• Tidak ada hasil yang ditemukan

Arrester dan pada 20 kv

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "Arrester dan pada 20 kv"

Copied!
32
0
0

Teks penuh

(1)

Arrester pada 20 kv BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Gardu distribusi merupakan salah satu komponen dari suatu sistem distribusi yang berfungsi untuk menghubungkan jaringan ke konsumen atau untuk mendistribusikan tenaga listrik pada konsumen tegangan menengah maupun konsumen tegangan rendah. Sehingga gardu distribusi termasuk komponen terpenting dalam suatu sistem distribusi. Komponen terpenting pada gardu distribusi adalah trafo. Trafo tersebut berfungsi sebagai penurun tegangan (step down transformer), yang menurunkan tegangan 20 kV (tegangan menengah) menjadi 400/230 V (tegangan rendah). Karena trafo terhubung dengan saluran udara 20 kV dan penempatannya di tempat terbuka sehingga pada trafo dapat terjadi gangguan tegangan lebih akibat sambaran petir secara langsung atau sambaran petir tidak langsung (induksi). Sambaran petir akan menimbulkan tegangan lebih yang tinggi melebihi kemampuan isolasi trafo sehingga dapat menyebabkan kerusakan isolasi yang fatal. Untuk mencegah terjadinya hal tersebut maka setiap pemasangan trafo distribusi 20 kV pada setiap gardu distribusi selalu dilengkapi dengan lightning arrester. Pemasangan lightning arrester pada setiap gardu berbeda penempatan atau kedudukannya. Penempatan lightning arrester dapat mempengaruhi kinerja lightning arrester tersebut dalam memproteksi trafo dan peralatan lainnya pada gardu distribusi.

1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan

(2)

1. Syarat untuk memenuhi pelaksanaan proyek akhir pada jurusan teknik elektro program diploma di sekolah tinggi teknik PLN

2. Untuk mengetahui bagaimana pengaruh dari pemasangan lightning arrester pada gardu distribusi dalam memproteksi peralatan yang ada di gardu distribusi.

Adapun manfaat yang dapat diambil dari pembahasan proyek akhir ini adalah :

1. Menambah pengalaman dalam bidang kelistrikan yaitu dengan cara membandingkan teori yang didapat di bangku kuliah dengan praktek yang terjadi di lapangan

2. Memberikan sumbangan pikiran dan wawasan yang bermanfaat buat orang lain. 1.3 Rumusan Masalah

Dari latar belakang didapatkan permasalahan sebagai berikut :

1. Bagaimana kinerja arrester dalam memproteksi peralatan yang terdapat dalam gardu distribusi? 2. Apa saja yang harus diperhatikan dalam pemilihan Lightning Arrester ?

1.4 Batasan Masalah

Sistem pengaman pada gardu distribusi memiliki banyak macam jenis pengaman. Ruang lingkup permasalahanya sangat luas, agar dalam pembahasannya tidak terlalu meluas maka perlu adanya pembatasan masalah.

Pada laporan akhir ini penulis membatasi masalah dan mengambil pokok penulisan tentang penggunaan lightning arrester sebagai pengaman gardu distribusi.

(3)

Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah: a. Studi Literatur

Berupa studi kepustakaan dan kajian dari berbagai sumber pustaka yang relevan mendukung dalam penulisan tugas akhir ini.

b. Studi Observasi

Terjun langsung ke lapangan untuk mempelajari obyek yang dipilih. Sehubungan dengan hal-hal tersebut, dalam pencarian dan pengumpulan data-data dilakukan dengan cara:

a. Mengadakan wawancara dengan pihak yang bersangkutan b. Memadukan data hasil penelitian dengan teori yang ada. c. Studi Bimbingan

Dalam hal ini penulis melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Jurusan program DIII Teknik Elektro STT PLN Jakarta dan teman-teman sesama mahasiswa.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan tugas akhir ini akan dibagi dalam beberapa bagian sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN

Pembahasan mengenai pendahuluan yang menyangkut latar belakang, tujuan dan manfaat, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi dan sistematika penulisan.

(4)

Pada bab ini membahas tentang gardu distribusi dan saluran udara tegangan menengah dan peristiwa sambaran petir.

BAB III : PEMASANGAN LIGHTNING ARRESTER PADA GARDU DISTRIBUSI Pembahasan mengenai Lightning Arrester, jenis – jenisnya,dan pemilihan lightning arrester.

