BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Ma Masalah
Di masa sekarang ini kebutuhan energi listrik semakin meningkat sejalan dengan berkembangnya teknologi. Perkembangan yang pesat ini harus diikuti dengan perbaikan mutu energi listrik yang dihasilkan, yaitu harus memiliki kualitas dan keandalan keandalan yang tinggi. tinggi. Indonesia Indonesia merupakan negara kepulauan yang terletak di daerah tropis dengan tingkat curah hujan yang cukup tinggi sehingga memiliki intensitas sambaran petir yang cukup tinggi. Gangguan terbesar dalam sistem tenaga listrik terjadi di daerah penyaluran (transmisi dan distribusi), karena hampir sebagian s ebagian besar sistem siste m terdiri dari penyaluran dan diantara sekian banyak gangguan yang terjadi. Pada jaringan transmisi yang melalui daerah dengan potensi sambaran yang cukup tinggi, probabilitas terkena sambaran petir juga cukup besar. Adanya gangguan berupa tegangan lebih dapat mengakibatkan kontinuitas pelayanan listrik kepada pusat beban terputus. Salu Salura ran n ransm ransmis isii meme memega gang ng pera perana nan n pent pentin ing g dala dalam m pros proses es penyaluran daya dari pusat!pusat pembangkit hingga kepusat!pusat beban. Salura Saluran n udara udara diangg dianggap ap lebih lebih e"ekti" e"ekti" dalam dalam penyalu penyaluran ran listrik listrik melalui melalui darat, darat, terutam terutamaa untuk untuk teganga tegangan n tinggi tinggi.. #arena #arena itu saluran saluran transmi transmisi si di Indo Indone nesia sia,, terut terutam amaa di pegu pegunu nung ngan an memi memilik likii ting tingka katt kemu kemung ngki kinan nan tersambar petir yang cukup tinggi. Pada dasarnya surja petir pada sistem tenaga listrik dapat terjadi dari beberapa hal, sebagai berikut$ a. Samb Sambar aran an lang langsu sung ng deka dekatt gard gardu u yaitu aitu samb sambar aran an peti petirr yang ang mengenai langsung ka%at penghantar "ase yang berada dalam daerah pengamanan ka%at tanah. 1
b. Sambaran jauh dari gardu yaitu sambaran yang langsung mengenai ka%at penghantar "ase di luar daerah pengamanan ka%at tanah. Sambaran ini akan menimbulkan gelombang tegangan yang merambat menuju gardu sebagai gelombang berjalan. c. egangan induksi yaitu sambaran petir pada ka%at tanah yang tidak mampu menimbulkan lompatan pada isolator ka%at akan menginduksikan tegangan pada penghantar "ase. &ntuk melindungi peralatan terhadap tegangan lebih surja, digunakan lightning arrester . Lightning arrester dapat membatasi harga tegangan surja di ba%ah tingkat isolasi dasar peralatan. Peralatan dapat dillindungi dengan menempatkan lightning arrester sedekat mungkin pada peralatan tersebut dan tidak perlu menggunakan alat pelindung pada tiap! tiap bagian peralatan yang akan menimbulkan tegangan yang lebih tinggi di tempat yang agak jauh dari lightning arrester, peralatan masih dapat dilindungi dengan baik asalkan jarak lightning arrester dengan peralatan yang dilindungi masih dalam batas yang dii'inkan . erdasarkan dari uraian di atas, maka penulis akan melakukan penelitian tentang *Pengaruh egangan +ebih pada +ightning Arrester erhadap Pemakaian enaga +istrik pada Gardu Induk - #/ yang akan dilaksanakan di P. P+0 (Persero) sektor 1a%ang .
