PEMELIHARAAN DAN PERTIMBANGAN PENEMPATAN ARRESTER PADA GARDU INDUK 150 KV PT. PLN (PERSERO) P3B JB REGION JAWA TENGAH DAN DIY UPT SEMARANG 1
Wahyu Arief Nugroho1, Hermawan2 Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang Email :
[email protected] 2
Abstrak Sistem proteksi memegang peranan penting dalam kelangsungan dan keamanan PT. PLN UPT Semarang dalam menyuplai energi. Sistem proteksi berfungsi untuk melindungi sistem tenaga listrik, operator, dan peralatan itu sendiri dari bermacam-macam gangguan yang mungkin terjadi. Arrester merupakan salah satu peralatan dalam sistem proteksi untuk melindungi dari gangguan tegangan lebih yang berasal dari sambaran petir. Beberapa jenis arrester dikembangkan untuk meminimalis dampak gangguan. Satu diantaranya adalah metal oxide arrester atau arrester tipe seng oksida. Untuk menjaga keandalan dan menjamin berfungsinya peralatan dengan baik dalam hal ini arrester, diperlukan pemeliharaan rutin sesuai dengan prosedur. Selain pemeliharaan yang baik, lokasi penempatan arrester pun berpengaruh terhadap unjuk kerja arrester. Kata kunci : arrester, metal oxide arrester, koordinasi isolasi
lebih, baik yang disebabkan oleh surja petir maupun surja hubung. Alat ini bersifat sebagai by pass di sekitar isolasi yang membentuk jalan dan mudah dilalui oleh arus kilat, sehingga tidak timbul tegangan lebih pada peralatan. Jalan tersebut harus sedemikian sehingga tidak mengganggu sistem 50 Hertz. Pada keadaan normal arrester berlaku sebagai isolator, namun bila terkena sambaran petir ia berlaku sebagai konduktor yang tahanannya relatif rendah, sehingga dapat mengalirkan arus surja ke tanah. Setelah surja hilang, arrester harus dengan cepat kembali menjadi isolator, sehingga pemutus tenaga (PMT) tidak sempat membuka. Sesuai dengan fungsinya, yaitu melindungi peralatan listrik pada sistem jaringan terhadap tegangan lebih yang disebabkan oleh surja hubung atau sura petir, maka pada umunya arrester dipasang pada setiap ujung SUTT yang memasuki gardu induk. Pada gardu induk ada kalanya arrester dipasang pada transformator dan peralatan lainnya untuk menjamin terlindungnya peralatan tersebut dari tegangan lebih.
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada suatu gardu induk arrester sangat diperlukan untuk melindungi peralatan dari gangguan petir. Gangguan petir pada sistem tenaga listrik dapat mengakibatkan kerusakan pada peralatan tegangan tinggi, peralatan kontrol, telekomunikasi dan peralatan lainnya. Untuk mendapatkan unjuk kerja yang baik pada arrester, diperlukan pemeliharaan yang rutin, baik, dan sesuai prosedur. Selain itu penempatan arrester yang optimum juga sangat mempengaruhi fungsi arrester dalam melindungi peralatan dari tegangan lebih yang disebabkan oleh gangguan petir. 1.2 Tujuan Mengetahui pemakaian dan pemeliharaan arrester yang terdapat di Gardu Induk 150 kV Srondol. 1.3 Batasan Masalah a. Pembahasan tentang pemeliharaan arrester pada Gardu Induk 150 kV b. Pembahasan lokasi penempatan arrester pada Gardu Induk 150 kV Srondol
2.1 Bagian-bagian Arrester a. Elektroda Terdapat dua elektroda pada arrester, yaitu elektroda atas yang dihubungkan dengan bagian yang bertegangan dan elektroda bawah yang dihubungkan dengan tanah.
II. ARRESTER Arrester adalah alat pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap tegangan 1
b. Spark gap Apabila terjadi tegangan lebih oleh surja petir atau surja hubung pada arrester yang terpasang, maka pada spark gap atau sela percik akan terjadi busur api. c. Tahanan katup/kran Tahanan yang dipergunakan dalam arrester ini adalah suatu jenis material yang sifat tahanannya dapat berubah bila mendapatkan perubahan tegangan.
a. Arrester Katup Jenis Gardu Pemakaiannya secara umum pada gardu induk besar untuk melindungi alat-alat yang mahal pada rangkaian mulai dari 2,4-287 kV.
