ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 9
ANALISIS LUAS DAERAH PROTEKSI PETIR JENIS EARLY STREAMER
PADA TOWER SUTT
`1. Yacob liklikwatil2. Hikmat Maulana
Program Studi Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi Mandala Jl. Soekarno Hatta No. 597 Bandung
ABSTRACT
SUTT/SUTET is strongly influence by the surrounding conditions. This is because the stretch of the used conductor is very long. Because it is also SUTT/SUTET very susceptible from disturbances, especially disturbances caused by lightning strikes. In the Sumadra Substation area there is a transmission line of 70 KV Sumadra – Pamengpeuk, which often suffers disturbance resulting in the reclose or tript, which is caused by a lightning strike especially on the A.27 tower. In this case the authors want to focus the study on the area of lightning protection on the tower A.27 Sumadra-Pamengpeuk, the problem in this research is why on the A.27 tower Sumadra-Pamengpeuk often occur distuebance caused by lightning strikes. The research was done by using experimental method by trying to use the early streamer emission method, and then see the result of the disturbance data that happened at the tower and the calculation of the protected area, then the analiyst. From the result of the research, it is found that the result of calculation of area of protection of conventional method is 6.358,5 m2 and if using early streamer emission method its protection area is 42.251,84 m2. The
conclusion of this research the broader the area of lightning protection the better. Suggestion from the result of this study for PT.PLN to use appropriate lightning protection methods, replace or increase lightning protection on towers with high lightning strike intensity, using lightning protection by ESE (Early Streamer Emission) method on towers of the same case. Keyword : Tower, SUTT/SUTET, channeling lightning, early streamer emission
ABSTRAK
SUTT/SUTET sangat dipengaruhi oleh kondisi sekitar, hal ini disebabkan karena bentangan konduktor yang digunakan sangat panjang. Karena hal itu pula SUTT/SUTET sangat rentan dari gangguan terutama gangguan yang diakibatkan oleh sambaran petir. Di wilayah Gardu Induk Sumadra terdapat saluran transmisi 70 KV Sumadra-Pamengpeuk, yang sering mengalami gangguan yang mengakibatkan pmt reclose atau trip, yang disebabkan oleh sambaran petir terutama pada tower A.27. Dalam hal ini penulis ingin memfokuskan penelitian terhadap luas daerah proteksi petir pada tower A.27 Sumadra-Pamengpeuk, permasalahan dalam penlitian ini mengapa pada tower A.27 Sumadra-Pamengpeuk sering terjadi gangguan yang diakibatkan sambaran petir. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metoda eksperimen dengan mencoba menggunakan metode early streamer
emission kemudian melihat hasil data gangguan yang terjadi pada tower tersebut dan
perhitungan luas daerah yang terproteksi, kemudian diakukan analis. Dari hasil penelitian yang diperoleh diketahui bahwa hasil perhitungan luas daerah proteksi metode konvensional adalah 6.358,5 m2 dan jika menggunakan metode early streamer emission luas daerah proteksinya 42.251,84 m2. Kesimpulan penelitan ini semakin luas daerah proteksi petir maka semakin baik. Saran dari hasil penelitian ini untuk PT.PLN agar menggunakan metode proteksi petir yang tepat, mengganti atau menambah proteksi petir pada tower-tower yang intensitas sambaran petirnya tinggi, menggunakan proteksi petir dengan metoda ESE (Early Streamer Emission) pada tower yang kasusnya sama.
Kata kunci : tower, SUTT/SUTET, penyalur petir, early streamer emission .
I. PENDAHULUAN
Indonesia merupakan daerah
dengan hari guruh pertahun tertinggi di dunia menurut buku Guinness of Record yakni
berkisar antara 180-260 hari guruh pertahun dengan kerapatan sembaran petir ke tanah (Ng) mencapai 30 sembaran per km² per tahun.
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 10 Petir merupakan kejadian alam
dimana terjadi loncatan muatan listrik antara awan dengan bumi. Loncatan muatan listrik tersebut diawali dengan mengumpulnya uap air di dalam awan. Ketinggian antara permukaan atas dan permukaan bawah pada awan dapat mencapai jarak sekitar 8 km dengan temperatur bagian bawah sekian 15,5 °C dan temperatur bagian atas sekitar -51 C. Akibatnya, di dalam awan tersebut akan terjadi kristal-kristal es tersebut akan saling bertumbukan dan bergesekan sehingga terpisahkan antara muatan positif dan muatan negatif.
