D. Tujuan Akhir
3. Proteksi hubung singkat
Kemungkinan gangguan hubung singkat pada jaringan sistim tenaga terjadi karena dua hal sebagai berikut:
1) Gangguan kegagalan isolasi; gagguan ini terjadi karena adanya tegangan lebih pada sistim yang biasanya terjadi karena sambaran petir atau surja hubung. Kerusakan isolator pada jaringan listrik juga dapat mengakibatkan hubung singkat, dan umumnya kerusakan isolator dimaksud karena proses tarik dan proses kendor kawat penghantar yang terjadi secara alami karena adanya perubahan iklim/cuaca.
2) Gangguan terkelupasnya isolasi karena pengaruh mekanik; Pada kawat penghantar jaringan listrik, gangguan bisa terjadi karena adanya tiupan angin yang kencang, atau bias juga terjadi karena bentangan kawat terlalu renggang.
Menentukan besarnya arus hubung singkat merupakan hal penting dalam menentukan proteksi sistim tenaga listrik. Untuk mendapatkan proteksi yang memadai dalam sistim tenaga listrik perlu mempertimbangkan besar kapasitas sistim tenaga listrik yang dapat mensuplay arus hubung singkat ke titik gangguan. Hal ini perlu diketahui karena alat proteksi fuse atau circuit breaker yang akan dipakai harus tahan terhadap kapasitas arus hubung singkat dari sistim tenaga listrik.
3.1. Jenis gangguan hubung singkat
Gangguan hubung singkat dalam sistim tenaga listrik dapat terjadi dalam kejadian-kejadian sebagai berikut:
1. Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah 2. Gangguan hubung singkat dua fasa
3. Gangguan hubung singkat diantara dua fasa dan bersamaan dengan itu fasa yang ke tiga terhubung ke tanah.
4. Gangguan hubung singkat ketiga fasa
5. Gangguan hubung singkat ketiga fasa ke tanah
Keempat jenis gangguan hubung singkat yang pertama (nomor satau sampai dengan nomor empat), menghasilkan arus hubung singkat tidak simetris sedangkan dua jenis gangguan hubung singkat yang terakhir (nomor lima dan nomor enam) menghasilkan arus hubung singkat simetris.
Pemahaman terhadap konsep arus hubung singkat membekali kita untuk dapat memilih alat proteksi (circuit breaker dan relay) yang sesuai, misalnya ketika akan memilih kapasitas pemutusan circuit breaker yang sesuai maka analisanya harus didasarkan pada nilai arus hubung singkat simetris, sedangkan untuk menentukan penyetelan (setting) relay maka analisanya harus didasarkan pada nilai arus gangguan hubung singkat tidak simetris.
3.2. Arus hubung singkat simetris.
Besarnya nilai arus hubung singkat tergantung dua hal seperti penjelasan berikut ini:
1. Arus hubung singkat (Ihs) ditentukan oleh besarnya reaktansi gangguan (X) sampai ke titik gangguan. Bila tegangan fasa adalah E maka besarnya arus gangguan hubung singkat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
Ihs = (E/X) ampere
2. Besarnya arus hubung singkat tergantung pada besarnya kapasitas sistim tenaga yang dapat mensuplay arus hubung singkat dimaksud, semakin besar kapasitas sistim tenaga semakin besar pula arus hubung singkat yang disuplaynya, sebagai contoh perhatikan kedua gambar di bawah ini;
Gambar 2. 1 Hubungan Arus
Apabila sebuah motor tiga fasa 400 volt 40 HP dihubungkan ke rel (busbar) dalam dua kondisi sebagai berikut :
a) Dihubungkan melalui transformator daya 50 KVA, 400 V, Impedansi 0,1 ohm, cos dianggap 0,8 maka arus beban penuh motor dihitung menggunakan persamaan berikut;
I = (40x735,5)/(√3x400x0,8) = 53 ampere.
Kalau gangguan hubung singkat terjadi di titik gangguan F seperti ditunjukkan dalam gambar maka arus hubung singkat yang mengalir ke titik
Transformator daya
gangguan hanya dibatasi oleh impedansi transformator saja. Besarnya arus hubung singkat yang disuplay oleh sumber (busbar dengan transformator daya 50 KVA) dihitung sebagai berikut;
Ihs = (E/X) ampere
b) Dihubungkan melalui transformator 5000 KVA, 400V, impedansi 0,01 ohm, cos = 0,8 maka besarnya arus hubung singkat yang disuplay oleh sumber (busbar dengan transformator daya 5000 KVA) dihitung sebagai berikut;
Ihs = (E/X) ampere
= (tegangan fasa)/(impedansi sampai ke titik gangguan F) = (400/√3)/(0,01)
= 23100 ampere
Jadi circuit breaker CB harus mampu memutuskan arus hubung singkat sebesar 23100 ampere.
