I Elecrntcel
L57
ENGTNEERTNG
i,
METODE UNTUK MENGHITUNG GANGGUANKILAT PADA KAWAT TRANSMISI TIGANGAN TINGGI T.S. Hutauruk Bagian Elektroteknik, Dept. Mesin-Elektro. (Diterima : Septctnber 1964) ICHTISAR AIEET jang lebih dttri sepuluh tahun terachir ini clipakai untuk tnenghitung gongguon kilot pala kaxot transmisi, ternjata tidak dapat logi dipakai rrntuk kavot tnrn.stnisitegangqil tinggi (150 Kv atuu Iebih). Metode
foIetode ini rnemltei ikan hnsil juttg terlantpcru rendah. h[etode2 jang Iain (T'eori Gelont;ang Berdjulorf , Teori ll'Iedatts,a durt trfetotle Computer l)fonte Carloi') telah ditjoba lun nenbcrikan hasil jang lebih memuaskan. Berdasarlian teori! jang disehut tliatas penulis nrcntjoha nrenguraikan salu nretode analitis jang titpat dipergunakon untuli computer qtau detgan perloloilgail ntislor hitililg,
ABSTRACT. AIEE
metlnclt
for calculatitig the lightnittg outages of tran.rmission lines hos been accepted and applied for more than a decade, It is realized that for e.\trq higlt rcltoges (150 Kv and higlrcr) tlils ntethod can no Ionger be oppliad. It gires Ioo lot ralues contparad to obseryation.r. Some otlrer rnetlutds (Trareling lVave Tlrcory2, Field Theory\,t and Morrte Carlo Coriipuier Ntethod1) lraye been tried and gire nnre satisfactorily rentlts. Busei ott the theorics nicrrlioned abore the vriter ties to outlitrc uil etrctl)tit'al tnetltod tlnt cun be oppliel to cither computeLl 6y hy meutt o.f :lide rules.
PFNDAHULUAN: Kilat adalahpclepasanldischarge)rnuata.lllistrik di udara: antara gumpalanz embun, alltnra gurnpalau enrbun dan bumi, atau alttara gumpalan embun dan sesuatu benda di bumi. Sering kilat lnendatangkankerugian karena merusakkan bendtrz bahkan mengambil banjak korban manusia. Sampai sekarang belurl ada sardjriruz jang menurrcijukkan kegunaan kilat bagi kehidirpan. Apa jang kita ketahui hanjalah kerusakan2jang ditinrbulkan olelrnja. Kilat itu tidak dapat sebeiuntnjadiramalkan akan besarnja,waktu, frekwensi, da"ntempat dimaria ia akan melepaskanmuatannja ciipcrmukaan l\:;'rIi{ t
tLI\\(ll-ocI
ll_\\rJt\(;
,]
,l i.'rl
,,l ill 'ill
r
. r . .s . 1 r r , f , \ L : R a r i
159
bumi. Sardjana2 belum mendapat djalan untrrk mentjegahnja. walarrpun demikia.ndenganalat pengamandapat dikontrol besar enersi kilat jang niengenai sesuatu alat. Salah satu alat pengamarlialah kaw:rt tanah (static rvire) untuk melindungi kau'at fasa dari kawat trarrsmisi. Karena kilat itu seIa.lu mentjari djalan jang terpendek untuk pelepasan mrratan listriknja maka kawat tanah itu hanrs diburt lebih tinggi dari kawat fasa. Tulisan ini bermaksud me'rberikan suirtu tjara rnenghitung gr.ngguan kilat pada kawat transmisi berdasarkanteori2 jang telah e.Ja. Jang dimaksud dengan gangguarlkilat pada kawat tra'smisi ialah gangguan kirrena kilat menjambar ka-rvat transrnisi, baik pada. kawat tanah maupun pada kawat fasa, dan mcnjebabkan terganggunja kawat trerrsmisi itu menghantarkan daja listrik. Satuan gangguan biasanja dipakai djumlah gangguanper 100 km per tahun. Garrgguankarena kilat ini biasanja dibagi menurut tempat dimana kilat itu mengena.ikav'a.t transmisi. pembagian jang umum dipakr.i ialah: a. gangguankilat pada kawat ta.nah,c:lu b.
gangguan ftilat pada kawat fasa (:
shielding failures).
Untuk keperluan perhitungan, ganggran kilat pada kaivat tanah dibegi legi dalam tiga matjarn gangguan,jaitu: l. 2'
gangguan kilat pada llletlara tran.srlisi (stroke to towers), gangguan kilat pada seperempatdjarak dari menara transmisi (stroke to quarter-span), dan
3. gangguan kilat pada pertengahan antara dua menara transmisi (stroke to mid-span). Djadi dengan mmus djumlah gangguan itu dapat clinjatakan sebagai
O:SF+O,+Oq+O.,
(l)
dimana SF : O, : Oo : O* :
djumlah gangguan kilat pada kawat firsa, djumlah gangguankilat pada menara transmisi, djumlah gangguan kilat pada seperempat djarak dari menara, dan djumlah gangguan kilat pada pertengaharr antara dua menara transmisi.
