analisis pengaruh resistansi pentanahan menara terhadap ... · muka dari sambaran petir maka nilai...
TRANSCRIPT
Analisis Pengaruh ResistansiPentanahan Menara Terhadap
Terjadinya Back Flashover
oleh :Putra Rezkyan Nash2205100063
Dosen Pembimbing :1. I G N Satriyadi H,ST,MT.2. Dr.Eng.I Made Yulistya N,ST,M.Sc.
Latar Belakang
•Indonesia terletak di daerah tropis•Menara transmisi terletak pada tempatterbuka
•Tegangan lebih akibat induksi petirmerupakan salah satu penyebab terjadinya gagal isolasi pada suatu sistem tenaga listrik jika magnitude tegangannya melebihi BIL ( Basic Impuls Insulation Level) peralatan isolasi serta komponen sistem tenaga listrik yang dipakai
Permasalahan
a.Bagaimana Pemodelan Menara Trans-misi 500 kV dengan Menggunakan ATP-EMTP?
b.Bagaimana pengaruh nilai resis-tansi pentanahan menara transmisi dan bentuk gelombang petir ter-hadap tegangan lebih yang terja-di?
Batasan Masalah
� Sambaran petir diasumsikan mengenaisaluran transmisi dengan besar aruspuncak petir tipe heidler yang berkisarantara 50–150 kA.
� Model dan jarak antar menaraberdasarkan data menara milik PT. PLN P3B 500 kV Gresik – Krian..
� Model menara yang digunakan adalahmodel JMarti.
� Simulasi sistem menggunakan perangkatlunak ATP-EMTP.
Tujuan
� Membuat pemodelan tegangan lebihakibat induksi petir pada salurantransmisi.
� Analisa pengaruh nilai dari resistansi pentanahan menara danbentuk gelombang petir terhadap tegangan lebih akibat sambaran petir.
Komponen Saluran Transmisi
Struktur Pendukung
� Tiang baja, tiang beton, dan tiang kayu, umum-nya untuk saluran transmisi dengan teganganyang relatif rendah (dibawah 70 kV).
� Menara baja, digunakan untuk saluran transmisiyang tegangan kerjanya tinggi (SUTT) dantegangan ekstra tinggi (SUTET).
Kawat Penghantar
� tembaga dengan konduktivitas 100% (Cu 100%)
� tembaga dengan konduktivitas 97,5% (Cu 97,5%)
� aluminium dengan konduktivitas 61% (Al 61%)
Isolator
jenis isolator yang digunakan adalahjenis porselin atau gelas.
Kawat tanah (ground wire)
untuk melindungi kawat-kawat penghantaratau kawat-kawat fasa terhadap sambaranpetir
Komponen Saluran Transmisi [2]
Klasifikasi Tegangan Lebih
APERIODIKCONTOH : TEGANGAN LEBIH PETIR
SEBAB LUAR (EXTERNAL OVER VOLTAGE)CONTOH : TEGANGAN LEBIH PETIR
TEGANGANLEBIH
BERDASARKANSEBABNYA
SEBAB DALAM (INTERNAL OVER VOLTAGE)CONTOH : TEGANGAN LEBIH SWITCHING
BERDASARKANBENTUKNYA
PERIODIKCONTOH : TEGANGAN LEBIH TEMPORER
PETIR
SAMBARAN LANGSUNGCONTOH : PADA KAWAT FASA
SAMBARAN TIDAK LANGSUNGCONTOH : INDUKSI KAWAT FASA
SWITCHINGCONTOH :- PEMUTUSAN ARUS HUBUNG SINGKAT- PEMUTUSAN ARUS PADA PENGHANTAR TERBUKA- PEMISAHAN DARI TRAFO BEBAN NOL- PENYAMBUNGAN ATAU PEMUTUSAN BEBAN
TEMPORERCONTOH : GANGGUAN KAWAT FASA KETANAH
BERDASARKANSUMBER-
SUMBERNYA
Petir
Petir merupakan kejadian alam di mana terjadi loncatan muatan listrik antara awan dengan bumi.