Gambar 2 Arrester katup
2.2 Jenis Arrester 2.2.1 Jenis Ekspulsi Arrester jenis ekspulsi/tabung pelindung pada prinsipnya terdiri dari sela percik yang berada dalam tabung serat dan sela percik batang yang berada di luar di udara atau disebut dengan sela seri. Arrester ini digunakan untuk melindungi trafo distribusi bertegangan 3-15 kV, tetapi belum memadai untuk melindungi trafo daya. Selain itu digunakan juga pada saluran transmisi untuk mengurangi besar tegangan surja petir yang masuk ke gardu induk.
b. Arrester Katup Jenis Saluran Arrester jenis saluran lebih murah dari arrester gardu. Arrester jenis saluran ini dipakai pada sistem tegangan 15-69 kV. c. Arrester Katup Jenis Distribusi Seperti namanya arrester ini digunakan untuk melindungi transformator pada saluran distribusi. Arrester jenis ini dipakai pada peralatan dengan tegangan 120-750 volt. d. Arrester Katup Jenis Gardu untuk Mesinmesin Arrester jenis gardu ini khusus untuk melindungi mesin-mesin berputar. Pemakaiannya untuk tegangan 2,4-15 kV. 2.2.3 Jenis Seng oksida Arrester seng oksida yang disebut juga metal oxide arrester (MOA) merupakan arrester yang tidak memiliki sela seri, terdiri dari satu atau lebih unit yang kedap udara, yang masingmasing berisikan blok-blok tahanan katup sebagai elemen aktif dari arrester. Pada dasarnya prinsip kerja arrester ini sama dengan arrester katup. Karena arrester ini tidak memiliki tahanan sela seri, maka arrester ini sangat bergantung pada tahanan yang ada dalam arrester itu sendiri. Apabila terkena petir, tahanan arrester akan langsung turun sehingga menjadi konduktor dan mengalir petir ke bumi. Namun setelah petir lewat, tahanan kembali naik sehingga bersifat isolator.
Gambar 1 Arrester ekspulsi
2.2.2 Jenis Katup Arrester ini terdiri dari beberapa sela percik yang dihubungkan seri (series gap) dengan resistor tak linier. Resistor ini memiliki sifat khusus yaitu tahanannya rendah saat dialiri arus besar dan sebaliknya tahanan yang besar saat dialiri arus kecil. Resistor yang umum digunakan untuk arrester terbuat dari bahan silicon karbid. Sela percik dan resistor tak linier keduanya ditempatkan dalam tabung isolasi tertutup sehingga kerja arrester ini tidak dipengaruhi keadaan udara sekitar. Arrester jenis ini ummunya dipakai untuk melindungi alat-alat yang mahal pada rangkaian, biasanya dipakai untuk melindungi trafo daya. Arrester katup ini dibagi menjadi empat jenis, yaitu sebagai berikut.
Gambar 3 Arrester seng oksida
2
diletakkan antara arrester dan pentanahan, dengan susunan sebagai berikut.
2.3 Syarat-syarat Arrester Arrester yang dipasang harus memenuhi syarat-syarat seperti: a. Tegangan percik dan tegangan pelepasan, yaitu tegangan pada terminal pada waktu pelepasan harus cukup rendah sehingga dapat mengamankan isolasi peralatan. Tegangan percik ini biasa juga disebut dengan gagal sela (gap breakdown) dan tegangan pelepasan disebut dengan tegangan sisa (residual voltage). b. Arrester harus mampu mengalirkan arus surja ke tanah tanpa merusak arrester itu sendiri. c. Arrester harus mampu memutuskan arus susulan, dan dapat bekerja kembali seperti semula. d. Arrester harus memiliki harga tahanan pentanahan di bawah 5 ohm.
