FINAL-ForUM Distrtibusi - Presentasi Petir-A

(1)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Gedung Kerjasama PLN-ITB – Jl.Ganesha 10 Bandung 40132 – Tel/Fax. 022 2500995 – [email protected]

Sistem Proteksi Petir &

Grounding pada Jaringan

Distribusi Tenaga Listrik di

PT PLN (Persero) - Indonesia

Kasus ; APJ Bogor

dan APJ Depok

(2)

Pembicara :

Dr.Ir. Reynaldo Zoro

Lab.Teknik Tegangan & Arus Tinggi – Sekolah

Teknik Elektro & Informatika - ITB

Riwayat Pendidikan:

1975 - S1 Teknik Tenaga Listrik ITB

1982 - S2 Tek.Teg. Tinggi – TU Munich – Jerman

1990 – S2 Tek.Teg. Tinggi – FPS ITB

(3)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

3 Karir Pendidikan & Professional

:

1978 – Staff Dosen Sekolah Teknik Elektro dan

Informatika (STEI) ITB – Kelompok Keilmuan

Ketenagalistrikan ( Power Engineering

Research Division)

1992 – Kepala SPP-ITB Gn.Tangkuban Perahu

1995 – Direktur Perusahaan milik ITB

2002 – Ketua HALTI

2003 – Ketua Lab.Teknik Tegangan Tinggi ITB

2006 – Member of Chairman of Power Engineering

Division of STEI – ITB

Jabatan Professional :

1996 – Angg. Tim Standarisasi DLPE-ESDM

1996 – Anggota CIGRE – France

1996 – Angg. Tim Stand. IEC TC-81

2000 – Angg. Badan Stand.Nasional utk IEC

(4)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Pengenalan

tentang Petir

Fenomena,Karacteristik &

Sistem Deteksi Petir

(5)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

5 Petir pada

masyarakat modern

dan fenomena petir di

daerah tropis

(6)

Lightning on modern society?

Production Function :

Man Power and Equipment,

Safety, Security and

reliability

Infrastructure

Facilities, Electric Power,

Telecommunication, Data

Processing , Instrumentation,

Control

CB Cloud

Modern Society

Single

Simultaneous

Panic

Catastrophic

Damage

Destructions

Lightning

Characteristics

PREVENTION

(7)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

7 Latar belakang



Indonesia berada di khatulistiwa dengan

aktivitas 100 sampai 200 hari-guruh per tahun.



Makin banyak peralatan berbasis komponen

elektronik dan mikroprosesor sehingga sangat

rentan terhadap LEMP (Lightning

Electromagnetic Pulse)



Karakteristik petir di Indonesia yang berbeda

dengan karakteristik petir di luar negeri



Informasi Sistem Proteksi Petir dan Sistem

Deteksi Petir



Target mudah bagi sambaran petir karena

strukturnya yang tinggi dan pada lokasi yang

terbuka.

(8)

SAMBARAN

LANGSUNG

SAMBARAN TIDAK

LANGSUNG

•Induksi

•Konduksi

•Elevasi Tegangan

•Vessel

•Tower

•Stack

•Kabel

•Bangunan

•Rigs Minyak

•Lapangan Golf

• Listrik

• Telekomunikasi

• Komputer dan Jaringan

• Instrumen dan Kontrol

seperti, DCS, CCTV, dll...

• Sistem Grounding dan Bonding

Ancaman petir pada masyarakat

modern

(9)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

9 Fenomena petir di

daerah tropis

(10)

Proses terbentuknya awan petir



Dibutuhkan udara naik (Up-draft) keatas

akibat pemanasan permukaan tanah atau

sifat orografis permukaan tanah



Dibutuhkan partikel aerosol (mengambang)

yang hygroskopis (menyerap air) dari garam

laut atau partikel industri yang naik bersama

up-draft



Dibutuhkan udara lembab yang naik keatas

untuk pembentukan partikel es (hailstone) di

awan

(11)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

11

0 2,0

5,0

7,5

10,0

12,5

15,0

28

0 -30

0 _C

t

KM

Pembentukan sel bermuatan listrik pada

awan petir

(12)

Pembentukan badai petir dan

ionisasasi natural



Sebagai hasil

dari proses

elektrifikasi

dalam awan,

akan terbentuk

kuat medan

listrik quasi-statis

antara awan dan

permukaan

(13)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

13 Pelepasan muatan listrik dari awan



Begitu ujung lidah

petir bergerak

mendekat ke

tanah, kuat

medan listrik

pada ujung-ujung

struktur diatas

tanah akan

meningkat dan

terjadi ionisasi

udara yang

menuju ke awan

(14)

Bagaimana petir menyambar?



