Media Elektrika, Vol. 5 No. 2, Desember 2012
ISSN 1979-7451
EVALUASI PERLINDUNGAN GARDU INDUK 150 KV PANDEAN LAMPER DI TRAFO III 60 MVA TERHADAP GANGGUAN SURJA PETIR Ihwan Ernanto Wibowo1), Luqman Assaffat2), M. Toni Prasetyo3) 1,2,3)
Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Semarang
One of the main causes of damage to existing equipment in the substation was struck by lightning attack that cause the conductor wave and make over voltage and flames leap peak voltage exceeds BIL. The aim of this study was to calculate and analyze the level of protection, against power transformer arrester, the safe distance between arrester and transformer power to get a good protection against harmful lightning surges, comparing both arresters installed. To solve the problems of interference caused by lightning surge lightning arrester is installed as close as possible to put on the transformer clamps to protect electrical equipment. The results of calculations for a distance of 6 m, 4 MBA type 2 arrester capable of with standing the wavefront steepness of 500 kV / µs, while type exlim P 700 kV / µs. The greater the arrester capable of withstanding surge wavefront tilting the better the equipment in substations are protected. The evaluation shows that the distance between arrester and transformer installed in the 150 kV substation Pandean Lamper less than the maximum to protect electrical equipment, especially power transformers. Key words : lightning attack, arrester distance, level of protection.
yang satu sama lain terkait sehingga
Pendahuluan tenaga
listrik
adalah
penyaluran
antara
pusat
listrik
terlakasana dengan baik. Salah satu
(pembangkit) dan konsumen (beban)
penyebab terjadinya kerusakan peralatan
dimana
diantara
keduanya
utama maupun peralatan lainnya seperti
saluran
transmsi,
gardu
Sistem hubungan
terdapat
induk,
dan
isolasi
yang
sambaran
pusat
listrik
dapat
dipergunakan oleh konsumen.
listrik
peralatan surja
adalah petir,
peralatan
di
dalam
sistem transmisi adalah gardu induk,
Gangguan
dapat
dimana
terjadinya
sambaran
kumpulan
induk
peralatan
listrik
gangguan
baik
secara
langsung maupun tak langsung pada
Salah satu komponen utama pada
gardu
dapat
instrument gardu induk atau gagalnya
saluran distribusi sehingga energi listrik dihasilkan
energi
merupakan tegangan
gardu
disebabkan pada
induk. bila kawat
penghantar di saluran transmisi yang
tinggi yang mempunyai fungsi dan
menyebabkan
kegunaan dari masing-masing peralatan
merambat menuju perlatan di gardu
Evaluasi Perlindungan GI.....
gelombang
surja
petir
27
Pada
induk, di mana besar dan ketajamannya dapat menggagalkan isolasi peralatan.
keadaan
normal
arrester
tersebut berlaku sebagai isolator, bila
dapat
timbul surja petir arrester berlaku sebagai
gelombang
konduktor, dan setelah surja itu hilang
berjalan yang berbentuk impuls pada
arrester harus dengan cepat kembali
penghantar. Gelombang berjalan ini akan
sebagai isolator, sehingga pemutus daya
menyebabkan terjadinya tegangan lebih
tidak sempat membuka. Disamping itu
(over
arrester mampu memutus arus susulan
Sambaran mengakibatkan
surja
petir
timbulnya
voltage),
dan
juga
dapat
mengakibatkan terjadinya lompatan api
(follow
current) tanpa
(flash over), apabila tegangan puncaknya
gangguan,
melebihi ketahanan impuls isolasi atau
terpenting dari arrester.
inilah
menimbulkan
salah
satu
fungsi
BIL (Basic Imfulse Insulation Level). Namun pengaruh gelombang berjalan
2. Tinjauan Pustaka
akan menimbulkan tegangan yang lebih
Saluran transmisi memegang peranan
tinggi di tempat-tempat yang agak jauh
penting dalam proses penyaluran daya
dari arrester. Oleh karena itu jarak
dari pusat-pusat pembangkit hingga ke
optimal yang diizinkan antara arrester
pusat-pusat beban. Agar dapat melayani
dan peralatan yang dilindungi dapat
kebutuhan
ditentukan
memperhatikan
sistem transmisi tenaga listrik yang
kecuraman dari gelombang surja yang
handal dengan tingkat keamanan yang
datang,
memadai. Salah satu penyebab terjadinya
dengan
kecepatan
perambatan
tersebut
maka
peralatan
diperlukan
gelombang, tegangan percik arrester,
kerusakan
sehingga konsep perlindungan terhadap
peralatan
peralatan dalam hal ini koordinasi isolasi
gardu induk adalah sambaran surja petir
dapat tercapai secara optimal.