Tidak semua kilat jang mengenai kawat tanah meninrbulkan gangguan, tetapi kilat jang mengenai kawat fasa dapat dianggap selalu menimbulkan gangguan. \-oL. 3. NO. 3. pRocF:EDr\cs 1965
ill:frfDlr
L-\'rt. ii
\IFl-\(inI'1
1 \(;
159
Sampai saat ini telah banjak tjara ditjoba untuk menghitungdjumlah gangguanpadr kawat transmisi jang ditimbulkan oich kilat. Disini disebut empa.t metode jang dikenal oleh pemrlis, jaitu Metode AIEET, Teori Gelombang Berdjalan2,Teori Medan3,a,dau Metode Computer Monte Carlos. Dengan bertambah besarnja tegangankerdja telah terbukti behwa Metode AIEE tidak dapat dipakai lagi. Metode ini membcrikan djumlah gangguan ja.ng djaulr terlalu rendah dibandingka.trdengirn gangguan jang sesungguhnja terdjadi untuk kawat transmisi tcgangan tinggi (dengan tegangankerdja lebih dari l3B KV). Hauja untuk tegangan kerda jr.ng lebih rendr,h dari 138 KV rnetode ini masih dapat dian-egapmemberikan haiil jang memuaskan. Metodee Gelornbang Bcrdjalan dan Teori Medan mcmpunjai persama.an d"alam ba.njak hal. Teori Medan rnemberikan hrsii jang lebih teliti dibandingkan dengan Teori Gelomba.ngBerda.lan, tetapi perbedaanpersentase anta.rakedua teori itri berkurang denga.nbertambahnjabesar permukr.an2 gelornba.ng(: wavefronts) dari arus (tegangan)kilat, dan ketjuali dalam ha.l wavefronts persegi (rectangular wavefronts) kedua teori itu memberi hrsil ja-nghampir sama. Kesulitan d.ari baik Teori Gelomba.ngBerdalan maupun Teori Medrn timbul karena kekurr.nganpengetahuankita akan sifatz d:rri anrs kilat, a-ntara lain bentuk gelombang kiiat, seringnja terdjadi (freqrrencyof occurrence), dan harga puntjak (peak vaiues) dari kilat itu. Metode Computer Monte Carlo ja.ng d.ikerr,rrkakanoleh Anderson telah mulai dipakai sedjak-tahun 1960 di Amerika Serikat. Metode ini sunggrrh2mend.orongpara tekrdsi kawat transmisi. Kesulitannja ialah karena metode ini memerlukan model dari kawat transmisi, sebuahsurge generator, d"a.nsebuah digital, complrter. Lagi pula kadang2hasilnja masih merupakan tarrda tanja, karena hasilnja terlalu tinggi.6 Menumt pengalamanThampir senua ,,flashovers" terdadi pada kawat jang fa.sa paling atas. Hal ini sesuaidenganteori gelombangberdjalan,karena gelornbang refleksi negatip jang datang dari dasar nenara telah terlebih dahulu memperketjil gelombangpada temp-at kawat fasa jang paling barvah. (IMenurut teoril jang selama ini diterima umumnja isoiatorz jang palirrg bawahlr'h jang selalu rusak). Oleh karena itu dalan'rtrrlisan ini penulis menganggap hanja. isolator jang paling atasjang mun-ekinakan rusak karena sambaran kilat pada menara. Sebagai tjontoh pemakaian metode ini penulis telah menghitung djumIah gangguarL kilat pada salah satu kawat transmisi 345 KV dari ,,Illinois Power Company", suatu perusahaanlistrik di Amerika Serikat. ljontch ini diberikan dalam Appendix. I){S'I'ITUT TEK\CLOGI
B,\NDU\G
1.64
J.
Iir r'-\L'Iit I\
Penrilis bernaksud djrrga menghitung djurniah ga.ngguankilat pada kawa-ttransmisi beltegrLirgan tinggi jang telah ada di tanah air kita (Djatiluhur --'Ijigareleng, 150 KV), tctapi oleh karena sampai saat ini penulis belnm rnempunjai data jai,-e ier:gkap maksud tcrsebut bciuin dapat dilaksauakan. SHIELDING
FAILUR.ES.
Mrilai tr',lir'rr ciirairiririlr*r'ltclali barrjak teori2, pertjobaanz,dan pengalaman2dikemrrkrkan nteitsen;ri fungsi ka.,rat tiureh untuk meliirdungi kawat fa.sa.dari kawr-t transntisi. Pacia tahun 1960 PLovotrstsmengemukakan suatu rdsum6 jang sangat b:ri1
log,l:
0 r ''h. 90"-4
(2)
qrmana tJ : 0 : It, :
hasil bi._eidrri cijumb'h kil:,t (strokes) jar,g mengene.ikawat fasa dan djurni:Jr kikit jairg nrcngciiai i-:r.rvattrairsmisi, suciut pi'oteksi pa.Camei'iara, dera.djet, tinggi karrat tanair pa.da menai&, nleter.
