i

SKRIPSI

ANALISIS PENGARUH PENEMPATAN ARRESTER TERHADAP

EFEKTIVITAS TRANSFORMATOR PADA TIANG DISTRIBUSI

oleh

MUHAMMAD ASDAR AGUS MIFTAH NGADIMAN

105 82 1580 15 105 82 1557 15

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2020

ii

ANALISIS PENGARUH PENEMPATAN ARRESTER TERHADAP

EFEKTIVITAS TRANSFORMATOR PADA TIANG DISTRIBUSI

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

Untuk memperoleh gelar Serjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik

Disusun dan diajukan oleh

MUHAMMAD ASDAR AGUS MIFTAH NGADIMAN

105 82 1580 15 105 82 1557 15

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2020

iii

iv

v

Muhammad Asdar 1

, Agus Miftah Ngadiman2

1,2 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah

Jl. ST. Alauddin NO. 259, Rapopocini, Makassar,Sulawesi Selatan, 90221,

Indonesia

*Email: Agusmiftahfardiansyah08@gmail.com

ABSTRAK

Masalah yang dibahas adalah penempatan arrester pada transformator didtribusi

memeliki tujuan dan fungsi yang sama tetapi memeliki penempatan arrester yang

berbeda ,berhubungan degan cara pengamatan arrester degan transfirmator dan

pelebur Fuse Cut Out (FCO) yang memiliki tujuan untuk memberikan proteksi

pada transformator dari tegangan lebih.

Penempatan arrester ini perlu dikaji kembali tentang keberhasilan proteksinya

pada transformator,yaitu keberhasilan perlindungan yang didirikan pada

trasformator dengan memperkecil tegangan lebih yang terjadi sehingga

transformator dan peralatan lain tidak mengalami kerusakan.Dengan cara

mempertimbangkan faktor yang mempengaruhi tegangan surja dan arus surja

yang terjadi pada sistem, seperti pengawatan, panjang kawat dan, jarak arrester

yang digunakan dalam penempatan arrester, kecuraman gelombag datang,

kecepatan merambat gelombang surja, dan basic insulation level (BIL) peralatan,

sehingga diperoleh satu sistem penempatan arrester yang tepat sebagai proteksi

transformator distribusi 20 kV.

Kata-kata kunci : Arrester, Transformator Distribusi, Fuse Cut Out

vi

ABSTRACT

Problem of the studied is location of arrester at distribution whitch have is same

function and target but owning location of different arrester.Location of arrester

relate to wiring of arrester with transformer and Fuse Cut Out (Cut Out) owning

target to give protection at transformer of over voltage.

In The last location of this arrester require to study again about itsefficacy of it at

tansformer.Efficacy of protection at such transformer is efficacyof passed to

protection is transformer by minimizing over voltage that happened at the

tansformer so that equipments and transformer which its of him do not

experience of damage.by considering factor influencing the level of surge and

current of surge that happened at each system,like wiring of arrester, length of

wire,apart arrester which is utilized in system location of arrester,steepness of

wave come,speed creep waving surge, and basic insulation level (BIL)

equipments,so that is in the final got one of location of correct arrester as 20 kV

distribution transformer protection.

Keywords : Arrester,Distribution Transformer, Fuse Cut Ou

vii

KATA PENGANTAR

Assalamulaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat limpahan

rahmat, karunia dan hidayahNya-lah sehingga kami diberikan kekuatan untuk

menyusun dan menyelesaikan skripsi dengan judul “ Analisis Pengaruh

Penempatan Arrester Terhadap Efektivitas Transformator Pada Tiang

Distribusi“ ini sesuai dengan apa yang kami harapkan .Syahlawat dan salam tak

lupa pula kita panjatkan atas junjungan Nabi Besar Muhammad SAW sebagai

uswatun hasanah dan rahmatanlilalamin.

Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi

Sastra satu (S-1) pada prodi Fakultas Teknik ,Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Makassar

Skripsi ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan

dari berbagai pihak sehingga memperlancar penyusunannya. Oleh karena itu,

kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah

memberiakan kontribusinya selama proses penyusun skripsi ini berlangsung

hingga pengujinya , terutama kepada:

viii

1. Allah SWT Tuhan semesta alam yang senantiasa melimpatkan rahmat-nya

yang seluas langit dan bumi kepada penyusun .

2. Bapak Rizal Ahdiyat Duyo, S.T.,M.T sebagai pembimbing 1 dan Ibu Adriani,

S.T.,M.T sebagai pembimbing 2 ,yang telah menyediakan waktu, tenaga,

pikiran dan kesempatannya untuk memberikan arahan,petunjuk dan

bimbingannya selama penyusunan skripsi ini.

3. Bapak Ir.Hamzah Ali Imran, S.T.,M.T, selaku Dekan Fakultas Teknik.

4. Bapak Amrullah Mansida, S.T.,M.T ,selaku Wakil Dekan Fakultas Teknik.

5. Ibu Adriani, S.T.,M.T, selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik Elektro

Fakultas Teknik.

6. Bapak Prof. Dr. H. Abd Rahman Rahim , SE., MM. Sebagai Rektor

Universitas Muhammadiyah Makassar.

7. Bapak dan Ibu Dosen yang telah banyak memberikan bekal ilmu yang tidak

terbats selama perkuliahan di Universitas Muhammadiyah Makassar.

8. Seluruh staf dan karyawan se-Fakultas Teknik yang telah memberikan

pelayanan yang maksimal dari awal semester hingga proses pembukuan

skripsi ini.

9. Sahabat- sahabat seperjuangan Adryan, Udin, Rislam, Ogi, paisal ,Arif yang

selalu memberikan semangat dan hiburan ketika penulis mengalami down

saat penulisan skripsi ini.

10. Teman-Teman kelas angkatan 2015 Khususnya dan Teman-Teman REAKSI

angkatan 2015 Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar atas

kebersamaannya selama ini.

ix

11. Dan yang terakhir, Terspesial untuk kedua orang tua kami dirumah dan

keluarga yang tak berhenti- hentinya memanjatkan doa’a ,memberikan kasih

sayang, motivasi dan berkorban baik dari segi moral dan materal dalam

mendukung penyusun dalam menyelesaikan studi dengan baik di Universitas

Muhammadiyah Makassar.

Terlepas dari itu semua , kami menyadari sepenuhnya bahwa masih

banyak terdapat kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasa

serta tekhnik penyajian dalam skripsi ini.

Maka dari itu degan tangan terbuka kami menerima segala bentuk kritikan

dan saran yang sifatnya membangun dari pembaca agar dapat memotivasi kami

kedepannya dalam penyesunannya lain yang lebih baik.

Akhirul kalam, semogga skripsi ini dapat membantu menambah khasanah

ke-ilmuan yang bermanfaat bagi pembaca. Billahi fisabilhaq fastabiqul

khaerat,Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Penyusun

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN.................................................................................i

PENGESAHAN.......................................................................................................i

ABSTRAK...............................................................................................................ii

KATA PENGANTAR............................................................................................iv

DAFTAR ISI.........................................................................................................vii

DAFTAR GAMBAR..............................................................................................x

DAFTAR TABEL...................................................................................................xi

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN.............................................................xii

BAB I..................... ................................................................................................. 1

PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

A.Latar Belakang ............................................................................................... 1

B. Rumusan Masalah..........................................................................................1

C.Tujuan Penelitian.............................................................................................1

D. Manfaat Penelitian.........................................................................................2

E. Batasan Masalah.............................................................................................2

F. Sistematika Penulisan......................................................................................2

BAB II......................................................................................................................5

TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................................5

A.Gardu Distribusi ..................................................................................................5

xi

1.Umum...............................................................................................................5

2. Macam- Macam Gardu Distribusi ..................................................................5

B.Trasformator Distribusi .......................................................................................7

1. Pengertian Transformator................................................................................7

2. Prinsip Kerja Transformator Distribusi ..........................................................8

C. Saluran Udara Tegangan ....................................................................................9

1 .Umum..............................................................................................................9

2. Proteksi Jaringan ............................................................................................9

3. Sambaran Petir...............................................................................................10

D. Fuce Cut Out.....................................................................................................12

E. Arrester..............................................................................................................13

1. Pengertian Arrester .......................................................................................13

2. Jenis-Jenis Arrester........................................................................................14

3. Bagian-Bagian Arrester.................................................................................15

4. Prinsip Kerja Arrester....................................................................................16

5. Krakteristik Arrester......................................................................................17

6. Tegangan Pelepasan Arrester ( Nominal Dhiscarge Voltage........................19

7. Tingkat Pengenal dari Arrester.....................................................................19

BAB III...................................................................................................................23

METODE PENELITIAN.......................................................................................23

A. Jenis Penelitian…………………………………………………………….23

B. Waktu Dan Tempat Penelitian……………………………………………..23

C. Tahapan Penelitian ……………………………………………………….23.

D. Studi Literatur…………………………………………………………..…24

xii

E. Analisa Data………………………………………………………………..24

F. Langka Penelitian.........................................................................................29

BAB IV..................................................................................................................30

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

A. Analisis Pemasangan Sebelum FCO……………………………………30

B. Analisis Pemasangan Arrester Sesudah FCO ……………………….…31

1. Menentukan jarak pemasangan arrester dengan trafo di gardu

distribusi………………………………………………………………...32

2. Untuk mencari tegangan pengenal dari arrester………………...……..34

3. Menentukan Tingkat Isolasi Dasar (TID)………………………..……35

C. Pemilihan Tingkat Pengenal Arrester ........................................................36

1.Untuk Menentukan Tegangan Pengenal Arrester..................................36

2. Untuk Menentukan Tegangan Terminal................................................36

3. Menentukan Arus Pelepasan.................................................................37

4. Menentukan Arus Pelepasan Maksimum Arrester.................................38

5. Menentukan Arus Pelepasan Nominal Arrester ....................................39

BAB V....................................................................................................................40

KESIMPULAN......................................................................................................40

A. Kesimpulan……………………………………………………………….40

B. Saran………………………………………………………………...……40

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................42

LAMPIRAN..........................................................................................................xiii

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gardu Distribusi..................................................................................5

Gambar 2.2 Transformator Distribusi daya............................................................7

Gambar 2.3 Arrester Ekspulsi...............................................................................14

Gambar 2.4 Arrester Katup...................................................................................15

Gambar 2.5 Bagian- Bagian Arrester...................................................................16

Gambar 3.1 Skema Penelitian..............................................................................23

Gambar 3.2 Flowchard Langka Penelitian............................................................29

Gambar 4.1 Pemasangan Arrester Sebelum FCO.................................................33

Gambar 4.2 Pemasangan Arrester Sesudah FCO..................................................34

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4. 1 Penentuan Tingkat Isolasi Dasar Transformator.................................36

Tabel 4. 2 Krakteristik Arrester...........................................................................37

xv

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN

(FCO) :Fuse Cut Out sebagai pemutus pada peralatan listrik yang berbeban

pada jarinagan distribusi

(PBO) :Pemutus Balik Otomatis adalah sebagai saklar pemutus tegangan

otomatis,untuk pemasangan PBO dipasang pada saluran utama dan

saklar seksi otomatis dipasang pada pencabangan.

(LA) :Lightning Arrester ini berfungsi sebagai pelindung bagi peralatan

listrik apabila terjadi gangguan sambarang petir.

(BIL) : (Basic Insulation Level) adalah daya tahan terhadap tegangan

impuls yang standar gelombannya yaitu 1,2.50 µs dan masih bisa

dapat ditahan isolasi dari peralatan listrik dan mempunyai ketahanan

impuls sama dengan tinngi dari BIL tersebut.

(SUTM) :Saluran Udara Tegangan Menengah

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Gardu distribusi adalah suatu komponen distribusi yang berfungsi

menghubungkan atau mendistribusikan tenaga listrik pada pelanggan atau

konsumen baik itu tegangan menengah maupun tegangan rendah. pada gardu

distribusi terdapat komponen terpenting yaitu trafo,trafo ini berfugnsi untuk

menaikkan tegangan dari 20 kv (tegangan menengah) atau menurunkan tegangan

menjadi 400/ 230 V ( tegangan rendah ).Pada saluran udara tegangan 20 kv

penempatannya terbuka sehingga trafo bisa terjadi gangguan lebih akibat

sambaran surja petir dengan secara langsung maupun sambaran tidak

langsung.Maka untuk mencegah hal tersebut maka setiap pemasangan trafo selalu

dilengkapi dengan lightning arrester.

B. RUMUSAN MASALAH

Dari latar belakang didapatkan permasalahan sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh penempatan arrester pada perbedaan tempat apabila

terjadi gangguan surja petir

2. Bagaimana kinerja arrester ketika terjadi gangguan surja petir

C. TUJUAN PENELITIAN

1. Dapat mengetahui pengaruh penempatan arrester pada perbedaan tempat

apabila terjadi gangguan surja petir

2

2. Dapat mengetahui bagaimana kinerja arrester ketika terjadi gangguan surja petir

D. MANFAAT PENELITIAN

Manfaat adanya penelitian ini tentang pengaruh penempatan arrester terhadap

efektivitas transformator pada tiang distribusi dapat tercapai pada penelitian ini :

1.Dapat menambah ilmu atau pengetahuan pada pengaruh penempatan arrester

terhadap efektivitas transformator pada tiang distribusi dan kinerja arrester ketika

terjadi gangguan surja petir

2. menambah ilmu pengetahuan pada bidang elektro, khususnya konsentrasi listrik

dalam hal arrester dan trafo.

E. BATASAN MASALAH

Pada pengaman digardu distribusi menpunyai banyak macam-macam jenis

pengaman, maka dalam skripsi ini permasalahannya dibatasi agar pembahasannya

tidak terlalu meluas maka penulis mengambil pokok masalahan tentang pengaruh

penempatan arrester pada efektivitas transformator pada tiang distribusi.

F.SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematiaka penulisan skripsi sebagai tuga akhir ini terdiri dari atas 3

bagian yaitu:

1.Bagian Awal

Bagian ini berisi sampul dan halamam judul, lembar persetujuan,lembar

pengesahan,abstrak,kata pengantar,daftar isi, daftar gambar,daftar tabel, dan juga

daftar istilah dan singkatan yang termuat dalam skripsi ini.

3

2. Bagian isi

Bagian isi terdiri atas,

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang penulisan skripsi ini,rumusan masalah,tujuan

penelitian,manfaat penelitian,batasan masalah,dan juga sistematika penulisan

skripsi ini,.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Pada bagian ini diuraikan teori-teori yang berkaitan erat degan topik yang mejadi

bahasan penelitian. Teori yang dikaji menyangkut sistem yang akan

dikembangkan.target yang di dapat dari Tinjauan teori ini adalah batasan sistem

yang akan di kembangkan berdasarkan teori yang ada.

BAB III : METODE PENELITIAN

Bab ini berisi tentang waktu dan tempat dilakukannnya penelitian yang menjadi

topic utama dalam skripsi ini, selain itu terdapat pula data parameter dan variable

yang digunakan dalam penelitian, skema penelitian, langkah-langkah yang

dilakukan peneltian serta jadwal pelaksanaan penelitian dalam waktu-waktu

tertentu.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi rincian lengkap tentang hasil dan pembahasan serta berisis analisa

data dari hasil penelitian yang telah dilakukan dilapangan.

BAB V : BAGIAN PENUTUP

Berisi kesimpulan dan saran dari penyelesaian penyusunan skripsi yang telah

dibuat.

