ANALISIS PENGARUH DIAMETER DAN PANJANG ELEKTRODA PENTANAHAN ARESTER TERHADAP PERLINDUNGAN TEGANGAN Analisis Pengaruh Diameter Dan Panjang Elektroda Pentanahan Arester Terhadap Perlindungan Tegangan Lebih.
ANALISIS PENGARUH DIAMETER DAN PANJANG ELEKTRODA
PENTANAHAN ARESTER TERHADAP PERLINDUNGAN TEGANGAN
LEBIH
OLEH :
SYAIFUDDIN NAJIB
D 400 060 049
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
ABSTRAKSI
Untuk melindungi peralatan listrik tersebut perlu adanya suatu perlindungan maksimal
sehingga gangguan dapat diminimalisir. Diperlukan adanya pemasangan kawat atau elektroda
yang terhubung langsung ke tanah untuk pengamanan peralatan tersebut. Pemasangan ini
dilakukan untuk memotong tegangan surja dan mengalirkannya ke tanah. Adapun kemampuan
kerja alat ini juga dipengaruhi oleh kecuraman muka gelombang surja yang menuju peralatan.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui hubungan diameter dan
panjang elektroda pentanahan arrester terhadap pemotongan tegangan pelepasan surja dan dapat
mengetahui pengaruh diameter dan panjang elektroda pentanahan arrester terhadap tegangan
kerja arester
Penelitian dilakukan pada bulan Agustus 2011 di gardu induk 150 kV Jajar, diawali
dengan pengambilan data berupa name plate tranformator, arrester, tahanan pentanahan arrester
dan penghantar yang digunakan. Kemudian dihitung rating tegangan arrester, dan parameter
yang akan digunakan dalam simulasi menggunakan software PSCAD. Setelah itu parameter
dimasukkan kedalam rangkaian uji sampai mendapatkan hasil yang diinginkan.
Hasil yang diperoleh dari penelitian yaitu: Apabila semakin besar diameter dan panjang
elektroda pentanahan maka semakin kecil tegangan pemotongan pelepasan akibat surja petir.
Apabila semakin besar diameter dan panjang elektroda pentanahan maka semakin besar pula
tegangan kerja maksimal akibat surja petir. Rata – rata tegangan kerja maksimum pada arus petir
10 kA – 80 kA adalah 258.95 kV dan Rata – rata tegangan pemotongan maksimum pada arus
petir 10kA - 80 kA adalah 3316.75 kV
Kata kunci : petir, arrester, gardu induk, PSCAD
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Untuk menyalurkan daya listrik dari pusat pembangkit ke konsumen diperlukan suatu
sistem jaringan tenaga listrik yang dituntut untuk memiliki effisiensi yang tinggi dalam
pelayanannya kepada konsumen. Sistem pengiriman tenaga listrik ke pusat-pusat beban
dalam hal ini konsumen melalui saluran udara mempunyai resiko kemungkinan terkena petir,
baik sambaran langsung sambaran yang mengenai saluran transmisi yang terhubung dengan
peralatan tersebut maupun sambaran tak langsung sambaran di daerah luar saluran transmisi
yang kemudian menimbulkan induksi.
Lonjakan tegangan yang besar yang jauh di atas amplitude tegangan sistem akan
terjadi jika saluran terkena sambaran petir. Hal ini mengakibatkan kerusakan terhadap
peralatan. Dalam kaitannya dengan perlindungan peralatan terhadap tegangan lebih maka
dikenal adanya koordinasi lokal. Koordinasi tersebut dinyatakan dalam bentuk langkahlangkah yang diambil untuk menghindarkan kerusakan pada peralatan listrik yang
disebabkan tegangan lebih dan membatasi tegangan tersebut.
Untuk melindungi peralatan listrik tersebut perlu adanya suatu perlindungan
maksimal sehingga gangguan dapat diminimalisir. Diperlukan adanya pemasangan kawat
atau elektroda yang terhubung langsung ke tanah untuk pengamanan peralatan tersebut.
Pemasangan ini dilakukan untuk memotong tegangan surja dan mengalirkannya ke tanah.
