STUDI PENGARUH KORONA TERHADAP SURJA. TEGANGAN LEBIH PADA SALURAN TRANSMISI 275 kv

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR STUDI PENGARUH KORONA TERHADAP SURJA TEGANGAN LEBIH PADA SALURAN TRANSMISI 275 kv Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh: MEMORY HIDYART NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 ABSTRAK Pada Tugas Akhir ini, dianalisis bentuk tegangan impuls surja petir serta waktu mukanya sebelum dan sesudah mengalami efek korona. Selain itu juga dihitung nilai paremeter-parameter saluran transmisi untuk mengetahui kemampuan redaman puncak tegangan surja petir oleh saluran. Kemampuan redaman tegangan transient akibat sambaran petir pada saluran dapat mencapai % dari tegangan surja dengan pergeseran waktu muka menjadi 14.2 µs. Hasil analisis membuktikan bahwa studi atenuasi dan perubahan waktu muka surja akibat korona dapat diatur dengan mengubah masing-masing nilai diameter konduktor, tinggi konduktor dari atas permukaan tanah, karakteristik surja petir, dan tingkat kekasaran permukaan konduktor. Kata Kunci : Korona, Atenuasi, Surja petir, ATPDraw. i

3 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: STUDI PENGARUH KORONA TERHADAP SURJA TEGANGAN LEBIH PADA SALURAN TRANSMISI 275 kv Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya dan selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Selama masa kuliah hingga penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang mendalam kepada: 1. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak meluangkan waktu dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. ii

4 2. Bapak Ir. Pernantin Tarigan dan Bapak Suherman, S.T, M.Comp, P.hd selaku dosen wali penulis yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama perkuliahan. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 5. Keluarga Besar Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi FT USU : Andi, Dewi, Sandro, Josiah. 6. Sahabat-sahabat seperjuangan: Deddy, Youky, Riko, Alberth, James, Yudha, Riandi, Rais, Zein, Syhalan, Andreas, bang Sylvester dan seluruh teman-teman stambuk 2011 yang tidak mungkin disebutkan satu per satu. 7. Semua abang dan kakak senior serta adik junior yang telah mau berbagi pengalaman dan motivasi kepada penulis. 8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan untuk menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Oktober 2015 Penulis, Memory Hidyart iii

5 DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... i ii iv DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Manfaat Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II SALURAN TRANSMISI DAN KORONA 2.1 Tegangan Tinggi Impuls Mekanisme Sambaran Petir Gangguan Petir Pada Saluran Transmisi Fenomena Korona Cahaya Ungu Suara Bising iv

6 2.4.3 Ozon (O 3 ) Faktor yang Mempengaruhi Korona Atmosfer Kerapatan Udara Ukuran dan Bentuk Permukaan Konduktor Jarak Antar Konduktor Tegangan Saluran Akibat Yang Ditimbulkan Korona Interferensi Radio Degradasi atau Kerusakan Material dan Peralatan Listrik Rugi Daya Korona Manfaat Korona Pada Saluran Transmisi Hantaran Udara Tegangan Kritis Disruptif Saluran Transmisi Klasifikasi Saluran Transmisi Parameter-Paramter Saluran Transmisi Induktansi Kapasitansi Resistansi Konduktansi Rangkaian Ekivalen Saluran Transmisi Pemodelan Korona Pemodelan Korona Pada Saluran Transmisi Konduktor Berkas (bundle) v

7 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Umum Tempat dan Waktu Data dan Peralatan Variabel yang diamati Prosedur Penelitian Pelaksanaan Penelitian Proses Pengambilan Data Proses Analisa Data BAB IV ANALISIS PEMODELAN KORONA PADA SALURAN TRANSMISI YANG MENGALAMI SURJA TEGANGAN LEBIH PETIR 4.1 Saluran Transmisi 275 kv Tanpa Pengaruh Korona Saluran Transmisi 275 kv Dengan Pengaruh Korona Data Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi 275 kv Menara Transmisi Konduktor Transmisi Analisis Data dan Simulasi Analisa Pengaruh Korona Pada Saluran Transmisi Analisa Pengaruh Korona dengan Perubahan Ketinggian Konduktor Analisa Pengaruh Korona dengan Variasi Kekasaran Permukaan Konduktor vi

8 4.4.4 Analisa Pengaruh Korona dengan Variasi Panjang Saluran Konduktor Analisa Pengaruh Korona dengan Variasi Karakteristik Surja Petir Analisa Pengaruh Korona dengan Variasi Tipe Konduktor Saluran Transmisi BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA vii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Jenis-jenis tegangan impuls... 7 Gambar 2.2 Tegangan impuls petir berdasarkan standar IEC... 8 Gambar 2.3 Standar bentuk gelombang tegangan impuls petir... 9 Gambar 2.4 Tahapan Sambaran Petir ke Tanah Gambar 2.5 Cahaya Ungu pada Saluran Transmisi Hantaran Udara Gambar 2.6 Ultrapobe alat pendeteksi suara korona Gambar 2.7 (a) Saluran Transmisi Tunggal, (b) Saluran Tranmsisi Ganda Gambar 2.8 Jenis-jenis Menara Transmisi Gambar 2.9 Jenis-jenis Isolator Pada Saluran Transmisi Gambar 2.10 Jenis-jenis Kawat Transmisi Listrik Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen Transmisi Terdistribusi Merata Gambar 2.12 Pemodelan Korona Gambar 2.13 Pemodelan korona pada saluran transmisi Gambar 2.14 Susunan Konduktor Bundle (a) 2 subkonduktor, (b) 3 subkonduktor, (c) 4 subkonduktor Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Gambar 4.1 Pemodelan saluran transmisi tanpa korona Gambar 4.2 Pemodelan saluran transmisi dengan korona Gambar 4.3 Menara Transmisi 275 kv Pangkalan Susu - Binjai Gambar 4.4 Kurva respon saluran terhadap surja petir Gambar 4.5 Kurva Respon Redaman Terhadap Variasi Tinggi Konduktor viii

10 Gambar 4.6 Kurva Respon Redaman Terhadap Variasi Kekasaran Permukaan Konduktor Gambar 4.7 Kurva Respon Redaman Terhadap Variasi Panjang Konduktor Gambar 4.8 Kurva Respon Redaman Terhadap Variasi Karakteristik Petir Gambar 4.9 Kurva Respon Redaman Terhadap Variasi Tipe Konduktor ix

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Standar bentuk tegangan impuls petir... 8 Tabel 2.2 Hubungan Kondisi Permukaan Kawat dengan Nilai m o Tabel 4.1 Data Konduktor Transmisi SUTET 275 kv Pangkalan Susu-Binjai 53 Tabel 4.2 Paramater Saluran Transmisi 275 kv Pangkalan Susu-Binjai Tabel 4.3 Hasil simulasi respon saluran terhadap surja petir Tabel 4.4 Hasil simulasi pengaruh korona dengan variasi ketinggian konduktor dari atas permukaan tanah Tabel 4.5 Hasil simulasi pengaruh korona terhadap variasi kekasaran permukaan konduktor Tabel 4.6 Hasil simulasi pengaruh korona terhadap variasi panjang saluran Tabel 4.7 Hasil simulasi pengaruh korona terhadap variasi surja petir Tabel 4.8 Hasil simulasi pengaruh korona terhadap variasi jenis konduktor x