i SKRIPSI
ANALISIS PENGARUH PENEMPATAN ARRESTER TERHADAP EFEKTIVITAS TRANSFORMATOR PADA TIANG DISTRIBUSI
oleh
MUHAMMAD ASDAR AGUS MIFTAH NGADIMAN
105 82 1580 15 105 82 1557 15
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
ii ANALISIS PENGARUH PENEMPATAN ARRESTER TERHADAP
EFEKTIVITAS TRANSFORMATOR PADA TIANG DISTRIBUSI
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Serjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik
Disusun dan diajukan oleh
MUHAMMAD ASDAR AGUS MIFTAH NGADIMAN
105 82 1580 15 105 82 1557 15
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
v Muhammad Asdar 1 , Agus Miftah Ngadiman2
1,2
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jl. ST. Alauddin NO. 259, Rapopocini, Makassar,Sulawesi Selatan, 90221,
Indonesia
*Email: Agusmiftahfardiansyah08@gmail.com ABSTRAK
Masalah yang dibahas adalah penempatan arrester pada transformator didtribusi memeliki tujuan dan fungsi yang sama tetapi memeliki penempatan arrester yang berbeda ,berhubungan degan cara pengamatan arrester degan transfirmator dan pelebur Fuse Cut Out (FCO) yang memiliki tujuan untuk memberikan proteksi pada transformator dari tegangan lebih.
Penempatan arrester ini perlu dikaji kembali tentang keberhasilan proteksinya pada transformator,yaitu keberhasilan perlindungan yang didirikan pada trasformator dengan memperkecil tegangan lebih yang terjadi sehingga transformator dan peralatan lain tidak mengalami kerusakan.Dengan cara mempertimbangkan faktor yang mempengaruhi tegangan surja dan arus surja yang terjadi pada sistem, seperti pengawatan, panjang kawat dan, jarak arrester yang digunakan dalam penempatan arrester, kecuraman gelombag datang, kecepatan merambat gelombang surja, dan basic insulation level (BIL) peralatan, sehingga diperoleh satu sistem penempatan arrester yang tepat sebagai proteksi transformator distribusi 20 kV.
vi ABSTRACT
Problem of the studied is location of arrester at distribution whitch have is same function and target but owning location of different arrester.Location of arrester relate to wiring of arrester with transformer and Fuse Cut Out (Cut Out) owning target to give protection at transformer of over voltage.
In The last location of this arrester require to study again about itsefficacy of it at tansformer.Efficacy of protection at such transformer is efficacyof passed to protection is transformer by minimizing over voltage that happened at the tansformer so that equipments and transformer which its of him do not experience of damage.by considering factor influencing the level of surge and current of surge that happened at each system,like wiring of arrester, length of wire,apart arrester which is utilized in system location of arrester,steepness of wave come,speed creep waving surge, and basic insulation level (BIL) equipments,so that is in the final got one of location of correct arrester as 20 kV distribution transformer protection.
vii KATA PENGANTAR
Assalamulaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat limpahan rahmat, karunia dan hidayahNya-lah sehingga kami diberikan kekuatan untuk menyusun dan menyelesaikan skripsi dengan judul “ Analisis Pengaruh Penempatan Arrester Terhadap Efektivitas Transformator Pada Tiang Distribusi“ ini sesuai dengan apa yang kami harapkan .Syahlawat dan salam tak lupa pula kita panjatkan atas junjungan Nabi Besar Muhammad SAW sebagai uswatun hasanah dan rahmatanlilalamin.
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Sastra satu (S-1) pada prodi Fakultas Teknik ,Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar
Skripsi ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga memperlancar penyusunannya. Oleh karena itu, kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah memberiakan kontribusinya selama proses penyusun skripsi ini berlangsung hingga pengujinya , terutama kepada:
viii 1. Allah SWT Tuhan semesta alam yang senantiasa melimpatkan rahmat-nya
yang seluas langit dan bumi kepada penyusun .
2. Bapak Rizal Ahdiyat Duyo, S.T.,M.T sebagai pembimbing 1 dan Ibu Adriani, S.T.,M.T sebagai pembimbing 2 ,yang telah menyediakan waktu, tenaga, pikiran dan kesempatannya untuk memberikan arahan,petunjuk dan bimbingannya selama penyusunan skripsi ini.
3. Bapak Ir.Hamzah Ali Imran, S.T.,M.T, selaku Dekan Fakultas Teknik. 4. Bapak Amrullah Mansida, S.T.,M.T ,selaku Wakil Dekan Fakultas Teknik. 5. Ibu Adriani, S.T.,M.T, selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik Elektro
Fakultas Teknik.
6. Bapak Prof. Dr. H. Abd Rahman Rahim , SE., MM. Sebagai Rektor Universitas Muhammadiyah Makassar.
7. Bapak dan Ibu Dosen yang telah banyak memberikan bekal ilmu yang tidak terbats selama perkuliahan di Universitas Muhammadiyah Makassar.
8. Seluruh staf dan karyawan se-Fakultas Teknik yang telah memberikan pelayanan yang maksimal dari awal semester hingga proses pembukuan skripsi ini.
9. Sahabat- sahabat seperjuangan Adryan, Udin, Rislam, Ogi, paisal ,Arif yang selalu memberikan semangat dan hiburan ketika penulis mengalami down saat penulisan skripsi ini.
10. Teman-Teman kelas angkatan 2015 Khususnya dan Teman-Teman REAKSI angkatan 2015 Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar atas kebersamaannya selama ini.
ix 11. Dan yang terakhir, Terspesial untuk kedua orang tua kami dirumah dan keluarga yang tak berhenti- hentinya memanjatkan doa’a ,memberikan kasih sayang, motivasi dan berkorban baik dari segi moral dan materal dalam mendukung penyusun dalam menyelesaikan studi dengan baik di Universitas Muhammadiyah Makassar.
Terlepas dari itu semua , kami menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak terdapat kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasa serta tekhnik penyajian dalam skripsi ini.
Maka dari itu degan tangan terbuka kami menerima segala bentuk kritikan dan saran yang sifatnya membangun dari pembaca agar dapat memotivasi kami kedepannya dalam penyesunannya lain yang lebih baik.
Akhirul kalam, semogga skripsi ini dapat membantu menambah khasanah ke-ilmuan yang bermanfaat bagi pembaca. Billahi fisabilhaq fastabiqul khaerat,Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
x DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ... i HALAMAN PENGESAHAN...i PENGESAHAN...i ABSTRAK...ii KATA PENGANTAR...iv DAFTAR ISI...vii DAFTAR GAMBAR...x DAFTAR TABEL...xi
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN...xii
BAB I... ... 1 PENDAHULUAN ... 1 A.Latar Belakang ... 1 B. Rumusan Masalah...1 C.Tujuan Penelitian...1 D. Manfaat Penelitian...2 E. Batasan Masalah...2 F. Sistematika Penulisan...2 BAB II...5 TINJAUAN PUSTAKA ...5 A.Gardu Distribusi ...5
xi
1.Umum...5
2. Macam- Macam Gardu Distribusi ...5
B.Trasformator Distribusi ...7
1. Pengertian Transformator...7
2. Prinsip Kerja Transformator Distribusi ...8
C. Saluran Udara Tegangan ...9
1 .Umum...9
2. Proteksi Jaringan ...9
3. Sambaran Petir...10
D. Fuce Cut Out...12
E. Arrester...13
1. Pengertian Arrester ...13
2. Jenis-Jenis Arrester...14
3. Bagian-Bagian Arrester...15
4. Prinsip Kerja Arrester...16
5. Krakteristik Arrester...17
6. Tegangan Pelepasan Arrester ( Nominal Dhiscarge Voltage...19
7. Tingkat Pengenal dari Arrester...19
BAB III...23
METODE PENELITIAN...23
A.Jenis Penelitian……….23
B. Waktu Dan Tempat Penelitian………..23
C.Tahapan Penelitian ……….23.
