Transcript
PENGARUH IMPEDANSI PEMBUMIAN MENARA TRANSMISI TERHADAP DISTRIBUSI TEGANGAN SURJA PADA TIAP MENARA TRANSMISI Renha L. Daalok (1, Ir. Syahrawardi ( Konsenrasi Teknik Energi Lisrik, Deparemen Teknik Elekro Fakulas Teknik Universias Sumaera Uara (USU Jl. Almamaer, Kampus USU Medan 155 INDONESIA Asrak Peir yang menerpa kawa anah saluran ransmisi menimulkan egangan leih surja erupa gelomang erjalan yang merama dari iik samaran menuju menara ransmisi erikunya, selanjunya akan merama sampai ke pemumian menara erseu. Adanya peredaan impedansi surja pemumian menara dengan impedansi surja menara menyeakan gelomang ini akan dipanulkan kemali ke puncak menara. Kemudian dari puncak menara gelomang egangan surja dipanulkan lagi ke pemumian menara. Dengan demikian akan erjadi panulan erulang di pemumian dan puncak menara. Panulan-panulan gelomang ini akan memua egangan pada isolaor menara naik. Dalam ulisan ini akan dielii agaimana pengaruh impedansi pemumian erhadap disriusi egangan surja peir pada iap menara ransmisi. Unuk meliha hal ini diadakan sudi kasus pada Menara No. 7 s/d Menara No. 8 milik PT PLN Transmisi 15 kv Tii Kuning Berasagi. Diperoleh ahwa semakin kecil impedansi pemumian maka egangan isolaor semakin kecil. Kaa Kunci: Impedansi pemumian, Tegangan Isolaor 1. Pendahuluan Pada sisem ransmisi diperlukan adanya menara-menara ransmisi unuk menyalurkan daya dari suau empa ke empa lain. Menaramenara ransmisi ini erdapa di sepanjang saluran yang panjangnya isa sampai rausan kilomeer. Pada umumnya menara ransmisi leih inggi daripada ojek yang di sekiarnya, sehingga jika erjadi samaran peir, ojek yang akan disamar adalah kawa anah pada menara ransmisi. Pada kaki menara ransmisi erhuung kawa anah yang digunakan seagai pemumian. Sedangkan pada pemumian kaki menara ransmisi erdapa resisansi, indukansi, dan kapasiansi. Jika erjadi samaran peir pada kawa anah ransmisi, maka seagian arus peir akan disalurkan melalui menara erseu ke umi, seagian lagi dieruskan ke menara selanjunya.. Impedansi Surja Menara Dan Kawa Tanah Perhiungan impedansi surja kawa anah diedakan dalam dua keadaan, yaiu keadaan ila idak ada korona dan yang kedua ila erjadi korona. Unuk SUTT iasanya digunakan rumus-rumus anpa korona sedang inik SUTET dan SUTUT selalu dianggap erjadi korona. 1. Bila idak erjadi korona, maka impedansi Zg di hiung dengan persamaan (1,: Z g = 6 ln unuk sau kawa anah (1 Z g = 6 ln unuk dua kawa anah (. Bila erjadi korona, maka impedansi Zg di hiung dengan persamaan (,4: Z g = 6 unuk sau kawa anah ( Z g = unuk dua kawa anah (4 Z 11 = impedansi surja sendiri dari sau kawa anah Z 1 = impedansi surja ersama anara dua kawa anah = 6 ln ( 11 /a 1 r = radius amplop korona dari kawa anah (meer R = radius kawa anpa korona (meer -8- DTE FT USU VOL. 1 NO. /Mare1 h = inggi kawa anah pada menara unuk SUTET, SUTUT, dan inggi raa-raa kawa anah unuk SUTT. Menghiung Impedansi Surja Menara Menuru Sargen dan Daveniza, impedansi surja menara dihiung erdasarkan penampang menara ransmisi seperi erliha pada Gamar 1[1]. seagai indukansi dan kapasiansi. Tahanan murni leih anyak diseakan karena adanya sifa resisivias anah dimana sisem penanahan erseu dianam. Indukansi leih dipengaruhi oleh panjang kondukor yang dianam dan sifa permeailias anah. Seperi halnya sifa indukansi yang