1.B. Pengaman Sistem Distribusi

FUSE CUT OUT

PT PLN (Persero)

Jasa Pendidikan dan Pelatihan

PT PLN (Persero)

Pusat Pendidikan dan Pelatihan

MATERI

I

SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

I.4.

PROTEKSI SISTEM DISTRIBUSI

I.4.1.B.PENGAMAN SISTEM DISTRIBUSII.4.1.B.PENGAMAN SISTEM DISTRIBUSI

1. Pendahuluan

Jaringan distribusi berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik ke pihak pelanggan. Karena fungsinya tersebut maka keandalan menjadi sangat penting dan untuk itu jaringan distribusi perlu dilengkapi dengan alat pengaman

Ada tiga fungsi sistem pengaman dalam jaringan distribusi

1. Mencegah atau membatasi kerusakan pada jaringan beserta peralatannya dari akibat adanya gangguan listrik

2. Menjaga keselamatan umum dari akibat gangguan listrik

3. Meningkatkan kelangsungan pelayanan tenaga listrik kepada konsumen

Sistem pengaman yang baik harus mampu :

1. Melakukan koordinasi dengan sistim pengaman yang lain GI

2. Mengamankan peralatan dari kerusakan yang lebih luas akibat gangguan

3. Membatasi kemungkinan terjadinya kecelakaaan

4. Secepatnya membebaskan pemadaman karena gangguan

5. Membatasi daerah pemadaman akibat gangguan

6. Mengurangi frekuensi pemutusan permanen karena gangguan

Persyaratan yang harus dimiliki oleh alat pengaman atau sistem pengaman

1. Sensitifitas (kepekaan)

Suatu pengaman bertugas mengamankan suatu alat atau bagian tertentu dari sistem tenaga listrik termasuk dalam jangkauan pengamanannnya merupakan daerah pengaman tugas suatu pengaman mendeteksi adanya gangguan yang terjadi didaerah pengamanannya harus cukup sensitif untuk mendeteksi dengan nilai minimum dan bila perlu mentripkan PMT atau Pelebur untuk memisahkan bagian yang terganggu dengan bagian yang sehat

2. Selektifitas (ketelitian)

Selektifitas dari pengaman adalah kwalitas kecermatan dalam mengadakan pengamanan bagian yang terbuka dari suatu sistem oleh karena terjadinya gangguan diusahakan seminimal mungkin jika dapat tercapai maka pengamanan demikian disebut pengamanan selektif.

3. Keandalan ( Realibilitas)

Dalam keadaan normal pengaman tidak boleh bekerja, tetapi harus pasti dapat bekerja bila diperlukan. Pengaman tidak boleh salah bekerja, jadi susunan alat-alat penga,man harus dapat diandalkan. Keandalan keamanan tergantung kepada desain, pengerjaan dan perawatannya

4. Kecepatan. (Speed)

Makin cepat pengaman bekerja tidak hanya dapat memperkecil kerusakan tetapi juga dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat-akibat yang ditimbulkan oleh gangguan

2. Pengaman Arus lebih

2.1. Fuse Cut Out

2.1.1 Pengertian Fuse Cut Out ( F C O )

Fuse Cut Out merupakan sebuah alat pemutus rangkaian listrik yang berbeban pada jaringan distribusi yang bekerja dengan cara meleburkan bagian dari komponennya (fuse link) yang telah dirancang khusus dan disesuaikan ukurannya untuk itu. Perlengkapan fuse ini terdiri dari sebuah rumah fuse (fuse support), pemegang fuse (fuse holder) dan fuse link sebagai pisau pemisahnya dan dapat diindetifikasi dengan hal-hal seperti berikut

a. Tegangan Isolasi Dasar ( TID ) pada tingkat distribusi

b. Utamanya digunakan untuk penyulang (feeders) TM dan proteksi trafo

c. Konstruksi mekanis didasarkan pemasangan pada tiang atau pada crossarm

d. Dihubungkan ke sistim distribusi dengan batas-batas tegangan operasinya2.1.2 Klasifikasi Fuse Cut Out

Jenis-jenis Fuse yang dirancang untuk penggunaan pada tegangan tinggi dapat dibedakan dalam 2 ( dua ) macam yaitu Cutout Distribusi (Distribution Cutouts), dilapangan sering disebut: Fuse Cut Out disingkat FCO dan Fuse TM

(Power Fuse ) yang sering disebut MV Fuse atau Fuse pembatas arus. Dilapangan keperluan dan cara pemasangan kedua jenis fuse ini berbeda. Fuse cut out banyak dipergunakan pada saluran saluran percabangan dengan konstruksi saluran udara terbuka sedangkan MV fuse banyak dipergunakan pada panel panel cubicle dengan saluran kabel atau campuran .

Fuse cutout distribusi diklasifikasi dalam 2 macam fuse yaitu : Fuse letupan (Expulsion Fuse) dan Fuse Liquid (Liquid Filled Fuse) Namun pada kenyataannya dilapangan fuse cutout letupan (expulsion) lebih banyak dipakai untuk jaringan distribusi dibanding dengan power fuse, istilah letupan (expulsi) merupakan suatu tanda yang dipergunakan fuse sebagai tanda adanya busur listrik yang melintas didalam tabung fuse yang kemudian dipadamkannya.

Peristiwa yang terjadi pada bagian dalam tabung fuse ini adalah peristiwa penguraian panas secara partial akibat busur dan timbulnya gas yang di deionisasi pada celah busurnya sehingga busur api segera menjadi padam pada saat arus menjadi nol. Tekanan gas yang timbul pada tabung akibat naiknya temperatur dan pembentukan gas menimbulkan terjadinya pusaran gas didalam tabung dan ini membantu deionisasi lintasan busur api. Tekanan yang semakin besar pada tabung membantu proses pembukaan rangkaian, setelah busur api padam partikel-partikel yang dionisasi akan tertekan keluar dari ujung tabung yang terbuka.

Klasifikasi fuse cutout yang kedua adalah fuse cutout liquid, fuse jenis ini tidak dikenal di wilayah PT PLN . Namun menurut referensi Fuse Cut Out semacam ini dapat digunakan untuk jaringan distribusi dengan saluran kabel udara .2.1.3. Fuse Cut-Out Letupan Bertabung Fiber

Ada 2 jenis fuse letupan (expulsion) yang diklasifikasi sebagai Fuse Cut-Out (FCO) distribusi yaitu

a. Fuse cutout bertabung fiber (Fibre tube fuse)

b. Fuse link terbuka (Open link fuse)

Fuse cut-out bertabung fiber mempunyai fuse link yang dapat diganti-ganti (interchangeability) dan terpasang didalam pemegang fuse (fuse holder) berbentuk tabung yang terbuat dari bahan serat selulosa. Fuse ini dapat dipergunakan baik untuk Fuse Cut-Out terbuka (open fuse cut-out) atau Fuse Cut-Out tertutup (enclosed fuse cutout), fuse cut-out terbuka dapat dilihat pada gambar 2.Pada gambar ini terlihat fuse bertabung fiber dipasang diantara 2 (dua) isolator dan jaringan listrik dihubungkan pada kedua ujung fuse holdernya pada fuse cutout tertutup, tabung fuse terpasang disebelah dalam pintu fuse cutout dan seluruh kontak listriknya terpasangkan pada rumah fuse yang terbuat dari porselain seperti terlihat pada gambar 3

Kedua Fuse Cutout ini dapat dipergunakan pada jaringan-jaringan dengan sistim delta atau jaringan dengan sistim bintang tanpa pentanahan demikian juga pada jaringan - jaringan yang menggunakan sistim netral ditanahkan apabila tegangan pemutusan fuse cutout secara individual tidak melebihi tegangan maksimum pengenal rancangan dan tahanan isolasi ketanah sesuai dengan kebutuhan operasinya

Gambar 2Gambar 2.

Fuse Cutout terbuka Fuse Cutout tertutup

2.1.4 Fuse Cut-Out Link Terbuka (Open Link)

Fuse cutout link terbuka terdiri dari sebuah fuse link yang tertutup didalam sebuah tabung fiber yang relatif kecil dengan dilengkapi kabel penghubung tambahan pada fuse link-nya untuk memperpanjang kedua ujung tabungnya.terlihat pada gambar 4

Gambar. 4

Fuse Cutout tipe Open Link

Kabel penghubung tambahan ini kemudian dihubungkan ke pegas kontak beban pada rumah fuse (fuse support) untuk kerja secara mekanik. Kerja pegas ini dimaksudkan untuk menjamin pemisahan agar kedua ujung dari fuse terbuka pada saat fuse bekerja dan ini dipakai karena kemampuan pemutusan pada tabung fiber yang kecil relatif terbatas. Fuse cutout ini dirancang untuk dipakai pada tegangan 17 kV, selain itu fuse ini mempunyai arus pengenal pemutusan yang lebih rendah dari pada fuse cutout bertabung fiber

2.2 Standar Fuse link

Ada sejumlah standar yang dianut fuse link, salah satu standar pengenal fuse link yang terdahulu dikenal dengan sebutan pengenal N. Pengenal N dispesifikasi fuse link tersebut mampu untuk disalurkan arus listrik sebesar 100 % secara kontinue dan akan melebur pada nilai tidak lebih dari 230 % dari angka pengenalnya dalam waktu 5 menit [1]. Pada praktek dilapangan ketentuan tersebut kurang memuaskan penggunanya karena hanya satu titik yang dispesifikasi pada kerakteristik arus-waktu sehingga fuse link yang dibuat oleh sejumlah pabrik yang berbeda mempunyai keterbatasan dalam memberikan jaminan koordinasi antar fuse link. Setelah fuse link dengan pengenal N kemudian muncul standar industri fuse link dengen pengenal K dan pengenal T pada tahun 1951

Pengenal K untuk menyatakan fuse link dapat bekerja memutus jaringan listrik yang berbeban dengan waktu kerja lebih cepat dan pengenal T untuk menyatakan fuse link bekerja memutus jaringan listrik yang berbeban dengan waktu kerja lebih lambat. Fuse link tipe T dan tipe K ini merupakan rancangan yang universal karena fuse link ini bisa ditukar tukar (interchangeability) kemampuan elektris dan mekanisnya yang dispesifikasi dalam standar.

Fuse link tipe K dan tipe T yang diproduksi suatu pabrik secara mekanis akan sama dengan fuse link tipe K dan tipe T yang diproduksi pabrik lain. Karakteristik listrik link tipe K dan fuse link tipe T sudah distandarisasi dan sebagai titik temu nilai arus maksimum dan minimum yang diperlukan untuk melelehkan fuse link ditetapkan pada 3 titik waktu dalam kurva karakteristik Kondisi ini lebih menjamin koordinasi antara fuse link yang dibuat oleh beberapa pabrik menjadi lebih baik dari pada yang dimiliki fuse link N.

