Standar Pembumian pada Gardu Induk dan Jaringan Transmisi PT PLN (Persero)

(1)

i

PEMBUMIAN PADA GARDU INDUK DAN JARINGAN TRANSMISI

PT PLN (Persero)

Jl. Trunojoyo Blok M-1/135 Kebayoran Baru Jakarta Selatan 12160

STANDAR

PT PLN (Persero)

SPLN T5.012: 2020

Lampiran Peraturan Direksi

PT PLN (Persero) No. 0053.P/DIR/2020

(2)

(3)

PEMBUMIAN PADA GARDU INDUK DAN JARINGAN TRANSMISI

PT PLN (Persero)

Jl. Trunojoyo Blok M-1/135 Kebayoran Baru Jakarta Selatan 12160

STANDAR

PT PLN (Persero)

SPLN T5.012: 2020

Lampiran Peraturan Direksi

PT PLN (Persero) No. 0053.P/DIR/2020

(4)

(5)

R UA

Disusun oleh :

Kelompok Bidang Standardisasi Transmisi dengan Keputusan Direksi PT PLN (Persero)

No. 0013.K/DIR/2020

Kelompok Kerja Standardisasi Pembumian pada Sistem Tenaga Listrik

dengan Keputusan

General Manager PT PLN (Persero) PUSLITBANG Ketenagalistrikan (Research Insitute)

No. 0010.K/GM-PUSLITBANG/2020

Diterbitkan oleh:

PT PLN (Persero)

Jl. Trunojoyo Blok M-1/135, Kebayoran Baru Jakarta Selatan 12160

(6)

*

PLN

PT PLN (PERSERO)

PERATURAN DIREKSI PT PLN (PERSERO)

NOMOR: 0053

.PlDlRl2O20

TENTANG SPLN T5.012

DIREKSI PT PLN (PERSERO) Menimbang

Undang-Undang Republik lndonesia Nomor 8 Tahun 1999 tentang Perlindungan

Konsumen,

_,

Undang-Undang

Republik lndonesia Nomor 19

Tahun 2003 tentang Badan Usaha Milik Negara;

Undang-Undang

Tahun 2007 tentang Perseroan Terbatas;

Undang-Undang

Tahun 2009 tentang Ketenagalistrikan;

Peraturan Pemerintah Republik lndonesia Nomor

23

Tahun 1994 tentang

Pengalihan

Bentuk

Perusahaan

Umum (Perum) Listrik Negara Menjadi

Perusahaan Perseroan (Persero);

6. Peraturan Mengingat

2

3

4 q

,*uV/

+ 3 t't il4

a.

bahwa untuk memberikan pedoman yang terarah dalam perencanaan dan pembangunan pembumian pada gardu

induk dan jaringan transmisi sehingga

mendapatkan keandalan

sistem yang baik dan

menjamin keamanan peralatan, keselamatan personil, dan masyarakat sekitar, maka perlu untuk menerbitkan SPLN T5.012 Pembumian pada Gardu lnduk dan Jaringan Transmisi;

b. bahwa setelah melalui

pembahasan

dan

persetujuan

Direksi, Draft Standar Final (DSF) SPLN

T5.012 Pembumian pada Gardu lnduk

dan

Jaringan Transmisi, dipandang telah memenuhi syarat untuk disahkan menjadi SPLN T5.O,I2;

c.

bahwa berdasarkan pertimbangan sebagaimana dimaksud pada huruf

a

dan b, perlu menetapkan Peraturan Direksi PT PLN (Persero) tentang SPLN T5.012 Pembumian pada Gardu lnduk dan Jaringan Transmisi.

(7)

h

6. Peraturan Pemerintah Republik lndonesia Nomor

45 Tahun 2005 tentang Pendirian, Pengurusan, Pengawasan dan Pembubaran Badan Usaha Milik Negara;

¹⁴ Tahun 2012 tentang Kegiatan Usaha Penyediaan Tenaga

Listrik

sebagaimana

telah diubah dengan

Peraturan Pemerintah Rl Nomor 23 Tahun 2014,

62

Tahun 2012 tentang Usaha Jasa

Penunjang Tenaga Listrik,

9.

^AnggaranDasar PT PLN (Persero);

10.

^Keputusan

Menteri Badan Usaha Milik

Negara Selaku Rapat Umum Pemegang Saham Perusahaan Perseroan

(Persero) PT

Perusahaan

Listrik Negara Nomor

SK-

2111M8U11012015 tentang Pemberhentian

dan

Pengangkatan Anggota-Anggota Direksi

Perusahaan Perseroan (Persero) PT Perusahaan Listrik Negara;

'l ₁

.

^Keputusan

Menteri Badan Usaha Milik

(Persero) PT

Perusahaan

Liskik Negara Nomor

SK- 13$|MBUlO712017

tentang

Pemberhentian, Perubahan

Nomenklatur Jabatan, Pengalihan Tugas,

dan

Pengangkatan Anggota-Anggota Direksi

"12. Keputusan Menteri

Badan Usaha Milik

(Persero) PT

Perusahaan

SK- 3251M8U11212019

tentang Pemberhentian

Anggota Direksi Perusahaan Perseroan (Persero) PT Perusahaan Listrik Negara;

13.

Keputusan Menteri

Badan Usaha Milik

(Persero) PT

Perusahaan

SK- 1471M8U10512020

tentang

Pemberhentian, Perubahan

Nomenklatur Jabatan, Pengalihan Tugas,

dan

Pengangkatan Anggota-anggota Direksi

14. Keputusan Direksi PT PLN (Persero)

^Nomor

304.1(DlRy2009 tentang Batasan

^Kewenangan

Pengambilan Keputusan di Lingkungan PT PLN (Persero) sebagaimana telah beberapa kali diubah, terakhir dengan

Peraturan Direksi PT PLN (Persero)

Nomor 0297.PtOtN2016;

15. Peraturan .

Paraf

ozb lk

PLN

(8)

*

Menetapkan

PERTAMA

KEDUA

KETIGA

PLN

15. Peraturan Direksi PT PLN (Persero)

^Nomor

0051.P/DlRy2018 tentang Organisasi dan

Tata

Kerja PT

PLN (Persero) sebagaimana telah diubah

dengan

Peraturan Direksi PT PLN (Persero)

^Nomor

0021.P|D1N2020:

'16. Keputusan Oireksi PT PLN (Persero)

^Nomor

033.t(DlR/2005 tentang

Penetapan

PT PLN

(Persero) Penelitian

dan

Pengembangan Ketenagalistrikan sebagai Penanggung Jawab Kegiatan Standardisasi di Lingkungan PT PLN (Persero).

MEMUTUSKAN

PERATURAN DIREKSI PT PLN (PERSERO) TENTANG SPLN T5.012 PEMBUMIAN PADA GARDU INDUK DAN JARINGAN TRANSMISI.

Mengesahkan SPLN T5.0'12 Pembumian pada Gardu lnduk dan

Jaringan Transmisi,

sebagaimana

terdapat pada

Lampiran Peraturan ^ini.

SPLN T5.012 sebagaimana dimaksud dalam Diktum PERTAMA diberlakukan

di lingkungan PT PLN (Persero) dan

Anak Perusahaan

PT

PLN (Persero) berdasarkan Keputusan Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Anak Perusahaan.

Pada saat Peraturan ini mulai berlaku, ketentuan-ketentuan lain yang bertentangan dengan Peraturan ini dicabut dan dinyatakan tidak berlaku.

Peraturan ini mulai berlaku terhitung sejak tanggal diterbitkan

Ditetapkan di Jakarta

padatanggal 23 JuIi

²⁰²⁰

R UTAMA,

FLI ZAINI

zl\t

^lAt

)I RI]

P

{

Paraf

(9)

Susunan Kelompok Bidang Standardisasi Transmisi

Keputusan Direksi PT PLN (Persero) No. 0013.K/DIR/2020

1. Ir. Sumaryadi, M.T. : Sebagai Ketua merangkap Anggota 2. Dr. Buyung S. Munir, S.T., M.Sc. : Sebagai Sekretaris merangkap Anggota 3. Tejo Wihardiono, S.T., M.Sc. : Sebagai Anggota

4. Fermi Trafianto, S.T., M.Eng.Sc. : Sebagai Anggota 5. Tanjung Anggraini L., S.T. : Sebagai Anggota 6. Himmel Sihombing, S.T., M.Sc. : Sebagai Anggota 7. Ir. Eko Yudo Pramono, M.T. : Sebagai Anggota 8. Imam Makhfud, S.T., M.Sc. : Sebagai Anggota 9. Edwin Nugraha Putra, S.T., M.T. : Sebagai Anggota 10. Bagus Haryanto, S.T., M.T. : Sebagai Anggota 11. Ir. Soni Asmaul Fuadi, M.M. : Sebagai Anggota 12. Jati Pharmadita, S.T., M.T. : Sebagai Anggota 13. Indera Arifianto, S.T., M.T. : Sebagai Anggota 14. Subandono, S.T., M.T. : Sebagai Anggota

Susunan Kelompok Kerja Standardisasi Pembumian pada Sistem Tenaga Listrik

Keputusan General Manager PT PLN (Persero) PUSLITBANG Ketenagalistrikan (Research Institute)

No. 0010.K/GM-PUSLITBANG/2020

1. Sriyono, S.T., M.T. : Sebagai Ketua merangkap Anggota 2. Angga Kusumadinata, S.T. : Sebagai Sekretaris merangkap Anggota 3. Ir. Sumaryadi, M.T. : Sebagai Anggota

4. Putu Agus Dian Jaya : Sebagai Anggota 5. Rachmat Ivan Syabana, S.T. : Sebagai Anggota 6. Nofra Kopria Asta, S.T. : Sebagai Anggota

Narasumber:

- Imam Agus Prayitno

(10)

(11)

