EVALUASI NILAI TAHANAN PENTANAHAN TOWER SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 150kV TRANSMISI MANINJAU – SIMPANG EMPAT
Disusun Oleh : INDHI ERESA SEPTIA BUDI NIM: 12020023 JURUSAN : TEKNIK ELEKTRO SEMESTER : 6
School of Technic Universitas Suryadarma Jakarta 2015
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
ABSTRAK
Pengahantar 150kV Maninjau – Simpang Empat menghubungkan Gardu induk Maninjau dengan Gardu induk Simpang empat dengan jumlah tower sebanyak 243, GI Simpang empat tergolong gardu induk radial, karena GI Simpang Empat hanya mendapatkan suplai daya dari PLTA Maninjau melalui Gardu induk Maninjau dengan 2 penghantar (double circuit). Jika penghantar ini mengalami gangguan, misalnya karena petir, maka GI Simpang empat akan mengalami kehilangan tegangan secara total dan suplai aliran daya ke distribusi pun akan terganggu. Sistem pentanahan berperan sangat penting dalam meminimalisir dampak gangguan yang disebabkan oleh petir. Untuk tower SUTT 150kV, Standar untuk nilai pentanahan yang harus pakai adalah harus di bawah 10 Ohm. Dari 9 tower yang dievaluasi, terdapat 1 tower yaitu tower 13 yang memiliki nilai tahanan pentanahan diatas 10Ω, upaya perbaikan pada tower 13 ini dapat dilakukan dengan menambahkan 4 elektroda batang dengan ukuran panjang 2.4 meter, jari-jari elektroda 8mm dan kedalaman penanaman elektroda sedalam 1 meter dibawah permukaan tanah. Metode perbaikan ini dapat mereduksi nilai tahanan pentanahan tower 13 dari semula bernilai 12.8 Ω hingga menjadi 7.21 Ω. Perhitungan menggunakan aplikasi GUI di Matlab dapat mempercepat proses perhitungan dalam perencanaan, baik untuk perhitungan tahanan jenis, maupun tahanan pentanahan.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150 kVadalah bagian dari sistem transmisi tenaga listrik,saluran ini sangat sering terjadi gangguan akibatadanya sambaran petir yang dapat mengakibatkankenaikan tegangan yang dapat merusak peralatanlistrik yang digunakan sebagai pendukungpenyaluran tenaga listrik. Untuk meminimalisir haltersebut, maka harus ada media untuk melindungipenghantar tersebut, yaitu dengan sistem pentanahanatau kawat tanah yang dipasang sepanjang SUTT 150kV dan terhubung langsung dengan tower yangdiketanahkan. Oleh karena itu, pentanahan adalah suatu hal yang penting pada tower SUTT 150 kV. Besarnya nilai tahanan pentanahan tower SUTT 150 kV harus sesuai dengan ketentuan yang diperbolehkan untuk menjamin keandalan sistem bila terjadi tegangan lebih akibat petir tadi. Pemasangan pentanahan tower SUTT 150 kV, memiliki standar pentanahan yang sesuai dengan ketentuan, baik jenis elektroda, kedalaman penanaman elektroda, ukuran elektroda maupun jarak antar elektroda yang digunakan dan sebagainya. Sebagaimana diketahui, pentanahan ditanam dalam tanah, dalam kurun waktu yang tertentu akan terjadi perubahan dalam besarnya tahanannya sangatlah besar. Proses pengukuran, pemeriksaan secara berkala dan evaluasi sebaiknya terus dilakukan agar bisa mempertahankan nilai tahanan pentanahan sesuai standar yang ditentukan. 1.2 Identifikasi Masalah
1.3 Batasan Masalah Dikarenakan ukuran dan kompleksitas dari suatu sistem saluran transmisi sangat rumit dan luas perhitungannya maka tidak dimungkinkan untuk memahami secara menyeluruh fungsi dan perhitungan masing-masing komponen tersebut dalam waktu yang sangat terbatas. Pembatasan masalah ini menambah kejelasan dan memudahkan dalam membuat laporan ini. Adapun pembatas laporan ini adalah : mengevaluasi nilai tahanan pentanahan tower saluran udara tegangan tinggi 150kV dengan menggunakan Digital Earth Resistance & Soil Resistivity Tester. 1.4 Rumusan Masalah Perumusan masalah pada judul laporan ini adalah : “Evaluasi Nilai Tahanan Pentanahan Tower Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150kV Transmisi Maninjau – Simpang Empat, antara lain : Membahas pengukuran tahanan jenis, pengukuran tahanan pentanahan pada kaki tower dan perbaikan nilai tahanan pentanahan dengan cara manual yang menggunakan Tester yang ada di Saluran Transmisi Maninjau – Simpang Empat. 1.5 Maksud & Tujuan Maksud dan tujuan dalam pembuatan laporan ini antara lain : 1. Menjelaskan cara pengukuran tahanan jenis pada saluran transmisi
2. Menjelaskan cara pengukuran tahanan pentanahan pada saluran transmisi 3. Menganalisa perhitungan nilai tahanan jenis dan tahanan pentanahan pada saluran transmisi 1.6 Sitematika Penulisan Laporan ini terbagi beberapa bab yang menjadi uraian secara garis besar yang kemudian dibagi menjadi sub bab-bab yang menguraikan secara terperinci. Dalam laporan ini sistem penulisannya adalah sebagai berikut : BAB I
PENDAHULUAN Pada bab pendahuluan ini berisikan latar belakang, identifikasi masalah, batasan masalah, rumusan masalah maksud dan tujuan serta sistematika penulisan.