Gambar 5 Pemasangan perlengkapan arrester
Keterangan: 1. Konduktor fasa 2. Arrester 3. Miliammeter 4. Discharge counter 5. Pentanahan 2.4 Nameplate Arrester Name plate arrester yang terpasang pada GI 150 KV Srondol UPT Semarang. Pabrik : MITSHUBISHI ELECTRIC CORP Tahun pembuatan : 1981 Type : MAL-P Standar : IEC PUB 99-1 Tegangan Nominal : 138 KV Arus Peluahan Nominal : 20 KA
2.3 Perlengkapan arrester 2.3.1 Miliammeter Miliammeter digunakan untuk memantau arus bocor yang dipasang antara arrester dan konduktor pentanahan. Jika arus bocor melewati batas yang diijinkan (2 mA), maka isolator arrester harus dibersihkan. Pada saat arrester bekerja (discharge), sela percikan (spark gap) akan menyala tanpa melalui miliammeter. Setelah arrester bekerja, maka dengan cepat percikan api padam sehingga miliammeter siap untuk operasi kembali.
Berikut daftar arrester terpasang pada Gardu Induk 150 kV Srondol. Tabel 1 Daftar arrester terpasang
N Merk/ TerRated o Type pasang Current Mitsubishi Bay P. 1 20 kA / Mal-P lamper I Mitsubishi Bay P. 2 20 kA / Mal-P Lamper II Mitsubishi Bay 3 20 kA / Mal-P Krapyak I Mitsubishi Bay 4 20 kA / Mal-P Krapyak II Mitsubishi 5 Trafo I 20 kA / Mal-P Mitsubishi 6 Trafo II 20 kA / Mal-P
Gambar 4 Miliammeter
Rumah (1) terbuat dari campuran alumunium yang tahan korosi, bagian depannya ditutup dengan pelat baja tahan karat dan dihubungkan ke tanah. Terminal berisolator (2) dihubungkan dengan terminal bawah arrester. 2.3.2 Discharge counter Discharge counter berfungsi untuk memantau jumlah kerja arrester yang terpasang antara arrester dan terminal pentanahan.
Voltage 138 kV 138 kV 138 kV 138 kV 138 kV 138 kV
III. PEMELIHARAAN ARRESTER Pemeliharaan adalah suatu kegiatan yang sangat penting, karena pemeliharaan terbaik akan memperpanjang umur peralatan dan akan menjamin berfungsinya peralatan dengan baik.
2.3.3 Pemasangan perlengkapan arrester Pemasangan miliammeter dan discharge counter dihubung seri dengan arrester dan
3
Pemeliharaan yang telah dilaksanakan tidak ada bekasnya namun dapat di rasakan pengaruhnya.
b. Pemeliharaan Tahunan Pemeliharaan tahunan dilaksanakan dalam keadaan tidak operasi, dan sebaiknya dilakukan menjelang musim hujan.
3.1 Tujuan Pemeliharaan Seperti halnya semua peralatan memerlukan pemeliharaan tidak terkecuali peralatan listrik tegangan tinggi pada gardu induk tegangan tinggi atau ekstra tinggi, hal ini harus dilakukan pemeliharaan karena peralatan tersebut merupakan sarana penyaluran tenaga listrik yang paling penting untuk keperluan umum. Tujuan pemeliharaan peralatan listrik tegangan tinggi adalah untuk menjamin kontinuitas penyaluran tegangan tinggi dan menjamin keandalan antara lain: a. Untuk meningkatkan keandalan dan efisiensi. b. Untuk memperpanjang umur peralatan sesuai dengan usia teknisnya. c. Untuk mengurangi resiko terjadinya kegagalan atau kerusakan peralatan. d. Untuk meningkatkan keamanan peralatan. e. Untuk mengurangi lama waktu pemadaman akibat sering terjadinya gangguan.
Tabel 3 Pemeliharaan tahunan arrester
No.
3.2 Pemeliharaan Arrester Untuk mendapatkan operasi yang optimal diperlukan pemeliharaan yang baik terhadap peralatan. Untuk pemeliharaan arrester terdiri dari: a. Pemeliharaan harian Pemeliharaan harian dilaksanakan dalam kondisi operasi.
Peralatan / komponen yang diperiksa
1.
Rumah isolator
2.
Tahanan antara elektroda dengan elektroda
3.
Tahanan pentanahan
4.
Miliammeter
5.
