Sistem Pentanahan (Grounding Sistem).

(1)

(2)

(3)

P

eng

ena

la

n P

ent

a

na

han/

P

em

bumi

a

n

..

P

Paaddaa bbiiddaanngg tteennaaggaa lliissttrriikk bbaaiikk ddii ppeemmbbaannggkkiittaann,, ttrraannssmmiissii,, ddiissttrriibbuussii aattaauu ppaaddaa ppeemmaakkaaiiaann lliissttrriikk b

baahhaayyaa aakkiibbaatt sseennggaattaann lliissttrriikk bbeerraakkiibbaatt ((sshhoocckk)),, ke

kebabakakararann aatatauu llukukaa papadada mmaanunussiaia /p/petetuugagass.. U

Unnttuukk hhaall tteerrsseebbuutt ddiiaattaass ddaappaatt ddiissiimmppuullkkaann bbaahhwwaa s

seemmuuaa ppeerraattuurraann--ppeerraattuurraann kkeesseellaammaattaann ddaarrii bbaahhaayyaa lliissttrriikk ddiirraannccaanngg uunnttuukk mmeenncceeggaahh ttiimmbbuullnnyyaa bbaahhaayyaa.. S

Saallaahh ssaattuu ffaakkttoorr kkuunnccii ddaallaamm sseettiiaapp uussaahhaa p

peennggaammaannaann rraannggkkaaiiaann lliissttrriikk aaddaallaahh :: PPeemmaassaannggaann Gro

(4)

S

i

s

tem

pembumi

a

n

da

pa

t

bek

er

j

a

deng

a

n

baik

&

efek

ti

f,

d

e

n

g

a

n

s

ya

ra

t

-

s

ya

ra

t

s

e

b

a

g

a

i

b

e

rikut

:

a

a.. SSiisstteemm ppeemmbbuummiiaann yyaanngg ddiippaassaanngg ddaappaatt mmeemmbbuuaatt jjaalluur r iimmppeeddaannssii yyaanngg rreennddaahh kkee bbuummii uunnttuukk mmaakkssuudd ppeennggaammaannaann p

peerrssoonniill ddaann ppeerraallaattaann sseerrttaa mmeenngguurraannggii ggaanngggguuaann iinntteerrffeerreennssii rad

radioio komkomuniunikaskasi.i. b

b.. SSiisstteemm ppeemmbbuummiiaann ddaappaatt mmeennyyeebbaarrkkaann aarruuss ssuurrjjaa ddaann aarruuss ga

gangngguguanan yayangng beberurulalangng.. c

c.. SSiisstteemm ppeemmbbuummiiaann yyaanngg ddiippaassaanngg mmeenngggguunnaakkaann bbaahhaann ttaahhaann k

kororososii teterhrhaadadapp beberrbabagagaii kokondndiisisi kikimmiaiawiwi bbumumii ununtutukk mmeyeyakakininkakann k

koonnttiinnuuiittaass ppeennaammppiillaannnnyyaa sseeppaannjjaanngg uummuurr ppeerraallaattaann yyaanngg diamankan.

diamankan. d

d.. SSiisstteemm ppeemmbbuummiiaann mmeenngggguunnaakkaann ssiisstteemm mmeekkaanniikk yyaanngg kkuuaatt na

(5)

Elektrode batang (SNI 2000, 3.18.2.2)ialah elektrode dari pipa besi, baja profil, atau batang logam lainnya yang dipancangkan ke dalam bumi.

Elektrode pelat (SNI 2000, 3.18.2.3) elektrode dari bahan logam utuh atau berlubang. Pada umumnya elektrode pelat ditanam secara dalam.

Bila persyaratanya dipenuhi (SNI 2000, 3.18.2.4), jaringan pipa air minum dari logam dan selubung logam kabel yang tidak diisolasi yang langsung ditanam dalam bumi, besi tulang beton atau konstruksi baja bawah bumi lainya boleh /dapat dipakai sebagai elektrode bumi.

(6)

2. Tanah R eferens i (R eference E arth)

Karena tanah mempunyai tahanan jenis (specific earth resistivity) tertentu, misal 10.000 Ω-m maka dengan mengalirnya arus didalamnya tanah terjadilah beda potensial / tegangan antara suatu titik ditanah dan titik lainnya.

Bertambah jauh titik tersebut terhadap elektroda maka makin kecil beda potensial yang terjadi pada tanah tersebut.

Jadi tanah referensi (reference earth) adalah daerah di tanah, khususnya dipermukaan, yang sedemikian jauhnya dari elektrode pentanahan yang bersangkutan, sehingga tidak ada beda tegangan yang berarti antara titik dimana saja dalam daerah itu.

(7)

Nilai resistans jenis bumi sangat berbeda-beda bergantung pada jenis bumi (SNI 2000, 3.18.3.1), seperti ditunjukan pada tabel dibawah:

1 2 3 4 5 6 7

Jenis bumi Bumi rawa Bumi liat & bumi ladang

Pasir basah

Kerikil basah

Pasir & kerikil kering

Bumi berbatu Resistans

jenis (Ω-m) 30 100 200 500 1000 3000

(8)

3. G radien Teg ang an (Potential G radient).

Beda potensial /tegangan di tanah / pada permukaan tanah

disekitar elektrode pembumian terjadi akibat mengalirnya arus dari elektroda itu ketanah disekitarnya, Hal ini disebut gradien tegangan (potential gradient).

