Bagaimana Petir Bisa Menyebabkan Gangguan Pada Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi

Dipostingan sebelumnya kita udah ngobrolin tentang penjelasan ilmiah dibalik fenomena sambaran petir. Nah kali ini gue mau lanjutin pembahasan bagaimana petir bisa menyebabkan gangguan pada jaringan SUTT (Saluran Udara Tegangan Tinggi).

Buat yang belum tau apa itu SUTT, jadi dalam sistem transmisi dan distribusi di jaringan berdasarkan SPLN T6.001:2013 tentang Tegangan-Tegangan Standar dikenal empat jenis tegangan nominal sistem, yaitu TR (Tegangan Rendah) dengan range 100 V-1,000 V, TM (Tegangan Menengah) dengan range 1 kV-35 kV, TT (Tegangan Tinggi) range 35 kV-245 kV dan TET (Tegangan Ekstra Tinggi) range 245 kV ke atas.

Dari pembagian di atas kita jadi tau kalau SUTT itu masuk ke kategori tegangan tinggi dimana secara umum di jaringan transmisi Jawa-Bali-Madura terdapat dua jenis SUTT yaitu SUTT 70 kV dan SUTT 150 kV. Jangan salah bedain sama tower SUTET lho ya yang memiliki tegangan 500 kV.

Sebenernya pembahasan ini ngga terbatas pada jaringan SUTT saja, tetapi secara umum juga menjangkau media transmisi baik itu SUTET serta SUTM selama penghantarnya menggunakan menara sebagai support sehingga berpotensi terjadi sambaran petir. Hanya saja karena asset di unit gue berupa SUTT jadi gue jadiin SUTT sebagai objeknya.

SUTT sendiri berarti jaringan tramsisi tegangan tinggi yang menggunakan media kawat penghantar berisolasi udara sebagai current carrying atau penghantar arus. Sehingga secara desain konstruksi, SUTT menggunakan struktur menara entah berwujud lattice atau monopole untuk menopang jaringan penghantar tersebut.

Dikarenakan struktur tower SUTT yang menjulang hingga melebihi ketinggian 30 meter, 80 meter untuk tower empat sirkit dan ini tergantung kondisi dan desain serta meterial tower yang terdiri dari besi maka tower SUTT rentan terhadap resiko tersambar petir.

Untuk melindungi petir dari dampak sambaran petir agar tidak mengganggu sistem, maka dipasanglah aksesoris pelindung seperti kawat GSW (Ground Steel Wire) atau OPGW (Optical Ground Wire) yang dipasang pada bagian paling atas tower, grounding pada kaki tower dan arching horn untuk melindungi isolator dari flashover.

Setiap aksesoris pelingung petir memiliki fungsinya masing-masing. Misalnya kawat GSW yang berfungsi memberikan shielding pada penghantar di bawahnya sehingga petir tidak langsung menyambar kawat fasa dan menyambar GSW. Tujuannya supaya induksi petir dapat langsung diredam dengan arus petir dialirkan dari GSW ke ground melalui body tower.

Grounding disini memiliki peran krusial karena berfungsi sebagai media penghubung antara sistem dengan bumi sebagai titik netral, semakin baik grounding yang terpasang maka semakin baik pula peredaman induksi petir pada body tower sehingga ketika sistem tersambar petir tidak menyebabkan gangguan.

Untuk arching horn sendiri dimaksudkan sebagai media rambat busur api yang dihasilkan oleh arus petir apabila petir menyambar kawat penghantar sehingga arus petir tidak melalui isolator yang berujung pada flash.

Meskipun tower telah dilengkapi dengan bebrapa aksesoris pelindung, tetapi dibeberapa kasus tetap terjadi gangguan yang diakibatkan oleh sambaran petir. Jadi, apa yang sebenarnya terjadi pada tower ketika tersambar oleh petir?

Sambaran Petir Pada Saluran Transmisi

Petir yang menyambar ke saluran transmisi akan mengalirkan arus listrik ke sistem. Arus yang merambat pada menara akibat petir akan membangkitkan tegangan yang besarnya tergantung dari bentuk gelombang impuls arus dan impedansi dari jalur yang dilalui oleh arus tersebut. Tegangan yang melonjak karena beberapa faktor akan menyebabkan flashover pada isolator yang berujung gangguan pada sistem.

Petir dapat menyambar kawat fasa, ground wire atau body menara. Sebenarnya jarang terjadi sambaran langsung ke kawat fasa karena shielding yang diberikan GSW.

Jika petir menyambar pada midspan dari GSW, arus petir akan merambat ke dua arah yang berlawanan dan menyerang tower di dekat lokasi sambaran.

Saat petir menyambar langsung ke body tower, impedansi dari tower dan impedansi dari grounding tower akan menjadi faktor penting terhadap besarnya tegangan induksi dari arus petir yang merambat. Ketika tegangan yang dibangkitkan pada body tower tidak sepenuhnya dinetralkan oleh grounding tower dan besarnya tegangan melebihi BIL (Basic Insulation Level) dari isolator makan akan menyebabkan back flashover dan menyebabkan gangguan pada sistem.

Ketika terjadi back flashover, arus akan menjalar dari arching horn di sisi cold ke sisi hot pada isolator sehingga tegangan pada sistem akan bocor ke ground yang menyebabkan gangguan fasa-ground. Selain busur api merambat melalui arhing horn, busur api dari arus petir juga dapat merambat langsung melalui isolator sehingga terjadi flash pada isolator dan harus dilakukan penggantian.

Pada tower dengan GSW yang dihubungkan langsung ke grounding dengan konduktor tambahan (down conductor) akan memberikan penyaluran arus petir yang lebih baik. Hal ini karena impedansi tower terhubung secara paralel dengan impedansi down conductor dari GSW ke grounding sehingga mengurangi impedansi total pada body tower dan menyebabkan tegangan yang dihasilkan oleh sambaran petir pada body tower relatif rendah dan dapat dinetralkan dengan baik ke bumi.

Ketika impedansi tower, impedansi gronding dan resistansi pada kaki tower bernilai kecil serta magnitude sambaran petir yang moderate. Arus dapat disalurkan dari body tower dengan baik ke bumi. Tetapi ketika impedansi tinggi dan arus sambaran petir yang besar, arus yang melalui body tower akan menghasilkan tegangan yang sangat tinggi yang dapat menyebabkan terjadinya flashover pada isolator atau disebut back flashover.

Studi kasus yang terjadi pada beberapa gangguan yang diakibatkan oleh sambaran petir pada tower SUTT 150 kV adalah meskipun nilai tahanan pentanahan yang memenuhi standar (Berdasarkan SKDIR 520 PLN, nilai pentanahan pada SUTT 150 kV maksimum 10 Ohm) namun tetap terjadi gangguan sambaran petir. Perlu diketahui, pengujian tahanan pentanahan menggunakan arus DC, sementara arus petir bersifat impuls. Artinya ada frekuensi pada arus petir. Karena faktor frekuensi inilah nilai impedansi grounding sangat krusial. Meskipun tower memiliki nilai resistansi pentanahan yang baik, belum tentu sistem pentanahannya memiliki impedansi yang baik pula. sehingga probabilitas terjadinya gangguan tetap ada dan bisa dibilang realatif tinggi.

Selain impedansi grounding, kondisi tanah juga sangat berpengaruh. Untuk tanah daerah gunung dan berbatu akan memiliki soil resistivity yang tinggi sehingga kurang baik dalam menetralkan arus petir. Sebaliknya, untuk tanah dengan kondisi lembab cendrung memiliki soil resistivity yang rendah sehingga induksi petir dapat dinetralkan dengan baik.

Karena perbedaan kondisi geografis dan permukaan tanah yang bervariasi, diperlukan beberapa metode proteksi petir baik itu desain grounding atau teknik proteksi lainnya yang akan coba gua bahas di postingan berikutnya.

Terima kasih sudah membaca.