Discharge counter
3.2.1
Cara Pelaksanaan Membersihkan rumah isolator dan memeriksa apakah ada keretakan Mengukur tahanan antara elektroda dengan elektroda apakah masih memenuhi persyaratan Mengukur tahanan pentanahan arrester apakah masih memenuhi persyaratan Melakukan pengujian fungsional Melakukan pengujian fungsional
Pengukuran Tahanan Antar Elektroda dengan Elektroda
Tabel 2 Pemeliharaan harian arrester
No.
Peralatan / komponen yang diperiksa
1.
Discharge counter
2.
Rumah isolator
3.
Miliammeter
Tabel 4.3 Hasil pengecekan tahanan antar elektroda dengan
Cara Pelaksanaan Memeriksa discharge counter dan mencatat bila ada kenaikan Memeriksa rumah isolator secara visual (ada tidaknya keretakan) Memeriksa penunjukkan miliammeter
No .
Peralatan yang di periksa
1.
Pentanahan (Grounding)
2.
4
Kondisi awal
Kondisi akfir
a. Kawat Pentanahan
Baik
Baik
b. Terminal Pentanahan
Baik
Baik
a. Kebersihan
Kotor
Bersih
b. Retak / Pecah
Tidak ada
Tidak ada
Isolator
3.
dilindungi berpengaruh terhadap besarnya tegangan yang tiba di peralatan. Jika jarak arrester terlalu jauh, maka tegangan yang tiba pada peralatan dapat melebihi tegangan yang dapat dipikulnya. Peralatan masih dapat dilindungi dengan baik apabila jarak arrester dengan peralatan masih dalam batas yang diijinkan.
Kekencangan Baut
4.
a. Terminal Utama
Kencang
Kencang
b. Pentanahan
Kencang
Kencang
Tidak Ada
Tidak Ada
Pondasi a. Keretakan b. Kemiringan
Tidak Ada
4.1 Jarak Maksimum Arrester Dan Transformator yang Dihubungkan dengan Saluran Udara Perlindungan yang baik diperoleh jika arrester ditempatkan sedekat mungkin dengan transformator. Tetapi, dalam kenyataannya, arrester harus ditempatkan dengan jarak tertentu, agar perlindungan dapat berlangsung dengan baik.
Tidak Ada
Tabel 4.4 Hasil pengukuran Tahanan antar elektroda
No. 1.
Keterangan Tahanan Elektroda
Fasa R
Fasa S
Fasa T
O,2 Ω
0.2 Ω
0,2 Ω
Kawat tanah S e
Tahanan pentanahan satu elektroda di dekat sumber listrik, transformer atau jaringan saluran udara dengan jarak 200 m maksimum adalah 10 Ohm dan tahanan pentanahan dalam suatu sistem tidak boleh lebih dari 5 Ohm. Seperti yang telah disampaikan bahwa tahanan pentanahan diharapkan bisa sekecil mungkin. Namun dalam prakteknya tidaklah selalu mudah untuk mendapatkannya karena banyak faktor yang mempengaruhi tahanan pertanahan.
Arrester
Ea Trafo
Gambar 6 Jarak tansformator dan arrester sebesar S
Jika arrester dihubungkan dengan menggunakan saluran udara terhadap alat yang diindungi, maka untuk menetukan jarak yang baik antara arrester dengan trafo, dinyatakan dengan persamaan (TS. Hutahuruk, 1989:113). (1) dengan: Ep = Tingkat Isolasi Dasar trafo (kV) Ea = tegangan pelepasan arrester (kV) A = kecuraman gelombang (kV/µs) S = jarak antara arrester dengan transformator (m) v = kecepatan merambat gelombang (m/µs)
Berdasarkan tabel pengukuran antar elektroda di atas di dapatkan nilai tahanan antar elektroda dengan elektroda yaitu 0,2 Ω. Hal ini di katakan masih layak atau masih memenuhi syarat karena masih di bawah harga batas nilai maximum. c. Pemeliharaan 10 Tahunan Pemeliharaan ini dilaksanakan dengan mengirim arrester ke laboratorium untuk ditest kembali. IV. ANALISA LOKASI PENEMPATAN ARRESTER Arrester ditempatkan sedekat mungkin dengan peralatan yang dilindungi. Tetapi untuk memperoleh kawasan perlindungan yang lebih baik, maka ada kalanya arrester ditempatkan dengan jarak tertentu dengan perlatan yang dilindungi. Jarak arrester dengan peralatan yang 5
4.3 Perhitungan Jarak Maksimum Arrester Dengan Peralatan Yang Dilindungi
