PERLINDUNGAN GARDU INDUK DENGAN LIGHTING ARRESTER MAKALAH Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Teknik Tegangan Tinggi dengan dosen pengampu Prof. Dr. H. Bachtiar Hasan, M. Sie. dan Hasbullah, S. Pd., M.T. Oleh: Ade Uun K. (0901960) EkaJatnika (0907265) FachrulNur H. (0902254) HandiAgus H. (0908810) RamdanGumelar (0900694)
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PERLINDUNGAN GARDU INDUK DENGAN LIGHTING
ARRESTER
MAKALAH
Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Teknik Tegangan Tinggi
dengan dosen pengampu Prof. Dr. H. Bachtiar Hasan, M. Sie.
dan Hasbullah, S. Pd., M.T.
Oleh:
Ade Uun K. (0901960)
EkaJatnika (0907265)
FachrulNur H. (0902254)
HandiAgus H. (0908810)
RamdanGumelar (0900694)
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNLOGI DAN KEJURUAN
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2012
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikumWr. Wb.
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
segala bentuk kasih sayang, rahmat dan hidayah-Nya sehingga kami dapat
menyelesaikan makalah mengenai “Perlindungan Gardu Induk Dengan Lighting
Arrester”, akhirnya sudah sampai pada hasil yang diharapkan. Tujuan dari adanya
makalah ini adalah untuk membantu agar dapat memahami serta mengetahui
dengan jelas isi dari makalah ini.
Kami menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari
kesempurnaan. Hal ini dikarenakan oleh keterbatasan pengetahuan, kemampuan,
dan waktu. Oleh karena itu, kritik dan saran merupakan sesuatu yang sangat
berharga bagi kami. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kami khususnya
dan pembaca pada mumnya. Kami mengucapkan mohon maaf apabila dalam
pembuatan makalah ini ada kata yang tidak diharapkan atau tidak berkenan bagi
pembaca.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Bandung, Mei 2012
Penyusun
1
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR....................................................................................... i
DAFTAR ISI...................................................................................................... ii
BAB I. PENDAHULUAN................................................................................ 1
A. Latar Belakang............................................................................... 1
B. Rumusan Masalah.......................................................................... 2
C. Tujuan Penulisan Makalah........................................................... 2
D. Manfaat Penulisan Makalah......................................................... 2
BAB II. PEMBAHASAN.................................................................................. 3
A. Lighting Arrester........................................................................... 3
B. Prinsip Kerja Lighting arrester.................................................... 6
C. Jenis-jenis Lighting Arrester........................................................ 6
D. Perlindungan Gardu Induk dengan Lighting Arrester.............. 10
BAB III. PENUTUP.......................................................................................... 17
A. Kesimpulan..................................................................................... 17
DAFTAR PUSTAKA
2
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Seperti yang telah kita ketahui bahwa pusat pembangkit listrik umumnya
dihubungkan dengan saluran transmisi udara yang menyalurkan tenaga listrik ke
dari pusat penbangkit ke pusat-pusat konsumsi tenaga listrik, yaitu gardu-gardu
induk (GI). Sedangkan saluran transmisi udara ini rawan sekali terhadap sambaran
petir yang menghasilkan gelombang berjalan (surja tegangan) yang dapat masuk
ke pusat pembangkit listrik. Oleh karena itu, dalam pusat listrik harus ada
lightning arrester (penangkal petir) yang berfungsi menangkal gelombang berjalan
dari petir yang akan masuk ke instalasi pusat pembangkit listrik. Gelombang
berjalan juga dapat berasal dari pembukaan dan penutupan pemutus tenaga atau
circuit breaker (switching). Pada sistem Tegangan Ekstra Tinggi (TET) yang
besarnya di atas 350 kV, surja tegangan yang disebabkan oleh switching lebih
besar dari pada surja petir.
Saluran udara yang keluar dari pusat pembangkit listrik merupakan bagian
instalasi pusat pembangkit listrik yang paling rawan sambaran petir dan karenanya
harus diberi lightning arrester. Selain itu, lightning arrester harus berada di depan
setiap transformator dan harus terletak sedekat mungkin dengan transformator.
