1

MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTEK

Pemeliharaan Lighning Arrester pada Gardu Induk 150 kV PT. PLN (Persero) UPT Semarang

Srondol dan PT. PLN UDIKLAT Semarang (TLM Academy) Lambertus Sinaga

1, Dr. Ir. Hermawan, DEA

2

Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang Kode Pos 50275 Telp. (024) 7460053, 7460055, Fax (024) 746055 Email: lambertus.sinaga@ymail.com

Abstrak

PT. PLN (PERSERO) UPT Semarang adalah suatu organisasi atau tata kerja yang bergerak di bidang penyaluran energi listrik antar Gardu Induk dalam suatu wilayah/region. Saat ini energi listrik sudah menjadi salah

satu kebutuhan utama bagi manusia. Sehingga ketersediaan energi listrik harus tetap terjaga. Hal ini tentunya harus

didukung dengan sistem ketenagalistrikan yang handal dengan peralatan dan SDM yang handal.

Lightning arrester merupakan salah satu peralatan yang ada pada Gardu Induk yang berfungsi untuk

mengamankan peralatan yang ada pada Gardu Induk dari surja petir atau surja hubung. Pemeliharaan lightning

arrester pada Gardu Induk 150kV ini meliputi pemeliharaan harian, serta hal-hal apa saja yang menjadi

pertimbangan pemasangan lightning arrester pada gardu induk 150 kV. Pembahasan pemeliharaan lightning arrester

ini terutama pada Gardu Induk 150 kV PT. PLN (Persero) UPT Semarang Srondol dan PT. PLN UDIKLAT Semarang

(TLM Academy).

Kata-kunci :Lightning Arrester, Gardu Induk 150 kV, Surja Petir, Pemeliharaan Harian

1. PENDAHULUAN

Saat ini energi listrik sudah menjadi salah

satu kebutuhan utama bagi manusia. Sehingga

ketersediaan energi listrik harus tetap terjaga. Hal

ini tentunya harus didukung dengan sistem

ketenagalistrikan yang handal dengan peralatan

dan SDM yang handal.Sistem ketenagalistrikan

yang dimulai dari pembangkitan, transmisi, dan

distribusi harus tetap dijaga kehandalannya.

Gardu induk merupakan bagian dari sistem

transmisi. Peralatan-peralatan pada gardu induk

yang digunakan harus tetap dipelihara agar dapat

tetap berfungsi dengan baik.

Lightning arrester merupakan salah satu

peralatan yang sangat penting pada gardu induk.

Pada saluran transmisi udara sangat rawan

terhadap sambaran petir yang dapat menghasilkan

gelombang berjalan (surja tegangan) yang dapat

masuk ke peralatan listrik. Oleh karena itu, dalam

saluran transmisi harus ada lightning arrester

yang berfungsi memotong gelombang berjalan

dari petir yang akan masuk ke instalasi peralatan

listrik.

2. TUJUAN

Kerja Praktek ini bertujuan untuk

mempelajari secara langsung sistem pemeliharaan

lightning arrester di wilayah kerja Gardu Induk

150 kV UPT Semarang, konsep dasar kerja

lightning arrester, dan hal-hal apa saja menjadi

pertimbangan pemasangan lightning arrester.

3. BATASAN MASALAH

Kerja praktek yang telah dilakukan ini

penulis membatasi pembahasan tentang pemeliharaan harianlightning arrester di PT. PLN

(Persero) UPT Semarang Gardu Induk 150 kV

Srondol dan Gardu Induk Simulator 150 kV PT. PLN UDIKLAT Semarang (TLM Academy).

4. DASAR TEORI

4.1 Prinsip Kerja Lightning Arrester

Lightning arrester merupakan peralatan yang didesain untuk melindungi peralatan sistem

tenaga listrik dari tegangan lebih (baik surja

hubung maupun surja petir) dan pengaruh follow current. Lightning arrester memiliki fungsi utama

memotong tegangan lebih yang menuju peralatan

sistem tenaga listrik yang dilindunginya. Tegangan lebih ini dapat berupa surja petir, surja

hubung, maupun tegangan lebih di dalam

sistemnya sendiri. Lightning arrester bersifat by

pass di sekitar isolasi yang membentuk jalan dan mudah dilalui arus kilat, sehingga tidak timbul

tegangan lebih pada peralatan sistem tenaga

listrik. Pada keadaan normal lightning arrester

harus mampu bertindak sebagai isolator yang

tahanannya tinggi sehingga hanya mengalirkan beberapa miliampere arus bocor dari tegangan

sistem ke tanah, namun bila terkena sambaran

petir lightning arrester berubah menjadi

2

konduktor yang tahanannya relatif sangat rendah

sehingga dapat mengalirkan ribuan ampere arus surja ke tanah.