Pemisahan muatan inilah yang menjadi sebab utama terjadinya sambaran petir. Pelepasan muatan listrik dapat terjadi di dalam awan, antara awan dengan awan dan antara awan dengan bumi tergantung dari kemampuan udara dalam menahan benda potensial yang terjadi.
Petir yang dikenal sekarang terjadi akibat awan dengan muatan tertentu menginduksi muatan yang ada di bumi. Bila muatan di dalam awan bertambah besar, maka muatan induksi makin besar sehingga beda potensial antara awan dengan bumi makin besar. Kejadian ini diikuti sambaran pelopor yang menurun dari awan dan diikuti dengan adanya sambaran pelopor yang naik dari bumi mendekati sambaran pelopor yang turun. Pada saat itulah terjadi apa yang dinamakan petir.
Sambaran petir langsung dapat menyebabkan kerusakan bangunan, peralatan, kebakaran bahkan korban jiwa, sedangkan tegangan lebih induksi yang disebabkan sambaran petir tidak langsung dapat mempengaruhi kinerja peralatan, umur pakai bahkan kerusakan peralatan. Hal ini dapat menimbulkan kerugian yang
besar, sehingga dibutuhkan usaha untuk mengurangi resiko kerusakan akibat sambaran petir, yaitu dengan sistem proteksi petir.
Sistem proteksi petir berfungsi untuk mengurangi resiko terhadap bahaya kerusakan akibat sambaran langsung pada tower yang dilindungi, Perancangan sistem proteksi petir dipengaruhi karakteristik tower yang diproteksi dan karakteristik tahanan tanah di daerah tersebut.
Di area penghantar 70 kv Sumadra-Pamengpeuk terdapat beberapa tower yang sering terkena sembaran petir yang tidak bisa terproteksi oleh sistem proteksi petir biasa. Salah satunya adalah tower A.27 yang sering terganggu akibat sambaran petir yang ditandai dengan adanya flash over pada isolator. Penggunaan proteksi petir konvensional tidak cukup untuk melindungi tower A.27 dari sambaran petir, maka ditambahkan proteksi petir jenis Early
Streamer yaitu ZEUS Lightning Protection
System.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Pengertian Petir
Petir adalah sebuah cahaya yang terang benderang yang dihasilkan oleh tenaga listrik alam yang terjadi diantara awan-awan atau awan ke tanah. Sering terjadi bila cuaca mendung atau badai.
Petir merupakan peristiwa alam yaitu proses pelapasan muatan listrik (electrical
discharge) yang terjadi di atmosfer. Peristiwa
pelepasan muatan ini akan terjadi karena terbentuknya konsentrasi muatan-muatan positif dan negatif di dalam awan ataupun perbedaan muatan dengan permukaan bumi. Sistem Transmisi
Pusat listrik atau pembangkit listrik pada umumnya jauh dari sumber beban atau pemakai tenaga listrik. Sehingga tenaga listrik disalurkan melalui kawat penghantar ke sumber beban atau pemakai tenaga listrik. Tegangan generator pembangkit relatif rendah (6 kV – 24 kV). Maka tegangan ini dinaikin dengan transformator daya ke tegangan yang lebih tinggi antara 150 kV – 500 kV. Menara / Tiang SUTT
Menara atau tiang transmisi adal ah suatu bangunan penopang saluran
transmisi. Tiang menurut bentuk atau konstruksinya dibagi menjadi empat macam, yaitu :
1. Tiang konstruksi baja, terbuat dari baja profil, disusun sedemikian rupa sehingga merupakan suatu menara yang telah diperhitungkan
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 11 kekuatannya disesuaikan dengan
kebutuhannya, tiang jenis inilah yang sering disebut tower karena bentuk konstruksinya.
2. Tiang manesman, terbuat dari pipa baja, dimana ukuran-ukuran panjang, diameter, dan ketebalan dari pipa baja yang akan digunakan disesuaikan dengan keperluan.
