skripsi analisis pengaruh penempatan arrester …
Post on 02-Dec-2021
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
i
SKRIPSI
ANALISIS PENGARUH PENEMPATAN ARRESTER TERHADAP
EFEKTIVITAS TRANSFORMATOR PADA TIANG DISTRIBUSI
oleh
MUHAMMAD ASDAR AGUS MIFTAH NGADIMAN
105 82 1580 15 105 82 1557 15
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
2020
ii
ANALISIS PENGARUH PENEMPATAN ARRESTER TERHADAP
EFEKTIVITAS TRANSFORMATOR PADA TIANG DISTRIBUSI
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
Untuk memperoleh gelar Serjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik
Disusun dan diajukan oleh
MUHAMMAD ASDAR AGUS MIFTAH NGADIMAN
105 82 1580 15 105 82 1557 15
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
2020
v
Muhammad Asdar 1
, Agus Miftah Ngadiman2
1,2 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah
Jl. ST. Alauddin NO. 259, Rapopocini, Makassar,Sulawesi Selatan, 90221,
Indonesia
*Email: Agusmiftahfardiansyah08@gmail.com
ABSTRAK
Masalah yang dibahas adalah penempatan arrester pada transformator didtribusi
memeliki tujuan dan fungsi yang sama tetapi memeliki penempatan arrester yang
berbeda ,berhubungan degan cara pengamatan arrester degan transfirmator dan
pelebur Fuse Cut Out (FCO) yang memiliki tujuan untuk memberikan proteksi
pada transformator dari tegangan lebih.
Penempatan arrester ini perlu dikaji kembali tentang keberhasilan proteksinya
pada transformator,yaitu keberhasilan perlindungan yang didirikan pada
trasformator dengan memperkecil tegangan lebih yang terjadi sehingga
transformator dan peralatan lain tidak mengalami kerusakan.Dengan cara
mempertimbangkan faktor yang mempengaruhi tegangan surja dan arus surja
yang terjadi pada sistem, seperti pengawatan, panjang kawat dan, jarak arrester
yang digunakan dalam penempatan arrester, kecuraman gelombag datang,
kecepatan merambat gelombang surja, dan basic insulation level (BIL) peralatan,
sehingga diperoleh satu sistem penempatan arrester yang tepat sebagai proteksi
transformator distribusi 20 kV.
Kata-kata kunci : Arrester, Transformator Distribusi, Fuse Cut Out
vi
ABSTRACT
Problem of the studied is location of arrester at distribution whitch have is same
function and target but owning location of different arrester.Location of arrester
relate to wiring of arrester with transformer and Fuse Cut Out (Cut Out) owning
target to give protection at transformer of over voltage.
In The last location of this arrester require to study again about itsefficacy of it at
tansformer.Efficacy of protection at such transformer is efficacyof passed to
protection is transformer by minimizing over voltage that happened at the
tansformer so that equipments and transformer which its of him do not
experience of damage.by considering factor influencing the level of surge and
current of surge that happened at each system,like wiring of arrester, length of
wire,apart arrester which is utilized in system location of arrester,steepness of
wave come,speed creep waving surge, and basic insulation level (BIL)
equipments,so that is in the final got one of location of correct arrester as 20 kV
distribution transformer protection.
Keywords : Arrester,Distribution Transformer, Fuse Cut Ou
vii
KATA PENGANTAR
Assalamulaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat limpahan
rahmat, karunia dan hidayahNya-lah sehingga kami diberikan kekuatan untuk
menyusun dan menyelesaikan skripsi dengan judul “ Analisis Pengaruh
Penempatan Arrester Terhadap Efektivitas Transformator Pada Tiang
Distribusi“ ini sesuai dengan apa yang kami harapkan .Syahlawat dan salam tak
lupa pula kita panjatkan atas junjungan Nabi Besar Muhammad SAW sebagai
uswatun hasanah dan rahmatanlilalamin.
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi
Sastra satu (S-1) pada prodi Fakultas Teknik ,Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Makassar
Skripsi ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan
dari berbagai pihak sehingga memperlancar penyusunannya. Oleh karena itu,
kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah
memberiakan kontribusinya selama proses penyusun skripsi ini berlangsung
hingga pengujinya , terutama kepada:
viii
1. Allah SWT Tuhan semesta alam yang senantiasa melimpatkan rahmat-nya
yang seluas langit dan bumi kepada penyusun .
2. Bapak Rizal Ahdiyat Duyo, S.T.,M.T sebagai pembimbing 1 dan Ibu Adriani,
S.T.,M.T sebagai pembimbing 2 ,yang telah menyediakan waktu, tenaga,
pikiran dan kesempatannya untuk memberikan arahan,petunjuk dan
bimbingannya selama penyusunan skripsi ini.
3. Bapak Ir.Hamzah Ali Imran, S.T.,M.T, selaku Dekan Fakultas Teknik.
4. Bapak Amrullah Mansida, S.T.,M.T ,selaku Wakil Dekan Fakultas Teknik.
5. Ibu Adriani, S.T.,M.T, selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik Elektro
Fakultas Teknik.
6. Bapak Prof. Dr. H. Abd Rahman Rahim , SE., MM. Sebagai Rektor
Universitas Muhammadiyah Makassar.
7. Bapak dan Ibu Dosen yang telah banyak memberikan bekal ilmu yang tidak
terbats selama perkuliahan di Universitas Muhammadiyah Makassar.
8. Seluruh staf dan karyawan se-Fakultas Teknik yang telah memberikan
pelayanan yang maksimal dari awal semester hingga proses pembukuan
skripsi ini.
9. Sahabat- sahabat seperjuangan Adryan, Udin, Rislam, Ogi, paisal ,Arif yang
selalu memberikan semangat dan hiburan ketika penulis mengalami down
saat penulisan skripsi ini.
10. Teman-Teman kelas angkatan 2015 Khususnya dan Teman-Teman REAKSI
angkatan 2015 Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar atas
kebersamaannya selama ini.
ix
11. Dan yang terakhir, Terspesial untuk kedua orang tua kami dirumah dan
keluarga yang tak berhenti- hentinya memanjatkan doa’a ,memberikan kasih
sayang, motivasi dan berkorban baik dari segi moral dan materal dalam
mendukung penyusun dalam menyelesaikan studi dengan baik di Universitas
Muhammadiyah Makassar.
Terlepas dari itu semua , kami menyadari sepenuhnya bahwa masih
banyak terdapat kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasa
serta tekhnik penyajian dalam skripsi ini.
Maka dari itu degan tangan terbuka kami menerima segala bentuk kritikan
dan saran yang sifatnya membangun dari pembaca agar dapat memotivasi kami
kedepannya dalam penyesunannya lain yang lebih baik.
