PE,4A9A, TER5ADAP TE4A,4A, 'EBI5 TRA,SIE,T

0.1. Sebab Timbuln:a Tegangan 'ebih Transien

2alam keadaan #perasi3 suatu sistem tenaga listrik sering mengalami gangguan yang dapat mengakibatkan terjadinya pelayananpelayanan daya. &angguan tersebut lebih sering terjadi pada jaringan distribusi. Terjadinya gangguan adalah disebabkan #leh  peninggian tegangan lebih3 dimana tegangan itu melampaui tingkat ketahanan is#lasi

dari hantaran distribusi. 2engan demikian terjadi hubun g singkat ka0atka0at fasa ke tanah yang dapat menyebabkan PMT membuka.

Tegangan lebih ini antara lain ditimbulkan #leh %

a. $ambaran petir pada hantaran distribusi baik merupakan sambaran langsung atau tidak langsung.

 b. $urja hubung

6leh sebab itu3 kebutuhan tingkat ketahanan is#lasi dari suatu sistem tenaga biasanya ditentukan #leh tegangan lebih akibat sambaran petir +tegangan lebih atm#sfir , dan tegangan lebih akibat transien pada 0aktu s0ithing.

0.1.1. Tegangan lebih ams#ir ! (eir "

Tegangan lebih ini timbul pada JTM karena JTM terkena sambaran petir baik langsung + jarang terjadi , maupun sambaran tidak lansung + sering terjadi ,3 misalnya petir menyambar p#h#n atau benda lain yang lebih tinggi dari JTM lalu menginduksi ke JTM yang ada di sekitar l#kasi sambaran petir.

Teganganlebih atm#sfir ini sekitar "() k7.

0.1.2. Tegangan lebih hubung.

2i dalam jaringan listrik ada dua maam yang dapat dibedakan3 yaitu keadaan stasi#ner + misalnya keadaan masa kerja suatu jaringan , dan keadaan sementara atau pr#ses menuju keseimbangan + transien ,3 yang timbul pada 0aktu s0ithing atau memutus arus. Pr#ses transien adalah peralihan dari keadaan stasi#ner ' ke keadaan stasi#ner ''3 yang hampir selalu menyebabkan #ssillasi tegangan dan arus3 karena itu dapat menimbulkan kenaikan tegangan &.

&ambar 1 % Keadaan ' dan '' dari distribusi daya

Karena adanya tahanan dalam jaringan3 maka tegangan lebih diredam dan setelah  beberapa 0aktu tertentu tegangan itu menghilang. 2alam gambar 1 digambarkan

keadaan stasi#ner ' dan ''. 2alam keadaan ' generat#r memberikan daya melelui suatu penghantar traf# terus ke pemakai melalui penghantar3 melainkan dalam distribusi daya itu ada juga medan magnit yang mengelilingi penghantarpenghantar dan medan listrik antara penghantarpenghantar sendiri dan penghantarpenghantar dengan tanah.

& Traf#

& Traf#

Medan listrik dan medan magnet itu mengandung energi yang berpulsa sebesar harga ratarata dari frekuensi yang ! 9 sebesar frekuensi jaringan. $elama keadaan stasi#ner '3 energi dari pembangkit itu disimpan pada traf#3 penghantar dan  pemakai.

$esudah membuka sakelar $ + keadaan '' , generat#r itu tidak menyerahkan daya lagi kepada pemakai3 tetapi generat#r itu tetap memberi energi medan listrik pada  penghantar3 0alaupun energi tersebut hanya sedikit. Pr#ses keseimbangan itu memba0a keadaan energi dari keadaan ' ke keadaan ''3 yang dimulai dengan pr#ses s0ithing + pemutus arus ,.

Jadi dapat dikatakan3 bah0a pr#ses transien adalah pr#ses keseimbangan energi antara dua keadaan stasi#ner yang masingmasing mempunyai muatanmuatan energi yang berbedabeda.

