bab2 ppermasalahan isolasi dan teg-lebih

Upload: balongan

Post on 02-Jun-2018

227 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    1/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 1

    BAB II

    KOORDINASI ISOLASI DAN TEGANGAN LEBIH

    A.PENGANTAR

    1. Latar Belakang

    Pelayanan energi listrik, di samping dituntut selalu memenuhi kebutuhan

    beban, harus menjamin kualitasnya, yaitu mutu frekuensi dan tegangan, baik

    kontinuitas, maupun keandalannya. Sistem dan peralatan listrik yang dirancang

    harus bekerja seefisien dan seoptimal mungkin dalam mengkonsumsi energi

    listrik. Kerugian daya baik karena impedans saluran maupun kebocoran arus pada

    peralatan harus ditekan sekecil mungkin. Pada umumnya kegagalan peralatan

    listrik pada waktu atau sedang beroperasi disebabkan oleh kegagalan isolasiperalatan tersebut dalam menjalankan fungsinya sebagai isolator. Fungsi isolator

    harus diperhatikan terhadap teganganlebih yang sering mengancam sistem,

    misalnya teganganlebih akibat petir (surja petir = lightning surge) dan

    teganganlebih pen-saklaran (surja hubung = switching surge). Khususnya

    peralatan tegangan tinggi : saluran transmisi, gardu induk harus terlindungi dari

    gangguan teganganlebih sehingga frekuensi kegagalan sekecil mungkin. Dari

    pengertian perlindungan ini perlu kiranya pengaturan tingkatan isolasi sistem dan

    karakteristik peralatan proteksi, atau penataan level isolasi perlu dikoordinasikan.

    Kegagalan isolasi akan mengakibatkan kebocoran arus, sehingga peralatan

    akan mengalami beban lebih atau bahkan hubung singkat. Untuk menjamin mutu

    peralatan baik dari kebocoran arus antar fase maupun fase ke tanah, maka mutu

    isolasi peralatan harus memenuhi standar tertentu, misal standar IEC, DIN, JIS,dan sebagainya. Standar isolasi sekurang-kurangnya memenuhi persyaratan

    standar level isolasi baku sebagai isolasi dasar (minimal) yang ditetapkan bagi

    peralatan tersebut, yang biasanya sering dikenal dengan istilah BIL (Basic

    Insulation Level).Untuk memenuhi standar baku tersebut, peralatan listrik harus

    mengalami sederet pengujian, baik dilakukan secara sample maupun langsung

    pada peralatan tersebut. Pengujian dapat bersifat pengujian periodis atau rutin dan

    komersial saat peralatan tersebut dikeluarkan dari pabrik ke pasaran maupun

    pengujian setelah peralatan tersebut terpakai beberapa waktu untuk meyakinkan

    apakah peralatan tersebut memenuhi syarat atau tidak. Secara khusus pengujian

    lebih berkepentingan untuk menemukan bahan isolasi dan memberikan jaminan

    atas ketahanannya, sedangkan koordinasi isolasi lebih menekankan kepentingan

    praktis memilih dan atau menata produk yang tersedia di pasaran untukdikoordinasikan dengan peralatan proteksi yang tepat, sehingga aman bagi sistem,

    peralatan dan hemat dari segi biaya.

    Sebagai ilustrasi peralatan untuk sistem dengan tegangan nominal 150 KV,

    ratedtegangan yang dipersyaratkan bagi peralatan sebesar 170 kV, sementara itu

    ketahanan isolasi peralatan terhadap tegangan frekuensi daya sebesar 345 kV

    RMS dan ketahanan terhadap tegangan impuls sebesar 750 kV. Tegangan-

    tegangan tersebut merupakan persyaratan ketahanan minimal yang harus dipenuhi

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    2/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 2

    oleh peralatan tanpa proteksi. Sebagai contoh peralatan isolator gantung, tanpa

    proteksi sekurang-kurangnya harus tahan terhadap tegangan impuls sampai 750

    kV dalam waktu tidak kurang dari 3 detik. Kenyataan di lapangan pemasangan

    mempunyai keamanan cukup tinggi, untuk memberikan rasa aman terhadap factorkoreksi terhadap cuaca, dan sebagainya . Pada sistem 150 kV dipasang 11 buah

    isolator gantung dengan masing-masing isolator mempunyai ketahanan impuls

    tidak kurang dari 100 kV, sehingga untuk 11 isolator mempunyai ketahanan

    impuls tidak kurang dari 1.100 kV. Suatu nilai yang sangat aman terhadap

    persyaratan BIL 750 kV. Namun demikian proteksi terhadap isolator yang berupa

    arcing hornakan mempunyai gagal tegangan diantara 750 kV s.d. 1100 kV.

    Nilai standar 750 kV sebagai BIL, diidentikan dengan pembatasan

    tegangan gagal 750 kV oleh proteksi arester 100%.

    Untuk menekan biaya, upaya pemakaian arester yang diturunkan

    menghasilkan pengurangan level isolasi, misalnya arester 80% akan menghasilkan

    syarat BIL baru yang bernilai BIL 80% dari BIL semula, kira-kira biasa dipakai

    isolator dengan BIL 80% atau berketahanan impuls sebesar 520 KV. BIL barutersebut merupakan standar BIL yang diturunkan. Dengan demikian level isolator

    yang dipilih dapat diturunkan, dengan syarat keberadaan arester yang diturunkan

    (misal 80%) mutlak diperlukan.

    2. Konsep koordinasi Isolasi

    Konsep koordinasi isolasi yaitu upaya mengkoordinasikan ketahanan

    isolasi suatu peralatan dengan setting atau kinerja peralatan proteksi, sehingga

    mempunyai korelasi bahwa isolasi peralatan tersebut terlindungi dari bahaya

    teganganlebih. Masalah pokok koordinasi isolasi adalah pemilihan nilai yang tepat

    dari level isolasi dari berbagai peralatan dalam sistem daya dan menatanyasehingga yakin seluruh sistem terlindungi dari gangguan teganganlebih.

    Selanjutnya ketahanan isolasi peralatan, seperti busbar, CB, trafo, dll harus

    lebih tinggi dari tegangan gagal arrester atau peralatan proteksi petir lainnya.