baik
lainnya
secara
utama
seperti
langsung
maupun instrument
maupun
tak
Dengan demikian, pada sebuah gardu
langsung pada peralatan di dalam gardu
induk sangat diperlukan perlindungan
induk. Dengan demikian, pada sebuah
terhadap gangguan surja petir. Untuk
gardu
membuat jalan yang mudah dilalui oleh
perlindungan terhadap gangguan surja
surja petir maka harus dipasang sebuah
petir. Untuk membuat jalan yang mudah
alat
dilalui oleh surja petir harus dipasang
yang disebut
arrester.
Arrester
merupakan alat proteksi bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap gangguan gangguan surja petir. 28
induk
sangat
diperlukan
sebuah alat yang disebut arrester. Menurut Suyono dan T. Haryono arrester Zinc-oxide produk ABB tipe Ihwan Ernanto W, Luqman A, M. Tony P
Media Elektrika, Vol. 5 No. 2, Desember 2012
ISSN 1979-7451
exlim-P bekerja sangat baik, yaitu dapat
gunanya untuk mengukur, memonitor &
memotong semua surja tegangan baik
mengamankan kebesaran listrik (Volt,
surja cepat maupun surja lambat pada
kilo Volt, Ampere, kilo Ampere) pada
muka gelombangnya.
sisi primer.
Kuffel W. S. Zaengldalam Warmi Y menyatakan
bahwa
perlindungan
Trafo
Instrumen
mengukur,
gunanya
untuk
mengamankan,
dan
peralatan pada gardu induk biasanya
memonitor kebesaran listrik pada sisi
menggunakan
dapat
primer. Terdiri dari atas trafo tegangan
membatasi harga tegangan surja di bawah
(PT) dan trafo arus (CT). Desain dari
tingkat isolasi dasar peralatan. Namun
trafo instrument sama sekali berbeda
pengaruh
akan
dengan trafo tenaga. Pada trafo arus, arus
menimbulkan tegangan yang lebih tinggi
primer tidak tergantung pada kondisi arus
di tempat-tempat yang agak jauh dari
sekunder,
arrester.
merupakan faktor dominan.
arrester
gelombang
yang
berjalan
bahakan
arus
primer
Merfiadhi
Gardu Induk (GI) adalah adalah
menjadi
tempat peralatan-peralatan listrik untuk
temporer akibat adanya short circuit pada
menghubungkan dan memutuskan serta
jaringan. Hal ini mungkin terjadi, bila
mengatur
tegangan lebih akibat sambaran petir
dibangkitkan
menyebabkan tembus pada isolator yang
merupakan penghubung saaluran sistem
sudah tua, peralatan pada jaringan yang
transmisi dan saluran distribusi. Peranan
mengalami kondisi serupa (trafo, arrester)
dari gardu induk itu sendiri adalah
atau jaringan menjadi putus, atau hal lain
menerima dan menyalurkan tenaga listrik
yang merupakan rentetan kejadian seperti
(KVA, MVA) sesuai dengan kebutuhan
penuaan atau pengotoran pada isolator
pada tegangan tertentu (TET, TT, TM).
sehingga rentan terhadap tegangan lebih
Adapun klasifikasi gardu induk menurut
petir.
tegangannya :
Menurut gangguan
Zoro
dan
sambaran
petir
Trafo dibagi atas dua bagian yaitu
tegangan
listrik
yang
dari
pembangkit
dan
1. Gardu Induk Transmisi
trafo tenaga (Power Transformer) dan
adalah gardu induk yang tegangan
trafo instrumen (Instrumen Transformer).
keluarannya berupa tegangan ekstra
Trafo tenaga gunanya untuk menyalurkan
tinggi atau tegangan tinggi.
menyalurkan daya listrik pada tegangan
2. Gardu Induk Distribusi
yang berbeda sesuai dengan kebutuhan,
dalah gardu induk yang menerima
bisa step up/step down. Trafo instrumen
suplai
Evaluasi Perlindungan GI.....
tenaga
dari
gardu
induk 29
transmisi
untuk
tegangannya
melalui
= konstanta redaman
diturunkan trafo
= 0,0006 untuk gelombang-gelombang
daya
terpotong (
menjadi tergangan menengah (20 kV)
= 0,0003 untuk gelombang-gelombang
Perlindungan Gardu Induk
pendek (
Pada umumnya GI dilindungi untuk
suatu
pengamanan
supaya
dapat
)
= 0,00016 untuk gelombang-gelombang panjang (
mendapatkan pengamanan dari macammacam gangguan. Pada GI dipasang
)
)
Semakin tinggi tegangan, makin besar
redaman
dan
gelombang-
beroperasi sebagaimana fungsinya, dan
gelombang pendek diredam lebih cepat
supaya alat-alat yang terdapat di dalam
dari gelombang panjang.