Leader & streamer

bertemu pada

lompatan akhir,

sekitar 50 meter



Return stroke terjadi

melalui jalur yg

sudah terionisasi



Total muatan yang

dipindahkan pada

sambaran balik

sekitar 5 -200

coulomb dalam 0.05

-1.5 detik



Petir ikutan akan

melalui jalur yang

sama

(15)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

15 MUATAN POSITIF

PETIR

PENGHUBUNG

PUSAT MUATAN NEGATIF PADA

AWAN BERMUATAN

r

LIDAH PETIR DENGAN

INTI PLASMA

(16)

INTI PLASMA

LIDAH PETIR

RETURN STROKE

PEMBUNGKUS MUATAN

WAKTU

Return stroke setelah lidah pelopor

mencapai tanah

(17)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

17 Downward

Leader

Return Stroke

Connecting

Upward Leader

Strike!

Stepped

Leader

(18)

(19)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

19

Hari Guruh

(20)

Hari guruh (Thunderstormdays)



Isokeraunic level (IKL) ini dipetakan oleh

badan meteorologi dunia (WMO)dan juga

oleh Badan Meteorologi, Klimatologi dan

Geofisika (BMKG) Indonesia



Hari guruh maksimum di beberapa negara :

–

Eropa

: 30 hari guruh

–

Amerika

: 100 hari guruh

–

Jepang

: 80 hari guruh

–

Korea

: 80 hari guruh

–

Australia

: 80 hari guruh

(21)

(22)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Kerapatan Sambaran

Petir

(23)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

23

(24)

(25)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

25 Karakteristik Petir

(26)

Beberapa Cara mendapatkan

karakteristik petir

1. Observation in situ : Natural Lightning

2. Triggered Lightning : Rocket Initiated

Lightning

3. Laboratory : Long Sparks

4. Electromagnetic Measurement :

Lightning Detection or Location System

(27)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

27 Stasiun Penelitian Petir ITB

(28)

Penelitian

Air Terminal ESE

di SPP Gunung

Tangkuban Perahu ( 2 tower )

Di foto dari jarak 1000 meter

(29)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

29 Triggered Lightning & Natural

Lightning

(30)

Pengukuran Karaketristik Petir

dengan Roket berkawat

High speed rocket (> 150 m/s)

800 m wire coil

Real Lightning Tests: Cachoeira Paulista Brazil

ESE

air

terminal

test

(31)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

31

(32)

Jaringan Deteksi Petir

Nasional



Sejak tahun 1995 telah digunakan teknologi

Lightning Positioning and Tracking System

(sistem penentu dan pelacak petir - LPATS)

dari Amerika di Indonesia dengan teknik

Time of Arrival



Teknologi tersebut dinamakan dengan

Jaringan Deteksi Petir Nasional (JADPEN).

JADPEN adalah sistem yang

mengumpulkan dan mengolah informasi

petir di Indonesia.

(33)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Cara menentukan posisi yang

tepat dari sambaran petir

t

₁

,

d

₁

t

₂

, d

₂

t

₃

, d

₃

RR1

RR2

RR3

JADPEN

(34)

(35)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

KONFIGURASI UMUM JADPEN

JADPEN

SATELIT Bengkulu Sukabumi Yogyakarta P. Karimun Jawa Pekalongan Denpasar Banjarmasin VSAT HUB Cipete Jakarta Switch Prosesor

NETMON

TIS

NETMON

T I S

: NETWORK MONITOR

: TELECOMMUNICATION INTERFACE SYSTEM

P. Pabelokan

CENTRAL ANALYZER

(36)