A.3.3. Arus hubung singkat simetris.
Nilai arus hubung singkat di titik gangguan pada sistim tenaga listrik dapat disuplay dari tiga sumber utama yaitu:
1) Generator listrik
2) Motor sinkron dan kondensator sinkron 3) Motor induksi.
Generator digerakkan oleh penggerak mula, oleh karena itu ketika terjadi gangguan hubung singkat, generator terus berjalan dengan kecepatan normal sehingga terus membangkitkan tegangan dan mensuplay arus hubung singkat yang besar ke titik gangguan.
Konstruksi motor sinkron sama seperti konstruksi alternator (generator). Motor ini juga memiliki medan penguat arus searah dan mengambil daya listrik dari generator dan mengubahnya menjadi daya mekanik, ketika terjadi gangguan hubung singkat tegangan sistim tenaga turun mendekati nol dan menghentikan
sinkron masih terus jalan karena adanya pengaruh inersiah sehingga motor seakan-akan bekerja sebagai generator dan mensuplay arus hubung singkat ke titik gangguan.
Gambar 2. 2 hubungan singkat arus
Motor induksi juga bekerja sebagai generator ketika terjadi gangguan hubung singkat, bedanya dengan motor sinkron adalah bahwa motor induksi tidak memiliki medan penguat arus searah.
Titik gangguan F
GENERATOR
MOTOR SINKRON
MOTOR INDUKSI
Arus Hubung singkat dari generator Perlengkapan hubung bagi
Arus hubung singkat dari motor induksi
Arus Hubung singkat dari motor sinkron
3.4. Reaktansi mesin berputar
Reaktansi mesin-mesin ini tidak sama seperti reaktansi transformator atau perlengkapan statis lainnya. Bila gangguan hubung singkat terjadi pada terminal generator maka dari pengamatan terlihat bahwa di awal-awalnya arus hubung singkat akan maksimum kemudian turun secara bertahap mencapai nilai steady state nya.Kondisi demikian terjadi karena reaktansi setiap mesin berputar yang berfungsi menahan arus hubung singkat nilainya berubah sejalan dengan perubahan waktu. Pengalaman praktis mengatakan setiap mesin berputar memiliki tiga jenis reaktansi sebagai berikut:
1. Reaktansi sub transien (X”d) 2. Reaktansi transien (X‟d) 3. Reaktansi sinkron (Xd)
Reaktansi sub transien adalah reaktansi nyata kumparan stator yang ada ketika awal-awal terjadinya gangguan hubung singkat, nilainya kecil sehingga untuk beberapa saat menyebapkan mengalirnya arus awal hubung singkat sub transien (I”) yang besar.
(I”) = (E/ (X”d)
Reaktansi transien nilainya lebih besar dari reaktansi sub transien, reaktansi ini mengontrol besarnya arus hubung singkat dalam periode transien sekitar setengah detik setelah awal terjadinya periode transien. Pada saat terjadinya gangguan hubung singkat pada terminal generator arus beban akan naik mencapai nilai terbesar, arus ini tertinggal 900 terhadap tegangannya, sehingga menyebapkan naiknya pemagnetan dan terbangkitnya reaksi jangkar yang mengakibatkan turunnya tegangan per fasa menjadi (E‟). Dengan demikian arus hubung singkat transien dihitung dengan persamaan sebagai berikut;
I’ = (E/X’d)
Reaktansi sinkron adalah reaktansi nya mesin berputar pada kondisi kerja normal dengan symbol (Xd) atau (Xd). Nilainya lebeih besar dari reaktansi sub transien (X”d) maupun reaktansi transien (X‟d). Arus hubung singkat yang dibangkitkan (Is) dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Is = (E/Xs)
Arus hubung singkat (Is) ini muncul beberapa saat setelah terjadi gangguan hubung singkat, oleh karena itu tidak dapat digunakan memilih circuit breaker, fuse dan kontaktor tetapi digunakan untuk seting relay.
