EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV.

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR

PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian dari

syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Elektro Departemen Pendidikan Teknik Elektro

Oleh

Kinanti Wulandari

E.5051.1003074

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2015

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

EVALUASI SISTEM PROTEKSI

PETIR PADA SALURAN UDARA

TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150

KV

Oleh Kinanti Wulandari

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan

© Kinanti Wulandari 2015 Universitas Pendidikan Indonesia

Februari 2015

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian, dengan dicetak ulang, difoto kopi, atau cara lainnya tanpa ijin dari penulis.

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

ABSTRAK

Sistem Tenaga Listrik (STL) tidak terlepas dari gangguan, baik gangguan internal maupun gangguan eksternal, salah satu gangguan eksternal yang paling sering terjadi adalah petir. Geografis Indonesia yang dilalui garis khatulistiwa, menjadikan Indonesia beriklim tropis, hal ini mengakibatkan Indonesia memiliki hari guruh rata-rata per tahun yang sangat tinggi. Berdasarkan data dari BMKG Bandung, pada tahun 2013-2014 terdapat peningkatan jumlah hari guruh yang cukup tinggi, yaitu 199 hari guruh pada tahun 2013 dan 477 hari guruh pada tahun 2014. Kenaikan hari guruh tersebut berdampak pada kerapatan jumlah sambaran petir. Sambaran petir pada saluran transmisi tegangan tinggi dapat menyebabkan terganggunya penyaluran tenaga listrik yang berakibat terjadinya lompatan api pada isolator di menara transmisi. Terganggunya isolator dapat disebabkan oleh kegagalan perisaian (Shielding

Failure) dan backflashover (tegangan api balik) pada menara transmisi. Kegagalan suatu

sistem perisaian dapat diketahui dengan menggunakan metode elektrogeometris sedangkan

back flashover menggunakan metode gelombang berjalan. Pada penelitian ini dilakukan

evaluasi pada menara tipe AA SUTT 150 kV Rancaekek-Cikasungka, hasilnya diperoleh nilai gangguan perisaian 0,07 gangguan/100km/tahun, dan jumlah sambaran kilat/km/tahun yaitu 425 sambaran/100 km/tahun. Dari hasil evaluasi diperoleh bahwa menara SUTT 150 kV yang terpasang saat ini sudah terproteksi secara baik dan termasuk dalam kategori baik. Kata Kunci : Evaluasi, petir, groundwire, shielding falilure, back flashover

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu ABSTRACT

The Electric Power System can not be separated from disturbances, both internal and external. One of The most often external disturbance is lightning. Indonesia which geographically passed by the equator has a tropical climate that causing Indonesia has a high thunderstorm days per year. Based on the data from BMKG Bandung, in 2013-2014 there is an increasing number of thunderstorm days, 199 thunderstorm days in 2013 and 477 thunderstorm days in 2014. The increasing days of thunderstorm make an impact on the density number of lightning strikes. Lightning strikes on high-voltage transmission line can cause disturbances of electrical power which impact the sparks on the insulator in the transmission tower. Disturbances of the insulator can be caused by a Shielding Failure and back flashover on transmission towers. The failure of a shielding system can be determined by using the electrogeometric method and back flashover using traveling wave method. This study evaluate the AA tower SUTT 150 kV Rancaekek-Cikasungka, the results obtained value of 0.07 shielding failure disruption / 100 km / year, and the number of lightning / km / year is 425 strokes / 100 km / year. The evaluation results showed that the SUTT 150 kV tower is now well protected.

29

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metodologi Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penelitian Skripsi ini antara lain adalah: 1. Studi literatur, yaitu dengan cara menelaah, menggali, serta mengkaji

teorema-teorema yang mendukung dalam pemecahan masalah yang diteliti. Teorema-teorema tersebut didapat baik dari jurnal ilmiah, hasil penelitian sebelumnya, maupun dari buku-buku referensi yang mendukung penelitian ini antara lain buku Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja karya Hutauruk. Selain itu, studi literatur dilakukan untuk mendapatkan data-data yang diinginkan.

2. Observasi, yaitu mengumpulkan data-data yang diperlukan untuk penelitian yang didapatkan dari lapangan. Data-data tersebut didapat dari hasil survey yang dilakukan oleh PT. PLN (Persero) APP Bandung.

3. Diskusi, yaitu melakukan konsultasi dan bimbingan dengan dosen, pembimbing diPT. PLN (Persero) APP Bandung, dan pihak-pihak lain yang dapat membantu terlaksananya penelitian ini.

3.2Tahapan Penelitian

Langkah - langkah yang sistematis dalam penelitian harus diperhatikan. Hal tersebut berguna untuk memberikan arahan yang untuk mempermudah pemahaman tujuan yang ingin dicapai dalam proses penelitian. Langkah-langkah penelitian tersebut diperlihatkan pada gambar bagan alir penelitian dibawah ini :

30

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu Gambar 3.1 Diagram Alir (Flow Chart) Penelitian Skripsi

31

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu Gambar 3.2 Tahapan Penelitian dari Shielding Failure

32

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu Diagram alir tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Menghitung tinggi rata-rata kawat tanah dan kawat fasa di atas tanah

2. Menghitung tegangan lompatan api dan isolator pada 6µdetik sebagai acuan perhitungan radius amplop korona

3. Menghitung radius amplop korona untuk kegagalan perisaian (Shielding Failure)

4. Menghitung radius ekivalen kawat tunggal dari kawat berkas tanpa korona sebagai acuan perhitungan radius korona dari konduktor berkas

5. Menghitung nilai radius korona dari konduktor berkas 6. Menghitung impedansi surja kawat fasa

7. Menghitung arus kilat minimum yang mengakibatnya lompatan api karena kegagalan perisaian

8. Menghitung jarak sambaran minimum dari arus kilat. Jarak sambaran minimum merupakan nilai jarak terkecil yang menjadi salah satu faktor untuk menhitung lebar daerah tidak terlindung

9. Menghitung daerah tidak terlindung (Xs) dari sambaran petir. Lebar daerah tidak terlindung ideal adalah Xs=0, yang artinya tidak menyisakan celah pada kawat yang menjadi kemungkinan tersambarnya petir

10.Menghitung sambaran maksimum. Sambaran maksimum adalah nilai sambaran yang berada diatas nilai Critical Flashover Rate

11.Menghitung probabilitas arus sama atau melebihi Imin dan Imaks. Apabila arus melebihi batas Imaks , maka perlu adanya penanganan lebih jauh karena arus yang dapat ditahan oleh isolator wajar nya mempunyai nilai dibawah dari nilai Basic Insulation

12.Menghitung gangguan kilat karena kegagalan perisaian melaui IKL (Isokeraunik Level) tahunan, karena data tersebut berkorelasi terhadap jumlah gangguan akibat petir pada suatu menara.

33

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu Gambar 3.2 Tahapan Penelitian Backflashover

34

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Diagram alir dari flow chart Backflashover tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Menghitung jumlah kemungkinan lompatan api kritis (Critical Flashover Rate) sebagai batas acuan tegangan yang masih dapat ditahan sehingga tidak terjadi backflashover

2. Menghitung impedansi surja kawat tanah dan faktor gandengan 3. Menghitung impedansi surja menara

4. Menghitung koefisien terusan a pada puncak menara dan pantulan b yang datang dari dasar menara

5. Menghitung tegangan puncak menara, hal ini diperlukan apabila ada petir yang menyambar pada ujung menara

6. Menghitung koefisien pantualan d pada dasar menara 7. Menghitung tegangan pada isolator

8. Menghitung daerah yang dilindungi oleh kawat tanah

9. Menghitung jumlah sambaran kilat (NL) yang dinyatakan dalam jumlah sambaran/100km/tahun

35

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

3.3 Data Penelitian

Gambar 3.4 Konfigurasi SUTT 150 kV A. Menara

Jarak antara kawat tanah 1 & 2 (a12) 5,561 m

Jarak vertikal anatara kawat tanah dengan kawat fasa (htp) 2,9 m

Tinggi menara (rata-rata) 35,3 m

B. Kawat Tanah

Material Galvanized Steel Wire

Jumlah 2 buah

Diameter 9,6 mm

Ukuran 55 mm2

Andongan (Sag) 4,567 m

C. Konduktor

Material ACSR (Allumunium Conductor Steel Reinforced

Berkas 2 buah

Ukuran 428 mm2

Diameter 28,62 mm2

Jarak antar subkonduktor

0,4 m = 0,004 mm Jarak antar fasa 4,7 m

36

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu D. Isolator

Material Keramik

Berkas 12 buah

Panjang 1,6425 m

51

Kinanti Wulandari, 2015

EVALUASI SISTEM PROTEKSI PETIR PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150 KV

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari penelitian Skripsi ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Berdasarkan hasil analisis, kemungkinanlebar daerah tidak terlindung adalah

0,481 dan gangguan kilat karena perisaian adalah 0,07 gangguan/100km/tahun.

2. Dengan nilai isokeraunik level 156 hari guruh, di dapatkan jumlah sambaran kilat/km/tahun yaitu 425 sambaran/100km/tahun, dan jumlah sambaran kilat pada saluran transmisi adalah 0.

3. Dari hasil evaluasi diperoleh bahwa menara SUTT 150 kV yang terpasang saat ini sudah termasuk dalam kategori baik dan sudah terproteksi secara baik.

5.2 Saran

1. Diperlukannya perbaikan letak groundwire dengan menggeser lengan menara sehingga mendapatkan sudut yang ideal. Namun dibutuhkan biaya yang cukup banyak, sehingga penambahan finial air dapat dipertimbangkan.

2. Dikarenakan cuaca yang terjadi saat ini menyebabkan meningkatnya hari guruh yang cukup tinggi, sebaiknya PT.PLN melakukan evaluasi ulang terhadap beberapa menara transmisi, mengingat pentingnya fungsi transmisi dalam penyaluran daya.

3. Gangguan akibat sambaran petir tidak dapat untuk ditiadakan melainkan dapat dikurangi dengan menjaga kinerja dari saluran transmisi.

Diagram alir tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Menghitung tinggi rata-rata kawat tanah dan kawat fasa di atas tanah

2. Menghitung tegangan lompatan api dan isolator pada 6µdetik sebagai acuan perhitungan radius amplop korona

3. Menghitung radius amplop korona untuk kegagalan perisaian (Shielding

Failure)

4. Menghitung radius ekivalen kawat tunggal dari kawat berkas tanpa korona sebagai acuan perhitungan radius korona dari konduktor berkas

5. Menghitung nilai radius korona dari konduktor berkas 6. Menghitung impedansi surja kawat fasa

7. Menghitung arus kilat minimum yang mengakibatnya lompatan api karena kegagalan perisaian

8. Menghitung jarak sambaran minimum dari arus kilat. Jarak sambaran minimum merupakan nilai jarak terkecil yang menjadi salah satu faktor untuk menhitung lebar daerah tidak terlindung

9. Menghitung daerah tidak terlindung (Xs) dari sambaran petir. Lebar daerah tidak terlindung ideal adalah Xs=0, yang artinya tidak menyisakan celah pada kawat yang menjadi kemungkinan tersambarnya petir

10.Menghitung sambaran maksimum. Sambaran maksimum adalah nilai sambaran yang berada diatas nilai Critical Flashover Rate

11.Menghitung probabilitas arus sama atau melebihi Imin dan Imaks. Apabila arus melebihi batas Imaks , maka perlu adanya penanganan lebih jauh karena arus yang dapat ditahan oleh isolator wajar nya mempunyai nilai dibawah dari nilai Basic Insulation

12.Menghitung gangguan kilat karena kegagalan perisaian melaui IKL (Isokeraunik Level) tahunan, karena data tersebut berkorelasi terhadap jumlah gangguan akibat petir pada suatu menara.

Diagram alir dari flow chart Backflashover tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Menghitung jumlah kemungkinan lompatan api kritis (Critical Flashover

Rate) sebagai batas acuan tegangan yang masih dapat ditahan sehingga

tidak terjadi backflashover

2. Menghitung impedansi surja kawat tanah dan faktor gandengan 3. Menghitung impedansi surja menara

4. Menghitung koefisien terusan a pada puncak menara dan pantulan b yang datang dari dasar menara

5. Menghitung tegangan puncak menara, hal ini diperlukan apabila ada petir yang menyambar pada ujung menara

6. Menghitung koefisien pantualan d pada dasar menara 7. Menghitung tegangan pada isolator

8. Menghitung daerah yang dilindungi oleh kawat tanah

9. Menghitung jumlah sambaran kilat (NL) yang dinyatakan dalam jumlah

sambaran/100km/tahun

3.3 Data Penelitian

Gambar 3.4 Konfigurasi SUTT 150 kV A. Menara

Jarak antara kawat tanah 1 & 2 (a12) 5,561 m Jarak vertikal anatara kawat tanah dengan kawat fasa (htp) 2,9 m

Tinggi menara (rata-rata) 35,3 m

B. Kawat Tanah

Material Galvanized Steel Wire

Jumlah 2 buah

Diameter 9,6 mm

Ukuran 55 mm2

Andongan (Sag) 4,567 m

C. Konduktor

Material ACSR (Allumunium Conductor Steel Reinforced

Berkas 2 buah

Ukuran 428 mm2

Diameter 28,62 mm2

D. Isolator

Material Keramik

Berkas 12 buah

Panjang 1,6425 m

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari penelitian Skripsi ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Berdasarkan hasil analisis, kemungkinanlebar daerah tidak terlindung adalah

0,481 dan gangguan kilat karena perisaian adalah 0,07 gangguan/100km/tahun.

2. Dengan nilai isokeraunik level 156 hari guruh, di dapatkan jumlah sambaran kilat/km/tahun yaitu 425 sambaran/100km/tahun, dan jumlah sambaran kilat pada saluran transmisi adalah 0.

3. Dari hasil evaluasi diperoleh bahwa menara SUTT 150 kV yang terpasang saat ini sudah termasuk dalam kategori baik dan sudah terproteksi secara baik.

5.2 Saran

1. Diperlukannya perbaikan letak groundwire dengan menggeser lengan menara sehingga mendapatkan sudut yang ideal. Namun dibutuhkan biaya yang cukup banyak, sehingga penambahan finial air dapat dipertimbangkan.

2. Dikarenakan cuaca yang terjadi saat ini menyebabkan meningkatnya hari guruh yang cukup tinggi, sebaiknya PT.PLN melakukan evaluasi ulang terhadap beberapa menara transmisi, mengingat pentingnya fungsi transmisi dalam penyaluran daya.

3. Gangguan akibat sambaran petir tidak dapat untuk ditiadakan melainkan dapat dikurangi dengan menjaga kinerja dari saluran transmisi.