Adapun kemampuan kerja alat ini juga dipengaruhi oleh kecuraman muka gelombang surja
yang menuju peralatan. Walaupun peralatan tersebut sudah diproteksi dengan pentanahan
arrester, namun kenyataannya masih terjadi kerusakan pada peralatan tersebut.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian yang akan penulis lakukan yaitu :
1. Dapat mengetahui hubungan diameter dan panjang elektroda pentanahan arrester
terhadap pemotongan tegangan pelepasan surja
2. Dapat mengetahui pengaruh diameter dan panjang elektroda pentanahan arrester
terhadap tegangan kerja arester
A. Landasan Teori
Petir
Petir merupakan hasil pemisahan muatan listrik secara alami di dalam awan badai,
proses pelepasan muatan ini akan berupa kilat cahaya dan suara gemuruh yang biasa disebut
petir. Petir lebih sering terjadi antara pusat muatan satu dengan pusat muatan lainnya di
dalam awan, sedangkan antara pusat muatan di dalam awan dengan pusat muatan di
permukaan bumi jarang terjadi.
Petir terjadi disebabkan oleh adanya konsentrasi muatan karena perbedaan tekanan
udara dan temperatur yang menyebabkan pergerakan udara ke atas. Pergerakan udara keatas
ini akan membawa uap air sampai pada ketinggian tertentu dimana temperatur udara sangat
dingin. Uap air tersebut terkonsentrasi dan berubah menjadi titik-titik air seperti yang
ditunjukkan pada gambar 1, kumpulan dari titik-titik air ini disebut awan (Comulo Nimbus).
Awan ini lebarnya bisa mencapai puluhan kilometer dan terdiri dari sejumlah besar sel-sel
awan yang berdiri sendiri dengan ketinggian sekitar 7,5 km sampai dengan 18 km. Secara
garis besar ada dua jenis awan badai yang membangkitkan muatan listrik statik, yaitu:
a. Awan badai panas (heat storm clouds).
b. Awan badai frontal (frontal storm clouds).
Di dalam awan yang bermuatan positif adalah kristal es sedangkan yang bermuatan
negatif adalah titik-titik air. Distribusi partikel-partikel tersebut secara normal memberikan
peningkatan muatan negatif didasar awan. Peningkatan muatan negatif didasar awan
mengakibatkan peningkatan muatan positif diatas tanah. Akibatnya antara tanah dan dasar
awan terdapat beda potensial yang tinggi. Apabila gradien potensial tersebut sedemikian
besar, maka berakibat terjadinya proses tembus pada resistansi udara, sehingga
menimbulkan suatu peluahan petir
METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Agustus 2011 di PT. PLN (PERSERO) P3B JB REGION
JAWA TENGAH DAN DIY UPT.SURAKARTA untuk
observasi,
dilanjutkan
dengan
perhitungan dan analisis menggunakan software PSCAD selama 1 bulan di rumah.
B. Peralatan Utama dan Pendukung
Peralatan yang digunakan untuk penelitian antaralain :
a. Perangkat keras (hardware) yaitu seperangkat PC (Personal Computer ) yang digunakan
untuk menjalankan program PSCAD 4.2, dengan spesifikasi sebagai berikut :
1. Processor Intel Pentium IV 3.0 GHz.
2. Memory 2GB.
3. Motherboard Gigabyte
4. Vganvidia 512MB
b. Perangkat lunak (software) yaitu program paket PSCAD 4.2 yang digunakan untuk
analisa lightning arrester.
c. Printer untuk mencetak hasil analisa
C. Tahap penelitian
Dalam penyusunan tugas akhir ini, metode penelitian yang akan di lakukan diantaranya:
1. Studiliteratur
Studi literature adalah kajian penulis atas referensi-referensi yang ada baik
berupa buku, karya-karya ilmiah, dan melalui internet, serta media massa
yang
berhubungan dengan penulisan laporanini.
2. Observasi
Pengumpulan data dengan cara melihat langsung keadaan objek di lapangan
3. Konsultasi Bimbingan
Konsultasi dilakukan dengan dosen pembimbing yang telah diminta oleh penulis
dan konsultasi bimbingan dilakukan selama proses penyusunan Tugas Akhir
Diagram Alir Penelitian
Mulai
StudiLiteratur
Penelitiandanpengu
mpulan data
Pemilihan diameter dan panjang
elektroda pentanahan arrester
Pemodelan system menggunakan software
PSCAD
Apakah
simulasi
berhasil?
