Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x...

download Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua Ambon

of 76

Transcript of Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x...

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    1/76

    ANALISIS PEMILIHAN PENTANAHAN TITIK NETRAL

    GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK

    TENAGA MIKRO HIDRO 2 X 4,4 MW NUA AMBON

    LAPORAN TUGAS AKHIR

    Karya tulis sebagai salah satu syarat

    Untuk memperoleh gelar Sarjana dari

    Jurusan Teknik Elektro

    Institut Teknologi Nasional Bandung

    Oleh :

    ASYER AGRISELIUS

    NRP : 11-2009-049

    (Program Studi Teknik Elektro)

    JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

    INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL BANDUNG

    2014

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    2/76

    ABSTRAK

    ANALISIS PEMILIHAN PENTANAHAN NETRAL GENERATOR

    PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO 2 X 4,4

    MW NUA AMBON

    Oleh

    Asyer Agriselius

    NRP : 112009049

    (Program Studi Teknik Elektro)

    Abstrak

    Pentanahan titik netral generator pada pembangkit tenaga listrik sangat penting

    dalam penyaluran daya listrik, karena itu diperlukan perhitungan dan perancangan agar

    generator dapat terproteksi jika terjadi gangguan hubung singkat ke tanah. Dalam

    penelitian ini, generator dengan kapasitas 2 x 4,4 MW akan dibahas mengenai

    gangguan hubung singkat 3 phasa ke tanah, gangguan hubung singkat 1 phasa ke tanah,

    pemilihan metoda pentanahan titik netral generator, perhitungan tegangan sentuh dan

    perhitungan tegangan langkah. Dimana jenis pentanahan yang dipilih adalah

    pentanahan dengan tahanan yaitu 72 , sedangkan model pentanahan yang dipilih

    untuk pengamanan area pembangkit adalah pentanahan menggunakan grid dengan

    jumlah batang konduktor yang terpasang = 12 batang, sehingga diperoleh Es

    sebenarnya = 225,3 Volt lebih kecil dari nilai Es yang diizinkan = 730,5 Volt dan El

    yang sebenarnya = 102,6 Volt lebih kecil dari nilai El yang diizinkan = 2429,7 Volt.

    Dengan demikian design pentanahan yang dilakukan telah memenuhi persyaratan.

    Pembahasan ini berdasarkan perhitungan dan simulasi menggunakan batasan-batasan

    yang terdapat dalam teori.

    Kata kunci: Pentanahan, Generator 2 x 4,4 MW, Gangguan Hubung Singkat, Es, El,

    Sistem Grid, Konduktor

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    3/76

    ABSTRACT

    ELECTION ANALYSIS OF NEUTRAL GROUNDING POWER

    GENERATOR WITH MICRO HYDRO 2 X 4.4 MW NUA AMBON

    By

    Asyer Agriselius

    NRP: 112009049

    (Study Program of Electrical Engineering)

    Abstract

    Generator neutral grounding point on the power plant is very important in the distribution

    of electrical power, because it is necessary calculations and design so that the generator can

    be protected in the event of a short circuit fault to ground. In this study, a generator with a

    capacity of 2 x 4.4 MW will be discussed about 3 phase short circuit fault to ground, short

    circuit interruption 1 phase to ground, the selection method of grounding the generator

    neutral point, the calculation of touch voltage and step voltage calculation. Wheregrounding type chosen is grounded with a resistance that is 72 , while grounding the

    model chosen for securing the grounding area using a grid generation is the number of

    conductor bars are attached = 12 rods, in order to obtain the actual Es = 225.3 volts less

    than the value of Es which allowed = 730.5 Volts and actual E l = 102.6 volts less than the

    allowable value of El = 2429.7 Volt. Thus the grounding design has been undertaken to

    meet the requirements. This discussion is based on calculations and simulations use

    restrictions contained in the theory.

    Keywords: Grounding, Generator 2 x 4.4 MW, Short-circuit Disorders, Es, El, Grid

    Systems, Conductor

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    4/76

    ANALISIS PEMILIHAN PENTANAHAN TITIK NETRAL

    GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO

    HIDRO

    2 X 4,4 MW NUA AMBON

    Oleh

    Asyer Agriselius

    NRP : 112009049

    (Program Studi Teknik Elektro)

    Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Nasional Bandung

    Bandung, 27 Agustus 2014

    Asyer Agriselius

    NRP : 112009049

    Menyetujui

    Pembimbing I

    ___________________________(Syahrial, S.T., M.T.)

    Pembimbing II

    ______________________

    (Siti Saodah, S.T., M.T.)

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    5/76

    PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

    Skripsi S1 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan di LingkunganInstitut Teknologi Nasional Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa

    hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang. Referensi kepustakaandiperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizinpengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.

    Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh skripsi haruslah seizin dari

    Perpustakaan, Institut Teknologi Nasional Bandung.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    6/76

    Dengan ini, kami :

    Nama : Asyer Agriselius

    NRP : 112009049Menyatakan bahwa tugas akhir dengan judul :

    ANALISIS PEMILIHAN PENTANAHAN TITIK NETRALGENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO

    HIDRO

    2 X 4,4 MW NUA AMBON

    Sejauh pengetahuan kami merupakan hasil karya sendiri dan terbebas dari plagiatisme

    manapun, dan diperuntukkan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana dari

    Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Nasional, Bandung.Demikian pernyataan ini kami sampaikan dengan sebenarnya.

    Bandung, 27 Agustus 2014

    Yang membuat pernyataan

    Asyer Agriselius

    NRP : 112009049Mengetahui

    Pembimbing I Pembimbing II

    (Syahrial, S.T., M.T.) (Siti Saodah, S.T.,M.T.)

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    7/76

    KATA PENGANTAR

    Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya,

    akhirnya penulis bisa menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

    Penyusunan Tugas Akhir ini, dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat dalam

    menempuh studi perkuliahan program Strata Satu (S1) pada jurusan Teknik Elektro

    Kosentrasi Teknik Energi Elektrik Fakultas Teknik Industri Institut Teknologi Nasional

    Bandung, dengan judul: ANALISIS PEMILIHAN PENTANAHAN TITIK

    NETRAL GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

    MIKRO HIDRO 2 X 4,4 MW NUA AMBON.

    Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini

    banyak kekurangan baik dalam pengumpulan data, tata cara penyusunan, pembahasan

    masalah serta penyajiannya. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis

    menerima segala kritik dan saran yang membangun untuk dijadikan masukan.

    Dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan masukan

    serta bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin

    menyampaikan ucapan terima kasih yang setulusnya kepada :

    1. Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melancarkan jalan hingga bisa mengerjakan tugas

    akhir ini dengan sehat walafiat.

    2. Kedua orang tua tercinta dan adikku atas doa dan dukungannya baik materil maupun

    berupa moril kepada penulis yang tak henti hentinya selama ini.

    3. Bapak DR.Waluyo,MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi

    Nasional.

    4. Bapak Syahrial, MT, Selaku Kepala Laboratorium Teknik Energi Elektrik dan selaku

    pembimbing Tugas Akhir ini.

    5. Ibu Siti Saodah, MT, selaku dosen pembimbing II.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    8/76

    6. Ibu Decy, MT, selaku Dosen Wali penulis pada Jurusan Teknik Elektro Institut

    Teknologi Nasional.

    7. Bapak Dadang, Bapak Jack, Bapak Yakub, Bapak Nanang Epen, Parman yang

    banyak membantu dalam mengurus administrasi serta perlengkapannya di Jurusan

    Teknik Elektro Itenas Bandung.

    8. Anggota HME angkatan 2009, Kosim, Liput, Rian, Ashal, Rhamandita, Beni DJ,

    Ario, Fitrah, Beni K, Iqbal, Kamal, Sandy, Semadi, Asma, Rara, uul, Jefri, Arthur

    9. Anggota HME angkatan 2010, 2011, 2012, 2013

    10. Age dan bang natalis yang banyak membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

    11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu

    dalam menyelesaikan penulisan laporan ini.

    Penulis berharap laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pihak yang

    membutuhkan. Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa melimpahkan rahmat-Nya dan

    menyertai semua pihak yang telah memberikan dorongan moril dan materil dalam

    penyusunan laporan Tugas Akhir ini.

    Bandung, 27 Agustus 2014

    Penulis

    Asyer Agriselius

    NRP : 112009049

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    9/76

    DAFTAR ISI

    Hal.

    HALAMAN SAMPUL ................................................................ ............................ i

    ABSTRAK ................................................................ .............................................. ii

    ABSTRACT .......................................................................................................... iii

    HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv

    PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI .............................................................. v

    HALAMAN PERNYATAAN .............................................................................. vi

    KATA PENGANTAR ................................................................ ......................... vii

    DAFTAR ISI ......................................................................................................... ixDAFTAR GAMBAR ................................................................ ........................... xii

    DAFTAR TABEL ................................................................................................ xv

    DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG...................................................... xvi

    BAB I PENDAHULUAN

    1.1 Latar Belakang.................................................................................. BAB I-1

    1.2 Tujuan Tugas Akhir .......................................................................... BAB I-2

    1.3 Metoda Penelitian ................................................................ ............. BAB I-2

    1.4 Pembatasan Masalah......................................................................... BAB I-2

    1.5 Sistematika Penyajian ....................................................................... BAB I-3

    BAB II TEORI DASAR

    2.1 Generator Sinkron ...................................................................................BAB II-1

    2.1.1 Definisi Umum......................................................................BAB II-1

    2.1.2 Prinsip Kerja Generator Sinkron ...........................................BAB II-1

    2.2. Pentanahan Secara Umum .....................................................................BAB II-2

    2.3. Tujuan dan Metoda Pentanahan Titik Netral Generator ....................BAB II-5

    2.3.1 Pentanahan Titik Netral Secara Langsung ...........................BAB II-7

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    10/76

    2.3.2 Pentanahan Titik Netral Melalui Tahanan..........................BAB II-10

    2.3.3 Pengetanahan Titik Netral Melalui Reaktor.......................BAB II-13

    2.3.4 Pengetanahan Titikk Netral Secara Efektif ........................BAB II-17

    2.4 Sistem Yang Tidak Diketanahkan Atau Sistem Delta .....................BAB II-17

    2.5 Teori Komponen Simetris....................................................................BAB II-18

    2.6 Operator a ..................................................................................BAB II-20

    2.7 Penggunaan Operator a Pada Komponen Simetris .......................BAB II-21

    2.8 Hubung Singkat Tiga Phasa ................................................................BAB II-22

    2.9 Hubung Singkat Dua Phasa .................................................................BAB II-23

    2.10 Hubungan Singkat Satu Phasa Ke Tanah ....................................BAB II-24

    2.11 Analisa Arus Hubung Singkat Menurut Standard IEC 60 909 ......BAB II-26

    BAB III METODA PERHITUNGAN DAN SIMULASI PENTANAHAN NETRAL

    GENERATOR

    3.1 Langkah Penelitian........................................................................ BAB III-1

    3.2 Data Penelitian.............................................................................. BAB III-2

    3.3 Perhitungan Arus Hubung Singkat Tiga Phasa ke Tanah ............. BAB III-3

    3.4 Pemilihan Metoda Pentanahan Netral Generator.......................... BAB III-4

    3.5 Perhitungan Niali Resistansi Yang Digunakan............................. BAB III-5

    3.6 Perhitungan Arus Hubung Singkat Satu Phasa ke Tanah ............. BAB III-6

    3.7 Perhitungan Tegangan Langkah dan Tegangan sentuh sistem Grounding

    Grid................................................................. .............................. BAB III-6

    3.7.1. Tahanan Jenis Tanah............................................................ BAB III-7

    3.7.2 Tata Letak (Layout) ............................................................. BAB III-8

    3.7.3 Jumlah Batang Pentanahan Yang Diperlukan...................... BAB III-8

    3.7.4 Tegangan Sentuh Yang Diizinkan ....................................... BAB III-8

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    11/76

    3.7.5 Tegangan Langkah Yang Diizinkan ............................... ...BAB III-10

    3.8 Simulasi Hubung Singkat Generator Menggunakan ETAP 7..... BAB III-11

    3.9 Simulasi Grounding Grid Menggunakan ETAP 7 ...................... BAB III-12

    3.9.1 Simulasi Tegangan Sentuh dan Tegangan Langkah ...BAB III-14

    BAB IV HASIL PERHITUNGAN, SIMULASI, DAN ANALISIS

    4.1 Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat ......................................BAB IV-1

    4.2 Perhitungan Tegangan Langkah dan Tegangan sentuh Pada sistem Grounding

    Grid......................................................................................................... BAB IV-2

    4.2.1 Tahanan Jenis Tanah .......................................................... BAB IV-3

    4.2.2 Jumlah Batang Pentanahan Yang Diperlukan .................... BAB IV-3

    4.2.3 Tegangan Sentuh Yang Diizinkan...................................... BAB IV-4

    4.2.4 Tegangan Langkah Yang Diizinkan................................... BAB IV-5

    4.3 Simulasi Hubung Singkat Generator Menggunakan ETAP 7......... BAB IV-5

    4.4 Simulasi Tegangan Sentuh dan Tegangan Langkah Pada Titik Gangguan Bus

    203-2 Menggunakan ETAP 7 ............................................................. BAB IV-6

    4.5 Simulasi Tegangan Sentuh dan Tegangan Langkah Pada Titik Gangguan Bus

    20 kV Menggunakan ETAP 7............................................................. BAB IV-7

    BAB V PENUTUP

    5.1 Kesimpulan ................................................................ ......................BAB V-1

    5.2 Saran.................................................................................................BAB V-1

    DAFTAR PUSTAKA

    LAMPIRAN

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    12/76

    DAFTAR GAMBAR

    Hal.

    Gambar 2.1 Sistem yang tidak diketanahkan dalam keadaan gangguan

    kawat-tanah ....................................................................BAB II-4

    Gambar 2.2 Sistem yang diketanahkan dalam keadaan gangguan

    kawat-tanah ....................................................................BAB II-4

    Gambar 2.3 Pentanahan Secara Langsung........................................ BAB II-8

    Gambar 2.4 Pentanahan Melalui Tahanan ......................................BAB II-11

    Gambar 2.5 Rangkaian Ekivalen Hubung Singkat 1 Phasa ke Tanah

    Secara Langsung....................................................................................BAB II-12

    Gambar 2.6 Tegangan Kawat-tanah ................................................BAB II-13

    Gambar 2.7 Pentanahan MenggunakanReactor..............................BAB II-14

    Gambar 2.8 Sistem yang tidak diketanahkan...................................BAB II-17

    Gambar 2.9 Komponen-komponen simetris dari tegangan

    sistem tiga fasa .............................................................BAB II-19

    Gambar 2.10 Penjumlahan komponen-komponen simetris dari tegangan .........

    ......................................................................................BAB II-19

    Gambar 2.11 Gangguan Hubung Singkat Tiga Phasa .......................BAB II-22

    Gambar 2.12 Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat

    Tiga Phasa....................................................................BAB II-22

    Gambar 2.13 Gangguan Hubung Singkat 2 Phasa ke Tanah ............BAB II-23

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    13/76

    Gambar 2.14 Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat

    Dua Phasa Ke Tanah....................................................BAB II-24

    Gambar 2.15 Gangguan Hubung Singkat Satu Phasa Ke Tanah.......BAB II-25

    Gambar 2.16 Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat Satu

    Phasa Ke Tanah ............................................ BAB II -25

    Gambar 3.1 Flow Chart Langkah Penelitian ................................... BAB III-1

    Gambar 3.2 Konfigurasi sistem Pentanahan PLTMH Nua Ambon

    ...................................................................................... BAB III-2

    Gambar 3.3 Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat 3 Phasa ............

    ...................................................................................... BAB III-4

    Gambar 3.4 Rangkaian Ekivalen Hubung Singkat 1 Phasa ke Tanah ..............

    ...................................................................................... BAB III-6

    Gambar 3.5 Tegangan Sentuh Pada Pembangkit............................. BAB III-9

    Gambar 3.6 Tegangan Langkah Pada Pembangkit........................ BAB III-10

    Gambar 3.7 Tabel Pada ETAP 7 Untuk Input Data Generator...... BAB III-11

    Gambar 3.8 Pemilihan Jenis Pentanahan Menggunakan Resistor

    Pada ETAP 7 ............................................................ BAB III-12

    Gambar 3.9 Study Case EditorETAP 7......................................... BAB III-13

    Gambar 3.10 Soil EditorETAP 7 .................................................... BAB III-13

    Gambar 3.11 Study Case EditorTitik Gangguan Pada Bus 203-2

    ETAP 7....................................................................... BAB III-14

    Gambar 3.12 IEEE Group EditorETAP 7 ...................................... BAB III-14

    Gambar 3.13 Study Case EditorTitik Gangguan Pada Bus 20 kV

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    14/76

    ETAP 7....................................................................... BAB III-14

    Gambar 3.14 IEEE Group EditorETAP 7 ...................................... BAB III-14

    Gambar 4.1 LayoutSistem Grounding Grid.................................... BAB IV-2

    Gambar 4.2 Simulasi Hubung Singkat 3 Phasa Pada Etap 7 ..........BAB IV-5

    Gambar 4.3 Simulasi Hubung Singkat 1 Phasa ETAP 7 .................BAB IV-6

    Gambar 4.4 Design Grounding GridPada Titik Gangguan

    Bus 203-2 menggunakan ETAP 7 ...............................BAB IV-7

    Gambar 4.5 Hasil Simulasi Tegangan Langkah dan Tegangan

    Sentuh Pada Titik Gangguan Bus 203-2...................... BAB IV-7

    Gambar 4.6 Design Grounding GridPada Titik Gangguan

    Bus 20 kV menggunakan ETAP 7............................... BAB IV-8

    Gambar 4.7 Hasil Simulasi Tegangan Langkah dan Tegangan

    Sentuh Pada Titik Gangguan Bus 20 kV..................... BAB IV-8

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    15/76

    DAFTAR TABEL

    Hal

    Tabel 3.1 Data Saluran Transmisi.....................................................BAB III-3

    Tabel 3.2 Tahanan Jenis Tanah.........................................................BAB III-8

    Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Hubung Singkat 3 Phasa ke Tanah......BAB IV-1

    Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Hubung Singkat 1 Phasa ke Tanah......BAB IV-2

    Tabel 4.3 Simulasi Hubung Singkat 3 Phasa ke Tanah ....................BAB IV-5

    Tabel 4.4 Simulasi Hubung Singkat 3 Phasa ke Tanah ....................BAB IV-6

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    16/76

    DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG

    AC =Alternative Current

    PLTA = Pembangkit Listrik Tenaga Air

    PLTU = Pembangkit Listrik Tenaga Uap

    PLTD = Saluran udara TeganganDiesel

    DC =Direct Current

    ggl = Gaya Gerak Listrik

    n = Kecepatan Motor (rpm)

    f = Frekuensi (Hz)

    p = Jumlah Pasang Kutub

    rpm =Rotation Per Minute

    Hz =Hertz

    ZA = Impedansi pada titik A ()

    ZB = Impedansi pada titik B ()

    ZC = Impedansi pada titik C ()

    ZG = Impedansi Ground()

    A = Ampere

    V = VoltageKV = Kilo Volt

    X0 = Reaktansi Urutan Nol ()

    X1 = Reaktansi Urutan Positif ()

    X2 = Reaktansi Urutan Negatif ()

    R0 = Resistansi Urutan Nol ()

    If = Arus Gangguan (A)

    Zd = Impedansi Dasar ()

    Ea = TeganganArmature (V)

    Eg = Tegangan Generator (V)

    Z1 = Impedansi Kapasitif tegangan A ()

    Z2 = Impedansi Kapasitif tegangan B ()

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    17/76

    Z3 = Impedansi Kapasitif tegangan C ()

    a = Penurunan Tegangan Phasa A

    a1 = Penurunan Tegangan Pada Komponen Urutan Positif

    a2 = Penurunan Tegangan Pada Komponen Urutan Negatif

    a2 = Penurunan Tegangan Pada Komponen Urutan Nol

    XR = Reaktansi reaktor netral

    IR = Rating harga efektif arus reaktor

    pf = Power Factor

    Xd = Reaktansi Steady State ()

    Xd = Reaktansi Transient()

    Xd

    = ReaktansiSubtransient

    ()

    If3 = Arus Gangguan 3 Phasa ke Tanah (A)

    If1 = Arus Gangguan 1 Phasa ke Tanah (A)

    P = Daya (Watt)

    = Tahanan Jenis Tanah (Ohm-meter)

    a = Jarak Antara Batang Elektroda (Meter)

    Ik = Arus Fibrilasi (A)

    t = waktu (detik)

    Rk = Tahanan Badan Manusia ()

    Es = Tegangan Sentuh (V)

    El = Tegangan Langkah (V)

    Rf = Tahanan Kontak ke Tanah Dari Satu Kaki ()

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    18/76

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1. Latar Belakang

    Generator merupakan suatu peralatan yang berperan penting dalam proses atau

    tahapan pembangkitan tenaga listrik. Hal ini dikarenakan generator mengubah tenaga gerak

    menjadi energi listrik. Kontinuitas dari operasi generator ini harus terjaga dengan baik

    sehingga pasokan energi listrik tidak berkurang akibat adanya gangguan pada generator.

    Dalam suatu generator dibutuhkan suatu sistem pentanahan titik netral yang handal.

    Hal ini dimaksudkan untuk membatasi arus gangguan yang terjadi pada saat gangguan

    hubung singkat phasa ke tanah yang akan merusak peralatan. Selain itu perlu juga

    diperhatikan tegangan sentuh dan tegangan langkah yang terjadi akibat arus gangguan

    tersebut yang dapat membahayakan bagi manusia yang berada pada area pembangkit.

    Analisa pentanahan titik netral generator pada pembangkit listrik tenaga mikrohidro

    Nua diperlukan untuk proteksi generator terhadap arus gangguan hubung singkat dan

    menentukan area yang aman pada pembangkit saat terjadi gangguan fasa tanah serta untuk

    menjaga kontinuitas dari kerja generator sehingga pasokan energi listrik tidak terganggu.

