TUGAS PAPER MATA KULIAH SISTEM PROTEKSI MENENTUKAN JARAK PEMASANGAN ARRESTER SEBAGAI PENGAMAN TRAFO TERHADAP SAMBARAN PETIR Yang dibimbing oleh Slamet Hani, ST., MT.
Disusun oleh: Nama
: Daniel Septian Tambunan
Nim
: 141041029
Falkultas
: Teknologi Industri
Jurusan
: Teknik Elektro
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA 2016/2017
PEMASANGAN ARRESTER A. PENGERTIAN ARRESTER (LIGHTNING ARRESTER) Arrester atau biasa juga disebut Lightning Arrester adalah suatu alat pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap surja petir (surge) dengan cara membatasi surja tegangan lebih yang datang dan mengalirkannya ke tanah. Dipasang pada atau dekat peralatan yang dihubungkan dari fasa konduktor ke tanah.Sesuai dengan fungsinya itu maka arrester harus dapat menahan tegangan sistem pada frekuensi 50 Hz untuk waktu yang terbatas dan harus dapat melewatkan surja arus ke tanah tanpa mengalami kerusakan pada arrester itu sendiri. Arrester berlaku sebagai jalan pintas di sekitar isolasi. Arrester membentuk jalan yang mudah untuk dilalui oleh arus kilat atau petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang nilainya tinggi pada peralatan.
Gambar 1. Pemasangan Arrrester Pada Trafo Distribusi Selain melindungi peralatan dari tegangan lebih yang diakibatkan oleh tegangan lebih eksternal, arrester juga melindungi peralatan dari tegangan lebih yang diakibatkan oleh tegangan lebih internal seperti surja hubung.Surja hubung merupakan suatu gangguan tegangan lebih yang muncul secara internal yang disebabkan oleh lepas beban (karena gangguan alam) dan fluktuasi beban. Selain itu arrester juga merupakan kunci dalam koordinasi isolasi suatu sistem tenaga listrik. Bila surja hubung datang ke gardu induk
maka arrester akan bekerja melepaskan muatan listrik serta mengurangi tegangan abnormal yang mengenai peralatan dalam gardu induk. Lightning arrester bekerja pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi untuk membuang muatan listrik dari surja petir dan berhenti beroperasi pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi agar tidak terjadi arus pada tegangan operasi, dan perbandingan dua tegangan ini disebut rasio proteksi arrester. Tingkat isolasi bahan arrester harus berada di bawah tingkat isolasi bahan transformator agar apabila sampai terjadi flashover, maka flashover diharapkanterjadi pada arrester dan tidak pada transformator.
B. PRINSIP KERJA ARRESTER Pada
umumnya
prinsip
kerja
arrester
cukup
sederhana
yaitu
membentuk jalan yang mudah dilalui oleh petir, sehingga tidak timbul tegang an yang lebih tinggi pada peralatan listrik lainnya. Pada kondisi kerja yang normal, arrester berlaku sebagai isolasi tetapi bila timbul surja akibat adanya petir maka arrester akan berlaku sebagai konduktor yang berfungsi melewatkan aliran arus yang tinggi ke tanah. Setelah tegangan surja itu hilang maka arrester harus dengan cepat kembali berlaku sebagai isolator, sehingga pemutus tenaga (PMT) tidak sempat membuka. Pada kondisi yang normal (tidak terkena petir), arus bocor arrester tidak boleh melebihi 2 mA. Apabila melebihi angka tersebut, berarti kemungkinan besar lightning arrester mengalami kerusakan.
C. SYARAT PEMASANGAN LIGHTENING ARRESTER Sebelum melakukan instalasi lightening arrester, ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, diantaranya adalah: a. Tegangan percikan (sparkover voltage) dan tegangan pelepasannya (discharge voltage), yaitu tegangan pada terminalnya pada waktu pelepasan, harus cukup rendah, sehingga dapat mengamankan isolasi peralatan. Tegangan percikan disebut juga tegangan gagal sela (gap breakdown voltage) sedangkan tegangan pelepasan disebut juga tegangan sisa (residual voltage) atau jatuh tegangan (voltage drop) Jatuh tegangan pada arrester.
b. Arrester harus mampu memutuskan arus dinamik dan dapat bekerja terus seperti semula. Batas dari tegangan system dimana arus susulan ini masih mungkin, disebut tegangan dasar (rated voltage) dari arrester. c. Arrester harus mampu memutuskan arus susulan, dan dapat bekerja kembali seperti semula. d. Arrester harus memiliki
harga
tahanan pentanahan di bawah 95
ohm.
