OPTIMASI PENEMPATAN ARRESTER TERHADAP TEGANGAN LEBIH TRANSIEN PADA TRANSFORMATOR DAYA MENGGUNAKAN PSO (PARTICLE SWARM OPTIMIZATION)

Transkripsi

1 Makalah Seminar Tugas Akhir OPTIMASI PENEMPATAN ARRESTER TERHADAP TEGANGAN LEBIH TRANSIEN PADA TRANSFORMATOR DAYA MENGGUNAKAN PSO (PARTICLE SWARM OPTIMIZATION) Dwi Harjanto [1]., Ir.Yuningtyastuti, MT [2]., Susatyo Handoko, ST, MT [2], Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jalan Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Abstract Indirect lightning strike can induce transient overvoltage to electrical power system. In order to protect the electrical power system and improve its lightning performance, arresters are installed. The distance between arrester and the power transformer to be protected plays important role for the efficient protection of the equipment. If arrester is placed too far from power transformer, the overvoltage can exceed BIL (Base Insulation level) of power transformer. In this final project will be created a simulation program. This program is used to simulate optimum placement of arrester. Program will be created using particle swarm optimization method with Matlab 7 programming. The particle swarm optimization is optimization method inspired by social behavior and movement dynamics of birds, which is representation of the parameter that is optimized, thus it will get the best particle among particles within a swarm. The test is performed on laboratory using two types of configuration : conductor-conductor line and conductorcable line. The simulation result that the distance between arrester and power transformer in configuration of conductorcable line is bigger than configuration of conductor-conductor line. Keywords : Indirect Lightning Strikes, Arrester, BIL of Power Transformer, Particle Optimization, and Line Configuration. I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan tegangan lebih transien pada sistem tenaga listrik dapat disebabkan karena adanya faktor internal dan eksternal. Faktor internal dapat terjadi karena adanya operasi pensaklaran (switching) dari PMT, sedangkan faktor eksternal terjadi karena adanya sambaran petir. Sambaran petir dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu sambaran langsung yaitu sambaran yang langsung mengenai saluran dan sambaran tidak langsung atau sambaran induksi yaitu sambaran yang mengenai daerah di sekitar saluran. Sambaran petir tidak langsung dapat terjadi jika petir menyambar obyek di dekat saluran. Pada saluran tersebut akan terjadi fenomena transien yang diakibatkan oleh koupling medan elektromagnetik di kanal petir. Akibat dari kejadian ini akan timbul tegangan lebih transien dan gelombang berjalan yang merambat pada sisi kawat saluran yang berada di dekat lokasi terjadinya sambaran. Arrester merupakan salah satu peralatan proteksi untuk melindungi transformator daya dari gangguan tegangan lebih transien. Akan tetapi arrester memiliki zona proteksi yang terbatas. Perlindungan transformator daya yang efektif dipengaruhi oleh jarak antara arrester dengan transformator daya. Jika arrester ditempatkan terlalu jauh dengan transformator daya, maka tegangan yang tiba pada transformator daya dapat melebihi tegangan yang dapat dipikul oleh transformator daya (BIL transformator daya). Transformator daya masih dapat dilindungi dengan baik apabila jarak arrester dengan transformator daya masih di dalam batas yang diijinkan. Dalam tugas akhir ini dibuat program simulasi optimasi penempatan arrester menggunakan metode PSO (Particle Optimization) dengan bantuan software Matlab dari tugas akhir ini adalah untuk menentukan penempatan arrester yang optimal terhadap tegangan lebih transien pada transformator daya menggunakan PSO (Partcle Optimization). 1.3 Pembatasan Masalah Dalam pembuatan tugas akhir ini penulis membatasi permasalahan sebagai berikut : 1. Tegangan yang digunakan untuk menentukan penempatan arrester adalah tegangan 20, tegangan 66, tegangan 150, dan tegangan Kawat yang digunakan adalah jenis konduktor tunggal (single conductor). [1] Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Undip [2] Dosen Jurusan Teknik Elektro Undip

