Dokumen tersebut membahas sejarah dan prinsip-prinsip koordinasi isolasi sistem tenaga listrik untuk mencegah kerusakan akibat petir, termasuk karakteristik dan fungsi alat pelindung seperti arester petir.

2. DISUSUN OLEH :
KELOMPOK 6
1.RINALDI PRATAMA 5152131009
2.DEARDO W. LUMBANRAJA 5153131005
3.M NAUFAL PEBRIANTO 5153131020
4.PAKTO SIMAMORA 5153131025

3. A.Sejarah Perkembangan
Sebelum perang dunia ke-1 koordinasi isolasi mendapat perhatian sedikit sekali dan
sukar dapat dilaksanakan karena tidak adanya data pokok yang diperlukan. Sedikit
sekali diketahui mengenai karakteristik petir dan saluran transmisi dan pengaruhnya
pada peralatan tenaga. Lebih kurang lagi pengetahuan para insinyur mengenai
daya isolasi peralatan itu sendiri terhadap petir, dan karakteristik alat-alat pelindung
(terutama arester petir) serta pengetrapannya belum benar-benar dimengerti.
Akibatnya ialah bahwa cara mengisolasi adalah cara mencoba-coba belaka,
sehingga ada bagian yang isolasinya kurang, sedangkan ada bagian-bagian yang
isolasinya berkelebihan. Di amerika serikat tendensi pada waktu itu adalah dengan
menaikkan isolasi pada jala-jala transmisi dan mengurangi isolasi peralatan di
gardu.hal ini tentu mengakibatkan banyaknya lompatan api terjadi pada peralatan
tersebut.

4. Dalam masa tiga puluh tahun sesudah itu dilakukan penyelidikan dan riset
yg menghasilkan beberapa keputusan sbb:
a) Penemuan sifat petir pada transmisi dan karakteristiknya pada waktu mendekati
gardu;
b) Penentuan daya isolasi peralatan, bukan saja peralatan yang berisolasi
udara, misalnya isolator dan bushing, tetapi juga peralatan yang lebih sulit dan
mahal seperti trafo,bushing istimewa, dll.;
c) Penemuan tegangan impuls standar dan cara pengujian trafo untuk
menentukan daya impulsnya;
d) Karakteristik alat-alat pelindung terutama arester;dari hasil-hasil pengujian di
lapangan surya arus-arus petir (besar dan kecepatan naiknya)
ditetapkan;tingkat perlindungan arester ditentukan dan dipakai dalam
koordinasi isolasi;

5. e) Dengan ditetapkannya gelombang implus standar dan dengan diketemukannya
osilograp maka didapatkan data lain yang diperlukan guna memecahkan
persoalan koordinasi isolasi, misalnya karakteristik volt waktu dari isolasi dan
peralatan, tingkat perlindungan dari arester untuk bentuk gelombang yang
beraneka ragam, karakteristik impuls dari udara (isolator,bushing,dsb.);
f) Penentuan tingkat isolasi impuls dasar (Basic Impulse Insulation level,disingkat
BIL) yang didefinisikan sebagai “tingkat-tingkat patokan (reference levels)
dinyatakan dalam tegangan puncak impuls dengn gelombang standar.

6. B. Prinsip dan Pengertian Dasar
Rasionalisasi dari pada isolasi suatu sistem dan implementasi dari pada koordinasi
isolasi menyangkut prinsip-prinsip tertentu yang didalam praktek berupa aturan-
aturan sebagai berikut :
1. Arester petir (lighthing arrester) dipakai sebagai alat pelindung pokok.
2. Tegangan sistem mempunyai tiga harga:
a. Tegangan nominal
b. Tegangan dasar (rated)
c. Tegangan maksimum.
3. Ada 2 macam sistem : yang netralnya di isolasikan (isolated neutral system) dan
yang di bumikan secara efektif (effectyfely grounded system).Pada kedua sistem
ini tegangan transmisi maksimumnya dapat mencapai 105% dari tegangan dasar.

7. 4. Tegangan dasar (rating) yang dipakai pada arrester adalah tegangan maksimum frekwensi
rendah (50 c/s) di mana arrester tersebut bekerja dengan baik. Pada sistem terisolasi,
arrester harus mempunyai tegangan dasar maksimum tidak melebihi tegangan dasar
maksimum dari pada sistem. Arrester demikian ini disebut dengan tegangan dasar penuh
atau arester 100%. Pada sistem yang dibumikan, tegangan dasar maksimum dari pada
arester dapat diturunkan menjadi 80% dari tegangan sistem maksimum. Cara dan aplikasi
khusus memungkinkan pemakaian arester 75-80%.
5. Dalam menentukan isolasi trafo, dipakai isolasi yang dikurangi (reduced inulation), yaitu
tingkat isolasi yang lebih rendah dari pada apa yang telah ditetapkan dalam standar seperti
yang terdapat pada tabel .
6. Dua unsur utama koordinasi isolasi yang penting ialah karakteristik volt waktu dari isolasi
yang harus dilindungi dan karakteristik pelindung dari arester. Pada tegangan tinggi sekali
ada 2 pasang karakteristik yang perlu di perhatikan, satu untuk surja petir dan satu lagi
untuk surja hubung.

