4. ANALISA DATA 4.1 Analisa Lightning Arrester

(1)

Dari data- data yang diperoleh pada bab 3, akan dianalisa :

• Arus bocor lightning arrester 20 kV

• Nilai tahanan pembumian dari lightning arrester

• Perencanaan penambahan pembumian dengan menggunakan elektroda pipa pada lightning arrester 20 kV

4.1 Analisa Lightning Arrester

Lightning arrester yang di pakai pada keenam gardu trafo tiang merupakan lightning arrester 20 kV dengan dua merek berbeda. Dalam memilih lightning arrester yang sesuai untuk suatu keperluan tertentu, beberapa faktor harus diperhatikan, yaitu :

• Kebutuhan perlindungan : ini berhubungan dengan kekuatan isolasi dari alat yang harus dilindungi dan karakteristik impuls dari arrester

• MVA short circuit yang dinyatakan lewat persamaan S = kV x kA

• Standart BIL 20 kV yaitu 125 kV

• Initial Voltage lightning arrester yakni 80 % dari BIL atau sama dengan 100 kV

• Tegangan sistem : ialah tegangan maksimum yang mungkin timbul pada jepitan arrester.

• Arus hubung singkat sistem : ini hanya diperlukan pada arrester jenis ekspulsi.

• Jenis lightning arrester

• Faktor kondisi luar : apakah normal atau tidak normal (2000 meter atau lebih di atas permukaan laut), temperatur dan kelembaban yang tinggi serta pengotoran.

• Faktor ekonomi : merupakan perbandingan antara biaya pemeliharaan dan kerusakan bila tidak ada lightning arrester, atau bila dipasang lightning arrester yang lebih rendah mutunya.

.

(2)

4.1.1 Analisa Lightning Arrester “Vickers”

a) Spesifikasi :

Dapat dilihat pada bab 3

Gambar 4.1 Lightning Arrester “Vickers”

b) Cara kerja :

Lightning arrester dengan merek Vickers ini termasuk dalam lightning arrester jenis metal oxide arrester. Pada dasarnya metal oxide arrester ini mempunyai prinsip kerja yang sama dengan arrester jenis katup (valve arrester). Karena arrester MOA ini tidak memiliki tahanan sela seri, maka arrester ini sangat bergantung pada tahanan yang ada dalam arrester itu sendiri. Apabila terkena petir, tahanan arrester akan langsung turun sehingga menjadi konduktor dan mengalirkan petir ke bumi. Namun setelah petir lewat, tahanan kembali naik sehingga bersifat isolator.

Keunggulan dari MOA adalah memiliki reaksi yang cepat dalam membumikan petir . Hal ini disebabkan arrester ini tidak memiliki

(3)

sela seri. Sedangkan kekurangannya adalah akibat ketergantungannya dengan tahan yang ada di dalam isolator dan bekerja karena pengaruh termal, maka arrester ini harus betul betul memperhitungkan pengaruh termalnya .

Gambar 4.2 Cara Kerja Lightning Arrester “Vickers”

c) Pengunaan lightning arrester di saluran udara teganga n menengah Lightning arrester sangat dibutuhkan untuk perlindungan saluran udara tegangan menengah terhadap sambaran petir. Dengan adanya lightning arrester pada saluran udara ini, maka gelombang berjalan akibat sambaran petir dapat segera di bumikan sehingga tidak mengganggu jaringan.

Pemasangan lightning arrester pada saluran udara tegangan menengah dilakukan pada tiang pertama kabel outgoing gardu induk, tiang akhir dan pada tiap 10 tiang saluran (per jarak 500 meter).

d) Pengunaan lightning arrester di gardu trafo tiang

Lightning arrester “Vickers” ini juga digunakan di gardu trafo tiang.

Pada beberapa gardu trafo tiang yang diukur, seperti gardu trafo tiang di jalan Duku II Pondok Candra Surabaya ( TE 553) ditemukan adanya beberapa arus bocor seperti arus bocor lightning arrester, arus

(4)

bocor minyak trafo dan arus bocor lainnya. Nilai arus bocor dapat dilihat pada bab 3.