GI juga tidak mudah rusak.Perlindungan
Apabila surja dengan tegangan e
gardu induk terbagi dalam 2 bagian :
mencapai gardu, terjadi pantulan dan
1. Perlindungan
tegangan puncak pada
terhadap
sambaran
gardu menjadi :
langsung 2. Perlindungan
terhadap
gelombang
= =
yang datang dari kawat transmisi Sepanjang perambatannya pada kawat transmisi,
gelombang
mengalami
redaman dan distorsi yang disebabkan oleh korona, resistivitas, tanah, pengaruh kulit
dan
gandengan.
Selain
itu,
bentuknya juga dapat berubah karena pantulan ketika mencapai gardu.
Dimana: =
$ !%"
! " # ! $ !
= indeks terusan Jadi b merupakan perbandingan antara tegangan total selama pantulan dengan gelombang masuk.
Redaman dimisalkan mengikuti formula empiris dari FOUST and MENGER, E 1 + K E x
Bila ada suatu awan yang berada di atas bumi dalam jarak tertentu, muatan positif mengumpul pada bagian atas dan
Keterangan : = tegangan (
Sambaran Petir
) pada titik sejauh mil
muatan negatif berada pada bagian bawah. Bumi dapat dikatakan sebagai
dari
benda yang mempunyai muatan positif
titik mula. = jarak perambatan (mil) = tegangan surja (
) pada titik
pada permukaan. Muatan negatif yang berada di awan akan ditarik oleh muatan
mula.
30
Ihwan Ernanto W, Luqman A, M. Tony P
Media Elektrika, Vol. 5 No. 2, Desember 2012
positif pada permukaan bumi. Proses
ISSN 1979-7451
Puncak (crest) gelombang, E (kV),
a.
pengaliran muatan negatif dari awan
yaitu
menuju ke bumi dinamakan petir.
gelombang.
Petir merupakan loncatan elektron
amplitude
maksimum
dari
Muka gelombang, t1 (mikro detik),
b.
dari awan yang merupakan kilatan yang
yaitu waktu dari permulaan sampai
umumnya disertai dengan suara gemuruh.
puncak. Dalam praktek ini diambil
Muatan dari awan cenderung mengumpul
dari 10% E, lihat gambar (2.1b).
pada
tempat-tempat
yang
runcing,
Ekor
c.
gelombang,
yaitu
sehingga petir seringkali menuju pada
dibelakang
tempat-tempat tersebut. Elektron dari
gelombang, t2 (mikro detik), yaitu
awan mempunyai jumlah yang besar, jika
waktu dari permulaan sampai titik
mengalir ke permukaan bumi akan
50% E pada ekor gelombang.
mengalirkan pula arus listrik yang sangat
Polaritas,
d.
besar, dimana nilainya dapat mencapai
puncak.
bagian
yaitu
Panjang
polaritas
dari
gelombang, positif atau negative.
ratusan kilo amper. Pada sistem tenaga listrik yang dipasang
diatas
tanah,
kemungkinan
terkena sambaran petir sangat besar sekali, maka sistem tenaga listrik perlu di beri
perlindungan
terhadap
adanya
sambaran petir. Keadaan awan yang Gambar 1. Spesifikasi gelombang
bermuatan positif dan negatif tersebut
berjalan
tidak merata diseluruh angka, hal ini akan mempengaruhi
cara-cara
masuk
dan
dinyatakan sebagai :
macam-macam proteksi untuk Sambaran
Petir
Sebagai
Suatu gelombang berjalan (surja)
Gelombang
# , 1#
Berjalan Bentuk umum suatu gelombang berjalan
digambarkan
seperti
pada
gambar (2.1), sedangkan spesifikasi dari suatu gelombang berjalan antara lain meliputi :
Evaluasi Perlindungan GI.....
dengan, : Tegangan puncak #
1#
: Rasio muka gelombang
terhadap ekor gelombang surja
31
Jadi suatu gelombang dengan polaritas
<
<= ⁄29 A 2BC A DEC2 A 2DEC
positif, puncak 1000 kV, maka tiap 3 mikro detik, dan panjang 21 mikro detik dinyatakan sebagai : + 1000, 3/21.
A 2BC sin :F b. Gelombang kilat tipikal.
