pemeliharaan dan pertimbangan penempatan arrester pada gardu

PEMELIHARAAN DAN PERTIMBANGAN PENEMPATAN ARRESTER
PADA GARDU INDUK 150 KV PT. PLN (PERSERO) P3B JB
REGION JAWA TENGAH DAN DIY UPT SEMARANG
1
Wahyu Arief Nugroho1, Hermawan2
Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang
Email : [email protected]
2
Abstrak
Sistem proteksi memegang peranan penting dalam kelangsungan dan keamanan PT. PLN UPT
Semarang dalam menyuplai energi. Sistem proteksi berfungsi untuk melindungi sistem tenaga listrik, operator,
dan peralatan itu sendiri dari bermacam-macam gangguan yang mungkin terjadi.
Arrester merupakan salah satu peralatan dalam sistem proteksi untuk melindungi dari gangguan
tegangan lebih yang berasal dari sambaran petir. Beberapa jenis arrester dikembangkan untuk meminimalis
dampak gangguan. Satu diantaranya adalah metal oxide arrester atau arrester tipe seng oksida.
Untuk menjaga keandalan dan menjamin berfungsinya peralatan dengan baik dalam hal ini arrester,
diperlukan pemeliharaan rutin sesuai dengan prosedur. Selain pemeliharaan yang baik, lokasi penempatan
arrester pun berpengaruh terhadap unjuk kerja arrester.
Kata kunci : arrester, metal oxide arrester, koordinasi isolasi
lebih, baik yang disebabkan oleh surja petir
maupun surja hubung. Alat ini bersifat sebagai by
pass di sekitar isolasi yang membentuk jalan dan
mudah dilalui oleh arus kilat, sehingga tidak
timbul tegangan lebih pada peralatan. Jalan
tersebut harus sedemikian sehingga tidak
mengganggu sistem 50 Hertz. Pada keadaan
normal arrester berlaku sebagai isolator, namun
bila terkena sambaran petir ia berlaku sebagai
konduktor yang tahanannya relatif rendah,
sehingga dapat mengalirkan arus surja ke tanah.
Setelah surja hilang, arrester harus dengan cepat
kembali menjadi isolator, sehingga pemutus
tenaga (PMT) tidak sempat membuka.
Sesuai
dengan
fungsinya,
yaitu
melindungi peralatan listrik pada sistem jaringan
terhadap tegangan lebih yang disebabkan oleh
surja hubung atau sura petir, maka pada umunya
arrester dipasang pada setiap ujung SUTT yang
memasuki gardu induk. Pada gardu induk ada
kalanya arrester dipasang pada transformator dan
peralatan lainnya untuk menjamin terlindungnya
peralatan tersebut dari tegangan lebih.
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada suatu gardu induk arrester sangat
diperlukan untuk melindungi peralatan dari
gangguan petir. Gangguan petir pada sistem
tenaga listrik dapat mengakibatkan kerusakan
pada peralatan tegangan tinggi, peralatan kontrol,
telekomunikasi dan peralatan lainnya.
Untuk mendapatkan unjuk kerja yang baik
pada arrester, diperlukan pemeliharaan yang
rutin, baik, dan sesuai prosedur. Selain itu
penempatan arrester yang optimum juga sangat
mempengaruhi fungsi arrester dalam melindungi
peralatan dari tegangan lebih yang disebabkan
oleh gangguan petir.
1.2 Tujuan
Mengetahui pemakaian dan pemeliharaan
arrester yang terdapat di Gardu Induk 150 kV
Srondol.
1.3 Batasan Masalah
a. Pembahasan tentang pemeliharaan arrester
pada Gardu Induk 150 kV
b. Pembahasan lokasi penempatan arrester pada
Gardu Induk 150 kV Srondol
2.1 Bagian-bagian Arrester
a. Elektroda
Terdapat dua elektroda pada arrester, yaitu
elektroda atas yang dihubungkan dengan
bagian yang bertegangan dan elektroda bawah
yang dihubungkan dengan tanah.
II. ARRESTER
Arrester adalah alat pelindung bagi
peralatan sistem tenaga listrik terhadap tegangan
1
b. Spark gap
Apabila terjadi tegangan lebih oleh surja
petir atau surja hubung pada arrester yang
terpasang, maka pada spark gap atau sela
percik akan terjadi busur api.
c. Tahanan katup/kran
Tahanan yang dipergunakan dalam
arrester ini adalah suatu jenis material yang
sifat tahanannya dapat berubah bila
mendapatkan perubahan tegangan.
a. Arrester Katup Jenis Gardu
Pemakaiannya secara umum pada gardu
induk besar untuk melindungi alat-alat yang
mahal pada rangkaian mulai dari 2,4-287 kV.
