KONVERSI ENERGI LISTRIK SISTEM GROUNDING JARINGAN TRANSMISI JARAK JAUH
Penyusun 1. Moh. Alif Solehudin
(5301412003)
2. Abdulah Labib
(5301412008)
3. Wahyu Nurrohman
(5301412009)
4. Wahyu Imam Buhori
(5301412019)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2014
A. PENDAHULUAN
Pentanahan merupakan sistem pengamanan terhadap perangkat perangkat yang mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari lonjakan listrik utamanya petir. Sistem pentanahan digambarkan sebagai hubungan antara suatu peralatan atau sirkit listrik dengan bumi. Apabila ada gangguan hubungan singkat, arus gangguan melngalir melalui peralatan-peralatan yang terbuat dari bahan metal dan uga mengalir pada tanah itu sendiri. Pemasangn
grounding
agar
berjutuan
menganankan
peralatan-
peralatan listrik maupun manusia yang berlokasi di sekitar gangguan terjadi, akan tetapi pada penarapannya banyak rumah maupun jaringan yang kurang memperhatikan permasalahan pentanahan sehingga bisa membahayakan peralatan listrik maupun makhuk hidup apabila terjadi gangguan maupun tersambar petir. Kondisi ini mendorong penulis untuk membuat makalah tentang pentahanan dalam sistem transmisi jarak jauh guna membantu pembaca agar menambah pengetahuan tentang pentanahan dan agar terhindar dari kerusakan akibat tanpa adanya pentanahan.
B. PERMASALAHAN
1. Apa itu pentanahan? 2. Tujuan pentanahan? 3. Syarat-syarat pentanahan? 4. Faktor-faktor yang mempengaruhi pentanahan? 5. Komponen-komponen yang mempengaruhi pentanahan? 6. Pentanahan pada sistem distribusi? 7. Skema pentanahan? C. PEMBAHASAN 1. Pengertihan Sistem Pentanahan Sistem pentanahan atau biasa disebut sebagai grounding system
adalah
sistem
pengamanan
terhadap
perangkat-perangkat
yang
mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari lonjakan listrik utamanya
petir. Sistem pentanahan digambarkan sebagai hubungan antara suatu peralatan atau sirkit listrik dengan bumi. Sistem pentanahan yang digunakan baik untuk pentanahan netral dari suatu sistem tenaga listrik, pentanahan sistem penangkal petir dan pentanahan untuk suatu peralatan khususnya dibidang telekomunikasi dan elektronik perlu mendapatkan perhatian yang serius , karena pada prinsipnya pentanahan tersebut merupakan dasar yang digunakan untuk suatu system proteksi. Tidak jarang orang umum/ awam maupun seorang teknisi masih ada kekurangan dalam mengprediksikan nilai dari suatu hambatan pentanahan. Besaran yang sangat dominan untuk diperhatikan dari suatu sistem pentanahan adalah hambatan sistem suatu sistem pentanahan tersebut. Sampai dengan saat ini orang mengukur hambatan pentanahan hanya dengan menggunakan earth tester yang prinsipnya mengalirkan arus searah ke dalam system pentanahan, sedang kenyataan yang terjadi suatu system pentanahan tersebut tidak pernah dialiri arus searah. Karena biasanya berupa sinusoidal (AC) atau bahkan berupa impuls (petir) dengan frekuensi tingginya atau berbentuk arus berubah waktu yang sangat tidak menentu bentuknya. Menurut Anggoro (2002)1 perilaku tahanan system pentanahan sangat tergantung pada frekuensi (dasar dan harmonisanya) dari arus yang mengalir ke system pentanahan tersebut. Dalam suatu pentanahan baik penangkal petir atau pentanahan netral sistem tenaga adalah berapa besar impedansi system pentanahan tersebut. 2. Tujuan Pentanahan Secara umum fungsi dari sistem pentanahan dan grounding pengaman adalah
sebagai berikut : 1. Mencegah terjadinya perbedaan potensial antara bagian tertentu dari instalasi secara aman. 2. Mengalirkan arus gangguan ke tanah sehingga aman bagi manusia dan peralatan. 3. Mencegah timbul bahaya sentuh tidak langsung yang menyebabkan tegangan kejut.
4. Melindungi peralatan / saluran dari bahaya kerusakan yang diakibatkan oleh adanya ganguan fasa ke tanah 5. Melindungi peralatan / saluran dari bahaya kerusakan isolasi yang diakibatkan oleh tegangan lebih 6. Untuk keperluan proteksi jaringan 7. Melindungi makhluk hidup terhadap tegangan langkah (step voltage) 8. Melindungi mahluk hidup dari tegangan sentuh 9. Melindungi peralatan dari tegangan lebih Menurut IEEE Std 142™ -2007 4, tujuan system pentanahan adalah: 1. Membatasi besarnya tegangan terhadap bumi agar berada dalam batasan yang diperbolehkan 2. Menyediakan jalur bagi aliran arus yang dapat memberikan deteksi terjadinya hubungan yang tidak dikehendaki antara konduktor system dan bumi. Deteksi ini akan mengakibatkan beroperasinya peralatan otomatis yang memutuskan suplai tegangan dari konduktor tersebut 3. Syarat-syarat pentanahan Agar sistem pentanahan dapat bekerja efektif, harus memenuhi persyaratan-
persyaratan sebagai berikut : a) Membuat jalur impedansi rendah ke tanah untuk pengamanan personil dan peralatan, menggunakan rangkaian yang efektif. b) Dapat melawan dan menyebarkan gangguan berulang dan arus akibat surja hubung ( surge currents ) c) Menggunakan bahan tahan korosi terhadap berbagai kondisi kimiawi tanah, untuk meyakinkan kontinuitas penampilannya sepanjang umur peralatan yang dilindungi. d) Menggunakan sistem mekanik yang kuat namun mudah dalam pelayanan.
4. Komponen-komponen Pentanahan Komponen pentanahan terdiri dari Tanah dan Elektroda pentanahan. Tanah
Salah Satu yang menentukan besarnya tahanan sistem pentanahan adalah tahanan jenis tanah. Semakin Kecil Tahanan Tanah Maka Tahanan sistem pentanahan akan semakin kecil sehingga akan semakin baik Tahanan jenis tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor : - Karakteristik Material Tanah - Kelembaban Tanah - Temperatur Tahanan Jenis Tanah untuk beberapa tipe tanah
Pengaruh Temperatur Terhadap Tahanan Jenis Tanah
Pengaruh Kelembaban Terhadap Tahanan Jenis Tanah
Elektroda Pentanahan
Elektroda Pentanahan merupakan komponen penting yang berfungsi untuk menyalurkan arus ke Tanah. Tahanan Sistem Pentanahan dipengaruhi oleh karakteristik elektroda pentanahan yang digunakan antara lain :
Bentuk Elektroda Pentanahan Elektroda Pita, berupa pita atau kawat berpenampang bulat yang ditanam
di dalam tanah umumnya penanamannya tidak terlalu dalam (0,5 - 1 meter) dan caranya ada bermacam-macam.
Elektroda pita jenis ini terbuat dari bahan metal berbentuk pita atau juga kawat BCC yang di tanam di dalam tanah secara horizontal sedalam ± 2 feet. Elektroda pita ini bisa dipasang pada struktur tanah yang mempunyai tahanan jenis rendah pada permukaan dan pada daerah yang tidak mengalami kekeringan. Hal ini cocok untuk daerah – daerah pegunungan dimana harga tahanan jenis tanah makin tinggi dengan kedalaman.
Elektroda Batang, berupa batang yang ditanam tegak lurus dalam Tanah.
Elektroda batang terbuat dari batang atau pipa logam yang di tanam vertikal di dalam tanah. Biasanya dibuat dari bahan tembaga, stainless steel atau galvanised steel. Perlu diperhatikan pula dalam pemilihan bahan agar terhindar dari galvanic couple yang dapat menyebabkan korosi. Elektroda batang ini mampu menyalurkan arus discharge petir maupun untuk pemakaian pentanahan yang lain. Elektroda ini banyak digunakan di gardu induk-gardu induk. Cara Pemasangannya dengan memancangkannya ke dalam tanah dan tidak memerlukan lahan yang luas.