Ekspresi dasar dari gelombang
a
berjalan secara sistematis dinyatakan
b
dengan persaman dibawah ini : e t
E
E e23 t – e256
Dimana E, a dan b adalah konstanta. Dari variasi a dan b dapat dibentuk berbagai macam bentuk gelombang yang dapat dipakai sebagai pendekatan dari gelombang berjalan. Gambar 2.
terbatas serta riil
Bila gelombang berjalan menemui titik peralihan misalnya : hubungan terbuka,
hubungan
singkat,
atau
perubahan impedansi, maka sebagian gelombang itu akan dipantulkan dan sebagian lagi akan diteruskan kebagian lain dari titik tersebut. Pada titik peralihan itu sendiri, besar tegangan dan arus dapat dari 0 sampai 2 x besar tegangan gelombang yang datang.
(a)
Gelombang yang datang dinamakan gelombang datang (incident wave), dan kedua gelombang lain yang timbul karena titik peralihan itu dinamakan gelombang pantulan (reflected wave) dan gelombang terusan (transmitted wave),
(b)
lihat gambar 3. Gambar 2. Macam Gelombang surja. Keterangan gambar 2. a. Gelombang sinus teredam. 7
8 – 9:
;
8
<
<= > 29
32
9:
Gambar 3. Perubahan impedansi pada titik peralihan
Ihwan Ernanto W, Luqman A, M. Tony P
Media Elektrika, Vol. 5 No. 2, Desember 2012
ISSN 1979-7451
Keterangan gambar :
Faktor ini adalah perbandingan antara
e1
: Gelombang datang (incident wave)
biaya pemeliharaan dan kerusakan bila
e 1’
: Gelombang pantulan (reflected wave)
tidak
ada
arrester
atau
dipasang
e1’’ : Gelombang terusan (transmitted wave)
arrester yang lebih rendah mutunya.
Karakteristik Arrester
Pengenal Arrester
Basic Impulse Insulation Level
Pada
umumnya
pengenal
atau
(BIL) adalah batas kumparan suatu
(rating)
peralatan terhadap surja-hubung atau
tegangan. Pada beberapa jenis arrester
surja petir. Pada G.I 150 kV diperlukan
perlu juga diketahui pengenal arusnya
kekuatan BIL sekitar 750 kV atau lima
untuk menentukan kapasitas thermal
kali tegangan sistem.
arrester tersebut.
Pemilihan Arrester
arrester
hanya
pengenal
Supaya pemakaian arrester lebih
Dalam pemilihan jenis arrester yang
efektif dan ekonomis, peril diketahui 4
sesuai untuk suatu perlindungan tertentu,
karakteristiknya :
beberapa faktor harus diperhatikan :
1.
1. Kebutuhan perlindungan
3.
sama dengan tegangan maksimum
Kebutuhan perlindungan berhubungan
yang mungkin timbul selama terjadi
dengan kekuatan isolasi peralatan
gangguan.
yang
2.
harus
dilindungi
dan
Karakteristik
perlindungan
atau
karakteristik
Tegangan sistem
karakteristik impuls ini adalah untuk
Tegangan sistem adalah tegangan pada
koordinasi yang baik antara arrester
terminal arrester.
dan peralatan yang dilindungi.
Arus hubung singkat
3.
diperlukan pada arrester jenis ekspulsi.
5.
2.
karakteristik impuls dari arrester.
Arus hubung singkat sistem ini hanya
4.
Pengenal tegangan ini paling sedikit
Faktor kondisi luar
Kemampuan pemutus arus frekuensi dasar.
Penentuan Tegangan Dasar Arrester Tegangan dasar arrester ditentukan
Faktor kindisi luar apakah normal atau
berdasarkan tegangan sistem maksimum
tidak normal (200 meter atau lebih di
yang mungkin terjadi. Tegangan ini
atas permukaan laut), temperatur atau
dipilih berdasarkan kenaikan tegangan
kelembapan
dari fasa-fasa yang sehat pada waktu ada
yang
tinggi
serta
pengotoran.
gangguan 1 fasa ke tanah ditambah suatu
Faktor ekonomi
toleransi :
Evaluasi Perlindungan GI.....
33
= G H I"
Perlindungan yang baik diperoleh bila
dengan : : Tegangan dasar arrester ( G
)
fluktuasi tegangan, effek ferranti, dan sebagainya
α
harus
menunjukkan
kenaikan
tegangan dari fasa yang sehat pada waktu
dari impedansi-impedansi urutan positif, dan
nol
dilihat
dari
titik
gangguan. Jarak
Maksimum
Transformator
Arrester
Yang
Dan
Dihubungkan
Dengan Saluran Udara Di
sini
sejarak
S
dari
transformator yang dilindungi. Karena
perlindungan dapat berlangsung dengan baik. Keterangan gambar : : Tegangan percik arrester (
ada gangguan 1 fasa ke tanah, tergantung
negatif
ditempatkan
itu, jarak tersebut harus ditentukan agar
Tegangan sistem maksimum
)
Koefisien
sedekat
Tetapi, dalam praktek sering arrester itu
H : Toleransi guna memperhitungkan
(
ditempatkan
mungkin pada jepitan transformator.
: Koefisien pembumian
I" :
arrester
akan
dibahas
jarak
)
: Tegangan pada jepitan transformator (
) KL
A : K6 : Kecuraman gelombang datang, dan dianggap konstan (kV1μs S : Jarak arrester dan transformator " v : Kecepatan merambat gelombang m1μs
bila
dengan
Dalam pembahasan penggunaan data
saluran udara dan transformator dianggap
komputer dalam gambar 2 dan tabel 2.1
sebagai jepitan terbuka.
digunakan symbol-simbol sebagai berikut
dihubungkan
langsung
Q R1S
maksimum arrester dan transformator
: : Harga puncak tegangan surja yang masuk gardu KT KU
: Kecuraman muka gelombang
kV1 µdet V
: Impedansi surja kawat transmisi W : Tegangan arrester dalam pada arus
Gambar 4. Transformator dan arrester
nol, ditentukan dari karakteristik arrester
terpisah sejarak S X 34
: Tahanan arrester, ditentukan dari Ihwan Ernanto W, Luqman A, M. Tony P
Media Elektrika, Vol. 5 No. 2, Desember 2012
E3
karakteristik (W) #
: Laju kenaikan maksimum arus arrester Y Q1
[
ISSN 1979-7451
Z
Ej k EK E= IR En Eo k EK
L
Km
K6
: Arus maksimum arrester yang terletak diujung suatu saluran ( Q), yang terletak di ujung suatu saluran 2 V
Dimana
adalah tegangan arrester
yang tergantung dari arrester [ itu sendiri. Untuk menghindarkan kesulitan tersebut dibuatkan asumsi bahwa arrester itu mempunyai karakteristik V-I yang linier antara 5.000 amper dan 10.000 amper. Jadi: e3 maka,
E=
I atau ,
R I
^ L2 _` ab c
2
[ V X Keterangan : : Tegangan pada kawat d # arrester : Harga puncak tegangan sistem, fasa netral : Perubahan tegangan maksimum pada lokasi arrester : Perubahan tegangan maksimum pada transformato : tegangan uji gelombang terpotong, kV e :Tegangan maksimum pada lokasi arrester dibagi laju kenaikan surja yang datang
Gambar 5. Tegangan maksimum peralatan yang dilindungi dinyatakan sebagai perbandingan terhadap tegangan arrester. (Menurut Clayton-Powell)
Tabel 1. Karakteristik perlindungan arrester jenis gardu induk dan jenis saluran, serta tegangan pelepasan maksimum untuk gelombang arus pelepasan 10 x 20 µdet
1 #
: X [ d 1 # L : Induktansi kawat arrester (0,4 mikro-henry pert kaki) Kf
K6 h
F
2
KL1 K6 c
_ KL i 1K6
METODOLOGI PENELITIAN Penelitian mengambil lokasi di Gardu ,dimana
Evaluasi Perlindungan GI.....
Induk 150 kV Pandean Lamper yang 35
beralamat di JL. Unta Raya komp. PLN 2
c.) Induktansi kawat arrester L
Semarang Timur, Jawa Tengah. Dari
d.) Laju kenaikan maksimum arrester
adanya gangguan surja petir pada gardu induk
150
kV
memperoleh
Pandean
Lamper,
kesimpulan
untuk
menghitung dan menganalisa jarak aman antara
arrester
sebagai
dasar
melindungi
dengan
transformator
pengukuran
transformator
daya
untuk pada
gardu induk.
Km
K6
e.) Tegangan peluahan arrester E3 f.) Tegangan pada jepitan transformator
untuk arrester tipe exlim P :
a.) Tingkat isolasi dari isolator x b.) Harga puncak tegangan surja yang masuk ke gardu e c.) Induktansi kawat arrester L d.) Laju kenaikan maksimum arrester Km
K6
e.) Tegangan peluahan arrester E3 f.) Tegangan pada jepitan transformator
Untuk menyelesaikan penelitian ini dilakukan
melalui
beberapa
tahapan
Alat dan bahan penelitian antara lain:
sebagai berikut :
1.