BAB IV : PENUTUP

Pada bab ini berisi kesimpulan dari penulisan proyek akhir ini

BAB II

GARDU DISTRIBUSI DAN SALURAN UDARA TEGANGAN MENENGAH 2.1 Gardu Distribusi

2.1.1 Umum

Pengertian umum Gardu Distribusi tenaga listrik yang paling dikenal adalah suatu bangunan gardu listrik berisi atau terdiri dari instalasi perlengkapan hubung bagi tegangan menengah TM), transformator distribusi (TD) dan perlengkapan hubung bagi tegangan rendah (PHB-TR) untuk memasok kebutuhan tenaga listrik bagi para pelanggan baik dengan tegangan

menengah (TM 20 kV) maupun tegangan rendah (TR 220/380V). 2.1.2 Macam-macam gardu distribusi

Dilihat dari fungsinya, secara garis besar gardu distribusi dapat digolongkan kedalam : 1. Gardu umum

(5)

2. Gardu khusus

Gardu distribusi yang menyalurkan energy listrik untuk konsumen tunggal. Gambar 2.2 Gardu Distribusi Khusus Pelanggan TM

3. Gardu Hubung

Gardu hubung berfungsi menerima daya listrik dari gardu induk yang telah diturunkan menjadi tegangan menengah dan menyalurkan atau membagi daya listrik tanpa merubah tegangannya melalui jaringan distribusi primer (JTM) menuju gardu atau transformator distribusi.

Gambar 2.3 Gardu Hubung (GH)

Lebih lanjut gardu distribusi umum dilihat dari konstruksinya dibagi menjadi : 1. Gardu beton

Gardu distribusi jenis beton dibangun permanen pada lokasi yang telah ditentukan. Umumnya gardu beton dibangun untuk konsumen khusus atau daerah perkotaan yang sudah mantap planaloginya.

Seluruh komponen utama instalasi yaitu transformator dan peralatan switching/proteksi,

terangkai didalam bangunan sipil yang dirancang, dibangun dan difungsikan dengan konstruksi pasangan batu dan beton (masonrywall building).

Konstruksi ini dimaksudkan untuk pemenuhan persyaratan terbaik bagi keselamatan ketenagalistrikan

(6)

2. Gardu kios

Gardu tipe ini adalah bangunan prefabricated terbuat dari konstruksi baja, fiberglass atau

kombinasinya, yang dapat dirangkai di lokasi rencana pembangunan gardu distribusi. Pada mulanya gardu kios ini dibuat dengan cara menutup semua peralatan gardu seperti trafo, alat pemisah, pemutus dan perlengkapan TM/TR lainnya dalam kios metal sehingga gardu ini juga dinamai dengan gardu metal enclosed. Terdapat beberapa jenis konstruksi, yaitu kios kompak, kios modular dan kios bertingkat. Gardu ini dibangun pada tempat-tempat yang tidak diperbolehkan membangun gardu beton.

Karena sifat mobilitasnya, maka kapasitas transformator distribusi yang terpasang terbatas. Kapasitas maksimum adalah 400 kVA, dengan 4 jurusan tegangan rendah.

Gambar 2.5 Denah Gardu Kios 3. Gardu Portal

Gardu portal adalah gardu trafo yang secara keseluruhan instalasinya dipasang pada 2 buah tiang atau lebih.

Umumnya konfigurasi Gardu Tiang yang dicatu dari SUTM adalah T section dengan peralatan pengaman Pengaman Lebur Cut-Out (FCO) sebagai pengaman hubung singkat transformator dengan elemen pelebur (pengaman lebur link type expulsion) dan Lightning Arrester (LA) sebagai sarana pencegah naiknya tegangan pada transformator akibat surja petir.

(7)

4. Gardu Cantol

Pada gardu distribusi tipe cantol, transformator yang terpasang adalah transformator dengan daya

≤ 100 kVA Fase 3 atau Fase 1. Transformator terpasang adalah jenis CSP (Completely Self Protected Transformer) yaitu peralatan switching dan proteksinya sudah terpasang lengkap dalam tangki transformator. Perlengkapan perlindungan transformator tambahan LA (Lightning Arrester) dipasang terpisah dengan penghantar pembumiannya yang dihubung langsung dengan badan transformator. Perlengkapan Hubung Bagi Tegangan Rendah (PHB-TR) maksimum 2 jurusan.

Gambar 2.7. Gardu Tipe Cantol.

2.2 Transformator distribusi 2.2.1 Teori Dasar Transformator

Transformator adalah suatu peralatan listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari suatu rangkain listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gendengan/kopling magnit dan berdasarkan perinsip elektromagnit.

Gambar 2.8. Transformator.

(8)

2.2.2 Prinsip kerja transformator distribusi

Transformator merupakan suatu alat listrik / mesin listrik statis yang di gunakan untuk mentransformasikan daya atau energi listrik arus bolak balik dari tegangan menengah ke tegangan rendah atau sebaliknya pada frekuensi yang sama melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet.

Prinsip kerja Transformator adalah berdasarkan hukum ampere dan hukum faraday yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik, jika pada salah satu kumparan pada Transformator diberi arus bolak balik maka jumlah garis gaya magnet berubah – ubah akibatnya pada sisi primer terjadi induksi, sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah ubah pula, maka disisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara dua ujung terdapat beda tegangan.