Akhirul kalam, semogga skripsi ini dapat membantu menambah khasanah
ke-ilmuan yang bermanfaat bagi pembaca. Billahi fisabilhaq fastabiqul
khaerat,Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Penyusun
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN.................................................................................i
PENGESAHAN.......................................................................................................i
ABSTRAK...............................................................................................................ii
KATA PENGANTAR............................................................................................iv
DAFTAR ISI.........................................................................................................vii
DAFTAR GAMBAR..............................................................................................x
DAFTAR TABEL...................................................................................................xi
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN.............................................................xii
BAB I..................... ................................................................................................. 1
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
A.Latar Belakang ............................................................................................... 1
B. Rumusan Masalah..........................................................................................1
C.Tujuan Penelitian.............................................................................................1
D. Manfaat Penelitian.........................................................................................2
E. Batasan Masalah.............................................................................................2
F. Sistematika Penulisan......................................................................................2
BAB II......................................................................................................................5
TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................................5
A.Gardu Distribusi ..................................................................................................5
xi
1.Umum...............................................................................................................5
2. Macam- Macam Gardu Distribusi ..................................................................5
B.Trasformator Distribusi .......................................................................................7
1. Pengertian Transformator................................................................................7
2. Prinsip Kerja Transformator Distribusi ..........................................................8
C. Saluran Udara Tegangan ....................................................................................9
1 .Umum..............................................................................................................9
2. Proteksi Jaringan ............................................................................................9
3. Sambaran Petir...............................................................................................10
D. Fuce Cut Out.....................................................................................................12
E. Arrester..............................................................................................................13
1. Pengertian Arrester .......................................................................................13
2. Jenis-Jenis Arrester........................................................................................14
3. Bagian-Bagian Arrester.................................................................................15
4. Prinsip Kerja Arrester....................................................................................16
5. Krakteristik Arrester......................................................................................17
6. Tegangan Pelepasan Arrester ( Nominal Dhiscarge Voltage........................19
7. Tingkat Pengenal dari Arrester.....................................................................19
BAB III...................................................................................................................23
METODE PENELITIAN.......................................................................................23
A. Jenis Penelitian…………………………………………………………….23
B. Waktu Dan Tempat Penelitian……………………………………………..23
C. Tahapan Penelitian ……………………………………………………….23.
D. Studi Literatur…………………………………………………………..…24
xii
E. Analisa Data………………………………………………………………..24
F. Langka Penelitian.........................................................................................29
BAB IV..................................................................................................................30
HASIL DAN PEMBAHASAN..............................................................................30
A. Analisis Pemasangan Sebelum FCO……………………………………30
B. Analisis Pemasangan Arrester Sesudah FCO ……………………….…31
1. Menentukan jarak pemasangan arrester dengan trafo di gardu
distribusi………………………………………………………………...32
2. Untuk mencari tegangan pengenal dari arrester………………...……..34
3. Menentukan Tingkat Isolasi Dasar (TID)………………………..……35
C. Pemilihan Tingkat Pengenal Arrester ........................................................36
1.Untuk Menentukan Tegangan Pengenal Arrester..................................36
2. Untuk Menentukan Tegangan Terminal................................................36
3. Menentukan Arus Pelepasan.................................................................37
4. Menentukan Arus Pelepasan Maksimum Arrester.................................38
5. Menentukan Arus Pelepasan Nominal Arrester ....................................39
BAB V....................................................................................................................40
KESIMPULAN......................................................................................................40
A. Kesimpulan……………………………………………………………….40
B. Saran………………………………………………………………...……40
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................42
LAMPIRAN..........................................................................................................xiii
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gardu Distribusi..................................................................................5
Gambar 2.2 Transformator Distribusi daya............................................................7
Gambar 2.3 Arrester Ekspulsi...............................................................................14
Gambar 2.4 Arrester Katup...................................................................................15
Gambar 2.5 Bagian- Bagian Arrester...................................................................16
Gambar 3.1 Skema Penelitian..............................................................................23
Gambar 3.2 Flowchard Langka Penelitian............................................................29
Gambar 4.1 Pemasangan Arrester Sebelum FCO.................................................33
Gambar 4.2 Pemasangan Arrester Sesudah FCO..................................................34
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1 Penentuan Tingkat Isolasi Dasar Transformator.................................36
Tabel 4. 2 Krakteristik Arrester...........................................................................37
xv
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
(FCO) :Fuse Cut Out sebagai pemutus pada peralatan listrik yang berbeban
pada jarinagan distribusi
(PBO) :Pemutus Balik Otomatis adalah sebagai saklar pemutus tegangan
otomatis,untuk pemasangan PBO dipasang pada saluran utama dan
saklar seksi otomatis dipasang pada pencabangan.
(LA) :Lightning Arrester ini berfungsi sebagai pelindung bagi peralatan
listrik apabila terjadi gangguan sambarang petir.
(BIL) : (Basic Insulation Level) adalah daya tahan terhadap tegangan
impuls yang standar gelombannya yaitu 1,2.50 µs dan masih bisa
dapat ditahan isolasi dari peralatan listrik dan mempunyai ketahanan
impuls sama dengan tinngi dari BIL tersebut.
(SUTM) :Saluran Udara Tegangan Menengah
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Gardu distribusi adalah suatu komponen distribusi yang berfungsi
menghubungkan atau mendistribusikan tenaga listrik pada pelanggan atau
konsumen baik itu tegangan menengah maupun tegangan rendah. pada gardu
distribusi terdapat komponen terpenting yaitu trafo,trafo ini berfugnsi untuk
menaikkan tegangan dari 20 kv (tegangan menengah) atau menurunkan tegangan
menjadi 400/ 230 V ( tegangan rendah ).Pada saluran udara tegangan 20 kv
penempatannya terbuka sehingga trafo bisa terjadi gangguan lebih akibat
sambaran surja petir dengan secara langsung maupun sambaran tidak
langsung.Maka untuk mencegah hal tersebut maka setiap pemasangan trafo selalu
dilengkapi dengan lightning arrester.
B. RUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang didapatkan permasalahan sebagai berikut :
1. Bagaimana pengaruh penempatan arrester pada perbedaan tempat apabila
terjadi gangguan surja petir
2. Bagaimana kinerja arrester ketika terjadi gangguan surja petir
C. TUJUAN PENELITIAN
1. Dapat mengetahui pengaruh penempatan arrester pada perbedaan tempat
apabila terjadi gangguan surja petir
2
2. Dapat mengetahui bagaimana kinerja arrester ketika terjadi gangguan surja petir
D. MANFAAT PENELITIAN
Manfaat adanya penelitian ini tentang pengaruh penempatan arrester terhadap
efektivitas transformator pada tiang distribusi dapat tercapai pada penelitian ini :
1.Dapat menambah ilmu atau pengetahuan pada pengaruh penempatan arrester
terhadap efektivitas transformator pada tiang distribusi dan kinerja arrester ketika
terjadi gangguan surja petir
2. menambah ilmu pengetahuan pada bidang elektro, khususnya konsentrasi listrik
dalam hal arrester dan trafo.
E. BATASAN MASALAH
Pada pengaman digardu distribusi menpunyai banyak macam-macam jenis
pengaman, maka dalam skripsi ini permasalahannya dibatasi agar pembahasannya
tidak terlalu meluas maka penulis mengambil pokok masalahan tentang pengaruh
penempatan arrester pada efektivitas transformator pada tiang distribusi.
F.SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematiaka penulisan skripsi sebagai tuga akhir ini terdiri dari atas 3
bagian yaitu:
1.Bagian Awal
Bagian ini berisi sampul dan halamam judul, lembar persetujuan,lembar
pengesahan,abstrak,kata pengantar,daftar isi, daftar gambar,daftar tabel, dan juga
daftar istilah dan singkatan yang termuat dalam skripsi ini.
3
2. Bagian isi
Bagian isi terdiri atas,
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang penulisan skripsi ini,rumusan masalah,tujuan
penelitian,manfaat penelitian,batasan masalah,dan juga sistematika penulisan
skripsi ini,.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Pada bagian ini diuraikan teori-teori yang berkaitan erat degan topik yang mejadi
bahasan penelitian. Teori yang dikaji menyangkut sistem yang akan
dikembangkan.target yang di dapat dari Tinjauan teori ini adalah batasan sistem
yang akan di kembangkan berdasarkan teori yang ada.
BAB III : METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang waktu dan tempat dilakukannnya penelitian yang menjadi
topic utama dalam skripsi ini, selain itu terdapat pula data parameter dan variable
yang digunakan dalam penelitian, skema penelitian, langkah-langkah yang
dilakukan peneltian serta jadwal pelaksanaan penelitian dalam waktu-waktu
tertentu.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi rincian lengkap tentang hasil dan pembahasan serta berisis analisa
data dari hasil penelitian yang telah dilakukan dilapangan.