tidak
ya
Penulisan laporan
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
a. Alur penelitian dimulai dengan studi literature dilanjutkan dengan mengumpulkan
data yang diperlukan, setelah data sudah siap langkah selanjutnya menghitung
rating tegangan arrester, kemudian membuat permodelan system menggunakan
software PSCAD, lalu disimulasikan hingga mendapat hasil yang diinginkan, dan
yang terakhir yaitu pembuatan laporan tugas akhir.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Data
Data diperoleh dari gardu induk 150 kV jajar, data yang dibutuhkan diantaranya
karakteristik komponen yang terpasang pada gardu induk. Data tersebut akan digunakan sebagai
nilai dasar untuk mengisi parameter pada simulasi lightning arrester menggunakan software
PSCAD 4.2. Data dinyatakan dalam tabel dan gambar sebagai berikut:
Tabel 4.1 Data Lightning Arrester
Arus
Jurusan
Trafo
Phasa Merk
60
Trafo
MVA
BBC
HML150 5010098
60
MVA
No. seri
Discharge
(kV)
(kA)
150
10
150
10
150
10
HA
R
MVA
Trafo
Type
Voprs
HA
S
BBC
HML150
60
5010099
HA
T
BBC
HML150
Panjang arrester keseluruhan = 1.7m
5010100
B. AnalisaMenggunakan PSCAD 4.2
Simulasi lightning arrester dapat menggunakan model arrester pada PSCAD ditunjukkan
pada gambar 4.1
Gambar 4.1 Model arrester pada PSCAD
Parameter yang digunakan untuk pemodelan arrester 150 kV dengan panjang arrester
d=1.7m dan jumlah kolom parallel n=1 dapat dihitung sebagai berikut:
L0
= 0.2d/n
= 0.34 μH
C
= 100n/d
= 58.8 pF
L1
= 15d/n
= 25.5 μH
R
= 65d/n
= 110,5 ohm
Dari hasil perhitungan diatas maka parameter arrester dapat dimasukan seperti pada
gambar 4.2
Gambar 4.2 Model Arrester setelah parameter dimasukan
C. Resistansi pentanahan dapat dihitung menggunakan persamaan 2.2 sebagai
berikut :
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 5.08 dengan panjang elektroda 2 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×200
( In
4.200
2.54
– 1)
= 7.96 × 4.75 = 37.81
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 5.08 dengan panjang elektroda 4 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×400
( In
4.400
2.54
– 1) = 3.98 × 5.44 = 21.65
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 5.08 dengan panjang elektroda 6 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×600
( In
4.600
2.54
– 1) = 2.65 × 5.85 = 15.50
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 5.08 dengan panjang elektroda 8 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×800
( In
4.800
2.54
– 1)
= 1.99 × 6.13 = 12.19
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 3.81 dengan panjang elektroda 2 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×200
( In
4.200
1.905
– 1)
= 7.96 × 5.04 = 40.11
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 3.81 dengan panjang elektroda 4 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×400
( In
4.400
1.905
– 1)
= 3.98 × 5.73 = 22.80
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 3.81 dengan panjang elektroda 6 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×600
( In
4.600
1.905
– 1)
= 2.65 × 6.13 = 16.24
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 3.81 dengan panjang elektroda 8 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×800
( In
4.800
1.905
– 1)
= 1.99 × 6.42 = 12.77
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 2.54 dengan panjang elektroda 2 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×200
( In
4.200
1.27
– 1)
= 7.96 × 5.44 = 43.30
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 2.54 dengan panjang elektroda 4 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×400
( In
4.400
1.27
– 1)
= 3.98 × 6.13 = 24.39
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 2.54 dengan panjang elektroda 6 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×600
( In
4.600
1.27
– 1)
= 2.65 × 6.54 = 17.33