(a)
(b)
Gambar 2. a) pemasangan lightning Arrester yang salah. b) pemasangan lightning Arrester yang benar.
D. JENIS ARRESTER
1.
JENIS EKSPULSI Arrester jenis ekspulsi/tabung pelindung pada prinsipnya terdiri dari sela percik yang berada dalam tabung serat dan sela percik batang yang berada di luar di udara atau disebut dengan sela seri. Arrester ini digunakan untuk melindungi trafo distribusi bertegangan 3-15 kV, tetapi belum memadai untuk melindungi trafo daya. Selain itu digunakan juga pada saluran transmisi untuk mengurangi besar tegangan surja petir yang masuk ke gardu induk.
Gambar 1. Arrester ekspulsi
2.
JENIS KATUP Arrester ini terdiri dari beberapa sela percik yang dihubungkan seri (series gap) dengan resistor tak linier. Resistor ini memiliki sifat khusus yaitu tahanannya rendah saat dialiri arus besar dan sebaliknya tahanan yang besar saat dialiri arus kecil. Resistor yang umum digunakan untuk arrester terbuat dari bahan silicon karbid. Arrester jenis ini umumnya dipakai untuk melindungi alat-alat yang mahal pada rangkaian, biasanya dipakai untuk melindungi trafo daya. Arrester katup ini dibagi menjadi empat jenis, yaitu sebagai berikut. 1. Arrester Katup Jenis Gardu Pemakaiannya secara umum pada gardu induk besar untuk melindungi alat-alat yang mahal pada rangkaian mulai dari 2,4-287 kV.
Gambar 2. Arrester katup
2.
Arrester Katup Jenis Saluran Arrester jenis saluran lebih murah dari arrester gardu. Arrester jenis saluran ini dipakai pada sistem tegangan 15-69 kV.
Gambar 3. Arrester katup jenis saluran
3. Arrester Katup Jenis Distribusi Seperti namanya arrester ini digunakan untuk melindungi transformator pada saluran distribusi. Arrester jenis ini dipakai pada peralatan dengan tegangan 120-750 volt.
Gambar 4. Arrester katup jenis distribusi
4. Arrester Katup Jenis Gardu untuk Mesin Arrester jenis gardu ini khusus untuk melindungi mesin-mesin berputar. Pemakaiannya untuk tegangan 2,4-15 kV.
3.
Jenis Seng oksida Arrester seng oksida yang disebut juga metal oxide arrester (MOA) merupakan arrester yang tidak memiliki sela seri, terdiri dari satu atau lebih unit yang kedap udara, yang masingmasing berisikan blok-blok tahanan katup sebagai elemen aktif dari arrester. Pada dasarnya prinsip kerja arrester ini sama dengan arrester katup. Karena arrester ini tidak memiliki tahanan sela seri, maka arrester ini sangat bergantung pada tahanan yang ada dalam arrester itu sendiri. Apabila terkena petir, tahanan arrester akan langsung turun sehingga menjadi konduktor dan mengalir petir ke bumi. Namun setelah petir lewat, tahanan kembali naik sehingga bersifat isolator.
Gambar 3 Arrester seng oksida
E. LOKASI PENEMPATAN 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 dengan perlatan yang dilindungi. Jarak arrester dengan peralatan yang dilindungi berpengaruh terhadap besarnya tegangan yang tiba di peralatan. Jika jarak arrester terlalu jauh, maka tegangan yang tiba pada peralatan dapat melebihi tegangan yang dapat dipikulnya. Peralatan masih dapat dilindungi dengan baik apabila jarak arrester dengan peralatan masih dalam batas yang diijinkan. 1. Jarak Maksimum Arrester Dan Transformator yang Dihubungkan dengan Saluran Udara Perlindungan yang baik diperoleh jika arrester ditempatkan sedekat mungkin dengan transformator. Tetapi, dalam kenyataannya, arrester harus ditempatkan dengan jarak tertentu, agar perlindungan dapat berlangsung dengan baik. Kawat Kabel S
e
Arrester
Ea Trafo
Gambar 4 Jarak tansformator dan arrester sebesar S Jika arrester dihubungkan dengan menggunakan saluran udara terhadap alat yang dilindungi, maka untuk menentukan jarak yang baik antara arrester dengan trafo, dinyatakan dengan persamaan.
