m2

tepatnya di Jalan Bay Pas/Jl. Pramuka no : 66 Cepu. Gardu Induk 150 KV

Cepu mendapat supplay dari Gardu Induk Bojonegoro dan Gardu Induk

Blora, Gardu Induk 150 KV Cepu mulai berdiri pada tahun 1980 dan mulai

beroperasi pada 01 Januari 1983. Gardu Induk 150 KV Cepu memiliki 7

bay, dan 7 bay tersebut antara lain :

1. Bay Trafo 1-60 MVA 150/20 KV.

2. Bay Tfrafo 2-30 MVA 150/20 KV.

3. Bay Penghantar Blora 1.

4. Bay Penghantar Blora 2.

5. Bay Penghantar Bojonegoro 1.

6. Bay Penghantar Bojonegoro 2.

7. Bay Kopel.

Dalam sistem penyaluran energi listrik, saluran transmisi merupakan

bagian paling penting dalam proses penyaluran tersebut. Apabila terjadi

gangguan pada saluran transmisi, maka akan mempengaruhi peralatan-

peralatan yang terhubung ke sistem tenaga listrik.

Permasalahan yang timbul adalah terjadinya kenaikan arus bocor

Lightning Arrester di Gardu Induk 150 KV Cepu yaitu ketika dilakukan

pengukuran dengan menggunakan alat uji Leakage Current Measurement

di BAY Penghantar Bojonegoro 2 diketahui bahwa Lightning Arrester arus

resistifnya melebihi batasan arus bocor yaitu diatas 150μA. Hal ini

menandakan bahwa Lightning Arrester tersebut kondisinya kurang baik dan

2

harus dilakukan maintenance secara rutin untuk menghindari kegagalan

Lightning Arrester dalam memproteksi apabila terjadi sambaran petir.

Kenaikan arus bocor Lightning Arrester di Gardu Induk 150 KV Cepu

disebabkan oleh faktor internal maupun fakor eksternal. Faktor internal

yaitu seperti peralatan yang digunakan kurang berfungsi dengan baik.

Sehingga dapat menyebabkan kegagalan pada peralatan tersebut, sedangkan

faktor eksternal yaitu seperti kesalahan manusia atau human error dan dapat

juga seperti gangguan alam seperti petir, gempa, banjir, angin dan lain-lain.

[1].

Untuk meminimalisir kenaikan arus bocor atau gangguan- gangguan

tersebut, maka dari itu Gardu Induk 150 KV Cepu memiliki berbagai

pengamanan peralatan diantaranya yaitu Overhead Ground Wire/Kawat

Tanah adalah kawat-kawat yang terletak pada saluran transmisi diatas

kawat-kawat fasa. Setelah itu Rod Gap/Pengaman Celah Batang berfungsi

apabila terjadi percikan bunga api yang diakibatkan oleh tegangan lebih

maka bunga api yang ditimbulkan pada celah batang tetap ada walaupun

tegangan lebih sudah tidak ada lagi. Pentanahan menara berfungsi sebagai

penghubung ke tanah dari salah satu penghantar dari sistem distribusi.

Lightning Arester berfungsi untuk melindungi sistem tenaga listrik dari

tegangan lebih yang dapat merusak peralatan sistem tenaga.

Lightning Arrester berperan penting untuk melindungi peralatan sistem

tenaga listrik dari tegangan lebih. Tegangan lebih sering terjadi dalam

sistem tenaga listrik yang disebabkan oleh sambaran petir dan operasi

switching. Agar dapat melindungi peralatan sistem tenaga dan dapat

menjamin operasi ekonomis yang dapat diandalkan, maka Lightning

Arrester dipasang pada hampir semua jenis jaringan listrik. Lightning

Arrester ini dapat membatasi tegangan lebih ke tingkat yang aman untuk

peralatan yang dilindungi dengan cara mengalihkan tegangan lebih ke

tanah[2].

Akibat dari permasalahan tersebut maka perlu dilakukan sebuah analisa

perhitungan dan pengukuran arus bocor pada Lightning Arrester

3

menggunakan alat uji LCM (Leakage Current Measurement) dan

menggunakan alat uji Thermovisi untuk mendapatkan hasil perhitungan dan

pengukuran arus bocor Lightning Arrester.

Solusi untuk mengetahui kelayakan arus bocor Lightning Arrester

terhadap sistem di Gardu Induk 150 KV Cepu adalah melakukan

pengukuran dan perhitungan presentase arus bocor Lightning Arrester

menggunakan Leakage Current Measurement dan melakukan sebuah

perhitungan dan pengukuran menggunakan alat Thermovisi untuk

mengetahui nilai suhu pada sambungan terhadap suhu konduktor, sehingga

dapat mendeteksi keadaan pada peralatan-peralatan Gardu Induk khususnya

pada Lightning Arrester dalam keadaan normal maupun tidak normal[1].

Berdasarkan dari hasil uraian ini, maka penulis akan membuat Tugas

Akhir dengan berjudul “Penentuan Kelayakan Arus Bocor Lightning

Arrester Pada Gardu Induk 150 KV Cepu”.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang ada, maka dapat dirumuskan

permasalahan yang dimana akan diselesaikan dalam penulisan Tugas Akhir ini

:

1. Bagaimana cara menentukan persentase arus bocor Lightning Arrester

menggunakan alat uji Leakage Current Measurement berdasarkan data

sekunder PLN?

2. Bagaimana menentukan nilai suhu Lightning Arrester menggunakan alat

uji Thermovisi berdasarkan data sekunder PLN?

3. Bagaimana menentukan kelayakan arus bocor Lightning Arrester melalui

pengukuran dan perhitungan menggunakan alat uji Leakage Current

Measurement dan Thermovisi berdasarkan data sekunder PLN?

1.3 Pembatasan Masalah

Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini yang dimana telah dirumuskan

agar lebih terfokus maka, adapun batasan masalah yang dibatasi :

4

1. Penelitian dilakukan untuk menentukan kelayakan Lightning Arrester di

Gardu Induk 150 KV Cepu.

2. Pengambilan data dilakukan pada 10 Juni 2020 di Gardu Induk 150 KV

Cepu.

3. Penelitian dilakukan untuk mengetahui performa Lightning Arrester

terhadap arus bocor.

4. Melakukan analisis menggunakan metode pengukuran dan perhitungan

persentase arus bocor Lightning Arrester yang diperoleh dari data

sekunder PLN.

5. Melakukan analisa pengukuran dan perhitungan suhu pada terminal

Lightning Arrester berdasarkan data yang diperoleh dari data sekunder

PLN menggunakan Thermovisi.

1.4 Maksud Dan Tujuan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dalam rangka penyusunan Tugas Akhir pada

program studi Teknik Elektro Universitas Islam Sultan Agung Semarang.

