KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, deng dengan an
kekua ekuata tan n
dan dan
pert pertol olon onga gann-NY NYA, A,
akhi akhirrnya nya
kami ami
bisa bisa
menyelesaikan menyelesaikan penyusunan makalah ini. Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Sistem Pentanahan. alam pembelajaran dan penyusunan makalah, kami bany banyak ak mend mendap apat atka kan n
bimb bimbin inga gan, n, arah arahan an,,
dan dan
duk dukunga ungan n
dari dari
berbagai pihak. !leh karena itu, kami mengu"apkan terima kasih kepada dosen mata kuliah Sistem Pentanahan yang telah berperan penting dalam penyelesaian makalah ini. Selain Selain itu kami kami memo memohon hon maa# maa# atas atas kekura ekurang ngan an yang yang ada dalam makalah ini,karena kami masih dalam tahap pembelajaran. $ami menyadari bah%a dalam penyusunan makalah ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi ter"apainya kesempurnaan makalah yang akan datang. Semo Semoga ga maka makala lah h ini dapa dapatt ber berman# man#aa aatt untu untuk k mena menamb mbah ah %a%asan mengenai ilmu Sistem Pentanahan dan mendapat ridho dari Allah SWT yang senantiasa memberikan &ahmat dan 'idayahNya bagi kita semua.
Manado, Mei ()*+
Muhammad Syarif Potabuga Nim :14023022 1
DAFTAR DAFTAR ISI $ata pengantar
i
a#tar si
ii
a#tar ambar
iii
a#tar Tabel i BAB BAB I PEND PENDAH AHUL ULU U 1.1 /atar 0elakang 1.2 0atasan masalah 1.3 T 1.3 Tujuan ujuan
1 1
1 1.4 Man#aat BAB BAB II DASA DASAR R TEOR TEORII (.*2lektroda Pembumian
+
3 (.*. (.*.* * 2lekt 2lektro roda da pita pita 3 (.*. (.*.( ( 2lekt 2lektro roda da 0ata 0atang ng (.*. (.*.4 4 2lekt 2lektro roda da plat plat
3
5 (.(&esistansi 6enis tanah ** (.40ahaya dari sengatan arus listrik ** (.4.* Pengaruh Pengaruh #reku #rekuensi ensi 7 lamanya lamanya arus arus listrik listrik yang mengalir mengalir pada pada tubuh *( (.4.( (.4.( 0atas 0atas arus arus yang yang dapat dapat diterima diterima oleh oleh tubuh tubuh *4 (.8&esistansi tubuh manusia (.1T (.1 Tegangan sentuh (.+T (.+ Tegangan langkah (.9T (.9 Tahanan jenis tanah BAB III PROSEDUR PERANCANGAN PERANCANGAN SISTEM PENTANAHAN PENTANAHAN GRID 4.*Pentanahan kisi-kisi :rid; *9 4.*.* 4.*.* 0entuk 0entuk pentan pentanaha ahan n grid grid
2
*8 *8 *1 *+
*9
4.*.( 4.*.( ata-da ata-data ta pentan pentanaha ahan n grid grid *3 4.*.4 /angkah-lan /angkah-langkah gkah peran"angan peran"angan dan perhitunga perhitungan n *3 4.(T 4.( Tata letak
*3
*3 4.8Arus =brilasi 4.16umlah batang pentanahan
*5
*5 4.+Arus gangguan () 4.9>kuran 4.9>kuran kondukto konduktorr kisi-kisi kisi-kisi 4.3Tegangan 4.3Tegangan sentuh yang i?inkan
()
() 4.5Tegangan mesh
Tegangan lagkah yang dii?inkan
(* 4.**
Tega egangan la langkah ma maksimal mal se sebena enarnya
(* BAB IV PERHITUNGAN PERHITUNGA N PERANCANGAN SISTEM PENTANAHAN Tahanan jenis tanah 4.1 Tahanan (4 4.2 Arus =brelasi Tata letak
(4 (8
(8 4.5 Perhitungan tegangan sentuh yang dii?inkan (8 4.6 Perhitungan tegangan sentuh maksimal sebenarnya (1 4.7 Perhitungan tegangan langkah yang dii?inkan (1 4.8 Perhitungan tegangan langkah maksimal sebenarnya (+
BAB V PENUTUP 1.*$esimpulan 1.(Saran DAFTAR PUSTAKA
(9 (9
3
DAFTAR GAMBAR & DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR 2.1 radien Tegangan 2.2 @ara Pemasangan 2lektroda Pita
9
3
2.3 @ara Pemasangan 2lektroda 0atang 2.4 @arapemasangan 2lektroda Plat
5
*)
2.5 Pengaruh rekuensi Terhadap /eg-o @urrent *4
2.6 Arus Yang Mengalir Pada Tegangan Sentuh an &angkaian 2kialen ari Tegangan Sentuh *1
2.7 Arus Yang Mengalir Pada Tegangan /angkah ang &angkaian 2kialen Tegangan /angkah *1
3.1 Petanahan $isi-$isi :rid; *9
3.2 0entuk Pentanahan rid *9
3.3 Tata /etak
*3
8.* Tata /etak Pentanahan /ayout (+
4
DAFTAR TABEL 2.1&esistansi Pembumian Pada &esitansi 6enis
ρ1=100 ohm− meter
*)
2.2Nilai &esistansi 6enis /apisan Tanah ** 2.3Pengaruh Arus /istrik Padatubuh Manusia *( 2.4 Tahanan 6enis Tanah :Puil, ())); *+
BAB I PENDAHULU 1.1 L!" B#$%' Se"ara umum pentanahan adalah melakukan koneksi sirkuit atau peralatan ke bumi. Sistem pentanahan yang kurang baik dapat menyebabkan penurunan kualitas tenaga listrik. lmu pertanahan sering kali dianggap remeh, padahal pentanahan yang baik sangatlah penting. Pada system tenaga listrik, 9)B s
