BAB VIII SISTEM PEMBUMIAN
C. Pembumian pada Gardu Induk
JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
MATERI PEMBELAJARAN
JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
Pada gambar di bawah ini (gambar 8.9a) ditunjukkan bahwa level tegangan Swell pada sebuah fase sehat untuk single line to ground fault pada lokasi yang sama sebagai fungsi resistansi urutan ke nol R0, kapasitansi urutan ke nol X0, dan reaktansi urutan positif X1. Perlu diketahui bahwa komponen urutan ke nol bergantung pada desain sistem pentanahan.
Gambar 8.9. (a) Monogram Tegangan Swell Selama Kegagalan Fasa(b) Simulasi Tegangan Transien Sumber: Hutauruk, T. S. 1999
Sistem distribusi itu sendiri tidak simetri dan terdiri dari banyak beban single fasa. Kedua faktor tersebut menyebabkan ketidakseimbangan kondisi yang dapat ditekankan dengan interaksi dengan beban dinamis seperti, motor induksi.
Ketidakseimbangan ini dapat dikontrol di antaranya dengan menyesuaikan pentanahan sirkuit, penggunaan transformator, memperkecil impedansi tanah.
172 TEKNIK JARINGAN TENAGA LISTRIK
MATERI PEMBELAJARAN
3. Untuk sistem SUTM, tahanan pembumian bernilai 500 Ohm. Nilai resistansi pembumian yang besar dapat menyebabkan arus gangguan yang di ttanahkan menjadi relatif kecil, yaitu sebesar 25 A.
4. Pembumian langsung/solid grounded. Pembumian ini memberikan beberapa keuntungan antara lain sebagai berikut. Jangkauan jaringan distribusi luas, arus gangguan sangat besar dengan sistem fuse cut-out dapat membuat pengamanan jaringan fasa-tanah dapat bekerja lebih efektif, memungkinkan fasa-1 pada jaringan TM untuk mengalirkan arus listrik ke daerah terpencil dengan biaya investasi yang murah dengan sistem multigrounded common netral.
5. Tanpa pembumian/sistem mengambang. Untuk saat ini hanya terdapat pada sistem kelistrikan di daerah pedesaan dengan sumber pembangkit yang kecil dan tidak ada sistem pembumian pada sisi trafo 20 kV. Sistem pembumian pada jaringan TR memakai sistem TN-C, namun pemasangannya hanya pada penghantar paling besar atau satu tiang tepat sebelum tiang akhir penyulang utama.
Dasar perhitungan tahanan pentanahan adalah perhitungan kapasitansi dari susunan batang-batang elektroda pentanahan dengan anggapan bahwa distribusi arus atau muatan seragam sepanjang batang elektroda. Penentuan besar kapasitansi suatu sistem pentanahan dapat dilakukan dengan prinsip bayangan.
Gambar 8.10 Prinsip Bayangan Sumber: Devita Rahmadani, 2008
Misalkan dua elektroda dari titik satu dan satu yang bermuatan sama besar di dalam media tak terbatas, dan apabila dimisalkan ada arus sebesarImengalir pada kedua titik tersebut, maka bidang bayangan terletak di tengah-tengah. Tahanan jenis tanah merupakan faktor keseimbangan antara tahanan pentanahan dengan kapasitansi. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, bahwa ada beberapa faktor yang mempengaruhi harga tahanan jenis tanah pada kedalaman tertentu, yaitu sebagai berikut.
1. Jenis tanah.
2. Lapisan tanah.
3. Kelembaban tanah.
4. Temperatur.
Untuk memperoleh harga tahanan jenis tanah perlu dilakukan penelitian dalam jangka waktu tertentu misalnya, satu tahun. Pengukuran tahanan jenis tanah sendiri dapat dilakukan dengan metode empat elektroda (four electrode method).
JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
MATERI PEMBELAJARAN
JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
Gambar 8.11 Pengukuran Tahanan Jenis Tanah dengan Metode Empat Elektroda Sumber: Hutauruk, T. S. 1999
Berdasarkan standar IEEE 80 bentuk perencanaan untuk sistem pentanahan pada gardu induk dilakukan dengan langkah perhitungan sebagai berikut.