BAB II
LANDASAN TEORI Landasan teori ini berisikan tetang komponen pentanahan dan sistem pentanahan.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini berisikan tentang diagram alir penelitian, waktu dan tempat penelitian, pengumpulan data & pengolahan data sebelum melakukan analisis dan pengujian.
BAB IV
ANALISA & PENGUJIAN Pada bab ini berisikan tentang Evaluasi Nilai Tahanan Pentanahan Tower Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150kV Transmisi Maninjau – Simpang Empat.
BAB V
KESIMPULAN Pada bab ini berisikan kesimpula dari Evaluasi Nilai Tahanan Pentanahan Tower Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150kV Transmisi Maninjau – Simpang Empat dan daftar pustaka serta buku-buku referensi penyusunan laporan ini.
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Saluran Udara Tegangan Tinggi Saluran udara tegangan tinggi (SUTT) adalah sarana yang terbentang di udara untuk menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke gardu induk atau dari GI ke GI lainnya yang disalurkan melalui konduktor yang direntangkan antara tiang-tiang (tower) melalui insulator-insulator dengan sistem tegangan tinggi (70 kV, 150 kV) 2.2 Pentanahan Pentanahan peralatan adalah pentanahan bagian dari peralatan yang pada kerja normal tidak dilalui arus. bila terjadi hubung singkat suatu penghantar dengan suatu peralatan, maka akan terjadi beda potensial (tegangan) 2.3 Metoda Empat Titik Untuk mengetahui tahanan jenis tanah, dapat digunakan metode empat titik, dengan peralatan sebagai berikut: 4 batang pentanahan rod 1 buah ampere meter 1 buah volt meter sumber daya AC Cara penyambungan: 4 batang besi (sebut saja sebagai batang C1, P1, P2 dan C2) ditancapkan ke tanah dalam satu baris dengan jarak masing-masing a meter. Antara P1 dan P2 dipasang Voltmeter, antara C1 dan C2 disambungkan dengan Ampere meter dan sumber daya AC 110/220 VAC.
Cara pengukuran: Sambungkan sumber daya, ukur berapa Ampere arus yang mengalir antara C1 dan C2, misalnya I Ampere. Ukur berapa beda potensial antara P1 dan P2, misalnya V (Volt). Masukkan besaran pada rumus: ρ = 2 πa R dengan π = 3,14 a = jarak antara batang besi (m)
2.4 Metoda Tiga Titik Metode tiga titik (three-point method) dimaksudkan untuk mengukur tahanan pembumian. Misalkan tiga buah batang pentanahan dimana batang 1 yang tahanannya hendak diukur dan batang-batang 2 dan 3 batang pengentanahan pembantu yang diketahui tahanannya, seperti pada gambar 2.2
2.5 Elektroda Pentanahan 2.5.1 Elektroda Batang Elektroda batang ialah elektroda dari pipa atau besi baja profil yang dipancangkan ke dalam tanah. Elektroda ini merupakan elektroda pertama kali digunakan dan teori elektroda jenis ini.