yang menempel pada isolator, tegangan lebih dan gangguan hubung singkat. 6ika arus gangguan lebih dari 1 A maka timbul busur listrik pada kontak-kontak antara ka%at yang terganggu dan tanah yang tidak dapat padam sendiri. an jika terdapat busur tanah yang menetap, padam dan menyala, hal ini dapat membahayakan. 'al ini disebabkan karena busur tanah tersebut merupakan gelombang berjalan yang memiliki muka gelombang yang "uram yang dapat membahayakan isolasi dari alat-alat instalasi meskipun letaknya jauh dari titik gangguan. ari jenis-jenis mengakibatkanC
gangguan
yang
telah
disebutkan
dapat
*. Menginterupsi kontinuitas pelayanan daya kepada konsumen (. Penurunan tegangan yang "ukup besar sehingga kualitas kualitas tenaga listrik rendah dan merintangi kerja normal peralatan konsumen 4. Pengurangan stabilitas sistem yang menyebabkan jatuhnya generator 8. Merusak peralatan pada daerah gangguan
1.2
T()(
ari /andasan teori diatas, maka tujuan penulisan makalah ini adalahC *.
Mengetahui pentanahan pada gardu induk
(.
Mengetahui dasar pentanahan grid
4.
Mengetahui tata letak
8. Mengetahui bahaya yang timbul pada gardu induk akibat gangguan tanah 1.
Mengetahui tegangan sentu dan langkah maksimum sebenarnya
1.3
B!* M*$+ 6
ari penulisan makalah ini penulis hanya membatasi pada C *. Pentanahan grid pada gardu induk 2. Tata letak
1.4
M,!
Man#aat dari penulisan makalah ini salah satunya adalah agar supaya pemba"a dapat mengetahui tentang sistem pentanahan gardu induk pada umumnya, dan juga se"ara khusus penulis bisa menambah %a%asan tentang sistem pentanahan gardu induk yang baik.
7
BAB II LANDASAN TEORI Pembumian merupakan salah satu #aktor yang sangat penting dalam pengamanan pada suatu ardu nduk :;. Sistem pembumian perlu diran"ang dengan benar agar diperoleh suatu pengamanan < perlindungan yang baik terhadap suatu sistem dan para pega%ai yang bekerja ditempat tersebut. Pembumian bertujuan menghubungkan bagian peralatan yang pada kerja normal tidak mengalirkan tegangan listrik, "ontohnya adalah pembumian pada netrai sistem. Sedangkan bagian peralatan yang pada kerja normal tidak mengalirkan tegangan listrik, tetapi karena suatu sebab seperti hubung singkat atau terkena petir, menjadi bertegangan listrik "ontohnya adalah pembumian pada peralatan. $arena tanah dianggap sebagai titik yang mempunyai potensial nol, sehingga tanah juga dianggap sebagai titik re#erensi tegangan. Se"ara umum tujuan pembumian adalah C Memba%a arus listrik ke bumi dalam koadaan normal dan terjadi gangguan tanpa mele%ati batas pengoperasian dan peralatan atau menimbulkan dampak yang terus menerus pada peralatan. >ntuk menjamin bah%a manusia dan he%an disekitar peralatan yang dibumikan terlindung dari bahaya kejutan listrik •
•
Pembumian peralatan berarti menghubungkan bagian peralatan listrik yang pada kegiatan normal tidak dialiri arus. Tujuannya adalah untuk membatasi tegangan antara bagian - bagian peralatan yang tidak dialiri arus dan antara bagian - bagian ini dengan tanah sampai pada suatu harga yang aman untuk semua 8
kondisi operasi baik kondisi normal maupun pada saat terjadi gangguan. Sistem pembumian ini berguna untuk memperoleh potensial yang merata dalam suatu bagian struktur dan peralatan. Perbedaan tegangan ditanah, khususnya dipermukaan tanah disekitar elektroda elektroda pembumian, yang terjadi akibat mengalirnya arus dari elektroda itu ketanah sekitarnya disebut gradien tegangan :gambar (.*;
ambar (.* radien Tegangan 2.1 E$#%!"- P#/0(/ 2lektroda pembumian adalah bagian kondukti# atau kelompok, bagian kelompok kondukti# yang membuat kontak langsung dan mernberikan hubungan listrik dengan bumi. ilihat dari kontruksinya, elektroda pembumian dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu C 2lektroda pembumian dengan rnenggunakan jaringan pipa air, besi trilang beton
•
2lektroda pembumian buatan adalah penghantar yang sengaja ditanam didalam tanah dan ber#ungsi sebagai elektroda. 2lektroda pembumian buatan terdiri dari tiga ma"am, bentuk umum yang digunakan yaituC 2lektroda pita. 2lektroda batang. 2lektroda plat. • • •
2.1.1 E$#%!"- P! 2lektroda pita adalah elektroda yang berbentuk pita :lempengan tipis; atau berbentuk bulat seperti ka%at pilin. 2lektroda ini umumnya ditanam mendatar dalam kedalaman ),1 D * meter dari permukaan tanah. &esistans pembumian elektroda pita sebagian besar tergantung pada panjang elektroda tersebut dan sedikit tergantung pada luas penampangnya. 9
Gambar 2.2. Cara pemasangan elektroda pita.
