TUGAS AKHIR - RE 1599 STUDI PERENCANAAN SISTEM PERLINDUNGAN PETIR EKSTERNAL DI GARDU INDUK 150 KV NEW-TUREN ARIMBI DINAR DEWITA NRP 2202 109 044 Dosen Pembimbing Ir.Soedibyo, MMT. I Gusti Ngurah Satriyadi H, S.T, M.T. JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2007 i
TUGAS AKHIR - RE 1599 STUDI PERENCANAAN SISTEM PERLINDUNGAN PETIR EKSTERNAL DI GARDU INDUK 150 KV NEW-TUREN ARIMBI DINAR DEWITA NRP 2202 109 044 Dosen Pembimbing Ir. Soedibyo, MMT. I Gusti Ngurah Satriyadi H, S.T, M.T. JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2007
Arimbi Dinar Dewita "Studi Perencanaan Sistem Perlindungan Petir Eksternal di Gardu Induk 150 kv New-Turen" Dosen Pembimbing : Ir. Soedibyo, MMT. I Gusti Ngurah satriyadi, ST., MT. Abstrak : Sejalan dengan kebutuhan energi listrik yang semakin meningkat, maka diperlukan suatu sistem tenaga listrik yang dapat bekerja secara optimal untuk menyediakan tenaga listrik bagi konsumen. Perubahan kapasitas daya dari gardu induk menjadi lebih tinggi merupakan salah satu cara untuk mengoptimalkan kinerja sistem yang ada. Perubahan kapasitas daya pada gardu induk akan menyebabkan tegangan gardu induk juga akan berubah menjadi lebih tinggi. Di gardu induk New- Turen tegangan yang semula 70 kv diubah menjadi 150 kv, dimana akan mengubah sistem pengaman yang sudah ada. Untuk itu diperlukan suatu sistem perlindungan petir baru yang baik terhadap manusia maupun pada peralatan. Pada Tugas Akhir ini untuk sistem perlindungan petir eksternal di gardu induk 150 Kv New- Turen didapatkan sudut perisaian efektif antara kawat fasa dan kawat tanah untuk transmisi yang masuk, untuk perlindungan petir eksternal di daerah gardu induknya menggunakan metode elektro geometri dan untuk sistem pentanahannya didapatkan untuk tahanan batang pengetanahan nilainya kurang dari 10 ohm. Kata Kunci : gardu induk, sistem perlindungan petir eksternal, pentanahan, surja hubung.
Arimbi Dinar Dewita "Design Study of External Lighning Protection System at 150 kv New-Turen Substation" Counsellor Lecturer : Ir. Soedibyo, MMT. I Gusti Ngurah Satriyadi, ST., MT. ABSTRACT : In line with increasingly higher electrical energy needs, so it is necessary to have an electrical power system that can function optimally to supply electrical power for consumers. Changing capacity of substation become higher is one of ways to optimize the current system performance. Changging capacity at a substation will make voltage of substation will also change to be higher. At New-Turen substation, its voltage was previously 70 kv turned into 150 kv where it would change the existing system. Therefore, it is necessary to have a new lightning protectition system that is safe for human beings and equipment. On the Final Assignment of external lightning protection system at 150-kV New-Turen substation, it gets result effective shielding angles between phase wires and ground wires for incoming transmission, for external lightning protection in the area of its substation apply electrical geometry method and for its grounding system was obtained for grounding bar resistance whose value was less than 10 ohm. Keywords : substation, external lightning protection system, grounding, switching surge.