The Future Indonesian

Lightning Detection Network

(JADPEN)

(37)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

ZOOMING

SESUAI YANG

DIINGINKAN

WINDOW Ke 2

WINDOW Ke 3

CONTOH TAMPILAN ALWS

(38)

KARAKTER IMPULS PETIR

Tegangan dan

Kecuraman tinggi

- di/dt

Arus Petir - i

50 kA

Waktu Naik

Cepat

=======>

f

_TINGGI

Ekor

Panjang

==> f

_RENDAHI

ENERSI TINGGI

(39)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Studi & Evaluasi

Sistem Proteksi Petir

pada SUTM

Penggunaan Kawat Tanah,

Pemasangan, Pemilihan Arrester

dan Sistem Grounding

(40)

Objek Studi



SUTM 20 kV Penyulang Kapur dan

Penyulang Beton dari Gardu Induk (GI)

Serpong, dibawah operasi Unit Pelayanan

Jaringan (UPJ) Sawangan, Area Pelayanan

Jaringan (APJ) Depok.



SUTM 20 kV Penyulang Hutan dan

Penyulang Rimba dari GI Bunar, dibawah

operasi UPJ Leuwi Liang, APJ Bogor,

(41)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Kondisi Eksisting

Saluran Udara

Karakteristik Petir dari Data

Petir (JADPEN) Kondisi Teknis

(42)

(43)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Pengambilan Data



Ada dua macam kriteria pengamatan. Untuk

statistik arus puncak, dan statistik

sambaran berulang dilakukan pengamatan

pada keseluruhan daerah

–

Waktu Pengamatan : 1 Januari 1999 sampai

dengan 31 Oktober 2002 (46 bulan)

–

Titik Tengah Pengamatan : -6.5229 S 106.6817 E

(44)

Pengambilan Data



Sedangkan untuk statistik harian dan

bulanan, kerapatan sambaran dan peta

sambaran dilakukan pengamatan per

penyulang

–

Waktu Pengamatan : 1 Januari 1999 sampai

dengan 31 Oktober 2002

–

Luas Daerah Pengamatan : 30 km x 30 km

–

Titik Tengah Pengamatan :



Penyulang Kapur dan Penyulang Beton : -6.4147 S

106.7010 E



Penyulang Hutan : -6.6066 S 106.5259 E



Penyulang Rimba : -6.4376 S 106.5417 E

(45)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

45

(46)

(47)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Flash Density Penyulang Hutan



Penyulang

Hutan, APJ

Bogor



Ng = 14.21

sambaran/

km

2 _/thn

(48)

Peta Sambaran Petir

(49)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Variansi Bulanan

(50)

Statistik Harian

(51)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Statistik Harian

(52)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Kondisi Eksisting

Saluran Udara

Kondisi Eksisting Sistem

Proteksi Petir yang Terpasang

pada Jaringan dan Trafo

(53)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Survei Lapangan



Mengetahui existing kondisi inventarisasi peralatan

pada jaringan tegangan menengah yang meliputi :

pencatatan dan pemotretan jenis isolator di tiang,

jenis arrester, jenis trafo, konduktor, jenis sistem

pentanahan yang dipergunakan, cara pentanahan

kawat tanah, tiang kabel naik, PMT (Load Break

Switch), recloser dan lainnya



Pengukuran jarak, tinggi dan lebar objek-objek

(pohon atau bangunan) di sepanjang SUTM.



Pemotretan instalasi peralatan di SUTM.



