Pengetanahan Peralatan dan Sistem/Netral WAHYUDI Teknik Elektro ITS
Pengetanahan/pentanahan 1.
Pentanahan sistem hubungan ketanah dari salah satu konduktor yang dilalui arus tenaga dari dari suatu sistem tenaga listrik pentanahan netral dari sistem tenaga
2.
Pentanahan peralatan hubungan ketanah bagian dari peralatan yang pada kerja normal tidak dilalui arus
Pengetanahan/pentanahan 1.
Pentanahan sistem hubungan ketanah dari salah satu konduktor yang dilalui arus tenaga dari dari suatu sistem tenaga listrik pentanahan netral dari sistem tenaga
2.
Pentanahan peralatan hubungan ketanah bagian dari peralatan yang pada kerja normal tidak dilalui arus
Pentanahan peralatan Tujuan : •
•
Membatasi tegangan antara bagian-bagian peralatan yang tidak t idak dialiri arus dan antara bagian ini dengan tanah ( pada harga aman ) pada semua kondisi Untuk memperoleh impedansi yang kecil/rendah dari jalan balik arus hubung singkat ketanah
Secara garis besar •
•
•
Mencegah terjadinya tegangan kejut yang berbahaya untuk orang dalam daerah tersebut Memungkinkan timbulnya arus tertentu baik besar dan lamanya dalam keadaan gangguan ketanah tanpa menimbulkan bahaya Untuk memperbaiki performance dari sistem
Besarnya tegangan kejut/sentuh yang diizinkan : Tegangan rendah 50 volt Tegangan tinggi 125 volt •
•
Type elektroda pentanahan a.Elektroda tipe rod Pentanahan elektroda tipe rod adalah penanaman batang-batang konduktor secara vertikal ke dalam tanah,yang fungsinya untuk memperkecil tahanan pentanahan.
b.Elektroda tipe grid Batang elektrode sejajar permukaan tanah, yang berfungsi untuk meredam terjadinya tegangan langkah yang terjadi. h
c.
Elektroda tipe counterpoise Type ini digunakan untuk pertanahan kaki menara yang, fungsinya lebih bersifat meredam tegangan sisa akibat gelombang berjalan pada puncak menara.
d.
Elektroda tipe plat Pentanahan dengan metode ini menggunakan plat tembaga berukuran 1 x 1 meter yang ditanam pada kedalaman tanah minimum 1 meter dan dihubungkan dengan peralatan yang ditanahkan..
e.
Elektroda tipe gabungan Pentanahan tipe gabungan adalah gabungan dari tipe pentanahan yang ada. Tujuannnya adalah agar mendapatkan keandalan yang lebih baik
Harga typical resistivitas dari beberapa jenis tanah
Penampang konduktor yang digunakan : 8,5 *106 t A I T m T a 1) log( 234 T a Titik cair tembaga sambungan las
A = penampang (mm2 ) I = arus yg mengalir (A) t = lama gangguan ( det )
o
1083 C o
450 C
T a= temp. sekeliling(o C ) T m=
temperatur max( o C )
Type of Electrode
Side View
Top View
Formula
R
Vertikal electrode on Surface
L
d
2 L
ln
2 L
Macam macam Elektroda Grounding dengan Formula Harga Teoritis Tahanan Grounding
R
d L d
ln
2 L
8 L d
1)
4 L
1
1.36 d
h
Vertical electrode buried
(ln
Ref
4 L
2h L
1.36 d 2h L
1
d
R
Strip on Surface L
L
L/2
ln
2 L 1.36 d
1
d
Strip buried
h
d
R
2 L
L/2
ln
L2
2
1.85 hd
d a
d
Two strips on s urface L/2
Two strips burried
L/2 h
d
a
d
d
Two strips buried
d
d
Eight strips burried
L
2 L
ln ln
d
d
L2
3
2 1.85 da L4
16 3.42 hdaA
2
A a 2 4h 2
L/2
L/3
L/4
Four strips buried
Six strips buried
R
L/2
L/2
Three strips burried
R
L/6
L/8
R
2 L
R
2 L
R
2 L
R
R
ln
ln
2 L
2 L
1.27 hd
ln
L2
L2 0.767 hd
L2 0.217 hd
ln
ln
L2 103 9.42 hd
L2 104 2.69 hd
2
2
2
2
2
Pentanahan netral Tujuan pentanahan: Untuk mengurangi/menghilangkan busur tanah akibat busur listrik yang timbul saat gangguan Membatasi tegangan pada phasa-phasa yang tak terganggu •
•
Metode-metode pengetanahan: 1. Pengetanahan melalui tahanan - tahanan rendah Ro > 2Xo - tahanan tinggi Ro < Xo/3 2. Pengetanahan melalui reaktor Xo < 10 X1 3. Pengetanahan tanpa impedansi 4. Pengetanahan effektif Xo < 3X1 & Ro < X1 5. Pengetanahan dengan kumparan Petersen ( Petersen coil )
Sistem tak ditanahkan Tak ada hubungan galvanic antara sistem dengan tanah Kerugiannya : Arcing ground tak dapat hilang ( >5A ) Arsing ground padam sendiri ( <5A ) Arcing ground selalu timbul bila ada gangguan dan berulangulang tegangan lebih Tegangan phasa yang tak terganggu naik V3 Vphasa Arus gangguan ketanah (Io) kecil rele pengaman gangguan ketanah sulit ditrapkan •
•
•
•
•
Sistem keadaan normal
Menurut hukum Kirchoff I Ia + Ib + Ic = 0 Ea/Za + Eb/Eb + Ec/Zc = 0 Akibat ketidak seimbangan kapasitif Ea + Eb + Ec 0
E A E AN E NG E B E BN E NG E C E CN E NG
dan E AN E NG Z A
E BN E NG Z B
E AN E BN E CN 0
E CN E CG Z C
0
E AN E BN E CN 1 1 1 E NG 0 Z A Z B Z C Z A Z B Z C
sedang E AN E BN E CN I U Z A
Z B
Z C
V NG I U Z G 1 Z G
1 Z A
1 Z B
1 Z C
= admitansi ekivalen sistem thdp tanah
Sistem delta/tak ditanahkan saat gangguan ketanah
Saat hubung singkat ketanah arus hubung singkat I U
<< I FG
Z A Z B Z C Z
I FG
I FG
Z G
I u
E ph Z G
I FG I B I C I B
I FG
E ph
E L L
3
Z E ph I C 3 Z E ph E ph 3 I B 3 Z Z 3 E ph
I FG
Z G
E ph Z
I GF I FG = arus hubung singkat ketanah pd sistem delta
PENENTUAN BESAR ARUS GANGGUAN KETANAH Arus gangguan kapasitif ; - tidak tergantung letak gangguan - tergantung kapasitansi sistem ke tanah
I FG E ph (2 fC 0 )103.k r Harga faktor koreksi Tegangan sistem (KV)
Faktor koreksi kr
11
1,16
33
1,13
66
1,11
110
1,09
164
1,08
Secara praktis arus hubung singkat I FG Kawat transmisi udara Kabel tanah H H kabel –
I FG
KV L L kms
I FG 25
260 KV L L kms
I FG 60
260
KV L L kms 260
Sistem yang ditanahkan Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan metode pentanahan : •
•
•
•
Selektivitas dan sensitivitas dari ground foult relay Pembatasan besar arus gangguan ketanah Tingkat pengamanan terhadap tegangan surja dengan arrester Pembatasan tegangan lebih transient
Pengaruhnya terhadap : •
•
•
Keekonomisan sistem Perencanaan serta tata letak dari sistem Kontinuitas pelayanan
Pemilihan sistem pentanahan
Methoda pengetanahan 1. Diketanahkan effektif Pengetanahan tanpa impedansi dan reaktansi rendah dapat termasuk pengetanahan effektif “
”
Keuntungan: •
•
•
•
Tegangan frekwensi dasar dapat dikontrol dengan baik Arcing ground tak terjadi, Isc menghapuskan Icap dan menghilangkan pengaruhnya Proteksi gangguan tanah sederhana Tegangan arrester dapat diperbesar 25%
Keburukannnya: •
•
•
•
•
Tiap gangguan hubung singkat saluran putus Arus gangguan besar merusak alat2 Membahayakan manusia Merusak isolatr akibat arus susulan Tegangan lebih yang besar timbul pada phasa yang terganggu
2. Ditanahkan tanpa impedansi ( langsung ) Keuntungan : Tegangan sistem yang tak terganggu tetap Biaya pembatasan Isc ketanah termurah Arcing ground tak terjadi, Isc menghilangkan Icap dan menghilangkan pengaruhnya •
