Paper STUDI TEGANGAN LEBIH IMPULS AKIBAT PENGGUNAAN KONFIGURASI MIXED LINES rev - 2209105044 _fariz dwi p_

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI ITS

STUDI TEGANGAN LEBIH IMPULS AKIBAT PENGGUNAAN KONFIGURASI

Fariz Dwi Pratomo, IG Ngurah Satriyadi Hernanda, I Made Yulistya NegaraJurusan Teknik Elektro-FTI, ITS

K - Penyaluran daya listrik pada salurantanah. Namun saluran kabel hampir tidak pe khususnyapadatransmisiudaradapatbahkan tidak pernah mengalami gangguan terhami gangguan. Gangguan yang terjadi adalah Karena terdapat suatu kelemahan dan keleb tegangan lebih transient, dimana permasalahanmasing-masing saluran, maka dibuatlah salura apat disebabkan karena adanya adanya sambaran lines [1] dimana saluran ini merupakan gabung a tugas akhir ini disimulasikan pengaruh dari saluran udara tegangan tinggi dengan salurlangsung pada saluran transmisi mixed-lines 150tegangan tinggi.saluran transmisi gabungan antara saluran udaraTujuan dalam studi ini untuk membua tinggi (SUTT) dengan saluran kabel teganganpengaruh flashover pada saluran mixed-line KTT). Parameter jarak sambaran petir dibuat variasi parameter jarak sambaran dan tanpa me. Simulasi dari tugas akhir ini menggunakanpengamanan pada saluran. Simulasi padaATP-EMTP, tujuan simulasi ini adalah untukmenggunakan perangkat lunak ATP-EMTP. ui nilai tegangan lebih yang menuju ke busbar.simulasi didapatkan bahwa tegangan lebih yang2. SISTEM TENAGA LISTRIK DAN FENOe busbar saat arus puncak petir bernilai 20 kAPETIRrak sambaran terdekat sebesar 1,056 MV. Hal inikan bahwa saluran mixed-lines dapat meredam2.1 Saluran Transmisi Tegangan Tinggilebih akibat sambaran langsung pada kawat fasa.Sistem tenaga listrik terdiri atas sumber ddemikian tegangan lebih yang diredam masihyang letaknya berjauhan dan meliputi daerah ya batas nilai BIL yang ditentukan yaitu sebesar 550luas serta pengiriman dayanya ke pusat-pus ngga masih diperlukan pengaman pada salurandilakukan melalui jaringan transmisi.es.nci : Flashover, Tegangan Lebih Transient,Transmisi Udara Tegangan Tinggies, ATP-EMTPSaluran Udara Tegangan Tinggi (SUTsarana di udara untuk menyalurkan tenaga listri besar dari Pembangkit ke pusat - pusat beba1.PENDAHULUANmenggunakan tegangan tinggi. SUTT merupa saluran Transmisi Tenaga Listrik yang banyakalahan tegangan lebih transien pada sistemdi PLN daerah Jawa dan Bali karena harganya y listrik dapat disebabkan karena adanya faktormurah dibanding jenis lainnya serta pemelian eksternal. Faktor internal dapat terjadi karena mudah. Pembangunan SUTT harus melalui prose roses hubung (switching) dan tegangan lebih bangun yang aman bagi lingkungan serta har sedangkan faktor eksternal terjadi karena adanya dengan standar keamanan internasional. Sa petir. Tegangan lebih transien karena petirkomponen terpenting dalam SUTT adalah men salah satu sumber gangguan pada sistemtower listrik. Energi listrik yang disalurkan lewrik. Sambaran petir dapat diibagi menjadi 2 jenis transmisi udara pada umumnya menggunak baran langsung yaitu sambaran yang langsung telanjang sehingga mengandalkan udara sebag saluran dan sambaran tidak langsung yaituisolasi antara kawat penghantar tersebut deng yang mengenai daerah di sekitar saluran. Jenis sekelilingnya, dan untuk menyanggah / merenta pertama umumnya terjadi pada Saluran Udara penghantar dengan ketinggian dan jarak yang a Tinggi (SUTT) dimana arus petir mengalir dari manusiadanlingkungansekitarnya,kasa ke tower sedangkan yang kedua banyak terjadi penghantar tersebut dipasang pada suatu uran Udara Tegangan Menengah (SUTM). bangunan yang kokoh, yang biasa disebut menar langsung pada saluran transmisi sering terjadi,Tower yang biasa dipakai dalam transmisi uda ambaran langsung ini mengakibatkan terjadinya tower tarik dan tower gantung, masing-masing je yang sangat tinggi yang sering kita sebut sebagai memiliki kegunaan yang berbeda. Tower tarik ge. untuk menanggung gaya tarik yang lebih besarSaluran udara dianggap lebih efektif untuk gaya berat, umumnya tower tarik mempun misikan listrik di darat. Namun dalam prosesnya belokan. Sedangkan tower gantung digunak angguan yang terjadi, dan petir merupakan salah sepenuhnya menanggung gaya berat (sebagai pe ebabnya. Selain saluran udara, saluran kabel juga umumnya tower gantung tidak mempunyai sudu untukmentrasmisikanlistikakantetapiGambar 1 dan 2 merupakan gambar tower tarikMIXED LINES (HIGH VOLTAGE OVERHEAD-CABLE LINES) 150 KV

ABSTRA transmisi mengala gangguan tersebut d petir. Pad sambaran kV, yaitu tegangan tinggi (S bervariasi software mengetah Dari hasil menuju k dengan ja membukti tegangan Walaupun melebihi kV. Sehi mixed-lin Kata ku Mixed-lin

Permas tenaga internal d adanya ptemporer sambaran merupaka tenaga list yaitu sam mengenai sambaran sambaran Tegangan saluran fa pada Sal Sambaran dimana s tegangan overvolta

mentrans banyak g satu peny dipakaipemasangan saluran kabel ini cukup rumit dibandingkan dengan saluran udara karena pemasangannya di bawah

gantung. rnah atau dap petir. ihan dari n mixed- an antara an kabel

t simulasi s dengan mberikan studi ini

MENA

an beban ng sangat at beban

T) adalah k berskala n dengan kan jenis digunakan ang lebih haraannya s rancang us sesuai lah satu nara atau at saluran an kawat ai media an benda ng kawat man bagi wat-kawat konstruksi a / tower. ra adalah nis tower digunakan daripada yai sudut an untuk nyangga),t belokan. dan towersaluran udara, yaitu menggunakan pelindung / shielding pada penghantarnya. Salah satu kabel tegangan tinggi yang biasa digunakan adalah kabel tegangan tinggi dengan tipe a dengan(oil filled ggunakan beberapa

Gambar ana letak uktor.e) dimana letakkan di antara nyak.m pipa : h di beri alam pipa

si adalah rnya naik kedalam minyak demikian mencegah bel isolasi di bawah

Gambar

OFC (Oil Filled Cable) atau dapat disebut jug kabel isolasi minyak. Kabel isolasi minyak cable) adalah suatu kabel yang isolasinya men minyak. Kabel isolasi minyak ini mempunyai macam bentuk antara lain adalah [6] :1.Kabel minyak berbentuk bulat : dim saluran minyak terdapat pada pusat kond2.Kabel minyak datar (flat oil filled cabl tiga kabel dengan selubung timbul di dengan membuat susunan dan ruang1 Tower Gantung [6]intinya dipergunakan sebagai saluran mi3.Kabel minyak dengan tahanan di daladimana tiga buah inti kabel yang tela lapisan tabir (screen), di letakkan di d berisi minyak.

Cara bekerjanya minyak sebagai isola jika pada penghantar / konduktor, temperatu maka minyak akan mencair, ini akan mengalir lubang minyak dan bila temperaturnya turun kembali akan membeku di dalam kabel dengan tidak terjadi gelembung udara, sehingga dapat timbulnya kerusakan kabel. Gambar jenis dari ka minyak bentuk bulat dapat dilihat pada gambar 4 ini.