Gambar 2 Arrester katup
2.2 Jenis Arrester
2.2.1 Jenis Ekspulsi
Arrester jenis ekspulsi/tabung pelindung
pada prinsipnya terdiri dari sela percik yang
berada dalam tabung serat dan sela percik batang
yang berada di luar di udara atau disebut dengan
sela seri.
Arrester ini digunakan untuk melindungi
trafo distribusi bertegangan 3-15 kV, tetapi belum
memadai untuk melindungi trafo daya. Selain itu
digunakan juga pada saluran transmisi untuk
mengurangi besar tegangan surja petir yang
masuk ke gardu induk.
b. Arrester Katup Jenis Saluran
Arrester jenis saluran lebih murah dari
arrester gardu. Arrester jenis saluran ini
dipakai pada sistem tegangan 15-69 kV.
c. Arrester Katup Jenis Distribusi
Seperti namanya arrester ini digunakan
untuk melindungi transformator pada saluran
distribusi. Arrester jenis ini dipakai pada
peralatan dengan tegangan 120-750 volt.
d. Arrester Katup Jenis Gardu untuk Mesinmesin
Arrester jenis gardu ini khusus untuk
melindungi
mesin-mesin
berputar.
Pemakaiannya untuk tegangan 2,4-15 kV.
2.2.3 Jenis Seng oksida
Arrester seng oksida yang disebut juga
metal oxide arrester (MOA) merupakan arrester
yang tidak memiliki sela seri, terdiri dari satu
atau lebih unit yang kedap udara, yang masingmasing berisikan blok-blok tahanan katup sebagai
elemen aktif dari arrester.
Pada dasarnya prinsip kerja arrester ini
sama dengan arrester katup. Karena arrester ini
tidak memiliki tahanan sela seri, maka arrester ini
sangat bergantung pada tahanan yang ada dalam
arrester itu sendiri. Apabila terkena petir, tahanan
arrester akan langsung turun sehingga menjadi
konduktor dan mengalir petir ke bumi. Namun
setelah petir lewat, tahanan kembali naik
sehingga bersifat isolator.
Gambar 1 Arrester ekspulsi
2.2.2 Jenis Katup
Arrester ini terdiri dari beberapa sela
percik yang dihubungkan seri (series gap) dengan
resistor tak linier. Resistor ini memiliki sifat
khusus yaitu tahanannya rendah saat dialiri arus
besar dan sebaliknya tahanan yang besar saat
dialiri arus kecil. Resistor yang umum digunakan
untuk arrester terbuat dari bahan silicon karbid.
Sela percik dan resistor tak linier keduanya
ditempatkan dalam tabung isolasi tertutup
sehingga kerja arrester ini tidak dipengaruhi
keadaan udara sekitar.
Arrester jenis ini ummunya dipakai untuk
melindungi alat-alat yang mahal pada rangkaian,
biasanya dipakai untuk melindungi trafo daya.
Arrester katup ini dibagi menjadi empat jenis,
yaitu sebagai berikut.
Gambar 3 Arrester seng oksida
2
diletakkan antara arrester dan pentanahan, dengan
susunan sebagai berikut.
2.3 Syarat-syarat Arrester
Arrester yang dipasang harus memenuhi
syarat-syarat seperti:
a. Tegangan percik dan tegangan pelepasan,
yaitu tegangan pada terminal pada waktu
pelepasan harus cukup rendah sehingga dapat
mengamankan isolasi peralatan. Tegangan
percik ini biasa juga disebut dengan gagal sela
(gap breakdown) dan tegangan pelepasan
disebut dengan tegangan sisa (residual
voltage).
b. Arrester harus mampu mengalirkan arus surja
ke tanah tanpa merusak arrester itu sendiri.
c. Arrester harus mampu memutuskan arus
susulan, dan dapat bekerja kembali seperti
semula.
d. Arrester harus memiliki harga tahanan
pentanahan di bawah 5 ohm.
Gambar 5 Pemasangan perlengkapan arrester
Keterangan:
1. Konduktor fasa
2. Arrester
3. Miliammeter
4. Discharge counter
5. Pentanahan
2.4 Nameplate Arrester
Name plate arrester yang terpasang pada
GI 150 KV Srondol UPT Semarang.
