Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
11 No.
1 Tahun 2023
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
PEMODELAN PERLINDUNGAN SAMBARAN PETIR
PADA TRANSFORMATOR DAYA DI GARDU INDUK TEGANGAN TINGGI
Fauzi Bramantyo1.
Rohana1.
Surya Hardi2 Program Magister Teknik Elektro Fakultas Pascasarjana Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara Jl.
Denai No.
217 Medan.
Sumatera Utara 20371 2Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Jl.
Almamater.
Kampus USU.
Padang Bulan.
Medan.
Sumatera Utara 20155 Universitas Sumatera Utara *e-mail: bramantyofauzi@yahoo.
ABSTRAK
Sambaran petir merupakan gangguan yang sering terjadi pada saluran transmisi yang mana mengakibatkan tegangan lebih transient pada saluran transmisi dapat merambat sampai gardu induk.
Pada gardu banyak terdapat peralatan-peralatan sensitif terhadap tegangan lebih transient diantaranya Untuk mencegah kerusakan akibat tegangan lebih dipasang Arester yang berfungsi untuk memotong gelombang yang masuk ke transformator.
Simulasi penelitian dilakukan dengan menggunakan software Alternative Transient Program (ATP).
Arester dimodelkan sebagai model Ie.
Arester dipasang dilokasi sebelum dan sesudah menara terakhir serta diterminal transformator.
Arus surja petir Standard IEC bervariasi dari 20 kA hingga 100 kA dengan kelipatan 20 kA diinjeksikan ke kawat tanah.
Hasil diperoleh tegangan lebih maksimum pada sistem terjadi ketika diijeksikan arus surja petir 100 kA dengan kondisi sistem belum terpasang Arester.
Magnitude tegangan puncak pada masing-masing fasa berturut-turut yaitu Fasa A.
Fasa B dan Fasa C adalah 649 kV, 2.
837 KV, dan 3.
473 kV.
Tegangan minimum saat arus surja petir 20 kA diinjeksikan sesudah terpasang Arester setelah menara.
Besarnya tegangan puncak pada Fasa A.
Fasa B dan Fasa C berturutAeturut yaitu 191 kV, 175 kV dan 175 kV.
Dengan demikiaan pemasangan Arester dapat menurunkan tegangan lebih pada setiap fasanya.
Lokasi pemasangan Arester yang paling efektif adalah setelah menara pada terminal transformator.
Kata kunci : ATP draw.
Arester model Ie.
Transformator.
Tegangan Lebih ABSTRACT Lightning strikes are disturbances that often occur on transmission lines which can result in transient overvoltage on the transmission line that propagates to the end of the network and finally reaches the In the substation there are many equipment sensitive to overvoltage including To prevent damage due to overvoltage, an arrester is installed.
A lightning strike is simulated to the transmission tower ground wire.
The arrester is installed at the location before and after the last tower close to the power transformer.
The IEC standard lightning surge current in varies from 20 kA to 100 kA in steps of 20 kA.
The result obtained is that the maximum overvoltage occurs when the system is injected with a lightning current of 100 kA with the condition that the system is not yet installed with magnitude for each phases Phase A.
Phase B and Phase C are 3,649 kV, 2,837 kV and 3,473 kV.
The minimum voltage that occurs when a lightning current of 20 kA is injected into the system is the arrester is installed, and the arrester is installed after the tower.
The peak voltage values that arise in Phase A.
Phase B and Phase C are 191 kV, 175 kV and 175 kV respectively.
Installation of arresters can reduce the overvoltage on each phase and the most effective location for installing arresters is close to the power transformer.
Keywords: ATP draw.
Ie model Arrester.
Transformator.
Over voltage Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
11 No.
1 Tahun 2023
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
Penelitian ini mendiskusikan pengaruh sambaran petir ke kawat tanah menara transmisi dalam simulasi mengunakan perangkat lunak ATP dengan menginjeksikan arus surja petir model IEC bervariasi dari 20 kA hingga 100 kA dengan kelipatan arus 20 kA.
Sistem proteksi petir menggunakan Arester dipasang sebelum menara, antara menara dan transformator, dan di terminal PENDAHULUAN Latar Belakang Dua jenis sambaran petir pada sistem transmisi tenaga listrik, yang pertama adalah sambaran langsung yaitu sambaran yang langsung mengenai kawat fasa dan yang kedua adalah sambaran tidak langsung atau pengaruh induksi elektromagnetik.
Kedua jenis sambaran ini mempunyai efek gelombang berjalan pada saluran yang terhubung hingga mencapai suatu terminal tranformator daya pada gardu induk.
Penggunaan Arester umumnya sebagai salah satu sistem perlindungan yang sering digunakan untuk melindungi dari bahaya gelombang berjalan akibat sambaran petir pada sistem transmisi.