2 Tower Tarik [6]

Sedangkan jenis kawat transmisi yang digunakan nsmisi udara adalah jenis ACSR. Kawat ACSR n kawat penghantar yang terdiri dari aluminium awat baja.Kabel ini digunakan untuk saluran-ansmisi tegangan tinggi, dimana jarak antaraGambar 4 Kabel Minyak Bentuk Bulat [6]ang berjauhan, mencapai ratusan meter, makan kuat tarik yang lebih tinggi, untuk itu2.2 Petir dan PermasalahannyankawatpenghantarACSR.Gambar3Peristiwa sambaran petir adalah suatun contoh dari kawat ACSR.listrik alam. Hal ini barulah diyakini kebenaran tahun 1749 berkat penelitian yang dilakukan oleilmuan yang bernama Benjamin Franklin. Dalatenaga listrik sambaran petir terdiri dari dua je sambaranlangsungdansambarantidak Sambaran petir yang mengenai saluran phasa, to bahkan kawat tanah disebut sambaran langsung, ini dapat mengakibatkan terjadinya flashover. S sambaran petir ke tanah di dekat saluran hal i sebagai sambaran tidak langsung. Efek dari samb secara langsung sangat jelas terlihat, mulai dari bangunan, kebakaran sampai bahaya kema3 Kawat ACSR [6]manusia. Kerapatan petir di Indonesia juga san yaitu 12/km2/tahun yang berarti setiap luas ari Kabel Tegangan Tinggiberpotensi menerima sambaran petir sebanyakPada daerah tertentu (umumnya perkotaan) yangsetiap tahunnya.mbangkan masalah estetika, lingkungan yangdapatkan ruang bebas, keandalan yang tinggi, gan antar pulau, dipasang Saluran Kabel. Dalam kabel tegangan tinggi, instalasinya beradadalam tra merupaka berinti k saluran tr menara/ti dibutuhka digunaka merupaka

Gambar

Transmis

memperti sulit men serta jarin transmisididalam tanah sehingga tidak memerlukan tiang atau menara listrik. Penghantar yang digunakan berbeda dengan

fenomena nya pada h seorang m sistem nis, yaitu langsung. wer, atau sambaran edangkanni disebut aran petir kerusakan tian bagi gat besar ea 1 km212 kali

3. PE

software mixed-lin dengan s udaranya sampai G dengan j kabelnya GIS Wo Gambar ATP-EM

4

Gambar 5 Pemodelan saluran mixed-lines dengan jarak sambaran 2,27 km

MODELAN MIXED-LINES DENGAN ATP-4.2.1 Simulasi Tegangan Pada Titik PeralihanEMTPDalam simulasi ini digunakan paramePada pemodelan mixed-lines ini menggunakansambaran petir yang bervariasi (2,27 km, 4,54ATP-EMTP. Seperti diketahui bahwa saluran 6,81 km) dari titik peralihan.. Arus puncak p es merupakan kombinasi antara saluran udara digunakan adalah 20 dan 50 kA. Gambar 4. aluran kabel, pada simulasi studi ini saluran gambar 4.11 merupakan hasil simulasi tegangan menggunakan SUTT 150 kV dari GI Rungkutperalihan.I Sukolilo dimana terdapat 21 menara listrik arak keseluruhan 6,81 km, sedangkan saluranmenggunakan SKTT 150 kV dari GI Sukolilo ke nokromo dengan jarak keseluruhan 5,96 km. pemodelan mixed-lines dengan menggunakan TP dapat dilihat pada gambar 5.

. SIMULASI RATING FLASHOVER

an Transmisi dan ParameterSambaranPadasimulasiinisalurantransmisidiujiGambar 6 Respon tegangan pada jarak sambara saluran terhadap petir yang memiliki nilai arusdengan arus puncak petir 20 kA0 dan 50 kA kA. Model dari arus petir yangn adalah tipe Heidler seperti terlihat pada Gambar