Berdasarkan fungsi lightning

arrestersebagai pelindung peralatan sistem tenaga listrik dari tegangan surja, maka pada umumnya

lightning arresterdipasang di setiap ujung SUTT

yang memasuki gardu induk. Ada kalanya

lightning arresterdipasang pada transformator dan pada peralatan lainnya untuk menjamin

terlindungnya peralatan sistem tenaga listrik

tersebut dari tegangan lebih.

Gambar 4.1 Bagian-bagian lightning arrester

4.2 Sub Sistem Pendukung Lightning

Arrester

A. Sub Sistem Pemotong Surja

Merupakan sub sistem kritis dari sebuah

lightning arrester yang berfungsi memotong

tegangan lebih dari surja.Mayoritas lightning arrester saat ini menggunakan tipe Metal Oksida.

B. Sub Sistem Isolasi

Merupakan sub sistem yang memiliki sub fungsi memisahkan bagian konduktor

bertegangan dengan ground, terdiri dari kom-

partemen insulator (housing), baik berupa keramik maupun polymer, juga insulator dudukan

(insulation feet) berada di sisi bawah dari

lightning arrester. Kompartemen perlu di- perhatikan tingkat polusinya, semakin tinggi

tingkat polusi yang melekat, memungkinkan nilai

arus bocor permukaan menjadi tinggi.

C. Sub Sistem Counter & Meter Petunjuk

Counter berfungsi untuk menunjukkan

jumlah surja yang telah terjadi pada lightning arrester. Sementara meter petunjuk berfungsi

untuk menunjukkan besar nilai arus bocor yang

mengalir dari ujung atas lightning arrester

menuju ground dalam kondisi operasi tegangan kontinu.

D. Sub Sistem Pentanahan

Merupakan komponen yang berfungsi

untuk meneruskan baik arus bocor selama

tegangan operasi kontinu, maupun surja menuju

bumi. Kawat pentanahan terbuat dari tembaga. Kawat pentanahan umumnya dipasang seri

dengan peralatan monitoring (counter ataupun

meter) sebelum dibumikan. Kondisi konektor harus dipastikan baik, seperti: tidak terdapat

rantas pada kawat, ataupun koneksi-koneksi

dalam keadaan baik (mur dan baut), dan kawat

tembaga tidak ditumbuhi lumut.

E. Sub Sistem Pengaman Tekanan Lebih Internal

Memiliki fungsi melepaskan tekanan lebih di dalam lightning arrester yang mungkin timbul

ketika terjadi discharge arus surja tinggi.

Fungsinya mirip pressure relief pada transformator. Pada saat terjadi surja, baik single

maupun multiple, suhu keeping metal oksida

mampu mencapai 170C 200C, oleh karenanya

terjadi pemuaian udara di dalam kompartemen udara, pemuaian ini perlu dilepas keluar

kompartemen untuk menghindari kompartemen

(umumnya porselen menjadi pecah), katup kembali menutup dengan segera untuk menjaga

agar tekanan udara di dalam kompartemen tetap

lebih tinggi daripada tekanan udara luar.

F. Sub Sistem Konstruksi Penyangga

Memiliki fungsi sebagai penyangga lightning arrester di atas permukaan tanah.

Terdiri dari pondasi dan struktur besi penyangga.

G. Sub Sistem Konektor

Memiliki fungsi melakukan koneksi antara

kawat konduktor dengan bagian atas lightning

arrester, dan dari lightning arrester ke bagian pentanahan. Bagian ini rawan terjadi kelonggaran

yang memungkinkan timbulnya hot spot.

H. Sub Sistem Aksesoris/ Grading /Corona Ring

4.3 Perlengkapan Lightning Arrester

A. Miliamperemeter

Miliamperemeter digunakan untuk

memantau arus bocor yang dipasang antara

lightning arrester dengan konduktor pentanahan.

3

Jika arus bocor melewati batas yang diijinkan (2

mA), maka isolator arrester harus dibersihkan.