Metoda untuk melindungi kawat fasa sambaran petir langsung pada saluraan transmisi diberikan perlindungan dengan kawat tanah .
round wir.
letaknya di atas kawat fasa.
kawat tanah tunggal atau ganda dan tergantung dari disain menaranya.
Pengaruh karakteristik sambaran petir pada tegangan back flashover pada saluran transmisi tegangan ekstra tinggi 275 kV dipublikasi oleh (S.
Hardi, et al 2.
dalam bentuk simulasi dengan perangkat lunak ATP.
Penelitian sebelumnya dilakukan oleh Violeta (Chris et al.
, 2.
penelitian menggunakan perangkat lunak ATPEMTP dan PSCAD/ EMTDC pada jaringan transmisi 150 kV.
Penelitian yang dilakukan membandingkan kemampuan ke dua perangkat lunak tersebut untuk memodelkan tegangan lebih Parameter yang diamati adalah tegangan pada puncak menara, tegangan pada lengan menara dan tegangan pada tahanan kaki menara.
Pengaruh sambaran petir pada penampilan Arester dari saluran udara transmisi 150 kV disebabkan oleh karakteristik yang berbeda telah diinvestigasi oleh (Fri Murdiya dkk, 2.
Arester dimodelkan dalam simulasi dua model yaitu Picenti dan Giat Antoni dengan mengunakan ATP draw.
Pemodelan dan simulasi dari sebuah Arester.
Surja kilat metal kksida didiskusikan oleh (Khan dan Peshawar, 2.
untuk proteksi saluran transmisi 132 kV.
Arester yang digunakan dalam simulasi adalah model Pinceti.
METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalahsSaluran transmisi 150 kV Gardu Induk Binjai, dan Aplikasi ATP Draw v 5.
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juli sampai dengan September 2021 dan lokasi penelitian adalah Gardu Induk Binjai 150 kV, yang berlokasi di Jl.
Jati Karya.
Kec.
Binjai Utara.
Kota Binjai.
Sumatera Utara.
Desain Penelitian dan Data Diagram Alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Diagram Alir Penelitan Al Ulum Seri Sainstek.
Volume 11 Nomor 1.
Tahun 2023 ISSN 2338-5391 (Media Ceta.
| ISSN 2655-9862 (Media Onlin.
Data Pendukung Penelitian :
Data Menara Transmisi Penelitian ini menggunakan menara sirkit ganda seperti yang ditunjukan pada Gambar Arester Arester yang digunakan pada penelitian ini memiliki tegangan maksimum 170 kV.
Panjang 1,61 m, dan tegangan operasi 106 kV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sambaran Petir ke Kawat Tanah Menara Transmisi Tanpa Arester Rangkaian pemodelan dan simulasi sambaran petir ke kawat tanah tanpa Arester dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Rangkaian Simulasi Sambaran Petir Ke Kawat Tanah Menara Transmisi Tanpa Arester Gambar 2 Kontruksi Menara Transmisi Tegangan yang dihasilkan pada Fasa A.
Fasa B dan Fasa C adalah 3.
649 kV, 2.
836 kV, dan 3.
Bentuk Gelombang yang dihasilkan oleh sambaran arus petir 100 kA pada kawat tanah menara dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar ini menginformasikan bahwa tegangan fasa A adalah yang tertinggi hal ini dikarenakan pengaruh induksi dari kawat tanah.
Kawat fasa A terletak pada bagian paling atas sehingga dekat dengan kawat tanah yang terkena sambaran petir.
Sedangkan dua kawat fasa yang lain yaitu Fasa B dan Fasa C mempunyai nilai yang sama besar.
Penghantar Kawat Fasa dan Kawat Tanah Kawat fasa mengunakan jenis kon duktor ACSR, diameter 28,89 cm dengan resistansi 0,0642 E/km.
Kawat tanah menara transmisi menggunakan jenis konduktor Galvanized Steel, diameter 1,22 cm dengan resistansi 0,364 E/km.
Isolator Isolator menara transmisi yang digunakan merupakan isolator gantung berjumlah 11 buah dan panjang total 1,606 m.
Transformator Daya Tranformator Daya 3 fasa, 150 kV/20 kV, 50 Hz, impedansi hubung singkat 12,69 %, tingkat isoalsi dasar disisi tegangan tinggi 650 Arus Surja Petir Arus surja petir mengunakan bentuk gelombang model standard IEC-62305, dengan waktu muka (T.
1,2 As dan waktu ekot (T.
50 As dengan magnitude bervariasi secara bertahap dari 20 kA sampai dengan 100 kA, dengan kenaikan 20 kA.
*10 3
ile I333_Sebelum_Menara.
x-v ar .
v :TRAFOA v :TRAFOB *10 -6 v :TRAFOC Gambar 4 Gelombang Simulasi Sambaran Petir Ke Kawat tanah Tanpa Arester Al Ulum Seri Sainstek.