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 2.54 dengan panjang elektroda 8 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×800
( In
4.800
1.27
– 1)
= 1.99 × 6.83 = 13.58
Tabel variasi tahanan pentanahan arester
Diameter
( cm )
Panjang
(m)
Resistansi
( ohm )
5.08
2
37.81
5.08
4
21.65
5.08
6
15.50
5.08
8
12.19
3.81
2
40.11
3.81
4
22.80
3.81
6
16.24
3.81
8
12.27
2.54
2
43.30
2.54
4
24.39
2.54
6
17.33
2.54
8
13.59
Tabel Hasil Simulasi Arrester Menggunakan PENUTUP
Diameter
(cm)
Panjang
(m)
Resitansi
(ohm)
I Petir Max
(kA)
V Kerja max
(kV)
V Pemotongan
max (kV)
10
10
10
10
40
40
40
40
80
80
80
80
V Petir
Max
(kV)
864.8919
864.4391
864.2582
864.1587
3307.7996
3305.1630
3304.1093
3303.5301
6562.4801
6556.9012
6554.6719
6553.4464
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8
37.81
21.65
15.50
12.19
37.81
21.65
15.50
12.19
37.81
21.65
15.50
12.19
248.1509
248.1916
248.2078
248.2167
260.9878
261.0087
261.0171
261.0217
267.6132
267.6576
267.6752
267.6850
616.7225
616.2287
616.0313
615.9229
3046.8048
3044.1467
3043.0845
3042.5007
6294.8521
6289.2283
6286.9811
6285.7458
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8
40.11
22.80
16.24
12.27
40.11
22.80
16.24
12.27
40.11
22.80
16.24
12.27
10
10
10
10
40
40
40
40
80
80
80
80
864.9537
864.4723
864.2802
864.1611
3308.1605
3305.3569
3304.2376
3303.5441
6563.2430
6557.3114
6554.9434
6553.4762
248.1454
248.1886
248.2058
248.2165
260.9849
261.0072
261.0161
261.0209
267.6071
267.6543
267.6731
267.6847
616.7901
616.2650
616.0554
615.9255
3047.1683
3044.3421
3043.2139
3042.6036
6295.6211
6289.6418
6287.2548
6285.7758
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2
4
6
8
2
4
6
8
2
43.30
24.39
17.33
13.59
43.30
24.39
17.33
13.59
43.30
10
10
10
10
40
40
40
40
80
865.0386
864.5181
864.3125
864.2010
3308.6548
3305.6233
3304.4259
3303.7761
6564.2889
248.1377
248.1845
248.2029
248.2129
260.9810
261.0051
261.0146
261.0198
267.5988
616.8827
616.3149
616.0906
615.9690
3047.6666
3044.6107
3043.4036
3042.7487
6296.6753
4
6
24.39
17.33
80
80
6557.8750
6555.3416
267.6498
267.6699
6290.2100
6287.6562
8
13.59
80
6553.9670
267.6808
6286.2705
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan maka didapat kesimpulan sebagai berikut:
1. Apabila semakin besar diameter dan panjang elektroda pentanahan maka semakin kecil
tegangan pemotongan pelepasan akibat surja petir
2. Apabila semakin besar diameter dan panjang elektroda pentanahan maka semakin besar
pula tegangan kerja maksimal akibat surja petir
3. Rata – rata tegangan kerja maksimum pada arus petir 10 kA – 80 kA adalah 258.95 kV
B. Saran
1. Pihak PLN harus memperhatikan terminal arrester, agar arrester selalu berfungsi dengan
baik
2. Perlu diperhatikan ukuran elektroda yang digunakan pentanahan arester sehingga tidak
terjadi kerusakan pada peralatan yang dilindungi
Untuk penelitian selanjutnya, agar diperoleh perbandingan yang lebih luas maka perlu
dilakukan penelitian terhadap beberapa rating yang berbeda-beda, sehingga diperoleh
informasi yang lebih menggambarkan secara keseluruhan. Juga perlu dilakukan pengujian
untuk karakteristik lainnya sehingga diperoleh keterangan yang lebih banyak mengenai
mengenai jenis ini baik untuk kepentingan studi maupun aplikasi.
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR PUSTAKA
1. Arismunandar, A. 1975, “TeknikTeganganTinggi”,PradnyaParamita, Jakarta.
2. Arismunandar, A. 1997, “TeknikTenagaListrik”, Jilid III, PradnyaParamita,
Bandung.
3. Arismunandar, A. 1993, “TeknikTenagaListrik”,JilidII, PradnyaParamita, Jakarta.
4. http://digilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008-anasyusufn-9172-bab2.pdf
5. L. Tobing, Bonggas. 2003, “PeralatanTeganganTinggi”,GramediaPustakaUtama,
Jakarta.
6. Muthumuni, Dharshana. 2005, “Pscad Getting-Started Tutorials”,Manitoba
HVDC Research Centre Inc, Canada.
7. Winnipeg. 2008, “Applications of PSCAD® / EMTDC™”, Manitoba HVDC
Research Centre Inc, Canada.
8. www.abb.com/arresteronline/EXLIM-P.pdf
PENTANAHAN ARESTER TERHADAP PERLINDUNGAN TEGANGAN
LEBIH
OLEH :
SYAIFUDDIN NAJIB
D 400 060 049
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
ABSTRAKSI
Untuk melindungi peralatan listrik tersebut perlu adanya suatu perlindungan maksimal
sehingga gangguan dapat diminimalisir. Diperlukan adanya pemasangan kawat atau elektroda
yang terhubung langsung ke tanah untuk pengamanan peralatan tersebut. Pemasangan ini
dilakukan untuk memotong tegangan surja dan mengalirkannya ke tanah. Adapun kemampuan
kerja alat ini juga dipengaruhi oleh kecuraman muka gelombang surja yang menuju peralatan.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui hubungan diameter dan
panjang elektroda pentanahan arrester terhadap pemotongan tegangan pelepasan surja dan dapat
mengetahui pengaruh diameter dan panjang elektroda pentanahan arrester terhadap tegangan
kerja arester
Penelitian dilakukan pada bulan Agustus 2011 di gardu induk 150 kV Jajar, diawali
dengan pengambilan data berupa name plate tranformator, arrester, tahanan pentanahan arrester
dan penghantar yang digunakan. Kemudian dihitung rating tegangan arrester, dan parameter
yang akan digunakan dalam simulasi menggunakan software PSCAD. Setelah itu parameter
dimasukkan kedalam rangkaian uji sampai mendapatkan hasil yang diinginkan.
Hasil yang diperoleh dari penelitian yaitu: Apabila semakin besar diameter dan panjang
elektroda pentanahan maka semakin kecil tegangan pemotongan pelepasan akibat surja petir.
Apabila semakin besar diameter dan panjang elektroda pentanahan maka semakin besar pula
tegangan kerja maksimal akibat surja petir. Rata – rata tegangan kerja maksimum pada arus petir
10 kA – 80 kA adalah 258.95 kV dan Rata – rata tegangan pemotongan maksimum pada arus
petir 10kA - 80 kA adalah 3316.75 kV
Kata kunci : petir, arrester, gardu induk, PSCAD
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Untuk menyalurkan daya listrik dari pusat pembangkit ke konsumen diperlukan suatu
sistem jaringan tenaga listrik yang dituntut untuk memiliki effisiensi yang tinggi dalam
pelayanannya kepada konsumen. Sistem pengiriman tenaga listrik ke pusat-pusat beban
dalam hal ini konsumen melalui saluran udara mempunyai resiko kemungkinan terkena petir,
baik sambaran langsung sambaran yang mengenai saluran transmisi yang terhubung dengan
peralatan tersebut maupun sambaran tak langsung sambaran di daerah luar saluran transmisi
yang kemudian menimbulkan induksi.
Lonjakan tegangan yang besar yang jauh di atas amplitude tegangan sistem akan
terjadi jika saluran terkena sambaran petir. Hal ini mengakibatkan kerusakan terhadap
peralatan. Dalam kaitannya dengan perlindungan peralatan terhadap tegangan lebih maka
dikenal adanya koordinasi lokal. Koordinasi tersebut dinyatakan dalam bentuk langkahlangkah yang diambil untuk menghindarkan kerusakan pada peralatan listrik yang
disebabkan tegangan lebih dan membatasi tegangan tersebut.
Untuk melindungi peralatan listrik tersebut perlu adanya suatu perlindungan
maksimal sehingga gangguan dapat diminimalisir. Diperlukan adanya pemasangan kawat
atau elektroda yang terhubung langsung ke tanah untuk pengamanan peralatan tersebut.
Pemasangan ini dilakukan untuk memotong tegangan surja dan mengalirkannya ke tanah.