xii
E. Analisa Data………..24
F. Langka Penelitian...29
BAB IV...30
HASIL DAN PEMBAHASAN...30
A. Analisis Pemasangan Sebelum FCO………30
B. Analisis Pemasangan Arrester Sesudah FCO ……….…31
1. Menentukan jarak pemasangan arrester dengan trafo di gardu distribusi………...32
2. Untuk mencari tegangan pengenal dari arrester………...……..34
3. Menentukan Tingkat Isolasi Dasar (TID)………..……35
C. Pemilihan Tingkat Pengenal Arrester ...36
1.Untuk Menentukan Tegangan Pengenal Arrester...36
2. Untuk Menentukan Tegangan Terminal...36
3. Menentukan Arus Pelepasan...37
4. Menentukan Arus Pelepasan Maksimum Arrester...38
5. Menentukan Arus Pelepasan Nominal Arrester ...39
BAB V...40 KESIMPULAN...40 A. Kesimpulan……….40 B. Saran………...……40 DAFTAR PUSTAKA...42 LAMPIRAN...xiii
xiii DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gardu Distribusi...5
Gambar 2.2 Transformator Distribusi daya...7
Gambar 2.3 Arrester Ekspulsi...14
Gambar 2.4 Arrester Katup...15
Gambar 2.5 Bagian- Bagian Arrester...16
Gambar 3.1 Skema Penelitian...23
Gambar 3.2 Flowchard Langka Penelitian...29
Gambar 4.1 Pemasangan Arrester Sebelum FCO...33
xiv DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1 Penentuan Tingkat Isolasi Dasar Transformator...36 Tabel 4. 2 Krakteristik Arrester...37
xv DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
(FCO) :Fuse Cut Out sebagai pemutus pada peralatan listrik yang berbeban pada jarinagan distribusi
(PBO) :Pemutus Balik Otomatis adalah sebagai saklar pemutus tegangan otomatis,untuk pemasangan PBO dipasang pada saluran utama dan saklar seksi otomatis dipasang pada pencabangan.
(LA) :Lightning Arrester ini berfungsi sebagai pelindung bagi peralatan listrik apabila terjadi gangguan sambarang petir.
(BIL) : (Basic Insulation Level) adalah daya tahan terhadap tegangan impuls yang standar gelombannya yaitu 1,2.50 µs dan masih bisa dapat ditahan isolasi dari peralatan listrik dan mempunyai ketahanan impuls sama dengan tinngi dari BIL tersebut.
1 BAB I
PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG
Gardu distribusi adalah suatu komponen distribusi yang berfungsi menghubungkan atau mendistribusikan tenaga listrik pada pelanggan atau konsumen baik itu tegangan menengah maupun tegangan rendah. pada gardu distribusi terdapat komponen terpenting yaitu trafo,trafo ini berfugnsi untuk menaikkan tegangan dari 20 kv (tegangan menengah) atau menurunkan tegangan menjadi 400/ 230 V ( tegangan rendah ).Pada saluran udara tegangan 20 kv penempatannya terbuka sehingga trafo bisa terjadi gangguan lebih akibat sambaran surja petir dengan secara langsung maupun sambaran tidak langsung.Maka untuk mencegah hal tersebut maka setiap pemasangan trafo selalu dilengkapi dengan lightning arrester.
B. RUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang didapatkan permasalahan sebagai berikut :
1. Bagaimana pengaruh penempatan arrester pada perbedaan tempat apabila terjadi gangguan surja petir
2. Bagaimana kinerja arrester ketika terjadi gangguan surja petir C. TUJUAN PENELITIAN
1. Dapat mengetahui pengaruh penempatan arrester pada perbedaan tempat apabila terjadi gangguan surja petir
2 2. Dapat mengetahui bagaimana kinerja arrester ketika terjadi gangguan surja petir D. MANFAAT PENELITIAN
Manfaat adanya penelitian ini tentang pengaruh penempatan arrester terhadap efektivitas transformator pada tiang distribusi dapat tercapai pada penelitian ini : 1.Dapat menambah ilmu atau pengetahuan pada pengaruh penempatan arrester terhadap efektivitas transformator pada tiang distribusi dan kinerja arrester ketika terjadi gangguan surja petir
2. menambah ilmu pengetahuan pada bidang elektro, khususnya konsentrasi listrik dalam hal arrester dan trafo.
E. BATASAN MASALAH
Pada pengaman digardu distribusi menpunyai banyak macam-macam jenis pengaman, maka dalam skripsi ini permasalahannya dibatasi agar pembahasannya tidak terlalu meluas maka penulis mengambil pokok masalahan tentang pengaruh penempatan arrester pada efektivitas transformator pada tiang distribusi.
F.SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematiaka penulisan skripsi sebagai tuga akhir ini terdiri dari atas 3 bagian yaitu:
1.Bagian Awal
Bagian ini berisi sampul dan halamam judul, lembar persetujuan,lembar pengesahan,abstrak,kata pengantar,daftar isi, daftar gambar,daftar tabel, dan juga daftar istilah dan singkatan yang termuat dalam skripsi ini.
3 2. Bagian isi
Bagian isi terdiri atas, BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang penulisan skripsi ini,rumusan masalah,tujuan penelitian,manfaat penelitian,batasan masalah,dan juga sistematika penulisan skripsi ini,.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Pada bagian ini diuraikan teori-teori yang berkaitan erat degan topik yang mejadi bahasan penelitian. Teori yang dikaji menyangkut sistem yang akan dikembangkan.target yang di dapat dari Tinjauan teori ini adalah batasan sistem yang akan di kembangkan berdasarkan teori yang ada.
BAB III : METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang waktu dan tempat dilakukannnya penelitian yang menjadi topic utama dalam skripsi ini, selain itu terdapat pula data parameter dan variable yang digunakan dalam penelitian, skema penelitian, langkah-langkah yang dilakukan peneltian serta jadwal pelaksanaan penelitian dalam waktu-waktu tertentu.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi rincian lengkap tentang hasil dan pembahasan serta berisis analisa data dari hasil penelitian yang telah dilakukan dilapangan.
BAB V : BAGIAN PENUTUP
Berisi kesimpulan dan saran dari penyelesaian penyusunan skripsi yang telah dibuat.
4 3. Bagian akhir
Berisi daftar pustaka yang menjadi rujukan untuk dikutip dalam skripsi ini, sebagai bukti bahwa skripsi ini dibuat berdasarkan studi analisis terhadap sumber-sumber yang telah dikutip isinya.
5 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. GARDU DISTRIBUSI 1. Umum
Gardu distribusi merupakan suatu gardu yang berfungsi untuk membagikan ,tegangan baik itu tegangan menengah,dan tegangan rendah untuk memenuhi kebutuhan pada para pelanggang atau konsumen .(TR 220/380V).(I Wayan Sudiartha, dkk 2016 ).
Gambar 2.1. Gardu distribusi 2. Macam-Macam Gardu Distribus
Gardu distribusi dibagi 3 macam yaitu: a. Gardu Umum
gardu umum ini berfungsi sebagai untuk mrmbagikan energi listrik dengan pelanggan umum saja.
6 b. Gardu khusus
Gardu ini berfunsi sebagai menyalurkan energi listrik pada konsumen tunggal c. Gardu Hubung
Gardu ini berfunsi sebagai penerima daya dari gardu induk yang telah diturunkan tegangan menjadi tegangan menengah dengan menyalurkan daya tampa adanya perubahan tegangan pada jaringan primer.
Untuk mengenal lebih lanjut gardu distribusi dapat dilihat dari konstruksinya yaitu:
a. Gardu Beton
Gardu ini gardu yang konstruksinya dibangun pasangan batu dan beton dan didalamnya terdapat komponen utama yaitu trafo dan peralatan proteksi dan swiching.
b. Gardu Kios
Gardu ini bagunan kontruksinya terbuat dari baja,fiberglass,pada awal mula dibangun gardu kios ini dibangun untuk menutupi semua peralatan seperti trafo,pemutus dan pemisah dan perlengkapan lainnya yang ada pada tegangan menengah dan tegangan rendah.Maka kapasitas maksimum trafo yang terpasang adalah 400 Kva.
c. Gardu Portal
merupakan gardu trafo yang dipasang dengan dua buah tiang atau lebih,gardu ini dilengkapi dengan peralatan pengaman seperti Fuse Cut-Out (FCO),untuk pengaman apabila terjadi hubung singkat pada transformator dan arrester untuk
7 mencegah atau pelindun naiknya tegangan pada trafo apabila terjadi sambarang surja petir.
d. Gardu Cantol
Pada gardu ini trafo yang terpasang yaitu trafo dengan daya 100 Kva 3 fase atau 1 fase, pada gardu ini sudah terpasang peralatan seperti proteksi swithcing dalam tangki trafo, maka perlindungan trafo akan ditambahkan arrester dipasang dengan terpisah pada penghantar pembumian yang dihubungkan langsun pada trafo. B. TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
1. Pengertian Transformator
Transformator merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah begitupun sebaliknya,transformator terdapat beberapa jenis yaitu tranformator distribusi,transformator arus dan transformator daya.Untuk transformator arus dan tegangan digunakan untuk sebagai alat membantu proteksi dan sebagai alat pengukuran.Sedangkan untuk transformator untuk transformator distribusi dan transformator daya digunakan sebagai pemasok beban.
8 Jadi untuk menentukan tingkat isolasi dasar (TID) transformator maka kita tentukan dulu tegangan yang besarnya 10 % diatas nominal tegangan sitem dengan menggunakan rumus dibawah ini:
Vmax = Vnominal + 10 % (2.1) Vmax = Vnominal x 1,1
Vmax = 20 Kv = 20 x 1,1 = 22 kV
2. Prinsip Kerja Transformator Distribusi
Prinsip kerja transformator menurut hukum Ampere dan hukum faraday yaitu apabila arus lisrtik yang dapat menimbulkan medan magnet begitupun sebaliknya medan magnet dapat diliri listrik,pada kumparan transformator dan diberi gaya berubah-ubah atau diberi arus bolak-balik akibatnya transfornator pada disisi primer terjadi atau dapat menimbulkan induksi,jadi disisi sekunder dapat menerima gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya dapat berubah-ubah.Maka dari sisi sekunder dapat juga menimbulkan induksi,karena akibatnya antara dua ujung yang berbeda tegangan.Gardu distribusi ini adalah berfungsi sebagai alat menaikkan tegangan listrik atau menurungkan tegangan listrik,baik itu dari tegangan menegah 20 kv ke tegangan rendah 380 V sehingga dapat dipergunakan oleh konsumen tegangan rendah.
9 C. SALURAN UDARA TEGANGAN
1. Umum
Pada jaringan distribusi ditempatkan pada terbuka dialam bebas sehingga banyak mengalami gangguan seperti petir,binatang atau pohon tumbang,pada saluran udara ini dirancang mekanis dan perhitungan lentur,dan lengan-lengan harus cukup kokohu untuk menahan beban angin pada penopan yaitu isolasi,penghantar dan lengan pemegang.Pada rancangan listrik ini dipilih yaitu untuk pemilihan tegangan saluran,pengaturan tegangan dan alat proteksi.Agar dapat mudah melakukan pemeliharaan maka hendaklah ditempatkan atau dipasang didekat jalan.
2. Proteksi Jaringan
Tujuan sistem proteksi ini dipasang pada saluran udara pada tegangan menengah yaitu untuk mengurangi sejauh mungkin agar pengaruh gangguan pada peralatan listrik di saluran udara tegangan menegah dapat memberi perlindungan maksimal bagi operator,
Pada saluran udara tegangan menengah memakai proteksi yaitu:
a. Relai hubung tanah ini berpungsi sebagai proteksi saluran udara tegangan menengah (SUTM) apa bila terjadi gangguan dari tanah atau kemunkinan gangguan yang terjadi pada penghantar dengan bumi.
b. Pemutus Balik Otomatis (PBO) ini berfungsi sebaga saklar pemutus tegangan otomatis,untuk pemasangan PBO dipasang pada saluran utama dan saklar seksi otomatis dipasang pada pencabangan.
10 c. Lightning Arrester ini berfungsi sebagai pelindung bagi peralatan listrik apabila terjadi gangguan sambarang petir.
d. pembumian ini terbuka pada bagian kondutif pada setiap 4 tiang itu dengan nilai pentahanannya tidak bisa melebihi dengan nilai 10 0hm.
e. kawat tanah ini berfungsi untuk mengurangi gangguan petir yang apabila terjadi sambaran petir secara langsung pada saluran udara tegangan menengah. f. Fuse CuT Out ini sebagai alat pelebur atau pemutus apa bila terjadi hubung singkat,FCO ini dipasang pada jaringan pencabangan.
3. Sambaran petir
Sambaran petir adalah pelepasan muatan pada antara awan atau awan dengan tanah,dan diawan terdapat muatan positif dengan muatan tegangan negatif dimana kedua muatan ini bertemu maka akan tejadi tarik menarik dan akan mengakibatkan ledakan atau kilat begitupun sebaliknya.Bumi adalah sebagai muatan positif dan muatan negatif,jika muatan pelepasan petir dekat dengan bumi maka akan terjadi sambaran petir kebumi.Bila sambaran petir langsung mengenai pada saluran udara tegangan menengah kemungkinan besar akan putus karena petir yang masuk melebihi BIL (Basic Insulation Level) pada saluran udara tegangan menengah(SUTM).dan apabila sambaran petir yang bukan sambaran langsung tetapi induksi dari petir maka gelombang akan berjalalan pada jaringan dan menuju titik yang bisa menetralisir arus maka petir itu akan menuju ke titik pentanahan.
11 Menurut Ibnu Hajar dan Eko Rahman (2017) sambaran petir di bagi dua yaitu: a. Sambaran langsung
Merupakan sambaran langsung menuju kearah fasa konduktor pada tiang,maka sambaran langsung ini menuju fasa konduktor pada sistem tenaga.Hal ini kemungkinan disebabkan dari sambaran petir ini akan menuju kefasa konduktor yang lebih besar.
b. Sambarang tidak langsung
merupakan sambaran tidak langsung ini adalah sambaran petir yang terjadi pada dekat sistem tenaga pada saluran udara tegangan menengah,sambaran ini berupa sambaran petir dari awan ke awan atau sambaran petir awan ketanah.sambaran ini berpengaruh pada saluran tegangan menengah,adanya saluran ini mengakibatkan timbulnya medan elektromagnetik.
Pada gelombang berjalan dapat dinyatakan yaitu:
E,t2/t1 (2.2) Dimana
E = Tegangan Puncak
T2/t1 = Rasio muka gelombang terhadap ekor gelombang surja
Pada kecepatan ini merambat kira-kira 300 meter permikro detik jadi sama dengan kecepatan cahaya(Huturuk,1988) dapat dinyatakan dengan rumus dibawah ini: Z=60In (2.3) Sedangkan untuk menentukan besarnya surja impedansi surja pada kawat berisolasi yaitu:
Z=
12 Dimana :
Z : impedansi surja kabel (Ω) Ε : permetivitas (2,5 - 4)
R : jari-jari penghantar dari inti sampai luar isolasi (mm) r : jari-jari penghantar dari inti konduktor (mm)
D. FUSE CUT-OUT
merupakan alat yang berfungsi sebagai pemutus pada peralatan listrik yang berbeban pada jaringa distribusi fco ini bekerja dengan cara melebur dari komponennya yang sudah dirangcang sesuai ukurannya.
Pada fuse cut-out ini memiliki perlengkapan ini terdiri dari sebuah rumah fuse, pemegan fuse dan fuse link sebagai pemisannya.Dalam distribusi fuse cut out ini diklasifikasikan 2 macam yaitu fuse letupan dan fuse liquid,pada fuse cut out letupan ini kebanyakan di pakai dijaringan distribusi fuse cut out ini merupakan suatu tanda yang pergunakan sebagai tanda adanya busur api yang melintas pada didalam tabung dan kemudian dipadamkan
Fuse cut out letupan ini dibagi menjadi 2 jenis yaitu: Fuse cut out bertabung fiber
Fuse link terbuka
Pada kedua fuse cut out ini dipergunakan pada jaringan dipasang dengan sistem delta atau jarinagan sistem bintang tampa pentanahan pada jaringan sistem netral ditanahkan apabila tegangan pemutus tidak melebihi tegangan pengenal maksimum dan tahanan isolasi ketanah sesuai dengan kebutuhan operasinya
13 E. ARRESTER
1.Pengertian Arrester
Menurut Sarimun (2012) Arrester merupakan alat pelindung atau pengaman bagi peralatan sistem distribusi apabila terjadi masalah pada surja petir dengan cara membatasi tegangan lebih dan tegangan lebih ini di alirkan ketanah.Arrester diapasang sedekat mungkin pada peralatan yang dilindungi yang dihubungkan dari fasa konduktor tanah.
Sistem pentanahan pada gardu distribusi dianggap sebagai sistem pentanahan ini dianggap efektif , maka perhitungan dapat diambil sebagai berikut:
Ua = 0,8 x 1,1 x tegangan nominal
Maka Ua = tegangan Arrester besarnya arus pelepasan arrester adalah :
I = (2.5)
Dimana :
I : Arus pelepasan arrester (A) e : tegangan surja yang datang (kV) Ua : Tegangan pelepasan arrester (kV) Z : Impedansi surja saluran (Ω)
Untuk menentukan besarnya perubahan tegangan pada arrester (Es) ketika tegangan impuls mlewati arrester.maka untuk menentukan tegangan impuls dengan meggunakan persamaan (Zoro, 2011) sebagai berikut:
( ) (2.6)
Dimana :
14 U0 = Tegangan arrester pada saat arus 0 (Maximal Disharge voltage) (kV) I : Arus pelepasan (kA)
R : Tahanan arrester (Ω)
L : Induktansi penghantar arrester (μH)
: Kenaikan arus penghantar (kA/μs) dt di
2. Jenis-Jenis Arrester a. Arrester Ekspulasi
Jenis arrester ini memiliki 2 cela yaitu cela luar dan dalam,maka sela luar di tempatkan dalam tabung serat.Apabila diterminal arrester ada arus surja petir,maka kedua cela ini akan terpercik. Pada arrester ini dapat melindungi trafo pada gardu distribusi dengan tegangan 3 sampai 15 KV,akan tetapi arrester ini belum bisa memadai untuk melidungi untuk trafo daya.
15 b. Arrester Katup
Arrester katup ini memilki beberapa sela percik yang dapat dihubungkan dengan seri dengan resistor tak linier.Pada resistor tak linier ini memiliki tahanan rendah apabila saat dialiri listrik arus besar dan mempunayi tahanan yang besar pada saat dialiri arus yang kecil.arrester ini terbuat dari bahan silicin karbid,kedua sela ini yaitu sela percik dan resistor tak linier ditempatkan pada dalam tabung tertutup sehinnga arrster ini dapat bekerja dan tidak dipengaruhi pada keadaan sekitar.
Gambar 2.4 Arrester Katup 3. Bagian – bagian Arrester
a. Elektroda
merupakan terminal arrester yang dihubungkan dengan pada bagian yang bertegangan pada elektroda bagian atas dan bawah dihubungkan dengan ke tanah.
16 b. Sela Percikan
Apabila terjadi tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran petir atau surja hubung pada arrester yang terpasang pada gardu distribusi,maka sela percikan akan terjadi loncatan bunga api.
c. Tahanan katup
Arrester ini adalah suatu jenis material yang memiliki sifat tahanannya dapat berubah apabila mendapat perubahan tegangan.
Gambar 2.5 Bagian-bagianArrester 4. Prinsip Kerja Arrester
Prinsip kerja Arrester adalah peralatan yang dapat melindugi pada peralatan sistem tenaga listrik dari gannguan sambarang surja petir atau gangguan tegangan lebih hubung surja petir.Arrester ini berfungsi untuk memotong tegangan lebih yang yang menuju pada peralatan yang dilindunginya.Arrester ini bersifat by pass disektar isolasi yang membentuk jalan dan mudah dilalui arus kilat,maka tidak menimbulkan tegangan lebih pada peralatan.
Dalam keadaan nolmal arrester harus mampu bertindak sebagai isolator yang tahananannya tinggi sehingga hanya mengalirkan arus beberapa mili amper arus
17 yang bocor dari tegangan sistem ketanah.Dan apabila arrester ini terkena sambaran petir maka arresyer ini berubah menjadi konduktor yang tahanannnya sangat rendah sehinnga arrester ini menaglirkan ribuan ampere arus surja ketanah,maka arrester ini diapasang pada transformator dan peralatan lainnya untuk melindungi dari gangguan sambaran petir atau tegangan lebih pada surja petir.
5. Karakteristik Arrester
Untuk mendapatkan Arrester yang ideal maka harus mempunyai karakteristik yaitu :
1. Apa bila tegangan arrester dalam keadaan normal maka arrester tidak boleh bekerja.
2. Bila mendapatkan gelombang transien dengan tegangan puncak lebih besar dari tegangan tenmus arrester,maka arrester bekerja untuk mengalirkan ketanah. 3.Arus pelepasan arrester tidak boleh melibihi arus nominal arrester agar tidak merusak.
4. Pada tegangan puncak yang lebih besar dari pada tegangan tembus arrester maka arrester mampu menagalirkan ketanah.
5.Arrester harus mampu melakukan arus terpa ke tanah tanpa merusak arrester itu sendiri.