Indonesia terletak di negara tropis yang sangat panas dan lembab.
Kedua faktor ini sangat penting dalam pembentukan a wan Cumulonimbus (Cb) penghasil petir.
Jenis Sambaran Petir
1. Sambaran Langsung
apabila kilat menyambar langsung pada kawat fa-sa (untuk saluran tanpa kawat tanah) atau padakawat tanah (untuk saluran dengan kawat tanah)
2. Sambaran Tidak Langsung (Sambaran Induksi)
merupakan sambaran titik lain yang letaknya ja-uh tetapi obyek terkena pengaruh dari sambaransehingga dapat menyebabkan kerusakan pada obyektersebut.
Iso Keraunic Level (IKL)
� Iso Keraunic Level (IKL) merupakan ukuran keseringan sambaran petir pada suatu daerah.
� Wilayah Indonesia yang berada di daerah khatulistiwa mempunyai keadaan iklim yang lembab dan wilayah perairan yang luas sehingga banyak terjadi pemben-tukan awan bermuatan yang tinggi. Hal ini memungkinkan terjadinya banyak sambaran petir setiap tahunnya.
Guruh per tahun di beberapa negara
Negara Hari Guruh per tahun
Indonesia 180-260
Malaysia 180-260
Singapura 160-220
Thailand 90-200
Brazil 40-200
Argentina 30-80
Hongkong 9-100
Resistansi Pentanahan Menara
Faktor-faktor yang mempengaruhiresistansi pentanahan :
•Jenis Tanah•Lapisan tanah•Kelembapan tanah•Temperatur
Tahanan Jenis Tanah
Nilai resitansi jenis tanah, sangat berbeda tergant ung dari komposisi tanah seperti yang terlihat pada pas al 320 – 1 di dalam PUIL 1987:
Jenis TanahResistansi Tanah
(ohm - m)
Tanah Rawa 10-40
Tanah Liat 20-100
Pasir Basah 50-200
Kerikil Basah 200-3000
Kerikil kering < 10000
Tanah Berbatu 2000-3000
Perangkat Lunak ATP-EMTP
� ATP Draw adalah program grafis untuk versi ATP dari EMTP untuk windows. ATP termasuk salah satu program yang digun akan secara luas untuk simulasi digital dari fenomena transien elektromagnetik.
Data menara transmisi 500 kV
Parameter Menara Transmisi NilaiPanjang isolator (m) 5,5 mTinggi menara (m) 69 mTinggi Kawat tanah ditenagah span (m)
56 m
Lebar dasar menara (m) 10,5 mJarak Puncak menara ke :1. Lengan atas 5 m2. Lengan tengah 18,6 m3. Lengan Bawah 33,2 mPanjang Lengan Menara :1. Atas 24,2 m2. Tengah 25,2 m3. Bawah 26,4 mJarak antar konduktor pada :1. Lengan menara atas 14,4 m2. Lengan menara tengah 15,2 m3. Lengan menara bawah 16,4 m
Data Konduktor
No. Konduktor
FungsiRadius
Konduktor (m)TeganganOperasi
SudutFase
1Kawattanah
0.08 0 -
2Kawattanah
0.08 0 -
3 Fase A1 0.03 500 0
4 Fase B1 0.03 500 -120
5 Fase C1 0.03 500 120
6 Fase A2 0.03 500 0
7 Fase B2 0.03 500 -120
8 Fase C3 0.03 500 120
Pemodelan Dengan ATP draw
ATP Draw adalah program grafis untuk versi ATP dari EMTP untuk windows. ATP termasuk salah satu program yang digunakan secara luas untuk simulasi digital dari fenomena tr ansien elektromagnetik.
Contoh Model Petir
(f ile C0ba.pl4; x-v ar t) c:LIGHT - 0 5 10 15 20 25[us]
0
10
20
30
40
50
[kA]
Model dari arus petir yang digunakan adalah tipe Heidler.