2 2 3. Kabel yang digunakan adalah kabel berinti tunggal (single core cable). 4. Jenis sambaran petir yang digunakan adalah sambaran petir tidak langsung (sambaran induksi) dengan arus puncak sambaran balik adalah 650 ka. 5. Kecepatan arus sambaran balik adalah 280 m/μs dan incidence angle = 2 rad. 6. Konduktivitas tanah = 0,001 S/m. 7. Simulasi menggunakan software Matlab versi 7.0. II DASAR TEORI 2.1 Petir [2] Petir merupakan peristiwa alam mengenai muatan listrik dan pelepasan listrik elektrostatik antara awan dengan awan dan antara awan dengan bumi. Indonesia terletak di daerah tropis yang sangat panas dan lembab yang dapat menyebabkan terjadinya pembentukan awan badai penghasil petir. Petir yang menyambar saluran dibedakan menjadi dua macam, yaitu sambaran langsung yaitu sambaran yang langsung mengenai saluran dan sambaran tidak langsung atau sambaran induksi yaitu sambaran yang mengenai daerah di sekitar saluran. 2.2 Gelombang Berjalan [6,8,21] Bentuk Umum Bentuk umum gelombang berjalan dapat dilihat pada gambar 1. Gambar 1. Spesifikasi Gelombang Berjalan Spesifikasi dari gelombang berjalan : 1. Puncak (crest) gelombang, E : amplitudo maksimum dari gelombang. 2. Waktu muka gelombang (front time), t 1 : waktu dari permulaan sampai puncak (0% sampai 100% E atau 10% sampai 90% E). 3. Waktu ekor gelombang (tail time), t 2 : waktu dari permulaan sampai titik 50% E pada ekor gelombang. Gelombang berjalan akan menimbulkan surja pada saluran yaitu surja tegangan dan surja arus. Untuk mendapatkan besarnya tegangan puncak dari tegangan induksi petir pada saluran digunakan Persamaan (1) : (1) Dimana : h = tinggi saluran (m) I = Arus puncak sambaran balik (ka) v = kecepatan sambaran balik (m/μs) α = incidence angle (rad) σ = konduktivitas tanah (S/m) R = Jarak antara titik sambaran dengan saluran (m) t f = Waktu muka (front time) arus sambaran balik (μs) Kecepatan Rambat (v) Kecepatan rambat gelombang berjalan pada kawat udara adalah 300 m/μs dan kecepatan rambat gelombang berjalan pada kabel adalah 150 m/μs Impedansi Surja (Z) Besarnya impedansi surja pada kawat udara dipengaruhi oleh ketinggian kawat di atas tanah (h) dan jari-jari konduktor (r), dimana : 2h z 60ln ohm r... (2) Sedangkan besarnya impedansi surja pada kabel dipengaruhi oleh jari-jari isolasi pembungkus kabel (R), jari-jari konduktor (r), dan permitivitas kabel (ε), dimana :.... (3) Penyaluran Gelombang Berjalan Besarnya tegangan dari suatu gelombang berjalan ditentukan oleh impedansi surja dari saluran. Gelombang berjalan yang sampai pada sebuah sambungan antara dua saluran dengan impedansi surja yang berbeda akan menimbulkan gelombang berjalan yang baru sebagai gelombang pantul (e r1 ) dan gelombang terusan (e 2 ) setelah melintasi atau saat sampai pada sambungan tersebut. Saluran 1 Saluran 2 z 1 z 2 er1 Titik sambungan Gambar 2. Penyaluran Gelombang Berjalan Dan besarnya gelombang terusan (e 2 ) adalah 2z2 e2 e1 z1 z2.. (4) e 1 e 2

3 3 2.3 Arrester [6,12] Prinsip Kerja Arrester adalah alat pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap tegangan lebih baik yang disebabkan oleh surja petir maupun surja hubung. Alat ini membentuk jalan yang mudah dilalui arus surja ke tanah, sehingga tidak timbul tegangan lebih pada peralatan. Pada keadaan normal arrester berlaku sebagai isolator, namun bila ada surja arrester berlaku sebagai konduktor yang dapat mengalirkan arus surja ke tanah. Setelah surja hilang, arrester harus dengan cepat kembali menjadi isolator, sehingga pemutus tenaga (PMT) tidak sempat membuka Perlindungan yang baik diperoleh jika arrester ditempatkan sedekat mungkin dengan transformator daya. Akan tetapi dalam kenyataannya, arrester ditempatkan dengan jarak tertentu. Gambar 3. Jarak Arrester dengan Untuk menentukkan jarak maksimum antara arrester dengan transformator daya dinyatakan dengan persamaan.. (5) dimana : x = Jarak maksimum arrester dengan transformator daya (m) BIL = Kekuatan isolasi transformator daya () Ea = Tegangan pelepasan arrester () A = Kecuraman muka gelombang tegangan (/μs) v = Kecepatan rambat gelombang (m/μs) 2.4 PSO (Particle Optimization) [4,5] Dasar PSO Particle Optimization (PSO) adalah salah satu dari teknik komputasi evolusioner. Populasi pada PSO didasarkan pada penelusuran algoritma dan diawali dengan suatu populasi yang random yang disebut dengan particle. Setiap particle di dalam PSO berhubungan dengan suatu velocity (kecepatan). Particle-particle tersebut bergerak melalui penelusuran ruang dengan velocity yang dinamis. Oleh karena itu, particleparticle mempunyai kecenderungan untuk bergerak ke area penelusuran yang lebih baik setelah melewati proses penelusuran. Beberapa istilah umum yang digunakan dalam PSO dapat didefinisikan sebagai berikut : 1. : populasi dari suatu algoritma. 