Data spesifikasi arrester tipe exlim P
1. Studi literatur tentang gangguan surja
2.
Data spesifikasi arrester tipe 2 MBA
petir pada gardu induk 150 kV,
4
perlindungan arrester yang terpasang
3.
Data Transformator daya
pada gardu induk 150 kV terhadap
4.
Meteran
transformator.
5.
Program Matlab versi 9.00
Variabel Data Variabel data yang diukur dalam penelitian untuk arrester tipe 2 MBA 4 : a.) Harga puncak tegangan surja yang
2. Pengambilan data-data arrester dan transformator
daya
guna
untuk
menghitung parameter-parameter yang ada. 3. Perhitungan tegangan pada jepitan
masuk ke gardu (e
transformator menggunakan batuan
b.) Impedansi transmisi Z
program software matlab yang mana
36
Ihwan Ernanto W, Luqman A, M. Tony P
Media Elektrika, Vol. 5 No. 2, Desember 2012
untuk tingkat kecuraman gelombang dan jarak dibuat variabel. 4. Penarikan Kesimpulan. Jalan Penelitian
ISSN 1979-7451
Hasil Dan Pembahasan Perhitungan Jarak Maksimum Arrester Dengan Transformator Evaluasi perlindungan gardu induk
mulai
150 kV Pandean Lamper dapat ditinjau dengan mengevaluasi jarak maksimum arrester dengan transformator melalui
Masukkan data : [ E, I, E0, R, Z, v, panjang kawat Dari arrester ke tanah, tingkat Isolasi dari isolator]
perbandingan jarak yang terpasang di lapangan dan jarak dengan menganalisa hubungan antara tingkat kecuraman muka gelombang
Menghitung : e, Z, L,
rs rt
, Ea, tingkat isolasi
dari isolator.
terhadap
tegangan
pada
jepitan transformator. Menurut hasil pengamatan, jarak terpasang
antara
arrester
dengan
transformator adalah 6 meter dan jarak μ0 = 200 μ95= 10000 s0 = 1 m s5 = 10 m
tidak
tingkat perlindungan arrester yang terpasang tidak bisa dihitung dan dianalisa
arrester ke tanah adalah 3 meter. Adapun hasil analisa jarak maksimum arrester dengan
transformator
berdasarkan
parameter-parameter yang diperoleh dari ya
data-data menghitung tegangan jepitan traf0 (EP)
peralatan
Pandean
Lamper
di
gardu
induk
menggunakan
perhitungan adalah sebagai berikut. Metode Perhitungan Untuk arrester tipe 2 analisa dan membandingkan kedua arrester yaitu tipe 2 MBA 4 dan exlim P
MBA 4 a. Arus maksimum arrester ([) = 10 kA b. Tegangan arrester pada arus nol (E= )
mengetahui jarak aman antara arrester terhadap transformator daya
= 290 kV c. Tahanan arrester (R) = 6 Ω d. Panjang kawat dari arrester ke tanah =
selesai
3 meter e. Tingkat isolasi dari isolator 950 kV
Gambar 7. Jalan penelitian
Evaluasi Perlindungan GI.....
f. Kecepatan rambat surja (v) = 300 m1 µs 37
v " dan
#
variabel antara 200 hingga 10000
1
Sedangkan untuk tingkat kecuraman
R
Untuk jarak
gelombang dan jarak dibuat variabel. Metode Perhitungan Untuk arrester tipe 2
(diambil 3 perhitungan sebagai contoh)
MBA 4 a. Arus maksimum arrester ([) = 10 kA
pada arrester tipe Exlim
b. Tegangan arrester pada arus nol (E= )
tegangan
= 342 kV
, maka
#
zz , v
3 meter f. Kecepatan rambat surja v) = 300 m1 . µs
zz , v
Untuk jarak (R) = v " dan variabel antara 200 hingga 10000
#
=
zz , v
pada arrester tipe 2 MBA 4, maka
520
transformator
, maka
#
z{z, |v
.
z~z, |v , maka
#
z{z, |v z, |v
38
.
. |
. . |
v
R
S
v
#
R
. x y S
tipe exlim P
440 420
R
. x y S
. x y
1500
#
v
.
S
1300
z} , |v
. |
R
. x y
#
S
tipe 2 MBA 4
1100
.
#
.
.
480
900
z{z, |v
v
.
. x y
500
700
#
. |
R
.
v
460 , maka
=
transformator
z} , v 540
#
.
v
. |
1
(diambil 3 perhitungan sebagai contoh)
adalah :
.