8. Kelas Referensi BIL 80% BIL
(kV) (kV) (kV)
1.2 30 24
8.7 75 60
12 95 76
23 150 120
34.5 200 160
66 250 200
49 350 280
92 450 360
115 550 440
138 650 520
161 150 600
180 825 660
196 900 720
230 1050 840
260 1175 940
287 1300 1040
345 1550 1240
Tabel Tingkat BIL Berdasrkan Tegangan Sistem

9. C. Karakteristik Alat Pelindung
Alat pelindung berfungsi melindungi peralatan tenaga listrik dengan cara
membatasi surja (surge) tegangan lebih yang datang dan mengalirkannya ke tanah.
Berhubungan dengan fungsinya itu ia harus dapat menahan tegangan sistem 50 c/s
untuk waktu yang tak terbatas, dan harus dapat melakukan surja arus dengan tak
merusaknya. Kecuali itu sebuah alat pelindung yang baik mempunyai ”protekctive-
ratio” yang tinggi, yaitu perbandingan antara tegangan surja maksimum yang
diperbolehkan pada waktu pelepasan dan tegangan sistem 50 c/s maksimum yang
dapat ditahan sesudah pelepasan (discharge) terjadi.

10. D. Karakteristik Alat Pelindung Sederhana
Sela batang adalah alat pelindung yang paling sederhana. Sela ini diadakan
oleh dua buah batang logam yang mempunyai penampang tertentu (biasanya
persegi), yang satu dihubungkan dengan kawat transmisi, satunya dihubungkan
dengan tanah. Keuntungan dari sela batang ialah bentuknya yang sederhana,
mudah dibuat dan kuat (rugged). Cacadnya ialah bahwa sekali terjadi percikan
karena tegangan lebih, api timbul terus meskipun tegangan lebihnya sudah tidak
ada. Oleh sebab itu sirkuit harus diputus terlebih dahulu untuk menghentikan
percikan api tersebut. Kecuali itu tegangan gagalnya naik lebih tinggi dari pada
isolasi yang dilindunginya untuk gelombang yang curam

11. Ket :
A= lengkung sela batang standard
40 inci (gelombang positif)
B=karakteristik percikan (lompatan)
dari isolator peralatan 4 unit (gel.1,5 x
40)(keadaan standard)
Gbr 2. Karakteristik Alat Pelindung Sederhana

12. Pada dasarnya sebuah tabung pelindung terdiri dari sebuah tabung serat dimna terdapat
sepasang elektroda pada kedua ujungnya. Pada tiang transmisi tabung dipasang dibawah tiap
kawat hingga elektroda atas dapat dihubungkan denga sebuah tanduk logam yang terletak
sejarak D dari kawat. Elektrod bawah dibumikan secara sempurna. Bila jarak antara elektroda atas
dan bawah adalah D2 dan jarak isolasi D3, maka syarat perlindungan yang harus dipenuhi adalah
: D1 + D2 < D3.
Gbr3. Elektroda dan
jarak pemasangannya

13. Lengkung volt-waktu ini lebih baik dari lengkung sela-bola. Tabung pelindung dipakai
untuk melindungi isolator saluran transmisi, pemisahan( disconnect switches ) dan isolator
rill(bus). Ini juga dipakai untuk melindungi tiang transmisi didekat gardu untuk mengurangi
besarnya surja yang dating pada kawat sehingga ia dapat membantu tugas arrester. Tetapi ia
masih dianggap tidak mampu untuk melindungi trafo berkapasitas besar
Gbr4. Karakteristik
impuls pada tabung
pelindung

14. E. Karakteristik Arester
Alat pelindung yang paling sempurna adalah arrester ( lightning arrester, kadang-
kadang juga disebut surge diverter) dan tahanan tak linier atau tahanan kran (valve
resistor), keduanya dihubungkan secara seri .
Gbr5. Bentuk Arester

15. Bila tegangan lebih habis dan tegangan normal tinggal, tahanannya naik lagi
sehingga arus susulnya dibatasi sampai kira-kira 50 ampere, arus susulan ini akhirnya
dimatikan oleh sela api pada waktu tegangan sistemnya mencapai titik nol yang
pertama sehingga alat ini bertindak sebagai sebuah kran yang menutup arus, dari
sini didapatkan nama tahanan kran. Karakteristik arus tegangan dan tahanan terlihat
pada gambar dibawah. Pada arrester modern pemadaman arus susulan yang cukup
besar (200-230 A) dilakukan dengan bantuan medan magnet. Dalam hal ini, maka
baik amplitude maupun lamanya arus susulan dapat dikurangi dan pemadamannya
dapat dilakuakan sebelum tegangan system mencapai harga nol

16. Gbr6.Karakteristik arus-
tegangan dan tahanan Kran
Gbr7. Karakteristik arus tegangan
dan tahanan kran dgn bantuan
magnet permanen

17. F. Karakteristik Arester
Seperti disinggu sebelumnya, arrester digunakan karena sesuai dengan ketetapan
BIL. Maka karakteristiknya perlu diketahui dengan jelas, sbb :
 Arrester mempunya tegangan dasar (rated) 50 c/s yan tidak boleh dilampaui
 Arrester mempunyai karkteristik yang dibatasi oleh tegangan (voltage-limiting)
bila dilalui oleh berbagai macam arus petir.
 Arrester mempunyai batas termis

18. Besarnya pengaruh arrester terhadap sebuah surja tegangan lebih dinyatakan
dengan jelas sekali pada gambar dibawah ini. Effisiensi daripada perlindungan
ditentukan terutama oleh tegangan pelepasan tegangan (D). tegangan percikan ( C
) , tegangan impuls curam mungkin lebih tinggi dan tegangan sisa kurang penting .
artinya oleh karena waktunya yang sangat singkat sebelum kegagalan terjadi.
Gbr9. Berubahnya
tegangan pelepasan
terhadap besarnya dan
kecepatan naiknya arus
surja untuk arrester
transmisi dan gardu

19. Gbr10. Karakteristik gelombang surja digardu tanpa arrester dan dengan arrester