Perhitungan Dan Pemilihan Fuse Cut Out Dan Arester [PDF]

Citation preview

PERHITUNGAN DAN PEMILIHAN FUSE CUT OUT DAN ARESTER A. CUT OUT Cut – Out berfungsi untuk mengamankan transformator dari arus lebih. Cut – out dipasang pada sisi primer transformator, dalam menentukan cut-out hal-hal yang perlu dipertimbangkan adalah: 



Arus nominal beban untuk pemilihan rating arus kontinyu cut-out







Tegangan sistem untuk pemilihan rating tegangan







Penggunaan CO tergantung pada arus beban, tegangan sistem, type sistem, dan arus gangguan yang mungkin terjadi. Dalam pemilihan Cut Out, teragantung dari pemakaian trafo apakah memakai minyak atau



trafo kering. Di dalam PUIL 2000 hal 190, apabila menggunakan trafo kering, In CO dikalikan 125 % (maksimal). In CO



= 125 % X



160kVA 3 X 20kV



= 5,77 A Sehingga Menggunakan Fuse Link Tipe M dengan arus nominal 6 A



B. ARESTER Arrester dipakai sebagai alat proteksi utama dari tegangan lebih. Oleh karena pemilihan arrester harus sesuai dengan peralatan yang dilindunginya. Karena kepekaan arrester terhadap tegangan, maka pemakainya harus disesuikan dengan tegangan sistem. Pemilihan lightning arrester (LA) dimaksudkan untuk mendapatkan tingkat isolasi dasar yang sesuai dengan Basic Insulation Level (BIL) peralatan yang dilindungi, sehingga didapatkan perlindungan yang baik. Pada pemilihan arrester ini dimisalkan tegangan impuls petir yang datang berkekuatan 400 KV dalam waktu 0,1μs, jarak titik penyambaran dengan transformator 5 km.



 Tegangan dasar arrester Pada jaringan tegangan menengah arrester ditempatkan pada sisi tegangan tinggi (primer) yaitu 20 kV. Tegangan dasar yang dipakai adalah 20 kV sama seperti tegangan pada sistem. Hal ini dimaksudkan agar pada tegangan 20 kV arrester tersebut masih bisa bekerja sesuai dengan karakteristinya yaitu tidak bekerja pada tegangan maksimum sistem yang direncanakan, tetapi masih tetap mampu memutuskan arus ikutan dari sistem yang effektif. Tegangan sistem tertinggi umumnya diambil harga 110% dari harga tegangan nominal sistem. Pada arrester yang dipakai PLN adalah : Vmaks = 110% x 20 KV = 22 kV, dipilih arrester dengan tegangan teraan 28 kV.  Koefisien Pentanahan Didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan rms fasa ke tanah dalam keadaan gangguan pada tempat dimana penagkal petir, dengan tegangan rms fasa ke fasa tertinggi dari sistem dalam keadaan tidak ada gangguan Untuk menetukan tegangan puncak (Vrms) antar fasa dengan ground digunakan persamaan: Vrms =



Vm 22 = = 15,5 kV 2 2



Dari persamaan di atas maka diperoleh persamaan untuk tegangan phasa dengan ground pada sistem 3 phasa didapatkan persamaan :



Vm(L - G)=



Jadi, Koefisienpentanahan =



Keterangan : Vm



Vrms  2 15,5  2 = = 12,6 kV 3 3



12,6 KV = 0,82 15,5KV



= Tegangan puncak antara phasa dengan ground (KV)



Vrms = Tegangan nominal sistem (KV)



 Tegangan pelepasan arrester Tegangan kerja penangkap petir akan naik dengan naiknya arus pelepasan, tetapi kenaikan ini sangat dibatasi oleh tahanan linier dari penangkap petir. Tegangan yang sampai pada arrester : Eo



=



e K .e.x



=



400kV 0,0006  5km



= 133,3 kV Keterangan : Eo



= tegangan yang sampai pada arrester (KV)



e



= puncak tegangan surja yang datang



K



= konsatanta redaman (0,0006)



x



= jarak perambatan



Harga puncak surja petir yang masuk ke pembangkit datang dari saluran yang dibatasi oleh BIL saluran. Dengan mengingat variasi teganagn flasover dan probabilitas tembus isolator, maka 20% untuk faktor keamanannya, sehingga harga e adalah : e =1,2 BIL saluran Keterangan : e



= tegangan surja yang datang (kV)



BIL = tingkat isolasi dasar transformator (kV)  Arus pelepasan nominal (Nominal Discharge Current) I =



