ANALISIS USIA ARRESTER PADA JARINGAN DISTRIBUSI TERHADAP SAMBARAN KILAT DENGAN MENGGUNAKAN ATP- EMTP Studi Kasus PLN Ranting Medan Johor Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Ele

  LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ANALISIS USIA ARRESTER PADA JARINGAN DISTRIBUSI TERHADAP SAMBARAN KILAT DENGAN MENGGUNAKAN ATP- EMTP Studi Kasus PLN Ranting Medan Johor Oleh : META SINAGA NIM : 090402006 Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 15 Bulan Januari Tahun 2014 di depan penguji :

1. Ketua Penguji : Yulianta Siregar, S.T., M.T.

  

(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.)

NIP : 19540531 198601 1 002

  ABSTRAK

  Sistem tenaga listrik dalam keadaan beroperasi sering mengalami gangguan, umumnya gangguan petir yang dapat mengakibatkan terganggunya penyaluran tenaga listrik ke konsumen. Lightning Arrester merupakan peralatan yang digunakan untuk melindungi peralatan sistem tenaga dari gangguan sambaran petir pada jaringan distribusi. Arester tidak selamanya bekerja dengan sempurna sebagaimana seharusnya ketika diterpa arus petir. Kondisi ini memungkinkan arester gagal bekerja, dimana selain mengganggu sistem yang dilindungi, kegagalan ini juga mempengaruhi performa dari arester itu sendiri yang akan berpengaruh pada usia arester.

  Dalam Tugas Akhir ini, penulis menghitung kemungkinan kegagalan arester bekerja dan usia arester pada saluran tegangan menengah 20 kV Ranting Medan Johor dengan tipe arester yang digunakan adalah arester metal oksida (MOA) .

  Berdasarkan hasil perhitungan memperlihatkan bahwa probabilitas kegagalan arester sebesar 0.73479 × 10 dan usia yang mampu dicapai arester untuk kondisi kerapatan sambaran rata-rata sejak tahun 2008 hingga 2012 adalah 6 tahun 10 bulan 28 hari.

  Kata Kunci : lightning arrester, mekanisme sambaran petir, probabilitas kegagalan arester

  Puji dan syukur kepada Allah Bapa di dalam Yesus Kristus untuk segala hal yang telah dianugerahkan kepada Penulis, sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :

  ANALISIS USIA ARESTER PADA JARINGAN DISTRIBUSI TERHADAP SAMBARAN KILAT DENGAN MENGGUNAKAN ATP-EMTP Studi Kasus PLN Ranting Medan Johor

  Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

  Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini, Penulis banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

  1. Ayahanda K. Sinaga, Ibunda R. Situmorang, Kakek U. Situmorang yang kini dalam kenangan dan Nenek M. Sihotang yang selalu memberi dukungan, doa dan menyediakan segala keperluan selama perkuliahan hingga penyelesaian Tugas Akhir ini.

  2. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini dan telah menjadi sosok inspirasi dalam kehidupan perkuliahan penulis selama ini.

  3. Bapak Yulianta Siregar ST, MT dan Ibu Syiska Yana ST, MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan pengarahan dan saran dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  4. Bapak Ir. Pernantin Tarigan, M.Sc selaku Dosen Wali Penulis yang selama perkuliahan telah memberi banyak nasehat dan arahan.

  5. Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU dan Bapak Rahmad Fauzi ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU.

  6. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Kepala Laboratorium Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing Penulis selama menjadi Asisten di Laboratorium Tegangan Tinggi.

  7. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya.

  8. Tante Asnahria, Tante Juan, Uda Juan, Tulang Charles dan Tulang Yusnita. Dan juga Saudara-saudari Penulis : Harmoko yang kini dalam kenangan, Trini Arta Uli, Juan Pratama, Gresia Sari, dan Anggita Violin, yang selalu menguatkan, mengingatkan untuk semangat dan memberi penghiburan disaat Penulis dalam keadaan terpuruk.

  9. Teman-teman 09, Evan, Obet, Rianto, John, Ade, Rendi, Fitri, Yuli, Metha, Lukman, Eko, Rudi, Fransisko, Alvin, Jehuda, Doni, Fakhrul, Alfonso, Budi, Denny, Ahmad, Zico, Tumbur, Paul, Joseph, David T,

  David A, Nicholas, Samson, Jesayas, Thanks, Candra, Daniel, Lamcan, Nico, Frans, Reza, Oloni, yang telah banyak memberi dukungan dan bantuan saat proses pengurusan data hingga penulisan Tugas Akhir ini.