3. Tiang beton, tiang yang konstruksimya terbuat dari beton
4. Tiang kayu, terbuat dari kayu ulin dan kayu besi yang tidak perlu diawetkan, sedangkan untuk jenis kayu seperti raksamala, kruing, dan dammar laut perlu dilakukan pengawetan terlebih dahulu agar usia tiang kayu tersebut dapat lebih lama.
Sedangkan jika berdasarkan fungsinya tiang SUTT dibagi menjadi 5 jenis yaitu :
1. Tiang penegang (tension/aspan tower), tiang yang berfungsi untuk
menahan berat dan gaya tarik dari bentangan kawat-kawat SUTT
2. Tiang penyangga (suspension/dragh
tower), tiang yang berfungsi sebagai
tiang penyangga untuk mendukung atau menyangga dan harus kuat terhadap gaya berat dari peralatan listrik yang ada pada tiang tersebut. 3. Tiang sudut (Angle tower), tiang
penegang yang berfungsi untuk menerima gaya tarik akibat perubahan arah atau sudut SUTT. 4. Tiang akhir (dead end tower), Tiang
akhir adalah tiang penegang yang dirancang sedemikian rupa sehingga kuat untuk menahan gaya tarik kawat-kawat dari satu arah saja.
Tiang akhir ini ditempatkan diujung induk.
5. Tiang transposisi, tiang penegang yang berfungsi sebagai tempat perpindahan letak atau perubahan susunan phasa kawat-kawat SUTT Jenis-jenis tiang kisi-kisi atau tower yang banyak dipergunakan diantaranya :
a. Tiang delta (delta tower)
Gambar 2.10 Tiang delta b. Tiang zig-zag (Zig-zag Tower)
Gambar 2.11 Tiang zig-zag c. Tiang piramida (Phyramid tower)
Gambar 2.12 Tiang piramida Isolator
Isolator yang digunakan pada SUTT adalah isolator porselen/keramik dan isolator gelas yang berfungsi sebagai isolasi tegangan antara kawat penghantar dengan tiang menara, jenis isolator ini adalah jenis isolator piring, yang digunakan sebagai isolator penegang dan isolator gantung, dimana jumlah piringan dalam satu rencengnya disesuaikan dengan sistem tegangan SUTT tersebut.
Gambar 2.13 isolator piring Taksiran Resiko
Suatu instalasi proteksi petir harud dapat melindungi semua bagian dari suatu
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 12 bangunan, termasuk manusia dan
peralatan yang ada di dalamnya terhadap bahaya dan kerusakan akibat sambaran petir. Berikut ini akan dibahas cara penentuan besarnya kebutuhan bangunan akan proteksi petir menggunakan standar Peraturan Umum Instalasi Penyaluran Petir (PUIPP), dan International Electrotechnical Commision (IEC) 1024-1-1.
Berdasarkan Peraturan Umum
Instalasi Penyaluran Petir (PUIPP) Besarnya kebutuhan tersebut
ditentukan berdasarkan penjumlahan indeks-indeks tertentu yang mewakili keadaan bangunan di suatu lokasi dan dituliskan sebagai :
R = A + B + C + D + E Dimana :
R = Perkiraan bahaya petir
A = Penggunaan dan isi bangunan B = Konstruksi bangunan
C = Tinggi bangunan D = Situasi bangunan E = Pengaruh kilat
Berdasarkan Standar IEC 1024-1 Pemilihan tingkat pproteksi yang memadai untuk suatu sistem proteksi petir didasarkan pada frekuensi sambaran petir langsung setempat (Nd ) yang diperkirakan ke struktur yang diproteksi dan frekuensi sambaran petir tahunan setempat (Nd ) yang diperbolehkan. Kerapatan kilat petir ke tanah atau kerapatan sambaran petir ke tanah rata-rata tahunan di daerah tempat suatu struktur berasa dinyatakan sebagai :
Ng= 0,04 .Td1.26/km2/ tahun
Dimana Td adalah jumlah hari guruh rata-rata per tahun di daerah tempat struktur yang akan diproteksi.