2.1.2 E$#%!"- B!' 2lektroda batang dibuat dari bahan pipa atau besi baja yang dipan"angkan tegak lurus kedalam tanah. Panjang elektroda yang harus digunakan, disesuaikan dengan nilai resistans pembumian yang diperlukan < diinginkan. &esistans pembumiannya sebagian besar tergantung pada panjangnya dan sedikit bergantung pada ukuran penampangnya. 6ika beberapa elektroda diperlukan untuk memperoleh resistans pembumian yang rendah, maka jarak antara elektroda tersebut minimum harus dua kali panjangnya. 6ika elektroda tersebut tidak bekerja e#ekti# pada seluruh panjangnya, maka jarak minimum antara elektroda harus dua kali panjang e#ekti#nya, elektroda ini biasanya ditanam sedalam * D + meter.
ambar (.4 @ara Pemasangan 2lektroda 0atang. 2.1.3 E$#%!"- P$! 2lektroda plat dibuat dari plat logam, plat logam berlubang atau dari ka%at kasa. Plat tersebut ditanam tegak lurus didalam tanah, ukurannya
10
disesuaikan dengan resistans pembumian yang diperlukan :lihat table (.*; dan pada umumnya "ukup menggunakan plat berukuran * m E ), 1 m. Sisi atas plat harus terletak minimum * m diba%ah permukaan tanah. Penggunaan dari elektroda plat ini sebenarnya kurang ekonomis, karena, elektroda plat memerlukan lebih banyak bahan dibandingkan dengan elektroda pita atau elektroda batang.
ambar (.8. @ara Pemasangan 2lektroda Plat Tabel (.*. &esistansi pembumian pada resistans Jenis ρ 1=100 Ω −meter
#* E$#%!"-
Pita atau Penghantar Pilin
0atang atau Pita
Plat ertika engan Sisi Atas F *m. iba%a Permukaan Tanah.
11
P) 'U%(" 10m 25m 50m 100m 1m 2m 3m 5m 0,5 x 1 m 1 x 1 m
2
R#**!* P#/0(/ 20 10 5 3 70 40 30 20 2
35 25
Penghantar yang digunakan untuk pembumian harus memenuhi beberapa persyaratan, diantaranya adalah C Memiliki daya hantar jenis :"ondu"tiity; yang "ukup besar. Memiliki kekerasan :kekuatan; se"ara mekanis pada tingkat yang tinggi terutama bila digunakan pada daerah yang tidak terlindungi terhadap kerusakan =sik. Tahan terhadap, korosi. 0ahan yang digunakan sebagai elektroda pembumian umumnya tembaga. • •
•
2.2 R#**!* #* T+ alam meren"anakan suatu elektroda pembumian, maka langkah pertama yang harus diketahui adalah besar resistans jenis tanah dimana elektroda pembumian tersebut akan ditanam. Pada kenyataannya besar resistans jenis tanah dipengaruhi oleh karakteristik tanah itu sendiri dan keadaan "ua"a sekitarnya. Nilai resistans jenis lapisan tanah dalam empat klasi=kasi nilai seperti terlihat pada tabel (.(. berikut. Tabel (.(. Nilai resistans jenis lapisan tanah
#* T+ Tanah 0asah Tanah /embab Tanah $ering Tanah 0erbatu
T+ #* R!"! ./ *) *)) *))) *))))
2.3 B+ D" S#'! A"(* L*!"% 0ahaya yang diakibatkan karena terkena tegaagan listrik dipengarahi oleh beberapa hal, diantaranya C 0esarnya #rekuensi yang mengenai tubuh. 0esar tegangan atau arus yang melalui tubuh. /amanya arus yang mengalir dalam tubuh. $ondisi keadaan tubuh, sepertiC berat badan, resistans tubuh, permukaan kulit dan posisi badan ketika diairi arus listrik. • • • •
2.3.1 P#'"(+ F"#%(#* L/ A"(* L*!"% 9' M#'$" P T(0(+ Pengaruh arus balik yang melalui tubuh manusia bergantung pada lama, besar dan #rekuensi arus listrik. Tubuh manusia peka terhadap arus listrik pada #rekuensi 1) - +) '?. Tabel (.4 12
memberikan gambaran pengaruh arus listrik +) '? terhadap tubuh manusia. Se"ara umum batas arus * mA diterima sebagai arus ambang rasa, yaitu batas arus listrik yang mulai dirasakan. Arus sebesar *1 - () mA dapat menyebabkan berkurangnya kendali pada otot - otot tubuh manusia. Pada kebanyakan orang, besar arus *)) mA dapat menyebabkan =brilasi pada otot jantung. Arus yang lebih besar lagi dapat menyebabkan jantung berhenti ber#ungsi dan dapat pula membakar tubuh. !tot jantung bekerja berirama, sesuai dengan sinyal dari syara#. $etika terjadi sinyal yang keliru dikirim ke otot jantung, karena sengatan arus listrik misalnya, maka irama kerja jantung menjadi terganggu. Tabel (.4. Pengaruh Arus /istrik Pada Tubuh Manusia. A"(* M ),)-),5 ),5-*,( *,(-*,+ *,+-+,) +,)-3,) *4-*8 *1-() ()-1) +)-*))
P#'"(+ P T(0(+ M(* 0elum irasakan Pengaruhnya, Tidak Menimbulkan &eaksi Apapun. Tubuh Mulai Merasaka Adanya Arus /istrik, Tetapi Tidak Menimbulkan $ejang-$ejang, $ontraksi, Atau $ehilangan $ontrol. Mulai Seperti Ada Yang Merayap i Tangan. Tangan Sampai $esiku Terasa $esemutan. Tangan Mulai $aku, &asa $esemutan Mulai 0ertambah. &asa Sakit Tidak Tertahan Penghantar Masih apat ilepaskan enga aya Yang 0esar Sekali. !tot Tidak Sanggup /agi Melepaskan Penghantar, apat Mengakibatkan $erusakan Pada Tubuh Manusia. 0esar Arus Yang apat Menyebabkan $ematian.
13
ambar (.1. Pengaruh rekuensi Terhadap /et-o @urrent. 2.3.2 B!* A"(* 9' D:! D!#"/ O$#+ T(0(+ Seperti Yang ikemukakan al?iel, 0esarnya Arus Yang Aman 0erada Pada ),)4 - 4 etik, Tergantung Pada Arus Yang itarima Tubuh, Yang ituiis engan Persamaan C 2
I B ¿ . t s= S B
¿
engan C I B
; 0esarnya Arus &ata &ata Yang Melalui Tubuh alarn
Ampere. t s SB
G /amanya Arus Yang Melalui Tubuh alam etik. G $onstanta 2mpiris ari angguan /istrik Yang apat
iterima !leh 0eberapa Persen Populasi Yang iberikan. 0esarnya arus dan manya arus yang mengalir pada tubuh seseorang pada #rekuensi 1) D +) '?, harus ebih ke"il dari ambang batas, sehingga tidak menimbulkan =brilasi. /amanya arus untuk 14
#rekuensi 1) - +) '?, yang berkenaan dengan besarnya arus dapat diterima oleh kebanyakan orang ditunjukkan oleh persamaan :(.*;. 0erdasarkan penelitian al?iel, bah%a terdapat 55,1 B dari populasi dapat selamat tanpa terjadinya =brilasi, dapat ditunjukkan oleh persamaan. I B=
K √ t s
Dengan : K =√ S B
al?iel mengemukakan bah%a 55,1 B dari populasi dapat selamat dengan berat badan rataD rata 1) kg, yang menghasilkan nilai S0 G ),)*41 kemudian k G ),**+. Persamaan untuk arus yang diperbolehkan mele%ati tubuh menjadi C I B=
0,116
√ t s
Untuk Berat Badan 50 kg
Sedangkan untuk berat badan rata - rata 9) kg menghasilkan nilai S0 G ),)(8+, sehingga nilai k G ),*19. Nilai tesebut dimasukkan ke persamaan :(.(; menjadi persamaan C I B=
0,157
√ t s
Untuk Berat Badan 70 kg
Arus yang menimbulkan =brilasi sebuah #ungsi dari berat tubuh seseorang.
biasanya
merupakan
2.4 R#**!* T(0(+ M(*. >ntuk arus d" dan a" pada #rekuensi normal, tubuh manusia dapat di%akilkan oleh resistans nonindukti#. &esistans berada antara kaki dan tangan, yaitu dari satu tangan ke kedua kaki atau dari satu kaki ke kaki yang lain. &esistans dari jaringan tubuh bagian dalam, tidak termasuk kulit, kira - kira 4)) H, sedangkan resistans tubuh termasuk kulit berkisar antara 1)) - 4))) H. &esistans tubuh berkurang karena rusaknya kulit pada titik perhubungan dengan benda. &esistans dari tangan yang basah bisa sangat rendah pada setiap tegangan. &esistans dari kaki tidak menentu, bisa sangat rendah untuk kulit yang basah. 6adi, dapat dikatakan bah%a C *. &esistans hubungan tangan dan kaki dianggap sama dengan not. (. &esistans tubuh manusia diambil sebesar *))) H, dari tangan kedua kaki dan juga dari tangan ke tangan, atau dari kaki ke kaki lainC &0 G *))) H. 2.5 T#'' S#!(+. Tegangan sentuh adalah tegangan yang terdapat diantara suatu objek yang disentuh dan satu titik berjarak * meter, dengan 15
asumsi bah%a objek yang disentuh dihubungkan dengan kisi-kisi pengetanahan yang berada diba%ahnya. 0esar arus gangguan dibatasi oleh tahanan kontak ketanah dari kaki orang tersebut. Perbedaan potensial yang terjadi pada permukaan bumi ketika seseorang berdiri.
ambar (.+. Arus yang mengalir pada tegangan sentuh 7 &angkaian ekialen dari tegangan sentuh.
2.6 T#'' L'%+. Tegangan langkah adalah tegangan yang timbul diantara dua kaki orang yang sedang berdiri diatas tanah yang sedang dialiri oleh arus kesalahan ketanah. alam hal ini dimisalkan jarak antara kedua kaki orang adalah * meter dan diameter kaki dimisalkan 3 "m dalam keadaan tidak memakai sepatu. Pada gambar ( diperlihatkan
16
tegangan langkah yang dekat dengan peralatan yang diketanahkan..
ambar (.9. Arus yang mengalir pada tegangan angkah 7 &angkaian ekialen tegangan angkah.
engan melihat rangkaian ekialen pada gambar (.9.b, dapat diketahui besarnya tegangan angkah :
!angkah
; adalah C
!angkah = I B ( " B + 2 " f )
dengan C
!angkah
C Tegangan angkah :I;.
I B
C Arus yang mele%ati tubuh :A;.
"B
C &esistans tubuh :J;.
"f
C &esistans kontak kaki :J;.
Nilai resistans tubuh &0 dan resistans kontak kaki &# adalah sama dengan
yang
digunakan
pada
tegangan
persamaan :(.9; dapat ditulis menjadi C Ls; 2.7
T+ #* T+ 17
!angkah
sentuh, G
I B
sehingga :*))) K +
Tahanan jenis tanah merupakan #aktor keseimbangan antara tahanan dan kapasitansi. Tahanan jenis tanah disimbolkan dengan L. Nilai tahanan jenis tanah tergantung dari beberapa #aktor yaitu :P>/, ())); C • •
• •
6enis tanah C tanah liat, berpasir, berbatu dll. /apisan tanah C berlapis-lapis dengan tahanan berbeda.
$elembaban tanah. Temperatur.
Nilai tahanan jenis tanah berariasi sesuai dengan keadaan pada saat pengukuran. Semakin tinggi suhu di daerah pengukuran tanah, maka semakin tinggi nilai tahanan jenisnya. Sebaliknya semakin lembab suhu di daerah pengukuran tanah, maka semakin rendah nilai tahanan jenisnya. >ntuk mendapatkan nilai tahanan tanah yang rendah sering di"oba dengan "ara memberi air atau membasahi tanah, serta dengan "ara mengubah komposisi kimia tanah dengan memberikan garam pada tanah dekat elektroda pentanahan dengan tujuan untuk mendapatkan tahanan jenis tanah yang rendah. Selain itu untuk mengurangi ariasi nilai tahanan jenis tanah akibat pengaruh musim, pentanahan dapat dilakukan dengan "ara menanam elektroda pentanahan hingga men"apai kedalaman tertentu sampai terdapat air tanah yang konstan. >ntuk mendapatkan nilai tahanan jenis tanah rata-rata untuk keperluan peren"anaan diperlukan pengukuran dalam jangka %aktu se"ara periodik. $arena kadang kala penanaman memungkinkan kelembaban dan temperatur berariasi, nilai dari tahanan jenis tanah harus diambil dalam keadaan yang paling buruk *8 yaitu saat kondisi tanah kering dan panas. Nilai tahanan jenis tanah rata-rata untuk berma"am-ma"am jenis tanah dapat dilihat pada Tabel (.*.
6enis Tanah Tahan 6enis :!hmmeter;
Tabel (.8. Tahanan 6enis Tanah :P>/, ())); Tana Tanah /iat Pasir dan h Pasir $erikil dan Tanah $erikil &a% 0asah 0asah /adang $ering a 4)
*))
())
1))
*)))
BAB III PROSEDUR PERANCANGAN SISTEM PENTANAHAN GRID 3.1
P#!+ K*K* G" 18
Tanah 0erba tu
4)))
ambar 4.*. Pentanahan $isi-$isi :rid; 3.1.1 B#!(% P#!+ G"
alam sistem pentanahan grid sulit men"ari nilai tahanan pentanahan, karena susunan grid agak kompleks. Sehingga digunakan metode bujur sangkar, dengan anggapan bah%a muatan yang tersebar pada permukaan konduktor yang membentuk grid adalah sama.
ambar 4.(. 0entuk Pentanahan rid 6arak minimum antara kisi D kisi (,1 m, tahanan grid akan menjadi semakin berkurang dengan bertambahnya jumlah mesh. Tetapi bila jumlah mesh telah melampaui *+ buah, maka pengurangan nilai pentanahannya menjadi sedikit. 'arga tahanan pentanahan grid akan menjadi rendah kalau konduktor yang bersilangan saling bersentuh < disatukan sehingga membentuk sebuah plat. 3.1.2 D!! P#!+ G" 19
ata-data sistem pentanahan rid yang dibutuhkan dalam peren"anaan sistem pentanahan ardu nduk adalah sebagai berikut C /uas daerah yang akan diamankan dengan sistem pentanahan Tahanan jenis tanah disekitar permukaan Tahanan jenis rata-rata untuk tanah yang dianggap sama :uni#orm; 0esarnya arus hubung singkat maksimum ke tanah yang mungkin terjadi Waktu membukanya sistem proteksi yang ada untuk mengisolir adanya gangguan ke tanah iameter konduktor yang dipakai untuk elektroda pentanahan • • •
•
•
•
3.1.3 L'%+$'%+ P#"#< D P#"+!(' Peren"anaan system pentanahan pada gardu induk didasarkan pada gardu induk didasarkan pada standart 222 3) 222 uide #or Sa#ety in Substation rounding, dengan urutan < langkah D langkah perhitungan sebagai berikut C 3.2 T! L#!%L-(! $isi-kisi pengetanahan dengan menggunakan konduktor tembaga bulat yang ditanam pada keseluruhan batas ardu nduk.
ambar 4.4. Tata letak
20
ρ =2. # . a " Keterangan :
ρ !a"anan #enis rata$rata tana". %&"m$'eter( a
)arak antara batang elektroda *ang dekat %'eter( R +esar !a"anan *ang ter,k,r %&"m(
3.4 A"(* F0"$* 0esarnya arus yang menglir pada tubuh manusia di mana arus listrik dapat menyebabkan jantung mulai =brilasi, dapat dihitung berdasarkan Persamaan = I k =
0,116
√ t
$eterangan C I k
!