Gambar 7 Respon tegangan pada jarak sambara dengan arus puncak petir 50 kA

6 Model arus petir tipe Heidler 50 kA 1,2/50 s

Pada simulasi ini dikondisikan petir menyambar asa pada jarak yang bervariasi, kemudian pengambilan data pada titik peralihan dan ujung kabel. Tujuannya adalah untuk mengetahui ebih yang menuju ke busbar

asi Rating Flashover Pada Saluran Transmisi-linesDilakukan simulasi dengan impuls petir yang yang pertama impuls petir yang digunakan adalah4.1 SalurPetir

ketahanan puncak 2 digunaka6. ter letak km, dan etir yang6 sampai pada titik

n 2,27 km

n 2,27 km

Gambar

saluran f dilakukan saluran tegangan l

4.2 Simulmixed

berbeda,(1,2/50 s) dan yang kedua adalah (8/20 s). Gambar 8 Respon tegangan pada jarak sambaran 4,54 km dengan arus puncak petir 20 kA

Gambardengan ar

Gambar

9 Respon tegangan pada jarak sambaran 4,54 kmus puncak petir 50 kAGambar 13 Grafik perbandingan nilai teganga peralihan dengan arus puncak 50 kA dan varia petirApabila dilihat dari hasil simulasi ke untuk tegangan pada titik peralihan dengan im1,2/50 s dan 8/20 s, hasil tegangan pada titik dengan impuls petir 8/20 s memiliki nilai y rendah daripada hasil tegangan pada titik peralih impuls petir 1,2/50 s.

4.2.2 Simulasi Tegangan Pada Ujung SaluranPada simulasi tegangan pada ujung saluini parameter yang digunakan sama dengan10 Respon tegangan pada jarak sambaran 6,81tegangan pada titik peralihan yaitu Arus puncak n arus puncak petir 20 kAdigunakan adalah 20 dan 50 kA dan variasi letak(2,27 km, 4,54 km, dan 6,81 km). Gambar 4.2gambar 4.27 merupakan grafik simulasi tegan ujung kabel.

11 Respon tegangan pada jarak sambaran 6,81 n arus puncak petir 50 kA

Tegangan puncak pada titik peralihan akanGambar 14 Respon tegangan ujung saluran kt dengan bertambah besarnya arus puncak petirjarak sambaran 2,27 km dengan arus puncak petirnyambar, dan akan berkurang apabila jarak semakin jauh. hal ini dapat dilihat pada gambar dan 13.

Gambar 15 Respon tegangan ujung saluran k jarak sambaran 2,27 km dengan arus puncak petirkm denga n di titik si impuls

seluruhan puls petir peralihan ang lebih an dengan

Kabelran kabelsimulasi petir yang sambaran2 sampai gan pada

Gambarkm denga

meningka yang me sambaran grafik 12 abel pada20 kA

Gambar 12 Grafik perbandingan nilai tegangan di titik peralihan dengan arus puncak 20 kA dan variasi impuls petir abel pada50 kA

Gambarjarak sam Sama halnya dengan hasil simulasi pada titik peralihan, hasil simulasi pada ujung saluran kabel dapat diketahui bahwa tegangan puncak pada ujung saluran cak petirbila jarak da grafik tir dalam memiliki pada titik semakin semakin puls petir an yang

Gambarkabel mengalami kenaikan ketikaarus pun bertambah besar nilainya, dan akan menurun apa sambaran semakin jauh. Hal ini dapat dilihat pa20 dan 21. Untuk perubahan pada impuls pe simulasi tegangan pada ujung saluran kabel ini efek yang sama dengan simulasi tegangan peralihan. Semakin kecil nilai front time maka cepat suatu impuls untuk mencapai puncak, dan besar nilai tail time maka semakin lama suatu im16 Respon tegangan ujung saluran kabel padaberada pada nilai puncak sehingga tegang baran 4,54 km dengan arus puncak petir 20 kAdihasilkan besar.

Gambar 20 Grafik perbandingan nilai tegangan17 Respon tegangan ujung saluran kabel padasaluran kabel dengan arus puncak 20 kA dabaran 4,54 km dengan arus puncak petir 50 kAimpuls petir

18 Respon tegangan ujung saluran kabel padaGambar 21 Grafik perbandingan nilai tegangan baran 6,81 km dengan arus puncak petir 20 kAsaluran kabel dengan arus puncak 50 kA daimpuls petir