1.2 Identifikasi Masalah
1 T.S Hutauruk. 1991. Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja. Jakarta : Erlangga. 2
erdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka penulis dapat merumuskan masalah sebagai berikut$ . agaimana lightning arrester dapat melindungi gardu induk - # dari tegangan lebih2 3. Apakah
jarak
lightning
arrester berpengaruh
terhadap
tegangan lebih pada gardu induk2 4. Adakah gangguan yang pernah terjadi dalam pemakaian tenaga listrik pada lightning arrester tersebut2 5. agaimana cara menganalisis penempatan lightning arrester di gardu induk - #2
1.3 Pembatasan Masalah
Dari latar belakang masalah dapat ditemukan beberapa masalah yang sangat luas. &ntuk mem"okuskan penelitian agar tidak terlalu luas, maka tidak semua masalah akan diteliti. Penelitian ini hanya akan di"okuskan pada permasalahan sebagai berikut$ . Penelitian yang dilakukan untuk mengetahui dengan jelas prinsip kerja lightning arrester dalam mengatasi gangguan tegangan lebih terhadap pemakaian tenaga listrik. 3. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui
pengaruh
penempatan lightning arrester pada gardu induk - # di P. P+0 (Persero) sektor 1a%ang .
1.
!"m"san Masalah 3
erdasarkan uraian latar belakang masalah, identi"ikasi masalah dan batasan masalah diatas, maka dapat dirumusan masalah dalam penelitian ini, sebagai berikut$ . agaimana pengaruh tegangan lebih pada lightning arrester terhadap pemakaian tenaga listrik di gardu induk - #2
1.#
$eg"naan Penelitian
erdasarkan uraian latar belakang dan perumusan masalah di atas, maka kegunaan dari penelitian ini adalah$ . Diharapkan penelitian ini dapat berguna dalam memberikan in"ormasi tentang tegangan lebih pada lightning arrester terhadap pemakaian tenaga listrik di gardu induk - #. 3. Diharapkan penelitian ini dapat memberikan in"ormasi tentang penempatan
lightning
arrester,
sehingga
mendapatkan
perhitungan yang tepat. 4. Diharapkan penelitian ini dapat berguna untuk 6urusan eknik 7lektro,
8akultas
#hususnya
dalam
eknik,
&ni9ersitas
bidang
kependidikan,
0egeri
6akarta.
yaitu
sebagai
penelitian yang dapat dipelajari dan berhubungan dengan mata kuliah Pembumian Sistem enaga +istrik.
BAB II $A%IAN &E'!I&I$ DAN $E!AN($A BE!PI$I!
4
2.1 Arrester
Arrester adalah alat proteksi peralatan tenaga listrik dengan tenaga listrik dengan cara membatasi surja tegangan lebih yang tenaga listrik dengan cara membatasi surja tegangan lebih
yang
datang
dan
mengalirkannya ke tanah. Sebuah alat pelindung yang baik yang tinggi, yaitu perbandingan antara perlindungan atau * protection ratio/. Arrester diletakan sedekat mungkin dengan peralatan yang dilindungi. etapi untuk memperoleh ka%asan perlindungan yang lebih baik, maka ada kalanya arrester ditempatkan dengan jarak tertentu dari peralatan yang dilindungi. 6arak arrester terhadap peralatan yang dilindungi berpengaruh terhadap besarnya tegangan yang tiba diperalatan. 6ika arrester ditempatkan terlalu jauh, maka tegangan yang tiba pada peralatan dapat melebihi tegangan yang dapat dipikulnya. Pada keadaan normal arrester berlaku sebagai isolator. Saat timbul tegangan surja, alat ini bersi"at sebagai konduktor yang tahanannya relati" rendah, sehingga dapat mengalirkan arus yang tinggi ke tanah. Setelah surja, arrester harus dapat kembali dengan cepat menjadi isolator. Sesuai "ungsinya yaitu melindungi peralatan listrik pada sistem jaringan terhadap tegangan lebih yang disebabkan surja petir atau surja hubung. 2.2 $arakteristik Arrester
:leh karena arrester dpakai untuk melindungi peralatan system tenaga listrik maka perlu diketahui karakteristiknya sehingga arrester dapat digunakan dengan baik didalam pemakaiannya. Arrester mempunyai tiga karakteristik dasar yang penting dalam pemakaiannya yaitu $ 5
.
egangan rated - c;s yang tidak boleh dilampaui
3.
