Untitled - Universitas Udayana

Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014

115

ISSN: 2088-9984

Studi Probabilitas Tegangan Sentuh dan Tegangan Langkah dengan Pentanahan Grid Di Lokasi

Tower Bali Crossing

Amrita Anak Agung Ngurah dan Ariastina Wayan Gede Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik, Universitas Udayana Denpasar, Bali, Indonesia e-mail: ngr_amrita@ee.unud.ac.id

Abstrak—Tahun 2015, PT. PLN (Persero) merencanakan menambah pasokan energi listrik ke Bali melalui sistem interkoneksi Jawa - Bali menggunakan jaringan transmisi SUTET 500 kV dimulai dari GITET 500 kV Paiton dan berakhir di GITET 500 kV Antosari. Jaringan SUTET 500 kV Paiton - Antosari akan menyeberangi Selat Bali di atas laut, disangga 2 buah menara utama yang dikenal dengan nama Tower Bali Crossing. Menara utama di sisi Jawa akan didirikan di daerah Watudodol dengan ketinggian 363 m, sedangkan di sisi Bali akan didirikan di dekat Pura Segara Rupek, wilayah Taman Nasional Bali Barat (TNBB) dengan ketinggian 376 m. Desain menara yang sedemikian tinggi menjadikannya sangat riskan terhadap bahaya sambaran petir. Penelitian ini membahas tentang probabilitas terjadinya bahaya tegangan sentuh dan tegangan langkah yang mungkin timbul akibat sambaran petir pada Tower Bali Crossing. Hasil perhitungan dengan luas 625 m2 dan kedalaman tanah 5 m mendapatkan tegangan sentuh di Segara Rupek 18 Volt dan di Watudodol 373 Volt, sedangkan tegangan langkah di Segara Rupek 28 Volt dan di Watudodol 566 Volt. Probabilitas kumulatif timbulnya tegangan sentuh dan tegangan langkah menunjukkan bahwa pemilihan luas dan kedalaman grid sangat menentukan resiko yang mungkin ditimbulkan oleh sambaran petir.

.

Kata kunci: SUTET 500 kV, Tower Bali Crossing, Petir, Pentanahan Grid, Tegangan Sentuh, Tegangan Langkah

I. Pendahuluan

Tahun 2015, PT. PLN (Persero) merencanakan menambah pasokan energi listrik ke Bali melalui sistem interkoneksi Jawa - Bali menggunakan jaringan transmisi SUTET 500 kV. Rencana jaringan transmisi SUTET 500 kV dimulai dari GITET 500 kV Paiton dan akan berakhir di GITET 500 kV Antosari. Dari GITET 500 kV Antosari, energi listrik akan disalurkan dengan menggunakan SUTT 150 kV menuju GI Kapal.

Jaringan SUTET 500 kV Paiton - Antosari dibagi dalam 3 bagian yaitu Paiton - Watudodol, Watudodol - Lampu Merah dan Lampu Merah - Antosari. SUTET 500 kV Paiton - Watudodol sepanjang 131 km menggunakan tower SUTET 500 kV jenis lettice steel dan jaringan Lampu Merah - Antosari sepanjang ± 86 km. Sedangkan jaringan SUTET Watudodol - Lampu Merah (dekat Pura Segara Rupek) memiliki panjang sekitar ± 2,68 km, menyeberangi Selat Bali, sehingga memerlukan tower penyangga dengan desain khusus yang disebut Tower Bali Crossing. Di sisi Jawa, menara utama akan didirikan di daerah Watudodol, sedangkan di sisi Bali menara utama akan didirikan di dekat Pura Segara Rupek, di wilayah Taman Nasional Bali Barat (TNBB). Tinggi menara di Watudodol 363 m, sedangkan di TNBB 376 m. Desain

menara yang sedemikian tinggi menjadikannya sangat riskan terhadap bahaya sambaran petir karena makin tinggi tegangan kerja dan makin tinggi menara penyangga saluran udara, maka akan makin banyak pula jumlah sambaran petirnya [1].

II. KajIan PustaKa

A. Bahaya Sambaran Petir

Petir adalah sumber arus impuls berfrekuensi tinggi yang merupakan salah satu penyebab gangguan pada sistem tenaga listrik terutama jaringan transmisi melalui kawat udara. Pencegahan dilakukan dengan cara merencanakan suatu sistem perlindungan yang baik pada saluran transmisi dengan melakukan pembuangan arus petir ke tanah melalui sistem pentanahan yang memadai. Nilai tahanan pentanahan yang memadai adalah kurang dari 5 Ohm.[2]. Nilai tahanan pentanahan dipengaruhi beberapa faktor, misalnya jenis tanah, jenis sitem pentanahan, suhu dan kelembaban, serta kandungan elektrolit tanah.

B. Sistem Pentanahan Grid

Sistem pentanahan grid digunakan bila sistem

ISSN: 2088-9984

116 Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014

pentanahan mesh tidak memberikan nilai pentanahan yang diinginkan, karena sistem ini merupakan gabungan dari pentanahan mesh dan rod.

Besarnya nilai tahanan pentanahan sistem grid dihitung dengan menggunakan persamaan (1) [3].

R^g = L+ A + h A +



 





 



ρ 1 1

20 1 1

1 20 1

/ ( )

Dengan :

R_g = Tahanan pentanahan grid (Ω) ρ = Tahanan jenis rata tanah (Ω-m)

L = Jumlah total panjang konduktor batang rod (m) h = Kedalaman penanaman konduktor (m)

A = Luas area pentanahan grid (m²)

Panjang total konduktor pentanahan (L) merupakan penjumlahan dari grid dan rod dapat dihitung dengan persamaan (2) [3].

L L= _C L+ T ( )2 Dengan :

L_c = Total panjang konduktor grid (m) L_r = Total panjang dari batang rod (m)

Penentuan panjang konduktor pentanahan grid (L_c) dapat dirumuskan pada persamaan (3) dengan mengacu pada Persamaan 2 [3].

L_C =L_1n L+ 2m, ( )3

Dengan :

D1 = L 4

m-1

1 , ( )

dan,

D₂ = L 5

n-1

2 , ( )

Dengan :

L₁ = Panjang konduktor (m) L₂ = Lebar konduktor (m)

n = Jumlah konduktor paralel sisi panjang m = Jumlah konduktor paralel sisi lebar

D₁ = Jarak antar konduktor paralel sisi panjang (m) D₂ = Jarak antar konduktor paralel sisi lebar (m) C. Tegangan Sentuh.

Tegangan mesh merupakan salah satu bentuk tegangan sentuh. Tegangan mesh merupakan tegangan tertinggi yang mungkin timbul sebagai tegangan sentuh dan inilah yang diambil sebagai tegangan untuk disain aman [4].

Tegangan mesh secara pendekatan sama dengan ρ x i, dimana ρ tahanan jenis tanah dalam ohm-meter dan i arus yang melalui konduktor kisi-kisi. Tetapi tahanan

jenis tanah nyatanya tidak merata, demikian juga arus i tidak sama pada semua konduktor kisi-kisi. Oleh karena itu, tegangan sentuh dihitung dengan menggunakan persamaan (6) [5].

E K K

L L

m m i

C T

IG

= +

ρ

1 15 6

, , ( )

Perhitungan nilai faktor koreksi (K_m) didapatkan melalui persamaan (7) [5].

K D

hd

D h Dd

h d

Ki

K n

m

h

=  + + ⋅

 

 + −



 

 1

2 16

2

8 4

8

2 1

2 2

1

π ln ( ) lnπ

( ) ,(( )7 Dengan :

Kii = 1 Dengan rod

K h

h= 1+h 8

0

, ( )

Ki=0 656, + 0 172, n, ( )9 Keterangan :

ρ = Tahanan jenis rata tanah (Ω-m) I_G = Besar arus menuju konduktor grid (A) K_m = Faktor koreksi dari tegangan grid

K_i = Faktor koreksi yang terjadi saat peningkatan arus ekstrimitas pada grid

L_c = Total panjang konduktor grid (m) L_r = Total panjang dari batang rod (m)

E_m = Tegangan sentuh yang terjadi pada grid ( V ) K_ii = Faktor koreksi berat efek dari konduktor pada

bagiandalam dan pojok grid

K_h = Faktor koreksi berat pada tekanan dari efek kedalaman grid

D = Jarak antara konduktor paralel pada kisi-kisi grid (m)

h = Kedalaman penanaman konduktor (m) h₀ = Konstanta kedalaman tanah grid (1 m)

n = Jumlah konduktor paralel dalam kisi-kisi utama n = √(n₁ x n₂ ) untuk menghitung nilai K_m dan K_i dalam menghitung tegangan sentuh

d = Diameter konduktor kisi-kisi grid (m) D. Tegangan Langkah.

Tegangan langkah adalah perbedaan tegangan yang terjadi diantara kedua kaki bila manusia berjalan di atas tanah sistem pentanahan pada keadaan terjadi gangguan [3]. Dimisalkan jarak antara kedua kaki orang adalah 1 meter dengan diameter kaki adalah 8 cm dalam keadaan tidak memakai sepatu.

Tegangan langkah dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (10) [5].

E I K K

S = ρ.GLS i ( )10

Faktor koreksi tegangan langkah (K_S) dapat ditentukan

Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014

117

ISSN: 2088-9984

dengan menggunakan persamaan (11) [4].

K^S h D h D

= + n

+ + −









1 1 −

2

1 1 1 0 5 ² 11

π ( , ) ( )

Keterangan :

Es = Tegangan langkah yang terjadi pada grid ( V ) ρ = Tahanan jenis rata tanah (Ω-m)

I_G = Besar arus menuju konduktor grid (A) Ks = Faktor koreksi dari tegangan langkah

Ki = Faktor koreksi yang terjadi saat peningkatan arus ekstrimitas pada grid

L = Jumlah total panjang konduktor batang rod (m) n = Jumlah konduktor parallel dalam kisi-kisi

utama

n₁ dan n₂ yang terbesar digunakan pada Ks dan Ki dalam menghitung tegangan langkah

D = Jarak antara konduktor parallel pada kisi-kisi grid (m)

h = Kedalaman penanaman konduktor (m) E. Probabilitas Arus Petir

Besar tegangan yang timbul pada menara transmisi tergantung pada puncak, kecuraman dan waktu muka gelombang petir. Hubungan antara puncak arus petir dan seringnya terjadi sambaran dapat dilihat pada Tabel 1.

Hubungan antara risetime gelombang petir dan probabilitas kejadian dapat dilihat pada Tabel 2.

F. Probabilitas Komulatif

Penentukan probabilitas timbulnya tegangan sentuh dan tegangan langkah menggunakan fungsi probabilitas kumulatif terjadinya arus petir.

1. Fungsi Probabilitas Kumulatif Variabel Acak Diskrit

1. Fungsi probabilitas kumulatif digunakan untuk menyatakan jumlah dari seluruh nilai fungsi probabilitas yang lebih kecil atau sama dengan suatu nilai yang ditetapkan. Secara matematis, fungsi probabilitas kumulatif dapat ditulis seperti pada Persamaan (12).

F x( )=P X x( ≤ )=X ≤ p x( ) ( )12 Dengan F(x) = P(X ≤ x) menyatakan fungsi probabilitas kumulatif pada titik X = x yang merupakan jumlah dari seluruh nilai fungsi probabilitas untuk nilai X sama atau kurang dari x.

2. Fungsi Probabilitas Kumulatif Variabel Acak Kontinu Fungsi probabilitas kumulatif variabel acak diskrit dihitung dengan cara penjumlahan, sedangkan pada probabilitas kumulatif variabel acak kontinu, ditentukan dengan fungsi integral, seperti ditunjukkan pada persamaan (13).

F x( )=P X x( ≤ ) ( )13 Gambar 1. menunjukkan contoh grafik dari sebuah fungsi probabilitas kumulatif.

III. MetodologI A. Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian dan pengambilan data primer adalah di Desa Bangsring, Kecamatan Wongsorejo, Kabupaten Banyuwangi dan di Desa Sumberklampok, Kecamatan Gerokgak, Kabupaten Buleleng.

B. Jenis Data

Data yang digunakan berupa:

• Data primer yaitu data yang diperoleh dengan pengukuran secara langsung, misalnya tahanan jenis tanah, suhu udara, hewan-hewan yang berada di sekitar lokasi dan lain sebagainya.

• Data sekunder yang diperoleh melalui sumber data kepustakaan (library research) yang berhubungan dengan topik penelitian, seperti data konstruksi tower

Tabel 1. Hubungan antara arus petir dan seringnya terjadi sambaran Arus Puncak Petir (kA) Probabilitas kejadian (%)

20 36

60 20

80 8

100 1,2

160 0,5

200 0,3

Tabel 2. Hubungan antara risetime dan probabilitas kejadian Muka Gelombang Petir (µs) Probabilitas Kejadian (%)

0,5 7

1,0 23

1,5 22

2,0 48

Gambar 1. Contoh grafik fungsi probabilitas kumulatif

ISSN: 2088-9984

118 Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014

Bali Crossing, lokasi tower, ketinggian dari permukaan laut, dan lain sebagainya.

C. Analisa Data

Metode yang digunakan dalam analisis hasil penelitian ini melalui langkah-langkah sebagai berikut :

1. Mengumpulkan data tahanan jenis tanah di rencana lokasi Tower Bali Crossing di daerah Watudodol dan Segara Rupek.

2. Melakukan analisis probabilitas sambaran dan arus petir di rencana lokasi Tower Bali Crossing.

3. Menganalisis probabilitas besarnya tegangan sentuh yang mungkin terjadi.

4. Menganalisis probabilitas tegangan langkah yang mungkin terjadi.

IV. hasIldan PeMbahasan

A. Karakteristik Tanah di Segara Rupek

Lokasi pertama dilakukannya pengukuran adalah di daerah Segara Rupek yang merupakan bagian dari wilayah Taman Nasional Bali Barat (TNBB). Lokasi menara Bali crossing di Segara Rupek berada ± 50 meter dari pantai dengan kondisi semak belukar serta memiliki jenis tanah kerikil berpasir kering.

B. Karakteristik Tanah di Watudodol

Lokasi menara Bali crossing di daerah Watudodol Jawa Timur berada ± 100 meter dari pantai berupa kebun jagung atau palawija serta memiliki jenis tanah berupa tanah ladang.

C. Hasil Pengukuran Tahanan Tanah

Pengukuran tahanan tanah di Segara Rupek dan Watudodol dilakukan dengan kedalaman 40 cm di bawah permukaan tanah. Pengukuran dilakukan sebanyak lima kali dan rata-rata hasil pengukuran digunakan untuk perhitungan selanjutnya.

Hasil pengukuran tahanan tanah di Segara Rupek serta hasil perhitungan tahanan jenis tanah dapat dilihat pada Tabel 3, sedangkan hasil perhitungan tahanan jenis tanah di Watudodol dapat dilihat pada Tabel 4.

D. Tahanan Pentanahan

Hasil pengukuran tahanan tanah dan hasil perhitungan tahanan jenis tanah di atas, digunakan untuk menghitung nilai tahanan pentanahan grid dengan asumsi jenis tanah di lokasi pengukuran adalah homogen.

Perhitungan tahanan pentanahan grid ini menggunakan persamaan (2.1) dengan luas area pentanahan grid 1 m², 25 m², 100 m², 225 m², 400 m² dan 625 m² dan kedalaman antara 0,5 m – 5 m. Hasil perhitungan tahanan pentanahan grid di Segara Rupek di Tabel 5 dan di Watuklotok di

Tabel 6.

Tabel 5 dan 6 menunjukkan bahwa semakin luas area pentanahan grid dan semakin dalam penanaman konduktor grid , maka nilai tahanan pentanahannya semakin rendah.

E. Arus Grid

Arus grid yaitu arus yang mengalir pada rangkaian pentanahan grid saat terjadi petir. Diasumsikan arus yang mengalir pada keempat kaki menara memiliki nilai yang sama, sehingga nilai arus grid yang dihasilkan dari arus petir saat mengalir pada menara transmisi dibagi keempat kaki menara transmisi. Dengan demikian diperoleh nilai

Tabel 3. Hasil pengukuran tahanan tanah dan perhitungan tahanan jenis tanah di Segara Rupek.

No Pengukuran Struktur tanah R

(Ω) ρ (Ω- m) 1 Pengukuran 1 Tanah kerikil berpasir kering 0,05 6,28 2 Pengukuran 2 Tanah kerikil berpasir kering 0,04 5,02 3 Pengukuran 3 Tanah kerikil berpasir kering 0,03 3,77 4 Pengukuran 4 Tanah kerikil berpasir kering 0,03 3,77 5 Pengukuran 5 Tanah kerikil berpasir kering 0,03 3,77

Rata-rata 0,03 3.77

Keterangan : Kedalaman pasak 40 cm di bawah permukaan tanah.

Tabel 4. Hasil pengukuran tahanan tanah dan nilai perhitungan tahanan jenis tanah di Watudodol.

No. Pengukuran Struktur tanah R (Ω) ρ (Ω-m)

1 Pengukuran 1 Tanah ladang 0,63 79,13

2 Pengukuran 2 Tanah ladang 0,62 77,87

3 Pengukuran 3 Tanah ladang 0,61 76,62

4 Pengukuran 4 Tanah ladang 0,61 76,62

5 Pengukuran 5 Tanah ladang 0,61 76,62

Rata-rata 0,61 76.62

Keterangan : Kedalaman pasak 40 cm dibawah permukaan tanah.

Tabel 5. Perbandingan hasil perhitungan tahanan pentanahan grid di Segara Rupek.

H(m) Luas area grid (A)

1 m² 25 m² 100 m² 225 m² 400 m² 625 m² 0,5 1,57Ω 0,33 Ω 0,17 Ω 0,11 Ω 0,08 Ω 0,07 Ω 1 1,47 Ω 0,30 Ω 0,16 Ω 0,11 Ω 0,08 Ω 0,06 Ω 1,5 1,42 Ω 0,29 Ω 0,15 Ω 0,10 Ω 0,08 Ω 0,06 Ω 2 1,40 Ω 0,28 Ω 0,14 Ω 0,10 Ω 0,08 Ω 0,06 Ω 2,5 1,38 Ω 0,27 Ω 0,14 Ω 0,10 Ω 0,07 Ω 0,06 Ω 3 1,37 Ω 0,26 Ω 0,13 Ω 0,09 Ω 0,07 Ω 0,06 Ω 3,5 1,36 Ω 0,26 Ω 0,13 Ω 0,09 Ω 0,07 Ω 0,06 Ω 4 1,36 Ω 0,25 Ω 0,13 Ω 0,09 Ω 0,07 Ω 0,06 Ω 4,5 1,35 Ω 0,25 Ω 0,13 Ω 0,09 Ω 0,07 Ω 0,06 Ω 5 1,35 Ω 0,25 Ω 0,12 Ω 0,09 Ω 0,07 Ω 0,05 Ω

Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014

119

ISSN: 2088-9984

dari arus grid pada masing-masing kaki menara transmisi.

F. Tegangan Sentuh

Besarnya tegangan sentuh untuk pentanahan grid dengan luas area 1 m², 25 m², 100 m², 225 m², 400 m² dan 625 m² serta kedalaman tanah antara 0,5 m – 5 m, dapat dihitung menggunakan persamaan (6) dan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 7 untuk di Segara Rupek dan Tabel 8. untuk di Watudodol.

Tabel 7 menunjukkan bahwa dengan luas area 625 m² dan kedalaman tanah 0,5 m didapatkan hasil perhitungan nilai tegangan sentuh yang paling rendah yaitu 18 Volt.

Begitupun sebaliknya dengan luas 1 m² dan kedalaman tanah 5 m didapatkan nilai tegangan sentuh yang lebih besar yaitu 2,5 kV.

Tabel 8 menunjukkan bahwa dengan luas area 625 m² dan kedalaman tanah 0,5 m didapatkan hasil perhitungan nilai tegangan sentuh yang paling rendah yaitu 373 Volt.

Begitupun sebaliknya dengan luas 1 m² dan kedalaman tanah 5 m didapatkan nilai tegangan sentuh sebesar 52 kV.

G. Tegangan Langkah

Tegangan langkah adalah perbedaan tegangan yang terdapat diantara kedua kaki bila manusia berjalan di atas tanah dimana sistem dalam keadaan terjadi gangguan.

Besarnya tegangan langkah dengan luas 1 m², 25 m², 100 m², 225 m², 400 m² dan 625 m² serta kedalaman tanah antara 0,5 m – 5 m dihitung menggunakan persamaan (2.10). Hasil di Segara Rupek ditunjukkan pada Tabel 9 dan di Watudodol ditunjukkan pada Tabel 10.

Tabel 9 menunjukkan bahwa dengan luas area 625 m² dan kedalaman tanah 5 m didapatkan hasil perhitungan nilai tegangan langkah yang paling rendah yaitu 28 Volt.

Begitupun sebaliknya dengan luas 1 m² dan kedalaman tanah 0,5 m akan memberikan nilai tegangan langkah yang lebih besar yaitu 1251 Volt.

Tabel 10 menunjukkan bahwa dengan luas area 625 m² dan kedalaman tanah 5 m didapatkan hasil perhitungan nilai tegangan langkah yang paling rendah yaitu 566 Volt.

Begitupun sebaliknya dengan luas 1 m² dan kedalaman tanah 0,5 m akan memberikan nilai tegangan langkah semakin besar yaitu 25 kV

H. Probabilitas Kejadian Tegangan Sentuh

Tabel 6. Perbandingan hasil perhitungan tahanan pentanahan grid di Watudodol.

H(m) Luas area grid (A)

1 m² 25 m² 100 m² 225 m² 400 m² 625 m² 0,5 32,00 Ω 6,75 Ω 3,41 Ω 2,28 Ω 1,80 Ω 1,37 Ω 1 29,84 Ω 6,19 Ω 3,19 Ω 2,16 Ω 1,72 Ω 1,32 Ω 1,5 28,93 Ω 5,85 Ω 3,03 Ω 2,07 Ω 1,66 Ω 1,28 Ω 2 28,43 Ω 5,61 Ω 2,91 Ω 2,00 Ω 1,61 Ω 1,24 Ω 2,5 28,12 Ω 5,44 Ω 2,82 Ω 1,94 Ω 1,56 Ω 1,21 Ω 3 27,90 Ω 5,31 Ω 2,74 Ω 1,89 Ω 1,52 Ω 1,19 Ω 3,5 27,74 Ω 5,21 Ω 2,68 Ω 1,84 Ω 1,49 Ω 1,16 Ω 4 27,62 Ω 5,13 Ω 2,62 Ω 1,81 Ω 1,46 Ω 1,14 Ω 4,5 27,52 Ω 5,07 Ω 2,58 Ω 1,77 Ω 1,43 Ω 1,12 Ω 5 27,44 Ω 5,01 Ω 2,54 Ω 1,74 Ω 1,41 Ω 1,10 Ω

Tabel 7. Perbandingan tegangan sentuh di Segara Rupek.

(m) IH ^{G (A)}

Luas area grid (A)

1 m² 25 m² 100 m² 225 m² 400 m² 625 m²

0,5 ^5.000 1.397 180 69 39 26 18

1 ^5.000 1.622 228 94 56 38 29

1,5 5.000 1.827 269 115 70 49 37

2 ^5.000 1.993 303 132 81 58 44

2,5 ^5.000 2.130 330 146 90 65 50

3 5.000 2.245 353 157 98 70 55

3,5 ^5.000 2.345 373 167 105 75 59

4 ^5.000 2.432 390 175 110 80 62

4,5 5.000 2.510 405 183 115 84 65

5 5.000 2.580 419 190 120 87 68

Keterangan : If = Arus petir = 20 kA

Tabel 8. Perbandingan tegangan sentuh di Watudodol.

(m)H I_G

(A) Luas area grid (A)

1 m² 25 m² 100 m² 225 m² 400 m² 625 m² 0,5 5.000 28.386 3.649 1.410 793 521 373

1 5.000 32.972 4.627 1.912 1.135 782 585 1,5 5.000 37.140 5.476 2.340 1.423 1.001 761 2 5.000 40.510 6.155 2.681 1.652 1.174 901 2,5 5.000 43.284 6.709 2.958 1.838 1.314 1.014

3 5.000 45.626 7.174 3.190 1.994 1.432 1.109 3,5 5.000 47.649 7.574 3.389 2.127 1.532 1.190 4 5.000 49.427 7.924 3.563 2.243 1.620 1.260 4,5 5.000 51.011 8.234 3.717 2.346 1.697 1.323 5 5.000 52.439 8.514 3.856 2.438 1.767 1.379

Keterangan : I_f = Arus petir = 20kA

Tabel 9. Perbandingan tegangan langkah di Segara Rupek (I_f =20 kA).

(m)H I_{G (A)} Luas area grid (A)

1 m² 25 m² 100 m² 225 m² 400 m² 625 m²

0,5 5.000 1.251 330 157 101 74 59

1 5.000 750 245 118 76 56 44

1,5 5.000 550 212 102 66 48 38

2 5.000 438 193 93 60 44 35

2,5 5.000 364 180 87 56 41 33

3 5.000 313 172 83 54 39 31

3,5 5.000 274 165 80 52 38 30

4 5.000 244 160 78 50 37 29

4,5 5.000 220 156 76 49 36 28

5 5.000 200 153 74 48 35 28

ISSN: 2088-9984

120 Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014

Probabilitas kumulatif timbulnya tegangan sentuh dan langkah menggunakan pendekatan seperti pada Tabel 1.

Probabilitas kumulatif timbulnya tegangan sentuh didasarkan pada hasil perhitungan pada sub-bab sebelumnya. Gambar 2 untuk menunjukkan probabilitas kamulatif di Segara Rupek dan Gambar 3 untuk di Watudodol.

I. Probabilitas Kejadian Tegangan Langkah

Probabilitas kumulatif timbulnya tegangan langkah di dasarkan pada perhitungan pada sub-bab sebelumnya.

Hasil di Segara Ripek dapat di lihat pada Gambar 4 dan di Watudodol pada gambar 5.

V. KesIMPulan

Berdasarkan hasil analisis dengan luas area dari 1 m² – 625 m² dan dengan kedalaman berkisar antara 0,5 m – 5 m di lokasi Segara Rupek dan Watudodol, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Hasil analisis tahanan pentanahan menunjukkan bahwa semakin dalam dan semakin luas sistem pentanahan grid, maka nilai tahanan pentanahan akan semakin rendah. Dengan luas 625 m² dan kedalaman tanah 5 m didapatkan nilai tahanan penatanahan di Segara Rupek 0,05 Ω dan nilai tahanan pentanahan di Watudodol 1,10 Ω.

2. Untuk hasil perhitungan tegangan sentuh diperoleh bahwa semakin dekat dari permukaan tanah dan semakin luas sistem pentanahan grid, maka nilai tegangan sentuh akan semakin rendah. Dengan luas 625 m² dan kedalaman tanah 0,5 m didapatkan nilai tegangan sentuh di Segara Rupek 18 Volt dan nilai

Tabel 10. Perbandingan tegangan langkah di Watudodol (I_f =20 kA).

(m)H I_G (A)

Luas area grid (A)

1 m² 25 m² 100 m² 225 m² 400 m² 625 m² 0,5 5.000 25.418 6.704 3.186 2.053 1.509 1.192

1 5.000 15.251 4.988 2.389 1.540 1.132 894 1,5 5.000 11.184 4.301 2.070 1.335 981 775 2 5.000 8.896 3.915 1.891 1.219 896 708 2,5 5.000 7.408 3.664 1.774 1.144 841 664 3 5.000 6.354 3.486 1.692 1.091 802 633 3,5 5.000 5.568 3.353 1.630 1.051 773 610 4 5.000 4.957 3.250 1.582 1.020 750 592 4,5 5.000 4.467 3.168 1.544 996 732 578 5 5.000 4.067 3.100 1.512 975 717 566

Gambar 2. Grafik probabilitas kumulatif tegangan sentuh di Segara Rupek (A = 625 m²).

Gambar 3. Grafik probabilitas kumulatif tegangan sentuh di Watudodol (A = 625m²)

Gambar 4. Grafik probabilitas kumulatif tegangan langkah di Segara Rupek (A = 625m²)

Gambar 5. Grafik probabilitas kumulatif tegangan langkah di Watudodol (A = 625m²)

Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014

121

ISSN: 2088-9984

tegangan sentuh di Watudodol 373 Volt.

3. Hasil perhitungan tegangan langkah menunjukkan bahwa semakin dalam dan semakin luas sistem pentanahan grid, maka nilai tegangan langkah akan semakin rendah. Dengan luas 625 m² dan kedalaman tanah 5 m didapatkan nilai tegangan langkah di Segara Rupek 28 Volt dan nilai tegangan langkah di Watudodol 566 Volt.

4. Probabilitas kumulatif timbulnya tegangan sentuh dan tegangan langkah menunjukkan bahwa pemilihan luas dan kedalaman grid sangat menentukan resiko yang mungkin ditimbulkan oleh sambaran petir.

RefeRensI

[1] Nash, PR. 2010. Analisis Pengaruh Resistansi Pentanahan Menara Terhadap Back Flashover Pada Saluran Transmisi 500 KV.

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI- ITS. Surabaya : Jurusan Teknik Elektro-FTI Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[2] ________. 2000. Peraturan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2000).

Jakarta : ____.

[3] IEEE Standard 80 - 2000. IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding. New York.

[4] Hutauruk, TS. 1999. Pengetanahan Netral Sistem Tenaga Dan Pengetanahan Peralatan. Jakarta : Erlangga.

[5] IEEE Standard 665 – 1995. IEEE Guide for Generating Station Grounding. New York.