PEMODELAN PERLINDUNGAN GARDU INDUK DARI SAMBARAN PETIR LANGSUNG DI PT. PLN (PERSERO) GARDU INDUK 150 KV NGIMBANG-LAMONGAN Oleh : Nina Dahliana Nur 2211106015 Dosen Pembimbing : 1. I Gusti Ngurah Satriyadi Hernanda, ST., MT 2. Ir. R. Wahyudi Presentasi Seminar Tugas Akhir Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro
PENDAHULUAN Presentasi Seminar Tugas Akhir Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro
Latar Belakang Kebutuhan tenaga listrik yang semakin berkembang Gangguan sambaran petir langsung yang datang ke gardu induk menyebabkan tidak berfungsinya gardu induk dalam waktu yang lama Pemodelan perlindungan gardu induk dari sambaran petir langsung menggunakan metode bola bergulir bertujuan untuk meningkatkan perlindungan gardu induk sehingga gardu induk berfungsi seperti apa yang diharapkan.
Permasalahan Bagaimana Pemodelan perlindungan gardu induk dari sambaran petir langsung menggunakan tiang penangkal petir (lightning mast) dan kawat tanah berdasarkan metode bola bergulir
Batasan Masalah 1. Petir diasumsikan menyambar gardu induk. 2. Gardu Induk yang dimodelkan perlindungannya adalah Gardu Induk 150 kv Ngimbang- Lamongan
Tujuan Membuat perlindungan gardu induk terhadap sambaran petir langsung Menganalisa pemodelan dari perlindungan gardu induk terhadap sambaran petir langsung dengan metode bola bergulir
PENGARUH SAMBARAN PETIR PADA SISTEM TENAGA Presentasi Seminar Tugas Akhir Teknik Sistem Tenaga Jurusan teknik Elektro
Fenomena Petir Fenomena petir merupakan peristiwa pelepasan muatan listrik yang menyambar ke bumi dimana melibatkan arus yang sangat besar.
Parameter-parameter Petir Bentuk Gelombang Kerapatan Sambaran Arus Puncak Kecuraman Gelombang
Sambaran Langsung Pada Gardu Induk Sambaran langsung pada gardu induk bisa menyebabkan kerusakan peralatan. Untuk menghindari hal tersebut maka Gardu Induk memerlukan : 1. Kawat Tanah atau Tiang Penangkal Petir 2. Kawat Penghantar atau bagian konstruksi dengan impedansi rendah 3. Tahanan tanah rendah
Sistem Proteksi Petir Berdasarkan cara kerjanya : 1. Sistem dengan penangkap petir 2. Sistem Disipasi (Dissipation Array System) Berdasarkan tempatnya : 1. Proteksi Eksternal 2. Proteksi Internal
PEMODELAN PERLINDUNGAN GARDU INDUK TERHADAP SAMBARAN PETIR LANGSUNG Presentasi Seminar Tugas Akhir Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro
Perlindungan Dengan Tiang Penangkal Petir Contoh Gardu Induk yang dilindungi dengan tiang penangkal petir (Lightning Mast)
Perlindungan Dengan Satu Tiang Penangkal Petir (1) Untuk menentukan besarnya impedansi surja dari konduktor dengan korona (Z s ) terlebih dahulu harus dicari nilai radius korona dari konduktor. Sehingga besarnya impedansi surja dari konduktor adalah : R c 2xh V ln R c E c = 4 disederhanakan menjadi Rc 1,2 x10 Vc 0 Z s = 60x 2xh 2xh ln x ln Rc r Dengan mengetahui nilai Z s (impedansi surja) dalam satuan ohm dan I s yaitu arus sambaran (ka) yang diijinkan dalam gardu induk dapat ditentukan besarnya jarak sambaran yang menjadi nilai dari radius bola (S). I BIL = 2,2x Z s S = 8kI 0,65 s
Perlindungan Dengan Satu Tiang Penangkal Petir (2) C = S 2 ( S A) 2 T = S C Dimana : Semua satuan dalam meter. S = radius bola H = Tinggi Tiang penangkal petir A = Tinggi bus C = jarak horisontal dari titik asal bola ke bus T = Jarak maksimum dari tiang penangkal petir ke bus untuk perlindungan Lightning Mast H A T S S C O TINGGI BUS