BAB V : BAGIAN PENUTUP
Berisi kesimpulan dan saran dari penyelesaian penyusunan skripsi yang telah
dibuat.
4
3. Bagian akhir
Berisi daftar pustaka yang menjadi rujukan untuk dikutip dalam skripsi ini,
sebagai bukti bahwa skripsi ini dibuat berdasarkan studi analisis terhadap sumber-
sumber yang telah dikutip isinya.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. GARDU DISTRIBUSI
1. Umum
Gardu distribusi merupakan suatu gardu yang berfungsi untuk
membagikan ,tegangan baik itu tegangan menengah,dan tegangan rendah untuk
memenuhi kebutuhan pada para pelanggang atau konsumen .(TR 220/380V).(I
Wayan Sudiartha, dkk 2016 ).
Gambar 2.1. Gardu distribusi
2. Macam-Macam Gardu Distribus
Gardu distribusi dibagi 3 macam yaitu:
a. Gardu Umum
gardu umum ini berfungsi sebagai untuk mrmbagikan energi listrik dengan
pelanggan umum saja.
6
b. Gardu khusus
Gardu ini berfunsi sebagai menyalurkan energi listrik pada konsumen tunggal
c. Gardu Hubung
Gardu ini berfunsi sebagai penerima daya dari gardu induk yang telah diturunkan
tegangan menjadi tegangan menengah dengan menyalurkan daya tampa adanya
perubahan tegangan pada jaringan primer.
Untuk mengenal lebih lanjut gardu distribusi dapat dilihat dari konstruksinya
yaitu:
a. Gardu Beton
Gardu ini gardu yang konstruksinya dibangun pasangan batu dan beton dan
didalamnya terdapat komponen utama yaitu trafo dan peralatan proteksi dan
swiching.
b. Gardu Kios
Gardu ini bagunan kontruksinya terbuat dari baja,fiberglass,pada awal mula
dibangun gardu kios ini dibangun untuk menutupi semua peralatan seperti
trafo,pemutus dan pemisah dan perlengkapan lainnya yang ada pada tegangan
menengah dan tegangan rendah.Maka kapasitas maksimum trafo yang terpasang
adalah 400 Kva.
c. Gardu Portal
merupakan gardu trafo yang dipasang dengan dua buah tiang atau lebih,gardu ini
dilengkapi dengan peralatan pengaman seperti Fuse Cut-Out (FCO),untuk
pengaman apabila terjadi hubung singkat pada transformator dan arrester untuk
7
mencegah atau pelindun naiknya tegangan pada trafo apabila terjadi sambarang
surja petir.
d. Gardu Cantol
Pada gardu ini trafo yang terpasang yaitu trafo dengan daya 100 Kva 3 fase atau
1 fase, pada gardu ini sudah terpasang peralatan seperti proteksi swithcing dalam
tangki trafo, maka perlindungan trafo akan ditambahkan arrester dipasang dengan
terpisah pada penghantar pembumian yang dihubungkan langsun pada trafo.
B. TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
1. Pengertian Transformator
Transformator merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik dari tegangan
tinggi ke tegangan rendah begitupun sebaliknya,transformator terdapat beberapa
jenis yaitu tranformator distribusi,transformator arus dan transformator
daya.Untuk transformator arus dan tegangan digunakan untuk sebagai alat
membantu proteksi dan sebagai alat pengukuran.Sedangkan untuk transformator
untuk transformator distribusi dan transformator daya digunakan sebagai pemasok
beban.
Gambar 2.2. Transformator Distribusi daya
8
Jadi untuk menentukan tingkat isolasi dasar (TID) transformator maka kita
tentukan dulu tegangan yang besarnya 10 % diatas nominal tegangan sitem
dengan menggunakan rumus dibawah ini:
Vmax = Vnominal + 10 % (2.1)
Vmax = Vnominal x 1,1
Vmax = 20 Kv
= 20 x 1,1
= 22 kV
2. Prinsip Kerja Transformator Distribusi
Prinsip kerja transformator menurut hukum Ampere dan hukum faraday yaitu
apabila arus lisrtik yang dapat menimbulkan medan magnet begitupun sebaliknya
medan magnet dapat diliri listrik,pada kumparan transformator dan diberi gaya
berubah-ubah atau diberi arus bolak-balik akibatnya transfornator pada disisi
primer terjadi atau dapat menimbulkan induksi,jadi disisi sekunder dapat
menerima gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya dapat berubah-ubah.Maka
dari sisi sekunder dapat juga menimbulkan induksi,karena akibatnya antara dua
ujung yang berbeda tegangan.Gardu distribusi ini adalah berfungsi sebagai alat
menaikkan tegangan listrik atau menurungkan tegangan listrik,baik itu dari
tegangan menegah 20 kv ke tegangan rendah 380 V sehingga dapat dipergunakan
oleh konsumen tegangan rendah.
9
C. SALURAN UDARA TEGANGAN
1. Umum
Pada jaringan distribusi ditempatkan pada terbuka dialam bebas sehingga
banyak mengalami gangguan seperti petir,binatang atau pohon tumbang,pada
saluran udara ini dirancang mekanis dan perhitungan lentur,dan lengan-lengan
harus cukup kokohu untuk menahan beban angin pada penopan yaitu
isolasi,penghantar dan lengan pemegang.Pada rancangan listrik ini dipilih yaitu
untuk pemilihan tegangan saluran,pengaturan tegangan dan alat proteksi.Agar
dapat mudah melakukan pemeliharaan maka hendaklah ditempatkan atau
dipasang didekat jalan.
2. Proteksi Jaringan
Tujuan sistem proteksi ini dipasang pada saluran udara pada tegangan
menengah yaitu untuk mengurangi sejauh mungkin agar pengaruh gangguan pada
peralatan listrik di saluran udara tegangan menegah dapat memberi perlindungan
maksimal bagi operator,
Pada saluran udara tegangan menengah memakai proteksi yaitu:
a. Relai hubung tanah ini berpungsi sebagai proteksi saluran udara tegangan
menengah (SUTM) apa bila terjadi gangguan dari tanah atau kemunkinan
gangguan yang terjadi pada penghantar dengan bumi.
b. Pemutus Balik Otomatis (PBO) ini berfungsi sebaga saklar pemutus tegangan
otomatis,untuk pemasangan PBO dipasang pada saluran utama dan saklar seksi
otomatis dipasang pada pencabangan.
10
c. Lightning Arrester ini berfungsi sebagai pelindung bagi peralatan listrik apabila
terjadi gangguan sambarang petir.
d. pembumian ini terbuka pada bagian kondutif pada setiap 4 tiang itu dengan
nilai pentahanannya tidak bisa melebihi dengan nilai 10 0hm.
e. kawat tanah ini berfungsi untuk mengurangi gangguan petir yang apabila
terjadi sambaran petir secara langsung pada saluran udara tegangan menengah.
f. Fuse CuT Out ini sebagai alat pelebur atau pemutus apa bila terjadi hubung
singkat,FCO ini dipasang pada jaringan pencabangan.
3. Sambaran petir
Sambaran petir adalah pelepasan muatan pada antara awan atau awan
dengan tanah,dan diawan terdapat muatan positif dengan muatan tegangan negatif
dimana kedua muatan ini bertemu maka akan tejadi tarik menarik dan akan
mengakibatkan ledakan atau kilat begitupun sebaliknya.Bumi adalah sebagai
muatan positif dan muatan negatif,jika muatan pelepasan petir dekat dengan bumi
maka akan terjadi sambaran petir kebumi.Bila sambaran petir langsung mengenai
pada saluran udara tegangan menengah kemungkinan besar akan putus karena
petir yang masuk melebihi BIL (Basic Insulation Level) pada saluran udara
tegangan menengah(SUTM).dan apabila sambaran petir yang bukan sambaran
langsung tetapi induksi dari petir maka gelombang akan berjalalan pada jaringan
dan menuju titik yang bisa menetralisir arus maka petir itu akan menuju ke titik
pentanahan.