Persatnaan(2) diatas dir.ng-eapoleh sebagiail besar teknisie karvat transrnisi Iebih ruiggul dari tja.ra2jan_eli,in. Achirs ini Yorrng, Clal'ton, dan Iliiernanll ntenrrliskarar,gandengan tuduan serupa. Keuntungan tjara jatrg tclr.chir ir,i ialah ka.rera tjarii ini mentperhitungkan perlgiiruli dari clja-rak vertikai dirn horizontal d"ari kawat fasa terhadap ka.r'at t.r.nah sepandjang kau'at antara dua meuara. Tetapi tjara menghitungrrjasaugat susah clan r,emerhikan digital computer. Untuk krrwa-ttra.nsinisidi Ind.or'.esiiicl.er.igrLn te-qangallkerdj a jang sampa.i sekarang birru mentjapai i50 KV n-liikapa.dahetlat penulis tjara Kostenkolah jang paling praktis. Djuga pemrlis akan memaka-ipel'samaan(2) diatas untul( merlgiritung djumlah gan-aguankilat pada karvat frrsa.
lItrTODL
L:\TUK
\fI.]NGFIITLTNC
161
Dja.di bila L menjatakan djumlah kilat jang mungkin mengenai kawat tra.nsmisima.ka djumla.h gangguan kilat pada kawat fasa iala.h SF:oL gangguanper 100 km per tahun. lTjara rnenghitung L dapat dilihat pada le.ngkah13, 14, dan 15 dibarvah titel ,,GangguanKilat Pada Menara"). GANGGUAN KILAT
P.4.DA KAWAT TANATI.
Didalam br.b penda.huluantelah C.isebutbahiva metode AIEE itu tidek dapat lagi dipergunakan uirtuk nengiitung g?.ngguankilat pada kawat transmisi teganga.ntinggi, ja-itu d-engante-cangankerdja lebih besa-rdari 138 KV. Djadi perlu kira.nja ditja.ri sua.tutjara.jang tjotjok untuk keadaan Indonesia, dimana digital cclnputer untu.k keperlua.n teknik dr.n ilnru pengetahuan eksakta belum a.d.a,u-ntuk menggautikan tj.".rajang larna itu. Djuga telah disebut bahwa gangguan kilat pada kawat ta.na.hdibr.gi d".lirm tiga matjam gangguanberdasarkr.npadl tempat dimr.ira kilat nengena.i karvat tanah. Dalam tulisan ini pcn',rlis mengusulkan urrtrtk mema.kai teori gelomba.ng berdja.lan nntuk merglriturrg djumla.h gangguan kiiat pa.da menara transmisi dan rnemakai metode AIEE untuk rnenghitung gangguan kilat pada seperempatdjarak dan setenga.hdjarak da.ri menara. Menurut Andersons perbandinga.ndjumlah kilat ja.ng mengenai menara, seperempat djarak dari menara, dan setengahdjarak dari menara berturutturut adalah sebagai 600,/o,3Ao1'o, dan 101/o.Dari "frequency histogram"ll arus kilat dapat diba.gi dalam beberapakategori. Didalan Tabel 1 arus kilat itu dibagi dalam 5 kategori. Tabel 1 ini memberikan hubungan antara besar arus kilat dan seringnjaterdjadi. Tabel 2 memberikan hubungan antata waktn untuk mentjapai ha-rga puntjak (pandjangnja wavefronts) dan seringnja terdjadi. Da.lam tulisa.n ini bentuk gelombang kilat itu dianggap sebagai berikut: mula2 besa.rnjenailc dari noi sampsi harga tertentu, jaitu harga puntjak, setjaralinier dan kemudia.nmendatar.
TABHL I. Hubunganantaraarus kilirt darrserirrgnjaterdjadi. Arus Kilat (ka)
ScringrlaTerdjadi (9i)
20 40 60 80 100
36 JZ+
20 () 2
INS'rIl'Llr''l',t.iiNi)LcoI l).\l\I)i \c
162
.T. S. TIUf',\URUK
TABEL 2. Hubunga.' ant']ra wa-ktu untuk mentjapai harga puntjak dan seri'gnja terdiadi.
Waktu untuk mentjapai harga puntjak (ms) 0,5 1,0
(%) 7 23 22 18 30
l5
' rr
)
Seringnja terdjadi
to 2,0
GANGGUAN KILAT PADA MENARA. Untuk menghitung ganggunn kilat pa.da mcnara dip2ftai tecri gelombang berdja.landan urutannja adalah sebagai berikut: 1. Hitung kopeling, K, antara karvat tanah dan kawat fasa jang paling atas. (Untuk kawat tra.nsmisijang tersusuu horizontal antare kawat tanah dan ka.watfasajang paling pin_egir). Gambar 1. t :
K:
ln a,'la, U;1rn-;g
untuk satu kawat tanah
(3)
1 / 1 a . rt '" " 1 r ( a ,a )
ln 12h*1riaJ
untuk dua kawat tanah
dimana a1 : djarak antara kawat tanah-l dan kawat fasa, meter, ar' : djarak alltara kawat tanah-l dan kawat fasa bajangan limage), meter, ^z : djarak antara kawat tanah-2 dan kawat fasa, meter, ar' : djarak antara karvat tanah-2 dan kawat fasa bajangau, meter. hg : tin-sgi rata2 karvat tz.n,ahdiatas tanah, meter, : radirrs karva.ttanah, meter, r ?.12: djarak antara kawat tanah-l dan kawat tanah_2,meter. 'ringgi rata2 kawat tanah, h*, iei*h tinggi kawat pad.a menAra, h,, dikura'gi dua-pertiga.dari sa.g. \-or,. 3. No. 3. pROCr,:LDTNGS 1965
163
IIEf OIIE UnSTUK IIENGIIITUNG
kawat tanatr
kawat fasa
bidang troferensi
a1
lcawat2 tral angan Camb. l. Sebelum menghitung
Garnbarkawat transmisi.