4

3. Bagian akhir

Berisi daftar pustaka yang menjadi rujukan untuk dikutip dalam skripsi ini,

sebagai bukti bahwa skripsi ini dibuat berdasarkan studi analisis terhadap sumber-

sumber yang telah dikutip isinya.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. GARDU DISTRIBUSI

1. Umum

Gardu distribusi merupakan suatu gardu yang berfungsi untuk

membagikan ,tegangan baik itu tegangan menengah,dan tegangan rendah untuk

memenuhi kebutuhan pada para pelanggang atau konsumen .(TR 220/380V).(I

Wayan Sudiartha, dkk 2016 ).

Gambar 2.1. Gardu distribusi

2. Macam-Macam Gardu Distribus

Gardu distribusi dibagi 3 macam yaitu:

a. Gardu Umum

gardu umum ini berfungsi sebagai untuk mrmbagikan energi listrik dengan

pelanggan umum saja.

6

b. Gardu khusus

Gardu ini berfunsi sebagai menyalurkan energi listrik pada konsumen tunggal

c. Gardu Hubung

Gardu ini berfunsi sebagai penerima daya dari gardu induk yang telah diturunkan

tegangan menjadi tegangan menengah dengan menyalurkan daya tampa adanya

perubahan tegangan pada jaringan primer.

Untuk mengenal lebih lanjut gardu distribusi dapat dilihat dari konstruksinya

yaitu:

a. Gardu Beton

Gardu ini gardu yang konstruksinya dibangun pasangan batu dan beton dan

didalamnya terdapat komponen utama yaitu trafo dan peralatan proteksi dan

swiching.

b. Gardu Kios

Gardu ini bagunan kontruksinya terbuat dari baja,fiberglass,pada awal mula

dibangun gardu kios ini dibangun untuk menutupi semua peralatan seperti

trafo,pemutus dan pemisah dan perlengkapan lainnya yang ada pada tegangan

menengah dan tegangan rendah.Maka kapasitas maksimum trafo yang terpasang

adalah 400 Kva.

c. Gardu Portal

merupakan gardu trafo yang dipasang dengan dua buah tiang atau lebih,gardu ini

dilengkapi dengan peralatan pengaman seperti Fuse Cut-Out (FCO),untuk

pengaman apabila terjadi hubung singkat pada transformator dan arrester untuk

7

mencegah atau pelindun naiknya tegangan pada trafo apabila terjadi sambarang

surja petir.

d. Gardu Cantol

Pada gardu ini trafo yang terpasang yaitu trafo dengan daya 100 Kva 3 fase atau

1 fase, pada gardu ini sudah terpasang peralatan seperti proteksi swithcing dalam

tangki trafo, maka perlindungan trafo akan ditambahkan arrester dipasang dengan

terpisah pada penghantar pembumian yang dihubungkan langsun pada trafo.

B. TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

1. Pengertian Transformator

Transformator merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik dari tegangan

tinggi ke tegangan rendah begitupun sebaliknya,transformator terdapat beberapa

jenis yaitu tranformator distribusi,transformator arus dan transformator

daya.Untuk transformator arus dan tegangan digunakan untuk sebagai alat

membantu proteksi dan sebagai alat pengukuran.Sedangkan untuk transformator

untuk transformator distribusi dan transformator daya digunakan sebagai pemasok

beban.

Gambar 2.2. Transformator Distribusi daya

8

Jadi untuk menentukan tingkat isolasi dasar (TID) transformator maka kita

tentukan dulu tegangan yang besarnya 10 % diatas nominal tegangan sitem

dengan menggunakan rumus dibawah ini:

Vmax = Vnominal + 10 % (2.1)

Vmax = Vnominal x 1,1

Vmax = 20 Kv

= 20 x 1,1

= 22 kV

2. Prinsip Kerja Transformator Distribusi

Prinsip kerja transformator menurut hukum Ampere dan hukum faraday yaitu

apabila arus lisrtik yang dapat menimbulkan medan magnet begitupun sebaliknya

medan magnet dapat diliri listrik,pada kumparan transformator dan diberi gaya

berubah-ubah atau diberi arus bolak-balik akibatnya transfornator pada disisi

primer terjadi atau dapat menimbulkan induksi,jadi disisi sekunder dapat

menerima gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya dapat berubah-ubah.Maka

dari sisi sekunder dapat juga menimbulkan induksi,karena akibatnya antara dua

ujung yang berbeda tegangan.Gardu distribusi ini adalah berfungsi sebagai alat

menaikkan tegangan listrik atau menurungkan tegangan listrik,baik itu dari

tegangan menegah 20 kv ke tegangan rendah 380 V sehingga dapat dipergunakan

oleh konsumen tegangan rendah.

9

C. SALURAN UDARA TEGANGAN

1. Umum

Pada jaringan distribusi ditempatkan pada terbuka dialam bebas sehingga

banyak mengalami gangguan seperti petir,binatang atau pohon tumbang,pada

saluran udara ini dirancang mekanis dan perhitungan lentur,dan lengan-lengan

harus cukup kokohu untuk menahan beban angin pada penopan yaitu

isolasi,penghantar dan lengan pemegang.Pada rancangan listrik ini dipilih yaitu

untuk pemilihan tegangan saluran,pengaturan tegangan dan alat proteksi.Agar

dapat mudah melakukan pemeliharaan maka hendaklah ditempatkan atau

dipasang didekat jalan.

2. Proteksi Jaringan

Tujuan sistem proteksi ini dipasang pada saluran udara pada tegangan

menengah yaitu untuk mengurangi sejauh mungkin agar pengaruh gangguan pada

peralatan listrik di saluran udara tegangan menegah dapat memberi perlindungan

maksimal bagi operator,

Pada saluran udara tegangan menengah memakai proteksi yaitu:

a. Relai hubung tanah ini berpungsi sebagai proteksi saluran udara tegangan

menengah (SUTM) apa bila terjadi gangguan dari tanah atau kemunkinan

gangguan yang terjadi pada penghantar dengan bumi.

b. Pemutus Balik Otomatis (PBO) ini berfungsi sebaga saklar pemutus tegangan

otomatis,untuk pemasangan PBO dipasang pada saluran utama dan saklar seksi

otomatis dipasang pada pencabangan.

10

c. Lightning Arrester ini berfungsi sebagai pelindung bagi peralatan listrik apabila

terjadi gangguan sambarang petir.

d. pembumian ini terbuka pada bagian kondutif pada setiap 4 tiang itu dengan

nilai pentahanannya tidak bisa melebihi dengan nilai 10 0hm.

e. kawat tanah ini berfungsi untuk mengurangi gangguan petir yang apabila

terjadi sambaran petir secara langsung pada saluran udara tegangan menengah.

f. Fuse CuT Out ini sebagai alat pelebur atau pemutus apa bila terjadi hubung

singkat,FCO ini dipasang pada jaringan pencabangan.

3. Sambaran petir

Sambaran petir adalah pelepasan muatan pada antara awan atau awan

dengan tanah,dan diawan terdapat muatan positif dengan muatan tegangan negatif

dimana kedua muatan ini bertemu maka akan tejadi tarik menarik dan akan

mengakibatkan ledakan atau kilat begitupun sebaliknya.Bumi adalah sebagai

muatan positif dan muatan negatif,jika muatan pelepasan petir dekat dengan bumi

maka akan terjadi sambaran petir kebumi.Bila sambaran petir langsung mengenai

pada saluran udara tegangan menengah kemungkinan besar akan putus karena

petir yang masuk melebihi BIL (Basic Insulation Level) pada saluran udara

tegangan menengah(SUTM).dan apabila sambaran petir yang bukan sambaran

langsung tetapi induksi dari petir maka gelombang akan berjalalan pada jaringan

dan menuju titik yang bisa menetralisir arus maka petir itu akan menuju ke titik

pentanahan.