Nd = Tg . Ag . 10- 6 / tahun Dimana Ae adalah area cakupan daru struktur (m2 ) yaitu daerah permukaan tanah yang dianggap sebagai struktur yang mempunyai frekuensi sambaran langsung tahunan. Daerah yang diproteksi adalah daerah disekitar struktur sejauh 3h dimana h adalah tinggi struktur yang diproteksi. Pengambilan keputusan perlu atau tidaknya memasang sistem proteksi petir pada bangunan berdasarkan
perhitungan Nd dan Nc dilakukan sebagai berikut :
a. Jika Nd ≤ Nc tidak perlu sistem proteksi petir
b. Jika Nd > Nc diperlukan sistem proteksi petir dengan efisiensi :
η ≥ 1 - 𝑁𝑐
𝑁𝑑
Dengan tingkat proteksi sesuai tabel 2.8 Tabel 2.8 Efisiensi Sitem Proteksi Petir
Tingkat Efisiensi SPP Proteksi (E) I 0,98 II 0,95 III 0,90 IV 0,80 Jenis-jenis Proteksi Franklin Rod
Pengamanan bangunan terhadap sambaran kilat dengan menggunakan sistem penangkal petir Franklin merupakan cara yang tertua namun masih digunakan karena hasilnya dianggap cukup memuaskan, terutama dengan bangunan-bangunan bentuk tertentu, seperti : menara, gereja dan bangunan-bangunan yang lain yang beratap runcing. Franklin Rod
(Tongkat Franklin), alat ini merupakan kerucut tembaga dengan daerah perlindungan merupa kerucut imajiner dengan sudut puncak 112°. Agar daerah perlindungan besar, Franklin Rod dipasang pada pipa besi (dengan ketinggian 1-3 meter). Makin jauh dari Franklin Rod makin lemah perlindungan di dalam daerah perlindungan tersebut. Franklin Rod dapat dilihat berupa tiang-tiang di bubungan atap bangunan. System yang digunakan untuk mengetahui area proteksi dari penyalur petir ini adalah dengan menggunakan sistem proteksi kerucut.
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 13 Sangkar Faraday
Untuk mengatasi kelemahan
Franklin Rod karena adanya daerah yang
tidak terlindungi dan daerah perlindungan melemah bila jarak makin jauh dari
Franklin Rod-nya maka dibuat sistem
Sangkar Faraday. Sangkar Faraday mempunyai sistem dan sifat seperti
Franklin Rod, tapi pemasangannya di
seluruh permukaan atap bangunan dengan tinggi tiang yang lebih rendah.
Gambar 2.15 Metode Sangkar Paraday
Non-Konvensional
Metoda ini pertama kali dipatenkan oleh Gusta P Carpart tahun 1931. Sebelumnya seorang ilmuwan Hungaria, Szillard tahun 1941 pernah melontarkan gagasan untuk menambahkan bahan radio aktif pada Franklin Rod guna meningkatkan tarikan pada sambaran petir. Metoda ini terdiri atas Franklin Rod dengan bahan radio aktif radium atau sumber thorium sebagai penghasil ion yang dihubungkan ke pentanahan melaui penghantar khusus.
Early Streamer Emission (ESE)
Early Streamer Emission merupakan
salah satu metode terminasi udara penyalur petir non-konventional (modern). Sistem penyalur petir ini terbagi dalam dua bagian, yaitu Air Terminal yang diletakkan di puncak bangunan sebagai penagkap petir dan
Carrier (kabel penghantar) sebagai konduktor
penyalur arus yang masuk ke tanah.
Komponen-komponen pada Early
Streamer Emission (ESE) Lightning Protection System
→ Air Lightning terminal
dan Fibreglass Mounting
Beberapa karakteristik dari Air terminal dan Fibreglass Mounting yaitu :
termasuk tipe proteksi ESE, memproteksi peralatan jalur data dari sambaran petir, mempunyai sistem pentanahan berfrekuensi tinggi, memiliki counter
sambaran petir, pemasangan minimum 2 m
di atas level tertinggi dari objek yang dilindungi, memberikan efak radius proteksi cukup luas, tergantung pada ketinggian pemasangan dan intensitas sambaran & mampu menerima sambaran petir hingga 150 kA.
Gambar 2.18 Zeus Air Terminal dan Fibreglass III. METODE PENELITIAN
Menggunakan metode Eksperimen
Gambar 3.1 Flowchart Metode Penelitian IV MATERI PENELITIAN
Penyalur Petir
Penyalur petir yang digunakan pada tower A.27 adalah penyalur petir
non-konvensional berjenis Early Streamer
Emission (ESE) dengan komponen-komponen yang dipasang di atas tower. Jumlah penyalur petir yang terpasang adalah satu buah. Dan sebelum pemasangan Early Streamer tower A.27 sudah menggunakan proteksi petir konvensional.
