INDUKSI DAN KONDUKSI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK AKIBAT SAMBARAN PETIR PADA JARINGAN TEGANGAN RENDAH

journal.ui.ac.id/technology/journal/article/download/492/263

jurnal ini mebahas tentang Sambaran petir baik secara langsung maupun tidak langsung dapat menimbulkan kerusakan pada peralatan-peralatan elektronik di dalam bangunan. Di Stasiun Penelitian Petir Institut Teknologi Bandung (SPP-ITB) Gunung Tangkuban Perahu sering terjadi kerusakan peralatan elektronik dan kerusakan arrester yang seharusnya melindungi peralatan elektronik tersebut. Kerusakan arrester tersebut kemungkian besar disebabkan oleh sambaran petir tidak langsung di sekitar  jaringan  tegangan  rendah  SPP-ITB. Sambaran petir  tidak  langsung  menginduksikan tegangan lebih  pada jaringan tegangan rendah tersebut dan kemudian menghantarkan gelombang berjalan (konduksi) pada kedua ujung jaringan tegangan rendah yang salah satunya adalah SPP-ITB. Kerusakan karena sambaran langsung hampir tidak mungkin karena sekitar 90% SJTR terletak di bawah pohon-pohon yang tinggi. Pada penelitian ini dilakukan evaluasi induksi dan konduksi petir pada Jaringan Tegangan Rendah SPP-ITB Gn. Tangkuban Perahu. Penelitian ini menggunakan data-data lapangan seperti data APM, parameter saluran JTR, data arrester dan kerusakannya, dan karakteristik petir lokal dari JADPEN (Jaringan Data Petir Nasional). Data-data tersebut terutama data historis JADPEN digunakan sebagai studi kasus untuk perhitungan tegangan elevasi, profil tegangan induksi dan konduksi petir dengan menggunakan model perhitungan Rusck, perhitungan arus dan energi impuls petir yang terinduksi pada SJTR. Hasil perhitungan tersebut kemudian dibandingkan dengan karakteristik arrester MOV dan SAD yang terpasang di SPP-ITB untuk mengetahui penyebab kerusakan arrester.

Pengukuran dan Observasi Lapangan. Observasi lapangan dilakukan dengan pengukuran arus puncak oleh alat ukur pita magnetik (APM). Alat ukur Pita Magnetik dipasang pada 4 tempat yaitu pada down conductor tower SPP, Arrester Tingkat 1 SPP, Arrester Tingkat 2 SPP, dan Arrester di panel gardu HANKAM [4,7]. Pada arrester, APM dipasang setelah arrester sehingga arus puncak yang dibaca adalah arus yang dibuang arrester dan bukan arus petir sesungguhnya [8]. Data APM diambil dari Bulan Desember 2004 sampai Juni 2005 dan APM diganti tiap 2 sampai 3 minggu sekali, jadi data yang didapatkan adalah arus puncak tertinggi selama 2 sampai 3 minggu tersebut dan kita tidak dapat mengetahui secara pasti kapan tepatnya terjadi arus puncak tersebut

Sistem pengetanahan gedung dan tower SPP-ITB berupa elektroda vertikal dan ring konduktor horisontal, sistem pengetanahan ini terhubung dengan jaringan pengetanahan internal.

Apabila terjadi sambaran langsung pada tower SPP-ITB maka arus petir akan mengalir pada penghantar arus petir dan menimbulkan jatuh tegangan pada elektroda pengetanahan, besar jatuh tegangan pada elektroda pengetanahan dihitung dengan asumsi I5% = 95 kA, I50% =

40,51 kA, I95% = 13,34 kA, dan data APM, I = 30,76 kA

mengalir merata ke elektroda pentanahan. Berikut nilai

elevasi tegangan pada penghantar arus di kedua arrester

yang ada di SPP.