lain, maka makin panjang kondukor yang dianam maka makin esar indukansi sisem pemumianya. Komponen kapasior dari sisem pemumian dapa dierangkan dari kondukor yang saa ini diinjeksi arus erari kondukor erseu eregangan. Beda egangan anara kondukor dengan iik nol referensi menyeakan sifa kapasiansi dari sisem erseu dengan media anah yang mempunyai permiivias ε. Dengan demikian impedansi pemumian dapa diua rangkaian ekivalennya seperi Gamar. (a Jenis A ( Jenis B (c Jenis C Gamar 1 Penampang menara ransmisi Unuk Menara jenis A esar impedansi oalnya adalah (5: h r Z ln (5 r Unuk Menara jenis B esar impedansi oalnya adalah (6,7,8: h r Z s 6ln 9 6 (6 r h h Z m 6ln 9 6 (7 h Z 1 Z s Z m (8 Zs = Impedansi dengan keealan menara Zm = Impedansi dengan jarak anar kaki menara Z = Impedansi oal menara r = Jarak kawa anar menara Unuk Menara jenis C esar impedansi oalnya adalah (9: h Z ln 1 (9 r Impedansi Surja Elekroda Pemumian Impedansi surja pemumian didefenisikan seagai esarnya egangan surja/impuls diagi dengan arus impuls peir. Impedansi penanahan idak ersifa seagai ahanan murni eapi juga erperilaku Gamar Rangkaian ekivalen impedansi surja pemumian sau elekroda aang Permiivias anah harganya ermacammacam erganung pada komposisi anah dengan fakor-fakor yang mempengaruhi permiivias anah anara lain kandungan garam mineral, kandungan air, esar uiran anah, dan suhu anah. Pengelompokan ahanan jenis anah dari eragai jenis anah pada kedalaman erenu erganung pada eerapa hal anara lain pengaruh emperaur, pengaruh kelemaan, pengaruh kandungan kimia dan seagainya.. Disriusi Tegangan Surja Peir Pada Tiap Menara Transmisi Langkah-langkah perhiungan egangan isolaor menara adalah seagai eriku[8]: 1. Menghiung impedansi surja kawa anah.. Menghiung koefisien erusan a pada puncak menara unuk gelomang yang daang dari dasar menara. Koefisien erusan a dihiung dengan persamaan (1: Z g a (1 Z Z g -84- DTE FT USU VOL. 1 NO. /Mare1. Menghiung koefisien panulan pada puncak menara unuk gelomang yang daang dari dasar menara. Koefisien panulan dapa di hiung dengan rumus (11: a 1 (11 4. Menghiung egangan puncak pada menara. Tegangan pada puncak menara dapa di hiung dengan rumus (1: e Z I nkv (1 I n = arus surja peir yang menerpa menara ke n (ka. 5. Menenukan ahanan kaki menara 6. Menghiung koefisien panulan d pada dasar menara unuk gelomang yang daang dari puncak menara. Koefisien panulan d di hiung dengan rumus (1: R Z d (1 R Z R = Tahanan Kaki Menara Z = Impedansi Surja Menara Diagram angga pada menara dapa diliha pada Gamar [9]. Dimana : a = waku yang diuuhkan gelomang dari puncak menara unuk sampai ke isolaor menara aaupun sealiknya = waku yang diuuhkan gelomang dari isolaor unuk sampai ke kaki menara aaupun sealiknya p = panjang gelomang surja Tegangan isolaor menara di hiung erdasarkan Persamaan (14 yang diperoleh dari diagram angga Gamar. Vi= + d d + + d d d d d -a( -( + -a(4 d -a(1 -(1 -a( -a(6 -a(5 -a(7 -a(8 -a(9 -(-( -(4 -(5 -(6 -(7 -(8 -(9 -( -... (14 Karena nilai iasanya cukup kecil, maka suku-suku yang mengandung dan leih inggi dapa diaaikan. Sehingga Persamaan (14 menjadi persamaan (15: Vi= d d d d -a( -( + d -a(1 -(1 -a( -a(4 -a(5 -a(6 -( -( -(4 -(6 -(5 -( - (15 Gamar Diagram angga unuk menghiung egangan isolaor menara -85- DTE FT USU VOL. 1 NO. /Mare1 4. Pengaruh Impedansi