Adapun maksud dan tujuan dari penelitian ini :

1. Untuk mengetahui performa Lightning Arrester terhadap kegagalan yang

diakibatkan oleh arus bocor di Gardu Induk 150 KV Cepu.

2. Untuk mengetahui nilai persentase arus bocor Lightning Arrester

berdasarkan pengukuran dan perhitungan mengunakan alat uji Leakage

Current Measurement.

3. Mengetahui bahwa Lightning Arrester tersebut layak untuk digunakan.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dalam penyusunan penelitian Tugas Akhir ini :

1. Untuk mengetahui cara penentuan kelayakan arus bocor pada Lightning

Arrester.

2. Dapat digunakan sebagai pedoman engineer dalam melakukan perawatan

pada trafo didaerah Cepu.

5

3. Menjadi informasi dan referensi serta membantu PT.PLN (Persero)

dalam melakukan analisis uji kelayakan Lightning Arrester.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dari penelitian ini adalah :

BAB I : PENDAHULUAN

Memuat Latar Belakang Permasalahan, Perumusan masalah, Pembatasan

Masalah, Tujuan, Manfaat dan Sistematika Penulisan Penelitian.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

Dalam bab ini penulis mengemukakan tentang berbagai referensi atau

tinjauan pustaka dan landasan teori tentang materi yang berkaitan dengan

judul.

BAB III : METODE PENELITIAN

Pada bab ini penulis menguraikan secara rinci tentang metode atau

pendekatan yang dalam penelitian. Uraian dapat meliputi parameter

penelitian, data dari tempat penelitian (cara perhitungan dan pengukuran).

BAB IV : HASIL DAN ANALISA

Pada bab ini berisi tentang data sekunder dari PLN yang digunakan untuk

melakukan analisa perhitungan dan pengukuran arus bocor Lightning

Arrester dan menentukan kelayakan Lightning Arrester.

BAB V : PENUTUP

Bab ini adalah bagian akhir dari laporan penelitian yang berisi tentang

kesimpulan dan saran hasil akhir penelitian. Kesimpulan diharapkan sesuai

atau sejalan dengan tujuan penelitian.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKAN DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjuan Pustaka

Penelitian-penelitian tentang uji kelayakan arus bocor telah dilakukan oleh

peneliti terdahulu antara lain :

a. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Baharuddin Anwar pada tahun

2019 dengan judul “ Penentuan Hot Point Dengan Menggunakan Metode

Thermovisi Pada Gardu Induk 150 KV Purwodadi” yang membahas

mengenai metode pengukuran nilai emisivitas menggunakan pendekatan

kriteria ΔT untuk memperoleh nilai emisivitas, ditambah dengan analisis

validasi untuk menguji keakuratan dan presisi sesuai parameter yang

digunakan sedangkan yang akan ditulis adalah kurang lebih hampir sama,

akan tetapi penulis akan menambahkan alat ukur yang berupa LCM. Yang

dimana alat tersebut berfungsi untuk mengetahui berapakah arus bocor yang

berada pada Lightning Arrester dalam pengukuran dan perhitungan arus

bocor antara Thermovisi dan LCM, sehingga lebih akurat dalam pengujian

arus bocor yang berada pada Lightning Arrester[3].

b. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oeh Iqbal Pugar Ramadhan pada

tahun 2019 dengan judul “Kinerja Lightning Arrester Yang Berusia Lebih

Dari 30 Tahun Di Gardu Induk 150 KV Srondol PT.PLN (Persero) UPT

Semarang” yang membahas pengecekan dari hasil data counter

menggunakan alat Leakage Current Monitor, yang dimana data hasil

pengukuran suhu pada terminal Lightning Arrester menggunakann

Thermovisi dan variasi usia Lightning Arrester untuk mengetahui kinerja

Lightning Arrester sebagai bahan pertimbangan analisis keandalan sistem

proteksi Gardu Induk Srondol 150 KV PT. PLN (Persero) UPT Semarang.

Sedangkan yang akan ditulis penulis adalah membandingkan 2 alat antara

Thermovisi dan LCM, yang dimana alat tersebut akan dikolaborasikan

7

untuk mendapatkan sebuah hasil dari pengukuran kedua alat tersebut seinga

memperoleh data yang akurat[1].

c. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh A. Sofwandan S.Angga

Kusuma pada tahun 2017 dengan judul “Pendeteksian Dini Terhadap Arus

Bocor Kabel Tanah Tegangan Menengah Pada Transformator 150/20 KV”

yang membahas tentang perancangan sebuah alat yang berupa monitor

pendeteksi arus bocor pada kabel tanah agar dapat meminimalisir terjadinya

gangguan yang menyebabkan terjadinya pemadaman aliran daya listrik.

Sedangkan yang akan dibahas oleh penulis adalah penentuan uji kelayakan

arus bocor pada Lightning Arrester dengan menggunakan kombinasi dua

alat ukur yaitu Thermovisi dan LCM, sehingga dalam menentukan besarnya

arus bocor lebih maksimal[9].

d. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh An Nisaa tahun 2020 dengan

judul “Perhitungan Persentase Arus Bocor Lightning Arrester Pada BAY

Trafo 1 Di Gardu Induk Cikupa 150 KV” yang membahas tentang

perhitungan arus bocor dengan metode persentase arus bocor pada

Lightning Arrester dengan menggunakan alat LCM. Sedangkan yang akan

dibahas penulis adalah metode yang digunakan hampir sama tetapi jika

perhitungan arus bocor hanya menggunakan alat LCM maka hasilnya

kurang akurat. Maka dari itu penulis menggunakan metode tambahan yaitu

Thermovisi agar hasil pengukuran dan perhitungan arus bocor lebih

akurat[10].

2.2 LandasanTeori

2.2.1 Gardu Induk

Gardu Induk berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari pembangkit

ke distribusi atau konsumen dan sebagai penyaluran energi listrik yang memegang

peranan yang terpenting dalam menaikkan tegangan maupun menurunkan

tegangan. Gardu Induk juga di artikan sebagai tempat menerima dan menyalurkan

tenaga listrik sesuai dengan kebutuhannya, yaitu meliputi tegangan Ekstra Tinggi

500 KV, Tegangan Tinggi 150 KV, dan tengangan menengah 20 KV[4].

8

Fungsi Gardu Induk adalah sebagai berikut:

a. Mentransformasikan tenaga listrik tegangan tinggi yang satu

ketegangan yang lainnya.

b. Pengukuran dan pengawasan operasi serta pengaturan pengamanan dari

sistem tenaga listrik.

c. Pengaturan daya ke gardu-gardu lainnya dapat melalui tegangan tinggi

dan gardu distribusi yaitu melalui feeder tegangan menengah.