, maka
#
jepitan
. |
zv , v
Untuk Jarak 6 Meter
.
, maka
#
Perhitungan Tegangan Jepitan Trafo
pada
zz}, v
e. Impedansi transmisi 735 Ω
tegangan
jepitan
maka
adalah
c. Tahanan arrester (R) = 6,6 Ω d. Panjang kawat dari arrester ke tanah =
pada
P,
#
Gambar 8. Hubungan antara tegangan jepitan trafo dengan kecuraman muka gelombang surja untuk jarak 6 meter
R
. x y S
Ihwan Ernanto W, Luqman A, M. Tony P
Media Elektrika, Vol. 5 No. 2, Desember 2012
ISSN 1979-7451
Tabel 2. Perhitungan antara fungsi kecuraman muka gelombang surja dengan jarak keseluruhan ( 1, 2, 4, 6, 8, 10 meter)
Tabel 3. perhitungan antara fungsi tegangan pada jepitan trafo dengan jarak keseluruhan (1, 2, 4, 6, 8, 10 meter) Jarak E• 1 E• 2
Jarak (m) 1 2 4 6 8 10
KT KU
1
(kV/µs) 3900 2000 1000 700 500 400
KT KU
2
(kV/µs) 9000 4500 2300 1500 1200 900
(m) 1 2 4 6 8 10
(kV) 500.352 501.019 501.019 502.352 501.019 501.019
(kV) 500.648 500.648 501.981 500.648 504.648 500.648
Ket : E• 1 = Tegangan jepit trafo untik arrester KT KU
Ket :
tipe 2 MBA 4
1 = kecuraman muka
E• 2 = Tegangan jepit trafo untuk arrester tipe exlim P
gelombang surja tipe 2 MBA 4 KT KU
2 = kecuraman muka
gelombangsurja untuk tipe exlim P
Untuk teganga pada jepitan trafo
Untuk kecuraman muka gelombang surja dibuat variabel 20010000(kV/µs). Dari hasil perhitungan tegangan jepitan
kedua arrester = 500 kV.
pada transformator berdasarkan jarak dan tingkat kecuraman muka gelombang,
10000
diperoleh
8000 tipe 2 MBA 4
6000 4000
tipe exlim P
2000 0 1 2 4 6 8 10
hasil
bahwa
jarak
antara
arrester terhadap transformator sepanjang 6 meter pada Gardu Induk Pandean Lamper 150 kV, kurang maksimal untuk melindungi transformator dari sambaran surja petir. Hal tersebut dapat dilihat dari
Gambar 9. Hubungan antara kecuraman muka gelombang surja dengan jarak keseluruhan
hasil perhitungan untuk jarak = 6 meter pada arrester tipe 2 MBA 4 dan tegangan pada jepitan transformator = 500 kV, kecuraman
muka
gelombang
yang
mampu ditahan oleh arrester adalah 700 kV1 , pada arrester tipe exlim P dan µs tegangan pada jepitan transformator = 500 kV, kecuraman muka gelombang Evaluasi Perlindungan GI.....
39
yang mampu ditahan oleh arrester adalah
arrester tipe exlim P mampu menahan
1500 kV1µs. Bahkan untuk jarak 1 meter
kecuraman muka lebih besar daripada
pada arrester tipe 2 MBA 4 dan tegangan
arrester tipe 2 MBA 4. Karena semakin
pada jepitan transformator = 500 kV,
besar
kecuraman
muka
gelombang
yang
mampu ditahan oleh arrester adalah 3900 kV1 , pada arrester tipe exlim P dan µs tegangan pada jepitan transformator = 500 kV, kecuraman muka gelombang yang mampu ditahan adalah 9000 kV1µs.
arrester
kecuraman
mampu
muka
menahan
gelombang
maka
semakin baik pula peralatan pada gardu induk terlindungi. Dapat dilihat juga dari perhitungan diatas membuktikan secara teori menyebutkan bahwa semakin dekat jarak arrester terhadap peralatan listrik, semakin baik arrester tersebut melindungi
Pada jarak 1 meter untuk arrester tipe 2
peralatan listrik dalam hal ini adalah
MBA
transformator daya, dengan jarak tertentu.
4
apabila
kecuraman
muka
gelombang surja melebihi 3900 kV/µs
Kesimpulan
transformator daya yang terpasang akan
1. Berdasarkan hasil pengamatan yang
kebakar atau meledak, sedangakan untuk
ada di gardu induk 150 kV Pandean
arrester tipe exlim P apabila kecuraman
Lamper,
muka gelombang surja melebihi 9000
arrester dan transformator adalah 6 m
kV/µs transformator daya yang terpasang
dengan tegangan jepitan pada trafo
akan kebakar atau meledak.
500 kV kurang maksimal untuk
Pada jarak 6 meter untuk arrester tipe 2
melindungi peralatan listrik, untuk
MBA
muka
arrester tipe 2 MBA 4 mampu
gelombang surja melebihi 700 kV/µs
menahan kecuraman muka gelombang
transformator daya yang terpasang akan
surja
kebakar atau meledak, sedangakan untuk
arrester tipe exlim P sebesar 1500
arrester tipe exlim P apabila kecuraman
kV/µs. Untuk arrester tipe 2 MBA 4
muka gelombang surja melebihi 1500
apabila kecuraman muka gelombang
kV/µs transformator daya yang terpasang
surja
akan kebakar atau meledak. Dapat dilihat
transformator daya yang terpasang
dari perhitungan diatas dengan jarak yang
akan kebakar atau meledak, untuk
berbeda-beda dan tegangan pada jepitan
arrester tipe exlim P transformator
transformator yang sama, arrester tipe
daya akan kebakar atau meledak
exlim P ternyata lebih baik kualitasnya
apabila kecuraman muka gelombang
daripada arrester tipe 2 MBA 4 karena
surja melebihi 1500 kV/µs.
40
4
apabila
kecuraman
jarak
sebesar
terpasang
700
melebihi
kV/µs,
700
antara
untuk
kV/µs
Ihwan Ernanto W, Luqman A, M. Tony P
Media Elektrika, Vol. 5 No. 2, Desember 2012
ISSN 1979-7451
2. Jarak aman untuk gardu induk 150 kV
Elektromagnetic Transients Program
Pandean Lamper adalah 1 m dengan
(EMTP) (GI Kilirianjao – GI Muaro
tegangan jepitan trafo 500 kV. Untuk
Bungo ), Jurusan Teknik Elektro
arrester tipe 2 MBA 4 mampu
Fakultas Teknologi Industri-Institut
menahan kecuraman muka gelombang
Teknologi Padang, 2008.
surja sebesar 3900 kV/µs, untuk
Yusreni Warmi, Evaluasi Koordinasi
arrester tipe exlim P sebesar 9000
Pada Gardu Induk 150 kV Umbilin –
kV/µs.
Kiliran Jao Akibat Sambaran Petir
3. Kualitas arrester tipe exlim P lebih
Pada Saluran Transmisi, Jurusan
baik daripada arrester tipe 2 MBA 4
Teknik Elektro Fakultas Teknologi
karena arrester dengan tipe exlim P
Industri-Institut Teknologi Padang,
mampu menahan kecuraman muka
2011.
gelombang surja lebih besar daripada
Dwi Harjanto, Optimasi Penempatan Arrester Terhadap Tegangan Lebih
arrester dengan tipe 2 MBA 4. Daftar Pustaka
Transien Pada Transformator Daya
Azhari, Perlindungan Gardu Induk 150
Menggunakan PSO (Particle Swarm
kV Pedan Terhadap Gangguan Surja
Optimization),
Petir,
Elektro Fakultas Teknik-Universitas
Jurusan
Teknik
Elektro-
Sekolah Tinggi Teknologi Nasional
Bonggas L. Tobing, 2003, “Peralatan Tegangan Tinggi” Gramedia Pustaka
Dian
Saefulloh,
Perencanaan
T.S,
Berjalan
1989,
dan
“Gelombang
Proteksi
Surja”
Erlangga, Jakarta. Taufiq
Utama, Jakarta.
Teknik
Diponegoro,2010. Hutauruk,
Yogyakarta, 2009.
Jurusan
Alif
Bambang
Kurniawan, Sumadiyana,
Achmad Sistem
Pengembangan Gardu Induk Untuk
Proteksi Petir
10 Tahun Ke Depan, Jurusan Teknik
Internal dan Ekternal, Departemen
Elektro Fakultas Teknik-Universitas
Teknik Elektro Universitas Indonesia. Zoro R dan Mefiarhdi R., 2002. Evaluasi
Diponegoro, 2004. Pengaruh
Gangguan Akibat Sambaran Petir
Saluran
Pada Jaringan Dan Gardu Induk
Terhadap
Menggunakan Data Petir, Jurusan
Tegangan Lebih Transient Akibat
Teknik Elektro, Institut Teknologi
Surja Petir Dengan Menggunakan
Bandung.
Dasman,
Rudy
Tahanan Transmisi
Harman,
Kaki
Menara
150
Evaluasi Perlindungan GI.....
kV
41