2e  Eo ZR



Z adalah impedansi saluran yang dianggap diabaikan karena jarak perambatan sambaran tidak melebihi 10 km dalam arti jarak antara GTT yang satu dengan yang GTT yang lain berjarak antara 8 km sampai 10 km. ( SPLN 52-3,1983 : 11 ) R



=



=



𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛𝑘𝑒𝑗𝑢𝑡𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠 100 % 𝑎𝑟𝑢𝑠𝑝𝑒𝑚𝑢𝑎𝑡



105kV 2,5kA



= 42  Jadi, I



=



2  400kV  133,3kV 0  42



Keterangan : I e



= 15,8 kA



= arus pelepasan arrester (kA) = tegangan surja yang datang (kV)



Eo = tegangan pelepasan arrester (kV) Z



= impedansi surja saluran (Ω)



R



= tahanan arrester (Ω)



Jatuh tegangan pada arrester dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : V = I x R = 15,8 x 42 = 663,6 kV Sehingga tegangan pelepasan arrester didapatkan sesuai persamaan : ea = Eo + (I x R) Keterangan : I



= arus pelepasan arrester (kA)



Eo = tegangan arrester pada saat arus nol (kV) ea



= tegangan pelepasan arrester (kV)



Z



= impedansi surja (Ω)



R



= tahanan arrester (Ω)



 Pemilihan tingkat isolasi dasar (BIL) “Basic Impuls Insulation Level (BIL) level yang dinyatakan dalam impulse crest voltage (tegangan puncak impuls) dengan standart suatu gelombang 1,5 x 40 μs. Sehingga isolasi dari peralatan-peralatan listrik harus mempunyai karakteristik ketahanan impuls sama atau lebih tinggi dari BIL tersebut. Harga puncak surja petir yang masuk ke pembangkit datang dari saluran yang dibatasi oleh BIL saluran. Dengan mengingat variasi tegangan flasover dan probabilitas tembus isolator, maka 20% untuk faktor keamanannya sehingga harga E adalah : e =1,2 BIL saluran = 1,2 x 150 kV = 180 kV Basic Impuls Insulation Level (BIL) level yang dinyatakan dalam impulse crest voltage (tegangan puncak impuls) dengan standart suatu gelombang 1,2/50 μs. Sehingga isolasi dari peralatan-peralatan listrik harus mempunyai karakteristik ketahanan impuls sama atau lebih tinggi dari BIL tersebut. Sehingga dipilih BIL arrester yang sama dengan BIL transformator yaitu 150 kV  Margin Perlindungan Arrester Untuk mengitung dari margin perlindungan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : MP



= (BIL / KIA-1) x 100% = (150 kV/ 133,3 – 1) x 100% = 125.28 %



Keterangan : MP = margin perlindungan (%) KIA = tegangan pelepasan arrester (kV)



BIL = tingkat isolasi dasar (kV) Berdasarkan rumus di atas ditentukan tingkat perlindungan untuk tafo daya. Kriteria yang berlaku untuk MP > 20% dianggap cukup untuk melindungi transformator .  Jarak penempatan Arrester dengan Peralatan Penempatan arrester yang baik adalah menempatkan arrester sedekat mungkin dengan peralatan yang dilindungi. Jarak arrester dengan peralatan Yang dilindungi digunakan persamaan sebagai berikut : Ep = ea +



2 A x v



125 = 133,3 kV+



2  4000kV / s  x 300m / s



8,3 = 26,6x x



= 0,31 m



Jadi jarak arrester sejauh 0,31m dari transformator yang dilindungi. Perhitungan jarak penempatan arrester di atas digunakan untuk transformator tiang. Namun di wilayah Malang juga terdapat penempatan transformator di permukaan tanah dengan menggunakan kabel tanah. Transformator tersebut berada dalam tempat terpisah dengan pengaman arresternya. Transformator diletakkan di atas tanah dan terhubung dengan arrester yang tetap diletakkan di atas tiang melalui kabel tanah.



Tabel Batas Aman Arrester IMPULS



BIL



BIL



PETIR



ARRESTER



TRAF0



(KV)



(150 KV)



(125 KV)



KONDISI



KETERANGAN



Tegangan masih di 120 KV



< 150 KV



150 KV



>125 KV



Tidak



Arrester rusak,



aman



transformator rusak



Berdasarkan keterangan diatas maka pemilihan BIL arrester harus mempunyai kemampuan yang sama atau diatas tegangan BIL petir (150 kV), sedangkan untuk BIL trafo dapat menggunakan BIL yang lebih rendah yaitu 125 kV.