2. Particle : anggota (individu) pada suatu swarm. 3. Pbest (Personal Best) : posisi Pbest suatu particle yang menunjukkan posisi particle yang dipersiapkan untuk mendapatkan suatu solusi yang terbaik. 4. Gbest (Global Best) : posisi terbaik particle pada swarm atau posisi terbaik diantara Pbest yang ada. 5. Velocity (V) : kecepatan yang menggerakkan proses optimasi yang menentukan arah dimana particle diperlukan untuk berpindah dan memperbaiki posisinya semula. 6. Learning Rates ( dan ) : suatu konstanta untuk menilai kemampuan particle () dan kemampuan sosial swarm () yang menunjukkan bobot dari particle terhadap memorinya. Nilai dan antara Inertia Weight (θ) : parameter yang digunakan untuk mengontrol dampak dari adanya velocity Algoritma PSO Algoritma dari PSO yaitu : 1. Menentukan ukuran swarm dan menentukan nilai awal masing-masing partikel secara random 2. Mengevaluasi nilai fungsi tujuan untuk setiap partikel 3. Menentukan kecepatan / velocity mula-mula 4. Menghitung Pbest dan Gbest mula-mula 5. Menghitung kecepatan pada iterasi berikutnya dengan Persamaan (6) Vj(i) = θ V j (i - 1) + c 1 r 1 [ P best,j - X j (i-1) ] + c 2 r 2 [ G best - X j (i-1) ]... (6) dengan..... (7) i = iterasi ; j = 1,2,3,...,N ; r 1 dan r 2 adalah bilangan random; θ max dan θ min adalah random 6. Menentukan posisi partikel pada iterasi berikutnya menggunakan Persamaan (8) X j (i) = X j (i 1) + V j (i)..... (8) 7. Mengevaluasi nilai fungsi tujuan pada iterasi selanjutnya 8. Mengupdate Pbest dan Gbest 9. Mengecek apakah solusi sudah optimal atau belum. Kalau sudah optimal, maka proses algoritma berhenti, namun bila belum optimal maka kembali ke langkah 5.

4 4 III PERANCANGAN SISTEM Secara umum tujuan dari perancangan sistem adalah penempatan arrester yang optimal yang mengacu pada jarak maksimum antara arrester dengan transformator daya menggunakan metode PSO. Sehingga tegangan surja yang tiba di transformator daya tidak melebihi kekuatan isolasi (BIL) transformator daya. Secara garis besar proses penelitian dapat dilihat pada gambar 4. Mulai Pengumpulan Data Jari Jari Konduktor (r) Ketinggian kawat diatas tanah (h) 5,5 mm 8,74 mm 9,86 mm 10,9 mm 8,5 m 19 m 30 m 70 m Data Impedansi Surja Kabel Tabel 5. Parameter-parameter impedansi surja kabel Data Kabel Tegangan yang Digunakan Diameter Konduktor (dr) 20,6 mm 54,4 mm 62 mm 62 mm Diameter Pembungkus Isolasi 33,2 mm 77,4 mm 101 mm 129 mm (dr) Permitivitas (ε) Konfigurasi Saluran Untuk Penyambungan Arrester dan Transforamtor Daya Konfigurasi Saluran Kawat-Kawat (KK) Simulasi Program dengan Metode PSO Analisa dan Kesimpulan Selesai Gambar 4. Flowchart langkah penelitian 3.1 Pengumpulan Data Data Tegangan Puncak Induksi Petir Tabel 1. Parameter tegangan puncak induksi petir Parameter-Parameter Tegangan Induksi Petir Arus puncak sambaran balik (I) Waktu muka arus sambaran balik (t f) Incidence angle (α) Kecepatan arus sambaran balik (v) Konduktivitas tanah Jarak antara titik sambaran dengan saluran (R) Tinggi saluran (h) Nilai 650 ka 0,5 μs; 1 μs; dan 2 μs 2 rad 280 m/μs 0,001 S/m 50 m, 100 m, dan 200 m Tegangan 20 = 8,5 m Tegangan 66 = 19 m Tegangan 150 = 30 m Tegangan 500 = 70 m Data Tegangan Pelepasan Arrester Tabel 2. Data tegangan pelepasan arrester berdasarkan SPLN Data Peralatan Tegangan Pelepasan Arrester Tegangan yang Digunakan Data BIL Tabel 3. Data BIL transformator daya berdasarkan SPLN Data Peralatan BIL Transformator Daya Tegangan yang Digunakan Data Impedansi Surja Kawat Tabel 4. Parameter-parameter impedansi surja kawat Data Kawat Luas Penampang Konduktor (A) Tegangan yang Digunakan mm mm mm mm 2 Gambar 5. Konfigurasi saluran kawat-kawat Konfigurasi Saluran Kawat-Kabel (KKb) Gambar 6. Konfigurasi saluran kawat-kabel 3.2 Pembuatan Program Simulasi Pembuatan program simulasi ini menggunakan software Matlab 7 dengan metode optimasi PSO (Particle Optimization). IV PENGUJIAN DAN ANALISIS terhadap sistem ini dilakukan dengan tujuan untuk menentukan penempatan arrester yang optimal terhadap tegangan lebih transien pada transformator daya berdasarkan nilai fungsi tujuan untuk setiap tegangan yang digunakan. Ada dua hasil penempatan arrester yaitu untuk konfigurasi saluran kawat-kawat dan untuk konfigurasi saluran kawat-kabel.

5 5 4.1 Tegangan Pengaruh Variasi Waktu Muka atau Front Time Arus Sambaran Balik (t f ) Terhadap sambaran balik = 650 ka, jarak antara titik sambaran dengan saluran (R) = 200 m, tinggi saluran (h) = 8,5 m, konduktivitas tanah (σ)= S/m, incidence angle (α) = 2 radian, kecepatan arus sambaran balik (v) = 280 m/μs. Selain itu juga dibutuhkan data parameter PSO seperti ukuran swarm, nilai dan yang berbeda-beda. Selain itu dibutuhkan data parameter PSO yaitu ukuran swarm = 15, maksimum iterasi = 200, θ max =0,9 dan θ min = 0,4. 1. Waktu Muka (t f ) = 0,5 μs Tabel 6. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 4x10-7 3, , ,02 0,01 6,3x10-6 3, , ,5 0, ,145 27, ,5 0,0142 3, , , , , ,5 1 1x10-3 3, , , , , , ,2648 Dari Tabel 6. terlihat bahwa belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 2. Waktu Muka (t f ) = 1 μs Tabel 7. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 8,5x10-8 3, , ,02 0,01 1,7x10-7 3, , ,5 7,2x10-8 3, , ,5 1 3,563 30, , ,563 30, , ,563 30, ,563 30, ,563 30,8879 Dari Tabel 7. terlihat bahwa belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 3. Waktu Muka (t f ) = 2 μs Tabel 8. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,5 1 4, , ,5 1 8,2x10-8 4, , ,5 1 2x10-6 4, , , , , ,9924 Dari Tabel 8. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan Pengaruh variasi waktu muka arus sambaran transformator daya dapat dilihat pada Tabel 9. Tabel 9. Pengaruh variasi waktu muka arus sambaran transformator daya pada tegangan 20 Waktu Muka Arus Sambaran Balik Jarak Maksimum Arrester dan 0,5 μs 3,1451 m 27,2648 m 1 μs 3,563 m 30,8879 m 2 μs 4,0365 m 34,9924 m Dari Tabel 9. Terlihat bahwa semakin besar waktu muka arus sambaran balik maka jarak maksimum arrester dengan transformator daya semakin besar pula Pengaruh Variasi Jarak Antara Titik Sambaran dengan Saluran (R) Terhadap sambaran balik = 650 ka, waktu muka arus sambaran balik = 1 μs, tinggi saluran (h) = 8,5 m, konduktivitas tanah (σ)= S/m, incidence angle (α) = 2 radian, kecepatan arus sambaran balik (v) = 280 m/μs. Selain itu dibutuhkan data parameter PSO yaitu ukuran swarm = 15, maksimum iterasi = 200, θ max =0,9 dan θ min = 0,4. 1. R=50 m Tabel 10. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 8,8x10-8 3, , ,02 0,01 3,2x10-9 9,406 17, ,5 1 4, , ,02 0,01 3x , , ,02 0,01 5,4x10-9 2, , ,5 1 1,0447 9, ,5 1 1,0447 9, , ,0447 9, ,5 1 4x10-6 1,0657 8, ,0447 9, ,0447 9,0566 Dari Tabel 10. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan

6 6 2. R=100 m Tabel 11. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 5x , , ,02 0,01 3,9x , , ,5 1 1, , ,5 3x10-7 1, , , , , , , , ,8892 1, , , ,7254 Dari Tabel 11. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 3. R=200 m Tabel 12. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 6x10-8 3,9585 9, ,02 0,01 9x10-9 6, , ,5 1,3x10-5 3, , ,5 8,4x10-5 3, , , ,563 30, ,5 1 9,4x10-4 3,56 31, ,563 30, ,563 30,8879 Dari Tabel 12. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan Pengaruh variasi jarak titik sambaran dengan transformator daya dapat dilihat pada Tabel 13. Tabel 13. Pengaruh variasi jarak titik sambaran dengan transformator daya pada tegangan 20 Jarak Titik Sambaran dengan Saluran Jarak Maksimum Arrester dan 50 m 1,0447 m 9,0566 m 100 m 1,9293 m 16,7254 m 200 m 3,563 m 30,8879 m Dari Tabel 13. Terlihat bahwa semakin besar jarak titik sambaran dengan saluran maka jarak maksimum arrester dengan transformator daya semakin besar pula. 4.2 Tegangan Pengaruh Variasi Waktu Muka atau Front Time Arus Sambaran Balik (t f ) Terhadap sambaran balik = 650 ka, jarak antara titik sambaran dengan saluran (R) = 200 m, tinggi saluran (h) = 19 m, konduktivitas tanah (σ)= S/m, incidence angle (α) = 2 radian, kecepatan arus sambaran balik (v) = 280 m/μs. Selain itu dibutuhkan data parameter PSO yaitu ukuran swarm = 15, maksimum iterasi = 200, θ max =0,9 dan θ min = 0,4. 1. Waktu Muka (t f ) = 0,5 μs Tabel 14. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 1,1x10-9 3, , ,02 0,01 4,9x10-6 0,6921 5, ,5 2,3x10-3 0,6615 8, ,5 1 0,6607 8, ,5 1 0,9979 0, , , ,6607 8, ,6607 8, ,6x10-9 0, ,6183 Dari Tabel 14. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 2. Waktu Muka (t f ) = 1 μs Tabel 15. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 1,1x10-8 2, , ,02 0,01 3,2x10-7 0, , ,5 1,1x10-6 0, , ,5 1,62x10-8 0, , ,5 1 0,8547 0,7486 9, , ,7486 9, ,7486 9, ,7486 9,0792 Dari Tabel 15. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 3. Waktu Muka (t f ) = 2 μs Tabel 16. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 5x , , ,02 0,01 2,7x10-9 3, , ,5 1 0, , ,5 3,8x10-8 0, , , , , ,5 1 2,6x10-8 0, , , , , ,2857 Dari Tabel 16. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan

7 7 Pengaruh variasi waktu muka arus sambaran transformator daya dapat dilihat pada Tabel 17. Tabel 17. Pengaruh variasi waktu muka arus sambaran transformator daya pada tegangan 66 Waktu Muka Arus Sambaran Balik Jarak Maksimum Arrester dan 0,5 μs 0,6607 m 8,0143 m 1μs 0,7486 m 9,0792 m 2 μs 0,84807 m 10,2857 m Dari Tabel 17. Terlihat bahwa semakin besar waktu muka arus sambaran balik maka jarak maksimum arrester dengan transformator daya semakin besar pula Pengaruh Variasi Jarak Antara Titik Sambaran dengan Saluran (R) Terhadap sambaran balik = 650 ka, waktu muka arus sambaran balik = 1 μs, tinggi saluran (h) = 19 m, konduktivitas tanah (σ)= S/m, incidence angle (α) = 2 radian, kecepatan arus sambaran balik (v) = 280 m/μs. Selain itu dibutuhkan data parameter PSO yaitu ukuran swarm = 15, maksimum iterasi = 200, θ max =0,9 dan θ min = 0,4. 1. R=50 m Tabel 18. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 1,4x10-8 0, , ,02 0,01 9x , , ,5 8,4x10-9 0, , ,5 1 0,2195 2, , ,2195 2, ,5 1 1,4x10-6 0,2187 3, ,4x10-8 0,1120 8, ,2195 2,6621 Dari Tabel 18. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 2. R=100 m Tabel 19. Nilai fungsi tujuan antar pengujian Dari Tabel 19. terlihat bahwa belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan sistem random / acak pada tiap proses 3. R=200 m Tabel 20. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 3,5x , , ,02 0,01 2,4x10-9 2,3376 5, ,5 6,7x10-9 0, , ,5 8,6x10-8 0, , , , , ,5 1 6,5x10-9 0, , , , , , ,02 0,01 2,8x10-8 0, , ,02 0,01 1,17x10-9 5, , ,5 2,2x10-7 0, , ,5 3,6x10-8 0, , ,5 1 4,3x10-8 0, , ,5 1 1,9x10-8 0, , ,7486 9, ,7486 9,0792 Dari Tabel 20. terlihat bahwa dari dua kali pengujian belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan sistem random / acak pada tiap proses penelusurannya. Hasil pengujian yang menghasilkan nilai fungsi tujuan tertinggi adalah 1. Pengaruh variasi jarak titik sambaran dengan transformator daya dapat dilihat pada Tabel 21. Tabel 21. Pengaruh variasi jarak titik sambaran dengan transformator daya pada tegangan 66 Jarak Titik Sambaran dengan Saluran Jarak Maksimum Arrester dan 50 m 0,2195 m 2,6621 m 100 m 0,40536 m 4,9163 m 200 m 0,7486 m 9,0792 m Dari Tabel 21. Terlihat bahwa semakin besar jarak titik sambaran dengan saluran maka jarak maksimum arrester dengan transformator daya semakin besar pula. 4.3 Tegangan Pengaruh Variasi Waktu Muka atau Front Time Arus Sambaran Balik (t f ) Terhadap sambaran balik = 650 ka, jarak antara titik sambaran dengan saluran (R) = 200 m, tinggi saluran (h) = 30 m, konduktivitas tanah (σ)= S/m, incidence angle (α) = 2 radian, kecepatan arus sambaran balik (v) = 280 m/μs. Selain itu dibutuhkan data parameter PSO yaitu ukuran swarm = 15, maksimum iterasi = 200, θ max =0,9 dan θ min = 0,4.

8 8 1. Waktu Muka (t f ) = 0,5 μs Tabel 22. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 2,8x10-8 3, , ,02 0,01 2,6x10-9 5, , ,5 1 3, , ,5 1 3, , , , , ,5 1 5,8x10-9 3, , , , , ,85 Dari Tabel 22. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 2. Waktu Muka (t f ) = 1 μs Tabel 23. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 1,8x10-8 5,132 22, ,02 0,01 2,8x10-8 4, , ,5 1 4, , ,5 1 4, , ,5 1 1x10-7 4, , ,5 1 2,1x10-6 4,429 39, ,0569 4, , , ,6139 Dari Tabel 23. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 3. Waktu Muka (t f ) = 2 μs Tabel 24. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 8x10-7 5, , ,02 0,01 1,4x10-8 5, , ,5 1 5, , ,5 1 5, , , , , , , , , , , ,0108 Dari Tabel 24. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan Pengaruh variasi waktu muka arus sambaran balik terhadap jarak maksimum arrester dengan transformator daya dapat dilihat pada Tabel 25. Tabel 25. Pengaruh variasi waktu muka arus sambaran transformator daya pada tegangan 150 Waktu Muka Arus Sambaran Balik Jarak Maksimum Arrester dan 0,5 μs 3,9058 m 35,85 m 1μs 4,4248 m 40,6139 m 2 μs 5,0128 m 46,0108 m Dari Tabel 25. Terlihat bahwa semakin besar waktu muka arus sambaran balik maka jarak maksimum arrester dengan transformator daya semakin besar pula Pengaruh Variasi Jarak Antara Titik Sambaran dengan Saluran (R) Terhadap sambaran balik = 650 ka, waktu muka arus sambaran balik = 1 μs, tinggi saluran (h) = 30 m, konduktivitas tanah (σ)= S/m, incidence angle (α) = 2 radian, kecepatan arus sambaran balik (v) = 280 m/μs. Selain itu dibutuhkan data parameter PSO yaitu ukuran swarm = 15, maksimum iterasi = 200, θ max =0,9 dan θ min = 0,4. 1. R=50 m Tabel 26. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 6,2x , , ,02 0,01 5,2x10-9 1, , ,5 1 1, , ,5 1,2x10-9 1, , ,5 1 1,8x10-9 1, , , , , ,7x10-6 1, , , ,9083 Dari Tabel 26. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 2. R=100 m Tabel 27. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 6,5x10-8 2, , ,02 0,01 3,2x10-9 3, , ,5 2,8x10-9 2, , ,5 1 2,396 21, , ,396 21, ,5 1 4,7x10-6 2, , ,396 21, ,7x10-3 2, ,9636 Dari Tabel 27. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan

9 9 3. R=200 m Tabel 28. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 2,2x10-8 4, , ,02 0,01 3,3x10-9 4, , ,5 3,9x10-7 4, , ,5 1 4, , , , , , , , , , ,9043 4, ,6143 Dari Tabel 28. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan Pengaruh variasi jarak titik sambaran dengan transformator daya dapat dilihat pada Tabel 29. Tabel 29. Pengaruh variasi jarak titik sambaran dengan transformator daya pada tegangan 150 Jarak Titik Sambaran dengan Saluran Jarak Maksimum Arrester dan 50 m 1,2974 m 11,9083 m 100 m 2,396 m 21,9919 m 200 m 4,4248 m 40,6139 m Dari Tabel 29. Terlihat bahwa semakin besar jarak titik sambaran dengan saluran maka jarak maksimum arrester dengan transformator daya semakin besar pula. 4.4 Tegangan Pengaruh Variasi Waktu Muka atau Front Time Arus Sambaran Balik (t f ) Terhadap Jarak Maksium Arrester dengan sambaran balik = 650 ka, jarak antara titik sambaran dengan saluran (R) = 200 m, tinggi saluran (h) = 70 m, konduktivitas tanah (σ)= S/m, incidence angle (α) = 2 radian, kecepatan arus sambaran balik (v) = 280 m/μs. Selain itu dibutuhkan data parameter PSO yaitu ukuran swarm = 15, maksimum iterasi = 200, θ max =0,9 dan θ min = 0,4. 1. Waktu Muka (t f ) = 0,5 μs Tabel 30. Nilai fungsi tujuan antar pengujian , , , , , , , , , ,2493 Dari Tabel 30. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 2. Waktu Muka (t f ) = 1 μs Tabel 31. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 4,2x10-9 9, , ,02 0,01 6x , , ,5 1 9, , ,5 1 9, , , , , , , , , , , ,5911 Dari Tabel 31. terlihat tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan sistem random / acak pada tiap proses penelusurannya. Hasil pengujian yang menghasilkan nilai fungsi tujuan tertinggi adalah Waktu Muka (t f ) = 2 μs Tabel 32. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 9,7x , , ,02 0,01 4,6x10-9 8, , ,5 3,7x10-5 8, , ,5 1 8, , ,02 0,01 3,6x , , ,02 0,01 3x , , ,5 1 10, , ,5 1 10, , ,5 1 0, , , , , , , , , ,9084 Dari Tabel 32. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan Pengaruh variasi waktu muka arus sambaran balik terhadap jarak maksimum arrester dengan transformator daya dapat dilihat pada Tabel 33. Tabel 33. Pengaruh variasi waktu muka arus sambaran transformator daya pada tegangan 500 Waktu Muka Arus Sambaran Balik Jarak Maksimum Arrester dan 0,5 μs 8,2396 m 55,2493 m 1μs 9,3345 m 62,5911 m 2 μs 10,5749 m 70,9084 m Dari Tabel 33. Terlihat bahwa semakin besar waktu muka arus sambaran balik maka jarak maksimum

10 Transformator Daya (m) 10 arrester dengan transformator daya semakin besar pula Pengaruh Variasi Jarak Antara Titik Sambaran dengan Saluran (R) Terhadap sambaran balik = 650 ka, waktu muka arus sambaran balik = 1 μs, tinggi saluran (h) = 70 m, konduktivitas tanah (σ)= S/m, incidence angle (α) = 2 radian, kecepatan arus sambaran balik (v) = 280 m/μs. Selain itu dibutuhkan data parameter PSO yaitu ukuran swarm = 15, maksimum iterasi = 200, θ max =0,9 dan θ min = 0,4. 1. R=50 m Tabel 34. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 1,3x10-9 2, , ,02 0,01 1,4x10-9 2, , ,5 1 2,737 18, ,5 4x10-5 2, , , ,737 18, ,5 1 3,9x10-5 2, , ,737 18, ,737 18,3522 Dari Tabel 34. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 2. R=100 m Tabel 35. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 1,2x10-8 4, , ,02 0,01 3,09x10-7 4, , ,5 1 5, , ,5 2,9x10-7 5, , ,5 1 8,2x10-9 5, , , , , , , , ,8923 Dari Tabel 35. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan 3. R=200 m Tabel 36. Nilai fungsi tujuan antar pengujian ,02 0,01 9,3x10-9 9,418 53, ,02 0,01 6x , , ,5 3,2x10-3 9, , ,5 1 9, , ,5 1 6,4x , , , , , , , , ,5911 Dari Tabel 36. terlihat belum tentu didapatkan nilai fungsi tujuan yang sama meskipun dengan nilai dan yang sama. Hal ini karena PSO menerapkan Pengaruh variasi jarak titik sambaran dengan saluran terhadap jarak maksimum arrester dengan transformator daya dapat dilihat pada Tabel 37. Tabel 37. Pengaruh variasi jarak titik sambaran dengan transformator daya pada tegangan 500 Jarak Titik Sambaran dengan Saluran Jarak Maksimum Arrester dan 50 m 2,737 m 18,3522 m 100 m 5,0545 m 33,8923 m 200 m 9,3345 m 62,5911 m Dari Tabel 37. Terlihat bahwa semakin besar jarak titik sambaran dengan saluran maka jarak maksimum arrester dengan transformator daya semakin besar pula. Berikut ini adalah grafik hubungan waktu muka arus sambaran balik terhadap jarak maksimum arrester dengan transformator daya pada konfigurasi saluran kawat-kawat yang ditunjukkan pada Gambar ,5 1 2 Waktu Muka Arus Sambaran Balik (μs) Gambar 7. Grafik hubungan waktu muka arus sambaran transformator daya Sedangkan grafik hubungan jarak titik sambaran dengan saluran terhadap jarak maksimum arrester dengan transformator daya pada konfigurasi saluran kawat-kawat ditunjukkan pada Gambar 8. Tegangan 20 Tegangan 66 Tegangan 150 Tegangan 500

11 Transformator Daya (m) Jarak Titik Sambaran dengan Saluran (m) Tegangan 20 Tegangan 66 Tegangan 150 Tegangan 500 Gambar 8. Grafik hubungan jarak titik sambaran dengan transformator daya V PENUTUP 5.1 KESIMPULAN Berdasarkan pengujian dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Dari Tabel 9, Tabel 17, Tabel 25, dan Tabel 33 didapatkan semakin besar waktu muka arus sambaran balik maka jarak maksimum arrester dengan transformator daya semakin besar pula. 2. Dari Tabel 13, Tabel 21, Tabel 29, dan Tabel 37 didapatkan semakin besar jarak titik sambaran dengan saluran maka jarak maksimum arrester dengan transformator daya semakin besar pula. 3. Dari Tabel 1 Tabel 37 didapatkan konfigurasi saluran kawat-kabel memiliki jarak maksimum arrester dengan transformator daya yang lebih besar dibandingkan konfigurasi saluran kawatkawat. 