1. Memeriksa resistansi jenis tanah.
2. Perancangan tata letak dan data-data.
3. Melakukan perhitungan arus fibrasi.
4. Melakukan perhitungan jumlah batang pentanahan yang diperlukan.
5. Melakukan perhitungan arus gangguan hubung tanah.
6. Melakukan perhitungan resistansi batang elektroda.
7. Melakukan perhitungan ukuran konduktor kisi-kisi.
8. Melakukan perhitungan tegangan sentuh.
9. Melakukan perhitungan tegangan kisi-kisi (Grid).
10. Melakukan perhitungan tegangan mesh.
11. Melakukan perhitungan batasan untuk tegangan langkah.
12. Melakukan perhitungan tegangan langkah yang sebenarnya.
13. Memeriksa tegangan transfer.
Beda tegangan yang muncul di permukaan tanah disebabkan adanya arus gangguan tanah. Arus gangguan tersebut dapat mengalir ke tubuh, sehingga tentunya akan sangat berbahaya bagi manusia apabila sedang berada disekitarnya. Batas-batas arus tersebut dibagi menjadi berikut ini.
1. Arus persepsi (perception current)
Biasa disebut juga sebagai arus mula. Besaran arus persepsi untuk laki-laki 1,1 mA dan perempuan 0,7 mA (berdasarkan Electrical Testing Laboratory NewYork 1933).
2. Arus reaksi (reaction current)
Arus yang kecil yang dapat menyebabkan orang menjadi kaget/terkejut.
3. Arus yang mempengaruhi otot (let-go current)
Batasan arus maksimal untuk manusia agar masih dapat melepaskan konduktor dengan segera apabila terkena arus listrik adalah sebesar 9 mA untuk laki laki, dan 6 mA untuk perempuan. Hal tersebut berdasarkan hasil penelitian yang
174 TEKNIK JARINGAN TENAGA LISTRIK
MATERI PEMBELAJARAN
terhadap arus yang sedikit lebih besar dari arus yang mempengaruhi otot tersebut (berdasarkan penelitian yang dilakuakn oleh Dalziel di University of California tahun 1968).
Berdasarkan penelitian, batasan-batasan arus tersebut di atas disajikan dalam tabel 8.4 berikut ini.
Tabel 8.4. Batasan-batasan Arus dan Pengaruhnya pada Manusia
Besar arus Pengaruh
0-0,9 mA 0,9-1,2 mA
1,2-1,6 mA 1,6-6,0 mA 6,0-8,0 mA 13-15 mA 15-20 mA 20-50 mA 50-100 mA
Tidak menimbulkan reaksi apa-apa
Terasa ada arus listrik tetapi tidak menimbulkan kejang, kontraksi atau kehilangan kontrol.
Mulai merasa seakan akan ada yang merayap di tangan.
Tangan sampai ke siku merasa kesemutan.
Tangan mulai kaku, rasa kesemutan mulai bertambah Rasa sakit yang tidak tertahankan, penghantar masih dapat dilepaskan dengan gaya yang sangat besar.
Otot tidak sanggup lagi melepaskan penghantar.
Mengakibatkan kerusakan pada tubuh,
batas arus yang dapat menyebabkan kematian
Sumber: eprints.polsri.ac.id
Selain bahayanya pada manusia, beda potensial pada permukaan tanah menyebabkan sebagai berikut.
1. Tegangan sentuh (touch voltage)
Merupakan tegangan yang terjadi antara dua permukaan konduksi, yang dapat dipicu oleh sentuhan manusia. Adanya kegagalan bagian peralatan dapat menyebabkan tegangan sentuh yang cukup tinggi.
Gambar 8.12 Tegangan sentuh akibat kesalahan pentanahan Sumber: Devita Rahmadani, 2008
JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
MATERI PEMBELAJARAN
JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
Pada gambar 8.12 menunjukkan, bahwa besar arus gangguan dibatasi oleh tahanan orang dan tahanan kontak dari kaki orang tersebut.
Gambar 8.13 Tegangan Sentuh dengan Rangkaian Penggantinya Sumber: Hutauruk, T. S. 1999
2. Tegangan langkah
Merupakan tegangan yang muncul di antara dua kaki orang yang sedang berdiri di atas tanah yang sedang dialiri oleh arus gangguan tanah.
Gambar 8.14 Tegangan Langkah Dekat Peralatan yang Diketanahkan Sumber: Hutauruk, T. S. 1999
3. Tegangan pindah
Tegangan ini terjadi apabila pada saat terjadi kesalahan orang berdiri di dalam
176 TEKNIK JARINGAN TENAGA LISTRIK
MATERI PEMBELAJARAN
Gambar 8.15 Tegangan Pindah dengan Rangkaian Penggantinya Sumber: Hutauruk, T. S. 1999
Dalam kasus ini, orang tersebut tentunya akan merasakan tegangan yang lebih besar apabila dibandingkan dengan tegangan yang terjadi saat tegangan sentuh.