Penentuan Faktor Perlindungan (Margin Protection) Arrester dan Simulasi Sambaran Petir Tidak Langsung Dengan Pentanahan

Transformator Menggunakan Berbagai Jenis Arrester

Faktor perlindungan merupakan besar perbedaan antara BIL dari peralatan yang dilindungi dengan tegangan kerja arrester. Penentuan Faktor Perlindungan (FP) ini sangat penting untuk memastikan keandalan arrester. Untuk menentukan nilai FP arrester yang digunakan dalam penelitian ini, maka diambil rumus dari Persamaan (2.18). Langkah – langkah dalam menentukan faktror perlindungan:

1. Menentukan Tegangan Pengenal (UC) Arrester

Tegangan sistem maksimum = 77 kV (pada Tabel 3.3) Tegangan Pengenal (UC) = 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚

√3

= ⁷⁷

√3 kV

= 44,45 kV ≈ 45 kV

2. Tegangan Terminal (UA) Arrester

Tegangan terminal arrester dapat dilihat pada Tabel 2.2 dan diketahui bahwa nilai Tegangan terminal arrester dengan UC 45 kV adalah 163 kV.

3. Tingkat Perlindungan (TP) Arrester Tegangan Kerja (TP) Arrester = UA+ 10%

= 163 kV + 16,3 kV

= 179,3 kV

4. Faktor Perlindungan (FP) = 𝐵𝐼𝐿 𝑃𝑒𝑟𝑎𝑙𝑎𝑡𝑎𝑛−𝑇𝑃 𝐴𝑟𝑟𝑒𝑠𝑡𝑒𝑟

𝐵𝐼𝐿 𝑃𝑒𝑟𝑎𝑙𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑥 100%

= 140−179,3 𝑘𝑉

140 x 100%

= 28 % (dinyatakan aman) 4.3.1 Pentanahan transformator menggunakan arrester IEEE

Setelah mendesain rangkaian menara transmisi Teluk Dalam, Nias maka dapat dilakukan simulasi menggunakan arrester IEEE dengan interval injeksi arus 10 kA – 50 kA memakai pentanahan transformator 1Ω-5 Ω untuk melihat bagaimana fungsi dari arrester dalam mengurangi nilai overvoltage saat sambaran petir terjadi.Tegangan pada terminal transformator dengan petir 10 kA pentanahan 1 Ω dapat dilihat pada Gambar 4.13 dan tegangan pada terminal tranformator dengan injeksi petir 20 kA pentanahan 1 Ω dapat dilihat pada Gambar 4.14

(a) (b)

Gambar 4.13 Tegangan pada terminal transformator dengan petir 10 kA, pentanahan1 Ω saatsambaran petir tidak langsung dengan standar (a) IEC dan (b) CIGREmenggunakan arrester IEEE

(c) (d)

Gambar 4.14 Tegangan pada terminal transformator dengan petir 20 kA, pentanahan 1 Ω saat sambaran petir tidak langsung dengan standar (a) IEC dan (b) CIGRE menggunakan arrester IEEE

Tegangan (kV) Tegangan (kV)

Tegangan (kV) Tegangan (kV)

Tabel 4.6 Tegangan pada terminal transformator setelah pemasangan Arrester IEEE dengan pentanahan transformator 1 Ω– 5 Ω

Arus

Fasa Tegangan pada terminal transformator setelah pemasangan arrester IEEE dengan variabel tahanan

(kV)

0 dibandingkan dengan nilai BIL transformator dengan tujuan apakah arrester IEEE mampu bekerja dengan baik saat overvoltage terjadi pada terminal transformator dengan pentahanan yang dapat dianalisa pada Gambar 4.15

Gambar 4.15 Chart Perbandingan tegangan pada terminal transformator dengan arrester IEEE menggunakan tahanan trafo saat injeksi arus 10 – 50 kA dengan nilai BIL transformator

Tabel 4.6 Tegangan pada terminal transformator setelah pemasangan (lanjutan) Arus

Fasa Tegangan pada terminal transformator setelah pemasangan arrester IEEE dengan

variabel tahanan (kV)

Tegangan (kV) Tegangan (kV)

Pada Gambar 4.15 terlihat bahwa nilai sambaran petir menggunakan Standar IEC lebih tinggi dibandingkan Standar CIGRE. Perbedaan paling jauh berada saat injeksi petir 50 kA dimana nilai perbedaan kedua tegangan sebesar 30 kV. Dalam simulasi ini dinyatakan arrester IEEE berhasil melindungi transformator karena nilai tertinggi saat injeksi arus 50 kA masih berada dibawah nilai BIL trafo.

