Tugas Besar Mata Kuliah Narasi Pengetanahan dan Proteksi BAB 3
Oleh:
Khairina Noor Astuti Irando A! "a#anik
23214309 232 14 3$4
%&KO'A( T&KNIK &'&KT)O "AN IN*O)MATIKA IN%TIT+T T&KNO'O,I BAN"+N, 201$
1.1 Latar Latar Belakan Belakang g
Narasi Grounding Bab 3 Listrik merupakan suatu kebutuhan mutlak yang harus dipenuhi untuk menjamin keberlangsungan hidup masyarakat masa kini. Pemenuhan kebutuhan ini terus meningkat seiring seiring bertam bertambah bahnya nya pertum pertumbuh buhan an beban beban dari dari tahun tahun ke tahun. tahun. Tentuny entunyaa fasilit fasilitas as – fasilitas sarana penyedia listrik harus terjamin dengan baik kehandalannya, salah satu yang terpenting adalah menjaga sistem pentanahan, atau biasa disebut ground disebut grounding, ing, dapat bekerja sebagaimana mestinya, untuk menunjang keberlangsung penyediaan listrik ke konsumen. konsumen. Sistem Sistem pentan pentanaha ahan n adalah adalah suatu suatu sistem sistem pengam pengaman an terhad terhadap ap perang perangkat kat – perangkat yang mempergunakan listrik sebagai s ebagai sumber tenaga, dari lonjakan listrik, petir, dan lain – lain. Pengertian Pengertian lain dari sistem pentanahan pentanahan adalah, adalah, penghubu penghubungan ngan suatu titik sirkit listrik atau suatu penghantar yang bukan bagian dari sirkit listrik dengan bumi menurut cara tertentu. tert entu. (PUL !"""#. Tentunya Tentunya sistem pentanahan memegang peran $ital dalam menjamin keberlangungan penyaluran tenaga listrik sebagai pengaman peralatan listrik sekaligus memiliki peran untuk menjaga keselamatan para pekerja yang terlibat. Sehingga dapat dijabarkan secara lebih detail mengenai fungsi ground fungsi grounding ing secara lebih detail sebagai berikut (S%it&er, '# ) '. Personal Safety *ese *esela lama mata tan n ji%a ji%a dapa dapatt dica dicapa paii deng dengan an pent pentan anah ahan an meng menggu guna naka kan n low impedance dan impedance dan bonding antar perangkat berbahan metalik, bodi, dan ipa, serta objek objek – objek objek konduk konduktif tif lainny lainnya, a, tidak tidak sampai sampai teraliri teraliri arus arus ganggu gangguang ang yang yang sangat berbahaya bagi keselamatan. !. Protek Proteksi si +ang +angun unan an dan dan Peralata Peralatan n . -eduksi Noise lektrik Grounding yang yang tepat tepat akan akan mampu mampu memini meminimal malisas isasii impeda impedansi nsi anatar anatar titik titik pentanahan dan bangunan, potensial tegangan antara peralatan yang terhubung, serta efek dari medan elektrik dan magnetik. Suatu sistem ground sistem grounding ing yang baik harus diinspeksi diinspeksi secara periodik dan melakukan melakukan pera%atan untuk menjaga keefektifannya. Selain itu pemilihan material dan kelayakan tekni teknik k insta instala lasi si yang yang tepa tepatt dapa dapatt menj menjam amin in sist sistem em grounding grounding dapat dapat bertah bertahan an dari dari kerusakan. Secara umum, seperti sudah dijelaskan sebelumnya bah%a ground bah%a grounding ing dipasang atau dihubungkan pada peralatan listrik. /amun pada penulisan kali ini akan lebih difokuskan untuk untuk pemasan pemasangan gan grounding grounding pada pada perang perangkat kat – perang perangkat kat listrik listrik yang yang berada berada pada pada switchyard . 1.2 Switchyard 1.2 Switchyard Switchyard atau atau dengan dengan nama nama lain gardu induk induk pasang pasangan an luar, luar, dapat diartik diartikan an sebagai gardu induk yang sebagian besar komponennya di tempatkan di luar gedung, 2
Narasi Grounding Bab 3 kecuali komponen kontrol, sistem proteksi, dan kendali serta komponen bantu lainnya, ada di dalam dalam gedung gedung.. 0ardu 0ardu induk induk semacam semacam ini biasa biasa disebu disebutt dengan dengan gardu induk induk kon$ensional. 0ardu induk jenis ini menjadi gardu induk yang mayoritas digunakan di ndonesia. /amun untuk daerah – daerah padat dan di kota – kota besar di Pulau 1a%a, sebagian besar sudah menggunakan gardu induk pasangan dalam, yang biasa disebut gas Insulated Substation (0S#. Substation (0S#.
0ambar '.' Outdoor Switchyard ( powerplantmen.wordpress.com powerplantmen.wordpress.com,, !"'2# 1.3 Earth Potential Rise 3ungsi grounding grounding pada pada perangkat – perangkat switchyard perangkat switchyard adalah untuk menyediakan
hubungan sistem pentanahan ke impedansi petanahan atau netral trafo yang terhubung untu untuk k meny menyed edia iaka kan n jala jalan n arus arus gang ganggu guan an maks maksim imum um ke tana tanah. h. Sist Sistem em grounding grounding menjam menjamin in agar agar tidak tidak terjad terjadii ganggu gangguan an mekani mekaniss atau atau termal termal yang yang dapat dapat terjadi terjadi pada pada peralatan di switchyard , sekalig sekaligus us mengha menghasilk silkan an keselam keselamatan atan person personel el saat bekerja bekerja maupun maupun melakukan melakukan pera%atan. pera%atan. Sistem pentanahan juga berfungsi berfungsi menjamin menjamin bonding bonding ekipotensial agar tidak terjadi gradien potensial yang berbahaya. 0radien tegangan merupakan suatu akibat dari sebuah fenomena yang disebut earth potential rise (P-#. P- adalah fenomena yang terjadi ketika suatu arus dalam jumlah jumlah besar mengalir ke tanah. 4al ini biasanya disebabkan ketika terjadi kegagalan pada gardu induk atau ketika terjadi sambaran petir ( fault current). current). Sementara berdasarkan 56, P- adalah produk hasil impedansi elektroda pentanahan dan arus yang mengalir melalui impedansi elektroda tersebut.
3
Narasi Grounding Bab 3 *etika arus dalam jumlah yang besar memasuki tanah melalui sistem pentanahan, tidak hanya sistem grounding grounding tersebut yang mengalami kenaikan potensial, potensial, namun namun juga tanah di sekitarnya. +esar potensial elektrik pada bumi akan turun di sekitar sistem pentanahan meski tidak tidak sampai sampai bernil bernilai ai nol. nol. Secara Secara fakta, fakta, pada pada suatu suatu tanah tanah homoge homogen, n, potens potensial ial tanah tanah berbanding terbalik dengan jarak dari pusat sistem pentanahan.
0ambar '.!. 7ekanisme Terjadinya P-. (esggroundingsolution.com ( esggroundingsolution.com,, !"'2# Tegang egangan an yang yang dihasil dihasilkan kan P- dapat dapat membah membahaya ayakan kan baik baik person personel el maupun maupun peralatan. *ita tahu bah%a tanah memiliki resistansi yang disebut resisti$itas res isti$itas tanah, yang bisa menjadi jalan bagi arus untuk mengalir ke dalam bumi. 8danya perbedaan potensial akan mengakibatkan arus mengalir ke atau pada bodi peralatan yang bersifat konduktif yang ditanahkan, termasuk pipa, kabel tembaga, atau bahkan manusia. Terdapat Terdapat beberapa bahaya yang diakibatkan P-, yaitu ) '. Step Potensial atau atau Tegangan Langkah Tegang Tegangan an langkah langkah adalah tegangan yang muncul di antara kaki seseorang seseorang yang berdiri dekat suatu benda bertegangan yang diketanahkan. 4al ini sama dengan perbedaan tegangan antara dua titik pada jarak yang berbeda dar i elektroda. Pada saat terjadi suatu gangguan pada gardu induk, arus akan mengalir menuju bumi. 8kibat adanya distribusi resisti$itas tanah, distribusi tegangan yang sesuai pun juga akan terjadi. 1atuh tegangan pada tanah di sekitar sistem pentanahan akan mengakibatkan bahaya bagi orang – orang yang berdiri di sekitarnya. Pada kasus tegang tegangan an langk langkah, ah, arus arus akan akan mengali mengalirr apabil apabilaa terdapat terdapat perbed perbedaan aan potens potensial ial antara dua kaki. Semakin besar arus yang mengalir ke tanah, akan semakin besar bahaya yang ditimbulkan. -esisti$itas tanah juga berperan pada bahaya yang 4
Narasi Grounding Bab 3 mungkin terjadi. Semakin tinggi resisti$itas tanah mengakibatkan semakin tinggi pula tegangan langkah yang dihasilkan. -esisti$itas tanah yang tinggi pada lapisan paling atas dan resisti$itas tanah yang rendah pada lapisan ba%ah cenderung menghasilkan tegangan langkah paling tinggi dekat dengan elektroda pentanahan, dimana resisti$itas tanah yang rendah pada lapisan ba%ah akan menarik arus lebih banyak dari elektroda melalui lapisan dengan resisti$itas tinggi, dan akhirnya menghasilkan jatuh tegangan yang besar dekat elektroda. *etika tanah memiliki lapisan atas yang konduktif dan lapisan ba%ah yang resisitif, arus gangguan akan tetap mengalir pada lapisan atas untuk jarak yang lebih jauh dari elektroda.
0ambar '. Tegangan Langkah (esggroundingsolution.com, !"'2# !. Touch Potential atau Tegangan Sentuh Tegangan sentuh adalah tegangan antara objek bertegangan dengan kaki seseorang yang bersentuhan dengan objek tersebut. 4al ini sama dengan perbedaan tegangan antara objek dan suatu titik yang berjarak jauhnya. *etika arus gangguan terjadi, arus akan mengalir melalui suatu objek metal dan memasuki tanah. Sebagai contoh, apabila ada seseorang menyentuh tower tegangan tinggi ketika terjadi arus gangguan, maka arus akan mengalir turun dari tower menuju tangan orang tersebut dan mengalir selanjutnya ke organ $ital lainnya. 8rus kemudian akan terus mengalir melalui jalurnya dan keluar melalui kaki untuk selanjutnya ke dalam tanah.
5
Narasi Grounding Bab 3
0ambar '.9 Tegangan Sentuh (esggroundingsolution.com, !"'2# . Transfer Potential Terdapat beberapa faktor yang berkontribusi untuk meningkatkan bahaya dari ketiga macam tegangan di atas. Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, semakin tinggi resisiti$itas tanah pada tanah tertentu akan mengakibatkan kejut listrik yang signifikan meskipun arus yang mengalir cukup kecil. 4asil pengukuran in :yomming menemukan apabila nilai resistan 2"" ohms atau lebih tinggi, hanya membutuhkan arus sebesar satu 8moere untuk menghasilkan tegangan 2"";. /ilai resisti$itas tanah tentunya tergantung pada jenis tanah, seperti yang ditunjukkan pada tabel '.'. *ondisi lainnya yang dapat mengakibatkan tegangan tinggi pada suatu gardu induk adalah akibat arus sirkulasi pada lebih dari satu titik sistem pentanahan. 4al ini akan mengakibatkan arus terinduksi bersirkulasi melalui pipa atau benda konduktif pada setiap titik sepanjang saluran. Peristi%a inilah yang disebut transfer potential. 1enis tegangan ini sangat berbahaya karena seseorang yang berada jauh dari sumber arus gangguan tetap memiliki resiko tersengat listrik, sepanjang bonding dari objek yang dia sentuh terhubung oleh suatu jalur metalik yang berhubungan dengan bonding objek lain yang terkena arus gangguan.
6
Narasi Grounding Bab 3
Metal object
fault
V= Transf er poten Bond tial
Bond Metal Pipe
0ambar '.2. Transfer Potential ( 4emant, !""<# Tabel '.' /ilai -esisti$itas +erdasarkan 1enis Tanah (Ste$e, !"'!# Jenis Tanah
Soil Resistivity (Ohm-m)
Moist Humus Soil
"
Farmland, Loamy, and Clay Soil
'""
Sandy and Clay Soil
'2"
Moist sandy oil
""
Moist Grael
2""
!ry sandy or "rael soil
'"""
Roc#y "round
""""
1.4 Fence !ence atau pagar merupakan komponen yang harus tersedia pada suatu switchyard .
Pagar ini disediakan untuk mencegah pihak – pihak yang tidak berkepentingan ataupun he%an liar masuk atas beberapa alasan, yaitu ) '. Proteksi dari adanya sabotasi pihak luar yang dapat membahayakan keberlangsungan bisnis, dimana kontinyuitas ketersediaan listrik merupakan hal yang $ital untuk sosial dan ekonomi. !. -esiko tersengat listrik akibat kontak dengan konduktor tanpa isolasi. . -esiko tersengat listrik akibat masalah potensial yang telah disebutkan di atas. Pagar merupakan komponen metalik switchyard yang tidak luput untuk ditanahkan. 8lasan mengapa pagar ini harus ditanahkan adalah mencegah kemungkinan terburuk apabila saluran transmisi 4; yang berada di atasnya tiba tiba jatuh menyentuhnya.
Narasi Grounding Bab 3 8kibatnya seseorang yang tidak sengaja bersentuhan dengan pagar akan menerima kejut listrik yang sangat membahayakan keselamatan. Skema grounding pagar pada umumnya adalah mengetanahkan semua ujung –ujung tonggak atau tiang pagar dan satu tiang tiap '2 meter. Terdapat dua metode untuk mendesain sistem pentanahan pagar, khususnya pagar untuk melindungi fasilitas kelistrikan. '. Grounding pagar terhubung secara elektrik ke sistem grounding perangkat – perangkat kelistrikan, seperti ditunjukkan gambar '.5. 7etode ini harus digunakan ketika pagar berada dekat dengan ground grid peralatan.
0ambar '.5. Grounding Peralatan yang Terhubung =engan Grounding Pagar (S%it&er, '# !. 7enggunakan sistem grounding yang terpisah untuk pagar yang terisolasi dari sistem grounding peralatan, seperti ditunjukkan pada gambar '.6
!
Narasi Grounding Bab 3
0ambar '.6. Grounding Peralatan yang Terpisah =engan Grounding Pagar (S%it&er, '# *etika pagar terhubung ke grid, hal ini aka meningkatkan ukuran grid yang berakibat berkurangnya ,baik resistansi grid dan kenaikan tegangan pada ground grid . Tetapi gradien harus tetap dijaga pada batas aman karena pagar itu sendiri memiliki potensi untuk kenaikan potensial. 4al ini dapat dicapai dengan menanam suatu konduktor dengan jarak sampai 9 kaki di luar pagar dan mem> bonding >nya bersama dengan pagar, seperti ditunjukkan pada gambar '.<.
0ambar '.< "onding Pagar dan Perimetal #onductor (S%it&er, '# "
Narasi Grounding Bab 3 =engan adanya konduktor yang ditanam di luar pagar, hanya akan menimbulkan resiko kenaikan tegangan sentuh sebesar '"?. National $lectrical Safety #ode (/S@#, 8/S @!>'6 menyebutkan apabila pagar switchyard yang akan ditanahkan harus didesain berdasarkan batas tegangan sentuh, tegangan langkah, tegangan transfer yang diijinkan. *etika tiang pagar terbuat dari material konduktif, maka konduktor pentanahan harus terhubung ke tiang pagar dengan suatu penghubung yang sesuai. Sementara ketika tiang pagar terbuat dari material non – konduktif, maka ka%at berduri atau jaring – jaring pagar harus di – bonding pada taip titik konduktor pentanahan, seperti ditunjukkan pada gambar '..
0ambar '.. Grounding Untuk Pagar +erbahan non – *onduktif (S%it&er,'# /S@ menyebutkan bah%a pintu pagar yang diketanahkan juga harus di – bonding ke konduktor pentanahan, seperti ditunjukkan gambar '.'".
#$
Narasi Grounding Bab 3
0ambar '.'". Grounding Untuk Pagar Secara *eseluruhan (S%it&er,'# Terdapat berbagai macam klem atau penjepit untuk pentanahan tiang – tiang pagar serta untuk pintu pagar. Penghubung jenis solid untuk bonding pintu dan grounding tiang pintu ditunjukkan pada gambar '.''. Sementara kombinasi solit dan klem ditunjukkan pada gambar '.'!. =an gambar '.' menunjukkan berbagai macam tiang pagar dalam berbagai ukuran dan bentuk.
0ambar '.''. Penghubung untuk "onding Pintu dan Grounding Tiang Pintu (S%it&er, '#
##
Narasi Grounding Bab 3
0ambar '.'!. Penghubung *ombinasi Solid dan *lem (S%it&er, '#
0ambar '.'. Tiang Pagar dalam +erbagai +entuk dan Ukuran (S%it&er, '# 1.5 on!ig"rasi #entanahan Secara umum, sistem pentanahan adalah suatu sistem yang terdiri atas semua
fasilitas atau peralatan yang saling terhubung dan diketanahkan pada suatu daerah tertentu. Sistem pentahanan pada suatu switchyard ditunjukkan pada gambar '.'9.