Ia mempunyai karakteristik yang dibatasi oleh tegangan ( 9oltage limiting)
bila dilalui oleh berbagai macam arus petir. 4.
atas termis Sebagaimana diketahui bah%a arrester adalah suatu peralatan tegangan yang mempunyai tegangan ratingnya.
--- = --.--- ampere, tetapi kemampuannya untuk mele%atkan surja hunbung terutama bila saluran menjadi panjang dan berisi tenaga besar yang masih rendah.
6
c.
2.3 )ara Menem*atkan Arrester Arrester merupakan sistem proteksi internal yang diletakan di dalam sebuah gedung atau bangunan. Sistem proteksi internal adalah sistem pengaman jaringan kabel daya atau data yang ada di dalam bangunan, sehingga e"ek dari sambaran petir tidak merusak peralatan elektronik ataupun peralatan komunikasi. Pada dasarnya jaringan kabel P+0 sudah dilengkapi dengan perangkat arrester. 0amun, sambaran petir si"atnya sulit untuk diprediksi %aktu, tempat maupun besar kekuatan dari saambarannya. ?al ini sering menyebabkan kerusakan terhadap peralatan listrik terhadap sambaran petir.
2. Perhit"ngan %arak Arrester dengan Peralatan
&ntuk menentukan jarak yang baik antara arrester dengan peralatan, dinyatakan dengan perhitungan sebagai berikut $ = + (2. . )/
#eterangan$ 2 https://rangpsang.!"r#pr$ss.%"&/2'11/1'/31/arr$st$r/ 22/'3/2'16 pukul 12:22
7 p$ tegangan pada alat yang dilindungi (9) 7a
$ tegangan tembus dari arrester (9)
A
$ kecuraman gelombang datang (--- @ - 9;s, sesuai rekomendasi I71, B)
s
$ jarak arrester dengan peralatan yang dilindungi (m)
9
$ kecepatan merambat gelombang impuls (kecepatan cahaya 4 @ -B m;s)
2.# &egangan Lebih egangan lebih adalah tegangan dengan bentuk gelombang yang
diberikan pada isolasi sehingga terjadi kegagalan pada isolasi tersebut. ingkat tegangan lebih ini berdasarkan tegangan ketahanan impuls baik petir atau s%itching dasar bisa ditentukan sesuai I+ ( Basic Insulation Level ) bersama dengan tingkat ketahanan "rekuensi rendah
menjadi
tingkat isolasi dasar dari trans"ormator. ID (ingkat Isolasi Dasar) tersebut telah ditetapkan dalam bentuk standard dan besarnya tergantung pada tegangan maksimum. a. egangan lebih eksternal $ tegangan lebih jenis ini timbul karena pengaruh dari luar sistem. b. egangan lebih internal $ tegangan lebih jenis ini timbul karena gejala!gejala di dalam sistem itu sendiri. Pada umumnya tegangan lebih internal yang terjadi, besar tegangannya relati" lebih kecil jika dibandingkan dengan tegangan lebih eksternal. egangan lebih eksternal diakibatkan oleh sambaran petir yang merupakan peristi%a alam yang tidak dapat dikendalikan oleh manusia. *
2.+ Petir
Petir atau halilintar merupakan gejala alam yang biasanya muncul kilat pada musim hujan dimana di langit muncul kilatan cahaya sesaat yang menyilaukan yang beberapa saat kemudian disusul dengan suara menggelegar. Perbedaan %aktu kemunculan ini disebabkan adanya perbedaan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya. Petir adalah pelepasan muatan yang terjadi antara a%an, dalam a%an atau antara a%an dengan tanah. dimana dalam a%an terdapat muatan positi" dan muatan negati", jika muatan ini senama bertemu maka akan terjadi tarik menarik yang dapat menimbulkan ledakan atau kilat dia%an, begitu juga kalau muatan negati" dan muatan positi" dekat akan terjadi tolak menolak, juga akan terjadi ledakan atau kilat.