Gambar 2. 3 jaringan sistim tenaga listrik sederhana
Gambar di atas memperlihatkan sebuah jaringan sistim tenaga listrik sederhana mensuplay beban melalui saluran transmisi dan transformator daya, misalkan reaktansi masing-masing komponen sistim tenaga listrik sampai di titik gangguan telah dinyatakan dengan dasar KVA yang sama, apabila terjadi hubung singkat di titik gangguan maka arus hubung singkat yang disuplay
Transformator daya Dengan reaktansi X’2 ohm
Transformator daya Dengan reaktansi X’2 ohm
Rel/busbar
Generator pembangkit dengan reaktansi X1
G
Saluran transmisi denganreaktansi X’3 ohm
CB Rel/busbar
Titik Gangguan
X4 F
generator akan ditahan oleh reaktansi generator itu sendiri, reaktansi saluran transmisi, reaktansi transformator dan reaktansi feeder sampai ke titik gangguan.
Ihs = (E)/( X1 + 2X‟2 + X‟3 + X4
Kalau 2X‟2 + X‟3 = X2maka besarnya arus hubung singkat (Ihs) sebagai berikut:
Ihs = (E)/( X1 + X2 + X4 )
Bila kapasitas sistim tenaga lebih besar terdiri dari tiga generator melayani beban melalui dua saluran transmisi parallel yang sama dan empat buah tranformator daya seperti dalam gambar berikut ini,
Gambar 2. 4 jaringan sistim tenaga listrik sederhana
Transformator daya
dan misalkan reaktansi masing-masing komponen sistim tenaga listrik sampai di titik gangguan telah dinyatakan dengan dasar KVA yang sama, maka arus hubung singkat yang disuplay generator akan ditahan oleh reaktansi generator itu sendiri, reaktansi saluran transmisi, reaktansi transformator dan reaktansi feeder sampai ke titik gangguan. Besarnya arus hubung singkat dimaksud adalah:
Ihs = {(E)/[( X1 )/3 + (X2 ) + (X3)/2 + X4 )]}
Terlihat dari persamaan arus hubung singkat di atas bahwa semakin besar kapasitas sistim tenaga listrik semakin besar pula potensi untuk mengalirkan arus hubung singkat ke titik gangguan.
3.5. Beberapa pengertian dalam perhitungan arus hubung singkat.
Umumnya dalam perhitungan-perhitungan arus hubung singkat dinyatakan dalam nilai prosentasi. Berikut ini dibahas beberapa pengertian dasar yang diperlukan untuk menganalisa perhitungan arus hubung singkat.
1. Prosentasi resistansi
Prosentasi resistansi (Rp ) dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut;
Rp = [(IR)/V]x 100
Prosentasi reaktansi (Xp) dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut;
Xp = [(IX)/V] 100
Berdasarkan persamaan prosentasi reaktansi di atas dapat juga ditulis persamaan sebagai berikut;
X = [(Xp ).V)/I.100] ohm = [(Xp ).V)/I.100]. (V)/(V) ohm
= [(Xp ).V2)/IV.100]. ohm
= [(Xp ).tegangan)2/ (output dalam Volt ampere).100]. ohm
Apabila tegangan dan kapasitas sistim tenaga listrik masing-masing dinyatakan dalam KV dan KVA maka persamaan di atas ditulis sebagai berikut :
X = [(Xp ).(KV)2.10/KVA] ohm
Bila (KVA) dasar ditulis sebagai (KVA)b maka nilai prosentasi reaktansi Xp pada KVA dasar ini adalah sebagai berikut;
Xp = [(X).(KVA)b/ 10(KV)2 ]
3. KVA dasar (KVA)b
Semua komponen jaringan sistim tenaga listrik terpasang secara parallel, Generator, saluran transmisi/distribusi maupun transformator memiliki kapasitas KVA berbeda-beda, semua prosentasi resistansi maupun reaktansi komponen-komponen jaringan itu didasarkan pada ukuran kapasitas KVA masing-masing, oleh karena itu untuk mendapatkan kombinasi efek dari keseluruhan prosentasi reaktansi yang ada dalam sistim tenaga maka semuanya perlu didsarkan pada satu KVA dasar yang sama yaitu (KVA)b. Memilih (KVA)b dapat dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut:
a) Memilih kapasitas KVA terbesar dari peralatan yang ada dalam jaringan sistim tenaga
b) Memilih kapasitas KVA yang diperoleh dari hasil penjumlahan KVA semua peralatan yang ada dalam jaringan sistim tenaga
c) Memilih kapasitas KVA yang ditentukan sendiri untuk mempermudah perhitungan
Prosentasi reaktansi (Xp) setiap peralatan pada KVA nya dapat dikonversi nilai reaktansinya pada KVA dasar yang dipilih (KVA)b dengan cara sebagai berikut:
(Xp) pada (KVA)b = {[(KVA)b].[(Xp) pada (KVA) peralatan]/ (KVA) Peralatan.