    Tugas akhir ini merupakan studi yang akan menganalisa kinerja suatu sistem

    pentanahan untuk dijadikan suatu masukan pada pentanahan titik netral generator PLTMH

    Nua Ambon. Mengacu pada standar-standar yang telah dibuat dan disepakati, mengenai

    proteksi peralatan serta keamanan manusia terhadap tegangan sentuh dan tegangan langkah

    yang timbul.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    19/76

    1.2. Tujuan Tugas Akhir

    Adapun maksud penelitian tugas akhir ini adalah untuk menentukan jenis

    pentanahan yang akan digunakan pada Pembangkit Listrik Mikro Hidro 2 x 4,4 MW

    Nua Ambon.

    1. Menentukan besarnya arus hubung singkat 3 phasa dan 1 phasa pada saluranBus 203-2

    2. Menentukan jenis pentanahan titik netral yang akan digunakan pada generator 2

    x 4,4 MW Nua Ambon.

    3. Menentukan besarnya nilai tahanan yang akan digunakan.

    4. Menentukan tegangan sentuh dan tegangan langkah pada area pembangkit.

    1.3. METODA PENELITIAN

    Dalam penelitian ini penulis melakukan beberapa macam metode, yaitu:

    a. Metode Studi literatur, yaitu membaca dan mempelajari sumber-sumber

    kepustakaan yang erat hubungannya dengan topik penelitian ini. yaitu

    Sistem pentanahan generator.

    b. Metode Observasi langsung, yaitu mengumpulkan data dari penelitian di

    laboratorium yang dilakukan secara langsung.

    c. Metode Wawancara, yaitu melakukan tanya jawab dengan instruktur dan

    orang yang lebih paham.

    d. Metode Analisis, yaitu melakukan analisa terhadap data-data yang didapat

    dari penelitian dan kemudian menyimpulkan hasil penelitian tersebut.

    1.4. PEMBATASAN MASALAH

    Batasan masalah dalam penelitian ini perlu dilakukan untuk efektif dan fokus pada

    topik yang akan dibahas. Adapun batasan masalah tersebut adalah :

    1. Nilai hubung singkat 3 phasa ke tanah.

    2. Nilai hubung singkat 1 phasa ke tanah.

    3. Metoda pentanahan titik netral melalui tahanan rendah.

    4. Metoda pentanahan titik netral melalui tahanan tinggi.

    5. Metoda pentanahan titik netral melalui reaktor.

    6. Jenis pentanahan atau bentuk konstruksi pentanahan sistem kisi-kisi (grid).

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    20/76

    1.5 SISTEMATIKA PENYAJIAN

    Penulisan Laporan Tugas Akhir ini dilakukan dengan sistematika penyajian sebagai

    berikut :

    BAB I PENDAHULUAN

    Bab ini menjelaskan latar belakang masalah, tujuan, metoda pengumpulan

    data, pembatasan masalah, serta sistematika penyajian laporan.

    BAB II DASAR TEORI

    Bab ini menjelaskan teori dasar mengenai generator dan teori pentanahan

    secara umum.

    BAB III METODA PERHITUNGAN DAN SIMULASIBab ini menjelaskan metoda perhitungan dan simulasi dalam menentukan

    jenis pentanahan, tegangan sentuh dan tegangan langkah pada

    Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Nua Ambon.

    BAB IV HASIL PERHITUNGAN, SIMULASI DAN ANALISIS

    PENTANAHAN NETRAL GENERATOR

    Pada bab ini akan menjelaskan teori tentang cara atau sistem-sistem

    pentanah netral generator serta gangguan-gangguan pentanahan dan

    pedoman pemilihan metode pentanahan.

    BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

    Bab ini akan memberikan tinjauan menyeluruh mengenai sistem yang

    dibahas. Semuanya dirangkum dalam bentuk kesimpulan akhir dan saran-

    saran yang dapat menjadi bahan pertimbangan bagi sistem pentanahan

    netral generator.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    21/76

    BAB II

    TEORI DASAR

    2.1 Generator Sinkron

    2.1.1 Definisi Umum

    Generator arus bolak balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga

    listrik arus bolak balik. Generator arus bolak balik sering disebut juga sebagai

    alternator, generator AC (alternative current), atau generator sinkron. Dikatakan

    generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan

    magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan

    kutubkutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar

    pada stator. Mesin ini tidak dapat dijalankan sendiri karena kutub kutub rotor tidak

    dapat tiba tiba mengikuti kecepatan medan putar pada waktu sakelar terhubung

    dengan jalajala.

    Generator sinkron sering kita jumpai pada pusat-pusat pembangkit tenaga listrik

    (dengan kapasitas yang relatif besar). Misalnya, pada PLTA, PLTU, PLTD dan lain-

    lain. Selain generator dengan kapasitas besar, kita mengenal juga generator dengan

    kapasitas yang relatif kecil, misalnya generator yang digunakan untuk penerangan

    darurat yang sering disebut Generator Set atau generator cadangan. Perbedaan prinsip

    antara generator DC dengan generator AC adalah letak kumparan jangkar dan

    kumparan statornya. Pada generator DC, kumparan jangkar terletak pada bagian rotor

    dan kumparan medan terletak pada bagian stator. Sedangkan pada generator AC,

    kumparan jangkar terletak pada bagian stator dan kumparan medan terletak pada bagian

    rotor.

    2.1.2 Prinsip Kerja Generator Sinkron

    Jika kumparan rotor yang berfungsi sebagai pembangkit kumparan medan magnit

    yang terletak di antara kutub magnit utara dan selatan diputar oleh prime mover, maka

    pada kumparan rotor akan timbul medan magnet atau fluks yang bersifat bolakbalik

    atau fluks putar. Fluks putar ini akan memotong motong kumparan stator sehingga

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    22/76

    pada ujungujung kumparan stator timbul gaya gerak listrik karena pengaruh induksi

    dari fluks putar tersebut. Gaya gerak listrik (ggl) yang timbul pada kumparan stator juga

    bersifat bolakbalik, atau berputar dengan kecepatan sinkron terhadap kecepatan putar

    rotor. Frekuensi elektris yang dihasilkan generator sinkron adalah sinkron dengan

    kecepatan putar generator. Rotor generator sinkron terdiri atas rangkaian elektromagnet

    dengan suplai arus DC. Medan magnet rotor bergerak pada arah putaran rotor.

    Hubungan antara kecepatan putar medan magnet pada mesin dengan frekuensi elektrik

    pada stator adalah:

    = (2.1)

    = (2.2)

    Dimana : f = frekuensi listrik (Hz)

    n = kecepatan putar rotor (rpm)

    P = jumlah pasang kutub

    Oleh karena rotor berputar pada kecepatan yang sama dengan medan magnet,

    persamaan diatas juga menunjukkan hubungan antara kecepatan putar rotor dengan

    frekuensi listrik yang dihasilkan. Agar daya listrik dibangkitkan tetap pada frekuensi

    50Hz atau 60 Hz, maka generator harus berputar pada kecepatan tetap dengan jumlah

    kutub mesin yang telah ditentukan. Sebagai contoh untuk membangkitkan 60 Hz pada

    mesin dua kutub, rotor arus berputar dengan kecepatan 3600 rpm. Untuk

    membangkitkan daya 50 Hz pada mesin empat kutub, rotor harus berputar pada 1500

    rpm.

    2.2. Pentanahan Secara Umum

    Sampai kira-kira tahun 1910, sistem-sistem tenaga listrik tidak diketanahkan. Hal

    itu dapat dimengerti karena pada waktu itu sitem-sitem tenaga listrik masih kecil jadi

    bila ada gangguan fasa ke tanah arus gangguan masih kecil, dan biasanya kurang dari 5

    Ampere. Pada umumnya bila arus gangguan itu sebesar 5 Ampere atau lebih kecil,

    busur listrik yang timbul pada kontak-kontak antara kawat yang terganggu dan tanah

    masih dapat padam sendiri. Tetapi sistem-sistem tenaga itu makin lama makin besar

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    23/76

    baik panjangnya maupun tegangannya. Dengan demikian arus yang timbul bila terjadi

    gangguan tanah makin besar dan busur listrik itu tidak dapat lagi padam sendiri.

    Tambahan lagi gejala-gejala busur tanah atau arcing grounds semakin menonjol. Gejala

    busur tanah adalah suatu proses terjadinya pemutusan (clearing) dan pukul-ulang

    (restriking) dari busur listrik secara berulang-ulang. Gejala ini sangat berbahaya karena

    dapat menimbulkan tegangan lebih transien yang tinggi yang dapat merusak peralatan.

    Oleh karena itu pada tahun 1910-an pada saat mana sistem-sistem tenaga relative

    besar, sistem-sistem itu tidak lagi dibiarkan terapung yang dinamakan sistem delta,

    tetapi titik netral sistem itu diketanahkan melalui tahanan atau reaktans. Pentanahan itu

    umumnya dilakukan dengan menghubungkan netral transformator daya ke tanah.

    Metode-metode pentanahan netral dari sistem-sistem tenaga adalah :a) Penatanahan melalui tahanan (resistance grounding).

    b) Pentanahan melalui reactor (reactor grounding).

    c) Pentanahan tanpa impedansi (solid grounding).

    d) Pentanahan efektif (effective grounding).

    e) Pentanahan dengan reaktor yang impedansinya dapat berubah-ubah (resonant

    grounding) atau pentanahan dengan kumparan Petersen.

    Pada sistem yang tidak diketanahkan atau pada sistem delta, arus gangguan itu

    tergantung dari impedansi kapasitif ZA,ZB,ZC, yaitu impedansi kapasitif masing-masing

    kawat-fasa terhadap tanah. Gambar 2.1.

    Gambar 2.1. Sistem yang tidak diketanahkan dalam keadaan gangguan kawat-tanah.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    24/76

    Tetapi sistem itu diketanahkan arus gangguan tidak lagi tergantung hanya dari

    impedansi kapasitif kawat-kawat tetapi juga tergantung pada impedansi alat pentanahan

    dan transformator.

    Gambar 2.2. Sistem yang diketanahkan dalam keadaan gangguan kawat-tanah.

    Kecuali pentanahan dengan kumparan Petersen, impedansi alat pentanahan itu sangat

    kecil dibandingkan dengan impedansi kapasitif ZG (ZG = 1/ ZG + 1/ZB + 1/ ZC), atau

    dengan kata lainarus gangguan itu tidak lagi tergantung pada impedansi ZG.

    Jadi dengan mengetanahkan netral sistem itu arus gangguan jelas menjadi lebih

    besar dibandingkan dengan arus gangguan pada sistem delta, namun sebaliknya

    membatasi tegangan pada fasa-fasa yang tidak terganggu. Jadi didalam menentukan

    impedansi pentanahan itu harus diperhatikan hubungan antara besar arus gangguan dan

    tegangan yang mungkin timbul.

    Dari keterangan-keterangan diatas dapat disimpulkan bahwa tujuan dari pentanahan

    itu adalah :

    1. Pada sistem yang besar yang tidak diketanahkan arus gangguan itu relative (> 5

    A) sehingga busur listrik yang timbul tidak dapat padam sendiri, hal mana akan

    menimbulkan busur tanah; pada sistem yang diketanahkan gejala tersebut

    hampir tidak ada.

