sudjwbjdbw

Volume 9 No 2, Desember 2008

EVALUASI DAN ANALISIS PEMASANGAN ARRESTER PADA SALURANUDARA TEGANGAN MENENGAH (SUTM) 20 KV Di PT. PLN (Persero)

GABANG MATARAM

Evaluation and Examination of Arrester in Overhead DistributionSysfem ( 20 KW in PT. PLN (Persero) Cabang Mataram

M. Fauzi Zulkarnaen', Supriono"

ABSTRAK

Petir merupakan fenomena alam yang menjadi penyebab gangguan pada sisfem distribusiudara. Sepefti yang terjadi pada SUTM 20 kV di PT. PLN (Persero) Cabang Mataram, iumlahgangguan satu fasa ke tanah yang terdeteksi oleh Earth Fault Relay (EFR) sebanyak 105gangguan untuk periode november 2006 sampai oktober 2007. Gangguan ini dapatmengakibatkan pemutusan sementara maupun pemutusan permanen pada jaingan distribusiGuna meningkatkan performa jaringan distribusi maka perlu diadakan evaluasi dan mencarisoluslagar gangguan akibat sambaran petir dapat dikurangi.

tJntuk menyelesaikan permasalahan gangguan akibat sambaran petir, salah satu alternatifsolusinya adalah dengan memasang arrester dengan jarak yang ideal pada jaringan distribusi. Halini dimaksudkan untuk meningkatkan keandalan jaringan terhadap sambaran petir. Jarak ideaipemasangan arrester pada jaringan Saluran Udara Tegangan Menengah 20 kV area Mataramdengan tiang beton maupun tiang besi pada jarak 22 gawang. Dengan jarak pemasangan idealtersebut diperoleh peningkatan keadalan sebesar 4,421 % untuk iaringan dengan tiang beton dan4.417% untuk jaringan tiang besi. Hasil evalusi menunjukkan bahwa pemasangan arrester saat inipada SUTM 20 kV PT. PLN (Persero) Cabang mataram area mataram sudah baik.Kata Kunci : Sambaran Petir, SUTM, Jarak Pemasangan Arrester, Keandalan Jaringan.

ABSTRACT

The thunderstorm is natural phenomenon that causes faults at overhead distribution system.Example: total of single line to ground fault that detected by earth fault relay (EFR) are 105 faults inthe distribution of 20 kV PT. PLN (Persero) at Mataram District network sysfem at period November2006 to October 2007. The interruption causes momentary fault and permanent fault toward thedistribution network. To increase the distribution network performance lts necessary to evaluate thesystem and find the solution until fault that caused by thunderstorm stroke can reduced.

One off solution the problem as the effect of the thunderstorms strokes ls by installinglightning arresfers wiht certain distance in the distribution network. The aim of that installation is toincrease the network performance toward the thunderstorms strokes. Ihe tdeal distance of liglrlnirryarrester installatton at distribution of 20 kV PT. PLN (Persero) at Mataram District network utithconcrete pole and steel pole is 22 spans That method can increase the network performance 4,4217o for concrete pole and 4.417 % for steel pole. The result of evaluation is the installation of thelightning arrester in the distribution of 20 kV PT. PLN (Persero) at Mataram District network sysfemis good, that mean the installation of the lightning arresfers be under the ideal condition.

Keyword: thunderstorms sfrokes, overhead distribution line 20 kV, installation of the lightninga rreste r, nefuvork pe rform a n ce.

* M. Fauzi Zulkarnaen, Alumni Jurusan Teknik Elektro Fakuttas Teknik Universitas Mataram" Supriono, ST., MT., Pengajar pada Jurusan Teknik Elektro Universitas Mataram

Sanggahan dan diskusi tentang tulisan ini harus sudah diserahkan ke redaksi sebelum 30 Maret 2009

105

PENDAHULUANSaluran distribusi sebagai bagian dari

sistem penyaluran harus mempunyaikeandalan agar penyediaan tenaga listrikdapat terjaga. Untuk itu saluran distribusiharus dapat mengantisipasi faktor yang dapatmenyebabkan putusnya penyaluran listrikpada konsumen. Petir yang menyambarsaluran merupakan salah satu faktor yangdapat mengganggu kinerja saluran distribusidan sering terjadi, baik secara langsungmaupun secara induksi. Jumlah gangguanfasa ke tanah yang terdeteksi oleh Eafth FauftRelay (EFR) sebanyak 105 kali pada jaringandistribusi udara 20 l(V area Mataram yangmeliputi penyulang Gomong, Cemara,Erlangga, Mataram, Cakra Kota, DasanCermen, Pagesangan dan Pefumnasselamaperiode November 2006 sampaidengan Oktober 2007. Gangguan ini dapatmenyebabkan pemutusan sementara(momentary) maupun pemutusan permanent(permanent). Sambaran petir juga dapatmenimbulkan flashover pada isolator sehinggamempercepat kerusakan isolator. Dengandemikian, perlu dipasang alat pengaman yaituarrester untuk menghindari kerusakanperalatan akibat sambaran tersebut.