Pengukuran koordinat tiang dengan unit GPS

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

(67)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Berdasarkan Data Gangguan akibat

Sambaran Petir

(68)

Gangguan “Sure

Lightning”

(69)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Gangguan yang berkorelasi

dengan sambaran petir

(70)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Sumber Gangguan

pada Jaringan

Tegangan Menengah

& Transformator

(71)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Gangguan Akibat Petir

pada SUTM



Jumlah gangguan pada saluran udara di

dekati dengan jumlah flashover pada

isolator akibat tegangan lebih yang

ditimbulkan oleh sambaran petir



Dinyatakan dalam lightning performance =

gangguan/100km/tahun



Setiap flashover belum tentu menyebabkan

gangguan, tetapi akan menurunkan

performance saluran (seperti penuaan /

aging pada isolator)

(72)



Sambaran petir dibagi dua, yaitu sambaran

langsung dan tidak langsung



Sambaran langsung adalah sambaran yang

mengenai struktur saluran seperti kawat

tanah, kawat phasa atau tower



Sambaran tidak langsung adalah sambaran

ke tanah di dekat saluran yang

menginduksikan tegangan lebih pada

saluran tersebut

Gangguan Akibat Petir

pada SUTM

(73)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi



Back Flashover : flashover pada isolator

karena tegangan lebih yang ditimbulkan

sambaran langsung ke kawat tanah atau

tower



Shielding Failure Flashover : flashover

pada isolator karena tegangan lebih yang

ditimbulkan sambaran langsung ke kawat

phasa



Induced Flashover : flashover pada

isolator karena tegangan lebih yang

ditimbulkan sambaran tidak langsung

Gangguan Akibat Petir

pada SUTM

(74)

Shielding

Failure

Flashover

Back

Flashover

Induced

Over voltage

(75)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Direct Strikes :

Shielding by Nearby

Structure or Trees

(76)

Indirect Strokes :

Induced Over voltage

(77)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Grounding Disatukan :

Arrester, Titik Netral Trafo &

Kawat Tanah

(78)

Aresster pada TM & TR :

(79)

(80)

(81)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Petir pada jaringan

listrik

(82)

(83)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

(84)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Sistem Proteksi SUTM

Terhadap Gangguan

(85)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Parameter Petir



Kerapatan sambaran :

Number Flash to Ground (Ng) atau Ground

Flash Density (GFD)



Arus Puncak (kA)



Bentuk Gelombang : waktu muka, waktu

punggung, time to rise, panjang gelombang

(86)

Parameter Saluran



Isolator : Basic Insulation Level (BIL) dan

CFO (Critical Flashover), bentuk atau tipe,

bahan



Konfigurasi kawat : kawat phasa, kawat

tanah, kawat netral



Tiang : tinggi, bentuk, bahan



Kawat : diameter, jari-jari, bahan, type



Grounding : R

_dc

, Z

_impulse

, soil resistivity, type

(87)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Parameter Saluran



Arrester : span arrester, line arrester,

lightning arrester



Faktor perlindungan : komposisi struktur

atau pohon di sepanjang saluran



Kondisi lingkungan : topografi, letak,

ketinggian, polutan, kelembapan,

penggaraman, lumut, cuaca, iklim

(88)

Sambaran Langsung



Untuk saluran tanpa sistem proteksi sama

sekali (kawat tanah, arrester), daerah

sambaran petir = jumlah gangguan

(flashover/100km/thn) = N



Untuk saluran dengan sistem proteksi,

jumlah gangguan adalah fungsi probabilitas

distribusi arus puncak minimal yang

(89)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Sambaran Tidak Langsung



Ancaman gangguan pada SUTM 80%

akibat induksi dan 20% akibat

sambaran petir langsung



Pemakaian kawat tanah mengurangi

kemungkinan flashover karena induksi

sebesar



1 kawat tanah sampai 33%



2 kawat tanah sampai 66%

(90)

Tingkat Isolasi Saluran



BIL : 90% withstand, 10% flashover



CFO : 50% withstand, 50% flashover



Dipengaruhi oleh :

–

Kondisi atmosfer termasuk kondisi udara,

kelembaban, curah hujan, dan pengotoran

isolatir krn lingkungan & atmosfer.

–

Polaritas dan tingkat kenaikan tegangan

–

Faktor fisik seperti bentuk isolator, bentuk

logam, susunan isolator (disusun vertical,

horizontal atau dengan sudut tertentu)

(91)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Sudut Lindung



Pada dasarnya pada kasus tegangan

menengah kawat tanah tidak dirancang untuk

melindungi kawat phasa, namun lebih banyak

berperan dalam mereduksi tegangan induksi



Semakin dekat kawat tanah ke kawat phasa,

semakin besar faktor perlindungan kawat tanah



Namun keberadaannya dengan sudut lindung

45 o

atau lebih kecil, dapat mengurangi

sambaran langsung

(92)

(93)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Perhitungan Angka

Gangguan SUTM Akibat

Petir : Kondisi Eksisting

dan Alternatif

Peningkatan

(94)

Rekapitulasi Perhitungan

Gangguan : Kondisi Eksisting

(95)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

(96)

Rekapitulasi Perhitungan

Gangguan : Improvement

(97)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Presentase

(98)

Rekapitulasi

(99)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

(100)

Kondisi Eksisting



Terdapat isolator yang berlainan

jenis/type dalam satu tiang. Perbedaan

jenis isolator ini tentunya dapat

membuat BIL isolator berbeda.

Flashover dapat terjadi pada isolator

yang mempunyai BIL terendah

(101)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Kondisi Eksisting



Beberapa peralatan dan instalasi pada

saluran masih belum dilengkapi arrester

atau arrester dalam kondisi rusak dan

grounding arrester yang menggantung

(tidak terhubung ke tanah). Hal ini terlihat

pada tiang LBS dan pada beberapa tiang

awal (kabel).



Tanpa arrester, tegangan lebih akan terjadi

ada jointing kabel atau isolator LBS yang

berbeda jenis dengan isolator saluran.

(102)

(103)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Kondisi Eksisting



Pemasangan arreter yang kurang baik

di tiang yang tersambung ke kabel

(umumnya tiang awal).



Lead arrester terlalu panjang dan

(104)

(105)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Kondisi Eksisting



Pemasangan arreter yang kurang baik di

tiang yang terdapat trafo dan fuse cut off.

Lead arrester terlalu panjang sehingga tidak

proteksi fuse cut off itu sendiri



Kabel grounding trafo dan arrester dipisah.

Pemisahan kabel grounding ini dapat

menyebabkan back-flashover di trafo.

(106)

(107)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Kondisi Eksisting



Andongan kawat phasa yang rendah,

yang biasanya disisipi tiang penumpu

dengan isolator kecil



Tiang utama dan tiang penumpu yang

miring



Cleareace atau right of way yang tidak

benar, karena saluran masih tertutup

atau oleh dahan pepohonan

(108)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

(109)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Perbaikan Tanpa Penambahan

atau Instalasi Sistem Proteksi

Petir Baru



Isolator-isolator pada tiang harus sejenis atau

mempunyai BIL yang sama.



Mengganti arrester yang rusak serta memperbaiki

grounding arrester yang tidak benar



Lead arreter sebaiknya sependek mungkin baik

pada tiang yang terdapat kabel, maupun pada tiang

yang terdapat trafo dan fuse cut off.



Kabel grounding trafo dan arrester sebaiknya

menyatu atau tidak terpisah.



Memperbaiki andongan kawat yang rendah,

dengan menarik kawat dan mengganti isolator

menjadi isolator tarik atau dead end

(110)

Perbaikan Dengan Penambahan

atau Instalasi Sistem Proteksi

Petir Baru

Peningkatan Terhadap Sambaran Langsung



Pemasangan kawat tanah (di atas saluran

atau di bawah saluran) dengan tahanan

tanah yang sekecil mungkin



Pemasangan arrester yang lebih rapat

(jumlah gawang antar arrester diperkecil)

(111)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Perbaikan Dengan Penambahan

atau Instalasi Sistem Proteksi

Petir Baru

Peningkatan Terhadap Sambaran Tidak

Langsung



Mempertinggi tingkat isolasi baik isolator

dan bila perlu tiangnya



Meningkatkan jumlah arrester pada jumlah

gawang tertentu



Menambah arrester pada tiang-tiang yang

isolatornya mempunyai BIL yang rendah



Menambahkan kawat tanah (dapat di atas

(112)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

(113)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

(114)

(115)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Perbaikan Perilaku Petir

(Lighting Performance)

Pada SUTM 20 kV dengan

Cara

Pemasangan Kawat

Pelindung*

*) dari PT PLN (Persero)