Hal ini perlu karena pada petir yang merupakan gelombang berjalan menuju ke
transformator akan melihat transformator sebagai suatu ujung terbuka (karena
transformator mempunyai isolasi terhadap bumi/tanah) sehingga gelombang
pantulannya akan saling memperkuat dengan gelombang yang datang. Berarti
transformator dapat mengalami tegangan surja dua kali besarnya tegangan
gelombang surja yang datang. Untuk mencegah terjadinya hal ini, lightning
arrester harus dipasang sedekat mungkin dengan transformator.
3
Arrester merupakan salah satu peralatan dalam sistem proteksi untuk
melindungi dari gangguan tegangan lebih yang berasal dari sambaran petir.
Beberapa jenis arrester dikembangkan untuk meminimalisir dampak gangguan.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, permasalahan yang dapat
diambil adalah sebagai berikut:
1. Apa yang dimaksud dengan lighting arrester?
2. Bagaimana prinsip kerja lighting arrester?
3. Apa saja jenis lighting arrester?
4. Bagaimana perlindungan gardu induk dengan menggunakan lighting
arrester?
C. Tujuan Penulisan Makalah
Dari perumusan masalah tersebut, maka bisa disimpulkan tujuan penulisan
makalah ini sebagai berikut :
1. Dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan lighting arrester;
2. Dapat mengetahui cara kerja lighting arrester;
3. Dapat mengetahui jenis-jenis lighting arrester; dan
4. Dapat mengetahui perlindungan gardu induk dengan menggunakan
lighting arrester.
D. Manfaat Penulisan Makalah
Manfaat yang dapat diperoleh dari penulisan makalah ini mencakup
beberapa yang terkait diantaranya bagi mahasiswa makalah ini dapat digunakan
sebagai bahan referensi atau masukan tentang lighting arrester pada gardu induk.
Ini bermanfaat ketika untuk di lapangan ataupun yang berniat menjadi seorang
guru. Bagi masyarakat umum makalah ini bisa dijadikan sebagai bahan bacaan
yang bermanfaat untuk menambah pengetahuan tentang demokrasi pendidian.
Dan serta untuk menambahkan peran aktif masyarakat dalam pendidikan.
4
BAB II
PEMBAHASAN
A. Lighting Arrester
Lighting arrester yang biasanya disingkat dengan LA sering disebut juga
penangkal petir, adalah alat pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik dari
gangguan tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran petir (surja petir). Bila
surja datang ke gardu induk, arrester bekerja melepaskan muatan listrik
(discharge), serta mengurangi tegangan abnormal yang akan mengenai peralatan
dalam gardu induk tersebut. Setelah surja (petir atau hubung) dilepaskan melalui
arrester, arus masih mengalir karena adanya tegangan sistem, arus ini disebut arus
dinamik atau arus susulan (follow current).
Gambar 1. Lighting Arrester
Sesuai dengan fungsinya, maka pada umumnya LA dipasang pada setiap
ujung saluran udara tegangan ekstra tinggi (SUTET) antara kawat dan tanah yang
5
memasuki gardu induk (GI). Di gardu induk yang besar ada kalanya pada
transformator juga dipasang LA untuk menjamin terlindunginya transformator dan
peralatan listrik yang lain dari gangguan tegangan lebih tersebut. Selain
melindungi peralatan dari tegangan lebih yang diakibatkan oleh tegangan lebih
external, arrester juga melindungi peralatan yang diakibatkan oleh tegangan lebih
internal seperti surja hubung, selain itu arrester juga merupakan kunci dalam
koordinasi isolasi suatu sistem tenaga listrik. Bila surja datang ke gardu induk
arrester bekerja melepaskan muatan listrik serta mengurangi tegangan abnormal
yang akan mengenai peralatan dalam gardu induk.
Persyaratan yang harus dipenuhi oleh arrester adalah sebagai berikut :
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 = I x R
Dimana
I = arus arrester maksimum (A)
R = tahanan arrester (Ohm)
b. Arrester harus mampu mengalirkan arus surja ke tanah tanpa merusak
arrester itu sendiri
c. Arrester harus mampu memutuskan arus dinamik dan dapat bekerja terus
seperti semula. Batas dari tegangan sistem di mana arus susulan ini masih
mungkin, disebut tegangan dasar (rated voltage) dari arrester
d. Arrester harus memiliki harga tahanan pentanahan di bawah 5 ohm.