11
Menurut Ibnu Hajar dan Eko Rahman (2017) sambaran petir di bagi dua yaitu:
a. Sambaran langsung
Merupakan sambaran langsung menuju kearah fasa konduktor pada
tiang,maka sambaran langsung ini menuju fasa konduktor pada sistem tenaga.Hal
ini kemungkinan disebabkan dari sambaran petir ini akan menuju kefasa
konduktor yang lebih besar.
b. Sambarang tidak langsung
merupakan sambaran tidak langsung ini adalah sambaran petir yang terjadi
pada dekat sistem tenaga pada saluran udara tegangan menengah,sambaran ini
berupa sambaran petir dari awan ke awan atau sambaran petir awan
ketanah.sambaran ini berpengaruh pada saluran tegangan menengah,adanya
saluran ini mengakibatkan timbulnya medan elektromagnetik.
Pada gelombang berjalan dapat dinyatakan yaitu:
E,t2/t1 (2.2)
Dimana
E = Tegangan Puncak
T2/t1 = Rasio muka gelombang terhadap ekor gelombang surja
Pada kecepatan ini merambat kira-kira 300 meter permikro detik jadi sama dengan
kecepatan cahaya(Huturuk,1988) dapat dinyatakan dengan rumus dibawah ini:
Z=60In
(2.3)
Sedangkan untuk menentukan besarnya surja impedansi surja pada kawat
berisolasi yaitu:
Z=
√ In
(2.4)
12
Dimana :
Z : impedansi surja kabel (Ω)
Ε : permetivitas (2,5 - 4)
R : jari-jari penghantar dari inti sampai luar isolasi (mm)
r : jari-jari penghantar dari inti konduktor (mm)
D. FUSE CUT-OUT
merupakan alat yang berfungsi sebagai pemutus pada peralatan listrik
yang berbeban pada jaringa distribusi fco ini bekerja dengan cara melebur dari
komponennya yang sudah dirangcang sesuai ukurannya.
Pada fuse cut-out ini memiliki perlengkapan ini terdiri dari sebuah rumah fuse,
pemegan fuse dan fuse link sebagai pemisannya.Dalam distribusi fuse cut out ini
diklasifikasikan 2 macam yaitu fuse letupan dan fuse liquid,pada fuse cut out
letupan ini kebanyakan di pakai dijaringan distribusi fuse cut out ini merupakan
suatu tanda yang pergunakan sebagai tanda adanya busur api yang melintas pada
didalam tabung dan kemudian dipadamkan
Fuse cut out letupan ini dibagi menjadi 2 jenis yaitu:
Fuse cut out bertabung fiber
Fuse link terbuka
Pada kedua fuse cut out ini dipergunakan pada jaringan dipasang dengan sistem
delta atau jarinagan sistem bintang tampa pentanahan pada jaringan sistem netral
ditanahkan apabila tegangan pemutus tidak melebihi tegangan pengenal
maksimum dan tahanan isolasi ketanah sesuai dengan kebutuhan operasinya
13
E. ARRESTER
1.Pengertian Arrester
Menurut Sarimun (2012) Arrester merupakan alat pelindung atau
pengaman bagi peralatan sistem distribusi apabila terjadi masalah pada surja petir
dengan cara membatasi tegangan lebih dan tegangan lebih ini di alirkan
ketanah.Arrester diapasang sedekat mungkin pada peralatan yang dilindungi yang
dihubungkan dari fasa konduktor tanah.
Sistem pentanahan pada gardu distribusi dianggap sebagai sistem pentanahan ini
dianggap efektif , maka perhitungan dapat diambil sebagai berikut:
Ua = 0,8 x 1,1 x tegangan nominal
Maka Ua = tegangan Arrester besarnya arus pelepasan arrester adalah :
I =
(2.5)
Dimana :
I : Arus pelepasan arrester (A)
e : tegangan surja yang datang (kV)
Ua : Tegangan pelepasan arrester (kV)
Z : Impedansi surja saluran (Ω)
Untuk menentukan besarnya perubahan tegangan pada arrester (Es) ketika
tegangan impuls mlewati arrester.maka untuk menentukan tegangan impuls
dengan meggunakan persamaan (Zoro, 2011) sebagai berikut:
( )
(2.6)
Dimana :
eS : Perubahan tegangan pada arrester (kV/μs)
14
U0 = Tegangan arrester pada saat arus 0 (Maximal Disharge voltage) (kV)
I : Arus pelepasan (kA)
R : Tahanan arrester (Ω)
L : Induktansi penghantar arrester (μH)
: Kenaikan arus penghantar (kA/μs) dt di
2. Jenis-Jenis Arrester
a. Arrester Ekspulasi
Jenis arrester ini memiliki 2 cela yaitu cela luar dan dalam,maka sela luar
di tempatkan dalam tabung serat.Apabila diterminal arrester ada arus surja
petir,maka kedua cela ini akan terpercik. Pada arrester ini dapat melindungi trafo
pada gardu distribusi dengan tegangan 3 sampai 15 KV,akan tetapi arrester ini
belum bisa memadai untuk melidungi untuk trafo daya.
Gambar 2.3 Arrester Ekspulsi
15
b. Arrester Katup
Arrester katup ini memilki beberapa sela percik yang dapat dihubungkan
dengan seri dengan resistor tak linier.Pada resistor tak linier ini memiliki tahanan
rendah apabila saat dialiri listrik arus besar dan mempunayi tahanan yang besar
pada saat dialiri arus yang kecil.arrester ini terbuat dari bahan silicin karbid,kedua
sela ini yaitu sela percik dan resistor tak linier ditempatkan pada dalam tabung
tertutup sehinnga arrster ini dapat bekerja dan tidak dipengaruhi pada keadaan
sekitar.
Gambar 2.4 Arrester Katup
3. Bagian – bagian Arrester
a. Elektroda
merupakan terminal arrester yang dihubungkan dengan pada bagian yang
bertegangan pada elektroda bagian atas dan bawah dihubungkan dengan ke tanah.
16
b. Sela Percikan
Apabila terjadi tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran petir atau surja
hubung pada arrester yang terpasang pada gardu distribusi,maka sela percikan
akan terjadi loncatan bunga api.
c. Tahanan katup
Arrester ini adalah suatu jenis material yang memiliki sifat tahanannya dapat
berubah apabila mendapat perubahan tegangan.
Gambar 2.5 Bagian-bagian Arrester
4. Prinsip Kerja Arrester
Prinsip kerja Arrester adalah peralatan yang dapat melindugi pada
peralatan sistem tenaga listrik dari gannguan sambarang surja petir atau gangguan
tegangan lebih hubung surja petir.Arrester ini berfungsi untuk memotong
tegangan lebih yang yang menuju pada peralatan yang dilindunginya.Arrester ini
bersifat by pass disektar isolasi yang membentuk jalan dan mudah dilalui arus
kilat,maka tidak menimbulkan tegangan lebih pada peralatan.
Dalam keadaan nolmal arrester harus mampu bertindak sebagai isolator yang
tahananannya tinggi sehingga hanya mengalirkan arus beberapa mili amper arus
17
yang bocor dari tegangan sistem ketanah.Dan apabila arrester ini terkena
sambaran petir maka arresyer ini berubah menjadi konduktor yang tahanannnya
sangat rendah sehinnga arrester ini menaglirkan ribuan ampere arus surja
ketanah,maka arrester ini diapasang pada transformator dan peralatan lainnya
untuk melindungi dari gangguan sambaran petir atau tegangan lebih pada surja
petir.
