Pentanahan Sistem Tegangan Rendah

wyd sn - pri.k 1

PEMBUMIAN PADA TEGANGAN RENDAH

Oleh Pribadi Kadarisman

& Wahyudi Sarimun.N

PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan & Pelatihan

wyd sn - pri.k 2

PEMBUMIAN PADA TEGANGAN RENDAH• Pembumian sistem • Pembumian peralatan

R

R1

S

T

NT.M

R2R2

Fuse Fuse

Sistem PPSistem PNP

Pembumian sistem Pembumian peralatan

wyd sn - pri.k 3

PENTANAHAN SISTEM DISAMBUNG PADA NETRALNYA TRAFO TEGANGAN RENDAH YANG MEMPERGUNAKAN TAHANAN PEMBUMIAN ( R ) SEBESAR 0,1 Ohm

R

R

S

T

N

380 V

380 V

380 V220 V

220 V220 VT.M

SYARAT:

• TEMBAGA (CU) LUAS PENAMPANG MINIMUM 50 mm2

• UNTUK MEMPEROLEH NILAI TAHANAN PENTANAHAN HARUS DIUKUR, PENGUKURAN MEMPERGUNAKAN ALAT TAHANAN UKUR PEMBUMIAN. PELAKSANAAN PENGUKURAN PADA SAAT MUSIM KEMARAU ATAU KONDISI TANAH KERING (NILAI TAHANAN < 0,1 OHM)• PENTANAHAN INI TIDAK BOLEH DIGABUNG DENGAN PENTANAHAN PERALATAN

PENTANAHAN SISTEM TEGANGAN RENDAH

wyd sn - pri.k 4


PENTANAHAN PADA RUMAH TANGGA MEMPERGUNAKAN: • SISTEM PNP (PENTANAHAN NETRAL PENGAMAN) SPLN 3 : 1978• SISTEM PP (PENTANAHAN PENGAMAN)

KEGUNAAN PENTANAHAN SISTEM TR:

UNTUK MENGURANGI TEGANGAN SENTUH JIKA TERJADI KEBOCORAN

PERALATAN DISISI KONSUMEN

R

R1

S

T

NT.M

R2R2

Fuse Fuse

Sistem PPSistem PNP

SISTEM PP ADALAH SISTEM PENTANAHAN DIRUMAH TANGGA TERPISAH DENGAN PENGHANTAR NETRAL

SISTEM PNP ADALAH SISTEM PENTANAHAN DIRUMAH TANGGA DIGABUNG DENGAN PENGHANTAR NETRAL

wyd sn - pri.k 5


TEGANGAN SENTUH PADA SISTEM PP

IF = VPh R1 + R2 + RL

Ampere

VS = IF x R2 Volt

IF = Arus hubung singkat (Amp)

Rl = Tahanan penghantar fasa (Ohm) R1 = Tahanan pembumian Trafo (Ohm) R2 = Tahanan pembumian peralatan Listrik (Ohm)VS = Tegangan sentuh (Volt)IM = Arus yang melewati manusia (Amp)RM = Tahanan manusia 2000-3000 Ohm

R1

T.MFuse

S

T

N

R2

R

IF

Rl

Dimana :

IM = VS RM

Ampere

wyd sn - pri.k 6


TEGANGAN SENTUH PADA SISTEM PNP

RP =RN . (R1 + R2)

RN + R1 + R2

OHM

RS = Rp + RL OHM

IF =RS

VPH AMPERE

VS = R2 . IF R2 VOLT

IF R2 =R1 + R2 + RN

RN

IF AMPERE

DIMANA : RP = Tahanan Paralel

RS = Tahanan seri IF = Arus gangguan IF R2 = Arus gangguan melalui R2

VS = Tegangan sentuh

R1

S

T

NT.M

R2

Fuse

R

RL

RN

IM =RM

VS AMPERE

wyd sn - pri.k 7


Jika terdapat beberapa konsumen pembumiannya mempergunakan sistem PNPPerlu perhitungan yang mempergunakan loop pada rangkaian listrik

Misal :