Adapun kemampuan kerja alat ini juga dipengaruhi oleh kecuraman muka gelombang surja
yang menuju peralatan. Walaupun peralatan tersebut sudah diproteksi dengan pentanahan
arrester, namun kenyataannya masih terjadi kerusakan pada peralatan tersebut.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian yang akan penulis lakukan yaitu :
1. Dapat mengetahui hubungan diameter dan panjang elektroda pentanahan arrester
terhadap pemotongan tegangan pelepasan surja
2. Dapat mengetahui pengaruh diameter dan panjang elektroda pentanahan arrester
terhadap tegangan kerja arester
A. Landasan Teori
Petir
Petir merupakan hasil pemisahan muatan listrik secara alami di dalam awan badai,
proses pelepasan muatan ini akan berupa kilat cahaya dan suara gemuruh yang biasa disebut
petir. Petir lebih sering terjadi antara pusat muatan satu dengan pusat muatan lainnya di
dalam awan, sedangkan antara pusat muatan di dalam awan dengan pusat muatan di
permukaan bumi jarang terjadi.
Petir terjadi disebabkan oleh adanya konsentrasi muatan karena perbedaan tekanan
udara dan temperatur yang menyebabkan pergerakan udara ke atas. Pergerakan udara keatas
ini akan membawa uap air sampai pada ketinggian tertentu dimana temperatur udara sangat
dingin. Uap air tersebut terkonsentrasi dan berubah menjadi titik-titik air seperti yang
ditunjukkan pada gambar 1, kumpulan dari titik-titik air ini disebut awan (Comulo Nimbus).
Awan ini lebarnya bisa mencapai puluhan kilometer dan terdiri dari sejumlah besar sel-sel
awan yang berdiri sendiri dengan ketinggian sekitar 7,5 km sampai dengan 18 km. Secara
garis besar ada dua jenis awan badai yang membangkitkan muatan listrik statik, yaitu:
a. Awan badai panas (heat storm clouds).
b. Awan badai frontal (frontal storm clouds).
Di dalam awan yang bermuatan positif adalah kristal es sedangkan yang bermuatan
negatif adalah titik-titik air. Distribusi partikel-partikel tersebut secara normal memberikan
peningkatan muatan negatif didasar awan. Peningkatan muatan negatif didasar awan
mengakibatkan peningkatan muatan positif diatas tanah. Akibatnya antara tanah dan dasar
awan terdapat beda potensial yang tinggi. Apabila gradien potensial tersebut sedemikian
besar, maka berakibat terjadinya proses tembus pada resistansi udara, sehingga
menimbulkan suatu peluahan petir
METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Agustus 2011 di PT. PLN (PERSERO) P3B JB REGION
JAWA TENGAH DAN DIY UPT.SURAKARTA untuk
observasi,
dilanjutkan
dengan
perhitungan dan analisis menggunakan software PSCAD selama 1 bulan di rumah.
B. Peralatan Utama dan Pendukung
Peralatan yang digunakan untuk penelitian antaralain :
a. Perangkat keras (hardware) yaitu seperangkat PC (Personal Computer ) yang digunakan
untuk menjalankan program PSCAD 4.2, dengan spesifikasi sebagai berikut :
1. Processor Intel Pentium IV 3.0 GHz.
2. Memory 2GB.
3. Motherboard Gigabyte
4. Vganvidia 512MB
b. Perangkat lunak (software) yaitu program paket PSCAD 4.2 yang digunakan untuk
analisa lightning arrester.
c. Printer untuk mencetak hasil analisa
C. Tahap penelitian
Dalam penyusunan tugas akhir ini, metode penelitian yang akan di lakukan diantaranya:
1. Studiliteratur
Studi literature adalah kajian penulis atas referensi-referensi yang ada baik
berupa buku, karya-karya ilmiah, dan melalui internet, serta media massa
yang
berhubungan dengan penulisan laporanini.
2. Observasi
Pengumpulan data dengan cara melihat langsung keadaan objek di lapangan
3. Konsultasi Bimbingan
Konsultasi dilakukan dengan dosen pembimbing yang telah diminta oleh penulis
dan konsultasi bimbingan dilakukan selama proses penyusunan Tugas Akhir
Diagram Alir Penelitian
Mulai
StudiLiteratur
Penelitiandanpengu
mpulan data
Pemilihan diameter dan panjang
elektroda pentanahan arrester
Pemodelan system menggunakan software
PSCAD
Apakah
simulasi
berhasil?
