ABSTRAK
ANALISIS BACK-FLASHOVER DENGAN MODEL MENARA
CONSTANT-PARAMETER DISTRIBUTED LINE (CPDL)
PADA SALURAN TRANSMISI 150 kV (GI Bukit Kemuning – GI Batu Raja)
Oleh
Afriando Wirahadi
Fenomena back-flashover merupakan gangguan pada saluran udara tegangan tinggi yang disebabkan oleh sambaran langsung (direct stroke) pada kawat tanah dan menara. Back-flashover akan terjadi bila tegangan pada isolator saluran lebih besar atau sama dengan tegangan kritis lompatan api isolator sehingga lompatan api terjadi pada isolator tersebut.
Untuk menganalisis fenomena back-flashover sangat sulit dilakukan dengan metode pengukuran secara langsung, oleh sebab itu dilakukan analisis melalui simulasi dengan memodelkan parameter – parameter pada saluran transmisi, diantaranya model menara, isolator saluran, kawat tanah, kawat fasa, dan sistem pentanahan berdasarkan pemodelan IEEE Working Group. Pada penelitian ini model parameter – parameter diatas disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak EMTP/ATP versi 2005 dan menggunakan model menara yang direkomendasikan di Jepang untuk penelitian surja petir, yaitu menggunakan model menara Constant-Parameter Distributed Line (CPDL).
Arus petir minimum yang dapat menyebabkan back-flashover menggunakan waktu muka dan waktu ekor standar IEEE 1,2 x 50 µs pada fasa A sebesar 20 kA, fasa B sebesar 46 kA dan fasa C sebesar 116 kA. Sedangkan menggunakan standar CIGRE 3 x 77,5 µs pada fasa A sebesar 18 kA, fasa B sebesar 45 kA dan fasa C sebesar 97 kA. Berdasarkan perhitungan hasil simulasi jumlah sambaran yang dapat mengakibatkan back-flashover pada fasa A sebanyak 5,98 sambaran per 191,788 km/tahun, fasa B sebanyak 2,058 sambaran per 191,788 km/tahun dan fasa C sebanyak 0,33 sambaran per 191,788 km/tahun.
ABSTRACT
BACK-FLASHOVER ANALYSIS USING CONSTANT-PARAMETER DISTRIBUTED LINE (CPDL) TOWER MODEL
OF 150 kV TRANSMISSION LINE
(Bukit Kemuning Substation–Batu Raja Substation)
By
Afriando Wirahadi
Back-flashover phenomenon is disturbances on the overhead transmission lines which caused by direct stroke on the ground wire and towers. Back-flashover will be occures in which voltage higher or same with the Insulator Critical Flashover, the flashover happens on that insulator.
It is very difficult to back-flashover analisys which direct measuring methode, that is reason to analyze with simulation by modelling the parameters on the transmission lines such as, tower model, insulator model, grond wire, phase wire and grounding system based on IEEE Working Group model. In this research the parameters model that simulated by using EMTP/ATP Software 2005 version and using using tower model which recommended in Japan for lighting surge analysis, it is using Constant-Parameter Distributed Line (CPDL) tower model
Minimum lightning current that can cause back-flashover using front time and tail time of the IEEE standard 1,2 x 50 μs on phase A of 20 kA, phase B of 46 kA and phase C of 116 kA. While using front time and tail time of the CIGRE standard
3 x 77,5 μs on phase A of 18 kA, phase B of 45 kA and phase C of 97 kA. Based
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Berdasarkan hasil analisis dan simulasi rangkaian yang telah dilakukan maka dapat diambil simpulan sebagai berikut :
1. Arus petir minimum yang dapat menyebabkan back-flashover menurut standar IEEE Tt x Tf = 1,2 x 50 µs pada fasa A saat amplitudo petir 20 kA,
fasa B terjadi saat amplitudo petir 46 kA dan fasa C terjadi saat amplitudo petir 116 kA,
2. Arus petir minimum yang dapat menyebabkan back-flashover menurut standar CIGRE Tt x Tf = 3 x 77,5 µs pada fasa A saat amplitudo petir 18 kA,
fasa B terjadi saat amplitudo petir 45 kA dan fasa C terjadi saat amplitudo petir 97 kA,
3. Probabilitas terjadinya back-flashover fasa A sebesar 0,0110562, fasa B sebesar 0,00380072, dan fasa C sebesar 0,0060812.