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... KATA PENGANTAR... ABSTRAK... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... i iii v ix xiii xv BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Permasalahan dan Batasan Masalah... 1 1.3. Tujuan... 2 1.4. Metodelogi Penelitian... 2 1.5. Sistematika Pembahasan... 3 1.6. Relevansi... 3 BAB II. GELOMBANG PETIR PADA SISTEM TENAGA... 5 2.1. Fenomena Terjadinya Petir... 5 2.2. Gelombang Impulse Petir... 9 2.3. Statistik Kejadian Petir di Indonesia... 11 2.4. Usaha dan Cara Mengurangi dampak Gangguan petir... 11 2.4.1. Sistem Perlindungan Petir Eksternal... 12 2.4.2. Sistem Perlindungan Petir Internal... 13 2.5. Sifat Ketertarikan Petir pada konduktor Penangkap Petir... 14 2.6. Surja Petir pada Saluran Transmisi... 14 2.7. Probabilitas Besaran-besaran Listrik... 15 2.8. Perlindungan dengan Konduktor Perlindungan Petir... 17 2.8.1. Tiang Petir Model Kurva... 17 2.8.2. Tiang Petir Model Linear... 18 2.8.3. Satu Buah Kawat Tanah... 20 2.8.4. Dua Buah kawat Tanah... 20 2.9. Jarak Aman Obyek dari Flashover... 21 2.9.1. Obyek Terpisah oleh Isolator... 23 2.9.2. Obyek Terpisah oleh Udara... 24 2.9.3. Obyek Terpisah oleh tanah... 24 2.10. Clearence Space Hantaran Udara... 25 ix
BAB III. SISTEM PERLINDUNGAN PETIR EKSTERNAL.. 27 3.1. Gangguan Kilat dan Angka Keluar... 28 3.2. Penangkapan Kilat oleh saluran Transmisi... 30 3.3. Jumlah Sambaran Kilat ke Bumi, Lompatan Api, dan Busur Api... 31 3.3.1. Lompatan Api dan Busur Api... 32 3.3.2. Probablitas Distribusi Arus Kilat... 35 3.4. Radius Efektif Kawat Tanah dan Kawat fasa dengan Korona... 36 3.4.1. Radius efektif Kawat Tanah dengan Korona... 36 3.4.2. Radius Efektif Kawat Berkas dengan Korona... 37 3.5. Impedansi Surja Kawat, Faktor Gandengan dan Impedansi Surja Menara... 38 3.6. Kegagalan Perisaian... 41 3.7. Gangguan Kilat pada Kawat Tanah... 47 3.7.1. Pengaruh Tegangan Sistem... 49 3.7.2. Langkah-langkah Perhitungan Gangguan Kilat pada Menara... 50 3.7.2.1. Menghitung Impedansi Surja Kawat Tanah dan Faktor Gandengan... 50 3.7.2.2. Menghitung Impedansi Surja Kawat... 51 3.7.2.3. Menghitung Koefisien Terusan a pada Puncak Me - nara untuk Gelombang yang Datang dari Dasar Menara... 52 3.7.2.4. Menghitung Koefisien Pantulan b pada Puncak Menara untuk Gelombang yang Datang dari Dasar Menara... 52 3.7.2.5. Menghitung Tegangan pada Puncak Menara... 52 3.7.2.6. Menghitung Kefisien Pantulan d pada Dasar Menara untuk Gelombang yang Datang dari Puncak Menara... 53 3.7.2.7. Menghitung Waktu Kritis... 53 3.7.2.8. Menghtung Tegangan pada Isolator... 53 3.7.2.9. Menghitung Kemungkinan Jumlah Lompatan Api... 55 3.7.2.10. Menghitung Daerah A yang Dilindungi oleh Kawat Tanah... 56 3.7.2.11. Menghitung Jumlah sambaran Kilat NL... 57 3.7.2.12. Menghitung Gangguan Kilat pada Menara... 57 3.8. Gangguan Kilat pada Seperempat Jarak dan Setengah Jarak dari Menara pada Saluran Udara Tegangan Tinggi... 57 x
3.9. Teori Kawat Tanah... 63 3.9.1. Sambaran Langsung pada Menara... 64 3.9.2. Pengaruh Tahanan Kaki Menara dan Bentuk Gelom - bang... 73 3.9.2.1. Tahanan Kaki Menara... 73 3.9.2.2. Batang Pengetanahan... 74 3.9.3. Sambaran Pada tengah Gawang (Mid Span)... 75 3.10. Representasi Tegangan untuk sambaran pada Menara dinyadalam Arus Menara I dan arus Kuat I0/2... 75 3.10.1. Dalam Bentuk Arus Menara I... 75 3.10.2. Dalam Bentuk Arus Kuat I0/2... 76 BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN... 79 4.1. Sekilas GI Turen... 80 4.2. Perhitungan jumlah Gangguan Kilat selama 1Tahun... 80 4.2.1. Perhitungan Jumlah Isolator Optimal dan Lebar Sela Tanduk... 78 4.2.2. Menghitung Andongan (Sag)... 84 4.2.3. Hitungan untuk Kegagalan Perisaian pada Saluran Transmisi... 87 4.3. Perhitungan Daerah Lindung Finial Petir... 92 4.4. Sistem Pentanahan... 96 BAB V. PENUTUP... 99 5.1. Kesimpulan... 99 5.2. Saran... 100 DAFTAR PUSTAKA... 101 LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP xi