G Arus =brilasi :Amp; G /ama %aktu gangguan :detik;
/ama %aktu gangguan t tergantung dari beberapa #aktor, antara lain stabilitas sistem, tipe s%it"hgear dan tipe rele dan pemutus daya yang digunakan. Sebegitu jauh belum ada standart mengenai lama %aktu gangguan. Waktu yang dianggap realistis berkisar antara ),1 detik sampai *,) detik. 3.5 (/$+ B!' P#!+ Pada %aktu arus gangguan mengalir antara batang pengetanahan dan tanah, tanah akan menjadi panas akibat arus (L Suhu tanah harus tetap diba%ah *))o@ untuk menjaga jangan sampai terjadi penguapan pada air kandungan dalam tanah dan kenaikan tahanan jenis. $erapatan arus yang dii?inkan pada permukaan batang pengetanahan dapat dihitung dengan persamaan C −5
i =3,1414 $ 10 d
√
%& 't
$eterangan i G d G p G t G %
kerapatan arus yang dii?inkan :Amp<"m; diameter batang pengetanahan :mm; tahanan jenis tanah :!hm-meter; lama %aktu gangguan :detik; Gpanas spesi=k rata-rata tanah :kuarng lebih *,91
E *)+ %att-detik tiap m4 tiap o@; 21
&
;kenaikan suhu tanah yang dii?inkan :o@;
3.6 A"(* G''( 0esar arus gangguan tanah maksimum didasarkan pada nilai pemutusan :interrupting rating; dari peralatan pengetanahan gardu induk. Misalkanlah tegangan system 9) kI dan diketanahkan dengan kumparan Petersen yang dilengkapi dengan tahanan shunt. 0esar arus gangguan tanah diambil 4)B dari arus hubung singkat tiga#asa, yaitu setelah kumparan Petersen diparalel oleh tahanan. 3.7 U%(" K-(%!-" K*K* &umus berikut yang dikembangkan oleh .M. !nderdonk, dapat digunakan untuk menentukan ukuran dari konduktor tembaga minimum yang dipakai sebagai kisi D kisi pengetanahan. ( = I
√
33 t log 10
(
)
)m −)a +1 234 + )a
$eteranganC A G penampang konduktor :"ir"ular mills; I G arus gangguan t G lama gangguan Tm G suhu maksimum konduktor yang dii?inkan, untuk pengelasan 81) o@ Ta G suhu keliling tahunan maksimum, untuk baut (1) o
@ 3.8 T#'' *#!(+ 9' >% 0esar tegangan sentuh yang dii?inkan dapat ditentukan dengan persamaan C " " (¿¿ k + f ) I k 2 s =¿
$eteranganC s
G Tegangan Sentuh
I k
G arus =brilasi :Ampere;
"k
G tahanan badan manusia :!hm;
"f
G Tahanan $ontak $etanah dari satu kaki :!hm; 22
3.? T#'' M#*+T#'' S#!(+ M%*/$ S#0#" Tegangan mesh merupakan salah satu bentuk tegangan sentuh. Tegangan mesh ini dide=nisikan sebagai tegangan peralatan yang diketanahkan terhadap tengah D tengah daerah yang dibentuk konduktor kisi D kisi :"enter o# mesh; selama gangguan tanah. Tegangan mesh ini menyatakan tegangan tertinggi yang mungkin timbul sebagai tegangan sentuh yang dapat dijumpai system pengetanahan gardu induk, dan inilah yang diambil sebagai tegangan untuk disain yang aman. Tegangan mesh itu se"ara pendekatan sama dengan Pi, di mana P tahanan jenis tanah dalam ohm-meter dan i arus yang melalui konduktor kisi D kisi. Tetapi tahanan jenis tanahnya tidak merata, demikian juga arus i tidak sama pada semua konduktor kisi Dkisi. !leh karena itu untuk men"akup pengaruh D pengaruh jumlah konduktor parallel n, jarak Djarak konduktor parallel, , diameter konduktor, d, dan kedalaman penanaman, h, tegangan mesh itu dihitung dari persamaan C m = K m . K i . ρ
I *
$eteranganC m
= Tegangan Mesh
K m
= ),491
K i
=#aktor koreksi untuk ketidakmerataan arus, yang dihitung dengan rumus empiris
ρ
= Tahanan 6enis Tanah :!hm-Meter;
I L
=0esar arus gangguan tanah :Ampere; = panjang konduktor pengetanahan yang ditanam termasuk semua batang pengetanahan :meter; Tegangan sentuh maksimum yang timbul dalam rangkaian :mesh; tidak terletak di pusat kisi D kisi :daerah persegi empat yang dibentuk konduktor kisi D kisi;, di mana tegangan mesh di atas dihitung, tetapi terletak agak di bagian luar kisi D kisi :grid;. Tetapi bila kisi D kisi mempunyai delapan konduktor parallel atau kurang perbedaan tegangan sentuh maksimum yang ada dan tegangan mesh di bagian luar kisi D kisi tidak akan melebihi *)B. !leh karena itu, untuk kisi D kisi dengan delapan konduktor parallel atau kurang tidak dibutuhkan perhitungan yang eksak :teliti; bila dipergunakan #a"tor keselamatan yang sesuai dalam perbandingan antara tegangan mesh dan tegangan sentuh yang dii?inkan. 23
3.1@ T#'' L'%+ 9' D>% Tegangan langkah yang dii?inkan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan C " (¿ ¿ k + 2. " f ) I k *=¿
$eteranganC * : )egangan *agkah
I k : (rus fibri!asi ( (m' ) "k : )ahanan)ubuh Manusia
"f : )ahanan Kontak Ketanah Darisatu Kaki ( +hm )
3.11 T#'' L'%+ M%*/$ S#0#" Tegangan langkah sebenarnya adalah perbedaan tegangan yang terdapat di antara kedua kaki bila manusia berjalan di atas tanah system pengetanahan pada keadaan terjadi gangguan. Tegangan langkah maksimum sebenarnya dapat dihitung dengan Persamaan C !m= K s . K i . ρ .