meter Didapatkan jarak maximum menurut perhitungan antara arrester dengan peralatan adalah 28,5 meter, sedangkan dalam kenyataan di lapangan jarak antara arrester dengan peralatan sejauh 25 meter untuk arrester yang terpasang pada ujung saluran, dan 2 meter yang terpasang sebelum trafo (apabila dilihat dari ujung saluran), sehingga pemasanganya masih di bawah harga maksimum. Untuk jarak perlindungan ini dapat dikatakan aman bagi peralatan. Untuk mendapatkan perlindungan yang optimal, maka jarak antara arrester dan peralatan (S) harus sekecil mungkin agar Ep yang didapatkan tidak melebihi kekuatan isolasi alat (BIL). V. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisa dan evaluasi Kerja Praktek secara langsung pada PT. PLN (Persero) P3B JB Region Jawa Tengah dan DIY UPT Semarang, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut. 1. Arrester yang digunakan untuk melindungi peralatan di Gardu Induk 150 kV Srondol (UPT Semarang) yaitu arrester jenis/tipe seng oksida dengan keunggulan memiliki reaksi yang cepat dalam membumikan petir. 2. Dari perhitungan analisis didapatkan jarak maksimum arrester dengan peralatan (transformator) yaitu 28,5 meter, sedangkan jarak di lapangan yaitu 25 meter. 3. Menurut hasil analisis, jarak arrester dengan peralatan yang diterapkan pada Gardu Induk 150 kV Srondol (UPT Semarang), mampu melindungi paralatan dari gangguan surja karena masih di bawah harga jarak maksimum. 4. Untuk mendapatkan operasi yang optimal diperlukan pemeliharaan yang baik dan berkala pada arrester sesuai prosedur dan (IKA), mengingat fungsinya sebagai proteksi terhadap gangguan surja petir.
Gambar 7 Single line pemasangan arrester pada GI 150 kV Srondol
Dari gambar tersebut serta hasil kerja praktek diketahui bahwa: LA 1, arrester terpasang pada ujung saluran guna melindungi peralatan, khususnya pada bus bar / line LA 2, arrester terpasang sebelum trafo tenaga (apabila dilihat dari ujung saluran), sebagai pengaman khusus trafo Secara umum arrester melindungi peralatan-peralatan pada gardu induk Srondol terhadap sambaran-sambaran petir. Arrester ini memiliki jarak maksimum untuk melindungi peralatan. Letak dari arrester tersebut tidak boleh lebih dari perhitungan jarak yang ada, dengan kata lain arrester memiliki cakupan daerah yang terbatas. Jadi dengan menggunakan persamaan 1 jarak cakupan arrester yang terdapat pada gardu induk Srondol dapat dihitung. Dengan nila-nilai: = 650 kV Ea = 460 kV A = 1000 kV/s
v = 300 m/s maka:
= SPLN7 : 1978 Bagian 4 = SPLN7 : 1978 Bagian 4 = Rekomendasi IEC (1958) (Recommendation for Lightning Arrester, 99) = Kecepatan cahaya
6
BIOGRAFI DAFTAR PUSTAKA Wahyu Arief Nugroho lahir di Semarang tanggal 04 Juli 1989. Saat ini sedang menempuh pendidikan tinggi di Universitas Diponegoro, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro, dan mengambil konsentrasi Teknik Tenaga Listrik
[1] Hutahuruk, TS, Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja, Erlangga, Jakarta, 1989, [2] Tobing, Bonggas L, Peralatan Tegangan Tinggi, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 2003. [3] PT PLN, Buku Petunjuk Operasi & Memelihara Peralatan, PT PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Barat, Jakarta, 1981. [4] PT PLN, Lightning Arrester, PT PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Barat, Jakarta, 1981. [5] Zoro, Reynaldo, Masalah Tegangan Tinggi, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 1986.
Mengetahui, Dosen Pembimbing
Dr.Ir.Hermawan,DEA NIP 195806171987031002
7
