TUGAS AKHIR DISTRIBUSI TEGANGAN SURJA PETIR PADA TIAP MENARA TRANSMISI MINDO SIMBOLON NIM :

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR DISTRIBUSI TEGANGAN SURJA PETIR PADA TIAP MENARA TRANSMISI (STUDI KASUS TRANSMISI 150 KV TITI KUNING-BRASTAGI) Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Oleh : MINDO SIMBOLON NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 DISTRIBUSI TEGANGAN SURJA PETIR PADA TIAP MENARA TRANSMISI Oleh Mindo Simbolon NIM : Disetujui oleh : Dosen Pembimbing Ir. A. Rachman Hasibuan NIP : Diketahui oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Ir. S. Tarmizi Kasim, M,Si NIP : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus atas kasih dan penyertaan-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : DISTRIBUSI TEGANGAN SURJA PETIR PADA TIAP MENARA TRANSMISI 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 penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada 1. Bapak Ir. A. Rachman Hasibuan sebagai Dosen Pembimbing Pembimbing Akhir penulis yang sangat besar bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT sebagai Dosen Wali penulis selama menyelesaikan pendidikan di kampus USU. 3. Bapak Ir. S. Tarmizi Kasim, M,Si sebagai Pelaksana Tugas Harian Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 5. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU. 6. Bapak Adi Suroso Selaku Manager Unit Pelayanan Transmisi (UPT) Gardu Induk Titi Kuning PLN (Persero) dan Bapak D. Bakkara yang membantu saya dalam pengumpulan data data yang terkait dengan Tugas Aakhir Ini. 1

4 7. Kedua orang tua Sabar Simbolon dan Elsy Simanjuntak dan Kakak Penulis Vera Susanti simbolon yang tidak pernah berhenti memberi dukungan, semangat dan doanya kepada penulis dengan segala pengorbanan dan kasih sayang yang tidak ternilai besarnya. 8. Saudara saudari penulis Sumihar Agnes Simbolon, Samaruddin, Jhonson, Azis, Friska, Verawati yang selalu mendukung saya. 9. Teman-teman stambuk 06 yang tidak bisa penulis sebutkan namanya satu persatu, atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan. 10. Teman teman kos lorong Tarigan 2A yang selalu memberikan semangat. 11. yang terkasih Remona Auwinta Siagian yang telah memberikan perhatiannya. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis harapkan. Akhir kata semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Februari 2011 Penulis Mindo Simbolon 2

5 ABSTRAK Ketika Petir menyambar kawat tanah transmisi, Sambaran tersebut akan merambat ke sisi kiri dan sisi kanan titik sambaran. Rambatan gelombang tersebut adalah dalam bentuk tegangan dan arus surja petir yang terdistribusi ke menara menara transmisi melalui kawat tanah. Oleh karena besar impedansi kawat tanah berbeda dengan besar tahanan kaki menara, maka akan timbul pantulan tegangan dari kaki menara ke puncak menara. Dan oleh karena besar impedansi surja menara berbeda dengan besar impedansi surja kawat tanah, maka akan timbul pantulan tegangan dari puncak menara ke kaki menara. Dengan kata lain akan timbul pantulan pantulan tegangan pada badan menara yang mengakibatkan naiknya tegangan surja petir pada setiap isolator menara yang memungkinkan banyak menara yang akan mengalami backflashover. Setelah dianalisa, Isolator menara yang terdekat dengan titik sambaran akan memikul tegangan surja tertinggi, untuk arus surja 60 ka tegangan isolator menara 70,71 dan 72 berturut turut sebesar 1942 kv,929 kv, dan 450 kv sehingga cukup membahayakan bagi isolator, sedangkan tegangan isolator menara 80 adalah 3 kv dan dianggap aman untuk isolator 3

6 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR. i ABSTRAK... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... iv DAFTAR GAMBAR... viii BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Tujuan dan Manfaat penelitian... 2 I.3 Batasan Masalah... 2 I.4 Metode Penelitian... 3 I.5 Sistematika Penulisan... 3 BAB II IMPEDANSI SURJA KAWAT TANAH DAN MENARA II.1 Umum... 5 II.2 Teori Gelombang Berjalan... 6 II.2.1 Gelombang Berjalan pada Titik Peralihan... 6 II.2.2 Bentuk dan Spesifikasi Gelombang...10 II.3 Impedansi Surja Kawat Tanah...11 II.4 Efek Peredaman (damping effect ) Gelombang...13 II.5 Impedansi Surja Menara...15 BAB III DISTRIBUSI TEGANGAN SURJA PETIR PADA TIAP MENARA TRANSMISI III.1 Umum...16 III.2 Distribusi Arus Surja Pada Terminal Bercabang Dua...16 III.3 Distribusi Arus Puncak Pada Menara Transmisi...20 III.4 Menghitung Tegangan Pada Isolator Menara

7 BAB IV PERHITUNGAN DISTRIBUSI TEGANGAN SURJA PETIR PADA MENARA 70 SAMPAI 80 PADA SAMBARAN TENGAH GAWANG IV.1 Umum...27 IV.2 Perhitungan Parameter IV.2.1 Perhitungan Impedansi Surja Kawat Tanah...28 IV.2.2 Perhitungan Impedansi Surja Menara...29 IV.2.3 Perhitungan Efek Peredaman...30 IV.2.4 Perhitungan Koefisien h dan f...31 IV.2.5 Perhitungan Distribusi Arus dan Tegangan Surja Tiap Menara.32 IV.3 Perhitungan Tegangan Isolator Tiap Menara...33 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan...57 V.2 Saran...57 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 5

8 DAFTAR TABEL 3.1 Distribusi Arus Pada Tiap Menara Transmisi Konstruksi Tiap Menara Hasil Perhitungan Impedansi Surja Kawat Tanah Hasil Perhitungan Impedansi Surja Menara Hasil Perhitungan Efek Peredaman Hasil Perhitungan koefisien h dan f Hasil Perhitungan Distribusi Arus Dan Tegangan pada Tiap Menara Hasil Perhitungan Parameter Parameter Menara Hasil Perhitungan ta dan tb pada Tiap Menara Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara

9 4.17 Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara Hasil Perhitungan Tegangan Isolator Pada Menara Hasil Perhitungan Koefisien Distribusi n Hasil Perhitungan Tegangan Maksimum yang Dialami Isolator Menara no. 70, 71 72, 73, 74, dan Hasil Perhitungan Tegangan Maksimum yang Dialami Isolator Menara no. 76, 77, 78, 79, dan

10 DAFTAR GAMBAR 2.1 Bentuk Menara dan Konfigurasi Penghantar Transmisi Hantaran Udara Perubahan Impedansi Pada Titik Peralihan Bentuk Gelombang Impuls Standar IEC Bentuk Gelombang Petir Gambar Potongan Saluran Transmisi Penampang Menara Transmisi Rangkaian Titik Cabang Kawat Tanah dan Menara Distribusi Arus Surja Pada Tiap Menara Diagram Tangga Untuk Menghitung Tegangan Isolator Menara Bentuk Tegangan yang Dirasakan Oleh Tiap Menara