    Koordinasi isolasi juga harus memperhatikan ketepatan volt-time flashover and

    breakdown characteristic peralatan dan proteksi agar diperoleh jeda proteksi

    maksimum (maximum protective margin) pada suatu nilai biaya yang dapat

    diterima. Prinsip koordinasi isolasi seperti terlihat pada gambar 1. Peralatan yang

    mempunyai ketahanan isolasi dengan karakteristik seperti kurva A, atau di atasnya

    dikoordinasikan dengan peralatan proteksi yang mempunyai karakteristik

    pelepasan tegangan seperti kurva B. Dikatakan terjadi koordinasi yang baik, jika

    untuk melindungi peralatan A, peralatan proteksi B harus memiliki tegangan gagal

    lebih rendah daripada nilai tegangan peralatan A tersebut.Koordinasi proteksi tidak hanya memperhatikan perlindungan peralatan

    saja, tetapi juga terhadap peralatan proteksi. Misalnya, agar arester tidak rusak,

    maka arester tersebut harus bisa melepas teganganlebih dengan aman ke tanah dan

    segera berhenti menghantar begitu surja berlalu, atau dengan kata lain arester

    harus mempunyai kemampuan untuk segera memulihkan diri sebagai isolator

    terhadap tanah. Apabila tidak demikian, arus ikutan yang berlangsung terus akan

    memperburuk kinerja sistem.

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    3/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 3

    Koordinasi isolasi umumnya dipersiapkan terhadap gangguan tegangan

    lebih yang dikarenakan surja petir maupun surja hubung.

    Microseconds

    KV-CREST

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

    A

    B

    Gambar 1 : Konsep koordinasi isolasi

    3. Kurva volt-waktu (Volt-time curve)

    Tegangan gagal (breakdown voltage) suatu jenis isolasi dan tegangan

    percik (flashover voltage) suatu celah atau sela tergantung besar amplitudo

    tegangan yang dikenakan dan lama (time) pengenaan tegangan tersebut. Kurva

    volt-waktu merupakan ilustrasi grafis hubungan crest flashover voltage dengan

    time flashoverdari suatu gelombang impuls yang dikenakan.

    Gambar 2. Grafik Volt-waktu

    Dari kurva volt-waktu seperti terlihat pada gambar 2, dapat diperoleh

    informasi berbagai pengertian / definisi, misalnya berbagai ragam kegagalan

    (breakdown) seperti gagal pada puncak (crest flashover), gagal pada muka (wave-

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    4/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 4

    front-flashover), gagal pada ekor(wave-tail-flashover),kegagalan 50% (flashover

    50%), critical flashover voltage, critical withstand voltage, rated flashover

    voltage, dan sebagainya.

    4. Basic Impulse Insulation Level (BIL)

    Di muka telah diuraikan bahwa ketahanan isolasi peralatan seperti trafo, CB

    dan sebagainya harus lebih tinggi dari tegangan gagal arrester atau proteksi petir

    lain. Untuk memberikan jaminan bahwa peralatan dalam sistem daya terlindung

    dari gangguan teganganlebih perlu kepastian level isolasi tidak akan gagal di bawah

    nilai level ini sehingga penggunaan proteksi akan mampu memberikan

    perlindungan yang efektif. Metode yang tepat akan mampu memilih nilai level

    isolasi bersama untuk menjadi acuan semua isolasi peralatan yakin berada di atas

    level ini. Tiga pertimbangan yang menjadikan pertimbangan pada koordinasi

    isolasi, yaitu pemilihan level isolasi yang tepat, adanya jaminan ketahanan isolasisesuai levelnya, dan penggunaan proteksi yang tepat serta ekonomis.

    Level isolasi baku yang terpakai pada semua peralatan sistem daya siring

    dikenal dengan istilah Basic Impulse Insulation Level (BIL) yang dianggap

    memberikan jaminan akan ketahanan terhadap tegangan di bawah level tersebut,

    baik bagi peralatan maupun saluran. BIL didefinisikan berdasar standar impulse

    crest voltage yang tidak lebih panjang dari (1,2/50 mikrodetik standar India, 1,5/50

    mikrodetik standar USA atau 1/50 mikrodetik standar UK). Isolasi peralatan harus

    mempunyai ketahanan isolasi di atas BIL-nya.

    BIL peralatan sistem harus dipilih sedemikian sehingga sistem dapat

    terlindungi oleh arrester yang sesuai, misal arrester petir (lightning arrester). Jeda

    (margin) antara BIL dan arrester harus pasti agar yakin arrester memberikan

    perlindungan dengan biaya yang ekonomis. BIL harus dipilih lebih tinggi dari nilaimaksimum kemungkinan kegagalan arrester.

    B. TEGANGANLEBIH (OVERVOLTAGE)

    1. Penyebab Tegangan Lebih

    Tegangan normal tidak begitu berbahaya terhadap ketahanan isolasi, tetapi

    stres tegangan karena teganganlebih akan berbahaya, baik bagi saluran maupun

    peralatan jika tanpa adanya proteksi yang membatasi teganganlebih ini.

    Tegangan lebih yaitu tegangan antara penghantar fase ke pentanah atau antarpenghantar fase yang mempunyai puncak melebihi puncak tertinggi dari rated

    peralatan (definisi menurut IEC 71-1). Tegangan lebih dikatakan different mode,

    jika terjadi antar penghantar fase atau antar sirkuit. Dikatakan common mode jika

    terjadi antara penghantar fase ke frame atau earth.

    Teganganlebih yang sering muncul pada sistem dapat dikategorikan

    menjadi dua asal, yaitu :

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    5/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 5

    a. Teganganlebih External : teganganlebih dari luar, misal dari atmosfir

    sekitar karena sambaran petir, bisa berupa :

    Sambaran langsung (direct stroke)

    Secara imbas elektromagnetis karena lucutan petir didekat peralatan. Rambatan teganganlebih melalui trafo ke peralatan.

    Tegangan induksi pada saluran panjang karena perubahan atmosfir

    Secara elektrostatis karena berdekatan dengan awan bermuatan

    Secara elektrostatis karena gesekan partikel di atmosfir atau karena

    perubahan ketinggian saluran.

    b.

    Tegangan lebih internal : teganganlebih karena perubahan kondisi

    operasi, dapat berupa :

    Teganganlebih surja hubung atau teganganlebih peralihan yang

    mengandung frekuensi tinggi.

    Teganganlebih yang terjadi karena fenomena peralihan dari sistem kondisi

    stabil ke kondisi persaklaran atau gangguan. Teganganlebih yang terjadibersifat berosilasi dengan frekuensi beberapa Hz sampai ratusan kHz.

    Sebagai contoh persaklaran reactor, kapasitor, trafo dan sebagainya.

    Teganganlebih temporer : tegangan lebih terjadi pada sistem kondisi

    relatif stabil dengan frekuensi daya sebagai akibat pelepasan beban atau

    karena saluran panjang.

    Tegangan lebih yang terjadi karena pemutusan arus magnetisasi trafo.

    Klasifikasi tegangan lebih

    Menurut standar IEC 71-1 tegangan lebih dibedakan berdasar durasi dan bentuk.

