studi perencanaan sistem perlindungan petir eksternal

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 NewTuren 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 NewTuren 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. Latar Belakang.....................................................................
1.2. Permasalahan dan Batasan Masalah....................................
1.3. Tujuan..................................................................................
1.4. Metodelogi Penelitian..........................................................
1.5. Sistematika Pembahasan......................................................
1.6. Relevansi..............................................................................
1
1
1
2
2
3
3
BAB II. GELOMBANG PETIR PADA SISTEM TENAGA...
2.1. Fenomena Terjadinya Petir..................................................
2.2. Gelombang Impulse Petir....................................................
2.3. Statistik Kejadian Petir di Indonesia....................................
2.4. Usaha dan Cara Mengurangi dampak Gangguan petir........
2.4.1. Sistem Perlindungan Petir Eksternal................................
2.4.2. Sistem Perlindungan Petir Internal...................................
2.5. Sifat Ketertarikan Petir pada konduktor Penangkap Petir...
2.6. Surja Petir pada Saluran Transmisi......................................
2.7. Probabilitas Besaran-besaran Listrik...................................
2.8. Perlindungan dengan Konduktor Perlindungan Petir..........
2.8.1. Tiang Petir Model Kurva.................................................
2.8.2. Tiang Petir Model Linear.................................................
2.8.3. Satu Buah Kawat Tanah...................................................
2.8.4. Dua Buah kawat Tanah....................................................
2.9. Jarak Aman Obyek dari Flashover.......................................
2.9.1. Obyek Terpisah oleh Isolator............................................
2.9.2. Obyek Terpisah oleh Udara..............................................
2.9.3. Obyek Terpisah oleh tanah...............................................
2.10. Clearence Space Hantaran Udara………………………....
5
5
9
11
11
12
13
14
14
15
17
17
18
20
20
21
23
24
24
25
ix
BAB III. SISTEM PERLINDUNGAN PETIR EKSTERNAL..
3.1. Gangguan Kilat dan Angka Keluar......................................
3.2. Penangkapan Kilat oleh saluran Transmisi..........................
3.3. Jumlah Sambaran Kilat ke Bumi, Lompatan Api, dan Busur
Api.......................................................................................
3.3.1. Lompatan Api dan Busur Api..........................................
3.3.2. Probablitas Distribusi Arus Kilat.....................................
3.4. Radius Efektif Kawat Tanah dan Kawat fasa dengan
Korona.................................................................................
3.4.1. Radius efektif Kawat Tanah dengan Korona...................
3.4.2. Radius Efektif Kawat Berkas dengan Korona.................
3.5. Impedansi Surja Kawat, Faktor Gandengan dan Impedansi
Surja Menara........................................................................
3.6. Kegagalan Perisaian.............................................................
3.7. Gangguan Kilat pada Kawat Tanah.....................................
3.7.1. Pengaruh Tegangan Sistem..............................................
3.7.2. Langkah-langkah Perhitungan Gangguan Kilat pada
Menara..............................................................................
3.7.2.1. Menghitung Impedansi Surja Kawat Tanah dan Faktor
Gandengan....................................................................
3.7.2.2. Menghitung Impedansi Surja Kawat...........................
3.7.2.3. Menghitung Koefisien Terusan a pada Puncak Me nara untuk Gelombang yang Datang dari Dasar Menara...............................................................................
3.7.2.4. Menghitung Koefisien Pantulan b pada Puncak Menara untuk Gelombang yang Datang dari Dasar Menara...............................................................................
3.7.2.5. Menghitung Tegangan pada Puncak Menara................
3.7.2.6. Menghitung Kefisien Pantulan d pada Dasar Menara
untuk Gelombang yang Datang dari Puncak Menara...
3.7.2.7. Menghitung Waktu Kritis..............................................
3.7.2.8. Menghtung Tegangan pada Isolator.............................
3.7.2.9. Menghitung Kemungkinan Jumlah Lompatan Api........
3.7.2.10. Menghitung Daerah A yang Dilindungi oleh Kawat
Tanah............................................................................
3.7.2.11. Menghitung Jumlah sambaran Kilat NL......................
3.7.2.12. Menghitung Gangguan Kilat pada Menara..................
3.8. Gangguan Kilat pada Seperempat Jarak dan Setengah
Jarak dari Menara pada Saluran Udara Tegangan Tinggi....
x
27
28
30
31
32
35
36
36
37
38
41
47
49
50
50
51
52
52
52
53
53
53
55
56
57
57
57
3.9. Teori Kawat Tanah..............................................................
3.9.1. Sambaran Langsung pada Menara...................................
3.9.2. Pengaruh Tahanan Kaki Menara dan Bentuk Gelom bang..................................................................................
3.9.2.1. Tahanan Kaki Menara...........................................
3.9.2.2. Batang Pengetanahan............................................
3.9.3. Sambaran Pada tengah Gawang (Mid Span) ...................
3.10. Representasi Tegangan untuk sambaran pada Menara dinyadalam Arus Menara I dan arus Kuat I0/2.............................
3.10.1. Dalam Bentuk Arus Menara I.......................................
3.10.2. Dalam Bentuk Arus Kuat I0/2.......................................
63
64
BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN...............................
4.1. Sekilas GI Turen..................................................................
4.2. Perhitungan jumlah Gangguan Kilat selama 1Tahun..........
4.2.1. Perhitungan Jumlah Isolator Optimal dan
Lebar Sela Tanduk...........................................................
4.2.2. Menghitung Andongan (Sag) ..........................................
4.2.3. Hitungan untuk Kegagalan Perisaian pada Saluran Transmisi...................................................................................
4.3. Perhitungan Daerah Lindung Finial Petir............................
4.4. Sistem Pentanahan...............................................................
79
80
80
BAB V. PENUTUP.......................................................................
5.1. Kesimpulan.............................................................................
5.2. Saran.......................................................................................
99
99
100
DAFTAR PUSTAKA...................................................................
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
101
xi
73
73
74
75
75
75
76
78
84
87
92
96