Analisis Arus Kegagalan Perisaian terhadap Konfigurasi Kawat Tanah dan Fasa pada Saluran Transmisi Tegangan Ekstra Tinggi 500 kv

PROCEEDING TUGAS AKHIR TEKNIK ELEKTRO ITS (2013) 1-6

1

Analisis Arus Kegagalan Perisaian terhadap Konfigurasi Kawat Tanah dan Fasa pada Saluran Transmisi Tegangan Ekstra Tinggi 500 kV Chyntya Ayuning Palupi Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected]

Abstrak— Kegagalan perisaian (shielding failure) pada saluran transmisi udara adalah ketika sambaran petir langsung mengenai kawat fasa tanpa berhasil ditangkap oleh kawat tanah. Dalam teori kegagalan perisaian petir, sistem pelindung memiliki rentang arus sambaran petir yang dapat tertangkap oleh kawat tanah, diluar rentang arus sambaran petir ini dapat menyebabkan kegagalan perisaian. Studi ini menganalisis dan menghitung nilai maksimum kegagalan arus perisaian (I MSF ) dengan berbagai model perhitungan. I MSF yang dilengkapi juga dengan model petir serta perubahan sudut perisaian. Simulasi studi ini menggunakan program ATP-EMTP (alternative transient program-electromagnetic transient program) dan juga Microscoft Excel untuk mendapatkan nilai arus maksimum yang dapat menyebabkan kegagalan perisaian pada saluran transmisi udara 500 kV. Hasil yang didapatkan digunakan untuk mengevaluasi performansi perisiaian dan juga menjadi parameter yang penting dalam penentuan koordinasi isolasi pada gardu induk. Kata Kunci— ATP-EMTP, sambaran petir langsung, kegagalan perisaian, performansi perisaian, koordinasi isolasi, saluran udara 500 kV

P

I. PENDAHULUAN

enyaluran energi listrik dari suatu pembangkit sampai ke sebuah gardu induk dilewatkan pada sebuah sistem transmisi yang panjang. Beberapa hal dapat menyebabkan gangguan terhadap sistem transmisi salah satunya dari alam yaitu petir. Dalam usaha mencegah tersambarnya kawat fasa oleh petir secara langsung maka dipasanglah kawat tanah dengan memposisikannya diatas kawat fasa, kawat tanah dimaksudkan sebagai perlindungan terhadap sambaran langsung di sekitar kawat fasa transmisi. Kegagalan perisaian adalah suatu peristiwa kegagalan perlindungan kawat fasa oleh kawat tanah karena adanya kesalahan pada konfigurasi atau intensitas arus petir yang menyambar. Dalam penentuan kegagalan perisaian pada suatu sistem transmisi maka sebelumnya ditentukan dulu nilai arus minimum kegagalan perisaian yang dapat diestimasi berdasarkan karakteristik geometrik dan elektrik sedangkan nilai I MSF , yang dibahas dalam studi ini, dihitung melalui model perhitungan I MSF dengan setiap model petir yang dimiliki.[1] I MSF pada saluran udara tegangan tinggi dihitung dengan persamaan dasar elektrogeometrik, generik, dan juga statistikal. Karena sistem transmisi yang mengalami kegagalan perisaian dapat menyebabkan outage gardu induk ketika tegangan lebih yang terjadi pada sistem melebihi level isolasi peralatan pada gardu induk, maka arus kegagalan ini akan menjadi batas paling atas dari semua arus sambaran petir yang memungkinkan untuk masuk ke dalam

gardu induk dikarenakan kegagalan perisaian. Batas atas ini menjadi sebuah parameter yang penting dalam koordinasi isolasi sebuah gardu induk. Simulasi dan perhitungan dilakukan menggunakan ATP-EMTP dan juga Microsoft Excel. II. KEGAGALAN PERISAIAN DAN FORMULASI PENGHITUNGAN IMSF A. Penangkapan Petir Oleh Saluran Transmisi Whitehead telah membagi lintasan tersebut menjadi tiga jenis: datar, bergelombang, dan bergunung. Diasumsikan saluran transmisi ini berada pada tanah datar. Tinggi rata-rata kawat di atas tanah adalah : (1) h = ht − 2�3 andongan jadi luas bayang-bayang untuk saluran transmisi : A = 100(km)x (b + 4h1.09 )x10−3 (km) (2) Persamaan dibawah digunakan untuk menghitung probabilitas arus adalah −I : Pmin = e34 (3)

