tigiwl - Neliti

STI'DI TRANSIENT SURJA PETIR
PADA GARDU I]\'DUK TEGANGAN EKSTRA TINGGI
DENGAI\ PEMROGRAMAN EMTP
- Sapto Nisworo'
tProgan Studi
Teknik Elekrro FT WM
g No. 39 56116 INDONESIA
L4ageL
Jl. Kapten S. Pamalt
tKtryasiswa Progra'n Doktorul Jutusan Teknik Elekto UGM
'saotonisrvoroadsmail com
.
Abslract
obtqina4 ial coordination befireen the isolation of
qn
lransrrrition liaes vith equipmehts sub-stotion, weded
To
.ippropriate uoy ,nore stress in Pridicting that harye ' done
with case studi in lhe tower by sifiulating lishtninq eave
are 10 kA, 1-2/50 pS QEC standard). Sub-station modeled
by udit:t
form, thst qll conection *ith the
'tigiwl
representation of eqaipmenls i4 sub-station ln simulation
yofile obsened mote sfi'ess relnesentated in msior
equipment to cwail{tble in sub-station, qnd also req,onse
ine, trsn-sformet an.l surge Qrrester. The stnulatirg resxh
of sttch program can be know that peak low generaled
tighhtituS 20 kA, -2/50 ps is 3.7008 kA in trdns ition tower
on lhe effect of changes in voltage waves of power line is
peak morc on phasa wire 418.81 kY. llhile an another
phose ofthe value of sach litle morc.
Keywofi lightning sltrge, tansient, EMTP
18
Yol36 Na2, 15
.4.
sqrdta 20Il : 1E - 2E
Pendahuluan
Transient pada sistem lenaga disebabkaa karena perubaban
arus dan tegatgan mendadak pada konfigurasi sistem saat kondisi
kerja. Tegangatr{egangan lebth transient pada suatu sistem tenaga
dapt disebebkan oleh faktor ekstemal (misalnya peti.) Eaupun
iaternal, misaln}? proses switchhg.
Petir adalah suatu fenomena alam, yang pembenhrkannya
berasal dari terpisahnya muatan di dalam awan cumulunimbus (yang
terbertuk akibat adanya pergerakkan adara ke atas akibat pa[as
permukaaa laut dan karem udara yang lernbab)
Jika-muaian listrik cukup besar dan huat medan listrik di
udara dilampaui, maka tedadilah pelepasaa muatan berupa petir atau
sambamn petir yang b€rgemk dengan kecepalan cahaya dengao efek
merusak yang sangat besar terhadap sistem.
Saq$arao petir yang mengenai kawat lanah alau p€ighantar
daya meqebabkal suatu injeksi arus yang terbagi du4 setengahnya
mengali kesatu amh dan setengah ke amh lain. Nilai prmcak ards
pada penghaAar yang terkena petir b€rva.isai sesuai dengan
inteositas sambaran tersebut- Nilai yang sedag digunakan uniuk
menganalisis iansient dalam sistem tenag4 ialah I 0 kA atau lebib-
B.
Studi f.azristlt pada gardu induk
Pada sudi ini akan dipelajari masalah tegangan lebih pada
gardu induk 500 kV akibat sarnbaran petir pada menara traosmisi dan
penilarulmya teftadap saluran, transfomator maupun arester dengad
WjJ',|ogtfin.dt Electrctkagnetic Trcnsieht program @MTp) sebagai
peralgkat ludak simulasi,
Studi k6us ;dalah gardu induk j00 kV, dengan permodelan
digunakan data aktual saluran anatar lain nilai hambatat kaki, menara
rarsmisi. dimensi kondukror, dan lainJail.
Pengkajian dilakukan 'dengan bentuk gelombang arus petir
t9
studi
f@ient s/i' Pdit
... (sqto
N'w)
yaitu sttndar IEC 1.2:/50 Fs dengan waktu muka yang curam. Pada
si$ulasi akan diamati profil gelombang sarnbaran petit pada menara
transmisi, tradormatd dan arester. Dip€rhatikan pula respors
saluran dan peralatan Foteksi terhadap sarnbaran petir te$€but.
1-
2.
3.
4.
5.
Studi dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut :
konligurasi menara di sepanjdng saiuan dianggap identik,
rcsistivitas tanah adalah sama di sepanjang salulai!
penganrh korona tidak diperhitungkan,
pengaruh pengotoran isolator saluran di sepanjang salurar tidak
dipertimbangkan dalam simulasi, dan
simulasi sambfran petir tedadi di menara transmisi yang terdekat
gardu
indul.
Prosedur Simulasi dengan EMTP dilakukao dengan wutan
rincian sebagai belikut :
Prosedur pensimulasian pada studi tegangan lebih surja petir
diringkaskan dengan tahapan-tahapan sepedi di baw'ah ini :
membuat mngkaian peigganti (gambar l),
peoentuan titik (node) din pemilihan komponen,
mernasullan data, dan
memilih peubah laag ditampilkan.
l.
2.
3.
4.
5.
t/ol36 No !,I5
Sqrs*e201t
:4-
28
Gambar I . Simulasi sambamn petir pada rnenara transmisi
.:
C.
Analisis dan hasil
Dari simulasi yang telah dilalc*atr dapat ditunjukkan untuk
sirnulasi tentarg sambarao petir yang meogenai merara transmisi.
Nilai arus petii yang diinjeksikan yaitu sebesar 20 kA dengan
gelombang standar 1,2150 ps (IEC). Tegangan pelepasad arester
sebesa.1050 kV.
Profil tegargan yang terjadi di saluran akibat sambaran
Ianjsung padd menara berimbas sampai t$nsformator dan arester.
Sanbamn tersebut mengenai salah satu fasa yaitu fasa A yang
kemudiao berimbas pada iasa B dan C.
21
Srad
Gambar
2.
Profil
Tmr'ni^t rt,ja P.4t
..
(so4.t
wa)
petir 70 KA dengm muka
gelombang
gelombang 1.2/50 lls
Dari profil pada gamb at 2- jika *xtt probe diletakan saluran
0 ps arus = l5l'71
setelah D€rir rnaka dihasilkan arus. Pada saat
A. Pada puncak $at ' 1.0800eb ps arus 1.7008 kA Pada saal t
50.M0e'us arus - 1.0122 kA.
t
t
Gambar 3. Profil tegangan hasil $imulasi pada kawat fasa sebelum
menara ak;bat sambaran pelir pada menara uansmisi.
22
Dari pofil pada gambar 3. jika
s.rattt probe diletakal pada
saluran sebelum menara yang tersambar maka diiasilkan tegangan.
Pada saat t = 0 ps tegangan untuk fasa A = 6.0686 kV, fasa B
43.374 kV, dan fasa C = -17.050 kV. Pada pr.rncak saar t:2.7600ej
ps tegargan untuk fasa A = 644.49 kV, fasa B = 191-83 kV, dan fasa
C 75.215 kV- Pada saat t 50.100e5 ps tegangan untuk fasa A =
304-82 kV,
B 1i1.88 kV, dan fasa C 130.42kV.
:
-
fasa :
:
:
Gambar 4. Profil tegang?m hasil simulasi pada kawat fasa setelah
menara akjbat sambaran pelirpada menaia transmisi.
Dari profil4'jika suatu probe diletakkat pada saluran setelah
menara yaog tersambar dihasilkan. pada saat t = 0 ]rs tegangan untuk
fasa
kV.
A
=
6.330kV,
fasa
-
B=43.254kV,danlasaC=-17.152
:
Pada puncak saat t
3,4200e-6 ps tegarrgan unhrk fasa A
414.18 kV, fasa B 111.99 kV, dan fasa C :40.220 kV. pada saat
:
21
sa.t TrMie,'t stria Petu
t = 5.0160e-5 tls tegangan lmtuk fasa A = 133.88
kV, dau fasa C 55-057 kV.
:
kv,
-..
(st8arwo)
fasa B = 78'714
pada arester akibat dari
@i
sambaran petir pada menara tiansmisi.
Ddri profit -5. jika suatu ptobe diletakkan pada arester
dihasilkan tegangao : Pada saat t = 0 ps tegangan untr:k lasa A:6-3301 ky. fasa B 43 254 kV, dan fasa C '-17 153 kV Pada
puncal saat r '7.0200e{ Us legangan unruk fasa e' = 766'21 kV:
:
'166.85
kV, dan fasa C =.86.241 kV. Pada saat t 50'100e'
:
ps tegangan rmtuk fasa A.= 264.15 kV, fasa B 38.970 kV, dar fasa
c : 8.7350 kv.
i'asa
B=
24
t'o136 Ne2, t5
S.rtettba 2UI : IE- 28
Gambar 6. Profil tegangan hasil simulasi pada transformator akibat
sambaran petir pada menam trarsmisi.
Dari profiJ 6. jika
suatu pt'obe diletak-kan pada transformator
maka dihasilkan tegangan : Pada saat t = 0 Is tegangan uotuk fasa A
= -6.3301 kV, fasa B = 43.254 kV, dan fasa C = -17.153 kV. Pada
punbak saat t = 7.2600e{ ps tegangan untuk fasa A = 757.03 kV,
fasa B : 176.68 kV, dan fasa C: 96.537 kV. Pada saai t =
50.0040e-5 ps legargan untuk fasa A = 269.28 kV, fasa B = 40.890
kV, dan fasa C = I1.127 kV
D.
KESIMPT ,AN
Dari hasil skipsi analisis tegangan trawient di gardu induk
tegangan ekstra tegargan tinggi akibat sambaian peti pada menara
aarsmisi sebesar l0 kA, 1.2/50 ps dapat disimpulkan :
25
Studi
l.
2.
3.
4.
5_
6.
7.
8.
9.
hMieir
Strjd Pe& -.- (Satto
l{6tM)
besamya arus petir 20 kA menimbulkan tegangan lebih purcak
pada kawal fasa setresar 414.81 kV- Sedangkan pada fasa lain
lebih kecil dari nilai tersebd,
arus puncak yaang dihasilkan ptir 20 kA, 1.2/50ps adalah
sebesar 3 .7008 kA,
tegangar puncak sebelurn menara yang te$ambar petir adalah
setresar 644.49 kV, sedangkan pada fasa lain lebih kecil dari nilai
tersebut,
tegangatr purcak pada fasa arcster akibat sambaran petir di
menara seb€sar 766-21 kV, sedangkan pada fasa lain lebih kecil
dari nilai te6ebut,
tegangan plrncat pada fasa s€belum masuk trafo akibat sambamn
petir di meoara adalah sebesar 757.03 kV, sedangkan pada fasa
lain lebih kecil dari nilai tersebut,
tegangan pantul banyak yatrg terjadi saat t dibawah 50 ps
timbutnya baakflashover pada fasa, tansformator, arester tedadi
akibat kegagalan perisaian karena proses pemmbatao,
p€ngotoran dan pantulan muka gelombaag petir.
tingkat isolasi arester beipengaruh dalam meoahan besamya
gelombang melewati trafo.
besamya tegangan akibat sambaran pada menara transmisi tidak
merusak peralatan gardu irduk kareoa masih dibawah dilai BIL
dari tegargan sistem,
26
Yol36 N^2, l 5 Sqr. tet m1| :
18
- 28
DA}'TAR PUSTAKA
II
Fl
[2]
Arismunandar, 19'12, Teknik Tenaga Listrih Jilid
Gatulu
Induk, h &Ly a P af.ar.it4 I akart,',
Arismunaodar, 1990, Teknik Tegangan Tinggi, Prrdrnya
Paramita" Jakarta
[3]
Chowdhui, 1996, Electrcmagnetic Transient in Power
Systens, Research Studies Press Ltd, Jhon Willey & Sons Inc,
England.
[4]
Donmel, Herman. . W, Agustus 1996,
FJectromagneric
Trahsient Prcgram
R efe r e n c e mant:d 1EM'l P
THEORY BOOK) Vancouver, CanadaHffauiuk, T.S., 1991, Gelombang Berjalan dan Proteksi SurjaErlangga, Jakarta.
Hutauruk, T.S., 1985, Transmisi Daya Listrik. F,rlutgga,
Jalada.
Kadir A, Jdi 1989, Trc$formator, Elek Media Komputindo,
Jakarta.
Naidq Karnaraju, 1995, High Vohage Engineering.2*, Tata
Mccrdw-Hill Pi$lishing Company Limited, New Delhi.
Prikler, Hans Kr, 1998, ATP Drav, for win lotys3.lx/95/NT
tersion 1.0 . l rondheim. Norwey
t10l Pabla, A.S, 1986, Sistem Distribusi Daya Lishik, Edal:tg1a^
Jakarta Stevensoq W.D., 1994, Power System Anab'sit,Mcctaw-tli!1,
D
Inc, New York
[12J Wesdy, 8.M., 1978, Siste Tbnqga Zritri,t Akara Persada
Indonesia.
L131 Zoto, R. 1984, Masalah Tegangan Tinggi, Badan Pelaksana
PelaksaDa Piokena
Pendidikan Sarjana
Elektrotekoik ITB, Bandung.
[5]
[5]
[7]
[8]
[9]
.
ll
PLN
ITB
sa'd T,MnAn
laia P.ttr
... (sapto
fistu)
Sapto Niswom,
lahir di semamng tahun 1959, s€jat tahln l99l sebagai dosen
kopertis wilayah Vl Jawa Tengah dip€kerjakan di Pmgran
Sbrdi Toknik Elektso Unive itas Tidar Magclang lulus Sl
Junsan Tekdk Elekfo Unive6ita.! Tidat Magelang" 52 Ju.usan
Teknik Elel(tso Univenitas Gadjah MadA dan sejak tahun 2009
meDempuh studi 53 JFusan Tekfk Eleldo Universilas Gadjah
Mad4 derEan konsentrasi penelitian bidang mitigasi hannonik
pada sistem tenaga Iistrik
28.