#2
Narasi Grounding Bab 3
0ambar '.'9. Sistem Grounding Pada Switchyard (%%%.electrical>kno%ho%.com ,!"'2# Terdapat beberapa tipe konfigurasi untuk sistem grounding yang dapat diaplikasikan, yaitu ) '. *onfigurasi grounding kon$ensional ) Sistem pentanahan kon$ensional dilakukan dengan cara menggali suatu lubang dengan ukuran yang besar, dimana di dalamnya dimasukkan suatu pipa atau piringan tembaga dengan diberi bubuk arang atau garam di antara lapisannya. Sistem pentanahan kon$ensional ini membutuhkan pera%atan dan penyiraman air secara berkala. *onfigurasi ini kurang layak untuk diterapkan pada switchyard. !. *onfigurasi $arth %at =esain jenis ini dibedakan lagi menjadi dua, yaitu ) a. +eberapa elektroda, batang pentanahan, terhubung satu sama lain pada netral peralatan, bodi, dan struktur yang diketanahkan. 4asilnya didapatkan sebuah elektroda batang yang tersusun secara grid A jaring – jaring. 1ika lin& penghubungnya ditanam dalam suatu tanah yang memiliki kondukti$itas yang baik, jaringan ini mampu menghasilkan grounding yang layak untuk suatu switchyard . b. Terdiri atas kombinasi ) • *onduktor yang ditanam secara hori&ontal membentuk baris, dan konduktor yang ditanam secara $ertikal membentuk kolom. #3
Narasi Grounding Bab 3
•
Piringan metalik yang terhubung pada konfigurasi konduktor di atas, ditanam pada suatu kedalaman yang dangkal di atas ground grid . Piringan tersebut berfungsi sebagai pengaman lebih untuk terjadinya
•
tegangan sentuh atau tegangan langkah yang tinggi. *isi – kisi logam yang diketanahkan diletakkan pada atau di atas permukaan tanah. 8tau kabel mesh diletakkan langsung diba%ah
•
permukaan material. %esh ditanam pada kedalaman "" – 2"" mm, sementara untuk
konduktor dipisahkan sebesar 9 – < meter. *onfigurasi (b# memiliki beberapa keuntungan, yaitu ) '. +atang elektroda yang ditanam pada resisti$itas tanah yang lebih kecil akan jauh lebih efektif untuk membuang arus gangguan, kapanpun dalam keadaan lapisan tanah memiliki kondisi sebagai berikut ) resisti$itas tinggi pada lapisan atas dan resisti$itas rendah pada lapisan ba%ah. !. 1ika batang – batang elektroda ditanam sepanjang grid dalam suatu tanah yang memiliki kondisi lapisan resisti$itas dari tinggi ke rendah secara seragam, batang akan sangat mengurangi kenaikan gradien permukaan. . Penghematan lahan akibat pengurangan earth pits mengakibatkan koordinasi yang lebih mudah
0ambar '.'2. %esh Grounding Pada Switchyard (%%%.ecm%b.com, !"'2# 1.$ %ro"n&ing 'nt"k #erangkat erangkat S*it+hyar& *omponen – komponen kelistrikan yang berada pada switchyard adalah sebagai
berikut ) '. #ircuit "rea&er
#4
Narasi Grounding Bab 3 3ungsi dari circuit brea&er (@+# adalah untuk memutus rangkaian listrik dalam keadaan berbeban. #ircuit brea&er dapat dioperasikan pada saat jaringan dalam kondisi normal maupun pada saat terjadi gangguan. +erbeda dengan fuse, yang beroperasi sekali kemudian harus diganti, @+ dapat di reset ulang (baik secara manual maupun otomatis# untuk kembali pada operasi normal. #ircuit brea&er yang terdapat pada switchyard merupakan jenis @+ tegangan tinggi. Terdapat dua jenis bentuk circuit brea&er terbuka ) • 'i(e Tan& ) Unit switching terletak pada bushing yang terisoasi. *onduktor terhubung ke peralatan switching melalui bushing tanpa dilengkapi @T.
0ambar '.'5 'i(eTan& #ircuit "rea&er (en.%ikipedia.org ,!"'2# • ead Tan& ) Peralatan switching terdapat dalam kontainer metalik yang dipenuhi bahan isolator. *onduktor terhubung ke peralatan switching melalui bushing yang dilengkapi dengan @T tegangan rendah .
#5
Narasi Grounding Bab 3
0ambar '.'6 ead Tan& #ircuit "rea&er (%%%.myelectrical.com ,!"'2# 8pabila suatu circuit brea&er memiliki penutup berbahan metalik, maka penutup tersebut harus terhubung ke konduktor grid terdekat. +egitupun dengan kontrol panel lokal, ia bisa dihubungakan ke struktur yang berbahan metalik atau dihubungkan ke konduktor grid terdekat. !. #urrent Transformer (@T# @T berfungsi untuk merubah besaran arus dari arus yang besar ke arus yang kecil, atau memperkecil besaran arus listrik pada sistem tenaga listrik, menjadi arus untuk sistem pengukuran dan proteksi. Pada sistem tenaga listrik berdaya besar, @T diperluka untuk merubah nilai nominal arus siste m menjadi lebih kecil sehingga dapat terbaca oleh peralatan proteksi ataupun pengukuran. @T memiliki terminal grounding yang dihubungkan dengan konduktor grid pembumian terdekat.
#6
Narasi Grounding Bab 3
0ambar '.'<. #urrent Transformer (%%%.scadaku.com , !"'2# . Potential Transformer (PT# Sama halnya dengan @T, PT berfungsi untuk merubah besaran tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau memperkecil besaran tegangan listrik pada sistem tenaga listrik menjadi besaran tegangan untuk pengukuran atau proteksi. Sistem grounding PT sama dengan @T, dimana pada PT tersedia terminal grounding yang nantinya dihubungkan dengan konduktor grid pentanahan terdekat.
#
Narasi Grounding Bab 3 0ambar '.'<. Potential Transformer (%%%.scadaku.com , !"'2# 9. 'ightning *rrester 'ightning arrester berfungsi untuk melindungi peralatan listrik di gardu induk dari tegangan lebih akibat terjadinya sambaran petir pada ka%at trasnmisi., maupun diakibatkan suatu surja hubung. =alam keadaan normal, lightning arrester bersifat isolatif atau tidak bisa menyalurkan arus listrik. =alam keadaan terjadi ganggan, lightning arrester akan bersifat konduktif dengan tahanan yang realtif rendah untuk menyalurkan arus ke bumi. Setelah surja hilang, arester harus dapat dengan cepat kembali bersifat isolatif. Pada lightning arrester disediakan suatu elektroda pentanahan yang terpisah untuk menghubungkan arester dengan bumi. lektroda pentanahan diletakan secara terpisah pada jarak yang cukup jauh dari konduktor grid switchyard untuk menghindari kenaikan tegangan akibat aliran arus yang besar ketika terjadi sambaran petir.
0ambar '.'. 'ightning *rrester (%%%.scadaku.com , !"'2# +. Transformer – Solidly $arthed Neutral Pada transformer jenis ini, terdapat elektroda pentanahan yang secara terpisah untuk menghubungkan antara titik netral transformer ke tanah dan bodi trafo ke tanah. 1ika kedua belitan (primer dan sekunder# memiliki titik netral, maka pada
#!