Untuk elektroda yang ditanam tegak lurus dekat permukaan tanah (Gambar 2.14-a) nilai tahanannya yaitu :
Untuk elektroda yang ditanam tegak lurus pada kedalaman beberapa cm dari permukaan tanah (Gambar 2.14-b), nilai tahanannya yaitu :
Untuk elektroda yang ditanam tegak lurus dekat permukaan tanah dan menembus lapisan tanah kedua (Gambar 2.14-c), nilai tahanannya yaitu :
Untuk elektroda yang ditanam tegak lurus pada kedalaman beberapa cm dari permukaan tanah dan menembus lapisan tanah kedua (Gambar 2.14-d) nilai tahanannya yaitu :
Dengan : R = Tahanan dari satu batang elektroda (Ω) L = Panjang batang elektroda dalam tanah (m) r = Jari-jari batang elektroda (m) ρ1 = Tahanan jenis lapisan tanah pertama (Ω-m) ρ2 = Tahanan jenis Lapisan tanah kedua (Ω-m) hb = Kedalaman penanaman elektroda (m) h = Jarak permukaan tanah ke tanah lapisan ke dua K = Faktor refleksi N = Jumlah batang elektroda • Dua batang elektroda yang ditanam tegak lurus ke dalam tanah Pada Gambar 2.15 dapat dilihat bahwa kedua batang elektroda yang berbentuk silinder dengan panjang L yang ditanam tegak lurus permukaan tanah dan dihubungkan di atas tanah dengan jarak S diantara dua batang elektroda tersebut.
Rumus untuk dua batang elektroda yang ditanam tegak lurus di dalam tanah juga diturunkan oleh H.B. Dwight dengan besar tahanan pentanahan ialah :
Dengan: S = Jarak penanaman antara kedua elektroda (m) • Beberapa batang elektroda ditanam tegak lurus ke dalam tanah Untuk jumlah konduktor yang lebih banyak, tahanan pentanahan akan distribusi tegangan akan semakin merata. Penanaman elektroda yang tegak lurus ke dalam tanah dapat berbentuk bujur sangkar atau empat persegi panjang dengan jarak antara batang elektroda adalah sama seperti gambar di bawah ini :
Gambar 2.5 Beberapa elektroda yang ditanam Nilai tahanan pentanahan untuk beberapa batang elektroda yang ditanam tegak lurus ke dalam tanah di mana rod menembus lapisan tanah paling bawah/kedua, dihitung dengan mengikuti persamaan berikut :
2.5.2 Elektroda Pita Elektroda pita ialah elektroda yang terbuat dari hantaran berbentuk pita atau berpenampang bulat atau hantaran pilin yang pada umumnya ditanam secara dangkal. 2.5.3 Elektroda Pelat Elektroda pelat ialah elektroda dari bahan pelat logam (utuh atau berlubang) atau dari kawat kasa. Pada umumnya elektroda ini ditanam dalam. Elektroda ini digunakan bila diinginkan tahanan pentanahan yang kecil dan sulit diperoleh dengan menggunakan jenis-jenis elektroda yang lain. 2.6 Sistem Pentanahan 2.6.1 Sistem Pentanahan Driven Ground Adalah pentanahan yang dilakukan dengan cara menancapkan batang elektroda ke tanah. 2.6.2 Sistem Pentanahan Counterpoise Adalah pentanahan yang dilakukan dengan cara menanam kawat elektroda sejajar atau radial, beberapa cm di bawah tanah (30cm-90cm).
2.6.3 Sistem Pentanahan Mesh Adalah cara pentanahan dengan jalan memasang kawat elektroda membujur dan melintang di bawah tanah, yang satu sama lain dihubungkan di setiap tempat sehingga membentuk jala (mesh). Sistem pentanahan mesh biasanya dipasang di gardu induk dengan tujuan untuk mendapatkan harga tahanan tanah yang sangat kecil (kurang dari 1 ohm).
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian Mulai
Pengambilan Data di lapangan
Verifikasi Data
Data Lengkap
Lakukan Pengukuran
Lakukan Perhitungan
Lakukan Analisis
Berhasil
Selesai
3.2 Tempat & Waktu Penelitian Waktu penelitian ini dilakukan pada bulan Oktober tahun 2011 dan tempat dilaksanakannya di Power Plant, sub Saluran Transmisi Tegangan Tinggi 150kV – Maninjau - Simpang Empat, Bukittingi, Sumatera Barat.
3.3 Parameter Penelitian
3.4 Teknik Pengumpulan Data Tahap selanjutnya adalah mengumpulkan data-data yang diperlukan untuk mendukung evaluasi nilai tehanan pentanahan. Data-data yang dikumpulkan tersebut diambil pada rentang waktu tertentu yang ditetapkan peneliti. Data-data yang diperlukan diperoleh dengan menggunakan dua metode, yaitu observasi secara langsung dan wawancara dengan kepala lapangan mengenai pengukuran nilai tahanan yang sedang berjalan sekarang. Melalui pengumpulan data secara langsung diperoleh data pengukuran tahanan bulan Mei 2011 – Agustus 2011. Maka dari data tersebut bisa membantu untuk proses evaluasi nilai tahanan yang akan dilakukan.
3.5 Teknik Pengolahan Data Setelah tahap pengumpulan data selesai dilakukan maka tahap selanjutnya adalah tahap pengolahan data. Langkah-langkah yang dilakukan dalam tahap ini adalah sebagai berikut : - Melakukan pengecekan tanah pada lokasi - Melakukan analis data pada data-data yang sudah didapat sebelumnya - Melakukan analisa pada kaki tower - Menentukan rumus perhitungan - Melakukan pengukuran dan perhitungan pada lokasi transmisi - Melakukan perbaikan dalam perhitungan dan pengukuran di saluran transmisi
BAB IV ANALISA & PENGUJIAN
4.1 Pengukuran Tahanan Jenis Pengukuran tahanan jenis tanah dilakukan dengan menggunakan alat Digital Earth Resistanceand Soil Resistivity Tester merk AEMC dengan menggunakan metoda empat titik seperti gambar 3.1.
Gambar. 3.2 Pengukuran tahanan jenis tanah (metoda 4 titik) pada lokasi tower
Petunjuk pengukuran 1. Mempersiapkan alat ukur dan pengukuran 2. Mengecek tegangan baterai dengan menghidupkan Soil Resistrivity 3. Membuat rangkaian pengujian dengan menjepit elektroda utama yang diuji dan menanamkan elektroda bantu 4. Menentukan jarak elektroda bantu sesuai spesifikasi peralatan cukup keras, elektroda bantu ditanam dengan memukul kepala elektroda dengan me martil. 5. Menekan tombol “Test” beberapa detik 6. Mencatat hasil pengukuran 7. Selesai dan membuka rangkaian pengukuran kembali
4.2 Pengukuran Tahanan Pentanahan Pengukuran tahanan pentanahan dilakukan dengan menggunakan alat Digital Earth Resistance and Soil Resistivity Tester merk AEMC dengan menggunakan metoda metoda tiga titik seperti gambar 3.3
Petunjuk pengukuran 1. Mempersiapkan alat ukur dan pengukuran 2. Mengecek tegangan baterai dengan menghidupkan Earth 3. Membuat rangkaian pengujian dengan menjepit elektroda utama yang diuji dan menanamkan elektroda bantu gambar 3.4 4. Menghubungkan terminal X dengan Xv (linked) 5. Menentukan jarak elektroda bantu sesuai spesifikasi peralatan. Jika permukaan tanah cukup keras, elektroda bantu ditanam dengan memukul kepala elektroda dengan menggunakan martil. 6. Menekan tombol “Test” beberapa detik 7. Mencatat hasil pengukuran 8. Selesai dan membuka rangkaian pengukuran kembali.
4.2.1 Pengukuran tahanan pentanahan pada kaki tower Pengukuran ini dilakukan pada kaki tower tanpa terhubung dengan sistem pentanahan sendiri. Jika suatu tower mempunyai pentanahan tambahan berupa counter poise maka kawat pentanahan tersebut harus dipisahkan dulu dari kaki tower dengan cara membuka mur baut pada kaki tower tersebut.
Gambar 3.4 Pengukuran tahanan pentanahan pada tower tanpa terhubung kawat tanah
Tabel 3.1 Hasil pengukuran tahanan pentanahan menggunakan metoda 3 titik
4.2.2 Pengukuran tahanan pentanahan dengan kondisi kawat pentanahan dilepas Pengukuran ini dilakukan pada kawat pentanahan (sistem pentanahan tambahan) secara langsung. Sistem pentanahan tambahan ini diukur dengan cara memisahkannya dengan kaki tower untuk mendapatkan nilai murni dari tahanan pentanahan pada sistem itu sendiri. Jika suatu tower tidak mempunyai sistem pentanahan tambahan seperti counterpoise, maka pengukuran ini tidak bisa dilakukan.
Gambar 3.5 Pengukuran tahanan pentanahan pada sistem pentanahan (kawat tanahan dilepas)
Tabel 3.2 Pengukuran tahanan pentanahan dengan kondisi kawat pentanahan dilepas
4.2.3 Pengukuran tahanan pentanahan dengan kondisi kawat pentanahan disambung Pengukuran ini dilakukan pada kaki tower dengan sistem pentanahan tambahan (counterpoise) disambung. Ini bertujuan untuk mendapatkan hasil tahanan pentanahan kaki tower tersebut setelah ditambahkan dengan sistem pentanahan sendiri untuk memperbaiki nilaih tahanan pentanahan sebelumnya. Jika suatu tower tidak mempunyai sistem pentanahan tambahan seperti counterpoise, maka pengukuran ini tidak bisa dilakukan.
