## KINERJA  PENEMPATAN ARRESTER SEBAGAI PELINDUNG TEGANGAN LEBIH PETIR PADA GARDU INDUK BUNGARAN
Choirul Rizal 1 , Raden Ahmad Yani 2
1,2 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang e-mail : @gmail.com e-mail : ray@yahoo..com

## ABSTRAK
Pada  saat  kondisi  listris  mengalami  krisis,  maka  perlu  adanya  alternatif  untuk  mengatasi  hat tersebut.  Saat  ini  harga  BBM  yang  harganya  terus  meningkat  dan  semakin  berkurangnya  cadangan yang ada, maka timbul pemikiran penggunaan  BBM secara effisien dan efectif.
Untuk menjamin kontinuitas operasi serta menjaga kerusakan peralatan gardu induk,maka diperlukan sistem perlindungan dari sambaran petir yang mengakibatkan gangguan tegangan lebih.
Adapun  proteksi  yang  digunakan  salah  satunya  adalah  menggunakan  Arrester,  Arrester  digunakan sebagai pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap surya petir. Arrester membentuk jalan yang  muda  dilalui  oleh  arus  kilat  atau  petir,  sehingga  tidak  timbul  tegangan  lebih  yang  tinggi  pada peralatan.  Dimana  penentuan  peletakan  posisi  arrester  terhadap  peralatan  yang  dilindungi  sangatlah penting  untuk  keakuratan  sistem  perlindungan.  Sehingga  dalam  tulisan  ini  didapat  jarak  optimal arrester diposisi pada jarak 5 m, dimana jarak maksimal yang diperbolehkan berdasarkan perhitungan yang dilakukan  adalah 57 m.
Kata Kunci : Tegangan lebih, Aus lebih, Gangguan Tanah, Arrester, Gardu Induk

## 1. PENDAHULUAN
Dalam  operasi  penyaluran  tenaga  listrik  sering  mengalami  gangguan,  sehingga  kontinuitas pelayanan terganggu, oleh karena itulah perlu dibuat sistem proteksi yang anadal, Salah satu gangguan yang sering terjadi adalah sambaran petir, yang mana sambaran petir ini akan mengakibatkan kenaikan tegangan  sistem  sehingga  kan  merusak  peralatan,  untuk  cepat  mengisolir  gangguan  tersebut  perlu dipasang  suatu  peralatan  yaitu  berupa  arrester  yang  dapat  segera  mengisolir  arus  gangguan  tersebut dalam waktu yang cepat.
Yang  mana  arrester  merupakan  alat  pelindung  bagi  peralatan  sistem  tenaga  listrik  yang  bekerja membatasi  surya  tegangan  lebih  yang  datang  dan  mengalirkannya  ketanah.  Dimana  pada  keadaan normal arrester bekerja sebagai isolator (1,3,4).

## 2. Tinjauan Pustaka

## 2.1. Petir
Petir  adalah  suatu  peristiwa  alam  berupa  pelepasan  muatan  listrik  diudara  yang  dapat  terjadi antara  pusat-pusat  dalam  suatu  awan  dengan  tanah.  Pelepasan  antara  muatan-muatan  dan  pelepasan
muatan  antara awan  dengan  tanah  disebut  sambaran petir  ke  tanah.  Sambaran petir  yang  lebih  besar sering  terjadi  diwaktu  hari  sedang  hujan.  Karena  pergeseran  dengan  udara,  sekumpulan  awan  dapat memperoleh muatan listrik yang sangat kuat sehingga dapat menimbulkan sambaran petir yang besar dari awan yang lain yang muatannya berlawanan. Secara garis besar petir merupakan proses alam yang terjadi diatmosfer pada waktu hujan.
Gambar.2.1 Fenomena Petir

## 2.2. Mekanisme Terjadinya Petir
Pada  keadaan  tertentu,  dalam  lapisan  atmosfer  bumi  terdapat  gerakan  angin  keatas  membawa udara  lembab.  Makin  tinggi  dari  muka  bumi,  makin  rendah  tekanan  dan  suhunya.  Uap  air mengkondensasi menjadi titik air, dan membentuk awan.
Angin  keras  yang  meniup  keatas  membawa  awan  lebih  tinggi.  Pada  ketinggian  ±  5  km, membeku  menjadi  kristal  es  yang  turun  lagi  karena  adanya  gravitasi  bumi.  Karena  Tetesan  air mengalami pergeseran horizontal maupun vertikal, maka terjadilah pemisahan muatan listrik. Tetesan air yang bermuatan positif biasanya berada dibagian atas, dan yang bermuatan negatif dibagian bawah.
Denagna adanaya awan yang bermuatan akan timbul muatan induksi pada muka bumi, hingga timbul medan listrik. Mengingat dimensinya, bumi dianggap rata terhadap awan. Jadi awan dan bumi dapat dianggap sebagai kedua plat kondensator. Jika medan listrik yang terjadi melebihi mean tembus udara, maka akan terjadi pelepasan muatan. Pada saat itulah terjadi petir.
Kondisi  ketidak  mantapan  didalam  atmosfer,  dapat  saja  timbul  akibat  pemisahan  tidak  seperti diatas.  Misalnya  muatan  yang  terjadi  berpisah  kearah  horizontal,  yang  kemudian  menimbulkan pelepasan  muatan  antara  dua  awan.  Atau  pemisahan  muatan  vertikal  tersebut  terjadi  sebaliknya, sehingga arah discharge muatan atau petir juga terbalik (2,3,4 ).