*. KARAKTERISTIK TE4A,4A, 'EBI5

*.1. Kara$erisi$

Tegangan 'ebih Ams#ir ! (eir "

Te#ri yang dapat diterima tentang petir yaitu bah0a a0an terdiri dari daerah  bermuatan p#sitif dan negatif. Pusatpusat muatan ini menginduksikan muatan  berp#laritas berla0anan ke a0an terdekat atau ke bumi. &radien p#tensial di udara antara pusatpusat muatan di a0an atau antara a0an dan bumi tidak seragam tapi gradien tersebar timbul pada bagian k#nsentrasi muatan tinggi.

2imana k#nsentrasi muatan tertinggi dan gradien tegangan tinggi dari a0an ke  bumi3 timbul muatan pelepasan yang seara umum terjadi di a0an. Ketika gradien menapai batas untuk udara3 udara di daerah k#nsentrasi stres tinggi mengi#nisasi atau tembus + break d#0n ,.

Muatan dari pusat muatan mengalir ke dalam kanal teri#nisasi3 mempertahankan gradien tegangan tinggi pada ujung kanal dan melanjutkan pr#ses tembus listrik.

4#rmasi suatu sambaran petir berikutnya adalah tembus listrik pr#gresif pada jalur  busur api lebih keil dari pada tembus listrik sesaat dan k#mplit di udara sepanjang kanal. $ambaran petir ke bumi mulai ketika suatu muatan sepanjang pinggir a0an menginduksikan muatan la0an ke bumi3 seperti diperlihatkan pada gambar !. Lidah arah ba0ah menyebar dari a0an ke arah bumi seperti diperlihatkan pada gambar ". Jika pusat muatan keil3 semua muatan bisa saja dilepaskan selama lidah utama + pil#t leader , terbentuk dan sambaran tidak lengkap. Ketika sambaran lengkap3 muatan keil tampaknya dik#s#ngkan. Akibatnya lidah petir juga terhenti. <egitu pusat muatan baru terbentuk dan lidah petir terbentuk lagi seara epat. <egitu lidah petir mendekati bumi3 sambaran ke arah atas terbentuk3 biasanya dari titik tertinggi di sekitarnya bila lidah petir ke arah atas dan ke arah ba0ah ertemu seperti terlihat pada gambar (.

$uatu hubungan a0an ke bumi terbentuk dan energi muatan a0an dilepaskan ke dalam tanah. Muatanmuatan dapat terinduksi ke jaringan listrik yang ada di sekitar sambaran petir ke tanah. Ialaupun muatan a0an dan bumi dinetralisir le0at jalur a0an ke tanah3 muatan dapat terjebak pada jaringan listrik3 seperti terlihat pada gambar ). <esar muatan yang terjebak ini tergantung pada gradien mula a0an ke bumi dan jarak sambarangan terhadap jaringan. Tegangan terinduksi  pada jaringan listrik dari sambaran ke tempat jauh3 akan menjalar sepanjang  jaringan dalam bentuk gel#mbang berjalan sampai dihilangkan #leh pengurangan + atennuasi ,3 keb##ran3 is#lat#r rusakE peah3 atau arrester ber#perasi. <ila sambaran langsung ke jaringan listrik3 tegangan naik seara epat pada titik k#ntak. Tegangan ini juga menjalar dalam bentuk gel#mbang berjalan dalam dua arah dari titik sambaran3 berusaha menaikkan p#tensial jaringan terhadap tegangan lidah  petir arah ke ba0ah.

Tegangan ini melampaui ketahanan tegangan jaringan terhadap tanah dari is#lasi sistem dan jika tidak ukup dilengkapi dengan pengaman tegangan lebih3 dapat menga0ali kerusakan is#lasi. Kerusakan is#lasi + kegagalan ,3 atau #perasi arrester lebih baik3 akan di bentuk suatu jalur dari ka0at jaringan ke tanah untuk sambaran  petir. 'ni menyempurnakan mata rantai antara a0an dan bumi untuk melepas "F

energi a0an dalam bentuk arus surja. Karena titik hubung jaringan ke tanah makin  jauh dari titik k#ntak sambaran3 sebagian ka0at jaringan dapat membentuk suatu  bagian dan jurus arus petir.

Arrester surja3 dengan karakteristik tembus listrik terk#ntr#l3 l#natan listrik +spark #=er, terjadi pada tegangan di ba0ah ketahanan is#lasi sistem. L#natan listrik yang rendah3 tahanan yang rendah selama arus surja mengalir menyebabkan arrester surja begitu penting dalam sistem distribusi.