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 14 Gambar 4.3 Penyalur petir Konvensional
Instalasi Penyalur Petir
Instalasi Penyalur Petir Konvensional Instalasi penyalur petir konvensional yang terpasang sebagai berikut :
- Konduktor GSW
- Ground rod pipa Galvanis - Klem jumper
Instalasi penyalur Petir ESE
Instalasi penyalur petir yang terpasang mempunyai peralatan sebagai berikut :
- ESE Zeus Air Terminal : 1 Unit - Zeus Lightning Strike Counter : 1 Unit - Terminal Grounding : 1 Set
- Dudukan Bak Kontrol : 1 Set - Pipa Galvanis : 4 Batang - Besi Siku : 2 Batang - Kabel N2XSY : 50 meter - Termination Kit : 1 Set
- Elektroda Grounding (BC) : 10 meter Dengan hasil pengujian besar tahanan pentanahan untuk penyalur petir adalah 2,2 Ω.
Gambar 3.4 Penyalur petir Early Streamer
.
Gambar 4.5 Bak kontrol penyalur petir Pengukuran besar tahanan pada eletroda batang dengan plat dilaksanakan dengan cara memberikan tegangan dan arus dari alat uji tahanan pentanahan pada elektroda batang dengan plat yang
telah ditanamkan ke dalam tanah tanpa digabungkan atau dipararel dengan pentanahan kaki tower sesuai dengan
manual book alat uji pengukuran tahanan
pentanahan.
Lokasi Penempatan Penyalur Petir Dibawah ini merupakan lokasi penempatan penyalur petir yang telah terpasang di tower A.27 SUTT 70 kV Sumadra – Pamengpeuk,
Gambar 3.6 Penyalur petir Konvensional
Gambar 4.7 Penempatan penyalur petir Early Streamer
Detail Peralatan Instalasi Petir Lightning Terminal
Gambar 4.8 Detail terminal penyalur petir Hari Guruh
Isokeraunic level adalah jumlah hari guruh
dalam satu tahun di suatu tempat. Untuk menganalisa pengamanan terhadap sambaran petir pada tower A.27 SUTT 70 kV Sumadra-Pamengpeuk akan digunakan data hari guruh di wilayah Jawa Barat yang diamati dari stasiun BMKG.
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 15 Gambar 3.10 Persebaran hari guruh di wilayah
indonesia
Gambar 4.11 Curah hujan wilayah Jawa Barat
V. HASIL PENELITIAN DAN
PEMBAHASAN Taksiran Resiko
Berdasarkan Peraturan Umum Instalasi Penyalur Petir di Indonesia besarnya keperluan pemasangan sistem proteksi terhadap sambaran petir pada suatu bangunan ditentukan dengan menjumlahkan indeks-indeks yang mewakili keadaan di lokasi struktur tersebut berada.
Maka untuk bangunan tersebut diperoleh indeks-indeks sebagai berikut :
1) Jenis bangunan berdasarkan indeks A (tabel 2.4) adalah “Instalasi listrik, gas, minyak atau bensin, dan rumah sakit” dengan nilai 5.
2) Jenis bangunan berdasarkan indeks B (tabel 2.5) adalah “Seluruh bangunan terbuat dari logam dan mudah menyalurkan listrik” dengan nilai 0. 3) Jenis bangunan berdasarkan indeks C
(tabel 2.6) adalah “tinggi bangunan 35 meter” dengan nilai 5.
4) Jenis bangunan berdasarkan indeks D Penentuan kebutuhan bangunan atau suatu daerah akan proteksi petir berdasarkan standar IEC 1024-1-1
Penggunaan standar IEC 1024-1-1 memberikan cara perhitungan dengan menggunakan data hari guruh, data ukuran bangunan/daerah, area proteksi, frekuensi sambaran langsung setempat (Nd), dan
frekuensi sambaran tahunan (Nc) yang diperbolehkan pada struktur, dengan terlebih dahulu menghitung kerapatan sambaran ke tanah (Ng).