Tabel 1. Arus Leleh Fuse Link Tipe K

Arus pengenal (rating) Fuse yang disarankan / disukai Tabel 2.. Arus Leleh Fuse Link Tipe K Arus pengenal (rating) Fuse yang tidak disarankan / disukai - intermediate

Tabel 3. Arus Leleh Fuse Link Tipe T Arus pengenal (rating) Fuse yang disarankan / disukaiTabel 4 Arus Leleh Fuse Link Tipe T Intermediate Tidak disarankan. [1]

Tiga titik operasi fuse link untuk tipe K dan tipe T yang distandarkan dalam karakteristik arus waktu adalah :

a. 300 detik untuk fuse link 100 amper dan dibawahnya , 600 detik untuk fuse link 140 amper dan 200 amper

b. 10 detik

c. 0.1 detik seperti yang dirancang pada tabel 1 dan tabel 2. untuk fuse link tipe K dan tabel tabel 3 dan tabel 4 untuk fuse link tipe T

Karakteristik arus waktu lebur minimum fuse link tipe K dan T yang dibuat semestinya tidak kurang dari nilai-nilai minimum yang ditampilkan dan karakteristik lebur minimum fuse link ini ditambah dengan toleransi dari pabrikan seharusnya tidak lebih besar dari nilai maksimum seperti pada tabel 1 dan tabel 2. untuk fuse link tipe K dan tabel 3 dan tabel 4 untuk fuse link tipe T

Untuk memperoleh kerja yang selektif dapat dipergunakan sederetan fuse link dengan nilai arus pengenal yang disarankan (prefered continues rating) :

6 - 10 15 25 40 65 100 140 dan 200 amper., nilai arus pengenal kontinyu 8 12 20 30 50 dan 80 amper merupakan nilai arus pengenal yang tidak disarankan (non prefered countinues rating).sebagai standar intermediate.Nilai-nilai arus pengenal fuse ini disediakan dengan maksud agar setiap nilai arus penganal fuse link yang disarankan dapat diproteksi oleh nilai arus pengenal fuse link yang disarankan dengan nilai arus pengenal yang lebih besar dan setiap nilai arus pengenal fuse link yang tidak disarankan akan diproteksi oleh nilai arus pengenal fuse link yang tidak di sarankan dengan nilai arus pengenal yang lebih besar dalam beberapa kasus kerja selektif dapat juga diperoleh antara fuse link yang disarankan dengan fuse link yang tidak disarankan

Nilai arus pengenal fuse link di bawah 6 amper : 1, 2 dan 3 sudah distandarisasi, nilai-nilai arus pengenal yang rendah ini tidak dimaksudkan untuk berkordinasi satu dengan yang lain namun koordinasi lebih baik dengan nilai arus pengenal 6 ampere atau diatasnyaKarakteristik kerja fuse link fuse cutout type K , T dan H masing masing dapat dilihat pada gambar 5 , gambar 6 dan pada gambar 7 seperti berikut :

Gambar 5 Kurva Karakteristik Arus Waktu Fuse link tipe K ( kerja cepat )

Gambar 6 Fuse link tipe T (kerja lebih lambat)

Gambar 7 Fuse link tipe H ( Tahan Surja )

Dari kedua Karakteristik kerja fuse ini masing-masing memiliki

a. Kurva waktu leleh minimum ( minimum melting time )Yaitu kurva yang menunjukkan waktu yang dibutuhkan mulai dari saat terjadinya arus lebih sampai dengan mulai meleburnya pelebur untuk harga arus tertentu.

b. Waktu busur

Waktu antara saat timbulnya busur permulaam sampai saat pemadaman

c. Kurva waktu pembebasan maksimum ( maximum clearing time )Yaitu kurva yang menunjukkan waktu yang dibutuhkan dari saat terjadinya arus lebih sampai dengan padamnya bunga api untuk harga arus tertentu

2.1.1 Ketersediaan Tipe Dan Angka Pengenal Fuse Link

Seiring dengan perubahan teknologi dan kebutuhan dalam peningkatan mutu pelayanan tenaga listrik. beragam tipe dan angka pengenal fuse cutout letupan (expulsion) yang diproduksi dan dijual dipasaran pada masa kini. Salah satu perusahaan pembuat fuse link menyediakan beberapa tipe yang diantaranya adalah tipe K, T, H, N, D, S untuk sistim distribusi dengan tegangan sampai 27 kV dan tipe EK, ET dan EH untuk sistem distribusi dengan tegangan sampai 38 kV dengan pengenal seperti terlihat pada tabel 5

Tabel 5

Ketersediaan tipe dan rating fuse link yang diproduksi pabrik

2.7. Standar PLN : SPLN 64 1985

Untuk keperluan peningkatan efisiensi dan tingkat keandalan pelayanan sistem di PT PLN (Persero), jenis,tipe dan karakteristik perlu dipilih Fuse Cut out yang sesuai dengan sistem dan kondisi yang ada di lingkungan PT PLN (Persero) sebagai perusahaan yang mengelola distribusi tenaga listrik. Untuk keperluan ini PLN merumuskan kebijaksanaanya dalam standar PLN : SPLN 64 : 1985 mengenai Petunjuk dan Penggunaan Pelebur Pada Sistem Tegangan Menengah dengan spesifikasinya adalah sebagai berikut:

1. Ketentuan Umum

1. Frekwensi kerja : 50 Hz

2. Tegangan pengenal : 20 kV, 24 kV untuk sistim 20 KV 3 fasa dengan netral ditanahkan

3. Tingkat isolasi pengenal :

a. Tegangan ketahanan impulse : polaritas positif dan negatif

Antara kutub - tanah dan kutub kutub ( TID ) 125 kV (puncak)

Antara jarak isolasi dari rumah fuse 60 kV ( efektif )

b. Tegangan ketahanan sistim 50 Hz ( kering/ basah selama 1 menit )

Antara kutub - tanah dan kutub kutub ( TID ) 50 kV (efektif)

Antara jarak isolasi dari rumah fuse 60 kV ( efektif )

Kondisi standar suhu, tekanan dan kelembaban 20 0 C, 760 mmHg

dan 11 g /m3 Air

4. Suhu : suhu udara maksimum 40 0 C suhu udara rata-rata 24 jam maks 37 0 C

5. Arus pengenal dalam amper dan arus pemutusan dalam kilo amper : fuse link

Arus pengenal dan arus pemutusan pengenal fuse link dipilih dari seri R10 Bagi jenis pembatas arus dalam keadaan khusus bila diperlukan tambahan boleh diambil dari seri R 20

Seri R 10. : 1 - 1,25 1,6 2 2,5 3,15 4 6,3 8 dan kelipatan 10 nya

Seri R 20 : 1 1,12 1,25 1,4 1,6 1,8 2 2,24 2,5 2,8 3.15 3,55 4 4,5 5 5,6 6,3 7,1- 8 9 dan kelipatan 10 nya

6. Batas kenaikan suhu

Fuse link dan rumah fuse (fuse support) harus dapat dilewati arus pengenalnya secara terus menerus tanpa melewati batas kenaikan suhunya seperti tertera pada tabel 4

7. Untuk pasangan luar tekanan angin tidak melebihi 700 N / m 2 8. Udara sekitar tidak tercemar oleh debu, asap, gas korosif, gas mudah terbakar uap atau garam

9. Ketinggian dari permukaan laut tidak melebihi 1000 m

2. Spesifikasi Fuse Cutout Jenis Letupan ( Expulsion Fuse )

1. Macam macam angka pengenal

a. Pengenal fuse

Tegangan pengenal : 24 KV

Arus pengenal fuse dalam amper

Seri R 10. ( A ) :

1 - 1,25 1,6 2 2,5 3,15 4 6,3 8 dan kelipatan 10 nya

Seri R 20. ( A ) :

1 1,12 1,25 1,4 1,6 1,8 2 2,24 2,5 2,8 3.15 3,55 4 4,5 5 5,6 6,3 7,1- 8 9 dan kelipatan 10 nya

Kemampuan pemutusan pengenal dalam kilo ampere

Seri R 10. ( kA ) :


Seri R 20. ( kA ) :


Frequensi pengenal : 50 Hz

b. Pengenal rumah fuse ( Fuse Support )


Arus maksimum pengenal :

Nilai-nilai standar dari arus pengenal rumah fuse adalah :

50 A, 100 A, 200A, 400A.

Tingkat isolasi pengenal

1. Tegangan Ketahanan Impulse : Polaritas positif dan negatif


Antara jarak isolasi dari rumah fuse 145 kV ( puncak )

2. Tegangan Ketahanan sitim 50 Hz ( kering / basah selama 1 menit )


Antara jarak isolasi dari rumah pelebur 60 kV ( efektif )

c. Pengenal pemikul batang pelebur ( fuse holder )


Arus maksimum

Seri R 10. ( A ) :


Seri R 20. ( A ) :


Kemampuan pemutusan pengenal dalam KA

Seri R 10. ( kA ) :


Seri R 20. ( kA ) :


d. Pengenal fuse link

Arus pengenal

Seri R 10. ( A ) :


Seri R 20. ( A ) :


Tegangan maksimum : 24 kV

e. Karakteristik pelebur

Batas kenaikan suhu

Anak dan rumah pelebur ( Fuse link dan Fuse holder ) harus dapat dilewati arus pengenalnya secara terus menerus tanpa melewati batas kenaikan suhunya seperti tertera pada tabel Batas Suhu dan Kenaikan Suhu berbagai komponen

Kelas pelebur jenis letupan dibagi dalam dua kelas yaitu :

1. Fuse letupan (expulsion ) kelas 1 dipergunakan untuk proteksi sekelompok trafo berkapasitas besar

2. Fuse letupan (eexpulsion ) kelas 2 dipergunakan untuk proteksi trafo-trafo kecil untuk proteksi kapasitor atau untuk keperluan seksionalisasi jaringan distribusi tegangan menengah dengan saluran udara

f. Karakteristik waktuarus fuse link

Pabrik harus menyediakan kurva-kurva yang diperoleh dari pengujian jenis karakteristik waktu sesuai yang ditentukan pada publikasi IEC 282-2 1974 .

g. Konstruksi

Pelebur yang dipilih pada umumnya tipe buka-jatuh (drop out) dimana tabung, fuse holder dan fuse linknya akan jatuh dan menggantung bila fuse linknya telah bekerja (putus)

Pembukaan tanpa pemadaman dapat dilakukan dengan tambahan alat kerja kerja keadaan bertegangan (hot stick) yang dilengkapi dengan alat pemadam busur atau dengan dengan lengan pemutus pelebur.

2.8. Pemasangan FCO

FCO pada jaringan distribusi tegangan menengah biasanya dipergunakan pada saluran saluran percabangan untuk mengamankan saluran percabngan dari adanya gangguan hubung singkat dan untuk mengamankan sistim dari gangguan hubung singkat pada trafo distribusi .

Konstruksi Pemasangan dari Fuse Cut Out ini dapat dilihat seperti gambar gambar berikut

A.Porcelain insulator with higher Creepage distance and greater insulation properties.G.Crank shaft support / lower housing in Brass.

B.Upper eye bolt connector in Tin plated brass.H.Trigger in stainless steel.

C.Upper contact - silver plated ETP Copper.I.Stainless steel spring provides toggle action for fuse link ejector.

D.Galvanized steel hooks for load break tools & guiding the fuse tube during closure. J.Lower eye bolt connector in Tin plated Brass.

E.Fuse tube holder coated with UV resistant paint, impervious to water & constructed in Epoxy resin with special arc quenching liner.K.Crank shaft.

F.Lower contact in ETP grade copper duly silver plated.L.Galvanized mounting Brackets.

2.8. Cara Pemilihan Arus Pengenal ( Rating ) Fuse Link FCO a. Pemilihan Arus Pengenal Fuse link FCO untuk Proteksi Percabangan

Pemilihan arus pengenal (Rating) fuse link Cut Out ( FCO ) untuk saluran cabang sangat penting untuk dilakukan dengan sebaik baiknya dalam rangka koordinasi sistem untuk memperoleh penampilan sistem yang optimal dengan harapan target perusahaan dalam pencapaian kepuasan pelanggan dan peningkatan penjualan KWh dengan mengecilkan tingkat SAIDI dan SAIFI di harapkan dapat terpenuhi

Salah satu metode pemutusan arus hubung singkat permanen (persistant) yang efektif adalah dengan memasang fuse pada tiap tiap percabangan atau anak cabangnya ( sub branch )

Kesalahan dalam menentukan pilihan rating fuse link tentu akan memupus harapan perusahaan. Sering kerjanya (Trip) PMT Penyulang di Gardu Induk oleh karena sering terjadi gangguan di saluran saluran cabang atau terutama saluran saluran anak cabang perlu dipertimbangkan untuk penempatan FCO yang sesuai dengan kebutuhan

Salah satu yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan arus pengenal FCO untuk proteksi saluran cabang atau saluran anak cabang adalah besarnya nilai arus beban maksimum yang akan atau dapat mengalir pada saluran cabang atau anak cabang yang dimaksud .

Sesuai dengan Standard kemampuan dari fuse link Cut out (FCO) yang diproduksi oleh sejumlah pabrik yang telah dikemukakan di fuse cut out dan pada pemilihan arus pengenal fuse link FCO. Untuk menentukan arus pengenal (rating) fuse link yang dipilih dapat dilakukan sebagai berikut :

1. Pilih fuse link Cut Out ( FCO ) yang sesuai dengan standar dalam hal ini PLN dalam SPLN 64 :1985 menentukan pilihan type K T dan H

2. Bagilah Arus beban maksimum yang sudah ditentukan dengan kemampuan arus kontinue fuse link

3. Koordinasi yang sebaik baiknya dengan alat proteksi yang lain (PMT, PBO dan Fuse Cut out ) baik yang berada di sisi sebelah hulu (sumber) dan sebelah hilirnya (beban)

4. Perhatikan Batas ketahanan penghantar terhadap arus hubung singkat

5. Perhatikan pula kemampuan pemutusan dari Fuse Cut Out khususnya bagi FCO yang terpasang dekat dengan sumber tenaga

Dengan demikian fuse link cutout yang dipilih selain harus tahan terhadap arus beban, juga harus bisa dikoordinasikan dengan alat proteksi yang lain dan mempunyai kemampuan pemutusan terhadap arus hubung singkat yang mungkin terjadi dan dapat melindungi penghantar yang diamankan dari kerusakan akibat arus lebih.