2.2.2 Single Line Diagram Gardu Induk 150 KV Cepu

Gambar 2.1 menunjukkan Single Line Diagram yang berada di Gardu Induk

150 KV Cepu [4]:

9

Gambar 2.1 single line Gardu Induk 150 KV Cepu

10

Gambar 2.2 Konfigurasi Jaringan Sub Sistem APP Semarang Kondisi Normal[4]

11

2.3 Macam-macam sistem pengamanan yang berada di Gardu Induk:

2.3.1 Overhead Ground Wire

Overhead Ground Wire/Kawat Tanah adalah kawat-kawat yang terletak

pada saluran transmisi diatas kawat-kawat fasa. Saluran tegangan tinggi Kawat

Tanah tersebut ditujukan untuk memproteksi sambaran kilat langsung tetapi pada

saluran tegangan menengah sampai 34,5 KV digunakan untuk memproteksi

sambaran tidak langsung. Jadi sambaran langsung pada saluran tegangan menengah

tidak terlalu diperhatikan.

Gambar 2.3 Overhead Ground Wire[5]

2.3.2 Rod Gap

Rod Gap/Pengaman Celah Batang berfungsi apabila terjadi percikan bunga

api yang diakibatkan oleh tegangan lebih maka bunga api yang ditimbulkan pada

celah batang tetap ada walaupun tegangan lebih sudah tidak ada lagi. Cara untuk

memadamkan percikan bunga api yang ditimbulkan adalah dengan cara memutus

jaringan tersebut dengan menggunakan saklar pemutus udara (air break switch).

Pada saat gelombang pendek, tegangan gagalnya akan naik lebih tinggi daripada

isolasi yang akan dilindunginya, sehingga dibutuhkan celah yang sempit untuk

gelombang yang curam[5].

12

Gambar 2.4 Rod Gap[5]

2.3.3 Pentanahan Menara

Pentanahan menara berfungsi sebagai penghubung ke tanah dari salah satu

penghantar dari system distribusi. Pentanahan menara sering digunakan pada

sekunder Transformator yang mempunyai hubungan bintang atau dilakukan pada

netral pembangkit. Pada arus yang besar apabila tidak digroundkan, maka arus

gangguan relatif besar sehingga busur listrik yang muncul tidak dapat padam

dengan sendirinya. Hal ini akan mengakibatkan busur api pada sistem yang

ditanahkan, sehingga gejala tersebut hampir tidak terjadi[6].

Gambar 2.5 Pentanahan Menara[6]

13

2.3.4 Lightning Arrester

Di dalam Gardu Induk 150 KV Cepu terdapat sebuah alat pengaman yaitu

Lightning Arrester. Lightning arrester adalah suatu peralatan gardu induk yang

berfungsi sebagai pelindung untuk peralatan sistem tenaga listrik terhadap tegangan

lebih, baik yang disebabkan oleh surja petir maupun surja hubung. Pada keadaan

normal, Lightning Arrester berlaku sebagai isolator dan pada saat terkena surja petir

atau surja hubung Lightning Arrester berlaku sebagai konduktor dengan tahanan

yang relative rendah dan dapat mengalirkan arus surja ke tanah.

Lightning Arrester juga bersifat sebagai by pass disekitar isolasi yang

membentuk jalan dan mudah dilalui oleh arus kilat, sehingga tidak timbul tegangan

lebih pada peralatan[7].

2.4 Prinsip Kerja Lightning Arrester

Prinsip kerja Lightning Arrester adalah membentuk jalan yang mudah

dilalui oleh petir, sehingga tidak terjadi tegangan lebih yang sangat tinggi pada

peralatan. Pada kondisi normal Lightning Arrester berfungsi sebagai isolasi. Dan

apabila terjadi surja, maka Lightning Arrester berfungsi sebagai konduktor yaitu

sebagai jalan lewatnya arus yang tinggi ke tanah. Lightning Arrester harus segera

kembali menjadi isolator[7].

Pada intinya Lightning Arrester terdiri dari dua unsur pokok yaitu :

1. Sela Api ( Spark Gap )

Apabila terjadi tegangan lebih (over voltage) oleh sambaran petir (surja) atau

hubung singkat (switching) pada Lightning Arrester yang terpasang, maka pada

sela percikan (spark gap) akan terjadi loncatan bola api (busur api). Pada

beberapa tipe Lightning Arrester busur api tersebut ditiup keluar oleh tekanan

Gambar 2.6 Sela Api (Spark Gap)[7]

14

gas yang ditimbulkan oleh tabung fiber yang terbakar. Pada umumnya spark gap

terdapat dalam tabung keramik yang diisi dengan gas inert (gas tabung

discharge).

2. Tahanan Kran ( Valve Resistor )

Tahanan yang digunakan dalam Lightning Arrester ini adalah jenis material yang

sifat tahanannya dapat berubah-ubah bila mendapatkan perubahan tegangan.

Berdasarkan materialnya, tahanan katup (valve resistor) dibedakan menjadi dua

yaitu jenis silicon carbid (SiC) dan jenis Zinc Oxide (ZnO). Gambar 2.7

menunjukkan kedua jenis tahanan katup ( valve resistor ).

Jika hanya melindungi isolasi terhadap bahaya kerusakan karena gangguan

dengan tidak memperdulikan akibatnya terhadap pelayanan, maka cukup dipakai

sela batang yang memungkinkan terjadinya percikkan pada waktu tegangannya

mencapai keadaan bahaya.

Dalam hal ini, tegangan sistem bolak – balik akan tetap mempertahankan

busur api sampai pemutus bebannya dibuka. Dengan menyambung sela api ini

dengan sebuah tahanan, maka mungkin apinya dapat dipadamkan. Tetapi bila

tahanannya mempunyai harga tetap, maka jatuh tegangannya menjadi besar

sekali sehingga maksud untuk meniadakan tegangan lebih tidak terlaksana,

dengan akibat bahwa maksud melindungi isolasi pun gagal.

Oleh sebab itu dipakailah tahanan kran (valve resistor), yang mempunyai

sifat khusus bahwa tahanannya kecil sekali bila tegangannya dan arusnya besar.

Gambar 2.7 Tahanan Kran ( Valve Resistor )[7]

15

Proses pengecilan tahanan berlangsung cepat sekali yaitu selama teganngan

lebih mencapai harga puncaknya. Tegangan lebih dalam hal ini mengakibatkan

penurunan drastic dari pada tahanan sehingga jatuh tegangannya dibatasi

meskipun arusnya besar.

2.4.1 Bagian – Bagian Lightning Arrester[8]

Bagian-bagian dari Lightning Arrester ditunjukkan seperti pada Gambar 2.2 :

Gambar 2.8 Struktur Lightning Arrester

Keterangan :

1. Elektroda

Elektroda adalah terminal dari Lighning Arrester yang dihubungkan

pada bagian – bagian yang bertegangan dibagian atas Lightning Arrester

dan dibagian bawah Lightning Arrester setelah itu dihubungkan dengan

tanah[8].