Gambar 4.2 Rangkaian miliamperemeter

Keterangan :

1. Konduktor fasa I. Instrument mA

2. Lightning Arrester D. Dioda Zener

3. Miliammeter F. Spark Gap

4. Earth Connection

R1. Tahanan nonlinear R2. Series Resistor

B. Discharge Counter Discharge Counter berfungsi untuk

memantau jumlah kerja lightning arrester yang

terpasang antara lightning arrester dan terminal

pentanahan. Terdiri dari relay penghitung, kapasitor, dan dua tahanan tak linear, serta sela

percikan.

Gambar 4.3 Rangkaian discharge counter

Keterangan :

1. Konduktor Fasa F. Spark gap

2. Lightning arrester Z. Counting Relay

3. Discharge Counter R1,R2. Tahanan

nonlinear

4. Earth connection C. Kapasitor

C. Pemasangan Perlengkapan Lightning Arrester

Pemasangan miliamperemeter dan

discharge counter dihubung seri dengan lightning

arrester dan diletakkan antara lightning arrester dan pentanahan dengan susunan sebagai berikut,

Gambar 4.4 Pemasangan perlengkapan

lightning arrester

Keterangan:

1. Konduktor fasa

2. Lightning arrester

3. Miliamperemeter

4. Discharge counter

5. Pentanahan

4.4 Konsep Dasar Kerja Lightning Arrester

Gardu Induk 150 kV

Kenaikan secara cepat nilai over voltage

akan menyebar dalam bentuk gelombang

berjalan (travelling wave) pada line. Pada

kondisi demikian, dimana nilai surge

impedance (surge impedance: impedansi

relevan selama proses terjadinya gelombang

berjalan di dalam saluran transmisi) berubah,

terjadi peristiwa refraksi dan refleksi.Sehingga pada ujung saluran, nilai tegangan menjadi dua

kalinya.

Gambar 4.5 Skema lightning arrester pada proses

gelombang berjalan

Pada kurva di bawah ini menunjukkan

bagaimana lightning arrester melakukan

4

pemotongan tegangan lebih terhadap beragam

jenis tegangan lebih (over voltage) dan bagaimana level tegangan yang akan timbul pada gardu

induk bila tanpa lightning arrester.

Gambar 4.6 Skematik diagram level tegangan timbul

pada peralatan gardu induk bila diinstall lightning

arrester ataupun tanpa diinstall lightning arrester

5. PEMBAHASAN

5.1 Pemeliharaan

1. Pemeliharaan Preventive Pemeliharaan Preventive merupakan

pemeliharaan yang dilaksanakan untuk

mencegah terjadinya kerusakan peralatan

secara tiba-tiba dan dapat mempertahankan

unjuk kerja yang optimum sesuai unsur teknisnya. Kegiatan pemeliharaan ini

dilaksanakan secara berkala berdasarkan

periode waktu (Time Base Maintenance).

2. Pemeliharaan Corrective Pemeliharaan Corrective merupakan

pemeliharaan yang dilaksanakan dengan berencana pada waktu-waktu tertentu

ketika peralatan mengalami kelainan atau

unjuk kerja rendah pada saat menjalankan

fungsinya. Biasanya, pemeliharaan ini berbentuk trouble shooting, penggantian

bagian yang rusak.

3. Pemeliharaan Detective Pemeliharaan Detective merupakan

pemeliharaan yang dilakukan setelah

terjadinya kerusakan mendadak (biasanya

karena gangguan tiba-tiba).

5.2 Pemeliharaan Harian Lightning

Arresterpada GI 150kV

Gambar 5.1 Contoh formulir Checklist pemeliharaan

harian lightning arrester

Terjadi perbedaan angka penunjukkan discharge counter di fasa R,S, dan T. Lightning

arrester pada fasa S memiliki angka discharge

counter tertinggi dibandingkan fasa lainnya yaitu sebesar 128. Hal ini menunjukkan bahwa

lightning arrester pada fasa S sudah mengalami

sambaran petir yang mengakibatkan surja petir

sebanyak 128 kali.

Gambar 5.2 Petir cenderung menyambar konduktor

fasa teratas sistem transmisi

Petir cenderung menyambar konduktor fasa tertinggi sesuai dengan sifat sambaran petir pada

5

umumnya. Dengan melihat hasil penunjukkan

counter lightning arrester pada fasa S terbesar dibandingkan fasa lainnya, maka dapat

disimpulkan bahwa konduktor fasa S berada pada

urutan teratas pada sistem transmisi gardu induk Srondol 150 kV Bay Lamper I.