a, da.n a, harus terlebih dahulu dihitung
tinggi
rata2
kawat tanah dan kawat fasa cl.iatastanah. 2, Hitung ,,surgeimpedance" kawat tanah, 2 , , :
zr: dan
Z":60
Eot"(?) tr
untuksatukawat tanah
t 2h- >. untuk dua kawat tanah (l-_./
INSTITT'T'I JIK\IOI-OGI BA\DL\G
(4
'164
HUT.q.URUK
3. Hitung djari-djari ekivalendari menaramenurut rumus Andersondan Hagenguthlz.(Lihat Gambar2).
r^l
iPr__l
,l
Gamb. 2. Penanpang menaratransurisiuntuk menghitungdjari2ekivalen,r1.
h'g--ln r,. : -, . " (ln xo 0,37) xu (ln x, h,(xu_ X,) {xu h'- rt' ln 1r,14x") h,
0,87)} * (5)
dimana r., ho, h,, x6, dan x, dalam feet. 4. Flitnng surge impedance n1enzral,Zri
z,:60r"(v;
tf)
(6)
dimana h, dnn r, haius dinjatakan dalam satuanjang slma. 5. Hiturrg koefisien transmisi, a, pada puntjak menara untuk gelombang2 jang datang dari dasar menara:
o:
2Z*
,;rr,
vor,. 3. xo. 3. rRocLEDINcs 1965
(7)
}I}i:I'ODE
UNl'UK
\1I1\(;iII
I'L':J(;
"t65
jang 6. Hitung koefisienrefleksi,b, pad.apuntjak mcnarauntuk gelombangs datangdari dasar menara: b:a-l
(8)
7. Hitung tegangan pada puntjak menara, e : Z. Z, c - --- r K V
"
Z*+22,'"
I" :
arus kiiat, I(a,
(e)
dimana dan
I": IotKauntukO
T : I harga puntjak dari arus kilat jang melalui menara,Ka, T :
wa.klu untrrk mentjapai harga puntjak atau pandja.ngwavefront dari kilat, mikrodetik.
8. Pilih harga tahanan tanah (torver footing resistance),R' dan hitung koefisien refleksi, d, pada dasar menr.ra untuk gelombangzjang datang dari puntjak fir€r,at&r Rt-Z, d:
Rf -l
(10)
Zt
Bila tahanan tanah, R' pada daerah itu berbeda-bedapada tiap tempat, perhitungan hanrs dilakukan untuk tiap harga R , ata.usetjara pendekatan dapat diambil harga rata2 tahanan untuk daerah itu . 9. Pilih salah satu harga wavefront, T, dari Tabel2 dan hitung waktu kritik, t", jaitu waktu pada saat mana teganganpada puntjak berkurang setjara mendadak karena gelombang refleksi negatip dari dasar menara: t" :
T *
xr :
djarak vertikal antara prrntjak menara dan kawat fasa pada menara, meter ketjepatan merambat tjalraja : 300 meter per
xi/c (mikrodetik)
(l 1)
dimana
c :
mikrodetik. 10. Pilih salah satu harga arus kilat, I, dari Tabel I, dan hitung tegangan pada isolator, V,, (Lihat djuga diagran tangga pada Gambar 3.) INSTITUT
TEKNOLOGI
B^4.NDUNG
166
T. S. HUTAURUK
2T'r c
Gamb. 3. Diagram Tangga untuk Menghitung TeganganIsolator. VoL. 3, No. 3. PROCE,E,DINGS 1965
}fL,TODE
167
UNTL I{ TiIiNGIIITT-'NG
-
Vi:e.(1
K)(t"-xrc)+
c (,. ""
_,+) +
de,(b- K.)(r"- 4+")
-
t: rl
crzbeo(,"-9f). g+a) d2beo@- Ka)(,. * d3bzeo (,. -
\a)
_r-
_,-
d,bzeotu- Ka)(," - S+a)
_r (12)
dengansjaratbahwa: t. -
>o
xl,c 2h. ; x,
t^-U
t "- c-
>o
4h.' ; x,dst.
Didalarn persamaan (12):
e,:
Zn Z,
fifi,r,
Karena b biasanja sangat ketjil maka b2 sangat ketjil, djadi suku ke-6 dan sukuz setelah itu dapat diabaikan. 11. Bandingkanlah V, jang diperoleh dari langkah 10 dengan BIL (Basic Insulation Level) isolator2 jang dipakai. Bila BIL lebih besar dari Vt tidak ada gangguan,tetapi bila BIL lebih ketjil dari Vt terdadi gangguan. 12. Ulangi lagi langkah 9 dan l0 sampai semua harga2 dalam Tabel 1 dan Tabel 2 telah dipergunakan. Setelah itu hitunglah djumlah persentase kemungkinan, P, jang mungkin menimbulkan gangguan. 13. Hitung daerah, A, jang dilindungi kawat tanah untuk tiap span S dengan rumus Hagenguth.l3 INSTITLII'
I'EKNOLOGI
B.{NDt'\iG
168
1'. S. IILII'.\tilt'rrii
( 13)
A : (2r + l) h,2* 4 h*(S -h,) dimana S: A:
span rataz, lneter, daerah dilindungi, meter persegi.
