tugas akhir simulasi perbandingan performa …

TUGAS AKHIR

SIMULASI PERBANDINGAN PERFORMA PENGGUNAAN MODEL

ARRESTER PADA SALURAN TRANSMISI

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh

AHMAD FAJAR LUBIS

NIM : 140402113

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2020


i

ABSTRAK

Gangguan yang terjadi pada saluran transmisi salah satunya disebabkan oleh

sambaran petir yang akan merambat ke ujung saluran yaitu ke gardu induk yang

menyebabkan kenaikan tegangan lebih yang besar pada peralatan yaitu

transformator. Agar tegangan lebih tersebut tidak merusak transformator maka

sebelum terminal transformator dipasang arrester guna untuk memotong tegangan

lebih, agar tegangan yang diteruskan tidak merusak isolasi transformator.

Perbandingan performa pemodelan arrester menggunkan 3 pemodelan arrester

yaitu IEEE, Micaela dan Karbalaye yang disimulasikan menggunakan software

Analyis Transient Program (ATP). Simulasi dilakukan dengan tiga kondisi yaitu,

kondisi normal, kondisi sambaran ke kawat fasa sebelum dan sesudah dipasang

arrester dan sambaran ke kawat tanah sebelum dan sesudah dipasang arrester. Hasil

simulasi diperoleh pemodelan arrester yang paling sesuai pada sambaran langsung

adalah pemodelan IEEE dengan % error terkecil diperoleh pada standar gelombang

CIGRE arus surja 10 kA dengan % error tiap fasa sebesar 10.945% pada fasa A,

0.262% pada fasa B, dan -0.047 % pada fasa C, sedangkan untuk sambaran tidak

langsung adalah pemodelan Karbalaye dengan % error terkecil diperoleh pada

standar gelombang IEC arus surja 10 kA dengan % error sebesar 7.99% pada fasa

A, 0.011% pada fasa B, dan -0.003% pada fasa C. Diperoleh konfigurasi

pemodelan arrester yang paling sesuai untuk mengamankan transformator dari

tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran langsung maupun tidak langsung

adalah pemodelan IEEE.

Kata kunci : Transformator, isolator, pemodelan arrester, tegangan lebih,

tegangan flashover, ATP (Analysis Transien Program)


ii

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang.

Segala Puji bagi Allah atas limpahan nikmat, berkat dan ridho-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul:

“SIMULASI PERBANDINGAN PERFORMA PENGGUNAAN MODEL

ARRESTER PADA SALURAN TRANSMISI”

Skripsi ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan

untukmemenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu

di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini penulis

persembahkan kepada Ayah (Abdul Karim Lubis) dan Ibu (Zulaida) yang telah

membimbing penulis dengan kasih sayang hingga saat ini, serta untuk saudara laki-

laki penulis (Azanul Akbar Lubis) dan saudara perempuan penulis ( Ayu Ariza

Lubis dan Aqmarina Hani Lubis) yang telah memberikan semangat kepada penulis

serta dukungan selama masa studi hingga selesainya skripsi ini.

Selama masa kuliah hingga penyelesaian skripsi ini, penulis juga banyak

mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis

ingin menyampaikan ucapan rasa terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Surya Hardi, M.Sc., Ph.D, selaku dosen Pembimbing Skripsi yang

telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan

bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan

hingga penyusunan skripsi ini.


iii

2. Bapak Ir.Eddy Warman, M.T selaku dosen pembimbing akademik yang telah

banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini dan telah banyak

memberi motivasi , dan arahan selama masa perkuliahan

3. Bapak Ir.Syafruddin Hasan M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Penguji Skripsi yang

telah banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini dan telah

banyak memberi motivasi , dan arahan selama masa perkuliahan.

4. Bapak Ferry Rahmat Astianta Bukit, ST., M.T.selaku Dosen Penguji Skripsi

yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini serta

senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.

5. Bapak Dr. Fahmi, S.T., M.Sc., IPM selaku Ketua Departemen Teknik Elektro

FT – USU, dan Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku Sekretaris Departemen

Teknik Elektro FT – USU.

6. Teman – teman terdekat : Fauzul Mirza, Aldiansyah Nasution, Irfan

Dharmawan dan Hafrizal Wirawan yang telah memberikan dukungandan

motivasi penulis.

7. Sahabat penulis :Wahyu, Iqbal,Rezi, Fahmy, Furqon, Radinal Ari, Dio, Fitra,

Diki, Faris, Nawir, Teguh, Murji, Djohari, Nadir, Dika, dan Rizayang telah

memberikan semangat kepada penulis.

8. Teman – teman stambuk 2014 yang tidak dapat disebutkan satu per satudan

adik – adik stambuk 2015, 2016, 2017.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih belum sempurna

karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunan

bahasanya. Saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan

mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata,


iv

penulis berharap semoga penulisan skripsi ini dapat berguna bagi kita semua dan

hanya kepada Allah penulis menyerahkan diri.

Medan, 18 Februari 2020

Ahmad Fajar Lubis


v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ........................................................................................................... i

KATA PENGANTAR ......................................................................................... ii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ v

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang ............................................................................................ 1

1.2 Rumusan masalah ....................................................................................... 3

1.3 Tujuan penelitian ........................................................................................ 3

1.4 Manfaat penelitian ...................................................................................... 4

1.5 Batasan masalah .......................................................................................... 4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fenomena petir ........................................................................................... 5

2.2 Tegangan lebih surja petir .......................................................................... 6

2.3 Tegangan impuls ......................................................................................... 8

2.4 Arrester ....................................................................................................... 11

2.4.1 Konstruksi arrester .................................................................................. 12

2.4.2 Jenis-jenis arrester .................................................................................. 18

2.4.3 Pemilihan arrester ................................................................................... 22

2.4.4 Tegangan pengenal arrester .................................................................... 23


vi

2.4.5 Arus pelepasan nominal ......................................................................... 24

2.4.6 Karakteristik arrester ..................................................................................... 24

2.5 Menara transmisi ........................................................................................ 26

2.6 Gardu induk ................................................................................................ 28

2.7 Teori pantulan berulang untuk menentukan jarak maksimum

arrester dan transformator ........................................................................... 30

2.8 Isolator ........................................................................................................ 32

2.8.1 Tegangan tembus isolator ....................................................................... 36

2.9 Kawat penghantar ....................................................................................... 37

2.10 Kawat tanah ................................................................................................ 38

2.11 Pemodelan arrester ...................................................................................... 38

2.11.1 Model IEEE .......................................................................................... 38

2.11.2 Model Micaela ...................................................................................... 39

2.11.3 Model Karbalaye .................................................................................. 41

2.12 % Error ........................................................................................................ 42

2.13 Amplitudo tegangan 3 phasa ....................................................................... 42

2.14 Software ATPDraw ..................................................................................... 43

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan tempat penelitian ...................................................................... 45

3.2 Data – data penelitian ................................................................................. 45

3.3 Variabel yang diamati ................................................................................. 48

3.4 Alur penelitian ............................................................................................ 48


vii

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan dan pemodelan parameter ....................................................... 62

4.2 Simulasi dengan kondisi normal ................................................................. 63

4.3 Simulasi dengan kondisi petir menyambar ke salah satu fasa

sebelum dan sesudah dipasang arrester ...................................................... 73

4.4 Simulasi dengan kondisi petir menyambar kawat tanah

sebelum dan sesudah dipasang arrester ...................................................... 74

4.5 Perbandingan performa pemodelan arrester untuk sambaran

ke kawat fasa ............................................................................................... 81

4.6 Perbandingan performa pemodelan arrester untuk sambaran ke

kawat tanah ................................................................................................. 84

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN .................................................................................................... 88

SARAN ................................................................................................................ 89

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 90

LAMPIRAN ......................................................................................................... 93


viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sambaran petir dari awanke bumi ................................................... 5

Gambar 2.2 Tegangan surja akibat sambaran petir ............................................. 7

Gambar 2.3 Tegangan impuls ............................................................................ 8

Gambar 2.4 Tegangan impuls petir berdasarkan standar IEC ............................ 9

Gambar 2.5 Standar bentuk gelombang tegangan impuls petir ....................... 11

Gambar 2.6 Arrester ......................................................................................... 12

Gambar 2.7 Konstruksi arrester ....................................................................... 13

Gambar 2.8 Varistor ......................................................................................... 14

Gambar 2.9 Houshing arrester ......................................................................... 15

Gambar 2.10 Sealing dan pressure relief system ............................................... 15

Gambar 2.11 Arrester tegangan tinggi dengan grading ring .............................. 16

Gambar 2.12 Isolator arrester ............................................................................. 17

Gambar 2.13 Struktur penyangga arrester ......................................................... 17

Gambar 2.14 Arrester jenis ekspulsi (expulsion type) ....................................... 18

Gambar 2.15 Arrester jenis katup (valve type) .................................................. 20

Gambar 2.16 Arester jenis zinc oxide dengan elemen aktif ............................... 21

Gambar 2.17 Karakteristik arus tegangan .......................................................... 25

Gambar 2.18 Bentuk menara dan konfigurasi penghantar transmisi

hantaran udara .............................................................................. 26

Gambar 2.19 Menara jenis C ............................................................................. 27

Gambar 2.20 Gardu induk ................................................................................... 29

Gambar 2.21 Diagram segaris arrester ................................................................ 30


ix

Gambar 2.22 Skema jarak transformator dan arrester dengan jarak S ............... 31

Gambar 2.23 Isolator keramik............................................................................. 34

Gambar 2.24 Isolator gelas/kaca ......................................................................... 34

Gambar 2.25 Isolator horizontal string ............................................................... 35

Gambar 2.26 Isolator Single string .................................................................... 35

Gambar 2.27 Isolator double string .................................................................... 36

Gambar 2.28 Rangkaian ekivalen model IEEE.................................................. 38

Gambar 2.29 Rangkaian ekivalen model Micaela ............................................ 40

Gambar 2.30 Rangkaian ekivalen model Karbalaye ......................................... 41

Gambar 2.31 Tampilan awal pembuatan model rangkaian baru pada

ATP Draw .................................................................................... 43

Gambar 2.32 Program ATP Draw dan komponennya ........................................ 44

Gambar 3.1 Spesifikasi menara transmisi 150 kV ............................................ 45

Gambar 3.2 Flowchart penelitian ....................................................................... 50

Gambar 4.1 Pemodelan sumber tiga fasa ........................................................... 53

Gambar 4.2 Pemodelan saluran transmisi .......................................................... 54

Gambar 4.3 Pemodelan menara dan lengan menara .......................................... 54

Gambar 4.4 Pemodelan isolator ........................................................................ 54

Gambar 4.5 Pemodelan sumber petir ................................................................. 55

Gambar 4.6 Pemodelan transformator ............................................................... 55

Gambar 4.7 Pemodelan arrester (a)IEEE, (b)Micaela, dan (c)Karbalaye .......... 55

Gambar 4.8 Pemodelan lengkap sistem dengan ATPDraw ............................... 56

Gambar 4.9 Pemodelan system dengan ATPDraw dalam kondisi normal ........ 57

Gambar 4.10 Hasil simulasi dalam kondisi normal ......................................... 58


x

Gambar 4.11 Bentuk gelombang terminal transformator dalam keadaan

normal ......................................................................................... 58

Gambar 4.12 Pemodelan system dengan ATPDraw dalam kondisi sambaran

ke fasa A sebelum dan sesudah dipasang arrester ...................... 61

Gambar 4.13 Bentuk gelombang tegangan sebelum dan sesudah dipasang

arrester pada terminal transformator standar IEC dan CIGRE ... 62

Gambar 4.14 Grafik perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan

arus surja 10 kA standar IEC dan CIGRE dengan sambaran

ke fasa A ...................................................................................... 64

Gambar 4.15 Grafik perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan

arus surja 20 kA standar IEC dan CIGRE dengan sambaran

ke fasa A …… ............................................................................. 65

Gambar 4.16 Perbandingan tegangan transformator sebelum dipasang

arrester, sesudah dipasang arrester dan BIL transformator

dengan arus surja 10 kA standar IEC dengan sambaran

ke fasa A ...................................................................................... 66



dengan arus surja 10 kA standar CIGRE dengan sambaran

ke fasa A ...................................................................................... 67




ke fasa A ...................................................................................... 68




ke fasa A ....................................................................................... 69


xi

Gambar 4.20 Rangkaian simulasi dengan kondisi sambaran ke kawat tanah

sebelum dan sesudah dipasang arrester ........................................ 72

Gambar 4.21 Bentuk gelombang tegangan sebelum dan sesudah

dipasang arrester ............................................................................ 73

Gambar 4.22 Perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan

arus surja 10 kA standar IEC dan CIGRE dengan

sambaran ke kawat tanah ............................................................. 75

Gambar 4.23 Perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan


sambaran ke kawat tanah ............................................................. 76




ke kawat tanah ............................................................................... 77




ke kawat tanah ............................................................................... 78




ke kawat tanah ............................................................................... 79




ke kawat tanah ............................................................................... 80

Gambar 4.28 Perbandingan % error 3 pemodelan arrester dengan


xii


sambaran ke fasa A ....................................................................... 82



sambaran ke fasa A ....................................................................... 83


``arus surja 10 kA standar IEC dan CIGRE dengan

sambaran ke kawat tanah .............................................................. 85



sambaran ke kawat tanah .............................................................. 87

DAFTAR TABEL


xiii

Tabel 2.1 Standar bentuk tegangan impuls petir ................................................ 10

Tabel 2.2 Tahanan jenis tanah ............................................................................ 28

Tabel 2.3 Nilai dielektrik berdasarkan bahan isolator ........................................ 33

Tabel 3.1 Spesifikasi penghantar ........................................................................ 46

Tabel 3.2 Spesifikasi elektroda pentanahan ....................................................... 46

Tabel 3.3 Spesifikasi isolator ............................................................................. 46

Tabel 3.4 Data arrester ....................................................................................... 47

Tabel 3.5 Karakteristik arrester ......................................................................... 47

Tabel 3.6 Data transformator ............................................................................. 48

Tabel 4.1 Hasil simulasi sambaran langsung sebelum dan sesudah dipasang

arrester ................................................................................................. 62

Tabel 4.2 Perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan sambaran

ke kawat tanah .................................................................................... 63

Tabel 4.3 Hasil simulasi sambaran ke kawat tanah sebelum dan sesudah

dipasang arrester.................................................................................. 73

Tabel 4.4 Perbandingan tegangan isolator dan flashoverdengan sambaran

ke kawat tanah .................................................................................... 74

Tabel 4.5 % error sambaran ke fasa A dengan 3 pemodelan arreter ................... 81

Tabel 4.6 % error sambaran ke kawat tanah dengan 3 pemodelan arreter .......... 84


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Petir adalah fenomena pelepasan listrik antara awan bermuatan ke tanah,

diantara awan atau antara pusat muatan berbeda dari awan yang sama. Petir

merupakan penyebab paling umum dan sering dari tegangan berlebih dan kegagalan

isolasi dalam sistem tenaga listrik. Sambaran petir dan surja hubung adalah alasan

utama yang mengakibatkan gangguan dalam saluran transmisi listrikdan sistem

distribusi [1].

Sambaran petir yang mengenai saluran transmisi akan menimbulkan tegangan

lebih, baik sambaran secara langsung maupun tidak langsung. Saat terjadi sambaran

petir pada saluran transmisi maka akan timbul kenaikan tegangan yang

menimbulkan tegangan lebih kemudian tegangan lebih akan merambat ke ujung

jaringan yang pada akhirnya akan mencapai gardu induk yang didalamnya terdapat

peralatan yang sensitif terhadap tegangan lebih ini yaitu transformator. Oleh karena

itu, diperlukan sebuah alat yang dapat melindungi peralatan tersebut. Salah satu

perlindungannya adalah dengan pemasangan arrester.

Arrester memiliki kemampuan melindungi peralatan listrik dari gangguan

sambaran petir. Alat pengaman ini memiliki nilai tahanan yang tidak linier pada

setiap tingkat tegangan dan arus [2]. Kinerja arrester sangat dipengaruhi oleh

karakteristik nya terutama dalam merespon tegangan lebih yang datang pada

terminalnya. Oleh sebab itu sangat penting untuk mengetahui unjuk kerja arrester

dalam merespon besarnya tegangan lebih .


2

Penelitian sebelumnya telah dibahas mengenai pemodelan arrester

menggunakan Analysis Transient Program/Electromagnetic Transient Program

(ATP/EMTP) yang mengusulkan satu model lightning arrester dan

membandingkannya dengan dua model lightning arrester yaitu model IEEE dan

Pinceti,yang mana tegangan pada tahanan linear sebagai parameter yang diamati[3].

Kinerja Arrester akibat induksi sambaran petir pada jaringan tegangan

menengah 20 kV disimulasikan menggunakan program EMTP telah dilakukan oleh

Abdul Syakur [4], dengan mengamati tegangan pada tiap fasanya.

Perbandingan pemodelan tegangan lebih petir dengan menggunakan software

ATP-EMTP dan PSCAD/ EMTDC pada saluran transmisi 220 kV dengan

menganalisa tegangan pada puncak menara, lengan menara dan tahanan kaki

menara sebagai parameter yang diamati telah dilakukan oleh violeta [5].

Pada Penelitian ini akan dilakukan simulasi sambaran langsung dan tidak

langsung yang mengenai saluran transmisi sebelum dan sesudah menara terdekat

dengan gardu induk yang menimbulkan tegangan lebih yang akan merambat ke

gardu induk dan dianalisa tegangan lebih yang sampai pada terminal transformator

sebelum dan sesudah pemasangan arrester yang dimodelkan dengan beberapa

model arrester yaitu IEEE, Micaela dan Karbalaye serta melihat performa dari

masing-masing model arrester dalam mengamankan transformator dari bahaya

sambaran petir dengan menggunakan softwere ATPDraw v5.6.


3

1.2 Rumusan masalah

Adapun rumusan masalah dari penelitian ini adalah :

1. Bagaimana cara memodelkan menara transmisi dan arrester dengan software

ATPDraw.

2. Berapa nilai tegangan lebih sebelum dan sesudah pemasangan arrester dari

berbagai model arrester yang digunakan.

3. Bagaimana konfigurasi model arrester yang paling sesusai untuk

mengamankan transformator dari bahaya tegangan lebih yang diakibatkan

oleh sambaran petir.

1.3 Tujuan penelitian

Adapun tujuan dari penulisan penelitian ini adalah :

1. Menginvestigasi tegangan pada isolator menara dan terminal transformator

sebelum dan sesudah dipasang arrester akibat sambaran langsung dan tidak

langsung.

2. Membandingkan nilai tegangan lebih pada berbagai model arrester yang

digunakan ketika diberikan gelombang petir dengan waktu muka yang

berbeda.

3. Mendapatkan konfigurasi model arrester yang paling sesuai untuk

mengamankan transformator dari bahaya tegangan lebih yang diakibatkan

oleh sambaran petir.


4

1.4 Manfaat penelitian

Adapun manfaat yang didapatkan dari penelitian ini adalah :

1. Dapat mengetahui besar tegangan flashover pada isolator dan yang sampai

pada transformator sebelum dan sesudah dipasang arrester.

2. Dapat menentukan konfigurasi model arrester yang paling sesuai untuk

mengamankan transformator dari bahaya tegangan lebih petir.

3. Dapat dijadikan referensi untuk penelitian selanjutnya dalam upaya

meningkatkan kinerja arrester untuk mengamankan transformator dari

bahaya tegangan lebih yang ditimbulkan oleh sambaran petir.

1.5 Batasan masalah

Adapun pembatasan masalah yang dilakukan dalam penulisan penelitian ini

adalah sebagai berikut :

1. Dalam penelitian ini arrester yang digunakan adalah jenis arrester katup Metal

Oxide

2. Dalam penelitian ini menggunakan gelombang petir standar acuan

berdasarkan standar IEC dan CIGRE.

3. Dalam penelitian ini menggunakan model arrester IEEE, Micaela dan

Karbalaye

4. Dalam penelitian ini disimulasikan dengan menggunakan software ATPDraw

v5.6


5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fenomena petir

Proses awal terjadi petir disebabkan karena adanya awan bermuatan di atas

bumi. Pembentukan awan bermuatan disebabkan karena adanya kelembaban udara

dan adanya gerakan udara keatas (up draft). Kelembaban udara timbul oleh

pengaruh sinar matahari yang kemudian akan menyebabkan penguapan air dan uap

air tersebut akan naik karena gerakan up draft. Proses up draft yang terjadi terus

menerus akan membentuk awan bermuatan seperti Gambar 2.1 berikut :

Gambar 2.1. Sambaran petir dari awan ke bumi

Setelah timbul awan bermuatan, selanjutnya kristal-kristal es yang terdapat

pada awan bermuatan tersebut saat terkena angin akan mengalami gesekan

sehingga muatan pada kristal es tidak menjadi netral seperti sebelumnya, maka pada

awan tersebut terdapat muatan positif (+) dan negatif (-). Muatan positif pada awan

berkumpul dibagian atas awan, sedangkan muatan negatif berada dibagian bawah

awan. Permukaan bumi dianggap memiliki muatan positif sehingga muatan-muatan

negatif yang berada di awan akan tertarik menuju muatan positif yang berada di


6

bumi. Saat terjadi proses pengaliran muatan dari awan ke bumi ini yang kemudian

disebut sebagai petir. Sambaran petir terdiri dari beberapa macam jenis [6]:

1. Sambaran langsung terjadi saat petir menyambar secara langsung peralatan

dalam gardu induk. Sambaran langsung menyebabkan tegangan lebih

(overvoltage) yang sangat tinggi.

2. Sambaran induksi terjadi saat sambaran petir ke tanah yang dekat dengan

peralatan sehingga timbul tegangan lebih dan gelombang berjalan di tempat

terjadinya sambaran.

3. Sambaran dekat adalah gelombang berjalan yang datang menuju gardu induk

dimana hanya berjarak beberapa kilometer dari titik sambaran ke gardu induk.

2.2 Tegangan lebih surja petir

Tegangan lebih merupakan tegangan yang melewati batas rating dasar

peralatan atau tingkat isolasi dasar peralatan serta hanya dapat ditahan oleh sistem

pada waktu yang terbatas. Tegangan lebih akibat petir disebut sebagai tegangan

lebih luar atau natural overvoltage karena petir adalah peristiwa alamiah yang tidak

dapat dikendalikan oleh manusia [7].

Saat terjadi sambaran petir pada sebuah saluran transmisi maka akan timbul

kenaikan tegangan pada jaringan dan tegangan lebih surja kemudian akan

merambat ke ujung jaringan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2 berikut [8]:


7

Gambar 2.2 Tegangan surja akibat sambaran petir

Surja petir merupakan tegangan lebih disebabkan oleh petir. Pada saat gardu

induk mengalami tegangan lebih akibat surja petir, maka isolasi peralatan gardu

akan mengalami kerusakan. Sehingga diperlukan peralatan pelindung agar

tegangan surja yang tiba di gardu induk tidak melebihi kekuatan isolasi pada

peralatan gardu [8].

Tegangan lebih dari sambaran petir yang timbul tinggi sekali, sehingga

hampir tidak mungkin mengisolasikan peralatan sistem terhadap tegangan tersebut.

Karena itu untuk pengamanan terhadap sambaran petir dipakailah kawat tanah dan

tahanan tanah yang serendah mungkin yang tidak boleh lebih dari 5 ohm. Serta

digunakan arrester untuk melindungi gardu induk dari gelombang merambat.

Peralatan-peralatan sistem harus mempunyai ketahanan isolasi yang cukup, sesuai

dengan sistem pengamanannya [6].

Pada keadaan tegangan jaringan normal, arrester berfungsi sebagai isolasi.

Namun, saat tiba surja petir pada arester, maka arester akan berubah menjadi

konduktor yang mengalirkan muatan surja petir tersebut ke tanah [8].


8

2.3 Tegangan impuls

Tegangan impuls adalah tegangan yang naik dalam waktu singkat sekali

kemudian disusul dengan penurunan yang relatif lambat menuju nol. Ada tiga

bentuk tegangan impuls yang mungkin menerpa sistem tenaga listrik yaitu tegangan

impuls petir yang disebabkan oleh sambaran petir, tegangan impuls hubung buka

yang disebabkan oleh adanya operasi hubung-buka dan tegangan impuls petir

terpotong seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3 berikut [9] :

Gambar 2.3 Jenis tegangan impuls

Tegangan impuls didefinisikan sebagai suatu gelombang yang berbentuk

eksponensial ganda yang dapat dinyatakan dengan persamaan 2.1 :

V = Vo (e-at

– e-bt ) ........................................... (2.1)

Dari Persamaan dapat dilihat bahwa bentuk gelombang impuls ditentukan oleh

konstanta a dan b, sedangkan nilai konstanta a dan b ini ditentukan oleh nilai komponen

rangkaian [7].

Definisi bentuk gelombang impuls [7]:

1. Bentuk dan waktu gelombang impuls dapat diatur dengan mengubah nilai

komponen rangkaian generator impuls.

2. Nilai puncak (peak value) merupakan nilai maksimum gelombang impuls.


9

3. Muka gelombang (wave front) didefinisikan sebagai bagian gelombang yang

dimulai dari titik nol sampai titik puncak. Waktu muka (Tf) adalah waktu yang

dimulai dari titik nol sampai titik puncak gelombang.

4. Ekor gelombang (wave tail) didefinisikan sebagai bagian gelombang yang

dimulai dari titik puncak sampai akhir gelombang. Waktu ekor (Tt) adalah waktu

yang dimulai dari titik nol sampai setengah puncak pada ekor gelombang.

Penelitian menunjukkan bahwa pada tegangan impuls yang disebabkan oleh

sambaran petir maupun yang disebabkan oleh proses hubung buka, waktu untuk

mencapai puncak gelombang dan waktu penurunan tegangan sangat bervariasi

sehingga untuk pengujian perlu ditetapkan bentuk standar tegangan impuls. [9]

Suatu tegangan impuls dinyatakan dengan tiga besaran yaitu tegangan

puncaknya (Vmaks), waktu muka (Tf), dan waktu ekor (Tt). Menurut IEC waktu

muka dan waktu ekor untuk tegangan impuls petir adalah Tf x Tt = 1,2 x 50 µs.

Gambar tegangan impuls petir berdasarkan standar IEC dapat dilihat pada Gambar

2.4 berikut :

Gambar 2.4 Tegangan impuls petir berdasarkan standar IEC


10

Waktu muka dan waktu ekor yang dihasilkan tidak selalu tepat seperti yang

diinginkan. Misalnya, untuk tegangan impuls petir berdasarkan standar IEC,

penyimpangan waktu muka (Tf) yang ditolerir adalah ±30%, sedang penyimpangan

waktu ekor (Tt) yang ditolerir adalah ±20%. Untuk tegangan impuls hubung buka,

penyimpangan waktu muka (Tf) yang ditolerir adalah ±20%, sedang penyimpangan

waktu ekor (Tt) yang ditolerir adalah ±60%. Dengan demikian, waktu muka (Tf)

dan waktu ekor (Tt) berdasarkan standar IEC dapat dituliskan sebagai berikut :

Tegangan impuls petir : Tf x Tt = (1,2 ± 30 %) x (50 ± 20 %) µs

Tegangan impuls hubung buka : Tf x Tt = (250 ± 20 %) x (2500 ± 60 %) µs

Standar bentuk gelombang impuls petir yang dipakai oleh beberapa negara

ditunjukkan pada Tabel 2.1:

Tabel 2.1 Standar bentuk tegangan impuls petir [7]

Tipe Tf x Tt

Jepang 1 x 40 µs

Jerman dan Inggris 1 x 50 µs

Amerika 1,5 x 40 µs

IEC 1,2 x 50 µs

CIGRE 3,3 x 77,5 µs

Nilai toleransi waktu muka dan waktu ekor gelombang untuk standar Jepang

adalah 0,5 – 2 μs dan 35 – 50 μs, standar Inggris 0,5 – 1,5 μs dan 40 – 60 μs,

sedangkan untuk standar Amerika adalah 1,0 – 2,0 μs dan 30 – 50 μs seperti

ditunjukkan pada Gambar 3. Dari Gambar 3 dapat dilihat bahwa standar IEC

merupakan kompromi antara standar-standar tegangan impuls berbagai negara yang

ditunjukkan pada Gambar 2.5 berikut [7] :


11

Gambar 2.5 Standar bentuk gelombang tegangan impuls petir [7]

2.4 Arrester

Salah satu usaha memperkecil terjadinya gangguan adalah memasang arrester

untuk mencegah kerusakan pada peralatan akibat sambaran petir. Arester adalah

peralatan pengaman instalasi dari gangguan tegangan lebih akibat sambaran petir

(Lightning Surge) maupun oleh surja hubung (switching surge) [10].

Ketika terjadi beberapa arus petir yang melewati arrester, maka arrester

mempunyai karakteristik yang dibatasi oleh tegangan (voltage limiting).

Karakteristik dari pembatas tegangan tersebut merupakan tanda bahwa harga

tegangan terminal mampu ditahan oleh arrester saat menyalurkan arus tertentu.

Arrester juga memiliki batasan termis yang artinya arrester mampu melewatkan

arus sambaran petir dalam durasi lama dan berulang. Berikut ditunjukkan gambar

rangkaian arrester yang ada di Gardu Induk 150 kV Galang.


12

Gambar 2.6 Arrester

Sebagai satu peralatan pengaman yang ada di gardu induk, arrester juga

memiliki kontruksi serta jenis-jenis arrester yang sifatnya tahan terhadap gangguan

petir guna melindungi beberapa komponen vital yang ada di gardu induk seperti

melindungi transformator yang dipasang pada gardu induk.

Berikut ini adalah kontruksi serta jenis-jenis arrester yang ada di gardu induk:

2.4.1 Konstruksi arrester

Arrester mempunyai komponen utama yang terbuat dari zinc oxide atau yang

bisa disebut komponen aktif. Komponen aktif yang terbuat dari zinc oxide ini

berbentuk seperti keping blok dan tersusun didalam housing yang mana terbuat dari

porselen. Housing selain sebagai penyangga juga memiliki fungsi mengisolasi

antara bagian bertegangan dengan tanah pada saat arrester beroperasi. Bagian

bagian dari arrester dapat dilihat dari Gambar 2.7 dibawah ini [11] :


13

Gambar 2.7 Konstruksi arrester [11]

Arrester memiliki katup pressure relief di kedua ujungnya. Katup pressure

relief ini memiliki fungsi melepas tekanan internal yang berlebih ketika arrester

dilalui arus surja. Selain itu kontruksi lain dari arrester terdiri dari struktur

penyangga, grading ring arrester pada transformator, grounding, dan juga alat

monitoring berupa milimmeter dan counter yang akan dijelaskan sebagai berikut :

1. Varistor

Komponen ini terdiri dari kolom varistor Zinc Oxide (ZnO). Zinc Oxide

(ZnO) ini dicetak dalam bentuk silinder yang memiliki diameter keping tergantung

pada nilai discharge arus. Silinder tersebut terbuat dari material aluminium yang

memiliki fungsi sebagai pendingin. Pada arrester kelas distribusi, nilai diameter

keping bervariasi dari 30 mm hingga 100 mm untuk arrester dengan tipe HV/EHV.

Selain itu, setiap keping memiliki tinggi bervariasi dari 20 hingga 45 mm. Pada

Gambar 2.8 ditunjukkan kompoen aktif metal oxide varistor pada arrester sebagai

berikut :


14

Gambar 2.8 Varistor [11]

Setiap keping ZnO pada saat dilewati arus surja nilai residual voltage

bergantung pada diameter keping tersebut. Ketika keping memiliki diameter 32

mm, maka nilai residual voltagenya sebesar 450 V/ mm, sementara jika diameter

memiliki nilai 70 mm maka nilai residual voltage menurun menjadi 280 V/mm.

Artinya pada satu keping ZnO dengan diameter 70 mm dan tinggi 45 mm terdapat

kemampuan residual voltage sebesar 12.5 kV. Apabila nilai residual voltage yang

diinginkan sebesar 823 kV, maka diperlukan 66 keping ZnO tersusun ke atas.

2. Housing arrester

Dalam sangkar rod terdapat tumpukan keping ZnO yang pada umumnya

terbuat dari fiber glass reinforced plastic (FRP). Pada kedua ujung kolom active

part, compression spring dipasang untuk memastikan susunan keping ZnO yang

memiliki ketahanan mekanis. Sementara kompartemen housing tersebut terbuat

dari porselen maupun polymer. Kemudian alumunium flange direkatkan pada

kedua ujung housing dengan menggunakan semen. Gambar 2.9 dibawah ini

merupakan gambar dari housing dan terminal arrester secara umum.


15

Gambar 2.9 Housing arrester [11]

3. Sealing dan pressure relief systems

Letak posisi dari sealing ring dan pressure relief system dipasang pada kedua

ujung arrester. Sealing ring tersebut terbuat dari material sintetis sementara pressure

relief system terbuat dari steel/ nikel. Sebagai katup pelepasan tekanan internal,

pressure relief system bekerja pada saat arrester mengalirkan arus sambaran petir

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10 berikut :

Gambar 2.10 Sealing dan pressure relief system


16

4. Grading ring

Pada ketinggian lebih besar dari 1.5 meter atau pada arrester yang dipasang

secara bertingkat diperlukan adanya grading ring. Fungsi dari grading ring itu

sendiri sebagai kontrol distribusi medan elektris 15 sepanjang permukaan arrester.

Posisi medan elektris tersebut memiliki posisi yang lebih tinggi pada bagian yang

dekat dengan tegangan, sehingga stress active part jauh lebih tinggi dibandingkan

pada posisi di bawahnya. Stress ini dapat menyebabkan degradasi pada komponen

active part. Pada posisi ukuran grading ring perlu mempertimbangkan jarak antar

fasa sehingga jarak aman antar konduktor harus sama dengan jarak antar grading

ring antar fasa dari posisi arrester. Gambar 2.11 menunjukkan susunan dua arrester

tegangan tinggi dengan grading ring.

Gambar 2.11 Arrester tegangan tinggi dengan grading ring

5. Peralatan monitoring dan isolator dudukan arrester

Pada peralatan monitoring, arrester dilengkapi dengan discharge counter serta

milmimeter (mA). Kawat pentanahan dilewatkan dahulu pada peralatan monitoring

sebelum dimonitoring. Maka, pada kedua ujung peralatan monitor maupun pada

dudukan arester, isolator dudukan perlu dipasang baik, agar ketika arus yang


17

melewati arrester hanya melewati kawat pentanahan. Gambar 2.12 menunjukkan

isolator dudukan yang ada pada arrester.

Gambar 2.12 Isolator arrester

Struktur penyangga arrester letak posisi arrester pada posisi tertentu dengan

ketinggian tertentu dari permukaan tanah diperlukan adanya struktur penyangga

sebagai penahan dari arrester tersebut. Diharapkan dengan adanya struktur

penyangga tersebut arrester semakin kuat dan kokoh. Gambar 2.13 menunjukkan

penyangga yang berada di gardu induk.

Gambar 2.13 Struktur penyangga arrester


18

2.4.2 Jenis-jenis arrester

Sebagai peralatan proteksi pada jaringan tinggi gardu induk, arrester

memiliki bermacam-macam jenis sesuai dengan prinsip kerja masing-masing

arrester. Jenis arrester yang biasa dipasang pada gardu induk, yaitu :

1. Arester jenis Ekspulsi (expulsion type)

Arrester ini pada prinsipnya adalah apabila terjadi gangguan tegangan lebih

(over voltage) sampai pada titik terminal arrester, maka hal yang akan terjadi adalah

pada serat dan sela percik batang yang berada diluar terjadi spark over serta terjadi

sela percik pada tabung bagian dalam. Apabila terjadi sambaran petir pada terminal

arrester, maka terjadi percikan pada kedua sela sehingga muatan listrik dapat

langsung dibumikan. Ketika pada posisi tegangan tertentu arrester bersifat

konduktor dan kemudian akan mengalir discharger current tegangan lebih.

Kemudian apabila tegangan lebih hilang, maka akan mengalirkan arus (flow

current) dari tegangan sistem. Kemudian akan terjadi pemanasan akibat

mengalirnya arus pada tabung arrester yang membangkitkan gas dari dinding fiber

akibat tekanan udara dalam tabung naik dan gas keluar. Berikut adalah arrester jenis

ekspulsi pada jaringan tegangan menengah yang ditunjukkan pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Arrester jenis ekspulsi (expulsion type)


19

Pada arrester jenis ekspulsi ini udara keluar melalui gas tabung ventilasi dari

tabung arrester. Pada kejadian ini arus (flow current) akan diputus kemudian

arrester akan bertindak sebagai isolator. Jenis arrester ini terbagi menjadi dua jenis,

yaitu tipe transmisi yang digunakan untuk proteksi saluran transmisi agar dapat

mengurangi besar tegangan surja petir yang masuk ke gardu induk dan tipe

distribusi yang digunakan untuk proteksi jaringan distribusi agar dapat mengurangi

besarnya tegangan surja petir menuju beban. Jadi arrester ini dapat digunakan untuk

melindungi transformator distribusi bertegangan 3-15 kV, namun belum optimal

untuk melindungi transformator daya.

2. Jenis Katup (valve type)

Arrester jenis katup ini memiliki bentuk yang lebih besar dari tipe ekspulsi

seta memiliki harga yang lebih mahal. Pada arrester ini terdiri dari beberapa sela

percik yang dihubungkan secara seri serta memiliki elemen tahanan yang

mempunyai karakteristik tak linier. Sifat khusus dari tahanan ini yaitu rendah saat

dialiri arus besar serta tahanan akan berubah menjadi besar saat dialiri arus kecil.

Arrester ini memiliki tahanan yang terbuat dari bahan sillicon carbid (SiC). Sela

percik dan tahanan tak linier ditempatkan dalam tabung isolasi tertutup sehingga

kerja dari arrester ini tidak dipengaruhi oleh keadaan udara sekitar. Sistem kerjanya

yaitu dalam kondisi normal bertindak sebagai isolator. Bila ada gangguan tegangan

lebih pada arrester akan terjadi spark over pada gap seri. Pada saat itu, discharger

current berupa tahanan non linier. Jika tegangan terminal semakin besar maka

tahanannya juga akan semakin rendah. Maka tegangan jepitan antar arrester tetap

ada harga-harga yang tidak membahayakan pada discharger current yang cukup

besar. Setelah tegangan turun atau mengecil, tahanan valve element naik. Oleh


20

valve element arus volt current makin kecil, pada akhirnya melewati titik nol

perjalanan arus. Gap seri berfungsi sebagai tempat terjadinya discharger current,

sedangkan valve element berfungsi sebagai pengatur besarnya discharger current

dan akhirnya dapat memutuskan flow current oleh gap seri bersama dengan valve

element. Maka ketika terjadi putusnya flow current arrester akan kembali sebagai

isolator. Gambar arrester jenis katup ditunjukkan pada Gambar 2.15

Gambar 2.15 Arrester jenis katup (valve type)

Sementara arrester ini berdasarkan material jenis tahanan katub/varistor

(valve resistor) dibedakan menjadi dua jenis, yaitu arrester dengan material jenis

zinc oxide (ZnO) dan juga arrester dengan material jenis silicon carbid (SiC).

a. Arrester zinc oxide (ZnO)

Arrester jenis seng oksida adalah satu jenis arrester yang terdiri tanpa sela seri

dan terdiri satu atau lebih unit yang kedap udara yang didalamnya berisikan blok-

blok ZnO (zinc oxide) sebagai elemen aktif tahanan katup (valve resistor) [15].

Arrester jenis zinc oxide dapat dilihat pada Gambar 2.16.


21

Gambar 2.16 Arester jenis zinc oxide dengan elemen aktif [12]

b. Jenis Sillicon Carbid (SiC)

Arrester Jenis Silicon Carbid (SiC) terdiri beberapa celah (spark gaps) yang

dipasang secara seri dengan elemen resistor SiC. Jenis arrester ini terhubung pada

konduktor fasa dan grounding. Pada kondisi tegangan sistem beroperasi normal,

celah (spark gap) antar resistor material Silicon Carbide (SiC) tidak melakukan

pemisahan konduktor bertegangan tinggi dari grounding. Ketika tegangan lebih

yang terjadi dari sambaran petir secara langsung atau akibat hubung singkat serta

berbahaya bagi isolasi peralatan proteksi tegangan lebih, maka celah (spark gap)

akan bekerja dengan menyalurkan tegangan lebih melalui grounding. Apabila

tegangan melalui resistor non linear (NLR) dua kali lipat, maka arus akan

meningkat kira-kira menjadi 10 kali. Jadi dengan adanya multiple spark gap, laju

pemulihan tegangan yang cukup tinggi dapat ditahan melalui arrester. Kelebihan

jenis ini memiliki celah (gaps) yang cukup jauh antar material. Jadi nilai tegangan,

frekuensi serta daya selama operasi normal dapat diabaikan. Jadi, ketika terjadi

aliran arus bocor antara terminal penghantar dan grounding dapat diminimalisir

oleh arrester jenis Sillicon Carbid ini.


22

Sementara arrester ini berdasarkan pemasangannya dibagi dalam tiga jenis :

jenis gardu, jenis saluran, dan arrester untuk melindungi mesin – mesin berputar

[13].

a. Arrester katup jenis gardu

Arrester ini umumnya dipakai untuk melindungi alat – alat yang mahal pada

rangkaian – rangkaian mulai dari 2.400 volt sampai 287 kV dan lebih tinggi.

b. Arrester katup jenis saluran

Arrester jenis ini lebih murah dari arrester gardu induk. Kata “saluran” disini

bukanlah berarti untuk perlindungan saluran transmisi. Seperti arrester jenis gardu,

arrester jenis saluran ini dipakai pada gardu induk untuk melindungi peralatan yang

kurang penting. Arrester jenis saluran ini dipakai pada sistem dengan tegangan 15

kV sampai 69 kV.

c. Arrester katup jenis Gardu untuk mesin – mesin

Arrester jenis gardu ini khusus untuk melindungi mesin – mesin berputar.

Pemakaiannya untuk tegangan 2,4 kV sampai 15 kV.

d. Arrester katup jenis distribusi untuk mesin – mesin

Arrester jenis distribusi ini khusus untuk melindungi mesin – mesin berputar

dan juga melindungi transformator dengan pendingin udara tanpa minyak. Arrester

jenis ini dipakai pada perlatan dengan tegangan 120 volt sampai 750 volt [13].

2.4.3 Pemilihan Arrester

Dalam pemilihan jenis arrester yang sesuai untuk suatu perlindungan tertentu,

beberapa faktor harus diperhatikan adalah [13]:

1. Kebutuhan perlindungan


23

Kebutuhan perlindungan berhubungan dengan kekuatan isolasi peralatan

yang harus dilindungi dan karakteristik impuls dari arrester.

2. Tegangan sistem

Tegangan sistem adalah tegangan pada terminal arrester.

3. Arus hubung singkat

Arus hubung singkat sistem ini hanya diperlukan pada arrester jenis ekspulsi.

4. Jenis arrester

Jenis arrester berdasarkan pemakaiannya yaitu : jenis arrester gardu, jenis

saluran, atau jenis distribusi.

4. Faktor kondisi luar

Faktor kindisi luar apakah normal atau tidak normal (200 meter atau lebih di

atas permukaan laut), temperatur atau kelembapan yang tinggi serta pengotoran.

5. Faktor ekonomi

Faktor ini adalah perbandingan antara biaya pemeliharaan dan kerusakan bila

tidak ada arrester atau dipasang arrester yang lebih rendah mutunya.

Untuk tegangan 69 kV dan lebih tinggi dipakai jenis gardu, sedangkan untuk

tegangan 23 kV sampai 69 kV salah satu

2.4.4 Tegangan pengenal arrester

Untuk mencari besar nilai tegangan pengenal diperlukan untuk mengetahui

tegangan tertinggi sistem dan koefisien pentanahan. Sistem yang diketanahkan

secara efektif melalui arrester. Sehingga diperoleh nilai tegangan pengenal arrester

yang ditunjukkan pada persamaan 2.2 berikut [13] :

Er = 𝛽 𝛼 Um ................................................... (2.2)

dimana :


24

𝐸𝑟 = Tegangan dasar arrester (kV)

𝛼 = Koefisien pembumian

𝛽 = Toleransi guna memperhitungkan fluktuasi tegangan

𝑈𝑚 = Tegangan sistem maksimum (kV)

2.4.5 Arus pelepasan nominal

Arus pelepasan nominal adalah arus dengan harga puncak dan bentuk

gelombang tertentu yang digunakan untuk menentukan kelas dari arester yang

sesuai dengan kemampuan arus dan karakteristik pelindungnya. Menurut standar

Inggris/Eropa (IEC) durasi arus pelepasan nominal arrester bekerja adalah 8 µs / 20

µs dan menurut standar Amerika adalah 10 μs / 20 μs dengan kelas 10 kA, 2.5 kA

dan 1.5 kA. Berdasarkan spesifikasi level arus nominal discharge current dan

tegangan sambarannya arrester dibagi ke dalam empat kelas, yaitu:

a. Kelas arus 10 kA, untuk perlindungan gardu induk yang besar dengan frekuensi

sambaran petir yang cukup tinggi dengan tegangan sistem diatas 70 kV.

b. Kelas arus 5 kA, untuk tegangan sistem dibawah 70 kV

c. Kelas arus 2.5 kA, untuk gardu-gardu kecil dengan tegangan sistem dibawah 22

kV, dimana pemakaian kelas 5 kA tidak lagi ekonomis.

d. Kelas arus 1.5 kA, untuk melindungi tranformator kecil

2.4.6 Karakteristik arrester

Untuk gelombang berjalan yang datang pada sebuah transformator, arus

pelepasan dalam arester ditentukan oleh tegangan maksimum yang di teruskan oleh

kawat (isolasinya), oleh impedansi surja daripada kawat, dan oleh karakteristik dari

arrester yang ditunjukkan pada Gambar 2.17:


25

iA = Arus Surja

iN = Arus Susulan

V = Tegangan Dasar

Va = Tegangan Gagal Sela

Vp = Tegangan Sisa

a = Arus Menaik

b = Arus Menurun

1, 2 = Tahanan Linear

3 = Tahanan Tak Linear

Gambar 2.17 Karakteristik arus tegangan [14]

Untuk mencari rating arrester digunakan persamaan 2.3 berikut [14] :

𝐼𝑎 =2𝑉−𝑉𝑎

𝑍 ............................................. (2.3)

dimana :

Ia = Arus pelepasan arester (kA)

V = Tegangan surja yang datang (kV)

Va = Tegangan terminal arester (kV)

Z = Impedansi surja kawat transmisi (Ω)

Besarnya impedansi surja hantaran udara digunakan persamaan 2.4 :

𝑍 = √𝐿

𝐶= 60 ln 2

ℎ

𝑟𝑜ℎ𝑚 ................................. (2.4)

dimana :

Z = Impedansi surja kawat transmisi (Ω)

h = Tinggi menara (meter)

r = Jarak kawat antar menara (meter)

besar impedansi surja untuk kawat udara = 400 – 600 ohmdan untuk kabel=

50 –60 ohm [13].


26

Tegangan kerja arrester akan naik dengan naiknya arus pelepasan, tetapi

kenaikan ini sangat dibatasi oleh tahanan linear dari arrester .

𝑉𝑡 = 𝑉𝑎 + 2𝑑𝑣

𝑑𝑡

𝐿

1000 , jadi

𝑉𝑎 = 𝑉𝑡 − 2𝑑𝑣

𝑑𝑡

𝐿

1000 [14] ............................................ (2.5)

dimana :

Va = Tegangan pelepasan arester (kV)

Vt = Tegangan maksimum (kV)

𝑑𝑣

𝑑𝑡 = Kecuraman gelombang (kV/ s)

L = Jarak arester dan ujung kawat (ft)

2.5 Menara transmisi

Menara transmisi digunakan untuk menopang kawat – kawat penghantar pada

sebuah saluran transmisi. Saluran tegangan tinggi maupun ekstra tinggi

menggunakan menara yang terbuat dari baja. Pada Gambar 2.18 diperlihatkan

beberapa bentuk menara baja dan konfigurasi penghantar saluran transmisi.

(a) Menara jenis A (b) Menara jenis B (c) Menara jenis C

saluran ganda konfigurasi delta konfigurasi horizontal

Gambar 2.18 Bentuk menara dan konfigurasi penghantar

transmisi hantaran udara [16]


27

Menara yang digunakan adalah menara jenis C konfigurasi horizontal dengan

impedansi surja menara dihitung menurut rumus-rumus Sargent dan Daveniza[17]:

Gambar 2.19 Menara jenis C [13]

Nilai impedansi surja menara jenis C diperoleh menggunakan rumus 2.6 :

𝑍𝑡 = [2(ℎ2+𝑟2)

𝑟2 ]............................................ ( 2.6)

dimana :

Zt = Impdansi surja menara (Ω)

h = Tinggi menara (meter)

r = Jarak kawat antar menara (meter)

Nilai impedansi surja lengan menara diperoleh menggunakan rumus 2.7 :

𝑍 = 60 ln2ℎ1

4𝑟 ………………………….. (2.7)

dimana :

h = tinggi menara transmisi

r = jari – jari lengan menara

Nilai tahanan pentanahan menara diperoleh mengunakan rumus 2.8 [19]:

𝑅 =𝜌

2𝜋𝑙(𝑙𝑛

2𝑙

√212.𝑎3.𝑟

4) 𝑜ℎ𝑚 ………………………... (2.8)

dimana :


28

𝜌= resistivitas tanah, ohm-meter

l = panjang elektroda, meter

a = kedalaman elektroda, meter

r = jari – jari konduktor, meter

Nilai permitivitas tanah bergantung pada komposisi tanah dan faktor lain

yang mempengaruhinya, antara lain kandungan garam mineral, kandungan air,

besar butiran tanah, dan suhu tanah. Pengelompokan tahanan jenis tanah dari

berbagai jenis tanah bergantung pada beberapa hal antara lain pengaruh temperatur,

kelembaban, kandungan kimia dan sebagainya. Berdasarkan Persyaratan Umum

Instalasi Listrik 2000 (PUIL2000) tahanan jenis dari bermacam-macam tanah dapat

dilihat dalam Tabel 2.2 berikut [20]:

Tabel 2.2 Tahanan jenis tanah

Jenis Tanah Tahanan Jenis Tanah (Ω-m)

Tanah rawa 30

Tanah liat 100

Pasir basah 200

Kerikil basah 500

Pasir dan kerikil kering 1000

Tanah berbatu 3000

2.6 Gardu induk

Tegangan yang dibangkitkan dari generator terbatas dalam orde belasan

kilovolt, sedangkan transmisi membutuhkan tegangan dalam orde puluhan sampai

orde ratusan kilovolt, untuk menaikkan tegangan diperlukan transformator daya

step up. Tegangan transmisi dalam puluhan sampai ratusan kilovolt, sedangkan


29

konsumen membutuhkan sampai dua puluhan kilovolt, sehingga di antara transmisi

dan konsumen di butuhkan transformator daya stepdown. Semua perlengkapan

yang terpasang di sisi sekunder dan primer ini harus mampu memikul tegangan

tinggi. Transformator daya beserta perlengkapannya yang disebut sebagai gardu

induk diperlihatkan pada Gambar 2.20

Gambar 2.20 Gardu induk

Dilihat dari jenis transformator daya yang terpasang, gardu induk dibagi atas

gardu induk step up dan gardu induk step down. Gardu induk step up adalah gardu

induk penaik tegangan dimana tegangan yang dihasilkan dari pembangkit kemudian

dinaikkan menjadi tegangan yang lebih tinggi yang kemudian akan disalurkan

menuju saluran transmisi. Gardu induk step down merupakan gardu induk penurun

tegangan, dimana tegangan yang disalurkan dari saluran transmisi akan diturunkan

tegangannya kemudian akan didistribusikan ke gardu distribusi. Gardu induk dapat

juga dibagi atas lokasi instalasinya, yaitu gardu induk pasangan dalam dimana

setiap peralatan tegangan tinggi terpasang di dalam dan gardu induk pasangan luar

dimana setiap peralatan tegangan tinggi terpasang di luar ruangan.


30

Untuk membuat pemodelan dari sebuah saluran transmisi dan gardu induk

maka diperlukan mengetahui diagram segaris terlebih dahulu. Pada Gambar 2.21

dibawah ini menunjukkan diagram segaris sederhana dari sebuah arrester :

Gambar 2.21 Diagram segaris arrester

dimana :

DS = Saklar pemisah, berfungsi untuk memutus dan menutup rangkaian

CB = Circuit Breaker, berfungsi untuk memutuskan dan menutup jaringan tanpa

menyebabkan kerusakan pada pemutus daya.

LA = Lightning arrester, berfungsi sebagai pelindungsehingga tegangan lebih surja

petir tidak melebihi batas isolasi.

T = Transformator

2.7 Teori pantulan berulang untuk menentukan jarak maksismum arester

dan transformator

Jarak maksimum antara arester dan transformator dapat ditentukan secara

pendekatan dengan menggunakan teori pantulan berulang [13].Untuk menentukan

jarak maksimum arester dan transformator yang dilindungi yang dihubungkan

langsung dengan saluran udara dianggap sebagai jepitan terbuka seperti Gambar

2.22 :

CB DS

CB DS

LA


31

Gambar 2.22 Skema jarak transformator dan arester dengan jarak S [13]

Perlindungan yang baik diperoleh bila arester ditempatkan sedekat mungkin pada

jepitan transformator. Tetapi, dalam praktek arester itu harus ditempatkan dengan

jarak S dari transformator yang dilindungi. Karena itu, jarak tersebut ditentukan

agar perlindungan dapat berlangsung dengan baik. dimana:

Ea = Tegangan percik arester

Ep = Tegangan pada jepitan transformator

A = de/ dt = kecuraman gelombang datang, dan dianggap konstan

S = Jarak antara arester dengan transformator

v = kecepatan merambat gelombang

Apabila transformator dianggap jepitan terbuka, yaitu keadaan yang paling

berbahaya, apabila gelombang mencapai transformator akan terjadi pantulan total,

dan gelombang ini kembali ke kawat saluran dengan polaritas yang sama, waktu

yang dibutuhkan oleh gelombang untuk merambat kembali ke arester 2 S/v. Bila

arester mulai memercik maka tegangan pada jepitan arester adalah:

Kawat Tanah

S

Arrester Ep

TRANSFORMATOR


32

Ea = At + A(t – 2 S/ v)

= 2 At – 2 A S/v ….…………………. (2.9)

Bila waktu percik arester tso, dihitung mulai gelombang itu pertama kali sampai

pada arester, maka dari persamaan diatas menjadi:

𝑡𝑠𝑜 =𝐸𝑎+2𝐴𝑠/𝑣

2𝐴 ..……………………. (2.10)

Setelah terjadi percikan maka arester berlaku sebagai jepitan hubung singkat, dan

menghasilkan gelombang sebesar:

- A(t - tso) ……………………… (2.11)

Gelombang negatif ini akan merambat ke transformator, dan setelah pantulan

pertama pada transformator terjadi, jumlah tegangan pada transformator menjadi:

Ep = 2 At – 2 A(t- tso) = 2 A tso

Ep = 2 𝐴𝐸𝑎 + 2 A s/v

2 𝐴

𝐸𝑝 = 𝐸𝑎 + 2𝐴 𝑠/𝑣………………………….. (2.12)

Harga maksimum Ep = 2 Ea.

Bila tegangan tembus isolator transformator = Ep, maka Ep harus lebih besar dari

(Ea + 2 AS/v) agar diperoleh perlindungan yang baik. Untuk mengubah harga Ep

cukup dengan mengubah S, yaitu makin kecil S maka makin kecil pula Ep.

2.8 Isolator

Isolator berfungsi untuk mengisolasi bagian yang bertegangan dengan bagian

yang tidak bertegangan / ground, baik saat normal continous operation dan saat

terjadi surja (termasuk petir) didalam saluran transmisi.


33

Sesuai fungsinya, isolator yang baik harus memenuhi sifat :

1. Karakteristik elektrik

Isolator mempunyai ketahanan tegangan impuls petir pengenal dan tegangan

kerja, tegangan tembus minimum sesuai tegangan kerja dan merupakan bahan

isolasi yang diapit oleh logam sehingga merupakan kapasitor. Kapasitansinya

diperbesar oleh polutan maupun kelembaban udara di permukaannya. Apabila nilai

isolasi menurun akibat dari polutan maupun kerusakan pada Isolator, maka akan

tejadi kegagalan isolasi yang akhirnya dapat menimbulkan gangguan.

Berikut adalah nilai dielektrik berdasarkan jenis bahannya ditunjukkan pada

Tabel 2.3:

Tabel 2.3 Nilai dielektrik berdasarkan bahan isolator [17]

Jenis

Bahan Ɛ

Jenis

Bahan Ɛ

Ebonit 2.8 Parafin 2.1 – 2.5

Fiber 2.5 - 5 Kertas 2.0 – 2.6

Gelas 5.4 – 9 Porselin 5.7 – 6.8

Mika 2.5 – 6.6 Air 2.0 – 3.5

Minyak 2.2 – 6.6 Kayu 2.5 – 7.7

2. Karakteristik mekanik

Isolator harus mempunyai kuat mekanik guna menanggung beban tarik

konduktor penghantar maupun beban berat insulator dan konduktor penghantar.

Menurut bahannya, isolator yang digunakan pada saluran transmisi tegangan

tinggi dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:

a. Isolator Keramik

Isolator ini terbuat dari bahan porselen yang mempunyai keunggulan tidak

mudah pecah, tahan terhadap cuaca. Dalam penggunaannya insulator ini harus di

glasur. Warna glasur biasanya coklat, dengan warna lebih tua atau lebih muda. Hal


34

itu juga berlaku untuk daerah dimana glasur lebih tipis dan lebih terang, sebagai

contoh pada bagian tepi dengan radius kecil. Daerah yang di glasur harus dilingkupi

glasur halus dan mengkilat, bebas dari retak dan cacat lain. Gambar isolator keramik

dapat dilihat pada Gambar 2.23 :

Gambar 2.23 Isolator keramik

b Isolator gelas/kaca

Digunakan hanya untuk isolator jenis piring. Bagian gelas harus bebas dari

lubang atau cacat lain termasuk adanya gelembung dalam gelas kemudian warna

gelas biasanya hijau, dengan warna lebih tua atau lebih muda. Jika terjadi kerusakan

isolator gelas mudah dideteksi. Gambar Isolator gelas/kaca dapat dilihat pada

Gambar 2.24 berikut :

Gambar 2.24 Isolator gelas/kaca

Menurut pemasangannya, isolator yang digunakan pada saluran transmisi tegangan

tinggi terdiri dari :


35

1. Isolator Horizontal String

Gambar isolator horizontal string dapat ditunjukkan pada Gambar 2.25

berikut ini :

Gambar 2.25 Isolator horizontal string

2. Isolator single string

Gambar isolator single string dapat ditunjukkan pada Gambar 2.26 berikut

ini:

Gambar 2.26 Isolator single string

5. Isolator double string

Gambar isolator double string dapat ditunjukkan pada Gambar 2.27 berikut

ini :


36

Gambar 2.27 Isolator double string

2.8.1 Tegangan tembus isolator

Besaran tegangan yang timbul pada isolator transmisi tergantung pada kedua

parameter petir, yaitu puncak dan kecuraman muka gelombang petir. Tidak semua

sambaran petir dapat mengakibatkan lompatan api (flashover) pada isolator karena

juga bergantung dari besar tegangan yang timbul dan tidak melebihi tegangan

tembus pada isolator (U50%) [14].

𝑈50% = (𝐾1 + K2

𝑡0.75) 𝑋103 𝑘𝑉 ............................... (2.13)

dimana :

U50% = tegangan tembus isolator, (kV)

K1 = 0,4 W

K2 = 0,71 W

W = panjang rentengan isolator, meter

t = waktu tembus atau waktu lompatan api pada isolator, µdet

2.9 Kawat penghantar

Penghantar untuk saluran transmisi lewat udara (atas tanah) adalah kawat-

kawat, tanpa isolasi (bare, telanjang) yang padat (solid), berlilit (stranded) atau


37

berrongga (hollow) dan terbuat dari logam biasa, logam campuran (alloy) atau

logam paduan (composite) [8]. Kawat penghantar tembaga mempunyai beberapa

kelebihan dibandingkan dengan kawat penghantar aluminium, karena konduktivitas

dan kuat tariknya yang lebih tinggi. Tetapi juga memiliki kelemahan, yaitu untuk

besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dan lebih mahal dari aluminium [7].

Oleh karena itu kawat penghantar aluminium telah mulai menggantikan kawat

penghantar tembaga. Campuran aluminum (aluminium alloy) digunakan untuk

memperbesar kuat tarik dari kawat aluminium. Kawat penghantar ACSR digunakan

pada saluran-saluran transmisi tegangan tinggi, dimana jarak antara menara

berjauhan, mencapai ratusan meter, maka dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi.

Kawat penghantar aluminium, terdiri dari berbagai jenis, dengan lambang sebagai

berikut [16]:

a) AAC (All-Aluminium Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhnya

terbuat dari aluminium.

b) AAAC (All-Aluminium-Alloy Conductor), yaitu kawat penghantar yang

seluruhnya terbuat dari campuran aluminium.

c) ACSR (Aluminium Conductor, Steel-Reinforced), yaitu kawat penghantar

aluminium berinti kawat baja.

d) ACAR (Aluminium Conductor, Alloy-Reinforced), yaitu kawat penghantar

aluminium yang diperkuat dengan logam campuran.

2.10 Kawat tanah

Kawat tanah (ground wire) adalah kawat untuk melindungi kawat fasa dari

sambaran petir. Kawat tanah pada saluran transmisi ditempatkan di atas kawat-

kawat fasa. Kawat tanah umumnya menggunakan kawat baja (steel wire) karena


38

harganya lebih murah, tetapi tidaklah jarang dipakai digunakan ACSR. Awalnya

kawat tanah dimaksudkan sebagai perlindungan terhadap sambaran tidak langsung

(sambaran induksi) di sekitar kawat fasa transmisi, akan tetapi dikemudian hari dari

hasil-hasil pengalaman dan teori, penyebab utama yang menimbulkan gangguan

pada saluran transmisi adalah sambaran petir secara langsung .

2.11 Pemodelan arrester

Untuk mendapatkan performa yang lebih baik, rangkaian ekivalen dari

arrester dimodelkan sedemikian rupa agar dapat mengamankan saluran transmisi.

Terdapat 3 pemodelan arrester yaitu : pemodelan IEEE, Micaela dan Karbalaye.

2.11.1 Model IEEE

IEEE W.G 3.4.11 merekomendasikan model arrester yang diperlihatkan

pada Gambar 2.28 :

Gambar 2.28 Rangkaian ekivalen model IEEE

Karakteristik non-linear V-I model ini diperoleh dengan menggunakan dua

resistor non-linear (disebut A0 dan Al) yang dipisahkan oleh filter R-L. Untuk

lonjakan yang lambat impedansi filter sangat rendah serta A0 dan A1 terhubung

secara paralel [21].

Besarnya nilai parameter induktansi dan resistansi diperoleh menggunakan

persamaan 2.14 dan 2.15 [21]:


39

L1 = 15d/n µH ....................................... (2.14)

R1 = 65d/n Ω ....................................... (2.15)

dimana :

d = perkiraan tinggi arester (meter)

n = jumlah kolom paralel metal oxide pada arester

Induktansi Lo dalam model mewakili induktansi yang terkait dengan medan

magnet di sekitar arrester. Parameter Ro digunakan untuk menstabilkan integrasi

numerik ketika model diimplementasikan padaprogram komputer digital.

Kapasitansi C memperlihatkan kapasitansi terminal-ke-terminal arester. Besarnya

nilai-nilai parameter L0, R0 dan C diperoleh menggunakan persamaan berikut :

Lo = 0.2 d/n µH ....................................... (2.16)

Ro = 100 d/n Ω ....................................... (2.17)

C = 100 n/d µF ...................................... (2.18)

dimana :

d = tinggi arester (meter)

n = jumlah kolom parallel metal oxidepada arester

2.11.2 Model Micaela

Model ini dicetuskan oleh Micaela Caserza Magro, Marco Giannettoni dan

Paolo Pincetti dimana model ini didasarkan pada penyederhanaan model IEEE.

Terdapat perbedaan pada model ini yaitu :

1. Jangkauan tegangan diperpanjang ke seluruh level HV dan MV.

2. Terdapat rumus baru jika tidak didapatkan manufactur data tegangan

residu pada lonjakan arus 10 kA dengan kecepatan arus waktu

muka gelombang = 1 /T2 µs.


40

Rangkaian ekivalen model Micaela ditunjukkan seperti pada Gambar 2.29 :

Gambar 2.29 Rangkaian ekivalen model Micaela

Untuk menentukan rumus yang dipakai untuk mencari nilai Lo dan L1

dibuatlah suatu konstanta yaitu "K". nilai K didapat dengan menggunakan rumus

2.19 berikut [22] :

K=𝑉𝑟1

𝑇2⁄

𝑉𝑟8/20 ........................................... (2.19)

Jika nilai K<1.18 maka digunakan persamaan 2.20 dan 2.21 berikut [22]:

𝐿0 =1

12(

𝑉𝑟1𝑇2⁄

− 𝑉𝑟820⁄

𝑉𝑟1𝑇2⁄

) Vn mH .......................................... (2.20)

𝐿0 =1

4(

𝑉𝑟1𝑇2⁄

− 𝑉𝑟820⁄

𝑉𝑟1𝑇2⁄

) Vn mH ………………………….. (2.21)

dimana:

Vn = Tegangan pengenal arester (kV)

𝑉𝑟1𝑇2⁄ = Tegangan residu pada lonjakan arus 20 kA dengan bentuk

gelombang 8/20 µs (kV)

𝑉𝑟820⁄ = Tegangan residu pada lonjakan arus 10 kA dengan bentuk

gelombang 8/20 µs (kV)

Jika nilai K > 1.18 maka digunakan persamaan 2.22 dan 2.23 berikut [22] :

L1 = 0.03 Vn ............................................... (2.22)

L0 = 0.01 Vn .............................................. (2.23)


41

Dimana :


2.11.3 Model Karbalaye

Model ini dicetuskan oleh M. Karbalaye et al. [23] dimana model ini

didasarkan pada penyederhanaan model IEEE. Terdapat perbedaan pada model ini

yaitu :

1. satu buah hambatan diparalel dengan induktansi digantikan oleh satu hambatan

R (sebesar 1 MΩ) di antara terminal input.

2. satu buah hambatan diparalel dengan induktansi digantikan dengan satu

induktansi.

Rangkaian ekivalen model Karbalaye ditunjukkan seperti pada Gambar 2.30 :

Gambar 2.30 Rangkaian ekivalen model Karbalaye

Besarnya nilai parameter induktansi dan kapasitansi diperoleh

menggunakan persamaan berikut [23]:

𝐿1 =1

5(

𝑉𝑟820⁄ − 𝑉𝑠𝑠

𝑉𝑟820⁄

) 𝑉𝑛 ……..................................... (2.24)

𝐶 =1

55(

𝑉𝑟820⁄

− 𝑉𝑠𝑠

𝑉𝑟820⁄

) 𝑉𝑛 ............................................ (2.25)

dimana :



42

Vss = Tegangan residu pada lonjakan arus 500 A dengan bentuk gelombang

30/60 µs (kV)

Vr8/20 = Tegangan residu pada lonjakan arus 10 kA dengan bentuk gelombang

8/20 µs (kV)

2.12 % Error

Agar diperoleh pemodelan arrester yang paling sesuai maka digunakan

persamaan 2.26 berikut [24] :

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =𝑉𝑝𝑔−𝑉𝑝𝑛

𝑉𝑝𝑛 𝑥 100 …………………………… (2.26)

dimana :

𝑉𝑝𝑔= Tegangan puncak tiap pemodelan arrester

𝑉𝑝𝑛= Tegangan puncak pada keadaan normal

2.13 Amplitudo tegangan 3 phasa

Besarnya nilai amplitudo tegangan tiga fasa dapat dilakukan dengan

mengubah tegangan sistem 150 kVL-L(rms) menjadi tegangan puncak, dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut :

𝑉𝑝𝑢𝑛𝑐𝑎𝑘 = √2

√3× 𝑉𝐿−𝐿(𝑟𝑚𝑠) …………………………………. (2.27)

dimana :

𝑉𝑝𝑢𝑛𝑐𝑎𝑘 = Tegangan puncak

𝑉𝐿−𝐿(𝑟𝑚𝑠)= Tegangan fasa ke fasa

2.14 Software ATPDraw

Pemodelan jaringan transmisi dengan menara transmisi 150 kV, dilakukan

dengan menggunakan software ATP (Alternative Transients Program) pada

komputer. ATP termasuk salah satu program yang digunakan secara luas untuk

simulasi digital dari fenomena transien elektromagnetik, sebagaimana kejadian


43

elektromagnetik sesungguhnya pada sistem tenaga. Pada program ini pengguna

dapat merancang rangkaian elektronik dengan memilih komponen-komponen yang

telah tersedia. Beberapa penelitian yang dapat dilakukan dengan software ini

adalah:

Tegangan lebih akibat mekanisme petir dan mekanisme switching peralatan

stabilitas transien

Estimasi kualitas daya dan aplikasi elektronika daya

Unjuk kerja peralatan FACTS: STATCOM, SVC, UPFC, TCSC

Analisis harmonisa dan resonansi

Pengujian peralatan proteksi, dan lain-lain

Tampilan awal pembuatan model rangakaian baru pada ATPDraw dapat dilihat

pada Gambar 2.31 :

Gambar 2.31 Tampilan awal pembuatan model rangkaian baru pada ATPDraw

Gambar 2.31 menunjukkan halaman awal pada saat akan membuat rangkaian

baru. Tampilan awal ini muncul dengan cara pilih menu file dan klik New.

Komponen dapat dipilih dengan cara mengklik kanan pada mouse dan pilih

komponen yang dibutuhkan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.32 :


44

Gambar 2.32 Program ATP Draw dan komponennya

Gambar 2.32 menunjukkan semua komponen yang dapat dipilih pada

software ATP Draw.Komponen-komponen ini terdiri dari 12 menu komponen

utama yang dapat dipilih, mulai dari transformator, sumber, motor, sakelar, probe

dan lain-lain.


45

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan tempat penelitian

Penelitian ini akan dilakukan di Gardu Induk 150 kV Galang dengan

menggunakan perangkat lunak ATPDraw pada komputer.

3.2 Data-data penelitian

Untuk mendukung terlaksananya penelitian ini maka diperlukan berbagai

macam data peralatan yang terdapat pada gardu induk 150 kV Galang. Data

peralatan-peralatan tersebut antara lain:

1 Data menara transmisi

Berikut adalah spesifikasi menara transmisi 150 kV yang ditunjukkan pada

Gambar 3.1 :

Gambar 3.1 Spesifikasi menara transmisi 150 kV

2.75 m

0.93 m

0.93 m

0.93 m

0.93 m

44.8 m

33 m

4.5 m

4.5 m

2.8 m

3.7 m


46

2. Data kawat penghantar

Tabel 3.1 menunjukkan data kawat fasa dan kawat tanah yang digunakan pada

transmisi 150 kV Galang sebagai berikut :

Tabel 3.1 Spesifikasi penghantar

Penghantar

Luas

Penampang

(mm2 )

Diameter

(cm)

Resistansi

(ohm/km)

Reaktansi

(ohm/km)

Kawat fasa 242 2.19 0.1218 0.2971

Kawat tanah 67 1.135 0.4363 0.4063

3. Data elektroda pentanahan

Spesifikasi elektroda pentanahan yang digunakan pada saluran transmisi 150

kV Galang ditunjukkan pada Tabel 3.2 :

Tabel 3.2 Spesifikasi elektroda pentanahan

Spesifikasi Panjang (meter)

Panjang elektroda 5.5

Jari –jari 0.0127

Kedalaman elektroda 5

4. Data Isolator

Spesifikasi isolator yang digunakan pada saluran transmisi 150kV yang

ditunjukkan pada Tabel 3.3

Tabel 3.3 Spesifikasi isolator

Bahan Tipe Nilai Kapasitansi

( pF)

Jumlah

Keping

Panjang

(m)

Porselin Gantung 7.27 11 1.606

5. Data arrester

Spesifikasi arrester pada gardu induk Galang 150 kVdiperlihatkan padaTabel 3.4

Tabel 3.4 Data arrester

Tipe Tegangan

maksimum

sistem

Tegangan

nominal Panjang

Tegangan

operasi

Koefisien

pentanahan

PEXLIM

Q132-YV170 170 kV 132 kV 1.431 m 106 kV 0.8


47

Kenaikan tegangan kerja arrester dipengaruhi oleh arus pelepasan yang dibatasi

oleh tahanan non-linear maka diperlukan data karakteristik tahanan non-linear

arrester yang diperoleh dengan menggunakan dua resistor non-linear yang disebut

A0 dan A1 diperlihatkan pada Tabel 3.5 :

Tabel 3.5 Karakteristik arrester

I (A) A0 A1

V(kV) V (kV)

10 272.125 0

100 299.493 239.159

1000 326.550 264.350

2000 338.368 278.034

4000 349.875 287.675

6000 353.918 291.718

8000 363.559 297.316

10000 369.468 301.359

12000 375.066 303.225

14000 382.841 307.268

16000 388.750 309.134

18000 398.391 311.000

20000 408.343 312.866

6. Transformator daya

Data transformator daya yang digunakan pada gardu induk Galang ditunjukkan

pada Tabel 3.6 :

Tabel 3.6 Data transformator

Daya Nominal 30 MVA

Frekuensi 50 Hz

Tegangan sisi primer 150 kV

Tegangan sisi sekunder 20 kV

Short circuit 150 kV 40 kA

Short circuit 20 kV 25 kA

Short circuit impedansi 12.469 %

BIL 650 kV


48

3.3 Variabel yang diamati

Variabel-variabel yang diamati dalam penelitian ini meliputi :

1. Tegangan pada tiap ujung-ujung isolator ketika diberikan arus surja

2. Tegangan tiap fasa terminal transformator sebelum dan sesudah dipasang

arrester

3.4 Alur Penelitian

Alur penelitian yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah :

Tahap 1 : Pengumpulan data, adapun data yang dikumpulkan meliputi data menara

transmisi, isolator, arrester, dan transformator daya.

Tahap 2 : Memodelkan sumber 3 fasa, menaratransmisi, dan isolator pada

ATPDraw.

Tahap 3 : Memasukkan data sumber 3 fasa, menara transmisi, dan isolator pada

ATPDraw

Tahap 4 : Mensimulasikan tanpa menggunakan arrester dan dengan menggunakan

arrester secara bergantian.

Tahap 5 : Masukkan jenis sambaran petir langsung dan tidak langsung secara

bergantian

Tahap 6 : Masukkan standar gelombang petir IEC dan CIGRE secara bergantian

Tahap 7 : Menjalankan simulasi

Tahap 8 : Output didapatkan

Tahap 9 : Catat hasil simulasi

Tahap 10 : Apakah seluruh jenis standar gelombang sudah disimulasikan, jika

belum kembali ke Tahap 6.


49

Tahap 11 : Apakah seluruh jenis sambaran petir sudah disimulasikan, jika belum

belum kembali ke Tahap 5.

Tahap 12 : Apakah simulasi dengan menggunakan arrester sudah disimulasikan,

jika belum modelkan arrester dan transformator serta masukkan jarak arrester

dengan transformator lalu kembali ke Tahap 4.

Tahap 13 : Apakah seluruh model arrester sudah disimulasikan, jika belum

masukkan model arrester beriktunya lalu kembali ke tahap 4.

Tahap 14 : Analisa dan kesimpulan.

Berdasarkan flowchart, simulasi dan pengolahan data dapat dilihat pada Gambar

3.2 :


50

Gambar 3.2 Flowchart penelitian


51

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan dan pemodelan paramater

Sebelum dilakukan simulasi, terlebih dahulu dilakukan perhitungan pada

parameter yang akan dimasukkan pada pemodelan simulasi dan selanjutnya

dilakukan simulasi menggunakan software Alternative Transiens Program (ATP).

Adapun perhitungan parameter dalam penelitian ini adalah :

1. Perhitungan parameter menara transmisi

Perhitungan parameter menara transmisi yang akan dilakukan terdiri dari:

a. Perhitungan impedansi surja menara

Perhitungan besarnya impedansi hantaran surja menara kawat tanah dan kawat

fasa digunakan rumus 2.5 sebagai berikut :

Impedansi surja kawat tanah dengan h = 44.8 dan r = 2.75 m, mempunyai nilai

sebesar :

𝑍 = 30 𝑙𝑛 (2(44.82 + 2.752)

2.752) = 188.344 Ω

Impedansi surja kawat fasa dengan h = 44.8 dan r = 3.7 m, mempunyai nilai sebesar:

𝑍 = 30 𝑙𝑛 (2(44.82 + 3.72)

3.72) = 170.631 Ω

b. Perhitungan impedansi surja lengan menara

Impedansi surja lengan menara diperoleh menggunakan rumus 2.6 denganh =

44.8 m dan r = 0.93 m, mempunyai nilai sebesar :

𝑍 = 60 ln2ℎ1

4𝑟

= 60 ln2(44.8)

0.2325= 357.253 𝛺


52

c. Perhitungan tahanan pentanahan menara

Tahanan pentanahan pada menara diperoleh dengan menggunakan rumus 2.7

dengan l = 5.5 meter dan a = 5 meter, yang mempunyai nilai sebesar :

𝑅 =100

2𝜋 𝑥 5.5(𝑙𝑛

2 𝑥 5.5

√212.53.0.0127

4) = 4.92 𝑜ℎ𝑚

2. Perhitungan parameter pemodelan arrester

Terdapat 3 pemodelan arrester yang akan dianalisa pada mencari parameterdari

masing-masing pemodelan sebesar : pemodelan IEEE,Micaela dan Karbalaye.

a. Perhitunganparameter pemodelan IEEE

Perhitungan pada mencari parameter yang dibutuhkan menggunakan rumus 2.13

- 2.17 dengan d = 1.431 meter dan n = 1, diperoleh :

𝐿1 = 15 1.431

1= 21.465 µH

𝐿0 = 0.2 1.431

1= 0.2862 µH

𝑅1 = 65 1.431

1= 93.015 Ω

𝑅0 = 100 1.431

1= 143.1 Ω

𝐶 = 100 1

1.431= 69.881 pF

b. Perhitungan parameterpemodelan Micaela


- 2.19 dengan Vr 1/T20 = 342 kV dan Vr8/20 = 311 kV, diperoleh:

𝐿0 =1

12(

342−311

311) 132 = 1.096 µH


53

𝐿1 =1

4(

342 − 311

311) 132 = 3.289 µH

c. Perhitungan parameter pemodelanKarbalaye


dan 2.23 dengan Vr8/20 = 311 kV dan Vss= 254 kV, diperoleh:

𝐿1 =1

5(

𝑉𝑟820

−𝑉𝑠𝑠

𝑉𝑟820

) 𝑉𝑛 =1

5(

311−254

311) 132 = 4.84µH

𝐶 =1

55(

𝑉𝑟820

−𝑉𝑠𝑠

𝑉𝑟820

) 𝑉𝑛 =1

55(

311−254

311) 132 = 0.4398 pF

Setelah diperoleh parameter-parameter yang dibutuhkan maka data-data tersebut

akan dimasukkan kedalam pemodelan menggunakan software ATP dimana hasil

dari pemodelan tersebut selanjutnya dianalisa. Pemodelan yang dibuat adalah

sumber AC, menara transmisi, isolator, tahanan pentanahan, arrester dan

transformator.

3. Pemodelan sumber tiga fasa

Parameter sumber tiga fasa pada ATP Draw ditunjukkan pada Gambar 4.1

berikut :

Gambar 4.1 Pemodelan sumbertigafasa

Pada mendapatkan amplitudo tegangan tiga fasa dapat dilakukan dengan

mengubah tegangan sistem 150 kVL-L(rms) menjadi tegangan puncak, dengan

persamaan 2.25 :

𝑉𝑝𝑢𝑛𝑐𝑎𝑘 = √2

√3× 𝑉𝐿−𝐿(𝑟𝑚𝑠) = 122474 𝑉𝑜𝑙𝑡


54

4. Pemodelan saluran transmisi

Pada program ATP Draw pada pemodelan saluran transmisi menggunakan

komponen dengan nama LCC (Line Cable Constant) seperti Gambar 4.2 berikut :

Gambar 4.2 Pemodelan saluran transmisi

5. Pemodelan menara dan lengan menara

Pemodelan menara dan lengan menara menggunakan komponen

LINEZT_1dengan pemodelan seperti Gambar 4.3 :

Gambar 4.3 Pemodelan menara dan lengan menara

6. Pemodelan isolator

Isolator dalam program ATP Draw dimodelkan dengan kapasitor yang dirangkai

dengan sakelar yang pengoperasiannya diatur oleh tegangan. Pemodelan isolator

yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 4.4 :

Gambar 4.4 Pemodelan isolator


55

7. Pemodelan sumber petir

Sumber petir dimodelkan dengan komponen Heidler yang dihubungkan dengan

resistor. Gambar 4.5 menunjukkan model sumber petir pada program ATPDraw.

Gambar 4.5 Pemodelan sumber petir

8. Pemodelan transformator

Pemodelan transformator menggunakan komponen BCTRAN dengan pemodelan

seperti Gambar 4.6 :

Gambar 4.6 Pemodelan transformator

9. Pemodelan arrester

Pemodelan arrester dilakukan dengan 3 pemodelan sebesar IEEE, Micaela dan

Karbalaye seperti Gambar 4.7

(a) (b) (c)

Gambar 4.7 Pemodelan arrester (a) IEEE, (b) Micaela, dan (c) Karbalaye


56

Parameter yang sudah dimodelkan dirangkai menjadi seperti Gambar 4.8 :

Gambar 4.8 Pemodelan lengkap sistem dengan ATPDraw

4.2 Simulasi dengan kondisi normal

Simulasi dilakukan dengan memodelkan menara terdekat dari transformator

yang memiliki jarak 300 m dengan menginjeksikan arus surja dengan nilai 10 kA

dan 20 kA, waktu muka dan waktu ekor yang digunakan adalah standar IEC dan

CIGRE. Dianalisa tegangan pada isolator menara apakah mengalami flashover atau

tidak dan tegangan yang sampai pada terminal transformator sebelum dan sesudah

pemasangan arrester dengan pemodelan IEEE, Micaela dan Karbalaye.


57

Simulasi dilakukan dengan tiga kondisi yaitu kondisi normal, kondisi petir

menyambar fasa A sebelum dan sesudah dipasang arrester, dan kondisi petir

menyambar kawat tanah sebelum dan sesudah dipasang arrester

Pemodelan system dengan ATPDraw dalam keadaan normal ditunjukkan

pada Gambar 4.9 :

Gambar 4.9 Pemodelan sistem dengan ATPDraw dalam kondisi normal

Hasil dari simulasi digital dan bentuk gelombang dalam keadaan normal

diperlihatkan pada Gambar 4.10 dan 4.11 :


58

Gambar 4.10 Hasil simulasi dalam kondisi normal

Gambar 4.11 Bentuk gelombang terminal transformator dalam keadaan normal

4.3 Simulasi dengan kondisi petir menyambar salah satu fasa sebelum dan

sesudah dipasang arrester

Secara teoritis fasa yang berada paling atas adalah fasa yang paling

memungkinkan terkena sambaran petir, oleh sebab itu simulasi dilakukan dengan

kondisi petir menyambar fasa A. Simulasi dilakukan dengan memberikan arus surja

sebesar 10 dan 20 kA menggunakan standar IEC dan CIGRE dengan nilai tahanan

pentanahan 4.92 Ω sebelum dan sesudah dipasang arrester. Gambar 4.12

(f ile simulasi_keluaran_seimbang.pl4; x-v ar t) v :TRAFOA v :TRAFOB v :TRAFOC

0 5 10 15 20 25[ms]-150

-100

-50

0

50

100

150

[kV]


59

merupakan pemodelan sistem dengan ATPDraw dengan kondisi petir menyambar

fasa A sebelum dan sesudah dipasang arrester dengan 3 pemodelan.

(a) Sambaran ke fasa A tanpa dipasang arrester


60

(b) Sambaran ke fasa A dipasang arrester model IEEE

(c) Sambaran ke fasa A dipasang arrester model Micaela

Pemodelan Arrester

Pemodelan Arrester


61

(d) Sambaran ke fasa A dipasang arrester model Karbalaye

Gambar 4.12 Pemodelan sistem dengan ATPDraw dalam kondisi sambaran ke

fasa A sebelum dan sesudah dipasang arrester

Simulasi dilakukan dalam keadaan sambaran ke fasa A dengan arus surja 10 kA

standar IEC dan CIGRE diperoleh bentuk gelombang terminal transformator

sebelum dan sesudah dipasang arrester yang diperlihatkan pada Gambar 4.13

berikut :

Pemodelan Arrester


62

Gambar 4.13 Bentuk gelombang tegangan sebelum dan sesudah dipasang

arrester pada terminal transformator standar IEC dan CIGRE

Hasil simulasi selengkapnya ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut:

Tabel 4.1 Hasil simulasi sambaran langsung sebelum dan sesudah dipasang arrester

Arus

Petir

(kA)

Gelombang

Petir

tf /ttail

(µs)

Fasa

Teganga

n pada

Isolator

(kV)

Tegangan pada

Terminal

Transformator

sebelum

dipasang

Arrester (kV)

Tegangan pada terminal

Transformator setelah dipasang

Arrester

Model

IEEE

(kV)

Model

Micaela

(kV)

Model

Karbalaye

(kV)

10

1.2/50

(IEC)

A 1477.972 1374.831 137.285 320.050 238.965

B 546.844 811.820 122.732 248.009 123.015

C 598.333 842.770 122.524 270.852 122.442

3.3/77.5

(CIGRE)

A 1450.697 1354.350 135.859 321.658 249.152

B 532.021 678.111 122.776 210.854 123.044

C 526.651 686.788 122.396 236.889 122.443

20

1.2/50

(IEC)

A 2862.775 2639.285 140.416 381.958 286.213

B 1129.659 1678.224 124.064 293.718 123.247

C 1224.026 1738.342 124.761 313.787 122.444

3.3/77.5

(CIGRE)

A 2808.405 2590.841 136.126 333.841 290.216

B 1101.885 1413.527 124.921 247.970 123.313

C 1083.813 1429.424 125.863 257.807 122.445

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1

1.3

1.6

1.8

2.1

2.4

2.6

2.9

3.2

3.4

3.7 4

4.3

4.5

4.8

5.1

Teg

angan

(kV

)

Waktu (µs)

Tegangan Terminal

Transformator sebelum

dipasang arrester pada fasa

A standar gelombang IEC

(kV)

Tegangan Terminal



A standar gelombang

CIGRE (kV)

Tegangan Terminal

Transformator setelah


A standar gelombang

CIGRE (kV)

Tegangan Terminal




(kV)


63

Tegangan flashover diperoleh dengan menggunakan rumus 2.13 dan dibandingkan

dengan tegangan isolator. Perbandingan tegangan isolator dengan tegangan

flashover ditujukkan pada Tabel 4.2 :

Tabel 4.2 Perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan

sambaran ke fasa A

Arus

Petir

(kA)

Gelombang

Petir

tf /ttail

(µs)

Fasa Tegangan pada

Isolator (kV)

Tegangan Flashover

(kV)

10

1.2/50

(IEC)

A 1477.972 1633.930

B 546.844 1633.930

C 598.333 1633.930

3.3/77.5

(CIGRE)

A 1450.697 1108.113

B 532.021 1108.113

C 526.651 1108.113

20

1.2/50

(IEC)

A 2862.775 1633.930

B 1129.659 1633.930

C 1224.026 1633.930

3.3/77.5

(CIGRE)

A 2808.405 1108.113

B 1101.885 1108.113

C 1083.813 1108.113

Grafik perbandingan tegangan isolator dan tegangan flashover ketika

diberikan arus surja 10 kA standar IEC dan CIGRE yang diperlihatkan pada

Gambar 4.14 :


64

Gambar 4.14 Grafik perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan arus

surja 10 kA standar IEC dan CIGRE sambaran ke fasa A

Ketika diberikan arus surja 10 kA dengan standar IEC tegangan puncak

isolator tiap fasa A,B, dan C tidak melebihi tegangan flashover. Sedangkan ketika

standar gelombang CIGRE tegangan puncak isolator fasa A melebihi tegangan

flashover maka isolator pada fasa A mengalami flashover sedangkan isolator fasa

B dan C tidak mengalami flashover dikarenakan tegangan isolator tidak melebihi

tegangan flashover.

Grafik perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan arus surja 20

kA standar IEC dan CIGRE dengan sambaran ke fasa A diperlihatkan pada Gambar

4.15 :

1478

547598

1634 1634 1634

1451

532 527

1108 1108 1108

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

FASA A FASA B FASA C

Teg

an

ga

n (

kV

)Tegangan Isolator

Standar Gelombang

IEC (kV)

Tegangan flashover

Standar Gelombang

IEC (kV)

Tegangan Isolator

Standar Gelombang

CIGRE (kV)

Tegangan flashover

Standar Gelombang

CIGRE (kV)


65

Gambar 4.15 Grafik perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan arus

surja 20 kA standar IEC dan CIGRE dengan sambaran ke fasa A

Arus surja 20 kA dengan standar IEC menyebabkan tegangan isolator fasa A

melebihi tegangan flashover dan tegangan isolator fasa B dan C tidak melebihi

tegangan flashover. Sedangkan ketika standar CIGRE tegangan isolator fasa A

melebihi tegangan flashover dan tegangan isolator fasa B dan C tidak melebihi

tegangan flashover.

Arus surja sebesar 10 kA standar IEC dengan sambaran ke fasa A

menyebabkan kenaikan tegangan pada terminal transformator sebelum dipasang

arrester tiap fasa A, B, dan C masing-masing adalah 1374.831 kV, 811.820 kV dan

842.770 kV. Setelah dipasang arrester model IEEE tegangan pada terminal

transformator tiap fasa A, B, dan C masing-masing adalah 137.285 kV, 122.732

kV, dan 122.524 kV. Tegangan terminal transformator pada arrester model Micaela

tiap fasa A, B, dan C masing-masing adalah 320.050 kV, 248.009 kV, dan 270.852

kV. Tegangan terminal transformator pada arrester model Karbalaye tiap fasa A, B,

dan C masing-masing adalah 238.965 kV, 123.015 kV, dan 122.442 kV. Pada Tabel

2863

1130 1224

1634 1634 1634

2808

1102 108411081108 1108

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500


Teg

an

ga

n (

kV

)Tegangan Isolator

Standar Gelombang

IEC (kV)

Tegangan flashover

Standar Gelombang

IEC (kV)

Tegangan Isolator

Standar Gelombang

CIGRE (kV)

Tegangan flashover

Standar Gelombang

CIGRE (kV)


66

3.6 BIL transformator adalah 750 kV, grafik perbandingan tegangan terminal

transformator sebelum dipasang arrester, sesudah dipasang arrester dan BIL

transformator ditunjukkan pada Gambar 4.16 :

Gambar 4.16 Perbandingan tegangan terminal transformator sebelum dipasang

arrester, sesudah dipasang arrester dan BIL transformator dengan

arus surja 10 kA standar IEC dengan sambaran ke fasa A

sebelum dipasang arrester tegangan terminal transformator melampaui BIL

transformator pada fasa A, B, dan C dan setelah dipasang arrester tegangan terminal

transformator mengalami penurunan hingga dibawah nilai BIL transformator

diperoleh pemasangan arrester menyebabkan transformator tidak mengalami

kegagalan isolasi.

Arus surja sebesar 10 kA dengan standar CIGRE menyebabkan kenaikan

tegangan pada terminal transformator sebelum dipasang arrester tiap fasa A, B, dan

C masing-masing adalah 1354.350 kV, 678.111 kV dan 686.788 kV. Tegangan

terminal transformator pada arrester model IEEE tiap fasa A, B, dan C masing-

masing adalah 135.859 kV, 122.776 kV, dan 122.396 kV. Tegangan terminal

transformator pada arrester model Micaela tiap fasa A, B, dan C masing-masing

1374

811842

137 122 122

320248 270

238123 122

650 650 650

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600


Teg

an

ga

n (

kV

)

Sebelum dipasang

Arresster

Setelah dipasang

Arrester Model

IEEE

Setelah dipasang

Arrester Model

Micaela

Setelah dipasang

Arrester Model

Karbalaye

BIL

Transformator


67

adalah 321.658 kV, 210.854 kV, dan 236.889 kV. Tegangan terminal transformator

pada arrester model Karbalaye tiap fasa A, B, dan C masing-masing adalah 249.152

kV, 123.044 kV, dan 122.443 kV. Pada Tabel 3.6 BIL transformator adalah 750

kV, grafik perbandingan tegangan terminal transformator sebelum dipasang

arrester, sesudah dipasang arrester dan BIL transformator ditunjukkan pada Gambar

4.17 :



arus surja 10 kA standar CIGRE dengan sambaran ke fasa A

sebelum dipasang arrester tegangan terminal transformator melampaui BIL pada

fasa A, B, dan C. Tegangan terminal transformator setelah dipasang arrester

mengalami penurunan hingga dibawah nilai BIL transformator sehingga

menyebabkan transformator tidak mengalami kegagalan isolasi.

Arus surja sebesar 20 kA dengan standar IEC menyebabkan kenaikan


C masing-masing adalah 2639.285 kV, 1678.224 kV dan 1738.342 kV. Setelah

dipasang arrester model IEEE tegangan terminal transformator pada arrester model

1354

678 686

135 122 122

321

210 236249

123 122

650 650 650

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600


Teg

an

ga

n (

kV

)

Sebelum dipasang

Arresster

Setelah dipasang Arrester

Model IEEE


Model Micaela


Model Karbalaye

BIL Transformator


68

IEEE tiap fasa A, B, dan C masing-masing adalah 140.416 kV, 124.064 kV, dan

124.761 kV. Tegangan terminal transformator pada arrester model Micaela tiap fasa

A, B, dan C masing-masing adalah 381.958 kV, 293.718 kV, dan 313.787 kV.