Transformator daya berfungsi untuk menyalurkan energi listrik sekaligus menaikan atau menurunkan tegangan. Misalnya transformator pada system pembangkit tenaga listrik adalah untuk menaikan tegangan keluaran generator. Selanjutnya energy listrik tersebut disalurkan melalui system transmisi ke gardu induk. Pada transformator di gardu induk, tegangan tinggi di turunkan ke tegangan menengah yang kemudian disalurkan ke gardu distribusi. Sedangkan di gardu distribusi transformator berfungsi sebagai penurun tegangan dari tegangan menengah 20 Kv ke tegangan rendah 380 v, sehingga bisa dipergunakan oleh konsumen tegangan rendah. 2.3 Saluran Udara Tegangan Menengah

(9)

Jaringan distribusi yang tergelar di alam bebas dimana banyak gangguan – gangguan listrik yang dialaminya seperti petir, pohon, atau binatang. Saluran udara untuk dirancang dengan memperhatikan keperluan listrik dan mekanis. Rancangan mekanis melibatakan tekanan dan perhitungan lentur, rancangan penopang dan lengan-lengan pemegang. Penopang harus cukup kokoh untuk menahan beban angin yang bekerja pada penopang, penghantar, isolator, lengan pemegang dan lain-lain. Rancangan listrik melibatkan pemilihan tegangan pemilihan saluran, pengaturan tegangan dan pemilihan alat pengaman. Penentuan tata letak diusahakan agar mudah mendekati untuk pengawasan dan pemeliharaan sedapat mungkin hendaklah dipasang didekat jalan.

2.3.2 Proteksi Jaringan

Tujuan daripada suatu sistem proteksi pada saluran udara tegangan menengah (SUTM) adalah mengurangi sejauh mungkin pengaruh gangguan pada penyaluran tenaga listrik serta memberikan perlindungan yang maksimal bagi operator, lingkungan dan peralatan dalam hal terjadinya gangguan yang menetap (permanen).

Sistem proteksi pada SUTM memakai :

(10)

b. Pemutus Balik Otomatis PBO (Automatic Recloser), Saklar Seksi Otomatis SSO (Automatic Sectionaizer). PBO dipasang pada saluran utama, sementara SSO dipasang pada saluran

pencabangan, sedangkan di Gardu Induk dilengkapi dengan auto reclosing relay.

c. Lightning Arrester (LA) sebagai pelindung kenaikan tegangan peralatan akibat surja petir. Lightning Arrester dipasang pada tiang awal/tiang akhir, kabel Tee–Off (TO) pada jaringan dan gardu transformator serta pada isolator tumpu.

d. Pembumian bagian konduktif terbuka dan bagian konduktif extra pada tiap‐tiap 4 tiang atau pertimbangan lain dengan nilai pentanahan tidak melebihi 10 Ohm.

e. Kawat tanah (shield wire) untuk mengurangi gangguan akibat sambaran petir langsung. Instalasi kawat tanah dapat dipasang pada SUTM di daerah padat petir yang terbuka.

f. Penggunaan Fused Cut–Out (FCO) pada jaringan pencabangan. g. Penggunaan Sela Tanduk (Arcing Horn)

(11)
(12)
(13)

Bumi adalah sebagai gudang muatan positif maupun negatif, jika pelepasan muatan dari petir dekat dengan bumi, maka akan terjadi sambaran petir kebumi. Seperti terlihat pada gambar 2.9.diatas.

Bila petir mengenai langsung kepenghantar SUTM, kemungkinan besar penghantar tersebut akan putus karena gelombang petir yang menimbulkan tegangan impuls melebihi BIL (Basic Insulation Level) dari penghantar SUTM. Kalau petir yang mengenai SUTM bukan sambaran langsung tetapi induksi dari petir, gerak dari gelombang petir itu menjalar ke segala arah dengan perkataan lain terjadi gelombang berjalan sepanjang Jaringan yang menuju suatu titik lain yang dapat menetralisir arus petir tersebut yaitu menuju ketitik pentanahan.

Kelebihan tegangan yang disebabkan petir disebabkan oleh sambaran langsung atau sambaran tidak langsung (induksi) dapat dijelaskan sebagai berikut:

· Sambaran Langsung

Sambaran langsung yang mengenai rel dan peralatan Peralatan adalah yang paling hebat diantara gelombang berjalan lainnya yang datang ke Peralatan. Sambaran langsung menyebabkan tegangan lebih yang sangat tinggi yang tidak mungkin dapat ditahan oleh isolasi yang ada (> BIL)

· Sambaran Induksi

(14)

berubah-ubah tergantung dari keadaannya, secara umum besar tegangan lebih akibat sambaran induksi antara 100 – 200 kV, muka gelombangnya (Wave front) lebih dari 10 μs dan ekor gelombang (wave tail) 50 – 100 μs, dimana gelombang ini sebagai ancaman bagi peralatan distribusi.

