Dokumen tersebut membahas tentang petir dan proteksi listrik dari dampak petir. Secara singkat, dokumen menjelaskan bahwa petir terjadi akibat perbedaan muatan listrik di dalam awan yang menghasilkan lompatan listrik berenergi tinggi, dan juga menjelaskan beberapa alat pelindung seperti sela batang dan arrester yang digunakan untuk mencegah dampak petir pada peralatan listrik.

1. WYD SN & PRI.K
SAMBARAN
PETIR

2. WYD SN & PRI.K
BAGAIMANA TERJADINYA PETIR
Petir umumnya terjadi pada saat awan
tebal telah terbentuk. Di dalam awan
tebal, terjadi perbedaan suhu yang
tajam antara bagian bawah dan bagian
atas. Butir air awan bagian bawah yang
lebih hangat berusaha berpindah ke atas,
dan kemudian di atas menjadi beku, lalu
berubah menjadi kristal es. Kristal es lebih
berat dari butir air, dan berusaha turun
kembali. Kristal es yang turun dan butir air
yang naik saling mendesak, sehingga
terjadi geseran-geseran yang menimbulkan
pemisahan muatan listrik.
Air yang naik membawa muatan positif
dan es yang turun membawa muatan
negatif.
Maka terbentuk awan yang mirip dipole listrik, dengan bagian atas terdiri dari kristal es
bermuatan positif dan bagian bawah terdiri dari butir air bermuatan negatif.
Ketika tegangan antara ujung awan itu sudah terlalu besar, terjadilah lompatan muatan
listrik, yang memiliki energi tinggi. Energi tinggi ini menyalakan udara yang dilewatinya.
Inilah yang disebut petir.

3. WYD SN & PRI.K
- Muatan negatif
+ Muatan positif
SUTM
+
+ +
+ +
+ +
+
+
+ +
+ +
+ +
+
PELEPASAN MUATAN DARI AWAN
Begitu ujung lidah petir bergerak
mendekat ketanah, kuat medan
listrik pada ujung2 struktur diatas
Tanah akan meningkat & terjadi
ionisasi udara yang menuju ke awan.
+
+
- -
- -
- -
- - - -
- -
Up steamers bermuatan positif
stepped leader
bermuatan negatif
+
AWAN
+
AWAN
+
+
-
-
-
-
-
-

4. WYD SN & PRI.K
- Muatan negatif
+ Muatan positif
SUTM
SAMBARAN PETIR MENGENAI SUTM
• Aliran muatan positif keatas
Bertemu dengan ujung lidah petir
(10m)
• Q = 5 – 200 coulomb
• t = 0,05 – 1,5 µs
Pertemuan steamer dan leader
(return stroke)
steamer
leader
+
AWAN
+
AWAN
+
+
-
-
-
-
-
-
-
+
-
+
+
-
-
-
-

5. WYD SN & PRI.K
Beberapa sambaran petir:
1. Sambaran langsung,
yang mengenai peralatan listrik seperti isolator, penghantar
sambaran ini tidak mungkin dapat ditahan oleh isolasi yng ada
2. Sambaran induksi,
dimana sambaran petir ketanah dekat dengan penghantar, sehingga
penghantar terinduksi medan elektromagnetik dan kanal kilat yang
dapat menimbulkan tegangan lebih dari gelombang berjalan yang
merambat di penghantar,
3. Sambaran dekat,
dimana gelombang berjalan yang melalui penghantar dekat dengan
peralatan listrik
4. Sambaran jauh,
Bila penghantar dilindungi dengan penghantar tanah, sehingga
gelombang berjalan cukup jauh mengenai penghantar fasa.

6. WYD SN & PRI.K
JENIS-JENIS ALAT PELINDUNG
Saluran
Celah Batang
Isolator
d
1. SELA BATANG
Sela batang digunakan pada :
• Bushing insulator dari trafo.
• Pada isolator hantaran udara , berupa tanduk api (Arching Horn) atau
ring api.
• Pemutus daya (Circuit Breaker).

7. WYD SN & PRI.K
2. LIGHTNING ARRESTER (LA)
Arrester adalah alat proteksi bagi peralatan listrik terhadap tegangan lebih,
yang disebabkan oleh petir atau surja hubung (switching surge). Alat ini
bersifat sebagai by-pass di sekitar isolasi yang membentuk jalan dan mudah
dilalui oleh arus kilat ke sistem pentanahan sehingga tidak menimbulkan
tegangan lebih yang tinggi dan tidak merusak isolasi peralatan listrik.
Pada keadaan normal arrester berlaku sebagai isolator, bila timbul tegangan
surja alat ini bersifat sebagai konduktor yang tahanannya relatif rendah,
sehingga dapat meneruskan arus yang tinggi ke tanah. Setelah surja hilang,
arrester harus dapat dengan cepat kembali menjadi isolasi.
Umumnya arrester dipasang pada ujung SUTT yang memasuki Gardu Induk,
atau pada SUTM sebelum masuk trafo distribusi atau keluaran PLTD.
Definisi

8. WYD SN & PRI.K
JENIS ARRESTER
1. EXPULSION TYPE LIGHTNING ARRESTER (PROTECTOR TUBE)
Saluran
Celah Seri Luar
Elektroda Metal
Celah Seri Dalam
Tabung Fiber
Elektroda Metal
Lubang Untuk
Gas
• Dinding tabung yang terbuat dari bahan yang mudah menghasilkan gas jika
dilalui arus (bahan fiber).
• Sela batang (external series) yang biasanya diletakkan pada isolator porselin,
untuk mencegah arus mengalir dan membakar fiber pada tegangan jala-jala
setelah gangguan diatasi.
• Sela pemutus bunga api diletakkan didalam tabung salah satu elektroda
dihubungkan ketanah.

9. WYD SN & PRI.K
2. Non Linear Type Lightning Arrester (Arrester Tipe Tahanan Tak Linear).
Jenis Silicon Carbide ( SiC)
Elektroda
(Terminal Arus)
Sela percik seri
Tahanan tak
linear (tahanan
Katup)
Elektroda
(Terminal
tanah)
Saluran

10. WYD SN & PRI.K
3. Struktur arrester ZnO
(Zinc oxide) di dalam
penutup porselen untuk
20 kV

11. WYD SN & PRI.K
ARUS PETIR : AKAN MELIHAT IMPEDANSI SURJA DARI
KONDUKTOR
TEGANGAN DAN ARUS SURJA : BERGERAK DALAM BENTUK
GELOMBANG BERJALAN
BENTUK TEGANGAN SURJA :
BENTUK GELOMBANG DINYATAKAN :
1,2
1,2 uS
BAGAIMANA GELOMBANG BERJALAN PADA SUTM ?
TIANG
DI STANDAR KAN :
0,5
1,0
1,2
10 uS
20 30 40 50
x 50
= WAKTU YANG DIPERLUKAN GELOMBANG MENCAPAI PEAK
50 uS = WAKTU YANG DIPERLUKAN GELOMBANG TURUN SAMPAI
50% PEAK

12. WYD SN & PRI.K
GELOMBANG BERJALAN
MENGAPA GELOMBANG PETIR BERJALAN ??
PERISTIWANYA CEPAT SEKALI = TRANSIENT
PENJELASANNYA :
SALURAN TRANSMISI DI EKSPRESI KAN DALAM BENTUK L DAN C
BILA SUATU SUMBER
A
B
MENG ENERGIZE SALURAN,
DALAM ORDE WAKTU uS SIFAT L YANG MEMPERTAHANKAN
KONDISI SEBELUM PERUBAHAN DAN
SIFAT C DI B YANG TIDAK BERMUATAN
SEBELUM PENGISIAN (CHARGING)
MAKA DI TITIK B TIDAK SEGERA BERTEGANGAN
SEHINGGA TEGANGAN BERJALAN DARI A KE B, ORDE WAKTU uS
DEMIKIAN SETERUSNYA
C
DI C
D
DAN DI D
C DI A CHARGE

13. WYD SN & PRI.K
GELOMBANG BERJALAN
IMPEDANSI SURJA : L
C
ARRESTER : TAHANAN NON LINEAR DIMANA NILAI TAHANANNYA
BERUBAH TURUN BILA TEGANGAN
YANG DIKENAKAN PADANYA NAIK
DIATAS NILAI TEG. DISCHARGE
IMPEDANSI KARAKTERISTIK = Zc
Zc SUTM
SECARA UMUM : Zc SKTM = 10 : 1
AKIBAT LKABEL YANG KECIL DAN CKABEL YANG BESAR
TEGANGAN PULSA PETIR DI CHOP ARRESTER
0,5
1,0
1,2
10 uS
20 30 40 50 ?
TEGANGAN PULSA PETIR SEMULA
CHOP ARRESTER