11

Menurut Ibnu Hajar dan Eko Rahman (2017) sambaran petir di bagi dua yaitu:

a. Sambaran langsung

Merupakan sambaran langsung menuju kearah fasa konduktor pada

tiang,maka sambaran langsung ini menuju fasa konduktor pada sistem tenaga.Hal

ini kemungkinan disebabkan dari sambaran petir ini akan menuju kefasa

konduktor yang lebih besar.

b. Sambarang tidak langsung

merupakan sambaran tidak langsung ini adalah sambaran petir yang terjadi

pada dekat sistem tenaga pada saluran udara tegangan menengah,sambaran ini

berupa sambaran petir dari awan ke awan atau sambaran petir awan

ketanah.sambaran ini berpengaruh pada saluran tegangan menengah,adanya

saluran ini mengakibatkan timbulnya medan elektromagnetik.

Pada gelombang berjalan dapat dinyatakan yaitu:

E,t2/t1 (2.2)

Dimana

E = Tegangan Puncak

T2/t1 = Rasio muka gelombang terhadap ekor gelombang surja

Pada kecepatan ini merambat kira-kira 300 meter permikro detik jadi sama dengan

kecepatan cahaya(Huturuk,1988) dapat dinyatakan dengan rumus dibawah ini:

Z=60In

(2.3)

Sedangkan untuk menentukan besarnya surja impedansi surja pada kawat

berisolasi yaitu:

Z=

√ In

(2.4)

12

Dimana :

Z : impedansi surja kabel (Ω)

Ε : permetivitas (2,5 - 4)

R : jari-jari penghantar dari inti sampai luar isolasi (mm)

r : jari-jari penghantar dari inti konduktor (mm)

D. FUSE CUT-OUT

merupakan alat yang berfungsi sebagai pemutus pada peralatan listrik

yang berbeban pada jaringa distribusi fco ini bekerja dengan cara melebur dari

komponennya yang sudah dirangcang sesuai ukurannya.

Pada fuse cut-out ini memiliki perlengkapan ini terdiri dari sebuah rumah fuse,

pemegan fuse dan fuse link sebagai pemisannya.Dalam distribusi fuse cut out ini

diklasifikasikan 2 macam yaitu fuse letupan dan fuse liquid,pada fuse cut out

letupan ini kebanyakan di pakai dijaringan distribusi fuse cut out ini merupakan

suatu tanda yang pergunakan sebagai tanda adanya busur api yang melintas pada

didalam tabung dan kemudian dipadamkan

Fuse cut out letupan ini dibagi menjadi 2 jenis yaitu:

Fuse cut out bertabung fiber

Fuse link terbuka

Pada kedua fuse cut out ini dipergunakan pada jaringan dipasang dengan sistem

delta atau jarinagan sistem bintang tampa pentanahan pada jaringan sistem netral

ditanahkan apabila tegangan pemutus tidak melebihi tegangan pengenal

maksimum dan tahanan isolasi ketanah sesuai dengan kebutuhan operasinya

13

E. ARRESTER

1.Pengertian Arrester

Menurut Sarimun (2012) Arrester merupakan alat pelindung atau

pengaman bagi peralatan sistem distribusi apabila terjadi masalah pada surja petir

dengan cara membatasi tegangan lebih dan tegangan lebih ini di alirkan

ketanah.Arrester diapasang sedekat mungkin pada peralatan yang dilindungi yang

dihubungkan dari fasa konduktor tanah.

Sistem pentanahan pada gardu distribusi dianggap sebagai sistem pentanahan ini

dianggap efektif , maka perhitungan dapat diambil sebagai berikut:

Ua = 0,8 x 1,1 x tegangan nominal

Maka Ua = tegangan Arrester besarnya arus pelepasan arrester adalah :

I =

(2.5)

Dimana :

I : Arus pelepasan arrester (A)

e : tegangan surja yang datang (kV)

Ua : Tegangan pelepasan arrester (kV)

Z : Impedansi surja saluran (Ω)

Untuk menentukan besarnya perubahan tegangan pada arrester (Es) ketika

tegangan impuls mlewati arrester.maka untuk menentukan tegangan impuls

dengan meggunakan persamaan (Zoro, 2011) sebagai berikut:

( )

(2.6)

Dimana :

eS : Perubahan tegangan pada arrester (kV/μs)

14

U0 = Tegangan arrester pada saat arus 0 (Maximal Disharge voltage) (kV)

I : Arus pelepasan (kA)

R : Tahanan arrester (Ω)

L : Induktansi penghantar arrester (μH)

: Kenaikan arus penghantar (kA/μs) dt di

2. Jenis-Jenis Arrester

a. Arrester Ekspulasi

Jenis arrester ini memiliki 2 cela yaitu cela luar dan dalam,maka sela luar

di tempatkan dalam tabung serat.Apabila diterminal arrester ada arus surja

petir,maka kedua cela ini akan terpercik. Pada arrester ini dapat melindungi trafo

pada gardu distribusi dengan tegangan 3 sampai 15 KV,akan tetapi arrester ini

belum bisa memadai untuk melidungi untuk trafo daya.

Gambar 2.3 Arrester Ekspulsi

15

b. Arrester Katup

Arrester katup ini memilki beberapa sela percik yang dapat dihubungkan

dengan seri dengan resistor tak linier.Pada resistor tak linier ini memiliki tahanan

rendah apabila saat dialiri listrik arus besar dan mempunayi tahanan yang besar

pada saat dialiri arus yang kecil.arrester ini terbuat dari bahan silicin karbid,kedua

sela ini yaitu sela percik dan resistor tak linier ditempatkan pada dalam tabung

tertutup sehinnga arrster ini dapat bekerja dan tidak dipengaruhi pada keadaan

sekitar.

Gambar 2.4 Arrester Katup

3. Bagian – bagian Arrester

a. Elektroda

merupakan terminal arrester yang dihubungkan dengan pada bagian yang

bertegangan pada elektroda bagian atas dan bawah dihubungkan dengan ke tanah.

16

b. Sela Percikan

Apabila terjadi tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran petir atau surja

hubung pada arrester yang terpasang pada gardu distribusi,maka sela percikan

akan terjadi loncatan bunga api.

c. Tahanan katup

Arrester ini adalah suatu jenis material yang memiliki sifat tahanannya dapat

berubah apabila mendapat perubahan tegangan.

Gambar 2.5 Bagian-bagian Arrester

4. Prinsip Kerja Arrester

Prinsip kerja Arrester adalah peralatan yang dapat melindugi pada

peralatan sistem tenaga listrik dari gannguan sambarang surja petir atau gangguan

tegangan lebih hubung surja petir.Arrester ini berfungsi untuk memotong

tegangan lebih yang yang menuju pada peralatan yang dilindunginya.Arrester ini

bersifat by pass disektar isolasi yang membentuk jalan dan mudah dilalui arus

kilat,maka tidak menimbulkan tegangan lebih pada peralatan.

Dalam keadaan nolmal arrester harus mampu bertindak sebagai isolator yang

tahananannya tinggi sehingga hanya mengalirkan arus beberapa mili amper arus

17

yang bocor dari tegangan sistem ketanah.Dan apabila arrester ini terkena

sambaran petir maka arresyer ini berubah menjadi konduktor yang tahanannnya

sangat rendah sehinnga arrester ini menaglirkan ribuan ampere arus surja

ketanah,maka arrester ini diapasang pada transformator dan peralatan lainnya

untuk melindungi dari gangguan sambaran petir atau tegangan lebih pada surja

petir.

5. Karakteristik Arrester

Untuk mendapatkan Arrester yang ideal maka harus mempunyai

karakteristik yaitu :

1. Apa bila tegangan arrester dalam keadaan normal maka arrester tidak boleh

bekerja.