Sebagai contoh, gradien tegangan pada tanah dipermukaan

disekitar elektroda pipa, dapat dilihat pada gambar A-1 dan A-3.

U_L

U_E

U_L

U_S

Dalam hal ini :

UE = Teg ang an elektroda pembumian. UL = Tegang an lang kah.

US = Teg ang an s entuh.

(9)

S₁ S₂ S₃ 2 1 S₃ S₁ S₂ Gbr. A2-a E

G br. A2-a : G radient teg ang an pada permukaan tanah .

1 - Tanpa elektroda pengontrol gradient tegangan. 2 - Dengan elektroda pengontrol gradient tegangan. E. elektroda pembumian.

S1, S2 dan S3 : elektroda pengontrol gradient tegangan dalam bentuk gelang mengelilingi tiang dan disambungkan padanya.

(10)

Gbr. A2-b : Gradient tegangan pada permukaan bumi dengan elektroda pengontrol gradient yang ditanam dengan kedalaman yang makin jauh dan makin dalam.

S₁ S₂ S₃ S3 S₁ S₂ Gbr. A2-b

(11)

70 10 50 80 40 90 30 100 20 60 Gambar. A3 meter % 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 ₁₁ 0 14 13 12 11 1 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14

Profil gradient tegangan untuk elektroda pipa dengan panjang bagian yang tertanam = 5 meter.

Bagian permukaan tanah yang bergerak 4 x 5 m ( 20 m² ) atau lebih sudah dianggap tanah referensi.

(12)

4. Tegangan Elektroda Pentanahan / Pembumian. (Earth Electrode Voltage)

Adalah tegangan antara elektroda tersebut dan bumi referensi, yang timbul akibat mengalirnya arus dari elektroda itu ke bumi disekitarnya.

5. Tegangan langkah (Step Voltage).

Adalah sebagian dari tegangan elektroda pembumian yang dapat dijembatani oleh orang dengan langkah sebesar kira-kira 1 meter, atau tegangan antara dua titik di bumi yang berjarak satu langkah (± 1 meter) dalam arah radial terhadap elektroda pembumian

(Gbr. A1).

Jika tegangan langkah disekitar elektroda pembumian itu terlalu besar, sehingga membahayakan orang yang kebetulan berada diatasnya, maka tegangan langkah itu dapat dikurangi memasang elektroda pengontrol gradien tegangan (Gbr. A2).

(13)

6. Tahanan Elektroda Pembumian (Earth Electrode Resistance).

Adalah tahanan dari bumi antara elektroda atau sistem pembumian dan bumi referensi.

7. Sistem Pembumian.

Untuk memperolah tahanan elektroda pembumian yang lebih rendah, dapat dipakai beberapa elektroda pembumian yang dihubungkan satu sama lain (paralel) yang merupakan satu sistem pembumian.

(14)

8. Resistansi Pembumian (Earthing Resistance).

Adalah jumlah dari hasil tahanan elektroda pembumian dan tahanan hantaran pembumian.

Resistans pembumian dari elektrode bumi tergantung pada jenis dan keadaan bumi serta pada ukuran dan susunan elektrode.

Resistans pembumian suatu elektrode harus dapat diukur. Untuk keperluan tersebut penghantar yang menghubungkan setiap

elektrode bumi atau susunan elektrode bumi harus dilengkapi dengan hubungan yang dapat dilepas. (SNI 2000, 3.19.2.5).

Tabel dibawah menunjukan nilai rata-rata resistans elektrode bumi. Resistans pembumian pada resistans jenis ρ1 = 100 Ω -meter.

(15)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Jenis elektrode

Pita atau penghantar pilin Batang atau pipa

Pelat vertikal dng sisi atas ± 1

m dibawah permukaan

bumi

Panjang (m) Panjang (m) Ukuran (m2₎

10 25 50 100 1 2 3 5 0,5x1 1x1 Resistans pembumian (Ω) 20 10 5 3 70 40 30 20 35 25 Keterangan :

Untuk resistans jenis yang lain (ρ), maka besar resistans pembumian adalah perkalian nilai diatas dengan :

100 1    atau

(16)

Contoh :

Untuk mencapai resistans jenis pembumian sebesar 5 Ω pada bumi liat atau bumi ladang dengan resistans jenis 100 Ω meter diperlukan sebuah elektrode pita yang panjangnya 50 meter atau empat buah elektrode batang yang panjangnya masing - masing 5 meter. Jarak antara elektrode-elektrode tersebut minimum harus dua kali

panjang nya.

Pada pasir basah yang resistans jenisnya 200 Ω-meter, sebuah elektrode pita sepanjang 100 meter, akan menghasilkan resistans pembumian 6 Ω.

(17)

9. Tahanan Pembumian Total.

Adalah tahanan pembumian dari keseluruhan sistem pembumian yang terukur di suatu titik.

Contoh :

Sebagai contoh diambil sebuah elektroda pipa dengan diameter 2a = 5 Cm, panjang L = 5 m, missalkan keadaan buminya homogen dengan tahanan jenis 4.000 Ω - m. Pipa tersebut ditanam tegak lurus kedalam bumi dengan ujungnya persis menyembul kepermukaan bumi (Gbr. A1 dan A4).