B. Radius Efektif Kawat tanah Dengan Korona Secara umum kawat tanah terdiri dari kawat tunggal, jadi radius dari amplop korona itu dapat dihitung bedasarkan persamaan (4) 2ht V R ln � � = R E0

(4) Dengan R adalah radius amplop korona (meter), V merupakan tegangan yang ditetapkan pada kawat (kV), dan E 0 merupakan batas gradien korona (kV/m) Perhitungan lompatan api atau back flash over dalam perhitungan kegagalan perisaian digunakan tegangan lompatan api pada isolator saat waktu 6µs. Besar tegangan lompatan api dari renteng isolator dihitung dalam persamaan (5). Harga E 0 yang digunakan sebesar 1500 kV/meter atau 15 kV/cm. K2 (5) V = �K + � × 103 50%

1

t 0.75

Dengan K 1 dan K 2 adalah 0.4 dan 0.71 panjang renteng isolator dan t adalah waktu tembus atau waktu lompatan api pada isolator (µs).

C. Radius Efektif Kawat Berkas Dengan Korona Untuk menghitung radius efektif pada saluran transmisi tegangan ekstra tinggi yang memiliki konduktor berkas terlebih dahulu dihitung radius ekivalen dari konduktor berkas tanpa korona pada persamaan (6) reki = N�r1 d12 d13 … … d1N (6) Dengan r 1 merupakan radius sub konduktor (meter), d1j adalah jarak sub-konduktor satu ke sub-konduktor lain atau

PROCEEDING TUGAS AKHIR TEKNIK ELEKTRO ITS (2013) 1-6 sampai jumlah berkas (meter), dan N merupakan jumlah sub-konduktor atau berkas. Radius amplop korona, R, dihitung menggunakan persamaan radius efektif dari kawat berkas dengan korona adalah R C = R + reki (7) D. Impedansi Surja Kawat Berkas Seperti disebutkan sebelumnya bahwa amplop korona mengubah kapasitansi tetapi tidak merubah nilai induktansi. Radius efektif dari kawat tunggal adalah harga rata-rata geometris dari radius kawat tanpa korona dan dengan korona. Sedangkan dalam saluran yang memiliki konduktor berkas digunakan persamaan (8) ZΦ = 60�ln

2h 2h × ln reki RC

(8)

Dengan h merupakan tinggi rata-rata kawat fasa diatas pelindung (meter), r eki adalah radius ekivalen kawat berkas (meter), dan Rc merupakan radius korona kawat berkas (meter)

3. Bila perisaian sempurna , X S menjadi 0 dan sudut perisaian menjadi XG αS = arctan � � Yg − Yϕ

(9) Dengan ϕ adalah hasil bagi dari jumlah petir yang mengenai kawat fasa dan jumlah petir yang mengenai saluran transmisi, sedangkan θ adalah sudut perisaian pada menara (derajat). Whitehead mendasari teori elektrogeometris menara dan jarak sambaran petir yang besarnya begantung pada arus petir jadi, Whitehead mengemukakannya dengan menggunakan persamaan (10): S = 8 I 0.65 meter (10) Dengan S adalah jarak sambaran (meter) dan I adalah arus petir (kA). Koefisien β memiliki kecenderungan yang kuat bahwa jarak sambaran akhir dari petir ke bumi dan digunakan dalam memperkirakan jarak sambaran yaitu βS. Harga koefisien β oleh Anderson diungkapkan oleh angka-angka sebagai berikut : • Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) = 1 • Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) = 0.8 • Saluran Udara Tegangan Ultra Tinggi (SUTUT) = 0.67 X S adalah daerah yang tidak terlindungi dari sambaran petir langsung. Persamaan lebar daerah yang tidak terlindungi seperti persamaan dibawah dengan X ϕ dan Y ϕ koordinat kawat fasa dan X G dan Y G adalah koordinat kawat tanah: 1. Bila βS > Y ϕ (11) XS = S(cos θ + sin(αS − ω) θ = arcsin