    2. Untuk membatasi tegangan-tegangan pada fasa-fasa yang tidak terganggu

    (sehat).

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    25/76

    Pada sistem-sistem di bawah 115 KV banyak dipakai pentanahan melalui kumparan

    Petersen. Terutama di Eropa yang pentanahan dengan kumparan Petersen itu telah

    dimulai sejak tahun 1900-an, dan di Amerika Serikat tahun 1930-an.

    Pada sistem-sistem yang tegangannya lebih tinggi (115 KV ke atas) ada

    kecenderungan menggunakan pentanahan tanpa impedansi atau pentanahan efektif.

    Yang dimaksud dengan pentanahan efektif ialah pentanahan dimana perbandingan

    antara reaktansi urutan nol dan urutan positif lebih kecil atau sama dengan tiga, dan

    perbandingan tahanan urutan nol dan reaktansi urutan positif lebih kecil atau sama

    dengan satu, untuk tiap titik pada sistem itu (X0/X1 3; R0/X1 1).

    2.3. Tujuan dan Metoda Pentanahan Titik Netral Generator

    Pentanahan generator sinkron pada sistem tenaga listrik yang modern tergantungpada besarnya tegangan yang digunakan dan karakteristik beban yang harus dilayani.

    Dahulu sistem tenaga listrik tiga fasa tidak ditanahkan, terutama sistem tiga fasa dengan

    tiga kawat merupakan sistem yang paling efesien dalam hal pemakaian konduktor

    tembaganya. Selain itu ketika terjadi gangguan ke tanah pertama tidak timbul arus

    gangguan dan hal ini merupakan suatu keuntungan meskipun peristiwa tersebut disertai

    oleh timbulnya kejutan listrik yang berbahaya.

    Ternyata dari pengalaman-pengalaman dengan sistem yang tidak ditanahkan banyak

    motor-motor listrik dalam instalasi industry mengalami kerusakan-kerusakan yang

    disebabkan oleh tegangan lebih yang timbul karena terjadinya busur listrik.

    Untuk mencegah terjadinya tegangan lebih tersebut maka generator atau sistem

    tenaga listrik ditanahkan dan biasanya dilakukan pentanahan secara langsung yang

    sangat efektif untuk membatasi tegangan fasa ke tanah maksimum. Juga beban-beban

    yang terpasang diantara fasa dan netral tetap dapat dilayani tanpa menimbulkan bahaya

    tegangan antara netral dengan tanah pada keadaan mengalami gangguan tanah.

    Metode pentanahan sistem mempengaruhi tingkat tegangan lebih yang mungkin

    terjadi selama pengerjaan hubungan dan juga selama terjadi gangguan ke tanah.

    Tegangan lebih yang bersifat transien harganya mencapai 5 atau 6 kali tegangan

    normalnya. Terjadinya tegangan lebih transien disebabkan oleh penyalaan dan

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    26/76

    pemadaman busur listrik pada rangkaian yang terdiri dari induktansi, kapasitansi dan

    tahanan.

    Tujuan pentanahan titik netral generator pada garis besarnya adalah :

    1. Untuk mengurangi kerusakan pada titik gangguan.

    2. Untuk membatasi tegangan lebih transien.

    3. Mendeteksi dengan peka terhadap kerusakan titik netral.

    4. Menstabilkan titik netral yaitu menjaga supaya titik netral berada pada atau didekat

    potensial tanah.

    Metode pentanahan titik netral yang digunakan dalam hubungan dengan stasiun

    pembangkit tenaga listrik antara lain adalah sebagai berikut :

    1. Pentanahan titik netral secara langsung.

    2. Pentanahan titik netral melalui tahanan.

    3. Pentanahan titik netral melalui transformator distribusi dengan tahanan pada

    kumparan sekundernya.

    4. Pentanahan titik netral melalui reaktor.

    5. Pentanahan titik netral melalui kumparan Petersen.

    6. Pentanahan netral melalui transformator tegangan.

    2.3.1 Pentanahan Titik Netral Secara Langsung

    Pada sistem-sistem yang netralnya ditanahkan secara langsung atau tanpa impedansi

    bila terjadi gangguan fasa ke fasa maka gangguan tersebut harus diisolir dengan

    membuka pemutus tenaga. Salah satu tujuan dengan mentanahkan titk netral secara

    langsung ialah untuk membatasi tegangan dari fasa-fasa yang tidak terganggu bila

    terjadi gangguan fasa ke tanah.

    Pentanahan titik netral secara langsung biasanya digunakan pada sistem yang

    bertegangan rendah (0 sampai 600 V), kadang-kadang digunakan juga pada sistem

    bertegangan menengah.

    Untuk menjelaskan perihal pentanahan titik netral secara langsung, ditinjau masalah

    terjadinya gangguan ke tanah pada salah satu fasa generator yang titik netralnya

    ditanahkan secara langsung. Pada gambar 2.3 memperlihatkan sebuah rangkaian

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    27/76

    ekivalen hubung singkat satu fasa ke tanah dari generator yang titik netralnya

    ditanahkan secara langsung. Pada gambar 2.3 tersebut, dimisalkan terjadi gangguan

    hubung singkat satu fasa pada fasa A. Arus gangguan pada fasa A tersebut terdiri dari

    tiga buah komponen yang sama yaitu If/3 dan harga ini didapat dari : (If/3) = (Ea ) /

    (Z1 + Z2 + Z0)

    Gambar 2.3. Pentanahan Secara Langsung

    a) Arus gangguan yang menetap

    Dimisalkan : Z1 = 110%, Z2 = 12 sampai 22% dan Z3 = 3 sampai 6% maka didapat

    harga If yang besarnya hamper 2,5 kali lebih besar daripada arus gangguan hubung

    singkat tiga fasa Ea/ Z1.

    b) Arus gangguan transien

    Tekanan paling besar terjadi pada tingkat permulaan transien dimana rumus diatas tetap

    digunakan dengan mengganti reaktansi sinkron Z1 dengan reaktansi subtransiennya.

    Perhitungan If diulang kembali dengan Z1 = 19 sampai 33% maka didapat harga If kira-

    kira 1,6 kali arus transien hubung singkat tiga fasa Ea/ Z1 . Tekanan arus yang

    sedemikian besarnya sangat berbahaya, jadi generator yang ditanahkan secara langsung

    sangat berbahaya bila terjadi hubung singkat fasa ke tanah. Oleh karena itu arus hubung

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    28/76

    singkat tersebut harus dibatasi dengan menyelipkan suatu impedansi antara titik netral

    generator dan tanah.

    Untuk menyelidiki tegangan fasa-fasa yang tidak terganggu, ditinjau sebuah

    generator dimana titik netralnya ditanahkan secara langsung.Gangguan ke tanah terjadi

    pada fasa A. Jika dimisalkan generator sangat besar sehingga Z1 = Z2 = sangat kecil dan

    dapat diabaikan maka :

    Ia1 = Ia2 = Ia0 = If/3

    Penurunan tegangan pada fasa A = a

    Jadi : a = a1 + a2 +a0

    Karena Z1 = Z2 , maka

    a1 =

    a2

    Sekarang akan diselidiki tegangan pada fasa yang tidak terganggu yaitu fasa B dan

    fasa C. Pada fasa A, ketiga komponen penurunan tegangan adalah sefasa, tetapi pada

    kedua fasa yang lain komponen positif dan komponen negative berputar dengan sudut

    sebesar 1200

    .

    Karena a = a1 + a2 +a0 dan bila a1 = a2

    Maka : b = c = a0 a1

    Sekarang bila dilakukan super posisi maka :

    Va + a = a0

    Yaitu bahwa tegangan jepit fasa A adalah nol, sedang tegangan pada fasa-fasa yang lain

    menjadi Vb + b dan Vc + c , dan

    a = (I f/3 ) / (Z1 + Z2 + Z0)

    = (I f/3 ) / (2 Z1 + Z2 )

    Sebutlah = b = c

    Maka : = (I f/3 ) / (Z0 Z1 )..(2.3)

    Dimana : If/3 = Ea/ (2 Z1 + Z0 )..(2.4)Dari persamaan (2.3) jelas terlihat bahwa tegangan dari fasa-fasa yang tidak

    terganggu tidak sama dengan tegangan fasa ke netral, tetapi lebih besar dan tergantung

    pada (Z0 Z1 ). Semakin besar perbedaan Z0 Z1 , Semakin besar tegangan fasa-fasa A

    dan B.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    29/76

    Subtitusi persamaan (2.3) ke dalam persamaan (2.4) akan diperoleh :

    = E a [ (Z0 Z1 ) / (2 Z1 + Z0 ) ] .....(2.5)

    Sebutlah : K = Z0 / Z1

    Maka : = E a [ (K 1) / (K + 2) ] ..(2.6)Jadi besar tegangan fasa-fasa yang tidak terganggu tergantung dari faktor K = Z 0 /

    Z1 yaitu ratio impedansi urutan.

    Pentanahan titik netral secara langsung tidak dipakai lagi karena beberapa alasan

    antara lain :

    1. Arus gangguan yang timbul karena terjadinya gangguan fasa ke netral lebih

    besar daripada arus gangguan hubung singkat tiga fasa.

    2. Jika beberapa generator bekerja paralel dan titik netralnya bersama-samaditanahkan maka akan timbul harmonisa ketiga walaupun dalam keadaan kerja

    normal.

    3. Arus harmonisa ketiga yang masuk ke feeder yang disuplai oleh tegangan yang

    dibangkitkan generator menyebabkan noise pada telekomunikasi.

    4. Dengan menghindari pentanahan bersama dan pentanahan titik netral secara

    langsung pada satu titik netral generator tidak hanya merupakan kerumitan

    kerja tetapi juga menyebabkan beban lebih terhadap unit yang ditanahkan oleh

    kontribusi arus gangguan unit yang lainnya.

    2.3.2 Pentanahan Titik Netral Melalui Tahanan

    Pentanahan titik netral melalui tahanan dapat dimasukkan kedalam kategori

    pentanahan titik netral melalui impedansi kecil. Juga pentanahan ini bertujuan untuk

    mengulangi kerugian panas (I2 . R) pentanahan titik netral secara langsung. Namun

    demikian tidak boleh dianggap bahwa membatasi arus gangguan ke tanah dengan

    menggunakan tahanan pada titik netral sudah berarti kelemahan-kelemahan pada

    pentanahan secara langsung dapat diatasi.

    Perlu diketahui bahwa meskipun pembatasan arus gangguan ke tanah sampai 1,5

    kali arus kerja normal generator berarti tahanan pentanahan titik netral menyerap daya

    sampai 50% dari rating kapasitasnya. Kapasitas panas yang dibutuhkan supaya tahanan

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    30/76

    titik netral dapat berfungsi dengan aman tidaklah mudah untuk direncanakan dengan

    sempurna. Harga tahanan yang sering digunakan berkisar diantara 0,4 sampai 15 ohm.

    Untuk membatasi ukuran tersebut waktu pembebanan dibatasi diantara 10 detik sampai

    2 menit, sementara itu kenaikan temperature sampai 4000 C diterapkan.