SPLN T5.012: 2020

i

Daftar Isi

Daftar Gambar ... ii

Daftar Tabel ... ii

Prakata ... iii

1 Ruang Lingkup ... 1

2 Tujuan ... 1

3 Acuan Normatif ... 1

4 Istilah dan Definisi ... 2

Pembumian ... 2

Ground potential rise (GPR) ... 2

Tegangan langkah (Estep) ... 2

Tegangan sentuh (Etouch) ... 2

Arus hubung-singkat (symmetrical ground fault current) (If) ... 3

Faktor pembagi arus hubung-singkat (fault current division factor) (Sf) ... 3

Mesh grounding / grounding grid ... 3

Elektrode pembumian (ground electrode/ground rod) ... 3

Konduktor pembumian (down/bonding conductor) ... 3

Equipotential bonding bar ... 3

Sistem pembumian (grounding system) ... 3

Sistem yang ditanahkan (grounded system) ... 3

Tahanan tanah (soil resistance) ... 3

Tahanan jenis tanah (soil resistivity) ... 4

Tahanan pembumian (ground resistance) ... 4

Kawat tanah (shield wire) ... 4

Lightning rod ... 4

Exothermic welding ... 4

Earthing clamp ... 4

Bonding pada kabel ... 4

5 Pembumian pada gardu induk ... 5

Mesh grounding ... 5

5.1.1 Persyaratan desain mesh grounding ... 5

5.1.2 Kriteria desain konstruksi mesh grounding ... 6

Koneksi ke mesh grounding ... 7

5.2.1 Koneksi struktur baja ke mesh grounding ... 7

5.2.2 Koneksi peralatan ke mesh grounding ... 7

5.2.3 Koneksi pondasi ke mesh grounding ... 7

5.2.4 Koneksi pembumian GIS ke mesh grounding ... 7

5.2.5 Koneksi bangunan pusat kontrol ke mesh grounding ... 7

5.2.6 Koneksi common facilities ke mesh grounding ... 8

5.2.7 Koneksi antar mesh grounding ... 8

5.2.8 Koneksi kawat tanah dan lightning rod ke mesh grounding ... 9

(12)

SPLN T5.012: 2020

ii

Spesifikasi material pembumian pada gardu induk ... 9

5.3.1 Konduktor pembumian ... 9

5.3.2 Elektrode pembumian ... 9

5.3.3 Equipotential bonding bar ... 9

5.3.4 Sambungan-sambungan ... 10

6 Pembumian pada jaringan transmisi ... 10

Pembumian pada tower ... 10

6.1.1 Metode driven rod ... 11

6.1.2 Metode counterpoise ... 12

6.1.3 Pembumian pondasi ... 13

Pembumian pada saluran kabel ... 13

6.2.1 Pembumian pada terminasi dan jointing ... 13

6.2.2 Bonding pada kabel ... 14

Lampiran A Perhitungan Batasan Tegangan Langkah dan Tegangan Sentuh ... 15

Daftar Gambar

Gambar 1. Kondisi-kondisi potensi tersengat ... 2

Gambar 2. Contoh koneksi common facilities ... 8

Gambar 3. Koneksi antar mesh grounding ... 9

Gambar 4. Dimensi equipotential bonding bar ... 10

Gambar 5. Contoh metode driven rod ... 12

Gambar 6. Contoh metode counterpoise ... 12

Gambar 7. Contoh pola counterpoise ... 12

Gambar 8. Contoh pemasangan plat pada bidang struktur baja pondasi ... 13

Daftar Tabel

Tabel 1. Persyaratan desain mesh grounding ... 5

Tabel 2. Kriteria konstruksi mesh grounding ... 6

Tabel 3. Jenis dan metode sambungan ... 10

Tabel 4. Nilai tahanan pembumian pada 5 tower dari gardu induk ... 11

(13)

SPLN T5.012: 2020

iii

Prakata

Standar SPLN T5.012: 2020 dibuat sebagai pedoman dalam perencanaan dan pembangunan pembumian pada gardu induk dan jaringan transmisi untuk mendapatkan keandalan sistem yang baik dan menjamin keamanan peralatan dan keselamatan personil.

Standar ini mencakup persyaratan pembumian pada gardu induk yang mengatur konstruksi dan persyaratan desain grid pembumian, ketentuan koneksi-koneksi pembumian, dan spesifikasi material pada pembumian yang digunakan. Standar ini juga mencakup pembumian pada jaringan transmisi yang mengatur persyaratan pembumian pada tower dan saluran kabel. Pembumian pada ruang kontrol diatur pada standar terpisah.

Dengan ditetapkannya standar ini, maka segala ketentuan terkait pembumian pada gardu induk dan jaringan transmisi tidak boleh bertentangan dengan standar ini.

(14)

(15)

SPLN T5.012: 2020

1

Pembumian pada Gardu Induk dan Jaringan Transmisi

1 Ruang Lingkup

Standar ini memberikan pedoman untuk menentukan kriteria desain pembumian pada gardu induk dan jaringan transmisi. Pembumian pada gardu induk yang diatur di dalam standar ini terbatas pada instalasi di serandang luar (switchyard) sebagai penghubungan pembumian peralatan dan pembumian sistem (misal: Neutral Grounding Resistance (NGR) transformator).

Pembumian yang dimaksud dalam standar ini mengacu pada istilah grounding.

2 Tujuan

Tujuan standarisasi pembumian pada sistem tenaga listrik ini adalah untuk memberikan pedoman yang terarah dalam perencanaan dan pembangunan pembumian pada gardu induk dan jaringan transmisi untuk mendapatkan keandalan sistem yang baik dan menjamin keamanan peralatan, keselamatan personil, dan masyarakat sekitar.

3 Acuan Normatif

Dokumen-dokumen berikut terkait dengan standar ini. Dalam hal terjadi perubahan pada dokumen tersebut, maka ketentuan dapat mengikuti edisi terakhir.

a. IEEE Std 80-2013 Guide for Safety in AC Substation Grounding;

b. IEEE Std 81-1983 Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potential of a Ground System;

c. IEC 62305-1:2010 Protection against lightning - Part 1: General principles;

d. IEC 62305-3:2010 Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard;

e. IEC 62305-4:2010 Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures;

f. IEEE 575-2014 - IEEE Guide for Bonding Shields and Sheaths of Single-Conductor Power Cables Rated 5 kV through 500 kV;

g. SPLN T3.001-3: 2008, Pedoman pemilihan jenis konduktor, Bagian 3: Kawat tanah untuk saluran udara tegangan tinggi dan ekstra tinggi.

(16)

SPLN T5.012: 2020

2

4 Istilah dan Definisi

Pembumian

Pembumian (grounding) adalah menghubungkan sebuah objek atau jaringan kelistrikan ke tanah atau bumi melalui konduktor.

