Reynaldo Zoro - Proteksi Petir

PENGETAHUAN & KETERAMPILAN LIGHTNING ARRESTER PADA JARINGAN TRANSMISI & DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

Lightning Arrester

Arrester dipasang harus sesuai dengan spesifikasi. Pemasangan arrester diprioritaskan pada saluran utama sedemikian rupa sehingga sebaran posisi arrester merata. Arrester harus dipasang vertikal dan ditanahkan melalui pole. Line atau distribution arresters berfungsi sebagai pemotong tegangan lebih dan sekaligus sebagai alat proteksi untuk mencegah flashover dan interupsi pelayanan daya. Disarankan untuk mengetanahkan surge arrester yang terpasang di saluran 20 kV melalui konduktor daripada melalui tubuh pole, agar tegangan proteksi arrester mendekati Udisch yang dispesifikasikan fabrik.

1

Pemilihan dan Jarak Lindung Arrester Untuk tegangan Sistem 20 kV I. Pemilihan arrester 1. Tegangan kerja arrester : UA = Tegangan rms phasa ke phasa x 1.10 x koefisien pentanahan UA = 20 x 1.10 x 0.8 = 17.6 utk system yg ditanahkan langsung UA = 20 x 1.10 x 1 = 22.2 kV utk system yg ditanahkan tidak langsung Lihat table characteristics of LA, ambil tegangan kerja arrester 24 kV 2. Arus nominal : tegangan system 20 kV < 70 kV, maka In = 5 kA, kelas heavy atau light duty

3.

Tegangan percikan frekuensi jala-jala Menurut standard Inggris (B.S) : Tegangan percikan frekuensi jala-jala minimum = 1.6 x 20 = 32 kV Menurut standard IEC : Tegangan percikan frekuensi jalajala minimum = 1.5 x 20 = 30 kV (masih lebih kecil dari existing LA 40 kV – Cooper)

Pemilihan dan Jarak Lindung Arrester 4.

Tegangan kerja impuls arrester lihat table 3 Maximum Impulse Sparkover Test Voltage untuk kelas 5 kA, ULA = 75 kV (existing LA 39 kV, lebih baik)

5.

Tegangan sisa arrester Lihat table 4 Maximum Residula Voltage utk kelas 5 kA, UR = 65 kV

6.

Arus pelepasan maksimum arrester Lihat table point III.6, utk kelas 5 kA : Imax = 65 kA

II. Jarak lindung arrester BIL trafo < 500 kVA UT = 125 kV di/dt = 25 kA/µ µs (local) Γ = 200 ohm (rata-rata) L = (UT – ULA).V/(2.dU/dt) = L = (125 - 90).300)/(2.200.25) = 1.05 m maka : i= 10 kA Ua = 90 kV L = 1.05 m i=5 kA Ua= 75 kV L = 1.25 m

2

JARAK LINDUNG LIGHTNING ARRESTER L=

L Ut,Ua du/dt

(Ut – Ua). v 2.(Z.di/dt) dalam meter dalam kV dalam kV/us = Z.di/dt

Gambar Jarak Lindung Arrester

3

Gambar Jarak Lindung Arrester

Eksisting Trafo

4

Eksisting Kabel Tanah

Eksisting LBS (Load Break Switch)

5

Rekomendasi 1. Perbaikan Sistem Grounding

Rekomendasi 2. Pemasangan Arrester pada Ujung Kabel Tanah

6

Rekomendasi 3. Pemasangan Kawat Tanah

Rekomendasi 4. Pemasangan Arrester pada LBS

7

Rekomendasi 5. Pemasangan Arrester pada Tiang Trafo

Lightning Arrester dengan Lightning Event Counter (LEC) dengan Arrester Base di Isolasi dari Struktur

8

Rekomendasi 6 Pemasangan Arrester Pada Tiang Akhir

9

GI CEMPAKA LA LINE CEMPAKA – ASAM-ASAM

10

GI CEMPAKA COUNTER LA

GANGGUAN PETIR PADA TRANSMISI

11

Pelaksanaan Pekerjaan penggantian dan penambahan Isolator Suspention di Tower 142 Tanggal 15 Juni 2002