(18)

11. Daerah Tahanan/Daerah G radien teg ang an.

Dalam Gbr. A4.b diperlihatkan bahwa tempat orang berpijak pada jarak kurang dari 20 meter terhadap elektroda pembumian, sehingga pada waktu ada gangguan (mengalir arus gangguan I_F), pada tempat kaki berpijak atu akan mengalami kenaikan tegangan pula terhadap bumi referensi.

Daerah demikian disebut ”daerah Tahanan” atau ”Daerah Gradien Tegangan”. Jadi daerah Tahanan atau daerah gradien Tegangan suatu elektroda pembumian itu dan bumi referensi yang akan mengalami kenaikan tegangan terhadap bumi referensi akibat mengalirnya arus melalui elektroda itu ke bumi.

(19)

UF Eb 20 m E I_F US U_F U_E Gambar. A4-b

U_E: Tegangan elektroda pembumian. E : Elektroda pembumian.

(20)

U_F I_F E b U_F: Tegangan gangguan. U_S: Tegangan sentuh. I_F : Arus gangguan. 20 m E E US Gambar. A4-a

(21)

12. Teg ang an S entuh

.

Jika orang itu kebetulan menyentuh badan dari motor itu pada waktu ada gangguan, maka orang itu akan terkena ”Tegangan Sentuh” (US) yang kurang dari tegangan gangguan (Gbr. A4).

Jadi tegangan sentuh adalah sebagian dari tegangan gangguan atau sebagai dari tegangan elektroda pembumian yang dapat dijembatani oleh manusia (Gbr. A1, A4.b, dan A5). Dalam (Gbr. A5), lantai tempat orang berpijak terisolasi dari bumi, jadi tegangan sentuh terjadi antara badan dari alat yang terganggu (lampu) dan benda lain (kran air) yang di bumikan.

Jika seorang manusia pada kejadian seperti (Gbr. A4) itu bersepatu/bersandal karet sehingga kaki orang itu terisolasi dari bumi secara baik, maka orang itu tidak akan merasakan jika pada waktu yang bersamaan kebetulan dia menyentuh benda lain yang dibumikan.

(22)

Lantai berisolasi U_S R_B R S T N 220/380 V U_S: Tegangan sentuh Gambar. A5

(23)

Jika tahanan isolasi sepatu/sandal itu kira-kira sama dengan tahanan tubuh orang, maka tegangan sentuh yang dia rasakan kira-kira separuhnya.

Tetapi dalam masalah tindakan pengamanan, pada

umumnya yang diperhitungkan adalah keadaan yang seburuk-buruknya, ialah orang tidak bersepatu, lantai tempat berpijak tidak terisolasi dan diluar daerah tahanan dari elektroda pembumian yang bersangkutan.

“(IEC TC 64 sekarang sedang merevisi tabel tegangan sentuh dimana tahanan /alas kaki diperhitungkan dengan suatu asumsi)“

Dari tabel diatas dapat dilukiskan profil tegangan gradien.

(24)

Dari profil tegangan gradien tersebut dapat dicatat antara lain:

 Pada jarak kira-kira 1 meter dari pipa, tegangan terhadap bumi referensi sudah tinggal kira-kira 50% U_E.

 Pada jarak 2 meter dari pipa, tegangan tersebut tinggal 1/3 U_E (66% U_E).

 Pada jarak 6 meter dari pipa, tegangan tersebut tinggal 18% U_E.

Catatan diatas hanya berlaku untuk elektroda pipa tunggal. Tahanan elektroda pembumian :

R _E = R _E = R _E = 8,5 Ω



 000 . 2 5 , 2 2,5 000 . 2 ln 2 2 r L dr L _    685 , 6 500 2 000 . 1 x 

(25)

Daya konduktif dari bumi pada dasarnya bersifat elektrolitis, oleh karena itu tahanan jenis bumi, selain tergantung dari jenis tanahnya juga sangat tergantung pada banyaknya air yang dikandungnya (kebasahannya), komposisi serta konsentrasi garam-garam yang larut didalamnya.

Oleh karena itu tahanan pembumian suatu elektroda berubah-ubah tergantung pada keadaan musim.

(26)

10. Tegangan Gangguan.

Dalam gambar A4.a diperlihatkan suatu motor yang di suplai dari sistem 3 phasa yang netralnya dibumikan disumber. Badan dari motor itu dihubungkan oleh

hantaran pengaman ke elektroda pembumian.

Jika terjadi kegagalan isolasi pada motor itu (disebut terjadi gangguan bumi), maka mengalirlah arus

gangguan IF kebumi, sehingga timbulah tegangan gangguan (UF).

(27)

Lantai berisolasi U_S R_B R S T N 220/380 V U_S: Tegangan sentuh Gambar. A5

(28)

10. Tegangan Gangguan.

Gbr. A5, badan dari lampu yang tidak dibumikan, sehingga jika terjadi kegagalan isolasi, maka badan dari lampu itu (yang konduktif) akan bertegangan sama dengan tegangan sistem itu ke bumi/tanah. Jadi tegangan gangguan adalah tegangan antara bagian konduktif yang tidak merupakan bagian sirkit, dan bumi referensi yang timbul karena terjadinya gangguan.