Dari Tabel 6 terlihat bahwa tegangan induksi petir jauh melebihi tegangan elevasi pada konduktor jadi penyebab kerusakan arrester pada SJTR dan SPP adalah tegangan induksi dan bukan elevasi tegangan

Analisis Penyebab Kerusakan Arrester. Hasil perhitungan  tegangan   induksi   maksimum   sebesar   -

1.372,49 kV ataupun tegangan induksi maksimum yang nilainya paling kecil sebesar -39,1374 kV dapat merusak

arrester karena level proteksi tegangan untuk arrester

240/415  volt  adalah  kurang  dari  10  kV  jadi  hampir semua sambaran langsung yang menyebabkan tegangan induksi petir pada saluran jaringan tegangan rendah SPP dapat merusak arrester di SPP.

Hasil  perhitungan  arus  induksi  maksimum  sebesar  -

38,5175 kA maupun tegangan induksi maksimum yang nilainya paling kecil sebesar -1,0984 kA tidak dapat merusak  arrester  karena  arus  potong  untuk  arrester MOV tingkat 1 adalah 200 kA dan arrester MOV tingkat

2 adalah 156 kA, namun arus induksi sebesar -38,5215 kA   dapat   merusak   arrester   tingkat   2   yang   arus potongnya 25 kA jika waktu impuls induksi cukup panjang dan energi yang diserap arrester melebihi ratingnya.

Hasil perhitungan energi impuls induksi yang nilainya paling kecil sebesar 391,9134 Joule masih dapat merusak arrester tingkat 2 bagian primer yaitu arrester SAD yang tingkat penyerapan energi maksimalnya 250 Joule namun energi   impuls   sebesar   391,9937   Joule   tidak   dapat merusak   arrester   tingkat   2   bagian   sekunder   yaitu arrester MOV yang tingkat penyerapan energi maksimalnya 4000 Joule, dan arrester tingkat 1 yaitu arrester MOV yang tingkat penyerapan energi maksimalnya 6060 Joule.

Hasil perhitungan energi impuls induksi yang nilainya paling besar sebesar 29.953,0666 Joule dapat merusak semua arrester yang terpasang di SPP dengan perincian, arrester tingkat 2 bagian primer yaitu arrester SAD yang tingkat penyerapan energi maksimalnya 250 Joule, arrester tingkat 2 bagian sekunder yaitu arrester MOV yang tingkat penyerapan energi maksimalnya 4000 Joule, dan arrester tingkat 1 yaitu arrester MOV yang tingkat penyerapan energi maksimalnya 6060 Joule [3].

Simpulan

Dari hasil penelitian maka dapat diambil kesimpulan sebagai   berikut:   1)   Sambaran   langsung   petir   pada jaringan   tegangan   rendah   SPP-ITB   hampir   tidak mungkin terjadi karena SJTR  terlindungi oleh  pohon- pohon tinggi sepanjang saluran; 2) Elevasi tegangan akibat sambaran langsung pada tower tidak mengakibatkan kerusakan arrester karena nilai tegangan tanah yang terlalu kecil karena pemakaian down conductor dengan induktansi rendah, 3) Sambaran petir tidak langsung pada radius sekitar 2 km dari jaringan tegangan rendah dapat mengakibatkan kerusakan pada arrester dan peralatan elektronik di dalam SPP-ITB karena tegangan konduksi yang terjadi di SPP-ITB berkisar   antara   39   kV   sampai   dengan   1.379   kV sedangkan arrester yang terpasang mempunyai tegangan breakdown kurang dari  10  kV, 4)  Arus induksi yang terjadi akibat sambaran petir dalam bentuk gelombang berjalan tidak langsung mempunyai besaran 1 kA sampai dengan 39 kA. Arus ini jauh lebih kecil dari kemampuan potong arrester tingkat 1 sebesar 100 kA sehingga tidak menyebabkan  kerusakan  arrester,  5)  Sambaran  petir yang terjadi di sekitar jaringan tegangan rendah SPP-ITB sebagian besar adalah sambaran berulang dengan ekor gelombang yang panjang sehingga menimbulkan muatan dan energi impuls petir sekitar 10-30 kiloJoule dan merusak arrester yang terpasang karena batas energi maksimum arrester terpasang yang berkisar antara 4-6 kiloJoule.