    Dengan memilih harga tahanan yang tepat, ketika terjadi gangguan ke tanah arus

    dapat dibatasi sehingga harganya hampir sama bila gangguan terjadi disegala tempat

    didalam sistem bila tidak terdapat titik pentanahan lainnya. Pemilihan harga tahanan

    yang terlalu rendah dapat mengakibatkan goncangan beban yang mendadak ketika

    terjadi gangguan ke tanah sehingga menimbulkan tekanan mekanis terhadap poros

    generator dan koplingnya dan kestabilanpun terganggu.

    Untuk pemakaian praktis, harga tahanan pentanahan titik netral dapat ditentukandengan mencari harga arus gangguan ke tanah maksimum dan dengan membagi

    tegangan fasa ke netral generator oleh arus tersebut. Reaktansi generator biasanya boleh

    diabaikan.

    R= Ea/If [Ohm].(2.7)

    Gambar 2.4. Pentanahan Melalui Tahanan

    Pada gambar 2.4 memperlihatkan daya yang diserap oleh tahanan pentanahan titik

    netral selama terjadi gangguan satu fasa ke tanah untuk berbagai ukuran tahanan padagenerator sinkron yang berkapasitas 31.250 kVA dan bertegangan 13,8 kV.

    Salah satu pemakaian tahanan pentanahan titik netral adalah pada generator-

    generator yang terhubung langsung pada kumparan transformator tenaga penaik

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    31/76

    tegangan yang terhubung delta. Dalam hal ini pergeseran penuh titik netral selama

    gangguan tidak dianggap berarti

    Rating tahanan pentanahan titik netral dipilih juga berdasarkan harga arus

    maksimum yang sesuai dengan rele yang baik. Dari segi tahanan busur listrik dengan

    menggunakan harga tahanan yang semakin besar, semakin banyak manfaat yang

    didapat. Dalam prakteknya tahanan dipilih sedemikian rupa sehingga didapat arus yang

    besarnya 1,5 sampai 2,5 ampere pada sisi sekunder transformator arus dengan ratio

    yang terbesar. Transformator arus ini biasanya diletakkan pada rangkaian suplai ke rel

    4.160 V dan digunakan untuk proteksi terhadap kegagalan rel.

    Sebagai contoh, transformator arus dengan ratio 2.000 ke 5 ampere dipasang pada

    rangkaian transformator pelengkap (auxiliary transformer

    ). Tahanan boleh mempunyairating dari 2 sampai 4 Ohm sesuai dengan pembatasan arus gangguan ke tanah dri 600

    sampai 1.200 ampere. Pemilihan dalam selang ini biasanya diambil berdasarkan rating

    standar yang ada. Resiko kebakaran kecil meskipun arus mencapai 2.000 ampere dan

    kabel tidak akan mengalami kerusakan yang disebabkan oleh pemanasan lebih pada

    selang waktu clearing yang normal.

    Gambar 2.5. Rangkaian Ekivalen Hubung Singkat 1 Phasa ke Tanah Secara Langsung

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    32/76

    Gambar 2.6. Tegangan Kawat-tanah

    Dari rangkaian ekivalen pada gambar 2.5 dan gambar 2.6, tetapi dengan harga Z 1 =

    jX1, Z2 = jX2 dan Z0 = 3R, arus gangguan If dapat ditentukan dari persamaan berikut :

    Ea = (If/ 3) (2 jX1 ./ 3R).(2.7)Dengan X1 = X2 .

    Penurunan tegangan pada tiap fasa pada kedua fasa yang tidak terganggu analog dengan

    gambar 2.6 yaitu diperoleh dengan menjumlahkan If. R dengan j(If/3) . X1

    dan j(If/3) . X2 setelah kedua komponen diputar 1200

    dan 1200

    . Penurunan tegangan

    itu adalah :

    = (I f/3 ) (3 R jX1) ....(2.8)

    2.3.3 Pentanahan Titik Netral Melalui Reaktor

    Reaktor yang dipasang diantara titik netral generator dengan tanah dimaksudkan

    untuk membatasi arus gangguan ke tanah sampai pada harga arus hubung singkat tiga

    fasa. Reaktor dapat digunakan pada pentanahan titik netral pembangkit listrik bertenaga

    diesel yang berukuran kecil dimana pemakaian listriknya dilakukan pada tegangan yang

    dibangkitkan generator dan dimana sambaran petir sering terjadi.

    Pentanahan titik netral melalui reaktor mempunyai banyak ketidakpastian.

    Beberapa peneliti menyarankan penentuan harga reaktansi netral itu didefinisikan

    dalam reaktansi generator yaitu batas atas dari reaktansi netral adalah setengah dari

    reaktansi subtransien generator. Peneliti-peneliti lainnya menyatakan reaktansi netral

    secara tidak langsung menentukan ratio antara X0 dengan X1 pada jepitan generator.

    Dimana X0 adalah impedansi urutan nol sistem termasuk reaktor netral dan X1 adalah

    gabungan impedansi urutan positif sistem termasuk generator.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    33/76

    Dalam menentukan besarnya reaktor diasumsikan bahwa gangguan satu fasa ke

    tanah terjadi pada jepitan generator. Arus gangguan hubung singkat tiga fasa ditentukan

    dengan menggunakan tegangan fasa ke netral generator dan reaktansi urutan positifnya

    (reaktansi subtransien). Untuk menentukan arus gangguan hubung singkat satu fasa ke

    tanah perlu diketahui reaktansi urutan positif, negatif dan nol generator.

    Notasi-notasi yang akan dipergunakan adalah sebagai berikut :

    X1, X2, X0 = Reaktansi urutan generator yang ditinjau.

    S1, S2, S0 = Reaktansi urutan sistem ke jepitan generator yang ditinjau.

    XR = Reaktansi reaktor netral.

    IR = Rating harga efektif arus reaktor (dalam perencanaan reaktor terhadap tekananmekanis diasumsikan bahwa arus tersebut bergeser sepenuhnya disebabkan

    oleh komponen arus searah ).

    Gambar 2.7. Pentanahan MenggunakanReactor

    Arus gangguan satu fasa ke tanah diklasifikasikan menjadi lima macam tergantung

    pada reaktansi generator dan reaktansi sitem, lihat gambar 2.7. Kelompok 1 adalah

    umum dan meliputi kasus dimana semua reaktansi generator dan sistem berhingga dan

    berbeda . Rumus ini kelihatannya rumit tetapi akan menjadi sederhana bila digunakan

    harga sebenarnya . Kelompok 2 meliputi kasus dimana urutan nol sistem tak terhinggadan semua reaktansi lainnya berhingga dan berbeda . Kelompok 3 , 4 dan 5 meliputi

    kasus dimana dua atau lebih reaktansi mempunyai harga yang sama sehingga rumusnya

    sangat sederhana dibandingkan dengan kasus umum dalam kelompok 1. (gambar 2.7)

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    34/76

    Rumus IR dalam tiaptiap kelompok kasus ditujukan untuk mendapatkan harga XR

    sedemikian rupa sehingga arus kumparan mesin ketika terjadi gangguan satu fasa ke

    tanah harganya sama dengan arus kumparan pada gangguan singkat tiga fasa .

    Tegangan e pada rumus IR adalah tegangan jepitan generator yang dinyatakan sebagai

    100% . Perlu diingatkan bahwa bila X1 dan X2 generator sama besar maka reaktansi

    minimum XR = (1/3) (X1X0 ) . Arus yang melewati reaktor ketika terjadi gangguan

    satu fasa ke tanah tergantung pada reaktansi sistem dan reaktansi generator.

    Kurva digambarkan dalam harga ratio , kordinatnya adalah S1/ X1 dan absisnya K

    adalah bilangan pengali terhadap arus hubung singkat 3 fasa , e/ X1 yang akan mengalir

    melewati reaktor titik netral . Untuk kelima kurva tersebut ratio S 2/ S1 adalah parameter

    . Kurva

    kurva tersebut memperlihatkan sepintas efek reaktansi sistem terhadap arusnetral selama terjadi gangguan satu fasa ke tanah , S1 dan S2 sangat berbeda tanpa

    mempengaruhi arus netral IR . Reaktansi reaktor pentanahan ditentukan oleh rumus :

    XR = ( X1 X0 ) / 3 (2.9)

    Untuk menentukan arus efektif maksimum IR yang melalui reaktor , tentukan S2/ S1

    dan S1/ X1 dan cari harga K dalam gambar 3.7. Arus IR adalah (K) . (e/X2) dalam per-

    unit , kalikan harga per-unit tersebut dengan 100 untuk mendapatkan IR dalam persen .

    Harga reaktansi yang telah ditentukan XR membatasi arus kumparan generator

    ketika terjadi arus gangguan satu fasa ke tanah sebesar arus kumparan ketika terjadi

    gangguan tiga fasa . Untuk membatasi arus gangguan lebih lanjut diambil harga

    reaktansi yang lebih besar , tetapi penambahan tersebut harus mempertimbangkan efek

    tegangan transien selama operasi penghubungan dan busur listrik ke tanah . Ratio (X 0/

    X1) 4 untuk membatasi tegangan transien . bila ratio (X 0/ X1) > 4 maka perlu

    penelitian khusus .

    Penggunaan reaktor netral pada generator yang menyuplai feeder distribusi pada

    tegangan yang dibangkitkannya memerlukan pemeriksaan pada tegangan ke tanah

    kedua fasa yang tidak terganggu bila terjadi gangguan satu fasa ke tanah . Hal ini

    penting bagi sistem kabelnya . Semakin besar harga reaktansi pentanahan semakin besar

    pula tegangan ke tanah pada kedua fasa yang tidak terganggu .

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    35/76

    Arus IR pada reaktor netral selalu lebih besar daripada arus pada fasa yang terganggu

    bila generator dihubungkan ke sistem dengan mesin yang lain, karena urutan nol

    bersirkulasi didalam sistem pada kedua fasa yang tidak terganggu. Bila generator

    merupakan bagian yang terisolasi dimana tidak terdapat lintasan transformator tempat

    mengalirnyai arus urutan nol maka arus yang melalui reaktor akan sama besar dengan arus

    yang melalui fasa yang terganggu atau kumparan generator.

    Kadang-kadang perlu untuk menentukan karakteristik reaktor untuk beberapa generator

    yang berbeda ukuran dan dioperasikan paralel dengan generator lain. Hal ini harus

    ditin jau secara khusus dan perhitungannya dilakukan meliputi semua kemungkinan

    kombinasi dan susunan generator. Reaktor netral harus dip il ih untuk mencakup keadaan

    yang terburuk. Bila mesin-mesin tersebut identik maka masalah menjadi sederhana.

    Bila mesin-mesin tersebut dianggap sama dan diinginkan untuk mengoperasikan dengan

    hanya satu unit yang ditanahkan, dapat digunakan sebuah reaktor diantara rel netral

    dengan tanah untuk semua mesin, tiap-tiap mesin terhubung ke rel tanah melalui pemutus

    netral (neutral circuit breaker). Bila dua atau lebih generator terhubung pada satu rel

    dan ditanahkan melalui alat pengetanahan berimpedansi rendah secara bersama maka

    terdapat kemungkinan timbulnya arus sirkulasi yang berlebihan yang mengalir diantara

    netral generator dan ini memerlukan perhatian.

