BAB 4 BEBERAPA MASALAH TEGANGAN TINGGI
Tujuan bab Melihat beberapa masalah yang ditimbulkan oleh penerapan tegangan tinggi. Setelah mempelajari bab ini dan mengerjakan pelatihannya, diharapkan anda mampu memahami: Penomena korona petir Induksi medan listrik pada manusia
Pengertian Penerapan Penerapan tegangan tinggi pada transmisi yang mampu mengurang mengurangii rugi-rugi rugi-rugi yang signif signifika ikan. n. Dilain Dilain pihak pihak adanya adanya tegang tegangan an tinggi tinggi di transm transmisi isi akan akan menimb menimbulk ulkan an berbagai persoalan, seperti korona, petir dan induksi pada manusia. Corona timbul karena terlepaskan muatan dari kondukto konduktorr sehingga sehingga menimbulka menimbulkan n rugi-rugi. rugi-rugi. a!at transmisi harus digelar di atas permukaan tanah akan ra!an disambar petir, sehingga sambar sambaran an petir petir ini akan akan merusah merusah perala peralatan tan-per -peralat alatan an jaring jaringan. an. Disisi Disisi lain lain tegang tegangan an tinggi menimbulkan medan listrik sehingga objek-objek diba!ah transmisi tegangan tinggi sudah pasti terkena medan listrik, tidak terke"uali manusia.
4.1. Koronan orona adalah terlepasnya muatan litrik dari permukaan konduktor. Modus terlepasnya muatan itu dalam skala besar dapat terlihat dengan mata telanjang, sedangkan dalam skala ke"il tidak dapat terlihat oleh mata telanjang. #danya korona ini akan membuat rugi-rugi di penghantar bertambah besar, sehingga dalam tenaga listrik korona harus diminimalkan sedapat mungkin. $ila kuat medan yang terjadi di permukaan ka!at tegangan tinggi melebihi kuat medan, break down, down, maka akan terjadi pelepasan muatan listrik ke udara. ondisi ini dapat terj terjad adii pada pada meda medan n yang yang serag seragam am di anta antara ra dua dua elek elektr trod odaa yang yang para parale lell di udara udara.. Pelepasan muatan ini dipengaruhi oleh beberapa kondisi yaitu: tekanan udara, bahan elektroda, adanya uap air di udara, photo-ionisasi dan type tegangan tinggi yang di terapkan.
4.1.1. Mekanise Korona Phenomena korona dapat dianalisa dari muatan pada medium gas. Pelepasan muatan listrik umumnya dibangkitkan oleh suatu media listrik yang memper"epat elektronelek elektr tron on beba bebass berg berger erak ak dala dalam m medi medium um gas. gas. %ika %ika elek elektr tron on-el -elek ektr tron on beba bebass itu itu mendapatkan energi yang "ukup dalam medan listrik maka menghasilkan ion-ion baru setelah menabrak atom netral, dimana atom ini menjadi tidak netral atau bermuatan positif. Proses ini disebut dengan ionisai yang disebabkan oleh oleh dampak tabrakan elektr elektron on itu. itu. %umlah %umlah elektr elektron on akan akan berlip berlipat at ganda ganda seperti seperti yang yang diilus diilustra trasik sikan an pada pada &
gambar '-&. Pertama elektron terpas dari permukaan elektroda, elektron ini menabrak atom di dalam gas dan terbentuk ion positif dan terdapat dua elektron dalam gas ini (pada proses kedua), selanjutnya terjadi pelipat-gandaan muatan-muatan di dalam gas itu.
*ambar '-& : pelepasan elektron pada elektroda negatif Dimana dasar ionisasi dapat ditunjukan oleh formulasi sebagai berikut. A e
A
+e
Dimana : # adalah sebuah atom # adalah sebuah ion positif e adalah sebuah elektron Setelah sebuah elektron bertabrakan dengan sebuah atom maka sebuah elektron pada atom dibebaskan. Dan beberapa elektron berkemungkinan dapat juga membebaskan dua atau lebih elektron. Selanjutnya rantai reaksi yang menyebabkan bertambahnya kuantitas elektron se"ara "epat. ksperimen pelepasan muatan dalam gas telah dilakukan oleh To!nsen" , yang memberikan suatu koefisien dari jumlah elektron yang dihasilkan oleh sebuah elektron yang bergerak sepanjang & "m dalam medan yang seragam, koefisien ini disebut dengan koefisien ionisasi pertama o!nsend. #rus listrik yang terjadi oleh pelepasan elektron ini adalah I I oe d
......................................................................................................'-& Dimana : I adalah arus pelepasan Io adalah arus a!al / koefisien o!nsend d adalah jarak koefisen / dipengaruhi oleh kuat medan, tekanan gas, dan kondisi lain yang mempengaruhi pembebasan elektron. Sedangkan untuk keadaan medan yang seragam, tetapi tidak melebihi break down gas maka arus pelepasan pada "elah yang berjarak 0d1 adalah : d
I I o
e
d
& (e
&)
...............................................................................'-+
Dimana: I adalah arus "elah yang terjadi Io adalah arus a!al dalam gas yang diluar sumber 2 adalah koefisien o!nsend ionisasi kedua +
/ adalah koefisien o!nsend ionisasi pertama d adalah jarak "elah 3ntuk keadaan break down arus akan menjadi tidak terbatas sehingga didapat : (e ad &) &
.............................................................................................'-4 #nalisa untuk keadaan break down jarang dilakukan karena permasalahannya menjadi rumit sekali.
4.1.#. $% Korona *ambar '-+ adalah mekanisasi dari korona pada elektroda positif dan negatif. arakteristik korona tergantung pada tegangan, bentuk permukaan elektroda, dan kondisi permukaan. Proses korona negatif, pertama muatan positif dan negatif terkumpul berdekatan (gambar '-+). Pada proses berikutnya terlihat muatan negatif menjauhi elektroda dan kemudian meninggalkan elektroda. Dan akhirnya terbentuk muatan-muatan positif di permukaan elektroda. Sedangkan pada prose korona positif, pertama muatan negatif (elektron) dari udara menuju permukaaan elektroda dan ion-ion positif yang terbentuk pada permukaan elektroda akan menjauhi elektroda itu. 5al ini terluhat pada proses berikutnya.
*ambar '-+ : Distribusi muatan dalam medan tak seragam
4.1.&. A% Korona Pada tegangan tinggi dan ekstra tegangan tinggi, korona terjadi pada 6 perioda gelombang tegangan positif dan negatif. ejadian ini terlihat pada sifat korona DC untuk elektroda positif dan negatif. Dari konsep ini terlihat korona pada 6 gelombang negatif akan memberikan arus korona yang besar dibandingkan dengan 6 gelombang positifnya, hal ini disebabkan oleh mobilitas muatan negatif lebih tinggi yaitu : mobilitas muatan negatif &,77 8("m9dt)9(9"m); dan muatan positif &, '< 8("m9dt)9 (=9"m);. *ambar '-4 berikut adalah model korona yang terrjadi pada tegangan a". 3ntuk kutub positif, model yang terjadi disebut permuaan ku"uran (steamer onset), permulaan sinar (glo! onset) dan permulaan breakdo!n ku"uran (breakdo!n streamer onset). Sedangkan untuk kutub negatif adaah permulaan pulsa aliran ke"il (tri"hel pulse 4
negati=e), permulaan sinar negatif (negati=e glo! onset) dan permulaan ku"uran negatif (negati=e streamer onset).