Pelaksanaan penggantian & penambahan Isolator Tower 130 L1 & 2 (20 piring) Tanggal 25 & 26 Juni 2002

12

Pelaksanaan pekerjaan

Sebelum penggantian Sesudah penggantian

Pelaksanaan penggantian & penambahan Isolator Tower 75 line 2 phasa T (2 piring) Tanggal 29 Juni 2002

Pemeliharaan ROW dimulai dari tahun 2002

13

Lightning Arrester At Substation & Overhead Line

14

Extended Mast Collection Volume Terminal, Coverage Area & Detail

15

16

17

LAPI ITB - PT.CALTEX PACIFIC INDONESIA Stroke Flash Density Analysis

Strokes Flash Density Analysis Stroke Type : All Location : PT. CPI Position : 1.1259 N, 101.2992 E Date : January 1, 2002 – Oktober 31, 2002 Window : (200 x 200) km2

LAPI ITB - PT.CALTEX PACIFIC INDONESIA Peta VIS

18

LAPI ITB - PT.CALTEX PACIFIC INDONESIA

Conventional & Innovation Improvement


Improvement Conventional 1.

Insulator

Innovation 1.

Length of Insulator String Higher CFO

Grounding System Reduced Re (Steel Pole + Foundation ok)

L⇓ ⇓ ; Installed LEC; Selected tower; bigger coverage (ESE)

2.

1.

Overhead Ground Wire Improved Shield Angle

Free Standing Mast (FSM) No reading of L, Z, R

Lightning Arrester (L.A) Phase Arrester Transform Arrester Reduced Transient O.V on the insulator

Extended Tower + Counter (ETC)

(no BFO & SF) only for 13.8 kV

3.

LA + Shielded Ground Lead Low L; U arrst ⇓ Counter; Life time of LA at feeder

19


Free Standing Mast Early Streamer Emission Air Terminal (ESE) Double Shielded Conductor + Counter Enhancement Grounding System


Extended Pole Extended Pole for 13.8kV System Extended Pole for 115kV System

20

Pilot project-Bangko Peta Gangguan

Bangko recommendation Free Standing Mast 



! "#



   











! "#





 



 

21

Extended Pole cont’d 

 

 

! "#



 



 



 

  



 

Bangko recommendation Free Standing Mast on Bangko Feeder 1 '"%



#

!" '"!

'

'$

'

'% '!

!$

'"

'&

!

!

'

'' '

' "'

%

' & "

'( %%) $

'

$

'"

"

&

!

'

%

!

& "

'

'$&

!!

! % '$( % )

%

!%

$

!&

& !'

!"

"

$

'$"

!

%

'$ $

!

!

'' '

'$ %

%

' '

'$

%!

!! !!

'

'( '')

%' % %

''( %) '

!& !" &

'

! ! %( ") !%

$ '!

% ! '

%

'$

'

'"

'

'%

!

'!

'

'( ')

''

'

!

'&

" &

'( "%)

%

%

" $&

%

%

%

'

!

""( %')

&

!

$$ $"

'

$

"%( ! )

"'( & )

$

%"

$

$ $ ( !') $ %

% "( !)

" & $ ( !")

'!

" '

%!

"'( "$) %"

%&

''

"

&

&

%

'% !& "

$

!

'

%

%' %!

''( $)

' '

$

'$ %%( )

%"( % ) !

%( ) %

%' %

( $ ) %

% !&

!

$ "

&

' ! '

& '

' ( "")

%"( '%)

%%( '!) '

$ ' !

'!

'

$

%'( ) $ $% $! % % ! ' !" ' '

%$ %

" ( ')

"

$$

%&

'$

! %

! ( ') !

'

& "

"

"

$" '

'"

!' ( ")

"'( ')

$&

!

$ $!

%$

"

!$ ''( !)

!

$ ! '& '" '$

&

% $

!

"

% '

& !! ! % ! !

!'

'

%( &')

" '( '%)

&

' ( %)

'$

'

$ ( % ) '

( % )

'

!%

% ! & % & '& $ " %%( ") " $ ' "% " "& "" & " ( %%) % '" '& ! !