14. Hitung kepadatan kilat (stroke density), D: D : 0,23 IKL kilat per mil persegiper tahun5. : 8 , 8 7 5 ) ' 1 0 - 8 I K L k i l e t p e r m e t e i p e r s e g ip e r t a . h u n(. 1 4 ) IKL aclalah kiraz 70. IKL ialah djumlah hari gunrh per tal'urn; di Ba.nd.rrng 15. Hitur,g djrrmlah kiiat, L, jang mungkin mengenai kawat trrrnsmisiper 100 km pandjang kawat per tal'tun:
L:100(km) x ry
"
A r D kilatper100kn.rpertahun (15)
dimana S dalam meter. 16. Hitung djumlah gangguankilat pada menara.,O,: 0,:60;1o x I- x P z :60", I (tOO lt<ml
1000 S
\ v A .' o/
.< P ganggurn (16)
per 100 km per tahun. Tjatatan:
Pengaruh dari tegangan kerdja., tinggi tempat, da.n kea-daanatmosfir setempat dapat digabungkan dalam perhituu-uandengan mengadakankoreksi pada BIL isolator2.
GANGGUAN KILAT PADA StrPEREMPAT DJARAK D,{N SETENGAH DJARAK DARI MENARA TRANSMISI: Untuk menghitung gan,sguankilat pada-seperempatdan setengahdjarak dari menara dipakai metod.eAIEE, djr.di dengartmernbandingkan kekuatan isolasi dari djarak antara kav;at tanrih dan karvr.t fasa terhadap tegangan jang timbul oleh karena arus (tegangan)kilat pada tempat jang diinginkan' Kekuatan isolasi diterttukan olch djarak auta.ra kedua kawa.t. Djarak vertikal antara kawat tanah dan kawat fasa diperoleh dengan memisalkan lengkung kawat itu mememrli persamaan parabola. (Gamblr 4.) \-oL. 3. No.
3 . P R O C ] T E D I N G S1 9 6 5
ilfil
ODL, LiN.fL'K
I 1l-NGHll'LN(i
169
-'" -- -------) T
Ganrb.4. Gambarkurvattanahdan kasat fusadari katvattransnrisi.
Djadi bila: i
J-
d,: d;: b: h: "nl
bu:
tinggi karvat tanah diatas tanah, meter, tinggi kawat fasa diatas tanah, meter, denjut maksimum kawa.t tanah, meter, denjut rnaksimum kar.vatfasa, meter, djarak vcrtikal anta.rakawat tanah dan kawat fasa, meter, djarak vertikal antara kawat tanah dan kawat fasa pada pertengah.an afltara dua menara, meter, djarak vertikal antara karvat tanah dan kawat fasa pada scpcrempat c{jarak dari menara, meter,
maka J-
h, --
b: bq: h-
,rt
xe
(17)
d'
tn' is,T v -v . I
J_
d,,
( l8)
(le)
-T) (n,-?)-(''
(20)
(h,-d")-(h;-dJ
(21)
Bila p : dja.rak horizonta.l anta.ra.kawat tana.hclankawat fasa, meter maka djarak antara kau'irt tanah dan kau'at fasa: INS'r'Il',(;1']'ltKN()LO(;I
u \Nt)tiN(;
170
1'.5. lIl_'r',\{'llt;K d
:
d,,,,:
r'h,--;.,
l
(22)
ttlara,
1.,'6,- n: meter
Q3)
berapa ganggualtpi1il3 sepet'ellloatdan seDjarakz d,, d.an d,,, menerr-tu1..atr tengah djarak dari nrenara. Banjak gangguc.njang ciiperoleh hrirts lagi dika.likan dengatl 0,3 untuk pada seperempa.tdjarak d.a.rit:rena.ra,0o, dan dengan memperoleh ga.r-egurln pada setengah djr'rak dari menaLa, On,. 0,1 urlttrk nleml.rerolehgarl-qgu?-n Teta.pi da.lam metode ja.r"tgdirrsulkan oleh penrriis ini, kemungkinan gangguan pada seperenipat dan setcn-qahdjalak dari menara dapat dipcroleh dari Gamba.r 4, Ref. 14, halaman 582. KESINIPUI,AN2: 1. Metod.e AIEE tid.ak d.rrpatlagi ciipa.ka,iuntuk rnenghitung gangguan kilat pada k-arvattra.nsmisi tegangan tinggi ekstra. 2. Teoli gelomba.ngberdjalan diserta.iteori2 lain d.a.patdipa.kaiuntuk mLrnghitung gangguan kila.t pa.d.aka.wat trettstnisi d.andian-egaplebih unggrrl dari metod.e AIEE. 3. Untuk mempcroleh,h...siljarrg lebih teliti perln dipeladjari lebih nendalarn sifa."2arus (tegan-tan)kilat d.a.nkenaikan (increment) pada Tabel I d.an Tabel 2 perlu diperketjil. 4. Gangguan kilat pa.d.akarva.tfa.satidak dapat lagi diabaikan seperti dikemukakan metode AIEE. Ba.hkan un'ruk beberapa kawat ttansmisi gangguan kila.t pa.da.kau'r.t fa.salebih besa.rdari gangguankilat padl kawa.t tanah.l0 APPENDIX. Dalam Appeniix ini diberikan satu tjontoh perhitrtngan gangguan kilat pad.a ka.rvat transmisi 345 KV dari "lllincis Power Cornparry" di Arnerika ntetode dalirrl tuiisan ini. Garnbar 5 tnengSerikat dengan menpergr(n:r.k'.rn gambarkankawat tralrslnisijang dipakai. Gangguan Kilat Paila Menara: L
Koppeling K: l n ( a ,ra , )
K ==,-:a lirtjn '=
(3)
fJ
lii(129 3-1,5) 1t,(260{'ild,{)
: 1r1
\-oL. 3. -'ro. 3. plioctllDI\(is
1955
VETODE
171
UNTUK \IENGFIIf'UN. i;
4a,21'
( 6,l.7qr)
Kerat tanah: %h
tr6 3 0,16?5
t-i 8 ( la2m)
do 3 11r' Kanat laga: il
do'29
t
I
1
S,an E la00
I
!3fgtg'
I
20 buah lO-J 1/!y eiropenslon lnd'.datoi's
I
+ I
I
do ( 2lr, tunt
\
29,8' 9 r1q)
Gamb. 5. Girnrbar Kawat Transmisi untuk rjontoh perhitungrn dalam Appendix.