*ambar '-4 : emungkinan model korons pada tegangan #C
4.1.4 Rugi'rugi korona uat medan listrik adalah min dari gradien tegangan dan bila tidak terjadi korona maka medan yang terjadi adalah medan >apla"e yaitu tidak adanya aliran muatan ( + ? <). Sedangkan bila ada korona maka terjadi aliran muatan dipermukaan sehingga konsep medan >apla"e tidak memenuhi syarat lagi. @ang memenuhi sayarat dalam peristi!a korona adalah konsep medan Poisson. Metoda pengukuran medan pada muatan yang mengalir di ruangan9udara adalah suatu masalah yang tersukar untuk dilakukan. Penyelidikan tentang adanya rugi-rugi arus oleh adanya korona adalah dibutuhkan untuk menentukan medan listrik yang terjadi pada keadaan korona itu. Suatu masalah yang sederhana diturunkan dari konfigurasi silinder yang dianalisa melalui medan poisson dengan muatan bebas. Dengan menerapkan hukum Peek (persamaan '-') untuk jari-jari <,7 "m, kerapatan udara relatif adalah &, kekasaran permukaan <,A dan dilingkungi oleh sangkar dengan jari-jari +B "m terdapat besar medan maksimum terjadinya korona adalah &7, k9"m. " 4< m (&
dimana: "
m r
<,4 ( r)<,A
)
.................................................................'-'
adalah medan maksimum tidak terjadinya korona 8k9"m; adalah kerapatan udara relatif adalah kekasaran permukaan adalah jari-jari konduktor
$ila besar medan ke"il dari " maka tidak terjadi korona dan sebaliknya akan terjadi korona. $erikut ini dapat dilihat beberapa perhitungan tegangan kritis untuk beberapa konfigurasi. '
1. Si(in"er )osentris. $ila diameter dalam dan luar silinder adalah d & dan d + dalam satuan "m, tegangan pada silinder dalam adalah dalam satuan k dan silinder luar ditanahkan (< k) akan terdapat kuat medan sebesar dan kapasitor adalah: : .........................................................................................'-A d& ln (d + 9 d& ) C
l
AA,B &<-&+ ln (d + 9 d& )
................................................................................................'-B
Dan didapat medan dan tegangan kritis korona adalah " 4& m (&
<,'4B d&
) .....................................................................................'
- :" " (d& 9 +) ln (d + 9 d& ) ................................................................................'
- #. kon"uktor *ara(e( "iu"ara Dua konduktor paralel yang identik dengan jarak antara konduktor s lebih besar dari diameter konduktor adalah d yang masing-masing dalam satuan "m, dimana s..d dan tegangan antar konduktor adalah dalam sauan k. Dalam hal ini terdapat kuat medan dan kapasitansi yang terjadi diantara konduktor adalah C
: d ln (+s 9 d)
+,D &< -&+
.....................................................................................'-7 .......................................................................................'-&<
ln (+s 9 d)
Sedangkan kuat medan dan tegangankritis korona adalah " 4< m (&
<,'+B
d :" " d ln (+s 9 d)
)
.........................................................................'-&& ............................................................................'-&+
*ambar '-' menunjukan konfigurasi dari susunan elektroda tersebut
&. Kon"uktor ter+a"a* tana+.
A
Sama halnya dengan dua konduktor, kuat medan dan kapasitansi yang terjadi terhadap tanah dengan ketinggian h adalah: C
+: d ln ('h 9 d)
..................................................................................'-&4
AA,B &< -&+
.......................................................................................'-&'
ln ('h 9 d)
Sedangakan kuat medan kritis korona sama dengan konduktor paralel, sehingga tegangan korona kritis adalah: :" " (d 9 +) ln('h 9 d)
.......................................................................'-&A
emudian dalam tahun &7&&, Peek menyatakan rugi-rugi korona untuk konduktor kering dalam keadaan frekuensi daya yang mantap adalah: P k (: - :" ) + ,
:" :
..................................................................'-&Ba dimana: P adalah rugi-rugi korona 8E; k adalah konstanta " adalah tegangan kritis korona 8; adalah tegangan sistem 8; Se"ara praktis harga k dinyatakan dalam persamaan '-&Bb untuk satu phasa ka!at. k
+'4,A
(f - +A)
r d
&< -A
8kE 9 (k+ m Phasa);
....................'-&Bb
Dengan batasan: &) f ? +A F &+< 5G +) r H <,+A "m 4) 9 " H <, ') elembapan udara () tidak jelas sekali emudian dalam tahun &7+', yan dan 5eline menganjurkan rugi-rugi korona yang "o"ok adalah: P ' f C : (: - :" )
...............................................................................'-& Dimana : P adalah rugi-rugi korona 8kE; f adalah frekuensi sistem 85G; C adalah kapasitansi ka!at-tanah 8farad; adalah tegangan sistem 8k; " adalah tegangan kritis korona 8k; Selanjutnya pada tahun &744 dalam #I, Petersen telah mendiskusikan rugi-rugi korona yang "o"ok untuk ka!at tanah adalah P
<,<<<<44 8log (+h 9 d);
+
f: + J ..............................................................................'-&a
Dimana : P adalah rugi-rugi korona 8kE9mil; B
f adalah frekuensi sistem 85G; adalah tegangan ka!at-tanah sistem 8k; s adalah tinggi konduktor d adalah diameter konduktor J adalah faktor yang merupakan fungsi tegangan sistem terhadap tegangan kritis korona 3ntuk satu phasa ka!at dengan 9" K&, persamaan Peterson adalah: P
+& &< -B log (d 9 r)
+
f: + J ........................................................................................'