6. Pada tegangan oprasi normal, harus mempunyai ipedansi sangat tinggi atau tidak menarik arus listrik.
7. Pada arus frekuensi normal harus diputuskan dengan segera apabila tegangan transien telah turun dibawah harga pada harga tegangan tembusnya.
18 Oleh karena itu sebagai disinggung muka arrester dipakai guna menetapkan BIL ( Basic Isolation Level ),maka yang perlu ketahui dalam karakteristik arrester yaitu: 1.Arreste memiliki tegangan dasar yang tidak tidak boleh dilampaui tegangannya. 2.Arrester memiliki karakteristik yang dibatasi tegangan (volttage-limithiing) oleh berbagai acam arus petir.
3.Arrester mempuyai batas termis.
Jadi arrester merupakan suatu peralatan yang mempunyai tegangan dasar tegangan (rating) maka tidak boleh dikenakan tegangan yang melebihi dasar ini baik dalam keadaan normal dan keadaan hubung singkat.
Untuk mengetahui tegangan maksimum yang mungkin terjadi pada fasa sehat ke tanah sebagai akibat gangguan satu fasa ke tanah perlu diketahui :
1. Tegangan sistem tertinggi (system highest voltage), umumnya diambil harga 105-110% dari tegangan nominal sistem.
2. Koefiien pentanahan yaitu 0,8 di definisikan sebagai perlindungan antara tegangan rms fasa sehat ke dalam tanah dalam gangguan pada tempat dimana arrester dipasang. Sehingga untuk menghitung besarnya tegangan nominal atau tegangan pengenal arrester dapat digunakan persamaan
Er = a. Um (2.7)
Dimana : Er = Tegangan dasar arrester a = Koefisien pentanahan 0,8
β = Toleransi, untuk perhitungan fluktansi tegangan ( 105-110% ) Um = Tegangan normal sistem
19 6. Tegangan Pelepasan Arrester ( Nominal Dhiscarge Voltage )
Tegangan pelepasan arrester adalah karakteristik arrester yang paling penting dalam penagkap petir untuk melindungi peralatan listrik pada gardu distribusi,tegangan pelepasan ini bisa menentukan dalam tingkat perlindungan dari penangkap petir tersebut,jika tegangan arrester ada dibawah BIL dari perlindungan maka dengan faktor perlindungan pada peralatan yang optimal dapat diperoleh.
Maka Tegangan pelepasan arrester didapatkan sesuai dengan persamaan yaitu : Ea = Eo + ( I.R ) (2.8 ) Keterangan :
I = Arus pelepasan arrester ( KA )
Eo = Tegangan arrester pada saat arus nol ( KV ) ea = Tegangan pelepasan arrester ( KV )
R = Tahanan Arrester (Ω) 7. Tingkat Pengenal dari Arrester a. Jarak Lindung Arrester
Jarak lindung arrester adalah jarak aman antara pemasangan arrester dengan peralatan yang dilindungi dalam hal adalah transformator yaitu :
L =
(2.9 ) Dimana :
L = Jarak antara dengan peralatan yang dilindungi ( m )
Ut= Tegangan ketahanan terhadap gelombang impuls dari peralatan yang dilindungi (KV)
20 Ua = Tegangan kerja arrester ( KV )
Du/dt = Kecuraman dari gelombang yang datang pada setiap waktu ( KV/μs ) nilai berkisar antara 1000 KV/µs – 2000 KV/μs V = Kecepatan propagasi gelombang tegangan lebih : 300 m/µs
untuk saluran udara 150 m/μs untuk kabel. b. Faktor perlindungan
pada faktor perlindungan merupakan perbedaan besar tegangan antar TID bagi peralatan yang dilindungi denga tegangan kerja arrester.pada umumnya diambil harga yaitu 10 % diatas tegangan kerja arrester dan tujuannya untuk mengatasi kenaikan tegangan pada kawat dan toleransi pabrik.
Menentukan faktor perlindungan
Untuk menentukan faktor perlindungan maka yang pertama dihitung yaitu perlindungan arrester:
Tingkat perlindungan = Va x 110 %
= Va ( Tegangan percikan impuls ) Jadi di peroleh faktor perlindungannya adalah :
Fp = (2.10 ) FP = Faktor perlindungan ( % )
FP = Tingkat perlindungan ( KV )
c. Pemilihan Tingkat Isolasi Dasar ( BIL )
BIL (Basic insulation Level) merupakan daya tahan terhadap tegangan impuls yang standar gelombannya yaitu 1,2.50 µs dan masih bisa dapat ditahan
21 isolasi dari peralatan listrik dan mempunyai ketahanan impuls sama dengan tinngi dari BIL tersebut.
d. Pemilihan tingkat pengenal arrester Tegangan pengenal arrester ( rating arrester )
Tegangan pengenal arrester adalah tegangan saat arrester dapat bekerja sesuai dengan karakteristik.Arrester tidak boleh bekerja pada tegangan maksimun sistem,tetapi mampu memutuskan arus susulan dari sistem secara efektif.Arrester umumnya tidak boleh bekerja jika ada gangguan fasa ketanah .
Untuk menentukan tegangan maksimum yang mungkin terjadi pada gangguan fasa ke tanah,perlu diketahui :
Tegangan maksimum sistem Koefisien pembumian
Didepinisikan sebagai perbangdingan antara tegangan rms fasa ke tanah,dalam keadaan gangguan pada tempat dimana arrester dipasang dengan tegangan rms fasa ke tanah tertinggi dari sistem dalam keadaan tampa gangguan.
Untuk system yang dibumikan koefisien pembumiannya 0,8 ( arrester 80 % ) dan system yang tidak di bumikan langsung koefisien pembumiannya 1,0 (arrester 100 % ). Tegangan pengenal dari suatu arrester merupakan tegangan rms ke tanah tertinggi dikalikan dengan koefisien pembumian.
Jika dibumikan langsung :
Vm = 1,1 x Vfn = 1,1 x V nom √
Dimana : Vm = tegangan maksimum fasa ke netral Vfm = tegangan nominal system fasa ke netral
22 Vnom = tegangan nominal system fasa ke fasa
Jika tidak dibumikan langsung : Va = V x 1,10 x 1,0
Tegangan percikan impuls maksimum
Merupakan tegangan gelombang impuls tertinggi yang terjadi pada arrester. Jika tegangan puncak surja petir yang datang mempunyai harga yang lebih tinggi atau sama dengan tegangan percikan maksimum arrester, maka arrester akan bekerja memotong surja mengalirkannya ke tanah.
Arus pelpasan nominal
Merupakan arus pelepasan dengan harga puncak dan bentuk gelombang tertentu untuk menentukan kelas arrester sesuai dengan kemampuan melewatkan arus, karakteristik perlindungan.