Gambar 3.3 Pengukuran tahanan penanahan pada tower (kawat pentanahan disambung)
Tabel 3.4 Pengukuran tahanan pentanahan pada tower dengan kondisi kawat pentanahan disambung.
4.3 Nilai Tahanan Jenis Pada tower 4, nilai tahanan yang didapat setelah melakukan pengukuran dengan menggunakan metoda empat titik adalah 80 Ω. Perhitungan nilai tahanan jenis tanahnya dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan 2, dengan R= 80 Ω (pengukuran metoda 4 titik) a = 1 m, π = 3.14 ρ = 2 πa R ρ = 2 x 3.14 x 1 x 80 = 502.40 Ohm meter Untuk selanjutnya hasil pengukuran dan nilai tahanan jenis pada tower 13, 16, 17, 25, 90, 91, 92 dan 97 dapat dilihat pada tabel 4.1
Tabel 4.1. Data hasil perhitungan nilai tahanan jenis tanah
4.3.1 Perhitungan Nilai Tahanan Pentanahan Menggunakan Elektroda Batang Perhitungan nilai tahanan pentanahan dengan masing-masing nilai tahanan jenis yang berbeda ini dilakukan dengan menggunakan elektroda jenis rod dengan panjang 240 cm, diameter 5/8 inci (8mm), 16 mm dan 24 mm serta dengan kedalaman penanaman elektroda 1 dan 2 meter serta variabel penggunaan elektroda dari 4 sampai 64 batang. 4.3.2 Satu batang elektroda ditanam tegak lurus ke dalam tanah Pada lokasi tanah di tower 4, tahanan jenis yang didapat sebesar 502.40 Ohm meter, maka perhitungan untuk satu batang elektroda yang ditanam tegak lurus ke dalam tanah dengan nilai tahanan jenis yang sudah diketahui dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan 3,
Untuk selanjutnya perhitungan pada tower 13, 16, 17, 25, 90, 91, 92 dan 97 dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel 4.2. Hasil perhitungan nilai tahanan pentanahan (single rod)
4.3.3 Dua batang elektroda ditanam tegak lurus ke dalam tanah A. Untuk S>L Pada lokasi tanah di tower 4, tahanan jenis yang didapat sebesar 502.40 Ohm meter, maka untuk perhitungan dua batang elektroda yang ditanam tegak lurus ke dalam tanah dengan nilai tahanan jenis yang sudah diketahui :
Panjang elektroda 240 cm dan jarak penanaman dua elektroda sejauh 800 cm, maka :
Untuk selanjutnya perhitungan pada tower 13, 16, 17, 25, 90, 91, 92 dan 97 dapat dilihat pada tabel 4.3. Tabel 4.3 Hasil perhitungan nilai tahanan pentanahan dua batang elektroda dengan S>L
B. Untuk S
Untuk selanjutnya perhitungan pada tower 13, 16, 17, 25, 90, 91, 92 dan 97 dapat dilihat pada tabel 4.4. Tabel 4.4 Hasil perhitungan nilai tahanan pentanahan dua batang elektroda dengan S
4.3.4 Beberapa batang elektroda di tanam tegak lurus ke dalam tanah Pada lokasi tanah di tower 4, tahanan jenis yang didapat sebesar 502.40 Ohm meter, maka untuk perhitungan beberapa batang elektroda yang ditanam tegak lurus ke dalam tanah dengan nilai tahanan jenis yang sudah diketahui : ρ1=ρ2= 502 Ω, L= 240 cm (2.4 m), hb= 100 cm (1 m), N= 4 batang, r= 5/8 inci (0.008 m), h= 2.2 m
Untuk selanjutnya perhitungan pada tower 13, 16, 17, 25, 90, 91, 92 dan 97 dapat dilihat pada tabel 4.5. Tabel 4.5 Hasil perhitungan nilai tahanan pentanahan 4 batang elektroda, r=0.008m, L=2.4m, hb=1m (Multiple Rod).
Dengan menggunakan metode perhitungan yang sama, nilai r, L dan hb yang sama, maka nilai R total untuk N=4 sampai 64 batang hasilnya seperti tabel 4.6 Tabel 4.6 Hasil perhitungan nilai tahanan pentanahan dengan L=2.4m, r=0.008m, hb=1m dan N=4 sampai 64 batang
Berdasarkan tabel 4.6, dengan variasi jumlah elektroda batang dari 4 sampai 64 batang, dapat disimpulkan bahwa semakin banyak elektroda batang yang digunakan maka nilai tahanan pentanahan yang diperoleh akan semakin kecil. Untuk L = 2.4 m, r = 0.016 m, hb= 1 m Tabel 4.7 Hasil perhitungan nilai tahanan pentanahan dengan L=2.4m, r=0.016m, hb=1m dan N=4 sampai 64 batang
Untuk L = 2.4 m, r = 0.024 m, hb= 2 m Tabel 4.8 Hasil perhitungan Nilai tahanan pentanahan dengan L=2.4m, r=0.024m, hb=2m dan N=4 sampai 64 batang
Berdasarkan perbandingan perhitungan nilai tahanan pentanahan pada tabel 4.7 yang menggunakan kedalaman penanaman elektroda sedalam 1 meter dengan perhitungan pada tabel 4.8 yang menggunakan kedalaman penanaman elektroda sedalam 2 meter, dapat dilihat bahwa nilai tahanan pentanahan yang diperoleh pada kedalaman elektroda 2 meter lebih kecil dibandingkan dengan penanaman elektroda sedalam 2 meter.
4.4 Perhitungan Tahanan Jenis Tanah dan Tahanan Pentanahan Menggunakan Aplikasi dari Matlab GUI Tahanan jenis tanah Masukkan data/variabel pengukuran yang dibutuhkan meliputi - Tahanan tanah (metoda 4 titik) - Jarak penanaman elektroda Pada gambar 4.1 ini dilakukan perhitungan untuk mencari nilai tahanan jenis tanah menggunakan aplikasi yang sudah dirancang dengan memasukkan data untuk perhitungan pada tabel 4.1 (tower 13). Dengan nilai tahanan pada metoda 4 titik 124 Ω dan jarak elektroda pengukuran 1 meter.
Gambar 4.1 Perhitungan nilai tahanan jenis tanah menggunakan aplikasi Untuk perhitungan tahanan jenis tanah pada tower 4, 13, 16, 17, 23, 90, 91, 92 dan 97 menggunakan aplikasi yang telah dibuat dapat dilihat pada tabel 4.9 Tabel 4.9 Data hasil perhitungan nilai tahanan jenis tanah menggunakan aplikasi.
Tahanan pentanahan (single rod) Masukkan data/variabel pengukuran yang dibutuhkan meliputi : - Tahanan jenis tanah - Panjang elektroda yang digunakan - Jari-jari batang elektroda Pada gambar 4.2 ini dilakukan perhitungan untuk mencari nilai tahanan pentanahan (single rod) menggunakan aplikasi yang sudah dirancang dengan memasukkan data untuk perhitungan pada tabel 4.2 (tower 16). Dengan nilai tahanan jenis tanah 54.76 Ωm, panjang elektroda 2.4 m dan jari-jari elektroda 8mm.
Gambar 4.2 Perhitungan nilai tahanan pentanahan (single rod) menggunakan aplikasi Untuk perhitungan tahanan pentanahan (single rod) pada tower 4, 13, 16, 17, 23, 90, 91, 92 dan 97menggunakan aplikasi yang telah dibuat dapat dilihatpada tabel 4.10. Tabel 4.10 Hasil perhitungan nilai pentanahan (single rod) menggunakan aplikasi :
Tahanan Pentanahan (multiple rod) Masukkan data/variabel pengukuran yang dibutuhkan meliputi : - Tahanan jenis (ρ1 dan ρ2) - Jari-jari elektroda (r) - Panjang elektroda (L) - Jumlah elektroda (N) - Kedalaman elektroda dari permukaan tanah (hb), - Jarak permukaan tanah ke tanah lapisan ke dua (h) Pada gambar 4.3 ini dilakukan perhitungan untuk mencari nilai tahanan pentanahan (multiple rod) menggunakan aplikasi yang sudah dirancang dengan memasukkan data untuk
perhitungan pada tabel 4.6 (tower 4). Dengan nilai tahanan jenis 502 Ωm, panjang elektroda 2.4 m, jari-jari elektroda 8mm dan kedalaman penanaman elektroda batang sedalam 1m.