Tegangan terminal transformator pada arrester model Karbalaye tiap fasa A, B, dan

C masing-masing adalah 286.213 kV, 123.247 kV, dan 122.444 kV. Pada Tabel 3.6

BIL transformator adalah 750 kV, grafik perbandingan tegangan pada terminal

transformator sebelum dipasang arrester, sesudah dipasang arrester dan BIL

transformator ditunjukkan pada Gambar 4.18 :

Gambar 4.18 Perbandingan tegangan transformator sebelum dipasang arrester,

sesudah dipasang arrester dan BIL transformator dengan arus surja

20 kA standar IEC dengan sambaran ke fasa A






tegangan terminal transformator sebelum dipasang arrester tiap fasa A, B, dan C

2639

16781738

140 124 124

381

293 313286

123 122

650 650 650

0

500

1000

1500

2000

2500

3000


Teg

an

ga

n (

kV

)

Sebelum dipasang

Arresster

Setelah dipasang

Arrester Model IEEE

Setelah dipasang

Arrester Model

Micaela

Setelah dipasang

Arrester Model

Karbalaye

BIL Transformator


69

masing-masing adalah 2590.841 kV, 1413.527 kV dan 1429.424 kV. Tegangan









4.19 :


sesudah dipasang arrester dan BIL transformator dengan arus surja

20 kA standar CIGRE dengan sambaran ke fasa A



2590

1413 1429

136 124 125

333247 257

290

123 122

650 650 650

0

500

1000

1500

2000

2500

3000


Teg

an

ga

n (

kV

)

Sebelum dipasang

Arresster


Model IEEE


Model Micaela


Model Karbalaye

BIL Transformator


70



4.4 Simulasi dengan kondisi petir menyambar kawat tanah sebelum dan

sesudah dipasang arrester

Secara teoritis kawat tanah dipasang agar petir tidak menyambar langsung ke

kawat fasa, maka dari itu simulasi dilakukan dengan kondisi petir menyambar ke

kawat tanah. Simulasi dilakukan dengan memberikan arus surja sebesar 10 kA dan

20 kA menggunakan standar IEC dan CIGRE dengan nilai tahanan pentanahan 4.92

Ω sebelum dan sesudah dipasang arrester. Gambar 4.20 merupakan pemodelan

sistem dengan ATPDraw dengan kondisi petir menyambar kawat tanah sebelum

dipasang arrester dan sesudah dipasang arrester dengan 3 pemodelan.

(a) Sambaran ke kawat tanah tanpa arrester


71

(b) Sambaran ke kawat tanah dipasang arrester model IEEE

(c) Sambaran ke kawat tanah dipasang arrester model Micaela

Pemodelan Arrester

Pemodelan Arrester


72

(d) Sambaran ke kawat tanah dipasang arrester model Karbalaye

Gambar 4.20 Pemodelan sistem dengan ATPDraw dalam kondisi sambaran ke

kawat tanah sebelum dan sesudah dipasang arrester

Simulasi dilakukan dalam keadaan sambaran ke kawat tanah dengan arus surja 10

kA standar IEC dan CIGRE diperoleh bentuk gelombang terminal transformator

pada fasa A sebelum dan sesudah dipasang arrester yang diperlihatkan pada

Gambar 4.21 berikut :

Pemodelan Arrester


73

Gambar 4.21 Bentuk gelombang tegangan terminal transformator sebelum

dan sesudah dipasang arrester pada fasa A standar gelombang IEC

dan CIGRE

Hasil simulasi selengkapnya ditunjukkan pada Tabel 4.3 berikut:

Tabel 4.3 Hasil simulasi sambaran ke kawat tanah sebelum dan sesudah

dipasang arrester

Arus

Petir

(kA)

Gelombang

Petir

tf /ttail

(µs)

Fasa

Tegangan

pada

Isolator

(kV)

Tegangan

pada

Terminal

Transformator

sebelum

dipasang

Arrester (kV)

Tegangan pada terminal

Transformator setelah dipasang

Arrester

Model

IEEE

(kV)

Model

Micaela

(kV)

Model

Karbalaye

(kV)

10

1.2/50

(IEC)

A 636.575 537.834 135.764 272.809 132.240

B 529.590 354.183 122.554 210.329 122.468

C 554.915 351.369 123.077 197.475 122.449

3.3/77.5

(CIGRE)

A 622.081 398.989 135.841 252.547 132.382

B 450.770 219.687 122.554 149.018 122.467

C 435.611 212.548 123.076 147.188 122.449

1.2/50 A 1188.294 953.342 135.676 292.857 132.815

0

100

200

300

400

500

600

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9 4

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9 5

Teg

an

ga

n (

kV

)

Waktu (µs)

Tegangan Terminal




(kV)

Tegangan Terminal



A standar gelombang

CIGRE (kV)

Tegangan Terminal




(kV)

Tegangan Terminal



A standar gelombang

CIGRE (kV)


74

20

(IEC) B 1099.307 769.153 122.555 270.303 122.481

C 1141.408 763.735 123.076 258.032 122.450

3.3/77.5

(CIGRE)

A 1163.616 676.312 135.831 268.624 133.071

B 943.473 501.103 122.555 236.782 122.480

C 904.813 486.850 123.075 230.532 122.450

Tegangan flashover diperoleh dengan menggunakan rumus 2.13 dan dibandingkan

dengan tegangan isolator. Perbandingan tegangan isolator dengan tegangan

flashover ditujukkan pada Tabel 4.4 :

Tabel 4.4 Perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan sambaran

ke kawat tanah

Arus

Petir

(kA)

Gelombang

Petir

tf /ttail

(µs)

Fasa Tegangan pada

Isolator (kV)

Tegangan Flashover

(kV)

10

1.2/50

(IEC)

A 1477.972 1633.930

B 546.844 1633.930

C 598.333 1633.930

3.3/77.5

(CIGRE)

A 1450.697 1108.113

B 532.021 1108.113

C 526.651 1108.113

20

1.2/50

(IEC)

A 2862.775 1633.930

B 1129.659 1633.930

C 1224.026 1633.930

3.3/77.5

(CIGRE)

A 2808.405 1108.113

B 1101.885 1108.113

C 1083.813 1108.113


75

Grafik perbandingan tegangan isolator dan tegangan flashover dengan arus

petir 10 kA standar gelombang IEC dan CIGRE dengan sambaran ke kawat tanah

diperlihatkan pada Gambar 4.22 :

Gambar 4.22 Perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan arus surja

10 kA standar IEC dan CIGRE dengan sambaran ke kawat tanah

Ketika diberikan arus surja 10 kA standar IEC tegangan puncak isolator tiap fasa

A,B, dan C tidak melebihi tegangan flashover, maka isolator fasa A, B, dan C tidak

mengalami flashover. Sedangkan ketika arus surja 10 kA standar CIGRE tegangan

puncak isolator tiap fasa A,B, dan C tidak melebihi tegangan flashover, maka

isolator fasa A, B, dan C tidak mengalami flashover.

Grafik perbandingan tegangan isolator dengan tegangan flashover dengan

arus surja 20 kA standar gelombang IEC dan CIGRE dengan sambaran ke kawat

tanah diperlihatkan pada Gambar 4.23 :

1478

547598

1634 1634 1634

1451

532 527

1108 11081108

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800


Teg

an

gan

(k

V)

Tegangan Isolator

Standar Gelombang

IEC (kV)

Tegangan flashover

Standar Gelombang

IEC (kV)

Tegangan Isolator

Standar Gelombang

CIGRE (kV)

Tegangan flashover

Standar Gelombang

CIGRE (kV)


76

Gambar 4.23 Perbandingan tegangan isolator dan flashover dengan arus surja


Ketika diberikan arus petir 20 kA standar IEC tegangan puncak isolator pada fasa

A mengalami flashover sedangkan untuk fasa B, dan C tidak mengalami flashover.

Adapun ketika diberikan arus petir 20 kA standar CIGRE tegangan puncak isolator

pada fasa A mengalami flashover sedangkan untuk fasa B, dan C tidak mengalami

flashover.

Arus surja sebesar 10 kA standar IEC dengan sambaran ke kawat tanah

menyebabkan kenaikan tegangan pada terminal transformator sebelum dipasang

arrester tiap fasa A, B, dan C masing-masing adalah 537.834kV, 354.183 kV dan

351.369 kV. Tegangan terminal transformator pada arrester model IEEE tiap fasa

A, B, dan C masing-masing adalah 135.764 kV, 122.554 kV, dan 123.077 kV.

Tegangan terminal transformator pada arrester model Micaela tiap fasa A, B, dan

C masing-masing adalah 272.80 kV, 210.329 kV, dan 197.475 kV. Tegangan

terminal transformator pada arrester model Karbalaye tiap fasa A, B, dan C masing-

masing adalah 132.240 kV, 122.468 kV, dan 122.449 kV. Pada Tabel 3.6 BIL

2863

11301224

1634 1634 1634

2808

1102 108411081108 1108

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500


Teg

an

ga

n (

kV

)Tegangan Isolator

Standar Gelombang

IEC (kV)

Tegangan flashover

Standar Gelombang

IEC (kV)

Tegangan Isolator

Standar Gelombang

CIGRE (kV)

Tegangan flashover

Standar Gelombang

CIGRE (kV)


77

transformator adalah 750 kV, grafik perbandingan tegangan terminal transformator

sebelum dipasang arrester, sesudah dipasang arrester dan BIL transformator

ditunjukkan pada Gambar 4.24 :



arus surja 10 kA standar IEC dengan sambaran ke kawat tanah

sebelum dipasang arrester tegangan terminal transformator tidak melampaui BIL

pada fasa A, B, dan C setelah dipasang arrester tegangan terminal transformator

mengalami penurunan dibawah nilai sebelum pemasangan arrester.








537

354 351

135122 123

272

210197

132 122 122

650 650 650

0

100

200

300

400

500

600

700


Teg

an

ga

n (

kV

)

Sebelum dipasang Arresster


Model IEEE


Model Micaela


Model Karbalaye

BIL Transformator


78





4.25 :


sesudah dipasang arrester dan BIL transformator dengan arus

surja 10 kA standar CIGRE dengan sambaran ke kawat tanah

sebelum dipasang arrester tegangan terminal transformator tidak melampaui BIL

pada fasa A,B, dan C setelah dipasang arrester tegangan terminal transformator

mengalami penurunan dibawah nilai sebelum pemasangan arrester.

Arus surja sebesar 20 kA dengan standar IEC menyebabkan kenaikan






398

219 212

135122 123

252

149 147132 122 122

650 650 650

0

100

200

300

400

500

600

700


Teg

an

ga

n (

kV

)



Model IEEE


Model Micaela


Model Karbalaye

BIL Transformator


79

adalah 292.857kV, 270.303 kV, dan 258.032 kV. Tegangan terminal transformator



kV, grafik perbandingan tegangan pada terminal transformator sebelum dipasang


4.26 :


sesudah dipasang arrester dan BIL transformator dengan arus

surja 20 kA standar IEC dengan sambaran ke kawat tanah


fasa A,B, dan C dan setelah dipasang arrester tegangan terminal transformator




tegangan terminal transformator sebelum dipasang arrester tiap fasa A, B, dan C

masing-masing adalah 676.312 kV, 501.102 kV dan 486.850 kV. Tegangan


953

769 764

136 123 123

293 270 258

133 122 122

650 650 650

0

200

400

600

800

1000

1200


Teg

an

ga

n (

kV

)

Sebelum dipasang

Arresster


Model IEEE


Model Micaela


Model Karbalaye

BIL Transformator


80






kV, grafik perbandingan tegangan pada terminal transformator sebelum dipasang


4.27 :



arus surja 20 kA standar CIGRE sambaran ke kawat tanah

sebelum dipasang arrester tegangan fasa A terminal transformator melampaui BIL

transformator dan ketika telah dipasang arrester tegangan terminal transformator

mengalami penurunan hingga dibawah nilai BIL transformator diperoleh

pemasangan arrester pada fasa A menyebabkan penurunan tegangan hingga

dibawah BIL transformator sehingga menyebabkan transformator tidak mengalami

kegagalan isolasi pada fasa A.

676

501 487

136 123 123

269

237 231

133 122 122

650 650 650

0

100

200

300

400

500

600

700

800


Teg

an

ga

n (

kV

)



Model IEEE


Model Micaela


Model Karbalaye

BIL Transformator


81

4.5 Perbandingan performa pemodelan arrester pada sambaran ke kawat

fasa

Agar diperoleh pemodelan yang paling sesuai digunakan rumus 2.27 dengan

Vpn fasa A = 122.456 kV, fasa B = 122.455 kV dan fasa C = 122.453 kV danVpg

yang ditunjukkan pada Tabel 4.1, diperoleh % error sambaran ke fasa A dengan 3

pemodelan arrester yang ditunjukkan pada Tabel 4.5 :

Tabel 4.5 % error sambaran ke fasa A dengan 3 pemodelan arreter

Arus

Petir

(kA)

Gelombang

Petir

tf /ttail

(µs)

Fasa

Tegangan pada Terminal Transformator

setelah dipasang Arrester

Model

IEEE (%)

Model

Micaela (%)

Model

Karbalaye

(%)

10

1.2/50

(IEC)

A 12.110 161.359 95.144

B 0.226 102.531 0.457

C 0.058 121.189 -0.009

3.3/77.5

(CIGRE)

A 10.945 162.672 103.462

B 0.262 72.189 0.481

C -0.047 93.453 -0.008

20

1.2/50

(IEC)

A 14.666 211.914 133.727

B 1.314 139.858 0.647

C 1.885 156.251 -0.007

33.3/77.5

(CIGRE)

A 11.163 172.621 136.996

B 2.014 102.499 0.701

C 2.785 110.535 -0.007

Arus surja sebesar 10 kA standar IEC dengan sambaran ke fasaa A diperoleh

% error pemodelan IEEE sebesar 12.11 % pada fasa A, 0.226 % pada fasa B, dan

0.058 % pada fasa C. % error pemodelan Micaela sebesar 161.359 % pada fasa A,

102.531 % pada fasa B, dan 121.189 % pada fasa C dan pada pemodelan Karbalaye


82

sebesar 95.144 % pada fasa A, 0.457 % pada fasa B, dan -0.009 % pada fasa C.

Sedangkan untuk arus surja sebesar 10 kA standar CIGRE dengan sambaran ke fasa

A diperoleh % error masing-masing pemodelan arrester adalah pada pemodelan

IEEE sebesar 10.945 % pada fasa A, 0.262 % pada fasa B, dan -0.047 % pada fasa

C. Sedangkan pada pemodelan Micaela sebesar 162.672 % pada fasa A, 72.189 %

pada fasa B, dan 93.453 % pada fasa C dan pada pemodelan Karbalaye sebesar

103.462 % pada fasa A, 0.481 % pada fasa B, dan -0.008 % pada fasa C. Grafik

perbandingan % error 3 pemodelan arrester ketika diberikan arus surja 10 kA

standar IEC dan CIGRE dengan sambaran ke fasa A ditunjukkan pada Gambar 4.28

berikut:

Gambar 4.28 Perbandingan % error 3 pemodelan arrester dengan arus surja

10 kA standar IEC dan CIGRE dengan sambaran ke fasa A

Pada saat diberikan arus surja 10 kA standar IEC dengan sambaran ke fasa A %

error terkecil diperoleh pemodelan arrester IEEE yaitu 12.11% pada fasa A, 0.226

% pada fasa B, dan 0.058 % pada fasa C. Sedangkan pada standar CIGRE % error

12.11

0.23

0.06

10.95

0.26-0.05

161.36

102.53

121.19

162.67

72.19

93.4595.14

0.46 -0.01

103.46

0.48 -0.01

-20.00

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00


% E

rro

r

% Error Model IEEE

Standar IEC (%)

% Error Model IEEE

Standar CIGRE (%)

% Error Model Micaela

Standar IEC (%)


Standar CIGRE (%)

% Error Model

Karbalaye Standar IEC

(%)

% Error Model

Karbalaye Standar

CIGRE (%)


83

terkecil diperoleh pemodelan arrester IEEE dengan 10.945% pada fasa A, 0.262 %

pada fasa B, dan -0.047 % pada fasa C.