Pabrik
: MITSHUBISHI
ELECTRIC CORP
Tahun pembuatan
: 1981
Type
: MAL-P
Standar
: IEC PUB 99-1
Tegangan Nominal
: 138 KV
Arus Peluahan Nominal
: 20 KA
2.3 Perlengkapan arrester
2.3.1 Miliammeter
Miliammeter digunakan untuk memantau
arus bocor yang dipasang antara arrester dan
konduktor pentanahan. Jika arus bocor melewati
batas yang diijinkan (2 mA), maka isolator
arrester harus dibersihkan.
Pada saat arrester bekerja (discharge),
sela percikan (spark gap) akan menyala tanpa
melalui miliammeter. Setelah arrester bekerja,
maka dengan cepat percikan api padam sehingga
miliammeter siap untuk operasi kembali.
Berikut daftar arrester terpasang pada
Gardu Induk 150 kV Srondol.
Tabel 1 Daftar arrester terpasang
N Merk/
TerRated
o Type
pasang
Current
Mitsubishi
Bay P.
1
20 kA
/ Mal-P
lamper I
Mitsubishi
Bay P.
2
20 kA
/ Mal-P
Lamper II
Mitsubishi
Bay
3
20 kA
/ Mal-P
Krapyak I
Mitsubishi
Bay
4
20 kA
/ Mal-P
Krapyak II
Mitsubishi
5
Trafo I
20 kA
/ Mal-P
Mitsubishi
6
Trafo II
20 kA
/ Mal-P
Gambar 4 Miliammeter
Rumah (1) terbuat dari campuran
alumunium yang tahan korosi, bagian depannya
ditutup dengan pelat baja tahan karat dan
dihubungkan ke tanah. Terminal berisolator (2)
dihubungkan dengan terminal bawah arrester.
2.3.2 Discharge counter
Discharge counter berfungsi untuk
memantau jumlah kerja arrester yang terpasang
antara arrester dan terminal pentanahan.
Voltage
138
kV
138
kV
138
kV
138
kV
138
kV
138
kV
III. PEMELIHARAAN ARRESTER
Pemeliharaan adalah suatu kegiatan yang
sangat penting, karena pemeliharaan terbaik akan
memperpanjang umur peralatan dan akan
menjamin berfungsinya peralatan dengan baik.
2.3.3 Pemasangan perlengkapan arrester
Pemasangan miliammeter dan discharge
counter dihubung seri dengan arrester dan
3
Pemeliharaan yang telah dilaksanakan tidak ada
bekasnya namun dapat di rasakan pengaruhnya.
b. Pemeliharaan Tahunan
Pemeliharaan tahunan dilaksanakan dalam
keadaan tidak operasi, dan sebaiknya dilakukan
menjelang musim hujan.
3.1 Tujuan Pemeliharaan
Seperti
halnya
semua
peralatan
memerlukan pemeliharaan tidak terkecuali
peralatan listrik tegangan tinggi pada gardu induk
tegangan tinggi atau ekstra tinggi, hal ini harus
dilakukan pemeliharaan karena peralatan tersebut
merupakan sarana penyaluran tenaga listrik yang
paling penting untuk keperluan umum. Tujuan
pemeliharaan peralatan listrik tegangan tinggi
adalah untuk menjamin kontinuitas penyaluran
tegangan tinggi dan menjamin keandalan antara
lain:
a. Untuk meningkatkan keandalan dan efisiensi.
b. Untuk memperpanjang umur peralatan sesuai
dengan usia teknisnya.
c. Untuk mengurangi resiko terjadinya kegagalan
atau kerusakan peralatan.
d. Untuk meningkatkan keamanan peralatan.
e. Untuk mengurangi lama waktu pemadaman
akibat sering terjadinya gangguan.
Tabel 3 Pemeliharaan tahunan arrester
No.
3.2 Pemeliharaan Arrester
Untuk mendapatkan operasi yang optimal
diperlukan pemeliharaan yang baik terhadap
peralatan. Untuk pemeliharaan arrester terdiri
dari:
a. Pemeliharaan harian
Pemeliharaan harian dilaksanakan dalam
kondisi operasi.
Peralatan /
komponen yang
diperiksa
1.
Rumah isolator
2.
Tahanan antara
elektroda dengan
elektroda
3.
Tahanan
pentanahan
4.
Miliammeter
5.
Discharge
counter
3.2.1
Cara Pelaksanaan
Membersihkan
rumah isolator dan
memeriksa apakah
ada keretakan
Mengukur tahanan
antara
elektroda
dengan
elektroda
apakah
masih
memenuhi
persyaratan
Mengukur tahanan
pentanahan arrester
apakah
masih
memenuhi
persyaratan
Melakukan
pengujian fungsional
Melakukan
pengujian fungsional
Pengukuran Tahanan Antar Elektroda
dengan Elektroda
Tabel 2 Pemeliharaan harian arrester
No.