Pemilihan rating arus fuse link yang benar adalah tidak akan lebur atau terjadi kerusakan oleh gangguan sesaat (no-persistant) yang terjadi disebelah hilirnya karena recloser yang akan membuka rangkaian dengan operasi instantaneous tanpa memutuskan fuse link Pada saat gangguan tetap fuse link pertama pada sebelah sumber dari gangguan akan melebur dan membuka rangkaian setelah operasi recloser 2.9. Koordinasi Proteksi Antar Fuse Cut-0ut

Penggunaan fuse link yang benar membutuhkan sejumlah informasi tentang karakteristik sistim dan karakteristik peralatan yang akan diproteksi seperti yang telah dituliskan mengenai dasar pemilihan fuse link dengan definisi : Bila dua atau lebih fuse link atau alat proteksi lain digunakan pada suatu sistim alat proteksi yang paling dekat dengan titik gangguan dari arah sumber disebut peralatan pemproteksi dan yang paling dekat selanjutnya disebut : backup atau diproteksi seperti digambarkan pada gambar 12 dibawah ini

Salah satu aturan yang sangat penting dalam aturan penggunaan fuse link adalah : Clearing time maksimum dari fuse link pemroteksi tidak lebih dari 75 % waktu leleh minimum dari fuse link diproteksi.

Prinsip ini untuk menjamin Fuse link pemroteksi akan memutuskan dan menghilangkan gangguan sebelum fuse link diproteksi rusak. Aturan lain yang harus dipegang adalah arus beban pada suatu titik pemakaian semestinya tidak lebih besar dari kapasitas arus kontinyu yang dimiliki fuse link nya. Apabila arus melebihi kapasitasnya maka semestinya fuse link akan mengalami pemanasan lebih, membuat pemutusan dan rangkaian menjadi terpisah dari sistem Kapasitas arus kontinue fuse link ratarata adalah 150 % dari arus pengenalnya untuk fuse link type K dan type T dengan elemen pelebur dari timah dan 100% untuk fuse link tipe H, N dan type K perak seperti terlihat pada tabel 5 pada SPLN 64 : 85 Kemampuan hantararus terus menerus pelebur ( FCO ) jenis letupan ( expulsion) tipe T (lambat) dan tipe K (cepat) ditetapkan sebagai berikut :

a. 1.5 kali arus pengenalnya, bagi pelebur dengan arus pengenal 6.3 A sampai dengan 100 A.

b. 1.3 kali arus pengenalnya bagi pelebur dengan arus pengenal 125 A sampai dengan 160 A

c. Sama dengan nilai arus pengenalnya bagi pelebur dengan arus pengenal 200 A

d. Pelebur ltupan tipe H sama dengan arus pengenalnya

e. Pelebur jenis Pembatas Arus ( limmiting Current) atau disebut MV Fuse ( Power Fuse) sama dengan arus pengenalnya

f. Kemampuan hantararus terus menerus dari pelebur harus sama atau lebih besar dari arus beban maksimum terus menerus yang akan melewatinya

Koordinasi operasi suatu proteksi dengan proteksi lain penting untuk dilasanakan untuk menjaga hal yang tidak diinginkan misalnya adanya pemutusan yang tidak di inginkan demikian juga koordinasi operasi proteksi fuse cut out dimana prinsipnya adalah : Memberi kesempatan pada fuse pemroteksi (protecting) pada sisi beban yang berada di depan terdekat dari titik gangguan untuk bekerja sepenuhnya (memutus rampung) terlebih dahulu sebelum fuse sebelah hulu (sisi sumber) yang diproteksi bertindak sebagai cadangannya mulai bekerja.

Untuk memenuhi koordinasi hendaknya dipilih waktu leleh arus pengenal yang memiliki kerenggangan waktu minimum 25 % antara waktu pemutusan maksimum Fuse pemroteksi pada sisi terdekat dengan gangguan dengan waktu leleh minimum pelebur yang diproteksi atau dengan kata lain waktu pemutusan maksimum dari fuse pemroteksi hendaknya tidak melebihi 75 % dari minimum fuse yang diproteksi

Untuk pelaksanaan koordinasi dapat dilakukan dengan menggunakan tabel 6 dan tabel 7 dan 8 seperti berikut

Tabel 8

Koordinasi Fuse link tipe H dengan tipe K dan tipe K dengan K

b. Pemilihan Arus pengenal ( Rating ) fuse link FCO untuk Proteksi Trafo Distribusi

1. Dilihat dari karakteristik waktu arusnya proteksi trafo dibatasi dua garis kerja yaitu :

a. Garis batas ketahanan pelebur yang merupakan batas ketahanan pelebur dimana pelebur FCO tidak boleh bekerja pada beban lebih yang masih dan harus dapat ditahan oleh trafo tersebut yaitu :

Beban lebih ( Beban Maksimum )

Arus Beban Peralaihan ( Cold Load pick up )

Hubung singkat JTR

Arus Masuk Awal ( Inrush ) trafo

Arus asutan motor

b Garis Batas Ketahanan Trafo yang merupakan batas ketahanan trafo dimana pelebur ( FCO ) harus sudah bekerja / melebur gangguanh yang dapat melebihi batas tersebut adalah hubung singkat pada sisi primeratau sekunder trafo

2 Garis batas ketahanan pelebur bagi trafo distribusi umum ditentukan oleh titik titik berikut :

2 x In selama 100 detik ................beban lebih

3 x In selama 10 detik ................Arus beban peralihan

6 x In selama 1 detik ............... Arus beban peralihan

12 x In selama 0.1 detik ...........Arus Inrush trafo

25 x In selama 0.01 detik ............Arus Inrush trafo

Bila Beban Trafo berupa motor listrik maka :

3 x In selama 100 detik ................Arus beban peralihan

6 x In selama 10 detik ............... Arus beban peralihan

10 x In selama 1 detik ........ ...Arus Inrush trafo

Rekomendasi pemilihan arus pengenal pelebur 24kv jenis letupan

(Publikasi IEC 282-2 (1970) / nema) di sisi primer berikut pelebur jenis pembatas arus Publikasi IEC 269-2 (1973) di sisi sekunder (230/400 v) yang merupakan pasangan yang diselaraskan sebagai pengaman trafo distribusi

Catatan : pemilihan nilai maksimum pelebur sekunder perlu di

koordinasikan dengan nilai maksimum pelebur primer

*) diperoleh dengan pelebur paralel.

Arus pengenal pelebur jenis pembatasan arus menurut berbagai merek dan buatan untuk pengaman berbagai daya pengenal trafo dapat dilihat pada tabel.Rekomendasi pemilihan arus pengenal anak pelebur 24 kv, jenis pembatasan arus, rujukan plubikasi IEC 282-1(1974), VDE dan UTE (Perancis) di sisi primer 20 kV, berikut pelebur jenis pembatasan arus rujukan IEC 269-2 (1973) di sisi sekunder (230/400 V) yang diselaraskan sebagai pengaman trafo distribusi.

Catatan : pemilihan nilai maksimum pelebur sekunder perlu di kombinasikan dengan nilai maksium pelebur primer

*) diperoleh dengan pelebur paralel.

3 Ketahanan Pelebur terhadap surja kilat

Bagi trafo trafo berdaya kecil dibawah 100 KVApemilihan pelebur harus memperhatikan ketahanan terhadap arus surja kilat :

a. minimum 74 A selama 0.01 detik untuk surja kilat 2 KA

b. minimum 370 A selama 0.01 detik untuk surja kilat 10 KA

4. Garis batas ketahanan trafo ditentukan oleh kondisi sebagai berikut :

2 x In selama 300 detik ................beban lebih, arus Hs JTR

4.75 x In selama 60 detik ................ beban lebih, arus Hs JTR

6.7 x In selama 30 detik ................ beban lebih, arus Hs JTR

11.3 x In selama 10 detik ..............Beban lebih, arus Hs JTR

25 x In selama 2 detik ...............Hubung singkat pada trafo

I2 t = 1.250 ..........................................Hubung singkat pada trafo

3. Relai Arus LebihRelai arus lebih adalah suatu relai yang bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi nilai arus dan waktu setingnya. Relai arus lebih ini berfungsi sebagai proteksi terhadap gangguan hubung singkat, baik hubung singkat antar fasa maupun fasa ke tanah.

Berdasarkan karakteristik waktu kerjanya relay arus lebih dapat dibagi menjadi :

a. Relai arus lebih seketika (instanstaneous over current relay).

b. Relai arus lebih dengan tunda waktu tertentu (definite time over current relay).

c. Relai arus lebih dengan tunda waktu terbalik (inverse time over current relay).

3.1. Relai Arus Lebih Seketika

Relai arus lebih seketika adalah relai arus lebih yang bekerja tanpa penundaan waktu, atau jangka waktu relai mulai saat arusnya pick-up sampai selesai sangat singkat (sekitar 20 sampai 100 ms).

Gambar : Karakteristik Rele Arus Lebih Seketika3.2. Relai Arus Lebih Waktu Tertentu

Jangka waktu relai mulai pick-up sampai selesai diperpanjang dengan nilai tertentu dan tidak tergantung besarnya arus yang menggerakkannya. Relai arus lebih jenis ini terdiri dari elemen arus lebih dan elemen relai waktu

Gambar : Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Tertenu

3.3. Relai Arus Lebih dengan Tunda Waktu TerbalikJangka waktu relai mulai pick-up sampai selesai kerjanya diperpanjang dengan nilai yang berbanding terbalik dengan besarnya arus yang menggerakkannya.

Gambar : Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Terbalik

Relai arus lebih waktu terbalik pada dewasa ini dalam suatu relai dapat memiliki beberapa jenis kurva yang dapat dipilih sesuai dengan kebutuhannya berkat kemajuan tekonologi elektronika dan micro prosesor Dimana kurva kurva tersebut dapat diubah kedalam bentuk bentuk persamaan diantaranya adalah :

1. Kurva standar Inverse

( 3.1 )

2. Kurva Very Inverse

( 3.2 )

3. Kurva Extremely Invers

( 3.3 )

4. Kurva long time inverse

( 3.4 )

Dimana

. tp = waktu kerja relai dalam detik

TD = Time Dial Seting

M = Perkalian arus kerja relai (Pick-Up) M >1

4. P B O (Penutup Balik Otomatis)

Alat ini digunakan sebagai pelengkap untuk pengaman gangguan temporer dan juga untuk membatasi luas daerah yang padam akibat gangguan, dilihat dari peredam busur apinya PBO adalah :

1. PBO dengan media minyak

2. PBO dengan media Vaccum

3. PBO dengan media Gas SF6

Dilihat dari peralatan kontrolnya adalah :

1. PBO dengan kontrol hidroulick

2. PBO dengan kontrol elektronik

Dilihat dari peralatan sensornya adalah :

1. PBO dengan sensor arus listrik

2. PBO dengan sensor tegangan 5. PENGAMAN TERHADAP TEGANGAN SENTUH1. Pengertian.

Jika suatu tegangan tersentuh tubuh manusia maka pada umumnya mengalir arus listrik kedalam tubuh yang berbahaya bagi tubuh sebenarnya bukan tegangannya melainkan arus listrilk yang mengalir didalam tubuh.

Tegangan akan berbahaya akibat sentuhan dengan tegangaan itu menyebabkan mengalirnya arus listrik yang cukup besar didalam tubuh, jika tidak menyebabkan aliran arus tegangan tidak berbahaya.

2. Akibat arus listrik dalam tubuh

Berdasarkan penelitian didapat kesimpulan bagaimana akibat arus mengalir dalam tubuh manusia digambarkan sebagai berikut :

Daerah 1 menunjukkan arus tidak menimbulkan reaksi apapun

Daerah 2 Menunjukkan arus sudah terasa tetapi umumnya tidak menimbulkan bahaya

Daerah 3 menunjukkan arus terasa dan belum mengakibatkan bahaya fibrilasi (denyuk jantung tak teratur).