Elektroda pelat, berupa pelat yang ditanam tegak lurus dalam tanah.
Elektroda ini terdapat tiga macam bentuk yaitu : -
Bentuk Grid
-
Bentuk radial
-
Bentuk lingkaran
Elektroda ini ditanam di tanah yang lebih dalam dibandingkan dengan elektroda pita. Digunakan bila diinginkan tahanan pentanahan yang kecil dan sulit diperoleh dengan menggunakan jenis-jenis elektroda yang lain
Pengaruh Kedalaman Elektroda Tanah
Semakin Dalam Elektroda Tanah maka Tahanan Sistem Pentanahan Akan semakin kecil, karena semakin dalam maka tanah akan semakin lembab dan semakin dekat dengan unsur logam.
Pengaruh Luas Kontak Antar Elektroda tanah dengan Tanah
Semakin Luas Kontak dengan tanah, maka tahanan sistem pentanahan akan semakin kecil, karena semakin luas kontak maka jalur arus ketanah semakin luas, dan juga resistansi elektroda semakin kecil
Pengaruh Jumlah dan Jarak Antara Elektroda
Untuk mendapatkan Tahanan tanah yang optimal, maka jarak antara 2 elektroda minimal sekitar 2 kali dalam elektroda
5. Pentanahan Pada saluran Distribusi
Sistem JTM 20 kV sampai dengan 29 kV harus selalu diketanahkan karena kemungkinan gagal sangat besar oleh tegangan lebih transien yang dikaitkan oleh busur tanah (arcing grounds). Dibawah ini ditunjukkan konsturksi pentanahan langsung dan pentanahan peralatan jaringan. Pentanahan ini tidak membatasi arus gangguan tanah, oleh karena itu diperlukan suatu pengaman yang cepat. Tindakan pengamanan harus dilakukan sebaik-baiknya agar tegangan sentuh yang terlalu tinggi akibat
dari kegagalan isolasi tidak terjadi dan membahayakan manusia serta peralatan itu sendiri. Pada pentanahan peralatan tegangan sentuh yang sering adalah tegangan sentuh tidak langsung sebagaimana dijelaskan dalam PUIL 2000 (3.5.1.1) bahwa tegangan sentuh tidak langsung adalah tegangan sentuh pada bagian konduktor terbuka (BKT) perlengkapan atau instalasi listrik yang menjadi bertegangan akibat kegagalan isolasi.
Pentanahan Kaki Menara Tahanan kaki menara perlu dibuat sekecil mungkin untuk menghindarkan efek sambaran petir. Tahanan ini ditentukan oleh bentuk fisik tahanan dan tahanan jenis dari tanah (untuk ini dipilih tahanan berbentuk elektrode batang ditananm tegak lurus di dalam tanah atau menggunakan elektroda batang berselubung pipa galvanis 2”). Biasanya digunakan rod elektroda sepanjang 5,5 m dengan kedalaman yang sama yaitu 5,5 meter dengan jari – jari rod elektroda sebesar 1,27 cm. Berdasarkan standar PT. PLN (Persero) P3B pentanahan kaki menara dipasang pada setiap menara, dengan jumlah pentanahan 4 buah tiap tower. Bila tahanan pentanahan masih lebih besar dari 5 ohm, maka diusahakan dengan pentanahan counterpoise yang dibuat dari kawat baja 38 mm2 sebagai counterpoise yang ditanam secara radial.
Arrester Petir Arrester petir atau disingkat arrester adalah suatu alat pelindung bagi peralatan system tenaga listrik terhadap surya petir. Alat pelindung terhadap gangguan surya ini berfungsi melindungi peralatan system tenaga listrik dengan cara membatasi surja tegangan lebih yang datang dan mengalirkannya ketanah Disebabkan fungsinya, dapat
oleh
Arrester
menahan
harus
tegangan
system 50 Hz untuk waktu yang terbatas dan harus dapat melewatkan tanah
surja
tanpa
arus
ke
mengalami
kerusakan. Arrester berlaku sebagai jalan pintas sekitar isolasi. Arrester membentuk jalan yang mudah untuk dilalui oleh arus kilat atau petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang tinggi pada peralatan.