5. Karakteristik Arrester
Untuk mendapatkan Arrester yang ideal maka harus mempunyai
karakteristik yaitu :
1. Apa bila tegangan arrester dalam keadaan normal maka arrester tidak boleh
bekerja.
2. Bila mendapatkan gelombang transien dengan tegangan puncak lebih besar
dari tegangan tenmus arrester,maka arrester bekerja untuk mengalirkan ketanah.
3.Arus pelepasan arrester tidak boleh melibihi arus nominal arrester agar tidak
merusak.
4. Pada tegangan puncak yang lebih besar dari pada tegangan tembus arrester
maka arrester mampu menagalirkan ketanah.
5.Arrester harus mampu melakukan arus terpa ke tanah tanpa merusak arrester itu
sendiri.
6. Pada tegangan oprasi normal, harus mempunyai ipedansi sangat tinggi atau
tidak menarik arus listrik.
7. Pada arus frekuensi normal harus diputuskan dengan segera apabila tegangan
transien telah turun dibawah harga pada harga tegangan tembusnya.
18
Oleh karena itu sebagai disinggung muka arrester dipakai guna menetapkan BIL (
Basic Isolation Level ),maka yang perlu ketahui dalam karakteristik arrester yaitu:
1.Arreste memiliki tegangan dasar yang tidak tidak boleh dilampaui tegangannya.
2.Arrester memiliki karakteristik yang dibatasi tegangan (volttage-limithiing)
oleh berbagai acam arus petir.
3.Arrester mempuyai batas termis.
Jadi arrester merupakan suatu peralatan yang mempunyai tegangan dasar tegangan
(rating) maka tidak boleh dikenakan tegangan yang melebihi dasar ini baik dalam
keadaan normal dan keadaan hubung singkat.
Untuk mengetahui tegangan maksimum yang mungkin terjadi pada fasa sehat ke
tanah sebagai akibat gangguan satu fasa ke tanah perlu diketahui :
1. Tegangan sistem tertinggi (system highest voltage), umumnya diambil harga
105-110% dari tegangan nominal sistem.
2. Koefiien pentanahan yaitu 0,8 di definisikan sebagai perlindungan antara
tegangan rms fasa sehat ke dalam tanah dalam gangguan pada tempat dimana
arrester dipasang. Sehingga untuk menghitung besarnya tegangan nominal atau
tegangan pengenal arrester dapat digunakan persamaan
Er = a. Um (2.7)
Dimana : Er = Tegangan dasar arrester
a = Koefisien pentanahan 0,8
β = Toleransi, untuk perhitungan fluktansi tegangan ( 105-110% )
Um = Tegangan normal sistem
19
6. Tegangan Pelepasan Arrester ( Nominal Dhiscarge Voltage )
Tegangan pelepasan arrester adalah karakteristik arrester yang paling
penting dalam penagkap petir untuk melindungi peralatan listrik pada gardu
distribusi,tegangan pelepasan ini bisa menentukan dalam tingkat perlindungan
dari penangkap petir tersebut,jika tegangan arrester ada dibawah BIL dari
perlindungan maka dengan faktor perlindungan pada peralatan yang optimal
dapat diperoleh.
Maka Tegangan pelepasan arrester didapatkan sesuai dengan persamaan yaitu :
Ea = Eo + ( I.R ) (2.8 )
Keterangan :
I = Arus pelepasan arrester ( KA )
Eo = Tegangan arrester pada saat arus nol ( KV )
ea = Tegangan pelepasan arrester ( KV )
R = Tahanan Arrester (Ω)
7. Tingkat Pengenal dari Arrester
a. Jarak Lindung Arrester
Jarak lindung arrester adalah jarak aman antara pemasangan arrester
dengan peralatan yang dilindungi dalam hal adalah transformator yaitu :
L =
(2.9 )
Dimana :
L = Jarak antara dengan peralatan yang dilindungi ( m )
Ut= Tegangan ketahanan terhadap gelombang impuls dari peralatan
yang dilindungi (KV)
20
Ua = Tegangan kerja arrester ( KV )
Du/dt = Kecuraman dari gelombang yang datang pada setiap waktu (
KV/μs ) nilai berkisar antara 1000 KV/µs – 2000 KV/μs
V = Kecepatan propagasi gelombang tegangan lebih : 300 m/µs
untuk saluran udara 150 m/μs untuk kabel.
b. Faktor perlindungan
pada faktor perlindungan merupakan perbedaan besar tegangan antar TID
bagi peralatan yang dilindungi denga tegangan kerja arrester.pada umumnya
diambil harga yaitu 10 % diatas tegangan kerja arrester dan tujuannya untuk
mengatasi kenaikan tegangan pada kawat dan toleransi pabrik.
Menentukan faktor perlindungan
Untuk menentukan faktor perlindungan maka yang pertama dihitung yaitu
perlindungan arrester:
Tingkat perlindungan = Va x 110 %
= Va ( Tegangan percikan impuls )
Jadi di peroleh faktor perlindungannya adalah :
Fp =
(2.10 )
FP = Faktor perlindungan ( % )
FP = Tingkat perlindungan ( KV )
c. Pemilihan Tingkat Isolasi Dasar ( BIL )
BIL (Basic insulation Level) merupakan daya tahan terhadap tegangan
impuls yang standar gelombannya yaitu 1,2.50 µs dan masih bisa dapat ditahan
21
isolasi dari peralatan listrik dan mempunyai ketahanan impuls sama dengan tinngi
dari BIL tersebut.
d. Pemilihan tingkat pengenal arrester
Tegangan pengenal arrester ( rating arrester )
Tegangan pengenal arrester adalah tegangan saat arrester dapat bekerja
sesuai dengan karakteristik.Arrester tidak boleh bekerja pada tegangan maksimun
sistem,tetapi mampu memutuskan arus susulan dari sistem secara efektif.Arrester
umumnya tidak boleh bekerja jika ada gangguan fasa ketanah .
Untuk menentukan tegangan maksimum yang mungkin terjadi pada
gangguan fasa ke tanah,perlu diketahui :
Tegangan maksimum sistem
Koefisien pembumian
Didepinisikan sebagai perbangdingan antara tegangan rms fasa ke tanah,dalam
keadaan gangguan pada tempat dimana arrester dipasang dengan tegangan rms
fasa ke tanah tertinggi dari sistem dalam keadaan tampa gangguan.
Untuk system yang dibumikan koefisien pembumiannya 0,8 ( arrester 80
% ) dan system yang tidak di bumikan langsung koefisien pembumiannya 1,0
(arrester 100 % ). Tegangan pengenal dari suatu arrester merupakan tegangan rms
ke tanah tertinggi dikalikan dengan koefisien pembumian.
Jika dibumikan langsung :
Vm = 1,1 x Vfn = 1,1 x V nom √
Dimana : Vm = tegangan maksimum fasa ke netral
Vfm = tegangan nominal system fasa ke netral
22
Vnom = tegangan nominal system fasa ke fasa
Jika tidak dibumikan langsung :
Va = V x 1,10 x 1,0
Tegangan percikan impuls maksimum
Merupakan tegangan gelombang impuls tertinggi yang terjadi pada
arrester. Jika tegangan puncak surja petir yang datang mempunyai harga yang
lebih tinggi atau sama dengan tegangan percikan maksimum arrester, maka
arrester akan bekerja memotong surja mengalirkannya ke tanah.
Arus pelpasan nominal
Merupakan arus pelepasan dengan harga puncak dan bentuk gelombang
tertentu untuk menentukan kelas arrester sesuai dengan kemampuan melewatkan
arus, karakteristik perlindungan.
