EVALUASI KINERJA SISTEM PTROTEKSI KAWAT TANAH. TRANSMISI 150 kv SEI ROTAN TEBING TINGGI. Oleh : SADAK NAINGGOLAN Nim :

Transkripsi

1 EVALUASI KINERJA SISTEM PTROTEKSI KAWAT TANAH TRANSMISI 150 kv SEI ROTAN TEBING TINGGI Diajukan untuk memenuhi salah satu persyratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Oleh : SADAK NAINGGOLAN Nim : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 EVALUASI KINERJA SISTEM PROTEKSI KAWAT TANAH TRANSMISI 150 kv SEI ROTAN TEBING TINGGI Oleh : SADAK NAINGGOLAN Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Sidang pada tanggal 23 bulan November tahun 2010 di depan Penguji : 1. Ir. Sugih Arto Yusuf : Ketua Penguji : Prof.Dr.Ir. Usman Baafai : Anggota Penguji : Ir. Zulkarnaen Pane : Anggota Penguji :... Diketahui oleh : Disetujui oleh : Pelaksana Tugas Harian Dosen Pembingbing Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU Prof.Dr.Ir. USMAN BAAFAI Ir. BONGGAS L. TOBING NIP : NIP :

3 ABSTRAK Salah satu faktor yang dipertimbangkan dalam perencanaan sistem proteksi kawat tanah transmisi hantaran udara adalah jumlah hari guruh tahunan Isokreaunic Level (I kl ). Transmisi 150 kv yang dimiliki PT PLN (Persero) Sumatera Utara yaitu Transmisi Sei Rotan Tebing Tinggi selesai dibangun pada tahun Artinya sistem proteksi kawat tanah transmisi tersebut direncanakan berdasarkan data jumlah hari guruh tahunan 30 tahun yang lalu. Jumlah hari guruh tahunan saat ini dengan jumlah hari guruh tahunan 30 tahun yang lalu sudah berbeda. Oleh karena itu, sistem proteksi kawat tanah transmisi tersebut perlu dievaluasi untuk mengetahui apakah kinerjanya masih memenuhi syarat atau tidak pada kondisi iklim saat ini. Hasil evaluasi menyimpulkan bahwa sistem proteksi kawat tanah transmisi tersebut tidak memenuhi syarat lagi dengan kondisi cuaca saat ini, sehingga disarankan agar menambah jumlah piringan isolator sebanyak 2 3 piringan (disc) per gandengan isolator.

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas penyertaannya, sehingga saya dapat menyelsaikan Tugas Akhir ini, yang berjudul: EVALUASI KINERJA SISTEM PROTEKSI KAWAT TANAH TRANSMISI 150 kv SEI ROTAN TEBING TINGGI Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. Selama saya menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, saya banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini saya ingin menyampaikan terima kasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua saya Tombang Nainggolan(+) / Norli Ompusunggu, abangabang {Maralo dan Sepanya (+)} dan kakak (Duanty), serta adik-adik (Heber,Juli,Lusti) yang tidak pernah berhenti memberi dukungan, semangat dan doa mereka kepada saya dengan segala pengorbanan dan kasih sayang yang tidak ternilai besarnya. 2. Bapak Prof.Dr.Ir. Usman Baafai sebagai Pelaksana Tugas Harian Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 3. Bapak Rahmad Fauzi, ST,MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Bonggas L. Tobing sebagai Dosen Pembingbing saya, yang sangat besar bantuannya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

5 5. Bapak Ir. Rachman Hasibuan sebagai Dosen Wali saya selama menyelesaikan pendidikan di kampus Universita Sumatera Utara. 6. Seluruh Staff Pendidik dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU. 7. Bapak Ir. Nyoman Suryana D di PT PLN (Persero) PIKTRING SUAR dan Bapak Syamsul di PT PLN (Persero) UPT Sei Rotan-Medan, yang sudah membantu saya dalam penyediaan data-data yang saya butuhkan, serta pegawainya yang sudah membantu. 8. Bapak Heron Tarigan, Bapak Ken, Ibu Endah dan Ibu Naomi di BMKG Medan, serta pegawainya yang sudah membantu. 9. Teman-teman seluruh stambuk 2005 Teknik Elektro FT USU yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu, atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan. 10. Teman-teman seperjuangan Elis, Mangiring, Benni, Frizt, Hanstua, Herman, Fery, Mikha, Eternal, Richard, Windy, Marhon, Colin dan Eko. 11. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, dari keluarga maupun orang lain yang sudah membantu saya. Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat saya harapkan. Akhir kata semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, November 2010 Sadak Nainggolan

