NASKAH PUBLIKASI
EVALUASI KEAMANAN PADA SISTEM PENTANAHAN
GARDU INDUK 150 KV JAJAR
Diajukan oleh:
HANGGA KARUNA
D 400 100 002
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
LEMBAR PENGESAHAN
Karya ilmiah dengan judul “
EVALUASI KEAMANAN PADA SISTEM
PENTANAHAN GARDU INDUK 150 KV JAJAR
” ini diajukan oleh :Nama : Hangga Karuna
NIM : D400 100 002
Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Sarjana
Strata-Satu (S1) pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada :
Hari :
Tanggal :
Mengetahui
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
EVALUASI KEAMANAN PADA SISTEM PENTANAHAN GARDU
INDUK 150 KV JAJAR
Hangga Karuna
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani tromol pos 1 pabelan kartasura surakarta
ABSTRAKSI
Dasar sistem pentanahan adalah menghubungkan bagian konduktif dengan tanah. Pengoperasian sistem tenaga listrik, selalu diupayakan agar peralatan-peralatan bekerja pada kondisi normal. Pelaksanaan penelitian ini dikarenakan ingin mengetahui berapa nilai terjadinya gangguan tegangan pada Gardu
Induk Jajar 150 KV dan perbandingan antara tegangan yang sebenarnya dengan tegangan yang
diijinkan yang sangat berbahaya bagi manusia khususnya para pekerja di daerah sekitar Gardu induk
jajar 150 KV.
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari sampai dengan bulan april pada tahun 2014. Beberapa peralatan yang digunakan antara lain seperti Earth Tester, Thermal Imager dan High Voltage Insulation Tester dan tidak lupa juga perizinan di Gardu Induk Jajar dari kantor Pusat Area Pelaksana dan Pemeliharaan Salatiga. Pengumpulan data dan analisis data dilakukan dengan cara memasukkan data, kemudian dihitung dengan rumus yang berdasarkan teori yang dibahas.
Untuk perhitungan tahanan resistant pentanahan di Gardu Induk Jajar dapat diketahui dengan hasil 0,3 ohm, harga resistant pentanahan ini cukup standar tetapi resistant pentanahan 0,3 ohm ini belum tentu terjamin keamanannya untuk arus hubung singkat yang lebih besar. Penelitian ini juga dapat mengetahui beberapa perbandingan dan selisih dari tegangan yang diijinkan dengan tegangan yang sebenarnya pada Gardu Induk 150 KV Jajar dengan beberapa teori yang digunakan di dalam penelitian ini.
Kata kunci : sistem pentanahan, gardu induk, tegangan diijinkan, tegangan sebenarnya
1. Pendahuluan
Pengoperasian sistem tenaga listrik, selalu diupayakan agar peralatan-peralatan bekerja dalam kondisi normal. Pada kenyataanya sering terdapat suatu kondisi yang menggangu kerja peralatan-peralatan tersebut yang disebut sebagai kondisi abnormal atau gangguan. Terjadinya gangguan sangat merugikan bagi kelangsungan dan kelancaran sistem tenaga listrik. Bukan hanya peralatan tertentu yang terganggu namun juga menggangu kerja peralatan-peralatan lainnya dalam suatu sistem tenaga listrik. Gardu induk sebagai salah satu bagian sistem tenaga listrik yang mempunyai fungsi amat penting dalam penyaluran tenaga listrik dari pusat pembangkit menuju beban. Apabila dikaitkan dengan keandalan sistem pelayanan maka
sistem tenaga listrik harus mampu memberikan keamanan yang baik bagi peralatan yang terpasang maupun bagi makhluk hidup yang berada di sekitar gardu induk tersebut.
Pelaksanaan penelitian ini dikarenakan ingin mengetahui berapa nilai terjadinya gangguan tegangan pada Gardu Induk Jajar 150 KV yang sangat berbahaya bagi manusia khususnya para pekerja di daerah sekitar Gardu induk jajar 150 KV. Maka dari itu, analisa sistem tegangan akan dibahas dalam penelitian ini. Untuk memenuhi tuntutan di
atas maka tugas akhir dengan judul “Evaluasi Keamanan pada Sistem Pentanahan Gardu Induk 150 KV Jajar” diharapkan dapat memberikan suatu nilai tambah bagi sistem pentanahan gardu induk
2. Metode Penelitian 2.1 Jadwal Penelitian
Penelitian dengan judul Evaluasi Keamanan pada Sistem Pentanahan Gardu Induk 150 KV Jajar dapat diselesaikan dalam waktu 4 bulan yaitu mulai dari studi literatur, pembuatan proposal sampai analisa data dan pembuatan.
2.2 Tahap Studi Literatur
Studi literatur adalah kajian penulis atas referensi-referensi yang ada baik berupa buku maupun karya-karya ilmiah yang berhubungan dengan penulisan penelitian ini. Dalam tahap ini,penulis mengkaji karya-karya ilmiah yang berhubungan dengan keamanan sistem pentanahan yang berada di gardu induk jajar.
2.3 Pengumpulan Data
Data masukan dari sistem pentanahan gardu induk jajar adalah resistans pentanahan, lama waktu gangguan, jarak antara konduktor-konduktor paralel, kedalaman penanaman konduktor grid, diameter batang pentanahan, suhu maksimum konduktor, jumlah batang dan serta panjang rod.
2.4 Tahap Pengolahan Data
Analisis pengolahan data akan dimasukkan ke dalam teori yang menghitung antara lain :
a. Menghitung resistans jenis tanah. b. Menghitung arus fibrilasi.
c. Menghitung tegangan sentuh yang diijinkan.
d. Menghitung tegangan sentuh yang sebenarnya.
e. Menghitung tegangan langkah yang diijinkan.
f. Menghitung tegangan langkah yang sebenarnya.
g. Menghitung tegangan pindah.
2.5 Peralatan yang dipakai
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :
a. Earth Tester digunakan untuk mengukur atau mengetahui resistansi sistem pentanahan.
b. Thermal Imager digunakan untuk mengetahui suhu maksimum konduktor. c. High Voltage Insulation Tester
digunakan untuk mengukur tegangan pada PMT, PMS dan Trafo.
2.6 Flowchart Penelitian
3. Hasil dan Pembahasan
Sistem pentanahan di Gardu Induk Jajar menggunakan konduktor yang ditanam secara horisontal dengan bentuk mesh (jaring laba-laba). Konduktor pentanahan terbuat dari batang tembaga keras dan memiliki konduktivitas yang cukup tinggi dari kabel tembaga yang dipilih (Copper Rope Tinned). Konduktor ini ditanam sedalam kira-kira 400 cm dan batas atas rod kurang lebih 25 cm dari pondasi peralatan. Kisi-kisi pentanahan bersambung satu dengan yang lainnya dan dihubungkan dengan batang pentanahan yang terdiri dari batang tembaga. Batang tembaga ini berdiameter 550 mm dengan panjang batang itu sendiri, selanjutnya batang pentanahan ini disebut titik pentanahan.
Hasil dari pengukuran resistans pentanahan adalah 0,3 ohm dari bulan februari sampai april.