I *
$eteranganC !m :
Teganagan /agkah Maksimum
K s :0,421 K i :
aktor $oreksi >ntuk ketidak Merataan Arus,yang
dihitung dengan rumus empisis ρ : )ahananJenis "ata − rata)anah ( +hm− Meter )
I C Arus angguan Tanah Maksimum :Amp; * : Panjang Total $onduktor Yang itanam,Termasuk
0atang Pengetanahan :Meter;
24
BAB IV PERHITUNGAN PERANCANGAN SISTEM PENTANAHAN
/uas darah disekitar s%it"h yard *1) $I untuk perluasan ardu nduk 0agan 0atu adalah *)) m E 51 m dengan letak peralatan seperti dalam gambar 4.4 engan memperhatikan luas dan situasi letak peralatan pada ardu nduk, maka dapat diperkirakan susunan pentanahan grid yang akan dipasangkan. Arus hubungan singkat ketanah diketahui untuk menentukan besarnya arus maksimum yang mungkin mengalir dalam tanah akibat terjadinya hubungan singkat ketanah. Peren"anaan sistem pentanahan pada gardu induk didasarkan pada standar 222 3), dengan ukuran
T+ #* T+
Tahanan jenis tanah nilai tahanannya dapat diperoleh dari kondisi dan jenis tanah yang ada disekitar garud induk. Pengukuran tahanan jenis tanah pada lokasi gardu induk diambil pada berapa 25
lokasi pada areal, untuk menghitung tahanan jenis tanah dapat dihitung dengan mengunakan persamaan berikut C ρ =2. # . a " Keterangan :
ρ !a"anan #enis rata$rata tana". a
)arak antara batang elektroda *ang dekat R +esar !a"anan *ang ter,k,r -eng,k,ran dilokasi gard, ind,k terseb,t diperole" besar ta"anan #enis tana" rata$rata : 100 o"m$m
4.2 A"(* F0"$* 0esarnya arus =brilasi yang mengalir pada tubuh manusia keterangan arus listrik dapat menyebabkan jantung mulai =brilasi dapat dihitung berdasarkan persamaan diba%ah ini C K 50=0,116 (m'
I k =
0,116
√ t
$eterangan C I k
G Arus =brilasi :Amp;
!
G /ama %aktu gangguan :detik; G ),91 detik. /ama %aktu gangguan tergantung dari berapa #aktor, antara lain statilitas, tipe s%it"hyard dan tipe relay dan pemutusan daya yang digunakan. Sebegitu jauh belum ada standard mengenai lama %aktu gangguan. Waktu yang dianggap realistis berkisar antara ),1 detik sampai *,) detik. Pengambilan %aktu ),91 detik dianggap sudah memenuhi persyaratan dan "ukup realistis. 0ila harga-harga tersebut dimasukkan pada persamaan diatas maka C I k = 0,134 am'
4.3
T! L#!% LO(! $isi-kisi :grid; pentanahan menggunakan konduktor tembaga bulat yang ditanam pada seluruh batas gardu induk. Pengaturan tata letak sistem pentanahan pada suatu gardu induk dapat dilihat pada gambar 4.4. berikut ini. Pada gambar tersebut diberikan panjang konduktor termasuk batang pentanahan G *+)) meter.