Tegangan yang dihasilkan #leh sambaran petir seara karakteristik naik menapai nilai punak seara epat dan kemudian menurun menuju n#l pada laju yang sangat lambat.

Iaktu yang dibutuhkan untuk menapai tegangan punak biasanya beberapa mikr# detik atau kurang. Iaktu ek#r gel#mbang dapat menapai sepuluh atau ratusan mikr# detik. Tegangan pada penghantar jaringan distribusi yang tersambar  petir tidak seragam kenaikannya menuju punak gel#mbang. Ketika lidah

sambaran mendekati penghantar3 terjadi induksi muatan. Ketika lidah ini mendekati penghantar pada keepatan /3"/(F m E mikr#detik3 terjadi kenaikan tegangan induksi.

<ila sambaran petir menapai penghantar3 kenaikan tegangan menjadi lebih epat. Karena arrester yang biasa dipakai pada jaringan distribusi mempunyai tegangan  pengenal yang rendah3 maka bisa saja arrester ber#perasi pada tegangan terinduksi

tersebut.

Jadi perbandingan kenaikan tegangan terhadap ber#perasinya arrester akan lebih rendah pada JTM dari pada JTT. Untuk mengetahui ketahanan tegangan is#lasi terhadap tegangan petir3 dilakukan uji tegangan impuls di lab#rat#rium. <entuk gel#mbang tegangan impuls ini distandarisir +$PLN, 13! 9 )/ mikr#detik3 seperti terlihat pada gambar *3 bentuk gel#mbang dan besar arus sambaran petir juga  ber=ariasi. :al ini juga telah distandarisir untuk gel#mbang arus uji yaitu naik dari n#l menapai nilai punak dalam F mikr#detik dan menurun menapai nilai O  punak dalam !/ mikr# detik sejak a0al.

   ^       

&ambar ! % Muatan sepanjang pinggir a0an menginduksi muatan la0an pada bumi

         

        

             

&ambar " % Lidah petir menjalar ke arah bumi

*.2. Kara$erisi$ Tegangan Sur;a 5ubung

Ketika suatu sakelar dalam rangkaian listrik dibuka atau ditutup akan terjadi suatu transien hubung. :al serupa juga akan terjadi pada JTM atau JTT. K#mbinasi dari kapasitansi3 induktansi dan resistansi JTM seara umum sedemikian rupa sehingga teganga lebih surja hubung yang merusak is#lasi sistem tidak terjadi. Akan tetapi tegangan lebih surja hubung yang dapat merusak is#lasi sistem dapat terjadi akibat dari  pukulan balik ketika pr#ses bukaEtutup +s0ithing, saklar bangka kapasit#r perbaikan fakt#r daya. Pukulan balik yang terjadi pada saat bukaEtutup saklar kapasit#r menunjukkan suatu pemakaian tidak sempurna dari saklar. Mengatasi masalah ini sebaiknya dengan ara mendapatkan saklar yang bebas pukulan balik dan menegah tegangan lebih dari pada men#ba mempr#teksinya.

4err#res#nansi dapat menghasilkan tegangan lebih merusak pada JTM. Tegangan lebih ini tidak benarbenar transien + peralihan , karena bersiklus dan tetap ada dalam peri#de  panjang. Tegangan lebih ini dapat terjadi ketika kapasitansi dienerjais seara hubungan seri dengan kumparan primer dari traf# tanpa beban atau berbeban rendah. 'ni biasanya terjadi ketika pr#ses hubung + s0ithing , sebagai akibat dari suatu pelebur putus atau suatu penghantar JTM putus. Penyelesaian dari masalah ini adalah merubah hubungan  jaringan atau mere=isi #perasi saklar + s0ithing , sehingga tegangan lebih tidak dapat

terjadi. 5ara ini tidak dapat mengamankan is#lasi terhadap tegangan lebih tersebut.

+. PE,4A9A,A, TER5ADAP TE4A,4A, 'EBI5

+.1. PengamanSur;a

dari Saluran Disribusi ! 9ede 'ama ".