Peralatan /
komponen
yang diperiksa
1.
Discharge
counter
2.
Rumah isolator
3.
Miliammeter
Tabel 4.3 Hasil pengecekan tahanan antar elektroda dengan
Cara Pelaksanaan
Memeriksa discharge
counter dan mencatat
bila ada kenaikan
Memeriksa
rumah
isolator secara visual
(ada
tidaknya
keretakan)
Memeriksa
penunjukkan
miliammeter
No
.
Peralatan yang di
periksa
1.
Pentanahan
(Grounding)
2.
4
Kondisi
awal
Kondisi
akfir
a. Kawat
Pentanahan
Baik
Baik
b. Terminal
Pentanahan
Baik
Baik
a. Kebersihan
Kotor
Bersih
b. Retak /
Pecah
Tidak
ada
Tidak ada
Isolator
3.
dilindungi berpengaruh terhadap besarnya
tegangan yang tiba di peralatan. Jika jarak
arrester terlalu jauh, maka tegangan yang tiba
pada peralatan dapat melebihi tegangan yang
dapat dipikulnya. Peralatan masih dapat
dilindungi dengan baik apabila jarak arrester
dengan peralatan masih dalam batas yang
diijinkan.
Kekencangan Baut
4.
a. Terminal
Utama
Kencang
Kencang
b. Pentanahan
Kencang
Kencang
Tidak
Ada
Tidak Ada
Pondasi
a. Keretakan
b. Kemiringan
Tidak Ada
4.1
Jarak
Maksimum Arrester
Dan
Transformator yang Dihubungkan dengan
Saluran Udara
Perlindungan yang baik diperoleh jika
arrester ditempatkan sedekat mungkin dengan
transformator. Tetapi, dalam kenyataannya,
arrester harus ditempatkan dengan jarak tertentu,
agar perlindungan dapat berlangsung dengan
baik.
Tidak
Ada
Tabel 4.4 Hasil pengukuran Tahanan antar elektroda
No.
1.
Keterangan
Tahanan
Elektroda
Fasa
R
Fasa
S
Fasa
T
O,2 Ω
0.2 Ω
0,2 Ω
Kawat tanah
S
e
Tahanan pentanahan satu elektroda di
dekat sumber listrik, transformer atau jaringan
saluran udara dengan jarak 200 m maksimum
adalah 10 Ohm dan tahanan pentanahan dalam
suatu sistem tidak boleh lebih dari 5 Ohm.
Seperti yang telah disampaikan bahwa tahanan
pentanahan diharapkan bisa sekecil mungkin.
Namun dalam prakteknya tidaklah selalu mudah
untuk mendapatkannya karena banyak faktor
yang mempengaruhi tahanan pertanahan.
Arrester
Ea
Trafo
Gambar 6 Jarak tansformator dan arrester sebesar S
Jika arrester dihubungkan dengan
menggunakan saluran udara terhadap alat yang
diindungi, maka untuk menetukan jarak yang
baik antara arrester dengan trafo, dinyatakan
dengan persamaan (TS. Hutahuruk, 1989:113).
(1)
dengan:
Ep = Tingkat Isolasi Dasar trafo (kV)
Ea = tegangan pelepasan arrester (kV)
A = kecuraman gelombang (kV/µs)
S = jarak antara arrester dengan transformator (m)
v = kecepatan merambat gelombang (m/µs)
Berdasarkan tabel pengukuran antar
elektroda di atas di dapatkan nilai tahanan antar
elektroda dengan elektroda yaitu 0,2 Ω. Hal ini di
katakan masih layak atau masih memenuhi syarat
karena masih di bawah harga batas nilai
maximum.
c. Pemeliharaan 10 Tahunan
Pemeliharaan ini dilaksanakan dengan
mengirim arrester ke laboratorium untuk ditest
kembali.