Bentuk gelombang surja petir (tegangan impuls) terlihat pada gambar 2.10. dibawah ini, dengan Tf (waktu muka gelombang) , Tt (waktu ekor gelombang) dan U (tegangan puncak). Untuk sambaran langsung besarnya Tf = 1.2 μs, Tf = 50 μs dan tegangan puncak U = mendekati 300 kV, sambaran induksi besar Tf = 10 μs ,Tt = 50 – 100 μs dan U = 100 – 200 kV

Gambar 2.10. Tegangan impuls petir standar(IEC Publ.60-2,1973)

Dimana :

Tf = waktu muka gelombang (OA) (μs) Tf = 1,2 μs Tt = waktu ekor gelombang (OB) (μs) Tt = 50 μs U = tegangan puncak (kV)

2.5 Tegangan Lebih dengan Frekuensi Jala-jala

Tegangan lebih dengan frekuensi jala-jala dibagi atas: · Penutupan / pembukaan trafo yang tidak bersamaan

· Kenaikan tegangan dari fasa sehat pada waktu gangguan satu fasa ke tanah pada sistem. · Tegangan yang terjadi akibat beban lepas.

(15)

Meskipun banyak macamnya, tetapi pada umumnya tegangan abnormal yang terjadi pada sistem tenaga listrik diperkirakan tidak sebesar surja petir dan surja hubung, sehingga perencanaan isolasi peralatan kebanyakan didasarkan pada kedua surja ini.

2.6 Kerusakan Akibat Kelebihan Tegangan

· Tegangan tembus luar (External Flashover) merusak isolator, bagian permukaan peralatan. Ini disebabkan oleh amplitude gelombang datang.

· Tegangan tembus dalam ( Internal Flashover ), merusak isolasi utama dari peralatan ketanah, merusak isolasi antara bagian-bagian dalam peralatan (isolasi antara gulungan dari trafo). Ini disebabkan oleh kecuraman gelombang datang.

· Tegangan tembus luar dan dalam ( Internal and External Flashover) yang mungkin terjadi akibat osilasi yang terjadi pada peralatan. Ini disebabkan oleh kecuraman gelombang datang dengan ekor gelombang yang panjang.

2.7 Penanggulangan Kelebihan Tegangan

Untuk memberikan perlindungan pada peralatan terhadap kelebihan tegangan berupa surja petir maka dipasang alat pelindung (Protective Device).

(16)

Alat pelindung yang baik mempunyai perbandingan perlindungan atau protective ratio yang tinggi, yaitu perbandingan antara tegangan surja maksimum yang diperbolehkan sewaktu pelepasan (discharge) dan tegangan sistem maksimum yang ditahan sesudah pelepasan terjadi.

BAB III

PEMASANGAN LIGHTNING ARRESTER PADA GARDU DISTRIBUSI

3.1 Lightning Arrester

(17)

Gambar 3.1. Lightning Arrester

Pemasangan lightning arrester yang dipergunakan untuk mengamankan transformator tenaga: (a) (b)

Gambar 3.2. a) pemasangan lightning arrester yang salah. b) pemasangan lightning arrester yang benar.

· Pemasangannya seperti gambar 3.2.a diatas adalah salah karena kalau terjadi gelombang berjalan karena petir di penghantar SUTM, akan mengakibatkan pantulan antara penghantar yang masuk ke transformator tenaga dan arrester.

· Pemasangan seperti terlihat pada gambar 3.2.b adalah betul, kalau terjadi gelombang berjalan dari petir di penghantar SUTM, maka ada choping dari arrester sehingga tegangan petir menjadi kecil yang masuk ke trafo, choping arrester dapat dilihat pada gambar 3.3 dibawah ini. Sebaiknya kawat tanah dari kabel di sambung dengan kawat pentanahan dari arrester, kalau terjadi gelombang petir hasil choping dari arrester yang masih masuk kesistem masih dibawah BIL trafo maupun generator, dan pengaman generator terutama AVR tidak sempat bekerja Chopping oleh Arrester.

dimana pada Arrester mengalir arus petir. Gelombang petir

(18)

Gambar 3.3. Tegangan Impuls Petir Di Choping Oleh Arrester

3.1.1 Jenis Lightning Arrester

Lightning arrester terdiri dari dua jenis yaitu jenis Ekspulasi dan jenis Tahanan Tak Linear. 1. Expulsion Type Lightning Arrester (Protector Tube)

Arrester ini merupakan tabung yang terdiri dari :

· Dinding tabung yang terbuat dari bahan yang mudah menghasilkan gas jika dilalui arus (bahan fiber).

· Sela batang (external series) yang biasanya diletakkan pada isolator porselin, untuk mencegah arus mengalir dan membakar fiber pada tegangan jala-jala setelah gangguan diatasi.

· Sela pemutus bunga api diletakkan didalam tabung salah satu elektroda dihubungkan ketanah. Gambar 3.4. Elemen-elemen lightning arrester jenis ekspulsi

(19)

Bagaimanapun arus yang mengalir akan membakar fiber dan menghasilkan gas yang bergerak cepat kearah lubang pembuangan dibagian bawah arrester.Tekanan gas ini akan mematikan bunga api pada saat arus melalui titik nol pertamanya. Waktu pemadaman busur api ini hanya setengah atau satu siklus sehingga RRV (Rate of Recovering Voltage) lebih lambat dari rate of rise kekuatan dielektrik isolasi. Beda waktu ini cukup pendek untuk dapat dibaca oleh rele pelindung sehingga CB (Circuit Breaker) tetap bekerja (tertutup) dan pelayanan daya tidak terganggu. Segera setelah gas ditekan keluar dan api menjadi padam sistem dapat bekerja kembali dengan normal.