4.1.2 Analisa Lightning Arrester “Suzhou”

a) Spesifikasi :

Dapat dilihat pada bab 3

Gambar 4.3 Lightning Arrester “Suzhou”

e) Cara kerja :

Sama dengan lightning arrester “Vickers” , lightning arrester

“Suzhou” ini termasuk dalam lightning arrester jenis metal oxide arrester. Karena arrester MOA ini tidak memiliki tahanan sela seri, maka arrester ini sangat bergant ung pada tahanan yang ada dalam arrester itu sendiri. Apabila terkena petir, tahanan arrester akan langsung turun sehingga menjadi konduktor dan mengalirkan petir ke

(5)

bumi. Namun setelah petir lewat, tahanan kembali naik sehingga bersifat isolator.

Keunggulan dari MOA adalah memiliki reaksi yang cepat dalam membumikan petir . Hal ini disebabkan arrester ini tidak memiliki sela seri. Sedangkan kekurangannya adalah akibat ketergantungannya dengan tahan yang ada di dalam isolator dan bekerja karena pengaruh termal, maka arrester ini harus betul betul memperhitungkan pengaruh termalnya .

Gambar 4.4 Cara Kerja Lightning Arrester “Suzhou”

f) Pengunaan lightning arrester di saluran udara tegangan menengah Dengan adanya lightning arrester pada saluran udara, gelombang berjalan akibat sambaran petir dapat segera di bumikan sehingga tidak mengganggu jaringan. Dalam kondisi normal. Celah seri tidak melewatkan arus dan berfungsi sebagai isolator.

Pemasangan lightning arrester pada saluran udara tegangan menengah dilakukan pada tiang pertama kabel outgoing gardu induk, tiang akhir dan pada tiap 10 tiang saluran (per jarak 500 meter).

(6)

g) Pengunaan lightning arrester di gardu trafo tiang

Lightning arrester “Suzhou” ini juga digunakan di gardu trafo tiang.

Pada gardu trafo tiang di jalan Tenggilis Kauman Surabaya (TE 2422), ditemukan adanya beberapa arus bocor seperti arus bocor lightning arrester, arus bocor minyak trafo dan arus bocor lainnya. Kebocoran arus tersebut diukur dalam kondisi tidak terkena sambaran petir. Nilai arus bocor dapat dilihat pada bab 3.

4.1.3 Analisa Arus Bocor di Gardu Trafo Tiang

Pengecekan arus bocor lightning arrester memiliki maksud untuk mengetahui apakah lightning arrester mengalami kerusakan atau tidak. Berikut akan dibahas mengenai arus bocor pada enam gardu trafo tiang yang diukur.

SUTM 20 KV

Lightning Arrester 20 KV Fuse Cut Out

I₁ I₂

I₃

I₅

I7 s

N

Gambar 4.5 Pengecekan Arus Bocor Lightning Arrester 20 kV

(7)

Keterangan gambar :

• I1 = Arus bocor lightning arrester

• I2 = Arus bocor bodi trafo

• I3 = Arus bocor bodi trafo dan lightning arrester

• I5 = Arus bocor bodi panel TR

• I7 = Arus ground lightning arrester

Arus bocor yang terukur bila melebihi 2 mili ampere menunjukan adanya kerusakan lightning arrester. Arus bocor lightning arrester dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti kandungan air yang tinggi merupakan sebuah contoh kekurangan yang terjadi pada saat pembuatan, cara membawa yang kasar sebelum dan pada saat pemasangan dapat menyebabkan kerusakan pada komponen- komponen di dalam. Pengujian lightning arrester secara teratur akan sangat membantu untuk mengatasi kerusakan yang terjadi sehingga arus bocor lightning arrester yang besar dan membahayakan dapat di cegah.

Ketentuan arus bocor lightning arrester adalah I1 = 2 mA, namun dalam pengecekan tidak langsung diukur I1. Yang terlebih dahulu diukur adalah I7, dan ketentuan I1= 2 mA diberlakukan pada I7. Hal ini selain mempermudah pengukuran, juga meningkatkan standart keamanan terhadap arus bocor lightning arrester. Jadi persamaan matematisnya adalah sebagai berikut :

I₇ = 2 mA (4.1) Karena

I7 = I1 + I2 + I5 (4.2) Maka,

I7 = I1 + I2 + I5 (4.3)

2 mA = I1 + I2 + I5 (4.4)

dari persamaan 4.1 dapat dilihat bahwa jika I7 = 2 mA, berarti lightning arrester masih baik sehingga tidak perlu diadakan perbaikan atau penggantian. Namun bila I7 > 2 mA belum berarti lightning arrester yang mengalami kerusakan, tetapi

(8)

perlu dilakukan pengecekan terhadap nilai I1, I2 dan I5. Jika terbukti nilai I1 > 2 mA maka lightning arrester mengalami kerusakan sehingga perlu dilakukan perbaikan maupun penggantian. Berikut disajikan nilai arus sesuai parameter diatas beserta kondisi lightning arrester pada enam gardu trafo tiang yang diukur

Tabel 4.1 Nilai I₁, I₂, I₅, I₇ dan Kondisi Lightning Arrester

No No Gardu i1 i2 i5 i7 Rusak Tidak

mA mA mA mA

1 TE 553 20 7 32 5 v

2 TE 801 10 1,5 0,5 12 v

3 TE 2422 15 9 27 3 v

4 TE 303 0,8 1 0,2 2 v

5 TE 895 0,6 0,4 0,5 1,5 v

6 TE 611 0,5 0,6 0,8 1,9 v

4.2 Nilai Tahanan Pembumian.

Salah satu faktor dalam setiap usaha pengamanan dan perlindungan rangkaian listrik adalah pembumian. Agar sistem pembumian dapat bekerja efektif, harus memenuhi beberapa persyaratan sebagai berikut :

• Memiliki harga tahanan pembumian yang rendah

• Menggunakan bahan tahan korosi terhadap berbagai kondisi kimiawi tanah

• Menggunakan sistem mekanik yang kuat namun mudah di terapkan

Tahanan tanah merupakan faktor kunci yang menentukan nilai tahanan pembumian dari suatu elektroda pembumian dan pada kedalaman berapa elektroda harus di tanam agar diperoleh tahanan pembumian yang rendah.

Tahanan tanah sangat bervariasi di berbagai tempat dan berubah menurut iklim.

Tahanan tanah ini terutama ditentukan oleh kandungan elektrolit di dalamnya, kandungan air dan mineral serta garam – garam. Tanah kering mempunyai tahanan tinggi, tetapi tanah basah dapat juga mempunyai tahanan tinggi apabila tidak mengandung garam – garam yang dapat larut. Karena tahanan pembumian

(9)

berkaitan langsung dengan kandungan air dan suhu, maka dapat saja diasumsikan bahwa tahanan pembumian suatu sistem dalam hal ini tahanan pembumian lightning arrester, akan berubah sesuai perubahan iklim setiap tahunnya. Karena kandungan air dan suhu lebih stabil pada kedalaman yang lebih besar, maka agar dapat bekerja efektif sepanjang waktu, sistem pembumian dapat dikonstruksi dengan elektroda pembumian yang di tanam cukup dalam di bawah permukaan tanah. Hasil terbaik akan diperoleh apabila kedalaman elektroda mencapai tingkat kandungan air tanah yang tetap (soil water).

Dengan nilai tahanan pembumian yang kecil, memudahkan pengamanan jaringan saat terjadi sambaran petir. Petir yang menyambar akan menuju bumi dengan mudah tanpa terjadi arus balik ke jaringan yang dapat merusak lightning arrester itu sendiri maupun elemen – elemen lain dalam jaringan.

Di tempat tertentu di mana tahanan pembumian yang diperoleh masih tinggi, dapat dilakukan penanaman elektroda lebih dari satu (jamak) dengan hubungan paralel. Dengan syarat jarak antar elektroda tidak boleh kurang dari 2 kali panjang elektroda. Penentuan jarak ini dimaksudkan untuk menghindari perputaran arus disekitar daerah pembumian seperti yang terjadi di beberapa gardu trafo tiang yang telah diukur.

4.2.1 Analisa Pembumian di Setiap Gardu Trafo Tiang

Sesuai Standar Nasional Indonesia 04-0225-2000 pasal 3.18.3.2, nilai tahanan pembumian dari suatu elektroda pembumian yang aman adalah maksimal 5 ohm dan jarak antar elektroda pembumian minimal 2 kali panjang elektroda juga di atur dalam Standar Nasional Indonesia 04-0225-2000 pasal 3.19.1.4.

Mengacu pada ketentuan tersebut, berikut akan dianalisa mengenai pembumian di keenam gardu trafo tiang.

1. Gardu Trafo Tiang jalan Duku II Pondok Candra Surabaya (TE553)

Nilai pembumian lightning arrester pada gardu trafo tiang ini tidak memenuhi ketentuan. Dengan nilai pembumian yang besar ini akan sangat sulit

membumikan petir dan dalam kondisi biasa (tidak terjadi petir) akan terjadi arus balik menuju panel TR.

(10)

SUTM 20 KV

I

1

I

2

I

3

I

4a

I

5

I

₆

I

7

2 meter

I

4b

Ground Rood 2,75 m

Bumi

Rpembumian = 10 ohm s

N

Gambar 4.6 Pembumian Lightning Arrester di Gardu Trafo Tiang jalan Duku II Pondok Candra, Surabaya

Keterangan gambar:

• Tahanan Pembumian lightning arrester = 10 ohm

• Jarak antara elektroda pembumian lightning arrester dengan elektroda pembumian netral trafo = 2 meter

• Jenis elektroda pembumian = ground rood 2,75 meter

(11)

• I1 = Arus bocor lightning arrester = 20 mA

• I2 = Arus bocor bodi trafo = 7 mA

• I3 = Arus bocor bodi trafo dan lightning arrester = 27 mA

• I4a = Arus bocor netral trafo = 10 mA

• I4b = Arus bocor netral trafo = 5,6 mA

• I5 = Arus bocor bodi panel TR = 32 mA

• I6 = Arus ground trafo = 15,6 mA

• I7 = Arus ground lightning arrester = 5 mA

Persamaan dari berbagai arus bocornya adalah sebagai berikut:

• I3 = I₁ + I₂ (4.5) = 20 mA + 7 mA

= 27 mA

• I5 = I₃ + I₇ (4.6) = 27 mA + 5 mA

= 32 mA

• I6 = I4a + I4b (4.7) = 10 mA + 5,6 mA

= 15,6 mA

Persamaan 4.6 merupakan persamaan yang menunjukan hal yang tidak boleh terjadi pada gardu trafo tiang, dimana arus panel bukannya mengarah pada elektroda pembumian melainkan malah menuju panel. Seharusnya pada kondisi yang baik persamaan tersebut adalah

• I7 = I3 + I5 (4.8)

Dari gambar 4.6 juga terlihat arus yang berputar di antara elektroda pembumian netral trafo dengan elektroda pembumian lightning arrester.

(12)

Perputaran arus terjadi karena jarak antara elektroda pembumian lightning arrester dengan elektroda pembumian netral trafo kurang dari 2 kali panjang elektrodanya.

2. Gardu Trafo Tiang jalan Wiguna II Gunung Anyar Surabaya (TE 801)

SUTM 20 KV

I₁ I₂

I3

I_4a

I5

I₆

I₇

6 meter

I4b

Ground Pipe 5,5 m

Bumi

N

Gambar 4.7 Pembumian Lightning Arrester di GTT jalan Wiguna II Gunung Anyar,Surabaya

Keterangan gambar:

• Jenis elektroda pembumian = ground pipe 5,5 meter

(13)

• I2 = Arus bocor bodi trafo = 1,5 mA

• I3 = Arus bocor bodi trafo dan lightning arrester = 11,5 mA

• I4b = Arus bocor netral trafo = 5 mA

• I5 = Arus bocor bodi panel TR = 0,5 mA

• I6 = Arus ground trafo = 14 mA

Nilai pembumian lightning arrester pada gardu trafo tiang ini sudah sesuai ketentuan. Persamaan dari aliran berbagai arus bocornya adalah sebagai berikut :

• I3 = I1 + I2 (4.9) = 10 mA + 1,5 mA

= 11,5 mA

• I7 = I3 + I5 (4.10) = 11,5 mA + 0,5 mA

= 12 mA

• I6 = I4a + I4b (4.11) = 9 mA + 5 mA

= 14 mA

Jarak antara elektroda pembumian lightning arrester dengan elektroda pembumian netral trafo sudah memenuhi ketentuan sehingga tidak terjadi perputaran arus di antara daerah pembumian netral trafo dengan daerah pembumian lightning arrester.

3. Gardu Trafo Tiang Jalan Tenggilis Kauman Surabaya (TE 2422)

Nilai pembumian lightning arrester pada gardu trafo tiang ini tidak memenuhi ketentuan. Dengan nilai pembumian yang besar ini akan sangat sulit

(14)

membumikan petir dan dalam kondisi biasa (tidak terjadi petir) akan terjadi arus balik menuju panel TR

SUTM 20 KV

I

₁

I

2

I

₃

I

_4a

I

5

I

6

I

₇

2 meter

I

4b

Ground Rood 2,75 m

Bumi

N

Gambar 4.8 Pembumian Lightning Arrester di Gardu Trafo Tiang jalan Tenggilis Kauman Surabaya.

Keterangan gambar:

(15)

• Jenis elektroda pembumian = ground rood 2,75 meter

Persamaan dari berbagai arus bocornya adalah sebagai berikut:

• I3 = I1 + I2 (4.12) = 15 mA + 9 mA

= 24 mA

• I5 = I3 + I7 (4.13) = 24 mA + 3 mA

= 27 mA

• I6 = I4a + I4b (4.14) = 9 mA + 3 mA

= 12 mA

Persamaan 4.13 merupakan persamaan yang menunjukan hal yang tidak boleh terjadi pada gardu trafo tiang, dimana arus panel bukannya mengarah pada elektroda pembumian melainkan malah menuju panel. Seharusnya pada kondisi yang baik, persamaan tersebut adalah :

• I7 = I3 + I5 (4.15)

(16)

Dari gambar 4.8 juga terlihat arus yang berputar di antara daerah pembumian netral trafo dengan daerah pembumian lightning arrester. Perputaran arus terjadi karena jarak antara elektroda pembumian lightning arrester dengan elektroda pembumian netral trafo kurang dari 2 kali panjang elektrodanya.

4. Gardu Trafo Tiang Jalan Rajawali Rewin Surabaya (TE 303)

SUTM 20 KV

I1

I2

I3

I4a

I₅

I6

I₇

7 meter

I_4b

Bumi

N

Gambar 4.9 Pembumian Lightning Arrester di Gardu Trafo Tiang jalan Rajawali- Rewin Surabaya

Keterangan gambar:

(17)

• I1 = Arus bocor lightning arrester = 0,8 mA

Nilai pembumian lightning arrester pada gardu trafo tiang ini sudah sesuai ketentuan. Persamaan dari aliran berbagai arus bocornya adalah sebagai berikut :

• I3 = I1 + I2 (4.16) = 0,8 mA + 1 mA

= 1,8 mA

• I7 = I3 + I5 (4.17) = 1,8 mA + 0,2 mA

= 2 mA

• I6 = I4a + I4b (4.18) = 7 mA + 5 mA

= 12 mA

(18)

5. Gardu Trafo Tiang Jalan KH Satari Surabaya (TE 895).

SUTM 20 KV

I1

I₂

I₃ I_4a

I5

I₆

I₇

6 meter

I4b

Bumi

N

Gambar 4.10 Pembumian Lightning Arrester di Gardu Trafo Tiang jalan KH.

Satari Surabaya.

Keterangan gambar:

(19)

• I7 = Arus ground lightning arrester = 1,5 mA

Nilai pembumian lightning arrester pada gardu trafo tiang ini sudah dibawah 5 ohm (sesuai ketentuan). Persamaan dari aliran berbagai arus bocornya adalah sebagai berikut :

• I3 = I1 + I2 (4.19) = 0,6 mA + 0,4 mA

= 1 mA

• I7 = I3 + I5 (4.20) = 1 mA + 0,5 mA

= 1,5 mA

• I6 = I4a + I4b (4.21) = 8 mA + 5 mA

= 13 mA

(20)

6. Gardu Trafo Tiang Jalan Ikan Arwana-Pondok Candra Surabaya (TE 611)

SUTM 20 KV

I1

I2

I3

I4a

I₅

I6

I₇

5,5 meter

I_4b

Bumi

N

Gambar 4.11 Pembumian Lightning Arrester di Gardu Trafo Tiang jalan Ikan Arwana Pondok Candra Surabaya.

Keterangan gambar:

• Jarak antara elektroda pembumian lightning arrester dengan elektroda pembumian netral trafo = 5,5 meter

(21)

Nilai pembumian lightning arrester pada gardu trafo tiang ini sudah dibawah 5 ohm (sesuai ketentuan). Persamaan dari aliran berbagai arus bocornya adalah sebagai berikut :

• I3 = I1 + I2 (4.22) = 0,5 mA + 0,6 mA

= 1,1 mA

• I7 = I3 + I5 (4.23) = 1,1 mA + 0,8 mA

= 1,9 mA

• I6 = I4a + I4b (4.24) = 10 mA + 7 mA

= 17 mA

4.3 Perencanaan Penambahan Pembumian dengan Menggunakan Elektroda Pipa Pada Lightning Arrester 20 kV

Dari analisa nilai pembumian pada enam gardu trafo tiang, ada 2 buah gardu trafo tiang yang kondisi pembumiannya tidak sesuai ketentuan dimana nilai tahanan pembumian lightning arresternya lebih besar dari 5 ohm serta jarak antara elektroda pembumian lightning arrester dengan elektroda pembumian

(22)

netral trafo adalah kurang dari 2 kali panjang elektrodanya. (panjang elektroda = 2,75 m). Lokasi gardu trafo tiang tersebut yaitu :

1. Gardu Trafo Tiang Jalan Duku II Pondok Candra (TE 553) Surabaya 2. Gardu Trafo Tiang Jalan Tenggilis Kauman (TE 2422) Surabaya

Dengan keadaan denikian, perlu diadakan penambahan pembumian pada lightning arrester 20 kV. Berikut gambar perencanaan elektroda pembumiannya :

Tampak depan Tampak samping

5 cm

550 cm

1 2

3

6 4

5 550 cm

5 cm

5 cm 5 cm

Kabel skoon 50 mm2 kawat tembaga 50 mm2

ikatan kawat tembaga (disolder)

lubang

pipa air 1 1/2"

- kabel skoon 50 mm2 - mur baut pengikat 3/8"

Gambar 4.12 Rencana Elektroda Pembumian

(23)

Penjelasan gambar adalah sebagai berikut : 1. Kabel skoon (cooper tube)

Kabel skoon atau cooper tube digunakan sebagai tempat sambungan penghantar dari lightning arrester dengan elektroda. Cooper tube yang dipakai berukuran 50 mm².

2. Kawat tembaga 50 mm²

Kawat tembaga (BC draad) dipakai sebagai penghantar petir dari lightning arrester menuju bumi. Dalam memilih penghantar, selain daya hantar listrik perlu juga me mperhatikan ketahanannya terhadap korosi, kekuatan gerak mekanis.

3. Ikatan kawat tembaga

Ikatan kawat tembaga dipakai sebagai penguat / pengikat kawat tembaga yang berhubungan dengan skoon kabel bagian atas. Ikatan ini diperkuat dengan cara di solder denga n timah.

4. Lubang

Lubang pada pipa air dibuat sebagai jalan masuk konduktor kawat tembaga ke dalam rongga pipa. Besarnya disesuaikan dengan ukuran kawat tembaga yang dipakai.

5. Pipa air

Pipa air berukuran 1¹/2 ” memiliki diameter = 48,5 milimeter atau 0,0485 meter dan panjang 5,5 meter dipakai sebagai elektroda pembumian.

Bagian bawah pipa di runcingkan agar mudah dalam penanaman ke dalam bumi.

6. Kabel skoon beserta mur-baut

Kabel skoon 50 mm2 beserta mur dan baut digunakan sebagai pengikat akhir kawat tembaga sehingga kawat tembaga dapat bersentuhan dengan elektroda dan bumi, dengan demikian petir akan tersalur ke bumi. Mur

(24)

baut yang digunakan adalah mur baut baja sehingga dapat terbebas dari pengaruh korosi.

Gambar 4.13 Elektroda Pipa

Penggunaan elektroda pipa sebagai elektroda pembumian lightning arrester 20 kV lebih baik bila dibanding elektroda ground rood, sebab elektroda pipa memiliki rongga. Dengan adanya rongga tersebut, memungkinkan air untuk masuk sehingga membantu memperkecil nilai tahanan pembumiannya.

Elektroda pipa dimasukan tegak lurus ke dalam tanah dan panjangnya disesuaikan dengan tahanan pembumian yang diperlukan. Tahanan pembumian dari elektroda tergantung pada jenis dan keadaan tanah serta pada ukuran dan susunan elektroda. Tahanan pembumiannya sebagian besar tergantung pada

(25)

panjangnya dan sedikit bergantung pada ukuran penampangnya. Jika beberapa elektroda diperlukan untuk memperoleh tahanan pembumian yang rendah, jarak antara elektroda tersebut minimum harus dua kali panjangnya.

Proses pembuatan elektroda pembumian adalah sebagai berikut :

1. Memotong pipa air sepanjang 5,5 meter dengan bagian dasarnya dipotong meruncing.

2. Membuat dua lubang pada dinding pipa seluas 50 mm² sebagai tempat memasukan kawat tembaga bagian atas pipa dan tempat memasukan baut- mur sebagai pengikat kawat tembaga di bagian bawah pipa.

3. Memasukan kawat tembaga 50 mm² kedalam pipa air

4. Memasang kabel skoon (cooper tube) pada kedua ujung kawat tembaga.

5. Mengencangkan kabel skoon dengan memberi baut dan mur pada bagian bawah pipa air

6. Kawat tembaga yang berada dibagian luar pipa disolder dengan timah Foto proses pembuatan elektroda dapat dilhat pada lampiran 23.

4.3.1 Hasil Nilai Tahanan Pembumian dengan Penambahan Elektroda Pipa Sepanjang 5,5 me ter¹

Sesuai tabel 2.2 , tabel resistans pembumian pada resistans jenis ρ1 = 100 ohm meter dapat diuraikan sebagai berikut :

Tabel 4.2 Resistans Pembumian pada Resistans Jenis _ρ1 = 100 ohm meter²

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Jenis

Batang atau

Pipa

elektroda

Panjang (m)

1 1,5 2 2,5 2,75 3 4,5 5 5,5 6

Resistans

Pembumi- 70 55 40 35 32,5 30 25 20 17,5 15

an (O)

1 Standar Nasional Indonesia 04-0225-2000. Jakarta: BSN, 2000,p.81,82,83

2 Ibid,p.81

(26)

Sesuai persamaan 2.26, untuk resistans jenis yang lain (?), maka besar resistans pembumian adalah

Rpembumian = 100

ρ x Rtabel (4.25)

dimana

Rpembumian = nilai tahanan pembumian satu elektroda pipa pada ρ tertentu (ohm)

ρ = tahanan jenis tanah (ohm meter)

Rtabel = nilai tahanan pembumian satu elektroda pipa dengan panjang 5,5

meter padaρ 100 ohm meter = 17,5 ohm

Dari table 4.2 diketahui bahwa nilai tahanan pembumian lightning arrester 20 kV pada ρ= 100 ohm meter dengan menggunakan elektroda pipa sepanjang 5,5 meter adalah 17,5 ohm.

Setelah mengetahui nilai tahanan pembumian dari elektroda pipa (tunggal) maka dapat dihitung nilai tahanan pembumian di gardu trafo tiang yang mengalami masalah pada nilai pembumiannya serta berapa banyak elektroda pipa yang perlu ditambahkan .

1. Gardu Trafo Tiang jalan Duku II Pondok Candra Surabaya (TE 553).

Sesuai persamaan 4.25, maka nilai tahana n pembumian lightning arrester dapat dihitung sebagai berikut:

Dari data yang diperoleh, nilai ρ = 31 ohm meter, sehingga:

Rpembumian = 100

31 x 17,5 ohm (4.26)

Rpembumian = 0,31 x 17,5 ohm (4.27) = 5,425 ohm

Nilai tahanan pembumian yang diperoleh dari satu elektroda pipa pada gardu trafo tiang ini masih melebihi 5 ohm, sehingga perlu diadakan penanaman

(27)

elektroda pipa jamak dengan hubungan paralel satu dengan lainnya. Maksud dari dihubungkan paralel adalah untuk memperkecil tahanan pembumiannya.

Banyaknya elektroda yang harus ditanam dapat diberikan lewat persamaan berikut:

Rp Rpembumian

x ≤ 1 (4.28)

dimana :

Rp = Nilai tahanan pembumian yang diinginkan ( = 5 ohm) Rpembumian = nilai tahanan pembumian satu elektroda pipa pada ρ tertentu

= 5,425 ohm

x = banyaknya elektroda pipa yang harus ditanam

5 1 425 ,

5 x ≤

(4.29)

5x = 5,425 (4.30)

5 425 ,

≥5

x (4.31)

x = 1,085 (4.32)

x = 2 buah elektroda pipa

Dengan 2 buah penanaman elektroda pipa secara paralel, nilai tahanan pembumian lightning arresternya menjadi :

425 , 5

1 425 , 5

1

1 = +

Rpembumian (4.33)

(28)

425 , 5

2

1 =

Rpembumian

ohm (4.34)

2 425 ,

= 5

Rpembumian ohm (4.35)

Rpembumian =2,7125 ohm

Jadi untuk mencapai nilai pembumian lightning arrester (Rpembumian) sebesar 2,7125 ohm (sesuai Standar Nasional Indonesia 04-0225-2000 pasal 3.18.3.2) pada gardu trafo tiang ini, diperlukan 2 buah elektroda pipa. Dengan jarak antar kedua elektrodanya adalah minimal 2 kali panjangnya yakni 11 meter (sesuai Standar Nasional Indonesia 04-0225-2000 pasal 3.19.1.4).