Ground potential rise (GPR)

Tegangan listrik maksimum yang mungkin timbul pada suatu sistem mesh grounding, relatif terhadap suatu titik pembumian yang diasumsikan sebagai tegangan nol bumi.

Pengertian GPR mengacu kepada Gambar 1.

Gambar 1. Kondisi-kondisi potensi tersengat (IEEE Std 80-2013, Figure 12)

Tegangan langkah (E

step)

Tegangan yang timbul diantara dua kaki seseorang yang melangkah dengan jarak 1 (satu) meter tanpa menyentuh objek yang ditanahkan. Pengertian tegangan langkah sesuai Gambar 1 (step voltage).

Tegangan sentuh (E

touch)

Beda tegangan antara GPR dengan tegangan permukaan pada suatu titik dimana seseorang berdiri dan menyentuh objek yang ditanahkan.

(17)

SPLN T5.012: 2020

3

Arus hubung-singkat (symmetrical ground fault current) (I

f) Nilai maksimum rms arus hubung-singkat sesaat setelah gangguan tanah terjadi.

Faktor pembagi arus hubung-singkat (fault current division factor) (S

f) Faktor yang menunjukkan perbandingan terbalik antara besaran arus hubung-singkat yang terjadi dengan arus hubung-singkat yang mengalir ke bumi melalui mesh grounding.

Mesh grounding / grounding grid

Sistem pembumian yang disusun dari beberapa konduktor yang saling terhubung membujur dan melintang membentuk anyaman (mesh) atau kisi-kisi (grid) dan ditanam di bawah tanah suatu area yang diamankan.

Elektrode pembumian (ground electrode/ground rod)

Konduktor yang ditanam di dalam bumi dan membuat kontak langsung dengan bumi.

Konduktor pembumian (down/bonding conductor)

Konduktor yang digunakan untuk menghubungkan peralatan ke elektrode pembumian/mesh grounding.

Equipotential bonding bar

Plat berupa busbar yang berfungsi sebagai terminal hubung beberapa konduktor pembumian sebelum dihubungkan ke mesh grounding.

Sistem pembumian (grounding system)

Gabungan seluruh fasilitas pembumian yang saling terhubung dalam suatu area tertentu.

Sistem yang ditanahkan (grounded system)

Sebuah sistem dimana setidaknya terdapat satu konduktor atau titik (node) yang ditanahkan baik secara solid ataupun menggunakan resistans.

Tahanan tanah (soil resistance)

Nilai resistansi tanah dalam ohm (Ω) yang didapat melalui pengukuran menggunakan earth tester.

(18)

SPLN T5.012: 2020

4

Tahanan jenis tanah (soil resistivity)

Nilai yang menunjukan resistansi spesifik tanah, dinyatakan dalam satuan ohm.meter (Ω.m). Tahanan jenis tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: tipe tanah, kelembaban tanah, komposisi kimia dan konsentrasi garam terkandung dalam air pada tanah, dan juga dipengaruhi oleh temperatur, ukuran butiran, dan kepadatan tanah.

Tahanan pembumian (ground resistance)

Nilai resistansi dalam ohm (Ω) antara elektrode pembumian dengan ‘remote’ elektrode pembumian. Remote diartikan suatu jarak dimana resistansi mutual antara dua elektrode dengan jarak tersebut sama dengan nol.

Kawat tanah (shield wire)

Konduktor atau kawat yang dipasang melintang pada gardu induk pada titik tertinggi serandang untuk melindungi gardu induk dari sambaran petir langsung.

Lightning rod

Batang konduktor yang dipasang pada serandang gardu induk yang mampu melindungi peralatan di dalam sudut lindungnya dari sambaran petir langsung.

Exothermic welding

Proses pengelasan dua konduktor listrik atau lebih dengan menggunakan bahan campuran tembaga yang dicairkan dengan panas tinggi untuk menggabungkan konduktor secara permanen.

Earthing clamp

Klem yang digunakan untuk menghubungkan terminal/elektrode pembumian ke ujung konduktor pembumian.

Bonding pada kabel

Menghubungkan selubung metal (sheath) suatu segmen kabel ke selubung segmen kabel yang lain; aksesori kabel, seperti casing sambungan (joint), termination bell, atau link box;

atau sistem pembumian, seperti bus, elektrode, atau konduktor pembumian.

(19)

SPLN T5.012: 2020

5

5 Pembumian pada gardu induk

Pembumian pada gardu induk yang diatur di dalam SPLN ini mengatur konstruksi dan persyaratan desain mesh grounding, ketentuan koneksi-koneksi pembumian, dan spesifikasi material pada pembumian yang digunakan.

Mesh grounding

Mesh grounding pada gardu induk berfungsi untuk menghilangkan beda potensial di seluruh area gardu induk serta sebagai pengaman terhadap tegangan langkah dan tegangan sentuh.

Desain mesh grounding mengacu pada standar IEEE Std 80-2013 dengan tambahan persyaratan yang ada di dalam standar ini.

5.1.1 Persyaratan desain mesh grounding

Desain mesh grounding harus dibuat sehingga memenuhi perhitungan batasan toleransi Estep dan Etouch pada tubuh dan memenuhi parameter pada Tabel 1.

Perhitungan batasan toleransi pada tubuh menggunakan asumsi berat badan 50 kg, nilai tahanan jenis tanah hasil pengukuran di lapangan, serta material permukaan (surface material) dan ketebalannya sesuai dengan rencana pelaksanaan.

Tabel 1. Persyaratan desain mesh grounding

No Parameter Batasan

1 Tegangan langkah (Es)* ≤ 2800 V

2 Tegangan mesh (Em)* ≤ 787 V

3 Tahanan pembumian grid (Rg)** ≤ 0,5 Ω

CATATAN

*) Dasar batasan mengikuti Lampiran A.

**) Pengambilan titik pengukuran dilakukan di luar area gardu induk dengan minimal 2 sampel pengukuran.

▪ Tegangan langkah (Es) adalah tegangan langkah maksimum yang timbul pada mesh grounding.

▪ Tegangan mesh (Em) adalah tegangan sentuh maksimum yang timbul pada mesh grounding.

▪ Tahanan pembumian grid (Rg) adalah nilai keseluruhan tahanan pembumian pada mesh grounding.

(20)

SPLN T5.012: 2020

6

5.1.2 Kriteria desain konstruksi mesh grounding

Konstruksi mesh grounding harus memenuhi kriteria pada Tabel 2.

Tabel 2. Kriteria konstruksi mesh grounding

No Parameter Kriteria

1 Arus hubung-singkat (If)

Asumsi minimal 50 kA.

Pada kondisi sistem dengan short-circuit level

> 50 kA, maka nilai menyesuaikan kebutuhan sistem.

2 Faktor pembagi arus hubung-singkat (Sf) Asumsi minimal 60%.

3 Durasi hubung singkat (tf) Asumsi minimal 1 s.

4 Tahanan jenis tanah (ρ) Nilai ini diukur sebelum pekerjaan konstruksi dimulai, umumnya dicari pada saat pekerjaan penyelidikan tanah. Nilai tahanan jenis tanah diperlukan dalam perhitungan desain

pembumian.

5 Tahanan jenis material permukaan (ρs) Untuk gardu induk luar ruangan harus

menggunakan hamparan kerikil dengan material granit yang melalui proses pencucian (washed granite) dengan ρs ≥ 5000 Ω.m.

6 Ketebalan material permukaan (hs) Minimal 15 cm.

7 Konduktor penyusun mesh grounding Bare Copper Conductor (BCC) dari tembaga murni.

8 Luas penampang konduktor mesh grounding (A)

Ukuran ditentukan dengan melakukan

perhitungan terkait dengan arus hubung singkat yang dapat dialirkan.

Minimal 150 mm²

9 Ukuran grid (D1, D2) Ukuran grid ditentukan dengan melakukan perhitungan untuk mendapatkan desain mesh grounding yang efisien serta aman terhadap tegangan langkah dan tegangan sentuh yang terjadi.

Maksimal 5 m x 5 m 10 Kedalaman penanaman mesh grounding (h) Minimal 0,5 m

11 Jumlah elektrode pembumian (N) Kebutuhan jumlah elektrode pembumian dan panjangnya diestimasi pada saat mendesain mesh grounding. Nilai ini disesuaikan untuk mendapatkan desain mesh grounding yang optimal.

Elektrode pembumian dipasang setiap jarak maksimal 15 m pada mesh grounding atau mengikuti jarak antar bay.

12 Luas area mesh grounding (L1 x L2) Dilebihkan 1,5 – 2 m dari pagar keliling.

(21)

SPLN T5.012: 2020

7

Koneksi ke mesh grounding

5.2.1 Koneksi struktur baja ke mesh grounding

Setiap struktur baja serandang pada gardu induk harus terkoneksi ke mesh grounding melalui jarak terdekat sebagai pengaman terhadap tegangan sentuh. Koneksi menggunakan konduktor pembumian.

5.2.2 Koneksi peralatan ke mesh grounding

Seluruh selungkup peralatan yang terbuat dari metal dihubungkan ke mesh grounding melalui jarak terdekat sebagai pengaman terhadap tegangan sentuh. Koneksi menggunakan konduktor pembumian. Koneksi peralatan tersebut dibuat secara duplicated.

Lightning arrester dipasang sedekat mungkin dengan peralatan yang dilindungi dan terminal pembumiannya terhubung langsung ke mesh grounding yang ada di bawahnya.

Penempatan lightning arrester mengikuti persyaratan pada SPLN konstruksi gardu induk.

Khusus untuk pembumian lightning arrester dan netral transformator tenaga, selain terhubung ke mesh grounding melalui jarak terdekat, ditambahkan satu elektrode pembumian yang ditanam dekat peralatan tersebut.

5.2.3 Koneksi pondasi ke mesh grounding

Rangka besi pondasi dari struktur baja atau penopang peralatan yang terhubung secara elektris dapat berfungsi sebagai tambahan elektrode pembumian. Sehingga rangka besi pondasi dapat dihubungkan ke mesh grounding.

5.2.4 Koneksi pembumian GIS ke mesh grounding

Setiap kompartemen gas-insulated switchgear (GIS) harus terkoneksi ke sistem pembumian. Koneksi pembumian pada kompartemen dilakukan dengan memperhatikan agar tidak terbentuk loop tertutup dengan bumi yang dapat menyebabkan terjadinya sirkulasi arus.

Setiap kubikel local control cabinet (LCC) dihubungkan ke sistem pembumian. Koneksi dapat dilakukan dengan menggunakan konduktor pembumian melalui equipotential bonding bar. Equipotential bonding bar dihubungkan ke mesh grounding pada jarak terdekat.

5.2.5 Koneksi bangunan pusat kontrol ke mesh grounding

Pembumian pada bangunan pusat kontrol harus terhubung ke mesh grounding dan dilengkapi dengan ring grounding yang ditanam mengelilingi bangunan.