2. Sela percikan dengan system

Apabila terjadi tegangan lebih pada Lightning Arrester yang

diakibatkan oleh sambaran petir atau surja hubung, maka pada sela

percikan (spark gap) akan terjadi suatu loncatan busur api dan ditiup

keluar oleh tekanan gas yang ditimbulkan oleh tabung fiber yang

terbakar[8].

3. Tahanan Katup

16

Tahanan yang digunakan pada Lightning Arrester ini adalah suatu

jenis material yang sifat tahanannya dapat berubah apabila mendapatkan

perubahan tegangan[8].

2.4.2 Karakteristik Lightning Arrester

Lightning Arrester berfungsi untuk melindungi peralatan sistem tenaga

listrik, maka perlu diketahui beberapa karakteristiknya. Sehingga Lightning

Arrester dapat dioperasikan dengan baik. Lightning Arrester mempunyai 3

karakteristik dasar yaitu[1] :

1. Mempunyai tegangan dasar (rated) dan frekuensi 50 Hz yang tidak boleh

melebihinya.

2. Mempunyai karakteristik yang dibatasi oleh tegangan apabila dilewati

oleh arus petir.

3. Mempunyai batas thermis.

2.4.3 Syarat-syarat Lightning Arrester yang layak untuk digunakan[1]:

1. Lightning Arrester harus mampu mengalirkan arus surja ke tanah tanpa

merusak Lightning Arrester itu sendiri.

2. Lightning Arrester harus mampu memutuskan arus susulan, dan dapat

bekerja kembali seperti semula.

3. Lightning Arrester harus memiliki harga tahanan pentanahan di bawah 5

ohm.

2.4.4 Faktor-faktor yang menyebabkan kegagalan pada Lightning

Arrester[1].

1. Sambungan pada kawat Lightning Arrester terhadap terminal arrester

kurang baik atau kurang kencang.

2. Sambungan pada kawat Lightning Arrester terhadap kawat fasa jaringan

kuarang baik atau kurang kencang.

3. Sambungan kawat pada Lightning Arrester terhadap terminal tanah

Lightning Arrester kurang benar atau tidak kencang.

17

4. Sambungan kawat tanah Lightning Arrester terhadap kawat batang

tanah kurang baik atau kurang kencang.

5. Tahanan pentanahan Lightning Arrester lebih dari 1 ohm.

6. Jarak Lightning Arrester terlalu jauh dengan peralatan yang akan

dilindungi yaitu transformator daya.

7. Performa Lightning Arrester kurang optimal meskipun tidak terjadi

gangguan.

2.4.5 Di Gardu Induk 150 KV Cepu Terdapat 4 Tipe Lightning Arrester :

1. Merk : DELLE ALSTHOM

Tipe : PYB 175

2. Merk : SIEMENS

Tipe : 3EL2150-6PJ42-4DA1

3. Merk : ABB AB

Tipe : PEXLIM P150-XV170

4. Merk : ALSTHOM

Tipe : PS 150Y

2.5 Gangguan pada Lightning Arrester

Terdapat 2 macam gangguan pada Lightning Arrester yaitu:

2.5.1 Surja Hubung

Surja hubung yaitu suatu peristiwa yang terjadi akibat operasi penutupan

maupun operasi pembukaan saklar yang bisa mengakibatkan hubung singkat.

Hubung singkat yaitu terjadinya hubungan penghantar yang bertegangan maupun

penghantar yang tidak bertegangan secara langsung dan tidak melalui media,

sehingga terjadilah aliran arus yang tidak normal atau sangat besar[1].

2.5.2 Surja Petir

Petir adalah hasil pemisahan dari muatan listrik didalam awan badai, dan

proses pelepasan muatan tersebut akan berupa kilat cahaya dan suara gemuruh.

Terdapat 2 macam sambaran petir yaitu sambaran langsung dan sambaran tak

18

langsung. Petir menjadi permasalahan penting karena petir memiliki kemampuan

untuk merusak infrastruktur public khususnya pada sistem ketenagalistrikan.

Apabila petir tersebut mengenai langsung pada penghantar, maka kemungkinan

besar penghantar tersebut akan terputus karena gelombang petir dapat

menyebabkan tegangan impuls melebihi BIL (Basic Insulation Level) dari

penghantar. Apabila petir tersebut mengenai penghantar yang bukan sambaran

langsung tetapi induksi dari petir, maka gerak gelombang petir tersebut menjalar ke

segala arah dengan kata lain terjadi gelombang berjalan sepanjang jaringan yang

menuju titik lain[1].

Pada sistem transmisi saluran udara tak lepas dari gangguan terutama

sambaran petir. Sambaran petir yang menghantam jaringan transmisi dapat

mengakibatkan timbulnya gelombang berjalan yang berbentuk impuls pada

penghantar. Gelombang berjalan ini akan menyebabkan terjadinya tegangan lebih

(over voltage) dan dapat juga mengakibatkan terjadinya lompatan api (flashover).

Tegangan ini biasanya sampai lebih dari satu juta volt. Gangguan yang terjadi pada

saluran transmisi akan berupa gelombang berjalan.

Apabila petir menyambar Overhead Ground Wire, tegangan petir akan

merambat ke body tower dan kemudian di bumikan/ditanahkan oleh sitem

pentanahan tower itu sendiri dengan catatan, syarat tahanan pentanahan baik yaitu

<50 Ω.

Apabila petir menyambar konduktor fasa, petir akan mengalir mengalir ke

sepanjang konduktor fasa untuk mencari tahanan terkecil. Rod Gap akan

mengalirkan petir ke body tower kemudian dikebumikan atau ditanahkan. Dan

apabila Rod Gap tidak bisa mengalirkan petir, maka petir tersebut akan mengalir ke

sepanjang konduktor sampai masuk ke Gardu Induk. Proteksi pertama disistem

pentanahan dalam Gardu Induk adalah Lightning Arrester. Lightning Arrester

tersebut akan mentanahkan tegangan petir dan melewatkan tegangan sistem150 KV

yang mempunyai pentanahan yang tepat dan Lightning Arrester yang sesuai

maka gangguan akan diteruskan ke tanah.

19

Gambar 2.9 Skema sambararan petir dari Tower Transmisi sampai ke Gardu Induk[1]

2.5.3 Arus Bocor Pada Isolator Lightning Arrester

Arus bocor yaitu arus yang terjadi apabila suatu isolator pada Lightning

Arrester tidak memenuhi standar atau syarat, baik peralatan maupun tanah atau

ground. Proses timbulnya arus bocor diawali dengan adanya lapisan konduktif pada

permukaan isolator. Permukaan isolator memilki tahanan lstrik yang besar dalam

keaadaan yang bersih. Penyebab terjadinya kontaminasi pada permukaan isolator.