Unit Distribusi Cabang Depok

(116)

Gambar Sketsa Pelindung Petir

Keterangan :

1. Kawat Pelindung Petir

2. Rangka Penyangga type “A”

1

(117)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

(118)

Evaluasi Data Gangguan Penyulang Kapur

Bulan

Kali

Gangguan

2001

(sebelum)

Kali

Gangguan

2002

(sebelum)

Kali

Gangguan

2003

(setelah)

Januari

9

19

6 Pebruari

16

8

5 Maret

15

5 April

15

12

5 Mei

13

4

3 Juni

8

10

2 Juli

5

7

2 Agustus

2

9

1 September

7

11

2 Oktober

17

7

3 November

4

21

2 Desember

6

13

3 Jumlah

117

136

39

(119)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

(120)

Lightning Arrester



Arrester dipasang harus sesuai dengan

spesifikasi.



Pemasangan arrester diprioritaskan pada

saluran utama sedemikian rupa sehingga

sebaran posisi arrester merata.



Arrester harus dipasang vertikal dan ditanahkan

melalui pole.



Line atau distribution arresters berfungsi sebagai

pemotong tegangan lebih dan sekaligus sebagai

alat proteksi untuk mencegah flashover dan

interupsi pelayanan daya.



Disarankan untuk mengetanahkan surge

arrester yang terpasang di saluran 20 kV melalui

konduktor daripada melalui tubuh pole, agar

tegangan proteksi arrester mendekati U

_disch

(121)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Pemilihan dan Jarak Lindung

Arrester

Untuk tegangan Sistem 20 kV

I. Pemilihan arrester

1. Tegangan kerja arrester

:

U

_A

= Tegangan rms phasa ke phasa x 1.10 x koefisien pentanahan

U

_A

= 20 x 1.10 x 0.8 = 17.6 utk system yg ditanahkan langsung

U

_A

= 20 x 1.10 x 1 = 22.2 kV utk system yg ditanahkan tidak langsung

Lihat table characteristics of LA, ambil tegangan kerja arrester 25 kV

2. Arus nominal

:

tegangan system 20 kV < 70 kV, maka I

_n

= 5 kA, kelas

heavy atau light duty

3. Tegangan percikan frekuensi jala-jala

Menurut standard Inggris (B.S) : Tegangan percikan frekuensi jala-jala

minimum = 1.6 x 20 = 32 kV

Menurut standard IEC : Tegangan percikan frekuensi jala-jala minimum =

1.5 x 20 = 30 kV (masih lebih kecil dari existing LA 40 kV

– Cooper)

(122)

4. Tegangan kerja impuls arrester

lihat table 3 Maximum Impulse Sparkover Test Voltage untuk

kelas 5 kA, U

_LA

= 80 kV (existing LA 39 kV, lebih baik)

5. Tegangan sisa arrester

Lihat table 4 Maximum Residula Voltage utk kelas 5 kA,

U

_R

= 64 kV

6. Arus pelepasan maksimum arrester

Lihat table point III.6, utk kelas 5 kA : I

_max

= 65 kA

II. Jarak lindung arrester

BIL trafo < 500 kVA  U

_T

= 110 kV

di/dt = 30 kA/



s (local) ; v = 300 m/µs



= 300 ohm (rata-rata)

dU/dt =



. di/dt = 300.30 kV/dt

maka :

(123)

(124)

(125)

(126)

Dimana :



dan



L = jarak lindung maksimum

dari

posisi LA ke peralatan

yang

diproteksi [m]



U

_T

= tegangan BIL peralatan, missal trafo [kV]



U

_A

= tegangan pengenal arrester [kV]



V = kecepatan rambat gelombang : di udara 300 [m/



s], di

kabel 300/



_{r [}

m/



s]





= impedansi surja : hantaran udara 200 – 500 ohm, kabel 30

– 80 ohm



dU/dt = kecuraman gelombang tegangan datang [kV/



s]

dt

di

dt

dU

_

_

L

V

dt

dU

2 U

U

L



T



A

(127)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Gambar Jarak Lindung

Arrester

(128)

Gambar Jarak Lindung

Arrester

(129)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Instalasi

LA pada

(130)

Instalasi Lead Grounding LA

dan Grounding Trafo

(131)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

PEMILIHAN DAN LETAK

ENANGKAP PETIR



Terminal pentanahan dari penangkap petir harus dihubungkan

ke tangki trafo atau armoured kabelmencegah kenaikan

tegangan akibat perbedaan induktansi lead penangkap petir

alat yang diindung.