(29)

28

NEUTRAL

_–

GROUNDING

Pembumian/pentanahan (Earthing) :

 Sistem tenaga listrik.

 Peralatan (badan peralatan listrik).

Tujuan : 1. Untuk mengamankan peralatan dan Manusia terhadap bahaya kelistrikan.

2. Pembumian peralatan ialah untuk mengamankan manusia terhadap bahaya tegangan sentuh.

3. Pembumian sistem kelistrikan ialah untuk mengamankan sistem tenaga kelistrikan dari mulai pembangkitan sampai dengan pembebanan di konsumen.

(30)

29

Unit pembangkit dan pusat beban perlu

dibumikan/dibumikan karena untuk menghindarkan

bahaya-bahaya yang ditimbulkan dikemudian hari baik terhadap makluk hidup maupun peralatan – peralatan yang tersambung pada sistem tenaga listrik tersebut.

Sistem yang perlu dibumikan adalah:

Pusat pembangkit : PLTA, PLTU, PLTG, dll.

Gardu Induk : Gardu Induk Konvensional maupun GIS. Gardu distribusi (Trafo) dll.

(31)

30

Urutan – urutan Pembumian :

 Jaringan Tegangan Rendah (JTR).

 Jaringan Tegangan Menengah (JTM).  Jaringan Transmisi (SUTT, SUTET dll).  Pembangkitan (Generator) isolatet.

Proteksi :  Relaying.  Grounding.

 Surge protection. Tegangan Rendah :

380/220 Volt, tujuannya untuk mengamankan makluk hidup (manusia/binatang) terhadap tegangan sentuh.

(32)

31

Pengamanan Terhadap Tegangan Sentuh.

Standar IEC.TC 64 (working Group/WG) telah mengeluarkan IEC report.

Effects of current passing Through a Body.

5000 1000 100 10 t msec 1 2 3 4 5 a b c d •0,5 10 1000 mA

(33)

Keterangan :

Zone 1 : Usually no reaction

Zone 2 : Usually no pathophysiologi cally dangerous effect “ let go current” kira-kira 10 mA; > 10 mA otot-otot tidak dapat digerakan.

Zone 3 : Usually no danger of fibrillation

Zone 4 : fibriation possible (up to 50 % probability).

Zone 5 : Fibriation danger (more than 50% probability). Dalam suatu system tenaga listrik yang berbahaya adalah arusnya (selama tegangan saja yang mengenai makluk hidup tsb tidak ada masalah, selama arusnya listriknya tidak mengalir ke tubuh, maka makluk tersebut tidak apa-apa /selamat).

(34)

IEC Publication 364 – 4 – 41 Table 41 A.

Maximum Touch Voltage Duration Max.

Disconnecting Time (sec)

Prospective Touch Voltage

AC rms (V) DC (V) ~ 5 1 0,5 0,2 0,1 0,05 0,03 ≤ 50 50 75 90 110 150 220 280 ≤ 120 120 140 160 175 200 250 310

(35)

Tahanan Tubuh

Tegangan

sentuh (Volt)

Ohm (Ω)

25

50

200 asymtote

2500

2000

1000

650

Asumsi untuk tegangan sentuh :

o Dari ujung tangan ke ujung tangan . o Dari ujung tangan ke kaki.

(36)

Arus I = Ampere.

tubuh tahanan

V

.

Aspek-aspek lain yang harus diperhatikan :  probability terjadinya gangguan.

 Probability terjadinya sentuhan.  Tecnical feasibility.

 Economic.

Cara-cara pengamanan terhadap tegangan sentuh :  Sentuhan langsung.

(37)

Sentuhan langsung :

Sentuhan pada peralatan yang dalam keadaan Normalnya bertegangan.

Sentuhan tak langsung :

Sentuhan pada badan peralatan yaitu bagian sirkit yang dalam keadaan normalnya tidak bertegangan,

tetapi bisa menjadi bertegangan bila terjadi kegagalan isolasi.

(38)

1. Pengamanan Terhadap Sentuhan Langsung.

a. Pengamanan dengan isolasi (isolasi pada bagian-bagian aktif).

b. Selungkup. c. Penghalang.

d. Penempatan diluar jangkauan tangan. e. Pengamanan tambahan dengan ”saklar

pengaman arus bumi” (spat), ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker).

(39)

2. Pengamanan Terhadap Sentuhan Tak Langsung. a. Pengamanan dengan pemutusan otomatis dari supplai.

b. Isolasi pengaman. c. Alas isolasi / karpet .

d. Hubungan equipotensial (Earth Free Equipotensial Bonding).

a. Pemisahan pengaman.

3.Isolasi pengaman yang mengisolir badan,

sehingga orang yang bekerja tidak menyentuh. Misal : peralatan kerja (Bor listrik, Gergaji listrik,

(40)

4. Alas isolasi .

Semua lantai diberi alas karet agar supaya pekerja dengan bumi tidak berhubungan langsung.

5. Earth Free Equipotensial Bonding.

Pada bodi peralatan langsung dihubungkan dengan bumi melalui kabel grounding dll.

6. Pemisahan pengamanan.

Digunakan Trafo dengan tegangan primer-skunder besarnya sama.

7. Pengamanan terhadap sentuhan langsung ataupun tak langsung.

Tegangan Extra Rendah.

(41)

GROUNDING SYSTEM

(SISTEM PENTANAHAN/

PEMBUMIAN)

I.

Netral Grounding System (Sistem

Pentanahan/ Pembumian Titik Netral)

I.

Grounding Equipment (Pentanahan /

(42)

NETRAL GROUNDING

SYSTEM

(SISTEM PENTANAHAN

/PEMBUMIAN TITIK

(43)

TUJUAN PENTANAHAN TITIK NETRAL SISTEM



Menghilangkan gejala-gejala busur api pada

suatu sistem.



Membatasi tegangan pada fasa yang tidak

terganggu (pada fasa yang sehat).



Meningkatkan keandalan (realibility ) pelayanan

dalam penyaluran tenaga listrik.



Mengurangi/membatasi tegangan lebih

transient yang disebabkan oleh penyalaan

bunga api yang berulang-ulang (restrike

ground fault).



Memudahkan dalam menentukan sistem

proteksi serta memudahkan dalam

menentukan lokasi gangguan.

(44)

SISTEM YANG TIDAK DITANAHKAN (

FLOATING G R OUNDING

)

 Suatu sistem dikatakan tidak diketanahkan

(

floating g rounding

) atau sistem delta. Jika tidak ada hubungan galvanis antara sistem itu dengan tanah.

Contoh Sistem yang Tidak ditanahkan

Sistem tegangan primer Trafo

Sistem tegangan sekunder Trafo

Tanah Tanah

Tidak ada hubungan galvanis

TRAFO TENAGA

(45)

Metoda Pentanahan Titik Netral



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

(46)

PENTANAHAN TITIK NETRAL TANPA IMPEDANSI

(PENTANAHAN LANGSUNG

/S OLID G R OUNDING

)

 Sistem pentanahan langsung adalah dimana titik netrral

sistem dihubungkan langsung dengan tanah, tanpa memasukkan harga suatu impedansi.

 Rangkaian Pengganti Pentanahan Titik Netral Tanpa

Impedansi (Pentanahan Langsung /Solid Grounding )

R S T N Z_R Zs Z_T

(47)

PENTANAHAN TITIK NETRAL TANPA IMPEDANSI

(PENTANAHAN LANGSUNG

/S OLID G R OUNDING

)



Keuntungan :

 Tegangan lebih pada phasa-phasa yang tidak

terganggu relatif kecil

 Kerja pemutus daya untuk melokalisir lokasi

gangguan dapat dipermudah, sehingga letak gangguan cepat diketahui

 Sederhana dan murah dari segi pemasangan



Kerugian :

 setiap gangguan phasa ke tanah selalu

mengakibatkan terputusnya daya

 arus gangguan ke tanah besar, sehingga akan

dapat membahayakan makhluk hidup didekatnya dan kerusakan peralatan listrik yang dilaluinya

(48)

PENTANAHAN TITIK NETRAL MELALUI TAHANAN

(

R E S IS TANCE G R OUNDING

)

 Pentanahan titik netral melalui tahanan (resistance grounding)

yang dimaksud adalah suatu sistem yang mempunyai titik netral dihubungkan dengan tanah melalui tahanan ( resistor ), sebagai contoh terlihat pada gambar dibawah ini

 Rangkaian Pengganti Pentanahan Titik Netral melalui Tahanan Groundng

Resistor

R

S T

(49)

PENTANAHAN TITIK NETRAL MELALUI TAHANAN

(

R E S IS TANCE G R OUNDING

)

Secara umum harga tahanan yang ditetapkan pada hubung netral adalah

dimana :

R = Tahanan ( Ohm )

Ef = Tegangan fasa ke netral

I = Arus beban penuh dalam Ampere dari transformator.

R = Ohm

I

E

_f

(50)

Jenis pentanahan (Resistor) yang dipakai

1. jenis logam (metalic resistor ), perhatikan gambar dibawah ini

(51)

Jenis pentanahan (Resistor) yang

dipakai

2. jenis cairan (

2. jenis cairan (liquid resistor liquid resistor ), perhatikan gambar dibawah ini), perhatikan gambar dibawah ini

jenis cairan (

(52)

PENTANAHAN TITIK NETRAL MELALUI

TAHANAN

(

R

E

S

I

S

T

ANCE G

R

O

U

N

DI

NG

)

-- KeKeununtutungngan an ::



 Besar arus gangguan tanah dapat diperkecilBesar arus gangguan tanah dapat diperkecil



 Bahaya gradient voltage lebih kecil karena arusBahaya gradient voltage lebih kecil karena arus

gangguan tanah kecil. gangguan tanah kecil.



 Mengurangi kerusakan peralatan listrik akibat arusMengurangi kerusakan peralatan listrik akibat arus

gangguan yang melaluinya. gangguan yang melaluinya. -- KeKerurugigian an ::



 Timbulnya rugi-rugi daya pada tahanan Timbulnya rugi-rugi daya pada tahanan pentanahanpentanahan

selama terjadinya gangguan fasa ke tanah. selama terjadinya gangguan fasa ke tanah.



 Karena arus gangguan ke tanah relatif kecil, kepekaanKarena arus gangguan ke tanah relatif kecil, kepekaan

rele pengaman menjadi berkurang dan lokasi gangguan rele pengaman menjadi berkurang dan lokasi gangguan tidak cepat diketahui.