Arus bocor pada permukaan isolator terjadi disebabkan oleh penurunan nilai

tahanan pada permukaan isolator.

Apabila tegangan yang harus ditahan isolator melebihi kemampuan, maka

akan terjadi aliran arus pada permukaan isolator. Arus tersebut disebut juga arus

bocor atau arus rambat. Arus bocor yang terjadi pada permukaan bahan isolasi dari

isolator pasang luar tergantung kondisi polutan, temperature dan kondisi cuaca yang

menyebabkan kontaminasi pada permukaan.

2.6 Thermovisi

Thermovisi adalah suatu alat yang berfungsi untuk memvisualisasikan dan

mendeteksi sebuah suhu pada objek yang akan di tangkap dan di tampilkan oleh

sebuah display dengan teknologi inframerah pada bagian sepektrum radiasi

gelombang elektromagnetik[8].

20

Standard pengukuran thermovisi untuk membandingkan suhu klem dan

suhu konduktor pada persamaan 2.1 [8] :

∆T = ( 𝐈 𝐦𝐚𝐤𝐬

𝐈 𝐬𝐚𝐚𝐭 𝐭𝐡𝐞𝐫𝐦𝐨𝐯𝐢𝐬𝐢)2 . (T klem - T konduktor) (2.1)

Keterangan :

∆T = Selisih suhu klem terhadap konduktor

I maks = Arus maksimal

I saat thermovisi = Arus saat thermovisi

T klem = Suhu klem (sambungan)

T konduktor = Suhu konduktor

2.7 Leakage Current Measurement (LCM)

Leakage Current Measurement (LCM) adalah suatu alat / komponen

elektronik yang berfungsi untuk membaca / mendeteksi arus bocor pada Lightning

Arrester, kemudian dibaca oleh monitor dan ditampilkan oleh LCM500 unit via

wireless[4]. Contoh gambar dari LCM500 unit via wireless ditunjukkan pada

Gambar 2.3:

Gambar 2.10 LCM500 unit via wireless[1]

21

2.7.1 Batas Nilai Arus Bocor Resistif Pada Lightning Arrester

Tabel 2.1 batasan nilai pada arus bocor Lightning Arrester berdasarkan

tegangan Gardu Induk yang diberikan :

Tabel 2.1 Batasan Nilai Arus Bocor Resitif10]

Setelah mengetahui batasan nilai arus bocor pada Lightning Arrester, maka

terdapat rekomendasi hasil ukur Leakage Current Measurement pada Tabel

2.2:

Tabel 2.2 Rekomendasi Hasil Pengukuran Leakage Current Measurement[10]

% dari Ires, max Rekomendasi

≤ 90 Melakukan pengukuran LCM Tahunan

91 – 99 Melakukan pengukuran LCM 6 bulan kemudian

≥ 100 Melakukan penggantian LA

2.7.2 Prinsip Pengukuran Leakage Current Measurement (LCM)

Kondisi varistor ZnO pada Lightning Arrester ini dapat diketahui melalui

analisis arus bocor resistif dengan menggunakan prinsip dasar [4]:

1. Komponen non linear, ZnO, apabila diberikan tegangan sinusoidal maka

akan menghasilkan arus bocor dengan harmonisa.

2. Arus bocor memiliki berbagai macam harmonisa, seperti harmonisa orde

ke-3, 5 dan seterusnya, tetapi hanya Arus bocor resistif dan harmonisa

orde ke-3 yang dominan dalam menunjukkan kondisi Varistor ZnO.

3. Harmonisa dari tegangan sistem di luar Lightning Arrester ini dapat

mempengaruhi hasil dari pengukuran arus bocor, khususnya pada

harmonisa yang berasal dari stray capacitance sistem. Harmonisa yang

berasal dari luar Lightning Arrester tersebut dapat mempengaruhi hasil

KV Ires, Max (μA)

70 KV 100

150 KV 150

500 KV 250

22

daripengukuran LCM, sehingga kompensasi diperlukan untuk dapat

memperoleh hasil ukur yang lebih akurat.

2.7.3 Perhitungan Persentase Arus Bocor Lightning Arrester Menggunakan

LCM

Untuk mengetahui persentase arus bocor pada Lightning Arrester dapat

menggunakan persamaan pada 2.2 [10]:

% = 𝒏

𝑵 x 100 % (2.2)

Keterangan :

n = Nilai Korektif Arus Bocor (μA)

N= Batas Arus Bocor Pabrikan (μA)

23

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian

Objek penelitian merupakan tujuan dari masalah yang akan diteliti berupa

penentuan tempat dari judul yang diambil. Sebelum itu peneliti sudah memiliki

gambaran atau alur mulai dari studi literatur dengan membaca beberapa buku,

jurnal atau makalah yang berkaitan dengan dasar teori dan konsep penelitian yang

nantinya dilaksanakan. Peneliti menentukan tempat atau objek penelitian pada

Gardu Induk 150 KV Cepu yang dimana Gardu Induk tersebut berada Jl. Pramuka

no : 66 Cepu, Desa Balun , Kecamatan Cepu, Kabupaten Blora.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

Penelitian ini terdapat beberapa peralatan pendukung untuk menentukan uji

kelayaka arus bocor Lightning Arrester pada Gardu Induk 150 KV Cepu :

a. Single line diagram Gardu Induk 150 KV Cepu, seperti pada Gambar 3.1

[4]:

Gambar 3.1 Single line diagram Gardu Induk 150 KV Cepu

24

b. Data sekunder dari PLN tentang pengukuran dan perhitungan arus bocor

Lightning Arrester pada Gardu Induk 150 KV cepu menggunakan Leakage

Current Measuremen.

c. Data sekunder PLN tentang perhitungan dan pengukuran arus bocor Lightning

Arrester menggunakan Thermovisi.

3.3 Model Penelitian

Pada penyampaian tugas akhir ini, penulis menggunakan metode deskripsi

analisis. Adapun pengertian dari metode deskripsi analisis adalah suatu cara yang

berfungsi untuk menjelaskan atau gambaran terhadap objek yang akan diteliti

melalui data yang telah terkumpul dan terstruktur sebagaimana adanya, tanpa

melakukan analisis secara umum.

3.4 Tahapan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan. Gambar 3.2 menunjukkan

alur penelitian.

25

Gambar 3.2 Diagram alur penelitian

Berikut adalah penjabaran tahapan yang dilalui:

Tahap I

Pengumpulan data yang dianggap dibutuhkan dalam judul maupun

rumusan masalah yang telah dipilih. Data tersebut dintaranya adalah

Single line diagram Gardu Induk 150 KV Cepu, data pengukuran arus

bocor menggunakan alat Thermovisi, data pengkuran arus bocor

menggunakan alat Leakage Current Measurement.