Daerah 4 menunjukkan arus terasa dan bisa terjadi bahaya fibrilasi dengan kemungkinan sampai 50 %

Daerah 5 menunjukkan bahaya fibrilasi lebih dari 50 %.

Dalam gambar ini terlihat bahaya akibat arus mengalir ( tidak hanya tergantung kepada besarnya arus tetapi juga lamanya arus mengalir )

3. Tegangan Sentuh Yang Berbahaya

Jika tegangan sentuh tersentuh bagian tubuh sedangkan kaki menginjak ketanah maka akan mengalir arus listrik krdalam tubuh yang besarnya tergantung dari tahanan tubuh dan tahan kontak pada kedua titik sentuhan. Bila tubuh tersengat aliran listrik besar arus listrik yang melewati tergantung kepada tegangan listrik yang mengenai dan lintasan yang dilalui arus listrik dengan demikian beasar tahan tubuh manusia sangat dipengaruhi oleh keadaan kelembaban tubuh.

Lintasan tubuh yang dilalui arus dan besar tegangan yang disentuh dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Tabel batas tegangan sentuh dan lamanya sentuhan maksimum

Lama Sentuhan Maksimum (detik)Besar Tegangan Sentuh

Arus Bolak-Balik (V) / harga efektifArus Searah (V)

5

1

0,5

0,2

0,1

0,05

0,03< 50

50

75

90

110

150

220

280< 120

120

140

160

175

200

250

310

4. Cara Pengamanan Terhadap Tegangan Sentuh

Sentuhan dengan tegangan dapat terjadi secara langsung atau tidak langsung. Pengamanan terhadap sentuhan langsung adalah pengamanan terhadap sentuhan pada bagian yang aktif dari suatu peralatan atau instalasi yang dalam kondisi normal bertegangan. Sedangkan pengaman terhadap sentuhan tidak langsung adalah pengamanan terhadap sentuhan pada badan peralatan atau instalasi yang menjadi bertegangan pada waktu ada gangguan (hubung singkat ke badan tersebut).kebadan instalasi yang bersifat konduktif.

Pengaman terhadap sentuhan langsung :

1. Pengamanan dengan isolasi pada bagiuan bagian yang aktif

2. pengamanan dengan selungkup atau sekat

3. Pengamanan dengan penghalang

4. Pengamanan dengan penempatan diluar jangkauan tangan

5. Pengamanan tambahan dengan saklar pengaman arus ke tanah

Pengamanan terhadap sentuhan tak langsung

1. Pengamanan dengan pemutusan otomatis

2. pengamanan dengan isolasi pengaman

3. pengamanan dengan alas isolasi

4. pengamanan dengan pemisah pengaman (trafo pemisah)

5. pengamanan dengan pentanahan

6. Pentanahan TR

Fungsi Pentanahan TR

Pentanahan TR berfungsi untuk menghindari bahaya tegangan sentuh bila terjadi gangguan atau kegagalan isolasi pada peralatan atau pada instalasi Dalam SPLN 3 1978 pentanahan netral pada jaringan tegangan rendah adalah pentanahan efektif yang mempunyai tahanan pentanahan dibawah 5 (Semua JTR dan instalasi harus menggunakan sistem pentanahan netral pengaman ( PNP) PNP adalah sistem pentanahan dengan cara menghubungkan badan peralatan atau instalasi dengan hantaran netral yang ditanahkan (disebut hantaran nol) sehingga jika terjadi kegagalan isolasi tercegahlah bertahannya tegangan sentuh yang terlalu tinggi karena pemutusan arus oleh alat pengaman arus lebih

Tegangan sentuh yang timbul akibat gangguan atau kegagalan isolasi tergantung kepada pentanahan. Bekerjanya peralatan pengaman juga ditentukan oleh sistim pentanahan yang dipergunakan

5. PENGAMAN TERHADAP TEGANGAN LEBIH TRANSIENT5.1. Sebab Timbulnya Tegangan Lebih TransientDalam keadaan operasi, suatu sistem tenaga listrik sering mengalami gangguan yang dapat mengakibatkan terjadinya pelayanan-pelayanan daya. Gangguan tersebut lebih sering terjadi pada jaringan distribusi. Terjadinya gangguan adalah disebabkan oleh peninggian tegangan lebih, dimana tegangan itu melampaui tingkat ketahanan isolasi dari hantaran distribusi. Dengan demikian terjadi hubung singkat kawat-kawat fasa ke tanah yang dapat menyebabkan PMT membuka.

Tegangan lebih ini antara lain ditimbulkan oleh :

a. Sambaran petir pada hantaran distribusi baik merupakan sambaran langsung atau tidak langsung.

b. Surja hubung

Oleh sebab itu, kebutuhan tingkat ketahanan isolasi dari suatu sistem tenaga biasanya ditentukan oleh tegangan lebih akibat sambaran petir (tegangan lebih atmosfir ) dan tegangan lebih akibat transien pada waktu switching.

5.1.1. Tegangan lebih atmosfir ( petir ) Tegangan lebih ini timbul pada JTM karena JTM terkena sambaran petir baik langsung ( jarang terjadi ) maupun sambaran tidak lansung ( sering terjadi ), misalnya petir menyambar pohon atau benda lain yang lebih tinggi dari JTM lalu menginduksi ke JTM yang ada di sekitar lokasi sambaran petir.

Teganganlebih atmosfir ini sekitar 345 kV.

5.1.2. Tegangan lebih hubung.Di dalam jaringan listrik ada dua macam yang dapat dibedakan, yaitu keadaan stasioner ( misalnya keadaan masa kerja suatu jaringan ) dan keadaan sementara atau proses menuju keseimbangan ( transien ), yang timbul pada waktu switching atau memutus arus. Proses transien adalah peralihan dari keadaan stasioner I ke keadaan stasioner II, yang hampir selalu menyebabkan ossillasi tegangan dan arus, karena itu dapat menimbulkan kenaikan tegangan G.

Gambar 1 : Keadaan I dan II dari distribusi daya

Karena adanya tahanan dalam jaringan, maka tegangan lebih diredam dan setelah beberapa waktu tertentu tegangan itu menghilang. Dalam gambar 1 digambarkan keadaan stasioner I dan II. Dalam keadaan I generator memberikan daya melelui suatu penghantar trafo terus ke pemakai melalui penghantar, melainkan dalam distribusi daya itu ada juga medan magnit yang mengelilingi penghantar-penghantar dan medan listrik antara penghantar-penghantar sendiri dan penghantar-penghantar dengan tanah.

Medan listrik dan medan magnet itu mengandung energi yang berpulsa sebesar harga rata-rata dari frekuensi yang 2 x sebesar frekuensi jaringan. Selama keadaan stasioner I, energi dari pembangkit itu disimpan pada trafo, penghantar dan pemakai.

Sesudah membuka sakelar S ( keadaan II ) generator itu tidak menyerahkan daya lagi kepada pemakai, tetapi generator itu tetap memberi energi medan listrik pada penghantar, walaupun energi tersebut hanya sedikit. Proses keseimbangan itu membawa keadaan energi dari keadaan I ke keadaan II, yang dimulai dengan proses switching ( pemutus arus ).

Jadi dapat dikatakan, bahwa proses transien adalah proses keseimbangan energi antara dua keadaan stasioner yang masing-masing mempunyai muatan-muatan energi yang berbeda-beda.

6. KARAKTERISTIK TEGANGAN LEBIH6.1. Karakteristik Tegangan Lebih Atmosfir ( petir )

Teori yang dapat diterima tentang petir yaitu bahwa awan terdiri dari daerah bermuatan positif dan negatif. Pusat-pusat muatan ini menginduksikan muatan berpolaritas berlawanan ke awan terdekat atau ke bumi. Gradien potensial di udara antara pusat-pusat muatan di awan atau antara awan dan bumi tidak seragam tapi gradien tersebar timbul pada bagian konsentrasi muatan tinggi.

Dimana konsentrasi muatan tertinggi dan gradien tegangan tinggi dari awan ke bumi, timbul muatan pelepasan yang secara umum terjadi di awan. Ketika gradien mencapai batas untuk udara, udara di daerah konsentrasi stres tinggi mengionisasi atau tembus ( break down ).

Muatan dari pusat muatan mengalir ke dalam kanal terionisasi, mempertahan-kan gradien tegangan tinggi pada ujung kanal dan melanjutkan proses tembus listrik. Formasi suatu sambaran petir berikutnya adalah tembus listrik pro-gresif pada jalur busur api lebih kecil dari pada tembus listrik sesaat dan komplit di udara sepanjang kanal. Sambaran petir ke bumi mulai ketika suatu muatan sepanjang pinggir awan menginduksikan muatan lawan ke bumi, seperti diperlihatkan pada gambar 2. Lidah arah bawah menyebar dari awan ke arah bumi seperti diperlihatkan pada gambar 3. Jika pusat muatan kecil, semua muatan bisa saja dilepaskan selama lidah utama ( pilot leader ) terbentuk dan sambaran tidak lengkap. Ketika sambaran lengkap, muatan kecil tampaknya dikosongkan. Akibatnya lidah petir juga terhenti. Begitu pusat muatan baru terbentuk dan lidah petir terbentuk lagi secara cepat.

Begitu lidah petir mendekati bumi, sambaran ke arah atas terbentuk, biasanya dari titik tertinggi di sekitarnya bila lidah petir ke arah atas dan ke arah bawah ertemu seperti terlihat pada gambar 4.

Suatu hubungan awan ke bumi terbentuk dan energi muatan awan dilepaskan ke dalam tanah. Muatan-muatan dapat terinduksi ke jaringan listrik yang ada di sekitar sambaran petir ke tanah. Walaupun muatan awan dan bumi dinetralisir lewat jalur awan ke tanah, muatan dapat terjebak pada jaringan listrik, seperti terlihat pada gambar 5. Besar muatan yang terjebak ini tergantung pada gradien mula awan ke bumi dan jarak sambarangan terhadap jaringan. Tegangan terinduksi pada jaringan listrik dari sambaran ke tempat jauh, akan menjalar sepanjang jaringan dalam bentuk gelombang berjalan sampai dihilangkan oleh pengurangan ( atennuasi ), kebocoran, isolator rusak/ pecah, atau arrester beroperasi. Bila sambaran langsung ke jaringan listrik, tegangan naik secara cepat pada titik kontak. Tegangan ini juga menjalar dalam bentuk gelombang berjalan dalam dua arah dari titik sambaran, berusaha menaikkan potensial jaringan terhadap tegangan lidah petir arah ke bawah.

Tegangan ini melampaui ketahanan tegangan jaringan terhadap tanah dari isolasi sistem dan jika tidak cukup dilengkapi dengan pengaman tegangan lebih, dapat mengawali kerusakan isolasi. Kerusakan isolasi ( kegagalan ), atau operasi arrester lebih baik, akan di bentuk suatu jalur dari kawat jaringan ke tanah untuk sambaran petir. Ini menyempurnakan mata rantai antara awan dan bumi untuk melepas energi awan dalam bentuk arus surja. Karena titik hubung jaringan ke tanah makin jauh dari titik kontak sambaran, sebagian kawat jaringan dapat membentuk suatu bagian dan jurus arus petir.

Arrester surja, dengan karakteristik tembus listrik terkontrol, loncatan listrik (spark over) terjadi pada tegangan di bawah ketahanan isolasi sistem. Loncatan listrik yang rendah, tahanan yang rendah selama arus surja mengalir menyebabkan arrester surja begitu penting dalam sistem distribusi.

Tegangan yang dihasilkan oleh sambaran petir secara karakteristik naik mencapai nilai puncak secara cepat dan kemudian menurun menuju nol pada laju yang sangat lambat.

Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tegangan puncak biasanya beberapa mikro detik atau kurang. Waktu ekor gelombang dapat mencapai sepuluh atau ratusan mikro detik. Tegangan pada penghantar jaringan distribusi yang tersambar petir tidak seragam kenaikannya menuju puncak gelombang. Ketika lidah sambaran mendekati penghantar, terjadi induksi muatan. Ketika lidah ini mendekati penghantar pada kecepatan 0,3048 m / mikrodetik, terjadi kenaikan tegangan induksi.