Gambar 4.3 Perhitungan nilai tahanan pentanahan (multiple rod) menggunakan aplikasi Untuk perhitungan tahanan pentanahan (multiple rod) pada tower 4, 13, 16, 17, 23, 90, 91, 92 dan 97 berdasarkan nilai tahanan jenis tanah menggunakan aplikasi yang telah dibuat dapat dilihat pada tabel 4.13. Tabel 4.13 Hasil perhitungan nilai tahanan pentanahan 4 batang elektroda, r=0.008m, L=2.4m, hb=1m (Multiple Rod) menggunakan aplikasi :
4.4.1 Perbaikan Nilai Tahanan Pentanahan Berdasarkan hasil pengukuran tahanan pentanahan dan tahanan jenis menggunakan AEMC Digital Earth Resistance and Soil Resistivity Tester pada 9 tower SUTT transmisi Maninjau – SimpangEmpat, Pada tower 13 nilai tahanan pentanahan padakaki tower adalah 12.8 Ohm, dengan nilai tahananjenis tanah 778 Ohm-meter.Berdasarkan tabel hasil pengukuran denganmenggunakan variabel jari-jari elektroda, jumlahelektroda dan panjang elektroda yang ditentukan,maka dengan nilai tahanan jenis 778 Ohm-metertahanan pentanahan tower 13 akan memiliki nilaitahanan pentanahan dibawah 10 Ω (sesuai standarpentanahan tower SUTT) dengan menggunakanpanjang elektroda 2.4 meter, jari-jari elektroda 2.4cm , jumlah elektroda 56 batang dan kedalamanpenanaman elektroda sedalam 2 meter daripermukaan tanah (tabel perhitungan pengukuran 4.8).Jika mengacu pada nilai tahanan pentanahanyang didapat yaitu sebesar 12.8 Ohm (tabelpengukuran 3.1), maka perbaikan nilai tahananpentanahan pada tower 13 ini bisa dirumuskandengan perhitungan sebagai berikut :
Dengan menggunakan aplikasi (Matlab) perhitungan tahanan pentanahan multiple rod, nilai ρ1 dan ρ2 31.68 Ohm-meter (struktur tanah dianggap homogen), penggunaan elektroda sebanyak 4 batang, dengan panjang 2.4 meter, jari-jari 8mm serta kedalaman penanaman sedalam 1 meter menghasilkan nilai tahanan pentanahan sebesar 7.21193 Ohm (<10 Ohm).
Gambar 4.4 Perhitungan perbaikan tahanan pentanahan tower 13 menggunakan aplikasi.
Gambar 4.5 Model rancangan perbaikan pentanahan pada tower 13
4.4.2 Hasil Analisis Pengukuran tahanan jenis pada 9 jenis tanah di lokasi tower SUTT 150kV transmisi Maninjau –Simpang empat dilakukan dengan menggunakan metoda empat titik. Aplikasi pengukuran ini tidak dilakukan secara manual, melainkan dengan menggunakan digital earth resistance and soilresistivity tester merk AEMC. Pada pengukuran menggunakan metoda empat titik maka didapat nilai tahanan (R). dan nilai resistansi jenis tanah akan dapat diperoleh setelah dilakukan perhitungan menggunakan rumus. Berdasarkan pengukuran dan perhitungan pada tabel 4.1 diperoleh nilai resistansi jenis tanah yang paling tinggi yaitu terdapat pada tower 13. Pada tower yang tidak memiliki sistem pentanahan tambahan seperti pada tower 4, 13, 16, 17 dan 23, pengukuran tahanan pentanahan hanya bisa dilakukan dengan satu bentuk pengukuran, yaitu pengukuran langsung pada kaki tower SUTT. Karena sudah memiliki sistem pentanahan tambahan (counterpoise), pengukuran tahanan pentanahan pada tower 90, tower 91, tower 92 dan tower 97 dapat dilakukan dengan 3 kali bentuk pengukuran, diantaranya : 1. Pengukuran pada kaki tower (kawat pentanahan dilepas) 2. Pengukuran pada kaki tower (kawat pentanahan disambung) 3. Pengukuran pada kawat pentanahan (kawat pentanahan dan kaki tower dipisah) Pada kondisi kawat pentanahan disambung, nilai tahanan pentanahan pada kaki tower 90, 91, 92 dan 97 ini direduksi karena sistem pentanahan tambahan itu sendiri.
Pada tower 13, dengan nilai tahanan jenis 778.72 Ωm, nilai tahanan pentanahan 1 elektroda batang diperoleh 314.65 Ω (tabel 4.1), berdasarkan perhitungan ini maka diperlukan 56 batang elektroda berukuran panjang 2.4 meter dan jari-jari 24mm dengan kedalaman penanaman elektroda sedalam 2 meter (tabel 4.8) untuk mereduksi nilai tersebut hingga 9.98 Ω. Berdasarkan nilai tahanan pentanahan yang didapatkan dalam pengukuran pada kaki tower 13 yaitu bernilai 12.8 Ω, nilai tahanan pentanahan ini bisa direduksi hingga 7.21 Ω (gambar 4.4) dengan menambahkan 4 batang elektroda berukuran panjang 2.4 meter dan jari-jari 8mm dengan kedalaman penanaman 1 meter. Perhitungan (tahanan jenis dan tahanan pentanahan) dengan menggunakan aplikasi matlab memiliki hasil perhitungan yang sama dengan hasil perhitungan yang dilakukan secara manual. Aplikasi ini akan mempercepat proses perhitungan nilai tahanan pentanahan dan tahanan jenis tanah untuk membuat perencanaan dalam perbaikan nilai tahanan pentanahan.
BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan 1. Dari 9 tower SUTT penghantar Maninjau –Simpang empat yang dievaluasi, nilai tahanan pentanahan dari 8 diantaranya (tower 4, tower 16, tower 17, tower 23, tower 90, tower 91, tower 92 dan tower 97) sudah memenuhi standar dibawah 10 Ω, sesuai dengan SK Dir PLN 113-114 tahun 2010. Sedangkan untuk tower 13 yang berlokasi diperbukitan belum memenuhi standar yang ditentukan. 2. Dari tiga macam lokasi pengukuran tahanan jenisyaitu daerah sawah, bukit dan perkebunan, Nilaitahanan jenis di daerah sawah adalah yang palingkecil, yaitu 54.76 Ohm-meter pada lokasi tower16, 57.96 Ohm-meter pada lokasi tower 17, 64.75Ohm-meter pada lokasi tower 23. Kemudianuntuk daerah perkebunan yaitu 238.95 Ohmmeterpada lokasi tower 90, 217.66 Ohm-meterpada lokasi tower 91, 257.48 Ohm-meter padalokasi tower 92. Dan untuk daerah perbukitan merupakan yang paling tinggi yaitu 502.40 Ohmmeterpada lokasi tower 4, 778.72 Ohmmeterpada lokasi tower 13 dan 659.40 Ohm-meterpada lokasi tower 97. 3. Nilai tahanan pentanahan pada tower 13 yangbernilai 12.8 Ohm dapat direduksi hinggabernilai 7.2119 Ohm dengan menggunakan 4tambahan elektroda rod yang memiliki panjang2.4 m, jari-jari 8mm dengan kedalamanpenanaman elektroda sedalam 1 m daripermukaan tanah. 4. Nilai tahanan pentanahan dapat direduksi denganbeberapa cara, diantaranya : - Menambah jumlah rod - Memperbesar jari-jari rod - Memperdalam penanaman rod 5. Perbaikan nilai tahanan pentanahan paling efektifadalah dengan menambah jumlah elektroda,pemilihan cara ini akan membuat nilai tahananpentanahan tereduksi cukup banyakdibandingkan dengan memperdalam penanamanatau memperbesar ukuran elektroda. 6. Perhitungan yang dilakukan menggunakanaplikasi yang telah dibuat di matlab bernilai samadengan perhitungan yang dilakukan secaramanual, baik untuk tahanan jenis, maupuntahanan pentanahan (single dan multiple rod).
5.2 Daftar Pustaka 1. Hutauruk, T.S. 1991. “Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja”. Jakarta: Erlangga. 2. Hutauruk, T.S. 1999. “Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan pengetanahan Peralatan”. Jakarta: Erlangga. 3. PT. PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan. 2007. “Grounding System”. Jakarta. 4. PT. PLN (Persero). 2010. “Buku Petunjuk Batasan Operasi dan Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT/SUTET) (No. Dokumen : 10-22/HARLURPST/2009)”. Jakarta: SK Direksi No. 114.Dir/2010. 5. Sumardjati, Prih. Sofian Yahya. Ali Mashar. 2008. “Teknik Pemanfaatan Listrik”. Jakarta. 6. Siregar, Ramdhan Halid. “Perencanaan Penempatan Proteksi Petir pada Menara Transmisi P. Brandan – Langsa untuk mengurangi Kegagalan Perlindungan Akibat Sambaran Petir”. 2007. 7. Yunaningrat, Resna. “Analisa Pentanahan pada BTS BSC Banjarsari”. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Siliwangi Tasikmalaya. 8. Hasrul. “Evaluasi Sistem Pembumian InstalasiListrik Domestik di Kabupaten Barru”. Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas TeknikUniversitas Negeri Makassar. 9. Dermawan, Arif. “Analisis Perbandingan Nilai Tahanan Pentanahan yang Ditanam di Tanah dan di Septic Tank pada Perumahan”, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro. 10. PUIL 2000 11. User manual AEMC Instrume