Sebagai contoh sebuah transformator daya dengan kapasitan 10000 KVA memiliki prosentasi reaktansi 5%, Berapakah nilai prosentasi reaktansinya bila dikonversi ke dalam KVA dasar yang dipilih yaitu (KVA)b = 25000.
Perhitungannya dapat dilakukan menggunakan persamaan di atas yaitu;
(Xp) pada (KVA)b = {[(KVA)b].[(Xp) pada (KVA) peralatan]/ (KVA) peralatan (Xp) pada (KVA)b = {[25000].[ 5]/ 10000 = 12,5 %
3.6. Cara-cara Menghitung kVA hubung singkat
Langkah-langkah menghitung arus hubung singkat adalah sebagai berikut :
1. Gambarlah diagram garis tunggal jaringan sistim tenaga listrik yang memperlihatkan semua komponen jaringan lengkap spesifikasi yang dimilikinya seperti kapasitas KVA, tegangan kerja, resistansi dan reaktansinya. Pada saluran transmisi biasanya disebutkan ukuran dan jenis hantaran yang digunakan serta jarak peletakannya di menara penopang, berdasarkan data ini dapat dihitung resistansi, induktansi dan juga reaktansi yang diperlukan untuk penganalisaan arus hubung singkat.
2. Konversi nilai tahanan dan reaktansi dari generator dan transformator ke dalam nilai prosentasinya
3. Pilihlah kVA dasar dan konversi setiap nilai tahanan dan reaktansi dari plant kVA ke dalam kVA dasar
4. Bilamana semua reaktansi telah dinyatakan dalam kVA dasar yang sama, maka hitunglah reaktansi total sampai pada titik gangguan.
5. Perhitungan kVA hubung singkat adalah sebagai berikut : KVA hubung singkat = (100)(KVA)b / (Xp)
Harga rms arus hubung singkat = (KVA hubung singkat) / (√3)KV Bila reaktansi dinyatakan dalam satuan ohm maka;
Harga rms arus hubung singkat = (tegangan) / (√3)( reaktansi total) KVA hubung singkat = (√3)( arus hubung singkat)(tegangan)/ (1000) 3.7. Sistim per-unit
Sistim per-unit adalah metoda untuk mengekspresikan parameter dalam nilai per-unit sebagai berikut:
Per-unit = [suatu parameter]/ (parameter dasarnya
Menyatakan besaran listrik seperti tegangan, arus dan impedansi dalam sistim per-unit,dilakukan dengan memilih suatu bilangan untuk:
1. Tegangan dasar dan Ampere dasar atau 2. KV dasar dan KVA
a. Kasus ke-1
Misalkan dari suatu sistim tenaga, sudah dipilih volt dasar dan ampere dasar.
Selanjutnya volt dasar adalah Vb dan ampere dasar adalah Ib dua-duanya adalah nilai per fasa.
Dasar ohm (Zb) = (volt dasar)/ (ampere dasar) = (Vb ) / (Ib)
Per-unit volt (Vu) = (volt)/(volt dasar) Per-unit ampere = (ampere)/ (ampere dasar) Per-unit ohm(Zu) =(ohm)/(ampere dasar) b. Kasus ke-2
Pilih KVA dasar yaitu (KVA)b tegangan dasar Yaitu (KV)b, dengan demikian:
Ampere dasar (Ib) = (KVA)b / √3(KV)b
Dua buah generator pembangkit A dan B bekerja parallel untuk melayani beban. Data kedua generator tersebut sebagai berikut;
Generator A berkapasitas 8000 KVA , Xp = 8%
Generator B berkapasitas 10000 KVA , Xp = 10%
Kedua pembangkit ini dihubungkan ke jaringan transmisi 2500 km melalui transformator daya berkapasitas 10000 KVA, Xp = 5,5%. Resistansi dan reaktansi saluran transmisi per kilo meter masing-masing adalah 0,002 ohm dan 0,015 ohm.
Transmisi ini doperasikan dengan tegangan kerja 66 KV. Hitunglah KVA hubung singkat apabila hubung singkat ketiga fasa terjadi di:
a. Sisi penerima b. Sisi pengirim
Transformator daya 10000 KVA, Xp = 5,5%
Generator 10000 KVA, Xp =10%
B
Gambar 2. 5 Transmisi
Jawab.
Gambar diagram satu garisnya sebagai berikut;
Gambar 2. 6 diagram Resistansi total saluran transmisi = 0,002 x 2500
= 5 ohm Reaktansi total saluran transmisi = 0,015 x 2500
= 37,5 ohm
X XT
XGB
XGA
Titik gangguan
N
Titik gangguan
(KVA)b yang dipilih adalah 10000 KVA, konversikan semua nilai resistansi dan reaktansi peralatan pada rating KVA nya kedalam (KVA)b terpilih sebagai berikut;
Reaktansi generator A (XGA) = (10000)x8/(8000)
= 10%
Reaktansi generator B (XGB) = (10000x10)/(10000)
= 10%
Generator A dan B terhubung paralel, oleh karena itu total reaktansinya (XG) adalah XG = (XGA)( XGB) / (XGA + XGB)
= (8)( 10) / (8 + 10) = 4,44 %
Reaktansi transformator (XT) = (10000x5,5)/(10000) = 5,5 %
Apabila gangguan terjadi di sisi pengirim jaringan transmisi maka t otal prosentasi reaktansi sampai ke titik gangguan dimaksud (XP.Tot) adalah sebagai berikut;
(XP.Tot) = (XG) + (XT) = 4,44 + 5,5 = 9,94
KVA hubung singkat = [(100)/(9,94)][10000]
= 100500 KVA = 100,5 MVA
Apabila gangguan terjadi di sisi penerima jaringan transmisi maka total prosentasi reaktansi sampai ke titik gangguan dimaksud (XP.Tot) dihitung dengan prosedur sebagai berikut :
Arus beban pada KVA dasar (IBP) untuk tegangan jaringan 66 KV adalah sebagai berikut;
(IBP) = (10000)/ (√3)(66) = 87,5 A
Prosentasi resistansi saluran transmisi (RP) dihitung sebagai berikut;
(RP) = [(IR).100]/ V
= [(87,5)(5) (√3)][100] / (66000) = 1,15 %
Prosentasi reaktansi saluran transmisi (XPT) dihitung sebagai berikut
14 = 8,62%
Total prosentasi resistansi sampai ke titik gangguan (RP.Tot) = 1,15%
Total prosentasi reaktansi sampai ke titik gangguan (XP.Tot) = (9,94 + 8,62)% =
KVA hubung singkat = [(100)/(18,6)][10000]
= 5378 KVA = 5,378 MVA 4. Proteksi Beban Lebih (overload)
“Arus Batas” (Current Rating) dari elemen sekering dan circuit breaker tidak akan melampui kapasitas arus yang mengalir pada konduktor/ komponen listrik yang diproteksi. Arus batas dari alat proteksi adalah suatu harga arus yang sanggup secara terus menerus mengalirkan arus tanpa kerusakan, jika terjadi beban lebih , arus yang tinggi dari batas normal akan membangkitkan panas pada konduktor yang sebanding dengan kwadrat arus dan waktu (H = I2t)
Proteksi beban lebih sensitif terhadap temperatur. Waktu pemutusan menjadi berkurang pada temperatur ruang yang tinggi dari pada temperatur yang rendah.
Kenaikan temperatur kabel tidak melampaui batas aman. Temperatur maksimum kabel biasanya didasarkan pada temperatur sekitar maksimum 40oC.
Peralatan proteksi beban lebih harus sanggup terus menerus beroperasi pada batas arus nominal dan harus trip pada batas waktu maksimum 2 jam untuk arus 125% arus nominal atau maksimum 3 detik untuk 600% arus nominal. Inverse-time characteristic biasanya menggunakan circuit breaker yang sampai dengan 10 kali arus nominal. Dimana pada harga ini akan memutus dengan segera.
5. Gambaran Umum Sistem Pembumian
Terdapat empat alasan utama mengapa suatu instalasi listrik harus dilengkapi dengan sistem pembumian :
Agar alat proteksi Circuit Breaker (CB) capat bekerja memutuskan gangguan dari sumber listrik
Menstabilkan tegangan kerja jaringan listrik.
Untuk mengamankan manusia dan peralatan dari bahaya arus lebih dan hubung singkat.
Agar peralatan dapat berfungsi dengan benar.
Pemilihan dengan benar material/bahan dan pemasangan, maka akan dapat memenuhi keempat kreteria diatas. Agar sistem pembumian dapat bekerja secara efektif, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
Membuat jalur impedansi yang rendah ke bumi.
Dapat melawan dan menyebarkan gangguan yang berulang-ulang dan arus akibat surja.
Menggunakan sistem mekanik yang kuat dan mudah dalam pelayanannya.
Dapat dipakai dalam jangka waktu minimal 30 tahun atau lebih.
5.1.Bahaya Kebocoran Isolasi
Perlunya pembumian yang baik adalah untuk mengatasi bahaya-bahaya yang ditimbulkan karena kebocoran Isolasi pada rangkaian instalasi. Bahaya-bahaya yang dimaksud antara lain :
Bahaya yang mengancam keselamatan hidup manusia karena adanya sengatan listrik.
Bahaya yang mengakibatkan rusaknya peralatan.
Bahaya kebakaran.
Bahaya tidak stabilnya tegangan suplai ke peralatan.
1. Bahaya Sengatan Listrik
Bahaya sengatan listrik dapat terjadi jika pada peralatan yang mengalami gangguan kegagalan isolasi ke badannya tidak disalurkan dengan baik ke bumi karena sistem pembumian yang tidak memadahi.
Sistem pembumian yang baik adalah sistem yang memiliki tahanan pembumian yang sekecil mungkin. Jadi apabila terjadi gangguan kegagalan isolasi ke badan peralatan maka arus bocor yang ditimbulkan dapat dengan cepat diputuskan oleh pengaman sekring atau pemutus tenaga (MCB atau ELCB). Dengan demikian manusia yang menyentuh peralatan tadi tidak mendapat sengatan
Gambar 2. 7 Bagian-bagian yang dilintasi arus gangguan.
Berbeda halnya jika nilai tahanan pembumian tidak memadahi (besar), maka badan manusia berfungsi sebagai jalur arus gangguan kebocoran tadi, sehingga dalam kondisi demikian dapat dikatakan manusia mendapat sengatan listrik.
Seberapa kecil tahanan pembumian yang diperlukan dalam sistem pembumian adalah sulit ditetapkan dengan pasti, tetapi pada dasarnya yang dapat dijadikan sebagai pegangan adalah, bahwa suatu sistem pembumian yang baik adalah yang memiliki tahanan pembumian yang sekecil mungkin. Untuk pengamanan terhadap manusia dan peralatan tertentu, maka dianjurkan tahanan pembumian lebih kecil dari satu ohm . Sedangkan untuk gardu-gardu listrik di daerah transmisi, nilainya tidak melebihi satu ohm, dan untuk gardu-gardu distribusi tidak melebihi.
Besarnya arus gangguan kebocoran isolasi yang mengalir dalam tubuh manusia tergantung pada besarnya tegangan sentuh dan lama waktu sentuhan seseorang dengan bagian instalasi yang terganggu. Hal tersebut dapat dipahami dengan hukum ohm
(U = I x R), dimana U adalah tegangan sentuh, R adalah tahanan badan manusia dan I adalah arus yang mengalir ke tubuh manusia. Hubungan antara tegangan sentuh dan tahanan badan manusia diperlihatkan pada tabel berikut ini.
L3 N L2 L1
Peralata n Sekring
Hubung singkat ke badan peralatan
Tabel 2. 1 Tegangan sentuh yang dianggap aman.
Tegangan Sentuh Efektif (volt)
Tahanan Badan Manusia (ohm)
25 2500
50 2000
250 1000
Harga asimptot 650
Tabel 2. 2 Hubungan antara tegangan sentuh dengan waktu sentuhan maksimum yang diizinkan adalah sebagai berikut:
Tegangan Sentuh (volt) Waktu Maksimum Pemutusan Hubungan (detik) Lebih kecil dari 50 Tak terhingga
50 5
75 1
90 0,5
110 0,2
150 0,1
220 0,05
280 0,03
Batas maksimum arus yang boleh lewat melalui badan pria dan wanita dewasa berkulit kering masing-masing adalah 10 mA dan 8 mA, sedangkan arus sebesar 100 mA dapat membawa pengaruh yang fatal.
