PERHITUNGAN LIGHTNING PERFORMANCE DENGAN MENGGUNAKAN OVERHEAD GROUND WIRE PADA PENYULANG RUKO DI PLN AREA SERPONG Diajukan Sebagai Syarat Guna Mendapat Gelar Sarjana (S1) Pada Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercu Buana Disusun Oleh : Rinalto Hutabarat 41407010008 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA 2011
LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini, Nama : Rinalto Hutabarat NIM : 41407010008 Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknologi Industri Judul SkripsI : PERHITUNGAN LIGHTNING PERFORMANCE DENGAN MENGGUNAKAN OVERHEAD GROUND WIRE PADA PENYULANG RUKO DI PLN AREA SERPONG Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan skripsi yang telah saya buat adalah merupakan hasil karya saya sendiri dan benar keasliannya. Apabila dikemudian hari penulisan skripsi ini terbukti merupakan penjiplakan hasil karya orang lain, maka saya bersedia untuk bertanggung jawab sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan dan tata tertib yang berlaku di Universitas Mercu Buana. Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tanpa paksaan. Penulis, Rinalto Hutabarat ii
LEMBAR PENGESAHAN PERHITUNGAN LIGHTNING PERFORMANCE DENGAN MENGGUNAKAN OVERHEAD GROUND WIRE PADA PENYULANG RUKO DI PLN AREA SERPONG Disusun oleh, Nama : Rinalto Hutabarat NIM : 41407010008 Program Studi : Teknik Elektro Pembimbing, (Ir. Badaruddin, MT) Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir / Ketua Program Studi (Yudhi Gunardi ST,MT)
KATA PENGANTAR Pada akhirnya saya dapat menyelesaikan proposal tugas akhir ini. Yang diberi judul PERHITUNGAN LIGHTNING PERFORMANCE DENGAN MENGGUNAKAN OVERHEAD GROUND WIRE PADA PENYULANG RUKO DI PLN AREA SERPONG. Tugas Akhir ini disusun guna memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Studi Kesarjanaan (S1) di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik (FT), Universitas Mercu Buana (UMB). Dalam pembuatan Proposal Tugas Akhir, saya telah banyak mendapatkan bantuan (thanks to orang orang PLN baik yang di Muara karang, Cikokol, Serpong), dukungan (my friend, siapa ya yang dukung gue??), doa (my mom, kakak, josh, bang olo), materi (my mom and my sister, thanks ka buat tinta printer and kertas A4 nya), dsb. Oleh karena itu saya ingin mengucapkan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada : 1. My Lord Jesus, who gives me bless to finish this thesis. amien. 2. RIP Ayah 13 02 2011, walaupun ayah udah di sorga, tapi dede yakin kalo ayah pasti bangga dengan apa yang telah dede capai, sekarang ayah punya anak yang jadi sarjana elektro sesuai dengan apa yang ayah cita cita kan. love you dad. 3. All my relatives for their support upon this thesis. Especially My mom, brothers, sisters, ichel, davina (hahahah, kalo ichel sama vina mah malah ngegangguin). 4. Bapak Ir. Yudhi Gunardi, MT. selaku Kepala Program Studi dan v
koordinator kerja praktek Teknik Elektro Universitas Mercu Buana. Thanks pa buat pilihan dosen pembimbingnya. 5. Bapak Ir. Badaruddin, MT. Selaku pembimbing Tugas Akhir, atas bimbingan dan arahan beliau akhirnya penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini. Walaupun agak susah buat atur jadwal dengan beliau. 6. Segenap Karyawan dan Staf di PLN DisJaya area Serpong atas bantuan, kerjasama, dan bimbingannya. 7. Kawan-kawan mahasiswa elektro khususnya angkatan 2007. (Meiz si kotak, Andri, Ari, Bayu si mandra, Made, Tami, Vani, Laura, Mefi si luna maya, Lucky, Dhani si mas karyo, Agus si ompong, ega si Panjang, Alif si gayus tambunan, Miftah si kusut, Eki, Ardhinata si acong, Rian si tua). Saya berharap semoga tugas akhir ini meskipun sederhana dapat berguna serta bermanfaat khususnya bagi pribadi saya, dan umumnya untuk orang lain. Jakarta, Maret 2011 Saya vi