Oleh karena itu dipilih arrester merk HUBBEELL OHIO BRASS , yang mempunyai spesifikasi umum sebagai berikut: 



Type



: 300620







Voltage Nominal (Ur)



: 24 kV







1,2/50 BIL



: 165 kVcr



(NB: Keterangan lebih lengkap dapat dilihat pada katalog)







Pemilihan Arrester Dalam hal ini pemilihan arrester yang digunakan untuk sistem tegangan menengah yaitu arrester katup. Arrester ini terdiri dari atas beberapa sela percik yang dihubungkan seri dengan resistor tak-linier. Resistor tak linier mempunyai tahanan yang rendah bila dialiri arus besar dan mempunyai tahanan yang besar saat dialiri arus kecil. Resistor tak-linier umumnya digunakan untuk arrester yang terbuat dari bahan silikon karbid. Kerja arrester ini tidak dipengaruhi keadaan udara sekitar karena sela percik dan resistor tak-linier keduanya ditempatkan dalam tabung isolasi tertutup. Buatan



: Elpro



Rated Voltage



: 21 kV



MCOV



: 17 kV



Ref. Voltage



: 21 kV



Arus pelepasan



: 5 kA



Switcing impulse



: 125 A



PENTANAHAN SUTR Agar permukaan tanah di lokasi GTT mempunyai perbedaan potensial yang serendah-rendahnya pada waktu terjadi hubung tanah. Sistem pentanahan GTT menggunakan konduktor yang ditanam secara horisontal dengan bentuk kisi-kisi. Pada pentanahan harus mempunyai tahanan maksimum 5 ohm. (PUIL hal.68) Dalam pentanahan ini menggunakan sistem pentanahan elektroda batang tunggal, diketahui data-data elektroda sebagai berikut:  Elektroda ditanam pada tanah ladang dengan tahanan jenis (𝜌): 100 ohm/m  Menggunakan sistem pentanahan elektroda batang tunggal  r = 0,00635 m  l = 2,4 m (panjang elektroda)  L = 2,5 m (jarak antar elektroda 2,5 m)  𝜌 = 100 Ω/m  Panjang elektroda ( l ) = 2,4 meter  Elektroda ditanam sedalam panjang elektroda Sehingga : 𝑅𝑝𝑡 =



𝜌 4𝐿 100 4 𝑥 2,5 (ln − 1) = (ln − 1) = 42,2Ω 2 𝜋𝑙 𝑎 2 𝜋 2,4 0,00635



Perencanaan pentanahan ini, menggunakan sistem pentanahan elektroda batang tunggal dan diparalel / menggunakan sistem GRID sejumlah 9 buah elektrode masing –masing dengan panjang 2,4 meter. Sehingga : 𝑅𝑝𝑡 = 42,47Ω = 4,71 Ω 9 𝑏𝑢𝑎ℎ Rpentanahan memenuhi syarat yaitu Rpt< 5Ω



Permukaan tanah



p l



L



2a



Detail Pemasangan Elektroda Pentanahan pada Pipa Bantu



PENTANAHAN TITIK NETRAL TRAFO Pada pentanahan titik netral trafo, panel MDP, body Genset, dan panel genset harus mempunyai tahanan < 1 ohm. Dalam perencanaan pentanahan ini metode yang digunakan adalah metode TRIANGEL . Dipilih elektroda dengan data-data sebagai berikut: r = 0,00635 m l = 2,4 m L = 2,5 m (jarak antar elektroda 2,5 m) 𝜌 = 100 Ω/m Untuk menghitung tahanan pentanahan maka terlebih dahulu menghitung faktor pengali (k) sesuai metode TRIANGEL : 𝑘=



1 + 2𝑚 3



Untuk menghitung faktor pengali, kita harus menghitung nilai-nilai berikut: 𝑥=



1 + 𝑙 1 + 2,4 = = 1,4 𝑙 2,4



𝑚=



𝑘=



ln 𝑥 𝑙



ln 𝑟



=



1,4 2,4



ln 0,00635



= 0,06



1 + 2𝑚 1 + (2x0,06) = = 0,37 3 3



Maka tahanan pentanahan, 𝑅𝑝𝑡 =



𝜌. 𝑘 100 . 0,37 = = 2,3Ω 2 𝜋𝐿 2 𝜋 2,5



Rpentanahan memenuhi syarat yaitu Rpt< 5Ω



Permukaan tanah



p



l L



2a



Detail Pemasangan Elektroda Pentanahan pada Pipa Bantu