pemodelan perlindungan gardu induk dari sambaran petir...

PEMODELAN PERLINDUNGAN GARDU INDUK DARI SAMBARAN PETIR LANGSUNG DI PT. PLN (PERSERO) GARDU INDUK 150

KV NGIMBANG-LAMONGAN

Presentasi Seminar Tugas AkhirTeknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro

Oleh :Nina Dahliana Nur

2211106015

Dosen Pembimbing :1. I Gusti Ngurah Satriyadi Hernanda, ST., MT2. Ir. R. Wahyudi

PENDAHULUAN

Presentasi Seminar Tugas AkhirTeknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro

Latar Belakang

Kebutuhan tenaga listrik yang semakin berkembang Gangguan sambaran petir langsung yang datang

ke gardu induk menyebabkan tidak berfungsinya gardu induk dalam waktu yang lama

Pemodelan perlindungan gardu induk dari sambaran petir langsung menggunakan metode bola bergulir bertujuan untuk meningkatkan perlindungan gardu induk sehingga gardu induk berfungsi seperti apa yang diharapkan.

Permasalahan

Bagaimana Pemodelan perlindungan gardu induk dari sambaran petir langsung menggunakan tiang penangkal petir (lightning mast) dan kawat tanah berdasarkan metode bola bergulir

Batasan Masalah

1. Petir diasumsikan menyambar gardu induk.2. Gardu Induk yang dimodelkan perlindungannya

adalah Gardu Induk 150 kV Ngimbang-Lamongan

Tujuan

Membuat perlindungan gardu induk terhadap sambaran petir langsung

Menganalisa pemodelan dari perlindungan gardu induk terhadap sambaran petir langsung dengan metode bola bergulir

PENGARUH SAMBARAN PETIR PADA SISTEM TENAGA

Presentasi Seminar Tugas AkhirTeknik Sistem Tenaga Jurusan teknik Elektro

Fenomena Petir

Fenomena petir merupakan peristiwa pelepasanmuatan listrik yang menyambar ke bumi dimanamelibatkan arus yang sangat besar.

Parameter-parameter Petir

Bentuk Gelombang Kerapatan Sambaran Arus Puncak Kecuraman Gelombang

Sambaran Langsung Pada Gardu Induk

Sambaran langsung pada gardu induk bisa menyebabkan kerusakan peralatan. Untuk menghindari hal tersebut maka Gardu Induk memerlukan :

1. Kawat Tanah atau Tiang Penangkal Petir2. Kawat Penghantar atau bagian konstruksi dengan

impedansi rendah3. Tahanan tanah rendah

Sistem Proteksi Petir

Berdasarkan cara kerjanya :1. Sistem dengan penangkap petir2. Sistem Disipasi (Dissipation Array System)Berdasarkan tempatnya :1. Proteksi Eksternal2. Proteksi Internal

PEMODELAN PERLINDUNGAN GARDU INDUK TERHADAP SAMBARAN PETIR

LANGSUNG

Presentasi Seminar Tugas AkhirTeknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro

Perlindungan Dengan Tiang Penangkal Petir

Contoh Gardu Induk yangdilindungi dengan tiangpenangkal petir (LightningMast)

Perlindungan Dengan Satu Tiang Penangkal Petir (1) Untuk menentukan besarnya impedansi surja dari konduktor dengan korona

(Zs) terlebih dahulu harus dicari nilai radius korona dari konduktor.

Sehingga besarnya impedansi surja dari konduktor adalah :

Dengan mengetahui nilai Zs(impedansi surja) dalam satuan ohm dan Is yaitu arus sambaran (kA) yang diijinkan dalam gardu induk dapat ditentukan besarnya jarak sambaran yang menjadi nilai dari radius bola (S).

0

2lnEV

RxhR c

cc −

= disederhanakan menjadi cc VxR 4102,1 −≅

=

rxhx

RxhxZ

cs

2ln2ln60

65,08

2,2

kISZ

BILxIs

s

=

=

Perlindungan Dengan Satu Tiang Penangkal Petir (2)

TA

CS

S O

H

Lightning Mast

TINGGI BUS

CSTASSC

−=

−−= 22 )(

Dimana :Semua satuan dalam meter.S = radius bolaH = Tinggi Tiang penangkal petirA = Tinggi busC = jarak horisontal dari titik asal bola kebusT = Jarak maksimum dari tiang penangkalpetir ke bus untuk perlindungan

Jarak Maksimum Antara Dua Tiang Penangkal petir

BUS

SOS

W

TIANGTIANG

ZY

A

S-A

OS

S

BUS

S-H

H W

TIA

NG

X

WS

L LY

TIANGTIANG

Z

BUS

BUSBUS

LXZSL

YWZASSW

2

)(

22

22

=−=

−=

−−=

Dimana :Semua satuan dalam meterS = Radius bolaW = jarak horisontal dari titik asal bola ke busZ = Jarak horisontal antara OOS dan garis batasbola antara dua tiang penangkal petirY = jarak antara tiang penangkal petir ke busL = Setengah jarak antara dua tiang penangkalpetirX = Jarak maksimum antara dua tiang penangkalpetir

Jarak Maksimum Untuk Empat Tiang Penangkal Petir

H

S

JE

O

D

BUS

A

P

Lightning Mast

Lightning Mast

.OP

Lightning Mast

P

2

.2

22

KP

JKESJ

DSEAHD

=

=−=

−=−=

Dimana :Semua satuan dalam meterD = Perbedaan elevasi antara tiang penangkal petirdan busE = Perbedaan elevasi antara tiang penangkal petirdan OOSJ = Jarak horisontal antara OOS dan tiang penagkalpetirK = Jarak diagonal antara tiang penangkal petir untukempat tiang penangkal petirP = Jarak antara tiang penangkal petir untuk empattiang penangkal petir

Jarak Maksimum Untuk Tiga Tiang Penangkal Petir

Lightning Mast

.O

J

Q/2

Q/2 O

EJ

D

S

Lightning Mast BUS

JCosQ .18030..2

= π

Dimana :Semua satuan dalam meterQ = Jarak antara tiang penangkal petirketika perlindungan dengan tiga tiangpenangkal petir.J = Jarak horisontal antara OOS dantiang penangkal petir

Perlindungan Gardu Induk Dengan Kawat Tanah

Contoh Gardu Induk Yangdilindungi dengan Kawat Tanah

Perlindungan Dengan Satu Kawat Tanah

H

Kawat Tanah R

S

T BUS

A

C

.O

C

Kawat Tanah

TRCASST

HSSR

−=

−−=

−−=22

22

)(

)(

Dimana :Semua satuan dalam meterS = radius bolaH = Tinggi kawat tanahA = Tinggi busR = Jarak horisontal antara OOS dan kawattanahT = Jarak horisontal antara OOS dan busC = Jarak horisontal antara kawat tanahdan bus

Jarak Maksimum Antara Dua Kawat Tanah

H

S

LE

O

D

BUS

A

X

Kawat TanahLX

ESL

DSEAHD

2

22

=−=

−=−=

Dimana :Semua satuan dalam meterD = Jarak elevasi antara kawat tanah dan busH = Tinggi kawat tanahA = Tinggi busS = radius bolaE = Perbedaan elevasi antara kawat tanah danOOSL = Setengah dari jarak antara dua kawat tanahX = jarak maksimum antara dua kawat tanah

ANALISA PEMODELAN PERLINDUNGAN GARDU

INDUK TERHADAP SAMBARAN PETIR LANGSUNG

Presentasi Seminar Tugas AkhirTeknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro

Profil Gardu Induk 150 kV Ngimbang-Lamongan

Tegangan Nominal 150 kV

BIL Bus 650 kV

BIL Peralatan 650 kV

Diameter Konduktor fasa 32,9 m

Tinggi Konduktor Fasa 13 m

Tinggi objek yang dilindungi 13 m

Tinggi Tiang Penangkal Petir 30 m

Tinggi Kawat Tanah 18 m

Perlindungan Gardu Induk Menggunakan Tiang penangkal Petir (1)

Maka, berdasarkan data-data dari perhitungan sebelumnya :

BUS

Z

60 drjt

Y

X

Jarak Pisah Untuk Dua Tiang

Jarak Pisah Untuk Tiga

Tiang

Jarak Pisah Untuk Empat

Tiang

Jarak Jarak Pisah Maksimum Tiang Penangkal Petir

X 43,19 m

Y 37,4 m

Z 30,4 m

Perlindungan Menggunakan Tiang Penangkal Petir (2) Untuk menentukan tinggi tiang penangkal petir yang optimum

maka dilakukan perhitungan dengan mencoba menentukanjarak maksimum pada berbagai tinggi tiang penangkal petir.

Hasil perhitungan untuk jarak pisah maksimum untuk satu, dua, tiga dan empat tiang penangkal petir dari berbagaiketinggian tiang penangkal petir dengan Tinggi bus (A) = 13 m dan Jarak sambaran (S) = 22,23 meter ditunjukkan padatabel berikut ini :

Perlindungan Menggunakan Tiang Penangkal Petir (3)

TinggiTiang

(meter)

Satu Tiang

Dua Tiang

(Z)

Tiga Tiang (Y)

Empat Tiang (meter)

(meter) (meter) (meter)JarakantarTiang

Jarak Diagonal

(x)14 0.43 30.40 11.42 9.32 13.18

15 0.80 30.40 15.96 13.03 18.43

16 1.12 30.40 19.32 15.77 22.31

17 1.38 30.40 22.03 17.99 25.44

18 1.60 30.40 24.33 19.86 28.09

19 1.77 30.40 26.31 21.48 30.38

20 1.89 30.40 28.05 22.90 32.39

21 1.97 30.40 29.58 24.15 34.1622 2.01 30.40 30.94 25.26 35.73

23 2.01 30.40 32.15 26.25 37.13

24 2.01 30.40 33.23 27.13 38.37

25 2.01 30.40 34.18 27.91 39.47

26 2.01 30.40 35.03 28.60 40.45

27 2.01 30.40 35.77 29.20 41.30

28 2.01 30.40 36.41 29.73 42.04

29 2.01 30.40 36.96 30.18 42.68

30 2.01 30.40 37.42 30.56 43.21

31 2.01 30.40 37.80 30.86 43.65

32 2.01 30.40 38.09 31.10 43.99

33 2.01 30.40 38.31 31.28 44.24

34 2.01 30.40 38.44 31.39 44.39

35 2.01 30.40 38.50 31.44 44.46

Dengan daerah yang ingindilindungi untuk tiap sectionmaksimumnya adalah 28 m x 28m maka berdasarkan tabel disamping, tinggi tiang yangoptimum digunakan untuk jaraktersebut adalah 26 m.

GI Exsisting 150 kV Ngimbang-Lamongan

Layout Kondisi Pemasangan Lightning Mast

Perlindungan Gardu Induk Menggunakan Kawat Tanah

Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan :

Jarak perlindungan dari sambaran samping

YJarak Pisah Dua Kawat

Tanah

. .

BUS

Kawat Tanah.

X

Jarak Jarak Pisah Maksimum Kawat TanahX 0,83 mY 26,34 m

Layout Kondisi Pemasangan Kawat Tanah

Kawat Tanah

Kawat Tanah

KESIMPULAN

Presentasi Seminar Tugas AkhirTeknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro

Kesimpulan (1)

1. Dari analisa yang dilakukan di GI 150 kV Ngimbang-Lamongan,perlindungan gardu induk dari sambaran petir langsung sudahaman. Hal ini sesuai dengan hasil perhitungan pemodelanperlindungan gardu induk dari sambaran petir langsungmenggunakan metode bola bergulir dimana pada gardu induktersebut dipasang kawat tanah setinggi 18 m sehingga jarak pisahmaksimumnya adalah 26,34 m, untuk pemasangan kawat tanahdengan jarak pisah 14 m sudah aman dari sambaran petirlangsung.

2. Diberikan alternatif lain untuk perlindungan gardu induk darisambaran petir langsung yaitu dengan menggunakan tiangpenangkal petir. Dengan memodelkan perlindungan gardu indukmenggunakan metode bola bergulir, untuk Gardu Induk 150 kVNgimbang-Lamongan membutuhkan sebanyak 23 tiang penangkalpetir dengan tinggi 26 m.

Kesimpulan (2)

3. Untuk penggunaan satu tiang penangkal petir, semakin tinggi tiang untuktinggi bus (A) yang sama dan jarak sambaran atau radius bola (S) yangsama maka jarak pisah antara tiang penangkal petir dengan bus semakinbesar, tapi nilai jarak pisah akan tetap (tidak berubah) ketika tinggi tiangsama dengan atau lebih besar dari jarak sambarannya atau samadengan besarnya radius bola (S).

4. Tinggi tiang penangkal petir tidak berpengaruh pada jarak pisahmaksimum antara dua tiang penangkal petir karena petir menyambardari samping.

5. Semakin tinggi tiang penangkal petir, pada tinggi bus (A) yang sama danjarak sambaran atau radius bola (S) yang sama maka jarak pisahmaksimum antara tiga tiang penangkal petir dan empat tiang penangkalpetir akan semakin besar.

TERIMA KASIH

Presentasi Seminar Tugas AkhirTeknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro