Materi diklat skp listrik 3

3. TRANSMISI DAN DISTRIBUSI

Sistem tenaga listrik adalah sekumpulan pusat tenaga dan gardu induk yang satu sama lainnya dihubungkan oleh jaringan transmisi sehingga membentuk satu kesatuan interkoneksi. Dintinjau dari fungsi, sistem tenaga listrik secara garis besar dapat dibagi dalam 3 katagori yaitu ; sistem pembangkitan, sistem transmisi dan sistem distribusi. Sistem pembangkitan adalah sistem yang memproduksi tenaga listrik atau sumber catu daya listrik. Sistem transmisi adalah sistem yang memindahkan/menyalurkan tenaga listrik dalam jumlah besar dari pusat pembangkit ke pusat beban/gardu induk atau dari pusat beban ke pusat beban yang jauh lebih besar. sistem distribusi adalah sistem yang memindahkan/menyalurkan tenaga listrik dari pusat beban ke sub station atau dari sub station ke panel tegangan rendah (MDP) atau dari panel tegangan rendah (MDP) ke panel peralatan. Saluran penghantar yang masuk dalam katagori sistem transmisi sesuai standar di bidang kelistrikan dibagi menjadi 2 bagian yaitu : tegangan 70 kV sampai dengan 150 kV di katagorikan sebagai saluran transmisi tegangan tinggi (SUTT : saluran udara tegangan tinggi) dan tegangan 500 kV di katagorikan sebagai saluran transmisi tegangan ekstra tinggi (SUTET : saluran udara tegangan ekstra tinggi). Dan dalam pelaksanaannya sistem transmisi secara umum lebih sering menggunakan media penghantar kawat telanjang. Pada bandar udara umumnya tegangan saluran yang paling tinggi dipergunakan adalah 20 kV, tegangan operasi tersebut sesuai SPLN masuk dalam katagori saluran distribusi. Sebelum pembahasan lebih lanjut perlu diketahui pula beberapa kriteria sumber catu daya pada bandar udara, yaitu :

Catu daya primer/main supply adalah catu daya listrik yang disupply dari

public main supply (PLN) dan pada keadaan tertentu untuk menjaga kontinuitas operasi adakalanya didukung dengan lokal generating set (catu daya yang diusahakan sendiri) dimana keduanya independen.

Secondary power supply adalah catu daya listrik yang didapat dari

sumber daya cadangan atau dapat disebut juga sebagai stand by power unit. Sebagai secondary power supply yang lazim dipakai adalah PLTD (pusat

listrik tenaga diesel) hal ini karena ditinjau dari nilai ekonomis ; investasi awal dan biaya operasi unit PLTD jauh lebih murah dibandingkan dengan unit lain, tidak mempunyai kendala operasi dan dapat distart stop dengan cepat tanpa banyak menambah keausan serta yang paling pokok kecepatan perubahan beban dari 0 % menjadi 100 % dapat ditempuh dalam waktu kurang dari 10 menit.

SKP/Fellyus/MEI-06 3/1

PLTA PLTU

Pusat pembangkit tenaga listrik

GI dan jaringan transmisi

Jaringan distribusi - TM

Jaringan distribusi - TR

Gambar Jaringan Sistem Tenaga Listrik Sederhana, dari Pembangkit sampai Pelanggan

3.1 Sistem Distr ibusi

Sistem distribusi merupakan bagian dari sistem pelayanan listrik yang berfungsi sebagai penghantar tenaga dari sumber catu daya (pembangkit) dengan jatuh tegangan maksimal adalah 5 % dan 2 ÷ 3 % untuk beban peralatan/penerangan. Palaksanaan/pembangunan rangkaian distribusi dapat dilakukan dengan mempergunakan jaringan konstruksi saluran udara atau kabel bawah tanah, dimana pemilihan jaringan lebih berdasarkan kepada kemudahan kondisi pelaksanaan dan biaya. Desain suatu sistem distribusi dapat dilaksanakan dari yang paling sederhana sistem radial sampai dengan sistem network/grid. Dasar pemilihan sistem diputuskan dengan pertimbangan biaya dan kehandalan.


Sistem radial, bentuk lebih sederhana, investasi awal yang rendah, tetapi rendah dalam kontinuitas pelayanan sehingga bila terjadi kegagalan pada salah satu saluran akan menyebabkan keluarnya sistem supply pada beberapa substation. Distribusi tipe loop/ring, merupakan perbaikan dari pada sistem radial, lebih handal dalam kontinuitas pelayanan, tetapi dari segi investasi awal lebih besar. Distribusi tipe network/grid, mempunyai banyak rangkaian supply daya, kehandalan pelayanan yang tinggi serta membutuhkan biaya tinggi pada control aliran daya dan relaying.

3.2 Transformator Transformator adalah peralatan listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik kerangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Gandengan magnetic antara lilitan primer dan sekunder pada media inti besi akan membangkitkan induksi elektromagnetik yang besarnya berdasarkan perbandingan nilai lilitan masing masing. Dari segi konstruksi, suatu transformator dibedakan menjadi dua type yaitu core type (tipe inti) dan shell type (tipe cangkang). Pada core type inti besi sebagai media rangkaian magnetik dikelilingi oleh lilitan dan pada shell type lilitan dikelilingi oleh inti besi. Beberapa jenis transformator ditinjau berdasarkan pemakaian dalam bidang tenaga listrik dapat dikelompokan menjadi :

Tranformator daya/transformator tenaga Transformator distribusi Transformator pengukuran yaitu trafo arus dan trafo tegangan

Hubungan lilitan transformator

Hubungan lilitan suatu transformator menjelaskan bagaimana cara lilitan (kumparan) saling dihubungkan satu dengan lainnya. Penetapan hubungan ini ditandai dengan 3 macam tanda yaitu ; urutan phase, bilangan jam dan notasi hubungan. Untuk urutan phase dipakai notasi sebagai berikut dimana lilitan tegangan tinggi ditulis dengan huruf besar dan lilitan tegangan rendah ditulis dengan huruf kecil, serta lilitan ketiga jika ada ditulis dengan huruf besar. Selanjutnya awal dan akhir lilitan ditandai dengan angka 1 dan 2, penulisan diatas umum dipakai sebagai penandaan/ penulisan pada terminal suatu transformator dan bentuk penulisan tersebut seperti terlihat pada gambar dibawah.

Yn/Zn U V W

w v u Yn/Zn

U1 U2 Lilitan tegangan tinggi u1 u2 Lilitan tegangan rendah


Phasor diagram dari transformer menggambarkan induksi emf dan bilangan jam menggambarkan tentang arah putaran phasor yang dipergunakan atau menyatakan bagaimana letak sisi kumparan tegangan tinggi terhadap sisi tegangan rendah. Bilangan jam mengindikasikan kelipatan dari 30° dengan vektor sisi tegangan rendah terbelakang terhadap sisi tegangan tinggi dengan arah putaran berlawanan arah jarum jam. Gambaran dari bilangan jam suatu transformator adalah sebagai berikut, pertama buat lingkaran bilangan jam, selanjutnya gambar bentuk notasi yang akan dibuat pada lingkaran bilangan jam, contoh Dy11. Notasi urutan phase yang merupakan sisi primer (vektor phase U) harus menunjukan angka 12 (jarum panjang) pada lingkaran bilangan jam dan sisi sekunder (vektor phase u) digambarkan sesuai dengan bilangan jam yang telah ditentukan dalam hal ini adalah angka 11 (jarum pendek). Sudut antara jarum jam panjang dan pendek adalah merupakan pergeseran antara vektor phase U dan u. Dari penjelasan diatas maka beberapa kelompok hubungan transformator dapat dibuat, tetapi yang lazim dipergunakan sesuai dengan normalisasi pabrik atau VDE 0532 adalah seperti yang tertera pada tabel dibawah ini. Golongan hubungan yang diberi garis berpinggir tebal adalah golongan hubungan dari suatu transformator yang dianjurkan.

12

9 3

6

1

2

11

10

4

5

8

7

U

W V

v

w

u

Operasi paralel Adanya suatu pertambahan beban memungkinkan untuk dilaksanakan operasi kerja paralel dari transformator, dimana tujuan utama dari operasi paralel trafo adalah agar beban yang dipikul dari beberapa transformator sebanding dengan kemampuan kVA dari masing masing unit, hal ini dimaksudkan agar tidak terjadi pembebanan dan pemanasan lebih pada salah satu atau beberapa transformator yang akan di operasikan paralel. Beberapa persyaratan yang perlu diperhatikan dari operasi paralel suatu transformator adalah :


a. Perbandingan tegangan primer dan sekunder harus sama. Jika perbandingan tegangan primer dan sekunder tak sama, maka

tegangan induksi pada kumparan sekunder dari masing masing transformator akan tidak sama. Perbedaan ini akan menyebabkan terjadinya arus pusar pada kumparan sekunder ketika transformator dibebani, selanjutnya arus ini akan menimbulkan panas pada kumparan sekunder tersebut.

b. Phase displacement / hubungan bilangan jam harus sama. Hubungan bilangan jam merupakan petunjuk arah/hubungan dari

lilitan suatu transformator yang menggambarkan arah aliran arus/emf, karenanya dianjurkan untuk memilih transformator dengan bilangan jam yang sama pada operasi paralel.

Ada bebarapa transformer dengan perbedaan phase displacement dapat juga dihubungan paralel, caranya yaitu dengan melakukan transposisi hubungan seperti Dyn5 dan Dyn11.

Sisi High Voltage Sisi Low Voltage

Dyn5 U V W u v w

Dyn11 W V U U W V V U W

v u w w v u u w v

c. Mempunyai impedansi perunit yang sama.

Hal ini dimaksudkan agar pembagian beban transformator tersebut sama. Hubungan impedansi perunit transformator dengan pembagian beban dari masing masing trafo dapat ditentukan dari :

PN1 Ukd

PN1 + PN2 + PN3 + …. UkN1Pbeban x P1 = x

PN2 Ukd

PN1 + PN2 + PN3 + …. UkN2Pbeban x P2 = x

PN3 Ukd

PN1 + PN2 + PN3 + …. UkN3

Pbeban x P3 = x

P1, P2, P3 : besar daya yang akan dipikul transformator. Pbeban : daya sistem keseluruhan. PN1, PN2, PN3 : kapasitas daya transformator. Ukd : impedansi rata rata dari transformator ( % ).

PN1 + PN2 + PN3

PN1

UkN1+

PN3

UkN3

PN2

UkN2+


UkN1, UkN2, UkN3 : impedansi dari setiap transformator. Contoh : 3 unit transformator akan dioperasikan paralel dengan kapasitas masing masing unit transformator berturut turut adalah ; 250, 400 dan 630 kVA dengan impedansi masing masing unit UkN1 = 3,6 %, UkN2 = 4 % UkN3 = 4,4 %, dimana total beban (Pbeban) adalah 1250 kVA. Jawab : Dari ketentuan diatas diperoleh impedansi rata rata transformator adalah Ukd = 4,1 %, dan besar kapasitas beban yang dipikul oleh masing masing transformator berturut turut adalah P1 = 278 kVA, P2 = 400 kVA dan P3 = 572 kVA. Tampak trafo 1 dengan impedansi rendah memikul beban lebih besar dari kapasitasnya, sementara trafo lainnya masih dibawah kapasitas kemampuan. Selanjutnya untuk menjaga agar trafo 1 tidak over load, maka beban harus direduksi lagi misalnya menjadi 1100 kVA, dan bila mereduksi beban tak dapat dilakukan, maka untuk menaikan impedansi trafo 1 dapat dilakukan dengan cara memasang secara series sebuah lilitan reaktansi pada sisi tegangan rendah transformator tersebut. Dari hasil reduksi beban diperoleh :

P1 = 278 x (1100/1250) = 244,64 kVA P2 = 400 x (1100/1250) = 352 kVA P3 = 572 x (1100/1250) = 503,36 kVA

3.3 Media Penghantar / Power cable

Media penghantar adalah media yang berfungsi sebagai penghantar tenaga listrik. Media penghantar dapat dilaksanakan dengan mempergunakan kabel telanjang (lazim dipergunakan pada saluran udara) atau mempergunakan kabel berisolasi (lazim dipergunakan pada saluran bawah tanah serta dapat pula dipergunakan pada saluran udara). Pemilihan antara saluran udara dan bawah tanah tergantung pada sejumlah faktor yang sangat berlainan antara lain, pentingnya kontinuitas pelayanan, arah perkembangan daerah beban, biaya pemeliharaan, investasi dan manfaat sistem tersebut. Ditinjau dari pertimbangan penerapan, saluran bawah tanah sangat baik dipergunakan terutama pada areal bandar udara. Pertimbangannya berdasarkan ; biaya pemeliharaan saluran bawah tanah lebih rendah dari pada saluran udara, saluran bawah tanah tidak begitu mudah terganggu oleh pengaruh cuaca dan manusia, saluran bawah tanah lebih estetika, mudah melakukan penyilangan dan yang lebih utama tidak mengganggu faktor keselamatan penerbangan.


Pemilihan kabel Dalam pemilihan kabel yang patut menjadi perhatian pertama adalah tegangan kerja kabel dan fungsi atau dimana kabel tersebut akan dipergunakan. Hal ini penting karena kesalahan dalam memilih tegangan kerja serta fungsi dari kabel akan mempercepat kerusakan kabel. Pemilihan kabel ditinjau dari fungsi dapat dilihat dari kode pengenal dan spesifikasi bahan isolasi kabel yang akan dipergunakan, untuk melaksanakan hal ini dapat dilihat pada tabel dibawah. Selanjutnya penentuan tegangan kerja kabel ditentukan berdasarkan karakteristik tegangan operasional sistem, gambaran tentang tegangan operasi kabel dijelaskan sebagai berikut :

Tegangan nominal UO ialah tegangan frekwensi jaringan tenaga listrik terhadap tanah yang direncanakan untuk kabel tersebut.

Tegangan nominal U ialah tegangan frekwensi jaringan tenaga listrik antara penghantar penghantar yang direncanakan untuk kabel tersebut.

Tegangan yang direncanakan untuk kabel dinyatakan dengan perbandingan UO/U, contoh 3,6/6 kV.

Pada keadaan kerja terus menerus yang tidak terganggu (under steady state), kabel dapat dibebani dengan tegangan kerja setinggi tingginya 15 % diatas tegangan pengenal kabel tersebut.

Tabel kode pengenal kabel

Kode K O M P O N E N

N Kabel jenis standar, tembaga sebagai hantaran NA Kabel jenis standar, aluminium sebagai hantaran 2X Isolasi XLPE S Lapisan tembaga

SE Lapisan tembaga pada masing masing inti F Perisai kawat baja pipih R Perisai kawat baja bulat B Double tape steel armour

Gb Spiral pita baja Y Selubung luar/dalam PVC (polyvinyl chloride)

KL Aluminium sheath (selubung aluminium) K Lead sheath (selubung timah) M Selubung luar PVC untuk penggunaan indoor

rm/sm Penghantar bulat berkawat banyak re/se Penghantar bulat satu kawat (solid)

U

UO

Single core cable

Contoh : Kabel N2XSY 1 x 150 rm/25, 12/20 kV. Artinya : Kabel berinti tunggal dengan luas penampang 150 mm2,

tegangan kerja nominal 12/20 kV, berpenghantar tembaga dipilin bulat berkawat banyak dengan luas penampang nominal 25 mm2, berisolasi XLPE, berlapiskan tembaga dan berselubung luar PVC.


Dengan memperhatikan dan mengetahui kode pengenal kabel kita dapat memilih/menentukan kebutuhan kabel yang diinginkan, seperti bila diinginkan kabel dimana pada daerah jalur kabel terdapat mechanical strength yang besar/berat, untuk hal ini kabel yang dilapisi perisai kawat baja pipih ( F ) dengan selubung spiral pita baja ( Gb ) merupakan pilihan yang tepat seperti pada kabel jenis NYFGbY atau NAYFGbY. Atau bila diinginkan kabel dengan mechanical strength kecil dan lentur dapat dipilih kabel NYFBY. Spesifikasi bahan isolasi kabel dapat juga dijadikan pertimbangan dalam menentukan tipe kabel yang akan dipergunakan, berikut disampaikan perbandingan dari spesifikasi bahan isolasi kabel.

No URAIAN PVC PE XLPE 1 Tahanan jenis ( Ω cm ) 1014 1017 1017

2 Tegangan tarik ( kg/mm2 ) 1,3 ÷ 2 1,2 ÷ 1,5 1,8 ÷ 2 3 Muai panjang ( % ) 200 ÷ 350 400 ÷ 600 350 ÷ 600 4 Suhu kontinu yang diizinkan ( OC ) 60 75 90 5 Tegangan pada suhu kerja max. ( % ) 15 0,05 0,05 6 Tegangan tembus ( kV/mm2 ) 20 ÷ 30 40 ÷ 50 40 ÷ 50 7 Sifat pada kelembaban baik baik baik sekali 8 Hambatan nyala padam sendiri terbakar terbakar

Penentuan penampang kabel

Dalam memilih kabel faktor faktor yang harus menjadi perhatian adalah ; beban, tegangan sistem, isolasi kabel, beban hubung singkat, keadaan lingkungan, selubung kabel, rugi rugi karena pancaran panas, nilai ekonomis dan keamanan. Penentuan penampang kabel secara sederhana dapat ditentukan dari besarnya arus beban yang akan dialirkan terhadap besarnya current carrying capaciy conductor dengan memperhitungan maksimum suhu penghantar yang diizinkan serta bentuk perlindungan kabel yang diberikan pada waktu penggelaran. Selanjutnya pengoperasian kabel secara terus menerus pada suhu maksimum kabel tidak dianjurkan, beberapa faktor yang mempengaruhi kenaikan suhu kabel pada kondisi kerja sangat tergantung dengan faktor berikut ini.

Panas yang diterima pada permukaan luar kabel, seperti pengaruh

naiknya suhu lingkungan. Besarnya arus yang melalui kabel. Sifat beban, kontinu atau terputus, pemakaian pada kondisi hubung

singkat harus diperhitungkan pula.

Ada banyak cara menentukan penampang kabel secara matematis, salah satunya yang dapat dipergunakan adalah menentukan penampang kabel


dengan memperhatikan voltage drop/jatuh tegangan yang mungkin terjadi, yaitu dengan memperhatikan formula berikut ini.

Alternating current 1 phase ….. A =

2 L I

Three phase alternating current ….. A = atau

dimana : A = penampang kabel, mm2

L = panjang kabel, meter I = besar arus beban, ampere U = tegangan kerja, volt u = jatuh tegangan, volt x = conductivity ( 1/ρ ), m/ Ω mm2

ρ CU = 0,0178 dan ρ AL = 0,02778 Penggelaran kabel Ada beberapa cara sistem peletakan kabel seperti gambar pada tabel diatas ;

Menaruh langsung (direct laying) yaitu kabel ditanam langsung dalam tanah.

Kelebihan kekurangannya adalah biaya pembangunan dan waktu pengerjaan rendah, penggantian dan perluasan serta perbaikan gangguan pelayanan sukar dan elastisitas rendah.

Sistem pipa (duct line) yaitu penanaman kabel menggunakan pipa beton bertulang atau pipa baja/PVC yang ditanam dan dihubungkan dengan lubang kerja (manholes), kabel ditarik dalam pipa tersebut dan dihubungkan melalui lubang kerja tadi.

Sistem terusan tertutup yaitu peletakan kabel dalam terowongan yang melalui lubang kerja seperti pada sistem pipa, cara ini dipakai bila jumlah kabel melebihi 20 saluran. Kelebihan kekurangan sistem ini adalah biaya pembangunan dan waktu pengerjaan besar, penggantian dan perluasan serta perbaikan gangguan pelayanan mudah dan elastisitas kabel besar.

Penarikan dan penyambungan ground cable :

Kabel sebelum ditarik dan setelah selesai penggelaran harus ditest

dahulu tahanan isolasinya, hal ini biasa dilakukan pada kabel dengan isolasi padat karena sifatnya yang menyerap uap air sehingga kekuatan isolasi menurun, pelaksanaan dengan mengunakan megger 1000 V untuk kabel bertegangan 0.6/1 kV dan besarnya tahanan isolasi minimum yang diperkenankan adalah 50 MΩ. Besar dan cara penentuan tahanan isolasi adalah sebagai berikut.

R20 = RT x KT x L

L Px u U

x u Cos φ

√3 L I x u

Cos φ


dimana : R20 = insulation resistance per 1 km pada 20 OC (M Ω /km)

RT = hasil pengukuran isolasi pada suhu t OC ( M Ω ) KT = faktor koreksi, lihat tabel dibawah. L = panjang kabel ( km )

Penarikan kabel sebaiknya mempergunakan cable roller, penarikan dilakukan sewajar mungkin usahakan agar tidak terjadi knik atau terpuntir dan tak diperkenankan tegelar dengan keadaan menegang atau digelar dalam keadaan menumpuk/saling tindih menindih.

Pada tempat terdapat sambungan yaitu sambungan kabel dengan

kabel atau kabel dengan panel, maka harus dibuat sling kabel sebanyak 2 putaran dengan radius minimum 20 kali diameter kabel.

Tabel faktor koreksi pada temperatur 20 OC

Temp

(t) OC

Natural Rubber ( KT )

Silicon Rubber ( KT )

Chloroprene Rubber ( KT )

Vinyl (PVC) ( KT )

Temp

(t) OC

Natural Rubber ( KT )

Silicon rubber ( KT )

Chloroprene rubber ( KT )

Vinyl (PVC) ( KT )

0 0,37 0,26 0,14 0,42 18 0,91 0,87 0,81 0,85

1 0,39 0,28 0,15 0,43 19 0,95 0,93 0,90 0,92

2 0,41 0,30 0,17 0,44 20 1,00 1,00 1,00 1,00

3 0,43 0,32 0,19 0,45 21 1,05 1,07 1,10 1,11

4 0,45 0,34 0,21 0,46 22 1,10 1,14 1,20 1,24

5 0,48 0,37 0,23 0,48 23 1,16 1,23 1,30 1,39

6 0,50 0,40 0,25 0,49 24 1,22 1,31 1,45 1,55

7 0,53 0,43 0,28 0,50 25 1,28 1,40 1,60 1,74

8 0,55 0,46 0,31 0,52 26 1,35 1,50 1,75 1,96

9 0,58 0,49 0,34 0,53 27 1,42 1,61 1,95 2,22

10 0,61 0,52 0,37 0,55 28 1,49 1,73 2,15 2,52

11 0,64 0,56 0,41 0,57 29 1,56 1,87 2,35 2,87

12 0,67 0,60 0,45 0,60 30 1,64 2,01 2,60 3,25

13 0,71 0,64 0,49 0,63 31 1,72 2,16 2,90 3,75

14 0,74 0,69 0,54 0,66 32 1,81 2,32 3,20 4,25

15 0,78 0,72 0,60 0,70 33 1,90 2,49 3,50 4,90

16 0,82 0,78 0,66 0,74 34 2,00 2,68 3,80 5,60

17 0,86 0,83 0,73 0,79 35 2,10 2,88 4,20 6,45

Catatan faktor koreksi PE dan XLPE adalah 1 (satu)

3.4 Sistem Pentanahan

Sistem pentanahan pada saluran distribusi terbagi dalam 2 katagori yaitu sistem pentanahan sistem dan sistem pentanahan peralatan (arde).


Sistem pentanahan sistem adalah pentanahan yang dilaksanakan pada bagian titik netral dari sistem tenaga yang pada keadaan kerja normal dapat dialiri arus listrik. Sedangkan sistem pentanahan peralatan adalah pentanahan yang dilaksanakan pada bagian body peralatan yang pada keadaan kerja normal tidak dialiri arus listrik.

Pentanahan sistem

Pemilihan metoda pentanahan sebagian besar bergantung kepada ; segi praktis/keekonomisan sistem, keinginan untuk menjaga kontinuitas pelayanan, dan memperkecil gangguan yang lebih berpengaruh. Ketiganya mempunyai pengaruh terhadap pemilihan faktor faktor seperti selektifitas dan sensitivitas dari rele (khususnya rele gangguan tanah), membatasi besar arus gangguan tanah, membatasi tegangan lebih transien dan penentuan tingkat pengaman terhadap tegangan surja dengan arrester. Ada beberapa metoda pentanahan netral dari sistem tenaga :

a. Pentanahan tanpa impedansi (solid grounding) b. Pentanahan dengan tahanan (resistance grounding) c. Pentanahan dengan reaktor (reaktor grounding) d. Pentanahan efektif e. Pentanahan kumparan Petersen

Pentanahan peralatan

Pentanahan peralatan bertujuan untuk :

- Membatasi tegangan antara bagian bagian peralatan yang tidak dilalui arus agar tidak membahayakan untuk semua kondisi normal atau tak normal. Atau untuk memperoleh potensial yang merata dalam semua bagian struktur dan peralatan dan juga untuk menjaga agar operator atau orang yang berada didaerah instalasi itu berada pada potensial yang sama dan tidak berbahaya pada setiap waktu.

- Memperbaiki penampilan (performance) dari sistem. - Untuk memperoleh impedansi yang rendah dari jalan balik arus

hubung singkat ketanah.

a. Pemilihan elektroda tanah

Seperti yang telah dijelaskan fungsi pentanahan peralatan ialah untuk membatasi tegangan yang timbul diantara peralatan dengan peralatan, peralatan dengan tanah serta meratakan gradien tegangan yang timbul pada permukaan tanah akibat arus kesalahan yang mengalir dalam tanah.

Batas tegangan yang diinginkan ialah tegangan yang cukup aman bagi orang yang menyentuh peralatan tersebut atau yang berada pada area gangguan.


Sehingga untuk merencanakan sistem pentanahan beberapa faktor dibawah harus menjadi perhatian dengan tujuan untuk mendapatkan tahanan kontak ketanah yang cukup kecil.

- Besarnya arus kesalahan yang mungkin timbul. - Luas area lokasi untuk pentanahan. - Tahanan jenis tanah disekitar. - Bentuk, ukuran dan jenis pentanahan yang dipakai.

Beberapa bentuk/jenis elektroda tanah yang dapat dipergunakan.

- Elektroda tanah dibuat dari galvanized steel pipe Ø 2” dengan

kawat BC Ø 50 mm2 didalamnya. Panjang penanaman elektroda tanah adalah sedemikian rupa sehingga didapat tahanan tanah sekecil mungkin, dipergunakan untuk tanah biasa/pertanian.

- Elektroda tanah terbuat dari tembaga berlapis timah atau

galvanized steel rod dengan φ 5/8”, dipergunakan pada tanah biasa atau tanah bercampur batu kecil. Besar tahanan tanah yang dihasilkan adalah.

= Ω

ρ

2πL ln ( 4L/d –1 ) Rbatang

L : panjang batang pentanahan, cm d : diameter elektroda pentanahan, cm ρ : tahanan jenis tanah, Ω-cm

- Elektroda tanah terbuat dari plat tembaga/kuningan dengan

ukuran misalnya 100 x 50 x 0,3 cm diperlengkapi dengan bahan pengisi disekitar plat yang berupa arang atau bahan kimia yang sesuai sehingga diperoleh tahanan pentanahan sekecil mungkin, dipergunakan pada tanah biasa atau tanah bercampur batu kecil dan tanah berkapur. Besar tahanan tanah yang dihasilkan adalah.

= ln ( + ) Ω

4πLρ

a4L

2 ( a + b ) 22a - ab

Rhorizontal

a : lebar plat, cm b : tebal plat, cm

- Pentanahan counter poise mempergunakan 4 jalur kawat

tembaga/tembaga berlapis timah BC 50 mm2, yang satu sama lainnya bersudut 90O dengan panjang tiap jalur 10 m ditanam sedalam 25 – 80 cm dari permukaan tanah, sangat efektif digunakan pada tanah berbatuan/tanah kering berpasir. Besar tahanan tanah yang dihasilkan adalah.

= coth ( L √ r/p ) Ω

r : tahanan kawat, Ω /m

R4πL

ρ c. poise


Pemanfaatan arang atau garam atau bahan kimia untuk memperkecil hasil tahanan tanah hanya bersifat efektif sementara dan harus ditinjau kembali untuk jangka waktu 6 bulan selanjutnya untuk mendapatkan hasil yang optimal pengukuran sebaiknya dilakukan pada musim kemarau.

b. Efek bahaya yang ditimbulkan

Bagaimana bahaya yang mungkin dapat ditimbulkan oleh tegangan/arus listrik terhadap manusia dan hubungan antara arus dan waktu serta akibatnya pada manusia, diatur dalam IEC 479 yang secara singkat digambarkan seperti grafik dibawah ini.

02 05 1 2 5 10 20 50 100 10.000 200 500 1000 2000 5000 I (mA)

01 10

20

50 100

200 500

1000 2000

5000 10.000

1 2 3 4 5

T (ms)

1. Kesemutan. 2. Getaran kejut. 3. Gangguan pada sistem

pernapasan. 4. Kontraksi pada jantung

(dapat mematikan) 5. Denyut jantung berhenti.

No. Gejala yang timbul

Besarnya tegangan sentuh maksimum yang diizinkan terhadap manusia terhadap waktu sentuh adalah.

Tegangan tanah Volt (rms)

Maksimum waktu detik

< 50 tak menentu 50 5 75 1 90 0,5

Ringan dan besarnya bahaya yang ditimbulkan sangat bergantung pada ; kondisi orang terhadap tegangan tersebut, besar dan lamanya arus yang melewati tubuh manusia, dan jenis arus yaitu arus searah atau bolak balik.

110 0,2 150 0,1 220 0,05 280 0,03

c. Pengamanan terhadap tegangan sentuh

Pengamanan terhadap tegangan sentuh terdiri dari tegangan sentuh langsung dan tegangan sentuh tak langsung. Pengamanan terhadap tegangan sentuh langsung adalah pengamanan kemungkinan terjadinya sentuhan pada bagian yang aktif dimana dalam keadaan normal bertegangan. Dan Pengamanan terhadap tegangan sentuh tak langsung adalah pengamanan kemungkinan terjadinya sentuhan pada badan peralatan/instalasi yang menjadi bertegangan pada waktu terjadi gangguan tanah.

SKP/Fellyus/MEI-06

Peralatan yang dipergunakan sebagai pengamanan terhadap perlindungan tegangan sentuh adalah ELCB (earth leakage circuit breaker). Prinsip kerja alat ini adalah berdasarkan arus bocor yang terjadi pada peralatan atau yang mengalir pada tubuh manusia. Dari konstruksinya alat ini terdiri dari 2 komponen yaitu :

- Trafo toroid berfungsi secara permanen mengukur arus masuk dan arus keluar toroida.

- Rele arus bocor berfungsi membandingkan arus bocor kebumi yang terjadi dengan nilai ambang trip (sesuai dengan sensitifitas alat) dan memerintahkan perubahan kontak seketika setelah ambang arus bocor dilewati.

Pemilihan sensitifitas ELCB tergantung dari penggunaannya ; untuk pengamanan terhadap manusia sensitifitas ELCB yang dipergunakan adalah 10 ÷ 30 mA, pengamanan terhadap kemungkinan terjadinya kebakaran sensitifitas yang dipilih adalah 300 mA dan pengamanan terhadap peralatan adalah 3 A atau lebih. Catatan untuk IT sistem sebaiknya diperlengkapi dengan pemonitor isolasi kontinu khususnya pada arus gangguan phase ke tanah.

3.5 Klasifikasi sistem hubungannya distribusi

Dalam praktek sistem tenaga listrik hubungan dengan pentanahan dan hantaran pengaman dapat dikatagorikan dalam 3 variasi yaitu :

- TT sistem atau PP sistem ( pentanahan pengaman ) - TN sistem atau PNP sistem ( pentanahan netral pengaman ) - IT sistem atau HP sistem ( hantaran panghantar pengaman )

Keterangan : Huruf pertama : hubungan power sistem dengan pentanahan. T : hubungan langsung dengan satu titik pentanahan. I : seluruh bagian diisolasi terhadap tanah atau satu titik

dibumikan dengan impedansi. Huruf kedua : hubungan dengan bagian penghantar atau instalasi

pembumian/arde. T : hubungan langsung penghantar dengan tanah

independen terhadap pentanahan power sistem. N : hubungan langsung penghantar dengan pentanahan

power sistem.

a. TT sistem atau PP sistem adalah mentanahkan titik netral dan rangka sumber pada satu titik dan mentanahkan rangka peralatan/instalasi listrik pada satu titik pentanahan yang lain.

Sifat TT sistem adalah :


- Arus bocor yang timbul kecil, akibatnya kecilnya arus gangguan menyebabkan rendahnya bahaya kebakaran yang mungkin terjadi.

- Desain dan instalasi mudah - Perlu pengaman arus bocor - Dianjurkan untuk instalasi yang tak disupervisi dan kemungkinan

sering diperluas.

Persyaratan TT sistem

RE ≤ =

IA : arus minimum yang pasti dapat menyebabkan putusnya atau bekerjanya alat pengaman dalam waktu tertentu.

In : arus nominal pengaman k : bilangan yang tergantung dari karakteristik pengaman.

untuk fuse cepat : 2,5 ÷ 3,5 untuk MCB : 4 ÷ 5

contoh kasus Elektroda pentanah peralatan ditanam sedalam 2,5 meter (persyaratan PUIL) dengan tahanan tanah 10.000 Ω-cm, tahanan pentanahan netral JTR (RN) adalah 5 Ω. Bila terjadi kegagalan isolasi pada peralatan (arus bocor) maka tegangan sentuh yang timbul adalah : If = = = 5,4 A

VS = If * RE = 194 volt Bila rating fuse (In) adalah 6 ampere, jelas hal tersebut akan sangat berbahaya karena fuse tak putus dan tegangan 194 volt sangat membahayakan. Dan bilamana dipilih MCB 2 A (karakteristik yang dipersyaratkan PLN diperkirakan akan membuka antara 3 ÷ 40 detik) tegangan tersebut masih tetap membahayakan. Jadi untuk rating fuse 6 A tahanan RE harus 3,3 Ω. Dari penjelasan kasus diatas disimpulkan bahwa TT sistem tidak dianjurkan pada daerah yang mempunyai tahanan jenis tanah besar.

50 50 k * In IA

220 RN + RE

2205 + 36


RR R R

b. TN sistem atau PNP sistem adalah mentanahkan titik netral dan

rangka sumber pada satu titik dan mentanahkan rangka peralatan/instalasi listrik pada titik pentanahan sistem. Sifat pentanahan TN sistem adalah :

- Sistem instalasi lebih murah, tetapi pemeliharaan dan desain menjadi rumit.

- Harus benar benar memperhitungkan panjang kabel dan pemilihan pengaman arus lebih, perubahan instalasi berarti perhitungan ulang terhadap pengaman arus lebih yang dipakai.

- PEN dan PE tidak boleh putus. - Memerlukan staf pemeliharaan yang terdidik.

Persyaratan TN sistem

- Persyaratan pertama, arus gangguan hubung singkat antara phasa kenetral harus cukup besar sehingga dapat menyebabkan putus atau bekerjanya alat pengaman.

If ≥ IA dan If = Eph / Zloop Dimana Zloop adalah impedansi total dari sumber sampai ketitik gangguan, termasuk tahanan gangguan bila ada (asumsi besarnya tahanan gangguan tidak kurang dari 17 Ω)

- Persyaratan kedua, tahanan pentanahan total hantaran netral (RNE) adalah RNE ≤ 5 Ω.

S T N

equipment

STN

equipment

TT sistem Pentanahan dengan elektroda

TT sistem Pentanahan dengan pipa

Jaringan pipa

STN

STN

equipment

TT sistem Pentanahan dengan mantel jaringan kabel

RN RE

STPEN

equipment

TN sistem Hantaran netral sekaligus berfungsi sebagai hantaran pengaman diseluruh sistem

R

Sistem TNC, konduktor netral dan pembumian (PEN) disatukan.

S T

PE

equipment

TN sistem Hantaran netral dan pengaman terpisah diseluruh sistem / sistem 5 hantaran

R

Sistem TNS, konduktor netral dan penghantar (PE) terpisah.

N


STPEN

equipment

TNC sistem Badan peralatan selain dihubungkan dengan pentanahan juga terhubung kenetral.

RS T

PE

equipment

TNS sistem Hantaran netral yang sekaligus berfungsi sebagai hantaran diseluruh distribusi, hantaran netral dan pengaman terpisah di instalasi konsumen.

R

N

RE RE

c. IT sistem atau HP sistem adalah sistem tidak ditanahkan langsung,

sedangkan badan peralatan/instalasi dihubungkan satu sama lain oleh hantaran pengaman dan ditanahkan.

Sifat pentanahan IT sistem adalah :

- Memerlukan tingkat isolasi jaringan yang tinggi. - Memerlukan staf pemeliharaan yang terdidik. - Memerlukan alat pemonitor isolasi secara kontinu. - Terjadinya tegangan sentuh yang berbahaya bila terjadi gangguan

dapat dihindari. - Kontinuitas pelayanan terbaik, sistem tidak terputus saat terjadi

gangguan isolasi yang pertama tetapi alarm harus bekerja pada saat adanya gangguan isolasi pertama.

Menurut VDE, sistemnya memang tidak ditanahkan tetapi dipasangkan spark gap antara netral dan tanah sehingga hubungan antara sistem dan tanah hanyalah terdiri dari :

- Tahanan isolasi antara seluruh sistem dan tanah. - Kapasitansi antara seluruh sistem dan tanah. - Impedansi alat ukur.

Bila terjadi gangguan satu phase ketanah, maka arus gangguan If adalah jumlah dari :

- Arus isolasi (isolation leakage current) - Arus kapasitansi - Arus alat ukur - Arus impedansi tahanan (jika ada)

Arus gangguan ini relatif sangat kecil, sehingga pemutus otomatis dari supply setelah terjadi gangguan satu phase ketanah yang pertama tidak diperlukan. Sementara itu tegangan sentuh yang timbulpun kecil, karenanya memunngkinkan sistem bekerja terus (untuk sementara) sambil segera mencari/menghilangkan gangguan tersebut. Jika setelah terjadi gangguan tanah pertama dan belum diputuskan kemudian terjadi gangguan tanah kedua pada phase lain maka


gangguan itu menjadi seperti gangguan hubung singkat dan pengamanan arus lebih akan bekerja memutuskan bagian yang terganggu dari supply. Menurut VDE, IT sistem hanya dibolehkan untuk sistem yang terbatas/kecil dan tidak ditanahkan dengan pembangkit sendiri.

STN

equipment

IT sistem Sistem terisolasi dan badan peralatan ditanahkan

RS T

equipment

IT sistem Sistem ditanahkan tak langsung ( ditanahkan dengan impedansi ) dan badan peralatan

R

N

Z

RERE

Persyaratan IT sistem RE * If ≤ UL = 25 volt

Dimana RE adalah tahanan pentanahan dari badan peralatan/instalasi sedangkan If adalah arus gangguan tanah pertama dan UL adalah tegangan sentuh yang terjadi. Contoh kasus : bila suatu sistem terbatas yang tidak ditanahkan terdapat arus gangguan tanah 250 mA dan tahanan pentanahan peralatan (RE) 20 Ω maka tegangan sentuh adalah 20 x 0,25 = 5 volt. Dari contoh diatas serta memperhatikan persyaratan yang diberikan, maka besar maksimal tahanan pentanahan (RE) yang diizinkan agar aman adalah 100 Ω atau ( 25 volt / 0,25 A = 100 Ω).

3.6 SISTEM PROTEKSI

Sistem proteksi diperlukan untuk menditeksi, membedakan dan memutuskan bagian rangkaian listrik yang mengalami gangguan atau lebih lanjut proteksi diperlukan untuk membatasi over current dan efek bunga api yang disebabkan oleh adanya gangguan. Dalam memilih proteksi beban pada instalasi listrik ada 2 hal yang harus diketahui yaitu besarnya arus beban dan arus hubung singkat 3 phase yang mungkin terjadi. Perbedaan selective tripping sistem proteksi merupakan keperluan dasar bila beberapa proteksi dihubungkan secara series, dimana hanya proteksi


didekat gangguan saja yang trip dan jika gagal pengaman selanjutnya yang harus trip (back up protection).

a. Fuse / sekering

Fuse adalah peralatan overcurrent dengan rangkaian pembuka/pemutus yang akan bekerja atau melebur karena adanya arus gangguan yang melalui fusibel elemen. Karakteristik waktu dan arus dari fuse digambarkan oleh 2 kurva yaitu

- Kurva leleh minimum, penentuan/plot minimum waktu dengan arus yang diperlukan untuk melebur fuse link.

- Total clearing (total kurva pembukaan), penentuan/plot maksimum waktu dengan arus yang diperlukan untuk melebur fuse link serta memadamkan busur api.

Pengaman dengan fuse pada sistem distribusi dapat dibagi dalam 3 tipe pemakaian yaitu :

- NH fuse atau disebut juga HRC fuse (high rupturing capacity), dapat dipergunakan pada sistem tegangan rendah atau tegangan tinggi.

- D (diazed) dan DO (neozed) fuse, digunakan hanya pada tegangan rendah saja.

- Fuse cutout, penggunaannya lazim pada jaring atau distribution fuse.

Selektifitas penempatan/penentuan fuse pada sistem merupakan hal pokok, berikut gambaran yang dapat dijadikan dasar dalam penentuan selektifitas fuse. Selektifitas fuse pada sistem radial antara rangkaian yang sama atau antara rangkaian yang berlainan adalah 1 : 1,6 dan pada sistem lain adalah 1 : 1,25.

NH / HRC fuse

NH fuse diperlukan untuk operasi class gL pada VDE 0636 dan class gI pada IEC 269, dan didesain untuk proteksi kabel terhadap overload dan gangguan hubung singkat serta dapat pula dipergunakan sebagai proteksi rangkaian motor. NH fuse dapat dipergunakan pada daerah tegangan AC 500 volt atau 600 volt dan tegangan DC 440 volt. Ukuran bodi dan rate current range NH fuse adalah :

Size 00 0 1 2 3 4

500 VAC 6 ÷ 100 6 ÷ 160 80 ÷ 250 125÷400 315÷630 500÷1250 660 VDC 6 ÷ 100 6 ÷ 100 80 ÷ 200 125÷315 315÷500 500 ÷ 800

D dan DO fuse

Sama dengan NH fuse dimana arus/waktu karakteristik tetap pada temperature 5 ÷ 45 OC. D dan DO fuse mempunyai warna yang berfungsi sebagai identifikasi dari rated current, juga sebagai indikasi putusnya fuse.


DIAZE fuse NEOZE fuse Size Rate current Arus Kode warna Size Rate current DO1

Cutout fuse

Cutout fuse didesain untuk penggunaan diatas tegangan 600 volt dan dikatagorikan sebagai distribution cutout atau power fuse. Power fuse dipergunakan pada tegangan sistem 20 kV atau lebih tinggi dan dindikasikan dengan huruf E. Secara umum dasar pemilihan fuse cutout berdasarkan data data sebagai berikut :

- Tipe dari sistem atau saluran seperti ; over head atau underground, delta atau grounded wye sistem.

- Tegangan sistem yang akan dipilih. - Maksimum arus kegagalan yang terdapat pada titik penggunaan. - Perbandingan X/R pada titik penggunaan. - Faktor lain seperti keselamatan, pertumbuhan beban.

Lebih lanjut klasifikasi fuse link terbagi dalam 2 class yaitu tipe K (cepat) dan tipe T (lambat). Perbedaan itu berdasarkan waktu leleh dan didefinisikan sebagai :

=

Dimana 0,1 sec dan 300 sec untuk fuse link rate 6 ÷ 100 A selanjutnya 0,1 sec dan 600 sec untuk fuse link rate 140 ÷ 200 A. Distribution cutout diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu : - Liquid filled (oil filled) cutout, secara umum digunakan pada

instalasi underground dimana penempatan fusible elemennya dalam oil pada seal tank.

- Expulsion tipe cutout, banyak dipergunakan pada over head primary distribution system yang mana proses peleburan fuse link menyebabkan pemanasan pada fiber fuse dan selanjutnya menghasilkan deionizing gas untuk memadamkan busur api. Expulsion tipe cutout diklasifikasikan berdasarkan bentuk atau metoda operasi yaitu ; enclosed fuse cutout, open fuse cutoout dan open link fuse cutout.

2 ÷ 16 A DII 2 ÷ 25 A

DIII

35 ÷ 63 A

DO2 20 ÷ 63 A

DIVH 80 ÷ 100 A

2 4 6

10 16 20 25 35 50 63 80

100

Pink Coklat Hijau Merah

Abu abu Biru

Kuning Hitam Putih

Copper Perak Merah DO3 80 ÷ 100 A

melting current at 0,1 secspeed ratio

melting current at 300 or 600 sec


b. Circuit breaker ( CB ) Circuit breaker adalah switch automatic yang didesain untuk memutuskan dan menutup kembali rangkaian listrik dalam keadaan ada gangguan atau dalam kondisi normal. Fungsi utama pemutus tenaga adalah sebagai berikut :

- Isolasi, untuk memisahkan instalasi atau bagiannya dari catu daya listrik untuk alasan keamanan.

- Kontrol, untuk membuka dan menutup rangkaian instalasi selama kondisi operasi normal serta untuk saat perawatan.

- Proteksi, untuk mengamankan kabel, peralatan listrik dan manusia terhadap kondisi abnormal seperti beban lebih, hubung singkat dan gangguan tanah.

Cara memilih pemutus tenaga

Pemutus tenaga selalu dipilih dengan membandingkan penyetelan arus pada pemutus tenaga dengan arus beban dan kapasitas pemutusan (Icu dengan Isc). Karenanya karakteristik dasar pemutus daya sebagai berikut perlu menjadi perhatian. Karakteristik elektrikal

Tegangan operasional nominal Ue, harus sama atau lebih besar dari pada tegangan phase ke phase sistem. Arus nominal In, harus lebih besar dari pada arus yang dilakukan, dan lebih kecil dari pada kapasitas penyaluran arus kabelnya. Frekwensi kerja, frekwensi nominal pemutus daya harus sesuai dengan frekwensi sistemnya. Kurva arus tripping, arus thermal Irth dan magnetik Irm harus sesuai dengan karakteristik arus waktu beban pada kondisi operasionalnya sehingga beban terlindungi dengan baik dan benar saat terjadi gangguan beban lebih atau hubung singkat. Rated short time withstand Icw, katagori A bila dikehendaki pemutus daya tanpa tunda waktu trip hubung singkat dan katagori B untuk mewujudkan diskriminasi kronometrik dengan dimungkinkannya menunda tripping saat kondisi hubung pendek dengan harga kurang dari Icw. Kapasitas pemutus tertinggi Icu, (menyatakan arus hubung singkat maksimum yang dapat diputuskan oleh pemutus beban) dan layanan Ics (kemampuan yang sebenarnya untuk pemutus daya memutus arus hubung singkat 3 kali secara berturutan yang diverifikasikan dengan beberapa ukuran seperti kenaikan suhu, level isolasi dan operasi trip, dan dimaksudkan untuk menjamin layanan normal kembali serta besarnya dinyatakan dalam persen), harus lebih besar dari pada arus hubung singkat yang paling tinggi yang akan ditanggung bila terjadi gangguan hubung singkat. Kapasitas teruji Icm, harus lebih besar dari arus hubung singkat tertingginya


Ketahanan eletrodinamik, harus mampu pada kondisi arus gangguan yang tertinggi.

Karakteristik mekanikal

Pemutus multi kutub, apakah diperlukan secara simultan atau tidak, tergantung dari sistem pembumian (IT, TT atau TN sistem).

3.7 PROTEKSI PETIR

Indonesia terletak pada daerah khatulistiwa dengan jumlah sambaran petir pertahun yang sangat tinggi yaitu 200 ÷ 300 hari guruh dengan besar arus sambaran terbesar 250 kA, atau dengan arus sambaran rata rata adalah 36 ÷ 40 kA. Badai petir yang timbul karena phenomena alam merupakan ancaman tidak saja pada manusia, tetapi juga pada instalasi dan bangunan penting yang berisikan peralatan elektronika dan bahan bahaya lainnya. Besarnya ketergantungan manusia terhadap infrastruktur dapat menyebabkan kepanikan dan bahkan bencana bilamana terjadi kegagalan infrastruktur yang diakibatkan pengaruh sambaran petir terutama bila gangguan terjadi secara bersamaan, untuk itu perlunya perlindungan infrastruktur terhadap pengaruh/ sambaran petir. a. Petir dan spesifikasi bentuk gelombang

Sambaran petir sebenarnya merupakan suatu loncatan muatan elektrostatis yang banyak terjadi pada daerah panas dan lembab (daerah yang mempunyai curah hujan besar/daerah tropis) , sebagai akibat adanya angin keatas yang menghasilkan awan konveksi atau biasa disebut awan cumulonimbus yang sarat dengan muatan listrik. Bilamana timbunan awan tersebut melebihi dari critical potensialnya, maka akan terbentuk suatu saluran (channel) sebagai akibat dari discharge muatan. Discharge muatan dapat terjadi dari awan ke awan atau awan ke tanah, dan proses discharge tersebut biasa disebut dengan sebutan “stepped leader”. Jika leader mendekati bumi, maka kenaikan medan listrik yang cepat akan menyebabkan loncatan muatan yang lazim disebut dengan upward streamer. Loncatan muatan yang terjadi menyebabkan saluran ionisasi antara awan dan bumi telah lengkap terbentuk dan selanjutnya akan memudahkan terjadinya sambaran ulang dan lazin disebut sebagai return stroke. Return stroke ini yang sangat membahayakan bagi manusia, gedung dan peralatan yang ada didalamnya.

Dari proses sambaran petir yang terjadi 10 % merupakan kilat positip, dan 90 % kilat negatip. Walaupun sambaran kilat positip rendah


tetapi merupakan sambaran pertama dengan durasi panjang serta mempunyai nilai probabilitas 10 % jauh lebih besar dari pada 1 % nilai probabilitas kilat negatip. Karenanya dalam menentukan proteksi petir pada tingkat proteksi I diambil 99 % dari semua kilat yang akan dicakup, untuk tingkat proteksi ke II ditetapkan 75 % dan tingkat proteksi ke III dan IV ditetapkan 50 % dari nilai tingkat proteksi I.

Penulisan bentuk dan besaran suatu gelombang petir dinyatakan dalam bentuk gelombang berjalan sebagai berikut ; E, t1 x t2 , jadi suatu gelombang berjalan dengan polaritas positip dengan puncak gelombang 1000 kV dan muka gelombang 3 µdet serta panjang gelombang 21 µdet ditulis ; + 1000, 3 x 21

b. Pengamanan terhadap sambaran

Pengamanan terhadap sambaran petir yang baik dan efektif tidak saja dilakukan pada sisi luar (eksternal) tetapi juga dilakukan pada sisi peralatan atau internal dimana keduanya saling berintegrasi. Hal ini disebabkan semakin majunya perkembangan teknologi elektronika dimana dimensi komponen semakin kecil sehingga tidak mampu untuk menahan terhadap pengaruh arus lebih yang ditimbulkan baik akibat rambatan gelombang elektromagnetik dari sambaran tak langsung.

a w a n

_ _ _ _

+ + +

+

+ + +

+ +

+ +

+ +

+ + + + + + + + + t a n a h

Return stroke

down ward moving stepped leader

upward streamer

jarak sambar

Stepped leader

Proteksi eksternal adalah pengamanan instalasi dan alat diluar sebuah struktur (bangunan), yang mana fungsinya sebagai penghantar arus petir yang terjadi ke tanah. Komponen utama dari proteksi eksternal adalah :

- Air terminal / interseptor / lightning rod, berfungsi sebagai penangkap/penerima pelepasan muatan/sambaran.

- Down conductor, berfungsi sebagai penyalur pelepasan muatan dari air terminal ke bumi.

- Grounding, berfungsi sebagai pembuangan/pelepasan muatan.

Proteksi internal adalah pengamanan instalasi atau peralatan terhadap efek arus petir, fungsinya sebagai pemotong impuls petir yang terjadi dan menyalurkannya ke tanah. Yang termasuk proteksi internal adalah : - Shielding / pemerisaian, berfungsi sebagai sangkar faraday. - Arrester, berfungsi sebagai pemotong impuls petir. - Grounding, berfungsi sebagai pembuangan/penyalur impuls petir .


Pengamanan sambaran petir pada sisi internal dibagi dalam beberapa zona pengaman petir / LPZ (lightning protection zone) yangmana tujuannya adalah untuk menentukan volume tingkat keganasan LEMP (lightning electromagnetic pulse), zona tersebut adalah :

- LPZ OA : Zona yang bagian bagiannya terkena sambaran petir langsung dan oleh karenanya harus dapat mengalirkan arus petir secara penuh. Pada zona ini medan elektromagnetik tidak teredam.

- LPZ OB : Zona yang bagian bagiannya tidak terkena sambaran petir langsung, tetapi masih terdapat medan elektromagnetik yang tidak teredam.

- LPZ 1 : Zona yang bagian bagiannya tidak terkena sambaran petir langsung dan arus pada semua bagian konduktif dalam zona ini arusnya jauh berkurang dibandingkan dengan zona OB.

LPZ OB

LPZ OA

EPB

equipment

CABLE

SCREEN

SCREEN

LPZ 2 LPZ 1

C B

D

Screen 1 : building screen

Klasifikasi proteksi internal pada sistem dengan tegangan kerja nominal 75 ÷ 1000 volt pada frekwensi 50/60 hz, berdasarkan penempatan, level proteksi dan kapasitas arus surja arrester dapat dibagi kedalam 4 katagori kebutuhan.

a. Overvoltage arrester klas A Arrester yang dipergunakan untuk proteksi pada saluran udara tegangan rendah dengan kapasitas arus disharge/pelepasan (ISN = 5 kA, 8/20 µdet).

b. Overvoltage arrester klas B Termasuk dalam proteksi overvoltage katagori IV, dan didesain khusus untuk proteksi arustegangan pelepasan petir atau pelepasan sebagian dalam bentuk sambaran langsung dan dipergunakan sebagai pengamanan MDP, sub station board pada zona interface OB dalam LPZ 1 atau LPZ 1 dan 2.

Biasa juga disebut dengan basic protection.

c. Overvoltage arrester klas C Termasuk dalam proteksi overvoltage katagori III, dan didesain khusus untuk proteksi arus/tegangan pelepasan surja petir atau pada proses switching dan dapat dipergunakan sebagai pengamanan MDP, sub station board pada zona interface OB dalam LPZ 1 atau LPZ 1 dan 2.


Biasa juga disebut dengan basic protection.

d. Overvoltage arrester klas D Termasuk dalam proteksi overvoltage katagori II, dan didesain khusus untuk proteksi arus/tegangan pelepasan surja petir pada beban individual atau group dalam zona proteksi LPZ 1, LPZ 2 dan LPZ 3, lazim dalam bentuk mobile protection seperti socket outlet. Biasa juga disebut fine protection.

Pemasangan proteksi dilaksanakan pada bus bar di sisi incoming dan selanjutnya untuk meningkatkan sistem pengamanan setiap panel incoming power supply dengan jarak ≤ 10 meter pada satu bangunan dapat dipasang overvoltage arrester klas C, overvoltage arrester klas B lazim dipasang sebagai proteksi utama dan overvoltage arrester klas C dan D dipasang sebagai proteksi lanjutan.

L1 L2 L3 N PE

F4

F3

CB

Ke instalasi peralatan

L1 L2 L3 N PE

CB


Meter 3/N

F2

F5

PEN L1 L2 L3 Incoming supply

F1

Fuse box

EPB

V1

V2

Keterangan : V1 : lightning current arrester V2 : overvoltage arrester

Gambar pemasangan arrester pada TN sistem

L1 L2 L3 N PE

F2

CB


V2

Meter 3/N

F3

N L1 L2 L3 Incoming supply

Fuse box

EPB

V1

Gambar pemasangan arrester pada TT or IT sistem

F1

V1


Materi diklat skp listrik 3

Documents

Transcript of Materi diklat skp listrik 3