4.4 (/$+ B!' P#!+ 9' D:#"$(% Pada %aktu arus gangguan mengalir antara batang pentanahan dan tanah akan menjadi panas akibat arus (. Suhu tanah harus tetap diba%ah *)) ", untuk menjaga jangan sampai terjadi 26
penguapan air kandungan dalam tanah dan kenaikan tahanan jenis. Seluruh panjang batang pentanahan yang diperlukan dihitung dari pembagian arus gangguan ketanah dengan kerapatan arus yang dii?inkan, sedangkan jumlah batang pentanahan yang di tanahkan diperlukan dari pembagian panjang satu batang. 6adi bila besar arus gangguan ketanah :41)); amper maka jumlah batang pentanahan minimum dengan panjang :4,1 meter;C 3500 =51 Batang 3,5.105.0,19
4.5
P#"+!(' T#'' S#!(+ 9' D>% Tegangan sentuh yang yang dii?inkan dapat dihitung dengan memasukkan data data sebagai berikut C I k
G ).*48 A
"k
G Tahanan 0adan Manusia
G *))) !hm
ρs
G *)) ohm-m
m
G Tegangan Mesh
K m
G ),491
K i
G aktor koreksi untuk ketidak merataan
kerapatan arus yang didapat dari hasil per"obaan adalah sebagai berikut C K i G 4,8*) / G Adalah total panjang konduktor yang ditanam G 4 meter G 0esar arus gangguan G 41)) A Maka idapat Tegangan Sentuh yang dii?inkan " " (¿¿ k + f ) I k 2 s =¿
(
)
¿ 1000 + 300 0,134 ( 2
¿ *18,* Iolt 4.6
P#"+!(' T#'' S#!(+ M%*/(/ S#0#" 0erdasarkan luas daerah pentanahan dan situasi letak peralatan yang kira-kira perlu ditanahkan, maka kita dapat tentukan 27
ukuran dan pasangkan.
bentuk
sistem
pentanahan
grid
yang
akan
kita
&umus yang ipakai m = K m . K i . ρ.
I *
¿ 0,375 x 3,410 x 100 x
3500 2400
¿ 186,7 ,o!t 4.7
P#"+!(' T#'' L'%+ 9' D>% Tegangan langkah yang yang dii?inkan dapat dihitung dengan memasukkan data-data sebagai berikut C I k "k
G ).*48 A G Tahanan 0adan Manusia
G *))) !hm
G Tahanan jenis permukaan tanah yang dilapisi batu
kerikil keterangan orang berdiri G 4))) !hm-meter. K s
G ),8(*
Maka idapat Tegangan lagkah yang dii?inkan " (¿ ¿ k +2. " f ) I k * =¿
¿ ( 1000 + 2 $ 300 ) 0,134 ¿ 214,4 ,o!t 0erdasarkan hasil perhitungan dapat disusun tata letak atau layout dari pentanahan yang ditunjukkan pada :gambar 8.*.;
28
ambar 8.*. Tata /etak Pentanahan /ay!ut 4.8
P#"+!(' T#'' L'%+ M%*/$ S#0#"
Tegangan langkah adalah perbedaan tagangan yang terjadi diantara kedua kaki manusia berjalan diatas sistem dihitung dengan rumus C !m= K s . K i . ρ .
I * 3500 2400
¿ 0,421 - 3,410 - 100 - ¿ 209,6 ,o!t
29
BAB V PENUTUP 5.1 K#*/:($ ari hasil perhitungan sistem pentanahan untuk peren"anaan pentanahan grid perluasan s%it"hyard *1) kI ardu nduk 0agan 0atu adalah sebagai berikut C 6umlah batang pentahanan dipasang sebanyak 1* batang dengan diameter konduktor sebesar 4,+( mm(. Tegangan sentuh sebenarnya diperoleh sebesar *3+,9 olt, yang berarti bah%a tegangan sentuh sebenarnya diatas tegangan sentuh yang dii?inkan sebesar *18, * olt. 'asil perhitungan dan analisa tegangan sentuh masih belum berbahaya bagi manusia berdasarkan tabel *. Tegangan langkah sebenarnya sebesar ()5,+ olt, hal ini berarti tegangan langkah sebenarnya masih diba%ah standar tegangan langkah dii?inkan sebesar (*8,8 olt. 'asil perhitungan dan analisa tegangan langkah masih belum berbahaya bagi manusia berdasarkan tabel (. •
•
5.2 S" Adapun saran yang dapat diberikan adalah sebagai berikut >ntuk menentukan bentuk dan konstruksi sistem pembumian yang tepat sebaiknya memilih jenis tanah yang mempunyai nilai kondukti=tas yang paling ke"il. >ntuk mendapatkan hasil perhitungan yang akurat, sebaiknya dilakukan pengujian pada kondisi tanah yang sebenarnya. ari uraian tentang pentanahan yang telah dijelaskan, untuk meningkatkan kualitas tenaga listrik, pentanahan yang baik sangat dibutuhkan. karena pentanahan yang baik dapat mereduksi gangguan-gangguan system transmisi yang dapat menyebabkan penurunan kualitas tenaga listrik ke konsumen seperti s%ell, sag, turun tegangan, dan transien. •
•
30
REFERENSI •
•
•
•
•
•
Artono Arismunandar, &.M.A.S", Teknik Tenaga Listrik, Pradnya Paramita, 6akarta, *559. 0alde Thapar, et", round &esistan"e !# The oot n Substation Yard, 222, Transactions on Power Delivery , Iol 3 no. *, 6anuari, *554 0alde Thapar, et", 2Oe"ti# round &esistena"e o# 'uman eet in 'igh Iolatage S%it"hyards, 222, Transactions on Power Delivery , Iol 3 no. *, 6anuari, *554 Y./. @ho%, M.M.A, Salama, A Simpli=ed Methode or @al"ulating The Substation rounding rid &esistan"e, 222, Transa"tions on Po%er eliery, Iol 5 no. (, April, *558 0uku Pedoman Pemeliharaan Serandang dan Pentanahan ardu nduk No. okumenC PM
31