4.3.2 Pentanahan transformator menggunakan arrester Karbalaye

Menggunakan rangkaian menara transmisi Teluk Dalam, Nias maka dilakukan simulasi menggunakan arrester Karbalaye dengan interval injeksi arus 10 – 50 kA memakai pentanahan transformator 1Ω -5 Ω untuk melihat bagaimana fungsi dari arrester dalam mengurangi nilai overvoltage saat sambaran petir terjadi. Software ATP EMTP digunakan untuk mendapatkan nilai peak pada fasa R terminal transformator seperti yang tertera pada Gambar 4.16 dan Gambar 4.17

(a) (b)

Gambar 4.16 Tegangan pada terminal transformator dengan petir 10 kA, pentanahan 1 Ω saat sambaran petir tidak langsung dengan standar (a) IEC dan (b) CIGRE menggunakan arrester Karbalaye

Tegangan (kV) Tegangan (kV)

(c) (d)

Gambar 4.17 Tegangan pada terminal transformator dengan petir 20 kA, pentanahan 1 Ω saat sambaran petir tidak langsung dengan standar (a) IEC dan (b) CIGRE menggunakan arrester Karbalaye

Tabel 4.7 Tegangan pada terminal transformator setelah pemasangan Arrester Karbalaye dengan pentanahan transformator 1 Ω– 5 Ω

Arus

Fasa Tegangan Pada Terminal Transformator Setelah Pemasangan Arrester Karbalaye dengan Variabel

Tahanan (kV) berubah

3.3/77.5 mendapatkan tahanan pentanahan. Nilai pada fasa R diambil untuk dianalisa pada Tabel 4.7 (lanjutan)

Fasa Tegangan Pada Terminal Transformator Setelah Pemasangan Arrester Karbalaye dengan Variabel

Tahanan (kV) berubah

1Ω 2Ω 3Ω 4Ω 5Ω

grafik tegangan. Perbandingan nilai fasa R pada saat injeksi arus petir dengan Standar IEC dan CIGRE 10 – 50 kA dibandingkan dengan nilai BIL transformator dengan tujuan apakah arrester Karbalaye mampu bekerja dengan baik saat overvoltage terjadi pada terminal transformator dengan pentahanan yang dapat dianalisa pada Gambar 4.18

Gambar 4.18 Chart perbandingan tegangan terminal transformator dengan arrester Karbalaye pada arus 10 – 50 kA menggunakan pentanahan trafo 1 Ω Pada Gambar 4.18 terlihat bahwa nilai sambaran petir menggunakan Standar IEC hampir sama nilainya dengan Standar CIGRE. Perbandingan paling jauh terlihat saat injeksi arus petir 30 kA nilai tegangan dengan Standar CIGRE lebih tinggi dibandingkan Standar IEC. Dalam simulasi ini dinyatakan arrester Karbalaye berhasil melindungi transformator karena nilai tertinggi saat injeksi arus petir 50 kA masih bernilai dibawah BIL trafo.

4.3.3 Pentanahan transformator menggunakan arrester Micaela

Menggunakan rangkaian menara transmisi Teluk Dalam, Nias maka dilakukan simulasi menggunakan arrester Micaela dengan interval injeksi arus 10 kA – 50 kA

Tegangan (kV) Tegangan (kV)

Tegangan (kV) Tegangan (kV)

memakai pentanahan transformator 1Ω -5 Ω untuk melihat fungsi dari arrester dalam mengurangi nilai overvoltage seperti tertera pada Gambar 4.19 dan 4.20

(a) (b)

Gambar 4.19 Tegangan pada terminal transformator dengan petir 10 kA, pentanahan 1 Ω saat sambaran petir tidak langsung dengan standar (a) IEC dan (b) CIGRE menggunakan arrester Micaela

(c) (d)

Gambar 4.20 Tegangan pada terminal transformator dengan petir 20 kA, pentanahan 1 Ω saat sambaran petir tidak langsung dengan standar (a) IEC dan (b) CIGRE menggunakan arrester Micaela

Tabel 4.8 Tegangan pada terminal transformator setelah pemasangan Arrester Micaela dengan pentanahan transformator 1 Ω– 5 Ω

Arus

Fasa Tegangan Pada Terminal Transformator Setelah Pemasangan Arrester Micaela dengan Variabel

Tahanan (kV) berubah

T -350,46 -347,57 -344,48 -347,57 -347,57 tegangan. Perbandingan nilai fasa R pada saat injeksi arus petir dengan Standar IEC dan CIGRE 10 kA – 50 kA dibandingkan dengan nilai BIL transformator dengan tujuan apakah arrester Micaela mampu bekerja dengan baik saat overvoltage terjadi seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.21

Arus

Fasa Tegangan Pada Terminal Transformator Setelah Pemasangan Arrester Micaela dengan Variabel

Tahanan (kV) berubah

1Ω 2Ω 3Ω 4Ω 5Ω

Gambar 4.21 Chart perbandingan tegangan terminal transformator menggunakan arrester Micaela pada arus 10 – 50 kA dengan pentanahan trafo 1 Ω Pada Gambar 4.21 terlihat bahwa nilai sambaran petir menggunakan Standar IEC bernilai fluktuatif dengan Standar CIGRE. Bahkan saat injeksi arus 50 kA, nilai standar CIGRE lebih tinggi dibandingkan standar IEC. Dalam simulasi ini dinyatakan arrester Karbalaye tidak berhasil melindungi transformator karena nilai lebih tegangan (overvoltage) lebih tinggi dibandingkan nilai BIL transformator. Hal ini mendukung penelitian Micaela dan Pincenti yang menyatakan bahwa model arrester ini merupakan model penyederhanaan arrester model IEEE dengan R yang dihilangkan sehingga lebih terkonsentrasi pada saluran tegangan tinggi dan ekstra tinggi. Untuk menghitung tegangan sistem rendah dan menengah, maka dibutuhkan formula lain yang perlu ditambahkan dalam perhitungan.

0

BAB 5