Bila sambaran petir mencapai penghantar, kenaikan tegangan menjadi lebih cepat. Karena arrester yang biasa dipakai pada jaringan distribusi mempunyai tegangan pengenal yang rendah, maka bisa saja arrester beroperasi pada tegangan terinduksi tersebut.

Jadi perbandingan kenaikan tegangan terhadap beroperasinya arrester akan lebih rendah pada JTM dari pada JTT. Untuk mengetahui ketahanan tegangan isolasi terhadap tegangan petir, dilakukan uji tegangan impuls di laboratorium. Bentuk gelombang tegangan impuls ini distandarisir (SPLN) 1,2 x 50 mikrodetik, seperti terlihat pada gambar 6, bentuk gelombang dan besar arus sambaran petir juga bervariasi. Hal ini juga telah distandarisir untuk gelombang arus uji yaitu naik dari nol mencapai nilai puncak dalam 8 mikrodetik dan menurun mencapai nilai puncak dalam 20 mikro detik sejak awal.

6.2. Karakteristik Tegangan Surja HubungKetika suatu sakelar dalam rangkaian listrik dibuka atau ditutup akan terjadi suatu transien hubung. Hal serupa juga akan terjadi pada JTM atau JTT. Kombinasi dari kapasitansi, induktansi dan resistansi JTM secara umum sedemikian rupa sehingga teganga lebih surja hubung yang merusak isolasi sistem tidak terjadi. Akan tetapi tegangan lebih surja hubung yang dapat merusak isolasi sistem dapat terjadi akibat dari pukulan balik ketika proses buka/tutup (switching) saklar bangka kapasitor perbaikan faktor daya. Pukulan balik yang terjadi pada saat buka/tutup saklar kapasitor menunjukkan suatu pemakaian tidak sempurna dari saklar. Mengatasi masalah ini sebaiknya dengan cara mendapatkan saklar yang bebas pukulan balik dan mencegah tegangan lebih dari pada mencoba mempro-teksinya.

Ferroresonansi dapat menghasilkan tegangan lebih merusak pada JTM. Tegangan lebih ini tidak benar-benar transien ( peralihan ) karena bersiklus dan tetap ada dalam periode panjang. Tegangan lebih ini dapat terjadi ketika kapasitansi dienerjais secara hubungan seri dengan kumparan primer dari trafo tanpa beban atau berbeban rendah. Ini biasanya terjadi ketika proses hubung ( switching ) sebagai akibat dari suatu pelebur putus atau suatu penghantar JTM putus. Penyelesaian dari masalah ini adalah merubah hubungan jaringan atau merevisi operasi saklar ( switching ) sehingga tegangan lebih tidak dapat terjadi. Cara ini tidak dapat mengamankan isolasi terhadap tegangan lebih tersebut.

7. PENGAMANAN TERHADAP TEGANGAN LEBIH7.1. Pengaman Surja dari Saluran Distribusi ( Metode Lama ).

Pengaman saluran distribusi menurut metode lama adalah merupakan pengembangan dari metoda yang digunakan pada saluran transmisi. Ada beberapa metoda pengaman yang digunakan metoda lama ini, yaitu kawat tanah, kawat netral dan sela batang.

7.1.1. Kawat Tanah ( Overhead Statics )Metoda pertama yang digunakan untuk pengaman saluran distribusi adalah kawat tanah. Metoda ini yang biasanya digunakan pada saluran transmisi, memerlukan ketahanan impuls isolasi sangat tinggi. Untuk saluran distribusi hal ini tidak mungkin dipenuhi, khususnya pada tempat-tempat peralatan seperti transformator. Kriteria utama perencanaan dalam mengevaluasi kawat tanah adalah persoalan back flash over ke tanah. Penggunaan kawat tanah memerlukan tahanan pentanahan yang sangat rendah untuk setiap struktur dan ketanahan impuls isolasi yang tinggi. Pada sistem multi grounded Y, kawat netral dihubungkan pada banyak titik tanah, yang selanjutnya berlaku mempengaruhi arus petir pada seluruh peralatan di saluran. Dan hasilnya tidak seberapa untuk mengamankan saluran dari flash over bila arus petir yang besar mengenai transformator dan peralatan-peralatan.

7.1.2. Kawat Netral

Dalam hal ini kawat netral ditempatkan di atas fasa menggantikan kedudukan kawat tanah. Persoalan sama yang mencakup back flash over juga tetap terjadi. Penelitian yang telah dilakukan ( di Australia ) menunjukkan bahwa baik kawat tanah ( di atas kawat fasa ) maupun kawat netral ( di bawah kawat fasa ) keduanya meredam sedikit gelombang surja. Kawat netral di atas kawat fasa ternyata tidak ekonomis atau tidak merupakan metoda yang baik untuk melindungi peralatan terhadap sambaran petir.

7.1.3. Sela Batang.Latar belakang dari metoda ini adalah apabila saluran harus juga flash over, maka buatlah ketahanan impuls dari saluran tinggi dan buat pada beberapa titik dari saluran ketahanan impuls yang lebih rendah tersebut yaitu pada sela batang. Hal ini memerlukan beroperasinya pemutus daya (circuit breaker) untuk menghilangkan gangguan 50 Hz itu.

Ada beberapa persoalan dengan sela batang ini pertama adalah jarak sela batang karena hal ini terutam menentukan flash over. Dengan adanya arus gangguan yang besar bunga api pada sela batang ( rod gap ) bunga api pada alat tersebut dapat merusak peralatan di sekitarnya.

7.1.4. Arrester Pada Trafo DistribusiTerminal pentanahan arrester dihubungkan dengan terminal trafo dan terminal pentanahan netral trafo ( netral ditanahkan langsung ) jika tidak ditanahkan bersama maka arus surja akan mengalir ke tanah melalui impedansi Z menyebabkan drop tegangan pada impedansi tersebut sehingga timbul tegangan tinggi pada kumparan primer trafo karena kumparan sekunder dan tangki mempunya beda potensial terhadap tanah maka timbul beda potensial di antara keduanya. Jika ditanahkan bersama seperti Gambar 8, maka akan menurunkan drop tegangan pada impedansi tersebut. Sehingga menghilangkan beda potensial yang dihasilkan drop tegangan pada impedansi tanah, lihat gambar 9.

Jika interkoneksi ( solid ) antara tangki dan titik pentanahan bersama tidak diizinkan dapat digunakan cela antara titik pentanahan dan netral kumparan sekunder, lihat gammbar 10. Hal ini menyebabkan arus surja dilewatkan melalui beberapa impedansi pentanahan paralel. Dan bahaya terhadap kerusakan isolasi diminimalkan walaupun dalam koneksi arus surja besar dan impedansi pentanahan tinggi.

Arrester dipasang pada tiap-tiap penghantar baik pada trafo tiga fasa maupun satu fasa untuk sistem Y ditanahkan, lihat gambar 11 untuk seistem delta arrester pada jaringan tidak ditanahkan.

Tegangan pada arrester adalah tegangan fasa-fasa jika salah satu penghantar mengalami gangguan fasa ke tanah dan arrester tetap harus dipasang tiap fasa. Untuk trafo satu fasa juga memerlukan arrester pada tiap kawat fasa di sisi primer seperti ditunjukkan pada gambar 12.

7.1.5. Arrester pada SUTMPenempatan arrester pada jaringan dilaksanakan sebagai berikut :

Arrester sedapat mungkin dipasang pada titik percabangan dan pada ujung-ujung saluran yang panjang, baik saluran utama maupun saluran percabangan, jarak arrester yang satu dan yang lain tidak boleh lebh dari 500 meter. Jika terdapat kabel tanah sebagai bagian dari sistem, arrester sebaiknya dipasang pada ujung kabel. Arrester yang dipasang pada tiap kawat fasa.

7.1.6. Arrester SKTMSaluran kabel bawah tanah tahan terhadap gangguan petir jika saluran kabel bawah tanah mulai dari generator sampai pelanggan. Akan tetapi jika SKTM digabung dengan SUTM, maka petir dapat masuk ke SKTM melalui SUTM tiang naik.

Jadi arrester harus dipasang pada tiang naik dan di tiap kawat fasa.

Gambar 14 : Tegangan pada SKTM akibat sambaran petir pada SUTM

8. KEGAGALAN PENGAMANAN DAN SEBAB-SEBABNYA.

Pengaman tegangan lebih yang terbaik adalah arrester jika pengaman terpasang tapi alat yang diamankan juga mengalami kerusakan saat terkena sambaran petir baik langsung maupun tidak langsung disebabkan oleh kekurangan, antara lain :

a. Arrester.

Sambungan kawat arrester pada terminal arrester tidak baik ( tidak cukup kencang )

Sambungan kawat arrester pada kawat fasa jaringan tidak baik ( tidak cukup kencang )

Sambungan kawat arrester ke terminal tanah arrester tidak baik (tidak cukup kencang)

Sambungan kawat pentanahan arrester yang satu dengan kawat pentanahan arrester lain tidak baik ( tidak cukup kencang).

Sambungan kawat pentanahan arrester dengan kawat batang / batang pentanahan tidak baik ( tidak cukup kencang ).

Tahanan pentanahan arrester lebih besar dari 1 ohm.

Jarak arrester terlalu jauh dari trafo.

Jarak panjang arrester pada tiang yang satu dengan arrester pada tiang yang lain terlalu jauh.

Arrester tidak bekerja optimal, yaitu walaupun tidak ada petir menyambar langsung maupun tidak langsung, langsung arrester bekerja. Atau juka ada sambaran dan arrester bekerja tapi alat yang diamankan juga rusak, ini disebabkan oleh jarak celah arrester tidak sesuai atau arrester sudah rusak, karena itu perlu diganti dengan yang baik/baru. Jika arrester meledak karena terkena sambaran langsung atau tidak langsung baik pada JTM maupun pada arrester maka berarti arrester tidak dapat bekerja, tidak dapat merubah dirinya menjadi penghantar lagi jadi arrester harus diganti.

b. Bila turun (trafo, isolator, bushing) Rodgap/Sparkgap.

posisi dan jarak antara rod gap pada terminal sekunder trafo GI maupun pada terminal primer trafo distribusi perlu dikembangkan ke posisi dan jarak semula yang benar.

Rod gap perlu dibersihkan dari akumulasi kotoran/polusi bushing : tua, kotor, retak rambut dan lain-lain.

Isolator.

Kotor, jadi perlu dibersihkan dari akumulasi kotoran / polusi.

Retak/pecah, perlu diganti.

Trafo :

Trafo sudah tua/isolasi kumparan menurun tahanan isolasinya.

Minyak trafo kotor, banyak mengandung bahan konduktif, endapan karbon dan uap/air.

Kawat tanah :

Jarak kawat tanah dari kawat fasa kurang dari standar ( sudut perlindungan maksimum 45o ).

Terjadi perubahan konstruksi JTM karena gangguan alam, tiang miring, dll.

Pentanahan kawat tanah tidak sempurna ( lebih besar dari 1 ohm ) misalnya sambungan pada konnektor longgar, elektroda bumi berkarat, perubahan kondisi tanah, dll.

a. Perencanaan salah yaitu penempatan pengaman, jenis/ukuran pengaman, koordinasi isolasi salah pemilihan dan survey tahanan tanah tidak akurat.

b. Pemeliharaan tidak baik pada jaringan, trafo, penghantar maupun pada alat pengaman.

Minyak trafo kotor, banyak mengandung bahan konduktif, endapan karbon dan uap/air.

I. PENTANAHAN / PEMBUMIAN

I.1 Pengenalan Pentanahan/Pembumian.Pada bidang ketenaga listrikan bahaya didefinisikan sebagai bahaya terhadap kesehatan atau terhadap kehidupan atau akibat sengatan listrik (shock), kebakaran atau luka lainnya pada manusia / pekerja pada pembangkitan, transmisi, distribusi atau pada pemakai energi listrik

Dari hal tersebut dapat disimpulkan bahwa semua peraturan-peraturan keselamatan dari bahaya listrik dirancang untuk mencegah timbulnya bahaya seperti itu dan salah satu faktor kunci dalam setiap usaha pengamanan rangkaian listrik adalah : Grounding (Pentanahan/Pembumian) .Apabila suatu tindakan pengamanan akan dilaksanakan, terlebih dahulu perlu ada sistim pentanahan yang dirancang dengan baik, agar sistem pentanahan dapat bekerja efektif, perlu memenuhi syarat-syarat berikut

Sistem pentanahan yang dipasang dapat membuat jalur impedansi yang rendah ke tanah untuk maksud pengamanan personil dan peralatan serta mengurangi gangguan interferensi radio komunikasi. Sistem pentanahan dapat menyebarkan arus surja dan arus gangguan yang berulang. Sistem pentanahan yang dipasang menggunakan bahan tahan korosi terhadap berbagai kondisi kimiawi tanah untuk meyakinkan kontinuitas penampilannya sepanjang umur peralatan yang diamankan.