1. Kelemahan dan kerugian lightning arrester type expulsi

· Terbatas pada sistem yang mempunyai besar arus sistem kurang dari 1/3 dari besarnya arus terpa. Karena arus yang sangat besar menyebabkan fiber habis terbakar dan arus yang terlalu kecil tidak mampu menghasilkan cukup gas pada tabung untuk mematikan busur api.

· Karena setiap arrester bekerja, permukaan tabung akan rusak karena terbakar maka arrester ini mempunyai batasan pada jumlah operasinya dimana arrester ini masih dapat berfungsi dengan baik.

· Walaupun termasuk pemotong terpa yang murah karena kemampuannya memotong arus ikutan namun sama sekali tidak cocok untuk perlindungan peralatan-peralatan gardu yang mahal karena V-T (Tegangan – Waktu) karakteristiknya yang buruk.

(20)

· Umumnya dipakai untuk melindungi isolator transmisi. V-T karakteristik dari arrester ini lebih datar daripada isolator sehingga dapat mudah dikoordinasikan untuk melindungi isolator dari tembus permukaan.

· Dipakai pada tiang transmisi sebelum memasuki peralatan untuk memotong arus terpa yang datang sehingga berfungsi mengurangi kerja dari arrester di gardu.

· Pada trafo-trafo kecil di pedesaan dimana pemotong petir tipe tahanan tak linear sangat mahal dan pemakaian sela batang akan memberikan perlindungan yang cukup.

· Pada tiang transmisi tertentu yang sangat tinggi (misalnya penyeberangan sungai) dimana kemungkinan disambar petir cukup tinggi.

3. Jenis-jenis lightning arrester type expulsi:

· Jenis Transmisi digunakan pada jaringan transmisi untuk melindungi isolator

· Jenis Distribusi digunakan untuk melindungi trafo pada jaringan-jaringan distribusi dan peralatan-peralatan distribusi.

2. Non Linear Type Lightning Arrester (Arrester Tipe Tahanan Tak Linear). 1. Jenis Silicon Carbide ( SiC)

(21)

titik nol pertamanya. Sela api (sparks gap) dan tahanan disusun secara seri dan ditempatkan didalam rumah porselen kedap air sehingga terlindung dari kelembapan, pengotoran dan hujan.

Distribusi tegangan yang tidak merata diantara celah sela api (sparks gap) menimbulkan masalah.Untuk mengatasi ini dipasang kapasitor dan tahanan non linear paralel dengan sela api.Pada daerah tegangan yang lebih tinggi kapasitor dan tahanan linear dihubungkan dengan paralel dengan badan celah. Bila tegangan lebih menyebabkan loncatan bunga api pada celah-celah yang diserikan, arus akan sangat tinggi untuk mempercepat redanya tegangan lebih.

Tegangan tertinggi yang akan muncul pada penangkal petir adalah tegangan loncatan atau tegangan yang terjadi pada tahanan tak linear pada saat lonjakan arus mengalir. Tegangan loncatan bunga api terendah dari penangkal disebut tegangan loncatan pulsa bunga api seratus persen(Maximum 100% Impulse Spark Over Voltage). Tegangan yang dibangkitkan tahanan non linear pada saat arus loncatan mengalir disebut tegangan residu. Semakin rendah harga-harga ini semakin baik tingkat perlindungan pada peralatan.

Arus bocor yang mengalir melalui tahanan dalam dalam keadaan operasi normal dari sistem tidak melebihi 0,1 mA. Arus ini sudah cukup untuk mempertahankan temperature dibagian dalam arrester lima derajat lebih tinggi dari temperature sekeliling sehingga mencegah masuknya uap air kebagian dalam arrester.Gambar arrester jenis ini diperlihatkan pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Elemen-elemen arrester jenis Silicon Carbide

(22)

Gambar 3.6 Elemen-elemen arrester jenis Metal Okside

Arrester jenis Metal Oxide hanya terdiri dari unit-unit tahanan tak linear yang terhubung satu sama lainnya tanpa memakai sela percik pada setiap unit.

Untuk arrester jenis Metal Oxide material tahanan tak linear pada dasarnya keramik yang dibentuk dari oksida seng ( ZnO) dengan penambahan oksida lain. Bahan ini telah banyak dipakai untuk perlindungan rangkaian-rangkaian yang bekerja pada beberapa kV sampai dengan tegangan transmisi. Karena derajad ketidaklinearan yang tinggi, bahan ini memungkinkan penyederhanaan dalam desain dan dapat memperbaiki penampilan dalam lingkungan tertentu. 3. Jenis-jenis lightning arrester tipe tahanan tak linear

· Jenis Gardu (Station Type) , jenis ini merupakan penangkap petir paling efisien dan mahal yang umumnya digunakan untuk melindungi peralatan-peralatan penting pada gardu-gardu besar ( sistem dengan tegangan diatas 70 kV).