2. Bila mendapatkan gelombang transien dengan tegangan puncak lebih besar

dari tegangan tenmus arrester,maka arrester bekerja untuk mengalirkan ketanah.

3.Arus pelepasan arrester tidak boleh melibihi arus nominal arrester agar tidak

merusak.

4. Pada tegangan puncak yang lebih besar dari pada tegangan tembus arrester

maka arrester mampu menagalirkan ketanah.

5.Arrester harus mampu melakukan arus terpa ke tanah tanpa merusak arrester itu

sendiri.

6. Pada tegangan oprasi normal, harus mempunyai ipedansi sangat tinggi atau

tidak menarik arus listrik.

7. Pada arus frekuensi normal harus diputuskan dengan segera apabila tegangan

transien telah turun dibawah harga pada harga tegangan tembusnya.

18

Oleh karena itu sebagai disinggung muka arrester dipakai guna menetapkan BIL (

Basic Isolation Level ),maka yang perlu ketahui dalam karakteristik arrester yaitu:

1.Arreste memiliki tegangan dasar yang tidak tidak boleh dilampaui tegangannya.

2.Arrester memiliki karakteristik yang dibatasi tegangan (volttage-limithiing)

oleh berbagai acam arus petir.

3.Arrester mempuyai batas termis.

Jadi arrester merupakan suatu peralatan yang mempunyai tegangan dasar tegangan

(rating) maka tidak boleh dikenakan tegangan yang melebihi dasar ini baik dalam

keadaan normal dan keadaan hubung singkat.

Untuk mengetahui tegangan maksimum yang mungkin terjadi pada fasa sehat ke

tanah sebagai akibat gangguan satu fasa ke tanah perlu diketahui :

1. Tegangan sistem tertinggi (system highest voltage), umumnya diambil harga

105-110% dari tegangan nominal sistem.

2. Koefiien pentanahan yaitu 0,8 di definisikan sebagai perlindungan antara

tegangan rms fasa sehat ke dalam tanah dalam gangguan pada tempat dimana

arrester dipasang. Sehingga untuk menghitung besarnya tegangan nominal atau

tegangan pengenal arrester dapat digunakan persamaan

Er = a. Um (2.7)

Dimana : Er = Tegangan dasar arrester

a = Koefisien pentanahan 0,8

β = Toleransi, untuk perhitungan fluktansi tegangan ( 105-110% )

Um = Tegangan normal sistem

19

6. Tegangan Pelepasan Arrester ( Nominal Dhiscarge Voltage )

Tegangan pelepasan arrester adalah karakteristik arrester yang paling

penting dalam penagkap petir untuk melindungi peralatan listrik pada gardu

distribusi,tegangan pelepasan ini bisa menentukan dalam tingkat perlindungan

dari penangkap petir tersebut,jika tegangan arrester ada dibawah BIL dari

perlindungan maka dengan faktor perlindungan pada peralatan yang optimal

dapat diperoleh.

Maka Tegangan pelepasan arrester didapatkan sesuai dengan persamaan yaitu :

Ea = Eo + ( I.R ) (2.8 )

Keterangan :

I = Arus pelepasan arrester ( KA )

Eo = Tegangan arrester pada saat arus nol ( KV )

ea = Tegangan pelepasan arrester ( KV )

R = Tahanan Arrester (Ω)

7. Tingkat Pengenal dari Arrester

a. Jarak Lindung Arrester

Jarak lindung arrester adalah jarak aman antara pemasangan arrester

dengan peralatan yang dilindungi dalam hal adalah transformator yaitu :

L =

(2.9 )

Dimana :

L = Jarak antara dengan peralatan yang dilindungi ( m )

Ut= Tegangan ketahanan terhadap gelombang impuls dari peralatan

yang dilindungi (KV)

20

Ua = Tegangan kerja arrester ( KV )

Du/dt = Kecuraman dari gelombang yang datang pada setiap waktu (

KV/μs ) nilai berkisar antara 1000 KV/µs – 2000 KV/μs

V = Kecepatan propagasi gelombang tegangan lebih : 300 m/µs

untuk saluran udara 150 m/μs untuk kabel.

b. Faktor perlindungan

pada faktor perlindungan merupakan perbedaan besar tegangan antar TID

bagi peralatan yang dilindungi denga tegangan kerja arrester.pada umumnya

diambil harga yaitu 10 % diatas tegangan kerja arrester dan tujuannya untuk

mengatasi kenaikan tegangan pada kawat dan toleransi pabrik.

Menentukan faktor perlindungan

Untuk menentukan faktor perlindungan maka yang pertama dihitung yaitu

perlindungan arrester:

Tingkat perlindungan = Va x 110 %

= Va ( Tegangan percikan impuls )

Jadi di peroleh faktor perlindungannya adalah :

Fp =

(2.10 )

FP = Faktor perlindungan ( % )

FP = Tingkat perlindungan ( KV )

c. Pemilihan Tingkat Isolasi Dasar ( BIL )

BIL (Basic insulation Level) merupakan daya tahan terhadap tegangan

impuls yang standar gelombannya yaitu 1,2.50 µs dan masih bisa dapat ditahan

21

isolasi dari peralatan listrik dan mempunyai ketahanan impuls sama dengan tinngi

dari BIL tersebut.

d. Pemilihan tingkat pengenal arrester

Tegangan pengenal arrester ( rating arrester )

Tegangan pengenal arrester adalah tegangan saat arrester dapat bekerja

sesuai dengan karakteristik.Arrester tidak boleh bekerja pada tegangan maksimun

sistem,tetapi mampu memutuskan arus susulan dari sistem secara efektif.Arrester

umumnya tidak boleh bekerja jika ada gangguan fasa ketanah .

Untuk menentukan tegangan maksimum yang mungkin terjadi pada

gangguan fasa ke tanah,perlu diketahui :

Tegangan maksimum sistem

Koefisien pembumian

Didepinisikan sebagai perbangdingan antara tegangan rms fasa ke tanah,dalam

keadaan gangguan pada tempat dimana arrester dipasang dengan tegangan rms

fasa ke tanah tertinggi dari sistem dalam keadaan tampa gangguan.

Untuk system yang dibumikan koefisien pembumiannya 0,8 ( arrester 80

% ) dan system yang tidak di bumikan langsung koefisien pembumiannya 1,0

(arrester 100 % ). Tegangan pengenal dari suatu arrester merupakan tegangan rms

ke tanah tertinggi dikalikan dengan koefisien pembumian.

Jika dibumikan langsung :

Vm = 1,1 x Vfn = 1,1 x V nom √

Dimana : Vm = tegangan maksimum fasa ke netral

Vfm = tegangan nominal system fasa ke netral

22

Vnom = tegangan nominal system fasa ke fasa

Jika tidak dibumikan langsung :

Va = V x 1,10 x 1,0

Tegangan percikan impuls maksimum

Merupakan tegangan gelombang impuls tertinggi yang terjadi pada

arrester. Jika tegangan puncak surja petir yang datang mempunyai harga yang

lebih tinggi atau sama dengan tegangan percikan maksimum arrester, maka

arrester akan bekerja memotong surja mengalirkannya ke tanah.

Arus pelpasan nominal

Merupakan arus pelepasan dengan harga puncak dan bentuk gelombang

tertentu untuk menentukan kelas arrester sesuai dengan kemampuan melewatkan

arus, karakteristik perlindungan.

Arrester harus dapat menyalurkan arus sesuai dengan kemampuannya.Dalam

menentukan besar arus pelepasan arrester,ada beberapa langkah yang dilakukan y

Menentukan harga puncak surja yang sampai pada lokasi arrester

Untuk menentukan besarnya surja yang sampai ke arrester tidak terlepas dari

peranan isolator saluran distribusi

Isolator mempunyai tegangan lompatan api frekuensi daya tegangan lompatan api

imnpuls. Harga puncak surja merupakan tingkat ketahanan impuls saluran,sebagai

faktor keamanan terhadap kemungkinan timbulnya variasi tegangan yang

menyebabkan terjadinya lompatan api pada isolator saluran distribusi,maka

ditambahkan toleransi 20 %. Jadi puncak surja yang akan mencapai lokasi arrester

V puncak = TID saluran + 20 % V puncak = TID saluran x 1,2

23

Studi literatur

Pengambilan data

Analisa Data

Hasil Selesai

BAB III

METODE PENELITIAN

A. JENIS PENELITIAN

Pada penelitian ini “Analisis Pengaruh Penempatan Arrester Terhadap

Efektivitas Transformator Pada Tiang Distribusi penulis mengunakan jenis

penelitian kuantitatif dan kualitatif. melakukan pengumpulan data di lapangan

berdasarkan pengukuran yang dilakukan dalam penelitian ini yang hasil dari

pengukuran itu diselesaikan dalam bentuk matematis.

B. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN

Waktu : September 2019 s/d Oktober

Tempat : PT. PLN (persero) Rayon panakukang

C. TAHAPAN PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan beberapa tahap yaitu :

Gambar 3.1 Skema penelitian

24

D. STUDI LITERATUR

Studi literatur adalah pengumpulan refensi dari buku-buku, penelitian

sebelumnya dan jurnal-jurnal dari internet yang berhubugan atau yang dapat

mendukung teori penyelesaian penelitian “Analisis pengaruh penempatan arrester

terhadap efektivitas transformator pada tiang distribusi “

E. ANALISA DATA

Metode yang digunakan dalam analisis data pada penelitian ini adalah

metode koordinasi isolasi, dimana data-data yang diperoleh kemudian dihitung

TID transformator, tegangan pelepasan arrester, serta jarak penempatan arrester

terhadap arrester.

1. Penentuan Tingkat Isolasi Dasar

Perencanaan sistem perlindungan transformator distribusi dalam

menentukan posisi peralatan pelindung dari kemungkinan bahaya surja petir, yang

paling awal dilakukan adalah menentukan tingkat kekuatan isolasi impuls dasar.

Transformator yang akan dilindungi terletak pada saluran udara tegangan

menengah (SUTM) dengan data-data yang bervariasi antara lain :

1

1

Kapasitas Terpasang 250 kVA

2

2

Tegangan primer 20 kV

3

3

Tegangan Skunder 220/380 V

25

2. Menentukan Perkiraan Besar Tegangan Pengenal Arrester

Menentukan perkiraan besarnya tegangan pengenal arrester, maka harus

diketahui terlebih dahulu tegangan tertinggi dari jaringan dan koefisien

pertanahan, dengan diketahuinya kedua hal tersebut, maka perkiraan besarnya

tegangan pengenal arrester dapat dihitung secara kasar. Tegangan pengenal tidak

boleh lebih rendah dari perkiraan kedua harga di atas.

Dalam perhitungan tegangan secara tinggi ditambah 10% kemudian untuk

pentanahan tidak efektif dan pentanahan terionisasi dalam praktek biasanya

diambil koefisien 100%.

2. Menetukan Arus Pelepasan Impuls dari Arrester

Dalamm menentukan arus pelepasan impuls dari arrester sewaktu melepas

arus surja petir dapat digunakan rumus sebagai berikut :

I

(3.1)

Dimana :

Iα = arus pelepasan arrester

Ud = Tegangan gelombang dating

Zs = Impedansi surja saluran dating

Ua = Tegangan kerja/ sisa

Besar tegangan gelombang datang diperoleh dari FOV (Flashover

Voltage) dengan mengetahui rancangan isolator saluran.

26

3. Menentukan Tegangan Pelepasan Arrester

Tegangan pelepasan (tegangan kerja ) bergantung pada arus pelepasan

arrester (Ia) dan kecuraman arus (di/dt) yang masuk peralatan. Teganga pelepasan

ini adalah karakteristik yang paling penting dari arrester untuk perlindungan

peralatan. Selain itu, tegangan kerja ini menentukan tingkat perlindungan arrester

apabila tegangan kerja arrester berada TID peralatan yang dilindungi dengan

faktor keamanan yang cukup perlindungan peralatan yang optimum dapat dicapai.

4. Faktor Perlindungan dari Arrester

Faktor perlindungan lightning arrester adalah perbandingan antara selisih

tegangan tingkat isolasi dasar peralatan (TID) yang dilindungi dengan tingkat

perlindungan (TP) dari arrester terhadap tingkat perlindungan dari arrester. Secara

matematis dapat ditulis sebagai berikut.

(3.2)

Dimana :

FP = Faktor perlindungan

TID = Tingkat Isolasi dasar

TP = Tingkat Perlindungan

Faktor tingkat perlindungan dari arrester adalah harga puncak tegangan

yang terjadi pada terminall arreseter saat kondisi kerja, yaitu pada saat

menyalurkan arus surja ke tanah. Ada dua harga yang biasa dipertimbangkan

sebagai harga tingkat perlindungan impuls dan tegangan arrester. Dalam

menentukan tingkat perlindungan peralatan yang akan dilindungi oleh arrester

umumya diambil harga 10% lebih tinggi dari tegangan pelepasan arrester.

27

Besarnya faktor perlindungan pada umumnya 20% dari TID peralatan

untuk lightning arrester yang dipasang dekat dengan peralatan yang akan

dilindungi.

5. Jarak Lindung Lightning Arrester

Arrester ditempatkan sedekat mungkin dengan peralatan yang dilindungi.

Tetapi untuk memperoleh kawasan perlindungan yang lebih baik, maka ada

kalanya arrester ditempatkan dengan jarak tertentu dari perlatan yang dilindungi.

Jarak arrester dengan peralatan yang dilindungi berpengaruh terhadap besarnya

tegangan yang tiba pada perlatan jika jarak arrester terlalu jauh, maka tegangan

yang tiba pada peralatan dapat melebihi tegangan yang dapat dipikulnya.

Dalam prakteknya, tegangan mungkin lebih dari perkiraan karena karena

terjadinya isolasi akibat adanya induktansi penghantar yang menghubungkan

arrester dengan transformator dan adanya kapasistensi dari transformator itu

sendiri. Di samping itu, saat arrester bekerja mengalirkan arus surja ke bumi,

maka terjadi jatuh tegangan pada tahanan penghantar penghubung arrester

dengan jaringan dan penghubng arrester dengan elektroda pembumian. Jatuh

tegangan ini dipengaruhi oleh kenaikan arus surja dan menaikkan kenaikan

tegangan antara terminal arrester dengan bumi. Adanya perbedaan potensial

pembumian transformator dengan potensial pembumian arrester juga menambah

tegangan transformator. Oleh Karen itu lebih baik membuat penghantar

penghubung sepebdek mungkin dan menghubungkan elektroda pembumian

arrester dengan elektroda pembumian transformator. Tahanan pembumian

diusahakan serendah mungkin, akan lebih baik jika dapat dibuat satu Ohm.

28

Jika diketahui tegangan maksimum yang dapat dipikul tranformastor (BIL)

dalam Kv, maka jarak maksmimum arrester dari perlatan dapat ditentukan sebagai

berikut :

L=

(3.3)

Dimana :

Ua = Tegangan kerja arrester (Kv)

Ut = Teganagn gelombang dating pada jepitan tranformator (kV)

Du/dt = Kecuraman gelombag dating (kVµs)

L = Jarak antara arrester dan transformator (m)

V = Kecepatan merambat gelobang (m/µs)

Faktor lain yang mentukan besarnya gelombang dating pada peraalatan

adalah banyaknya percabangan jaringan, maka gelombang surja tersebut akan

terbagi ke masing-masing cabang, sehingga besar tegnagn yang dapat diterimas

pada masing-masing adalah :

Ut = U (

) (3.4)

Dimana n adalah jumlah cabang.

Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa semakin banyak

percabangan jaringan maka tegangan gelombang dating ke peralatan semakin

kecil sehingga kerja arrester melakukan gelombang tidak terlalu besar.

29

F. LANGKAH PENELITIAN

STAR

STUDI KASUS

PENGAMBILAN

DATA

DATA

LENGK

ANALISA

DATA

SIMPULAN &

SARAN

STOP

YA

TIDAK

Gambar 3.2 Flowchart langkah penelitian

30

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Di lapangan terdapat 2 sistem penempatan arrester dan FCO pada

transformator yaitu penempatan arrester sebelum FCO dan penempatan arrester

setelah FCO. Oleh karena itu dari sumber tinjauan pustaka tersebut akan dibahas

mengenai bagaimana pengaruh gangguan surja petir terhadap perbedaan

penempatan arrester dan FCO sebagai pengaman gardu distribusi dengan

memperhitungkan besarnya tegangan surja petir yang lolos ke trafo distribusi dan

bagaimana kinerja arrester dan FCO ketika terjadi gangguian petir. Sehingga

diharapkan tugas akhir ini dapat menjadi bahan pemikiran untuk mendapatkan

penempatan arrester yang tepat dan efektif guna melindungi gardu distribusi

terhadap gangguan surja petir.

A. Analisis pemasangan sebelum FCO

Gambar 4.1. Pemasangan arrester sebelum FCO

31

Pada gambar diatas arrester bekerja tidak optimal karena kalau terjadi gelombag

berjalan karena petir di penghantar SUTM akan mengakibatkan pantulan antara

penghantar yang masuk ketransformator dan arrester,tegangan lebih

ketransformator menyebabkan transformator rusak dan dapat menimbulkan

tegangan impuls ke trafo dapat melewati batas basic insulation level dan

berdampak buruk ke trafo dan kemungkinan trafo di tembus tegangan lebih pada

surja petir.

B. Analisis pemasangan Arrester sesudah FCO

Gambar 4.2. Pemasangan Arrester sesudah FCO

Pada gambar diatas perjalanan gelombang yang menuju arrester seperti

terlihat pada gambar diatas adalah betul,kalau terjadsi gelombang berjalan dari

petir di penghantar SUTM,maka ada chopin dari arrester sehingga tegangan petir

menjadi kecil yang masuk ke trafo dan efektif untuk pengaman trafo.Sebaiknya

kawat tanah dari kabel disambung dengan kawat pentanahan dari arrester,kalau

terjadi gelombang petir hasil choping dari arrester yang masih masuk kesistem

masih dibawah BIL trafo.Dan dapat mengamankan trafo dari tegangan impuls dari

surja petir.

32

Maka dari penelitian diatas maka jarak pemasangan arrester dengan trafo

dibutuhkan untuk tingkat keamanan pada trafo dengan tingkat isolasi dasar yang

ada pada transformator

1. Menentukan jarak pemasangan arrester dengan trafo di gardu distribusi

L =

( 4. 1 )

L = Jarak arrester dengan peralatan yang dilindungi (m)

Ut= 22 Kv merupakan tegangan pengenal untuk transformator ( kv )

Ua= 19,5 Kv merupakan tegangan kerja arrester ( kv )

kecuraman dari gelombang yamg datang berkisar 1000 kv / µs untuk

saluran udara.

V = Kecepatan gelombang tegangan lebih 300 m / μs

Jadi jarak pemasangan arrester dengan trafo di gardu distribusi dapat di hitung

menggunakan rumus diatas :

L =

L = 0,37 m

Jadi jarak pemasangan ideal arrester dengan transformator adalah 0,37 meter.

Dari hasil diatas dapat mengambil contoh kejadian surja yang datang pada

arrseter dan transformator dengan gelombang surja yang berbeda-beda yang

masuk pada puncak arus pada lokasi arrester

Misalnya surja dengan bentuk gelombang 8 x 20 μ detik sampai pada lokasi

arrester dimana puncak arus 10 kA dan waktu sampai ke puncak 8 µ detik.

Maka kenaikan tegangan pada kawat arrester :

33

L

= L x e

( 4.2 )

= 0,37 x 2,718 x

= 1,257075 kv/ft

= 4,1242618 kv/m ( 1 ft = 0,3048 )

Jika panjang penghantar (s) = 2,5 meter, maka kenaikan tegangan pada kawat

penghantar adalah :

= 4,257075 x 2,5

= 10,31 kV

Misalkan surja yang datang mempunyai bentuk gelombang 4 x 10 μ detik, dengan

puncak arus 25 kA dan waktu sampai puncak 4 µ detik, maka kenaikan tegangan

pada kawat arrester adalah :

L =

= 0,37 x 2,718 x

= 6,285375 kv/ft

= 20,6231 kv/m

Panjang penghantar (s) = 2,5 meter, maka kenaikan tegangannya :

= 20,62131 x 2,5

= 51,55327 kv

Lokasi kejadian

Lokasi kejadian yang terjadi pada saat pemasangan arrester yaang

mengakibatkan kerusakan ,lokasinya di wilayah area rayon panakukang ,jln

Letjen Hertasning No.102, bonto makkio kec.rapocini,kota makassar,sulawesi

selatan 90222Pada kasus pertama terlihat bahwa kenaikan tegangan sebesar 10,31

34

kV masih belum berpengaruh. Tetapi untuk kasus kedua, kenaikan tegangan

kawat arrester sebesar 51,55327 kV sudah melampaui toleransi 10 % yang

diisyaratkan pada perhitungan tingkat perlindungan arrester sehingga tidak

memungkinkan untuk faktor perlindungan yang baik.

Kenaikan tegangan pada kawat arrester dengan dengan variasi panjang penghantar

antara terminal arrester dengan transformator distribusi. Pada keadaan yang

sebenarnya, kenaikan kawat arrester tidak berlangsung secara linier karena adanya

pengaruh elemen tahanan nol linier dan kecepatan naiknya puncak arus surja yang

tidak linier. Walaupun demikian kenaikan tegangan kawat arrester dari hasil

perhitungan tidak berbeda jauh dengan keadaan yang sebenarnya.

2. Untuk mencari tegangan pengenal dari arrester

Er = (4.3)

Er = Tegangan pengenal / Tegangan dasar

0,8 koefisisen pentanahan

= 1,1 Toleransi untuk menghitung fluktuasi tegangan ( 105- 110 )

Um = 20 kv Tegangan normal sistem

Er = 0,8 x 1,1 x 20

= 17,6 kv

Pada hasil yang didapatkan berdasarkan persamaan 2.2 adalah 17,6 pada rating

arrester teganagan pengenal arrester yang ada adalah 19,5 kv,pada pemilihan

arrester yang digunakan rating 19,5 kv karena mendekati hasil analisa yang

didapatkan untuk tingkat keamanan transformator maka dipakai rating 19,5 kv

35

dan spesifikasi arrester tidak melebihi BIL trafo dan sangat baik untuk keamanan

trafo.

3. Menentukan tingkat isolasi dasar (TID)

pada perlindungan transformator distribusi untuk menentukan posisi pada

peralatan yang dilindungi dari bahaya sambaran surja petir,yang perlu dilakukan

yaitu menentukan tingkat impuls trasformator.