Penelitian ini menentukan beberapa analisis di antara lain :
3.1 Jenis Tanah
Resistansi elektroda pentanahan tergantung pada kedalaman serta luas permukaan elektroda, serta resistansi jenis tanah. Gardu Induk Jajar jenis tanahnya berupa batu-batu kerikil basah dan kering (standar tanah di daerah switchyard gardu induk), oleh karena itu di dalam pembahasan resistant jenis tanah di Gardu Induk Jajar diambil menurut tabel 1 yang batu-batu keriki basah serta pasir dan batu kerikil kering yaitu :
= 1000+500
2 = 750 ohm-meter
Tabel 1. Tahanan Jenis Tanah
NO Jenis Tanah Tahanan Jenis Tanah
(Ohm-Meter)
1 Tanah yang mengandung air garam 5-6
2 Rawa 30
3 Tanah Liat 100
4 Pasir Basah 200
5 Batu-Batu Kerikil Basah 500
6 Pasir dan Batu Kerikil Kering 1000
7 Batu 3000
3.2 Arus Fibrilasi
Arus Fibrilasi adalah arus yang mengalir pada tubuh manusia, berpengaruh pada otot manusia yang menyebabkan jantung berdenyut. Besarnya arus yang mengalir pada tubuh manusia dimana arus listrik dapat menyebabkan jantung mulai fibrilasi, dapat dihitung berdasarkan :
�
=
0,116√ , jika t = 0,5 detik
Maka
�
=
0,164 ampere3.3 Arus Gangguan Hubung Tanah Besar arus gangguan hubung tanah maksimum didasarkan pada nilai pemutusan (interrupting rating) dari peralatan pentanahan Gardu Induk dan misalkan tegangan sistem 70 KV maka besar arus
gangguan tanah diambil 30% dari arus hubung singkat 3 fasa, karena tegangan sistem yang diambil sebesar 150 KV, maka besar arus gangguan hubung tanah diambil 80% dari arus hubung singkat 3 fasa. Dalam hasil ini diperoleh arus hubung singkat 3 fasa sebesar 1312,5 ampere dan hasil yang diperoleh dari besar arus gangguan hubung tanah adalah 80% x 1312,5 = 1050 ampere.
3.4 Tegangan Sentuh
Gambar 3. Tegangan sentuh dengan rangkaian penggantinya
3.4.1 Tegangan Sentuh Maksimum yang Diijinkan
Tegangan sentuh yang diijinkan dari teori yang dibahas diperoleh rumus sebagai berikut :
=
�
( + 1,5 )Dengan :
= Tahanan jenis permukaan tanah kerikil dimana orang berdiri untuk tahanan yang dilapisi batu koral (3000 ohm-meter)
= Tahanan badan manusia (1000 ohm)
�
= arus FibrilasiMaka didapat tegangan sentuh yang diijinkan adalah
= 0,164 (1000 + 1,5(3000))
= 902 volt.
Tabel 2. Tegangan sentuh yang diijinkan dengan lama gangguan
Lama gangguan (t)
(detik)
Tegangan sentuh yang diijinkan
(volt)
3.4.2 Tegangan Sentuh Maksimum yang Sebenarnya
Tegangan sentuh yang sebenarnya dari teori yang dibahas diperoleh rumus sebagai berikut :
Dengan ketentuan sebagai berikut :
n = 22
I = 1050 (arus gangguan hubung tanah)
L = 2232 meter (Panjang konduktor yang ditanam, termasuk batang pentanahan
KM = 0,3927
Sehingga hasil yang diperoleh adalah :
Tabel 3. Tegangan yang sebenarnya dengan lama gangguan
Gambar 4. Tegangan langkah dekat dengan peralatan yang diketanahkan Lama gangguan (t)
(detik)
Tegangan yang sebenarnya
(volt)
5,0 50
1,0 75
0,5 90
0,2 110
0,1 150
0,05 220
3.5 Tegangan Langkah
Tegangan langkah adalah tegangan yang timbul diantara 2 kaki orang yang sedang berdiri diatas tanah yang sedang dialiri arus gangguan. Tegangan langkah memiliki 2 jenis yaitu tegangan langkah yang diijinkan dan tegangan langkah yang sebenarnya.
3.5.1 Tegangan Langkah yang Diijinkan
Tegangan langkah yang diijinkan dari teori yang dibahas diperoleh rumus sebagai berikut :
= ( +2 �)
�
= (1000+6 )0,116/√t
Dengan :
= Tahanan badan manusia (1000 Ω)
� = Tahanan kontak ke tanah dari satu kaki (3 Ω)
= Tahanan jenis tanah di sekitar permukaan tanah (3000 Ohm-meter)
t = Waktu kejut atau lama gangguan (detik)
maka didapat tegangan langkah yang diijinkan adalah
= 0,164 (1000+18000)
= 3116 volt
Berdasarkan tabel 4 dengan lama gangguan 0,5 detik tegangan yang diperoleh 3140 volt, dalam penelitian ini tegangan langkah yang diijinkan di gardu induk jajar lebih kecil dengan 3116 volt.