(53)



Besarnya tahanan pentanahan NGR pada

sistem tenaga listrik (contohnya di PLN

P3B Jawa Bali Region Jabar), adalah

sebagai berikut :



Sistem

Sistem 70

70 kV

kV sebesar

sebesar 62

62 Ohm

Ohm



Sistem

Sistem 20

20 kV

kV sebesar

sebesar 12

12 Ohm

Ohm 40

40 Ohm

Ohm &

&

500 Ohm.



Jenis pentanahan (

Jenis pentanahan (Resistor

Resistor

) yang dipakai

adalah

adalah jenis

jenis logam

logam ((metalic resistor

metalic resistor

) atau

jenis cairan (

(54)

NGR Jenis Metalic

(55)

Pada gambar ini tunjukan Pada gambar ini tunjukan mana yang dimaksud

mana yang dimaksud NGR ? NGR ? 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10

PENTANAHAN TITIK NETRAL TRAFO TENAGA

DENGAN NGR

(Netral Grounding Resistor)

(56)

Fungsi NGR :



 Untuk menghambat atauUntuk menghambat atau

membatasi arus hubung membatasi arus hubung singkat satu fasa ketanah, singkat satu fasa ketanah, sehingga nilainya

sehingga nilainya

dibawah arus Nominal dibawah arus Nominal Trafo. Trafo.

BATASAN

OPERASINYA

BAGAIMANA ?

NGR (Netral Grounding Resistor)

(57)

BATASAN OPERASI NGR

Contoh : Contoh :

Trafo tenaga 150/70 kV, 100 MVA

Batasan Operasi NGR: Batasan Operasi NGR:

T

Tegangegangan an : : 70 70 kVkV T

Tahanaahanan n : : 62 62 OhmOhm Arus Nominal

Arus Nominal : 650 : 650 AA Waktu

Waktu : : 10 10 SecondSecond Trafo tenaga 150/20 kV, 30MVA

Trafo tenaga 150/20 kV, 30MVA

Batasan Operasi NGR : Batasan Operasi NGR :

T

Tegangegangan an : : 20 20 kVkV T

Tahaahanan nan : : 1212 OhOhmm Arus Nominal

Arus Nominal : 960 : 960 AA Waktu

(58)

Keuntungan & kerugian

Pentanahan dengan NGR



Keuntungan :

 Besar arus gangguan tanah dapat diperkecil

 Bahaya gradient voltage lebih kecil karena arus

gangguan tanah kecil.

 Mengurangi kerusakan peralatan listrik akibat arus

gangguan yang melaluinya. 

Kerugian :

 Timbulnya rugi-rugi daya pada tahanan pentanahan

selama terjadinya gangguan fasa ke tanah.

 Karena arus gangguan ke tanah relatif kecil,

kepekaan rele pengaman menjadi berkurang dan lokasi gangguan tidak cepat diketahui.

(59)

Pentanahan Titik Netral Melalui

Kumparan Petersen



Sistem pentanahan dengan kumparan

Petersen adalah dimana titik netral

dihubungkan ke tanah melalui kumparan

Petersen (Petersen Coil ). Kumparan

Petersen ini mempunyai harga reaktansi

(XL) yang dapat diatur dengan

(60)

Pentanahan Titik Netral Melalui

Kumparan Petersen

TRAFO TENAGA

Sistem tegangan 70 kV Lamajan

Sistem tegangan 30 kV Plengan-Lamajan

RESISTOR

Kumparan Petersen

Contoh Pemasangan Pentanahan Titik Netral dengan Kumparan Petersen.

(61)

Pentanahan Titik Netral Melalui

Kumparan Petersen

Kumparan Petersen R S T

(62)

Keuntungan & Kerugian Pentanahan

Titik Netral Melalui Kumparan Petersen

- Keuntungan :

 Arus gangguan dapat dibuat kecil sehingga tidak berbahaya bagi mahluk

hidup.

 Kerusakan peralatan sistem dimana arus gangguan mengalir dapat

dihindari.

 Sistem dapat terus beroperasi meskipun terjadi gangguan fasa ke tanah.  Gejala busur api dapat dihilangkan.

 - Kerugian :

 Rele gangguan tanah (ground fault relay ) sukar dilaksanakan karena arus

gangguan tanah relatif kecil.

 Tidak dapat menghilangkan gangguan fasa ke tanah yang menetap

(permanen) pada sistem.

 Operasi kumparan Petersen harus selalu diawasi karena bila ada perubahan

(63)

Transformator Pentanahan



Bila pada suatu sistem tenaga listrik tidak

terdapat titik netral, sedangkan sistem itu harus

diketanahkan, maka sistem itu dapat ditanahkan

dengan menambahkan “Transformator

Pentanahan” (grounding transformer

).



Transformator pentanahan itu dapat terdiri dari

transformator Zig-zag atau transformator

bintang-segitiga (Y- Δ ). Trafo pentanahan yang

paling umum digunakan adalah transformator

zig-zag tanpa belitan sekunder.

(64)

Transformator Pentanahan

TRAFO PENTANAHAN Sistem tegangan 70 kV RESISTOR TRAFO DAYA

(65)

Penetapan Sistem

Pentanahan di Indonesia



Sistem 150 KV



Pentanahan netral sistem 150 KV beserta

pengamannya ditetapkan sebagai

berikut:

1.

