STUDI GANGGUAN HUBUNGAN SINGKAT SATU FASA KETANAH AKIBAT SAMBARAN PETIR PADA SALURAN TRANSMISI OLEH JUBILATER SIMANJUNTAK NIM : 050422035 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009
STUDI GANGGUAN HUBUNG SINGKAT SATU FASA KETANAH AKIBAT SAMBARAN PETIR PADA SALURAN TRANSMISI Oleh: Jubilater Simanjuntak 050 422 035 Tugas Akhir Ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diketahui Oleh : Pelaksana Harian Ketua Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir Prof. Dr. Ir. Usman Baafai Prof. Dr. Ir. Usman Baafai NIP: 19461022 197302 1 001 NIP: 19461022 197302 1 001
STUDY ANALISA GANGGUAN HUBUNG SINGKAT SATU FASA KETANAH AKIBAT SAMBARAN PETIR PADA SALURAN TRANSMISI Abstrak Setiap kesalahan dalam suatu rangkaian yang menyebabkan terganggunya aliran arus yang normal disebut gangguan. Sebagian besar dari gangguangangguan yang terjadi pada saluran transmisi bertegangan 115 KV atau lebih disebabkan oleh petir, yang menyebabkan terjadinya percikan bunga api (flashover) pada isolator. Tegangan tinggi yang ada diantara penghantar dan menara atau tiang penyangga yang diketanahkan (grounded) menyebabkan terjadinya ionisasi. Ini memberikan jalan bagi muatan listrik yang diinduksi (diimbas) oleh petir mengalir ke tanah. Dengan terbentuknya jalur ionisasi ini, impedansi ketanah menjadi rendah. Ini memungkinkan mengalirnya arus fasa dari penghantar ke tanah dan melalui tanah menuju netralnya. Gangguan langsung dari fasa ke fasa tanpa melalui tanah jarang terjadi. Angka pengalaman menunjukkan bahwa kira-kira 70 % dan 80 % dari gangguan saluran transmisi adalah gangguan tunggal dari saluran ke tanah yang terjadi karena flashover dari satu saluran saja ke menara dan tanah.
KATA PENGANTAR Dengan kerendahan hati penulis mengucapkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, karena berkat rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini Tugas Akhir yang berjudul STUDI GANGGUAN HUBUNG SINGKAT SATU FASA KETANAH AKIBAT SAMBARAN PETIR PADA SALURAN TRANSMISI ini di maksud untuk memenuhi kurikulum dan memenuhi persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Teknik pada jurusan Teknik Elektro. Dalam proses pembuatan Tugas Akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa material, spiritual, informasi, maupun segi administrasi. Oleh karena itu sudah selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman S Baafai, selaku desen pembimbing dan juga selaku Pengurus Harian Jurusan Departemen Teknik Elektro 2. Seluruh staf pengajar/ Dosen dan petugas administrasi jurusan Teknik Elektro USU. 3. Orang tua penulis, B. Simanjuntak / L. Br Napitupulu yang tercinta, yang selalu memberikan dukungan baik moral, Doa dan Materi selama penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini 4. Rekan-rekan mahasiswa yang telah memberikan dorongan, masukanmasukan dan semangat kepada penulis
5. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah banyak membantu. Penulis menyadari baahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran membangun demi perbaikan isi untuk masa yang akan datang. Akhirnya penulis berharap agar Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua, dan semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu memberi berkat - NYA bagi kita semua, Amin. Medan, 24 Oktober 2009 Hormat Saya, Penulis, Jubilater Simanjuntak NIM. 050 422 035
DAFTAR ISI Lembaran Pengesahan Abstrak Kata Pengantar Daftar Isi i ii iii v BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah 1 1.2. Batasan Masalah 3 1.3. Rumusan Masalah 3 1.4. Tujuan Penulisan 4 1.5. Metode Pengumpulan Data 4 1.6. Sistematika Penulisan 5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Saluran Transmisi 6 2.2. Bagian-bagian Saluran Transmisi 7 2.3. Arester 13 2.3.1. Arester Jenis Ekspulsi atau Tabung Pelindung 13 2.3.2. Arester Jenis Katup 15 2.3.3. Pemilihan Arester 17 2.3.4. Pengenal Arester 18 2.3.5. Jarak Maksimum Arester dengan Peralatan 19 2.4. Kuantitas Per Unit 21 2.4.1. Mengubah Dasar Kuantitas Per Unit 23 BAB III GANGGUAN KILAT PADA SALURAN TRANSMISI DAN AKIBATNYA 3.1. Faktor faktor Penyebab Gangguan dan Akibatnya Pada Saluran Transmisi 24 3.1.1. Gangguan Satu Fasa Ketanah (Gangguan Tanah) 26 3.1. 2. Gangguan Sambaran Petir Pada Saluran Transmisi Udara 29 3.1.3. Jumlah Sambaran Petir 32 3.1.4. Penangkapan Petir Oleh Saluran Transmisi 34 3.2. Impedansi Urutan Pada Unsur-unsur Rangkaian 36 3.2.1. Jala-jala Urutan Positif dan Negatif 36 3.2.2. Jala-jala Urutan Nol
BAB IV PERHITUNGAN PROBABILITAS GANGGUAN DAN ARUS GANGGUAN AKIBAT SAMBARAN PETIR PADA SALURAN TRANSMISI 4.1. Umum 39 4.2. Data 40 4.3. Perhitungan Probabilitas Gangguan 41 4.3.1. Lebar Bayang-bayang Penangkapan Kilat 41 4.3.2. Probabilitas Distribusi Arus Kilat 41 4.3.3. Probabilitas Peralihan Lompatan Api Menjadi Busur Api 43 4.4. Perhitungan Arus Hubung Singkat Satu Fasa Ketanah 45 BAB V KESIMPULAN 50 DAFTAR PUSTAKA 51