· Jenis Hantaran (Line Type) , jenis ini lebih murah dan digunakan untuk melindungi gardu dengan tegangan kerja dibawah 70 kV.

· Penangkap petir jenis gardu untuk melindungi motor/generator, digunakan untuk sistem dengan tegangan 2,2 kV sampai 15 kV.

(23)

3.1.2 Tingkat Pengenal Dari Lightning Arrester (Rating Lightning Arrester) 1. Tegangan nominal atau tegangan pengenal

(Nominal Voltage Arrester) adalah tegangan dimana arrester masih dapat bekerja sesuai dengan karakteristiknya. Arrester tidak dapat bekerja pada tegangan maksimum sistem yang direncanakan, tetapi mampu memutuskan arus ikutan dari sistem secara efektif. Tegangan pengenal dari arrester harus lebih tinggi dari tegangan phasa sehat ketanah, jika tidak demikian maka arrester akan melewatkan arus ikutan sistem terlalu besar yang menyebabkan arrester rusak akibat beban lebih termis (thermal overloading). Tegangan tertinggi sebagai berikut:

· Tegangan sistem tertinggi (system highest voltage), umumnya diambil harga 110% dari harga tegangan nominal sistem.

· Koefisien pentanahan , didefenisikan sebagai perbandingan antara tegangan rms phasa sehat ke tanah dalam keadaan gangguan pada tempat dimana arrester dipasang, dengan tegangan rms phasa ke phasa tertinggi dari sistem dalam keadaan tidak ada gangguan. Jadi tegangan pengenal dari arrester (arrester rating) adalah tegangan rms phasa ke phasa x 1.10 x koefisien pentanahan. · Sistem yang ditanahkan langsung koefisien pentanahannya 0.8.Arrester disebut arrester

80%. Sistem yang tidak ditanahkan langsung koefisien pentanahannya 1,0 .Arrester ini disebut arrester 100%.

(24)

Adalah arus pelepasan dengan harga puncak dan bentuk gelombang tertentu yang digunakan untuk menentukan kelas dari arrester sesuai dengan :

· Kemampuan melewatkan arus · Karakteristik Perlindungan

Bentuk gelombang arus pelepasan tersebut adalah : a. Menurut standar Inggris/Eropa (IEC) 8 μs / 20 μs

b. Menurut standar Amerika 10 μs/ 20 μs dengan kelas

· Kelas Arus 10 kA untuk perlindungan Peralatan besar dengan frekuensi sambaran petir yang cukup tinggi dengan tegangan sistem diatas 70 kV.

· Kelas arus 5 kA untuk tegangan sistem dibawah 70 kV

· Kelas 2,5 kV untuk gardu-gardu kecil dengan tegangan sistem dibawah 22 kV. · Kelas arus 1,5 kA untuk melindungi trafo-trafo kecil.

3. Tegangan Percik Impuls 100 % ( 100 % Impulse Spark Over Voltage)

Adalah tegangan gelombang impuls tertinggi yang terjadi pada terminal arrester sebelum arrester itu bekerja. Bentuk gelombang impuls petir seperti gambar 3.7 adalah 1,2 μs/ 50 μs. Hal ini menunjukkan bahwa jika tegangan puncak terpa petir yang datang mempunyai harga yang lebih tinggi atau sama dengan tegangan percik minimum dari penangkal petir maka penangkap petir ini akan bekerja memotong terpa petir tersebut dan mengalirkan ke tanah.

(25)

Adalah tegangan yang timbul diantara terminal arrester pada saat arus pelepasan mengalir ke tanah.Tegangan sisa dan tegangan nominal dari suatu arrester tergantung kepada kecuraman gelombang arus yang datang (di/dt dalam A/ μs) dan amplitudo dari arus pelepasan. Untuk menentukan tegangan sisa ini digunakan impuls arus sebesar 8 μs/20 μs (standar IEC) dengan harga puncak arus pelepasan 5 kA dan 10 kA.Untuk harga arus pelepasan yang lebih tinggi maka tegangan sisa ini tidak akan naik lebih tinggi lagi. Hal ini disebabkan karena karakteristik tahanan yang tidak linear dari arrester.

Umumnya tegangan sisa tidak akan melebihi BIL (Basic Insulation Level = Tingkat Isolasi Dasar = TID) dari peralatan yang dilindungi walaupun arus pelepasan maksimum mencapai 65 kA hingga 100 kA.

Arus Pelepasan Maksimum (Maximum Discharge Current )

Adalah arus terpa maksimum yang dapat mengalir melalui penangkap petir setelah tembusnya sela seri tanpa merusak atau merubah karakteristik dari arrester.

6. Tegangan Percikan Frekuensi Jala-jala ( Power Frequency Spark Over Voltage)

Arrester tidak boleh bekerja pada gangguan lebih dalam (internal over voltage) dengan amplitude yang rendah karena dapat membahayakan sistem.

Untuk alasan ini maka ditentukan tegangan percikan frekuensi jala-jala minimum.