2. Bahaya Kebakaran
Arus gangguan yang besar dapat menimbulkan kebakaran karena panas yang terjadi selama mengalirnya arus gangguan, adalah sebagai berikut :
H = I2Rt Joule
Dimana :
H = panas yang terjadi dalam satuan joule.
I = Arus gangguan dalam satuan ampere.
R = Tahanan alat atau meterial yang dilewati arus gangguan.
T = waktu selama mengalirnya arus gangguan dalam satuan detik.
Pembumian yang efektif dan memadahi dapat mengurangi terjadinya bahaya kebakaran, yaitu jika ada kesalahan (kebocoran arus ke tanah) terjadi, maka pada pembumian yang efektif akan didapatkan besar arus yang dapat mengoperasikan alat pengaman dengan cepat untuk mengisolasi kesalahan sebelum terjadi kebakaran.
3. Bahaya Ketidakstabilan Tegangan Sumber
Penyanmbungan sistem pembumian disisi konsumen dengan netral di sisi sumber adalah untuk meyakinkan agar besar tegangan supply tetap stabil terhadap tanah. Kestabilan tegangan tersebut tidak akan didapatkan pada sistem yang tidak dibumikan, dimana arus kesalahan akan tetap ada dan akan ada perbedaan potensial antara titik netral terhadap tanah. Gambar. 1.2 menujukan sebuah gambar sistem supply yang tidak ditanahkan.
Jika terjadi kesalahan yaitu berupa salah satu fasa hubung singkat dengan tanah, maka akan didapatkan adanya tegangan 220 V terhadap netral dan 380 V terhadap dua kawat fasa yang tidak terganggu. Dalam kondisi ini tidak ada satupun pengaman arus lebih (sekring atau pemutus tenaga) yang bekerja, sehingga akan membahayakan manusia.
Gambar 2. 8 Gangguan tanah pada sistem yang netralnya tidak dibumikan
Gambar 2. 9 Gangguan tanah pada sistem yang netralnya dibumikan.
Jika netral dari sistem dibumikan secara langsung seperti ditunjukan pada ganbar 1.3 , maka akan terjadi hubung singkat fasa dengan netral melalui bumi . Dan ini akan mengakibatkan peralatan pengaman seperti sekring atau pemutus tenaga akan beroperasi.
5.2. Sifat Elektroda Pembumian
Besar tahanan pembumian suatu elektroda pembumian akan sangat tergantung oleh
Elektroda pembumian itu sendiri.
Cara penyambunganya dengan pengelasan atau diikat dengan baut.
Tahanan kontak antara elektroda dengan tanah disekelilingnya.
Tahanan tanah di sekeliling elektroda pembumian.
Dengan demikian dalam perencanaan suatu sistem pembumian keempat faktor di atas perlu mendapat perhatian khusus. Ada beberapa macam elektroda yang dipakai untuk pembumian dan biasanya pemilihan didasarkan pada kondisi struktur tanah dimana elektroda itu akan dipasang, jenis elektroda yang sering dipakai antara lain Elektroda batang
Elektroda pelat
Sebagai contoh sebuah elektroda batang yang dipancangkan dalam tanah pada kedalaman tertentu mempunyai sifat-sifat sebagai berikut : besar tahanan pembumian suatu sistem pembumian seperti telah disebutkan di atas salah satunya ialah tergantung pada tahanan tanah di sekeliling elektroda. Besar tahanan ini sangat sulit diperhitungkan karena dipengaruhi oleh beberapa faktor.
Dalam sistem pembumian besar tahanan tanah dengan ketebalan sama yang ada di dekat dengan elektroda pembumian mempunyai harga yang lebih besar jika dibandingkan dengan yang jauh dengan elektroda. Ini dikarenakan tanah yang dekat dengan elektroda pembumian mempunyai permukaan yang lebih sempit.
Semakin jauh dari elektroda semakin kecil tahanan tanahnya , sehingga pada jarak tertentu yang jauh dari elektroda sudah tidak lagi menambah besar tahanan pembumian.
Jarak antara elektroda dengan tempat dimana tahanan tanah sudah tidak
Jarak antara elektroda dengan tempat dimana tahanan tanah sudah tidak