INSI'ITUT
T'EKNOLOGI ]],\NDL1\G
172
T. S. Hr'r-\t_'Rr;K
2. Surge Impedance kalva-t 'fanah 2,,:
zs-- 60,"(+)
(4)
-- 60 ln(260,66x 64)
:'gg.:
3. Djariz Ekivalcn McnaLa r,:
ln r' :
r'' - o'87){xorln
[d:\' x, (ln xo -
0,87)) -j-
-h+ l-nh ( 1 , 1 4
x.)
11,
(s)
80 /14,9(ln1,1,9 - 0,87) l 3 g ( 1 4 , 9- 3 , 7 5 )r ^ - 3,15(ln 3,75- 0,87)) 138-- 80 l n ( 1 , 1 4x 3 , 7 5 ) i,:* -'1,90'+5
'+-:!L r:! 4.
Surge Impcdance Meuara Z,: ./
Z,:
60 f"(r z
aL
\
,i.)
(6)
/ - 276\ 60 hr(r2_--l \
:'_gjg
o, l:/
5, KoefisienTransmisia: 2Zu Zs-r2Zl
2 )< 583
583+ 488 :1,09 r i9s 6 5 vor,. 3, xc. 3. pRocr.trir)rN1
(7)
V \IirTODt'l
Ll-\l L K
\1ll\(lFIIrU-\
(;
'-i:Ul,
li3
6. KoefisienRefleksib:
(8)
: ,l
7. Tegangan Puntjak Menara e:
z- z, '-=I=,1" 583 ><244
:
581.' n" :133 I. : 133I.J -
(e) I'
il
€ut
dimana en :
1 3 3I '
8. Pilih harga tahanan tanah, R1, drn hitung koefisien refleksi d:
o : \_2, Rf+2,
(10)
Hargatahananuntuk daerahitu adalrrhsebagaiberikut:
*'I ;3:lilXffliSii fffi: ;;;'firy
: 30 ohm untrrk 30()opandjang kawat : Rf 50 ohm untuk 101,, pmdjang kawat. Djadi
--- 0,92untuk R, : l0 ohn --- 0'85 untuk R'. : 20 ohn"r -- 0,78 urrtrtk Rt : 30 ohm - 0,66untuk R, - 50 ohm.
_l (l:-
9. Waktu kritik t.:
(l l)
t .- :cT * j
: T -r 0,02 : 0,52nntuk T : 1,02untuk T - 1 5 2 u n t u kT - 2,02unttrk T INSTiTL-r
: -.
0,5 1,0 1,5 2,0
TI:Ii|lC)LOCTI
ljA\Di'NC
174
r. s. HUr-luRuK
10. TeganganIsolator V,:
v, - e,,(t- K) /
{r
"t)
2h,--- r,\
dc,.\t---,
)
/ cle,.iir-- l(r) (t"
|
21t.,--t;=)
x,\
clst. Untuk T .: 0,5 n'rikrodetik: a) Ri :
l0 ohnr, d. :
=-, 4920 Kv .-. 3970Kv : 2950Kv : 1960Kv 980 Kv
-. 0,92
urrtuk I :. 100 Ka untuk 80 Ka 60 Ka untuk unluk 4O Ka untuk 20 Ka
b)Ri:20ohm,d.:-0,85:
Vi : -: : :
53e0Kv 4300 Kv 3220 Kv zlq Kv 1070I(r'
untuk I : uirtrtk urrtuk ur,tuk untuk
c) Rr --=30 ohm, d - 5E00Kv 4630 Kv 3480 Kv 2320 Kv I160 Kv
untnk I untuk rrntuk untuk urrtuk
ci) R' =- 50 ohi-n,d -. -
I
6550Kv uniuk I 524OI(r'untuk 3930 K.^vrrrrtul: 2620 Kv urrtuk l3l0 Kv untuli
100Ka 80 Ka 60 Ka 4O Ka 20 Ka 0,78: 100Ka 80 Ka 60 Ka 40 Ka 20 Ka o 66.