Tahap II

Melakukan perhitungan dan pengukuran arus bocor Lightning Arrester

berdasarkan data sekunder dari PLN.

Tahap III

26

Menganalisa hasil perhitungan dan pengukuran arus bocor Lightning

Arrester dengan menggunakan alat Leakage Current Measurement.

Tahap IV

Menganalisa hasil perhitungan dan pengukuran arus bocor menggunakan

alat Thermovisi.

Tahap V

Melakukan perbandingan hasil perhitungan dan pengukuran dari data

perhitungan dan pengukuran arus bocor Lightning Arrester

menggunakan Leakage Current Measurement dan Thermovisi.

Tahap VI

Menentukan kelayakan arus bocor Lightning Arrester dari hasil

perhitungan dan pengukuran arus bocor Lightning Arrester.

TAhap VII

Langkah terakhir adalah menarik kesimpulan dari hasil perhitungan,

pengukuran dan analisis, yang tentunya kesimpulan ini tidak diambil

secara umum, melainkan melalui hasil akhir dan melihat dari tujuan dari

rumusan masalah pada judul yang telah dimbil.

27

BAB IV

HASIL DAN ANALISA

4.1 Data Pengukuran Arus Bocor Lightning Arrester

4.1.1 Data Pengukuran arus bocor Lightning Arrester menggunakan Leakage

Current Measurement (LCM)

Berdasarkan data sekunder dari PLN diperoleh hasil perhitungannya maka

akan dilakukan analisa serta membandingkan hasil tersebut data hasil perhitungan

sebelumnya.

Tabel 4.1 Data Sekunder PLN tentang pengukuran dan perhitungan arus bocor Lightning Arrester menggunakan Leakage Current

Measurement

28

Perhitungan persentase arus bocor Lighting Arrester menggunakan Leakage

Current Measurement menggunakan persamaan (2.2). Contoh pada BAY Blora

fasa R, diketahui nilai korelatif 7μA dan batasan arus bocornya 150 μA (nilai

diambil dari Tabel 4.1), maka:

% = 𝒏

𝑵 x 100 %

7

150 x 100 % = 0,04 x 100 % = 4 %

Untuk hasil perhitungan di BAY lain di perlihatkan pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Persentase Arus Bocor Lightning Arrester Menggunakan Leakage

Current Measuremen

No BAY Fasa Hasil Perhitungan

1. Blora 1 R 4 %

2. Blora 1 S 13 %

3. Blora 1 T 5 %

4. Blora 2 R 16 %

5. Blora 2 S 28 %

6. Blora 2 T 7 %

7. Bojonegoro 1 R 8 %

8. Bojonegoro 1 S 19%

9. Bojonegoro 1 T 3 %

10. Bojonegoro 2 R 518 %

11. Bojonegoro 2 S 60 %

12. Bojonegoro 2 T 30 %

13. Trafo 1 – 20 MVA R 47 %

14. Trafo 1 – 20 MVA S 54 %

15. Trafo 1 – 20 MVA T 52 %

16. Trafo 2 - 30 MVA R 50 %

17. Trafo 2 - 30 MVA S 42 %

18. Trafo 2 – 30 MVA T 45 %

29

Dari Tabel 4.2 hasil pengukuran dan perhitungan arus bocor dengan alat

Leakage Curren Measurement, dapat dinyatakan kinerja Lightning Arrester

tersebut. Apabila arus bocor yang dibumikan lebih dari nominal yang ditetapkan,

maka kinerja Lightning Arrester tersebut kurang maksimal. Dan sebaliknya apabila

jumlah arus bocor yang dibumikan kurang dari nominal yang ditetapkan, maka

dapat dinyatakan bahwa kinerja Lightning Arrester tersebut baik dan layak

beroperasi. Standar batasan arus bocor yang ditetapkan oleh PT PLN (PERSERO)

adalah 150 %.

Hasil pengukuran dan perhitungan dengan menggunakan alat uji Leakage

Current Measurement menunjukkan arus bocor yang dibumikan dari 18 Lightning

Arrester tersebut terdapat 1 Lightning Arrester yang melebihi standar batasan arus

bocor yang ditetapkan oleh PT PLN (PERSERO) yaitu 150 % di Bay Bojonegoro

2. Yang dimana hasil pengukuran dan perhitungan arus bocor tersebut melebihi

batas yang ditetapkan yaitu 518 %. Apabila Lightning Arrester di Bay Bojonegoro

2 masih tetap untuk dioperasikan dalam jangka panjang, maka dikhawatirkan terjadi

kegagalan pada Lightning Arrester di Bay Bojonegoro 2 dalam memproteksi

gangguan yang disebabkan oleh petir atau tegangan lebih. Maka dari itu Lightning

Arrester harus dilakuannya maintenance secara rutin karena dalam segi peforma

Lightning Arrester tersebut kurang maksimal untuk beroperasi.

4.1.2 Hasil Pengukuran, Perhitungan dan Grafik Arus Bocor Lightning Arrester

menggunakan Leakage Current Measurements

Tabel 4.3 BAY Penghantar Blora 1

Bay/Wilayah Fasa Batasan Arus

Bocor

Arus Resistif Nilai Korektif

Blora 1 R 150 μA 4 μA 7 μA

S 150 μA 13 μA 20 μA

T 150 μA 5 μA 8 μA

Berdasarkan Tabel 4.3 pada BAY Penghantar Blora 1 diketahui bahwa nilai arus

resistif fasa R,S,T adalah R = 4 μA, S = 13 μA, T = 5 μA dan nilai corrective fasa

R,S,T adalah R = 7 μA, S = 20 μA, T = 8 μA. Hal ini menandakan bahwa arus bocor

30

Lightning Arrester pada BAY Penghantar Blora dalam kondisi baik dan layak

beroperasi, karena tidak melebihi batasan arus bocor yang ditentukan yaitu 150 μA.

Tabel 4.4 BAY Penghantar Blora 2


Bocor


Blora 2 R 150 μA 16 μA 24 μA

S 150 μA 28 μA 43 μA

T 150 μA 7 μA 11 μA

Berdasarkan Tabel 4.4 pada BAY Penghantar Blora 2 diketahui bahwa nilai arus

resistif fasa R,S,T adalah R = 16 μA, S = 28 μA, T = 7 μA dan nilai corrective fasa

R,S,T adalah R = 24 μA, S = 43 μA, T = 11 μA. Hal ini menandakan bahwa arus

bocor Lightning Arrester pada BAY Penghantar Blora 2 dalam kondisi baik dan

layak beroperasi, karena tidak melebihi batasan arus bocor yang ditentukan yaitu

150 μA.