Dari hasil keseluruhan simulasi yaitu peralihan dan ujung saluran kabel, dapat dianal tegangan pada titik peralihan akan berkurang ketika melewati saluran kabel. Hal ini dapat terja adanya perbedaan jenis impedansi pada kondu juga panjang dari saluran kabel juga mem penurunan tegangan pada titik peralihan. S pentanahan menara juga dapat mengurangi tegan pada saluran fasa. Untuk lebih jelasnya perbandi tegangan pada titik peralihan dan pada ujung salu dapat dilihat pada tabel 1 dan tabel 2 serta gamb19 Respon tegangan ujung saluran kabel pada23. baran 6,81 km dengan arus puncak petir 50 kAjarak sam di ujung n variasi

Gambarjarak sam

Gambarjarak sam di ujung n variasi

pada titik isa bahwa nilainyadi karena ktor, dan pengaruhi elain itu gan lebih ngan nilai ran kabel ar 22 danTabel 1 Jarak sambaran terhadap nilai tegangan puncak pada titik peralihan dan pada Ujung saluran kabel saat arus puncak petir 20 kA

jarak sal kabel (

2,274,546,81

Tabel 2kawat fas50 kA

jarak sal kabel (

2,274,546,81

Gambarperalihan20 kA

Gambarperalihan50 kA dapat dibuktikan saat jarak sambaran 2,27 km dengan nilai arus puncak petir 20 kA, tegangan pada titik peralihan bernilai 1,248 MV dan tegangan ujung kabel ncak petirperalihan el bernilai

dan pada besarnya ini dapat ngan nilai peralihanl bernilai ran petir ada titik ung kabel

pengaruhi da ujung

ka impuls pada titik ng kabel uls petir peralihan sar 1,060

Tegangan PuncakTegangan Puncak bernilai 1,060 MV. Kemudian saat arus pu uranKawat Fasa pada Kabel pada ujungnaik menjadi 50 kA tegangan pada titik km)titik peralihan bernilai 3,118 MV dan tegangan ujung kab(MV)saluran (MV)1,162 MV.01,2481,06001,0380,8092. Nilai tegangan puncak pada titik peralihan00,7440,581ujung kabel akan menurun dengan bertambahjarak sambaran petir yang menyambar, halJarak sambaran terhadap nilai tegangan puncakdibuktikan saat jarak sambaran 2,27 km de a pada Ujung saluran kabel saat arus puncak petirarus puncak petir 20 kA, tegangan pada titikbernilai 1,248 MV dan tegangan ujung kabeTegangan PuncakTegangan Puncak 1,060 MV. Kemudian saat jarak samba uranKawat Fasa padaKabel pada ujungsemakin jauh yaitu 4,54 km tegangan p km)titik peralihansaluran (MV) peralihan bernilai 1,038 MV dan tegangan uj(MV)bernilai 0,809 MV.03,1181,16202,5971,1093. Perbedaan nilai impuls petir juga dapat mem01,8621,090nilai tegangan pada titik peralihan dan pakabel, hal ini dapat dibuktikan saat jarak samb2,27 km dengan arus puncak petir 20 kA, keti petir bernilai (1,2/50 s) nilai tegangan peralihan sebesar 1,248 MV dan pada uju sebesar 1,056 MV kemudian ketika imp bernilai (8/20 s) nilai tegangan pada titik sebesar 1,069 MV dan pada ujung kabel sebe MV.

4. Penggunaan saluran mixed lines dapat tegangan lebih pada saluran, hal ini dibuk jarak sambaran petir 2,27 km dengan arus pu50 kA dan impuls petir 1,2/50 s, nilai tega titik peralihan sebesar 3,118 MV dan pada uj22 Grafik perbandingan nilai tegangan di titikbernilai 1,332 MV. Hal ini Hal ini dapat terjadengan ujung saluran kabel dengan arus puncakadanya perbedaan jenis impedansi pada kondjuga panjang dari saluran kabel juga mem penurunan tegangan pada titik peralihan. pentanahan menara juga dapat mengurangi lebih pada saluran fasa.