Jarak Maksimum Antara Dua Tiang Penangkal petir W = S 2 ( S A) 2 Z = W Y 2 L = S Z X = 2L 2 BUS S O S W TIANG TIANG Dimana : Semua satuan dalam meter S = Radius bola W = jarak horisontal dari titik asal bola ke bus Z = Jarak horisontal antara OOS dan garis batas bola antara dua tiang penangkal petir Y = jarak antara tiang penangkal petir ke bus L = Setengah jarak antara dua tiang penangkal petir X = Jarak maksimum antara dua tiang penangkal petir S-H H BUS TIANG Y S S W Z O S-A A TIANG S L Z X Y L BUS BUS BUS TIANG W
Jarak Maksimum Untuk Empat Tiang Penangkal Petir D = H A E = S D J = S K = 2. J K P = 2 2 E 2 Dimana : Semua satuan dalam meter D = Perbedaan elevasi antara tiang penangkal petir dan bus E = Perbedaan elevasi antara tiang penangkal petir dan OOS J = Jarak horisontal antara OOS dan tiang penagkal petir K = Jarak diagonal antara tiang penangkal petir untuk empat tiang penangkal petir P = Jarak antara tiang penangkal petir untuk empat tiang penangkal petir H S Lightning Mast J A P O D E BUS Lightning Mast P. O P Lightning Mast
Jarak Maksimum Untuk Tiga Tiang Penangkal Petir 30 Q = 2. Cos π.. J 180 Dimana : Semua satuan dalam meter Q = Jarak antara tiang penangkal petir ketika perlindungan dengan tiga tiang penangkal petir. J = Jarak horisontal antara OOS dan tiang penangkal petir Q/2 Q/2 O S E J. O Lightning Mast Lightning Mast D J BUS
Perlindungan Gardu Induk Dengan Kawat Tanah Contoh Gardu Induk Yang dilindungi dengan Kawat Tanah
Perlindungan Dengan Satu Kawat Tanah R = S 2 ( S H ) 2 T = S 2 ( S A) 2 C = R T Dimana : Semua satuan dalam meter S = radius bola H = Tinggi kawat tanah A = Tinggi bus R = Jarak horisontal antara OOS dan kawat tanah T = Jarak horisontal antara OOS dan bus C = Jarak horisontal antara kawat tanah dan bus H Kawat Tanah C A R S T.O BUS Kawat Tanah C
Jarak Maksimum Antara Dua Kawat Tanah D = H A E = S D L = X = S 2L 2 E 2 Kawat Tanah S L O E D Dimana : Semua satuan dalam meter D = Jarak elevasi antara kawat tanah dan bus H = Tinggi kawat tanah A = Tinggi bus S = radius bola E = Perbedaan elevasi antara kawat tanah dan OOS L = Setengah dari jarak antara dua kawat tanah X = jarak maksimum antara dua kawat tanah H A X BUS
ANALISA PEMODELAN PERLINDUNGAN GARDU INDUK TERHADAP SAMBARAN PETIR LANGSUNG Presentasi Seminar Tugas Akhir Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro
Profil Gardu Induk 150 kv Ngimbang- Lamongan Tegangan Nominal BIL Bus BIL Peralatan Diameter Konduktor fasa Tinggi Konduktor Fasa Tinggi objek yang dilindungi Tinggi Tiang Penangkal Petir Tinggi Kawat Tanah 150 kv 650 kv 650 kv 32,9 m 13 m 13 m 30 m 18 m
Perlindungan Gardu Induk Menggunakan Tiang penangkal Petir (1) Maka, berdasarkan data-data dari perhitungan sebelumnya : BUS 60 drjt Z X Y Jarak Pisah Untuk Dua Tiang Jarak Pisah Untuk Tiga Tiang Jarak Pisah Untuk Empat Tiang Jarak X Y Z Jarak Pisah Maksimum Tiang Penangkal Petir 43,19 m 37,4 m 30,4 m
Perlindungan Menggunakan Tiang Penangkal Petir (2) Untuk menentukan tinggi tiang penangkal petir yang optimum maka dilakukan perhitungan dengan mencoba menentukan jarak maksimum pada berbagai tinggi tiang penangkal petir. Hasil perhitungan untuk jarak pisah maksimum untuk satu, dua, tiga dan empat tiang penangkal petir dari berbagai ketinggian tiang penangkal petir dengan Tinggi bus (A) = 13 m dan Jarak sambaran (S) = 22,23 meter ditunjukkan pada tabel berikut ini :