Tabel 4.5 BAY Penghantar Bojonegoro 1


Bocor


Bojonegoro 1 R 150 μA 8 μA 13 μA

S 150 μA 19 μA 29 μA

T 150 μA 3 μA 5 μA

Berdasarkan Tabel 4.5 pada BAY Penghantar Bojonegoro 1 diketahui

bahwa nilai arus resistif fasa R,S,T adalah R = 8 μA, S = 19 μA, T = 3 μA dan nilai

corrective fasa R,S,T adalah R = 13μA, S = 29 μA, T = 5 μA. Hal ini menandakan

bahwa arus bocor pada BAY Penghantar Bojonegoro 1 dalam keadaan baik dan

layak beroperasi, karena tidak melebihi batasan arus arus bocor yang ditentukan

yaitu 150 μa.

Tabel 4.6 BAY Penghantar Bojonegoro 2


Bocor


Bojonegoro 2 R 150 μA 518 μA 778 μA

S 150 μA 60 μA 90 μA

T 150 μA 30 μA 46 μA

31

Berdasarkan Tabel 4.6 pada BAY Penghantar Bojonegoro 2 diketahui

bahwa nilai arus resistif R,S,T adalah R = 518 μA, S = 60 μA, T = 30 μA dan nilai

corrective R,S,T adalah R = 778 μA, S = 90 μA, T = 46 μA. Hal ini menandakan

bahwa arus bocor Lightning Arrester pada BAY Penghantar Bojonegoro 2 dalam

kondisi kurang bagus, karena melebihi batasan arus bocor yang ditentukan yaitu

150 μA. Yang dimana nilai arus resistif fasa R = 518 μA dan nilai corrective fasa R

= 778 μA. Maka dari itu Lightning Arrester fasa R harus dilakukan maintenance

secara rutin untuk menunjang performanya.

Tabel 4.7 BAY Trafo 1 – 20 MVA


Bocor


Trafo 1 – 20 MVA R 150 μA 47 μA 72 μA

S 150 μA 54 μA 81 μA

T 150 μA 52 μA 78 μA

Berdasarkan Tabel 4.7 pada BAY Trafo 1 – 20 MVA diketahui bahwa nilai

arus resitif fasa R,S,T adalah R = 47 μA, S = 54 μA, T = 52 μA dan nilai corrective

fasa R,S,T adalah R = 72 μA, S = 81 μA, T = 78 μA. Hal ini menandakan bahwa

arus bocor Lightning Arrester pada BAY Trafo 1 – 20 MVA dalam kondisi baik

dan layak beroperasi, karena tidak melebihi batas yang ditentukan yaitu 150 μA.

Tabel 4.8 BAY Trafo 2 – 30 MVA


Bocor


Trafo 2 – 30 MVA R 150 μA 50 μA 75 μA

S 150 μA 42 μA 63 μA

T 150 μA 45 μA 68 μA

Berdasarkan Tabel 4.8 diketahui bahwa pada BAY Trafo 2 – 30 MVA

diketahui bahwa nilai arus resistif fasa R, S, T adalah R = 50 μA, S = 42 μA, T =

45 μA dan nilai corrective fasa R, S , T adalah R = 75 μA, S = 63 μA, T = 68 μA.

Hal ini menandakan bahwa arus bocor Lightning Arrester pada BAY Traf0 2 – 30

MVA dalam kondisi baik dan layak beroperasi, karena tidak melebihi batasan arus

bocor yang ditentukan yaitu 150 μA.

32

Tabel 4.9 Data Sekunder PLN tentang pengukuran dan Perhitungan arus bocor Lightning Arrester

menggunakan Thermovisi

No Objek/Instalasi Arus tertinggi

yang pernah

dicapai

Arus

saat

shooting

Suhu

klem saat

shooting

Suhu

konduktor saat

shooting

Selisih suhu

terhadap

konduktor

Tindak lanjut selisih

klem terhadap

konduktor

Bay Trafo 1 60MVA

1. Terminal La Fasa R 80 60 30 28 4 KONDISI BAIK

2. Terminal LA Fasa S 80 60 32 28 7 KONDISI BAIK

3. Terminal LA Fasa T 80 60 33 28 9 KONDISI BAIK

4. Body LA Fasa R 80 60 32 28 7 KONDISI BAIK

5. Body LA Fasa S 80 60 31 28 5 KONDISI BAIK

6. Body LA Fasa T 80 60 31 28 5 KONDISI BAIK

Bay Trafo 2 30MVA







Bay Penghantar

Bojonegoro 1







Bay Penghantar

Bojonegoro 2







33

No Objek/Instalasi Arus tertinggi

yang pernah

dicapai

Arus

saat

shooting

Suhu

klem saat

shooting

Suhu

konduktor saat

shooting

Selisih suhu

terhadap

konduktor

Tindak lanjut selisih

klem terhadap

konduktor

Bay Penghantar

Blora 1







Bay Penghantar

Blora 2







Berdasarkan pengukuran dan perhitungan menggunakan alat Thermovisi

meggunakan persamaan pada (2.1). Contoh pada Bay Trafo 1 – 60MVA diketahui

I maks = 80 A, I saat Thermovisi = 60 A, Tklem = 30 oC, Tkonduktor = 28 oC.

(Nilai diambil dari Tabel 4.9), maka:

∆T = ( 𝐈 𝐦𝐚𝐤𝐬

𝐈 𝐬𝐚𝐚𝐭 𝐭𝐡𝐞𝐫𝐦𝐨𝐯𝐢𝐬𝐢)2 . (T klem - T konduktor)

Terminal LA Fasa R = (80A

60A)2 . (30 oC – 28 oC) = 4 oC

Hasil perhitungan di BAY lain, diperlihatkan pada tabel 4.10.

Tabel 4.10 Hasil perhitungan arus bocor LA menggunakan Thermovisi

NO Objek yang diteliti Hasil Perhitungan

Bay Trafo 1 60 MVA

1. Terminal LA Fasa R 4 oC

2. Terminal LA Fasa S 7 oC

34


3. Terminal LA Fasa T 9 oC

4. Body LA Fasa R 7 oC

5. Body LA Fasa S 5 oC

6. Body LA Fasa T 5 oC

Bay Trafo 2 30 MVA







Bay Penghantar Bojonegoro 1







Bay Penghantar Bojonegoro 2







Bay Penghantar Blora 1




35





Bay Penghantar Blora 2







Ditinjau berdasarkan data pengukuran beserta perhitungannya diperoleh hasil

Analisa sebagai berikut :

1. Bay Trafo 60 MVA pada Terminal fasa R, S dan T diketahui bahwa R = 4 oC,

S = 7 oC, T = 9 oC, dan pada Body LA pada fasa R,S dan T adalah R = 7 oC, S

= 5 oC, T = 5 oC. Hal ini menandakan bahwa kondisi LA baik karena suhunya

tidak melebihi batas yang telah ditetapkan yaitu 10 oC dan maka dari itu LA

layak untuk beroperasi.