    Berdasar durasi dikenal :

    temporary overvoltage : tegangan lebih pada frekuensi daya yang

    berlangsung lama (sampai beberapa siklus atau beberapa detik). transient overvoltage : teganganlebih yang berlangsung sangat penek,

    durasi hanya beberapa milidetik, mungkin berosilasi atau teredam.

    Tegangan lebih ini dibedakan :

    o slow-front overvoltage

    o

    fast-front overvoltage

    o

    very fast-front overvoltage.

    Berdasar bentuk menurut standar IEC 71-1 :

    short duration power frequency voltage : bentuk sinusoidal 48 Hz dan 62 Hz

    dengan durasi 60 detik.

    switching impuls : tegangan impuls dengan waktu ke puncak 250 s dan

    waktu ke setengah nilai 2500 s. lightning impulse : tegangan impulse dengan waktu ke puncak 1,2 s dan

    waktu setengah nilai 50 s.

    Konsekwensi adanya tegangan lebih :

    terjadi degradasi pada peralatan

    terjadi drop pada pelayanan

    terjadi bahaya / resio pada personal

    Konsekwensi tersebut tergantung seberapa besar magnitude, durasinya.

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    6/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 6

    Breakdown pada isolasi peralatan jika melebihi ketahaannya.

    Degradasi pada peralatan, umur pendek disebabkan non-destructive dan

    berulang-ulang.

    Loss of power supply : jika terjadi kerusakan elemen jaringan. Gangguan sistem kontrol, monitoring atau komunikasi karena konduksi atau

    radiasi elektromagnetik.

    Electrodynamic stress (destructive or deformation) peralatan dan thermal

    stress (misal elemen leleh, terbakar atau meledak) disebabkan impulse petir.

    Bahaya bagi orang atau hewan karena kena beda tegangan atau menyentuh

    bagian bertegangan.

    Power frequency overvoltage, sring terjadi karena :

    an earthy fault

    resonance or ferro resonance

    neutral conductor breakdown

    generator voltage regulator or transformer on oad tap changer fault

    overcompensation of reactive energy (regulator fault).

    load shedding, jika sumber berupa generator.

    2. Fenomena Petir

    Lucutan muatan dari awan bermuatan ke tanah dikenal dengan istilah

    fenomena petir. Lucutan petir melalui udara terjadi jika pada awan timbul

    potensial terhadap bumi atau terhadap awan lain. Jika isolasi antar awan atau

    terhadap bumi gagal maka akan terjadi petir. Timbulnya suara akibat gesekan

    partikel pada atmosfir saat terjadi petir akan menghasilkan guruh (thunderstorms)

    Terbentuknya partikel / kristal es dapat menyebabkan awan bagian atas

    awan bermuatan positif dan di bagian bawah bermuatan negatif. Potensial antaradua pusat muatan bisa mencapai 100 s.d. 1000 MV, dengan gradien 10 kV/cm dan

    arus mencapai ratusan sampai ribuan ampere. Mekanisme petir seperti terlihat

    pada gambar 3.

    Adanya awan yang bermuatan akan menimbulkan muatan induksi pada

    permukaan bumi, sehingga timbul medan listrik. Dimensi bumi yang cukup besar,

    permukaannya dapat dianggap cukup rata terhadap awan, maka awan dan bumi

    dapat dipandang sebagai dua buah plat kapasitor yang besar dengan udara sebagai

    bahan dielektriknya

    Bila muatan yang terkandung dalam awan ini terlepas baik ke awan lain

    atau ke bumi maka terjadilah petir. Menurut Schonland petir terdiri beberapa

    lucutan terpisah yang dimulai dengan lucutan awal stepped leader (gb. 3.a)

    sebagai sambaran langsung dengan puncaknya pilot streamer, akan diikutisambaran balik/ return stroke(gb. 3.b) atau return streamer.Sambaran susulan

    pertemuam antara dart leader dan return streamer (gb 3.c.) Kecepatan stepped

    leader sekitar 1,16 % kecepatan cahaya atau sekitar 1,5 x 107cm/detik sedangkan

    sambaran utama sekitar 1,5 x 109sampai 1,5 x 10

    10cm/detik.

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    7/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 7

    Gambar 3. Mekanisme petir

    Ketika leader mendekati tanah, intensitas medan listrik di tanah cukupbesar maka terbentuklah jalan (path) bagi sambaran utama, dan begitu leader

    menyentuh tanah, mulailah sambaran balik dan terjadi aliran muatan yang besar

    melalui jalan ini ke awan Besarnya arus sambaran balik bisa mencapai 1000?

    50.000 ampere dengan kecepatan 100 kA/micrometric dengan duress sekitar 100

    mikrodetik. Temperature yang terjadi pada path diperkirakan berkisar 15.000-

    20.000 derajat Celcius.

    3. Bentuk tegangan petir

    Bentuk tegangan petir bisa disimulasikan sebagai bentuk dua komponen

    eksponensial berikut :

    V = V ( e-at

    ebt

    )

    Dengan a dan b konstanta yang menentukan bentuk, v magnitude tegangan steep

    yang tergantung induksi surja pada suatu cuaca, V puncak tegangan impulse.

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    8/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 8

    Bentuk gelombang seperti gambar 4 umumnya didefinisikan dengan t1dan

    t2sebagai waktu tegangan muka (merangkat menuju puncak) dan waktu tegangan

    ekor (waktu mencapai % puncak dihitung dari akhir t1).

    Gambar 4. Bentuk ilustrasi gelombang petir

    Bentuk gelombang petir sering dinyatakan t1/t2dengan standar pengujian

    gelombang 1/50 mikrodetik dengan pengertian t1 = 1 mikrodetik dan t2 = 50

    mikrodetik.

    Gelombang petir dikaitkan dengan karakteristik proteksi berdasar kurva

    volt-waktu seperti ditunjukkan pada gambar 2, maka arester harus dipilih yang

    mempunyai tegangan gagal atau pelepasan pada daerah muka gelombang, yaitu

    dengan waktu kurang dari t1, sehingga isolasi yang dilindungi belum sempat

    tertembus petir sampai puncak. Pengertian ini sangat tepat jika dikaitkan dengan

    upaya penggunaan arester yang dikurangi untuk tujuan menekan biaya.

    4. Tegangan lebih karena petir

    Tegangan lebih karena petir dapat dijelaskan berdasar gambar 5. Jika

    konduktor mengalami sambaran, maka arus I sebagai arus sambaran langsung

    akan mengalir pada konduktor, akan merambat sepanjang konduktor terbagi

    menjadi dua, yaitu If and Ib yang nilai masing-masing sebesar I/2. Sehingga

    tegangan pada titik sambaran sebesar V = (I.Zo)/2 dengan Zoimpedans surja dari

    saluran. Arus petir tidak kurang dari 10 kA, oleh karena itu nilai Z oberkisar 400

    ohm. Tegangan sumber petir bisa mencapai lebih dari 2000 kV. Arus pada

    konduktor tersebut menimbulkan teganganlebih yang merambat sepanjang

    konduktor sampai akhir ujung pentanahan. Tegangan ini akan menimbulkan

    dampak lain pada konduktor, misalnya terjadinya korona di sepanjang konduktor.