88
5. Fasa yang lebih dulu terjadi back-flashover akibat sambaran langsung (direct stroke) pada kawat tanah adalah Fasa A atau Fasa yang paling dekat dengan kawat tanah.
B. Saran
1. Penelitian ini menggunakan data tahanan tanah sekunder atau hasil pengukuran pihak PT. PLN (Persero), diharapkan penelitian selanjutnya menggunakan data tahanan tanah primer yang diukur langsung.
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang dan Masalah
Petir adalah suatu fenomena alam yang disebabkan karena adanya peluahan muatan elektrik di atmosfir yang memiliki arus sangat besar dan waktu yang sangat singkat sehingga sulit untuk dikendalikan. Fenomena alam ini ditandai dengan suara guruh dan kilatan cahaya yang diakibatkan oleh adanya peluahan muatan dalam jumlah besar dan cepat. Ada dua tipe umum peluahan petir yaitu : Petir yang terjadi antara awan dan permukaan tanah dan petir yang terjadi di dalam awan dan antar awan.
Setiap peluahan petir yang terjadi di dalam awan, antar awan maupun dari awan ke tanah, akan memunculkan radiasi elektrik dengan spektrum frekuensi sangat lebar (dalam orde kHz hingga orde MHz).
2
tak langsung (indirect stroke) lebih berpengaruh terhadap saluran udara tegangan menengah5.
Untuk melindungi kawat-kawat fasa dari sambaran petir pada menara dipasangkan kawat tanah (ground wire). Gangguan yang disebabkan oleh sambaran langsung (direct stroke) pada kawat tanah saluran udara tegangan tinggi adalah fenomena
back-flashover. Arus petir yang menyambar pada menara atau kawat tanah akan menyebabkan gelombang berjalan sepanjang kawat tanah kemudian arus surja petir akan mengalir ketanah melalui menara transmisi. Menara transmisi yang pada keadaan normal mempunyai potensial yang sama dengan potensial bumi akan mengalami kenaikan tegangan karena mengalirnya arus surja petir pada impedansi surja menara, impedansi surja kawat, dan tahanan pengetanahan.
Fenomena back-flashover terjadi bila tegangan pada isolator saluran lebih besar atau sama dengan tegangan kritis lompatan api (critical flashover) isolator sehingga lompatan api terjadi pada isolator tersebut
Tugas akhir ini akan menganalisis terjadinya fenomena back-flashover pada isolator saluran udara tegangan tinggi 150 kV GI Bukit Kemuning – GI Batu Raja menggunakan pemodelan EMTP/ATP dengan pemodelan menara transmisi yang direkomendasikan di Jepang.
5
3
B. Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Memodelkan parameter – parameter pada saluran transmisi berdasarkan IEEE Working Group, diantaranya model menara menggunakan model menara
Constant-Parameter Distributed Line (CPDL), isolator saluran, kawat tanah, kawat fasa, dan sistem pentanahan.
2. Mengetahui besarnya arus petir minimum yang dapat menyebabkan terjadinya back-flashover serta nilai tegangan dan waktu back-flashover.
3. Mengetahui fasa yang yang lebih dulu terjadi back-flashover saat terjadinya sambaran langsung (direct stroke) pada kawat tanah.
4. Mengetahui probabilitas dan jumlah sambaran yang dapat menyebabkan
back-flashover pada kawat fasa.
C. Kerangka Teoritis
Dalam penelitian ini parameter – parameter pada sistem saluran transmisi, diantaranya menara transmisi, isolator saluran, kawat tanah, kawat fasa, dan sistem pentanahan dimodelkan berdasarkan IEEE Working Group. Model menara menggunakan model yang direkomendasikan di Jepang untuk penelitian surja petir, yaitu menggunakan model menara Constant-Parameter Distributed Line (CPDL) 1.
1
4
Model parameter – parameter diatas disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak EMTP/ATP versi 2005 untuk mendapatkan kurva tegangan impuls pada isolatorsaat kawat tanah diberi arus surja petir.
Fenomena back-flashover akan terjadi bila tegangan pada isolator saluran lebih besar atau sama dengan tegangan kritis lompatan api isolator sehingga lompatan api terjadi pada isolator tersebut.
Penelitian ini mengabaikan adanya fenomena corona dan kondisi di setiap menara transmisi di sepanjang saluran dianggap sama.