100Ka E0 Ka 60 Ka 4O Ka 20 Ka
t-ot.. 3- NO. 3. t)RoCliF.DT\G:i1965
\rufilDL
L'Nf'.lK \lENCli'ltt
t 1:)
\G
Untuk gelombang2 d.engan T : 1,0; 1,5; dan 2,0 mikro*etik telah dihituug dan hasilrrja. dikumprrlka.n dalam Ta'bel 3' Gelombang2 d.engan T jang lebih besar daii 2 uriklodetik d.apatdianggap hanja d.ala.mhal Rr: 50 ohrn dan I : l00 Ka akan menimbulkan ga'ngguan' karena pada saat ini gelombang refleksi ne-eatipcl.aritnenarajang berd'ekatan tela.h sampa.i pada lnenara jang d:sambar kilat. Gelombang ini akan memperketjil tegangan puntjak mellara. (Span rata.e ad.al;,h 1000 ft jang sama dengan waktu I mikrodetik.) il. Bandingkal V, d.enganBiL isolaior2. Untrtk memperoleh BIL isolatorz dipakai "volt-time-c1rves" jang did.a.sarka.la.ta.sgelombalg pcsitip 1,5 x 40 bukrt "The Protectionof Transmikrodetik. Dari Gambar 8.3, ha.lzrman2-12, BIL ini dapat dipcroleh Lewis, W.W. rnission SystemsAgainst Lightning", BIL jang cl-imaksndtelah cliberikan dr.latn l'abel 3' 12. Persentase kemungkinan, P: Dari Tabel 3 diperolel''.
+ 30x 0'002o-'o + 22 >'0,02l-18)l 0,034 P --7 x 0,068+23',< 0,036
:r!!L
13. Daerah jang dilindungi karvat tanah A:
;: 6:
(2r + l)hi :- 4h,(S-- h,) _- 138) (1000 (hr + 1) 138'z ,-4 ): 130,33
f l1)
: 58,9 )< 101ft2 - 0,021I mil persegi
14. Kepadatankilat D : D :0,23 IKL : 0,23 x 60 - 13,8kilat permil-1-'ersegi.
(14)
15.Djrrmiah k i l a t j a l - r g r r , l t i r g k i n i l r c l l q e ! ' , 4 1t r a ; ; s t l t ; s i 1000(rn) 0,0211 1.1,8 .( =-L:100 305(nt) : 95,4kilat i-.s1100km iler ialrtln
(l 5)
I6 Djumla.h gangguall kilat pada lttc'll:trAO,: (16)
O,:60o//oxL)(P : 0,6 >'. 95,4 >1 0,02053 : l,1l gangguallper' 100 km Per taltrrr t-#'i:
l:isr I l i.'l' I irl.-Na)L(.ltjI il.!'l''l)i
-\(;
'r.5. rn:r',\r'Rul.:
176
GangguanKilat Pada SeperempatDjarak Dari Menara:
d't / -- d'n' b,:(h'-i) \", ll.5\ / (138,-4)
9t\ t/
/ \"7'is
(20) 2e\ 4)
:
24,6 ft p:13ft d":
r/6; -p p,
\22)
:\t,6,i+13: :
21,9 ft
O.: 0,3 x 0,8 x 60130>t 1/1,61 :
0,30gangguanper iCO krn per tabun
GangguanKilat Pada Perteugahan Dua Menara O_: b_ :. (h, . d,) ._ (h, - d;) : ( 1 3 8. _ I 1 , 5 )* ( 1 1 1 , 5 _ 29) :38ft
(21)
cl- : r/332 -; 3: :40ft O , " - . 1 0 % x 0 , 3 x 6 0 / 3 0x l / l ; < 1 / 1 , 6 1 : 0,[;37gangcquan per 100krn pcr tahurr GangguanKilat Pada Kawat Fasa: n1lir' , log rJ : -90
4
e:)6Q'
26,9\/42 - -,1 losc)= 9()
- 1,94 4 A -- 8,71 >( i0-3 SF - 8.71>( 10-'] x L -- 8,71)( 10-3 x 95,4 : 0,83 ganggutnper 100km per tahun VoL. 3. } o. 3. pRocI,i..I)I\cs 1965
(2)
* TABEL 3. Hasil2perhitul-tganilntuk menentukangangguankilat pada menara. T (ms)
I
(Ka)
Scringnja terdjadi
R.,..l0ohm
Rr
40o i, karvat
. 1 0' , k i r i v r r t
(')'")
Gang-
I
Iiv
-1 *l c: Ft
0.5
20 40 60 80 t00
tt) -1.+
20 8 2
BIT-* g u l r n Kv
2 oo h r n
rt
o
20 40 60 80 100
20 3 2
20 40 60 80 100
34 20 8 ?-
io 1,1
l{v
gLlan
Kv
930 4000 | 960 2.1)50 l97t! tl92A
0 0 0 0 0.E
I 070 40c0 2t4c 3?-2{) 4.r00 53(r0
435 970 | 460 i940 2430
0 0
6 3 8 3070 I l7-5 2065 2750 34,:10
0 0
R , .- = 3 o o h m
R,
I
lo' ,, kawlt
10'){,kawat
B l l _ ' 1 u,r11g-
FJ
c
I
% o 0 0 1A
0.5 0
c 0 0 0,ir
I
I
50 ohnl
BII-* Iiv
Kv
titng-
guan o/ /o
Djuirleh
Djumlah
GanggLlir-n
Ganggrllrn
(" , , )
I 1 6 0 4000 23?.4 -r480 4(i30 5E00
0 0 0 I,6 0./+
l ] r 0 4100 2620 3930 5240 6550
0 0 0
E00 I 6C0 2500 1200 4000
0 0 0 t,6 0,4
990 l9;i0 29i0 3960 4960
0 o {) t,8 0,2
0 0
0 0 0 0 0.4
8',)5 1790 2690 35s0 4410
0 0
0,8
0 o 0 0,8
)A
1)
n 0 0 0 0.4
850 1700 2550 340C 4250
0 0 )n 0,8 o,2
0.s 0,2
('li,)
0 0 0 4,S 2.0
n t U rl
-'./. n (:
(, 1,1
'/,
iI
l')
'P
o ,'/ o
1n
20 40 60 80 100
-)o
36
444 830 I 320 I 760 2200
0 0
| 37512s30 0 0 0 0 0
54,0 I i20 I 680 2240 2600
o 0 0 0,6
685 2750 1.r70 2As0 2140 3420
_500 2530 r 000 I 500 2000 2500
0 0 0 0 0
630 2510 1260 l 890 2530 31 5 0
IJ
(.,
0 0 2.,O 0,8 0,6
tr'jatatan: I K :0,195 2. Akibat dari t:,C:lCuI kerdja, tinegi tempat, dan keadaan atmosfir belurn dimasukkan dalan.rperhitungan. * BIL diperoleh dari buku "The Protection of Transmisti.r Svri"-i Aguinri rigntning", W.W. Lewis, Gambir 8.3 hilaman 232.