2., Pr-ses &eradin/a Petir Proses terjadinya muatan di dalam a%an, karena a%an berjalan
secara teratur, dan selama perjalanannya dia akan berhubungan dengan a%an!a%an lainnya yang mengakibatkan berkumpulnya muatan negati" di salah satu sisi, entah itu di atas atau di ba%ah. Sedangkan muatan positi" berkumpul di sisi lainnya. Apabila perbedaan potensial diantara a%an dan bumi besar, akan mengakibatkan terjadinya pembuangan muatan negati" atau disebut elektron. Dalam proses pembuangan ini, udara merupakan media yang akan dilalui elektron. Apabila pada saat muatan elektron dapat menembus batas isolasi udara inilah menjadikan suara ledakan atau guntur .4 2.0 Perambatan (el-mbang *ada al"ran Udara &egangan &inggi 2.,.1 ambaran $ilat Langs"ng
Sambaran langsung yang mengenai rel dan peralatan. Peralatan adalah yang paling hebat diantara gelombang berjalan lainnya
yang
datang
ke
peralatan.
Sambaran
langsung
3 http://l&up$ng$tahuan."rg/t$ra#n,a-p$tr/ 22/'3/2'16 pukul 11:23 9
menyebabkan tegangan lebih yang sangat tinggi yang tidak mungkin dapat ditahan oleh isolasi yang ada.
2.,.2
ambaran $ilat Ind"ksi
ila terjadi sambaran kilat ke tanah di dekat saluran maka akan terjadi
"enomena
transien
yang
diakibatkan
oleh
medan
elektromagnetis dari kanal kilat. 8enomena kilat ini terjadi pada ka%at penghantar. Akibat dari kejadian ini timbul tegangan lebih dan gelombang berjalan yang merambat pada kedua sisi ka%at tempat sambaran berlangsung. egangan induksi dapat berubah! ubah tergantung dari keadaannya, secara umum besar tegangan lebih akibat sambaran induksi antara -- = 3-- k, muka gelombangnya (Ca9e "ront) lebih dari - s dan ekor gelombang (%a9e tail) - = -- s, dimana gelombang ini sebagai ancaman bagi peralatan distribusi.
2.,.3
ambaran $ilat Dekat (ard" Ind"k
Sambaran kilat jenis ini merupakan gelombang berjalan yang datang ke gardu induk dari sambaran petir pada saluran transmisi di tempat yang jaraknya tidak jauh dari gardu induk. esarnya tegangan ini dibatasi oleh tegangan lompatan dari isolator saluran bila rambatnya sepanjang saluran melalui beberapa tiang. ?arga puncak gelombang ini bisa mencapai 3-!4-E dari tingkat isolasi dasar (I+).
2. (ard" Ind"k
Gardu Induk adalah suatu instalasi yang terdiri dari peralatan listrik yang ber"ungsi untuk$
1'
)
gardu yang
mendapatkan daya dari
saluran transmisi atau sub!transmisi suatu sistem tenaga listrik untuk kemudian menyalurkannya
ke daerah
beban
(industri, kota
dan
sebagainya) melalui saluran distribusi primer.5
2.1
Peralatan dan 4asilitas (ard" Ind"k Sistem tenaga listrik terdiri atas sumber dan beban yang letaknya
berjauhan dan meliputi daerah yang sangat luas serta pengiriman dayanya ke pusat = pusat beban. Saluran udara dianggap lebih e"ekti" untuk mentransmisikan listrik. Saluran udara merupakan jenis saluran transmisi tenaga listrik yang banyak digunakan di P+0 daerah 6a%a dan ali karena harganya yang lebih murah dan pemeliharaannya yang mudah. 0amun, dalam prosesnya banyak gangguan yang terjadi salah satunya sambaran petir. Dalam perencanaan pengaman terhadap sambaran petir, angka kepadatannya harus ditinjau dulu, untuk menentukan mutu pengaman yang akan dipasang. ?al tersebut dapat diketahui dengan mempergunakan peta 4 T$a& 0 Trans&s #an ar#u n#uk. uku $tunuk : p$ras #an 0$&$lhara $ralatan untuk nstalas ar#u n#uk T $&7angktan Ja!a arat #an Jakarta 8a,a 1996 11
hari guruh pertahun (I so Keraunic Level ) . #emudian cari harga korelasinya dengan kepadatan petir ditanah. Semakin besar harga kepadatan
sambaran
petir
pada
suatu
daerah,
maka
kegagalan
perlindungan dari saluran transmisi atau gardu induk semakin besar. 1. &raf- tegangan er"ungsi untuk menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan rendah, yang diperlukan untuk alat!alat ukur (pengukuran) dan alat pengaman (proteksi). 2. &raf- ar"s ber"ungsi untuk menurunkan arus besar pada tegangan tinggi menjadi arus kecil pada tegangan rendah untuk keperluan pengukuran dan pengaman (proteksi). 3. &raf- tenaga ra"o tenaga ber"ungsi menyalurkan tenaga;daya dari tegangan tinggi
atau sebaliknya (mentrans"ormasikan tegangan).