Kerapatan sambaran petir ke tanah (Ng) dipengaruhi oleh hari guruh rata-rata per tahun (Td) di daerah tersebut. Dikarenakan berada pada daerah dataran rendah sekitar diambil dari hari guruh rata-rata per tahun sebesar 177 dan tingkat kerawanan petir tinggi.
Maka kerapatan sambaran petir ke tanah (Ng) dapat dihitung dengan
persamaan 2.5: Ng = 4.10-2 . Td1.26 Ng = 4.10-2 . 1771.26
Ng = 25,96 sambaran per km2 per tahun Dan luas daerah perlindungan (Ae) dapat dihitung dengan persamaan 2.6 :
Ae = ab + 6h(a+b) + 9πh2
Ae = 100 + 6(35) (10+10) + 9 . 3,14 . 352
Ae = 38.918,5 m2
Sedangkan untuk memperhitungkan jumlah rata-rata frekuensi sambaran petir langsung per tahun (Nd) dapat dicari dengan
persamaan 2.7 :
Nd = Ng . Ae . 10-6
Nd = 25,96 . 38.918,5 . 10-6
Nd = 1,01 sambaran petir per tahun Dimana :
a = Panjang bangunan (m) b = Lebar bangunan (m) h = Tinggi bangunan (m)
Td = Hari guruh rata-rata per tahun
Ng
= Kerapatan sambaran petir
ke tanah (sambaran/Km2/tahun) Ae
= Luas daerah yang masih memiliki angka sambara n petir sebesar Nd (Km2) Nd = Frekuensi sambaran petir
langsung per tahun Nc = Ketetapan (10-1)
Frekuensi sambaran petir tahunan setempat (Nc diketahui bernilai 10-1) yang
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 16 diperbolehkan. Penentuan tingkat proteksi
pada bangunan berdasarkan perhitungan Nd dan Nc dilakukan sebagai berikut :
a. Jika Nd ≤ Nc tidak perlu sistem proteksi petir.
b. Jika Nd ≥ Nc diperlukan sistem proteksi petir.
Dikarenakan dalam perhitungan didapatkan Nd ≥ Nc , maka nilai efisiensi :
η ≥ 1 - 𝑁𝑐 𝑁𝑑 η ≥ 1 – 10−1 1,01 η ≥ 1 – 0,099 η ≥ 0,901 η ≥ 90% dimana :
η = Efisiensi sistem proteksi petir
Nd
= Frekuensi sambaran petir
langsung per tahun Nc = Frekuensi sambaran petir tahunan setempat yang diperbolehkan (10-1)
Dimana hubungan antara nilai η (efisiensi) dengan tingkat proteksi sesuai tabel sebagai berikut :
Tabel 5.1 Efisiensi Sistem Proteksi Petir Tingkat Efisiensi Proteksi SPP I 0,98 II 0,95 III 0,90 IV 0,80
Sumber : SNI 03-7015-2004 tentang sistem proteksi petir terhadap bangunan
E < 0% tidak diperlukan sistem proteksi petir
0% < E ≤ 80% berada pada tingkat proteksi IV
80% < E ≤ 90% berada pada tingkat proteksi III
90% < E ≤ 95% berada pada tingkat proteksi II
95% < E ≤ 98% berada pada tingkat proteksi I
Dengan demikian nilai η sebesar 0.901 berada pada tingkat proteksi III dengan nilai efisiensi diantara 80% - 90%.
Oleh karena itu tingkat proteksi yang sesuai adalah tingkat III.
Daerah Proteksi
Setelah menentukan tingkat proteksi petir, kemudian akan menghitung dan menganalisa luas daerah proteksi atau zona proteksi untuk penyalur petir yang telah terpasang sebelumnya. Hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah daerah tersebut telah terproteksi dengan baik atau tidak. Metode yang digunakan untuk menganalisa daerah proteksi di daerah tersebut adalah dengan menggunakan metode bola bergulir, teori elektrogeometri dan menurut radius proteksi yang terdapat pada katalog penyalur petir ZEUS Lightning Protection
System.
Kemudian, perhitungan luas hasil ketiga metode tersebut akan dibandingkan dengan luas sebenarnya. Dari situ akan terlihat daerah mana saja yang terproteksi dan yang tidak.
Metode Bola Bergulir
Untuk metode ini, radius proteksi dari bola bergulir sudah didapatkan dari tabel 2.19, yaitu untuk tingkat proteksi level
III radius proteksinya adalah sebesar 45 m. Dan untuk arus puncaknya ( I ) dapat dicari dengan persamaan 2.17 dan 2.19 : Maka,luas daerah proteksinya adalah :
Ax = π . R2 α° = sin-1 (1 - ℎ 𝑟 ) Ax = π . (452) = sin-1 (1 - 35 45 )= 12,83 0 Ax = 3,14 . 2025 Ax = 6.358,5 m2
Dan juga dapat diketahui Imin adalah : I = ( ℎ
6,7(1−𝑠𝑖𝑛𝛼))1,25
I = ( 35
6,7(1−sin 12,83))1,25
I = 8,23 kA
Ini berarti penyalur petir tersebut dapat menangkap petir dengan arus minimal 8,23 kA.
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 17 Gambar 5.2 Area proteksi metode Bola
Bergulir
Metoda ESE ZEUS Lightning Protection System
Menurut katalog, Zeus Lightning
Protection System memiliki radius proteksi
tergantung pada tinggi maksimum penyalur petir tersebut dipasang. Di bawah merupakan tabel radius proteksi dari ZEUS Linghtning Protection System.
Penyalur petir eksternal yang terpaang memiliki tinggi maksimum sebesar 35 m. Ini berarti radius proteksinya adalah sebesar 116 m,
Maka luas daerah daerah proteksinya adalah :
Ax = π . rs2 Ax = 3,14 . 1162 Ax = 42.251,84 m2
Dengan sudut proteksi sebesar 𝛼0 = sin-1 (1 - ℎ
𝑟 )
𝛼0 = sin-1 (1 – 35+8
116 )= 39
0
Dan dengan arus puncak sebesar I = (6,7(1−𝑠𝑖𝑛𝛼)ℎ )1,25
I = (6,7(1−𝑠𝑖𝑛39)43 )1,25 = 35,3 kA
Ini berarti penyalur petir tersebut dapat menangkap petir dengan arus minimal 35,3 kA. Petir dengan nilai arus di bawah nilai tersebut tidak dapat diatasi oleh proteksi petir Early Streamer.
Penghantar Penyalur
Penghantar penyalur atau konduktor ke bawah (down conductor) yang terpasang adalah dengan menggunakan kabel N2XSY 1x50 mm, konduktor pembumian dipasang sampai 15 m pada bak kontrol dengan ukuran 40x40x40 cm.
Elektroda Pembumian
Elektroda pembumian penyalur petir yang digunakan adalah elektroda jenis batang tegak. Bahan dari elektroda
pembumian tersebut adalah tembaga yang berbentuk silinder pejal (stick rod) 5/8”. Sistem Pembumian
Sistem pembumian terukur sudah sangat baik, karena sistem pembumian tersebut memiliki tahanan 3,9 Ω. Sedangkan ketentuan umum pada PUIL 2000 pasal 3.13.2.10 untuk total seluruh sistem tahanan pembumian tidak boleh lebih dari 5Ω.
- Hambatan jenis tanah (ρ) : 100Ω-m (tanah kebun)
- Diameter penghantar (d) : 1,25” = 3,18 cm = 0,0318 - Panjang Elektroda (L) :
15 m
Maka besarnya hambatan pembumian berdasarkan persamaan 2.19 adalah : R = 4𝜋𝐿𝜌 . In (4𝑙𝑑.ℎ2− 𝑄) R = 4.3,14.15100 . In (0,0318.154.152 − 1,2) = 0,53 . 7,54 R= 3,9 Ω
Jika ditinjau dari data pengukuran ternyata hasilnya tidak jauh berbeda dengan perhitungan, dimana tahanan pembumian di bawah standar yang telah ditetapkam kurang dari 5Ω.
