1. DASAR-DASAR SISTIM PROTEKSI
1.14 Sistim Pentanahan
. Pada daya dasar 100 MVA.
Dengan demikian reaktansi total terhadap gangguan adalah sebagai berikut: X1 = X2 =
Xg =
Xo = 0.4754 – 0.1684 – 0.1684 = 0. 1386 pu, semua pada daya dasar 100 MVA dan tegangan dasar 69 kV.
1.14 SISTIM PENTANAHAN
Sistim pentanahan sangat terkait dan berpengaruh besar pada sistim proteksi semua komponen sistim tenaga. Tujuan mendasar sistim pentanahan adalah untuk meminimalkan tegangan lebih transien sesuai dengan standar-standar yang berlaku
termasuk peraturan-peraturan nasional tentang keamanan orang yang bekerja dan untuk membantu pendeteksian secara cepat dan pengisolasian gangguan-gangguan secara tepat terhadap gangguan-gangguan yang bisa timbul pada sistim tenaga listrik. Meskipun sistim pentanahan dilakukan berdasarkan standar dan ketentuan (preference) tertentu, namun umumnya rekomendasi dan saran-saran sistim pentanahan biasanya dilaksanakan atas berbagai pengalaman dan cara-cara praktis yang berlaku umum pada sistim pentanahan.
Untuk lebih memahami sistim pentanahan perlu merujuk buku-buku yang khusus tentang sistim pentanahan, namun secara ringkas pada dasarnya dapat dibedakan antara tiga jenis sistim sebagai berikut. 1. Sistim yang tidak ditanahkan; 2. Sistim yang ditanahkan dengan impedansi tinggi dan 3. Sistim yang ditanahkan dengan impedansi rendah. Jenis-jenis pentanahan tersebut banyak dilakukan dalam berbagai praktek sistim pentanahan jaringan tenaga listrik sesuai dengan keuntungan dan kerugian masing-masing.
Sistim-sistim yang tidak ditanahkan adalah sistim-sistim tenaga listrik yang netralnya tidak ditanahkan dan secara sengaja dibiarkan mengambang. Pada sistim yang tidak ditanahkan arus gangguan satu fasa ketanah adalah sangat kecil dan karena dalam prakteknya tidak merusak peralatan sistim tenaga, sehingga gangguan-gangguan pada sistim yang tidak ditanahkan tidak perlu di isolir secara cepat. Inilah salah satu keuntungan sistim yang tidak ditanahkan yang sering digunakan pada sistim-sistim pelayanan daya yang memerlukan tingkat kontinuitas pelayanan yang tinggi seperti pada daerah pelayanan industri dimana setiap pemadaman akan berdampak besar terhadap proses produksi mereka. Tetapi sebaliknya pada sistim-sistim yang tidak ditanahkan terdapat bahaya tegangan lebih transient yang bisa jadi berbahaya baik terhadap peralatan maupun terhadap manusia.
Gangguan fasa ke tanah pada sistim yang tidak ditanahkan akan menggeser keseimbangan sistim. Pada prakteknya pada sistim yang tidak ditanahkan sulit menerapkan rele proteksi secara selektif berdasarkan lokasi gangguan sebagaimana pada sistim yang ditanahkan. Bilamana salah satu fasa terganggu secara langsung maka tegangan fasa-fasa lain yang sehat akan naik sebesar kali tegangan fasa ke netral. Dengan demikian maka semua konduktor fasa-fasa sistim yang tidak ditanahkan paling sedikit harus diberi isolasi yang tahan terhadap tegangan kawat-ke kawat sistim tersebut. Terdapat dua macam sistim pentanahan impedansi tinggi yaitu pentanahan dengan resonansi dan pentanahan dengan tahanan tinggi.
Pentanahan resonansi atau pentanahan dengan Peterson Coil dikenal luas sebagai penetralan arus gangguan tanah. Dahulu pentanahan dengan Peterson Coil ini banyak terdapat di jaringan PLN khususnya pada jaringan bertegangan 70 kV. Alasan utama penggunaan sistim pentanahan ini adalah karena lebih mementingkan kontinuitas pelayanan daya sebab pada sistim pentanahan resonansi ini sistim tetap bisa beroperasi meskipun salah satu fasa mengalami gangguan. Namun saat ini dengan semakin berkembangnya jaringan 150 kV dan bahkan 500 kV pentanahan dengan Peterson Coil sudah ditinggalkan. Sistim pentanahan dengan reaktor ini cocok digunakan pada sistim-sistim pembangkit yang mempunyai jarak transmisi pendek dengan nilai kapasitansi yang tetap. Dengan sistim pentanahan ini, maka arus
gangguan yang terjadi sangat kecil sehingga generator dapat tetap bekerja membangkitkan listrik meskipun sedang mengalami gangguan satu fasa ketanah. Tentunya dibatasi hingga waktu yang terbatas.
Sedang pada sistim pentanahan dengan tahanan tinggi, titik netral sistim ditanahkan melalui tahanan yang secara praktis nilainya adalah sama atau sedikit lebih kecil dari jumlah total kapasitansi sistim terhadap tanah. Tujuannya adalah untuk mendapatkan arus gangguan yang kecil sehingga kerusakan karena gangguan dapat dibatasi. Disamping itu tegangan lebih transien yang timbul juga dibatasi kurang dari 2.5 kali amplitudo tegangan dalam keadaan normal.