IV. ANALISA LOKASI PENEMPATAN
ARRESTER
Arrester ditempatkan sedekat mungkin
dengan peralatan yang dilindungi. Tetapi untuk
memperoleh kawasan perlindungan yang lebih
baik, maka ada kalanya arrester ditempatkan
dengan jarak tertentu dengan perlatan yang
dilindungi. Jarak arrester dengan peralatan yang
5
4.3 Perhitungan Jarak Maksimum Arrester
Dengan Peralatan Yang Dilindungi
meter
Didapatkan jarak maximum menurut
perhitungan antara arrester dengan peralatan
adalah 28,5 meter, sedangkan dalam kenyataan di
lapangan jarak antara arrester dengan peralatan
sejauh 25 meter untuk arrester yang terpasang
pada ujung saluran, dan 2 meter yang terpasang
sebelum trafo (apabila dilihat dari ujung saluran),
sehingga pemasanganya masih di bawah harga
maksimum. Untuk jarak perlindungan ini dapat
dikatakan aman bagi peralatan.
Untuk mendapatkan perlindungan yang
optimal, maka jarak antara arrester dan peralatan
(S) harus sekecil mungkin agar Ep yang
didapatkan tidak melebihi kekuatan isolasi alat
(BIL).
V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisa dan evaluasi
Kerja Praktek secara langsung pada PT. PLN
(Persero) P3B JB Region Jawa Tengah dan DIY
UPT Semarang, maka didapatkan kesimpulan
sebagai berikut.
1. Arrester yang digunakan untuk melindungi
peralatan di Gardu Induk 150 kV Srondol
(UPT Semarang) yaitu arrester jenis/tipe seng
oksida dengan keunggulan memiliki reaksi
yang cepat dalam membumikan petir.
2. Dari perhitungan analisis didapatkan jarak
maksimum
arrester
dengan
peralatan
(transformator) yaitu 28,5 meter, sedangkan
jarak di lapangan yaitu 25 meter.
3. Menurut hasil analisis, jarak arrester dengan
peralatan yang diterapkan pada Gardu Induk
150 kV Srondol (UPT Semarang), mampu
melindungi paralatan dari gangguan surja
karena masih di bawah harga jarak maksimum.
4. Untuk mendapatkan operasi yang optimal
diperlukan pemeliharaan yang baik dan
berkala pada arrester sesuai prosedur dan
(IKA), mengingat fungsinya sebagai proteksi
terhadap gangguan surja petir.
Gambar 7 Single line pemasangan arrester pada GI 150 kV
Srondol
Dari gambar tersebut serta hasil kerja
praktek diketahui bahwa:
 LA 1, arrester terpasang pada ujung saluran
guna melindungi peralatan, khususnya pada
bus bar / line
 LA 2, arrester terpasang sebelum trafo tenaga
(apabila dilihat dari ujung saluran), sebagai
pengaman khusus trafo
Secara umum arrester melindungi
peralatan-peralatan pada gardu induk Srondol
terhadap sambaran-sambaran petir. Arrester ini
memiliki jarak maksimum untuk melindungi
peralatan. Letak dari arrester tersebut tidak boleh
lebih dari perhitungan jarak yang ada, dengan
kata lain arrester memiliki cakupan daerah yang
terbatas.
Jadi dengan menggunakan persamaan 1
jarak cakupan arrester yang terdapat pada gardu
induk Srondol dapat dihitung.
Dengan nila-nilai:
= 650 kV
Ea = 460 kV
A = 1000 kV/s
v = 300 m/s
maka:
= SPLN7 : 1978 Bagian 4
= SPLN7 : 1978 Bagian 4
= Rekomendasi IEC (1958)
(Recommendation
for
Lightning Arrester, 99)
= Kecepatan cahaya
6
BIOGRAFI
DAFTAR PUSTAKA
Wahyu Arief Nugroho lahir di
Semarang tanggal 04 Juli 1989.
Saat ini sedang menempuh
pendidikan
tinggi
di
Universitas
Diponegoro,
Fakultas
Teknik,
Jurusan
Teknik Elektro, dan mengambil
konsentrasi Teknik Tenaga
Listrik
[1] Hutahuruk, TS, Gelombang Berjalan dan
Proteksi Surja, Erlangga, Jakarta, 1989,
[2] Tobing, Bonggas L, Peralatan Tegangan
Tinggi, PT Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta, 2003.
[3] PT PLN, Buku Petunjuk Operasi &
Memelihara Peralatan, PT PLN
Pembangkitan dan Penyaluran Jawa
Bagian Barat, Jakarta, 1981.
[4] PT PLN, Lightning Arrester, PT PLN
Pembangkitan dan Penyaluran Jawa
Bagian Barat, Jakarta, 1981.
[5] Zoro, Reynaldo, Masalah Tegangan Tinggi,
Institut Teknologi Bandung, Bandung,
1986.
Mengetahui,
Dosen Pembimbing
Dr.Ir.Hermawan,DEA
NIP 195806171987031002
7