5. Apabila dilihat dari nilai BIL (Basic Insulat untuk peralatan 150 kV yaitu sebesar 550 nilai tegangan puncak di ujung saluran kabel sambaran terjauh dengan arus puncak pet memiliki nilai yang melebihi BIL untuk pera kV. Dari hasil simulasi didapatkan nilai puncak di ujung saluran kabel sebesar 1, sehingga masih membutuhkan pengaman pad agar tegangan lebih yang masuk ke dalam23 Grafik perbandingan nilai tegangan di titikterlalu besar (tidak melebihi batas nilai dengan ujung saluran kabel dengan arus puncakditentukan).

DAFTAR PUSTAKA. 5. KESIMPULAN1. Mahmudsyah,Syariffuddin.Teknikhasilsimulasi dan analisisyangtelahTinggi, Handout Kuliah. Surabaya : Tekni, dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu :ITS.tegangan puncak pada titik peralihan dan pada2. Arismunandar,A.,TeknikTeganganmeredam tikan saat ncak petir ngan pada ung kabel di karena uktor, dan pengaruhi Selain itu tegangan

ion Level) kV maka pada jarak ir 20 kA latan 150 tegangan056 MV, a saluran GI tidak BIL yang

Dari dilakukan1. Nilaiujung kabel akan meningkat dengan bertambah besarnya arus puncak petir yang menyambar, hal ini

Pradnya Paramita, Jakarta, 1975. Tegangank Elektro

Tinggi,3. Kadir, Abdul., Transmisi Tenaga Listrik, UI Press,1998.edia Pustaka Utama, Jakarta, 2003.LN (Persero) P3B Region Jawa Timur dan Bali, Detailed Design Report on East Java Electric Transmission and Distribution Network Project Stage, 1977.eri, Ganefri, Hamdi.Z ,Teknik Transmisi Tenaga: jilid 2, Direktorat Pembinaan Sekolah ngah Kejuruan, Jakarta, 2008.udsyah, S., Diktat Kuliah Teknik Tegangan: Petir dan Permasalahannya, Surabaya : ITS,

Meteorologi dan Geofisika, Kelistrikan Udara tning ruk, T.S., Gelombang Berjalan dan Proteksi, Erlangga, Jakarta, 1989.lla, F. M. Gatta, A. Geri, S. Lauria, "Lightning oltages in HV-EHV Mixed Overhead-Cable, IPST Conference Papers, paper 230, 2007.LN (Persero) P3B Region Jawa Timur dan Bali, SUTT Sukolilo, 2009.LN (Persero) P3B Region Jawa Timur dan Bali, SKTT Sukolilo, 2009.r, Lszl., Hans Kr, Hidalen., ATPDraw for ws 3.1x/95/NT version 1.0: Users Manual. heim: SINTEF Energy Research, 1998.as Kuchler, Hochspannungs-technik, hal. 307,

RIWAYAT HIDUP

Fariz Dwi Pratomo lahir di Sidoarjo, Provinsi Jawa Timur, pada 21 Maret1987. Merupakan anak ketiga dari 3 bersaudara. Riwayat pendidikan penulis yaitu menamatkan sekolah dasar pada tahun 1999 di SDN Kutisari 1 Surabaya, kemudianmelanjutkanstudinyake13 Surabaya hingga tahun 2002, penulis an jenjang studinya ke SMU pada tahun 2005 di6 Surabaya. Lulus dari SMA, penulis mengikuti hasa Inggris selama 1 tahun di LIA. Pada tahun gga 2009 menempuh program Diploma di Institut Sepuluh Nopember Surabaya Jurusan Teknik ogram Studi Computer Control. Pada tahun 2009 karang penulis melanjutkan studi di programlur Institut Teknologi Sepuluh Nopember diTeknik Elektro Program Studi Teknik SistemPenulis dapat dihubungi melalui email :@yahoo.co.id4. L. Tobing, Bonggas., Peralatan Tegangan Tinggi, Gram5. PT. P Draft Power Third6. Aslim Listrik Mene7. MahmTinggi2005.8. Badan/ Ligh9. HutauSurja10. L. Co Overv Lines"11. PT. P Data12. PT. PData13. Prikle Windo Trond14. Andre1996.

SLTPN melanjutk SMAN 1 kursus Ba2006 hin Teknologi elektro Pr hingga se Lintas Ja Jurusan Tenaga. dp_fariz