Rtanah = 3,55+3,85+3,554 = 3,64 Ω
Tahapan Pemasangan Proteksi Petir ESE Pemasangan Air Terminal ke Atas Tower Tahapan pemasangan Air Terminal ke atas tower sebagai berikut :
1. Merangkai pipa 2” dengan fibre serta klem pipa untuk pemasangan besi siku.
2. Pemasangan termination kit dan konek dengan kabel down conduktor N2XSY
3. Memasukan kabel down conduktor ke pipa 2,5” dan pipa 2”.
4. Menyambung pipa 2” dengan pipa 2,5” dan conecting kabel ESE Air Terminal.
5. Menarik rangkaian ESE Air Terminal ke atas tower.
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 18 6. Pemasangan rangkaian ESE Air
Terminal di atas tower
Gambar 5.4 Pemasangan air terminal ke atas tower Pemasangan Grounding dan Box Kontrol
Tahapan pemasangan grounding dan box kontrol sebagai berikut :
1. Menancapkan stick rod dengan kedalaman 4 m sebanyak 3 titik sesuai pada gambar.
2. Menggali tanah sedalam 60 cm untuk menanam kabel BC yang akan memaralel ketiga stick rod sesuai gambar.
3. Membuat box kontrol dengan ukuran 40x40x40 cm
4. Kabel BC dikonek dengan stick rod menggunakan klem khusus, kemudian galiam ditutup kembali
Gambar 5.5 Pemasangan grounding dan box kontrol
Gambar 5.6 Layout untuk memasang grounding Conecting Down Conductor Dengan
Grounding Terminal
Tahapan conecting down conductor dengan grounding sebagai berikut : 1. Pemasangan klem kabel down
conductor dengan body tower
2. Down conductor dimasukan ke dalam box kontrol
3. Terminal Grounding dipasang di dinding Box Control
4. Down conductor dikonek dengan grounding terminal di dalam box kontrol
5. Pemasangan Lightning Strike Counter dan Pita Magnetik
Gambar 5.7 Conecting down conductor dengan grounding terminal
VI. SIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan dalam penelitian ini dapat diambil beberapa kesimpulan, sebagai berikut :
1. Untuk luas daerah yang terproteksi oleh proteksi petir konvensional melalui metode Bola Bergulir daerah yang terlindungi dari sambaran petir seluas 6.358,5 m2 .
2. Untuk luas daerah yang terproteksi oleh ZEUS Lightning Protection System
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.12 NO.1 JULI 2017 - ISSN 1979-4819 19 (Metode ESE) adalah sebesar 42.251,84
m2.
3. Dengan menggunakan metode ESE (Early Streamer Emission) yaitu memasang ZEUS Lightning Protection System lebih bagus karena daerah yang terproteksi lebih luas dari metode yang lain.
4. Setelah dipasang Zeus Lightning Protection System di tower A.27 sampai sekarang tidak lagi terjadi gangguan akibat petir di tower A.27.
Saran
Hasil penelitian yang telah dilaksanakan menunjukan bahwa di tower A.27 SUTT 70 kV Sumadra – Pamengpeuk lebih baik menggunakan proteksi petir metode ESE (Early Streamer Emission)
daripada menggunakan metoda konvensional. Sehingga untuk unit di PT PLN (PERSERO) yang mempunyai masalah proteksi petir seperti di tower A.27 SUTT 70 kV Sumadra – Pamengpeuk untuk:
1. Menyarankan untuk menggunakan metoda yang tepat pada tower transmisi. 2. Menyarankan untuk mengganti atau
menambah proteksi petir pada tower – tower yang intensitas sambaran petirnya tinggi.
3. Menyarankan untuk menggunakan proteksi petir dengan metoda ESE (Early Streamer Emission) pada tower yang kasusnya sama seperti
Daftar Pustaka
Aris Munandar, A. dan Kuwahara, S. 1993.
Tehnik Tenaga Listrik jilid II. Jakarta : PT.
Pradna Paramita.
IEC 62305. (1983) Protection Againts Lightning
Meyditri Luden, Harnyatris. (2003). Studi Tentang Efek Petir Terhadap Peralatan Elektronik dalam Bangunan dan Pengamannya, Surabaya : Universitas Kristen Petra
Widyanto, Aji. (2008). Analisa Evaluasi Sistem proteksi Petir pada Fasilitas Migas (Studi Kasus PT.
PERTAMINA SP BALONGAN). Jakarta : Universitas Indonesia
Turan, G. 1988. Electric Power Transmission System Engineering Analysis And Design. John Willey & Sons.
Sharma, Dwarka Prased, H.C. Design of Grounding System For High Voltage Substations, IJAET, India.
Hutauruk, T.S. (1985). Transmisi Daya Elektrik. Jakarta : Erlangga.
