BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pembangkit listrik pada umumnya dihubungkan oleh saluran transmisi udara dari pembangkit menuju ke pusat konsumsi tenaga listrik seperti gardu induk (GI). Saluran transmisi udara berada di tempat yang tinggi sehingga rawan terhadap gangguan petir yang menghasilkan gelombang berjalan yang dapat merambat dan merusak peralatan pada pembangkit listrik. Maka dari itu, harus ada lightning arrester (penangkal petir) untuk menangkal gelombang berjalan petir yang akan masuk ke instalasi pusat pembangkit listrik. Tidak hanya dari petir, gelombang berjalan juga dapat ditimbulkan dari proses switching atau proses pembukaan dan penutupan pemutus sistem tenaga atau circuit breaker. Saluran transmisi udara yang mengalirkan listrik dari pusat pembangkit listrik merupakan instalasi listrik yang paling rawan terkena sambaran petir karena berada di tempat terbuka dan di tempat yang tinggi. Oleh karena itu, diperlukan pemasangan arester yang harus terletak di depan transformator dan sedekat mungkin dengan transformator. Hal ini sangat penting karena gelombang berjalan menuju ke transformator akan melihat transformator sebagai suatu ujung terbuka (karena transformator mempunyai isolasi terhadap bumi) sehingga gelombang pantulannya akan saling memperkuat terhadap gelombang yang datang. Ini berarti transformator dapat terkena surja tegangan dua kali besarnya tegangan gelombang surja yang datang. 1
Selain dapat merusak saluran transmisi udara, petir juga dapat merusak peralatan listrik pada level tegangan rendah yang biasanya tersambung ke rumahrumah. Seperti yang kita ketahui bahwa saat ini masyarakat pada umumnya sangat bergantung pada peralatan elektronik seperti handphone, televisi, laptop, komputer, pompa air, dan lain-lain. Oleh karena itu pencegahan kerusakan peralatan elektronik yang diakibatkan oleh hal yang tidak terduga seperti petir seharusnya dapat dicegah atau diminimalisir. Sambaran petir yang terjadi pada jaringan tegangan tinggi dapat menyebabkan tegangan lebih dan merusak peralatan listrik pada sistem transmisi maupun distribusi, sedangkan sambaran petir pada saluran tegangan rendah dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan elektronik yang biasanya terdapat di dalam rumah. Adapun sambaran petir dapat terjadi dengan 2 cara, yaitu sambaran langsung dan sambaran tidak langsung. Pada sambaran langsung, petir tepat menyambar jaringan listrik tanpa perantara dan merusak peralatan listrik. Sedangkan pada sambaran tidak langsung, petir akan menginduksi peralatan listrik, dan dapat juga terjadi kenaikan tegangan tanah (ground potential rise) sehingga terjadi kenaikan tegangan pentanahan di peralatan listrik. Kedua jenis tegangan tersebut menimbulkan tegangan tinggi transien pada saluran. Arester tegangan rendah maupun tegangan tinggi dibutuhkan untuk mencegah adanya kerusakan peralatan listrik akibat tegangan lebih yang terjadi pada saluran. Arester banyak dijual di pasaran, sehingga dapat ditemukan dengan mudah. Namun kelayakan suatu arester tidak dapat langsung diterima, karena 2
diperlukan adanya pengujian arester dengan menggunakan tegangan impuls seperti petir untuk dapat melindungi peralatan listrik dengan baik. Di masa sekarang ini, kebutuhan listrik meningkat seiring dengan berkembangnya teknologi. Perkembangan yang pesat ini harus diikuti dengan peningkatan mutu energi listrik terutama keandalannya. Oleh karena itu, gangguan dalam penyaluran listrik harus diminimalisir terutama gangguan terhadap sambaran petir. Mahalnya harga sebuah arester tegangan tinggi cukup menjadi pertimbangan pemakaian arester untuk sistem proteksi. Oleh karena itu, pada penelitian kali ini akan diperoleh nilai sejauh mana arester dengan rating tegangan yang lebih rendah yang disusun secara seri mampu menggantikan fungsi arester dengan rating tegangan yang lebih tinggi, yaitu untuk memotong tegangan lebih pada kapasitas yang lebih tinggi dengan harga yang lebih murah. Hasil dari penelitian ini kemudian dapat dijadikan sebagai referensi untuk menentukan penggunaan arester sesuai dengan BIL (Basic Insulation Level) sistem tegangan yang dipakai. 1.2 Perumusan Masalah Rumusan masalah sehubungan dengan latar belakang pada penelitian adalah: 1. Pengaruh penggunaan arester dengan rating tegangan yang lebih rendah untuk menggantikan peran arester dengan rating tegangan yang lebih tinggi. 3
2. Menaikkan rating arester tegangan yang lebih rendah yang disusun secara seri agar dapat digunakan pada sistem tegangan yang lebih tinggi. 1.3 Batasan Masalah Berdasarkan perumusan masalah tersebut, maka dibuat batasan-batasan masalah yang akan dibahas agar pembahasan tidak keluar dari judul yang telah ditentukan. Batasan-batasan masalah adalah: 1. Pengujian dilakukan melalui percobaan di laboratorium untuk melihat kinerja arester saat terkena tegangan impuls. 2. Pengujian dilakukan melalui percobaan di laboratorium untuk melihat kinerja arester yang disusun secara seri saat terkena tegangan impuls. 3. Arester yang digunakan adalah tiga arester identik ZnO merk OHIO BRASS PDV100 OPTIMA, sehingga karakteristik yang tampak dan pendekatan linear yang didapatkan adalah karakteristik dan perndekatan untuk arester yang digunakan dalam percobaan. 4. Percobaan dilakukan hanya untuk mengamati tegangan residu masingmasing jumlah arester yang disusun secara tunggal maupun seri saat terkena tegangan impuls. 5. Setelah percobaan di laboratorium, kemudian dianalisis dan ditampilkan gelombang pengaruh pemakaian arester baik dengan satu arester maupun arester yang disusun secara seri saat terkena tegangan impuls. 4
1.4 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: 1. Mengetahui pengaruh penggunaan arester dengan rating tegangan yang lebih rendah yang disusun secara seri untuk dapat menggantikan fungsi arester dengan rating tegangan yang lebih tinggi dalam hal pemotongan tegangan lebih transien melalui percobaan di laboratorium. 2. Mendapatkan persamaan linear agar dapat memperkirakan jumlah arester yang dibutuhkan untuk memotong suatu tegangan lebih transien dengan karakteristik arester yang sama. 1.5 Sistematika Penulisan 1. Bab I : Pendahuluan Berisi tentang pendahuluan yang mencakup latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, serta sistematika penulisan laporan. 2. Bab II : Dasar Teori Pada bab ini menjelaskan secara singkat konsep fenomena petir, tegangan lebih pada sistem tenaga listrik, dan arester. 5
3. Bab III : Metodologi Penelitian Metodologi Penelitian berisi cara percobaan dan tahaptahap pengujian, dan pengenalan singkat mengenai pengambilan data, alat, dan bahan. 4. Bab IV : Hasil Penelitian dan Analisis Bab ini berisi data hasil simulasi dan percobaan beserta analisis kinerja arester. 5. Bab V : Kesimpulan Bab ini berisi kesimpulan hasil pengujian dan analisis, serta saran untuk pengembangan penelitian selanjutnya. 6