R

EA

(132)

Spesifikasi LA



Tegangan kerja arrester (Nominal Voltage Arrester), UA = 20 kV



Arus pelepasan nominal (Nominal Discharge Current), In = 10 kA



Kelas distribusi arrester (Arrester Distribution Class) : Jenis arrester

yang direkomendasikan adalah yang mempunyai kelas Heavy Duty

Arrester.



Tegangan percikan frekuensi jala-jala minimum (Power Frequency

Spark Over Voltage), UPFOV = 31.5 kV



Tegangan Percikan Impuls Maksimum (Maximum Impuls Spark Over

Voltage), U

LA

= 76 kV



Tegangan sisa arrester (Maximum Residual Voltage), U

R

= 76 kV



Arus pelepasan maksimum arrester (Maximum Discharge Current),

Imax = 100 kA



Tegangan potong maksimum (Maximum Cut Off Voltage),

U

MCOV

= 17 kV



Jarak lindung arrester maksimum, L = 1.48 m (adalah jarak maksimum

lead arrester ke alat yang dilindungi atau ke sambungan kabel dengan

(133)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Sistem Grounding

Gardu Tiang

(134)

Grounding



Di dalam proteksi petir untuk SUTM semakin kecil

tahanan pentanahan (Impuls) maka akan semakin

baik terutama sekali untuk sistim SUTM yang

menggunakan kawat tanah. Semakin kecil tahanan

pentanahan

maka

kemungkinan

terjadinya

flashover akan semakin kecil.



Jenis grounding untuk tiap tiang agar diperoleh

tahanan tanah yang baik dapat berupa: batangan

(rod) atau pipa dari bahan besi atau ring dari kawat.

(135)

(136)

Natural

Grounding



Metoda pentanahan dengan

memanfaatkan struktur

pondasi tower



Tulang beton fondasi dapat

dimanfaatkan sebagai

elektroda grounding



Elektroda dalam beton

menghasilkan impedansi

grounding lebih kecil dari

pada elektroda yang ditanam

langsung



Awet, bebas perawatan, juga

(137)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Observasi

Sambaran Petir di

SUTM

(138)

Observasi Sambaran

Petir



Memasang lightning event counter dan

alat ukur pita magnetik pada lead

grounding lightning arrester dan line

arrester



Memasang lightning flash counter



Memasang on/off counter



Memasang kamera dan video recorder

(139)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Instalasi

APM &

(140)

(141)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Sistem monitoring (APM &

LEC)

APM

LEC

(142)

(143)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Pembacaan APM Kasus 18

Januari 2005 di Tiang P.BTN 61



Untuk kasus sambaran petir di SUTM

20 kV Penyulang Beton, 1 unit APM

dipasang pada bagian bawah

terminasi down conductor N2XSY 50

mm

2 dari Line Arrester. APM tersebut

dipasang pada tanggal 8 Januari 2005

dan diambil pada tanggal 18 Januari

2005 dengan LEC yang mencacah 1

(perubahan counter 002 menjadi 003).

(144)

(145)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Hasil Pembacaan

(146)

Penempatan Alat di Penyulang

Kapur

(147)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Hasil Rekaman

Video

Petir di Penyulang Kapur, 27

Januari 2005, pukul 17.00 WIB

(148)

(149)

(150)

(151)

(152)

(153)

(154)

(155)

(156)

(157)

(158)

(159)

(160)

(161)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Flashover on power

lines

(162)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Sistem Proteksi Petir

pada SUTM di daerah

dengan kerapatan

(163)

Laboratorium Teknik Tegangan dan Arus Tinggi

Kerapatan Kejadian Petir tahun 2001

(164)

Extended Pole

            

















       