%!

$

%%

'

$!( ! )

"

"( &)

'

!

&

&

''

!

!!

!

""( '$)

" $

! '$

%'

'

$ '' ! $ ! '! $' !' !! ( "') '%

' '

'

% $

%"( $)

'

"( ! ) !" !$

'! ! ( % ) '% " "! "' !& %& % %$%" %'( &$) %

'

!

''

$ ( !) !

'

!$ !"

'%

%

" $ ( !)

'

'% '$' ' " & ''( " ) ' !" !$ ' ''

'' '!

!$ &

%

$

$ & '$ !

&

%%

%

"

& '

%$'$

"

&

'

'

%!

( &)

$

'"

%'

'

'$

' '&

!% ! !

!

!

!' !!

% '



'" !

!

'" '&

%

!

'

&

"

! % &% '& $ $ " ""( !) " '" % & & "%( ' ) ""( ) ! " $( $) '! ' !% $ ! % ! '$ ! % ( %")  '' * * % ' $ % % " & '' ! '%( &) ' ' ( $") ' %% & ''( ) ' %' " % '% ' '"( $&) $ %% !& $ %% %! ' ( %&) '! ' $ ' '' % ! ! ! () ' ' % ! ( &) !!( '$) ' !! !' %( ) ' %"( ) %'( $') ! !% & & ! % ( ! ) %%( %) % ! & %"( ') ' ' $ ! !' ! ! ! % ! ! !$ !" ' ! " ! $( ) % !$ $ '& ! ' % ! !" % ' ! & !& %$ " !" ' " "( $! ) %" ( ) $ %& !$ !' ! *

* !  ' $ ! ! ! "'( "! ) '$ ""( ) !% % % %' $) %% ! ""( '! %! ""( ) !! ' ' '% ' '! '% ' ' '' ' ' ' % '$ ' " $ '" % '%( & '"( !) $ & ) '( ') ! '& " " ' ! ' % ' & & ' % ' ! ' '' " ' ' & %"( %) !! '% ' ! '' ' '' '! ! '! % ' ' ! $ ' $ %! ! & ' !

' ' '

$

'

' !

%

%

'

$

! %

!

'

$

# + +

'

!

!

'%

'%%

'%!

'%'

'% '%

!

!& '

!%

"

$

&

$ '

&

! %%( !")

& '

' '!

!

'!

"( '! )

'%

'

$%( )

( $ )

!

'!

!

&

''

'

!

!! !' !

'

%

' % %

&

$

!

" &

''$

% "

!

%

''"

'

' !

'!

'%

' !"

'

"

$

$

'

$

'$ '

"( ! )

"

''&

'$

'"

'&

'

'&

'"

%

'

''

!

" %"( !&)

" %

!

"%( )

!

'

%

!

%

!

%

! '$ '" '&

%

'!"

!

'

$'( !$)

!

" ' '!&

' !

!

'

%

!

"%( '') &

!

!

%

'%

' !$

'

%

%( ! ) ' '

%'

!$

% %$

% ( ! )

'' ' ' & " !( %")

!$

%! !"

%& $!( % )

'%& '%"

'

!

%'( ')

'% '!

!&

%

%"

% $ %% %

'

!

'

%

'

!%

%

'

'%$

$

! !( !')

!' !!

%$

%( !!)

%

%

"

'

!

&

!

%

'( ") %! %' !' '$ '" '& ! !

'( )

&

"

% ''

!"

%

$

'

%%

"

!

"!( !!)

$

''

! !

&

"

'$

' ''

'% '!

' %

'

$

"

%

!

%

&

'

''

&

'! "

'

'

$

! %

' '!

  

$ "

% "

'& %%( )

'% '!

'' &

''%

% ' '

'

'!