Loop 1 : Eph = I1RL + (I1-I2)RN1 + (I1-I3)RN2

= I1(RL+RN1+RN2) - I2(RN1) - I3RN2

Loop 2 : 0 = (I2-I1)RN1 + I2Rea + (I2-I3)Reb

= -I1RN1 + I2(RN1+Rea+Reb) -I3Reb

Loop 3 : 0 = (I3-I1)RN2 + I3Re + (I3-I2)Reb

= -I1RN2 - I2Reb + I3(RN2+Reb+Re)

ReaRebRe

RN1RN2

RL

I1

I2I3

BUMI

wyd sn - pri.k 8


ReaRebRe

RN1RN2

RL

I1

I2I3

BUMI

E = I.R I = E / R I = R-1 .ESelanjutnya disusun matrik : (3x3)

Hukum Ohm

Dimana :

A11 = RL+RN1+RN2 A12 = - RN1 A13 = - RN2

A21 = -RN1 A22 = RN1+Rea+Reb A23=-Reb

A31 = -RN2 A32 = -Reb A33 = RN2+Reb+Re

A11 A12 A13

A21 A22 A23

A31 A32 A33

E1

E2

E3

I1

I2

I3

= X

-1 INVERS

E1 = E

E2 =0

E3 = 0

dan

wyd sn - pri.k 9


Untuk menghitung permasalahan

• Tegangan fasa di konsumen yang kan dihitung tegangan sentuhnya setiap fasa nya (Volt)

• Pentanahan sistem di gardu distribusi dan di peralatan (Ohm)

• Tahanan penghantar fasa dan netral (Ohm)

Dari data tersebut diatas dapat dihitung:

• Arus bocor diperalatan (Amp)

• Tegangan sentuh di peralatan (Volt)

• Arus yang melewati tubuh manusia (Amp)

wyd sn - pri.k 10


Batas arus yang melewati tubuh manusia

Batas arus Pengaruh pada tubuh manusia

0 - 0,9 mA Belum merasakan pengaruh

0,9 - 1,2 mA Baru terasa adanya arus listrik tapi tidak

menimbulkan kejang

1,2 - 1,6 mA Mulai terasa se akan2 ada yang merayap didalam tangan

1,6 - 6,0 mA Tangan sampai kesiku merasa kesemutan

6,0 - 8,0 mA Tangan mulai kaku, rasa kesemutan makin bertambah

13 - 15,0 mA Rasa sakit tak tertahankan penghantar masih

dapat dilepas

15 - 20,0 mA Otot tidak sanggup lagi melepaskan penghantar

20 - 50,0 mA Dapat mengakibatkan kerusakan pada tubuh manusia

50 - 100,0 mA Batas arus yang dapat menyebabkan kematian

wyd sn - pri.k 11


Besar dan Lama tegangan Sentuh Maksimum (IEC)

Tegangan sentuh Waktu Pemutusan Maksimum (Volt) rms (detik) < 50 50 1,0 75 0,5 90 0,2 110 0,2 150 0,1 220 0,05 280 0,03

˜.

PENGHANTAR NETRAL PUTUS

DAPAT TERJADI PADA :

• INSTALASI KONSUMEN• SAMBUNGAN RUMAH• JTR DEKAT TRAFO (TIANG PERTAMA DARI GARDU DISTRIBUSI)

wyd sn - pri.k 12

PENTANAHAN SISTEM TEGANGAN RENDAHCATATAN :

MACAM DARI LETAK PUTUSNYA KAWAT NETRAL TERSEBUT MASING-MASING AKAN MENIMBULKAN AKIBAT YANG BERLAINAN

1. KAWAT NETRAL PUTUS PADA SAMBUNGAN RUMAH (SEBELUM APP)

CONTOH:

A. KONSUMEN 1 FASA

A.1. SISTEM PPAkibat penghantar Netral putus, peralatan konsumen tidak akan menyala. Karena perbedaan tegangan antara fasa dan netral tidak ada.

Vdrop = IB X R2 (VOLT)DIMANA :

Vdrop = Tegangan kawat netral - tanah (VOLT)

IB = Arus beban (AMPERE)

R2 = Resistansi pembumian (OHM)

A.2. SISTEM PNPAkibat penghantar Netral putus, peralatan konsumen akan menyala. Karena terdapat perbedaan tegangan antara fasa dan netral dimana netral digantikanoleh penghantar pentanahan

wyd sn - pri.k 13


Jika terjadi kebocoran pada peralatan dengan sistem PNP

Tegangan Sentuh menjadi:

Dimana :

VS = Tegangan sentuh (Volt)

If = Arus bocor, besarnya tergantung besarnya arus gangguan (Ampere)R2 = Tahanan pembumian dirumah (Ohm)

VS = If x R2 Volt

R

R1

S

T

NT.M

R2

Fuse

Sistem PNP

.

If

wyd sn - pri.k 14


Penghantar Netral dekat gardu distribusi putus dengan beban tidak simetris

Jika beban tidak simetris misal IR > IS > IT

Maka:• Pada sistem PP terjadi pergeseran titik netral yang menuju ke penghantar R karena pada penghantar ini mempunyai beban yang besar yang mengakibatkan tegangan pada fasa S dan fasa T naik atau lebih besar dari 220 Volt• Pada sistem PNP pergeseran titik netral masih di kompensir oleh penghantar tanah, tetapi tegangan fasa - netral dapat naik (tergantung dari pentanahannya)

R

R1

ST

NT.M

R2

PUTUS

R2

PP PNP

wyd sn - pri.k 15


..R

N

N

S T Besarnya tegangan:

VRN < 220 Volt

VSN > 220 Volt

VTN > 220 Volt

Besarnya kecilnya tegangan

tergantung dari besarnya arus setiap

fasanya

Tegangan pada sistem PP

Tegangan pada sistem PNP

Dimana :

VS = Tegangan kawat netral - tanah (Volt)

I = Arus beban (Ampere)

R2 = Tahanan pembumian dirumah (Ohm)

V = I x R2

Untuk menyelesaikan permasalahan ini diperlukan teori tentang hubungan wye antara trafo di gardu distribusi dan konsumen yang tersambung pada jaringan tegangan rendah.

Teori tersebut dapat dilihat pada halaman berikutnya

wyd sn - pri.k 16


Hubungan wye - wye berfasa tiga

A

B

C

Nn

a b

c

Van

Vcn

Vbn

Sumber berfasa tiga simetris

Van = Vbn = Vcn

Van + Vbn + Vcn = 0

dan

=Vph = Disebut tegangan fasa

wyd sn - pri.k 17


Diambil sembarang tegangan,

Van = Vp 0o Vbn = Vp -120o

Vcn = Vp -240o

Misal:

1. untuk urutan fasa positif

Van = Vp 0o

Vbn = Vp -120o

Vcn = Vp -240o

Van = Vp 0o

Vbn = Vp 120o

Vcn = Vp 240o

2. untuk urutan fasa negatif

Van = Vp 0o

Vcn = Vp 240o

Vbn = Vp 120o

Urutan fasa abc Urutan fasa cba

wyd sn - pri.k 18


Untuk memperoleh tegangan fasa -fasa dapat diperoleh dengan bantuan gambar fasor dibawah ini

Van

Vbn

Vcn Vab

Vbc

Vca

Dengan cara sama diperoleh :

Vab =-Vph + Vph -1200

=-Vph + Vph (Cos1200-jSin1200)

=-Vph ( -3/2 -j 3/2)

= 3 Vph 300

Vbc = Vbn + Vcn = 3 Vph -2700

Vca = Vcn + Van = 3 Vph -300

wyd sn - pri.k 19


Sumber tiga fasa (hubungan Y) dihubungkan dengan beban

Nn

a b

c

Van

Vcn

Vbn

A B

C

R+jXL = 100 60

Van = 200 0 Volt

Vbn = 200 -120 Volt

Vcn = 200 -240 Volt

VL = 3 .200 Volt VL = 346 Volt rms

Dari gambar diatas Vab = 346 30o Volt

InA =Van

Zb =

200 0o

100 60o = 2 -60o Amp rms

PAN = 200 . 2 . Cos (00 + 600) = 200 W

wyd sn - pri.k 20


Jika Zbeban tidak diketahui

Misal tegangan fasa-fasa = 300 Volt beban 1200 W () pf = 0,8

IL = 3 .400 /300.0,8 = 2,89 A

Zp =IL

Vp =2,89

= 300 / 3

60 Ohm

Karena pf = 0,8 mendahului maka sudut fasa impedansi = -36,90

dan Zp = 60 -36,90 Ohm

wyd sn - pri.k 21


Penghantar Netral dekat gardu distribusi putus dengan beban tidak simetris penghantar netral diketanahkan

Untuk menyelesaikan permasalahan ini diperlukan teori tentang hubungan wye antara trafo di gardu distribusi dan konsumen yang tersambung pada jaringan tegangan rendah.


R

R1

ST

NT.M

R2

PUTUS

R2

PP PNP

wyd sn - pri.k 22


Hubungan Y - Y antara gardu distribusi dan beban

.i1x(ZR + ZT) + i2xZT = (ZR + ZT) + ZT .i1

.i1xZT + i2x(ZS + ZT) = . ZT + (ZS + ZT) .i2

PERSAMAAN LOOP SEWAKTU NETRAL PUTUS

VR - VT = .i1(ZR + ZT) + i2xZT

VS - VT = .i1xZT + i2x(ZS + ZT)

ZT

Loop 1, i1

Loop 2, i2

ZR

ZS220V -120

220V 0

220V 120

R

ST

BEBANSEKUNDERTRAFO TR n N

wyd sn - pri.k 23


E1

E2

I1

I2= X

A11 A12

A21 A22

-1

SELANJUTNYA DIBUAT MATRIK

.i1x(ZR + ZT) + i2xZT = (ZR + ZT) + ZT .i1

.i1xZT + i2x(ZS + ZT) = . ZT + (ZS + ZT) .i2

Karena tegangan dan impedansi berbentuk Riel dan imajiner dibuat matrik khusus sbb:

Misal : a + jb ; c + jd ; Matriknya : a b -c -d e + jf ; g + jh e f -g -h c d a b

g h e f

wyd sn - pri.k 24


Untuk menghitung permasalahan ini perlu dilihat

(pada saat penghantar netral putus)

• Data pengukuran arus (ampere) di gardu distribusi untuk setiap fasa nya

• Tegangan setiap fasa nya (Volt)

• Pentanahan sistem di gardu distribusi (Ohm)

Dari data tersebut diatas dapat dihitung:

• Impedansi beban sebelum penghantar netral putus

• Arus loop

• Kenaikan tegangan setiap fasa nya

wyd sn - pri.k 25


RS

T

N

UNTUK MENANGGULANGI PUTUSNYA PENGHANTAR NETRAL DIPASANG PENTANAHAN DITIANG

PENTANAHAN INI DILAKSANAKAN PALING SEDIKIT 2 TIANG DIPASANG SATU BUAH PENTANAHAN

wyd sn - pri.k 26


Penghantar Netral dekat gardu distribusi putus dengan beban tidak simetris penghantar netral diketanahkan di tiang

R

R1

S

T

NT.M

R2

PUTUS

..

R2

PP PNPPentanahan tiang

Karena penghantar netral disambung pada tiang tegangan rendah, meskipun penghantar netral putus tetapi masih ada hubungan antara penghantar netral dan trafo distribusi melalui tanah, sehingga masih loop antara penghantar netral dan fasa


wyd sn - pri.k 27


Hubungan Y - Y antara gardu distribusi dan beban dengan penghantar netral di tiang di ketanahkan

Dalam permasalahan ini kenaikan tegangan pada beban tidak ada karena masih adanya hubungan penghantar netral dan titik netral di gardu distribusi (rangkaian tertutup)

Tanah

IS

n BEBAN

Zbr

Zbs

IT

SEKUNDERTRAFO TR

ZbtVtn 120

IR

Vsn -120

Vtn 0

Pentanahan ditiang

wyd sn - pri.k 28


Kesimpulan:

1. Jika terjadi kebocoran peralatan listrik di konsumen, tegangan sentuh yang terjadi di peralatan konsumen dengan pentanahan sistem PNP lebih kecil daripada pentanahan yang mempergunakan sistem PP2. Jika penghantar netral putus di sambungan rumah untuk konsumen yang

mempergunakan sistem PNP peralatan listrik tetap nyala tetapi pada

sistem PP peralatan listrik tidak nyala.

3. Jika penghantar netral putus dekat gardu distribusi dengan penghantar

netral ditiang tidak diketanahkan, akibatnya tegangan beban rendah akan

naik, dan tegangan pada beban tinggi akan turun .

4 Sebaliknya kalau penghantar netral di tiang di ketanahkan tegangantetap

atau tidak naik.

Pentanahan Sistem Tegangan Rendah

Documents

Transcript of Pentanahan Sistem Tegangan Rendah