Pemumian Menara Transmisi Terhadap Disriusi Tegangan Surja Peir Pada Tiap Menara Transmisi Salah sau cara memperkecil impedansi surja pemumian adalah dengan memperpanjang aang elekroda pemumian aau menamah jarak pemisah anar elekroda pemumian aau memperkecil permiivias anah. Dengan semakin kecilnya impedansi menara maka egangan isolaor menara semakin kecil. Hasil perhiungan egangan isolaor menara erseu dapa di liha pada Tael 1. Tael 1 Tegangan Isolaor menara Vi (kv (µs Menara Menara Menara Menara Menara Menara Lanjuan Tael 1. Vi (kv (µs Menara Menara Menara Menara Menara Dari Tael 1 diaas dapa diliha disriusi egangan surja isolaor pada iap menara erhadap fungsi waku seperi yang diunjukkan dalam Gamar DTE FT USU VOL. 1 NO. /Mare1 Dengan menurunkan permiivias anah (ρ elekroda pemumian akan diperoleh penurunan egangan isolaor pada saa =1, μs dan =5 μs, seperi yang erliha pada Tael 4. Tael 4 Penurunan persenase egangan isolaor (Vi menara pada saa =1, μs dan =5 μs. ρ (Ω Raa-raa (% =1, µs =5 µs Gamar 5 Grafik vs Vi Dengan menamah panjang elekroda pemumian akan diperoleh penurunan egangan isolaor pada saa =1, μs dan =5 μs, seperi yang erliha pada Tael. Tael Penurunan persenase egangan isolaor (Vi menara pada saa =1, μs dan =5 μs. l (m Raa-raa (% =1, µs =5 µs Dengan menamah jarak pemisah (s elekroda pemumian akan diperoleh penurunan egangan isolaor pada saa =1, dan =5 μs, seperi yang erliha pada Tael. Tael Penurunan persenase egangan isolaor (Vi menara pada saa =1, μs dan =5 μs. s (m Raa-raa (% =1, µs =5 µs Kesimpulan Dari pemahasan uraian ulisan di aas dapa di amil kesimpulan ahwa: 1. Dengan memperkecil impedansi pemumian menara maka egangan surja yang dipikul isolaor akan semakin kecil.. Unuk memperkecil impedansi surja menara dapa dilakukan dengan, (1 memperpanjang elekroda pemumian, ( memperesar jarak elekroda pemumian, ( memperkecil permiivias anah (ρ disekiar elekroda pemumian. Ucapan Terimakasih Penulis mengucapkan erimakasih kepada Ir. Syahrawardi selaku dosen pemiming yang elah mengajari dan memiming penulis, sera penulis mengucapkan erimakasih kepada Ir. Hendra Zulkarnaen dan Ir. Zulkarnaen Pane dan Syiska Yana, S.T., M.T. selaku dosen penguji yang anyak memerikan masukan dan saran. Terakhir, penulis juga mengucapkan erimakasih kepada Rahmadi Tarigan (PLN Tragi-Glugur aas anuannya dalam menyelesaikan ulisan dan peneliian ini. Referensi [1] Huauruk, T.S., Gelomang Berjalan dan Proeksi Surja, Erlangga, Jakara, [] Badan Sandarisasi Nasional, PUIL, Jakara DTE FT USU VOL. 1 NO. /Mare1 [] Huauruk, T.S., Pengeanahan Neral Sisem Tenaga dan Pengeanahan Peralaan, Erlangga, Jakara, [4] Marek Looda, dkk, Pracical Applicaion of Enhancemen Maerials in High Resisiviy Soils, Inernaional Conference on Grounding and Earing & rd Inernaional Conference on Lighning Physics and Effecs. Novemer 8. [5] Cooray Vernon, Lighning Proecion, London : The Insiuion of Engineering and Technology. 1. [6] Toing, Bonggas L., Peralaan Tegangan Tinggi, Edisi 1, Jakara: Gramedia Pusaka Uama,. [7] Simolon, Mindo, Tugas Akhir, Disriusi Tegangan Surja Peir pada Tiap Menara Transmisi, 11. [8] Luman Toing, Windy, Tugas Akhir, Pengaruh Impedansi Surja Pemumian Menara Transmisi Terhadap Tegangan Lengan Menara, 1. [9] Jha, R.S., High Volage Engineering, Dhanpha Rai & Sons, DTE FT USU