Biasanya arus gangguan tanah pada sistim-sistim yang dtanahkan dengan tahanan tinggi berkisar dari 1 sampai 25 amper dan pada umumnya dalam praktek berada dari 1 hingga 10 amper. Cara pentanahan dengan tahanan tinggi dapat dilakukan langsung pada titik netral generator atau pada titik netral trafo atau melalui trafo tegangan. Untuk sistim-sistim generator atau sumber daya banyak yang terhubung pada satu bus dapat ditanahkan dengan metoda pentanahan dengan trafo tegangan yang terhubung bintang dengan hubungan sekunder open delta. Disamping pentanahan dengan impedansi tinggi terdapat juga sistim pentanahan dengan impedansi rendah yaitu yang dimaksudkan untuk membatasi arus gangguan fasa ketanah pada sisi primer pada harga mendekati 50 hingga 600 Amper. Disamping membatasi besar arus gangguan, pentanahan ini dimaksudkan juga untuk memungkinkan penerapan sistim proteksi secara selektif sesuai besar arus gangguan yang terjadi. Pada sistim ini kenaikan tegangan fasa-fasa yang sehat pada waktu gangguan satu fasa naik tidak cukup signifikan, sehingga isolasi sistim dapat dibuat sesuai dengan tegangan fasa ke netral.
Dalam prakteknya, yang paling banyak dilakukan adalah pentanahan dengan menggunakan reaktor atau tahanan yang terhubung dengan titik netral. Pentanahan langsung disebut juga sebagai pentanahan efektif yang menurut defenisi yang diberikan IEEE dan ANSI adalah bila konstanta sistim tenaga memenuhi kriteria X0/X1=3 dan R0/R1 = 1. Dimana Xo dan Ro berturut-turut adalah reaktansi dan tahanan urutan nol, sedang X1 adalah reaktansi urutan positip sistim tenaga tersebut. Disini titik netral langsung terhubung dengan tanah tanpa melalui impedansi.
Besar arus gangguan tergantung letak gangguan, konfigurasi jaringan dan konstanta sistim tenaga dan tahanan gangguan. Karena besar arus gangguan tergantung dari letak gangguan maka dengan menggunakan rele tertentu dimungkinkan untuk mengisolir gangguan secara selektif. Tabel dibawah memperlihatkan ringkasan sistim pentanahaan yang dianjurkan dalam mempertimbangkan sistim pentanahan pada sistim tenaga listrik. Mengingat banyak faktor yang harus dipertimbangkan dalam melakukan sistim pentanahan, maka sebenarnya rekomendasi pada tabel diatas dapat juga berubah tergantung kondisi real sistim tenaga. Namun secara umum saran-saran pada tabel tersebut dapat digunakan sebagai pegangan dalam merancang sistim-sistim pentanahan berbagai sistim-sistim tenaga yang mau dibangun.
Di Indonesia, kebanyakan sistim pentanahan tegangan tinggi seperti pada jaringan 150 kV dan 500 kV dilakukan dengan pentanahan langsung, sedang pada sistim tegangan
menengah sistim pentanahan dilakukan dengan tahanan dengan tujuan utama adalah untuk membatasi besarnya arus hubung singkat ketanah. Sedang pada sistim pembangkit banyak digunakan dengan impedansi atau dengan tahanan yang nilainya ditentukan sesuai dengan besar arus gangguan tanah yang dikehendaki.
Jenis Pentanahan Besar Arus Gangguan Industri Dan Instalasi publik Sistim Transmisi, Distribusi Catatan Sistim tidak ditanahkan Sangat kecil Tidak disarankan tetapi bila diprioritaskan tingkat kontinuitas pelayanan yang tinggi sistim pentanahan ini dapat diterapkan Sistim pentanahan ini tidak disarankan sama sekali
1. Gangguan dapat dideteksi
dengan mudah tetapi sulit dilokalisir
2. Karena arus gangguan
yang kecil maka jarang ada kerusakan material
3. Tegangan transien tinggi
4. Feroresonan dengan
polaritas invers bisa terjadi 5. Pemulihan gangguan sangat perlu Sistim Pentanahan Dengan Tahanan Tinggi 1-10 A Dianjurkan untuk sistim yang memerlukan kontuinitas pelayanan Disarankan
1. Sama seperti diatas
2. Arus gangguan kecil,
jarang ada kerusakan
3. Tegangan transien yang
terjadi terbatas ke 2.5 tegangan fasa ke netral Sistim Pentanahan Impedansi Rendah 50-600 A Dianjurkan Terbatas pada jaringan distribusi
1. Mudah mendeteksi dan
melokalisir gangguan secara selektif Sistim Pentanahan Langsung Dari kecil hingga ke
besar sekali Disarankan Disarankan
1. Gangguan dapat dideteksi
dengan mudah dan dapat dilokalisir secara selektif
Jenis-jenis Sistim Pentanahan Dan Saran-saran