(22)

SPLN T5.012: 2020

8

5.2.6 Koneksi common facilities ke mesh grounding

Peralatan common facilities di gardu induk seperti pagar, rak baterai, transformator pemakaian sendiri, genset, panel hubung bagi, dan peralatan metal lainnya harus terhubung ke sistem pembumian. Koneksi dapat dilakukan dengan menggunakan konduktor pembumian melalui equipotential bonding bar. Equipotential bonding bar dihubungkan ke mesh grounding pada jarak terdekat.

Gambar 2. Contoh koneksi common facilities CATATAN:

Gambar merupakan ilustrasi dan tidak menggambarkan ketentuan konstruksi.

5.2.7 Koneksi antar mesh grounding

Pada kondisi dalam satu sistem terdapat dua atau lebih mesh grounding, harus dilakukan penghubungan antar mesh grounding. Penghubung antar mesh dilakukan pada sisi-sisi yang berhadapan pada banyak titik setiap maksimal 15 m (Gambar 3). Konduktor penghubung menggunakan tembaga dengan luas penampang minimal 150 mm².

Baterai

Panel ACDC

Panel Kontrol

Perangkat Hubung Bagi Tegangan

Menengah

Eq.

Bonding Bar

Mesh grounding

(23)

SPLN T5.012: 2020

9

Gambar 3. Koneksi antar mesh grounding

Dalam hal daerah di antara kedua area mesh grounding merupakan lahan yang digunakan untuk aktivitas manusia, maka ketentuan pembumian mengikuti persyaratan mesh grounding.

5.2.8 Koneksi kawat tanah dan lightning rod ke mesh grounding

Kawat tanah atau lightning rod dipasang untuk mengamankan serandang gardu induk terhadap sambaran petir langsung pada batasan nilai arus petir yang ditentukan. Kawat tanah atau lightning rod terhubung ke mesh grounding yang ada di bawahnya melalui struktur baja.

Spesifikasi material pembumian pada gardu induk

5.3.1 Konduktor pembumian

Konduktor pembumian berupa bare conductor (BC) yang dapat terbuat dari baja galvanis atau tembaga. Ukuran disesuaikan sehingga mampu mengalirkan arus hubung singkat sistem.

5.3.2 Elektrode pembumian

Elektrode pembumian terbuat dari tembaga (copper-clad steel) dengan panjang minimal 2 m dan memenuhi kriteria desain mesh grounding.

5.3.3 Equipotential bonding bar

Equipotential bonding bar terbuat dari tembaga dengan dimensi lebar dan ketebalan minimal 100 mm × 10 mm (Gambar 4).

≤ 15 m

Grid Pembumian 1 Grid Pembumian 2

Konduktor Penghubung

(24)

SPLN T5.012: 2020

10

Gambar 4. Dimensi equipotential bonding bar

5.3.4 Sambungan-sambungan

Sambungan-sambungan pembumian harus memenuhi persyaratan pada Tabel 3.

Tabel 3. Jenis dan metode sambungan

No Jenis sambungan Metode sambungan

1 Antar konduktor untuk membentuk mesh grounding

exothermic welding

2 Konduktor ke mesh grounding exothermic welding 3 Konduktor ke elektrode pembumian earthing clamp 4 Peralatan ke konduktor pembumian earthing clamp

6 Pembumian pada jaringan transmisi

Pembumian pada jaringan transmisi yang diatur di dalam SPLN ini mencakup persyaratan pembumian pada tower dan saluran kabel.

Pembumian pada tower

Pembumian pada tower transmisi pada Saluran Udara Tegangan Tinggi dan Ekstra Tinggi (SUTT/SUTET) bertujuan untuk menjamin keamanan personil dari tegangan sentuh dan tegangan langkah pada tower, dan mengalirkan impuls petir ke bumi.

Metode pembumian pada tower dilakukan dengan metode driven rod (butir 6.1.1), metode counterpoise (butir 6.1.2), metode lainnya, atau kombinasinya sehingga nilai tahanan pembumian pada tower tercapai maksimal 10 Ω. Pada tower yang sering terjadi gangguan back-flashover bisa menggunakan nilai tahanan yang lebih rendah. Khusus untuk 5 (lima) tower dari gardu induk nilai tahanan pembumian pada tower sesuai Tabel 4. Pengukuran tahanan pembumian tower diukur tanpa dihubungkan dengan kaki tower.

≥ 100

≥ 10 mm

CATATAN:

Panjang batang, ukuran lubang, dan jarak antar lubang sesuai kebutuhan

(25)

SPLN T5.012: 2020

11

Tabel 4. Nilai tahanan pembumian pada 5 tower dari gardu induk

Level Tegangan Sistem Nilai Tahanan Pembumian Tower [ohm]

66 kV ≤ 3

150 kV ≤ 3

275 kV ≤ 3

500 kV ≤ 1

Dalam hal ditentukan lain atau disepakati, dapat ditambahkan dengan metode pembumian pondasi (butir 6.1.3).

Kaki tower dihubungkan ke sistem pembumian yang digunakan melalui konduktor pembumian.

Jika material yang digunakan berbeda, titik sambung kaki tower ke konduktor pembumian menggunakan earthing clamp jenis bimetal.

Pada kondisi sering terjadinya gangguan back-flashover, dapat dilakukan pengisolasian tower dari arus petir sehingga arus petir akan langsung masuk ke dalam tanah tanpa mengakibatkan naiknya tegangan pada tower.

Pada kondisi permukiman atau peternakan, perlu dipertimbangkan sistem pembumian tower khusus untuk menghindari bahaya tegangan langkah. Untuk hal ini, dapat menggunakan counterpoise empat titik yang ditarik horizontal radial ke arah luar, pengisolasian driven rod, atau metode lainnya; dan dilengkapi dengan ring grounding.