''

&

'"

''

$ $

'''

22

PARAMETER SALURAN TIANG

Tiang tunggal : Impedansi Surja 234.88 Ω – Induktansi O.75µH/m Tiang tunggal : Impedansi Surja 149.8 Ω – Induktansi O.5µH/m

PARAMETER SALURAN (cont’d)

ISOLATOR Critical Flashover (CFO) Isolator : Pin = 90 kV, Suspen = 200 kV Populasi Isolator pd Tiang : Tiang Tunggal : pin 70.08%, suspen 29.92% Tiang Ganda : pin 35.71%, suspen 64.29%

23

PARAMETER SALURAN (cont’d) Normal Duty Distribution Class Span : 4.37

LIGHTNING ARRESTER

HASIL & PEMBAHASAN (cont’d)

KAWAT TANAH : Keberadaan kawat tanah untuk sambaran langsung : dengan angka kegagalan perisaian kecil dan sudut lindung ≈ 30° >> sangat baik Keberadaan kawat tanah untuk sambaran tidak langsung : mereduksi FOR induksi 50%-30% >> baik

24

HASIL & PEMBAHASAN (cont’d)

PERBAIKAN INOVASI : memasang Free Standing Mast dengan komponen sbb Terminal Udara : Dynasphere Penghantar : Double Shielded Wire Pentanahan : Rod (batang) “Pemasangan FSM dekat tiang-tiang dengan peralatan saja (23%), dapat menurunkan FOR sambaran langsung 76%”

KESIMPULAN Data petir lokal yang penting untuk perhitungan adalah arus puncak 50% = 60 kA, kecuraman 50% = 30 kA/µs, Ng = 10 sambaran/km2/thn. Data ini lebih menunjukkan karakteristik lokal, berbeda dengan nilai-nilai standar. Gangguan terburuk karena petir yang mungkin terjadi : 32.6 gangguan/tahun

25

KESIMPULAN

(cont’d)

Dari perhitungan impedansi pentanahan batang diperoleh panjang optimal batang adalah 10 s/d 15m Memperbaiki performa petir saluran udara dapat dilakukan secara konvensional (LA, CFO, grounding, kawat tanah) dan inovasi (proteksi eksternal)

Rekomendasi

26

13.8 kV lines No Item .

Penyebab

Analisa

Peralatan

Rekomendasi

1.

Insulator

Direct Strike Indirect Strike (Induksi)

Simulasi EMTP dan Perhitungan

Suspensi CFO 250 kV PIN CFO 90kV

Ganti Installed L.A

2.

Grounding

Direct Strike Induksi

Perhitungan

Kondisi Tanah Steel Pipe + Foundation

3.

Lightning Arrester

Direct Strike S F/TW Back Flash Over (BFO)

OHGW

SF Induksi

4.

Perhitungan

Electrogeom etri

Gap & Gapless MOV Tegangan Kerja OHGW

Perbaikan + Tambah ROD Pasang dgn Span tertentu Lead SDC + Counter pada feeder Pada lokasi sudut lindung duduk

115 kV lines No Item . 1. Insulator CFO

Penyebab

Sambaran Langsug Gelombang ke kawat phasa & berjalan kawat tanah

Suspensi CFO 250 kV

2.

Sambaran Langsung

Single OHGW

OHGW Perlindungan kawat tanah (Sudut lindung)

3.

4.

Grounding System (Ø Steel Pole) L.A

Analisa

Electrogeometri Concepts

Peralatan

Double OHGW Direct Strike S F/TW Back Flash Over (BFO) SF Induksi

Kondisi tanah dg EMTP

Grouding Rod

θ (ohm.m); R (ohm) Z (ohm)

Grounding Pole

Tegangan Potong Tegangan Sisa Jarak Lindung

L.A MOV Gapless

27

Pemilihan dan Jarak Lindung Arrester

Proteksi Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi 500 kV Terhadap Sambaran Petir

28

SUTET 500 kV JAWA BALI

FLASH DENSITY JAWA TIMUR

29

30

SUTET PAITON-GRATI

TOWER no. 103

31

TOWER no. 103

Insulators Deterioration

SGLNG – BDSLN 1 tower 10

SGLNG – BDSLN 2 tower 21

32

Insulators Deterioration Particles such as dust, fungi at insulators may decrease the insulator’s dielectric strength.