## Gambar.2.2. Proses terjadinya petir

## 2.3. Penangkap Petir Atau Arrester
Sambaran  petir  pada  jaringan  hantaran  udara  merupakan  suntikan  muatan  listrik  yang  dapat menimbulkan  kenaikan  tegangan  pada  jaringan  tegangan  lebih  berbentuk  gelombang  impuls  dan merambat keujung-ujung jaringan seperti ditunjukkan pada gambar (2.3) dibawah ini.
Gambar.2.3. Sambaran Tegangan Surja  Petir
Jika tegangan  lebih surja petir  tiba disuatu gardu maka tegangan lebih tersebut akan  merusak isolasi  peralatan  di  gardu  induk.  Oleh  karena  itu  perlu  dibuat  alat  perlindungan  agar  tegangan  surja yang  tiba  digardu  induk  tidak  melebihi  kekuatan  isolasi  peralatan  gardu.  Pada  keadaan  normal pelindung bekerja sebagai isolator dan pada saat petir mengenai jaringan, maka perlindungan berubah menjadi konduktor untuk mengalirkan muatan surja petir ketanah.
Lighting  Arrester(LA)  disingkat  arrester  dan  merupakan  kunci  dalam  koordinasi  isolasi  suatu sistem tenaga listrik. Bila surja datang ke gardu induk arrester bekerja melepaskan muatan listrik serta mengurangu  tegangan  abnormal  yang  akan  mengenai  peralatan  dalam  gardu  induk.  Bila  terjadi tegangan lebih pada jaringan arrester akan bekerka dengan menalikan arus ketanah (1,3).
Adapun persyaratan yang harus dipenuhi oleh arrester adalah sebagai berikut:
a. Tegangan  percikan  (spark  over  voltage)  dan  tegangan  pelepasannya  (discharge  voltage)  dan tegangan  terminalnya  pada  waktu  pelepasan  harus  cukup  rendah.  Sehingga  dapat mengamankan isolasi peralatan.
b. Arrester  harus  mampu  memutuskan  arus  dinamik  dan  dapat  bekerja  terus  menerus  seperti semula.  Batas  dari  tegangan  sistem  dimana  memutuskan  arus  semula  ini  masih  mungkin disebut tegangan dasar dari arrester.

## Gambar.2.4.Lighting  Arrester Jenis Ekspulsi

## 3. Metodologi
Adapun  metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  merupakan  lagkah-langkah  yang  ditempuh sebagai  bahan  kajian  pada  bab  selanjutnya,  selain  disesuaikan  dengan  metode  penelitian  yang  akan digunakan,  cara-cara  pengumpulan  data  yang  harus  dipenuhi  tujuan  penelitian  yaitu  menganalisa penerapan teori penunjang sebagai pembuktian kebenarannya.
1. Studi  literatur  Melalui  pembahasan  dengan  literatur  yang  ada  yang  berkaitan  dengan  tema penelitian.
2. Studi Lapangan yaitu dengan mengumpulkan data-data yang diperlukan dalam proses  untuk penelitian,  dimana  metode  ini  yang  digunakan  pada  penelitian  yang  dilakukan,  dengan mengumpulkan  data,  lalu  mengklarifikasikannya,  mengolah  data  yang  didapat,  mendapatkan hasil yang diinginkan, lalu dianalisa dan terakhir dirumuskan untuk diambil kesimpulan.
Langkah-langkah perhitungan penentuan letak arrester:
Formulasi yang digunakan pada penelitian ini adalah :
-Tegangan dasar Arrester  , Er = α . β . Vm     ................................. (1-1)
Dimana :   α = Koefisien pembumian Β = Toleransi fluktuasi tegangan Vm = Tegangan maksimum sistem
- Arus pelepasan,  Ia = 2V – Va                      .................................. (1-2)
Z
Dimana : Ia = Arus pelepasan Arrester (KA)
V =  Tegangan  datang surya
Va = Tegangan terminal arrester
Z = Impedansi surja pada kawat transmisi ( Ohm )
Dengan
Z = 60 ln ( 2.h / r)                            ...................................(1-3)
Dimana :  h = Tinggi konduktor dari permukaan tanah
r = Jari –jari konduktor
Besarnya  harga  puncak  surja  petir  yang  memasuki  transformator  dibatasi  tegangan  flash  over  dan isolasi konduktor dan probabilitas tembus isolasi dengan harga V yaitu:
V = 1,2 x (tegangan flash over dari impuls isolator)
-Penentuan jarak arrester pada peralatan yang dilindungi, ditentukan persamaan:
Ep = Ea + 2. A. S                            ..................................(1-4)