βS − Yϕ S

𝜔 = arccos(𝐹 ⁄2𝑆)

αS

Xϕ − XG = arctan Yg − Yϕ

2. Bila βS < Y ϕ ; cos θ diambil = 1, menjadi XS = S(1 + sin(α − ω))

(12) (13) (14)

(15)

(16)

Sebelum itu, dihitung dahulu nilai arus petir minimum yang menyambar kawat fasa yang dapat menimbulkan lompatan api pada isolator dengan persamaan (17) 2 V50% (17) Imin = �

Zϕ

�

Dengan V 50% merupakan tegangan lompatan api kritis isolator (kV) dan Z ϕ adalah impedansi surja kawat fasa dalam pengaruh korona (Ω). Selanjutnya dihitung dengan persamaan (17) untuk mencari I min sambaran kemudian dihitung X S dengan persamaan (11) atau (15). S adalah jarak sambaran maksimum. Jarak sambaran ini yang berpengaruh pada nilai I maks yang menyebabkan kegagalan perisaian.

Dengan

Smaks ≈ OP = YO

−Bs − �BS 2 + AS CS

YG + Yϕ YO = � � 2 As = m2 − m2 β − β2

E. Kegagalan Perisaian Konstenko, Polory, dan Rosenfeld dalam tahun 1961 menunjukkan bahwa jumlah gangguan petir karena kegagalan perisaian adalah sebagai fungsi dari sudut perisaian θ dan tinggi menara h t seperti yg terlihat pada relasi empiris dengan persamaan : θ�ht log ϕ = −4 90

2

AS

(19) (20) (21)

Bs = β(m2 + 1) Cs = (m2 + 1)

m = gradient garis OP =

(18)

Xϕ −XG

(22)

Yg −Yϕ

Disebutkan bahwa nilai arus yang berada di luar daerah antara I min dan I maks adalah nilai arus yang meyebabkan kegagalan perisaian. Jadi, bila probabilitas arus melebihi arus minimum dan arus maksimum yang diberikan maka jumlah kegagalan perisaian per 100 km per tahun adalah: (24) Nsf = 0.012. IKL. XS /2. (Pmin − Pmaks ) F. Koordinasi Isolasi 1. Perkiraan Besarnya Tegangan Penangkap Petir Jika tegangan tertinggi dari sistem dan koefisien pembumian sudah diketahui maka tegangan pengenal penangkap petir dapat dihitung secara kasar. 110% × tegangan sistem × 0.8 = Ip (25) Untuk pembumian tidak efektif dan pembumian isolasi dalam prakteknya diambil koefisien pembumiannya 100%. 2.

Pemilihan Arus Pelepasan Impuls Penangkap Petir Untuk penangkap petir yang terpasang pada gardu induk berlaku : Ia =

2Ud − UA Z

(26) Dengan I a merupakan arus pelepasan penangkap petir (kA), U d adalah tegangan delombang datang (kV), U A adalah tegangan kerja penangkap petir (kV), dan Z adalah impedansi terpa hantaran (Ω). 3.

Tegangan Pelepasan (Tegangan Kerja) Penangkap Petir Tegangan kerja ini menentukkan tingkat perisaian dari penangkap petir. Jika tegangan kerja penangkap petir ada di bawah nilai TID dari peralatan yang dilindungi maka faktor keamanan yang cukup dapat diperoleh. 4. Faktor Perlindungan (Protection Margin)

PROCEEDING TUGAS AKHIR TEKNIK ELEKTRO ITS (2013) 1-6 Faktor perlindungan merupakan besar perbedaan tegangan antara TID perlatan yang dilindungi dengan tegangan kerja dari penangkap petir. Umumnya diambil harga 10% diatas nilai dari penangkap petir. Besar faktor perlindungan umumnya 20% dari TID peralatan untuk penangkap petir yang dipasang dekat peralatan yang dilindungi.

dan h p adalah tinggi kawat tanah dan fasa Dengan h m paling atas (meter), α merupakan sudut perisaian kegagalan perisaian (derajat). Model Elektrogeometrik Wagner & Hileman[2]

1 ⁄B

(27)

γ�hm − hp �⁄2 = � � A(1 − γ sin α)

Model A. J. Eriksson [8] 1⁄0.74

ΔR + �ΔR2 + Ψ2 (Γ 2 − 1) IMSF = � � 0.67hp 0.6 (Γ 2 − 1)

(28)

(29) (30) (31) Dengan h m dan h p adalah tinggi kawat tanah dan fasa paling atas (meter), α merupakan sudut perisaian kegagalan perisaian (derajat). ΔR = �hm − hp � tan α Γ = (hm ⁄hp )2 Ψ 2 = (hm − hp )2 + ∆R2

3.

Model Generik IMSF = �

�hm − hp � tan α − ζ�hm G − hp G � E

E

ξ�hm − hp �

�

1 ⁄F

(32)

Dengan h m dan h p adalah tinggi kawat tanah dan fasa paling atas (meter), α merupakan sudut perisaian kegagalan perisaian (derajat) dan ζ,ξ,F,G,E adalah koefisien model petir (lihat tabel 2). 4.

Model Statistik [13]-[15] IMSF

1⁄0.65

�hm − hp � tan α + 0.01hm1.3 =� � h 2.72ln( m ) hp

γ 1 1 ; h m <18m 444

h m >18m Love[4] 10 0,65 1 Suzuki et al. from Golde[6] 3,3 0,78 1 IEEE Std[7] 10 0,65 1/ βi i β= 0,36+0,17 ln (43-hp) untuk h p < 40m, β=0,55 untuk h p > 40m Tabel 1. Faktor A, B, γ Model General Petrov et al.[9] Borghetti et al.[10] From Dellera & Garbagnati[11] Ait-Amar & Berger [12]

Ξ 0,47 0,02

E 0,67 1

F 0,67 1

ζ 0 3

G 0 0,6

3

0,20

0,67

0

0

Tabel 2. Faktor ξ, E, F, ζ, dan G Tabel 3. Koordinasi isolasi Tegangan Pengenal Petir Penangkap Petir

440 kV 444 kV(IEEE Station Class Surge Arrester) 20 kA (IEC 6099-4) 395 kV

Arus Pelepasan Impuls Petir Faktor Perlindungan

IV. SIMULASI DAN ANALISIS

Dengan h m dan h p adalah tinggi kawat tanah dan fasa paling atas (meter), α merupakan sudut perisaian kegagalan perisaian (derajat) dan γ ,A, B adalah koefisien model petir (lihat tabel 1). 2.

B 0,42 0,32

462−ℎ𝑚

Dalam simulasi yang dilakukan pada program ATPEMTP saluran transmisi 500 kV m enggunakan salah satu komponen ATPDraw yaitu LCC. Diasumsikan bahwa sambaran petir yang terjadi berpolaritas negatif dan menyambar kawat fasa paling atas pada sirkuit ganda yang memiliki empat konduktor berkas. Sambaran petir yang dihasilkan oleh perangkat bantu I MSF yang memiliki karakter dasar sesuai dengan model perhitungan I MSF . LCC yang direpresentasikan oleh frekuensi-dependen J. Marti juga model single vertikal losses line. Menara transmisi dipasangi pembumian yang konstan sebesar 100 Ω. Saluran isolator dengan standar ketahanan level tegangan sampai dengan 750 kV. Back flashover dimodelkan dengan Mod Flash yang diambil dari Example 9 pada ATPDraw.