-l .'l
7
178
r. s. r{L:I\uRl.K
Djumlah gangguankilat seluruhnja: O:SF+O,--Oq-:O,.,
(1)
: O , 8 3+ 7 , 1 7+ 0 , 3+ 0 , 0 3 7 a
ltt
Djadi gangguankilat urrtuk karvattransrlisi ini seluruhnjaialah 0 , : 2 , 3 4 g a n g g u a nk i l a t p c r 1 0 0k m p e r t a h u n .
REFERENSI2: L
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
A mcthod of Estimating Lightning Pcrformarceof TransrnissionLines. AIEE Committee Report, pt. II, r'ol. 69, 1950,pp. 1187-96. AIEE Transactions, Traveling Waves on Transmission Systems (book), L.V. Bewley, John Wiley & Soirs,Inc., Nerv York, N.Y., secondeditions 1951. Calculation of Ti'ansmissionLiue Lightning Voltages by Field Concepts. R. Lundholm, R.B. Finn, Jr., W.S. Price, AIEE Transactions,pt. lI, vol. 76, 1957,pp. l21l-83. A new Approach to the Crrlculationcf tbe Lightning Performanceof Transmission Lines, C.F. Wagner, A.R. Hileman, AIEE Transactions, p t . I I I , y s l . 7 9 , 1 9 6 0 ,p p . 5 8 9 - 6 0 3 . Monte Carlo Cornputer Ca.lculation of Transrnission-Line Lightning Performance, J.G. Anderson, AIEE Transactionsrpt. IlI, vol. 80, 1961, pp. 414-20. Lightning Outage Investigr.tion on Tra.rlsnlission-l.inesof tire Illincis Porver Company. Report 62 PT 135, General Electric Compan5',Au-sust 1962. Anal5,tic.l Studies of Ligir.tnirg Perforn.ianceof l- and 2- Ground-wire 138 KV Dorrble-Circuit Lines of the Commonwealth Edison Company. R.W. Caswell,E.T.B. Gross, E.F. Koncel, Jr., AIEE Transacticns,pt. III, vol.77, 1958,pp. 254-63. Report on the Work of Study Committee No. 8 (Lightning and Surges). Appcndix lI. Tlre Shielaing Effect of OverheadEarth Wire, P.G. Provost. Paper No. 314, CIGRE, Paris, France, 1960. The Role of t.ightning Strikes to the Conductors Bypassingthe Ground Wires in thc Protcction of High-\/oltage Cla.ssLines, M.V. Kostenko, I.F. Polovoy, A.I.l. Rosenfeld. Elektrichcstvo,Mosco\r,,USSR, r.o. 4, 1961,pp. 20-26. \ - o L . 3 . \ o . 3 . p R o c r , l D r i . c s1 9 6 5
}IETODE L'NTT-]K ),JTNGFIII'U\G
179
10. Shield.ing of TransmissionLines, F.S. young, J.M. Clayton,A.R. Hilleman, IEEE Conference Paper,April 1963. l t . The Frequencyof occurrenceand the Distributionof Lightning Flashes to TransmissionLines, R.H. Golde, AIEE Transactions, pt. I, vol. 64, 1945,pp. 902-10. 12. Magnetic Fields Around a TransmissionLine Tower, J.G. Anderson, J.H. Hagengrrth, AIEE Transactions, pt, III, vol.77, 1958,pp. 1644-50. 13. 1956 Lightning Field Investigationon the ovEC 345-KVSystem,R.H. Schlomann,W.S. Price, I.B. Johnson,J.G. Anderson, AIEE Transactions, pt. III, vol. 76, 1957,pp. 1447-59. Discussionby J.H. Hagenguth, pp. 1457-58. 14. Electric Transmissionand Distribution ReferenceBook (buku),central station Engineers,westinghouseElectric corporation,pittsburgh,pa. 1950.
I\S'iITLrl'
T|I.:\OLOGI
ji_\t\Dt-\c