Pada saluran udara tegangan menengah terdapat transformator yang akan

dilindungi dengan data data yaitu:

Kapasitas Terpasang = 100/160 kVA

Tegangan Primer = 20 KV

Tegangan Sekunder = 220/380 V

Pada gardu yang terpasang pada tiang pada tegangan primer yaitu 20 KV maka

diperoleh :

Vmax = Vnominal x 1,1 (4.4)

Vmas = 20 x 1,1

= 22 kv

36

Tabel 4.1 Penentuan Tingkat Isolasi Dasar Transformator

Tegangan tertingi

peralatan (rms)

Tingkat tegangan

ketahanan impuls petir

(puncak)

Tingkat tegangan

ketehanan hubung

singkat frekuensi – daya

Kv Daftar

1(kV)

Daftar2

(kV)

Kv

1,1

3,6

7,2

12

17,5

24

36

-

20

40

60

75

95

15

-

40

50

75

95

125

170

5

10

20

28

38

50

70

C. Pemilihan Tingkat Pengenal Arrester

1. Untuk Menentukan Tegangan Pengenal Arrester

Jadi untuk menentukan tegangan pengenal arrester maka rms fasa ke fasa

tertinggi dikalikan dengan koefisien pembumian yang tidak langsung 1,0 jadi

sistem tegangan maksimum diperoleh yaitu :

= V nominal + 20% ( faktor toleransi ) (4.5)

= 20 + 2

= 22 KV

2. Untuk menentukan tegangan terminal

Pada Tegangan pengenal arrester yaitu 24 KV dengan kecuraman surja

petir = (dv/dt) adalah 200 kv/µ detik.Maka kecepatan naiknya tegangan surja

adalah

37

4.2 Tabel Karakteristik Arrester

Pengenal

Arrester

(KV )

Kecuraman

FOW

(KV/µ

detik )

10 KA dan 5 Ka 5 kA

STD

( kv )

FOW

( kv )

STD ( kv )

FOW ( kv )

3

4,5

6

7,5

9

12

15

18

21

24

27

30

33

36

25

37

50

62

76

100

125

150

175

200

225

250

275

300

13

17,5

22,6

28

32,5

43

54

65

76

87

97

108

119

130

15

20

26

31

38

50

62

75

88

100

112

125

137

150

13

17,5

22,6

28

32,5

43

54

65

76

87

97

108

119

130 1

15

20

26

31

38

50

62

75

88

100

112

125

137 150

STD = Tegangan Percikan Impuls Maksimum

FOW = Tegangan Percikan Impuls Muka

Untuk menentukan besar maksimum percikan impuls dengan pengenal arrester

yaitu 24 kv,maka karakteristik arrester pada tabel diperoleh tegangan percikan

Menentukan Tegangan kerja Arrester :

Pada tabel 3, dapat diperoleh tegangan kerja arrester sebesar 87 kv.

3. Menentukan Arus Pelepasan

Menentukan puncak harga arrester

Pada tegangan kerja arrester ini dipilih isolator berdasarkan tabel yaitu:

Tipe km-2605

Tegangag Lompatan Api Impuls (TID saluran) = 200

Maka harga puncak surja :

38

V puncak = 1,2 x TID saluran (4.6)

= 1,2 x 200

= 240 Kv

4. Menentukan Arus Pelepasan Maksimum Arrester

Pada pelepasan maksimum arrester menggunakan kelas arus 5 kA maka arus

pelepasng arrester yang didapatkan sebesar 65 kA.

Pada impedansi suraja dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai

berikut:

Z = 60 In

(4.7)

Dimana :

h = Tinggi Kawat Fasa Tanah = 9 meter

r = jari-jari konduktor kawat =

Maka penhaghantar yang dipakai adalah Penghantar jenis Cu dengan luas

penampang 1 x 50 dan Al yang dipakai dengan luas penampang yaitu 1 x 70

penghantar diameter yaitu d = 15,25 mm maka.

r =

= 7,625 mm

= 7,625 x m

Dengan demikian :

Z = 60 In

= 327,846 Ω

39

5. Menentukan Arus Pelepasan Nominal Arrester :

Untuk menentukan arus pelepasan nominal arrester maka untuk menentukan kelas

arrester yang diperoleh yaitu :

Ia =

(4.8)

Ia =

K

Jadi dari hasil diatas maka dipilih arrester dengan mengunakan dengan kelas

ringan yaitu 2,5 atau 5 Ka mka kemungkinan arus surja untuk daerah yang

mempunyai frekuensi sambaran petir puncak yang tinggi maka arus relepan

digunakan.

Untuk Menentukan Faktor perlindunagan Arrester yaitu :

Tingkat Perlingdungan = Va x 110 % (4.9)

= Va x 1,1

= 87 x 1,1

= 95,7 Kv

Maka faktor perlindungan diperoleh yaitu :

FP =

100 % (4.10)

FP =

100 %

FP = 23,44 %

Jadi faktor perlindunagan diatas dapat diperoleh hasilnya yaitu 23,44 % dari

faktor toleransi yaitu 20 % sehingga untuk pemilihan arrester dapat dikatakan

baik karna dapat memberikan faktor perlindungan yang baik.

40

BAB V

KESIMPULAN

A. Kesimpulan

Dari hasil penelitian diatas dapat ditarik kesimpulan yaitu :

1. Pada arrester yang pemasangannya sebelum FCO apabila mengenai induksi

petir mengakibatkan pantulan antara penghantar yang masuk ke

transformator tenaga dan arrester dan tegangan impuls yang masuk ke

transformator tidak redam arrester secara maksimal dan tegangan impuls

yang dialiri dari induksi jaringan SUTM masuk ke transformator dapat

mengakibatkan transformator rusak atau terbakar.

2. Pada pemasangan arrester sesudah FCO apabila terjadi induksi petir arrester

langsung akan meredam kepentanahan dan tegangan impuls yang masuk ke

transformator relativ kecil, Jadi jarak pemasangan ideal arrester dengan

transformator adalah 0,37 meter oleh karena itu Arrester di tempatkan

sedekat mungkin degan peralatan yang dilindungi,agar tidak terjadi pantulan

gelombang implus antara FCO dan Arrester langsung menghantarkan

teganga implus ke tanah.

B. Saran

Setelah melalukan penelitian ini tentang penempatan arrester sesudah dan

sebelum FCO maka dapat meyampaikan saran yaitu: Jadi jarak pemasangan

ideal arrester dengan transformator adalah 0,37 meter oleh karena itu

Arrester di tempatkan sedekat mungkin dengan peralatan yang

41

dilindungi,agar tidak terjadi pantulan gelombang implus antara FCO dan

Arrester langsung menghantarkan teganga implus ke tanah. Dengan

dilakukannya perubahan penempatan arrester sebaiknya PLN melakukan

perubahan agar tidak terjadi gangguan atau kerusakan pada peralatan

distribusi pada tiang.

42

DAFTAR PUSTAKA

Mukti, H., 2012. Analisis Penentuan Penempatan Arester sebagai Pengaman

Transformator Distribusi 20 kV. Jurnal ELTEK 10 No. 02, 26–36.

Permana, Ari, 2009, Analisis Perlindungan Transformator Distribusi yang elektif

terhadap surja petir, Jurnal Teknologi, Ambon

Syakur, A., Warsito, A., 2009. Kinerja Arester Akibat Induksi Sambaran Petir.

Jurnal Ilmiah Teknik Elektro Jurnal UNDIP

Seno, Iqbal, Pengaruh Pentanahan (grounding) Terhadap Trafo Distribusi Pada

Jaringan Tegangan Menengah 20kV.html, 12 September 2015

SPLN 7. 1987. Pedoman Pemilihan Tingkat Isolasi Transformator dan

Penangkap Petir. Jakarta: PLN.

Zoro, R. 2011. Lightning Arrester Pada Jaringan Transmisi & Distribusi Tenaga

Listrik. Bandung: ITB

43

LAMPIRAN

Gambar 1. Penempatan arrester sesudah FCO

Gambar 2. Penempatan arrester ssebelum FCO

44

Gambar 3. Arrester

Gambar. 4 Fuse Cut Out

Gambar 5. Fuse Cut Out