4. Hasil pengujian optimasi penempatan arrester menggunakan metode PSO menunjukkan hasil : a. Untuk beberapa kali pengujian, nilai fungsi tujuan belum tentu sama meskipun dengan nilai dan yang sama. b. Nilai dan yang terlalu kecil sangat sulit untuk mencapai titik optimal. 5.2 SARAN 1. Dapat dikembangkan untuk kawat jenis konduktor berkas (bundled conductor) dan kabel berinti banyak (multiple core cable). 2. Penentuan penempatan arrester yang optimal dapat dikembangkan dengan menggunakan metode Algoritma Genetika, Fuzzy, atau metode optimasi lainnya. DAFTAR PUSTAKA [1] Abdia, Gunaidi, The Shortcut of Matlab Programming, Informatika Bandung, [2] Affandi, M.Yusron, Studi Pengaruh Tegangan Lebih Akibat Induksi Petir Pada Saluran Transmisi Tegangan Tinggi Menggunakan Coupling Model, Jurusan Teknik Elektro-FTI ITS, [3] Pratomo, Fariz Dwi, Studi Tegangan Lebih Impuls Akibat Penggunaan Konfigurasi Mixed Lines (High Voltage Overhead-Cable Lines) 150, Jurusan Teknik Elektro-FTI ITS, [4] Santoso, Budi, Tutorial Particle Optimization, Teknik Industri ITS, Surabaya, [5] Maickel Tuegeh, Soeprijanto, Mauridhi Purnomo, Modified Improved Particle Optimization for Optimal Generator Scheduling, Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Informasi, [6] Hutahuruk, TS, Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja, Penerbit Erlangga, Jakarta, [7] Tobing, Bonggas L, Peralatan Tegangan Tinggi, Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, [8] Ernesto Perez, Javier Herrera, and Horacio Torres, Sensitivity Analysis of Induced Voltages on Distribution Lines, paper IEEE Bologna Power Tech Conference, Italy, [9] SPLN , Pedoman Pemilihan Tingkat Isolasi Transformator dan Penangkap Petir, Jakarta, [10] SPLN , Konstruksi Saluran Udara Tegangan Tinggi 70 dan 150 Dengan Tiang Beton/Baja, Jakarta, [11] SPLN , Pedoman Pemilihan Jenis Dan Penghantar Alumunium Bagi Saluran Udara 20, 66, dan 150, Jakarta, [12] C.A Christodoulou, V.Vita, A.Mitropoulou, D.S.Oikonomou, L.Ekonomou, Interface Construction for The Computation of The Optimum Installation Position of Metal Oxide Surge Arrester in Medium Voltage Subtations, ISBN: , [13] Soibelzon, Hector Leopoldo, Lightning Arresters for Protection of Distribution Transformer in City Bell, X International Symposium on Lightning Protection, Brazil, 2009.

12 12 [14] Mohd Z.A.Ab Kadir, Zawati Mohd Nawi and Junainah Sardi, Numerical Modelling and Simulation in Electromagnetic Transient Program for Estimating Line Backflashover Performance, Engineering Letters, [15] Abdu, Syamsir dan Angga Septian, Analisis Gangguan Petir Akibat Sambaran Langsung Pada Saluran Transmisi Tegangan Ekstra Tinggi 500, JETri, Volume 8 Nomor 2, [16] , Tabel Medium Voltage XLPE Insulated Cable, PT Kabelindo Murni Tbk. [17] Prasetyono, Suprihadi, Kajian Mekanis Penggunaan Penghantar Termal ACCR pada SUTET 500, MAKARA TEKNOLOGI, Vol 11 No 1 April, [18] , XLPE Land Cable Systems, ABB. [19] U.S.Inan and N.G. Production of Terrestrial Gamma-Ray Flashes By an Electromagnetic Pulse From a Lightning Return Stroke, Geophysical Research Letters, Vol 32 November, [20] Mladen Zec and Mico Gacanovic, Overvoltages Caused By Indirect Lightning Strokes, 4 th International PhD Seminar on Computational Electromagnetics and Bioeffects of Electromagnetics Fields, Serbia, [21] , Review of Traveling Waves, Taylor and Francis Group, LCC, BIOGRAFI PENULIS Dwi Harjanto, lahir di Semarang, 7 November Menempuh pendidikan di SDN Kalicari 04 Semarang, SMPN 15 Semarang, SMAN 11 Semarang dan saat ini sedang menyelesaikan studi Strata-1 di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang dengan mengambil konsentrasi Power / Ketenagaan. Dosen Pembimbing I, Menyetujui / Mengesahkan : Dosen Pembimbing II, Ir. Yuningtyastuti, M.T. Susatyo Handoko,S.T., M.T. NIP NIP