•
•
Kerugian : Kesalahan hubung singkat ketanah banyak Isc ketanah umumnya lebih kecil Isc2ph tetapi ada kemungkinan 3xIsc2ph mempengaruhi sistem komunikasi Kenaikan Isc merusak saluran Kenaikan Isc menurunkan stabilitas •
•
•
•
PENTANAHAN LANGSUNG
Ib
+Icf
IFG
Vc -Ib
Icf
Ic
Vb
-Ic IFG
Ib
Va
Ic
3. Pengetanahan dengan tahanan Keuntungan : •
•
•
•
Stabilitas sistem terjamin Effek-effek yang merusak pada pentanahan langsung ditekan Memungkinkan penggunaan macam-macam proteksi Mengurangi momentary voltage dip pada saat timbul dan lenyapnya gangguan ketanah
Kerugian : •
•
•
•
Titik netral akan bergeser Harga peralatan, bagian untuk transformator akan menjadi lebih tinggi Banyak panas yang terbuang Tegangan phasa yang terganggu akan lebih tinggi daripada sistem tak ditanahkan
PENTANAHAN DENGAN TAHANAN
+Icf =-IbIb-Ic=
+Icf
IFG IFG
Vc IfR sephasa dng Va (teg yg terganggu)
Icf -Ib -Ic
Vb
Ifx
IFG
Ic
SPLN 26 TH 1980 : sistem 20 KV •
•
•
Tahanan rendah 12 ohm Iscmax 1000 A untuk jaringan kabel tanah Tahanan rendah 40 ohm Iscmax 300 A untuk saluran udara dan gabungan saluran udara dengan kabel tanah Tahanan tinggi 500 ohm Iscmax 25 A untuk saluran udara
4. Pengetanahan dengan reaktansi •
Pada dasarnya samadengan tahanan hanya saja diganti dengan kumparan/reaktor
Keuntungan : •
•
•
•
Isc diperkecil dan tegangan phasa tak terganggu terbatas naiknya ( 1,73 Vph ) Arcing ground tak membvahayakan Menentukan kerja relay yang memuaskan Mengurangi interferennsi pada circuit komunikasi
PENTANAHAN DENGAN REAKTANSI
+Icf
-Ib -Ic
IFG
Untuk PC X diatur sehingga IFG = Icf
Vc Icf -Ib -Ic
Vb
5. Pengetanahan dengan Petersen Coil Sama dengan reaktor hanya saja bisa diubah-ubah
Keuntungan : •
•
•
•
•
•
Isc dapat dibuat kecil sekali Gejala arcing ground hilang Kontinuitas pelayanannya tak terganggu Tegangan lebih transient dapat dikurangi Effek-effek terhadap sistem komunikasi dapat diperkecil Mengurangi kejutan pada sistem
Kerugiannya : •
•
•
•
Tak dapat mengkompensir gangguan 2phasa ketanah Tak dapat menghilangkan gangguan satu ketanah yang menetap Tak dapat mencegah tegangan lebih secara keseluruhan Tak dapat mengkompensir rugi-rugi daya dan harmonisa
Perbandingan berbagai sistem pentanahan
Sistem pengaman saluran transmissi
Pengaman Gangguan Ketanah Dengan Sistem Differensial WAHYUDI Teknik Elektro ITS
PENGAMAN GANGGUAN KE TANAH DENGAN SISTEM DIFFERENTIAL
Bila titik netral ditanahkan langsung Seluruh belitan generator/transformator dapat diamankan terhadap gangguan ke tanah Bila ditanahkan melalui tahanan pentanahan Tidak mungkin seluruh belitan dapat diamankan prosentase (%) belitan yang diamankan tergantung harga tahanan pentanahan dan setting rele gangguan tanah
Rele gangguan tanah dan sistem pengaman differential
YANG PERLU DIPERHATIKAN Rating arus dari tahanan Harga / besar tahanan Setting rele dsb Umumnya 80 85 % belitan diamankan 20 15 % dari sisi netratidak diamankan ditambahkan pengaman gangguan ketanah –
–
% belitan yang tak diamankan
=
Z.I0 x 100 V
terhadap gangguan ke tanah, dimana : I0: arus yang menyebabkan rele beroperasi Z : impedansi ( )