Data Petir pada Koridor 5 Jalur Transmisi SUTET 500 kV Paiton-Kediri PT PLN (persero) P3B Region Jawa Timur dan Bali

Window 10 x 10 km Koridor 1 km Petir Tahun 1999-2000

-10.25

-11.25

T 126 -12.25

-13.25

-14.25

T 101

-15.25

-16.25

-17.25

-18.25

-19.25

-20.25 -45.8

-44.8

-43.8

-42.8

-41.8

-40.8

-39.8

-38.8

-37.8

-36.8

-35.8

33

Observasi Lapangan

Data Observasi Lapangan Menara 103

34

Data Observasi Lapangan LEC dan Pita Magnetic

Data Observasi Lapangan Kondisi CVT pada menara 103 setelah disambar petir pada tgl 12 Februari 2007

35

Data Observasi Lapangan

Arus puncak yang mengenai menara adalah 26 kA

Severity index Jalur Transmisi SUTET 500 kV Paiton-Kediri PT PLN (persero) P3B Region Jawa Timur dan Bali

Window 10 x 10 km Koridor 1 km Petir Tahun 1999-2000

-10

-11

-12

T 493

-13

-14

GITET KEDIRI -15

T 472 -16

-17

-18

-19

-20 -171.5

-170.5

-169.5

-168.5

-167.5

-166.5

-165.5

-164.5

-163.5

-162.5

-161.5

36

Rangking Menara SUTET 500 kV Paiton-Kediri Berdasarkan Severity Index No Nomor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Menara 97 101 23 98 250 103 324 102 104 22 455 24 249 454 477 443A 353 471 325 446 235 447 245 248 234

Alt 74.7 78.6 80.1 70.5 123.3 75.6 207.9 71.4 75.3 75.3 192 87 127.2 204 93.3 237 138.6 112.5 196.2 230.7 85.5 227.7 129.9 128.7 80.4

Severity Index h IFREQ(Ti) 77.625 4.27 77.625 4.07 80.625 4.10 74.625 3.94 86.625 3.92 71.625 3.75 77.625 3.72 77.625 3.69 68.625 3.75 71.625 3.48 83.625 3.48 77.625 3.37 86.625 3.32 80.625 3.20 74.625 3.17 71.625 3.15 71.625 3.14 80.625 3.13 74.625 3.10 74.625 3.07 74.625 3.07 74.625 3.03 80.625 3.02 80.625 3.01 74.625 3.01

IAMP 3.11 3.11 3.07 3.11 3.09 3.11 3.11 3.11 3.03 3.11 3.10 3.08 3.09 3.10 3.11 3.11 3.11 3.10 3.11 3.11 3.09 3.11 3.10 3.10 3.09

ISEV 13.27 12.64 12.58 12.24 12.14 11.68 11.55 11.45 11.36 10.83 10.78 10.40 10.28 9.93 9.87 9.79 9.76 9.69 9.63 9.53 9.50 9.41 9.38 9.33 9.30

SUTET 500 kV PAITONGRATI

37

Data Isolator Pecah Dibandingkan Dengan Angka

Severity Index No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Nomor

Severity

Isolator

Menara

Index

Pecah

97 101 23 98 250 103 324 102 104 22 455 24 249 454 477 443A 353 471 325 446 235 447 245 248 234

13.508 12.870 12.793 12.461 12.342 11.895 11.753 11.658 11.577 11.031 10.967 10.583 10.453 10.103 10.047 9.975 9.937 9.865 9.809 9.705 9.669 9.584 9.545 9.497 9.466

25 27 9 6 7 17 4 26 3 14 0 4 2 1 1 5 1 4 2 2 0 1 0 0 0

PENGHARGAAN

(You were born not to win.. But to be a winner, you must PLAN to win, and expect to win..)

38

Terimakasih…. Dr. Reynaldo Zoro Power Engineering Research Group School of Electrical and Informatics Engineering Institute Technology of Bandung Gedung Kerjasama PLN – ITB Jl. Ganesha 10 Bandung 40132 Telp./Fax : 022 2500995 E-mail : [email protected] [email protected]

77

39

Reynaldo Zoro - Proteksi Petir

Recommend Documents