6
Gambar 2. Arus melalui arrester
Gambar 3. Tegangan dan arus pelepasan pada arrester
Ada beberapa faktor dalam memilih Arrester yang sesuai untuk suatu
keperluan tertentu, beberapa faktor yang harus diperhatikan adalah:
a. Kebutuhan perlindungan: ini berhubungan dengan kekuatan isolasi dari
alat yang harus dilindungi dan karakteristik impuls dari arrester.
b. MVA yang short sirkuit yang dinyatakan lewat persamaan S = kV x kA
c. Standart BIL 20kV yaitu 125 kV
d. Initial voltage Lightning arrester yaitu 80% dari BIL, atau sama dengan
100 kV
e. Tegangan sistem: ialah tergangan maksimum yang mungkin timbul pada
jepitan arrester
f. Arus hubung singkat sistem: hanya diperlukan pada arrester jenis ekspulsi
g. Jenis Lightning Arrester
7
h. Faktor kondisi Luar: apakah normal atau tidak normal (2000 meter atau
lebih diatas permukaan laut), temperatur dan kelembaban yang tinggi serta
pengotoran
i. Faktor Ekonomi: merupakan perbandingan antara biaya pemeliharaan dan
kerusakan bila tidak ada lightning arrester, atau bila dipasang lightning
arrester yang nilainya lebih rendah mutunya.
B. Prinsip Kerja Lighting Arrester
Lighting arrester bersifat sebagai jalan pintas (by pass) di sekitar isolator
yang membentuk jalan dan mudah dilalui oleh arus listrik (arus kilat) ke sistem
pentanahan sehingga tidak menimbulkan tegangan lebih yang tinggi dan tidak
merusak isolator peralatan listrik. By pass ini harus sedemikian rupa sehingga
tidak menggangu aliran daya sistem frekuensi tertentu.
Dalam keadaan normal lighting arrester berlaku sebagai isolator dan bila
timbul surja yang melampaui kekuatan isolator maka ia akan bekerja atau lighting
arrester berlaku sebagai konduktor yang baik dan menyalurkan arus petir ke tanah.
Apabila surja itu hilang atau arus transient dibebaskan, maka lighting arrester
dengan cepat kembali menjadi isolator.
C. Jenis-Jenis Lighting Arrester
1. Lighting Arester Jenis Ekspusi
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..Bahan yang digunakan
sebagai tube tersebut ialah fibre atau gelas.
8
Gambar 4. Arrester Eksplusi
2. Arrester 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. Sela percik dan resistor tak linier keduanya ditempatkan dalam tabung
isolasi tertutup sehingga kerja arrester ini tidak dipengaruhi keadaan udara sekitar.
Arrester jenis ini ummunya 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.
a. 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.
9
Gambar 5. Arrester Katup Jenis Gardu
b. Arrester Katup Jenis Saluran
Arrester jenis saluran lebih murah dari arrester gardu. Arrester jenis
saluran ini dipakai pada sistem tegangan 15-69 kV.
Gambar 6. Arrester Katup Jenis Saluran
c. 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.
10
Gambar 7. Arrester Katup Jenis Distribusi
d. Arrester Katup Jenis gardu Induk Untuk Mesin-Mesin
Arrester jenis gardu ini khusus untuk melindungi mesin-mesin berputar.
Pemakaiannya untuk tegangan 2,4-15 kV.
3. Arrester 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 masing-masing 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.
11
Gambar 8. Arrester Jenis Seng Oksida
D. Perlindungan Gardu Induk dengan Lighting Arrester
1. Jangkauan Perlindungan Arrester
Jarak antara arrester dan alat yang dilindungi harus dibuat sependek
mungkin. Pada umumnya jarak sampai 50 m dianggap masih aman, meskipun
gangguan petirnya sangat dekat dengan GI asalkan ada toleransi 20-30% antara
tingkat isolasi (BIL) dari alat yang dilindungi dan tegangan pelepasan dari
Arrester.
Untuk pengamanan terhadap surja hubung (switching surge), arrester
sebaiknya dipasang diantara trafo, yang memang menjadi tujuan utama
perlindungan ini, dan pemtus bebannya. Pertimbangannya ialah bahwa arrester itu
akan dapat juga menyerap surja dari pemutusan arus pembangkit.
2. Tegangan Dasar
Tegangan dasar arrester ditentukan berdasarkan tegangan sistem
maksimum yang mungkin terjadi. Tegangan ini dipilih berdasarkan kenaikan
tegangan dari fasa-fasa yang sehat pada waktu ada ganguan 1-fasa ke tanah