Narasi Grounding Bab 3 masing – masing netral akan dihubungkan ke tanah melalui konduktor pentanahan yang terpisah. Pemisahan konduktor antara netral ke tanah dan antara terminal pentanahan pada bodi ke tanah ditukan untuk menghindari adanya arus netral yang mengalir ke bodi transformer. . Transformer – -esistance $arthed Neutral Seperti halnya solidly earthed neutral , pada resistance earthed neutral , elektroda pentanahan untuk titik netral dan bodi transfomer dibuat terpisah. +edanya untuk tipe ini, netral ditanahkan melalui suatu resistansi sementara bodi transformer tetap diketanahkan seperti halnya pada solidly earthed neutral . Sementara terminal pentanahan pada /- terhubung ke elektroda pentanahan.
0ambar '.!". Neutral $arth -esistance (%%%.scadaku.com , !"'2# 6. solator Switchyard solator berfungsi sebagai isolasi atau pemisah bagian bertegangan dengan tidak ketika terjadi suatu pera%atan karena ketika operasi maintenance suatu percikan muatan dari fasa ke batang operasi yang biasanya berbahan metal dapat berpindah menuju suatu tuas peralatan. Bleh karenanyaya, tuas tersebut harus ditanahkan menggunakan suatu konduktor, biasanya berupa tembaga, untuk menyediakan jalan pintas agar arus tidak mengalir melalui tubuh user atau operator. Grounding grid harus disediakan di area dimana operator biasa bekerja. 0rid tersebut terhubung ke grounding grid utama. solator ini biasanya terdapat
#"
Narasi Grounding Bab 3 pada salah satu sisi circuit brea&er . solator dioperasikan dalam keadaan tanpa beban. 7acam dari isolator pada switchyard ) • ori/ontal Isolation • 0ertical Isolation • %o(ing "ushing
0ambar '.!'. solator Switchyard (kiran'''.hubpages.com, !"'2# 1., B"il&ing %ro"n&ing an& Overvie*
%sti&asi nilai resistensi grid' tegangan sentu( dan tegangan lang)a(' biasan*a dila)u)an dengan cara &engguna)an ru&us dan algorit&a *ang &e&perti&bang)an pengaru( ti&bal bali) antara ele)troda
pada
jaringan+
Metodologi
*ang
diguna)an
(arus
&encer&in)an feno&ena secara ,si) dan &enunju))an ba(-a arus *ang berasal dari su&ber *ang dialir)an )e bu&i' didistribusi)an pada jaringan grounding sede&i)ian rupa se(ingga potensial didala&n*a bernilai )onstan+ .ntu) &enge/aluasi )ualitas dari per)iraan *ang )ita la)u)an' )ita &enerap)an beberapa &etodologi pada beberapa grid *ang di desain+ 2$
Narasi Grounding Bab 3 Pada
a-aln*a'
)ita
&e&eri)sa
ba(-a
solusi
*ang
diperole(
&en*edia)an )onstanta potendial terde)at pada per&u)aan grid+ 0e&udian &eng(itung distribusi arus *ang dapat diguna)an untu) &engesti&asi t(ananan Grid dan potensial di beberapa titi)+ 0e&udian )ita &enganalisa ba(-a nilai dari para&eter1para&eter &endasar dapat di perbai)i dengan &e&perti&bang)an u)uran dari grid' bai) batang' space )eti)a terdistribusi secara (alus+
• Prosedur esain+ Proses desain siste& pengetana(an grounding dari suatu gardu &e&butu()an ban*a) step dan per(itungan *ang bai)+
teplang)a(
*ang
(arus
dite&pu(
dala&
&erencana)an pe&buatan suatu siste& pengetana(an (arus di la)u)an
secara operasional
7ang)a(1lang)a(
beri)ut
ini
prosedur
&erupa)an
*ang
standar+
lang)a(
*ang
di)eluaran ole( standar 8%%% !$12$$$ untu) desain grid ground9
2#
Narasi Grounding Bab 3
22
Narasi Grounding Bab 3 1! *ield "ata -olle.tion / Pengu#ulan data 'aangan ala& tep *ang perta&a ini sangat dibutu()an data1 data a-al *ang &erupa)an fa)ta dilapangan sebgai bagan
*ang
a)an
perencanaan
&enjadi
pe&buatan
perti&bangan
Grounding
&aupun
dala& desain
Ground Grid+
• 7a*out
site9
&engga&bar)an
bagai&ana
)ondisi
dilapangan te&pat a)an dibuat)an grounding tersebut+ Bagai&ana )ondisi secara geogra,s' leta)' posisi dan area dise)itarn*a+
• ubstation Grid :rea9 &erupa)an ga&baran bagai&ana )ondisi dise)itar grounding a)an dipasang+
• oil resisti/it* &easure&ent pengu)uran resisti/itas pada te&pat a)an dibuat grounding9
pengu)uran
resisti/itas ini sangat perlu dila)u)an untu) &enentu)an desain pada grounding dan pada per&u)aan tana( te&pat grounding dibuat+ Pengu)uran resisti/itas *ang ban*a) di)enal dengan &engguna)an &etode ;enner+ Pengu)uran resisti/itas tana( dila)u)an dengan &engguna)an e&pat pin *ang dita&an pada tana( *ang a)an diu)ur+ Pin ditana& dengan jara) *ang sa&a dala& satu garis lurus+ ua pin terluar *aitu pin <# dan <2 di(ubung)an dengan su&ber arus *ang diseri dengan a&per&eter+ ua pin *ang ditana& ditenga( *aitu pin P# dan P2 di(ubung)an dengan /olt&eter+ ua pin terluar *aitu <# dan <2 &erupa)an ele)troda arus' pin *ang diguna)an untu) &ele-at)an arus+ edang)an
pin
*ang
di
tenga(
*aitu
pin
P# dan
P2 &erupa)an ele)troda potensial' pin *ang diguna)an untu) &engu)ur penurunan potensial saat dua pin terluar diberi arus+ 23
Narasi Grounding Bab 3 Penentuan resisti/itas tana( atau ta(anan jenis tana( berdasar)an pada peruba(an tegangan *ang terjadi pada dua pin di tenga( P# dan P2 )eti)a dua pin terluar <# dan<2 diberi arus tertentu+ Besar arus *ang diberi)an a)an terbaca pada a&per&eter+ Besar peruba(an a)an tergantung pada ta(anan tana( *ang diu)ur+ an peruba(an a)ibat pe&berian arus a)an tercatat pada /olt&eter *ang di(ubung)an dengan dua pin di tenga( P#dan P2+ Ga&bar penjelasan diatas dapat dili(at sebgai beri)ut9
(Gambar. Pengukuran resistivitas tanah menggunakan metode Wanner)
• esisti/itas dari setiap lapisan *ang a)an dileta))an pada per&u)aan tana(9 (al ini penting di)eta(ui )arena tujuan
dari
pena&ba(an
la*er
adala(
untu)
&endapat)an nilai *ang terbai) *aitu nilai 0 )onstanta e&piris' ter)ait dengan batasan energi sengatan lsitri) &ende)ati #+ 0arena saat tanpa &engguna)an lapisan ta&ba(an pada
per&u)aan
nilai
0
suda(
(a&pir
&ende)ati #' &a)a sebenarn*a la*ar ta&ba(an pada per&u)aan tida) dibutu()an+
• 7o)asi stastion gardu *ang &e&butu()an9 &a)sudn*a adala( 24
pe&asanagan
grounding
(arus
dianalisa
Narasi Grounding Bab 3 berdasar)an )ebutu(an saja+ :pabila setela( &elalui analisa dan )ajian tida) &e&erlu)an grounding' &a)a grounding tida) a)an dipasang pada lo)asi tersebut+
• e)at dengan )ebutu(an9 pe&asangan Grounding (arus &e&&perti&bag)an
jara)'
)o&posisi
efe)tif
*ang
dala&
artian
untu)
&encari
pe&asangan
groundingn*a+
• >aringan )o&uni)asi di area pe&asangan grounding9 jaringan
)o&uni)asi
sangat
dibutu()an
dise)itar
pe&asangan grounding' di&ana ber(ubungan dengan pe&asangan sensor1sensor pada grounding+
• Perti&bangan1perti&bangan lainn*a+ 2! &arthing ,rid -ondu.tor %iing Penentuan ukuran grounding yang akan dibuat sangatlah penting untuk mendapatkan konfigurasi terbaik dari suatu system grounding. Ukuran terbesar dan biaya pembuatan terbesar tidak menjamin sistem grounding yang dibuat adalah yang terbaik. 4al>hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut) a. Sistem grounding) adalah sistem yang Terdiri semua fasilitas landasan yang saling berhubungan pada area yang spesifik. b. =@ offset) Perbedaan antara gelombang arus simetris dan gelombang dan gelombang arus sebenarnya selama sistem tenaga kondisi transien, lihat 0ambar. Secara matematis, arus gangguan yang sebenarnya dapat dibagi menjadi dua bagian, komponen bolak simetris dan (dc# komponen searah. *omponen searah dapat pada masing>masing polaritas, tapi tidak akan mengubah polaritas, dan akan menurun di beberapa tingkat yang telah ditentukan.
25
Narasi Grounding Bab 3
c. 3aktor Pengurangan ( ecrement !actor # ) 3aktor penyesuaian yang digunakan dalam hubungannya dengan parameter kesalahan ground dalam perhitungan safety>grounding yang berorientasi pada keamanan. ni menentukan nilai rms dari gelombang arus yang asimetris untuk rentang %aktu kebocoran tertentu (tf#, menghitung efek arus dc offset a%al dan redaman selama kesalahan. d. ffecti$e 8symmetrical 3ault @urrent) nilai rms dari gelombang arus yang asimetris terintegrasi selama inter$al dari %aktu kesalahan e. 0rounding 0rid) Suatu sistem ground elektroda horisontal yang terdiri dari sejumlah elektroda yang saling berhubungan, konduktor telanjang ditanamkan, menyediakan landasan bersama untuk perangkat listrik atau struktur logam, biasanya dalam satu lokasi tertentu. 0rid ditanam secara hori&ontal dekat dengan permukaan tanah juga bertujuan agar dapat terkontrol secara efektif. Tipikal suatu groud 26
Narasi Grounding Bab 3 biasanya didukung oleh sejumlah batang ground dan mungkin kedepan tersambung dengan elektrodad>elektroda bantu untuk menurunkan tahanannya terhadap bumi. Ukuran konduktor minimum dari suatu grid konduktor yang mampun menahan kenaikan suhu yang signifikan dihubungkan dengan gangguan pengetanahan diatur dalam standar <" dengan rumus)
=imana) C arus rms (k8# 8mm! C bagian konduktor yang menyilang (mm!# Tm
C temperatur maksimum yang diperbolehkanm (derajat
celcius# Ta
C temperatur sekitar (derajat celcius#
Tr
C temperatur referensi untuk material constants in D@
Eo
C thermal coefficient of resisti$ity at " D@ in 'AD@
Er
C the thermal coefficient of resisti$ity at reference temperature
Tr in 'AD@ Fr
C the resisti$ity of the ground conductor at reference
temperature Tr in GH>cm *o
C I('AEo– Tr #Jor I('AEr# – TrJ in D@
tc
C the duration of current in s
T@8P
C the thermal capacity per unit $olume from Table>', in 1A
(cmKD@#
3! -al.ulation O Tolerale Tou.h And %te 5oltages Pada ta(apan ini' berisi)an tentang per(itungan besarn*a tegangan
lang)a(
dan
tegangan
sentu(
*ang
diperbole()an+ Potensi listri) &a)si&u& *ang &ana grid grounding pada &ung)in &encapai nilai relatif ter(adap titi) grounding *ang jau( diasu&si)an pada potensi bu&i 2
Narasi Grounding Bab 3 terpencil+
Tegangan
ini'
GP'
sa&a
dengan
arus
&a)si&u& grid di)ali ta(anan grid+ Per(itungan nilai GP &a)si&u&
sangat
perlu
dala&
penentuan
besaran
tegangan sentu( dan besarn*a tegangan lang)a(+ Nilai GP bergantung pada besarn*a arus *ang &engalir pada )a)i dan nilai ta(anan e)ui/alen+ Nilai GP dapat dili(at pada persa&aan beri)ut ini9
GP- = I f -e
0e&udian fa)tor *ang diper(ati)an dala& step+3 ini adala( tegangan &es( Mes( Voltage+ Tegangan Mes( &erupa)an &a)si&u& tegangan sentu( didala& suatu &es( pada sebua( grid Ground+ Metal1to1&etal touc( Voltage adala( perbedanaan potensia diantara obje) &etal atau stru)tur didala& site Gardu *ang &ung)in dije&batani secara langsung &elalui tangan )e tangan atau )onta) tangan )e )a)i+ 0e&udian )ita juga &engenal tegangan
lang)a(
tep
Voltage
*ang
&erupa)an
perbedaan potensial pada per&u)aan *ang diala&i ole( seseorang dengan jara) # &eter diantara )a)i tanpa bersentu(an dengan obje) ground lainn*a+ Tegangan sentu( adala( perbedaan potensial diantara GP dan potensial per&u)aan pada titi) di&ana seseorang berdiri disaat
bersa&aan
stru)tur
tangann*a
pengetana(an+
an
bersentu(an *ang
tera)(ir
dengan adala(
Transferred Voltage *ang &erupa)an )asus )(usus dari tegangan
sentu(
di&ana
suatu
tegangan
*ang
di
transfer)an &asi( terasa efe)nn*a dari jara) *ang lu&a*an
jau(
bersu&ber+ 2!