IMSF

A 14,2 27γ

Young et al.[3]

III. PEMODELAN SALURAN DAN ARUS KEGAGALAN PERISAIAN MAKSIMUM PADA SALURAN TRANSMISI UDARA EKSTRA TINGGI 500KV

A. Arus Kegagalan Perisaian Maksimum 1. Model Elektrogeometrik

3

(33)

A. Perhitungan Intensitas Gangguan Kilat dan Koordinasi Isolasi Intensitas gangguan kilat yang terjadi pada menara transmisi 500 kV dengan tinggi 70,935 meter adalah 0,214 gangguan per 100 km per tahun. Sedangkan untuk koordinasi isolasi dapat dilihat pada tabel 3. B. Analisa Perubahan I MSF terhadap Perubahan Sudut Perisaian 1. Model Elektrogeometrik Dari gambar 1a tentang model elektrogeometrik, diambil lima contoh model petir dalam perhitungannya. Model petir yang digunakan sebagai berikut : • Wagner & Hileman • Young et al. • Love • Suzuki et al from Golde • IEEE Std. Untuk mengetahui perubahan arus yang terjadi selama ada perubahan sudut perisaian ini. Maka dihitunglah perubahan setiap kenaikan 1o sebagai berikut : o

∑30 o (∆IMSF(α+1) +∆IMSF(α) ) x� ∆IMSF = α=0 30o

(34)

Dari gambar 1a dapat dilihat bahwa setiap kenaikan sudut perisaian diikuti dengan kenaikan IMSF , namun besarnya rata-rata kenaikan IMSF nya berbeda seperti ditunjukkan pada tabel 3. Kenaikan terbesar ditunjukkan oleh IEEE Std sebesar 58,954 kA/derajat. 2.

Model A.J. Eriksson Gambar 1b menjelaskan perubahan I MSF terhadap perubahan sudut yang diberikan. Kenaikan arus setiap

PROCEEDING TUGAS AKHIR TEKNIK ELEKTRO ITS (2013) 1-6 derajat sudut perisaian untuk model A.J. Eriksson adalah sebesar 0,331 kA/derajat. 3.

Model Generik Dalam gambar 1c model Petrov et al kenaikan I MSF lebih lambat dibandingkan model Ait-Amar & Berger yang mengalami kenaikan sangat cepat untuk setiap perubahan derajat sudut perisaian. Grafik yang berbeda adalah grafik model Borrghetti et al from Dellera & Garbagnati, dapat dilihat bahwa grafik ini memiliki nilai I MSF negatif. Nilai ini mengindikasikan tidak ada kegagalan perisaian pada saluran transmisi tersebut jika sudut perisaian berada pada rentang 0o-18o.

4

Dari tabel 4 dapat disimpulkan perubahan rata-rata I MSF setiap perubahan 10 sudut perisaian untuk model Generik yang terbesar adalah model petir Ait-Amar & Berger sebesar 4,532 kA/derajat. 4.

Model Statistik Pada gambar 1d diperlihatkan bahwa perubahan I MSF yang dialami sesuai dengan kenaikan sudut perisaian. Nilai rata-rata I MSF dari model Statistikal yang dihitung dengan persamaan 34 adalah 1,991 kA/derajat.

a

c

b

d

Gambar 1. Grafik respon perubahan IMSF terhadap perubahan sudut perlindungan a. Model Elelktrogeometrik b. Model A.J. Eriksson c. Model Generik d.Model Statistik Tabel 3. Perubahan Nilai Rata-Rata IMSF Untuk Setiap Derajat Model Elektromagnetik No 1 2 3 4 5

Model Petir

Perubahan rata-rata I MSF setiap derajat sudut perisaian (kA/derajat)

Wagner & Hileman Young et al. Love Suzuki et al. from Golde IEEE Std

5,176 6,529 1,524 2,161 58,954 Tabel 4. Perubahan Nilai Rata-Rata IMSF Untuk Setiap Derajat Model Generik

No 1 2 3

Model Petir Petrov et al Borrghetti et al from Dellera & Garbagnati Ait-Amar & Berger