Selain melindungi peralatan dari tegangan lebih yang diakibatkan oleh tegangan lebih external, arrester juga melindungi peralatan yang diakibatkan oleh tegangan lebih internal seperti surja hubung, selain itu arrester juga merupakan kunci dalam koordinasi isolasi suatu system tenaga listrik. Bila surja datang ke gardu induk arrester bekerja melepaskan muatan listrik serta mengurangi tegangan abnormal yang akan mengenai peralatan dalam gardu induk.
D. KESIMPULAN
1. grounding system adalah sistem pengamanan terhadap perangkat perangkat yang mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari lonjakan listrik utamanya petir. Sistem pentanahan digambarkan sebagai hubungan antara suatu peralatan atau sirkit listrik dengan bumi. 2. Menurut IEEE Std 142™ -2007 4, tujuan system pentanahan adalah:
Membatasi besarnya tegangan terhadap bumi agar berada dalam batasan yang diperbolehkan
Menyediakan jalur bagi aliran arus yang dapat memberikan deteksi terjadinya hubungan yang tidak dikehendaki antara konduktor system dan bumi. Deteksi ini akan mengakibatkan beroperasinya peralatan otomatis yang memutuskan suplai tegangan dari konduktor tersebut
3. Syarat-syarat pentanahan :
Membuat jalur impedansi rendah ke tanah
Dapat melawan dan menyebarkan gangguan berulang dan arus akibat surja hubung ( surge currents )
Menggunakan bahan tahan korosi
Menggunakan sistem mekanik yang kuat
4. Faktor yang mempengaruhi pentanahan
Bentuk elektroda
Jenis bahan dan ukuran elektroda
Jumlah/konfigurasi elektroda
Kedalaman pemancangan / penanaman didalam tanah
Faktor-faktor alam
Pengaruh Luas Kontak Antar Elektroda tanah dengan Tanah
Luas Kontak Antar Elektroda tanah dengan Tanah
5. Komponen-komponen Pentanahan
Tanah
Elektroda
Pentanahan
:
Elektroda
Pita,
Elektroda
Batang,
Elektroda Pelat 6. Sistem JTM 20 kV sampai dengan 29 kV harus selalu diketanahkan karena kemungkinan gagal sangat besar oleh tegangan lebih transien yang dikaitkan oleh busur tanah (arcing grounds). Konstruksinya meliputi : Pentanahan Kaki Menara dan Arrester Petir 7. Skema Pentanahan meliputi
Sisitem Daya : Suatu sistem daya ditanahkan pada titik yang cocok menurut skema tertentu untuk memperoleh keuntungan seperti : mengurangi harga peralatan, menekan biaya operasi dan biaya pemeliharaan,
meningkatkan
pengamanan,
meningkatkan
keterandalan dan meningkatkan penampilan.
Saluran-saluran dan substasion-substation bertujuan untuk : -
Untuk mempeoleh urutan fasa nol impedansi, sehingga dapat diperoleh
arus
gangguan
cukup
besar
untuk
dapat
mengerajakan relay pemutus arus pada saat terjadi gangguan. -
Untuk pengaman personil dan ternak.
-
Untuk mengurangi gangguan interferensi pada komunikasi dengan menjaga potensial tanah tetap rendah.
E. SARAN
Semua bagian instalasi yang terbuat dari logam (menghantar listrik) dan dengan mudah bisa disentuh manusia hendaknya harus ditanahkan agar potensial dari logam yang mudah disentuh manusia selalu sama dengan potensial tanah (bumi) tempat manusia berpijak sehingga tidak berbahaya bagi manusia yang menyentuhnya. Dalam Proses pemasangan pentanahan hendaknya selalu memperhatikan komponen-komponen pentanahan yaitu yang berkaitan dengan karakteristk tanah dan juga jenis-jenis elektroda sehingga dapat menghasilkan pentanahan yang baik dan efektif.