vii DAFTAR ISI Halaman Judul... Halaman Pernyataan. Halaman Pengesahan Abstrak.. Kata Pengantar.. Daftar Isi Daftar Tabel.. i ii iii iv v vii xii Daftar Gambar.. xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang.. 1 1.2 Tujuan Penulisan Tugas Akhir.. 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Sistematika Penulisan 2 BAB II PEMAHAMAN TENTANG PETIR 2.1 Pendahuluan... 4 2.2 Proses Terjadinya Petir... 5 2.2.1 Awan Petir (Cumulonimbus). 6 2.3 Ciri Ciri Datangnya Petir. 8 2.4 Jenis Jenis Petir 8 2.4.1 Cold Front Thunderstorm.. 8 2.4.2 Warm Front Thunderstorm 9 2.4.3 Sea Coast Thunderstorm 10 2.4.4 Mountain Thunderstorm 11 vii
2.5 Mekanisme Sambaran Petir 12 2.6 Jenis Sambaran Petir.. 13 2.6.1 Sambaran Langsung.. 13 2.6.2 Sambaran Tidak Langsung... 14 2.7 Karakteristik Petir.. 15 2.7.1 Kerapatan Sambaran Petir ke Tanah. 16 2.8 Dampak negatif Sambaran petir. 17 2.9 Hari Guruh. 18 BAB III Proteksi SUTM Terhadap Sambaran Petir 3.1 Konsep Dasar Sistem Tenaga Listrik. 20 3.1.1 Konfigurasi Sistem SUTM 22 3.2 Gangguan Gangguan pada SUTM.. 23 3.2.1 Sifat Gangguan. 23 3.2.2 Gangguan Arus Lebih 24 3.2.3 Gangguan Tegangan Lebih 25 3.3 Gangguan Sambaran Petir.. 25 3.3.1 Sambaran Langsung 25 3.3.2 Sambaran Tidak Langsung atau Sambaran Induksi 28 3.3.3 Total Gangguan Karena Petir.. 30 3.3.4 Lightning Performance 30 3.4 Gelombang Berjalan. 31 3.4.1 Bentuk dan Spesifikasi Gelombang Berjalan.. 31 3.5 Alat Alat Proteksi Sambaran Petir pada SUTM 32 3.5.1 Arrester 32 viii
3.5.2 Arching Horn.. 34 3.5.3 Air Terminal/ Lightning Rod.. 35 3.5.4 Overhead Ground Wire (Kawat Tanah).. 37 3.6 Pembumian... 38 3.7 Pengaruh Grounding dan Tingkat Isolasi. 39 BAB IV ANALISA PERHITUNGAN LIGHTNING PERFORMANCE PENYULANG RUKO DI PLN AREA SERPONG 4.1 Data Data 40 4.1.1 Data Penyulang di PLN Area Serpong Tahun 2010. 40 4.1.2 Data Gangguan di PLN Area Serpong Tahun 2010.. 42 4.1.3 Data Gangguan Petir PLN Area Serpong Tahun 2010.. 44 4.1.4 Pemetaan Jaringan. 46 4.1.5 Data Eksisting Penyulang Ruko Tahun 2010 47 4.2 Analisa dan Perhitungan Lightning Performance 48 4.2.1 Perhitungan Lightning Performance Penyulang Ruko Sebelum Menggunakan Ground Wire pada Tahun 2010. 48 4.2.2 Peningkatan Keandalan Penyulang Ruko Terhadap Sambaran Petir Menggunakan Overhead Ground Wire.. 50 4.2.2.1 Skenario A 51 4.2.2.2 Skenario B 55 4.2.2.3 Skenario C 58 4.2.2.4 Skenario D 62 ix
4.2.2.5 Rekapitulasi Lightning Performance Penyulang Ruko. 66 4.3 Data Gangguan Penyulang Ruko Tahun 2011. 67 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 68 Daftar Pustaka.. 69 Lampiran x
xi DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Rangkuman Data Penyulang di Area Serpong Tahun 2010.. 41 Tabel 4.2 Data Dasar Gangguan pada Penyulang Ruko Tahun 2010 45 Tabel 4.3 Kondisi Eksisting Penyulang Ruko Tahun 2010 47 Tabel 4.4 Skenario Peningkatan Sistim Proteksi Petir 51 Tabel 4.5 Rekapitulasi Lightning Performance Penyulang Ruko 66 xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Awan Cumulonimbus atau Awan Petir. 7 Gambar 2.2 Cold Front Thunderstorm 9 Gambar 2.3 Warm Front Thunderstorm.. 10 Gambar 2.4 Sea Coast Thunderstorm.. 11 Gambar 2.5 Mountain Thunderstorm 12 Gambar 2.6 Mekanisme Sambaran Petir.. 13 Gambar 3.1 Pola sistem Tenaga Listrik 21 Gambar 3.2 Pola Jaringan Distribusi Dasar.. 22 Gambar 3.3 Tipe Tulang Ikan (FishBone) 23 Gambar 3.4 Faktor Perlindungan dari Objek di Dekat Saluran Udara. 27 Gambar 3.5 Jumlah Flashover Akibat Sambaran Induksi 28 Gambar 3.6 Spesifikasi Gelombang Berjalan.. 31 Gambar 3.7 Pengaruh Jumlah Span Terhadap Sambaran Tak Langsung 33 Gambar 3.8 Pengaruh Jumlah Span Terhadap Sambaran Langsung 33 Gambar 3.9 Arching Horn 34 Gambar 3.10 Air Terminal pada SUTM.. 36 Gambar 3.11 Air Terminal 36 Gambar 3.12 Instalasi Ground Wire yang Dipasang di Bawah Saluran... 37 Gambar 3.13 Instalasi Ground Wire yang Dipasang di Atas Saluran. 38 Gambar 3.14 Grounding Kawat Tanah Tampak Samping.. 38 Gambar 3.15 Pengaruh Tahanan Grounding Dengan Kawat Tanah... 39 xii
Gambar 4.1 Data Gangguan Penyulang Area Serpong Tahun 2010... 42 Gambar 4.2 Variansi Bulanan Kejadian Petir di Daerah Serpong.. 43 Gambar 4.3 Statistik Arus Puncak Petir.. 44 Gambar 4.4 Kepadatan Sambaran Petir Jawa Barat Tahun 1999 44 Gambar 4.5 Peta Jaringan Penyulang Ruko PLN Area Serpong. 46 xiii