STUDI PEMODELAN PERAMBATAN GELOMBANG SURJA PETIR PADA SALURAN TRANSMISI 150 KV MENGGUNAKAN METODE MULTI- CONDUCTOR TRANSMISSION LINE

(1)

STUDI PEMODELAN PERAMBATAN GELOMBANG

SURJA PETIR PADA SALURAN TRANSMISI

150 KV MENGGUNAKAN METODE MULTI

-CONDUCTOR TRANSMISSION LINE

dosen pembimbing :

1.

Ir. Syariffuddin M, M.Eng.

2.

IGN Satriyadi H, ST., MT.

Kadek Adi Dwi Purwaka

2205 100 038

(2)

L

ATAR BELAKANG

•

Indonesia memiliki hari guruh yang tinggi dengan

jumlah sambaran petir yang banyak

.

•

Surja petir adalah gejala tegangan lebih transien

yang disebabkan oleh sambaran petir

.

•

Pada saluran transmisi performa petir menjadi salah

satu faktor dominan dalam perancangan menara dan

saluran transmisi

.

(3)

PERMASALAHAN



Bagaimana perambatan gelombang surja petir

pada saluran transmisi 150 kV?



Bagaimana pengaruh waktu tegangan impuls

gelombang petir terhadap perambatan

gelombang surja petir pada saluran transmisi

150 kV?



Bagaimana pengaruh nilai puncak tegangan

gelombang petir terhadap perambatan

gelombang surja petir pada saluran transmisi

150 kV?



Bagaimana pengaruh gangguan petir terhadap

(4)

TUJUAN

1.

Membuat model dari perambatan gelombang

surja petir pada saluran transmisi 150 kV

dengan mengunakan metode Multi-Conductor

Transmission line (MTL)

2.

Mensimulasikan dan menganalisa pemodelan

dari

perambatan

gelombang

surja

petir

tersebut

.

(5)

SISTEM TENAGA LISTRIK

(6)

P

ETIR

Petir merupakan kejadian alam

di

mana

terjadi

loncatan

muatan

listrik

antara

awan

dengan bumi.

(7)

P

ROSES

T

ERJADINYA

P

ETIR

A

B

C

(8)

PROSES TERJADINYA GANGGUAN PADA

SALURAN TRANSMISI AKIBAT PETIR

(9)

BENTUK UMUM GELOMBANG BERJALAN

Spesifikasi Gelombang Berjalan

•Puncak

•Waktu muka (t1)

•Ekor gelombang

•Waktu ekor (t2)

(10)

MODEL SALURAN TRANSMISI DENGAN METODE

MULTI

-

CONDUCTOR TRANSMISSION LINE

Saluran Transmisi n+1Konduktor

(11)

PERSAMAAN SALURAN TRANSMISI

t

B

E











 

/

Persaman Maxwell

t

D

J

H











  

/

2 persamaan diatas diturunkan menjadi persamaan saluran tranmisi

sebagai berikut:





 



(z)



+

 



(z)





(z)



t + (z) z

V

I

i

I

i

V

si s i     

R

L

ij ij





 





 



(z)



0 t + (z) + (z) z

I

V

s i s i i     

C

G

ij ij

(12)

PENYELESAIAN PERSAMAAN SALURAN

TRANSMISI



Persamaan diatas diselesaikan dengan metode

finite-difference maka persamaan diatas akan

menjadi :

 

_       _                       _                  2 2 , 1 , , 1 , , 1 , 1 , 1 1 ,

I

V

L

I

R

V

nsj k n k sj n k i n k i ij n k i n k i ij n k i n k i t t z

 

0 2 , 1 1 , 1 , 1 1 , 1 , ,                     _            _ _ _ _ t z

V

C

V

G

I

ink n k i ij n k i n k i n ij n k i n k i

(13)

PENYELESAIAN PERSAMAAN SALURAN

TRANSMISI



Disederhanakan menjadi:



Dari persamaan diatas dibuat syntax program

dengan bahasa pemograman MATLAB berupa

hitungan numerik iterasi dari persamaan diatas.

 

R

V

L

R

 

_I

t

L

I

ni k ij ij n k i n k i n k sj n k sj n k i t z ij ij , 1 , 1 1 , , 1 , 1 1 , 2 2

2

                                      _       









_











                                 _   

















I

C

G

_V

t

C

G

V

ink n ij ij n k i n k i n k i _z _t ij n ij 1 , 1 , , 1 1 1 , ₂

2

(14)

P

ARAMETER

-

PARAMETER PADA SIMULASI



Saluran transmisi terdiri dari 2 kondutor tanpa

rugi-rugi



Besar impedansi surja petir 400÷600 Ohm



Nilai arus puncak petir 10 kA

(15)

TEGANGAN IMPULS GELOMBANG PETIR

(16)

HASIL SIMULASI

(17)

HASIL SIMULASI

(18)

HASIL SIMULASI

(19)

HASIL SIMULASI

(20)

HASIL SIMULASI

WAKTU MUKA GELOMBANG YANG BERBEDA

posisi

Tegangan Impuls Gelombang Petir

1/50 1,2/50 3/50 5/50

I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) 10 2425 3544 2700 3529 3620 3451 3735 3367 20 2425 3380 2700 3361 3620 3271 3735 3187 30 2425 3245 2700 3223 3620 3123 3735 3037

Kawat 1

Kawat 2

posisi

1/50 1,2/50 3/50 5/50

I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) 10 1019 244,2 1181 244,1 1751 248,1 1850 254 20 1043 173,4 1193 173,5 1717 176,9 1796 181,3 30 985,5 96,13 1113 96,25 1546 98,49 1592 100,8

(21)

HASIL SIMULASI

WAKTU MUKA GELOMBANG YANG BERBEDA

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 1,0/50 1,2/50 3,0/50 5,0/50 Aru s Pu n ca k ( Amp ere )

Waktu Tegangan Impuls (µs)

posisi 10 posisi 20 posisi 30 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 1,0/50 1,2/50 3,0/50 5,0/50 Te g a n g a n Pu n ca k ( k V)

posisi 10 posisi 20 posisi 30 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 1,0/50 1,2/50 3,0/50 5,0/50 Aru s Pu n ca k ( Amp ere )

posisi 10 posisi 20 posisi 30 0 50 100 150 200 250 300 1,0/50 1,2/50 3,0/50 5,0/50 Te g a n g a n Pu n ca k ( k V)

posisi 10 posisi 20 posisi 30

Kawat 1

(22)

HASIL SIMULASI

WAKTU EKOR GELOMBANG YANG BERBEDA

posisi

1,2/25 1,2/50 1,2/100 1,2/500

I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) 10 2759 3207 2700 3529 2581 3726 2182 3923 20 2759 2941 2700 3361 2581 3627 2182 3899 30 2759 2730 2700 3223 2581 3545 2182 3878

Kawat 1

Kawat 2

posisi

1,2/25 1,2/50 1,2/100 1,2/500

I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) 10 1044 395,5 1181 244,1 1285 137,9 1214 31,05 20 1022 291,6 1193 173,5 1246 95,97 1135 21,17 30 933,4 169,1 1113 96,25 1110 51,89 973,2 11,17

(23)

HASIL SIMULASI

WAKTU EKOR GELOMBANG YANG BERBEDA

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1,2/25 1,2/50 1,2/100 1,2/500 Aru s Pu n ca k ( Amp ere )

posisi 10 posisi 20 posisi 30 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 1,2/25 1,2/50 1,2/100 1,2/500 Te g a n g a n Pu n ca k ( k V)

posisi 10 posisi 20 posisi 30 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1,2/25 1,2/50 1,2/100 1,2/500 A rus Punc a k ( A mpe re )

posisi 10 posisi 20 posisi 30 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 1,2/25 1,2/50 1,2/100 1,2/500 Te g a ng a n P unc a k ( k V )

Kawat 1

(24)

HASIL SIMULASI

PUNCAK TEGANGAN IMPULS YANG BERBEDA

posisi

Puncak Gelombang Petir (E)

1 MV 2 MV 3 MV 4 MV

I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) 10 675 882,2 1350 1765 2025 2646 2700 3529 20 675 840,3 1350 1681 2025 2521 2700 3361 30 675 805,9 1350 1612 2025 2417 2700 3223

Kawat 1

Kawat 2

posisi

Puncak Gelombang Petir (E)

1 MV 2 MV 3 MV 4 MV

I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) I_puncak(A) V_puncak(kV) 10 295,3 61,03 590,6 122,1 885,9 183,1 1181 244,1 20 298,4 43,38 596,7 86,76 895,1 130,1 1193 173,5 30 278,3 24,06 556,7 48,12 835 72,18 1113 96,25

(25)

HASIL SIMULASI

PUNCAK TEGANGAN IMPULS YANG BERBEDA

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1 2 3 4 Aru s Pu n ca k ( Amp ere )

Puncak Gelombang Petir (MV)

posisi 10 posisi 20 posisi 30 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 1 2 3 4 Te g a n g a n Pu n ca k ( K v )

posisi 10 posisi 20 posisi 30 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1 2 3 4 Aru s Pu n ca k ( Amp ere )

posisi 10 posisi 20 posisi 30 0 50 100 150 200 250 300 1 2 3 4 Te g a n g a n Pu n ca k ( k V)

Kawat 2

Kawat 1

(26)

KESIMPULAN



Perambatan gelombang petir pada kawat 1 memiliki nilai

arus puncak yang sama pada semua titik yang ditinjau

pada kawat (k) sedangkan nilai tegangan puncak

mengalami penurunan hingga ±5% pada tiap titik yang

ditinjau pada kawat (k).



Pada kawat 1 semakin besar waktu muka gelombang petir

maka tegangan puncak akan mengalami penurunan

hingga ±3%,

sedangkan arus puncak akan mengalami

peningkatan hingga ±3%, dan semakin besar waktu ekor

gelombang petir maka tegangan puncak akan mengalami

peningkatan hingga ±10%, sedangkan arus puncak

mengalami penurunan hingga ±5%. Pada kawat 2 semakin

besar waktu muka gelombang petir maka tegangan puncak

mengalami peningkatan hingga ±3%, sedangkan arus

puncak mengalami peningkatan hingga ±5%, dan semakin

besar waktu ekor gelombang petir maka tegangan puncak

mengalami penurunan hingga ±40%, sedangkan arus

puncak mengalami peningkatan hingga ±9%.

(27)

KESIMPULAN



Nilai puncak gelombang petir memiliki hubungan

berbanding lurus dengan nilai arus puncak dan

tegangan puncak pada kawat 1 dan 2. Semakin besar

nilai puncak gelombang petir maka nilai arus puncak

dan tegangan puncak yang terjadi pada kawat 1 dan

2 akan mengalami peningkatan hingga ±30%.



Perambatan gelombang petir yang terjadi pada kawat

2 memiliki nilai arus puncak dan tegangan puncak

yang mengalami penurunan pada tiap titik yang

ditijau (k). Nilai arus puncak pada kawat 2 hingga

±42% dari nilai arus puncak pada kawat 1 sedangkan

nilai tegangan puncak pada kawat 2 hingga ±7% dari

nilai tegangan puncak pada kawat 1.

(28)