Perubahan rata-rata I MSF setiap derajat sudut perisaian (kA) 0,639 0,638 4,532

PROCEEDING TUGAS AKHIR TEKNIK ELEKTRO ITS (2013) 1-6

5

Tabel 5. Perubahan Nilai Rata-Rata I MSF Terhadap Sudut Perisaian Perbandingan Semua Model Perhitungan Arus Kegagalan Perisaian No

Gambar 2. Grafik Perbandingan Setiap Model Dalam Arus (I MSF ) Terhadap Perubahan Sudut Perisaian (derajat)

Gambar 3. Grafik Perbandingan Setiap Model Dalam Arus (I MSF ) Terhadap Perubahan Sudut Perisaian (derajat) dengan Perubahan Tinggi Menara (meter)

5.

Komparasi Model Perhitungan I MSF Gambar 5 merupakan grafik hasil perbandingan dari semua model yang telah digunakan dan dihitung pada bahasan sebelumnya. Model elektrogeometrik menggunakan model petir IEEE Std yang menunjukkan perubahan sebesar 1,676 kA/derajat untuk setiap perubahan sudut perisaian. Diikuti dengan model A.J. Eriksson dengan perubahan sebesar 0,342 kA/derajat, model Generik sebesar 0,442 kA/derajat, dan terakhir model Statistik sebesar 1,044 kA/derajat. 6.

Pengaruh Perubahan Konfigurasi Menara Transmisi 500 kV Dalam simulasi ini diasumsikan bahwa tinggi menara akan 8 meter. Jadi tinggi menara yang semula 70,935 meter akan menjadi 78,935 meter. Dengan persamaan 4.1 kita kembali menghitung nilai rata-rata perubahan I MSF . Model Elektromagnetik mengalami kenaikan nilai ratarata I MSF sebesar 19% dari nilai semula,sedangkan Model A.J. Eriksson mengalami kenaikan 25% dari nilai awal. Model Statistik merupakan model perhitungan yang mencapai perubahan rata-rata nilai I MSF terbesar yaitu 59% dan dengan perubahan terendah yaitu Model Generik dengan perubahan rata-rata nilai I MSF sebesar 7%. ∆𝐼𝑀𝑆𝐹 (%) =

∆𝐼𝑀𝑆𝐹 (𝑏𝑎𝑟𝑢) − ∆𝐼𝑀𝑆𝐹 (𝑙𝑎𝑚𝑎) × 100% ∆𝐼𝑀𝑆𝐹 (𝑙𝑎𝑚𝑎)

(35)

Model Perhitungan

Model Petir

1 2 3

Elektrogeometrik A.J. Eriksson Generik

4

Satistikal

IEEE Std Eriksson Borrghetti et al from Dellera & Garbagnati -

Perubahan rata-rata I MSF setiap derajat sudut perisaian (kA) 58,954 0,331 0,638

1,991

Tabel 6. Perubahan Nilai Rata-Rata I MSF Terhadap Sudut Perisaian Ketika Terjadi Perubahan Tinggi No