6.1.1 Metode driven rod

Metode driven rod dilakukan dengan menanam kawat konduktor dan elektrode pembumian tegak lurus permukaan tanah lalu menghubungkannya ke kaki tower.

Kawat yang digunakan terbuat dari tembaga dengan luas penampang minimal 38 mm² atau baja galvanis dengan luas penampang minimal 55 mm². Pada ujungnya dipasang elektrode pembumian yang terbuat dari tembaga (copper-clad steel) dengan panjang minimal 2 m (Gambar 5).

Jumlah driven rod disesuaikan sehingga didapat nilai pembumian yang dibutuhkan.

(26)

SPLN T5.012: 2020

12

Gambar 5. Contoh metode driven rod

6.1.2 Metode counterpoise

Metode counterpoise dilakukan dengan menanam kawat konduktor horizontal di dalam tanah dengan kedalaman minimal 0,8 m. (Gambar 6)

Kawat yang digunakan terbuat dari tembaga dengan luas penampang minimal 38 mm²atau baja galvanis dengan luas penampang minimal 55 mm².

Gambar 6. Contoh metode counterpoise

Penggelaran kawat di dalam tanah dilakukan menjauhi kaki tower dengan arah sejajar konduktor (Gambar 7).

Gambar 7. Contoh pola counterpoise

Pola penggelaran counterpoise dan panjang konduktor disesuaikan sehingga didapat nilai pembumian yang dibutuhkan.

Elektroda pembumian

Kaki Tower Kawat

konduktor

Kaki Tower Kawat

konduktor

Arah konduktor

Tower

(27)

SPLN T5.012: 2020

13

6.1.3 Pembumian pondasi

Pembumian pondasi dilakukan dengan memanfaatkan struktur baja pondasi sebagai elektrode pembumian. Struktur baja pondasi ditambahkan plat hot dip galvanis sehingga terhubung elektris dengan baik (Gambar 8). Plat ini menuju ke terminal pembumian pondasi lalu dihubungkan ke kaki atau struktur tower.

Gambar 8. Contoh pemasangan plat pada bidang struktur baja pondasi

Pembumian pada saluran kabel

Pembumian peralatan pada Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT) bertujuan untuk menjamin keamanan peralatan dan keselamatan personil dan masyarakat saat terjadi arus petir atau gangguan hubung singkat.

Pembumian pada SKTT terdiri dari pembumian pada terminasi dan jointing, serta bonding kabel.

6.2.1 Pembumian pada terminasi dan jointing

Dalam hal ujung kabel berada di gardu induk, maka pembumian pada terminasi harus dihubungkan ke sistem pembumian yang ada pada gardu induk.

Dalam hal ujung kabel berada di tower, maka pembumian pada terminasi harus dihubungkan ke sistem pembumian yang ada pada tower.

Pembumian pada jointing harus dihubungkan pada sistem pembumian pada joint hole. Nilai tahanan pembumian pada joint hole maksimal 3 Ω.

Konduktor ujung pada terminasi kabel SKTT harus terhubung ke lightning arrester untuk mereduksi impuls petir akibat adanya perubahan impedansi. Pembumian lightning arrester dihubungkan pada jarak terdekat ke selubung (sheath) kabel dan dihubungkan ke sistem pembumian.

Plat hot dip galvanis Struktur baja

pondasi

klem

(28)

SPLN T5.012: 2020

14

6.2.2 Bonding pada kabel

Kabel yang dilalui arus dapat menginduksi medan magnet pada bagian selubung metal (sheath) atau konduktor lainnya yang sejajar. Pada selubung yang membentuk loop tertutup akan timbul aliran arus sirkulasi yang menyebabkan rugi-rugi resistif dan berkontribusi pada kenaikan suhu kabel sehingga dapat menurunkan kapasitas kuat hantar arus kabel, mengurangi efisiensinya, dan mempercepat penuaan isolasi. Metode bonding digunakan untuk menyela jalur elektrik pada selubung tersebut sehingga aliran arus sirkulasi berkurang/hilang, namun akibatnya dapat menimbulkan kenaikan tegangan pada selubung.

Untuk itu pengaturan bonding tertentu harus dilakukan agar dapat mengurangi arus sirkulasi dan membatasi nilai tegangan pada selubung.

Bonding pada kabel SKTT inti tunggal (single-conductor power cables) mengacu pada metode bonding khusus (special bonding techniques) pada standar IEEE 575-2014 dengan ketentuan tegangan standing-sheat voltage pada selubung ujung maksimal 150 V.

(29)

SPLN T5.012: 2020

15

Lampiran A

Perhitungan Batasan Tegangan Langkah dan Tegangan Sentuh

Lampiran ini memberikan dasar perhitungan terkait batasan tegangan langkah dan tegangan sentuh maksimum yang diizinkan timbul pada mesh grounding.

Perhitungan batasan aman tegangan langkah dan sentuh bagi manusia didasarkan pada nilai arus pada durasi tertentu yang masih dapat ditoleransi oleh manusia tanpa terjadi ventrikel fibrilasi (ventricular fibrillation).

Mengacu pada IEEE Std 80-2013, pada studi Dalziel dkk., besar arus IB yang tidak menyebabkan fibrilasi pada durasi 0,03 s hingga 3,0 s adalah sebanding dengan energi yang diserap tubuh sesuai persamaan berikut:

𝑺_𝑩= (𝑰_𝑩)^𝟐× 𝒕_𝒔 Persamaan A.1

dimana

IB : besar arus rms yang mengalir ke tubuh (A) ts : durasi mengalirnya arus (s)

SB : konstanta empiris yang sebanding dengan energi kejut yang dapat ditoleransi tubuh oleh sejumlah persen populasi

Dalziel menyimpulkan bahwa energi kejut maksimal yang dapat diterima oleh 99,5% orang dengan berat 50 kg adalah SB = 0.0135. Sehingga formula arus yang diperbolehkan mengalir di tubuh adalah sebagai berikut:

𝑰_𝑩=√𝑺𝑩

√𝒕𝒔

= √𝟎, 𝟎𝟏𝟑𝟓

√𝒕𝒔

= 𝟎, 𝟏𝟏𝟔

√𝒕𝒔

Persamaan A.2

Merujuk pada IEEE Std 80-2013, batasan maksimal tegangan langkah dan tegangan sentuh didefinisikan sebagai persamaan berikut:

𝑬_{𝒔𝒕𝒆𝒑}= (𝑹_𝑩+ 𝟐𝑹_𝒇) 𝑰_𝑩 Persamaan A.3

𝑬_{𝒕𝒐𝒖𝒄𝒉}= (𝑹_𝑩+𝑹_𝒇

𝟐) 𝑰_𝑩 Persamaan A.4

dimana

Estep : tegangan langkah (V) Etouch : tegangan sentuh (V)

RB : tahanan tubuh yang diasumsikan 1000 Ω

Rf : resistansi tanah pada lapisan permukaan di bawah kaki (Ω)

(30)

SPLN T5.012: 2020

16 Merujuk juga bahwa:

𝑹𝒇= 𝟑𝑪𝒔× 𝝆𝒔 Persamaan A.5

dimana

Cs : Faktor reduksi nilai resistivitas permukaan tanah

ρs : Tahanan jenis permukaan material (lapisan batu koral), (Ω-m)

Dengan memasukkan asumsi tahanan tubuh 1000 Ω pada persamaan A.3 dan A.4 dan subtitusi menggunakan persamaan A.5, didapat definisi sebagai berikut:

𝑬_{𝒔𝒕𝒆𝒑𝟓𝟎}= (𝟏𝟎𝟎𝟎 + 𝟔𝑪_𝒔× 𝝆_𝒔)𝟎, 𝟏𝟏𝟔

√𝒕𝒔

Persamaan A.6

𝑬_{𝒕𝒐𝒖𝒄𝒉𝟓𝟎}= (𝟏𝟎𝟎𝟎 + 𝟏, 𝟓𝑪_𝒔× 𝝆_𝒔)𝟎, 𝟏𝟏𝟔

√𝒕𝒔

Persamaan A.7

dimana

Estep50 : Tegangan langkah untuk berat badan manusia 50 kg Etouch50 : Tegangan sentuh untuk berat badan manusia 50 kg Cs : Faktor reduksi nilai resistivitas permukaan tanah

ρs : Tahanan jenis permukaan material (lapisan batu koral), (Ω-m) tf : Durasi/lama gangguan (waktu pemutusan), (s)

Merujuk pada persamaan A.6 dan A.7 tersebut, dihitung tegangan sentuh dan tegangan langkah yang menjadi batasan standar SPLN menggunakan asumsi sebagai berikut:

Tabel A.1 Asumsi Batasan Perhitungan Tegangan Sentuh dan Tegangan Langkah

No Parameter Nilai Dasar Asumsi

1 Berat badan 50 kg

2 Tahanan Jenis Tanah ρ 28 Ω.m IEEE Std 80: 2013, Table 9 soil and clay

3 Tahanan Jenis Permukaan ρs 5000 Ω.m IEEE Std 80: 2013, Table 7, Washed Granite

4 Tinggi permukaan hs 0,15 m

5 Durasi shock ts 1 s Durasi shock sama dengan durasi

hubung-singkat (ts = tf) Dengan persamaan konstanta surface layers:

𝑪_𝑺= 𝟏 −

𝟎, 𝟎𝟗 (𝟏 − 𝝆 𝝆_𝒔) 𝟐𝒉_𝒔+ 𝟎, 𝟎𝟗

Persamaan A.8

dan memasukkan asumsi pada Tabel A.1 maka didapat:

(31)

SPLN T5.012: 2020

17

𝑪_𝑺= 𝟎, 𝟕𝟕𝟐 Persamaan A.9

Sehingga menggunakan Persamaan A.6, A.7, dan A.9 dapat dihitung batasan maksimum tegangan langkah dan tegangan sentuh sebagai berikut:

𝑬_{𝒔𝒕𝒆𝒑} = 𝟐𝟖𝟎𝟎, 𝟗𝟓 𝑽 Persamaan A.10

𝑬_{𝒕𝒐𝒖𝒄𝒉}= 𝟕𝟖𝟕, 𝟐𝟒 𝑽 Persamaan A.11

Dari Persamaan A.10 dan A.11, dalam SPLN ini, dijadikan batasan tegangan langkah (Es) dan tegangan mesh (Em) sistem mesh grounding (Tabel 1) sebagai berikut:

𝑬_𝒔= 𝟐𝟖𝟎𝟎 𝑽

𝑬_𝒎=𝟕𝟖𝟕 𝑽

(32)

Pengelola Standardisasi:

PT PLN (Persero) Pusat Penelitian dan Pengembangan Ketenagalistrikan Jl. Duren Tiga, Jakarta 12760, Telp. 021-7973774, Fax. 021-7991762,

www.pln-litbang.co.id

(33)

(34)