6 DAFTAR ISI Abstrak... i Kata Pengantar... ii Daftar Isi... iv Daftar Tabel... vii Daftar Gambar... viii Daftar Grafik... ix BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Tujuan dan Mamfaat Penulisan... 2 I.3 Batasan Masalah... 2 I.4 Metodologi Penelitian... 2 I.5 Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI... 5 II.1 Hari Guruh Tahunan Isokreaunic Level (I kl )... 5 II.2 Kawat Tanah Transmisi Hantaran Udara... 6 II.2.1 Efektivitas Perlindungan Kawat Tanah... 7 II.3 Hubungan Isokreaunic Level (I kl ) dengan Kawat Tanah Transmisi Hantaran Udara... 7 II.3.1 Jumlah Sambaran Petir pada Transmisi Udara... 8 II.3.2 Mekanisme Sambaran Petir... 9

7 II.3.3 Faktor Kopling (coupling factor I kl ) pada Transmisi Udara II.3.4 Impedansi Surja (Surge Impedance) pada Hantaran Transmisi Udara II.4 Perhitungan Perkiraan Jumlah Gangguan pada Transmisi Hantaran Udara BAB III DATA DAN PERHITUNGAN III.1 Data Kerapatan Sambaran Petir Sumatera Utara III.2 Parameter Transmisi SUTT 150 kv III.3 Menghitung Perkiraan Jumlah Gangguan Transmisi Udara III.3.1 Perhitungan Perkiraan Jumlah Gangguan pada Tahun III.3.2 Perkiraan Jumlah Gangguan pada Transmisi Sei Rotan Tebing Tinggi Tahun BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN IV.1 Analisis Perkiraan Jumlah Gangguan Transmisi 150 kv Sei Rotan Tebing Tinggi, Existing IV.2 Tingkat Isolasi dari Isolator Transmisi Hantaran Udara IV.3 Perencanaan Perbaikan Kawat Tanah Tambahan IV.4 Mendesain Sistem Proteksi Kawat Tanah pada SUTT 150 kv Berdasarkan I kl Lima Tahun Terakhir... 35

8 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan V.2 Saran Daftar Pustaka Lampiran... 42

9 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Relasi empiris antara kerapatan sambaran petir dan hari guruh tahunan... 6 Tabel 3.1 Kerapatan sambaran petir Sumatera Utara Tabel 3.2 Parameter konduktor pada menara (tower) Tabel 3.3 Karakteristik ketahanan isolator terhadap tegangan bolak-balik Tabel 3.4 Perkiraan jumlah gangguan pada Transmisi Sei Rotan Tebing Tinggi tahun Tabel 3.5 Rata-rata perkiraan jumlah gangguan pada Transmisi Sei Rotan Tebing Tinggi tahun Tabel 4.1 Tingkat isolasi dari isolator transmisi hantaran udara Tabel 4.2 Pengaruh jumlah piringan isolator terhadap perkiraan jumlah gangguan Tabel 4.3 Pengaruh jumlah kawat tanah terhadap perkiraan jumlah gangguan pada Transmisi Sei Rotan Tebing Tinggi... 34

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Mekanisme sambaran petir ke menara Gambar 2.2 Kapasitansi antara dua kawat penghantar Gambar 2.3 Perhitungan faktor kopling (K f ) pada transmisi udara ganda Gambar 2.4 Perhitungan fluks gandeng antara dua kawat penghantar Gambar 2.5 Besar impedansi sambaran petir pada menara Gambar 3.1 Peta tingkat kerapatan sambaran petir Sumatera Utara Gambar 3.2 Konfigurasi SUTT 150 kv Gambar 3.3 Parameter konduktor pada transmisi Gambar 4.1 Desain kawat tanah untuk mengurangi jumlah gangguan transmisi... 36

11 DAFTAR GRAFIK Grafik 2.1: Probabilitas dari peristiwa arus sambaran petir... 20