dari
titi)
di&ana
tegangan
tersebut
Narasi Grounding Bab 3 ari )ese&uan*a (al *ang perlu diper(ati)an diatas' bisa )ita ga&bar)an ilustrasin*a seperti bagan diba-a( ini+9
Basic (oc) ituation
Ga&bar+
diba-a(
&elibat)an
&enunju))an
seseorang
dan
suatu
5
)ondisi
grounding
*ang sela&a
selang -a)tu terjadi )ebocoran fault Fault
current
*ang
&engalir
)e
ground
a)an
&enga)ibat)an beda tegangan diantara )a)i di)enal dengan tep Voltage *ang dapat ditentu)an dengan persa&aan sebagai beri)ut9
0 step
2"
=
I (! - f + -b #
Narasi Grounding Bab 3
0eti)a arus bocor )egagalan terjadi pada sebua( to-er atau gardu pe&bang)it' arus a)an &engalir &asu) )e tana(+ Berdasar)an distribusi dari nilai resisti/itas tana( *ang ber/ariasi secara )(usus' la*er tana( *ang (ori?ontal (ubungan distribusi tegangan
a)an terjadi+
Tegangan drop dise)itar tana( *ang terdapat s*ste& grounding dapat &en*ebab)an ba(a*a pada seseorang *ang berdiri dise)itar s*ste& grounding+ Posisi lang)a( orang tersebut pda ara( tegangan dapat &enga)ibat)an ba(a*a *ang fatal+ Per(itungan adala( sala( satu cara *ang dapat diguna)an untu) &enentu)an seberapa besar potensial lang)a( *ang diperbole()an dan )e&udian &e&banding)an (asil tersebut ter(adap tegangan lang)a( *ang diingin)an terjadi pada suatu to-er+
0 step
=
I (! - f + -b # ari persa&aan@
3$
Narasi Grounding Bab 3
i&ana ' Vstep
= beda tegangan )a)i Volt
f = ta(anan )a)i b
= ta(anan tubu( A(&
8
= Total :rus :
V step =
6,25 0,116
√ t
[ ¿¿ ρ + 1000 ]
¿
Persa&aan Tegangan lang)a( diatas adala( persa&aan untu) &endapat)an besarn*a Tegangan lang)a( *ang dii?in)an+ $'##6 &erupa)an )onstanta di&ana la&an*a fault *ang terjadi sa&pai 3 deti)+nilai ρ &erupa)an nilai resisti/itas tana( Nilai Besarn*a juga beruba(1 uba( sesuai dengan la&an*a ault terjadi' apabila la&an*a fault
lebi(
dari
3
deti)
secara
u&u&
persa&aan
Per&issible tep Voltage di(itung dengan persa&aan diba-a( ini9 6,25 V step =0,009 [¿¿ ρ + 1000 ]
¿
Nilai $'##6√t'
beruba( &enjadi $'$$"+ Besarn*a juga
berdasar)an berat bada &anusia+ ecara u&u& dala& penelitian *ang dila)u)an el?iel' dia &engguna)an &anusia dengan berat badan 5$ 0g dan 5 0g untu) &enentu)an besarn*a nilai tegangan dan arus *ang diperbole()an+ Berbeda
dengan
tep
potensial'
touc(
potensial
Tegangan sentu( &erupa)an tegangan *ang terjadi
3#
Narasi Grounding Bab 3 )eti)a )eti)a )ita &en*entu( sutu bagian *ang dialiri listri) dan litri) tersebut &engalir &ele-ati tubu( )ita' &elalui tangan+ ala& (al ini )ita a)an &e&per(itung)an (a&batan pada )a)i dan badan' dan dapat di(itung dengan persa&aan sebagai beri)ut9
0 touch = I (",2 - f + -b #
0 touch = 0 touch
",''5
[',2 ρ + '"""]
t = ",""[',2 ρ + '"""]
Besarn*a nilai f dapat di(itung dengan &engguna)an Persa&aan untu) &encari nilai ta(anan )a)i *ang &ana &elibat)an besarn*a nilai 0' *ang &erupa)an )onstanta e&piris ' *ang diguna)an *ang diperole( dari (ubungan dengan
nilai
resisti/itas
la*er
di&ana
grounding
dipasang+ e&a)in nlai 0 &ende)ati #' &a)a lapisan *ang
32
Narasi Grounding Bab 3 a)an dipasang pada per&u)aan diatas tana( *ang dibangun grounding+
ρ s 1 = ,'! ρ 1 s 9d ρ ","(' − ρ 1 = ' − s !d + ","( - f =
Pada
)ondisi
resisti/itas
tana(
#$C
t(dp
&aterial
per&u)aan9 #+ 0etebalan 5$&& &aterial &encapai )onstanta 0=$'5! 2+ 0etebalan #5$ && &aterial &encapai 0=$'" 4! Preli#inar6 design o grounding s6ste#+ ala& tep )e 4 ini (al (al *ang &enjadi fo)us dala& desain suatu grounding adala(9 %le)troda Bantu Grounding9 ebua( ground ele)troda dengan desain atau pada ta(anan operasi tertentu+ ungsi uta&an*a &ung)in selain untu) &enerus)an arus bocor )e bu&i + %le)troda Ground ta&ba(an *ang terdiri dari berbagai stru)tur loga& ba-a( tana( dipasang untu) tujuan lebi( dari sebagai landasan+ Pada u&u&n*a %le)troda ta&ba(an terdiri dari stru)tur loga& ba-a( tana( dan &e&per)uat bar *ang terbung)us dala& beton' ji)a ter(ubung )e grid grounding+ %le)troda ground ta&ba(an &ung)in &e&ili)i )eterbatasan )e&a&puan &eng(antar arus+ 33
Narasi Grounding Bab 3 0e&udian ba(an *ang juga penting pada ba(asana ini adala( %le)troda Ground Ground %le)troda *aitu suatu )ondu)tor *ang tertana& dibu&i dan diguna)an untu) &engu&pul)an arus ground dari atau &enuju tana(+ 0e&udian beberapa bagian *ang perlu diper(ati)an dala& step ini adala(' Ground Mat' Ground *ste&' Pri&ar* Ground %lectroda dan Ground Grid+ ala& ta(apan ini perlu diper(ati)an di&ana Grid *ang ditana& secara (ori?ontal de)at dengan per&u)aan tana( juga efe)tif untu) &engontrol peruba(an potensial per&u)aan+ uatu Grid secara u&u& didu)ung ole( seju&la(
batang
ter(ubung
)e
&enurun)an
ground el)troda
resistansin*a
dan
&ung)in
ground
selanjutn*a
ta&ba(an
dengan
untu)
&e&per(ati)an
)ondisi tana(+ Beberapa Grounding
conto( *ste&
Preli&inar* design or
:<
para&eters
ubstations
of
dengan
&enerap)an stepD4 *aitu ide dasar dan pe&a(a&an sebagai beri)ut9 Euare s(ape Grid -it(out ground rods+
34
Narasi Grounding Bab 3
71s(aped grid -ot( Ground rods
Euare grid -it( ground rods 35
Narasi Grounding Bab 3
ectangular grid -it( ground rods
$! -al.ulation o the reli#inar6 earthing resistan.e7 )e7 o the grounding s6ste# in unior# soil! ala& ta(apan ini a)an dila)u)an Per(itungan)al)ulasi besarn*a ta(anan pengetana(an' e' pada )ondisi tana( *ang unifor&+ ala& &eng(itunga nilai dari Ta(anan pengetana(an ini perlu diper(ati)an nilai resisti,tas tana( 36
Narasi Grounding Bab 3 ρ ' )e&udian area di&ana resistansin*a diu)ur : dan panjang total )ondu)tor Pf *ang ditana&)an+ .ntu) &endapat)an nilai Ta(anan pengetana(an e ' sebagai beri)ut9
-e =
ρ
9
π
+
ρ
* '
8! "eter#ination o grid .urrent! :rus grid dala& perencanaan ataupun desain grounding' &erupa)an sala(a satu para&eter *ang sangat penting untu) di per(ati)an+ ! -al.ulation o #ai#u# grid otential rise and .o#aring ;ith the tolerale tou.h oltage! I ,P) is elo; ste oltage7 #oe to ste <12! I not7 .ontinue to ste <= ala& ta(apan ini adala( &eng(itung besarn*a )enai)an potensial
grid
GP
dengan
&e&per(ati)an
nilai
tegangan sentu( *ang diperbole()an+ Peng(itungan GP dapat dili(at dala& persa&aan beri)ut ini9
GP- = I f -e
>i)a nilai )enai)an tagangan potensial *ang )ita dapat)an &asi( diba-a( nilai tegangan sentu( Vtouc( &a)a sesuai dengan Fo-c(art *ang diberi)an )ita langsung &elang)a( )e step #2 *aitu detail ,nal desain' dala& artian )ondisi tersebut suda( dala& )ategori a&an' dan tida) perlu dila)u)an peng(itungan per(itungan tegangan Mes( dan tenganan lang)a(+
3
Narasi Grounding Bab 3 =! -al.ulation o #esh and %te 5oltage Pada ta(ap ini a)an )ita (itung besarn*a nilai Tegangan Mes( dan Tegangan 7ang)a(a+ tep ! ini di(arus)an di)arena)an pada step ' nilai tegangan *ang didapat)an dari GP &asi( berada diatas ang)a tegangan sentu(+ Tegangan
Mes(
di(itung
dengan
&engguna)an
persa&aan seperti *ang ditulis)an sebagai beri)ut9
0 mesh
=
ρ 1 m 1 i I f
'
i&ana9 ρ = Soil resistivity (ohm.m)) I = ault currents (!m") # = $otal conductor
i&ana nilai 0 &
buried
length
"
&es( actor dapat di(itung dengan
&engguna)an ru&us9
) ! ( ) + ! h ) ! h 1 ii < 1 m = ln + − + ln !π '5 hd < )d 9 d 1 b π ( ! n − ') '
i&ana9 i&ana9 & = s"acing bet'een conductor (m) & = diameter o conductor (m) n = number o conductor in "arallel in one direction = de"th o grid buried (m) %ii = or grid 'ith ground rods along the "erimeter and corner '
( !.n ) 3!
=
! n
or grid 'ith no ground rods
Narasi Grounding Bab 3
an nilai 0 i
fa)tor )ore)si dapat di(itung dengan
persa&aan9
1 i
=
0 step
".52 + ".'2 n
ρ 1 s 1 i I f
=
'
an Tegangan 7ang)a( Vstep di(itung
dengan
&engguna)an
persa&aan
sebagai
beri)ut9
1 s =
' ' ' ' π − ! [ + + − ( ) ] ' " , 2 !π ! h ) + h )
di&ana9
1 i
=
".52 + ".'2 n
dan 9! -o#aring the .o#uted #esh oltage ro# ste <= ;ith the tolerale tou.h oltage ro# ste <3! I #esh oltage is elo; ste oltage .ontinue to ste <10! I not7 #oe to ste <11! ala& ta(apan ini )ita a)an &e&banding)an
nilai
tegangan &es( *ang tela( di(itung dengan &engguna)an ru&us
pada stepD! dengan &engguna)an
toleransi
tegangan sentu( dari stepD3+ an ji)a tegangan *ang 3"