    2.3.4 Pengetanahan Titikk Netral Secara Efektif

    Suatu sistem atau sebagian dari sistem dikatakan ditanahkan secara efektif apabila

    untuk tiap-tiap ti ti k pada sistem itu atau sebagian tertentu dari sistem itu mempunyai

    harga (X^/X.) 3 dan (R^/X.) ^ 1 un tuk setiap macam keadaan kerja sistem.

    Jadi bila seluruh sistem itu tidak efektif ditanahkan, bagian tertentu dari sistem itu

    dapat dikatakan ditanahkan secara efektif bila memenuhi ketentuan diatas. Jadi

    pengetanahan tanpa impedansi dan pengetanahan dengan reaktansi yang rendah dapat

    digolongkan kedalam cara pengetanahan efektif.

    Dalam beberapa hal perlu diselipkan impedansi antara netral dengan tanah

    supaya arus gangguan pada sistem-sistem yang-sering kena gangguan dibatasi besarnya.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    36/76

    2.4 Sistem Yang Tidak Diketanahkan Atau Sistem Delta

    Suatu sistem dikatakan tidak diketanahkan atau sistem delta bilamana tidak ada

    hubungan galvanis antara sistem itu dengan tanah. Pada gambar 2.8, digambarkan

    sebagian dari suatu sistem yang tidak diketanahkan.

    Gambar 2.8. Sistem yang tidak diketanahkan.Misalkanlah :

    EA, EB, EC : tegangan fasa terhadap tanah.

    EAN, EBN, ECN : tegangan fasa terhadap netral.

    ZA, ZB, ZC : impedansi kapasitif fasa-fasa A, B, dan C dari sistem

    terhadap tanah.

    N : titik netral.

    Menurut hokum Kirchoffjumlah arus-arus,

    IA + IB + EC = 0 (2.10)

    Atau :

    + + = 0 (2.11)

    Pada umumnya pada sistem-sistem tenaga selalu ada ketidak-seimbangan kapasitif

    (capacitive unbalance). Sangat sulit untuk menghilangkan sama sekali ketidakseimbangan

    ini. Untuk memperkecil ketidakseimbangan itu dilakukan dengan mentransposisikan kawat-

    kawat.

    2.5 Teori Komponen Simetris

    Menurut Fortescue tiga buah vektor yang tidak seimbang dari sistem tiga fasa dapat

    diuraikan menjadi tiga sistem vektor yang seimbang. Ketiga sistem tersebut adalah :

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    37/76

    a) Komponen urutan positif terdiri dari tiga buah vektor yang sama besarnya, terpisah

    antara satu dengan yang lainnya sebesar 1200 dan mempunyai urutan fasa yang

    sama dengan vektor asalnya.

    b) Komponen urutan negatif terdiri dari tiga buah vektor yang sama besarnya,

    terpisah antara satu dengan lainnya sebesar 1200 dan mempunyai urutan fasa yang

    sama dengan vektor asalnya.

    c) Komponen urutan nol terdiri dari tiga buah vektor yang sama besarnya dan

    berbeda fasa 00 antara vector yang satu dengan yang lainnya.

    Untuk sistem tiga fasa kita akan selalu menghadapi tiga buah besaran vector yang

    biasa dinamakan dengan vektor a, vektor b dan ve

    ktor c, jadi untuk tegangan pada sistem tiga fasa, ketiga vektornya kita namakan Ea, Eb

    dan Ec. Hal yang sama juga berlaku untuk arus yaitu Ia, Ib dan Ic. Untuk komponen

    simetrisnya berlaku juga seperti diatas hanya untuk komponen urutan positif

    ditambahkan indeks 1, untuk komponen urutan negatif ditambahkan indeks 2 dan

    untuk komponen urutan nol ditambahkan indeks 0 sehingga komponen urutan positif

    pada Ea, Eb dan Ec adalah Ea1, Eb1 dan Ec1 demikian pula untuk urutan negatifnya yaitu

    Ea2, Eb2 dan Ec2. Untuk komponen urutan nolnya adalah Ea0, Eb0 dan Ec0.

    Gambar 2.9. Komponen-komponen simetris dari tegangan sistem tiga fasa.

    Gambar 2.10. Penjumlahan komponen-komponen simetris dari tegangan.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    38/76

    Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa sistem tiga fasa yang tidak seimbang

    merupakan penjumlahan dari masing-masing komponen urutannya, yaitu :

    Va = Va1 + Va2 + Va0 (2.12)

    Vb = Vb1 + Vb2 + Va0 (2.13)

    Vc = Vc1 + Vc2 + Va0 (2.14)

    Pada umumnya komponen-komponen simetris dari Fortescue lebih baik dan paling

    praktis digunakan dalam memecahkan soal-soal yang tidak simetris pada sistem tenaga.

    2.6 Operator a

    Karena adanya pergeseran fasa dan komponen simetris untuk tegangan dan arus

    pada sistem tiga fasa maka diambil suatu metode untuk menentukan perputaran sudut

    fasa sebesar 1200 . Dalam metode ini digunakan huruf a sebagai operator yang

    menyatakan perputaran sudut sebesar 1200 dengan arah perputaran sudut berlawanan

    dengan arah jarum jam.

    Bila operator ini dinyatakan dalam bilangan kompleks yang dinyatakan dengan

    besaran dan sudutnya maka operator a dapat ditulis sebagai berikut :

    a = 1 < 1200

    = ej120

    = cos 1200

    + jSin 1200

    a = - 0,5 + j0,866

    Jika operator a ini dipangkatkan dua maka vektor ini akan berputar sebesar 240

    0

    danbila dipangkatkan tiga maka vektor ini akan berputar 360

    0. Lihat sebagai berikut :

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    39/76

    2.7 Penggunaan Operator a Pada Komponen Simetris

    Jika pada sistem tiga fasa kita mengambil fasa a sebagai acuan maka dengan

    menggunakan operator a akan menjadi :

    1. Vektor urutan positif

    Va1 = Va1

    Vb1 = 1 < 2400 Va1 = a

    2 Va1

    Vc1 = 1 < 1200

    Va1 = a Va1

    2. Vektor urutan negatif

    Va2 = Va2

    Vb2 = 1 < 1200

    Va2 = a Va2

    Vc2 = 1 < 2400 Va2 = a

    2 Va2

    3. Vektor urutan nol

    Va0 = Vb0 = Vc0

    Hubungan antara besaran asal dengan komponen-komponen simetrisnya dalam bentuk

    matrik adalah :

    a) Untuk tegangan

    = 1 1 111

    =1 1 111

    b) Untuk arus

    = 1 1 111

    = 1 1 111

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    40/76

    2.8 Hubungan Singkat Tiga Phasa

    Gangguan hubung singkat tiga phasa ini dapat menimbulkan loncatan bunga api

    dengan suhu tinggi yang akan melelehkan belitan dengan resiko terjadinya kebakaran

    jika isolasi tidak terbuat dari bahan yang anti api ( non flammable). Gangguan hubung

    singkat tiga phasa tersebut ditunjukan pada gambar 5.1

    G

    L1

    L2

    L3

    Ik3

    Gambar 2.11 Gangguan Hubung Singkat Tiga Phasa

    Gambar 2.12 Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat Tiga Phasa

    Untuk menghitung nilai arus gangguan tersebut dapat menggunakan persamaan

    berikut.

    Ik3 =

    (2.15)

    Dimana : c = Faktor Tegangan = 1.05

    Un = Tegangan Nominal

    Z1 = Impedansi Urutan Positif

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    41/76

    2.9 Hubungan Singkat Dua Phasa

    Gangguan hubung singkat 2 phasa (unbalance fault) dan gangguan hubung singkat

    2 phasa ke tanah dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan pada belitan, dan akan

    menimbulkan vibrasi pada kumparan stator, selain itu kerusakan lain yang timbul

    adalah pada poros (shaft) dan kopling turbin akibat adanya momen puntir yang besar.

    G

    L1

    L2

    L3

    Ik2E

    IkE2E

    Gambar 2.13 Gangguan Hubung Singkat Dua Phasa Ke Tanah

    Gambar 2.14 Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat Dua Phasa Ke Tanah.

    Untuk menghitung nilai arus gangguan hubung singkat dua phasa ke tanah

    dapat menggunakan persamaan berikut.

    IkE2E = . .

    (2.16)

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    42/76

    Dimana : c = Faktor Tegangan = 1.05

    Un = Tegangan Nomina

    Z1 = Impedansi Urutan Positif

    Z0 = Impedansi Urutan Nol

    2.10 Hubungan Singkat Satu Phasa Ke Tanah

    Kerusakan akibat gangguan 2 phasa atau antara konduktor kadangkadang masih

    dapat di perbaiki dengan menyambung (taping) atau mengganti sebagian konduktor

    tetapi kerusakan laminasi besi (iron lamination) akibat gangguan 1 phasa ketanah yang

    menimbulkan bunga api dan merusak isolasi dan inti besi adalah kerusakan serius yang

    perbaikannya dilakukan secara total. Gangguan jenis ini meskipun kecil harus segeradiproteksi. Gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah seperti ditunjukan pada

    gambar 2.14

    Gambar 2.15 Gangguan Hubung Singkat Satu Phasa Ke Tanah

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    43/76

    Gambar 2.16 Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat Satu Phasa Ke Tanah

    Untuk menghitung nilai arus gangguan hubung singkat dua phasa dapat

    menggunakan persamaan berikut.

    Ik1 = .

    (2.17)

    Dimana : c = Faktor Tegangan = 1.05Un = Tegangan Nominal

    Z1 = Impedansi Urutan Positif

    Z0 = Impedansi Urutan Nol

    2.10 Analisa Arus Hubung Singkat Menurut Standard IEC 60 909

    Arus hubung singkat yang terjadi akibat gangguan hubung singkat tiga phasa, dua

    phasa, dan satu phasa terdiri dari tiga bagian atau daerah, yaitu daerah subtransient,

    daerah transient, dan daerah steady state.

    Kondisi subtransient terjadi ketika waktu pada cycle pertama atau setelah gangguan

    itu terjadi dengan arus ac yang sangat besar dan penurunannya sangat cepat, kondisi

    transient terjadi selama waktu tingkat penurunannya lebih lambat, dan kondisi steady

    state terjadi ketika selama waktu penurunanya sudah mendekati stabil.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    44/76

    Menurut Standard IEC 60 909 kondisi subtransient terjadi dalam waktu 10 ms

    sampai dengan 20 ms, sedangkan kondisi transient terjadi dalam waktu sampai dengan

    500 ms.

    Untuk menghitung arus hubung singkat maksimum dimana gangguan tersebut jauh

    dari generator, maka dapat ditentukan dengan persamaan berikut :

    I =

    (sin( + ) sin( ) ) (2.18)

    Untuk menghitung arus hubung singkat maksimum dimana gangguan tersebut dekat

    dari generator, maka dapat ditentukan dengan persamaan berikut :

    I = E2 [("

    ` ) " + (

    ` ) ` + ] cos wt

    "

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    45/76

    BAB III

    METODA PERHITUNGAN DAN SIMULASI

    PENTANAHAN NETRAL GENERATOR

    3.1 Langkah Penelitian

    Metodologi penelitian merupakan proses ataupun langkah-langkah yang bertujuan

    supaya penelitian dapat dilakukan secara sistematis. Penelitian dilakukan berdasarkan

    beberapa tahapan dari awal hingga akhir yang dinyatakan dalam diagram alir.