· Menurut standar Inggris tegangan percikan jala-jala minimum = 1.6 x tegangan pengenal arrester.

(26)

7. Tegangan Percikan Akibat Pensaklaran (Spark Over Voltage by Switching Over Voltages) Tegangan percik pada celah seri akibat terkenal gangguan tegangan lebih oleh proses pensaklaran oleh peralatan penghubung (switchgear).Karakteristik gelombang impuls surja hubung dinyatakan dengan 250 / 2500 μs.

3.2 Koordinasi Isolasi

Korelasi antara kemampuan isolasi peralatan listrik dengan alat pelindung (protective device) sehingga isolasi dari peralatan terlindung dari bahaya tegangan lebih. Tujuan koordinasi isolasi ini adalah untuk menciptakan suatu sistem yang bagian-bagiannya, masing-masing dan satu sama lain mempunyai ketahanan isolasi yang sedemikian rupa sehingga dalam setiap kondisi operasi kualitas pelayanan / penyediaan tenaga listrik dapat dicapai dengan biaya seminimum mungkin.

Koordinasi isolasi yang baik akan mampu menjamin :

· Bahwa isolasi peralatan akan mampu menahan tegangan kerja sistem yang normal dan tegangan tidak normal yang mungkin timbul dalam sistem.

· Bahwa isolasi peralatan akan gagal hanya jika terjadi tegangan lebih luar.

· Bahwa jika kegagalan terjadi maka hanya pada tempat-tempat yang menimbulkan kerusakan paling minimum.

Masalah koordinasi isolasi pada sistem tenaga menyangkut hal-hal sebagai berikut: 1. Penentuan Isolasi Hantaran

(27)

Dengan bertambahnya pengetahuan akan fenomena petir maka dimungkinkan untuk menentukan keandalan sistem berdasarkan parameter-parameter petir yang telah diketahui tersebut.Isolasi hantaran udara harus cukup tinggi untuk mencegah terjadi kegagalan oleh surja hubung dan tegangan lebih frekuensi jala-jala dengan memperhitungkan pengaruh lingkungan/alam yang dapat menurunkan tegangan tembus dari isolator.

Dalam praktek umumnya isolator hantaran udara masih dinaikkan harga tahanan isolasinya dengan cara menambah beberapa piringan isolator lagi untuk mencegah kemungkinan isolator rusak. Isolasi hantaran udara tidak berhubungan langsung dengan tingkat isolasi peralatan didalam gardu. Walaupun demikian sangat menentukan didalam koordinasi isolasi karena tegangan tembus impuls pada isolator hantaran udara menentukan tegangan impuls tertinggi yang masuk ke gardu berupa gelombang berjalan.

2. Tingkat Isolasi Dasar Peralatan Peralatan

Tingkat Isolasi Dasar (Basic Insulation Level) merupakan daya tahan terhadap tegangan impuls standar yang masih dapat ditahan isolasi. Sebagian besar peralatan peralatan seperti transformator, pemutus daya, saklar pemisah, transformator arus, transformator tegangan dibuat dengan tingkat isolasi yang sama. Kecuali transformator yang diproduksi dengan tingkat isolasi yang lebih rendah dengan alasan ekonomis dan transformator umumnya dilindungi langsung oleh arrester.

(28)

dari peralatan, tegangan kerja dari penangkap petir dan jarak antara penangkap petir dengan peralatan tersebut.

Peralatan – peralatan yang terletak diluar dari daerah lindung penangkap petir akan diberikan Tingkat Isolasi Dasar yang satu tingkat lebih tinggi.Pada umumnya tingkat isolasi dari peralatan gardu seperti pemutus daya busbar, saklar pemisah, trafo pengukuran mempunyai T.I.D 10 % lebih tinggi dari TID trafo.Tingkat isolasi antara kutub-kutub pada saklar pemisah yang terbuka harus 10-15 % lebih tinggi dari tingkat isolasi kutub tersebut ke tanah.

3.3 Pemilihan Lightning Arrester

Untuk penyederhanaan dalam pemilihan lightning arrester ditentukan langkah-langkah sebagai berikut :

(29)

3. Memilih besarnya arus impuls yang diperkirakan akan dilepas melalui arrester. Untuk penangkap petir yang dipasang digardu berlaku :

...(3.1) dimana :

= arus pelepasan arrester

= tegangan gelombang datang/berdasarkan jumlah isolator terpasang. = tegangan sisa /tegangan residual.

Z = impedansi saluran.

4. Tegangan Pelepasan (Tegangan Kerja/Sisa Arrester) adalah karakteristik yang paling penting dari arrester untuk perlindungan di Peralatan. Tegangan kerja penangkap petir ada dibawah T.I.D peralatan yang dilindungi, maka dengan faktor keamanan yang cukup perlindungan peralatan yang optimum dapat diperoleh. Tegangan kerja tergantung pada arus pelepasan arrester dan kecuraman gelombang datang. Tegangan kerja arrester akan naik dengan naiknya arus pelepasan tetapi kenaikan ini sangat dibatasi oleh tahanan tak linear dari arrester.

(30)

kerja arrester tujuannya untuk mengatasi kenaikan tegangan pada kawat penghubung dan toleransi pabrik.

Besarnya faktor perlindungan ini umumnya lebih besar atau sama dengan 20 % dari TID peralatan arrester yang dipasang dekat dengan peralatan yang dilindungi.

Contoh:

Tegangan kerja arrester untuk sistem 220 kV adalah 649 kV perlindungan ini ditambah 10 % untuk kawat penghubung, toleransi pabrik dan lain-lain sehingga tingkat perlindungan arrester menjadi 713 kV, pilih TID peralatan sebesar 950 kV. Faktor perlindungan = (950 – 713 ) kV = 237 kV. Faktor perlindungan ini lebih besar dari 20% dari TID peralatan, sehingga arrester ini sudah memberi faktor perlindungan yang baik.

6. Jarak Lindung Arrester

Jarak lindung dari arrester ke peralatan yang dilindungi (dalam hal ini adalah transformator) adalah :

...(3.2) dimana :

L = Jarak antara arrester dengan peralatan yang dilindungi (m)

= Tegangan ketahanan terhadap gelombang impuls dari peralatan yang dilindungi (kV) = tegangan kerja arrester (kV)

(31)

V = kecepatan propagasi geombang tegangan lebih ; 300 m/ μs untuk saluran udara, 150 m/ μs untuk kabel.

7. Lokasi Pemasangan Arrester

Umumnya alat-alat pelindungan harus diletakkan sedekat mungkin dengan peralatan yang akan dilindungi, terutama pada ujung distribusi dimana terdapat gardu atau trafo.

Karena biaya yang mahal maka tidak mungkin memasang arrester pada setiap peralatan di gardu untuk melindungi peralatan tersebut. Hal ini tidak perlu dilakukan karena ada faktor perlindungan dari alat pelindungan dari arrester, oleh karena itu hanya peralatan yang penting saja yang dilengkapi dengan arrester. Transformator merupakan peralatan yang paling mahal dan yang paling penting pada sebuah gardu. Jika trafo rusak maka perbaikan / pergantiannya akan mahal, membutuhkan waktu yang lama, dan juga kerugian akibat terputusnya daya cukup besar.

Selain itu trafo adalah ujung terminal dari suatu transmisi, tempat paling sering terjadi pemantulan gelombang. Pada sistem diatas 220 kV TID dari transformator dapat diperendah pada batas-batas yang diizinkan untuk memperkecil biaya isolasi. Karena alasan-alasan tersebut diatas maka arrester pada peralatan umumnya dipasang pada terminal trafo daya.

(32)

Pada keadaan normal arrester berlaku sebagai isolator, bila timbul gangguan surja, alat ini berfungsi sebagai konduktor yang tahanannya relative rendah agar dapat mengalirkan arus yang tinggi ke tanah. Setelah surja hilang, arrester dengan cepat kembali menjadi isolasi.

3.4 Posisi Pemasangan Lightning Arrester

1. Pemasangan Lightning Arrester sebelum FCO

Keuntungannya :

· Pengamanan terhadap surja petir tidak dipengaruhi oleh kemungkinan FCO putus.

Kerugiannya :

· Kegagalan LA memadamkan sistem penyulang · Penghantar LA lebih panjang

2. Pemasangan Lightning Arrester setelah FCO

Keuntungan :

· Jika LA rusak atau gagal, FCO putus tidak memadamkan sistem SUTM

Kerugiannya :

Referensi

Dokumen terkait

Untuk mencapainya, manusia menempuh beberapa cara: pertama, dengan hidup selibat-membiara (sebagai biarawan- biarawati); kedua, memenuhi panggilan hidup sebagai awam yang

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa penerapan model pembelajaran kooperatif tipe Group Investigation (GI) dapat

Antara lain Surat Pengantar RT untuk Membuat KTP , Surat Pengantar RT Untuk Pembuatan SKCK , Surat Pengantar RT Untuk Pembuatan Kartu Keluarga (KK) , Surat

Pada era globalisasi ini, ibu bapa memainkan peranan penting untuk menggalakkan anak-anak mereka membaca karya-karya ilmiah agar dapat melahirkan generasi yang cinta akan

Tingkat hubungan berada pada kategori kuat dengan nilai koefisien r xy = 0,776, P = 0,000, artinya semakin tinggi dan baik kecerdasan interpersonal maka

Taman kanak-kanak merupakan pendidikan usia dini yang bertujuan untuk membina tumbuh kembang anak usia lahir sampai enam tahun secara menyeluruh, yang mencakup aspek fisik

Pemograman Dasar adalah salah satu mata pelajaran yang ada pada Sekolah Menengah Kejuruan jurusan Teknologi Komputer Jaringan. Namun, berdasarkan studi lapangan

Pembelajaran secara sederhana dapat diartikan sebagai usaha, emosi, intelektual, dan spiritual. Seseorang agar bisa belajar dengan kehendaknya sendiri. Melalui pembelajaran