Volume 11 Nomor 1.
Tahun 2023 ISSN 2338-5391 (Media Ceta.
| ISSN 2655-9862 (Media Onlin.
Sambaran Ke Kawat Tanah Menara Transmisi.
Arester Dipasang Sebelum Menara Rangkaian simulasi untuk sambaran petir ke kawat tanah dan Arester dipasang diposisi sebelum menara dapat dilihat pada Gambar 5.
Sambaran Pada Kawat Tanah Menara Transmisi.
Arester dipasang Setelah Menara Transmisi dan Dekat Dengan Transformator Rangkaian Simulasi Sambaran petir pada kawat tanah menara transmisi dan Arester dipasang pada lokasi setelah menara terakhir dan dekat dengan transformator daya dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 5 Rangkaian Simulasi Sambaran Petir Ke Kawat Tanah Arester Dipasang Sebelum Menara Gambar 7 Rangkaian Simulasi Sambaran Petir Ke Kawat Tanah Arester Dipasang Setelah Menara Terakhir dan Dekat Dengan Transformator Daya Tegangan yang dihasilkan pada Fasa A.
Fasa B dan Fasa C berturut-berturut 4.
087 kV, 3.
074 kV, 188 kV.
Hasil simulasi menunjukkan tegangan yang timbul pada tiapAetiap fasanya relatif besar dan berpotensi mengancam peralatan sistem Hal ini berarti posisi pemasangan Arester pada lokasi sebelum menara terakhir belum dapat mengurangi gelombang tegangan yang terjadi.
Tegangan fasa A sedikit lebih tinggi dari pada yang lainya, karena Fasa A berada di bawah kawat Ke tiga gelombang tegangan memberikan bentuk gelombang yang hampir sama.
Bentuk gelombang dihasilkan seperti pada Gambar 6.
Tegangan yang dihasilkan pada Fasa A.
Fasa B dan Fasa C adalah 250 kV, 176 kV, dan 176 kV.
Gelombang yang dihasilkan akibat sambaran arus petir pada kawat tanah menara transmisi dengan kondisi Arester dipasang antara menara dengan transformator daya dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8 Gelombang Sambaran Petir Ketika *10 3
*10 6
ile I333_Sebelum_Menara.
x-v ar .
v :TRAFOA v :TRAFOB *10 -6 v :TRAFOB *10 -6 v :TRAFOC Arester Terpasang Dekat Dengan Transformaor Terlihat tegangan yang timbul pada terminal transformator menjadi berkurang dibandingkan ketika sistem belum terpasang arester, hal ini disebabkan karena ketika arester sudah terpasang kedalam sistem tegangan lebih petir dialirkan lansung ke tanah melalui arester, sehingga tidak terlalu mengganggu kinerja sistem.
ile I333.
x-v ar .
v :TRAFOA v :TRAFOC Gambar 6 Gelombang Sambaran Petir Ketika Arester Dipasang Sebelum Menara Al Ulum Seri Sainstek.
Volume 11 Nomor 1.
Tahun 2023 ISSN 2338-5391 (Media Ceta.
| ISSN 2655-9862 (Media Onlin.
Perbandingan Nilai Puncak Tegangan Pada Berbagai Lokasi Pemasangan Arester.
Pada Tabel 1 terlihat bahwa lokasi pemasangan Arester yang paling sesuai untuk pengamanan peralatan dari gangguan tegangan lebih yang terjadi adalah dengan memasang arester diposisi setelah menara terakhir dan dekat dengan transformator daya, agar arus petir yang mengalir disepanjang penghantar dapat segera dialirkan ke x 100% = 22,15 % (Ama.
KESIMPULAN Dari hasil simulasi memberi kesimpulan sebagai berikut:
Tanpa Arester tegangan maksimum pada terminal transformator ketika nilai injeksi 100 kA, pada masingAemasing fasa adalah Fasa A.
Fasa B dan Fasa C berturut-turut sebesar 3.
kV, 2.
836 KV, dan 3.
473 kV Setelah adanya pemasangan Arester terjadi penurunan puncak tegangan pada masingmasing fasa.
Pemodelan Arester Ie perlindungan dengan tegangan puncak yang tidak jauh berbeda.
Model Pemasangan Arester yang paling tepat dipasang untuk perlindungan sistem dari sambaran Petir adalah setelah Menara terakhir dan dekat dengan transformator daya.
Tabel 1.
Perbandingan Tegangan Fasa dengan pemasangan Arester berbeda Nilai Injeksi A) ycu 100% Kondisi Pemasangan Arester .
V) Belum Sebelum Dekat Terpasang Menara Transformator DAFTAR PUSTAKA