    Gambar 3.1 Flow Chart Langkah Penelitian

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    46/76

    Gambar 3.1 menjelaskan langkah-langkah penelitian yang dilakukan. Pertama

    mengambil data-data yang diperlukan dalam penelitian seperti : data generator, trafo, luas

    area pembangkit dan tahanan jenis tanah. Setelah itu pada software ETAP inputbesaran

    generator : P, f, pf, V, pole, Xd, Xd dan Xd kemudian dilakukan percobaan hubung

    singkat 3 phasa ke tanah yang nilai gangguan hubung singkatnya digunakan sebagai

    parameter pemilihan pentanahan netral dimana jika R0 2 X0 dan IFG = 10 % - 25% dari

    If3 maka jenis pentanahan yang digunakan adalah pentanahan netral menggunakan

    tahanan rendah, X0 X1 dan IFG = 25% - 60% dari If3 maka jenis pentanahan yang

    digunakan adalah pentanahan netral menggunakan reactordan jika R0 Xc0/3 dan IFG =

    kecil maka jenis pentanahan yang digunakan adalah pentanahan netral menggunakan

    tahanan tinggi. Kemudian dilanjutkan dengan simulasi nilai tahanan yang akandigunakan, tegangan sentuh dan tegangan langkah pada area pembangkit. Selain simulasi

    menggunakan software ETAP, pemilihan pentanahan titik netral juga menggunakan

    perhitungan manual agar hasil yang didapatkan lebih akurat.

    3.2 Data Penelitian

    Data yang harus di peroleh untuk melakukan penelitian pemilihan pentanahan netral

    generator pada PLTMH Nua Ambon. Berikut ini data yang didapatkan :

    Gambar 3.2 Konfigurasi sistem Pentanahan PLTMH Nua Ambon

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    47/76

    Tabel 3.1 menunjukkan data generator 2 x 4,4 MW di Nua Ambon yang terdiri dari daya

    aktif, daya semu, power faktor, poles, kecepatan motor (rpm), tegangan phasa-phasa,

    tegangan phasa netral dan arus nominal masing-masing generator.

    Tabel 3.1 Data Saluran Transmisi

    3.3 Perhitungan Arus Hubung Singkat Tiga Phasa ke Tanah

    Rumus dalam perhitungan :

    Impedansi dasar : Zd = (Eg)2/ (S) [Ohm]

    Xd

    = (Xd/ 100) . Zd [Ohm]

    dimana :

    Zd = Impedansi Dasar ()

    Eg = Tegangan 1 Phasa (V)

    S = Daya Semu (MVA)

    Xd= Reaktansi Subtransient ()

    DATA GENERATOR PLTMH NUA

    ITEMGenerator

    NUA 1

    Generator

    NUA 2

    DAYA AKTIF 4,4 MW 4,4 MW

    DAYA SEMU 5,176 MVA 5,176 MVA

    POWER FACTOR (%) 80 % 80 %

    POLES 10 10

    RPM 600 600

    TEGANGAN PHASA-PHASA 6,3 KV 6,3 KV

    TEGANGAN PHASA-NETRAL 3,67 KV 3,67 KV

    ARUS NOMINAL 504 A 504 A

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    48/76

    Gambar 3.3 Rangkaian Pengganti Gangguan Hubung Singkat 3 Phasa

    Pada saat terjadi gangguan hubung singkat pada generator akan timbul komponen

    arus bolak-balik (A) yang terdiri dari arus subtransien (Xd), arus transien (Xd

    ), arus

    steady state (keadaan mantap) juga timbul komponen arus searah (DC). Sedangkan

    besar komponen arus bolak-balik tersebut adalah jumlah dari arus subtransien, arus

    transien, arus steady state adalah:

    IAC = E [ 1/Xd + ( 1/Xd - 1/Xd) e- (t/T

    d)

    + ( 1/Xd - 1/Xd) e- (t/T

    d)

    (3.1)

    besar komponen arus searah :

    IDC = (2E/X) (e-(t/T

    a)) ( Cos ) (3.2)

    dimana : = switching angle

    Arus efektif akan maksimum pada saat t = 0 dan arus searah akan maksimum bila t =

    0 dan = 0, maka :

    I(maks) = [ ( E/Xd)2 + ( 2E/Xd)

    2 ]1/2 (3.3)

    I(maks) = 3 ( E/Xd) (3.4)

    Jadi arus gangguan hubung singkat tiga phasa yang terjadi pada jepitan-jepitan

    generator adalah :

    If3 = 3 . (Eg/ Xd) [A] (3.5)

    3.4 Pemilihan Metoda Pentanahan Netral Generator

    Pemilihan metoda pentanahan ditinjau berdasarkan data pada generator dan hasil

    perhitungan arus hubung singkat tiga phasa ke tanah. Syarat-syarat pemilihan metoda

    pentanahan netral generator sebagai berikut :

    a) Pentanahan dengan tahanan rendah : R0 2 X0 dan IFG = 10 % - 25% dari If3.Titik netral generator dihubungkan ke tanah melalui sebuah tahanan yang

    berfungsi untuk membatasi arus gangguan tanah sampai beberapa ratus ampere

    (200-600 A). Arus gangguan ini sangat besar dan dapat merusak stator, namun

    pada saat yang sama, arus ini cukup besar sehingga dapat dirasakan oleh rele

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    49/76

    sehingga didapat sistem proteksi yang handal dan selektif. Sistem pembumian

    melalui tahanan rendah jarang digunakan sekarang karena besarnya resiko

    kebakaran stator generator akibat besarnya arus yang mengalir saat gangguan.

    Namun, sistem pembumian ini paling sering digunakan untuk industri yang

    menggunakan tegangan menengah.

    b) Pentanahan dengan tahanan tinggi : R0 Xc0/3 dan IFG = kecil

    Tahanan tinggi dihubungkan antara titik netral generator dengan tanah.

    Terkadang, tahanan tinggi dihubungkan pada belitan sekunder transformator satu

    fasa (transformator distribusi) atau pada pembumian netral transformator. Metode

    ini membatasi arus gangguan tanah sebesar 5-10 A.

    c) Pentanahan dengan reaktor : X0 X

    1 dan IFG = 25% - 60% dari If3

    Reaktor pentanahan digunakan bilamana trafo daya tidak cukup membatasi arus

    gangguan tanah. Reaktor itu digunakan untuk memenuhi persyaratan dari sistem

    yang diketanahkan dengan reaktor di mana besar arus gangguan di atas 25% dari

    arus gangguan 3 phasa.

    3.5 Perhitungan Nilai Tahanan (Resistansi) Rendah yang Digunakan

    Dari syarat-syarat pada bab 3.4, sesuai hasil perhitungan arus hubung singkat tiga

    phasa ke tanah maka penelitian ini memilih menggunakan metoda pentanahan dengan

    tahanan rendah dimana R0 2 X0 dan

    IFG = 10% - 25% dari If3. Sehingga kita dapat menentukan nilai tahanan yang akan

    digunakan dengan memasukkan nilai arus nominal generator = 504 A :

    = (3.6)

    Untuk menentukan daya Resistor :

    P = I2. R (3.7)

    dimana :

    R = Tahanan ()

    I = Arus (A)

    V = Tegangan (V)

    P = Daya generator (W)

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    50/76

    3.6 Perhitungan Arus Hubung Singkat Satu Phasa ke Tanah

    Arus gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah yang terjadi pada generator :

    If1 = 3.Eg/ (Z1+ Z2 + Z0 + 3Zn) A (3.8)

    dimana :

    If1 = Arus gangguan 1 phasa ke tanah (A)

    Eg = Tegangan 1 phasa (V)

    Zn = Impedansi ()

    X0 = Reaktansi urutan nol ()

    X1 = Reaktansi urutan positif ()

    X2 = Reaktansi urutan negatif ()

    Gambar 3.4 Rangkaian Ekivalen Hubung Singkat 1 Phasa ke Tanah

    Harga arus gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah ini tergantung pada harga Zn

    atau tergantung pada impedansi pentanahan netral generator tersebut.

    3.7 Perhitungan Tegangan Langkah dan Tegangan sentuh sistem Grounding Grid.

    Luas daerah pembangkit adalah 40 m x 30 m dengan letak peralatan seperti dalam

    gambar. Dengan memperhatikan luas dan situasi letak peralatan pada Gardu Induk,

    maka dapat diperkirakan susunan pentanahan grid yang akan dipasangkan. Arus

    hubungan singkat ketanah diketahui untuk menentukan besarnya arus maksimum

    yang mungkin mengalir dalam tanah akibat terjadinya hubungan singkat ketanah .

    Perencanaan sistem pentanahan pada gardu induk didasarkan pada standar IEEE 80,

    dengan ukuran/langkah-langkah sebagai berikut:

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    51/76

    a. Pemeriksaan tahanan jenis tanah.

    b. Perencanaan pendahuluan tata letak (layout).

    c. Perhitungan arus fibrilasi.

    d. Menghitung jumlah batang pentanahan yang diperlukan

    e. Menghitung tegangan sentuh yang diizinkan.

    f. Menghitung tegangan sentuh maksimum sebenarnya.

    g. Menghitung tegangan langkah yang di izinkan.

    h. Menghitung tegangan langkah maksimum sebenarnya.

    3.7.1. Tahanan Jenis Tanah

    Tahanan jenis tanah nilai tahanannya dapat diperoleh dari kondisi dan jenis tanahyang ada disekitar garud induk. Pengukuran tahanan jenis tanah pada lokasi gardu

    induk diambil pada berapa lokasi pada areal, untuk menghitung tahanan jenis tanah

    dapat dihitung dengan mengunakan persamaan berikut :

    = 2 . . aR (3.9)

    Keterangan :

    = Tahanan jenis rata-rata tanah. (Ohm-meter)

    a = Jarak antara batang elektroda yang dekat (meter)

    R = Besar Tahanan yang terukur. (Ohm)

    Tabel 3.2 Tahanan Jenis Tanah

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    52/76

    Selain menggunakan perhitungan tahanan jenis tanah juga dapat dilihat dari tabel

    yang telah ditetapkan oleh PUIL 2000.

    3.7.2 Tata Letak (Layout)

    Kisi-kisi (grid) pentanahan menggunakan konduktor tembaga bulat yang ditanam

    pada seluruh batas gardu induk. Pengaturan tata letak sistem pentanahan pada suatu

    gardu induk dapat dilihat pada gambar berikut ini. Pada gambar tersebut diberikan

    panjang konduktor termasuk batang pentanahan = 812 meter

    3.7.3 Jumlah Batang Pentanahan Yang Diperlukan

    Pada waktu arus gangguan mengalir antara batang pentanahan dan tanah akan

    menjadi panas akibat arus I2. Suhu tanah harus tetap dibawah 100 c, untuk menjaga

    jangan sampai terjadi penguapan air kandungan dalam tanah dan kenaikan tahanan

    jenis. Seluruh panjang batang pentanahan yang diperlukan dihitung dari pembagian

    arus gangguan ketanah dengan kerapatan arus yang diizinkan, sedangkan jumlah

    batang pentanahan yang di tanahkan diperlukan dari pembagian panjang satu

    batang. Jadi bila besar arus gangguan ketanah (546) amper maka jumlah batang

    pentanahan minimum dengan panjang (3,5 meter).