tidak
ya
Penulisan laporan
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
a. Alur penelitian dimulai dengan studi literature dilanjutkan dengan mengumpulkan
data yang diperlukan, setelah data sudah siap langkah selanjutnya menghitung
rating tegangan arrester, kemudian membuat permodelan system menggunakan
software PSCAD, lalu disimulasikan hingga mendapat hasil yang diinginkan, dan
yang terakhir yaitu pembuatan laporan tugas akhir.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Data
Data diperoleh dari gardu induk 150 kV jajar, data yang dibutuhkan diantaranya
karakteristik komponen yang terpasang pada gardu induk. Data tersebut akan digunakan sebagai
nilai dasar untuk mengisi parameter pada simulasi lightning arrester menggunakan software
PSCAD 4.2. Data dinyatakan dalam tabel dan gambar sebagai berikut:
Tabel 4.1 Data Lightning Arrester
Arus
Jurusan
Trafo
Phasa Merk
60
Trafo
MVA
BBC
HML150 5010098
60
MVA
No. seri
Discharge
(kV)
(kA)
150
10
150
10
150
10
HA
R
MVA
Trafo
Type
Voprs
HA
S
BBC
HML150
60
5010099
HA
T
BBC
HML150
Panjang arrester keseluruhan = 1.7m
5010100
B. AnalisaMenggunakan PSCAD 4.2
Simulasi lightning arrester dapat menggunakan model arrester pada PSCAD ditunjukkan
pada gambar 4.1
Gambar 4.1 Model arrester pada PSCAD
Parameter yang digunakan untuk pemodelan arrester 150 kV dengan panjang arrester
d=1.7m dan jumlah kolom parallel n=1 dapat dihitung sebagai berikut:
L0
= 0.2d/n
= 0.34 μH
C
= 100n/d
= 58.8 pF
L1
= 15d/n
= 25.5 μH
R
= 65d/n
= 110,5 ohm
Dari hasil perhitungan diatas maka parameter arrester dapat dimasukan seperti pada
gambar 4.2
Gambar 4.2 Model Arrester setelah parameter dimasukan
C. Resistansi pentanahan dapat dihitung menggunakan persamaan 2.2 sebagai
berikut :
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 5.08 dengan panjang elektroda 2 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×200
( In
4.200
2.54
– 1)
= 7.96 × 4.75 = 37.81
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 5.08 dengan panjang elektroda 4 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×400
( In
4.400
2.54
– 1) = 3.98 × 5.44 = 21.65
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 5.08 dengan panjang elektroda 6 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×600
( In
4.600
2.54
– 1) = 2.65 × 5.85 = 15.50
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 5.08 dengan panjang elektroda 8 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×800
( In
4.800
2.54
– 1)
= 1.99 × 6.13 = 12.19
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 3.81 dengan panjang elektroda 2 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×200
( In
4.200
1.905
– 1)
= 7.96 × 5.04 = 40.11
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 3.81 dengan panjang elektroda 4 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×400
( In
4.400
1.905
– 1)
= 3.98 × 5.73 = 22.80
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 3.81 dengan panjang elektroda 6 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×600
( In
4.600
1.905
– 1)
= 2.65 × 6.13 = 16.24
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 3.81 dengan panjang elektroda 8 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×800
( In
4.800
1.905
– 1)
= 1.99 × 6.42 = 12.77
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 2.54 dengan panjang elektroda 2 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×200
( In
4.200
1.27
– 1)
= 7.96 × 5.44 = 43.30
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 2.54 dengan panjang elektroda 4 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×400
( In
4.400
1.27
– 1)
= 3.98 × 6.13 = 24.39
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 2.54 dengan panjang elektroda 6 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×600
( In
4.600
1.27
– 1)
= 2.65 × 6.54 = 17.33
Perhitungan resistansi pentanahan pada diameter 2.54 dengan panjang elektroda 8 meter
adalah :
R=
10000
