Sambaran langsung adalah kilat yang menyambar langsung pada kawat fasa untuk saluran tanpa kawat tanah atau pada kawat tanah untuk saluran
dengan kawat tanah. Pada saluran udara tegangan menengah diasumsikan bahwa pada saluran dengan kawat tanah tidak ada kegagalan perisaian. Hal ini
dikarenakan tinggi kawat diatas tanah relative rendah 10 - 13 meter dan juga karena dengan sudut perisaian yang biasanya lebih kecil dari 60 sudah dapat
dianggap semua sambaran kilat mengenai kawat tanah, jadi tidak ada kegagalan perisaian. Untuk itu dalam tugas akhir ini akan dibahas tentang gangguan
sambaran langsung pada saluran udara tegangan menengah tanpa kawat tanah. Saat kilat menyambar kawat tanah atau kawat fasa maka akan timbul arus
besar dan sepasang gelombang berjalan yang merambat ke kawat. Arus yang besar ini dapat membahayakan peralatan – peralatan yang ada pada saluran.
Besarnya arus atau tegangan akibat sambaran ini tergantung pada besarnya arus kilat, waktu muka dan jenis tiang saluran. Karena saluran tegangan menengah
tidak begitu tinggi diatas tanah, maka jumlah sambaran langsungpun relative rendah. Makin tinggi tegangan sistem makin tinggi tiangnya, dan makin besar
pula jumlah sambaran ke saluran itu.
2.2.2. Bentuk Gelombang
Bentuk gelombang tidak selalu sama. Hal ini dikarenakan pengaruh besarnya arus, kecuraman kenaikan arus, serta lama waktu kejadian. Karena
adanya perbedaan setiap petir ini, maka bentuk standar petir ditiap – tiap Negara atau lembaga berbeda – beda, seperti Jepang yang standarnya JIS, Jerman VDE,
Universitas Sumatera Utara
= 0,15
Universitas Sumatera Utara
=
.
= 8.
.
= 1 + sin
Universitas Sumatera Utara
Dimana : α
= Sudut perisaian untuk gangguan sambaran langsung jaringan distribusi 60
w = Panjang isolator cm
Xs = Daerah yang tidak terlindungi oleh perisaian m
Sehingga berdasarkan Gambar 2.8, maka: =
+ …………………………………………...2.6
Maka besar probabilitas petir menyambar kawat fasa adalah [1]: =
…………………………………………...2.7
2.2.4. Teori Perhitungan Probabilitas Kegagalan dan Usia Arester
Tidak selamanya arester bekerja sebagaimana mestinya saat ada arus surja petir ataupun arus surja hubung. Kegagalan arester beroperasi bukan hanya
membuat peralatan terganggu namun juga rusak, dan hal ini juga mempengaruhi kinerja dan ketahanan arester. Berdasarkan kondisi ini maka probabilitas
kegagalan kinerja arester dapat dihitung dengan menggunakan persamaan – persamaan berikut. Dimana selain besar arus petir yang menyambar, durasi
sambaran petir merupakan salah satu parameter terpenting yang harus diketahui. Faktor yang cukup penting diketahui dalam penggunaan arrester adalah
tegangan frekuensi daya tertinggi yang mungkin dipikul arrester. Tegangan ini merupakan tegangan yang mempertahankan arus frekuensi daya 50 Hz yang
durasinya akan selalu lebih lama dari pada durasi pada arus petir. Besar arus frekuensi daya ini sendiri ditentukan oleh besarnya arus petir yang datang.
Universitas Sumatera Utara
Semakin besar arus petir maka arus frekuensi daya memiliki kemungkinan untuk bernilai besar juga. Jika arus frekuensi daya ini besar dan berlangsung cukup lama
maka hal inilah yang memungkinkan arrester gagal bekerja dengan sebagaimana mestinya.
Dalam tugas akhir ini tidak secara keseluruhan lamanya durasi sambaran digunakan, melainkan waktu-ekor
yang dijadikan variabel bebaslah yang diteliti. Distribusi waktu-ekor ini dipengaruhi oleh probabilitas distribusi arus
puncak, yakni [9]:
=
…………………………2.8 Dimana terdapat ketentuan yakni [10]:
Untuk 20
, = 61.1 = 1.33
dan 20
, = 33.3 = 0.605
Dengan adanya Persamaan 2.8 tersebut, maka probabilitas waktu-ekor dapat diperoleh dari persamaan [9,11]:
g =
− =
.
………………...2.9
Dimana merupakan konstanta berdasarkan observasi [11] yang
besarnya 0.85 dan nilai dapat diambil dari Tabel 2.1 [12].
Tabel 2.1. Konstanta Distribusi Frekuensi Kumulatif Gelombang Arus Petir
Parameter Nilai 50
Nilai 16 Arus Puncak kA
24 51
Time-to-half µs 89
631
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan persamaan – persamaan yang ada, maka probabilitas kegagalan arrester bekerja oleh sambaran ke fasa dapat dinyatakan dengan
persamaan berikut [9,11]:
= ∫ ∫
∞ ∞
……...…..2.10 Dimana
: : Probabilitas kegagalan arrester
: Fungsi probabilitas kerapatan arus puncak : Fungsi probabilitas kerapatan nilai time-to-half dari gelombang arus
: Arus petir yang diperlukan untuk menyebabkan kegagalan untuk nilai T
50
Untuk nilai Time-to-half diperlihatkan oleh Tabel2.1. : Waktu-ekor maksimum yang digunakan dalam simulasi µs
: Besar probabilitas petir menyambar kawat fasa
Jika jaringan distribusi tersebut menggunakan kawat tanah, maka kemungkinan besar objek yang akan disambar oleh petir adalah kawat tanah
tersebut. Namun tidak menutup kemungkinan arrester akan gagal bekerja. Kegagalan yang lebih dari 1 kali atau dapat dikatakan berkali – kali, akan
mempengaruhi performa arrester yang lambat laun akan membuat usia arrester semakin pendek. Usia rata – rata arrester yang dipengaruhi oleh kegagalannya
dalam bekerja dinyatakan oleh persamaan berikut [9,11] :
= ∙
∙
…………………………………...2.11
Universitas Sumatera Utara
Dimana : = Usia arrester rata-rata tahun
= Jumlah sambaran petir ke saluran berdasarkan standar IEEE banyak100km. tahun
= Jarak antara arrester km = Probabilitas kegagalan arrester akibat petir
BAB III
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu