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    9/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 9

    Gambar 5. Teganganlebih karena petir

    Tegangan pada konduktor tersebut jika dikaitkan dengan resistans

    pentanahan akan bernilai V = I. R dengan I = arus petir di tower, R = resistans

    kaki tower, dan V jatuh tegangan pada isolator gantung.

    C. PERLINDUNGAN SISTEM

    Sambaran langsung ke instalasi sistem tenaga listrik (missal di Gardu

    induk) sangat berbahaya, karena umumnya petir memiliki arus sambaran sangat

    besar dengan muka gelombang cukup curam. Dari beberapa pengamatan,diketahui pesatnya kenaikkan muka gelombang bias mencapai 1.000 s.d. 10.000

    kV/s dan besarnya arus sambaran bias mencapai 5.000 s.d. 200.000 A.

    Kemungkinan sambaran langsung sangat tergantung pada ada atau

    tidaknya kawat perisai yang dipasang di atas instalasi peralatan yang sengaja

    dipersiapkan untuk menyalurkan arus petir ke tanah. Tanpa adanya perisai,

    sambaran langsung dapat mengenai peralatan dan bias menimbulkan kerusakan

    yang parah.

    1. Perlindungan dengan kawat tanah (groundwire)

    Seluruh peralatan di Gardu Induk maupun saluran transmisi harus tercakupdalam daerah perlindungan, sehingga terhindar dari kemungkinan kena sambaran.

    Efektifitas perlindungan kawat tanah tergantung pada ketinggian kawat tanah dan

    besarnya sudut perlindungan, yang biasanya sudut 30 derajat dipandang cukup.

    Dengan sudut perlindungan sebesar 30 derajad, daerah yang tercakup oleh kawat

    tanah hanya terbatas, maka harus diperhatikan tinggi peralatan yang berada pada

    jarak tertentu dari lokasi kawat tanah.

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    10/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 10

    Daerah perlindungan sepanjang kawat tanah terbatas oleh suatu busur yang

    dibentuk dengan pusat M, yang berjarak dua kali tinggi H dari kawat tanah dan

    dari permukaan tanah. Dengan sudut perlindungan 30 derajad, busur ini

    menyinggung permukaan tanah pada jarak 3 H dari kawat tanah. Pada gambar 6,A adalah peralatan yang harus dilindungi dengan tinggi h dan B adalah kawat

    tanah dengan tinggi H berjarak L dari peralatan. Daerah yang berada di bawah

    busur adalah daerah yang aman dari sambaran petir. Sebagai contoh peralatan

    listrik dengan tinggi h = 9 meter dan berada pada jarak L = 12,5 meter dari kawat

    tanah (jarak mendatar), maka agar peralatan tersebut terlindungi dari sambaran

    langsung, kawat tanah harus dipasang pada ketinggian H = 23 meter.

    Bila menggunakan dua kawat tanah, koordinasi tinggi kawat, jarak antara

    keduanya dengan tinggi peralatan dapat ditentukan dengan gambar 7. Nilai h

    adalah tinggi peralatan, B adalah kawat tanah dengan tinggi H, sedangkan C

    adalah jarak mendatar antara kedua kawat tanah. Misalnya peralatan a berada di

    antara dua kawat tanah yang berjarak C = 26,5 meter, tinggi peralatan h = 10

    meter, maka kawat tanah tersebut harus dipasang pada ketinggian H = 15 meter.

    Gambar 6 : Daerah perlindungan satu kawat tanah

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    11/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 11

    Gambar 7 : Daerah perlindungan dua kawat tanah

    2. Perlindungan dengan penangkal petir

    Pengalaman dan hasil percobaan menunjukkan bahwa untuk ketinggian

    yang sama, daerah perlindungan yang bisa dicakup lebih luas apabila digunakan

    pelindung penangkal petir daripada menggunakan kawat tanah, karena apabila

    menggunakan penangkal petir sudut perlindungannya bias lebih besar. Penangkal

    petir tunggal mempunyai daerah perlindungan seperti gambar 8.

    Dengan busur berpusat di M, berjari-jari tiga kali tinggi batang penangkal

    H dari ujung batang atau tanah seperti pada gambar 8, mempunyai sudut

    perlindungan 42 derajat, busur ini menyinggung permukaan tanah pada jarak

    mendatar 5 H dari lokasi penangkal petir. Misalnya peralatan dengan tinggi h =

    6 berada pada jarak L = 8 meter dari lokasi penangkal petir, maka dari gambar 7

    dapat ditentukan tinggi penangkal petir H = 13 meter.

    Bila menggunakan dua batang penangkal petir, cakupan daerah

    perlindungan bias lebih luas. Pada gambar 9, B adalah ujung penangkal petir

    dengan ketinggian H, A adalah peralatan yang dilindungi yang mempunyaiketinggian h, dan C jarak mendatar kedua penangkal petir tersebut. Misalnya

    peralatan terletak di antara ke dua penangkal petir yang terpisah pada jarak C = 56

    meter, tinggi peralatan h = 10 meter, maka batang penangkal petir harus dipasang

    dengan ketinggian H = 19 meter.

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    12/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 12

    Gambar 8 : Daerah perlindungan satu batang penangkal petir

    Gambar 9 : Daerah perlindungan dua penangkal petir

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    13/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 13

    Material kawat tanah biasanya menggunakan penghantar tembaga terpilin

    atau ACSR, sedangkan batang penangkal petir menggunakan tembaga. Kawat

    tanah dan penangkal petir selanjutnya dihubungkan ke sistem pentanahan,

    sehingga bias menyalurkan atau menetralkan muatan yang ditimbulkan olehinduksi atau sambaran petir.

    Contoh proteksi gardu induk seperti gambar 10.

    Gambar 10. Proteksi Gardu Induk

    3. Perlindungan dengan sela batang

    Bentuknya sederhana seperti gambar 11, menjadikan sela batang sebagai

    alat pelindung yang paling murah. Sela batang biasa dipasang pada busing trafo

    sebagai jalan pintas ke tanah bila ada gelombang surja, sehingga isolasi trafo

    terhindar dari bahaya tegangan lebih. Alat ini terdiri dua buah elektroda batang

    yang salah satu batangnya dihubungkan ke penghantar dan yang lain ke tanah.

    Panjang sela disesuaikan dengan kemampuan peralatan terhadap tegangan lebih,

    yang biasanya diatur agar gagal pada nilai 20 % lebih rendah dari tegangan gagal

    peralatan yang dilindunginya.

    Gambar 11. Proteksi sela batang (Rod gap)

    Sebagai alat pelindung sela batang memiliki kelemahan yaitu:

    Tidak mampu memutus arus ikutan setelah melewatkan arus surja, yang

    berarti terjadi hubung singkat ke tanah setiap kali terjadi tegangan lebih yang

    menyebabkan sela gagal. Setiap terjadi lompatan yang menimbulkan arus

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    14/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 14

    ikutan, untuk memadamkannya harus dilakukan pemutusan rangkaian, dan

    setelah busur padam serta kuat isolasi pada sela pulih, rangkaian dapat ditutup

    kembali.

    Tegangan gagal sela cukup terhadap gelombang yang mempunyai kecuramanmuka gelombang yang tinggi, hal ini berarti diperlukan sela yang relatif

    pendek untuk memberi perlindungan terhadap surja yang bermuka curam,

    namun pada bagian ekor tegangan surja menjadi cukup rendah sehingga

    mengakibatkan terlalu sering terjadi lompatan terutama karena surja hubung

    meskipun nilainya tidak begitu tinggi.

    Karakteristik tegangan gagalnya sangat dipengaruhi oleh kondisi atmosfir

    seperti polusi, kelembaban dan hujan.

    4. Tanduk Busur (Arcing Horn)

    Isolator gantung rawan terhadap aliran arus petir, saat konduktor mendapatsambaran langsung. Proteksi yang sering dipakai untuk melindungi isolator

    gantung dari gangguan tegangan lebih menggunakan arcing horn. Konstruksi

    terdiri dari small horn yang terpasang pada klem konduktor dan yang satu

    terpasang pada ujung atas isolator. Padanya diberi tanduk yang melengkung ke

    dalam sehingga dirancang antar tanduk mempunyai gagal tegangan lebih rendah

    dari 11 isolator pada sistem 150 kV atau 33 isolator pada system 500 kV. Jika

    terjadi tegangan lebih pada konduktor, akan terjadi loncatan busur antar elekrode

    arcing horn, sehingga permukaan isolator terhindar dari flashover atau bebas dari

    busur. Konstruksi arcing horn dapat dilihat pada gambar 12.

    Gambar 12. Tanduk Busur (Arcing Horn)

    5. Arester

    Konstruksi.Arester mempunyai komponen utama sela percik yang disusun

    seri dengan elemen resistor yang mempunyai karakteristik tak linier, seperti

    gambar 13. Resistor tak linier mempunyai nilai resistans yang tinggi (mega ohm)

    terhadap arus frekuensi daya, dan bemilai relatif rendah (ohm) terhadap arus surja.

    Tegangan frekuensi daya tidak dapat menggagalkan sela ini, namun bila ada surja,

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    15/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 15

    sela akan gagal dan elemen resistor akan berubah nilai menjadi cukup rendah

    sehingga bisa melewatkan arus surja tanpa terjadi kenaikkan tegangan yang tinggi.

    Dengan menjaga tegangan pelepasan pada nilaiyang rendah, berarti melindungi

    isolasi peralatan di atas tingkat perlindungannya.Macam arrester :

    Expoltion type lightning arrester

    Non Linear Surge Diverter

    Metaloxide Surge Arrester (MOA)

    (a) Explotion type lightning arrester (b). Non-linear surge diverter

    (c). Metaloxide Surge Arrester

    Gambar 13. Konstruksi arester

    Setelah level surja lewat elemen resistor akan kembali memiliki nilai yangtinggi, sehingga bisa mereduksi arus ikutan dan busur pada sela bisa padam.

    Elemen katup berbentuk blok silinder yang merupakan komposisi kristal Silikon

    Karbida. Kapasitas blok melewatkan arus surja meningkat sebanding diametemya.

    Sela dan elemen resistor tak liner ini disusun seri dan ditempatkan dalam rumah

    porselin dan disekat dari udara luar/atmosfir. Umumnya tiap blok dibuat untuk

    rating tegangan yang rendah, sedangkan untuk rating yang lebih tinggi bisa

    diperoleh dengan menyusun beberapa blok secara bertingkat.

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    16/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 16

    Prinsip arrester. Prinsip arester dalam melindungi peralatan dapat dilihat

    pada gambar 14 di bawah. Bila tidak ada arester, gelombang tegangan akan naik

    sampai R, sehingga isolasi peralatan harus dibuat di atas nilai ini. Bila

    menggunakan arester, saat mencapai P, sela akan gagal kemudian arus akanmengalir mengikuti lengkung S. Lengkung ini tergantung pada karakteristik

    elemen resistor yang digunakan. Pada gambar ini lengkung A adalah karakteristik

    tegangan pelepasan arester, sedangkan B adalah karakteristik peralatan yang

    dilindungi. Jadi jelaslah bahwa dengan menggunakan arester isolasi peralatan

    dapat terlindungi meskipun level isolasinya tidak terlalu tinggi.

    Gambar 14 Prinsip kerja arester

    Idealnya elemen katup menjaga tegangan pada nilai yang konstan untuk

    berbagai nilai arus surja. Karakteristik ketidaklinearan arus dan tegangannya

    dapat dinyatakan dengan hubungan I = kV, dengan k adalah konstanta yang

    tergantung pada ukuran elemen, yang besarnya sebanding dengan penampangnya

    dan berbanding terbalik dengan panjangnya. Pada sekitar tahun 1968 perusahaan

    Matshusita di Jepang berhasil menemukan elemen katup dengan basis oksida

    metal, yaitu Zinc Oksida (ZnO) yang mempunyai tingkat ketidaklinearan yang

    lebih besar daripada material Silikon Karbida. Untuk, material Silikon Karbida

    (SiC) nilai berkisar 10, sedangkan untuk Zinc Oksida (ZaO) bisa mencapai

    lebih dari 50. Karakteristik 15 yang lebih tak linier ini hampir ideal dengan

    tingkat perlindungan yang konstan dari beberapa miliampere sampai ribuan

    ampere. Elemen ZnO biasanya dibuat dalam bentuk silinder dengan diameter 80

    mm dan tebal 32 mm.

    Pada gambar 15 ditunjukkan karakteristik arester oksida Zinc 209 kV dan

    karakteristik arester SiC dengan rating yang setara. Garis tebal mendatar

    menunjukkan tegangan 296 kV yang merupakan nilai puncak tegangan fasa ke

    tanah untuk, tegangan sistem 345 kV. Pada gambar terlihat bahwa lengkung V-I

    untuk ZnO memotong garis tegangan sistem pada nilai arus kurang dari 1 am,semen Tara lengkung 16 SiC memotong garis tegangan sistem pada nilai arus

    sekitar 500 A. Meskipun arester terus terhubung dengan rangkaian arus yang

    dihantar bisa diabaikan. Hal ini berarti arester yang menggunakan oksida zinc

    sebagai elemen katupnya bisa beroperasi tanpa sela. Pada arester tipe ini begitu

    arus surja berlalu, arus akan tereduksi dan tidak ada arus ikutan.