2×3.14×800
( In
4.800
1.27
– 1)
= 1.99 × 6.83 = 13.58
Tabel variasi tahanan pentanahan arester
Diameter
( cm )
Panjang
(m)
Resistansi
( ohm )
5.08
2
37.81
5.08
4
21.65
5.08
6
15.50
5.08
8
12.19
3.81
2
40.11
3.81
4
22.80
3.81
6
16.24
3.81
8
12.27
2.54
2
43.30
2.54
4
24.39
2.54
6
17.33
2.54
8
13.59
Tabel Hasil Simulasi Arrester Menggunakan PENUTUP
Diameter
(cm)
Panjang
(m)
Resitansi
(ohm)
I Petir Max
(kA)
V Kerja max
(kV)
V Pemotongan
max (kV)
10
10
10
10
40
40
40
40
80
80
80
80
V Petir
Max
(kV)
864.8919
864.4391
864.2582
864.1587
3307.7996
3305.1630
3304.1093
3303.5301
6562.4801
6556.9012
6554.6719
6553.4464
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8
37.81
21.65
15.50
12.19
37.81
21.65
15.50
12.19
37.81
21.65
15.50
12.19
248.1509
248.1916
248.2078
248.2167
260.9878
261.0087
261.0171
261.0217
267.6132
267.6576
267.6752
267.6850
616.7225
616.2287
616.0313
615.9229
3046.8048
3044.1467
3043.0845
3042.5007
6294.8521
6289.2283
6286.9811
6285.7458
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
3.81
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8
40.11
22.80
16.24
12.27
40.11
22.80
16.24
12.27
40.11
22.80
16.24
12.27
10
10
10
10
40
40
40
40
80
80
80
80
864.9537
864.4723
864.2802
864.1611
3308.1605
3305.3569
3304.2376
3303.5441
6563.2430
6557.3114
6554.9434
6553.4762
248.1454
248.1886
248.2058
248.2165
260.9849
261.0072
261.0161
261.0209
267.6071
267.6543
267.6731
267.6847
616.7901
616.2650
616.0554
615.9255
3047.1683
3044.3421
3043.2139
3042.6036
6295.6211
6289.6418
6287.2548
6285.7758
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2.54
2
4
6
8
2
4
6
8
2
43.30
24.39
17.33
13.59
43.30
24.39
17.33
13.59
43.30
10
10
10
10
40
40
40
40
80
865.0386
864.5181
864.3125
864.2010
3308.6548
3305.6233
3304.4259
3303.7761
6564.2889
248.1377
248.1845
248.2029
248.2129
260.9810
261.0051
261.0146
261.0198
267.5988
616.8827
616.3149
616.0906
615.9690
3047.6666
3044.6107
3043.4036
3042.7487
6296.6753
4
6
24.39
17.33
80
80
6557.8750
6555.3416
267.6498
267.6699
6290.2100
6287.6562
8
13.59
80
6553.9670
267.6808
6286.2705
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan maka didapat kesimpulan sebagai berikut:
1. Apabila semakin besar diameter dan panjang elektroda pentanahan maka semakin kecil
tegangan pemotongan pelepasan akibat surja petir
2. Apabila semakin besar diameter dan panjang elektroda pentanahan maka semakin besar
pula tegangan kerja maksimal akibat surja petir
3. Rata – rata tegangan kerja maksimum pada arus petir 10 kA – 80 kA adalah 258.95 kV
B. Saran
1. Pihak PLN harus memperhatikan terminal arrester, agar arrester selalu berfungsi dengan
baik
2. Perlu diperhatikan ukuran elektroda yang digunakan pentanahan arester sehingga tidak
terjadi kerusakan pada peralatan yang dilindungi
Untuk penelitian selanjutnya, agar diperoleh perbandingan yang lebih luas maka perlu
dilakukan penelitian terhadap beberapa rating yang berbeda-beda, sehingga diperoleh
informasi yang lebih menggambarkan secara keseluruhan. Juga perlu dilakukan pengujian
untuk karakteristik lainnya sehingga diperoleh keterangan yang lebih banyak mengenai
mengenai jenis ini baik untuk kepentingan studi maupun aplikasi.
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR PUSTAKA
1. Arismunandar, A. 1975, “TeknikTeganganTinggi”,PradnyaParamita, Jakarta.
2. Arismunandar, A. 1997, “TeknikTenagaListrik”, Jilid III, PradnyaParamita,
Bandung.
3. Arismunandar, A. 1993, “TeknikTenagaListrik”,JilidII, PradnyaParamita, Jakarta.
4. http://digilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008-anasyusufn-9172-bab2.pdf
5. L. Tobing, Bonggas. 2003, “PeralatanTeganganTinggi”,GramediaPustakaUtama,
Jakarta.
6. Muthumuni, Dharshana. 2005, “Pscad Getting-Started Tutorials”,Manitoba
HVDC Research Centre Inc, Canada.
7. Winnipeg. 2008, “Applications of PSCAD® / EMTDC™”, Manitoba HVDC
Research Centre Inc, Canada.
8. www.abb.com/arresteronline/EXLIM-P.pdf