F. LATIHAN SOAL
1. Sebutkan syarat-syarat konduktor pentanahan yang baik
2. Sebutkan factor-faktor yang mempengaruhi besar tahanan pentanahan! 3. Bagaimana cara memperoleh tahanan pentanahan yang lebih kecil? 4. Sebutkan metode-metode pentanahan
Jawab :
1. Konduktor yang digunakan untuk pentanahan harus memenuhi beberapa persyaratan antara lain:
Memiliki daya hantar jenis (conductivity) yang cukup besar sehingga tidak akan memperbesar beda potensial lokal yang berbahaya.
Memiliki kekerasan (kekuatan) secara mekanis pada tingkat yang tinggi terutama bila digunakan pada daerah yang tidak terlindung terhadap kerusakan fisik.
Tahan terhadap peleburan dari keburukan sambungan listri k, walaupun konduktor tersebut akan terkena magnitude arus gangguan dalam waktu yang lama.
Tahan terhadap korosi.
2. Factor-faktor yang mempengaruhi besar tahanan pentanahan diantaranya:
Bentuk elektroda
Jenis bahan dan ukuran elektroda
Jumlah/konfigurasi elektroda
Kedalaman pemancangan / penanaman didalam tanah
Faktor-faktor alam
Pengaruh Luas Kontak Antar Elektroda tanah dengan Tanah
Luas Kontak Antar Elektroda tanah dengan Tanah
3.
Untuk memperoleh tahanan pentanahan yang lebih kecil kita harus memperhatikan jenis tanah dan kedalaman elektroda pentanahan. Pada umumnya dalam pemasanagan pentanahan dipasang pada jenis tanah yang basah seperti persawahan atau rawa atau tanah liat karena pada tanah yang basah mempunyai tahanan jenis yang kecil. Perlu diperhatikan juga kedalaman elektroda untuk mendapatkan tahanan yang lebih kecil, karena apabila semakin dalam elektroda ditanam maka akan menghasilkan tahanan pentanahan yang semakin kecil sehingga pentanahan menjadi lebih efektif.
4.
Metode-metode pentanahan: - Pentanahan melalui tahanan (resistance grounding) - Pentanahan melalui reaktor (reactor grounding) - Pentanahan langsung (effective grounding) - Pentanahan melalui reaktor yang impedansinya dapat berubah-ubah (resonant grounding) atau pentanahan dengan kumparan Petersen (Petersen Coil)
DAFTAR PUSTAKA
Pabla, AS dan Ir. Abdul Hadi. 1994. Sistem Distribusi Daya Listrik.. Jakarta : ERLANGGA
Anonim. 2011. “ Sistem Pentanahan “. Yang diunduh pada laman http://kusnan-listrik.blogspot.com. Tanggal 23 April 2014. Jam 10.00
Anonim.
2010.
“ Proteksi
Petir “.
Yang diunduh
pada
laman
http://aphiep507.blogspot.com/. Tanggal 23 April 2014. Jam 10.15
Anonim. 2011. “ Elektroda Pentanahan .Yang diunduh pada laman ”
http://vikiboys.blogspot.com/ . Tanggal 24 April 2014. Jam 09.00
Anonim. 2009. “ Pengaman Jaringan distribusi “. Yang diunduh pada laman http://slowman.blogspot.com. Tanggal 24 April 2014. Jam 09.30
Anonim. 2012. “ Grounding System “. Yang diunduh pada laman http://lieyow.blogspot.com. Tanggal 24 April 2014. Jam 10.46
Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkitan Energi Listrik . Jakarta: Erlangga. Dr. Munandar, Aris dan Dr. S. Kuwahara. 2004. Teknik Tenaga Listrik. Jakarta: Pradnya Paramita. Kadir,Abdul. 2010. Transmisi Tenaga Listrik. Jakarta: UI Press
