STUDI PENGARUH KORONA TERHADAP SURJA TEGANGAN LEBIH PADA
SALURAN TRANSMISI 150 KV
Dimas Ageng Pamungkas 2207 100 013
Dosen Pembimbing :
I Gusti Ngurah Satriyadi Hernanda, ST, MT.
Dr. Eng. I Made Yulistya Negara, ST, M.Sc.
Latar Belakang
Terjadinya kerusakan peralatan pada saluran transmisi akibat surja tegangan lebih.
Fenomena korona pada saluran transmisi tegangan tinggi.
Pengaruh korona terhadap perambatan surja di sepanjang saluran transmisi tegangan tinggi 150 kV.
Rumusan Masalah
Membuat simulasi pemodelan saluran transmisi dengan pengaruh korona.
Mempelajari respon saluran transmisi yang dipengaruhi korona saat terkena gelombang surja petir, dengan variasi karakteristik waktu petir dan korona.
Menganalisis perubahan puncak gelombang surja petir yang terkena pengaruh korona dan tidak.
Batasan Masalah
Objek penelitian adalah (SUTT) 150 kV di Surabaya dengan panjang jalur dari GI Sukolilo sampai GI Kenjeran.
Surja tegangan lebih pada tugas akhir ini yang dipergunakan adalah surja petir,
Pada penelitian ini hanya menganalisis tegangan pada keadaan fasa tunggal dan satu konduktor.
Korona yang terdapat pada tugas akhir ini diasumsikan dengan keadaan kabel transmisi yang
rusak, tanpa dipengaruhi oleh faktor suhu luar.
Tujuan
Mengetahui pengaruh dari gangguan korona untuk surja tegangan lebih pada saluran transmisi 150 kV.
Untuk mensimulasikan pemodelan dan menganalisis respon pemodelan saluran transmisi 150 kV di bawah pengaruh gangguan korona.
Korona
Korona adalah terjadinya suatu pelepasan muatan dari elektroda berpotensial tinggi pada fluida netral (udara). Terjadi ketika kekuatan medan listrik melebihi nilai tertentu.
Faktor Penyebab Korona
Kelembaban cuaca (suhu)
Kerusakan Peralatan
Dampak Korona
Rugi daya
Radio Interferensi
Gangguan bising suara
Kerusakan Isolasi
Visualisasi Korona
Konfigurasi konduktor untuk permodelan korona
Pemodelan Korona
Dengan menggunakan ATPdraw, korona dimodelkan dengan dioda, resistor dan kapasitor. Untuk memperkirakan penyebarannya pada konduktor, pemodelan ini disambungkan dengan beberapa bagian dari potongan saluran transmisi.
Representasi pemodelan korona
Dioda
Cg R
Vi
Pemodelan Korona Pada Saluran Transmisi 150 kV
Pemodelan dibagi menjadi dua bagian, saluran transmisi 150 kV dengan dan tanpa pengaruh korona.
Tanpa Pengaruh Korona
Representasi pemodelan saluran transmisi tanpa korona
H
Rs L
C
R
Dengan Pengaruh Korona
Representasi pemodelan saluran transmisi dengan korona
Rs L
Cg R
Vi Dioda
Rs L
Cg R
Vi Dioda
Rs L
Cg R
Vi Dioda
Rs L H
L
Cg R
Vi Dioda
Rs L
Cg R
Vi Dioda
Rs L
Cg R
Vi Dioda
Rs L Ri
Parameter Pemodelan
Resistansi Saluran 0,0034 ohm
Induktansi Saluran 0,5 µH
Kapasitansi Saluran 6.9662 pF/m
Impedansi Surja 400 Ω
Tegangan Awalan Korona 161,75 kV Kapasitansi Geometrik 6.3793 pF/m Resistansi Pemodelan Korona 1000 Ω
Dioda Ideal
Simulasi
Data Saluran Udara Tegangan Tinggi 150 kV
Untuk mengetahui pengaruh korona yang terdapat pada saluran transmisi 150 kV, dibutuhkan spesifikasi menara. Berikut adalah data-data spesifikasi menara Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150 kV di Surabaya.
Tegangan 150 kV
Tipe dan Ukuran Konduktor ACSR 330 mm2
Diameter Konduktor 25,3 mm
Tinggi Kawat Konduktor A 38,3 m Tinggi Kawat Konduktor B 34 m Tinggi Kawat Konduktor C 29,7 m
Tanpa pengaruh korona
Dengan pengaruh korona
Korona menghasilkan peredaman hingga mencapai 69,49 % yaitu sebesar 216,21 kV. Dibandingkan dengan tidak terdapat korona pada saluran.
Pengaruh Korona dengan Perubahan Ketinggian Konduktor
Dengan menggunakan pemodelan saluran transmisi yang dipengaruhi oleh korona, tinggi konduktor
selanjutnya akan divariasikan.
Menggunakan input surja petir dengan nilai puncak 800 kV, dan waktu petir 1,2/50 µs. Nilai kapasitansi geometriknya berubah sesuai variasi ketinggian konduktor dari permukaan tanah.
Tinggi Konduktor (m) Kapasitansi Geometrik (pF)
29.7 6.5712
34 6.4678
38.3 6.3793
Analisis redaman korona terhadap perbedaan ketinggian konduktor
Tinggi Konduktor (m )
Puncak
Impuls Puncak Impuls
Redaman Petir (kV) Dengan Korona (kV)
(kV)
29.7 800 488.31 311.69
34 800 490.55 309.45
38.3 800 492.49 307.51
Menggunakan input surja petir dengan nilai puncak 800 kV, dan waktu petir 1,2/50 µs. Nilai kapasitansi geometriknya berubah sesuai variasi ketinggian konduktor dari permukaan tanah.
Tinggi Konduktor (m) Kapasitansi Geometrik (pF)
20 6.8936
60 6.0666
100 5.7461
Tinggi Konduktor (m )
Puncak
Impuls Puncak Impuls
Redaman (kV) Tanpa
Korona (kV)
Dengan Korona (kV)
20 800 481.53 318.47
60 800 499.54 300.46
100 800 507.12 292.88
Peredaman Surja Petir Akibat Korona
dengan Pengaruh Perbedaan Kekasaran
Permukaan Konduktor
Dengan adanya kerusakan konduktor dan perubahan kekasaran permukaan konduktor, berpengaruh
terhadap nilai gradient kritis korona yang mengakibatkan berubahnya tegangan awalan korona.
Menimbulkan perbedaan hasil redaman surja petir akibat korona tersebut
.
Perubahan Medan Kritis Dan Tegangan Awalan Korona
Konstanta Kekasaran Medan Kritis Tegangan Awal Korona Permukaan Konduktor Korona
( kV/cm ) ( kV )
0.2 7.6 39.453
0.4 15.2 78.907
0.6 22.8 118.36
0.8 30.4 157.81
Simulasi Permodelan Korona pada Saluran Transmisi dengan Perbedaan Konstanta Kekasaran Permukaan Konduktor
Puncak Petir Puncak Surja Setelah Redaman Prosentasi ( kV ) Redaman ( kV ) ( kV ) Peredaman (%)
800 470.85 329.15 41.14375 800 478.01 321.99 40.24875 800 486.69 313.31 39.16375 800 495.16 304.84 38.105 0.8
Konstanta Kekasaran Permukaan Konduktor
0.2 0.4 0.6
Peredaman Surja Petir Akibat Korona
dengan Perubahan Karakteristik Waktu
Petir
Dengan waktu muka petir diasumsikan sama yaitu 1,2 µs, waktu punggung petir divariasikan dimulai dari 7 µs, 14 µs, 28 µs, 56 µs dan 112 µs. Berikut merupakan simulasi surja petir dan respon redaman surja petir akibat korona.
Input Surja Petir
Hasil simulasi respon pengaruh korona pada saluran transmisi dengan variasi karakteristik waktu petir
Nilai Puncak Nilai Redaman Hasil Redaman Persentasi Peredaman Muka Punggung Petir ( kV ) Korona ( kV ) Korona ( kV ) Korona ( % )
1.2 7 800 259.37 540.63 67.58
1.2 14 800 331.29 468.71 58.59
1.2 28 800 417.63 382.37 47.80
1.2 56 800 506.87 293.13 36.64
1.2 112 800 589.03 210.97 26.37
Waktu Petir ( µs )
Perbandingan Hasil Respon Korona Terhadap Variasi Waktu Petir
Peredaman Surja Petir Akibat Korona
dengan Perubahan Panjang Saluran
Transmisi
Analisis ini dilakukan untuk mengetahui respon
peredaman surja petir akibat korona, dengan
analisa perbandingan jarak saluran.
Redaman surja petir dengan pengaruh korona terhadap perbedaan panjang saluran
Puncak Impuls Puncak Impuls Tanpa Korona (kV) Dengan Korona (kV)
1 800 569.37 230.63
2 800 507.74 292.26
3 800 494.69 305.31
4 800 492.55 307.45
Jarak Saluran (km ) Redaman (kV)
Kesimpulan
Korona berpengaruh pada peredaman surja petir yang terjadi pada saluran.
korona akan menghasilkan peredaman hingga mencapai 69,49 % yaitu sebesar 216,21 kV. Dibandingkan dengan tidak terdapatnya korona pada saluran.
Semakin konduktor mendekati permukaan tanah, maka nilai korona pada konduktor itu sendiri membesar dan berpengaruh pada hasil peredaman surja petir, yaitu sebesar 318,47 kV untuk tinggi konduktor 20 meter, tinggi konduktor 60 meter menghasilkan redaman sebesar 300,46 kV dan tinggi konduktor yang terakhir yaitu 100 meter menghasilkan redaman sebesar 292,88 kV.
Semakin halus permukaan konduktor akan menghasilkan korona yang kecil, sehingga rendah nilai peredaman surja petirnya. Konduktor dengan permukaan
konduktor paling halus (0,8) menghasilkan peredaman menjadi 495,15 kV, berkurang 304,84 kV dari nilai awal surja petir 800 kV dan nilai prosentasenya
sebesar 38,10 %. Sedangkan konduktor dengan permukaan paling kasar (0,2) menghasilkan peredaman menjadi 470,85 kV, berkurang 329,15 kV dari nilai
awal surja petir 800 kV dan memiliki nilai prosentasi peredaman paling tinggi sebesar 41,14 %.
Semakin kecilnya waktu punggung petir akan menghasilkan redaman korona semakin besar. Yaitu surja petir 1,2/7 µs akan memberikan hasil peredaman korona yang besar, yaitu sebesar 540,63 kV atau 67,58 % dari nilai puncak surja petir 800 kV. Dibandingkan dengan waktu petir 1,2/112 µs yang hanya meghasilkan redaman sebesar 210,97 kV atau 26,37 % dari nilai puncak surja petir 800 kV.
Jarak terdekat dari sumber sambaran petir tersebut yang menghasilkan redaman korona terhadap surja petir paling besar dan redaman tersebut berpola menurun.
Dari total panjang saluran 4,37 kilometer, pada panjang saluran 1 kilometer pertama terjadi peredaman sebesar 230,63 kV dari surja petir sebesar 800 kV. 1 kilometer berikutnya dihasilkan redaman sebesar 62,63 kV. Pada 1 kilometer berikutnya dihasilkan redaman lagi sebesar 13,05 kV dan pada 1 kilometer terakhir dihasilkan redaman sebesar 2,14 kV.