Ep=Ea+2 A S /v Dengan:
Ep = Tingkat Isolasi Dasar trafo (kV) Ea = tegangan pelepasan arrester (kV) A = kecuraman gelombang (kV/µs) S = jarak antara arrester dengan transformator (m) v = kecepatan merambat gelombang (m/µs)
2. Pengaruh TID terhadap jarak maksimum Untuk meningkatkan keandalan sistem dari gangguan sambaran petir, peralatan yang dipasang di gardu indukharus memiliki tingkat isolasi yang baik (disesuaikan dengan arrester ).Dari hasil perhitungan jarak maksimum arrester, diketahui bahwa pemasangan peralatan dengan nilai TID ( BIL ) yang semakin besar akan diperoleh nilai jarak maksimum penempatan arrester didepan peralatan semakin besar.Hal ini dikarenakan nilai TID yang semakin besar dari peralatan yang dilindungi,maka semakin besar kemampuan peralatan untuk mengatasi kegagalan isolasiterhadap tegangan lebih maksimum yang sampai ke terminal peralatan. Artinyatingkat isolasinya makin baik. 3. Perhitungan Jarak Maksimum Arrester Dengan Peralatan Yang Dilindungi Secara umum arrester melindungi peralatan-peralatan pada gardu induk Srondol terhadap sambaran-sambaran petir. Arrester ini memiliki jarak maksimum untuk melindungi peralatan. Letak dari arrester tersebut tidak boleh lebih dari perhitungan jarak yang ada, dengan kata lain arrester memiliki cakupan daerah yang terbatas. Jadi dengan menggunakan persamaan 1 jarak cakupan arrester yang terdapat pada gardu induk Srondol dapat dihitung. Ep=Ea+2 A S /v Dengan nila-nilai: Ep = 650 kV
Ea = 460 kV A = 1000 kV/µs v
= 300 m/µs
maka: 650=460+2
1000 S 300
S=28,5 meter
Didapatkan jarak menurut perhitungan antara arrester dengan peralatan adalah 28,5 meter, sedangkan dalam kenyataan di lapangan jarak antara arrester dengan peralatan sejauh 25 meter untuk arrester yang terpasang pada ujung saluran, dan 2 meter yang terpasang sebelum trafo (apabila dilihat dari ujung saluran), sehingga pemasanganya masih di bawah harga maksimum. Untuk jarak perlindungan ini dapat dikatakan aman bagi peralatan. Untuk mendapatkan perlindungan yang optimal, maka jarak antara arrester dan peralatan (S) harus sekecil mungkin agar Ep yang didapatkan tidak melebihi kekuatan isolasi alat (BIL).
F. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisa dan evaluasi Kerja Praktek secara langsung pada PT. PLN (Persero) P3B JB Region Jawa Tengah dan DIY UPT Semarang, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut. 1. Arrester yang digunakan untuk melindungi peralatan di Gardu Induk 150 kV Srondol (UPT Semarang) yaitu arrester jenis/tipe seng oksida dengan keunggulan memiliki reaksi yang cepat dalam membumikan petir. 2. Dari perhitungan analisis didapatkan jarak maksimum arrester dengan peralatan (transformator) yaitu 28,5 meter, sedangkan jarak di lapangan yaitu 25 meter. 3. Menurut hasil analisis, jarak arrester dengan peralatan yang diterapkan pada Gardu Induk 150 kV Srondol (UPT Semarang), mampu melindungi
paralatan dari gangguan surja karena masih di bawah harga jarak maksimum. 4. Untuk mendapatkan operasi yang optimal diperlukan pemeliharaan yang
baik
dan berkala pada arrester sesuai prosedur dan (IKA),
mengingat fungsinya sebagai proteksi terhadap gangguan surja petir.
DAFTAR PUSTAKA
1. Hutahuruk, TS, Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja, Erlangga, Jakarta, 1989, 2. Tobing, Bonggas L, Peralatan Tegangan Tinggi, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 2003. 3. PT PLN, Buku Petunjuk Operasi & Memelihara Peralatan, PT PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Barat, Jakarta, 1981. 4. PT PLN, Lightning Arrester, PT PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Barat, Jakarta, 1981. 5. Zoro, Reynaldo, Masalah Tegangan Tinggi, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 1986.