Pengaman saluran distribusi menurut met#de lama adalah merupakan pengembangan dari met#da yang digunakan pada saluran transmisi. Ada beberapa met#da pengaman yang digunakan met#da lama ini3 yaitu ka0at tanah3 ka0at netral dan sela batang.

+.1.1. Ka<a Tanah ! O=erhead Sai6s "

Met#da pertama yang digunakan untuk pengaman saluran distribusi adalah ka0at tanah. Met#da ini yang biasanya digunakan pada saluran transmisi3 memerlukan ketahanan impuls is#lasi sangat tinggi. Untuk saluran distribusi hal ini tidak mungkin dipenuhi3 khususnya pada tempattempat peralatan seperti transf#rmat#r. Kriteria utama perenanaan dalam menge=aluasi ka0at tanah adalah pers#alan bak flash o$er  ke tanah. Penggunaan ka0at tanah memerlukan tahanan pentanahan yang sangat rendah untuk setiap struktur dan ketanahan impuls is#lasi yang tinggi. Pada sistem multi gr#unded 3 ka0at netral dihubungkan pada banyak titik tanah3 yang selanjutnya berlaku mempengaruhi arus petir pada seluruh peralatan di saluran. 2an hasilnya tidak seberapa untuk mengamankan saluran dari flash #=er bila arus petir yang besar mengenai transf#rmat#r dan peralatanperalatan.

+.1.2. Ka<a ,eral

2alam hal ini ka0at netral ditempatkan di atas fasa menggantikan kedudukan ka0at tanah. Pers#alan sama yang menakup bak flash o$er  juga tetap terjadi. Penelitian yang telah dilakukan + di Australia , menunjukkan bah0a baik ka0at tanah + di atas ka0at fasa , maupun ka0at netral + di ba0ah ka0at fasa , keduanya meredam sedikit gel#mbang surja. Ka0at netral di atas ka0at fasa ternyata tidak ek#n#mis atau tidak merupakan met#da yang baik untuk melindungi peralatan terhadap sambaran petir.

+.1.%. Sela Baang.

Latar belakang dari met#da ini adalah apabila saluran harus juga flash o$er, maka buatlah ketahanan impuls dari saluran tinggi dan buat pada beberapa titik dari saluran ketahanan impuls yang lebih rendah tersebut yaitu pada sela batang. :al ini memerlukan ber#perasinya pemutus daya +iruit breaker, untuk menghilangkan gangguan )/ :- itu.

Ada beberapa pers#alan dengan sela batang ini pertama adalah jarak sela  batang karena hal ini terutam menentukan flash #=er. 2engan adanya arus (!

gangguan yang besar bunga api pada sela batang + r#d gap , bunga api pada alat tersebut dapat merusak peralatan di sekitarnya.

+.1.). Arreser Pada Tra# Disribusi

Terminal pentanahan arrester dihubungkan dengan terminal traf# dan terminal  pentanahan netral traf# + netral ditanahkan langsung , jika tidak ditanahkan  bersama maka arus surja akan mengalir ke tanah melalui impedansi Q menyebabkan dr#p tegangan pada impedansi tersebut sehingga timbul tegangan tinggi pada kumparan primer traf# karena kumparan sekunder dan tangki mempunya beda p#tensial terhadap tanah maka timbul beda p#tensial di antara keduanya. Jika ditanahkan bersama seperti &ambar F3 maka akan menurunkan dr#p tegangan pada impedansi tersebut. $ehingga menghilangkan beda  p#tensial yang dihasilkan dr#p tegangan pada impedansi tanah3 lihat gambar B.

Jika interk#neksi + s#lid , antara tangki dan titik pentanahan bersama tidak dii-inkan dapat digunakan ela antara titik pentanahan dan netral kumparan sekunder3 lihat gammbar 1/. :al ini menyebabkan arus surja dile0atkan melalui beberapa impedansi pentanahan paralel. 2an bahaya terhadap kerusakan is#lasi diminimalkan 0alaupun dalam k#neksi arus surja besar dan impedansi pentanahan tinggi.

Arrester dipasang pada tiaptiap penghantar baik pada traf# tiga fasa maupun satu fasa untuk sistem  ditanahkan3 lihat gambar 11 untuk seistem delta arrester pada jaringan tidak ditanahkan.