2.11
Hasil Penelitian /ang !ele5an
Penelitian yang dilakukan oleh 7di Supriadi () yang berjudul Penggunaan +ightning Arrester sebagai Proteksi erhadap Surja Petir pada Gardu Induk - # di P. P+0 (Persero) sektor Pulogadung. Dari hasil penelitian menunjukkan bah%a jarak maksimum antara lightning arrester dengan tra"o daya untuk kecuraman gelombang -- #;F sec adalah-3,> meter. Ini berarti apabila tra"o daya ditempatkan pada jarak lebih kecil dari -3, meter, akan lebih terlindungi. Di
samping itupula dapat diketahui besar tegangan surja
maksimum yang merambat ke tra"o daya, yaitu >>- #. Ini berarti terdapat selisih tegangan sebesar - # antara I+ tra"o daya dengan tegangan surja maksismum yang timbul. Dengan demikian dapat disimpulkan bah%a tra"o daya dengan I+ - # yang ditempatkan sejauh >- meter
12
dari lightning arrester pada kecuraman gelombang -- #;F sec akan tahan terhadap surja petir.
2.12
$erangka Ber*ikir Petir adalah pelepasan muatan yang terjadi antara a%an, dalam
a%an atau antara a%an dengan tanah. dimana dalam a%an terdapat muatan positi" dan muatan negati", jika muatan ini senama bertemu maka akan terjadi tarik menarik yang dapat menimbulkan lendakan;kilat dia%an, begitu juga kalau muatan negati" dan muatan positi" dekat akan terjadi tolak menolak, juga akan terjadi ledakan;kilat. umi adalah sebagai gudang muatan positi" maupun negati", jika pelepasan muatan dari petir dekat dengan bumi, maka akan terjadi sambaran petir kebumi. ila petir mengenai langsung kepenghantar S&<, kemungkinan besar penghantar tersebut akan putus karena gelombang petir yang menimbulkan tegangan impuls melebihi I+ (asic Insulation +e9el) dari penghantar S&<. #alau petir yang mengenai S&< bukan sambaran langsung tetapi induksi dari petir, gerak dari gelombang petir itu menjalar ke segala arah dengan perkataan lain terjadi gelombang berjalan sepanjang 6aringan yang menuju suatu titik lain yang dapat menetralisir arus petir tersebut yaitu menuju ketitik pentanahan. Dalam penggunaannya, lokasi penempatan arrester sangat berpengaruh terhadap kerja sistem arrester dan jarak arrester terhadap peralatan yang dilindungi berpengaruh terhadap besar
tegangan yang
akan tiba 13
diperalatan. Dalam melakukan penghitungan lokasi, akan diselidiki pula, kendala apa saja yang menghambat sistem kerja arrester dalam memproteksi alat = alat tenaga listrik. Setelah mengetahui kendala yang menghambat sistem kerja arrester, maka akan dicarikan solusi untuk mengatasi kendala tersebut.