Pentanahan netral untuk sistem ini adalah

pentanahan efektif (Pentanahan langsung).

2.

Pengaman sistem dilaksanakan dengan

(66)

Sistem 66 KV



Pentanahan netral sistem ini beserta

pengamannya ditetapkan sebagai

berikut:

1.

Pentanahan netral untuk sistem ini adalah

pentanahan dengan tahanan

2.

Pengamanan sistem dilaksanakan dengan

(67)

Sistem 275 KV PT Inalum dan

Sistem 500 KV



Walaupun belum diatur dalam SPLN,

tetapi pentanahan Sistem 275 KV PT

Inalum di Asahan dan Sistem 500 KV di

Pulau Jawa sudah dilakukan dengan

sistem pentanahan Solid Grounding

(pentanahan langsung).

(68)

Sistem 20 KV

 Pentanahan netral sistem 20 KV beserta pengamannya

ditetapkan sebagai berikut :

Pentanahan netral untuk sistem ini adalah pentanahan dengan tahanan.

Pengaman Sistem Dilaksanakan Sebagai Berikut :

a. Bagi saluran udara maupun saluran dalam

tanah dipakai pemutus dengan rele arus lebih untuk gangguan hubung singkat fasa ke fasa dan rele tanah untuk gangguan hubung

singkat fasa ke tanah. Pada gardu distribusi dipasang penunjuk gangguan.

b. Bagi saluran udara dipakai pula penutup cepat

atau lambat, sedang bagi saluran dalam tanah tidak dipakai penutup kembali.

(69)

Ketetapan SPLN 26:1980 mengenai besar

tahanan pentanahan sebagai berikut :

 Tahanan rendah 12 ohm dan arus gangguan tanah

maksimum 1000 ampere dipakai pada jaringan kabel tanah

 Tahanan rendah 40 ohm dan arus gangguan maksimum

300 ampere dipakai pada jaringan saluran udara dan campuran saluran udara dengan kabel tanah

 Tahanan tinggi 500 ohm dan arus gangguan maksimum

(70)

II. GROUNDING EQUIPMENT

(PENTANAHAN/PEMBUMIAN

PERALATAN)

 Pengertian Pentanahan Peralatan

 Pentanahan peralatan adalah pentanahan yang

menghubungkan body/ kerangka/ bagian dari peralatan listrik terhadap ground (tanah).

 Pentanahan ini pada kerja normal tidak dilalui arus.

TRAFO DAYA

Pentanahan Peralatan

(71)

Tujuan pentanahan peralatan adalah

sebagai berikut :

1.

Untuk mencegah terjadinya tegangan kejut

listrik yang berbahaya bagi manusia.

2.

Untuk memungkinkan timbulnya arus tertentu

baik besarnya maupun lamanya dalam

keadaan gangguan tanah tanpa

menimbulkan kebakaran atau ledakan pada

bangunan atau isinya.

3.

Untuk memperbaiki penampilan

(72)

Tahanan Pentanahan



Adalah besarnya tahanan pada

kontak/hubung antara masa (body)

dengan tanah.

Faktor-faktor yang mempengaruhi

besarnya pentanahan :

•

Tahanan jenis tanah

•

Panjang elektroda pentanahan

(73)

Harga pentanahan makin kecil makin baik.

Untuk perlindungan personil dan peralatan

perlu diusahakan tahanan pentanahan lebih

kecil dari 1 Ohm.

Untuk memahami mengapa tahanan pentanahan

harus rendah, dapat digunakan hukum Ohm yaitu:

dimana :

E = tegangan (volt)

I

= Arus (ampere)

R = Tahanan (ohm)

(74)

Badan motor Gangguan Motor Listrik 20 ohm 4 ohm

Sumber 415 volt, 240 volt terhadap tanah Bagian logam yang diketanahkan Tahanan ke tanah yang sebenarnya

(75)

Tabel Besar dan lama tegangan sentuh maksimum

TEGANGAN SENTUH VOLT (RMS) WAKTU PEMUTUSAN MAKSIMUM (DETIK)

<

50 ~

50 0,5

75

1

90 1,5

110 0,2

150 0,1

220 0,05

280 0,03

(76)

Agar persyaratan dalam tabel tersebut dapat dipenuhi. maka tahanan diberikan oleh:

RE2 < 50/(IA) ohm dimana :

In = Arus nominal dari alat pengaman lebur atau alat pengaman arus lebih (amper)

k = Bilangan yang besarnya tergantung dari karakteristik alat pengaman

= 2,5 ….. 5, Untuk pengaman lebur atau sikering = 1,25 …. 3,5, Untuk pengaman lainnya.

Biasanya Impedansi Trafo kecil terhadap RE1 atau RE2, maka arus hubung tanah. 3 2 1 saluran ph R RE RE E   Ir =

(77)

RE₁ E₃ _RE 2 I_f N B C A

Suatu peralatan listrik diperoteksi/diamankan dengan sikering 6A.

RE2 < ohm = 2,78 ohm (k diambil = 3) Misalnya diambil :

RE2 = 2,5 ohm RE1 = 2,0 ohm

Rsal = kecil dan diabaikan. Eph = 220 Volt

Maka, Ir = = 48,9 Amper Tegangan sentuh ;

ES = 48,9 x 2,5 = 122,25 Volt.