2. Bay Trafo 30 MVA pada Terminal fasa R,S dan T diketahui bahwa R = 7 oC,

S = 7 oC, T = 7 oC dan pada Body LA pada fasa R,S dan T adalah R = 7 oC, S


tidak melebihi batas yang telah ditetapkan yaitu 10 oC dan maka dari itu LA

layak untuk beroperasi.

3. Bay Penghantar Bojonegoro 1 pada Terminal LA fasa R,S dan T adalah R = 3

oC, S = 5 oC, T = 5 oC dan pada Body LA fasa R, S dan T adalah R = 6 oC, S


tidak melebihi batas yang telah ditetapkan dan maka dari itu LA layak untuk

beroperasi.

4. Bay Penghantar Bojonegoro 2 pada Terminal LA fasa R,S dan T adalah R = 3

oC, S = 1 oC, T = 1 oC dan pada Body LA fasa R, S dan T adalah R =1 oC, S =

36

1 oC, T = 1 oC. Hal ini menandakan bahwa kondisi LA baik karena suhunya

tidak melebihi batas yang ditetapkan dan maka dari itu LA layak untuk

beroperasi.

5. Bay Penghantar Blora 1 pada Terminal R, S dan T adalah R = 3 oC, S = 1 oC,

T = 1 oC dan pada Body LA fasa R, S dan T adala R = 0 oC, S = 0 oC, T = 0 oC.

Hal ini menandakan bahwa kondisi LA baik karena suhunya tidak melebihi

batas yang ditetapkan dan maka dari itu LA layak untuk beroperasi.

6. Bay Penghantar Blora 2 pada Terminal R, S dan T adalah R = 1 oC, S = 1 oC,

T = 0 oC dan pada Body LA fasa R, S dan T adalah R = 0 oC, S = 0 oC, T = 4

oC. Hal ini menandakan bahwa kondisi LA baik karena suhunya tidak

melebihi batas yang ditetapkan dan maka dari itu LA layak untuk beroperasi.

37

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan

diantaranya sebagai berikut :

1. Cara menentukan persentase arus bocor Lightning Arrester menggunakan

Leakage Current Measurement diketahui bahwa pada Bay Penghantar

Bojonegoro 2 diketahui bahwa nilai arus resistif fasa R = 518 μA dan nilai

corrective fasa R = 778 μA. Sesuai batas yang di tentukan dari PLN yaitu

150 μA, hal ini menandakan bahwa kondisi Lightning Arrester kurang

baik dan harus dilakukan maintenance atau bisa jua dilakukan

penggantian Lightning Arrester.

2. Setelah dilakukan pengukuran dan perhitungan arus bocor menggunakan

Thermovisi yang berdasarkan data sekunder dari PLN terdapat 36

sambungan dalam kondisi baik dan tidak melebihi batas suhu yang telah

ditentukan yaitu 10 oC.

3. Berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan arus bocor Lightning

Arrester menggunakan Leakage Current Measurement pada BAY

Penghantar Bojonegoro 2 fasa R kondisinya kurang baik dan perlu

dilakukan maintenance karena melebihi batas nilai resitif yang sudah

ditentukan. Dan hasil pengukuran dan perhitungan Lightning Arrester

menggunakan Thermovisi terdapat 36 sambungan semuanya dalam

kondisi baik dan layak untuk beroperasi.

5.2 Saran

1. Pada BAY Penghantar Bojonegoro 2 seharusnya dilakukan maintenance

secara rutin untuk menunjang performa Lightning Arrester fasa R karena

melebihi batas arus bocor yang ditentukan yaitu 150 μA. Karena setelah

dilakukan pengukuran dan perhitungan terdapat nilai arus resistif fasa R

= 518 μA dan nilai corrective fasa R = 778 μA.

38

2. Untuk pengukuran suhu Lightning Arrester menggunakan Thermovisi

seharusnya dilakukan secara rutin supaya diketahui kondisi suhu pada

Lightning Arrester.

DAFTAR PUSTAKA

[1] I. P. Ramadhan, “KINERJA LIGHTNING ARRESTER YANG BERUSIA LEBIH

DARI 30 TAHUN DI GARDU INDUK 150 kV SRONDOL PT.PLN (PERSERO) UPT

SEMARANG,” 2019.

[2] E. R. Ibnu Hajar, “Kajian Pemasangan Lightning Arrester Pada Sisi Hv Transformator

Daya Unit Satu Gardu Induk Teluk Betung,” Energi & Kelistrikan, vol. 9, no. 2, pp.

168–179, 2018, doi: 10.33322/energi.v9i2.42.

[3] BAHARUDDIN ANWAR, “PENENTUAN HOT POINT DENGAN

MENGGUNAKAN METODE THERMOVISI PADA GARDU INDUK 150 KV

PURWODADI Disusun,” J. Abdimas Dewantara, vol. 53, no. 9, pp. 1689–1699, 2018,

doi: 10.1017/CBO9781107415324.004.

[4] P. PLN, PEDOMAN PEMELIHARAAN LIGHTENING ARRESTER. jakarta, 2014.

[5] A. syakur, A. Warsito, and L. Nilawati, “Kinerja Arrester Akibat Induksi Sambaran

Petir,” Kinerja Arrester Akibat Induksi Sambaran Petir, vol. 11, no. 1, pp. 9–15, 2016,

doi: 10.12777/transmisi.11.1.9-15.

[6] N. H. Saputro, “Analisa Pentanahan Kaki Menara Transmisi 150 KV Rembang-Blora

Bertahanan Tinggi dan Usaha Menurunkannya,” p. 4, 2016.

[7] R. Nurhaidi and M. Rajagukguk, “‘PENENTUAN LETAK OPTIMUM ARRESTER

PADA GARDU INDUK (GI) 150 kV SIANTAN MENGGUNAKAN METODE

OPTIMASI,’” pp. 1–8, 2015.

[8] R. R. Putra, “Thermovisi Dalam Melihat Hot Point Pada Gardu Induk 150,” Fak. Tek.

Elektro, Univ. Muhammadiyah Surakarta, p. 15, 2018.

[9] A. Sofwandan and S. A. Kusuma, “PENDETEKSIAN DINI TERHADAP ARUS

BOCOR KABEL TANAH TEGANGAN MENENGAH PADA TRANSFORMATOR

150 / 20kV,” Sinusoida, vol. XX, no. 2, p. 69, 2018.

[10] C. Widyastuti, “PERHITUNGAN PERSENTASE ARUS BOCOR LIGHTNING

ARRESTER PADA BAY TRAFO 1 DI GARDU INDUK CIKUPA 150 KV,” 2020.

penentuan kelayakan arus bocor lightning - Unissula Repository

Documents

Transcript of penentuan kelayakan arus bocor lightning - Unissula Repository