Hasil Simulasi Pada Tanah Rawa
(f ile Rawa.pl4; x-v ar t) v :V1A v :V1B v :V1C 0 5 10 15 20 25[us]
-2
-1
0
1
2
3
4
[MV]
Hasil Simulasi Pada tanah Liat
(f ile Rawa.pl4; x-v ar t) v :V1A v :V1B v :V1C 0 5 10 15 20 25[us]
-2
-1
0
1
2
3
4
[MV]
Hasil Simulasi Pada Jenis TanahPasir Basah
(f ile Rawa.pl4; x-v ar t) v :V1A v :V1B v :V1C 0 5 10 15 20 25[us]
-1.5
-0.5
0.5
1.5
2.5
3.5
[MV]
Hasil Simulasi Pada Jenis TanahBerbatu
(f ile Rawa.pl4; x-v ar t) v :V1A v :V1B v :V1C 0 5 10 15 20 25[us]
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0[MV]
Hasil Simulasi Pada Jenis TanahKerikil
(f ile Rawa.pl4; x-v ar t) v :V1A v :V1B v :V1C 0 5 10 15 20 25[us]
-300
-150
0
150
300
450
600
750
900[kV]
Pengaruh Resistansi Pentanahan Menara TerhadapTegangan Lebih akibat Sambaran Petir
2150
22002250
23002350
24002450
25002550
26002650
2700
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Resistansi (ohm)
Teg
ang
an L
ebih
(kV
)
Pengaruh Dari Tegangan Puncak Petir terhadapTegangan Lebih yang Tejadi pada Kawat Fasa
0
500
1000
1500
2000
2500
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Arus Puncak Petir (kA)
Teg
ang
an L
ebih
(kV
)
Pengaruh Bentuk Gelombang PetirTerhadap Tegangan Lebih
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Waktu Muka (mikro s)
Teg
ang
an L
ebih
(kV
)
Pengaruh Bentuk Gelombang PetirTerhadap Tegangan Lebih [2]
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Waktu Ekor (mikro sekon)
Teg
ang
an L
ebih
Pet
ir (
kV)
Kesimpulan
Hubungan antara nilai dari resistansi pentanahan menara transmisi dengan tegangan lebih yang terjadi pada kawat fasa adalah semakin besar nilai dari resistansi menara transmisi maka tegangan lebih yang terjadi pada kawat fasa akan semakin besar. Berdasarkan tabel simulasi yang dibuat menunjukan nilai tegangan lebih paling besar terjadi pada jenis tanah liat yaitu sebesar 2,534 MV.
Kesimpulan [2]
Arus puncak dari sambaran petirmempengaruhi tegangan lebih yang terjadi. Hubungan antara arus puncak dari sambaranpetir dengan tegangan lebih yang terjadipada kawat fasa adalah semakin besar aruspuncak dari sambaran petir maka nilai daritegangan lebih yang terjadi akan semakinbesar. Berdasarkan simulasi yang telahdilakukan, nilai paling besar terjadiketika arus puncak dari sambaran adalah 150 kA.
Kesimpulan [3]
Hubungan antara tegangan lebih yag terjadiakibat sambaran petir dengan waktu muka darisambaran petir adalah semakin besar waktumuka dari sambaran petir maka nilai daritegangan lebih yang terjadi akan semakinkecil. Berdasarkan simulasi yang dilakukantegangan lebih paling besar terjadi ketikanilai muka dari sambaran petir adalah 1 µsdan nilai paling kecil dari tegangan lebihakibat sambaran petir terjadi ketika waktumuka gelombang petir saat 3 µs.
Kesimpulan [4]
Hubungan antara tegangan lebih yag terjadiakibat sambaran petir dengan waktu ekordari sambaran petir adalah berbandingterbalik. Semakin besar waktu ekor darisambaran petir maka nilai dari teganganlebih yang terjadi akan semakin kecil. Berdasarkan simulasi yang dilakukantegangan lebih paling besar terjadi ketikanilai ekor dari sambaran petir adalah 30 µsdan nilai paling kecil dari tegangan lebihakibat sambaran petir terjadi ketika waktuekor gelombang petir saat 75 µs.