Jadi tegangan sentuh yang timbul 122,25 volt (lebih tinggi dari 50 volt).

Tetapi jika sikering yang dipakai memenuhi persyaratan standar, maka dengan arus 48,9 amper (8 xln) sikering tersebut akan putus dalam waktu 0,1 detik, jadi memenuhi persyaratan dalam tabel.

Sebagai aturan umum disebutkan bahwa seseorang tidak boleh menyentuh walau sekejapun peralatan dengan tegangan diatas 100 Volt.

Hubung tanah pada peralatan dalam suatu sistem yang

netralnya diketanahkan ZEKRING

(78)

Exposur Tegangan

(Voltage Exposure)



Jika ada kontak yang tidak disengaja antara

bagian-bagian

yang

dilalui

arus

dengan

kerangka metal dari peralatan, maka kerangka

metal itu menjadi bertegangan yang sama

dengan tegangan peralatan. Untuk mencegah

terjadinya tegangan kejut yang berbahaya

kerangka peralatan metal peralatan tersebut

harus

dihubungkan

ke

tanah

melalui

(79)

Pengaruh Tahanan Pentanahan yang

Besar Terhadap Sistem Tenaga Listrik

1. Makin besar tahanan pentanahan, tegangan

sentuh makin besar

2. Makin besar tahanan pentanahan pada tiang

transmisi, makin besar tegangan puncak tiang

3. Makin besar tahanan pentanahan pada tiang

tranmisi, makin banyak jumlah Isolator yang

harus dipasang (jumlah isolator makin panjang).

4. Tahanan pentanahan mempengaruhi

(80)

Pengaruh Tahanan Pentanahan Yang

Kecil Pada Sistem Tenaga Listrik

1.

Mengurangi tegangan pada puncak tiang

2.

Mengurangi tegangan pada kawat penghantar

3.

Mengurangi tegangan pada isolator

4.

Mengurangi gangguan sampai beberapa

gawang

5.

Mengurangi waktu berlangsungnya tegangan

(81)

Macam-Macam Elektroda Pentanahan



Pada dasarnya terdapat tiga macam elektroda

pentanahan yaitu :

 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.

Macam-macam penanaman elektroda pita

(82)



Elektroda Batang, berupa batang yang

ditanam tegak lurus dalam tanah

Cara penanaman Elektroda batang. Untuk membuat agar tahanan pentanahan cukup kecil elektroda batang tersebut ditanam lebih dalam atau menggunakan beberapa batang elektroda.

(83)



Elektroda pelat, berupa pelat yang

ditanam tegak lurus dalam tanah seperti

pada gambar

(84)

Metode/Cara Pentanahan

1.

Pentanahan dengan Driven Ground.

 Adalah pentanahan yang dilakukan dengan cara

menancapkan batang elektroda ke tanah.

Pentanahan dengan Driven Ground

S

(85)

2. Pentanahan Dengan Counter Poise

 Adalah pentanahan yang dilakukan dengan cara

menanam kawat elektroda sejajar atau radial, beberapa cm di bawah tanah (30 cm - 90 cm).

(86)

Radial Paralel

Pentanahan menara dengan counterpoise

 Pentanahan dengan counter poise biasanya digunakan apabila tahanan tanah terlalu tinggi dan tidak dapat di kurangi dengan cara pentanahan driven ground, biasanya karena tahanan jenis tanah terlalu tinggi.

(87)

3.

Pentanahan Dengan Mesh atau Jala

 Adalah cara pentanahan dengan jalan memasang

kawat elektroda membujur dan melintang di bawah tanah, yang satu sama lain dihubungkan di setiap tempat sehingga membentuk jala (Mesh).

 Sistem pentanahan Mesh biasanya dipasang di

gardu induk dengan tujuan untuk mendapatkan

harga tahanan tanah yang sangat kecil (kurang dari 1 ohm).

(88)

Tahanan Jenis Tanah

 Harga tahanan jenis tanah pada daerah kedalaman yang

terbatas tergantung dari beberapa faktor, yaitu :

 Jenis tanah = tanah liat, berpasir, berbatu, dll

 Lapisan tanah = berlapis-lapis dengan tahanan jenis

berlainan atau uniform.

 Kelembaban tanah  Temperatur.

 Harga tahanan jenis selalu bervariasi sesuai dengan

keadaan pada saat pengukuran. Makin tinggi suhu

makin tinggi tahanan jenisnya. Sebaliknya makin lembab tanah itu makin rendah tahanan jenisnya.

(89)

Tahanan Jenis Tanah

JENIS TANAH TAHANAN JENIS TANAH (OHM M)

TANAH RAWA 30

TANAH LIAT DAN TANAH LADANG 100

PASIR BASAH 200

KERIKIL BASAH 500

PASIR DAN KERIKIL KERING 1,000

(90)

Pengukuran Tahanan

Pentanahan



Untuk mengukur tahanan pentanahan

digunakan alat ukur megger tanah

(Earth Resistance Tester). Cara

penggunaan "Earth Resistance

Tester" akan dijelaskan lebih lanjut

pada materi yang lain

(91)

1. OK Lamp 2. Function Switch Buttons 3. Ohm Range Switch Buttons 4. Terminals 5. Scale Plate 6. Panel