Arrester harus dapat menyalurkan arus sesuai dengan kemampuannya.Dalam menentukan besar arus pelepasan arrester,ada beberapa langkah yang dilakukan y Menentukan harga puncak surja yang sampai pada lokasi arrester
Untuk menentukan besarnya surja yang sampai ke arrester tidak terlepas dari peranan isolator saluran distribusi
Isolator mempunyai tegangan lompatan api frekuensi daya tegangan lompatan api imnpuls. Harga puncak surja merupakan tingkat ketahanan impuls saluran,sebagai faktor keamanan terhadap kemungkinan timbulnya variasi tegangan yang menyebabkan terjadinya lompatan api pada isolator saluran distribusi,maka ditambahkan toleransi 20 %. Jadi puncak surja yang akan mencapai lokasi arrester V puncak = TID saluran + 20 % V puncak = TID saluran x 1,2
23
Studi literatur
Pengambil
an data Analisa Data
Hasil Selesai
BAB III
METODE PENELITIAN
A. JENIS PENELITIAN
Pada penelitian ini “Analisis Pengaruh Penempatan Arrester Terhadap Efektivitas Transformator Pada Tiang Distribusi penulis mengunakan jenis penelitian kuantitatif dan kualitatif. melakukan pengumpulan data di lapangan berdasarkan pengukuran yang dilakukan dalam penelitian ini yang hasil dari pengukuran itu diselesaikan dalam bentuk matematis.
B. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Waktu : September 2019 s/d Oktober
Tempat : PT. PLN (persero) Rayon panakukang C. TAHAPAN PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan beberapa tahap yaitu :
24 D. STUDI LITERATUR
Studi literatur adalah pengumpulan refensi dari buku-buku, penelitian sebelumnya dan jurnal-jurnal dari internet yang berhubugan atau yang dapat mendukung teori penyelesaian penelitian “Analisis pengaruh penempatan arrester terhadap efektivitas transformator pada tiang distribusi “
E. ANALISA DATA
Metode yang digunakan dalam analisis data pada penelitian ini adalah metode koordinasi isolasi, dimana data-data yang diperoleh kemudian dihitung TID transformator, tegangan pelepasan arrester, serta jarak penempatan arrester terhadap arrester.
1. Penentuan Tingkat Isolasi Dasar
Perencanaan sistem perlindungan transformator distribusi dalam menentukan posisi peralatan pelindung dari kemungkinan bahaya surja petir, yang paling awal dilakukan adalah menentukan tingkat kekuatan isolasi impuls dasar.
Transformator yang akan dilindungi terletak pada saluran udara tegangan menengah (SUTM) dengan data-data yang bervariasi antara lain :
1 1
Kapasitas Terpasang 250 kVA
2 2 Tegangan primer 20 kV 3 3 Tegangan Skunder 220/380 V
25 2. Menentukan Perkiraan Besar Tegangan Pengenal Arrester
Menentukan perkiraan besarnya tegangan pengenal arrester, maka harus diketahui terlebih dahulu tegangan tertinggi dari jaringan dan koefisien pertanahan, dengan diketahuinya kedua hal tersebut, maka perkiraan besarnya tegangan pengenal arrester dapat dihitung secara kasar. Tegangan pengenal tidak boleh lebih rendah dari perkiraan kedua harga di atas.
Dalam perhitungan tegangan secara tinggi ditambah 10% kemudian untuk pentanahan tidak efektif dan pentanahan terionisasi dalam praktek biasanya diambil koefisien 100%.
2. Menetukan Arus Pelepasan Impuls dari Arrester
Dalamm menentukan arus pelepasan impuls dari arrester sewaktu melepas arus surja petir dapat digunakan rumus sebagai berikut :
I (3.1)
Dimana :
Iα = arus pelepasan arrester Ud = Tegangan gelombang dating Zs = Impedansi surja saluran dating Ua = Tegangan kerja/ sisa
Besar tegangan gelombang datang diperoleh dari FOV (Flashover Voltage) dengan mengetahui rancangan isolator saluran.
26 3. Menentukan Tegangan Pelepasan Arrester
Tegangan pelepasan (tegangan kerja ) bergantung pada arus pelepasan arrester (Ia) dan kecuraman arus (di/dt) yang masuk peralatan. Teganga pelepasan ini adalah karakteristik yang paling penting dari arrester untuk perlindungan peralatan. Selain itu, tegangan kerja ini menentukan tingkat perlindungan arrester apabila tegangan kerja arrester berada TID peralatan yang dilindungi dengan faktor keamanan yang cukup perlindungan peralatan yang optimum dapat dicapai. 4. Faktor Perlindungan dari Arrester
Faktor perlindungan lightning arrester adalah perbandingan antara selisih tegangan tingkat isolasi dasar peralatan (TID) yang dilindungi dengan tingkat perlindungan (TP) dari arrester terhadap tingkat perlindungan dari arrester. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
(3.2) Dimana :
FP = Faktor perlindungan TID = Tingkat Isolasi dasar TP = Tingkat Perlindungan
Faktor tingkat perlindungan dari arrester adalah harga puncak tegangan yang terjadi pada terminall arreseter saat kondisi kerja, yaitu pada saat menyalurkan arus surja ke tanah. Ada dua harga yang biasa dipertimbangkan sebagai harga tingkat perlindungan impuls dan tegangan arrester. Dalam menentukan tingkat perlindungan peralatan yang akan dilindungi oleh arrester umumya diambil harga 10% lebih tinggi dari tegangan pelepasan arrester.
27 Besarnya faktor perlindungan pada umumnya 20% dari TID peralatan untuk lightning arrester yang dipasang dekat dengan peralatan yang akan dilindungi.
5. Jarak Lindung Lightning Arrester
Arrester ditempatkan sedekat mungkin dengan peralatan yang dilindungi. Tetapi untuk memperoleh kawasan perlindungan yang lebih baik, maka ada kalanya arrester ditempatkan dengan jarak tertentu dari perlatan yang dilindungi. Jarak arrester dengan peralatan yang dilindungi berpengaruh terhadap besarnya tegangan yang tiba pada perlatan jika jarak arrester terlalu jauh, maka tegangan yang tiba pada peralatan dapat melebihi tegangan yang dapat dipikulnya.
Dalam prakteknya, tegangan mungkin lebih dari perkiraan karena karena terjadinya isolasi akibat adanya induktansi penghantar yang menghubungkan arrester dengan transformator dan adanya kapasistensi dari transformator itu sendiri. Di samping itu, saat arrester bekerja mengalirkan arus surja ke bumi, maka terjadi jatuh tegangan pada tahanan penghantar penghubung arrester dengan jaringan dan penghubng arrester dengan elektroda pembumian. Jatuh tegangan ini dipengaruhi oleh kenaikan arus surja dan menaikkan kenaikan tegangan antara terminal arrester dengan bumi. Adanya perbedaan potensial pembumian transformator dengan potensial pembumian arrester juga menambah tegangan transformator. Oleh Karen itu lebih baik membuat penghantar penghubung sepebdek mungkin dan menghubungkan elektroda pembumian arrester dengan elektroda pembumian transformator. Tahanan pembumian diusahakan serendah mungkin, akan lebih baik jika dapat dibuat satu Ohm.
28 Jika diketahui tegangan maksimum yang dapat dipikul tranformastor (BIL) dalam Kv, maka jarak maksmimum arrester dari perlatan dapat ditentukan sebagai berikut :
L=
(3.3) Dimana :
Ua = Tegangan kerja arrester (Kv)
Ut = Teganagn gelombang dating pada jepitan tranformator (kV) Du/dt = Kecuraman gelombag dating (kVµs)
L = Jarak antara arrester dan transformator (m) V = Kecepatan merambat gelobang (m/µs)
Faktor lain yang mentukan besarnya gelombang dating pada peraalatan adalah banyaknya percabangan jaringan, maka gelombang surja tersebut akan terbagi ke masing-masing cabang, sehingga besar tegnagn yang dapat diterimas pada masing-masing adalah :
Ut = U ( ) (3.4) Dimana n adalah jumlah cabang.
Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa semakin banyak percabangan jaringan maka tegangan gelombang dating ke peralatan semakin kecil sehingga kerja arrester melakukan gelombang tidak terlalu besar.
29 F. LANGKAH PENELITIAN STAR STUDI KASUS PENGAMBILAN DATA DATA LENGK ANALISA DATA SIMPULAN & SARAN STOP YA TIDAK
30 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Di lapangan terdapat 2 sistem penempatan arrester dan FCO pada transformator yaitu penempatan arrester sebelum FCO dan penempatan arrester setelah FCO. Oleh karena itu dari sumber tinjauan pustaka tersebut akan dibahas mengenai bagaimana pengaruh gangguan surja petir terhadap perbedaan penempatan arrester dan FCO sebagai pengaman gardu distribusi dengan memperhitungkan besarnya tegangan surja petir yang lolos ke trafo distribusi dan bagaimana kinerja arrester dan FCO ketika terjadi gangguian petir. Sehingga diharapkan tugas akhir ini dapat menjadi bahan pemikiran untuk mendapatkan penempatan arrester yang tepat dan efektif guna melindungi gardu distribusi terhadap gangguan surja petir.
A. Analisis pemasangan sebelum FCO
31 Pada gambar diatas arrester bekerja tidak optimal karena kalau terjadi gelombag berjalan karena petir di penghantar SUTM akan mengakibatkan pantulan antara penghantar yang masuk ketransformator dan arrester,tegangan lebih ketransformator menyebabkan transformator rusak dan dapat menimbulkan tegangan impuls ke trafo dapat melewati batas basic insulation level dan berdampak buruk ke trafo dan kemungkinan trafo di tembus tegangan lebih pada surja petir.
B. Analisis pemasangan Arrester sesudah FCO
Gambar 4.2. Pemasangan Arrester sesudah FCO
Pada gambar diatas perjalanan gelombang yang menuju arrester seperti terlihat pada gambar diatas adalah betul,kalau terjadsi gelombang berjalan dari petir di penghantar SUTM,maka ada chopin dari arrester sehingga tegangan petir menjadi kecil yang masuk ke trafo dan efektif untuk pengaman trafo.Sebaiknya kawat tanah dari kabel disambung dengan kawat pentanahan dari arrester,kalau terjadi gelombang petir hasil choping dari arrester yang masih masuk kesistem masih dibawah BIL trafo.Dan dapat mengamankan trafo dari tegangan impuls dari surja petir.
32 Maka dari penelitian diatas maka jarak pemasangan arrester dengan trafo dibutuhkan untuk tingkat keamanan pada trafo dengan tingkat isolasi dasar yang ada pada transformator
1. Menentukan jarak pemasangan arrester dengan trafo di gardu distribusi L =
( 4. 1 )
L = Jarak arrester dengan peralatan yang dilindungi (m)
Ut= 22 Kv merupakan tegangan pengenal untuk transformator ( kv ) Ua= 19,5 Kv merupakan tegangan kerja arrester ( kv )
kecuraman dari gelombang yamg datang berkisar 1000 kv / µs untuk
saluran udara.
V = Kecepatan gelombang tegangan lebih 300 m / μs
Jadi jarak pemasangan arrester dengan trafo di gardu distribusi dapat di hitung menggunakan rumus diatas :
L = L = 0,37 m
Jadi jarak pemasangan ideal arrester dengan transformator adalah 0,37 meter. Dari hasil diatas dapat mengambil contoh kejadian surja yang datang pada arrseter dan transformator dengan gelombang surja yang berbeda-beda yang masuk pada puncak arus pada lokasi arrester
Misalnya surja dengan bentuk gelombang 8 x 20 μ detik sampai pada lokasi arrester dimana puncak arus 10 kA dan waktu sampai ke puncak 8 µ detik.
33
L = L x e ( 4.2 )
= 0,37 x 2,718 x = 1,257075 kv/ft
= 4,1242618 kv/m ( 1 ft = 0,3048 )
Jika panjang penghantar (s) = 2,5 meter, maka kenaikan tegangan pada kawat penghantar adalah :
= 4,257075 x 2,5 = 10,31 kV
Misalkan surja yang datang mempunyai bentuk gelombang 4 x 10 μ detik, dengan puncak arus 25 kA dan waktu sampai puncak 4 µ detik, maka kenaikan tegangan pada kawat arrester adalah :
L =
= 0,37 x 2,718 x
= 6,285375 kv/ft = 20,6231 kv/m
Panjang penghantar (s) = 2,5 meter, maka kenaikan tegangannya : = 20,62131 x 2,5
= 51,55327 kv Lokasi kejadian
Lokasi kejadian yang terjadi pada saat pemasangan arrester yaang mengakibatkan kerusakan ,lokasinya di wilayah area rayon panakukang ,jln Letjen Hertasning No.102, bonto makkio kec.rapocini,kota makassar,sulawesi selatan 90222Pada kasus pertama terlihat bahwa kenaikan tegangan sebesar 10,31
34 kV masih belum berpengaruh. Tetapi untuk kasus kedua, kenaikan tegangan kawat arrester sebesar 51,55327 kV sudah melampaui toleransi 10 % yang diisyaratkan pada perhitungan tingkat perlindungan arrester sehingga tidak memungkinkan untuk faktor perlindungan yang baik.
Kenaikan tegangan pada kawat arrester dengan dengan variasi panjang penghantar antara terminal arrester dengan transformator distribusi. Pada keadaan yang sebenarnya, kenaikan kawat arrester tidak berlangsung secara linier karena adanya pengaruh elemen tahanan nol linier dan kecepatan naiknya puncak arus surja yang tidak linier. Walaupun demikian kenaikan tegangan kawat arrester dari hasil perhitungan tidak berbeda jauh dengan keadaan yang sebenarnya.
2. Untuk mencari tegangan pengenal dari arrester
Er = (4.3)
Er = Tegangan pengenal / Tegangan dasar 0,8 koefisisen pentanahan
= 1,1 Toleransi untuk menghitung fluktuasi tegangan ( 105- 110 ) Um = 20 kv Tegangan normal sistem
Er = 0,8 x 1,1 x 20 = 17,6 kv
Pada hasil yang didapatkan berdasarkan persamaan 2.2 adalah 17,6 pada rating arrester teganagan pengenal arrester yang ada adalah 19,5 kv,pada pemilihan arrester yang digunakan rating 19,5 kv karena mendekati hasil analisa yang didapatkan untuk tingkat keamanan transformator maka dipakai rating 19,5 kv
35 dan spesifikasi arrester tidak melebihi BIL trafo dan sangat baik untuk keamanan trafo.
3. Menentukan tingkat isolasi dasar (TID)
pada perlindungan transformator distribusi untuk menentukan posisi pada peralatan yang dilindungi dari bahaya sambaran surja petir,yang perlu dilakukan yaitu menentukan tingkat impuls trasformator.
Pada saluran udara tegangan menengah terdapat transformator yang akan dilindungi dengan data data yaitu:
Kapasitas Terpasang = 100/160 kVA Tegangan Primer = 20 KV Tegangan Sekunder = 220/380 V
Pada gardu yang terpasang pada tiang pada tegangan primer yaitu 20 KV maka diperoleh :
Vmax = Vnominal x 1,1 (4.4)
Vmas = 20 x 1,1 = 22 kv
36 Tabel 4.1 Penentuan Tingkat Isolasi Dasar Transformator
Tegangan tertingi peralatan (rms)
Tingkat tegangan ketahanan impuls petir
(puncak)
Tingkat tegangan ketehanan hubung singkat frekuensi – daya
Kv Daftar 1(kV) Daftar2 (kV) Kv 1,1 3,6 7,2 12 17,5 24 36 - 20 40 60 75 95 15 - 40 50 75 95 125 170 5 10 20 28 38 50 70
C. Pemilihan Tingkat Pengenal Arrester
1. Untuk Menentukan Tegangan Pengenal Arrester
Jadi untuk menentukan tegangan pengenal arrester maka rms fasa ke fasa tertinggi dikalikan dengan koefisien pembumian yang tidak langsung 1,0 jadi sistem tegangan maksimum diperoleh yaitu :
= V nominal + 20% ( faktor toleransi ) (4.5)
= 20 + 2 = 22 KV
2. Untuk menentukan tegangan terminal
Pada Tegangan pengenal arrester yaitu 24 KV dengan kecuraman surja petir = (dv/dt) adalah 200 kv/µ detik.Maka kecepatan naiknya tegangan surja adalah
37 4.2 Tabel Karakteristik Arrester
Pengenal Arrester (KV ) Kecuraman FOW (KV/µ detik ) 10 KA dan 5 Ka 5 kA STD ( kv ) FOW ( kv ) STD ( kv ) FOW ( kv ) 3 4,5 6 7,5 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 25 37 50 62 76 100 125 150 175 200 225 250 275 300 13 17,5 22,6 28 32,5 43 54 65 76 87 97 108 119 130 15 20 26 31 38 50 62 75 88 100 112 125 137 150 13 17,5 22,6 28 32,5 43 54 65 76 87 97 108 119 130 1 15 20 26 31 38 50 62 75 88 100 112 125 137 150 STD = Tegangan Percikan Impuls Maksimum
FOW = Tegangan Percikan Impuls Muka
Untuk menentukan besar maksimum percikan impuls dengan pengenal arrester yaitu 24 kv,maka karakteristik arrester pada tabel diperoleh tegangan percikan Menentukan Tegangan kerja Arrester :
Pada tabel 3, dapat diperoleh tegangan kerja arrester sebesar 87 kv. 3. Menentukan Arus Pelepasan
Menentukan puncak harga arrester
Pada tegangan kerja arrester ini dipilih isolator berdasarkan tabel yaitu: Tipe km-2605
Tegangag Lompatan Api Impuls (TID saluran) = 200 Maka harga puncak surja :
38
V puncak = 1,2 x TID saluran (4.6)
= 1,2 x 200 = 240 Kv
4. Menentukan Arus Pelepasan Maksimum Arrester
Pada pelepasan maksimum arrester menggunakan kelas arus 5 kA maka arus pelepasng arrester yang didapatkan sebesar 65 kA.
Pada impedansi suraja dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
Z = 60 In (4.7)
Dimana :
h = Tinggi Kawat Fasa Tanah = 9 meter r = jari-jari konduktor kawat =
Maka penhaghantar yang dipakai adalah Penghantar jenis Cu dengan luas penampang 1 x 50 dan Al yang dipakai dengan luas penampang yaitu 1 x 70 penghantar diameter yaitu d = 15,25 mm maka.
r =
= 7,625 mm = 7,625 x m Dengan demikian : Z = 60 In = 327,846 Ω39 5. Menentukan Arus Pelepasan Nominal Arrester :
Untuk menentukan arus pelepasan nominal arrester maka untuk menentukan kelas arrester yang diperoleh yaitu :
Ia =
(4.8)
Ia = K
Jadi dari hasil diatas maka dipilih arrester dengan mengunakan dengan kelas ringan yaitu 2,5 atau 5 Ka mka kemungkinan arus surja untuk daerah yang mempunyai frekuensi sambaran petir puncak yang tinggi maka arus relepan digunakan.
Untuk Menentukan Faktor perlindunagan Arrester yaitu :
Tingkat Perlingdungan = Va x 110 % (4.9)
= Va x 1,1 = 87 x 1,1 = 95,7 Kv
Maka faktor perlindungan diperoleh yaitu :
FP = 100 % (4.10)
FP = 100 % FP = 23,44 %
Jadi faktor perlindunagan diatas dapat diperoleh hasilnya yaitu 23,44 % dari faktor toleransi yaitu 20 % sehingga untuk pemilihan arrester dapat dikatakan baik karna dapat memberikan faktor perlindungan yang baik.
40 BAB V
KESIMPULAN A. Kesimpulan
Dari hasil penelitian diatas dapat ditarik kesimpulan yaitu :
1. Pada arrester yang pemasangannya sebelum FCO apabila mengenai induksi petir mengakibatkan pantulan antara penghantar yang masuk ke transformator tenaga dan arrester dan tegangan impuls yang masuk ke transformator tidak redam arrester secara maksimal dan tegangan impuls yang dialiri dari induksi jaringan SUTM masuk ke transformator dapat mengakibatkan transformator rusak atau terbakar.
2. Pada pemasangan arrester sesudah FCO apabila terjadi induksi petir arrester langsung akan meredam kepentanahan dan tegangan impuls yang masuk ke transformator relativ kecil, Jadi jarak pemasangan ideal arrester dengan transformator adalah 0,37 meter oleh karena itu Arrester di tempatkan sedekat mungkin degan peralatan yang dilindungi,agar tidak terjadi pantulan gelombang implus antara FCO dan Arrester langsung menghantarkan teganga implus ke tanah.
B. Saran
Setelah melalukan penelitian ini tentang penempatan arrester sesudah dan sebelum FCO maka dapat meyampaikan saran yaitu: Jadi jarak pemasangan ideal arrester dengan transformator adalah 0,37 meter oleh karena itu Arrester di tempatkan sedekat mungkin dengan peralatan yang
41 dilindungi,agar tidak terjadi pantulan gelombang implus antara FCO dan Arrester langsung menghantarkan teganga implus ke tanah. Dengan dilakukannya perubahan penempatan arrester sebaiknya PLN melakukan perubahan agar tidak terjadi gangguan atau kerusakan pada peralatan distribusi pada tiang.
42 DAFTAR PUSTAKA
Mukti, H., 2012. Analisis Penentuan Penempatan Arester sebagai Pengaman Transformator Distribusi 20 kV. Jurnal ELTEK 10 No. 02, 26–36.
Permana, Ari, 2009, Analisis Perlindungan Transformator Distribusi yang elektif terhadap surja petir, Jurnal Teknologi, Ambon
Syakur, A., Warsito, A., 2009. Kinerja Arester Akibat Induksi Sambaran Petir. Jurnal Ilmiah Teknik Elektro Jurnal UNDIP
Seno, Iqbal, Pengaruh Pentanahan (grounding) Terhadap Trafo Distribusi Pada Jaringan Tegangan Menengah 20kV.html, 12 September 2015
SPLN 7. 1987. Pedoman Pemilihan Tingkat Isolasi Transformator dan Penangkap Petir. Jakarta: PLN.
Zoro, R. 2011. Lightning Arrester Pada Jaringan Transmisi & Distribusi Tenaga Listrik. Bandung: ITB
43 LAMPIRAN
Gambar 1. Penempatan arrester sesudah FCO
44 Gambar 3. Arrester
Gambar. 4 Fuse Cut Out
