ISOLASI GARDU INDUK

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gardu induk merupakan suatu sistem Instalasi listrik yang terdiri dari beberapa perlengkapan peralatan listrik dan menjadi penghubung listrik dari jaringan transmisi ke jaringan distribusi perimer.

Diantara peralatan-peralatan tersebut diantara telah kita kenal seperti transformator, penggubah fasa, arrester dll. Maka dalam makalah ini kami berusaha untuk mengenalkan peralatan-peralatan listrik yang berada dalam suatu gardu induk (GI )

Didalm pembangunan dan pengoprasian G.I berbagai kendala akan kita dapati seperti ganguan-ganguan dari proses alam seperti petir dan pencemaran lingkungan. Untuk itu didalam G.I diperlukan isolasi dan peralatan-peralatan lainnya untuk mengatasi ganguan-ganguan yang dapat merusak peralatan pada G.I dan saluran transmisinya.

Di makalah ini kita akan mencoba untuk menerangkan alat-alta pengaman pada G.I tersebut diantaranya pengaman berupa isolasi, petanahan, arrester dan sela udara yang semuanya dapat berkoordinasi satu sama lain untuk memutus ganguan yang datang pada G.I maupun saluran transmisi sehingga tidak membahayakan atau merusak peralatn dari G.I tersebut.

1.2 Permasalahan

Berdasarkan latar belakang permasalahan di atas, dapat dirumuskan permasalahannya sebagai berikut:

a. Apasaja yang menyebabkan ganguan pada G.I dan saluran transmisinya !

b. Apa fungsi dari isolasi dan alat pengaman lainnya yang berada di G.I dan saluran transmisi !

c. Bagai mana mengatasi ganguan yang datang pada G.I !

1.3 Tujuan

Makalah ini bertujuan untuk mengetahui ganguan-ganguan yang terjadi pada G.I dan saluran transmisi. Bagai mana fungsi isolasi dan alat pengaman lainnya mengatasi ganguan tersebut.

1.4 Manfaat

Makalah ini diharapkan dapat bermanfaat secara teoritis dan peraktis. Secara teoritas, makalah ini diharapkan dapat membantu pembaca dalam memahami apa saja ganguan pada G.I dan bagai mana isolasi dan pengaman lainnya dapat mengatasinya.

Secara praktis, pemaparan dalam makalah ini diharapkan dapat memberikan kontribusi yang berguna bagi pembaca mengenai isolasi dan pengaman pada G.I tersebut.

BAB II

PEMBAHASAN

sambaran petir pada jaringan distribusi, baik sambaran langsung maupun sambaran tidak langsung dapat menyebabkan kerusakan pada jaringan distribusi, khususnya peralatan gardu. Pada dasarnya sambaran petir menyebabkan kenaikan tegangan pada jaringan sehingga timbul tegangan lebih berbentuk gelombang impuls yang merambat ke ujung-ujung jaringan, tegangan lebih akibat sambaran petir ini atau sering disebut surja petir dapat merusak isolasi pada peralatan gardu. Maka dari itu untuk mengetahui karakteristik petir akan dibahas mekanisme dari petir itu sendiri dan bagaimana cara pengamanannya, serta yang mempengaruhi dari besarnya kemungkinan sambaran petir terjadi seperti jenis tiang yang digunakan, hari guruh, dan tinggi penghantar dari permukaan tanah. Selain itu juga akan dibahas alat pelindung sistem tenaga listrik yang saat ini banyak digunakan seperti sela batang, kawat tanah dan arrester, serta mengetahui jenis-jenis arrester, karakteristik dari arrester, penempatan arrester, dan spesifikasi dari arrester yang biasa digunakan pada sistem jaringan distribusi

2.1 Kelasifikasi dan Besarnya Tegangan Abnormal

Meskipun tidak ada standar tertentu dari tegangan abnormal yang harus diperhitungkan dalam merencanakan G.I secara umum dapat diiktisarkan adanya gelombang petir, tegangan frekuensi rendah dan surja hubung.

2.1.1 Gelombang Sambaran Petir

Sambaran langsung yang mengenai ril dan peralatan gardu induk paling hebat diantaranya gelombang berjalan lainnya yang dating ke G.I yang menyebabkan tegangan lebih (overvoltage) sangat tinggi yang tidak mungkin dapat ditahan oleh isolasi yang ada. Mencegah hal ini adalah memperkuat perlindungan terhadap petir dengan kawat tanah (ground were) di atas G.I dan saluran transmisi di dekatnya

Sambaran induksi dapat terjadi bila awan petir (thunder cloud) di atas peralatan yang berisolasi. Tegangan induksi itu berubah-ubah tergantung dari keadaan, kebanyakan besarnya antara 100 – 200 kV, maka gelombang (wave front) lebih dari 10 μs. Karena itu sambungan induksi tidak begitu berbahaya bagi peralatan tegangan tinggi, meskipun ia merupakan ancaman bagi peralatan distribusi.

Sambaran dekat (nearby stroke) adalah gelombang berjalan yang dating ke G.I dari sambaran petir pada saluran transmisi pada titik yang jaraknya hannya beberapa kilometer dari G.I, harga puncak gelombang mencapai 120 sampai 130 % dari BIL dari peralatan G.I dan kecuraman muka gelombang mencapai 500 kV/ μs. Namun, karena ril G.I tegangan tinggi yang besar kapasitansi statiknya mencapai beberapa ribu atau puluhan ribu pF, maka kecuraman muka gelombang sering mengalami penurunan yang lumayan juga.

Jika perisaian (shielding) dari G.I dan saluran trasmisi cukup baik gelombang tegangan yang mungkin dating ke G.I atu adalah dari sambaran petir yang jauh yang berasal dari sambaran langsung pada saluran, dari sambaran induksi, dari sambaran dari lompatan baik (back flashover) dari tiang atau dari tengah gawang (span). Gelombang ini berjalan sepanjang saluran dengan kecepatan cahaya (300m/ μs) . selama merambat itu harga puncak dan kecuramannya mengalami penurunan yang cukup banyak oleh adanya peredaman (attenuation) dan distori karena korona peredaman oleh effek kulit (skin effek) pada penghantar. Makin pendek ekor gelombang, makin terasa peredaman itu ; ia berubah dengan cara yang rumit tergantung dari polaritas (lebih besar untuk polaritas positif), harga puncak, besarnya penghantar, adanya kawat tanah di atasnya, bentuk gelombang dan sebagainya. Oleh foust dan Menger dijabarkan rumus empiris berikut

e = e0/ (1+Ke0X)

dimana : e = harga puncak (kV) setelah merambat X km

e0 = tegangan surja asal (kV)

K = factor atenuasi (km-1 kV-1)

= 0,0001 untuk gelombang 20 μs

= 0,0002 gelombanh 5 μs

= 0,004 untuk gelombang terpotong (chopped)

Kecuraman gelombang berjalan dari sambaran petir yang jauh dianggap kira-kira 200 – 300 kV / μs.

2.1.2 Tegangan Abnormal dengan Frekuensi Rendah

Tegangan abnormal dengan frekuensi rendah ini bermacam-macam :

a. tegangan akibat effek Ferranti

b. tegangan yang terjadi akibat beban lepas (load rejection)

c. penguatan sendiri dari generator

d. kenaikan tegangan dari fasa yang sehat pada waktu ada gangguan 1-fasa ke tanah pada sistim

e. tegangan abnormal karena lepas sinkron

f. tegangan obnormal pada waktu hilang gangguan 1-fasa ketanah pada sistim dengan pembumian Petersen atau pada system dengan pembumian Petersen yang mempunyai saluran transmisi pada 1 tiang bersama-sama dengan system yang lain yang mengalami gangguan 1-fasa ke tanah

g. tegangan abnormal yang disebabkan oleh osilasi harmonis dari rangkaian yang terganggu atau karena kejenuhan inti transformator dan sebagainya.

Tegangan abnormal terjadi pada system tenaga listrik diperkirakan tidak sebesar surja petir dan surja hubung, sehingga perencanaan isolasi peralatan kebanyakan didasarkan pada kedua surja ini. Tegangan abnormal frekuewnsi rendah berlangsung lebih dari beberapah puluh milidetik, karena perkiraan nilai tegangan abnormal itu merupakan dasar utama dalam penentuan tegangan dasar (rated voltage) dari arrester. Tegangan dasar itu dipilih berdasarkan tegangan dari fasa yang sehat pada saat ada gangguan 1-fasa ke tanah, ditanbah dengan factor pengaman (margin) tewrtentu.

2.1.3 Surja Hubung

Mekanisme pokok dari terjadinya surja hubung adalah sebagai berikut :

a. peristiwa pukulan kembali (restriking phenomena) di dalam penurunan arus kapasitif dari saluran transmisi tanpa beban atau kapasitor tenaga

b. peristiwa terpotongnya arus pembangkitan pada transformator tenaga.

c. Penutupqn kembali dengan cepat (high-speed reclosing)

d. Penutupan atau gangguan

e. Penutupan yang tidak serentak pada saklar pemutus tenaga 3-fasa

Besarnya surja hubung ini, menurut haasil pengujian di lapangan dan analisa teoritis, sangat berubah dengan keadaan rangkaian dari sistemnya, cara pengetanahan titik netralnya, kemampuan pemutus bebannya dan sebagainya, besar surja ini dinyatakan oleh persamaan berikut :

Kft = √3/ 2 Emax/ E

Dimana Kft = factor tegangan lebih fasa ke tanah

Emax = tegangan maksimum sesudah operasi hubung (switching)

E = tegangan system fasa k`e fasa sebelum operasi huybung (swiching)

Faktyor ini sering juga diberinama per unit (p.u) surja hubung. Vriasi nilai factor ini dalam praktek cukup besar antara 1,2 sampai 4,0 p.u. biasanya harga yang dihitung dari alat pengenalan gejala peralatan (Transien Network Analyzer (TNA)) lebih tinggi dari harga pengujian sebenarnya

dilapangan. Hal ini disebabkan karena representase pada TNA terlalu pessimistis. Hal ini perlu diperhitungkan dalam perencanaan isolasi peralatan.

Tegangan lebih lebih surja hubung lebih rendah dari daya isolasi tersebut. karena itu tegangan lebih harus dikurangi bila tegangan system dinaikan. Untuk tegangan system maksimum 145, 145, 365, dan 765 kV tegangan lebih yang diperbolehkan adalah 4,5 ; 3,6 ; 3,0 dan 2,1 p.u. Faktor tegangan lebih yang bisa dipakai dalam perencanaan isolasi saluran tarnsmisi adalah 2,8 p.u

2.2 koordinasi isaolasi

tegangan lebih yang berasal dari dalam system jaringan mencapai beberapa kali tegangan system itu ke tanah, maka tidak ekonomis jika seluruh system itu diisolasikn terhadap tegangan setinggi itu. Untuk gelombang tegangan dari sambaran petir, tegangan itu tinggi sekali, sehingga hamper tidak mungkin mengisolasikan peralatan sistim terhadap tegangan tersebut, karena tidak mungkin mengisolasikan peralatan sistim terhadap tegangan tersebut. untuk pengamanan terhadap sambaran petir, dipakai kawat tanah dan tahanan tanah yang serendah mungkin. Selain itu, dipakai alat pengaman yang cocok (arrester) untuk gelombang yang merambat ke G.I

Ketika kita berusaha untuk memperkuat isolasi pada saluran maka akan terjadi penurunan kekuatan isolasi pada G.I, begitu sebaliknya, oleh sebab itu kita harus seimbang dan tapat dalam memasaang isolasi tersebut.

2.2.1 Banyaknya hari guruh

Dalam pembuatan G.I kita harus memperhatikan frekuensi terjadinya guruh dalam suatu tempat. Indonesia merupakan salah satu tempat dimana guruh sering terjadi. Maka dari itu sebelum membangun G.I dan salurannya kita harus menghitung rata-rata guruh setiap tahunnya untuk setiap tempat (IKL = isokeraunic level) untuk petunjuk frekuensi ganguan petir yang dikeluarkan oleh BMKG.

Maka ditempat-tempat yang memiliki guruh yang banyak membutuhkan bahan isolasi yang cukup untuk menahan jumlah guruh yang ada di daerah tersebut, baik untuk G.I maupun untuk saluran transmisinya. Arrester merupakan salah satu alat yang dapat menangulanggi gangguan yang terjadi akibat sambaran guruh.

2.2.2 Usaha Penanggulangan terhadap Sambaran Petir Langsung

Ganguan yang terjadi akibat sambaran petir langsung sangat lah berbahaya, walau sambaran ini sering terjadi, tetapi apabila terjadi maka pengaman arrester tidak mungkin dapat menahannya. Oleh sebab itu G.I dan saluran transmisi didekat G.I harus diberi perlindungan dengan mengadakan perlindungan yang cukup dengan kawat-tanah dan tahanan pengetanahan yang rendah.

2.2.3 Usaha Penangulangan Terhadap Gelombang Petir yang Datang dari Saluran

Penangulangan terhadap gelombang petir di G.I yang berasal dari saluran teransmisi yang berupa tegangan lebih dapat mengunakan arrester dan isolasi yang kuat terhadap tegangan implus, yang lebih kuat dari tingkatan pengaman arrester.

Pedoman-pedoman pemasanggan isolasi :

a. peralatan yang sama tegangan kerjanya dalam G.I harus mempunyai harga BIL yang sama. Tetapi melalui peruses atau percobaan terlebih dahulu karena peralatan yang berada di luar dapat dipengaruhi pemotongan udara dan keadaan tanah, meskipun harga BIL-nya sama

b. peralatan yang terletak di luar daerah arrester, misalnya Trafo tegangan yang dihubungkan dari sisi luar pemisah (disconnect switch) dari saluran transmisi dan kapasitas pengait (coupling capacitor) untuk telkomunikasi, harus mempunyai isolasi 120% BIL. Hal ini dilakukan karena peralatan terpisah dari arrester dan tetap tehubung pada saluran pada waktu pemisahan terbuka.

2.2.4 Jarak antara Arrester dan Alat yang Dilindungi

Pabila peralatan dan arrester terlalu jauh maka tegangan abnormal yang sampai pada terminal dari peralatan akan lebih tinggi dari pada tegangan perlepasan arrester. Hubungan antara tegangan terminal dari alat yang dilindungi dan jarak dari arrester, dengan memisalkan hannya ada satu saluran (paling kawat) dan gelombang yang dating berbentuk segitiga, adalah sebagai berikut :

et = ea + 2μx/v

dimana : et = tegangan terminal dari peralatan yang dilindungi (kV)

ea = tegangan peralatan dari arrester (kV)

μ = kecuraman muka gelombang dari gelombang yang dating (kV/μs)

v = kecepatan rambat gelombang yang dating (m)

x = jarak dari arrester kea lat yang dilindungi (m)

olehkarena itu jarak x harus sekecil mungkin supaya et tidak melebihi kekuatan isolasi alat. Sebagai contoh, untuk system 154 kV, jika dimisalkan μ = 300 kV/μs, et = BIL = 750 kV dan ea = 630 kV, maka x = 60 m. jika untuk gelombang petir yang dating dari jauh, x = 50 m adalah cukup, namun tidak demikian halnya dengan gelombang petir yang dekat menyambarnya, meskipun pada umumnya dipakai 500 kV/μs, tetapi kecuraman sampai 1000 kV/μs juga terjadi dalam keadaan istimawa menurut rekomendasi IEC (1958). Oleh karena itu x = 50 m atau lebih jauh lagi, dapat dianggap cukup aman meski dengan petir yang dekat sekali pun.

2.2.5 Peniadaan Arrester

Saluran transmisi yang banyak jumlahnya yang terhubung pada G.I selalu mempunyai efek menurunkan harga puncak dari gelombang implusyang dating dari saluran alat, setelah pantulan dan perambatan sekitar ril. Jika gelombang implus persegi dengan harga puncak E dan dari saluran mencapai ril yang tersambung pada N saluran maka harga puncak pad aril akan berkurang menjadi 2E/n. pada G.I yang demikian arrester dapat ditiadakan dan sebagai gantinya dipakai sela udara (air gap) pada tempat masuk saluran dengan memperhatikan peralatan yang penting dan frekuensi pada petir. Selanjutnya pada G.I dimana tersambung hannya saluran bawah tanah saja dan tegangan lebih yang bahaya (termasuk surja hubung) diharapkan tidak dalam bahaya hal arrester ditiadakan.

2.2.6 Perlindungan Terhadap Tegangan Pindah

Tegangan pindah (transfer voltage) adalah sejenis tegangan lebih yang dipindahkan dari lilitan tegangan rendah melalui kapasitasi elektrostatis dan kaitan (coupling) induksi antara kedua lilitan itu. Dan menghasilkan tegangan pindah elektrostastis yang biasanya terjadi pada lilitan transformator yang beda lilitannya cukup besar, dan cara mengatasi tegangan pindah ini dengan memparalelkan arrester dan capasitor,.

Tegangan pindah selanjutnya tegangan elektromagnetis, terjadi pada transformator yang memiliki lilitan hamper sama dan tingkat isolasinya sangat berbeda (misalnya trafo 154 kV Y/ 66 kv ∆) cara untuk mengatasinya dengan memperkuat isolasai antar fasa ke fasa pada lilitan tegangan rendah sesui dengan keperluan

2.2.7 Pelindungan Isolasi TErhadap Titik Netral

Transformator dengan titik netral yang tidak ditanahkan lebih bahaya ketika ada gangguan surja tegangan dari saluran tarnsmisi ke trafo (khususnya terjadi pada tiga fasa sekaligus). Titik netral pada transformator harus dilengkapi dengan arrester (atau sela udara) pada titik netralnya, dengan koordinasinya yang sesuai dengan tingkat isolasinya.

2.2.8 Koordinasi Isolasi untuk tegangan Lebih yang Lain dari Sambungan Petir

Dalam peninjauan koordinasi isoasi, yang ditinjau tidak hannya puncak dari tegangan implus, melainkan seluruh tegangan sebagai fungsi dari waktu, meliputi tegangan implus, surja hubung dan tegangan dengan frekuensi rendah.

Untuk tegangan system kurang dari 275 kV, tingkat isolasi dari peralatan G.I pada umumnya ditentukan oleh tegangan lebih sambaran petir. Surja hubung dan tegangan abnormal frekuwensi rendah (untuk system dari 33 kV) hamper selalu kurang berbahaya dibandingkan dengan sambaran petir. Tetapi bila saluran tarnsmisinya berada dalam tanah yang tidak mungkin disambar petir maka tegangan lebih dan surja hubung lebih diperhitungakan dan dapat mengurangi isolasi pada G.I tersebut.

Pada system teganagn 500 kV bahaya surja hubung menjadi lebih besar lagi dibandingkan penurunan BIL. Khususnya dalam perencanaan isolator dan jarak-jarak isolasi surja hubung kadang-

kadang memberikan persyaratan yang lebih tinggi dari pada surja petir. Jadi perlindungan terhadap surja hubung oleh arrester dan usaha penekanan tegangan surja hubung ini menjadi sangat penting.

2.2.9 Koordinasi Isolasi dengan Sela Udara

Sela udara (sela batang = rod gap) dipakai dalam koordinasi isolasi untuk keadaan-keadaan berikut :

a. sela udara digunakan pada G.I yang memiliki frekuensi petir tidak terlalu tinggi di suatu daerah atau banyaknya saluran selalu terhubung kepada ril, sela udara dpat dipakai alat pelindung mengatikan arrester.

b. Sela udara atu sela batang pada dipasang pada alat-alat yang tidak terlalu penting sehingga tidak dipasang arrester, maka sebaiknya dipasang sela batang pada alat itu. Bertujuan untuk membuat kekuatan isolasi antar kutub tetap lebih tinggi.

c. Sela udara digunakan untuk koordinasi antara kekuatan isolasi antar kutub dan isolasi terhadap tanah, dalam hal pegisolasian lebih dari isolator dan bushing.

d. Sela udara sebaiknya tidak dipasang pada bushing dari trafo, karena dapat mengganggu perbaikan karakteristik arrester.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemakaian sela udara :

1. karakteristik percikannya sangat berubah-ubah tergantung pada keadaan udara dan polaritas tegangan implus.

2. sela udara dapat memutuskan arus susulan dank arena itu tidak kembali normal dengan sendirinya.

3. karakteristik tegangan-waktu dari tegangan percikannya berbeda dari arrester dan dari alat yang dilindunggi ; tegangan percikannya naik dengan naiknya kecuraman muka gelombang.

4. percikan pada sela udara dapat menimbulkan tegangan osilasi peralatan yang mungkin dapat menyebabkan tegangan osilasi yang lebih tinggi pada alat lain.

2.2.10 Koordinasi Isolasi dalam Gardu Induk dalam Daerah yang Tercemar

Saluran udara yang terpasang pada daerah tercemar (contaminasi) isolatornya (daerah pantai) kadang-kadang memerlukan pengisolasian yang besar. Dalam hal ini tegangan lompatan balik (back flashover voltage) akan sangat meningkat, sehinga diperkirakan seperti gelombang petir yang menuju G.I. untuk itu isolator pada saluran transmisi dekat G.I harus dipasangdengan panjang sela udara yang sesuai. Dalam hal pengisolasian lebih dari isolator dan bushing dengan maksud vuntuk perlindungan tambahan terhadap pencemaran, koordinasi isolasi dengan sela udara harus dipertimbangkan (2.2.9)

2.2.11 Spesifikasi untuk Arrester

Pusat pembangkit listrik umumnya dihubungkan dengan saluran transmisi udara yang menyalurkan tenaga listrik ke pusat-pusat konsumsi tenaga listrik, yaitu gardu-gardu induk (GI), seperti telah dijelaskan pada artikel sebelumnya di sini dan sini. Sedangkan saluran transmisi udara ini rawan terhadap sambaran petir yang menghasilkan gelombang berjalan (surja tegangan) yang dapat masuk ke pusat pembangkit listrik. Oleh karena itu, dalam pusat listrik harus ada lightning arrester (penangkal petir) yang berfungsi menangkal gelombang berjalan dari petir yang akan masuk ke instalasi pusat pembangkit listrik. Gelombang berjalan juga dapat berasal dari pembukaan dan penutupan pemutus tenaga ataucircuit breaker (switching).

Pada sistem Tegangan Ekstra Tinggi (TET) yang besarnya di atas 350 kV, surja tegangan yang disebabkan oleh switching lebih besar dari pada surja petir. Saluran udara yang keluar dari pusat pembangkit listrik merupakan bagian instalasi pusat pembangkit listrik yang paling rawan sambaran petir dan karenanya harus diberi lightning arrester. Selain itu, lightning arrester harus berada di depan setiap transformator dan harus terletak sedekat mungkin dengan transformator. Hal ini perlu karena pada petir yang merupakan gelombang berjalan menuju ke transformator akan melihat transformator sebagai suatu ujung terbuka (karena transformator mempunyai isolasi terhadap bumi/tanah) sehingga gelombang pantulannya akan saling memperkuat dengan gelombang yang datang. Berarti transformator dapat mengalami tegangan surja dua kali besarnya tegangan gelombang surja yang datang. Untuk mencegah terjadinya hal ini, lightning arrester harus dipasang sedekat mungkin dengan transformator.

Lightning arrester bekerja pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi untuk membuang muatan listrik dari surja petir dan berhenti beroperasi pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi agar tidak terjadi arus pada tegangan operasi, dan perbandingan dua tegangan ini disebut rasio proteksi arrester.

Tingkat isolasi bahan arrester harus berada di bawah tingkat isolasi bahan transformator agar apabila sampai terjadi flashover, maka flashover diharapkan terjadi pada arrester dan tidak pada transformator.

Transformator merupakan bagian instalasi pusat listrik yang paling mahal dan rawan terhadap sambaran petir, selain itu jika sampai terjadi kerusakan transformator, maka daya dari pusat listrik tidak dapat sepenuhnya disalurkan dan biayanya mahal serta waktu untuk perbaikan relatif lama. Salah satu perkembangan dari lightning arrester adalah penggunaan oksida seng Zn02 sebagai bahan yang menjadi katup atau valve arrester. Dalam menentukan rating arus arrester, sebaiknya dipelajari statistik petir setempat. Misalnya apabila statistik menunjukkan distribusi probabilitas petir yang terbesar adalah petir 15 kilo Ampere (kA), maka rating arrester diambil 15 kilo Ampere. Gambar 1 akan menunjukkan konstruksi sebuah lightning arrester buatan Westinghouse yang menggunaka ncela hudara (airgap) dibagia natas

Gambar 1. Konstruksi sebuah lightning arrester buatan Westinghouse yang menggunakan celah udara (air gap) di bagian atas .

Arrester ini bisa dipasang pada bangunan gedung atau di dekat alat yang perlu dilindungi misalnya pada komputer. Alat yang dilindungi perlu tidak saja dilindungi terhadap sambaran petir secara langsung, tetapi juga terhadap sambaran tidak langsung yang menimbulkan induksi

Gambar 2. Lightning Arrester Tegangan Rendah Untuk Dipasang di Luar Gedung

Gambar 3. Lightning Arrester Tegangan Rendah Untuk Dipasang didalam Gedung

2.3 Kekuatan Isolasi Peralatan dan Ril

2.3.1 Kelas Isolasi dan Kekuatan Isolasi dari Peralatan

Untuk tingkat kekuatan isolasi peralatan tenaga listrik telah ditetapkan kelas isolasi dan tingkat dasar terhadap implus (BIL = Basic Impluse Insulation level) yang harus memenuhi setandar sesui yang tercantum pada tebel berikut :

Tegangan system normal (kV) Kelas Isolasi BIL (kV) Tegangan pengujian Implus (kV) Tegangan Pengujian Frekuensi Rendah (kV)

a b

3,3 3A

(3B) 45 45

(30) 16

(10)

6,6 6A

(6B) 60 60

(45) 22

(16)

11 10A

(10B) 90 90

(75) 28

22 20A

(20B) 150 150

(170) 50

33 30A

(30B) 200 200

(170) 70

66 60400 350 350 420 140

77 70 400 400 480 160

[80] [450] [450] [185]

110 100 550 550 660 230

[120] [650] [650] [780] [275]

154

187* 140 750 750 900 325

220* 170 900 900 1080 395

275* 200 1050 1050 1260 460

Table Kelasifikasi Peralatan dalam Gardu Induk

Catatan : “A” menunjukan kelas isolasi standar

• Nomor dalam [ ] menunjukan tingkat isolasi sub-standar

• Anaka-angka dalam kolom “a” diterapkan pada peralatan pada umumnya

• Angka-angka kolom “b” dipakai pada peralatan-peralatan khusus, a.1. kapasitor pengait power line carrier

• digunakan untuk isolasi yang dikurangfi pada system yang ditahan.

BIL dibuat dengan memperhatikan harga puncak gelombang petir, kemampuan pengaman dari berbagai alat pelindung serta pengalaman dan peraktek di dunia. Isolasi yang dipilih dalam table pada umumnya yang dipilih sesuai dengan tegangan nominal sistim yang dipilih, tetapi tidak harus selalu sama. Tingkat isplasi yang pertama untuk tingkat isolasi penuh (full0 dan yang terakhir masuk tingkat isolasi yang dikurang. Isolasi penuh dipakai untuk peraltn yang dihubungkan pada system dengan pembumian tidak efektif dan tingkat isolasi yang dikurangi (diturunkan0 untuk system dengan petanan yang efektif. Ini disebabkan karena kenikan tegngan pada fasa yang sehat untuk ganggan 1 fasa ke tanah pada system dengan pengetanahan efektif lebih rendah dibndingkan dengan keadaan pengetanaan tidak efektif. Sebagai perbandingan diberikan IEC tentang tingkat isolasi lihat table berikut :

Tegangan Maksimum untuk perencanaan peralatn um (kV) Tegangan pengujian (kV) Tegangan pengujian frekuensi rendah (kV)

Isolasi Penuh Isolasi dikurangi Isolasi penuh Isolasi dikurangi

100 450 380 185 150

123 550 450 230 185

145 650 550

450 275 230

185

170 750 660

550 325 275

230

245 1050 900

825

750 460 395

350

325

300 1175

1050

900 510

460

395

362 1300

1175

1050 570

510

460

420 1675

1550

1425

1300 740

680

630

570

525 1800

1675

1550

1425 790

740

680

630

Table Isolasi Seperti Direkomendasiakn oleh internasional electrotechnical commission

Tegangan ketahanan implus harus dapat ditahan oleh peralatn ; pengujiannya dilakukan dengan gelombang penuh dengan harga puncak dari gelombang standar (1 X 40 μs) seperti dispessifikan dalam table diatas untuk pengujian di pabrik. Untuk trafo tenaga dan trafo tegangan, disampinggujian implus gelombnag penuh, diuji pula dengan gelombang terpotong dengan harga puncak kira-kira 1,15 kalinya.

Rekomendasi IEC yang menyatakan bahwa untuk UHV tegangan ketanah dasar surja hubung bersama dengan (tindak sendiri) tegangan ketahanaan dasar surja petir menentukan tingkat isolasi. Tegangan ketahaan dasar adalah nilai yang diminta dari :

a. tegangan ketahanan yang konvesional untuk isolasi yang tidak dapat kembali normal (non-self restoring)

b. tegangan ketahanan statistis (kebolehjadian 90%) untuk isolasi yang dapat kembali norma (self restoring)

2.3.2 Kekuatan Isolasi Isolator

Mskipun tegangan ketahanan implus dari isolator umumnya ditentukan oleh bentuknya (terutama panjang efektifnya), tetapi ia jiga sangat dipengaruhi oleh jarak relative ke tanah dan kontribusi dalam dari bushingnya. Mengatasi kecemaran hannya dengan jarak bocor kadang-kadang menyebabkn isolator itu menjadi terlalu panjang dan mahal. Karena itu penentuan kekuatan isolasinya harua dilakuan dengan mempertimbngkan semua factor antara lain keadaan kecemaran ; pentingnya system ; kesukarn pekerjan pencucian isolator ketika pelayanan terhenti dan ekonomi yang berhubungan dengan penggunaan isolator yang tahan kecemaran (contaminasion proof) pencucian dalam keadaan bertegangan (hot line washing) ; pengunaan isolator tahan air (seperti campuran gemuk silikcon) ; instalasi pasangan dalam atau kombinasi dari hal-hal diatas.

2.3.3 Ruang Bebas Ril

Ruang bebas ril (bus spacing) dari G.I harus ditentukan kekuatan isolasinya terhadap tegangan lebih frekuensi rendah, surja hubung dan surja petir selalu tidak lebih rendah dari pada peralatn dalam gardu. Mka tidak mungkin terjadi lompatn sebelum peralatn mengalminya. Untuk memenuhi persyaratan ini perlu diperhatikan beberapa ketentuaan yang akan diperinci lebih lanjut.

Jarak isolasi minimum ke tanah adalah jarak minimum penghantar ke tahan atau ke isolator yang mempunyai potensial yang sama dengan tanah. Jarak minimum antar fasa adalah jarak minimum antara fasa-fasa atau isolator yang mempunyai potensial yang sama denagn fasa-fasa, jarak yang melebihi harga ini harus tetap ada dalam keadaan oprasi yang bagai manapun (keadaan udara apapun) serta ayunan penghantar yang disebabkan oleh angina atau arus hubung singkat dan sebagainya.

Berdasarkan rekomendasi dan pertimbangan jarak isolasi minimum ke tanah diberikan dalam table di bawah ini, bila dimisalakan bahwa 110 % dari panjang sela batang l0 untuk tegangan lompatan 50 % dari gelombang implus standar yang sesuai dengan BIL dianggap sebagai panjang sela batang untuk tegangan lompatan 0 %. Untuk memperhitungkan distribusi kuat medan listrik, keadaan udara dan sebagainya maka harga tersebut diperkalikan dengan factor kopensasi 1,09. dengan mengigat pengfalaman dan peraktek di dunia, maka 120 % dari panjang sela batang l0 X 1,09 dianggap sebagai jarak isolasi minimum seperti ditunjukan dalam table kolom 3.

Kelas isolator BIL Jarak isolasi minimum (cm) Jarak isolasi standar (cm)

Ke tanah Antar fasa Ke tanah Antar fasa

3

6

(10)

10

(20)

20

(30)

30

40

50

60

70

80

100

120

140

170

200 45

60

(75)

90

(125)

150

(170)

200

250

300

350

400

450

550

650

750

900

1050 7

9

12

14

20

25

28

35

45

55

65

76

88

108

130

150

180

210 9

12

15

18

25

32

35

44

56

69

81

95

110

135

160

190

225

265 25

25

30

40

50

85

100

140

190

260

330 50

50

60

75

95

150

170

230

300

400

500

Table ruang bebas riluntuk berbagai kelas isolasi

Meskipun harga puncak dari surja petir yang mengenai fasa berubah tergantung dari factor percabangan, factor kaitan induksi di fasa-fasa lain dan factor antenuasi di saluran, beda potensial 1,5 kali dianggap cukup.gelombnag berjalan yang berbeda peranbatannya dibagi atas 2 komponen : gelombang antar fasa dengan rangkaian kembali melalui saluran lain dan gelombang antara fasa ke tanah dengan rangkaian kembali melalui tanah. Gelombang yang melalui tanah akan mempunyai atenuasi relative lebih besar. Maka dengan memakai panjang sela batang pada tegangan lompat 50% sebagai dasar, jarak isolasi minimum antar fasa 150% kali panjang sela batang sesuai dengan BIL-nya. Hal ini dapat dilihat pada table di atas pada kolom 4

Ruang bebas standar adalah harga –harga standar dalam perencanaan ril dan ditentukan agar jarak isolasi itu selalu lebih besar dari jarak minimum dalam keadaan yang bagaimanapun, dengan memperhitungkan diameter penghantar, ayunan penghantar akibat anggin atau arus hubung singkat dan sebagainya. Untuk tegangan yang kurang dari 11 kV, jarak isolasi minimum itu sangat pendek ,karena itu harus diperhatikan pula gangguan dari burung dan binatang-binatang lain serta jarak keamanan (safety distance) seperlunya. Untuk keadaan dimana arus hubung singkat sangat besar dan untuk penghantar khusus, jarak isolasi itu harus diperhitingkan.

2.3.4 Kekuatan Isolasi Kabel Tenaga

Kekuatan isolasi dari table yang berisi minyak untuk tegangan lebih dari 66 kV, misalnya, dalam standar ditentukan sebagai berikut :

a. pengujian ketahanan tegangan implus harus dilakukan pada 110% dari BIL pada suhu yang sesuai dengan suhu maksimum yang diizinkan dan pada 120% untuk suhu normal.

b. Untuk pengujian ketahanan tegangan frekuensi rendah ada dua macam pengujian : pengujian ketahanan tegangan frekuensi rendah atas kebel di dalam hasperal (selama 10 menit) dan pengujian ketahanan frekuensi rendah untuk waktu yang lama (6 jam) atas sepotong contoh. Harga-harga tegangan penguji ditunjukan pada table berikut :

c.

Tegangan Nominal (kV)

Kelas Isolasi (normal)

Tegangan Pengujian haspen (kV)

Tegangan Pengujian Contoh (kV) 66

60

90

130 77

70

100

150 110

100

140

210 150

140

200

300 220

170

240

360 275

200

280

420

Table pengujian tegangan ketanahan frekuensi rendah untuk kabel tenaga berisi minyak

BAB III

PENUTUP

3.1 Simpulan

Berdasarkan hasil pembahasan dapat ditarik suatu simpulan bahwaisolasi dalam gardu induk bermacam-macam sesuai dengan fungsi masing-masing. Dimana isolasi pada G.I ini berfungsi untuk mengatasi gangguan yang ditimbulkan oleh alam sekitar. Gangguan itu seperti gelombang sambaran petir, hubung singkat satu fasa.

Dari gangguan-ganguan tersebut yang paling berbahaya untuk G.I adalah ganguan 1 fasa ke tanah. Untuk ganguan ini tidak cukup mengatasinya dengan isolasi pada G.I, tetapi yang lebih baik mengatasi ganguan ini dengan system pertanahan (grounding) karena grounding dapat memangkas kecuraman gelombang pada saat gangguan 1 fasa tersebut. namun tidak hannya grounding saja yang berperan dalam mengatasi ganguan ini tapi harus ada koordinasi antar isolasi seperti koordinasi peralatan-peralatan berikut ; cela udara, isolator, grounding dan arrester.

Tingkat isolasi di daerah yang tercemar dan tidak tercemar berbeda kekuatan isolasinya,. Daerah yang tercemar membutuhkan isolasi yang lebih kuat.

Sebelum pembangunan G.I sebaiknya kita menganalisis daerah yang akan di bangun G.I tersebut apakah berada di daerah dengan rata-rata guruh (petir) tinggi dalam satu tahun apa tidak karena di daerah yang rawan sambaran petir membutuhkan isolasi yang lebih juga.

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, A dan Kuwahara. ……. Teknik Tenaga Listrik,Jjilid III Gardu Induk. Jakarta : Erlangga, 2004

Dunia Listrik. 2009. lightning arrester. (Online), (http://google, diakses 30 September 2010 )

Elektro Indonesia. 2001. Transformator Daya dan Pengujiannya. (Online), (http://google, diakses 30 September 2010 )

Kamus Komputer dan Teknologi Informasi. 2004 Pengertian Transformator, (Online), (http://google, diakses 30 September 2010