BAB III ME&'D'L'(I PENELI&IAN
3.1 &""an Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk adalah$ .
mendapatkan gelar sarjana pendidikan. 3. Penerapan ilmu dan teori yang telah didapatkan selama di bangku kuliah 6urusan eknik 7lektri, 8akultas eknik, &ni9ersitas 0egeri 6akarta. 4.
3.2 &em*at dan 6akt" Penelitian
empat penelitian
$ P. P+0 APP 1ACA0G 6ln.
Caktu Penelitian
$ Penelitian dilaksanakan pada bulan .
14
3.3 Met-de Penelitian
merupakan
cara ilmiah
untuk
mendapatkan data dengan tujuan dan kegunaan tertentu .
deskripti"
analisis
dengan
pendekatan
kuantitati"
merupakan metode yang bertujuan menggambarkan secara sistematis dan "aktual tentang "akta! "akta serta hubungan antar 9ariabel yang diselidiki dengan
cara
mengumpulkan
data,
mengolah,
menganalisis,
dan
menginterpretasi data. Data yang dibutuhkan adalah data yang sesuai dengan masalah! masalah yang ada dan sesuai dengan tujuan penelitian, sehingga data 5 Sugiyono. 3--. Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R&Dandung$ Al"abeta
15
tersebut akan di kumpulkan, diolah, dianalisis dan diproses lebih lanjut sesuai dengan teori!teori yang telah dipelajari, jadi dari data tersebut akan dapat ditarik kesimpulan.
3. &eknik Peng"m*"lan Data
&ntuk mencapai tujuan dan sasaran penelitian ini maka tahapan proses penelitian yang dilakukan oleh penulis adalah sebagai berikut $ Data sekunder adalah data yang diambil dari hasil pengukuran sebelumnya oleh pihak lain atau dari instansi terkait. Data didapat dengan cara$
:bser9asi (Pengamatan +angsung) Peneliti mengamati apa yang dikerjakan oleh teknisi, mendengarkan apa yang diucapkan, dan berpartisipasi dalam beberapa kegiatan saja, tidak semua kegiatan diteliti.
3
Dokumentasi Pengumpulan data dengan cara mencatat data yang berhubungan dengan masalah yang akan diteliti dari dokumen! dokumen yang dimiliki perusahaan. Dokumentasi adalah mencari dan mengumpulkan data mengenai hal!hal yang berupa catatan, transkip, buku, surat kabar, majalah, notulen, rapot, agenda dan sebagainya>. Dengan cara merekam seluruh kejadian.
6 Suhars& 16
3.# Instr"men Penelitian Instrumen pengumpulan data adalah alat bantu yang dipilih dan
digunakan oleh peneliti dalam kegiatannya mengumpulkan agar kegiatan tersebut menjadi sistematis dan dipermudah . Instrumen pengumpulan data alat yang digunakan untuk merekam pada umumnya secara kuantitati" keadaan dan akti"itas atribut = atribut psikolgis B. Atribut!atribut itu secara teknis biasanya digolongkan menjadi atribut kogniti" dan atribut non kogniti". Data yang telah dikumpulkan akan dimasukkan ke dalam tabel untuk mempermudah pembacaan data. Data yang akan dimasukkan kedalam tabel merupakan data beban hasil pencatatan matering instrumen. abel 4. Pengukuran Arrester$ 0o
6enis Pengukuran
Pengukuran
7P
7a
A
S
.
3.+ &eknik Analisis Data rkunt" * Sumadi Suryabrata 1
Penelitian ini didukung dari berbagai re"erensi atau literatur, maka penulis harus akti" untuk mendapatkan bahan!bahan dan data yang menunjang penelitian skripsi ini. Data!data yang diperlukan meliputi $ Sistem kerja lightning arrester , #emampuan arrester dan jenis arrester yang digunakan. Data ini diambil dengan sei'in P. P+0 APP 1a%ang namun mengingat masih kurangnya data yang ada, maka beberapa data yang dibutuhkan diambil dari beberapa literatur lain yang menunjang.
1*