-&b 5arga J dapat dilihat pada tabel diba!ah ini untuk beberapa tegangan.
L 9" J
abel '-&: 5arga J untuk beberapa tegangan 5arga : 9" J <, &,< &,+ &,' &,B <,<& <,
<,B <,<&+
&, +,<<<
+,< B,<
>atihan: a!at A<< k sepanjang 4<< km dengan diameter &"m terletak &A m dari tanah. 5itung rugi-rugi korona dalam keadaan udara bersih ( "?&A k9"m). #pa usaha anda untuk men"egah terjadinya korona. #pa usaha yang harus dilakukan agar korona tidak terjadi.
4.#. Petir Masalah kegagalan isolator yang disebabkan oleh sambaran petir yang membuat suatu hal yang sangat komplek dari kejadian elektromagnetik. eknik komputer Monte Carlo telah meramalkan probalitas dari flashover pada ka!at transmisi. Dilain pihak sangat perlu sekali perhitungan yang tepat untuk menentukan kejadian-kejadian alam ini. Dalam kenyataannya perhitungan flasho=er dilakukan dengan menggunakan statistik. Misalkan rata-rata ka!at transmisi tersambar petir adalah dalam sekala setahun untuk panjang ka!at transmisi &<< kilometer, yang terdiri dari: pada panjang ka!at transmisi itu tahun pertama terjadi dua kali, tahun kedua tidak ada, tahun ketiga terjadi tiga kali, dan tahun keempat dan kelima tidak ada. e"enderungan terjadi flasho=er ini perlu ditentukan untuk peren"anaan proteksi dan keandalan dari sisitem tenaga listrik se"ara menyeluruh. %ika ka!at tersambar petir maka akan ada dua kemungkinan kejadian pada isolasi yaitu: kegagalan isolasi ( flashover ) dan berhasil (noflashover ). Peristi!a dari kejadian ini dapat dianalisa dari teorema statistik binomial. $ila probalitas berhasil adalah p dan probalitas kegagalan adalah N, maka Pk
nO
p k N n - k k O (n - k) O
.................................................................................'-
&7 Dimana : Pk adalah probalitas keberhasilan sebanyak k kali dan kegagalan n F k kali.
n k n p N
adalah jumlah kejadian adalah jumlah keberhasilan F k adalah jumlah kegagalan adalah peluang keberhasilan adalah peluang kegagalan
%adi hubungan dari kedua peluang kejadian ini adalah sesuai dengan persamaan '-+<. N
& - p
..........................................................................................................'-+<
$erikut ini dapat diilustrasikan suatu "ontoh perhitungan untuk &<< m panjang ka!at transmisi dengan rata-rata flasho=er satu kali pertahun. a!at transmisi digelar pada daerah yang mempunyai sambaran petir rata-rata dalam satu tahun adalah &<< kali. %adi didapat probalitas N adalah <,<& selanjutnya hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel '+. abel '-+: Probalitas keberhasilan sambar petir $erhasil *agal Probalitas k n-k Pk &<< < <,4BB 77 & <,4B7 7 + <,&A 7 4 <,
4.#.1.
,u(a+ "ari sabaran *etir Se"ara sederahana, jumlah sambaran petir pada bumi atau ka!at transmisi disuatu tempat adalah proporsional dengan petir yang terjadi yang biasanya dihitung dalam tahunan. $erdasarkan penelitian Prenti"e, le=el hubungan itu adalah <,& - <,&7 sambaran ke bumi dalam satu kilometer persegi pertahun, dimana adalah jumlah ratarata petir dalam satu hari pertahun. 3ntuk daerah terbuka diambil <,&'. Sebagai pendekatan yang kompromi diambil harga
<, &+.
.....................................................................................................'-&+ Dimana: adalah jumlah sambaran petir kepada bumi dalam satu kilometer persegi pertahun. adalah jumlah rata-rata petir tiap hari pertahun.
4.#.#.