Pada checklist harian dapat juga dilihat angka penunjukkan meter arus bocor lightning

arrester masih jauh di bawah 2 mA. Maka, dapat

dikatakan lightning arrester masih dalam keadaan aman dan masih dapat bekerja dengan baik.

Gambar 5.3 Arus bocor pada lightning arrester

Kondisi komponen lain yang terpasang pada lightning arrester seperti katup sudden

pressure masih dalam keadaan normal. Tidak

ditemukan korosi pada katup sudden pressure.

Pada saat terjadi surja, baik single maupun multiple, suhu keping metal oksida mampu

mencapai 170C 200C, oleh karenanya terjadi

pemuaian udara di dalam kompartemen udara, pemuaian ini perlu dilepas keluar kompartemen

lightning arrester untuk menghindari

kompartemen (umumnya porselen) menjadi

pecah, katup sudden pressure kembali menutup dengan segera untuk menjaga agar tekanan udara

di dalam kompartemen lightning arrester tetap

lebih tinggi daripada tekanan udara luar.

6. PENUTUP

6.1 Kesimpulan

1. Lightning arrester memiliki fungsi utama

sebagai alat pelindung peralatan Gardu Induk 150 kV Srondol terhadap surja petir dengan cara

membatasi surja tegangan lebih yang datang dan

mengalirkannya ke tanah.

2. Lightning arrester pada fasa S memiliki

angka discharge current tertinggi dibandingkan fasa lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa

lightning arrester pada fasa S sering mengalami

sambaran petir yang mengakibatkan surja petir.

3. Angka penunjukkan arus bocor lightning

arrester masih jauh di bawah 2 mA. Hal ini menandakan bahwa lighting arrester masih dapat

bekerja dengan baik.

4. Lightning arrester yang digunakan untuk

pelindungan pada peralatan Gardu Induk 150 kV ini adalah lightning arrester dengan jenis Metal

Oxide.

5. Dalam konfigurasi lightning arrester perlu

memperhatikan beberapa hal diantaranya:

pemilihan nilai tegangan nominal dan rated, nilai nominal discharge current, pemilihan line

discharge, proteksi, housting, dan kondisi operasi

6.2 Saran

1. Pelaksanaan pemeliharaan pada gardu

induk 150 kV, terutama pada lightning arrester tergolong baik, hal ini sangat membantu dalam

peningkatan kualitas pelindungan peralatan

terutama dari gangguan surja petir.

2. Pada kerja praktek di gardu induk 150 kV

dibutuhkan ketaatan terhadap K3 demi menghindari kecelakaan saat kerja praktek

berlangsung.

3. Penulis sangat berharap saat kerja praktek

agar lebih dilibatkan pada perawatan peralatan-

peralatan gardu induk .

DAFTAR PUSTAKA

1. Hutahuruk, TS, Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja, Erlangga, Jakarta :

1989.

2. Tobing, Bonggas L, Peralatan Tegangan Tinggi, PT Gramedia

Pustaka Utama, Jakarta : 2003.

3. PT PLN, Buku Petunjuk Operasi & Memelihara Peralatan, PT PLN

Pembangkit dan Penyalur Jawa

Bagian Barat, Jakarta : 1981.

4. PT PLN, Lightning Arrester, PT PLN Pembangkit dan Penyalur Jawa

Bagian Barat, Jakarta : 1981.

5. PT PLN, Serandang dan Pentanahan, PT PLN Pembangkit dan Penyalur

Jawa Bagian Barat, Jakarta : 1981.

6

BIODATA PENULIS

Lambertus

Sinaga(21060111140156)

Lahir di

Pematangsiantar,Sumatera

Utara pada tanggal 2 Maret

1992. Telah menempuh

pendidikan mulai dari SD

RK 4Pematangsiantar selama 6 tahun.

Setelahlulus SD lalu melanjutkan pendidikan ke

SMP CR2 dan setelah lulus SMP melanjut lagi ke

SMAN 4Pematangsiantar.Saat ini penulis sedang

melanjutkan studi S1 di Universitas Diponegoro

pada jurusan teknik elektro.

Semarang, 9Mei 2014

Penulis

Lambertus Sinaga NIM 21060111140156

Menyetujui,

Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Hermawan, DEA

NIP 196002231986021001