Perlindungan Menggunakan Tiang Penangkal Petir (3) Tinggi Tiang (meter) Satu Tiang Dua Tiang (Z) Tiga Tiang (Y) (meter) (meter) (meter) Empat Tiang (meter) Jarak antar Tiang Jarak Diagonal (x) 14 0.43 30.40 11.42 9.32 13.18 15 0.80 30.40 15.96 13.03 18.43 16 1.12 30.40 19.32 15.77 22.31 17 1.38 30.40 22.03 17.99 25.44 18 1.60 30.40 24.33 19.86 28.09 19 1.77 30.40 26.31 21.48 30.38 20 1.89 30.40 28.05 22.90 32.39 21 1.97 30.40 29.58 24.15 34.16 22 2.01 30.40 30.94 25.26 35.73 23 2.01 30.40 32.15 26.25 37.13 24 2.01 30.40 33.23 27.13 38.37 25 2.01 30.40 34.18 27.91 39.47 26 2.01 30.40 35.03 28.60 40.45 27 2.01 30.40 35.77 29.20 41.30 28 2.01 30.40 36.41 29.73 42.04 29 2.01 30.40 36.96 30.18 42.68 30 2.01 30.40 37.42 30.56 43.21 31 2.01 30.40 37.80 30.86 43.65 32 2.01 30.40 38.09 31.10 43.99 33 2.01 30.40 38.31 31.28 44.24 34 2.01 30.40 38.44 31.39 44.39 35 2.01 30.40 38.50 31.44 44.46 Dengan daerah yang ingin dilindungi untuk tiap section maksimumnya adalah 28 m x 28 m maka berdasarkan tabel di samping, tinggi tiang yang optimum digunakan untuk jarak tersebut adalah 26 m.
GI Exsisting 150 kv Ngimbang-Lamongan
Layout Kondisi Pemasangan Lightning Mast
Perlindungan Gardu Induk Menggunakan Kawat Tanah Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan : Kawat Tanah... BUS Jarak perlindungan dari sambaran samping X Y Jarak Pisah Dua Kawat Tanah Jarak X Y Jarak Pisah Maksimum Kawat Tanah 0,83 m 26,34 m
Layout Kondisi Pemasangan Kawat Tanah Kawat Tanah Kawat Tanah
KESIMPULAN Presentasi Seminar Tugas Akhir Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro
Kesimpulan (1) 1. Dari analisa yang dilakukan di GI 150 kv Ngimbang-Lamongan, perlindungan gardu induk dari sambaran petir langsung sudah aman. Hal ini sesuai dengan hasil perhitungan pemodelan perlindungan gardu induk dari sambaran petir langsung menggunakan metode bola bergulir dimana pada gardu induk tersebut dipasang kawat tanah setinggi 18 m sehingga jarak pisah maksimumnya adalah 26,34 m, untuk pemasangan kawat tanah dengan jarak pisah 14 m sudah aman dari sambaran petir langsung. 2. Diberikan alternatif lain untuk perlindungan gardu induk dari sambaran petir langsung yaitu dengan menggunakan tiang penangkal petir. Dengan memodelkan perlindungan gardu induk menggunakan metode bola bergulir, untuk Gardu Induk 150 kv Ngimbang-Lamongan membutuhkan sebanyak 23 tiang penangkal petir dengan tinggi 26 m.
Kesimpulan (2) 3. Untuk penggunaan satu tiang penangkal petir, semakin tinggi tiang untuk tinggi bus (A) yang sama dan jarak sambaran atau radius bola (S) yang sama maka jarak pisah antara tiang penangkal petir dengan bus semakin besar, tapi nilai jarak pisah akan tetap (tidak berubah) ketika tinggi tiang sama dengan atau lebih besar dari jarak sambarannya atau sama dengan besarnya radius bola (S). 4. Tinggi tiang penangkal petir tidak berpengaruh pada jarak pisah maksimum antara dua tiang penangkal petir karena petir menyambar dari samping. 5. Semakin tinggi tiang penangkal petir, pada tinggi bus (A) yang sama dan jarak sambaran atau radius bola (S) yang sama maka jarak pisah maksimum antara tiga tiang penangkal petir dan empat tiang penangkal petir akan semakin besar.
TERIMA KASIH Presentasi Seminar Tugas Akhir Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro