METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Waktu
Pembuatan aplikasi ini akan dilaksanakan selama 3 bulan, mulai dari bulan Maret 2014 sampai dengan Mei 2014 sesuai dengan perencanaan waktu yang terdapat pada jadwal penelitian.
Tempat
Penelitian ini dilakukan pada Gardu Induk Pinrang.
B. Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini, antara lain:
1. Survey lapangan dan melakukan peninjauan langsung di lokasi Gardu Induk Pinrang, untuk mendapatkan nilai tahanan jenis tanah.
2. Melakukan dialog dan meminta pandangan ataupun informasi yang berhubungan dengan tugas akhir ini kepada orang-orang yang berkepentingan.
3. Kepustakaan (Library Research), yaitu penulis membaca sejumlah buku yang ada hubungannya dengan sistem pentanahan, terutama yang sering diterapkan pada Gardu Induk.
C. Flowchart Penelitian
Mulai
Survey Lokasi
Pengambilan Data
Pengukuran
Pengukuran
Analisis & Perhitungan
Evaluasi
Selesai
BAB IV
HASIL STUDI EVALUASI SISTEM PENTANAHAN GARDU INDUK PINRANG
A. Umum
Sebagaimana telah diuraikan pada Bab sebelumnya, bahwa masalah pentanahan sangatlah penting dalam bidang kelistrikan, terutama pentanahan badan peralatan yang berada didalam Gardu Induk agar tidak mengalami kerusakan yang disebabkan oleh timbulnya beban lebih, arus hubung singkat maupun akibat gangguan petir.
Sistem pentanahan Gardu Induk Pinrang, menggunakan sistim grid.Penggunaan sistem grid untuk daerah pentanahan Gardu Induk yang cukup luas sangat cocok, karena tidak memerlukan penanaman yang lebih dalam, biayanya murah serta relatif cocok untuk semua jenis tanah.Namun yang perlu diperhatikan bahwa arus gangguan tanah yang mengalir ditempat gangguan maupun ditempat pentanahan Gardu Induk dapat menimbulkan perbedaan tegangan pada permukaan tanah dan dapat mengakibatkan terjadinya tegangan sentuh serta tegangan langkah yang melampaui batas-batas yang ditentukan.Untuk mengatasi gangguan perbedaan tegangan pada gardu induk, maka tahanan pentanahannya diusahakan sekecil mungkin.
B. Gardu Induk Pinrang
1. Pengukuran Tahanan Jenis Tanah
Untuk melakukan pengukuran tahanan jenis tanah ada beberapa hal yang hams diperhatikan yaitu:
a. Keadaan tanah:
- Kering
- Coklatkemerahan b. Temperatur
Temperatur di sekitamya adalah ± 30°
Pengukuran tahanan jenis tanah seperti pada Gambar 3.1 dengan jarak masing-masing elektroda (a) = 15 meter, maka didapat hasil sebagai berikut :
V = 5,3 volt I = 9,9 Ampere Dimana :
R = =
R = 0,53
Jadi besar tahanan jenis tanah secara pengukuran dengan menggunakan persamaan 2. 10, maka didapat basil sebagai berikut :
ρ = 2 aR
= 2x3,14x15x0,53
= 50 -m
Karena pada umumnya di sekitar gardu induk ditaburi batu-batuan maka tahanan jenis tanahnya besar. Pada tabel 2.1 ditentukan spesifik tahanan jenis dan untuk tanah garapan yaitu : 100 ohm-meter. Jadi hasil pengukuran tahanan jenis tanah diatas, sudah memenuhi persyaratan sesuai dengan jenis tanah yang telah ditentukan.
2. Arus Hubung Singkat ke Tanah
Besarnya arus yang mengalir ke tanah tergantung dari kapasitas sistem tenaga listrik. Untuk menentukan besar arus gangguan ini, maka dapat digunakan persamaan biasa, tentu saja dengan memperhitungkan besar arus gangguan maksimum yang mungkin terjadi oleh adanya pengembangan sistem tenaga listrik di masa yang akan datang.
Untuk menentukan besar arus yang mengalir ke tanah pada gardu induk Pinrang adalah dengan menggunakan persamaan sebagai berikut.
Ikorsletmaks= Ikef√ Dimana diketahui :
Ikorslet maks = arus hubung singkat maksimum Ikef =8500 ampere
Sehingga besar arus hubung singkatnya adalah : Ikorslet maks = Ikef√
Ikorslet maks = 8500.√
Ikorslet maks = 12020 Ampere
= 12020 A dibulatkan 12 KA
Untuk perhitungan selanjutnya digunakan 12 KA dengan waktu pemutusan arus gangguan 1 detik.Pengambilan waktu 1 detik diatas dianggap sudah memenuhi persyaratan dan cukup realistis.
3. Penentuan Luas Penampang Konduktor Pentanahan
Sehubungan dengan besarnya arus maksimum yang mungkin jalur pada elektroda pentanahan serta batas temperature yang diizinkan untuk menentukan konduktor yang akan digunakan, maka besar arus yang dipakai adalah arus hubung smgkat pada saat pengembangan sistim yang akan dating. Karena sistim penyambungan konduktor untuk membentuk grid dapat dilakukan dengan sambungan las atau dengan sambungan baut, dengan pertimbangan kekuatan mekanis pada saat dilalui arus gangguan, maka dalam pembuatannya dilakukan dengan sistim penyambungan dengan baut.
Untuk menentukan luas penampang konduktor pentanahan maka dapat dihitung dengan persamaan 3.1 sebagai berikut :
A = I
√
( )=I
√
()
=12000
√
( )= 12000 x 3,6
= 43200 Circular Mills
= 43200 x 0,0005065 mm2
= 22 mm2 Dimana:
I = Arus gangguan tanah (Ampere)
A = Luas penampang konduktor (circular mils) 1 circular mils = 0,0005065 mm2
S = Waktu kesalahan (detik)
Tm = Suhu maksimum konduktor yang diizinkan (°C) - suhu pengelasan Tm = 450°
- untukbautTa = 250°
Ta =Suhu rata-rata dalam tanah sekitar penanaman elektroda pentanahan (35°)
4. Bentuk Sistem Pentanahan Yang Digunakan Pada Gardu Induk Pinrang
Berdasarkan data yang telah diperoleh, bahwa sistim pentanahan yang digunakan pada gardu induk Pinrang adalah sistim grid dengan luas daerah pentanahan 75 m x 30 m dengan kedalaman pentanahan 1 m dari permukaan tanah seperti gambar 3.1
Gambar 4.1 Sistem Pentanahan Gardu Sinduk Pinrang
C. Analisis dan Perhitungan Sistem Pentanahan Gardu Induk Pinrang
1. Perhitungan Besar Tahanan Pentanahan
Sehubungan dengan besarnya kapasitas yang terpasang pada gardu induk, maka kemungkinan arus gangguan yang akan mengalir ke tanah melalui elektroda pentanahan cukup besar. Untuk mempercepat arus gangguan tersebut, maka tahanan pentanahan yang digunakan diusahakan sekecil mungkin agar tidak membahayakan pada manusia serta peralatan gardu induk.
Besar tahanan pentanahan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
R =
+
Dimana:
R = Tahanan pentanahan () r = Jari-jari sistim pentanahan (m) ρ = Tahanan jenis tanah ((-m)
Berdasarkan hasil pengukuran maka besar tahanan pentanahan yang didapat dan untuk mengetahui besar tahanan pentanahan maka dapat dihitung seperti langkah-langkah berikut :
- Luas sistim pentanahan grid = 75 x 30 = 2250 m2 - Jari-jari (r) dan luas system pentanahan adalah
Luas = r2
r2 =
r = √ r = 26,76 m
- Panjang (L) konduktor pentanahan grid adalah:
a. Panjang konduktor kisi-kisiutama =6x75m
= 450m
b. Panjang konduktor kisi-kisi melintang = 12 x 30 m
= 360m c. Panjang Konduktor Penghubung =435m d. Panjang batang pentanahan = 48 x 1 m
Panjang total = 1293 m
Jadi besarnya nilai tahanan pentanahan secara perhitungan adalah : R = +
R= 0,46 + 0,03 R=0,49
Dari basil perhitungan dapat dilihat bahwa nilai tahanan pentanahan yang diperoleh lebih kecil dari basil pengukuran.
Jadi besamya nilai tahanan pentanahan baik secara pengukuran maupun secara perhitungan sudah memenuhi persyaratan untuk pentanahan gardu induk.
2. Perhitungan Besar Tegangan
a. Tegangan Sentuh yang diizinkan
Untuk menghitung besar tegangan sentuh yang diizinkan maka dapat dihitung dengan persamaan berikut:
ETouch = (Rk + Rf/2)Ik ...(3.2) Es = (1000 + 3 ρ s/2) x ( )
√
Dimana :
ETouch = Tegangan sentuh
ρs = Tahanan jenis tanah (-meter) t = Waktu kejut (detik)
Diketahui :
ρs = 3000-m t = 1 detik Ditanyakan: ETouch = ………?
Penyelesaian ;
ETouch = (1000+1,5 xρs) x 0,116/√
= (1000+ 1,5 x 3000) x 0,116/√
= 5500x0,116 = 638 Volt
.
b. Tegangan sentuh sebenarnya
Tegangan sentuh yang mungkin terjadi akibat adanya arus gangguan, dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Em = Dimana:
Ki = Faktor koreksi ketidak-rataan kerapatan arus yang dihitung dengan menggunakan rumus empiris = 0,654- 0,172 n
D = Jarak antara konduktor parallel (6,81 m)
h = Kedalamam penanaman konduktor kisis-kisi(1 m).
n = Jumlah konduktor parallel pada kisi-kisi utama tidak termasuk konduktor melintang (6)
d = Diameter konduktor kisi-kisi (0,012 m) ρ = Tahanan jenis tanah (50 Ohm-meter) I =Besar arus gangguan tanah (12000 A)
L = Pajang keseluruhan konduktor pentanahan termasuk electrode batang (1293m)
Jadi:
Km = In + In ( ( ) ( ) )
= In
+
In (0,75x0,83x0,87x0,9x……….x0,96)
= In + 0,318In (0,48x0,27)
= 0,159 In 241,56+ 0,318 In 0,13
= 0,159 x 5,5 + 0,318 x (-2,04)
= 0,23
Sehingga tegangan sentuh sebenarnya adalah:
Em =
Em =
Em = 179,5 Volt
c. Tegangan Langkah yang diizinkan
Untuk menghitung besar tegangan langkah yang diizinkan maka dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Estep = (1000+6ρs) x 0,116√ ………(3.3) Diketahui:
ρs = 3000-m t = ldetik
Ditanyakan:Estep =....,....?
Penyelesaian :
Estep = (1000 + 6ρs)x 0,116/√
= (1000 + 6 x 3000) x 0,116/√
= 19000x0,116
d. Tegangan Langkah Sebenarnya
Untuk menghitung besarnya tegangan langkah sebenarnya maka dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Eim =
...(3.4) Dimana:
Eim=Tegangan langkah sebenamya (volt)
ks= Koefisien yang dipengaruhi oleh jumlah konduktor paralel pada grid,jarak antara konduktor parallel pada grid dan kedalaman penanaman
kis = Faktor korelasi untuk ketidakmerataan arus pada konduktor
ρ =Tahanan jenis tanah(-m) I = Arus grid (A)
L = Panjang total konduktor pentanahan
Untuk koefisien ks dan kis dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
ks = x { ( ) }
= x { }
= 0,318 x 0,5 + 0,13 + 0,07 + 0,05
= 0,409
kis = 0,656 + 0,172ns
= 0,656 + 0,172.6
= 1,682 dimana:
D = Jarak antara konduktor pararalel pada kisi-kisi grid h = Kedalaman penanMian konduktor
n=Jumlah konduktor paraiei dalam kisi-kisi utama pada grid
Maka besarnya tegangan langkah yang sebenarnya dapat dilihat pada basil tegangan berikut:
Diketahui:
ρ=50 -meter I= 12000 Ampere L=1293 meter D= 6,81 meter h=1 meter n=6
Jadi Eim =
=
= 203 Volt
Dari hasil perhitungan di atas dapat dilihat bahwa harga tegangan langkah sebenarnya lebih kecil daripada tegangan langkah yang diizinkan (Eim< Estep) dengan demikian pemilihan jarak kisi-kisi serta panjang total konduktor telah memenuhi persyaratan.
e. Arus Fibrilasi
Untuk mengetahui besar arus yang masih dapat ditahan oleh tubuh manusia, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Ik2 . t = KatauIk=√
√ ...(2.8)
Dimana:
K = 0,01 35 untuk manusia dengan berat 50 kg
= 0,0246 untuk manusia dengan berat 70 kg Rumus besar arus lewat tubuh manusia dengan berat 50 kg
Ik =
√ ... (2.9) Dimana:
Ik= Besarnya arus lewat tubuh manusia (A)
t= Waktu arus lewat tubuh manusia atau lama gangguan tanah.
Dik:K=0,0246 t = 1 detik Dit :....?
Penyelesaian :
Ik = √
√
= √
√
=
= 0,16 A
Sedangkan untuk manusia dengan berat 50 kg besarnya arus yang masih dapat ditahan adalah :
Dik:K =0,0135 t =1 detik Dit: Ik =...?
Penyelesaian:
Ik = √
√
= √
√
=
= 0,12 A
Tabel 4.1 Hasil pengukuran pada Gardu Induk Pinrang R
P
(m) Ihs (kA)
A (mm2)
Etouch (volt)
Emesh (volt)
Estep (volt)
Elm (volt)
Ik (Ampere) 50kg 70kg 0,53 50 12000 22 638 179,5 2204 203 0,12 0,16
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari uraian teori sampai dengan pembahasan masalahnya, maka ada beberapa hal yang oleh penulis menarik untuk dijadikan sebagai bahan kesimpulan, hal itu antara lain :
1. Sistem Pentanahan yang terpasang untuk daerah Gardu Induk Pinrang adalah Sistem Pentanahan dengan kombinasi grid dan rod.
2. Berdasarkan Pengukuran menggunakan Earth Resistance Tester & Analisa Perhitungan Sistem Pentanahan yang terpasang masih memenuhi Persyaratan yang telah ditentukan pada PUIL 2000 yaitu < 1 yaitu 0,49.
3. Tahanan Pentanahan tidak berpengaruh terhadap tegangan langkah dan tegangan sentuh pada Gardu Induk Pinrang.
4. Usia suatu Gardu Induk berpengaruh terhadap komponen-komponen dan struktur tanah pada Gardu Induk. Pengaruhnya terhadap elektroda pentanahan adalah terjadinya korosi yang dapat menyebabkan berkurangnya sensitifitas hantaran ke tanah.
B. Saran-Saran
Dalam evaluasi sistem pentanahan Gardu Induk Pinrang merujuk pada kesimpulan diatas, maka penulis menyarankan sebagai berikut:
1. Karena pengaruh keadaan musim, tahanan pentanahan melonjak cukup besar, meskipun demikian masih memenuhi syarat yang ditetapkan pihak PT. PLN, untuk menjaga kondisi tetap stabil disarankan dilakukan penggaraman pada daerah Gardu Induk yang bertujuan untuk mempertahankan kelembaban tanah, sehingga pengaruh keadaan musim tidak lagi menjadi masalah jika terjadi kemarau panjang.
2. Selain faktor kelembaban tanah yang perlu dipertahankan, juga dipandang perlu untuk melakukan perbaikan atau penggantian jenis sambungan yang dulunya menggunakan baut diganti dengan menggunakan sistem las (Cadwell).
DAFTAR PUSTAKA
Hutauruk,T.S.,Ir.,M.E.E.,Pengtanahan Netral tenaga dan Pengtanahan Peralatan, Erlangga, Jakarta, 2013.
LIFT, Peraturan Umum Instalasi Listrik Indonesia, Jakarta, 2000.
Harten, van, P., dan Setiawan, E., Ir., Instalasi Listrik Ants Kuat III, Bina Cipta, Bandung, 2013.
Pabla, A.S., Abdul Hadi, Ir., Sistim Distribusi Daya Listrik,Eriangga, Jakarta, 2013.
Arismunadar, A. DR, dan DR. S. Kuwahara. 2013Teknik Tenaga Listrik II dan III Jakarta: Pradya Paramita.
Arthur H. Seidmen, Haruon Mahruos. Handbook of Electric Power Calculations.Editor in Chief, Tyler G, Hicks.
Bhatia, S. L. Handbook of Electrical Engineering. New Delhi : Khanna Publishers.
Harten, V Pan, Ir. E. Setiawan. 2013,Instalasi Listrik Arus Kuat I dan III.Jakarta:
Bina Baru.
Heri Budi Utomo, Ir. 2013.Standarisasi Peraturan Instalasi Listrik. Bandung : PEDC Bandung.
Hutahuruk, Ir. TS. 2013. Pengetanahan Netral Sistem Tenaga Dan Pengetanahan Peralatan. Jakarta: Erlangga.
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, 2013.Peraturan Umum Instalasi Listrik Indonesia2013.Jakarta:
Pabla, AS. 2013. Sistem Distribusi Daya Listrik.Jakarta : Erlangga Seip, G. Gunter, Siemens. Electrical Installation Handbook.Vol 1dan II.