Model Perhitungan

Model Petir

1 2 3

Elektrogeometrik A.J. Eriksson Generik

4

Satistikal

IEEE Std Eriksson Borrghetti et al f rom Dellera & Garbagnati -

Perubahan rata-rata I MSF setiap derajat sudut perisaian (kA) 70,569 0,415 0,688

3,182

C. Simulasi IMSF terhadap Saluran Transmisi 500 kV Paiton Kediri Selanjutnya adalah analisa pengaruh IMSF ketika disimulasikan dengan model saluran transmisi 500 kV Paiton-Kediri.Gambar 5.a sampai 5.d menunjukkan impuls petir yang akan diasumsikan menyambar kawat fasa paling atas pada model saluran transmisi dengan sudut perisaian sebesar 150 pada simulasi ATP-EMTP yang digunakan. Pada gambar 5.a impuls petir Model Elektromagnetik untuk mencapai nilai maksimum-nya membutuhkan waktu 12,675 µs sedangkan pada gambar 5.b impuls petir Model A.J. Eriksson membutuhkan waktu 4,876 µs. Impuls petir yang paling cepat mencapai nilai maksimum arus kegagalan perisaiannya adalah Model Generik pada gambar 5.c yaitu 3,246 µs dan yang terakhir adalah Model Statistikal pada gambar 5.d selama 7,674 µs. Dalam simulasi ini akan digunakan model saluran transmisi seperti gambar 5 dengan sudut perisaian sebesar 150 dengan model Elektrogeometrik dan model petir IEEE Std. Dilihat dari dua gambar 6 da n 7 ba hwa ketika sudut perisaian mengalami penurunan besar, maka I MSF akan mengalami penurunan, sehingga baik respon tegangan pada saluran transmisi dengan menggunakan arrester maupun tanpa arrester juga mengalami penurunan. Pada gambar 6 ke tika tidak menggunakan arrester tegangan rata-rata puncak ke puncak (V pp ) yang didapatkan 1,567 MV sedangkan ketika menggunakan arrester V pp ratarata yang diperoleh adalah ±0,812 MV, mengalami penurunan 51,85%. Pada gambar 7 s udut perisaian yang digunakan adalah 100 rata-rata tegangan puncak ke puncak yang didapatkan 1,375 MV setelah dikenai arrester maka tegangan rata-rata puncak ke puncak adalah 0,766 MV atau turun sebesar 44,29%.

PROCEEDING TUGAS AKHIR TEKNIK ELEKTRO ITS (2013) 1-6

adalah 20 kA sesuai dengan IEC 6099-4. Faktor perisaian pada sistem ini adalah sebesar 395 kV lebih besar dari nilai 20% TID peralatan. 3. Model Elektrogeometrik yang memiliki nilai ratarata perubahan I MSF terbesar adalah model petir IEEE Std 58,854 kA/derajat dan terendah adalah model petir Love sebesar 1,524 kA/derajat. Model A.J. Eriksson mempunyai nilai rata-rata perubahan arus sebesar 0,331 kA/derajat. Nilai rata-rata perubahan I MSF tertinggi Model Generik adalah model petir Ait-Amar & Berger sebesar 4,532 kA/derajat dan terendah adalah model petir Borrghetti et al from Dellera & Garbagnati sebesar 0,638 kA/derajat. Model Statistik mengalami perubahan rata-rata IMSF sebesar 1,991 kA/derajat. 4. Komparasi model perhitungan I MSF Model Elektrogeometrik dengan model petir IEEE Std memiliki nilai tertinggi yaitu 58,954 kA sedangkan Model A.J. Eriksson hanya mengalami perubahan sebesar 0,0056%, Model Generik Borrghetti et al from Dellera & Garbagnati sebesar 1,08% dan Model Statistikal sebesar 3,38% dari nilai perubahan Model Elektrogeometrik. 5. Perubahan yang terjadi ketika dilakukan penambahan tinggi sebesar 8 m. Model Elektrogeometrik mengalami kenaikan sebesar 19% , Model A.J. Eriksson sebesar 25%, Model Statistik 59% ,dan Model Generik sebesar 7%.

Gambar 4. Model saluran transmisi dan gardu induk 500 kV 0

0

[kA]

[kA]

-40

-3

-80

-6

-120

-9

-160

-12

-200 0

5

15

10

(file substation03.pl4; x-var t) c:XX0014-XX0067

25

20

35

30

[us]

-15 40

0

10

5

15

(file substation03.pl4; x-var t) c:XX0014-XX0067

(a)

20

25

30

35

25

30

35

[us]

40

(b)

0

0

[kA]

[A]

-10

-150

-300

-20

-450

-30

-600

-40

-750

-50

-900 0

5

10

15

(file substation031.pl4; x-var t) c:XX0014-XX0067

20

25

30

35

[us]

-60 40

0

10

5

(file substation031.pl4; x-var t) c:XX0014-XX0067

(c)