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    17/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 17

    Garnbar 15. Perbandingan karakteristik tak linier elemen SIC dan ZaO

    Kartakteristik. Arester agar dapat mengamankan isolasi peralatan aresterharus memiliki tegangan pelepasan/tegangan sisa yang cukup rendah. Tegangan

    pelepasan adalah tegangan yang terjadi pada terminal arester pada saat melepas

    arus surja, yang besarnya tergantung pada tipe dan tegangan ratingnya, serta

    besamya arus surja. Untuk menentukan tegangan sisa / tegangan pelepas,

    digunakan gelombang arus standar 8 x 20 mikrodetik atau 10 x 20 mikrodetik

    (standar Amerika). Pada gambar 16 (a) ditunjukkan bentuk arus surja standar 10 x

    20 mikrodetik, sedangkan pada gambar 16 (b) ditunjukkan tegangan pelepasan

    arester 12 kV yang terjadi pada saat melepas arus surja tersebut

    Gambar 16 Arus surja dan tegangan pelepasan arester

    Arester harus bisa melepas arus surja dengan aman tanpa mengalami

    kerusakan. Kemampuan ini tergantung pada kesanggupan elemen resistornya

    untuk menanggung panas. Arus frekuensi daya bisa lebih berbahaya daripada

    arus surja karena durasinya cukup lama. Karena itu arester tidak dikehendaki

    bekerja karena tegangan lebih frekuensi daya.

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    18/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 18

    Pada arester yang menggunakan sela, selain tegangan pelepasan, perlu

    diperhatikan pula tegangan percik selanya. Bila tegangan percik terlalu tinggi

    kemngkinan arester tidak bisa memberikan perlindungan pada bagian muka

    gelombang.Dalam menentukan tegangan pelepasan arester perlu diperhatikan rasio

    perlindungannya yaitu rasio antara tingkat ketahanan impuls yang dimiliki

    peralatan terhadap tegangan pelepasan arester. Di sini harus terdapat kelonggaran

    yang cukup antara tegangan pelepasan atau tingkat perlindungan arester dengan

    tingkat ketahanan impuls peralatan yang dilindunginya. Di beberapa negara rasio

    perlindungan biasanya dipilih sebesar 1,2. Hal ini berarti level ketahanan impuls

    peralatan 20% lebih tinggi daripada tegangan pelepasan arester atau terdapat

    kelonggaran atau toleransi sebesar 20%

    Tegangan Dasar Arester. Tegangan dasar arester ditentukan berdasarkan

    pada tegangan tertinggi fasa ke tanah yang bisa terjadi pada fasa sehat saat terjadi

    gangguan satu fasa ke tanah ditambah suatu toleransi.

    E = CeVm

    dengan E = tegangan dasar arester

    Ce = koefisien pentanaban

    Vm= tegangan tertinggi sistem

    = toleransi

    Koefisien pengetanahan adalah perbandingan antar tegangan fasa sehat ke

    tanah terhadap tegangan fasa ke fasa pada saat terjadi gangguan satu fasa ke

    tanah. Pada keadaan normal tegangan fasa ke tanah hanya 58 % teganan antar

    fasa, tapi saat tejadi gangguan satu fasa ke tanah tegangan fasa yang sehat akan

    mengalami kenaikkan yang besarnya tergantung cara pengetanahan sistem.Arester harus mampu menahan kenaikkan tegangan ini tanpa terjadi kegagalan

    pada selanya atau tidak terjadi hantaran pada arester tanpa sela. Kenaikkan

    tegangan fasa sehat ini cukup bervariasi, yaitu untuk sistem ditanahkan efektif,

    tegangan fasa sehat mengalami kenaikkan menjadi sekitar 140 % dari nilai

    normalnya atau menjadi 80 % tegangan antar fasa, sedangkan untuk sistem yang

    tidak ditanahkan tegangan fasa sehat bisa mencapai 100% tegangan antar fasa.

    Dalam memilih arester perlu diperhatikan kemungkinan fluktuasi tegangan, yang

    biasanva diberi toleransi 5 persen. Sebagai contoh arester dengan rating 105 %

    tegangan normal fasa ke fasa biasa digunakan pada sistem tempat tegangan fasa

    ke tanah diperkirakan akan mencapai tegangan fasa ke fasa saat gangguan. Pada

    sistem yang ditanahkan efektif, tegangan saat gangguan bisa mencapai 80%

    tegangan fasa ke fasa, dan biasanya dipilih arester dengan rating 84%. Padasistem yang ditanahkan melalui impedans dalam praktek sering digunakan arester

    105%.

    6. Koordinasi Perlindungan

    Pemilihan BIL. Level isolasi dasar (BIL) peralatan harus dipilih yang dapat

    dilindungi oleh alat pelindung dengan karakteristik yang sesuai. Selisih /

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    19/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 19

    kelonggaran antara level isolasi peralatan dan alat pelindung harus diperhatikan

    dalam pertimbangan ekonomi yaitu keseimbangan antara kegagalan isolasi

    terhadap biaya bila memilih isolasi yang lebih tinggi. Arester dapat diterapkan

    untuk melindungi terhadap gangguan tegangan lebih yang berlangsung singkat.Level isolasi peralatan lebih tinggi daripada tegangan pelepasan yang bisa terjadi

    pada arester dengan selisih yang cukup.

    Trafo yang merupakan peralatan paling mahal di gardu induk, level

    isolasinya dipilih yang lebih rendah sehingga harus bisa lebih murah, dan sebagai

    imbangannya dilindungi dengan arester dan kadang-kadang dengan sela batang

    pada bushingnya. Untuk peralatan yang lain tidak dapat dilengkapi dengan arester

    secara individual, karena biayanya akan sangat mahal, maka dipilih level

    ketahanan impuls (BIL) yang lebih tinggi daripada trafo sesuai dengan kelas

    tegangannya, sehingga peralatan aman dan biayanya tidak terlalu tinggi.

    Dalam menentukan level isolasi saluran perlu diperhatikan hal-hal seperti

    lokasi yang dilalui, tingkat kejadian petir, dan tingkat pengotoran. Untuk saluran

    transmisi yang melewati wilayah dengan tingkat kejadian petir yang tinggi, ataumelewati daerah yang banyak terdapat sumber bahan pengotor yang tinggi,

    isolasinya perlu ditinggikan. Ada kalanya pada saluran yang mendekati gardu

    induk pada jarak 2-3 km dilengkapi dengan kawat tanah untuk melindungi dari

    sambaran langsung.

    Dengan demikian sambaran langsung yang kemungkinan mengenai

    penghantar diharapkan jaraknya cukup jauh, dan ketika sampai ke gardu induk

    sudah mengalami cukup peredaman. Yang perlu diperhatikan adalah bila level

    isolasi saluran terlalu tinggi dibandingkan level isolasi gardu, maka gelombang

    yang berjalan pada saluran akan kurang teredam, sehingga ketika mencapai gardu

    nilainya masih cukup besar dan bisa membahayakan peralatan. Sebaliknya bila

    level isolasi saluran terlalu rendah, akan banyak terjadi gangguan pada saluran.

    Untuk mengatasi hal ini kadang-kadang isolasi saluran yang mendekati gardu

    induk dikurangi agar terdapat koordinasi antara ketahanan isolasi di saluran dan

    isolasi di gardu induk, seperti ditunjukkan pada gambar 17. Sebagai contoh

    tegangan sistem di gardu induk 150 kV, isolasi penuh mempunyai BIL 650 kV

    ( kira-kira 4,3 kali tegangan nominal). Jika isolasi diturunkan satu tingkat

    mempunyai BIL 570 ( kira-kira 3,8 kali tegangan nominal). Jika turun dua tingkat

    mempunyai BIL 480 (kira-kira 3,2 kali tegangan nominal).

    Pengaruh Jarak Arester-Peralatan. Idealnya arester dipasang sedekat mungkin

    dengan peralatan yang dilindunginya. Perlindungan paling baik akan diperoleh

    bila arester langsung menempel pada trafo, dengan sisi saluran arester

    dihubungkan secara langsung ke terminal trafo dan terminal pentanah arester

    dihubungkan ke tangki trafo, dengan demikian tegangan yang dialami belitan daninti dibatasi sebesar tegangan pelepasan arester. Bila arester dipasang terpisah

    yang berarti ada jarak antara arester dari alat yang dilindunginya, maka tegangan

    yang dialami peralatan bisa lebih besar daripada tegangan pelepasan arester.

    Tegangan lebih itu tergantung pada panjang / jarak arester ke peralatan dan

    kecuraman muka gelombangnya, yang dapat dinyatakan

    V = (dVw/dt).(l/ 150) kV

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    20/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 20

    Gambar 17. BIL Isolasi

    Maka tegangan yang dialami peralatan adalah tegangan pelepasan arester + V,

    dimana l adalah jarak arester ke peralatan dalam meter. Oleh karena itu jarak l

    harus sedekat mungkin supaya tegangan yang dialami alat tidak melebihi

    ketahanan isolasinya. Misal gelombang surja dengan kecuraman muka

    gelombang, 700 kV/mikrodetik berjalan menuju trafo yang dilindungi arester

    yang terpisah pada jarak 20 meter di depan trafo, bila tegangan pelepasan pada

    arester 1700 kV, maka tegangan yang akan dialami trafo sebesar teganganpelepasan arester ditambah kenaikkan tegangan pada penghantar antara arester

    dan trafo sebesar V =(750)(20/150) = 93 kV. Tegangan yang dialami trafo

    sebesar 1700 kV + 93 kV = 1793 kV

    Pada saluran yang dilindungi dengan kawat tanah, kecuraman muka

    gelombang surja yang mungkin terjadi jarring yang mencapai 500 kV/mikrodetik,

    namun bisa mencapai 1000 k-V/mikrodetik bila sambaran langsung mengenai

    penghantar saluran (saluran tanpa kawat tanah).

    Bila ada gelombang Vw dengan gelombang arusnya Iw berjalan pada

    saluran yang mempunyai impedans surja Zo mengenai terminal arester yang

    dirancang mempunyai tegangan pelepasan Vp, gelombang akan melihat termimal

    arester sebagai terminal terbuka, sehingga saat mengenai terminal arester terjadi

    tegangan 2Vw, karena pantulan. Impedans terminal arester yang terbuka. ini samadengan impedans surja saluran Zo,sehingga arus yang melewati arester adalah :

    Ia =o

    pw

    Z

    VV 2

    Nilai maksimum gelombang tegangan Vwyang mungkin terjadi tergantung

    pada level isolasi saluran, yaitu tegangan lompatan pada isolatornya, sedangkan

    nilai Vp cukup konstan pada semua nilai arus pelepasan arester. Sebagai contoh

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    21/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 21

    gelombang surja dengan nilai puncak Vw= 3000 kV berjalan pada saluran 750 kV

    yang mempunyai impedans surja Zo = 300 ohm. Tegangan pelepasan arester

    sebesar Vp = 1700 kV, maka besarnya arus surja yang mengalir pada saluran

    sebelum mencapai arester adalah

    I.=o

    o

    Z

    V= 10 kA

    2(3000) - 1700

    Arus yang melalui arester I. = = 14,33 kA

    300

    7. Penerapan Koordinasi Isolasi di Gardu Induk 150 kV

    Untuk melengkapi uraian di atas berikut ini disajikan penerapan kordinasi

    isolasi di gardu induk 150 kV. Pada sistem tegangan ini, ratedtegangan peralatan

    sebesar 170 kV dengan level isolasi dasar menurut standar adalah 750 kV.Dengan pertimbangan ekonomis, maka tingkat ketahanan impuls yang lebih

    rendah / direduksi menjadi sebesar 650 kV diterapkan pada trafo, seperti

    ditunjukkan pada gambar 17. Untuk mengamankan trafo tersebut dipasang arester

    100% didepannya yang mempunyai pelepasan 625 kV, atau digunakan arester

    80% yang mempunyai pelepasan 500 kV, dengan demikian akan diperoleh

    penghematan yang cukup berarti. Jika Level isolasi untuk peralatan yang lain

    tetap 750 kV karena biayanya tidak seberapa mahal dan untuk mengurangi

    kemungkinan kegagalan isolasi peralatan.

    Isolasi ril menggunakan isolator jenis cap & pin yang memiliki diameter

    255 mm dan tinggi 146 mm yang mempunyai jarak-rambat 280 m dan tingkat

    ketahanan impuls 100 kV serta tingkat ketahanan terhadap tegangan frekuensi

    daya keadaan basah dan kering berturut-turut 40 kV dan 70 kV. Dengan tingkatpencemaran yang rendah, rambat minimum yang diperlukan 16 mm/kV, maka

    untuk sistem tegangan tinggi 170 kV, kebutuhan jarak rambat minimumnya 2720

    mm. Dalam hal ini digunakan isolator sebanyak sebelas buah yang memiliki

    tingkat ketahanan impuls 830 kV, dan jarak rambat 3020 mm. Bila dipakai 10

    buah isolator tingkat ketahanan impulsnya 760 kV sebenarnya sudah mencukupi,

    demikian juga jarak rambatnya sebesar 2800 mm, tetapi jarak minimum

    (panjangnya) kurang memenuhi yaitu hanya 1460 mm padahal untuk sistem

    tegangan ini sekurang-kurangnya harus 1550 mm. Dengan menambah satubuah

    isolator lagi panjangnya menjadi 1606 mm. Jumlah isolator sebelas buah dalam

    gandengan ini juga merupakan jumlah yang umum dipakai untuk tegangan 150 kV.