Tabel 4. Tegangan langkah yang diijinkan dengan lama gangguan
Lama Gangguan t
(detik)
Tegangan Langkah yang Diijinkan
(volt)
0,1 7.000
0,2 4.950
0,3 4.040
0,4 3.500
0,5 3.140
1,0 2.216
2,0 1.560
3.5.2 Tegangan Langkah yang Sebenarnya
Tegangan langkah yang sebenarnya dari teori yang dibahas diperoleh rumus termasuk batang pentanahan (meter)
h = Kedalaman penanaman konduktor pentanahan (meter)
D = Jarak antara konduktor-konduktor paralel (meter)
= 0,1232
Sehingga nilai Tegangan Langkah yang Sebenarnya adalah dalam penelitian ini tegangan langkah yang sebenarnya di gardu induk jajar lebih besar dengan 194 volt.
Tabel 5. Tegangan yang sebenarnya dengan lama gangguan
3.6 Tegangan Pindah
Tegangan pindah adalah tegangan terjadi pada saat seseorang memegang peralatan
yang ditanahkan pada titik yang jauh sedangkan peralatan tersebut dialiri arus gangguan.
Gambar 5. Tegangan Pindah dengan rangkaian penggantinya
Tegangan pindah dari teori yang dibahas diperoleh rumus sebagai berikut :
� ���
= I x
��
=
4+
Dengan :
� = Tahanan kontak ke tanah yang dialiri tegangan yang timbul selama
gangguan (Ω).
r = jari-jari ekuivalen dari luas switchyard gardu induk (meter)
L = Panjang total dari konduktor kisi-kisi dan batang (meter)
� = 4r
+
L� =
750
4 x 34,55
+
7502232= 5,77 Ώ
E pindah = I x �
= 1050 x 5,77
4. Kesimpulan
Penelitian ini dapat dicari kesimpulan dengan beberapa analisis dan teori-teori yang digunakan, maka kesimpulan ini antara lain :
a. Untuk meminimalisir tegangan kejut listrik yang berbahaya bagi manusia yang berada di dalam maupun di luar area switcyard Gardu Induk Jajar, perlu penambahan batu kerikil yang dicampur dengan pasir dan disamping itu pula perlunya kesiap-siagaan para pekerja yang berada di dalam area switcyard, yang selalu memastikan peralatan apa saja yang digunakan di saat pengoperasian itu berlangsung supaya tingkat keamanan bisa terjamin.
b. Untuk mendapatkan tahanan kontak ke tanah ( ) yang cukup besar maka perlu penambahan batang elektroda atau dengan menancapkan batang elektroda itu sedalam +
− 5 meter.
c. Untuk mengetahui nilai tegangan yang sebenarnya dan tegangan yang diijinkan dari hasil perhitungan berdasarkan analisis serta perbandingan nilai tegangan yang sebenarnya dengan nilai tegangan yang diijinkan.
DAFTAR PUSTAKA
Abrar tanjung. 2010. Analisis Sistem Pentanahan Gardu Induk Teluk Lembu dengan Bentuk Kontruksi Grdi (kisi-kisi). Pekan Baru. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik. Universitas Lamcang Kuning.
Anang Sunardi, Gamaliel Ketardi, Herman H Sinaga. 2008. Respons Impuls pada Elektroda Pentanahan Batang Tunggal Untuk Menentukan Nilai Impedansi Pentanahan. Lampung. Universitas Lampung.
Ismail Muchsin, ST, MT. 2009. Tenaga Listrik Dan Elektronika. Universitas Mercu Buana.
Nono, Moelyono. 1999. Pengantar Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Surabaya. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, ITS.
Rini Nur Hasanah. 2009. Evaluasi Keandalan Sistem Tenaga Listrik Pada Jaringan Distribusi PrimerTipe Radial Gardu Induk Blimbing. Surabaya. Universitas Brawijaya.
Sapari. 2008. Evaluasi Arrester Untuk Proteksi GI 150 KV Jajar dari Surja Petir Menggunakan Software PSCAD. Surakarta. Universitas Muhammadiyah Surakarta.