Arrester harus dapat menyalurkan arus sesuai dengan kemampuannya.Dalam
menentukan besar arus pelepasan arrester,ada beberapa langkah yang dilakukan y
Menentukan harga puncak surja yang sampai pada lokasi arrester
Untuk menentukan besarnya surja yang sampai ke arrester tidak terlepas dari
peranan isolator saluran distribusi
Isolator mempunyai tegangan lompatan api frekuensi daya tegangan lompatan api
imnpuls. Harga puncak surja merupakan tingkat ketahanan impuls saluran,sebagai
faktor keamanan terhadap kemungkinan timbulnya variasi tegangan yang
menyebabkan terjadinya lompatan api pada isolator saluran distribusi,maka
ditambahkan toleransi 20 %. Jadi puncak surja yang akan mencapai lokasi arrester
V puncak = TID saluran + 20 % V puncak = TID saluran x 1,2
23
Studi literatur
Pengambilan data
Analisa Data
Hasil Selesai
BAB III
METODE PENELITIAN
A. JENIS PENELITIAN
Pada penelitian ini “Analisis Pengaruh Penempatan Arrester Terhadap
Efektivitas Transformator Pada Tiang Distribusi penulis mengunakan jenis
penelitian kuantitatif dan kualitatif. melakukan pengumpulan data di lapangan
berdasarkan pengukuran yang dilakukan dalam penelitian ini yang hasil dari
pengukuran itu diselesaikan dalam bentuk matematis.
B. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
Waktu : September 2019 s/d Oktober
Tempat : PT. PLN (persero) Rayon panakukang
C. TAHAPAN PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan beberapa tahap yaitu :
Gambar 3.1 Skema penelitian
24
D. STUDI LITERATUR
Studi literatur adalah pengumpulan refensi dari buku-buku, penelitian
sebelumnya dan jurnal-jurnal dari internet yang berhubugan atau yang dapat
mendukung teori penyelesaian penelitian “Analisis pengaruh penempatan arrester
terhadap efektivitas transformator pada tiang distribusi “
E. ANALISA DATA
Metode yang digunakan dalam analisis data pada penelitian ini adalah
metode koordinasi isolasi, dimana data-data yang diperoleh kemudian dihitung
TID transformator, tegangan pelepasan arrester, serta jarak penempatan arrester
terhadap arrester.
1. Penentuan Tingkat Isolasi Dasar
Perencanaan sistem perlindungan transformator distribusi dalam
menentukan posisi peralatan pelindung dari kemungkinan bahaya surja petir, yang
paling awal dilakukan adalah menentukan tingkat kekuatan isolasi impuls dasar.
Transformator yang akan dilindungi terletak pada saluran udara tegangan
menengah (SUTM) dengan data-data yang bervariasi antara lain :
1
1
Kapasitas Terpasang 250 kVA
2
2
Tegangan primer 20 kV
3
3
Tegangan Skunder 220/380 V
25
2. Menentukan Perkiraan Besar Tegangan Pengenal Arrester
Menentukan perkiraan besarnya tegangan pengenal arrester, maka harus
diketahui terlebih dahulu tegangan tertinggi dari jaringan dan koefisien
pertanahan, dengan diketahuinya kedua hal tersebut, maka perkiraan besarnya
tegangan pengenal arrester dapat dihitung secara kasar. Tegangan pengenal tidak
boleh lebih rendah dari perkiraan kedua harga di atas.
Dalam perhitungan tegangan secara tinggi ditambah 10% kemudian untuk
pentanahan tidak efektif dan pentanahan terionisasi dalam praktek biasanya
diambil koefisien 100%.
2. Menetukan Arus Pelepasan Impuls dari Arrester
Dalamm menentukan arus pelepasan impuls dari arrester sewaktu melepas
arus surja petir dapat digunakan rumus sebagai berikut :
I
(3.1)
Dimana :
Iα = arus pelepasan arrester
Ud = Tegangan gelombang dating
Zs = Impedansi surja saluran dating
Ua = Tegangan kerja/ sisa
Besar tegangan gelombang datang diperoleh dari FOV (Flashover
Voltage) dengan mengetahui rancangan isolator saluran.
26
3. Menentukan Tegangan Pelepasan Arrester
Tegangan pelepasan (tegangan kerja ) bergantung pada arus pelepasan
arrester (Ia) dan kecuraman arus (di/dt) yang masuk peralatan. Teganga pelepasan
ini adalah karakteristik yang paling penting dari arrester untuk perlindungan
peralatan. Selain itu, tegangan kerja ini menentukan tingkat perlindungan arrester
apabila tegangan kerja arrester berada TID peralatan yang dilindungi dengan
faktor keamanan yang cukup perlindungan peralatan yang optimum dapat dicapai.
4. Faktor Perlindungan dari Arrester
Faktor perlindungan lightning arrester adalah perbandingan antara selisih
tegangan tingkat isolasi dasar peralatan (TID) yang dilindungi dengan tingkat
perlindungan (TP) dari arrester terhadap tingkat perlindungan dari arrester. Secara
matematis dapat ditulis sebagai berikut.
(3.2)
Dimana :
FP = Faktor perlindungan
TID = Tingkat Isolasi dasar
TP = Tingkat Perlindungan
Faktor tingkat perlindungan dari arrester adalah harga puncak tegangan
yang terjadi pada terminall arreseter saat kondisi kerja, yaitu pada saat
menyalurkan arus surja ke tanah. Ada dua harga yang biasa dipertimbangkan
sebagai harga tingkat perlindungan impuls dan tegangan arrester. Dalam
menentukan tingkat perlindungan peralatan yang akan dilindungi oleh arrester
umumya diambil harga 10% lebih tinggi dari tegangan pelepasan arrester.
27
Besarnya faktor perlindungan pada umumnya 20% dari TID peralatan
untuk lightning arrester yang dipasang dekat dengan peralatan yang akan
dilindungi.
5. Jarak Lindung Lightning Arrester
Arrester ditempatkan sedekat mungkin dengan peralatan yang dilindungi.
Tetapi untuk memperoleh kawasan perlindungan yang lebih baik, maka ada
kalanya arrester ditempatkan dengan jarak tertentu dari perlatan yang dilindungi.
Jarak arrester dengan peralatan yang dilindungi berpengaruh terhadap besarnya
tegangan yang tiba pada perlatan jika jarak arrester terlalu jauh, maka tegangan
yang tiba pada peralatan dapat melebihi tegangan yang dapat dipikulnya.
Dalam prakteknya, tegangan mungkin lebih dari perkiraan karena karena
terjadinya isolasi akibat adanya induktansi penghantar yang menghubungkan
arrester dengan transformator dan adanya kapasistensi dari transformator itu
sendiri. Di samping itu, saat arrester bekerja mengalirkan arus surja ke bumi,
maka terjadi jatuh tegangan pada tahanan penghantar penghubung arrester
dengan jaringan dan penghubng arrester dengan elektroda pembumian. Jatuh
tegangan ini dipengaruhi oleh kenaikan arus surja dan menaikkan kenaikan
tegangan antara terminal arrester dengan bumi. Adanya perbedaan potensial
pembumian transformator dengan potensial pembumian arrester juga menambah
tegangan transformator. Oleh Karen itu lebih baik membuat penghantar
penghubung sepebdek mungkin dan menghubungkan elektroda pembumian
arrester dengan elektroda pembumian transformator. Tahanan pembumian
diusahakan serendah mungkin, akan lebih baik jika dapat dibuat satu Ohm.
28
Jika diketahui tegangan maksimum yang dapat dipikul tranformastor (BIL)
dalam Kv, maka jarak maksmimum arrester dari perlatan dapat ditentukan sebagai
berikut :
L=
(3.3)
Dimana :
Ua = Tegangan kerja arrester (Kv)
Ut = Teganagn gelombang dating pada jepitan tranformator (kV)
Du/dt = Kecuraman gelombag dating (kVµs)
L = Jarak antara arrester dan transformator (m)
V = Kecepatan merambat gelobang (m/µs)
Faktor lain yang mentukan besarnya gelombang dating pada peraalatan
adalah banyaknya percabangan jaringan, maka gelombang surja tersebut akan
terbagi ke masing-masing cabang, sehingga besar tegnagn yang dapat diterimas
pada masing-masing adalah :
Ut = U (
) (3.4)
Dimana n adalah jumlah cabang.
Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa semakin banyak
percabangan jaringan maka tegangan gelombang dating ke peralatan semakin
kecil sehingga kerja arrester melakukan gelombang tidak terlalu besar.
29
F. LANGKAH PENELITIAN
STAR
STUDI KASUS
PENGAMBILAN
DATA
DATA
LENGK
ANALISA
DATA
SIMPULAN &
SARAN
STOP
YA
TIDAK
Gambar 3.2 Flowchart langkah penelitian
30
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Di lapangan terdapat 2 sistem penempatan arrester dan FCO pada
transformator yaitu penempatan arrester sebelum FCO dan penempatan arrester
setelah FCO. Oleh karena itu dari sumber tinjauan pustaka tersebut akan dibahas
mengenai bagaimana pengaruh gangguan surja petir terhadap perbedaan
penempatan arrester dan FCO sebagai pengaman gardu distribusi dengan
memperhitungkan besarnya tegangan surja petir yang lolos ke trafo distribusi dan
bagaimana kinerja arrester dan FCO ketika terjadi gangguian petir. Sehingga
diharapkan tugas akhir ini dapat menjadi bahan pemikiran untuk mendapatkan
penempatan arrester yang tepat dan efektif guna melindungi gardu distribusi
terhadap gangguan surja petir.
A. Analisis pemasangan sebelum FCO
Gambar 4.1. Pemasangan arrester sebelum FCO
31
Pada gambar diatas arrester bekerja tidak optimal karena kalau terjadi gelombag
berjalan karena petir di penghantar SUTM akan mengakibatkan pantulan antara
penghantar yang masuk ketransformator dan arrester,tegangan lebih
ketransformator menyebabkan transformator rusak dan dapat menimbulkan
tegangan impuls ke trafo dapat melewati batas basic insulation level dan
berdampak buruk ke trafo dan kemungkinan trafo di tembus tegangan lebih pada
surja petir.
B. Analisis pemasangan Arrester sesudah FCO
Gambar 4.2. Pemasangan Arrester sesudah FCO
Pada gambar diatas perjalanan gelombang yang menuju arrester seperti
terlihat pada gambar diatas adalah betul,kalau terjadsi gelombang berjalan dari
petir di penghantar SUTM,maka ada chopin dari arrester sehingga tegangan petir
menjadi kecil yang masuk ke trafo dan efektif untuk pengaman trafo.Sebaiknya
kawat tanah dari kabel disambung dengan kawat pentanahan dari arrester,kalau
terjadi gelombang petir hasil choping dari arrester yang masih masuk kesistem
masih dibawah BIL trafo.Dan dapat mengamankan trafo dari tegangan impuls dari
surja petir.
32
Maka dari penelitian diatas maka jarak pemasangan arrester dengan trafo
dibutuhkan untuk tingkat keamanan pada trafo dengan tingkat isolasi dasar yang
ada pada transformator
1. Menentukan jarak pemasangan arrester dengan trafo di gardu distribusi
L =
( 4. 1 )
L = Jarak arrester dengan peralatan yang dilindungi (m)
Ut= 22 Kv merupakan tegangan pengenal untuk transformator ( kv )
Ua= 19,5 Kv merupakan tegangan kerja arrester ( kv )
kecuraman dari gelombang yamg datang berkisar 1000 kv / µs untuk
saluran udara.
V = Kecepatan gelombang tegangan lebih 300 m / μs
Jadi jarak pemasangan arrester dengan trafo di gardu distribusi dapat di hitung
menggunakan rumus diatas :
L =
L = 0,37 m
Jadi jarak pemasangan ideal arrester dengan transformator adalah 0,37 meter.
Dari hasil diatas dapat mengambil contoh kejadian surja yang datang pada
arrseter dan transformator dengan gelombang surja yang berbeda-beda yang
masuk pada puncak arus pada lokasi arrester
Misalnya surja dengan bentuk gelombang 8 x 20 μ detik sampai pada lokasi
arrester dimana puncak arus 10 kA dan waktu sampai ke puncak 8 µ detik.
Maka kenaikan tegangan pada kawat arrester :
33
L
= L x e
( 4.2 )
= 0,37 x 2,718 x
= 1,257075 kv/ft
= 4,1242618 kv/m ( 1 ft = 0,3048 )
Jika panjang penghantar (s) = 2,5 meter, maka kenaikan tegangan pada kawat
penghantar adalah :
= 4,257075 x 2,5
= 10,31 kV
Misalkan surja yang datang mempunyai bentuk gelombang 4 x 10 μ detik, dengan
puncak arus 25 kA dan waktu sampai puncak 4 µ detik, maka kenaikan tegangan
pada kawat arrester adalah :
L =
= 0,37 x 2,718 x
= 6,285375 kv/ft
= 20,6231 kv/m
Panjang penghantar (s) = 2,5 meter, maka kenaikan tegangannya :
= 20,62131 x 2,5
= 51,55327 kv
Lokasi kejadian
Lokasi kejadian yang terjadi pada saat pemasangan arrester yaang
mengakibatkan kerusakan ,lokasinya di wilayah area rayon panakukang ,jln
Letjen Hertasning No.102, bonto makkio kec.rapocini,kota makassar,sulawesi
selatan 90222Pada kasus pertama terlihat bahwa kenaikan tegangan sebesar 10,31
34
kV masih belum berpengaruh. Tetapi untuk kasus kedua, kenaikan tegangan
kawat arrester sebesar 51,55327 kV sudah melampaui toleransi 10 % yang
diisyaratkan pada perhitungan tingkat perlindungan arrester sehingga tidak
memungkinkan untuk faktor perlindungan yang baik.
Kenaikan tegangan pada kawat arrester dengan dengan variasi panjang penghantar
antara terminal arrester dengan transformator distribusi. Pada keadaan yang
sebenarnya, kenaikan kawat arrester tidak berlangsung secara linier karena adanya
pengaruh elemen tahanan nol linier dan kecepatan naiknya puncak arus surja yang
tidak linier. Walaupun demikian kenaikan tegangan kawat arrester dari hasil
perhitungan tidak berbeda jauh dengan keadaan yang sebenarnya.
2. Untuk mencari tegangan pengenal dari arrester
Er = (4.3)
Er = Tegangan pengenal / Tegangan dasar
0,8 koefisisen pentanahan
= 1,1 Toleransi untuk menghitung fluktuasi tegangan ( 105- 110 )
Um = 20 kv Tegangan normal sistem
Er = 0,8 x 1,1 x 20
= 17,6 kv
Pada hasil yang didapatkan berdasarkan persamaan 2.2 adalah 17,6 pada rating
arrester teganagan pengenal arrester yang ada adalah 19,5 kv,pada pemilihan
arrester yang digunakan rating 19,5 kv karena mendekati hasil analisa yang
didapatkan untuk tingkat keamanan transformator maka dipakai rating 19,5 kv
35
dan spesifikasi arrester tidak melebihi BIL trafo dan sangat baik untuk keamanan
trafo.
3. Menentukan tingkat isolasi dasar (TID)
pada perlindungan transformator distribusi untuk menentukan posisi pada
peralatan yang dilindungi dari bahaya sambaran surja petir,yang perlu dilakukan
yaitu menentukan tingkat impuls trasformator.
Pada saluran udara tegangan menengah terdapat transformator yang akan
dilindungi dengan data data yaitu:
Kapasitas Terpasang = 100/160 kVA
Tegangan Primer = 20 KV
Tegangan Sekunder = 220/380 V
Pada gardu yang terpasang pada tiang pada tegangan primer yaitu 20 KV maka
diperoleh :
Vmax = Vnominal x 1,1 (4.4)
Vmas = 20 x 1,1
= 22 kv
36
Tabel 4.1 Penentuan Tingkat Isolasi Dasar Transformator
Tegangan tertingi
peralatan (rms)
Tingkat tegangan
ketahanan impuls petir
(puncak)
Tingkat tegangan
ketehanan hubung
singkat frekuensi – daya
Kv Daftar
1(kV)
Daftar2
(kV)
Kv
1,1
3,6
7,2
12
17,5
24
36
-
20
40
60
75
95
15
-
40
50
75
95
125
170
5
10
20
28
38
50
70
C. Pemilihan Tingkat Pengenal Arrester
1. Untuk Menentukan Tegangan Pengenal Arrester
Jadi untuk menentukan tegangan pengenal arrester maka rms fasa ke fasa
tertinggi dikalikan dengan koefisien pembumian yang tidak langsung 1,0 jadi
sistem tegangan maksimum diperoleh yaitu :
= V nominal + 20% ( faktor toleransi ) (4.5)
= 20 + 2
= 22 KV
2. Untuk menentukan tegangan terminal
Pada Tegangan pengenal arrester yaitu 24 KV dengan kecuraman surja
petir = (dv/dt) adalah 200 kv/µ detik.Maka kecepatan naiknya tegangan surja
adalah
37
4.2 Tabel Karakteristik Arrester
Pengenal
Arrester
(KV )
Kecuraman
FOW
(KV/µ
detik )
10 KA dan 5 Ka 5 kA
STD
( kv )
FOW
( kv )
STD ( kv )
FOW ( kv )
3
4,5
6
7,5
9
12
15
18
21
24
27
30
33
36
25
37
50
62
76
100
125
150
175
200
225
250
275
300
13
17,5
22,6
28
32,5
43
54
65
76
87
97
108
119
130
15
20
26
31
38
50
62
75
88
100
112
125
137
150
13
17,5
22,6
28
32,5
43
54
65
76
87
97
108
119
130 1
15
20
26
31
38
50
62
75
88
100
112
125
137 150
STD = Tegangan Percikan Impuls Maksimum
FOW = Tegangan Percikan Impuls Muka
Untuk menentukan besar maksimum percikan impuls dengan pengenal arrester
yaitu 24 kv,maka karakteristik arrester pada tabel diperoleh tegangan percikan
Menentukan Tegangan kerja Arrester :
Pada tabel 3, dapat diperoleh tegangan kerja arrester sebesar 87 kv.
3. Menentukan Arus Pelepasan
Menentukan puncak harga arrester
Pada tegangan kerja arrester ini dipilih isolator berdasarkan tabel yaitu:
Tipe km-2605
Tegangag Lompatan Api Impuls (TID saluran) = 200
Maka harga puncak surja :
38
V puncak = 1,2 x TID saluran (4.6)
= 1,2 x 200
= 240 Kv
4. Menentukan Arus Pelepasan Maksimum Arrester
Pada pelepasan maksimum arrester menggunakan kelas arus 5 kA maka arus
pelepasng arrester yang didapatkan sebesar 65 kA.
Pada impedansi suraja dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai
berikut:
Z = 60 In
(4.7)
Dimana :
h = Tinggi Kawat Fasa Tanah = 9 meter
r = jari-jari konduktor kawat =
Maka penhaghantar yang dipakai adalah Penghantar jenis Cu dengan luas
penampang 1 x 50 dan Al yang dipakai dengan luas penampang yaitu 1 x 70
penghantar diameter yaitu d = 15,25 mm maka.
r =
= 7,625 mm
= 7,625 x m
Dengan demikian :
Z = 60 In
= 327,846 Ω
39
5. Menentukan Arus Pelepasan Nominal Arrester :
Untuk menentukan arus pelepasan nominal arrester maka untuk menentukan kelas
arrester yang diperoleh yaitu :
Ia =
(4.8)
Ia =
K
Jadi dari hasil diatas maka dipilih arrester dengan mengunakan dengan kelas
ringan yaitu 2,5 atau 5 Ka mka kemungkinan arus surja untuk daerah yang
mempunyai frekuensi sambaran petir puncak yang tinggi maka arus relepan
digunakan.
Untuk Menentukan Faktor perlindunagan Arrester yaitu :
Tingkat Perlingdungan = Va x 110 % (4.9)
= Va x 1,1
= 87 x 1,1
= 95,7 Kv
Maka faktor perlindungan diperoleh yaitu :
FP =
100 % (4.10)
FP =
100 %
FP = 23,44 %
Jadi faktor perlindunagan diatas dapat diperoleh hasilnya yaitu 23,44 % dari
faktor toleransi yaitu 20 % sehingga untuk pemilihan arrester dapat dikatakan
baik karna dapat memberikan faktor perlindungan yang baik.
40
BAB V
KESIMPULAN
A. Kesimpulan
Dari hasil penelitian diatas dapat ditarik kesimpulan yaitu :
1. Pada arrester yang pemasangannya sebelum FCO apabila mengenai induksi
petir mengakibatkan pantulan antara penghantar yang masuk ke
transformator tenaga dan arrester dan tegangan impuls yang masuk ke
transformator tidak redam arrester secara maksimal dan tegangan impuls
yang dialiri dari induksi jaringan SUTM masuk ke transformator dapat
mengakibatkan transformator rusak atau terbakar.
2. Pada pemasangan arrester sesudah FCO apabila terjadi induksi petir arrester
langsung akan meredam kepentanahan dan tegangan impuls yang masuk ke
transformator relativ kecil, Jadi jarak pemasangan ideal arrester dengan
transformator adalah 0,37 meter oleh karena itu Arrester di tempatkan
sedekat mungkin degan peralatan yang dilindungi,agar tidak terjadi pantulan
gelombang implus antara FCO dan Arrester langsung menghantarkan
teganga implus ke tanah.
B. Saran
Setelah melalukan penelitian ini tentang penempatan arrester sesudah dan
sebelum FCO maka dapat meyampaikan saran yaitu: Jadi jarak pemasangan
ideal arrester dengan transformator adalah 0,37 meter oleh karena itu
Arrester di tempatkan sedekat mungkin dengan peralatan yang
41
dilindungi,agar tidak terjadi pantulan gelombang implus antara FCO dan
Arrester langsung menghantarkan teganga implus ke tanah. Dengan
dilakukannya perubahan penempatan arrester sebaiknya PLN melakukan
perubahan agar tidak terjadi gangguan atau kerusakan pada peralatan
distribusi pada tiang.
42
DAFTAR PUSTAKA
Mukti, H., 2012. Analisis Penentuan Penempatan Arester sebagai Pengaman
Transformator Distribusi 20 kV. Jurnal ELTEK 10 No. 02, 26–36.
Permana, Ari, 2009, Analisis Perlindungan Transformator Distribusi yang elektif
terhadap surja petir, Jurnal Teknologi, Ambon
Syakur, A., Warsito, A., 2009. Kinerja Arester Akibat Induksi Sambaran Petir.
Jurnal Ilmiah Teknik Elektro Jurnal UNDIP
Seno, Iqbal, Pengaruh Pentanahan (grounding) Terhadap Trafo Distribusi Pada
Jaringan Tegangan Menengah 20kV.html, 12 September 2015
SPLN 7. 1987. Pedoman Pemilihan Tingkat Isolasi Transformator dan
Penangkap Petir. Jakarta: PLN.
Zoro, R. 2011. Lightning Arrester Pada Jaringan Transmisi & Distribusi Tenaga
Listrik. Bandung: ITB
top related