## V
4. Hasil dan Pembahasan .
4.1. Data-data pada gardu induk  Bungaran.
Transformator : 70/20 KV Made in / Merk : Korea /UNINDO Year of Manufaktor : 1991 Frekuensi : 50 Hz Power : 15 MVA BIL of Winding : - HV : 650 KV - HVN : 95 KV
- LV : 125 KV - LVN : 60 KV Data Arrester Buatan : Swedia
Tahun : 2001 Rating Teganagn : 144 KV Arus Pelepasan Nominal  : 10 KV Tegangan Pelepasan : 460 KV Merk / Type : EMP / IMB 75 No Seri : K456 – 14/15/16
Perhitungan:
Tegangan  yang  digunakan  70  KV  sistem  tiga  fasa  diketanahkan  efectif,  tegangan  yang  digunakan sebesar  80  %  dari  tegangan  maksimum.  Besarnya  tegangan  dasar  ini  dipengaruhi  oleh  besarnya tegangan fasa ke tanah pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah. Maka tegangan maksimum  fasa ke fasa adalah  Vm = 70 KV dan  β = 110 sehingga  Et dapat dihitung :
Et = α . β . Vm
Et = 80 %. 110 % . 70 = 61,6 KV.
Perhitungan arus pelepasan Nominal Arrester
Dimana h = 6 m , r = 25 x 10 -3
Maka      Z =  60 ln ( 2. h / r)
=  60 ln (2. 6 / 25 . 10-3)
=  370  ohm
Isolator  yang  digunakan  isolator  rantai  dengan  tegangan  1185  KV  sebanyak  13  buah,  sehingga teganganya adalah:
V = 1,2 x 1185 KV
= 1422 KV
maka didapat arus pelepasan arrester adalah :
Ia = 2 V – Va Z
= 2 (1422) – 460
370
=  5,1 KA
Dengan demikian jarak arrester  pada sistem 70 KV dapat dihitung sebagai berikut:
Ep = Ea + 2. A. . S V 650 =  460 + 2. 500. S 300 S  =   57 m
Jika jarak yang akan dipasang sejauh 5 m maka:
Ep = Ea + 2. A. . S V
=  460 + 2. 500.(5) 300 = 476,67 KV
Jika  transformator  daya  70  KV  tegangan  maksimalnya  adalah  sebesar  650  KV  maka  selisih  yang didapat sebesar (     ) :
(     )  = 650 KV – 476,67 KV
=  173,33 KV

## 5. Penutup
Dari  hasil  pembahasan  maka  kesimpulan  yang  diperoleh  bahwa  dengan  mendapatkan  jarak maksimum  57  m,  maka  kita  dapat  meletakkan  posisi  arrester  pada  posisi  yang  diinginkan    dengan memperhitungkan berapa besar sesisih tegangan yang ada sehingga peralatan dapat terlindungi disini diambil  posisi aman 5 meter dengan selisih tegangan sebesar 173,33 KV, dan dengan arus pelepasan arrester  dari  perhitungan  sebesar  5,1  KA  maka  arrester  yang  dapat  digunakan  adalah  arrester  yang mempunyai arus pelepasan sebesar 10 KA  sesuai dengan standar IEC.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Hutauruk, TS, 1989 M E E, Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja, ITB, PT. Erlangga
2. Tobing Bonggas L, 2003, Peralatan Tegangan Tinggi, Jakarta, P.T. Gramedia Pustaka Utama.
3.  Diesendorf,  1974,  Insulation  Coordination  in  Hight  Voltage  Electric  Power  System, Butterworths, London.
4. Prof. D.V. Razevig, High Voltage Engineering, Khana Publisher Delhi.
5. IEEE Standard 80/1976,IEEEgUIDE FOR Safety in Substation Grounding, N.Y, 1976.
6.  M.  Titarenko,  I.  Naskov-Dukelsky,  Protective  Relaying  in  Electric  Power  Systems,  Foreign Language Publishing House, Moscow