Untuk penghematan biaya pengadaanarrester maka perlu diadakan perhitunganuntuk menentukan jarak pemasangan arresteryang ideal yaitu korelasi terbaik antara jumlahgangguan yang terjadi dan jumlah pengadaanarester yang ekonomis.TINJAUAN PUSTAKA

Gangguan' akibat sambaran petir padasistem kelisfrikan mulai dari pembangkit,saluran udara (tegangan menengah,tegangan tinggi dan tegangan ekstra tinggi)serta gardu induk (Gt) di lnQclesia sangattinggi. Hal ini karena indonesia merupakannegara kontinen maritim yang terletak disabuk khatulistiwa dengan aktivitas petir yangtinggi.

Gangguan tersebut akan terbaca olehsistem relay dan memerintahkan circuitbreaker atau recloser untuk membukamenutup jaringan. Menurut Zoro dan Merfiadhi(2005) ada kalanya gangguan akibatsambaran petir tersebut menjadi temporerakibat adanya shortcircuit pada jaringan. Hal


ini mungkin terjadi, bila tegangan lebih akibatsambaran petir tadi menyebabkan tembuspada isolator yang sudah tua, peralatan padajaringan yang mengalami kondisi serupa(trafo, arrester) atau jaringan menjadi putus,atau hal lain yang merupakan rentetankejadian seperti penuaan atau pengotoranpada isolator sehingga rentan terhadaptegangan lebih petir.

Darmawan (2003) menyatakan bahwauntuk menentukan letak ideal pemasanganarrester yaitu dengan mencari nilai keandalansistem mencapai nilai kesatabilan dan mencarititik potong kurva jumlah gangguan dan kurvapengadaan arrester pada kondisi tersebut.

Piantini (2006) menyatakan arresterefektif digunakan untuk melindungi salurandistribusi udara meski tidak dltempatkan disetiap tiang. Dalam penelitiannya iniditempatkan arrester pada jarak yang tidakberaturan yaitu antara 300

- 600 meter,

artinya arrester ditempatkan antara 6 -

12gawang.

Mengacu kepada penelitian yangtelah dilakukan oleh peneliti-penelitisebelumnya dengan kondisi daerah dan kasusyang berbeda pula. Gangguan akibatsambaran petir pada jaringan distribusimerupakan suatu hal yang menarik untukdibahas serta perlindungan jaringan darisambaran petir dengan pemasangan arresteryang ideal di PT. PLN (persero) CabangMataram.

METODE PENELITIANPenelitian ini dikonsentrasikan pada

analisa penentuan lokasi pemasangananester ideal dengan didasarkan padaperhitungan jumlah gangguan per 100 km pertahun sebagai akibat sambaran petir danpertimbangan ekonomis. Penentuan lokasi

---pEnrusangfar--Errester ideal dimaksudkanuntuk mengurangi jumlah gangguan yangterjadi dengan biaya pengadaan arrester yangekonomis pada jaringan Saluran UdaraTegangan Menengah (SUTM) area Mataram.

Datadata yang digunakan padapenelitian ini berasal dari PT. pLN dan dariBadan Meteorologi dan Geofisika Mataram.Data jumlah gangguan beberapa penyulang diPT. PLN (Persero) Cabang Mataram periodeNovember 2006 - Oktober 2007 (tampiran 1)yang dipergunakan hanya gangguan yang


terekam pada relay Earth Fault (EF). Jumlahgangguan yang terekam pada relay OverCunent (OC) tidak dipergunakan, karena petirumumnya mengakibatkan relay EF menjaditrip, sedangkan relay OC tidak terganggu.Data Pemasangan Arrester (tabel 1) pada

saluran distribusi diambil dari hasil surveyyang dilakukan oleh penulis. DataTunderstrom Day kota Mataram tahun20A612007 diperoleh dari BMG Selaparangsebanyak 165 hari guruh.

Tabel 1. Keberadaan arrester beberapa penyulang di daerah Mataram

Jml Jarak Jarak JmlPaniano Gardu Tianq Gardu Anester Tambahaq Total

Arrester

Rata-rata Arresterpenvulang (km) (unit) (meter) fl-iang) (unit) (unit) (unit)1 Mataram 11899 21 50 11636 69

3E10304.9 183686.4 8

11

915

5424814 Perumnas 20281 27 50 15

5 Cemara 't5493 26 50 78 21 996 Paqesanoan 21721 22 50 8766 217 Cakra Kota 16920 31 11 96938 Dsn Cermen 10175 18 11 u 57

JUMLAH 1 1 0480(Sumber. Hasil Survei laPanganHASIL DAN PEMBAHASANPerhitungan jumlah gangguan pada jaringanmeliputi perhitungan jumlah gangguan akibatsambaran langsung dan sambaran induksiyang diakumulasikan menjadi gangguan total.Perhitungan ini diasumsikan memiliki satuangangguan yang terjadi pada radius 100 km pertahun.

Ketahanan jaringan terhadap sambaranpetir dipengaruhi oleh ketahanan isolasisaluran (TID) Sedangkan TID salurandipengaruhi oleh I/D isolator dan jenis tiang,

513

sehingga dalam perhitungan inidibagi menjadidua bagian yaitu gangguan pada jaringanyang menggunakan tiang beton dan besi.Dimana tiang beton memiliki penambahankemampuan isolasi yang tergantung padatebal beton, sedang pada tiang besi tidakmemiliki penambahan kemampuan isolasi.

Hasil perhitungan jumlah gangguanpada tiang beton dan tiang besi yang terjadijika letak dan jumlah arresster terpasang padakondisieksisting diperlihatkan pada tabel 2.

Tabel 2. Jumlah gangguan hasil perhitungan kondisi eksisting

Tiang Beton

Sambaran Langsung Sambaran lnduksiPenyulang

MNrNr-Ppt Po NFt No=Nf+^ri(sambaran) (gangguan) (sambaran) (gangguan) (gangguan)

Mataram 0.8506 0.43 14.25 5.210 0.5096 11.05 4.753 10Gomong o.8477 0.43 12.34 4.497 0.5095 9.57 4.115Erlangga o.8124 0.43 4.41 1.542 0.4956 3.33 1.432Perumnas 0.8643 0.43 24.28 9.024 0.5160 19.08 178.203Cemara 0.8391 0.43 6.692 0.5061 14.29 6.146 13

Paqesanqan 0.8754 0.43 26.00 9.789 0.52c4 20.60 8.860 19

107

Volume I No 2, Desember 2008

Cakra kota 0.8500 0.43 20.26 7.404 0.5104 15.74 6.769Dsn Cermen 0.8511 0.43 12.18 4.458 0.5108 9.47 4.O74

Tlang BeslMataram 0.8662 0.43 14.25 5.306 0.6049 18.52 7.962 13Gomong 0.8650 0.43 12.34 4.588 0.6048 16.03 6.893 11Erlangga 0.8289 0.43 4.41 1.573 0.s868 5.56 2.392Perumnas 0.8819 0.43 24.28 9_207 0.6132 31.99 13.755 23Cemara 0.8561 0.43 't8.55 6.828 0.6004 23.92 10.288 17

Pagesangan 0.8933 0.43 26.00 9.988 0.6189 34.58 14.868 25Cakra kota 0.8673 0.43 20.26 7.554 0.60s9 26.37 11.339 19

Dsn Cermen 0.8684 0.43 12.18 4.549 0.6065 15.87 6.825 11Jumlah gangguan yang terekam pada

relay EF (Lampiran 1) untuk penyulangmataram 24 sedangkan jumlah gangguanpenyulang Mataram hasil perhitungan (tabel 2)yaitu pada tiang beton 10 dan tiang besi 13,jumlah seluruhnya 23. Berdasarkan hasiltersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa hasilperhitungan memiliki keakuratan yang tinggi.Tabel 2 memperlihatkan bahwa gangguanpada tiang besi lebih besar daripadagangguan pada tiang beton, selain itu jugapada tiang besi gangguan sambaran induksilebih tinggi daripada gangguan akibatsambaran langsung. Sambaran induksi padakawat fase tidak dapat dikurangi tetapisambaran langsung pada kawat fase dapatdicegah dengan pemasangan kawat tanah

pada SUTM. Sehingga penambahan kawattanah pada tiang beton dapat mengurangigangguan akibat petir lebih dari 50 o/o.Pengaruh Luas permukaan penghantar MACterhadap gangguan akibat petir tidakdipengaruhi (sedikit sekali bahkan diabaikan)oleh untuk penghantar AAAC denganberlcagai besar nilai luas penampang tidakterlalu berpengaruh, hanya berpengaruhsedikit terhadap nilai probabilitas flashoverpada isolator.Letak dan jumlah anester yang ideal.

Hasil perhitungan jumlah gangguanyang terjadi jika arresster terpasang padakondisi ideal, yaitu arrester dipasang padajarak22 tiang diperlihatkan pada tabel 3.

Tabel 3. Jumlah gangguan tiap penyulang dengan arrester yang ideal

PenyulangNo=A/f+

NiNrNFtPnNtNrPrt(sambaran) (gangguan) (sambaran) (gangguan) (gangguan)

Mataram 0.8965 0.43 14.25 5.491 0.5281 11.45 4.925 10Gomong 0.8965 0.43 12.U 4.755 0.5281 9.92 4.265Erlangga 0.8965 0.43 4.41 1.701 0.5281 3.55 1.526Perumnas 0.8965 0.43 24.28 9.3s9 0.5281 19.52 8.395 18Cemara 0.8965 0.43 18.55 7.1 50 0.5281 14.91 6.413

Pagesangan 0.8965 0.43 26.00 10.024 0.5281 20.91 8.991 19Cakra kota 0.8965 0.43 20.26 7.808 0.5281 16.29 7.OO4 15

Dsn Cermen 0.8965 0.43 12.18 4.696 0.5281 9.79 4.212Tiang Besi

Mataram 0.9't33 0.43 14.25 5.594 0.6288 18.39 7.907 14Gomong 0.9133 0.43 12.34 4.U5 0.6288 15.92 6.U7 12Erlangga 0.9133 0.43 4.41 1.733 0.6288 5.70 2.450

108


Perumnas 0.9133 0.43 24.28 9.535 0.6288 31.34 13.476 23Cemara 0.9133 0.43 18.55 7.284 0.6288 23.94 10.295 18

Pagesangan 0.9133 0.43 26.00 10.212 0,6288 33.57 14.433 25Cakra kota 0.9133 0.43 20.26 7.955 0.6288 26.15 11.243 19

Dsn Cermen 0.9133 0.43 12.18 4.784 0.6288 15.72 6.761 12(Sumber : Hasil perhitungan)

Berdasarkan tabel 2 dan tabel 3 dapatdilihat bahwa nilai probabilitas flashover danprobabilitas induksi arus pada isolator padakondisi eksisting lebih rendah dari nilaiprobabilitas flashover dan probabilitas induksiarus pada isolator pada kondisi pemasanganarrester ideal, sehingga mengakibatkanjumlah gangguan akibat sambaran petir padakondisi eksisting lebih rendah dari padakondisi ideal. Oleh karena itu, dapat dikatakanpemasangan arrester yang sekarang sudahbaik karena telah melebihi nilai ideal.

Metode yang digunakan untukpenentuan jarak ideal pemasangan arrester

dengan menentukan keandalan mencapai nilaikestabilan. Dalam metode ini terlebih dahulumemperhitungkan jumlah gangguan sambaranpetir dengan berbagai jarak pemasanganarrester kemudian mencari keandalan jaringandan menentukan jarak ideal pemasanganarrester pada range nilai keandalan stabil(perubahannya tidak terlalu signifikan). Nilaikeandalan jaringan untuk berbagai jarakpemasangan arrster jika diterapkan padajaringan SUTM 20 kV di PT. PLN (Persero)Cabang Mataram adalah sebagai berikut:

Tabel 3. Jumlah gangguan dan keandalan

Tiang Beton Tiang BesiAnester Gangguan Keandalan (%) Gangguan Keandalan (%)

16 82.883 97.'16547 48.635 48.58261 32.424 82 32.388

69 24.318 92 24.29173 19.4il 97 19.43376 16.212 101 16.194

13.896 1U 13.88112.159 106 12.146

81 10.808 108 10.796

9.727 109 9.716

8.843 110 8.8338.1 06 111 8.097

84 7.482 112 7.4746.948 113 6.9406.485 113 6.4786.079 114 6.0735.722 114 5.716

86 5.404 114 5.39886 5.120 115 5.114

8210

8311

8412'13

14

15'16

8617

18

19

Volume 9 No 2, Desember 2(E8

4.864 115 4.8581't521

116

4.6324.421 116 4.417

4.053 116

Berdasarkan tabel 3, diperlihatkan bahwakeadalan jaringan menacapai kestabilan padapemasangan arrester antara 20

- 24 gawang,

sehingga dapat dikatakan bahwa jarak idealpemasangan arrester adalah antara 20

- 24

Berdasarkan kurva gambar 1,diperlihatkan bahwa titik potong kedua buahkurva berada pada iarak22 gawang, sehinggadapat dikatakan bahwa jarak idealpemasangan arrester berada pada jarak 22gawang baik untuk tiang beton maupun tiangbesi. Dengan pemasangan anester pada jarak

gawang. Namun untuk menentukan titik palingideal adalah dengan mencari titik potongantara kurva jumlah gangguan dan kurvajumlah pengadaan arrester. Hal ini dapatdiperlihatkan pada kurva gambar 1.

Jarak ideal pemasangan arrestertiang besl116.20

1 16.00

1 15.80

115.60

115.40

115.20

1 15.00

I 14.8021nZ3

Jarak a[esler (gawang]

Gambar 1. Kurva penentuan jarak ideal arrester (a) Tiang Beton, (b) Tiang Besi.(Sumber : Hasil Perhitungan)

3403so320 E310 ;o300 tzso EG280 -c6270 E260 .:.2il

csb6o.tDq^E5c6-:CDQ.E.cSE6-EEa

22 gawang akan meningkatkan keandalan4,421 o/o untuk tiang beton dan 4,417 o/o untuktiang besi. Metode tersebut tidakmembutuhkan pengadaan anester yangbanyak sehingga dapat kiranya diterapkanpada jaringan SUTM 20 kV di PT. PLN(Persero) Cabang Mataram.

87.40

87.20c5 P 87.00$t geo.ao.3E E m.oo6.S E 86.401 86.20

86.00

Jarak ideal pemasangan arrester tiang beton

?o21 2.n 5Jurnl6h gEngguamJa ra k arrester (gawang)

-.-jurnlah anester

340330320 5310 E3oo EE2e0 f;gzeo Ezto 4260250

.-.l.Jumlah gangguan

..+-iumlah arester

110

Volume 9 No 2, DesembEr 2008

KESIMPULAN1. Jarak ideal pemasangan arrester pada

SUTM 20 kV area Mataram secara teknisuntuk jaringan tiang beton dan tiang besipada jarak 22 gawang. Berarti bahwaarrester sebaiknya dipasang padajaringan tiang beton maupun tiang besikurang lebih pada jarak 1100 meter.2. Hasil evaluasi menunjukkan jumlahgangguan yang terjadi pada kondisieksisting pemasangan arrester lebihrendah pada sejumlah penyulangdaripada pemasangan arrester yang idealsehingga dapat dikatakan pemasnganarrester pada sejumlah penyulang areamataram sudah baik.

DAFTAR PUSTAKAIEC Publication 71-1. 1993. lnsulation

Coordination Part l. Geneve : lnternationalElectrotechnical Commission.

IEEE. Std.C62.22-1991. IEEE GuideFor The Application Of Metal Oxide ArresterFor Altemating Cunenf Sysfem. New York :IEEE, lnc.

Short, Tom. 1999. Application Of TheIEEE Guide For lmproving The LightningAnester Pertormance Ot Electic PowerOverhead Distribution trne (Sfd. 1410-1997).

IEEE/EPS TransmissionConference and Exposition.

Tobing, L. Bogas.Tegangan Tinggi. JakartaPustaka Utama.

and Distribution2003. Peralatan: PT. Gramedia

Yulianto, Darmawan. 2003. AnalrsrsPemasangan Arrester Untuk MeningkatkanKeandalan Jaringan Distibusi Udara 20 kVTerhadap Sambaran Petir. Jurusan teknikelektro, Fakultas Teknik Universitas brawijaya

Weddy, B.M. and Cory, B.J. 1998.Electric Power Sysfems. New York.

Wood, A.G. 1991. Electrical Transientln Power Sysfem. New York : ResselearPolytechnic lnstitute Electric PowerEng ineering Department Troy.

Zoto, R. 1987. Proteksi SysfemTenaga Bagian I. Bandung : lTB.

Zoro R dan Mefiarhdi R., 2002.Evaluasi gangguan akibat sambaran petirpada jaingan dan gardu induk menggunakandata petir, Jurusan Teknik Elektro, lnstitutTeknologi Bandung

Zoro R dan Saodah S., 2005.Peningkatan ketahanan SUTM 20 kV terhadapsambaran petir di PLN (Persero) DistribusiJawa Barat dan Banten

- APJ Bogor., Jurusan

Teknik Elektro, lnstitut Teknologi Bandung.


Lampiran ITabe! L.l. Jumlah.-gangguan-b-eber_apa-penyulang dl PT. PLN (persero) cabang Mataramperlode November 2006 - Oktober 2OO7 -

PENYULANG /KOPEL

CEMARA

GOMONG

PERUMNAS

PAGESANGAN

CAKRA KOTA

MATARAM

BERTAIS.7.t

105

112

sudjwbjdbw

Documents