Studi Pengaruh Backflashover pada Sistem

Studi Pengaruh Backflashover pada Sistem
Pentanahan Menara Saluran Transmisi
Tegangan Tinggi Terkonsentrasi
Menggunakan ATPDraw.
Oleh:
Teguh Aryo Nugroho
2209100072
Pembimbing:
I Gusti Ngurah Satriyadi Hernanda, ST, MT
Dr. Eng. I Made Yulistya Negara, ST, M.Sc
Latar Belakang
• Fenomena Backflashover yang terjadi pada saluran
transmisi tegangan tinggi
• Tegangan lebih yang terjadi akibat adanya fenomena
Backflashover
Tujuan
• Mengetahui respon dari model sistem pentanahan
menara saluran transmisi terkosentrasi terhadap efek dari
backflashover.
• Mengetahui respon dari model sistem pentanahan
terkonsentrasi menara saluran trasnmsisi terhadap
perubahan jenis tanah, gradien kritis ionisasi tanah,
tahanan pada arus rendah dan frekuensi rendah, dan
waktu depan sumber impuls.
Backflashover
Backflashover adalah fenomena yang diakibatkan
oleh sambaran petir pada kawat pelindung (groundwire)
yang menyebabkan arus mengalir pada menara saluran
transmisi , dan ketika menara saluran transmisi tidak mampu
menyalurkan tegangan petir tersebut pada tanah sehingga
terjadi peningkatan potesnisial pada menara.
Sistem Pentanahan Terkonsentrasi
Menara Saluran Transmisi
Sistem Pentanahan:
-Terkonsentrasi (Concentrated)
-Menyebar (Ekstended)
Sistem pentanahan menara saluran transmisi dikatakan
terkonsentrasi apabila mempunyai radius perlindungan
kurang dari 30 meter.
Konsep sistem pentanahan
terkonsentrasi
• 𝐼𝑅 =
𝜌 𝐸0
2𝜋𝑅0 2
Keterangan:
• IR: Arus yg mengalir akibat
backflashover (kA)
• E0: Gradien kritis ionisasi tanah (kV/m)
• R0: tahanan pada arus dan frekuensi
rendah (Ohm)
• 𝜌: Tahanan jenis tanah (Ohm.m)
Tahanan Impuls Pentanahan
𝜌
𝑅0 =
2𝜋𝑟0
𝑅𝑖 = 𝑅0
𝑅𝑖 𝑠
=
𝜌
𝐼𝑔
𝐼𝑅
𝐸0 𝑠 2
2𝜋𝜌𝐼𝑅
Tabel 1
Dimensionless Parameter ∏1 dan ∏2
Model
Korsuntev
• ∏1=
•
𝑅 𝐼 .𝑠
𝜌
𝐼.𝜌
∏2=𝑠2 .𝐸
0
Formula
∏1= 0.2564 . ∏2-0.3411 , 0.03 ≤ ∏2 ≤ 5
∏1= 0.3367 . ∏2-0.4927 , 5 ≤ ∏2 ≤ 100
Oettle
log ∏1 = -0.3. log ∏2-0.62
log ∏1 = -0.3. log ∏2-0.49*
Chilosom et al from
Populansky
Chowduri From
Populansky
, 0.005 ≤ ∏2 ≤ 20
∏1= 0.2564 . ∏2-0.3411 , 0.3 ≤ ∏2 ≤ 10
∏1= 0.2965 . ∏2-0.2867
∏1= 0.4602 . ∏2-0.6009
∏1= 0.9543 . ∏2-0.7536
∏1= 1.8862 . ∏2-0.8693
,
∏2 ≤ 5
, 5 ≤ ∏2 ≤ 50
, 50≤ ∏2 ≤ 500
,
∏2 ≤ 500
TGIR (Tower Grounding Impulse
Resistance)
Tabel 2
Parameter Model Sistem Pentanahan Terkonsentrasi
Menara Saluran Transmisi
No
Model
Ωm)
E0 (kV/m)
s(m)
1
Korsuntev
200
1000*
4.56
2
Oettle
200
1000
11.77
3
Chilosom et al.
200
241. 0.125 atau
1000**
4.56
200
300***
4.56
200
300***
-
200
300***
-
-
-
-
4
Chowduri from
Populansky
5
CIGRE
weck
6
Yasuda et al.
7
Darveinza
WG
from
*
**
***=
= nilai yang telah ditentukan untuk tahanan
tanah sebesar 180 Ωm.
= tergantung pada model yang dipilih dari
parameter TGIR
nlai yang ditentukan berdasarkan [10]
Simulasi
1) Aplikasi TGIR pada saluran transmisi 150 kV dan terkoneksi dengan Gardu Induk
2) Simulasi dilakukan pada 2 keadaan yaitu : Tanpa pemasangan surge arrester dan terpasang surge
arrester
3) Simulasi pengaruh Backflashover terhadap :
I.
perubahan jenis tanah.
II.
Perubahan Gradien kritis ionisasi tanah.
III.
Perubahan Pengaruh Perubahan nilai low current and low frequency resistance.
IV.
Perubahan Waktu depan sumber Impuls.
Pemodelan Saluran Transmisi ( tanpa pemasangan surge
arrester )
3,5
[MV]
2,5
1,5
0,5
-0,5
-1,5
0
5
(file substation0.pl4; x-var t) v:X0081A
10
v:X0081B
v:X0081C
15
20
Merah : fasa A
Hijau
: fasa B
Biru
: fasa C
25
30
35
[us]
40
Pemodelan Saluran Transmisi ( dengan pemasangan surge
arrester )
1,2
[MV]
0,8
0,4
0,0
-0,4
-0,8
-1,2
0
5
(file substation0.pl4; x-var t) v:X0076A
10
v:X0076B
v:X0076C
15
20
Merah : fasa A
Hijau
: fasa B
Biru
: fasa C
25
30
35
[us]
40
Hasil Pengukuran tegangan puncak pada saluran masukan
GI
Tegangan puncak
no
Model
Tanpa Arrester (MV)
Terpasang Arrester (MV)
1 Korsuntev
3,2027
1,0052
2 Oettle
2,9708
1,0014
3 Chislom et Al
3,4830
1,0107
4 Chowduri from Populansky
3,2791
1,1040
5 CIGRE WG
3,0759
1,0125
6 Yasuda et al
3,4831
1,0107
7 Darveniza et Al
3,1151
1,0052
Tegangan puncak yang terjadi pada saluran masuk GI, dengan
atau tanpa arester; 1 p.u = 750 kV.
I. Pengaruh Efek Backflashover terhadap
Perubahan Jenis Tanah
Tipe-tipe Tanah
Humus lembab
Tahanan Jenis Tanah
(Ohm-m)
30
Tanah liat
100
Tanah liat berpasir
150
Pasir lembab
300
Beton
400
Kerikil lembab
500
Pasir kering
1000
keterangan : Grafik perbandingan nilai tegangan puncak pemodelan
pentanahan terkonsentrasi pada jenis tanah pasir kering ( SR= 1000
Ohm.m ).
Hasil simulasi perubahan jenis tanah terhadap model
pentanahan Korsuntev :
No
1
2
3
4
5
6
7
Jenis Tanah
Humus Lembap
Tanah Liat
Tanah Liat Berpasir
Pasir Lembap
Beton
Kerikil Lembap
Pasir Kering
Tegangan Puncak
Tanpa Arester
Terpasang arester
(p.u.)
(p.u)
3,6309
1,338
3,7709
1,3384
4,1031
1,3532
4,6599
1,3476
4,6411
1,3476
4,6411
1,3476
4,5265
1,3476
Hasil simulasi perubahan jenis tanah terhadap model
pentanahan Oettle:
Tegangan Puncak
No
1
2
3
4
5
6
7
Jenis Tanah
Humus Lembap
Tanah Liat
Tanah Liat Berpasir
Pasir Lembap
Beton
Kerikil Lembap
Pasir Kering
Tanpa Arester (p.u.) Terpasang arester (p.u)
3,5208
1,3381
3,7319
1,3456
3,8552
1,3512
4,1407
1,3524
4,2876
1,3371
4,4291
1,3476
4,6411
1,3524
II. Pengaruh Perubahan Nilai Gradien Kritis Ionisasi
Tanah terhadap Efek Backflashover
E0 (kV/m)
300
600
1000
1500
Keterangan : Grafik perbandingan tegangan puncak pada tiap model
pentanahan terhadap pada gradien kritis ionisasi tanah E0 = 600 kV/m
Hasil sumulasi perubahan gradien kritis ionisasi tanah terhadap model
pentanahan Korsuntev (E0) :
Tegangan puncak
No
1
2
3
4
E0 (kV/m) Tanpa Arester (p.u)
300
3,9967
600
4,1469
1000
4,2703
1500
4,3880
Terpasang Arester
(p.u)
1,3408
1,3560
1,3377
1,3476
Hasil simulasi perubahan gradien kritis ionisasi tanah terhadap model
pentanahan Oettle (E0) :
no
E0 (kV/m)
Tegangan puncak
Tanpa Arester
Terpasang Arester
(p.u)
(p.u)
1
300
3,9611
1,3352
2
600
3,9611
1,3352
3
1000
3,9611
1,3352
4
1500
3,9611
1,3352
III. Pengaruh Perubahan nilai Tahanan pada low current and
low frequency resistance terhadap efek Backflashover
R0 (Ohm)
10
20
30
40
Keterangan : Grafik perbandingan model pentanahan pada kondisi
R0 = 40 Ohm.
Hasil simulasi perubahan tanahan pada low current and low
frquency terhadap model pentanahan Korsuntev :
R0
(Ohm)
no
1
2
3
4
10
20
30
40
NilaiTegangan Puncak
Terpasang Arester
Tanpa Arester (p.u) (p.u)
4,0752
1,3341
4,2703
1,3377
4,2716
1,3389
4,2677
1,3349
Hasil simulasi perubahan tanahan pada low current and low
frquency (R0 ) terhadap model pentanahan Oettle :
NilaiTegangan Puncak
R0 (Ohm) Tanpa arester (p.u)
no
Terpasang Arester (p.u)
1
10
3,9631
1,3341
2
20
3,9611
1,3352
3
30
3,9595
1,3589
4
40
3,9581
1,3555
IV. Pengaruh Perubahan Waktu Impuls terhadap efek dari
Backflashover
Waktu Impuls (µs)
4 / 77,5
6 / 77,5
8 / 77.5
10 / 77.5
Keterangan : Grafik perbandingan tegangan puncak setiap
model pentanahan pada kondisi TF = 4/77,5 µs.
Hasil simulasi perubahan waktu depan sumber impuls pada
pemodelan pentanahan Korsuntev :
Tegangan Puncak
no
1
2
3
4
Waktu Impuls (µs)
4 / 77,5
6 / 77,5
8 / 77.5
10 / 77.5
Tanpa Arrester
Terpasang Arrester
(p.u)
(p.u)
8,8380
1,4837
5,6693
1,3465
4,2703
1,3377
3,5107
1,3387
Hasil simulasi perubahan waktu depan sumber impuls pada
pemodelan pentanahan Oettle :
Tegangan Puncak
no Waktu Impuls (µs)
1
4 / 77,5
2
6 / 77,5
3
8 / 77.5
4
10 / 77.5
Tanpa Arrester
Terpasang Arrester
(p.u)
(p.u)
8,6216
1,5005
5,9440
1,3728
3,9611
1,3352
3,8579
1,3384
Kesimpulan
1.
Pada simulasi dengan menggunakan parameter pada tabel 2 pemodelan pentanahan Oettle
adalah yang paling mampu meredam tegangan lebih besar darpada model lainnya. Dengan
nilai tegangan puncak 3,9611 p.u ( 1 p.u = 750 kV) . Dan dengan tegangan puncak setelah
pemasangan surge arrester sebesar 1,3352 p.u.
2.
Dari hasil simulasi dengan melakukan perubahan pada jenis tanah dan dimodelkan terhadap
pemodelan pentanahan konsentrasi. Didapatkan bahwa pemodelan Oettle dapat meredam
tegangan puncak lebih daripada model lainnya. Tetapi untuk kondisi tanah berupa pasir
kering ( SR = 1000 Ohm.m) model Darveniza et Al adalah yang dapat meredam, nilai
tegangan puncak 4,1533 p.u dan setelah terpsang surge arrester menjadi 1,3403 p.u.
3.
Dari Hasil Simulasi dengan merubah nilai gradien kritis ionisasi tanah dan dimodelkan pada
pemodelan pentanahan terkonsentrasi. Didapatkan bahwa Model Oettle adalah yang paling
dapat meredam tegangan puncak daripada pemodelan yang lain. Dengan nilai tegangan
tegangan puncak untuk semua nilai E0 yang diujikan sebesar 3,9611 p.u dan setelah
pemasangan surge arrester sebesar 1,3352 p.u.
4.
Dari hasil simulasi dengan melakukan perubahan tahanan pada arus rendah dan frekuensi
rendah terhadap pemodelan pentanahan terkonsentrasi. Didapatkan bahwa model Oettle
adalah yang paling dapat meredam tegangan puncak. Model Oettle dapat meredam tegangan
puncak pada keadaan tahanan yang paling tinggi 40 Ohm dengan nilai tegangan 3,9581 p.u.
dan setelah terpasang surge arrester sebesar 1,3555 p.u.
5.
Dari Hasil simulasi dengan melakukan perubahan waktu depan sumber impuls pada sumber
petir dan TF (Time Front) terhadap pemodelan pentanahan terkonsentrasi. Masing-masing
pemodelan mempunyai keunggulan masing-masing. Untuk waktu depan sumber impuls
10/77.5 µs yang paling dapat meredam tegangan puncak adalah model Chislom et Al.
Dengan nilai tegangan puncak 3,0384 p.u. dan setelah terpsang surge arrester 1,3384 p.u.
Untuk waktu depan sumber impuls 8/77.5 µs. Yang paling dapat meredam tegangan puncak
adalah model Oettle. Dengan dengan nilai tegangan puncak 3,9611 p.u. dan nilai tegangan
puncak setelah pemasangan surge arrester sebesar 1,3352 p.u. Untuk waktu depan sumber
impuls 6/77.5 µs yang paling mampu meredam tegangan puncak adalah model Darvineza et
Al . Dengan nilai tegangan puncak 4,1535 p.u. dan setelah pemasangan surge arrester
sebesar 1,3403 p.u. Dan untuk waktu depan sumber impuls 4/77.5 yang paling dapat
meredam tegangan puncak adalah model Yasuda et Al. Dengan nilai tegangan puncak
8,3855 p.u. dan setelah pemasangan surge arrester sebesar 1,5008 p.u.
Terima kasih
&
Semoga Bermanfaat