Sistem pentanahan menggunakan sistem mekanik yang kuat namun mudah dalam pemasangan.Sebelum mengenal system pentanahan sebaiknya mengetahui istilah-istilah pentanahan/ pembumian :a. Elektrode Pentanahan (Earth Electrode).

Adalah penghantar/saluran yang ditanam didalam tanah dengan kedalaman tertentu sesuai tujuan dan membuat kontak langsung dengan tanah. Elektrode ini dapat berbentuk pipa, besi siku, besi pita, kawat pilin, pelat baja, beton eser bahkan jaringan pipa air juga dapat dipakai sebagai elektrode pembumian.

b. Tanah Referensi (Reference Earth).

Karena tanah mempunyai tahanan jenis (specific earth resistivity) tertentu, misal 10.000 -Cm, maka dengan mengalirnya arus didalamnya terjadilah beda potensial/tegangan antara suatu titik ditanah dan titik lainnya yang lebih jauh dari elektroda, ke padatan arusnya makin berkurang, maka beda potensial/tegangan antara dua titik dengan jarak tertentu juga makin berkurang. Sehingga dapat dibayangkan untuk daerah yang cukup jauh dari elektrode, beda tegangan itu praktis sudah tidak ada.

Daerah demikian disebut tanah referensi. Jadi tanah referensi (reference earth) adalah daerah di tanah, khususnya dipermukaan, yang sedemikian jauhnya dari elektrode pentanahan yang bersangkutan, sehingga tidak ada beda tegangan yang berarti antara titik dimana saja dalam daerah itu.

c. Gradien Tegangan (Potential Gradient).

Beda potensial/tegangan di tanah, khususnya dipermukaan tanah disekitar elektrode pembumian yang terjadi akibat mengalirnya arus dari elektroda itu ketanah disekitarnya, disebut gradien tegangan (potential gradient).

Sebagai contoh, gradien tegangan pada tanah dipermukaan disekitar elektroda pipa.d. Tegangan Elektroda Pentanahan/Pembumian (Earth Electrode Voltage)

adalah tegangan antara elektroda tersebut dan tanah referensi, yang timbul akibat mengalirnya arus dari elektroda itu ke tanah disekitarnya.

e. Tegangan langkah (Step Voltage).

Adalah sebagian dari tegangan elektroda pentanahan yang dapat dijembatani oleh orang dengan langkah sebesar kira-kira 1 meter, atau tegangan antara dua titik di tanah yang berjarak satu langkah ( 1 meter) dalam arah radial terhadap elektroda pembumian. Jika tegangan langkah disekitar elektroda pembumian itu terlalu besar, sehingga membahayakan orang yang kebetulan berada diatasnya, maka tegangan langkah itu dapat dikurangi memasang elektroda pengontrol gradien tegangan.f. Tahanan Elaktroda Pembumian (Earth Electrode Resistance).

Adalah tahanan dari tanah antara elektroda atau sistem pembumian dan tanah referensi.

g. Sistem Pembumian.

Untuk memperolah tahanan elektroda pembumian yang lebih rendah, dapat dipakai beberapa elektroda pembumian yang dihubungkan satu sama lain (paralel) yang merupakan satu sistem pembumian.

h. Tahanan Pembumian (Earthing Resistance).

Adalah jumlah dari hasil tahanan elektroda pembumian dan tahanan hantaran pembumian.

i. Tahanan Pembumian Total.

Adalah tahanan pembumian dari keseluruhan sistem pembumian yang terukur di suatu titik.

Contoh :

Sebagai contoh diambil sebuah elektroda pipa dengan diameter 2a = 5 Cm, panjang L = 5 m, dan dimissalkan keadaan tanahnya homogen dengan tahanan jenis 4.000 -Cm. Pipa tersebut ditanam tegak lurus kedalam tanah dengan ujungnya persis menyembul kepermukaan tanah, maka untuk daerah disekitar pipa dan cukup dekat dengan pipa, arah arusnya akan radial homogen, sehingga bidang-bidang ekipotensial disekitarnya akan berbentuk silinder yang konsentris dengan poros pipa.

I.2. Tegangan Gangguan.

Dalam suatu motor yang di suplai dari sistem 3 phasa yang netralnya ditanahkan disumber. Badan dari motor itu dihubungkan oleh hantaran pengaman ke elektroda pembumian.

Jika terjadi kegagalan isolasi pada motor itu (disebut terjadi gangguan tanah), maka mengalirlah arus gangguan IF kebumi, sehingga timbulah tegangan gangguan (UF). Sedangkan badan dari lampu yang tidak dibumikan, sehingga jika terjadi kegagalan isolasi, maka badan dari lampu itu (yang konduktif) akan bertegangan sama dengan tegangan sistem itu ke tanah/bumi.

Jadi tegangan gangguan adalah tegangan antara bagian konduktif yang tidak merupakan bagian sirkit, dan tanah referensi yang timbul karena terjadinya gangguan.

I.3. Daerah Tahanan/Daerah Gradien tegangan.

Di tempat orang berpijak pada jarak kurang dari 20 meter terhadap elektroda pembumian, sehingga pada waktu ada gangguan (mengalir arus gangguan IF), pada tempat kaki berpijak atu akan mengalami kenaikan tegangan pula terhadap tanah referensi.

Daerah demikian disebut daerah Tahanan atau Daerah Gradien Tegangan. Jadi daerah Tahanan atau daerah gradien Tegangan suatu elektroda pembumian itu dan tanah referensi yang akan mengalami kenaikan tegangan terhadap tanah referensi akibat mengalirnya arus melalui elektroda itu ke tanah.

I.4. Tegangan Sentuh.

Jika orang itu kebetulan menyentuh badan dari motor itu pada waktu ada gangguan, maka orang itu akan terkena Tegangan Sentuh (US) yang kurang dari tegangan gangguan.

Jadi tegangan sentuh adalah sebagian dari tegangan gangguan atau sebagai dari tegangan elektroda pembumian yang dapat dijembatani oleh manusia. Dalam lantai tempat orang berpijak terisolasi dari tanah, jadi tegangan sentuh terjadi antara badan dari alat yang terganggu (lampu) dan benda lain (kran air) yang di bumikan.

Jika seorang manusia bersepatu/bersandal karet sehingga kaki orang itu terisolasi dari tanah secara baik, maka orang itu tidak akan merasakan jika pada waktu yang bersamaan kebetulan dia menyentuh benda lain yang dibumikan. Jika tahanan isolasi sepatu/sandal itu kira-kira sama dengan tahanan tubuh orang, maka tegangan sentuh yang dia rasakan kira-kira separuhnya.

Tetapi dalam masalah tindakan pengamanan, pada umumnya yang diperhitungkan adalah keadaan yang seburuk-buruknya, ialah orang tidak bersepatu, lantai tempat berpijak tidak terisolasi dan diluar daerah tahanan dari elektroda pentanahan yang bersangkutan.

Dari tabel diatas dapat dilukiskan profil tegangan gradien. Dari profil tegangan gradien tersebut dapat dicatat antara lain:

Pada jarak kira-kira 1 meter dari pipa, tegangan terhadap tanah referensi sudah tinggal kira-kira 50% UE.

Pada jarak 2 meter dari pipa, tegangan tersebut tinggal 1/3 UE (66% UE).

Pada jarak 6 meter dari pipa, tegangan tersebut tinggal 18% UE.

Catatan tersebut diatas hanya berlaku untuk elektroda pipa tunggal.

Tahanan elektroda pembumian :

RE =

RE =

RE = 8,5 Daya konduktif dari tanah pada dasarnya bersifat elektrolitis, oleh karena itu tahanan jenis tanah, selain tergantung dari jenid tanahnya juga sangat tergantung pada banyaknya air yang dikandungnya (kebasahannya), komposisi serta konsentrasi garam-garam yang larut didalamnya.

Oleh karena itu tahanan pembumian suatu elektroda berubah-ubah tergantung pada keadaan musim.II. NEUTRAL GROUNDING

II.1 Pentanahan/pembumian (Earthing) :

Sistem tenaga listrik.

Peralatan (badan peralatan listrik).

Tujuan : Untuk mengamankan peralatan dan Manusia terhadap bahaya kelistrikan.

Tujuan Pembumian peralatan ialah untuk mengamankan manusia terhadap bahaya tegangan sentuh.

Tujuan pembumian sistem kelistrikan ialah untuk mengamankan sistem tenaga kelistrikan dari mulai pembangkitan sampai dengan pembebanan di konsumen.

Sistem tenaga listrik adalah sekumpulan unit-unit pembangkit yang mensuplai ke pusat-pusat beban melalui sarana (transmisi, distribusi) dengan tegangan yang berbeda-beda.

Unit pembangkit dan pusat beban perlu ditanahkan/dibumikan karena untuk menghindarkan bahaya-bahaya yang ditimbulkan dikemudian hari baik terhadap makluk hidup maupun peralatan peralatan yang tersambung pada sistem tenaga listrik tersebut.

Sistem yang perlu dibumikan adalah:

Pusat pembangkit : PLTA, PLTU, PLTG, dll.

Gardu Induk : Gardu Induk Konvensional maupun GIS.

Gardu distribusi (Trafo) dll.Urutan urutan Pembumian :

Jaringan Tegangan Rendah (JTR).

Jaringan Tegangan Menengah (JTM).

Jaringan Transmisi (SUTT, SUTET dll).

Pembangkitan (Generator) isolatet.Proteksi :

Relaying.

Grounding.

Surge protection.

Tegangan Rendah :

380/220 Volt, tujuannya untuk mengamankan makluk hidup (manusia/binatang) terhadap tegangan sentuh.II.2 Pengamanan Terhadap Tegangan Sentuh.

Standar IEC.TC 64 (working Group/WG) telah mengeluarkan IEC report.

Effects of current passing Through a Body.

Keterangan :

Zone 1 : Usually no reaction effect. Zone 2 : Usually no pathophysiologi cally dangerous effect let go current kira-kira 10 mA; > 10 mA otot-otot tidak dapat digerakan.

Zone 3 : Usually no danger of fibrillation.

Zone 4 : fibriation possible (up to 50 % probability).

Zone 5 : Fibriation danger (more than 50% probability).

Dalam suatu system tenaga listrik yang berbahaya adalah arusnya (selama tegangan saja yang mengenai makluk hidup tsb tidak ada masalah, selama arusnya listriknya tidak mengalir ke tubuh, maka makluk tersebut tidak apa-apa/selamat).

IEC (International Electric Comission); TC (Technic Comission).

IEC Publication 364 4 41

Table 41 A.

Maximum Touch Voltage Duration

Max. Disconnecting Time (sec)Prospective Touch Voltage

AC rms (V)DC (V)

~

5

1

0,5

0,2

0,1

0,05

0,03 50

50

75

90

110

150

220

280 120

120

140

160

175

200

250

310

Tahanan Tubuh

Tegangan sentuh (Volt)Ohm ()

25

50

200

asymtote2500

2000

1000

650

Asumsi untuk tegangan sentuh :

Dari ujung tangan ke ujung tangan .

Dari ujung tangan ke kaki.

Berat badan 50 kg (laki-laki).

Arus I = Ampere.

Aspek-aspek lain yang harus diperhatikan :

probability terjadinya gangguan.

Probability terjadinya sentuhan.

Tecnical feasibility.

Economic.

Cara-cara pengamanan terhadap tegangan sentuh :

a. Sentuhan langsung.

b. Sentuhan tidak langsung.

Sentuhan langsung : sentuhan pada peralatan yang dalam keadaan normalnya bertegangan.

Sentuhan tak langsung : sentuhan pada badan peralatan yaitu bagian sirkit yang dalam keadaan normalnya tidak bertegangan, tetapi bisa menjadi bertegangan bila terjadi kegagalan isolasi.

1. Pengamanan Terhadap Sentuhan Langsung.

a. Pengamanan dengan isolasi (isolasi pada bagian-bagian aktif)

b. Selungkup.

c. Penghalang.

d. Penempatan diluar jangkauan tangan.

e. Pengamanan tambahan dengan saklar pengaman arus tanah (spat), ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker).

2. Pengamanan Terhadap Sentuhan Tak Langsung.

a. Pengamanan dengan pemutusan otomatis dari supplai.

b. Isolasi pengaman.

c. Alas isolasi / karpet .

d. Hubungan equipotensial (Earth Free Equipotensial Bonding).

e. Pemisahan pengaman.3. Isolasi pengaman yang mengisolir badan, sehingga orang yang bekerja tidak menyentuh.

Misal : peralatan kerja (Bor listrik, Gergaji listrik, gerinda listrik dll)

4. Alas isolasi

Semua lantai diberi alas karet agar supaya pekerja dengan tanah tidak berhubungan langsung.

5. Earth Free Equipotensial Bonding.

Pada bodi peralatan langsung dihubungkan dengan tanah melalui kabel grounding dll.

6. Pemisahan pengamanan.

Digunakan Trafo dengan tegangan primer-skunder besarnya sama.

7. Pengamanan terhadap sentuhan langsung ataupun tak langsung.

Tegangan Extra Rendah.

Misal : 48, 24, 12, dan 6 Volt dibawah 50 Volt

Dipakai pada : children toy, accumulator, pemeras susu, pemotong bulu domba dll.

V. SISTEM PENTANAHAN INSTALASIV.1 Sistem Pentanahan Instalasi.

Pada sistim tenaga listrik pentanahan dapat dibedakan dalam dua macam yaitu

Pentanahan Perlengkapan ( Equipment Grounding ) . Pentanahan Netral Sistim ( Neutral Sistim Grounding ).Pentanahan Perlengkapan (Equipment grounding) adalah penghubungan ke tanah dari bagian-bagian metal yang tidak bertegangan / tidak membawa arus pada semua perlengkapan yang berhubungan dengan sistem tenaga listrik dan hal ini mutlak diperlukan tanpa memperdulikan apakah titik netral sistimnya ditanahkan atau tidak baik pada stationer equipment atau portable.

Contoh Metal Equipment : Lemari kontrol, Tangki trafo, Rangka motor, Tiang, PHB

Tujuannya mencegah timbulnya / terjadinya tegangan sentuh yang membahayakan manusia pada saat terjadi gangguan tanah serta memperendah impedansi hubung tanah sehingga alat-alat pengaman dapat dengan segera memutus arus hubung tanah (gangguan)

Komponen pentanahan untuk grounding equipment

Elektrode

Bus ( Rel ) Pentanahan

Penghantar Pentanahan

Pentanahan Netral Sistim ( Neutral Systim Grounding) adalah penghubungan netral ke tanah Dilingkungan PLN pentanahan untuk sistim yang bertegangan rendah diatur pada suatu standar SPLN no 3 tahun 1978 . Dimana pentanahan sistim yang dimaksud dalam hal ini adalah pentanahan netral sistem dengan sistim Pentanahan Netral Pengaman yang disingkat dengan istilah PNP yang didefinisikan sebagai suatu sistim pentanahan dengan suatu tindakan pengamanan dengan cara menghubungkan instalasi yang diamankan atau badan peralatan dengan hantaran netral yang ditanahkan ( disebut hantaran Nol ) dengan begitu rupa sehingga jika terjadi kegagalan isolasi tercegahlah bertahannya tegangan sentuh yang terlalu tinggi karena pemutusan arus oleh alat pengaman arus lebih

Dalam SPLN No 3 tahun 1978 disebutkan standar tersebut dimaksudkan untuk melengkapi peraturan listrik dan syarat-syarat sambungan listrik yang mencakup :

Jaring tegangan rendah fasa tunggal, bertegangan 220 v dan 2 x 220 volt fasa tunggal

Jaring Tegangan Rendah fasa tiga bertegangan 220 / 380 V

Semua instalsi baik fasa tunggal 220 V fasa netral maupun fasa tiga 220 / 380 voltDimana tahanan jenis tanah suatu daerah akan menentukan kebijaksanaan PLN dalam rangka merancang sistim pentanahan

Mengacu pada standar SPLN No 3 tahun 1978 ini semua JTR dan Instalasi harus menggunakan pentanahan netral pengaman di mana :

Titik netral sistim (titik netral kumparan tegangan rendah transformator atau kumparan generator) di tanahkan dengan elektroda tanah sesuai sub ayat 24,6 ketentuan ini . Hantaran pentanahan dapat dihubungkan pada titik netral sistem di gardu transformator, bila elektroda tanah tidak mungkin di pasang di gardu transformator (misalnya dalam keadaan dimana pentanahan sistem tegangan rendah harus terpisah dari pentanahan sistem tegangan menengahnya), maka elektroda tanah dapat dipasang disetiap tiang pertama JTR.

Hantaran netral disemua tiang akhir JTR harus di tanahkan dengan elektroda tanah sesuai sub ayat 24.6 ketentuan ini

Semua PHB harus ditanahkan sesuai dengan sub ayat 24.6 ketentuan ini

Interkoneksi hantaran netral dari gardu transformator yang satu dengan yang lainnya diperkenankan. Interkoneksi ini menyebabkan nilai tahanan keseluruhan menjadi lebih rendah.

Dalam ketentuan ini persyaratan pentanahan sistem ditentukan sedemikian rupa tergantung pada penggunaan jenis jaringannya dan jenis jaringan tegangan rendah di wilayah PLN dapat terbagai dalam 4 macam hal ini ditinjau dari konstruksi sistem dan sistem pentanahan netral sistemnya yaitu :

Jaringan dengan pentanahan pengaman JTR dan JTM terpisah dan tiang-tiang JTR dan JTM terpisah (disebut type A)

Jaringan dengan pentanahan pengaman JTR dan JTM digabunghan dimana JTM adalah Kabel tanah (disebut type B)

Jaringan dengan pentanahan JTR dan JTM yang digabungkan dimana JTR dan JTM tepasang pada tiang tiang yang sama (disebut Type C)

Jaringan diaman JTR dan JTM mempunyai Hantaran netral bersama (type D)

Untuk jaringan dengan type A berlaku ketentuan sebagai berikut :

Tahanan pentanahan menyeluruh hantaran netral JTR yang telah tersambung pada transformator, tiang akhir dan PHB utama besarnya maksimum 5 ohm .

Pada keadaan khusus misalnya JTR dengan transformator berkapsitas kecil (Maksimum 50 kVA , fasa tunggal atau 150 kVA fasa- tiga ), Jumlah konsumen masih rendah dan tahanan jenis tanahnya tinggi sehingga sukar didapat harga 5 ohm tahanan menyeluruh diperkenankan maksimum 10 ohm

Untuk macam B berlaku ketentuan :

Pada keadaan pentanahan bersama dari macam B ini dilepas nilai pentanhan JTR nya sama dengan macam A

Untuk macam C berlaku ketentuan :

Nilai tahanan pentanahan menyeluruh maksimum 0,2 ohm . ketentuan ini hanya berlaku bagi sistim dengan arus gangguan satu fasa ketanah di JTM tidak lebih besar dari 300 Amper Untuk sistem dengan netral JTM di tanahkan dengan tahanan yang tinggi berlaku ketentuan macam A

Untuk macam D berlaku ketentuan :

Bagi sistem yang hantaran netral JTR dihubungkan / dijadikan satu dengan hantarn netral JTM berlaku ketentuan bahwa :

Hantaran netral yang dimaksud mempunyai pentanahan sekurang kurangnya 4 buah untuk setiap mile (1,609 km ) dan besar tahanan pentanahan setiap elektrodanya adalah 25 ohm atau dengan kata lain pentanahan menyeluruh dari hantaran netral tersebut adalah 6,25 ohm untuk setiap milenya pentanahan ini tidak termasuk pentanahan yang terdapat pada masing-masing PHB utama

Pada JTR interkoneksi hantaran netral JTR dari gardu yang satu dengan yang lain diperkenankan dan interkoneksi ini dapat menurunkan nilai tahanan pentanahan menjadi lebih rendah.

Hantaran netral untuk SLP dan SMP

Hantaran Netral untuk SLP

Jika Sambungan luar Pelayanan (SLP) bukan dari jenis hantaran terlindung baik secara elektris maupun mekanis seperti hantaran terbuka atau NYA maka penampang minimum hantaran netralnya sama dengan penampang minimum hantaran fasanya yaitu (6 mm2 tembaga).Jika SLP menggunakan jenis hantaran terlindung seperti NYY , maka penampang minimum hantaran netralnya sama dengan penampang minimum hantaran fasanya yaitu (4 mm2 tembaga).Jika digunakan hantaran Aluminium diatur dengan ketentuan tersendiri

Hantaran Netral untuk saluran masuk pelayanan (SMP) terdiri dari jenis hantaran terlindung (seperti NYA) yang terpasang pada pipa instalasi penampang minimum hantaran netralnya adalah sama dengan penampang minimum hantaran fasanya yaitu 4 mm2 tembaga

Khusus untuk Listrik Pedesaan dimungkinkan SMP dengan penampang 2,5 mm2 yaitu jika instalasinya hanya terdiri dari satu kelompok

V.2 Pentanahan Perlengkapan Lain

Kotak Alat Pembatas dan Pengukur

Kotak alat pembatas dan pengukur dari bahan logam harus diperlengkapi dengan terminal pentanahan.Kotak alat pembatas / Pengukur harus ditanahkan dengan cara menghubungkan kotak tersebut dengan hantaran netral.

Hantaran Hubung.Persyaratan hantaran hubung alat pembatas / pengukur sama seperti yang berlaku bagi saluran masuk pelayanan.

PHB Utama.PHB utama dari bahan logam harus dilengkapi dengan terminal atau jalur terminal pentanahan.

Pelaksanaan penyatuan hubungan antara :

Hantaran netral, hantaran pentanahan , hantaran pengaman instalasi dan PHB utama sendiri harus dilakukan didalam PHB Utama pada terminal pentanahannya

Jika PHB bukan dari bahan logam maka kerangka yang terbuat dari logam harus ditanahkan

Terminal atau jalur terminal tersebut harus dilengkapi dengan mur baut agar hubungannya dapat dilepas waktu pemeriksaan

Elektroda Tanah PHB Utama

Elektroda tanah yang digunakan untuk pentanahan titik netral transformator, tiang akhir , PHB Utama dan Tiang-tiang JTR atau JTM lainnya harus memenuhi surat edaran No 024/PST/70 buku normalisasi No 03-1-92 dengan panjang 2,75 meter . Kemungkinan untuk menggunakan bahan atau ukuran yang berlainan ditentukan oleh PLN Wilayah/ Distribusi masing-masing.Khusus bagi sistem yang hantaran netral JTR nya dihubungkan dijadikan satu dengan hantaran netral JTM berlaku ketentuan bahwa nilai tahanan pentanahannya :

Tidak melebihi 3 ohm bila digunakan pipa saluran air minum sebagai elektroda

Tidak melebihi 25 ohm bila digunakan elektroda tanah jenis lain

Bila dengan sebuah elektroda tanah tidak dapat dicapai nilai 25 ohm, dapat menyimpang dari ketentuan ini tetapi harus digunakan dua atatau lebih elektroda tanah dengan jarak satu sama lain tidak kurang dari dua meter

Hantaran pentanahan PHB utama harus dari jenis yang terlindung dari gangguan mekanis misalnya dengan pipa atau NYY dengan penampang minimum 6 mm2Jika hantaran fasa saluran masuk pelayanan lebih besar dari 6 mm2 ( tembaga) maka penampang hantaran pentanahan harus sama dengan hantaran fasanya tetapi tidak perlu lebih dari 50 mm2 (tembaga) dan nilainya harus diukur secara berkala. Hantaran Pengaman

Instalasi dengan hantaran netral tidak lebih dari 10 mm2, maka hantaran netralnya dapat dipergunakan sebagai hantaran pengaman.Bila hantaran netralnya lebih kecil dari 10 mm2 diperlukan hantaran penagaman tersendiri yang besarnya sama dengan penampang netralnya.

Jika terdapat alat-alat khusus misalnya pemanas di kamar mandi sebaiknya dilakuka pentanahan hantaran pengaman alat tersebut.Jika instalasi dengan beberapa bangunan dimana masing-masing bangunan mempunyai satu PHB atau lebih maka satu PHB dari masing-masing bangunan harus ditanahkan lengkap dengan hantaran pentanahan dan elektroda tanah.Hantaran pengaman harus dari jenis hantaran yang terlidung dan berisolasi seperti hantaran fasanya.

Pengamanan massa terbuka

Massa terbuka seperti tersebut dibawah ini harus disambung pada hantaran pengaman

- Pipa instalasi dari logam.- Langit-langit rumah dari logam.Armatur logam yang tergantung tidak perlu ditanahkan.Kotak kontak (Stop kontak) harus dilengkapi kontak pengaman dengan sedemikian rupa sehingga peralatan yang tersambung pada kotak kontak tersebut otomatis tersambung pada hantaran pengaman.Semua logam yang terhubung baik dengan tanah dan ada dibawah JTR terbuka antara lain jaring pipa air pagar dsb. Harus tersambung pada hantaran netral atau hantaran pentanahan terdekat.

Hubungan Instalasi dengan pentanahan. Peralatan pentanahan konsumen merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari instalasi.

VI. SISTEM PEMBUMIAN NETRAL PENGAMAN (PNP).

VI.1 Sistem PNP.

Dalam sistim ini Bagian Konduktor Terbuka (BKT) peralatan / perlengkapan dihubungkan dengan penghantar netral yang dibumikan (penghantar nol) sedemikian rupa sehingga bila terjadi kegagalan isolasi tercegahlah bertahannya tegangan sentuh yang terlalu tinggi karena bekerjanya pengaman arus lebih.

Macam sistim pentanahan PNP adalah :

a). Sistim PNP dengan penghantar netral yang sekaligus berfungsi sebagai penghantar pengaman seluruh sistim (penghantar yang lebih besar dari 10 mm2 tembaga). Lihat gambar 1 C2.

b). Sistim PNP dengan penghantar netral dan pengaman sendiri-sendiri diseluruh sistim (untuk penghantar yang lebih kecil dari 10 mm2 tembaga), disebut juga sistim 5 kawat. Lihat gambar 1 C 1.

c). PNP sistim dengan penghantar netral yang sekaligus berfungsi sebagai penghantar pengaman yang disebagian sistem, sedangkan dibagian sistem lainnya, penghantar netral dan pengaman terpisah sendiri-sendiri. Lihat gambar 1 C 3.

VI.2 Persyaratan Umum PNP.a). dalam PUIL 1987 pasal 313. B.1, luas penampang penghantar antara sumber atau trafo dan peralatan listrik, harus sedemikian, sehingga bila terjadi hubung singkat antara fasa dan hantaran nol atau badan peralatan, arus gangguan besarnya paling sedikit sama dengan arus pemutus alat pengamannya yang terdekat yaitu : IA = k IN, dimana k adalah factor yang harganya tergantung kepada karakteristik alat pengamannya.

b). Penghantar nol setidak-tidaknya harus dibumikan di sumber, disetiap percabangan saluran, disetiap ujung saluran dan juga setiap pelanggan.

Tahanan pembumian total hantaran nol (RNE) harus tidak melebihi 5 ohm, dengan alas an bila terjadi gangguan ketanah yang biasanya melalui tahanan gangguan RG, maka penghantar netral akan mengalami kenaikan tegangan sesuai persamaan berikut (tahanan penghantar diabaikan) :

VNE =

Pada umumnya harga tahanan gangguan yang kurang dari 17 ohm jarang terjadi, maka besar kenaikan tgangan netral adalah :

Batas tegangan sentuh yang aman menurut PUIL atau IEC adalah 50 Volt.

VI.3 Sistem PNP untuk JTR dan Instalasi Pelanggan di PLN

Di JTR penghantar netral sekaligus berfungsi sebagai hantaran pengaman dan dibumikan disepanjang saluran. Titik bintang trafo distribusi dibumikan. Di instalasi pelanggan, mulai dari PHB utama penghantar pengamannya terpisah tersendiri dari netralnya pengamannya, bila penampangnya kurang dari 10 mm2.

Setiap pelanggan diharuskan memasang sebuah elektroda pembumian yang melalui hantaran pembumian tersambung ke rel / terminal pengaman ini dihubungkan dengan rel / terminal netral PHB.

Maksud pembumian ganda pada penghantar netral sepanjang JTR dan pembumian disetiap pelanggan adalah untuk :

Mencegah terjadinya tegangan yang terlalu tinggi pada hantaran netral termasuk juga badan peralatan bila terjadi gangguan satu fasa ketanah ataupun hubungan singkat fasa netral, ataupun kegagalan isolasi peralatan.

Mencegah terjadinya kenaikan tegangan yang terlalu tinggi akibat terputusnya penghantar netral, pada pelanggan yang netralnya terpisah dari sumber / gardu.

Mencegah kenaikan tegangan kawat netral, termasuk juga badan peralatan, dalam hal ada arus netral akibat beban yang tak seimbang.

Untuk mencegah kenaikan tegangan yang terlalu tinggi pada kawat netralnya, bila JTR yang ada dibawah JTM menyentuh JTM.

Dengan tersambungnya penghantar pengaman ke netral maka bila terjadi kegagalan isolasi pada peralatan, maka arus gangguan akan lebih terjamin cukup besarnya sehingga alat selalu bekerja / putus dengan cepat, sebab dalam hal ini penghantar netral merupakan jalan kembali yang baik, tidak hanya tergantung pada elektroda pembumian seperti dalam sistim PP. Tegangan sentuh yang terjadipun relative lebih rendah dari sistim PP.

Gambar 3.2

Sistim PNP pada instalasi pelanggan.

VI.4 Bahaya Putusnya Penghantar Netral Pada Sistim PNP.Bila penghantar netral putus, arus beban masih mungkin mengalir melalui tanah, akibatnya akan terjadi kenaikan tegangan pada penghantar netral. Karena pengaman peralatan pelanggan terhu8bung kenetral, maka kenaikan tegangan netral tersebut akan dirasakan dibadan peralatan pelanggan. Hal ini dapat membahayakan pelanggan.

Bila pembumian netral yang seharusnya dilakukan dititik-titik tertentu (di netral trafo distribusi, di tiang awal, tiang akhir) tidak dilakukan maka pada saat terjadi penghantar netral putus akan terjadi kenaikan tegangan pada fasa-fasa yang berbeban rendah dan penurunan tegangan pada fasa yang berbeban tinggi, di jaringan yang penghantar tidakterhubung pada sumber . Berikut akan dilihat beberapa kasus terputusnya kawat netral dan bahayanya :

Kasus a : Penghantar netral putus pada instalasi pelanggan yaitu antara PHB dan peralatan listrik.

Jalan balik bagi arus netral terputus, sehingga peralatan listrik tidak bias hidup. Kedua terminal alat listrik akan bertegangan 220 Volt. Bahaya lainnya tidak ada.

Kasus b : Penghantar netral sambungan pelayanan terputus pada pelanggan satu fasa.

Jalan balik bagi arus beban adalah melalui tanah setelah melalui hantaran pembumian elektroda pembumian pelanggan, badan peralatan yang dibumikan akan bertegangan sebesar Tegangan sentuh bila seseorang menyentuh peralatan tersebut

adalah :

adalah tahanan total dari semua peralatan yang dihidupkan.

Tegangan Vs diatas akan terasa pada semua alat yang badannya tersambung kenetral melalui penghantar pengaman, baik yang dihidupkan maupun tidak,

Pelanggan sedang menghidupkan peralatan yang terdiri dari atas seterika 500 watt, pemanas air 700 watt dan mempunyai Rg = 20 ohm.

Maka :

Tegangan sebesar ini akan terasa pada semua alat yang badannya terhubung terhu bung kenetral melalui penghantar pengaman baik yang dihidupkan atau tidak.

Menurut ketentuan tegangan sentuh dibatasi sampai 50 Volt untuk waktu yang tak terbatas.

Untuk mendapatkan harga ini RE perlu diturunkan. Hubungan besar RE dan besar RB dapat diturunkan dari persamaan diatas :

Atau RE x VA = 14235

Dari hubungan tersebut dapat dibuat table :

DAYA ( VA )RE ( Ohm )

450

900

1300

2200

440031,6

15,8

11

6,5

3,2

Hubungan antara besar daya tersambung pelanggan 1fasa dan tahanan pembumian agar diperoleh tegangan sentuh yang aman pada saat sambungan pelayanan putus.

Dari table ini dapat dilihat makin besar daya pelanggan, harus semakin baik tahanan pembumiannya agar pada saat netral putus tidak terjadi kenaikan tegangan badan peralatan.

Kasus c : Penghantar netral sambungan pelayanan terputus pada pelanggan tiga

Fasa.

Bila beban pelanggan tiga fasa terbagi rata pada setiap fasa arus yang melalui penghantar netral diterminal netral PHB akan saling menetralisir, sehingga arus netral yang keluar dari terminal PHB akan = 0 . Tetapi hal seperti ini jarang terjadi.

Bila beban tidak seimbang kasus bahaya yang sama seperti butir b akan terjadi. Arus netral yang diteruskan ketanah adalah :

IE = IR + IS + ITTegangan badan perlatan yang tersambung ke netral melalui penghantar pengaman adalah :

VE = IE X RE

Jadi semakin besar arus ketidak seimbangan akan semakin besar tegangan VE.

Bila putusnya netral ini terjadi pada pelanggan yang pentanahan netralnya tidak ada, sedangkan netral instalasi dan penghantar pengaman tetap dihubungkan diterminal netral PHB, maka bila bebannya tidak seimbang badan peralatan akan menjadi bertegangan. Disamping itu sebagian peralatan akan tersambung pada tegangan yang lebih besar dari 220 Volt. Hal ini tentu saja dapat merusak peralatan pelanggan yang bersangkutan.

Kasus d : Penghantar metral JTR tiga fasa didekat gardu distribusi putus.

Disebelah hilir dari titik putus terdapat sejumlah pelanggan. Arus balik yang melalui netral akan melewati tahanan pembumian ekivalen RE, yang merupakan gabungan dari tahanan pembumian (di PHB pelanggan dan di JTR) yang terdapat disebelah hilir titik gangguan. Bila beban ada dalam keadaan seimbang, arus yang melalui netral ini kecil dan kondisi ini tidak membahayakan.

Bila beban ada dalam keadaan tak seimbang bahaya yang sama seperti kasus c akan terjadi. Hal yang sama akan berlaku juga bila kawat netral putus ditempat lain di JTR. Pada bagian dibelakang netral yang putus tidak akan terjadi hal yang membahakan selama beban dalam keadaan seimbang. Bila beban tak seimbang akan terjadi kenaikan tegangan pada badan peralatan yang tersambung ke netral melalui penghantar pengaman sebesar :

VE = IE X REKasus e : Penghantar netral JTR tiga fasa ditiang terakhir putus.

Hal seperti pada butir d diatas akan terjadi juga bila penghantar ditiang akhir dibumikan secara baik.

Gambar : Kasus putusnya penghantar netral pada sistim PNP EMBED Word.Document.8 \s

EMBED Word.Document.8 \s

EMBED MSPhotoEd.3

EMBED MSPhotoEd.3

Kurva Leleh Minimum

Kurva Leleh Maksimu

Pemutusan Rampung

G

Kurva Leleh Minimum

Kurva Leleh Maksimu

Pemutusan Rampung

EMBED PBrush

INCLUDEPICTURE "D:\\kuliah\\Semester 4\\ITM\\teg menengah untuk siswa 2014\\My Documents\\Application For Expulsion Fuse Cutouts_files\\mainfuse.gif" \* MERGEFORMAT

HYPERLINK "http://www.asiatic-india.com/PIC2.HTML" \t "_blank" INCLUDEPICTURE "http://www.asiatic-india.com/fuse_2.jpg" \* MERGEFORMATINET

Gambar 9 Pemasangan FCO untuk Proteksi Saluran

Gambar 8 bagian bagian dari konstruksi FCO

EMBED Visio.Drawing.6

Gambar 12 Koordinasi Fuse Dengan Fuse

Gambar 12 Load Buster alat untuk membuka Fuse Holder Cut Out pada kondisi berbeban dengan peredam busur api

1.B. Pengaman Sistem Distribusi

Documents

Transcript of 1.B. Pengaman Sistem Distribusi