  10. Teman-teman Asisten Laboratorium Tegangan Tinggi, Wangto, Join, Raymond, dan Kentrik.

  11. Keluarga Besar Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro dan semua pengurus IMTE 2013-2014.

  12. Abang- Kakak dan Adik-adik elektro yang sudah memberi dukungan dan bantuan terkhusus bang Albert ’06 dan iqnatius ’10 yang mengajari menggunakan ATP-EMTP, bang Frans ’06 dan bang Mitro ’06 yang telah memberi banyak referensi buku, bang Christian ’08, kak Elis ’08, Afron ’10, Chandra ’10, Angel ’10 dan Sylvester ’10, Riko ’11, Biondi ’11, Albert ’11, Joseph ‘11 yang banyak memberi dorongan dan bantuan lainnya.

  13. Sahabat-sahabat terbaik Beswan 27 yang super unik, informatif, inspiratif dan komunikatif yang selalu memberi semangat baru: Yassir, Teguh, dan Andi.

  14. Teman curhat dan menghibur Lusi, Tiurma, dan Lely.

  15. Balai Besar BMKG dan PLN Ranting Medan Johor yang telah memberikan fasilitas data untuk keperluan penyelesaian Tugas Akhir ini.

  16. Serta untuk semua pihak yang tidak bisa disebutkan oleh Penulis satu per satu, Saya ucapkan Terimakasih.

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi Penulis dan Pembaca.

  Medan, Desember 2013 Penulis

  Meta Sinaga NIM. 090402006

  DAFTAR ISI ABSTRAK ................................................................................................... i KATA PENGANTAR ................................................................................. ii DAFTAR ISI................................................................................................ vi DAFTAR GAMBAR ................................................................................... viii DAFTAR TABEL ....................................................................................... ix I. PENDAHULUAN ...................................................................................

  1 1.1 Latar Belakang ............................................................................

  1 1.2 Rumusan Masalah .......................................................................

  2 1.3 Batasan Masalah..........................................................................

  2 1.4 Tujuan Penulisan.........................................................................

  3 1.5 Manfaat Penulisan .......................................................................

  3 II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 4 2.1 Umum..........................................................................................

  4 2.1.1 Arrester Akspulsi (Expulsion Type) ...................................

  6 2.1.2 Arrester Katup....................................................................

  8 2.1.2.1 Arrester Katup Sela Pasif .......................................

  9 2.1.2.2 Arrester Katup Sela Aktif.......................................

  9 2.1.2.3 Arrester Metal Oksida (MOA)................................

  10 2.1.3 Data Pengenal Arrester ......................................................

  12

  2.2 Mekanisme Sambaran Petir......…………………….................... 15 2.2.1 Gangguan Sambaran Langsung..........................................

  17

  2.2.2 Bentuk Gelombang.............................................................

  17 2.2.3 Kerapatan Sambaran dan Arus Puncak Petir .....................

  18

  2.2.4 Teori Perhitungan Probabilitas Kegagalan dan Usia Arrester............................................................................... _{.………...…………………………}

  20 III. METODOLODI PENELITIAN

  24 3.1 Tempat dan Waktu ......................................................................

  24 3.2 Metode Penelitian........................................................................

  24 3.3 Proses Pengambilan Data ............................................................

  25 3.4 Variabel yang Diamati ................................................................

  26 3.5 Simulasi Arus Petir Menggunakan Software ATP-EMTP .........

  27 3.6 Proses Pengolahan Data ..............................................................

  30 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN.............................................................

  31 4.1 Umum..........................................................................................

  31 4.2 Analisis Gangguan Petir Saluran Udara Tegangan Menengah ...

  31 4.3 Analisis Simulasi Arus Petir .......................................................

  33 4.4 Analisis Probabilitas Kegagalan dan Usia Arrester .....................

  36 V. KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................

  39 5.1 Kesimpulan .................................................................................

  39 5.2 Saran............................................................................................

  39 DAFTAR PUSTAKA

  LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Karakteristik Tahanan Katup ................................................... 5Gambar 2.2 Konstruksi Arrester Ekspulsi ................................................... 7Gambar 2.3 Konstruksi Arrester Katup ....................................................... 8Gambar 2.4 Konstruksi Arrester Metal Oksida............................................ 11Gambar 2.5 Perbandingan MOA dengan SiC .............................................. 12Gambar 2.6 Tahapan Sambaran Petir ke Tanah........................................... 16Gambar 2.7 Bentuk Gelombang Impuls Petir Standar IEC ......................... 18Gambar 2.8 Konfigurasi Jarak Sambaran Petir............................................ 19Gambar 3.1 Flowchart Simulasi................................................................... 27Gambar 3.2 Single Line Diagram Jaringan Distribusi ................................. 28Gambar 3.3 Rangkaian Ekivalen Arrester Metal Oksida............................. 28Gambar 3.4 Rangkaian Simulasi Arrester Metal Oksida ............................. 30Gambar 4.1 Grafik Arus Petir dan Durasi Waktu-Ekor............................... 33

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konstanta Distribusi Frekuensi Kumulatif Gelombang Arus

  Petir ....................................................................................... 21