15

20

[us]

40

(d)

Gambar 5. Grafik impuls petir untuk (a) Model Elektrogeometrik IEEE Std, (b) A.J. Eriksson, (c) Model Generik Borrghetti et al f rom Dellera & Garbagnati, (d) Model Statistikal

DAFTAR PUSTAKA [1]

1.0 [MV] 0.5

[2]

0.0

[3] -0.5

-1.0

[4]

-1.5

-2.0 0

5

(file substation02.pl4; x-var t) v:ARESTA

10

15

20

25

30

35

[us]

40

v:NONA

Gambar 6. Grafik respon tegangan pada saluran transmisi 500 kV sudut perisaian 150

[5] [6]

0.40

[7]

[MV]

-0.04

-0.48

[8] -0.92

-1.36

[9] -1.80 0

5

(file substation02.pl4; x-var t) v:ARESTA

10

15

20

25

30

35

[us]

40

v:NONA

Gambar 7. Grafik respon tegangan pada saluran transmisi 500 kV sudut perisaian 100

[10]

V. KESIMPULAN

[11]

Dari studi ini disimpulkan bahwa: 1. Dari perhitungan jumlah gangguan menara transmisi 500 kV dengan tinggi menara 70,935 meter adalah 0,214 gangguan per 100 km per tahun. 2. Perhitungan besar penangkap petir sesuai IEEE Station Class adalah 444 kV s edangkan arus pelepasan impuls penangkap petir yang digunakan

6

[12]

[13]

P.N. Mikropoulos T.E. Tsovilis Lightning Attachment Models and Maximum Shielding Current of Overhead Transmission Lines : Implication in Insulation Cordination of Substations ,IET Generation vol 4, Transmission, and Distribution 2010 Wagner C.F., Hileman A.R., ‘The lightning stroke-II’, AIEE Trans. Power Appar. Syst., 1961 E. R. Love, “Improvements in lightning stroke modeling and applications to design of EHV and UHV transmission lines,” M.Sc. thesis, Univ. Colorado, Denver, CO, 1973. R. H. Golde, “The frequency of occurrence and the distribution of lightning flashes to transmission lines,” AIEE Trans., vol. 64, no. 12, pp. 902-910, Dec. 1945. IEEE Guide for improving the Lightning performance of Transmission Lines, IEEE Std. 1243-1997, Dec. 1997. A. J. Eriksson, “An improved electrogeometric model for transmission line shielding analysis,” IEEE Trans. Power Del., vol. 2, no. 3, pp. 871-886, Jul. 1987 N. I. Petrov, G. Petrova, and R. T. Waters, “Determination of attractive area and collection volume of earthed structures,” in Proc. 25th Int. Conf. Lightning Protection, Rhodes, Greece, 2000, pp. 374379. A. Borghetti, C. A. Nucci, and M. Paolone, “Estimation of the statistical distributions of lightning current parameters at g round level from the data recorded by instrumented towers,” IEEE Trans. Power Del., vol. 19, no. 3, pp. 1400-1409, Jul. 2004. L. Dellera and E. Garbagnati, “Lightning stroke simulation by means of the leader progression model,” IEEE Trans. Power Del., vol. 5, no. 4, pp. 2009-2029, Oct. 1990 S. Ait-Amar and G. Berger, “A modified version of the rolling sphere method,” IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 16, no. 3, pp. 718-725, Jun. 2009. P. N. Mikropoulos and T. E. Tsovilis, “Striking distance and interception probability,” IEEE Trans. Power Del., vol. 23, no. 3, pp. 1571-1580, Jul.2008. P. N. Mikropoulos and T. E. Tsovilis, “Interception probability and proximity effects: Implications in shielding design against lightning,” IEEE Trans. Power Del., vol. 25, no. 3, pp. 1940-1951, Jul. 2010 P. N. Mikropoulos and T. E. Tsovilis, “Interception probability andshielding against lightning,” IEEE Trans. Power Del., vol. 24, no. 2, pp.863-873, Apr. 2009