Selain itu , jarak antara elektroda pembumian lightning arrester dengan elektroda pembumian netral trafo juga harus diperbaiki menjadi :

a = 2 x panjang elektroda pembumian netral trafo (4.36) dimana :

a = jarak antar elektroda pembumian lightning arrester dengan elektroda pembumian netral trafo

panjang elektroda pembumian netral trafo = 2,75 meter

sehingga,

a = 2 x 2,75 m (4.37) = 5,5 meter

Dari keseluruhan perbaikan pada pembumian lightning arrester 20 kV di GTT jalan Duku II Pondok Candra ini di dapat hasil sebagai berikut :

(29)

SUTM 20 KV

I₁ I2

I3

I4a

I₅ I₆

I7

5,5 meter

I_4b

Bumi Rpembumian = 2,7 ohm

11 meter

Ground Pipe 5,5 m s

N

Gambar 4.14 Hasil Perbaikan Pembumian pada Lightning Arrester 20 kV di Gardu Trafo Tiang Jalan Duku II Pondok Candra Surabaya

Keterangan gambar :

• Tahanan Pembumian lightning arrester = 2,7 ohm

(30)

• I4b = Arus bocor netral trafo = 5,6 mA

• I6 = Arus ground trafo = 15,6 mA

2. Gardu Trafo Tiang Jalan Tenggilis Kauman Surabaya (TE 2422 ).

Sesuai persamaan 4.25, maka nilai tahanan pembumian lightning arrester dapat dihitung sebagai berikut:

Dari data yang diperoleh, nilai ρ = 46 ohm meter, sehingga:

Rpembumian = 100

46 x 17,5 ohm (4.38) Rpembumian = 0,46 x 17,5 ohm (4.39) = 8,05 ohm

nilai tahanan pembumian yang diperoleh dari satu elektroda pipa pada gardu trafo tiang ini masih melebihi 5 ohm, sehingga perlu diadakan penanaman elektroda pipa jamak dengan hubungan paralel satu dengan lainnya. Maksud dari dihubungkan paralel adalah untuk memperkecil tahanan pembumiannya.

Banyaknya elektroda yang harus ditanam dapat diberikan lewat persamaan berikut:

Rp Rpembumian

x ≤ 1 (4.40)

dimana :

Rp = Nilai tahanan pembumian yang diinginkan ( = 5 ohm) Rpembumian = nilai tahanan pembumian satu elektroda pipa pada _ρtertentu = 8,05 ohm

x = banyaknya elektroda pipa yang harus ditanam

(31)

5 1 05 , 8x ≤

(4.41)

5x = 8,05 (4.42)

5 05 ,

≥8

x (4.43)

x = 1,61 (4.44)

x = 2 buah elektroda pipa

Dengan 2 buah penanaman elektroda pipa secara paralel, nilai tahanan pembumian lightning arresternya menjadi :

05 , 8

1 05 , 8

1

1 = +

Rpembumian (4.45)

05 , 8

2

1 =

Rpembumian

ohm (4.46)

2 05 ,

= 8

Rpembumian ohm (4.47)

Rpembumian =4,025 ohm

Jadi untuk mencapai nilai pembumian lightning arrester sebesar 4,025 ohm (sesuai Standar Nasional Indonesia 04-0225-2000 pasal 3.18.3.2) pada gardu trafo tiang ini, diperlukan 2 buah elektroda pipa. Dengan jarak antar kedua elektrodanya adalah minimal 2 kali panjangnya yakni 11 meter (sesuai Standar Nasional Indonesia 04-0225-2000 pasal 3.19.1.4).

Selain itu , jarak antara elektroda pembumian lightning arrester dengan elektroda pembumian netral trafo juga harus diperbaiki menjadi :

(32)

a = 2 x panjang elektroda pembumian netral trafo (4.48)

dimana :

a = jarak antar elektroda pembumian lightning arrester dengan elektroda pembumian netral trafo

panjang elektroda pembumian netral trafo = 2,75 meter

sehingga,

a = 2 x 2,75 m (4.49) = 5,5 meter

Dari keseluruhan perbaikan pada pembumian lightning arrester 20 kV di GTT jalan Tenggilis Kauman ini di dapat hasil sebagai berikut :

(33)

SUTM 20 KV

I₁ I₂

I₃ I_4a

I₅ I6

I7

5,5 meter

I_4b

Bumi Rpembumian = 4 ohm

11 meter

N

s

Gambar 4.15 Hasil Perbaikan Pembumian pada Lightning Arrester 20 kV di Gardu Trafo Tiang Jalan Tenggilis Kauman Surabaya