    3.7.4 Tegangan Sentuh Yang Diizinkan

    Tegangan sentuh yang yang diizinkan dapat dihitung dengan terlebih dahulu

    mencari besaran-besaran berikut :

    a) Arus Fibrilasi

    Besarnya arus fibrilasi yang mengalir pada tubuh manusia keterangan arus listrik

    dapat menyebabkan jantung mulai fibrilasi dapat dihitung berdasarkan persamaan

    dibawah ini :

    K50 = 0,166 Ampere

    Ik =,

    (3.10)

    Keterangan :

    Ik = Arus fibrilasi (Amp)

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    53/76

    t = Lama waktu gangguan (detik) = 0,75 detik.

    Lama waktu gangguan tergantung dari berapa faktor, antara lain statilitas, tipe

    switchyard dan tipe relay dan pemutusan daya yang digunakan. Sebegitu jauh belum

    ada standard mengenai lama waktu gangguan. Waktu yang dianggap realistis

    berkisar antara 0,5 detik sampai 1,0 detik. Pengambilan waktu 0,75 detik dianggap

    sudah memenuhi persyaratan dan cukup realistis. Maka nilai tegangan sentuh dapat

    dicari dengan memasukkan data :

    Ik = Arus Fibrilasi = 0.164 A

    Rk = Tahanan Badan Manusia = 1000 Ohm/meter.

    s = Tahanan Jenis Tanah =2500 ohm-m

    Maka didapat tegangan sentuh yang diizinkan :Es = (Rk+ 3 s/2) Ik (3.11)

    Gambar 3.5 Tegangan Sentuh Pada Pembangkit

    3.7.5 Tegangan Langkah Yang Diizinkan

    Tegangan langkah adalah tegangan yang timbul diantara dua kaki orang yang

    sedang berdiri diatas tanah yang sedang dialiri oleh arus kesalahan ketanah.

    Dalam hal ini dimisalkan jarak antara kedua kaki orang adalah 1 meter dan

    diameter kaki dimisalkan 8 cm dalam keadaan tidak memakai sepatu. Pada

    gambar 2 diperlihatkan tegangan langkah yang dekat dengan peralatan yang

    diketanahkan

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    54/76

    Gambar 3.6 Tegangan Langkah Pada Pembangkit

    Dengan menggunakan rangkaian pengganti dapat ditentukan tegangan

    langkah sebagai berikut :

    El = ( Rk + 2 Rf ). Ik

    = ( 1000 + 6s ) x 0,116/t

    (3.12)

    Keterangan :

    E1 = Tegangan langkah (Volt)

    Rk = Tahanan badan (orang ohm) = 1000 .

    Rf = Tahanan kontakketanah dari satu kaki (dalam ohm) = 3s

    t = Waktu kejut (dalam detik)

    s = tahanan jenis tanah

    3.8 Simulasi Hubung Singkat Generator Menggunakan ETAP 7

    Selain dengan cara perhitungan kita juga dapat mencari besar arus hubung

    singkat ke tanah dengan simulasi menggunakan software ETAP 7. Berikut cara

    menhitung arus hubung singkat dengan simulasi ETAP 7 :

    a) Hubung Singkat 3 Phasa ke Tanah

    Arus hubung singkat tiga phasa ke tanah dapat diketahui dengan

    memasukkan data generator, trafo dan beban-beban (Pada lampiran). Setelahdata-data tersebut telah dimasukkan kemudian menentukan short circuit

    analisys dengan mengatur short circuit study case sesuai titik gangguan yang

    akan ditinjau. Dalam tugas akhir ini titik yang ditinjau pada bus 203-2.

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    55/76

    Setelah itu rangkaian di running untuk melihat gangguan tiga phasa ke tanah

    seperti pada gambar berikut :

    Gambar 3.7 Tabel Pada ETAP 7 Untuk Input Data Generator

    b) Hubung Singkat Satu Phasa ke Tanah dengan Metoda Pentanahan

    Menggunakan Reaktansi.

    Arus hubung singkat satu phasa ke tanah dengan metoda pentanahan

    menggunakan reaktansi dapat diketahui dengan memasukkan data generator,

    trafo dan beban-beban (Pada lampiran) serta pada titik netral generator dan

    trafo yang di hubungkan menggunakan reaktansi.

    Gambar 3.8 Pemilihan Jenis Pentanahan Menggunakan Resistor Pada ETAP 7

    3.9 Simulasi Grounding Grid Menggunakan ETAP 7

    Dengan memperhatikan luas dan situasi letak peralatan pada Pembangkit, maka

    dapat diperkirakan susunan pentanahan grid yang akan dipasangkan. Arus hubungan

    singkat ketanah diketahui untuk menentukan besarnya arus maksimum yang

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    56/76

    mungkin mengalir dalam tanah akibat terjadinya hubungan singkat ketanah.

    Perencanaan sistem pentanahan pada pembangkit ini didasarkan pada standar IEEE

    80, dengan langkah-langkah sebagai berikut

    a. Memasukkan data arus hubung singkat satu phasa tanah

    a. Memasukkan data tahanan jenis tanah.

    b. Perencanaan pendahuluan tata letak (layout).

    c. Memasukkan jumlah batang pentanahan yang diperlukan

    Gambar 3.9 Study Case Editor ETAP 7

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    57/76

    Gambar 3.10 Soil Editor ETAP 7

    3.9.1 Simulasi Tegangan Sentuh dan Tegangan Langkaha) Pada titik gangguan Bus 203-2

    Untuk menentukan tegangan sentuh dan tegangan langkah pada

    pembangkit maka dimasukkan data-data besar arus hubung singkat satu

    phasa ke tanah, luas area pembangkit, banyak elektroda yang terpasang

    dan dalam pentanahan elektroda pada kolom IEEE Group Editor, maka

    akan didapatkan nilai tegangan sentuh dan tegangan langkah yang terjadi

    pada pembangkit.

    Gambar 3.11 Study Case Editor Titik Gangguan Bus 203-2 ETAP 7

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    58/76

    Gambar 3.12 IEEE Group Editor ETAP 7

    b) Pada titik gangguan Bus 20 kV

    Untuk menentukan tegangan sentuh dan tegangan langkah pada

    pembangkit maka dimasukkan data-data besar arus hubung singkat satu

    phasa ke tanah, luas area pembangkit, banyak elektroda yang terpasang

    dan dalam pentanahan elektroda pada kolom IEEE Group Editor, maka

    akan didapatkan nilai tegangan sentuh dan tegangan langkah yang terjadi

    pada pembangkit.

    Gambar 3.13Study Case Editor Titik Gangguan 20 kV ETAP 7

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    59/76

    Gambar 3.14 IEEE Group Editor ETAP 7

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    60/76

    KETERANGAN SATUAN

    OHM VOLT KA

    Zd 7.668083462

    Eg 3.637306696

    Xd 1.456935858

    If3 4.324143693

    BAB IV

    HASIL PERHITUNGAN, SIMULASI, DAN

    ANALISIS

    4.1 Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat

    a) Hubung Singkat Tiga Phasa ke Tanah

    Zd = (kV)2/ (MVA)

    Xd

    = (Xd/ 100) . Id

    If3 = I

    = 3 . (Eg/ Xd)

    Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Hubung Singkat 3 Phasa ke Tanah

    a) Perhitungan Nilai Tahanan (Resistansi) Rendah yang Digunakan

    Sesuai hasil perhitungan arus hubung singkat tiga phasa ke tanah maka penelitian

    ini memilih menggunakan metoda pentanahan dengan tahanan rendah dimana R0 2

    X0 dan IFG = 10 % - 25% dari I3. Sehingga kita dapat menentukan nilai tahanan yang

    akan digunakan dengan memasukkan nilai arus nominal (In) generator = 504 A :

    = Vln

    untuk menentukan daya Resistor :

    P = I2. R

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    61/76

    KETERANGAN SATUAN

    OHM AMPERE VOLT

    Zn 7.21

    If1 503.5496078

    Maka diperoleh nilai Tahanan (R) yang digunakan = 7,21 dengan daya 1,9 MW

    sehingga nilai Tahanan (R) yang digunakan sesuai yang ada dipasaran yaitu 7,5

    dengan daya 2 MW.

    b) Hubung Singkat Satu Phasa ke Tanah Metoda Pentanahan Menggunakan

    Resistansi

    X0 = 0.01

    X1 = 0.01

    X2 = 0.02

    If1 = 3 (3637 + j 0) / (3Zn + j(0.01 + 0.02) + 0.01) A

    = (10911.92 + j 0) / (3Zn + j 0,04) A

    Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Hubung Singkat 1 Phasa ke Tanah

    4.2 Perhitungan Tegangan Langkah dan Tegangan sentuh Pada sistem Grounding

    Grid

    Berdasarkan hasil perancangan didapatkan parameter sebagai berikut :

    Gambar 4.1Layout Sistem Grounding Grid

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    62/76

    Panjang = 40 meter

    Lebar = 30 meter

    Tahanan jenis Tanah = 2500 Ohm-meter

    4.2.1 Tahanan Jenis Tanah

    Dari tabel data tahanan jenis tanah di dapatkan data tahanan jenis tanahadalah 2500 Ohm-meter dan nilai a = 10 meter.a = Jarak antara batang elektroda yang dekat

    R = Besar Tahanan yang terukur.

    Dari persamaan diatas maka di dapatkan nilai R = 29,87Ohm, sehingga tahanan jenis tanah = 2500 Ohm-meter.

    4.2.2 Jumlah Batang Pentanahan Yang Diperlukan

    Untuk menghitung jumlah batang pentanahan yang diperlukan maka kita

    harus menghitung kerapatan arus yang diizinkan pada permukaan batang

    pentanahan dapat dihitung menggunakan persamaan :

    i = 3,14 x 10-5 d

    di mana :

    i = kerapatan arus yang diizinkan (amp/cm)

    d = diameter batang pentanahan (mm) = 20 mm (diambil)

    = panas spesifik rata-rata tanah (kurang lebih 1,75 x 10

    6

    watt- detik tiap

    m3

    = kenaikan suhu tanah yang diizinkan (oC) = 50oC (diambil)

    = tahanan jenis tanah (Ohm-meter)

    t = lama waktu gangguan = 0,75 detik

    Maka kerapatan arus = 0,135 amp/cm

    Jadi bila arus gangguan 503,54 Amper maka jumlah batang pentanahan

    minimum dengan panjang 3,5 meter :

    = = ,

    , , = 11

    4.2.3 Tegangan Sentuh Yang Diizinkan

    Tegangan sentuh yang yang diizinkan dapat dihitung dengan menghitung

    nilai arus fibrilasi :

  • 7/23/2019 Analisis Pemilihan Pentanahan Titik Netral Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro 2 x 4.4 Mw Nua

    63/76

    a) Arus Fibrilasi

    Data yang diperlukan untuk menghitung