14. WYD SN & PRI.K
GELOMBANG BERJALAN
TEGANGAN PULSA PETIR DI CHOP ARRESTER
0,5
1,0
1,2
10 uS
20 30 40 50
?
CHOP ARRESTER
CHOPPING TEGANGAN INI BERLANGSUNG > 50 uS
MUNGKIN = 60 uS, 70 uS SETELAH ITU TEGANGAN PETIR TURUN
DI SELANG WAKTU INI GEL. PETIR DI KABEL TERJADI BEBERAPA
PANTULAN
DASAR INI DIPAKAI UNTUK ANALISA GELOMBANG BERJALAN
DENGAN REFRAKSI DAN REFLEKSINYA
SEHINGGA TEGANGAN DI DI JUNCTION BISA NAIK ATAU TURUN

15. WYD SN & PRI.K
GELOMBANG BERJALAN
ZC1 ZC2
TEORI DALAM GELOMBANG BERJALAN (Sekedar mengingatkan)
MISALKAN :
SUTM SKTM
DISAMBUNG DENGAN
KAR. IMP KAR. IMP
MENGALAMI SAMBARAN PETIR DI SUTM DENGAN TEG. PETIR = Vf
Vf
TEG. PETIR YANG DI-
TERUSKAN KE SKTM
=
2 x ZC2
ZC1 + ZC2
x Vf
V
KOEFISIEN
REFRAKSI
V
TEG. PETIR YANG DI-
PANTULKAN KE SUTM
=
ZC1 - ZC2
ZC1 + ZC2
x Vf
Vb
KOEFISIEN
REFLEKSI
Vb

16. WYD SN & PRI.K
GELOMBANG BERJALAN
BESAR TEG. PETIR YANG DATANG DARI SUTM Vf ??
RARR DAN ZC2 SKTM TERLIHAT PARALEL ZP NILAINYA
ZP =
1
1
RARR
+
1
ZC2
= 14.04 Ohm
2xVf = ( 1 +
ZC1
ZP
) .x V = 3215.98 kV
Vf
= 1607.99 kV TEG. PETIR YANG DATANG DARI SUTM
SELANJUTNYA, TEG. PETIR DI SKTM, RELEKSI DAN REFRAKSINYA
DIHITUNG DENGAN MENGGUNAKAN LATTICE DIAGRAM
PERLU DIHITUNG DULU KOEFISEN REFLEKSI
KOEFISEN REFRAKSI
PADA MASING2 UJUNG KABEL

17. WYD SN & PRI.K
GELOMBANG BERJALAN
500 50
Vf=55 kV
Vb 11
11
A
KOEFISIEN DI B
KOEFISIEN DI A
REFRAKSI = 0,44
REFRAKSI = 0.45
REFLEKSI = -0,56
REFLEKSI = -0,55
ZP =9,91
ZP =14.04
2ZP
ZP + ZC
ZP - ZC
ZP + ZC
BENTUK JARINGAN DISEDERHANAKAN
SETELAH DI CHOP ARRESTER (A) TEG. PETIR BERJALAN DI SKTM 55 kV
WAKTU TEMPUHNYA =
1 m
1,86x105 m/det
= 2.68 udetik
TEG. REFRAKSI (V) DIHITUNG DENGAN KOEFISIEN
TEG. REFLEKSI (Vb) DIHITUNG DENGAN KOEFISIEN

18. WYD SN & PRI.K
GELOMBANG BERJALAN
DIURAIKAN DENGAN LATTICE DIAGRAM
500 50
Vf=55 kV
Vb
11
11
A
1 m
6,67
55
23.96
-31,6
-13.95
20
17.08
7,44
-9.64
-4.33
33,3
5,3
2.31
-2,99
-1.45
46,7
1.65
0.72
-0.93
-0.42
60
0.51
34.66
-0.29
-0,13 JUMLAH TEG. DI B
31,6
0
B

19. WYD SN & PRI.K
PEMASANGANNYA HARUS DEKAT DENGAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI.
PEMASANGAN ARRESTER DI OUTGOING
FEEDER DAN TRAFO CANTOL

20. WYD SN & PRI.K
PEMASANGAN ARRESTER PADA
OUTGOING TRANSFORMATOR TENAGA
DI PLTD
arrester
Terminal box
arrester
L
Bila L < 25 m, adalah batas maksimum dari penempatan arrester
Bila L > 25 m, di terminal transformator tenaga perlu dipasang arrester kedua

21. WYD SN & PRI.K