Arus surja sebesar 20 kA dengan standar IEC dengan sambaran ke fasa A

diperoleh % error masing-masing pemodelan arrester adalah pada pemodelan IEEE

sebesar 14.666 % pada fasa A, 1.314 % pada fasa B, dan 1.885 % pada fasa C.

Sedangkan pada pemodelan Micaela sebesar 211.914 % pada fasa A, 139.858 %

pada fasa B, dan 156.251 % pada fasa C dan pada pemodelan Karbalaye sebesar

133.727 % pada fasa A, 0.647 % pada fasa B, dan -0.007 % pada fasa C. Sedangkan

arus surja sebesar 20 kA dengan standar CIGRE dengan sambaran ke fasa A

diperoleh pemodelan IEEE sebesar 11.163 % pada fasa A, 2.014 % pada fasa B,

dan 2.785 % pada fasa C. % error pemodelan Micaela sebesar 172.621 % pada fasa

A, 102.499 % pada fasa B, dan 110.535 % pada fasa C . % error pemodelan

Karbalaye sebesar 136.996 % pada fasa A, 0.701 % pada fasa B, dan -0.007 % pada

fasa C. Grafik perbandingan % error ditunjukkan pada Gambar 4.29 :


20 kA standar IEC dan CIGRE dengan sambaran ke fasa A

14.67

1.31 1.8911.16 2.01 2.79

211.91

139.86

156.25

172.62

102.50110.54

133.73

0.65

-0.01

137.00

0.70

-0.01

-50.00

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00


% E

rro

r

% Error Model IEEE

Standar IEC (%)

% Error Model IEEE

Standar CIGRE (%)

% Error Model

Micaela Standar IEC

(%)

% Error Model

Micaela Standar

CIGRE (%)

% Error Model

Karbalaye Standar

IEC (%)

% Error Model

Karbalaye Standar

CIGRE (%)


84

Pada saat diberikan arus surja 20 kA standar IEC dengan sambaran ke fasa A %

error terkecil diperoleh pemodelan arrester IEEE yaitu 14.666% pada fasa A, 1.314

% pada fasa B, dan 1.885 % pada fasa C. Sedangkan pada standar CIGRE % error

terkecil diperoleh pemodelan arrester IEEE yaitu 11.163 % pada fasa A, 2.014 %

pada fasa B, dan 2.785 % pada fasa C.

4. 6 Perbandingan performa pemodelan arrester pada sambaran ke kawat

tanah

Agar diperoleh pemodelan yang paling sesuai digunakan rumus 2.27 dengan

Vpn fasa A = 122.456 kV, fasa B = 122.455 kV dan fasa C = 122.453 kV danVpg

yang ditunjukkan pada Tabel 4.2, diperoleh % error sambaran ke kawat tanah

dengan 3 pemodelan arrester yang ditunjukkan pada Tabel 4.6 :

Tabel 4.6 % error sambaran ke kawat tanah dengan 3 pemodelan arreter

Arus

Petir

(kA)

Gelombang

Petir

tf /ttail

(µs)

Fasa

Tegangan pada Terminal Transformator

setelah dipasang Arrester

Model

IEEE (%)

Model

Micaela (%)

Model

Karbalaye

(%)

10

1.2/50

(IEC)

A 10.868 122.781 7.990

B 0.081 71.760 0.011

C 0.510 61.266 -0.003

3.3/77.5

(CIGRE)

A 10.930 106.235 8.106

B 0.081 21.692 0.010

C 0.509 20.200 -0.003

20

1.2/50

(IEC)

A 10.796 139.153 8.459

B 0.082 120.737 0.021

C 0.509 110.719 -0.002

33.3/77.5

(CIGRE)

A 10.922 119.364 8.668

B 0.082 93.362 0.020

C 0.508 88.262 -0.002


85


diperoleh % error pada pemodelan IEEE sebesar 10.868 % pada fasa A, 0.081 %

pada fasa B, dan 0.51 % pada fasa C. % error pada pemodelan Micaela sebesar

122.781 % pada fasa A, 71.760 % pada fasa B, dan 61.266 % pada fasa C . % error

pemodelan Karbalaye sebesar 7.99 % pada fasa A, 0.011% pada fasa B, dan -0.003

% pada fasa C. Sedangkan arus surja sebesar 10 kA standar CIGRE dengan

sambaran ke kawat tanah diperoleh % error masing-masing pemodelan yaitu IEEE

sebesar 10.93 % pada fasa A, 0.081 % pada fasa B, dan 0.509 % pada fasa C,

Micaela sebesar 106.235 % pada fasa A, 21.692 % pada fasa B, dan 20.200 %

pada fasa C, dan Karbalaye sebesar 8.106 % pada fasa A, 0.010 % pada fasa B, dan

-0.003 % pada fasa C. Grafik perbandingan % error 3 pemodelan arrester dengan

arus surja 10 kA standar IEC dan CIGRE ditunjukkan pada Gambar 4.30 :



Pada saat diberikan arus surja 10 kA standar IEC dengan sambaran ke kawat tanah

% error terkecil diperoleh pemodelan arrester Karbalaye dengan % error masing-

masing fasa adalah 7.99% pada fasa A, 0.011 % pada fasa B, dan -0.003 % pada

10.87

0.08 0.51

10.93

0.08 0.51

122.78

71.76

61.27

106.24

21.69 20.20

7.99

0.01 0

8.11

0.01

0.00

-20.00

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00


% E

rro

r

% Error Model IEEE

Standar IEC (%)

% Error Model IEEE

Standar CIGRE (%)


Standar IEC (%)


Standar CIGRE (%)

% Error Model

Karbalaye Standar IEC

(%)% Error Model

Karbalaye Standar

CIGRE (%)


86

fasa C. Sedangkan pada standar CIGRE % error terkecil diperoleh pemodelan

arrester Karbalaye dengan % error masing-masing fasa 8.106 % pada fasa A, 0.010

% pada fasa B, dan -0.003 % pada fasa C.


diperoleh % error masing-masig pemodelan yaitu IEEE sebesar 10.796 % pada fasa

A, 0.082 % pada fasa B, dan 0.509 % pada fasa C, Micaela sebesar 139.153 % pada

fasa A, 120.737 % pada fasa B, dan 110.719 % pada fasa C, dan Karbalaye sebesar

8.459 % pada fasa A, 0.021 % pada fasa B, dan -0.002 % pada fasa C. Sedangkan

ketika diberikan arus surja sebesar 20 kA standar CIGRE dengan sambaran ke

kawat tanah diperoleh % error masing-masing pemodelan yaitu IEEE sebesar

10.922 % pada fasa A, 0.082 % pada fasa B, dan 0.508 % pada fasa C, Micaela

sebesar 119.364 % pada fasa A, 93.362 % pada fasa B, dan 88.262 %, dan

Karbalaye sebesar 8.668 % pada fasa A, 0.020 % pada fasa B, dan -0.002 % pada

fasa C. Grafik perbandingan % error 3 pemodelan arrester dengan arus surja 20 kA

standar IEC dan CIGRE ditunjukkan pada Gambar 4.31 :



10.80

0.080.51

10.92

0.08

0.51

139.15

120.74

110.72

119.36

93.3688.26

8.46 0.02 0.00

8.67

0.02 0.00

-20.00

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00


% E

rro

r

% Error Model IEEE

Standar IEC (%)

% Error Model IEEE

Standar CIGRE (%)

% Error Model

Micaela Standar IEC

(%)% Error Model

Micaela Standar

CIGRE (%)% Error Model

Karbalaye Standar

IEC (%)% Error Model

Karbalaye Standar

CIGRE (%)


87

Pada saat diberikan arus surja 20 kA standar IEC dengan sambaran ke kawat tanah

% error terkecil diperoleh pemodelan arrester Karbalaye dengan % error masing-

masing fasa 8.459 % pada fasa A, 0.021 % pada fasa B, dan -0.002 % pada fasa C.

Sedangakan pada standar CIGRE % error terkecil diperoleh pemodelan arrester

Karbalaye dengan % error masing-masing fasa adalah 8.668 % pada fasa A, 0.020

% pada fasa B, dan -0.002 % pada fasa C.


88

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh setelah dilakukan nya simulasi dan analisa adalah

sebagai berikut :

1. Waktu muka mempengaruhi besarnya tegangan flashover pada isolator dan

tegangan yang sampai pada transformator ketika diberikan arus surja yang

sama.

2. Sambaran ke kawat fasa menyebabkan kenaikan tegangan pada terminal

transformator yang lebih besar dibandingakan dengan kenaikan tegangan

pada terminal transformator ketika sambaran ke kawat tanah sebelum

dipasang arrester.

3. Diperoleh pemodelan yang paling sesuai pada sambaran langsung yaitu

pemodelan IEEE dengan % error terkecil pada standar CIGRE dengan arus

surja 10 kA sebesar 10.945 % pada fasa A, 0.262 % pada fasa B, dan -0.047

% pada fasa C, sedangkan untuk sambaran tidak langsung adalah pemodelan

Karbalaye dengan % error terkecil pada standar gelombang IEC ketika

diberikan arus surja 10 kA sebesar 7.99 % pada fasa A, 0.011 % pada fasa B,

dan -0.003% pada fasa C.

4. Diperoleh konfigurasi pemodelan arrester yang paling sesuai untuk

mengamankan transformator dari tegangan lebih yang diakibatkan oleh

sambaran langsung maupun tidak langsung adalah pemodelan IEEE.


89

5.2 Saran

Dari hasil analisa serta pembahasan pada penelitian ini, maka penulis

memberikan saran sebagai berikut:

Perlu diadakan penelitian lanjutan mengenai pengaruh tegangan lebih akibat

petir terhadap arrester dan transformator, dengan variasi waktu muka yang berbeda,

serta dapat dicoba dengan menggunakan waktu ekor yang berbeda dan arus surja

yang lebih bervariasi sehingga dapat dilihat pengaruhnya terhadap arrester dan

transformator.


90

DAFTAR PUSTAKA

[1] Greenwood, A. 1991. Electrical Transients in Power Systems. New York:

John Wiley & Sons,. ISBN 978-0471620587.

[2] Kijoyo, Hendri. 2014. Analisis Kerja Arrester T egangan Tinggi 150

kV pada GIS Tandes Terhadap Gangguan Impuls Petir dan

Hubung Menggunakan Power System Computer Aided Design

(PSCAD) Tugas Akhir. ITS.Surabaya.

[3] Saengsuwan, T. Thipprasert W. 2004. Lightning Arrester Modeling Using

ATP-EMTP. Paper. Department of Electrical Engineering Faculty of

Engineering Kasetsart University. Bangkok.

[4] Syakur, Abdul. 2009. Kinerja Arrester akibat Induksi Sambaran Petir

pada Jaringan Tegangan Menengah 20 kV .Tugas Akhir. Jurusan Teknik

Elektro.Fakultas Teknik. Universitas Diponegoro. Semarang.

[5] Violeta, Chis. Cristina, Bala. Mihaela, Daciana Craciun. Simulation of

Lightning Overvoltages With ATP-EMTP And PSCAD/EMTDC.Paper.

Department Of Mathematics And Computer Science.University Of Arad

[6] Arismunandar, A. Kuwahara S. 1973. Teknik Tenaga Listrik Jilid 2. P.T.

Pradnya Paramita. Jakarta

[7] Arismunandar, A. 1984. Teknik Tegangan Tinggi. P.T. Pradnya Paramita.

Jakarta.

[8] Tobing, B. L. 2003. Peralatan Tegangan Tinggi. PT. Gramedia

Pustaka Utama. Jakarta.

[9] Tobing, B. L. 2012. Dasar-Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi. Edisi

Kedua. Jakarta: Erlangga.


91

[10] Team O & M. 1981. Operasi dan Memelihara Peralatan. PLN

Pembangkitan Jawa Barat dan Jakarta)

[11] PT PLN (Persero). 2014. Buku Pedoman Pemeliharaan Lightning Arrester.

Jakarta

[12] Siemens AG, 2012:32

[13] Hutauruk, T.S. 1988. Gelombang Berjalan Dan Proteksi Surja. Penerbit

Erlangga. Jakarta.

[14] Hermagasantos. 1994. Teknik Tegangan Tinggi. PT. Rosda Jayaputra.

Jakarta.

[15] Ozgur,U.,Reshchikov,M.,Avrutin,V.2005. A Comprehenive Review of

ZnO Materials and divice.Journal of the applied Physic

[16] Tobing, W Roland. 2010. Pengaruh Impedansi Surja Pembumian Menara

Transmisi Terhadap Tegangan Lengan Menara. Tugas Akhir. Jurusan

Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Medan.

[17] Hutauruk, T. S. 1985.Transmisi Daya Listrik.Erlangga. Jakarta. 1985

[18] PT PLN (Persero), 2010.Buku Petunjuk Batasan Operasi dan Pemeliharaan

Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik SUTT.Jakarta

[19] M. Pakpahan, Parouli. Khayam Umar. Ambara Guna, I.P.G. 2002. Impedansi

Konduktor Pengetanahan Pada Kajian Tegangan Lebih Akibat Petir.

Seminar Nasional dan Workshop Tegangan Tinggi. Universitas Gajah Mada.

Yogyakarta.

[20] SNI-04-022-2000.Persyaratan Umum Instaslasi Listrik.2000

[21] IEEE Working Group 3.4.11 Application of Surge Protective Devices

Subcommittee Surge Protective Devices committee. 1992. Modeling of


92

Metal Oxide Surge Arrester. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.7,

No.1, pp 302-309.

[22] Magro, Micaela Caserza.Marco G. Paolo P. 2004. Validation of ZnO

Surge Arresters Model for Overvoltage Studies. Paper. IEEE Transactions

on Power Delivery, Vol. 19, NO. 4

[23] Zadeh, M. Karbalaye, H. Abniki and A. A. Shayegani Akmal.2009. The

Modeling of Metal-Oxide Surge Arrester Applied to Improve

SurgeProtection. School ofElectrical and Computer Engineering. University

of Tehran.

[24] Unahalekhaka, Pramuk. 2014. Simplified Modeling of Metal Oxide Surge

Arresters. University of Technology Suvarnabhumi


93

LAMPIRAN

Simulasi Sambaran Langsung tanpa Arrester

Arus Petir 10 kA, Standar IEC

Standar CIGRE


94


Standar CIGRE


95

Sambaran Langsung dipasang Arrester

Model IEEE

Arus Petir 10 kA , Standar IEC

Standar CIGRE


96


Standar CIGRE


97

Model Micaela


Standar CIGRE


98


Stnndar CIGRE


99

Model Karbalaye

Arus petir 10 kA, Standar IEC

Standar CIGRE


100


Standar CIGRE


101

Sambaran Tidak Langsung Tanpa Arrester


Standar CIGRE


102

Arus Petir 20 kA, Stnadar IEC

Standar CIGRE


103

Sambaran Tidak Langsung Dipasang Arrester

Model IEEE


Standar CIGRE


104


Standar CIGRE


105

Model Micaela


Standar CIGRE


106


Standar CIGRE


107

Model Karbalaye


Standar CIGRE


108

Arus petir 20 kA, Standar IEC

Standar CIGRE


109

ARRESTER


110


tugas akhir simulasi perbandingan performa …

Documents