Sabaran *etir *a"a ka!at transisi
a!at transmisi terletak diatas permukaan bumi yang dapat juga disebut sebagai perlindungan dari sambaran petir pada bumi. Sebagai kita kenal bah!a sambaran petir akan berakhir bila men"apai bumi. 3ntuk suatu ka!at tanah akan melindungi daerah tertentu, karena sambaran petir sebelum men"apai bumi, ka!at tanah yang tersambar duluan.
a!at tanah disangga pada menara-menara, sehingga ka!at ini akan melendut di tengah-tengah antara dua menara. inggi rata-rata ka!at tanah yang didekati dengan fungsi kuadratis adalah h
h g - (+ 9 4) (h g - h t )
......................................................................'-++ Dimana : h adalah tinggi rata-rata ka!at tanah. hg adalah tinggi ka!at tanah pada menara. ht adalah tinggi ka!at tanah ditengah-tengah dua menara.
*ambar '-A menunjukan daerah lindung yang diakibatkan oleh dua ka!at tanah dengan ketinggian yang sama. Dari gambar itu terdapat daerah lindung sambaran petir adalah : W b 'h
............................................................................................'-+4
Dimana : E adalah lebar daerah lindung dengan asumsi sudut lindung Q ? B4,AR. b adalah jarak antara ka!at tanah, bila terdapat satu ka!at tanah maka harga b menjadi < h adalah tinggi rata-rata ka!at tanah. $erdasarkan pengamatan daerah lindung petir terjadi lebih lebar lagi. Dengan demikian disarankan pendekatan dengan persamaan berikut : W b 'h &, <7
.........................................................................................'-+'
*ambar '-A : >ebar perlindungan petir oleh dua ka!at tanah Dengan diketahui lebar daerah perlindungan, maka jumlah sambaran petir pada ka!at tanah dapat dihitung berdasarkan sambaran petir pada bumi, yaitu : N L
<,&+T (b 'h)&, <7
.........................................................................'-+A Dimana jumlah sambaran petir pada ka!at tanah dihitung untuk panjang ka!at tanah &<< km9tahun.
>atihan:
7
5itung jumlah sambaran petir suatu ka!asan dengan rata-rata sambaran petir adalah +< kali pertahun, bila terdapat dua ka!at di udara setinggi +A m dan jarak antar ka!at + m, asumsikan sudut lindung adalah B4,A <.
4.#.&.
Kegaga(an Per(in"ungan Pa"a Ka!at Transisi
egagalan perlindungan adalah bila sambaran petir tidak mengenai ka!at tanah sehingga yang tersambar adalah ka!at phasanya. Pada titik kontak sambaran akan terjadi tegangan yang sangat tinggi sekali dan tegangan ini akan berjalan dalam dua arah sepanjang ka!at phasa, kalau men"apai satu atau lebih isolator maka terjadi flashover. Probalitas terjadinya kegagalan perlindungan harus dihitung dalam mendesain transmisi, karena tiap kegagalan akan dinyatakan oleh trip-nya circuit breaker (CB). #nalisa dari kegagalan perlindungan yang sering digunakan oleh industri adalah menggunakan berbagai teori dari elektromagnetik. Dalam tahun &7B4, @oung, Claiton dan 5ileman menyatakan dasar dari teori tersebut. *ambar '-B adalah suatu ilustrasi dari mekanisasi perlindungan petir. Pada gambar ini terdapat tiga sambaran petir yang terdekat pada ka!at transmisi. emdian didefinisikan jarak sambaran petir adalah S, yaitu jarak antara ka!at lindung dengan mulainya kanal arus petir.
*ambar '-B: Model perlindungan sambaran petir Pada gambar '-B, sambaran petir # akan berakhir pada ka!at lindung, karena jarak busur o-p melebihi S bila ke ka!at phasa. Sambaran C akan berakhir di bumi dengan jarak S dari permukaan tanah, karena garis N-r berjarak jauh dari transmisi. 5arga tergantung pada jenis tegangan yang diterapkan, untuk 5 berharga <, dan untuk 35 berharga <,B. Sedangakan sembaran $ men"apai busur p-N, kemudian melon"at ke ka!at phasa, karena jarak ka!at lindung dan tanah lebih jauh. $usur p-N tersebut merupakan peluang tersambarnya ka!at phasa yang didefinisikan dengan daerah terbuka atau derah ra!an petir. Derah terbuka ini biasanya dinyatakan dengan jarak horiGontal (Ts). 5arga Ts itu tergantung pada keadaan lingkungan seperti "ua"a, pepohonan dan lendutan ka!at antara menara. &<
Sedangkan jarak sambaran tersebut adalah suatu fungsi dari muatan dalam kanal yang sangat dipngaruhi oleh kondisi "ua"a. Menentukan jarah sambaran itu berdasarkan teoritis adalah suatu hal yang sangat sulit sekali. Se"ara praktis, >o=e mengusulkan perhitungan jarak sambaran petir sebagai berikut. kI < ,BA
UUUUUU.U.UUUUUUUUUUUU'-+Ba Dimana: S adalah jarak sambaran petir 8m; I adalah arus petir 8#; k adalah konstanta dengan besar -&<, >o=e mengusulkan k ? &< Melalui persamaan ini, arus sambaran petir dapat diturunkan. 3ntuk k ? &<, maka I? <,<+7 S &,A'.
abel '.4: ilai Smak untuk berbagai niali k dan arus
a) perlindungan tak sempurna, dimana lebar Ts terbuka untuk sambaran petir $ yang mengenai ka!at phasa. b) perlindungan sempurna, dimana lebar Ts ? <.
*ambar '-: Model efektif perlindungan sambaran petir &&
Perlindungan efektif ditunjukan oleh gambar '-, dimana kemungkinan daerah sambaran petir adalah dua lokasi. Pada gambar itu tidak terdapat daerah terbuka sehingga dimana saja sambaran petir maka ka!at phasa akan aman. Sudut lindung efektif yag dinotasikan dengan . $esar sudut lindung efektif dihitung melalui jarak horiGontal antara ka!at lindung (ka!at tanah) dengan ka!at phasa. Pada kondisi perlindungan efektif, jarak tersebut dihitung melalaui persamaan '-&. e
#
+ ( h " ) +
+ ( h ! )+
.............................................'-+
Dimana : T adalah jarak horiGontal ka!at lindung dengan ka!at phasa h p adalah tinggi ka!at phasa hg adalah tinggi ka!at lindung Sehingga sudut lindung efektif adalah $ & e tan ............................................................................'-+ h ! h " Pada gambar '- itu didapat harga V ? 7<- / dan harga sudut 2 ? &< F (W V) atau 7< ( ) . emudian harga Ts dapat dihitung dengan menentukan pajang P dikurang dengan panjang X, yaitu : T s ? P F X, dimana P ? S Cos Q dan X ? S in (W F /). 5arga Ts ini dituliskan dalam persamaan '-+. $ s
(Cos inZ Y) &
Dimana: in
..................................................................'-+7
h "
Tan &
$ h ! h "
Cos &
% +
&+
*ambar '-: Daerah terbuka sambaran petir Sedangkan untuk h " berlaku harga "os Q ? &, sehingga persamaan '-+ berubah menjadi persamaan '-+. T s S (& sin Z - Y)
UUUUUUU..UUUUUUUUUUU'-4<
Peren"anaan ka!at lindung, seandainya sudut lindung tidak efektif sudah tentu akan mengalami kegagalan perlindungan seperti ditunjukan aleh gambar '-. 3ntuk menghitung kegagalan angka perlindungan (shiedin! failure rate co&"utation), pertama ditentukan arus sambaran petir minimum. #rus ini pada ka!at phasa ditentukan oleh jumlah terjadinya flashover pada isolator ka!at, yaitu Imin ?
+( c '
..............................................................................................'-4&
Dimana : Imin ? arus sambaran petir minimum 8k#; C ? tegangan kritis flasho=er isolator 8k; [\ ? impedansi surja dari ka!at phasa.
*ambar '-7: Perhitungan Ts $ila jarak sambaran petir minimum maka daerah terbuka akan bertambah lebar, ini dapat dimengerti dari gambar '-Ba bila harga s besar, maka harga pN akan menjadi nol sehingga daearh terbuka tidak ada lagi. 3ntuk jarak sambaran yang maksimum, bila arus sambaran maksimum maka akan terjadi kegagalan perlindungan. 3ntuk arus sambaran diantara harga minimum maksimumnya dapat menyebabkan perlindungan gagal berdasarkan teori elektromagnetik dan arus sambaran berakhir pada daerah terbuka. Dalam praktek sering diambil nilai busur op sama dengan s mak pada gambar ', maka penyelesaiannya menjadi mudah B Bs AsCs ? @] ^ Smak ?
As
.....................................................'-4+
Dimana : Smak ? jarak sambaran minimum &4
@] ? (@g @\)9+ #S ? m+ - m+ F + $S ? (m+ &) CS ? m+ & M ? (T\ F Tg) 9 (@g - @\) adalah kemiringan garis op pada gambar '- untuk sambaran minimum dan maksimum dapat menyebabkan kegagalan perlindungan dengan adanya daerah terbuka. 5arga T S ini berhubungan arus sambaran minimum dan untuk arus sambaran maksimum tidak ada daerah terbuka. 3ntuk menentukan jumlah sambaran petir yang menyebabkan kegagalan diambil lebar daerah terbuka menjadi setengahnya. sf ? <,<&+ (T S 9+) (Pmin F Pmak ) UUUUUU.......................................'-44 Dimana : sf ? kegagalan perlindungan dalam &<< m pertahun ? jumlah rata-rata tiap hari pertahun TS ? lebar daerah terbuka yang dihitung dari arus sambaran minimum Pmin ? probalitas sambaran petir untuki arus lebuh besar dari Imin. Pmak ? probalitas sambaran petir untuki arus lebuh besar dari Imak Perlu di"atat persamaan '-44 itu adalah untuk satu ka!at lindung dan satu ka!at phasa. 3ntuk diluar ketentuan ini dapat dilakukan perhitungan menentukan tata letak ka!atka!at tersebut.
*ambar '-&<: harga ^ untuk berbagai harga m Lati+an a!at lidung setinggi &A m melidung objek setinggi &+ m dengan jarak horiGontal &,A m. 5itung daerah terbuka petir bila jarak sambaran lansung petir adalah A<< m dan gambarkan geometri kemungkinan sambaran petir berdasarkan teori @ong dkk.
4.&. In"uksi Me"an Listrik Pa"a Manusia #rus yang diinduksikan pada tubuh manusia terjadi didalam daearah medan listrik yang dihasilkan oleh ka!at transmisi tegangan tinggi dan gardu-gardu. Pengetahuan yang pasti tentang arus induksi pada tubuh manusia akan membutuhkan studi tubuh biologi untuk melihat pengaruh dari efek medan listrik terhadap organ-organ yang terdapat dalam tubuh manusia. 3ntuk mengetahui distribusi medan pada organ tubuh manusia diperlukan ilmu yang sangat memadai, tidak saja bentuk dan resistansinya. Se"ara &'
sederhana dilakukan per"obaan dengan mele!ati arus pada tubuh manusia dengan membuat rangkaian eki=alennya.
*ambar '-: angkaian eki=alen tubuh manusia *ambar eki=alen ditunjukan pada gambar '-, untuk medan A,A 9m untuk tegangan &< dengan tinggi &,B m. orang yang berdiri dimedan listrik tersebut akan mengalami induksi arus hubung singkat. Se"ara pendekatan besar arus hubung singkat adalah proporsional
4.&. Lati+an &. %elaskan kenapa penerapan tegangan tinggi pada tenaga listrik mempunyai masalah dan bagaima mengatasinya menurut anda setiap masalah tersebut. +. a!at &A< k sepanjang 4<< km dengan diameter <,B "m terletak &< m dari tanah. 5itung rugi-rugi korona dalam keadaan udara bersih ( "?&A k9"m). #pa usaha anda untuk men"egah terjadinya korona. #pa usaha yang harus dilakukan agar korona tidak terjadi. 4. a!at lidung setinggi &A m melidung objek setinggi &+,A m. 5itung sudut lindung efekti=e bila jarak sambaran lansung petir adalah A<< m dan gambarkan geometri kemungkinan sambaran petir berdasarkan teori @ong dkk. '. $erapa jarak sambaran petir di suatu ka!asan dengan arus petir maksimum adalah A< k# dan diasumsikan k?&<. A. %umlah rata-rata sambaran petir pasa saluran transmisi adalah &< kali per &<< km pertahun, dimana saluran tersebut adalah dua ka!at di udara setinggi +A m dan jarak antar ka!at + m, asumsikan sudut lindung adalah B4,A <. 5itung sambaran petir ratarata pada ka!asan itu.
&A