    Pada saluran masuk dipasang arester dengan rating 150 kV yang

    mempunyai arus pelepasan nominal 10 kA dan tegangan pelepasan 500 kV.Dengan demikian terdapat kelonggaran/toleransi terhadap level isolasi peralatan

    sebesar (750 - 500)/500x 100% = 50%, toleransi ini dipandang sangat aman.

    Sedangkan untuk trafo dengan BIL 650 kV berarti terdapat toleransi sebesar 30%

    dan pengaruh jarak bisa diabaikan karena jaraknya cukup dekat, yaitu hanya 3,5

    meter.

    Tingkat kejadian petir di Indonesia cukup tinggi, yaitu sekitar 60 sampai

    150 hari-guruh per tahun, maka untuk melindungi dari kemungkinan sambaran

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    22/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 22

    langsung, di atas gardu induk dilengkapi dengan perisai menggunakan material

    penghantar ASCR ukuran44/32, pada ketinggian 11 meter, demikian juga pada

    saluran transmisi yang tehubung ke gardu. Dengan saluran yang dilindungi oleh

    perisai ini gelombang yang mungkin datang biasanya mempunyai kecuramantidak lebih500 kV/mikrodetik.

    Pada busing trafo dilengkapi dengan sela batang 83 cm yang memiliki nilai

    tegangan gagal 80 % dari level isolasi trafo sebagai pelindung cadangan Sela ini

    tidak bisa melindungi trafo terhadap gelombang dengan muka yang sangat curam,

    tapi hal ini sangat jarang terjadi karena adanya perisai yang, baik di atas gardu

    induk maupun pada saluran transmisi. Peralatan yang lain seperti pemutus,

    pemisah, dan trafo instrumen mempunyai tingkat ketahanan impuls 750 kV dan

    tingkat ketahanan tegangan frekuensi daya 325 kV, Sedangkan jarak rambatnya

    berbeda-beda sesuai dengan pembuatnya, namun tetap memenuhi ketentuan jarak

    rambat minimum sebesar 2720 seperti rincian berikut:

    Pemisah

    BIL : ke tanah 750 kV, antar kontak : 860 kV, tegangan ketahanan frekuensidaya: 325 kV, jarak-rambat 4250 mm

    CB/Pemutus

    BIL : 750 kV, tegangan ketahanan frekuensi daya 3 25 kV, jarak-rambat antar

    terminal : 3655 mm, terminal-ground 3820 mm

    Trafo tegangan

    BIL: 750 kV, tegangan ketahanan frekuensi daya: 325 kV, jarak-rambat 3680

    mm

    Trafo arus

    BIL: 750 kV, tegangan ketahanan frekuensi daya: 325 kV, jarak-rambat :

    3610 mm

    Ril (Busbar)BIL: 830 kV, tegangan ketahanan frekuensi daya: 530 kV (kering) , 375 kV

    (basah) , jarak-rambat : 3080 mm

    Trafo

    BIL: 650 kV/125 kV, tegangan ketahanan frekuensi daya 275 kV/50 kV

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    23/24

    File : E\Data_elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 23

    Gambar 18. Koordinasi isolasi antar peralatan

    Untuk lebih jelasnya dapat dibuat tabel ketahanan impuls sebagai berikut:

  • 8/11/2019 Bab2 Ppermasalahan Isolasi Dan Teg-lebih

    24/24

    File : E\Data elek\pelatihan\HV testing/pengantar tt 24

    Tabel 1. Koordinasi isolasi peralatanLevel isolasi dasar

    Ril (Busbar)

    Level isolasi dasar

    Peralatan

    Level isolasi dasar

    trafo

    Tegangan

    Pelepasan arester

    830 kV 750 kV 650 kV 500 kV

    Level isolasi ril paling tinggi selain karena biayanya tidak terlalu mahal

    juga untuk lebih menjamin kontinuitas suplai daya, sedangkan untuk peralatan

    seperti trafo instrumen, pemutus dan pemisah dipilih sesuai dengan level isolasi

    standarnya yaitu 750 kV. Untuk trafo yang merupakan peralatan terpenting dan

    termahal dipilih level isolasi setingkat lebih rendah dan dilindungi dengan arester.

    Dengan demikian secara keseluruhan isolasi peralatan terlindungi dari bahaya

    tegangan lebih dan biayanya tidak terlalu tinggi.

    Gambar 18 menunjukkan koordinasi antar peralatan di gardu induk untuk

    level isolasi yang dikurangi. Trafo mempunyai level isolasi 560 kV. Pemisah

    mempunyai 4 isolator. Saluran dengan 9 isolator dan Ril mempunyai 10 isolator.

    Arester yang dipilih mempunyai tegangan pelepasan 460 kV.

    8. Kesimpulan

    Permasalahan tegagan lebih merupakan permasalahan yang menarik, yang

    tak akan pernah selesai dikaji. Pendekatan yang dilakukan selama ini hanya

    merupakan pendekatan empiris, karena fenomena teganganlebih pada sistem daya

    bertegangan tinggi tidak dapat dilakukan pengukuran dengan langsung, sehingga

    ketelitiannyapun juga pendekatan. Fenomena petir juga merupakan gejala alam

    yang sangat sulit diteliti, sekalipun simulasi gelombang impuls dapat dipakai

    untuk mewakili petir, kenyataanya gelombang petir yang berhasil direkan tidak

    selalu menunjukkan sifat seperti gelombang impuls.Masalah isolasi dikaitkan dengan gangguan tegangan lebih juga tidak

    kalah menariknya untuk diteliti. Tidak hanya dari sigi kontinuitas Pelayanan tetapi

    lebih ke aspek ekonomi sering dilakukan koordinasi isolasi dengan BIL yang

    dikurangi. Pengurangan atau penurunan BIL harus tetap menjamin keamanan

    peralatan dan harus tetap memperhatikan dampak terburuk seandainya arester

    sebagai andalan proteksi BIL yang dikurangi gagal bekerja.

    Tegangan lebih yang terjadi pada jaringan bervariasi. Peralatan untuk

    menekan magnitude tegangan lebih dan tingkat isolasi peralatan harus dipilih

    sedemikian sehingga dapat mengurangi resiko sampai batas batas yang masih

    dapat diterima.