Tegangan pada arrester adalah tegangan fasafasa jika salah satu penghantar mengalami gangguan fasa ke tanah dan arrester tetap harus dipasang tiap fasa. Untuk traf# satu fasa juga memerlukan arrester pada tiap ka0at fasa di sisi  primer seperti ditunjukkan pada gambar 1!.

+.1.0. Arreser (ada SUT9

Penempatan arrester pada jaringan dilaksanakan sebagai berikut %

Arrester sedapat mungkin dipasang pada titik perabangan dan pada ujung ujung saluran yang panjang3 baik saluran utama maupun saluran perabangan3  jarak arrester yang satu dan yang lain tidak b#leh lebh dari )// meter. Jika terdapat kabel tanah sebagai bagian dari sistem3 arrester sebaiknya dipasang  pada ujung kabel. Arrester yang dipasang pada tiap ka0at fasa.

+.1.*. Arreser SKT9

$aluran kabel ba0ah tanah tahan terhadap gangguan petir jika saluran kabel  ba0ah tanah mulai dari generat#r sampai pelanggan. Akan tetapi jika $KTM

digabung dengan $UTM3 maka petir dapat masuk ke $KTM melalui $UTM tiang naik.

Jadi arrester harus dipasang pada tiang naik dan di tiap ka0at fasa.

&ambar 1( % Tegangan pada $KTM akibat sambaran petir pada $UTM

/. KE4A4A'A, PE,4A9A,A, DA, SEBAB&SEBAB,>A.

Pengaman tegangan lebih yang terbaik adalah arrester jika pengaman terpasang tapi alat yang diamankan juga mengalami kerusakan saat terkena sambaran petir baik langsung maupun tidak langsung disebabkan #leh kekurangan3 antara lain %

a. Arrester.

 $ambungan ka0at arrester pada terminal arrester tidak baik + tidak ukup kenang ,

 $ambungan ka0at arrester pada ka0at fasa jaringan tidak baik + tidak ukup kenang ,

 $ambungan ka0at arrester ke terminal tanah arrester tidak baik +tidak ukup kenang,

 $ambungan ka0at pentanahan arrester yang satu dengan ka0at pentanahan arrester lain tidak baik + tidak ukup kenang,.

 $ambungan ka0at pentanahan arrester dengan ka0at batang E batang  pentanahan tidak baik + tidak ukup kenang ,.

 Tahanan pentanahan arrester lebih besar dari 1 #hm.  Jarak arrester terlalu jauh dari traf#.

 Jarak panjang arrester pada tiang yang satu dengan arrester pada tiang yang lain terlalu jauh.

 Arrester tidak bekerja #ptimal3 yaitu 0alaupun tidak ada petir menyambar langsung maupun tidak langsung3 langsung arrester bekerja. Atau juka ada sambaran dan arrester bekerja tapi alat yang diamankan juga rusak3 ini disebabkan #leh jarak elah arrester tidak sesuai atau arrester sudah rusak3 karena itu perlu diganti dengan yang baikEbaru. Jika arrester meledak karena terkena sambaran langsung atau tidak langsung baik pada JTM maupun pada arrester maka berarti arrester tidak dapat bekerja3 tidak dapat merubah dirinya menjadi penghantar lagi jadi arrester harus diganti.

 b. <ila turun +traf#3 is#lat#r3 bushing, #dgapE$parkgap.

 p#sisi dan jarak antara r#d gap pada terminal sekunder traf# &' maupun pada terminal primer traf# distribusi perlu dikembangkan ke p#sisi dan jarak semula yang benar.

 #d gap perlu dibersihkan dari akumulasi k#t#ranEp#lusi bushing % tua3 k#t#r3 retak rambut dan lainlain.

  's#lat#r.

K#t#r3 jadi perlu dibersihkan dari akumulasi k#t#ran E p#lusi. etakEpeah3 perlu diganti.

Traf# %

Traf# sudah tuaEis#lasi kumparan menurun tahanan is#lasinya.

Minyak traf# k#t#r3 banyak mengandung bahan k#nduktif3 endapan karb#n dan uapEair.