analisis sistem pentanahan gi teluk lembu dengan bentuk konstruksi grid.pdf

9
ANALISIS SISTEM PENTANAHAN GARDU INDUK TELUK LEMBU DENGAN BENTUK KONSTRUKSI GRID (KISI-KISI) Abrar Tanjung Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lancang Kuning E-mail : [email protected] ABSTRAK Sistem pentanahan peralatan gardu induk menggunakan kisi (Grid) dan gabungan antara sistem pentanahan Grid dan Rod. Ketiga model sistem pentanahan ini sistem Grid-Rod paling sering digunakan untuk Gardu Induk Tegangan Tinggi 150 kV. Untuk pembangunan gardu induk yang baru dibutuhkan disain yang baru pula. Disain dilakukan dengan membuat kombinasi antara jumlah mesh dan rod-nya, kedalaman penanaman konduktor dengan mempertimbangkan nilai dari tahanan jenis tanah, pengaruh tahanan jenis tanah untuk beberapa jenis tanah yang berbeda dengan kedalaman yang sama serta dimensi area pentanahan yang akan digunakan sehingga menghasilkan nilai tahanan pentanahan (R), tegangan sentuh (Em) dan tegangan langkah (Es) yang lebih baik dan lebih aman. Sistem pentanahan pada Gardu Induk merupakan perlengkapan yang amat penting untuk menghindari bahaya-bahaya terhadap orang yang sedang berada didalam atau didaerah Gardu Induk tersebut. Ada beberapa metode dalam tugas akhir ini diuraikan, tetapi akhirnya dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan ketelitian dalam perencanaannya. Perencanaan dan analisa untuk Gardu Induk ini dapat dihitung dengan biaya dan material, jadi dipilih metoda yang cukup praktis. Sistem pentanahan untuk keamanan tidak cukup hanya dengan persyaratan tahanan pentanahan yang kecil saja, tetapi harus dapat membatasi gradien tegangan yang terjadi akibat arus kesalahan yang mengalir dalam tanah. Keyword : pentanahan, gardu induk 1. Pendahuluan Pengaman dari pengguna tenaga listrik ini ada bermacam-macam dan salah satunya adalah dengan pentanahan peralatan, guna melindungi bahaya arus listrik terhadap manusia, peralatan dan bangunan. Pentanahan merupakan salah satu cara pengurangan pengaruh arus listrik yang dapat terjadi oleh beberapa macam penyebab, seperti terdapatnya arus bocor atau hubungan singkat akibat kegagalan isolasi dan bencana alam serta akibat adanya surja petir. Pengetanahan peralatan merupakan bentuk untuk membatasi tegangan antara bagian alat-alat yang tidak dilalui arus dan antara bagian alat-alat ini dengan tanah sampai didapatnya suatu harga tertentu, maksudnya tahanan yang aman bagi semua kondisi operasional baik berbentuk normal maupun tidak normal. Demi terciptanya bentuk tahanan yang aman seperti yang tersebut diatas maka diperlukan adanya pentanahan peralatan atau instalasi itu sendiri. Sistem pentanahan ini gunanya adalah untuk memperoleh potensial yang merata (uniform) dalam semua bagian struktur dan peralatan, dan juga untuk menjaga agar operator atau orang yang berada di daerah instalasi itu berada pada potensial yang sama dan tidak berbahaya dalam setiap waktu. Tujuan lain dari pentanahan peralatan ini ialah untuk memperoleh impendansi yang kecil/rendah dari jalan balik arus hubungan singkat ke tanah. Kecelakaan pada personil timbul pada saat hubungan singkat ke tanah terjadi. Jadi bila ada arus hubungan singkat ke tanah itu dipaksakan mengalir melalui

Upload: andi-nurul-chairun-nisa

Post on 24-Dec-2015

6 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Analisis Sistem Pentanahan GI Teluk Lembu dengan Bentuk Konstruksi Grid.pdf

ANALISIS SISTEM PENTANAHAN GARDU INDUK TELUK LEMBU DENGAN BENTUK KONSTRUKSI GRID (KISI-KISI)

Abrar Tanjung

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lancang Kuning

E-mail : [email protected]

ABSTRAK Sistem pentanahan peralatan gardu induk menggunakan kisi (Grid) dan gabungan antara sistem pentanahan Grid dan Rod. Ketiga model sistem pentanahan ini sistem Grid-Rod paling sering digunakan untuk Gardu Induk Tegangan Tinggi 150 kV. Untuk pembangunan gardu induk yang baru dibutuhkan disain yang baru pula. Disain dilakukan dengan membuat kombinasi antara jumlah mesh dan rod-nya, kedalaman penanaman konduktor dengan mempertimbangkan nilai dari tahanan jenis tanah, pengaruh tahanan jenis tanah untuk beberapa jenis tanah yang berbeda dengan kedalaman yang sama serta dimensi area pentanahan yang akan digunakan sehingga menghasilkan nilai tahanan pentanahan (R), tegangan sentuh (Em) dan tegangan langkah (Es) yang lebih baik dan lebih aman.

Sistem pentanahan pada Gardu Induk merupakan perlengkapan yang amat penting untuk menghindari bahaya-bahaya terhadap orang yang sedang berada didalam atau didaerah Gardu Induk tersebut. Ada beberapa metode dalam tugas akhir ini diuraikan, tetapi akhirnya dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan ketelitian dalam perencanaannya.

Perencanaan dan analisa untuk Gardu Induk ini dapat dihitung dengan biaya dan material, jadi dipilih metoda yang cukup praktis. Sistem pentanahan untuk keamanan tidak cukup hanya dengan persyaratan tahanan pentanahan yang kecil saja, tetapi harus dapat membatasi gradien tegangan yang terjadi akibat arus kesalahan yang mengalir dalam tanah.

Keyword : pentanahan, gardu induk 1. Pendahuluan

Pengaman dari pengguna tenaga listrik ini ada bermacam-macam dan salah satunya adalah dengan pentanahan peralatan, guna melindungi bahaya arus listrik terhadap manusia, peralatan dan bangunan. Pentanahan merupakan salah satu cara pengurangan pengaruh arus listrik yang dapat terjadi oleh beberapa macam penyebab, seperti terdapatnya arus bocor atau hubungan singkat akibat kegagalan isolasi dan bencana alam serta akibat adanya surja petir.

Pengetanahan peralatan merupakan bentuk untuk membatasi tegangan antara bagian alat-alat yang tidak dilalui arus dan antara bagian alat-alat ini dengan tanah sampai didapatnya suatu harga tertentu, maksudnya tahanan yang aman bagi semua kondisi

operasional baik berbentuk normal maupun tidak normal. Demi terciptanya bentuk tahanan yang aman seperti yang tersebut diatas maka diperlukan adanya pentanahan peralatan atau instalasi itu sendiri. Sistem pentanahan ini gunanya adalah untuk memperoleh potensial yang merata (uniform) dalam semua bagian struktur dan peralatan, dan juga untuk menjaga agar operator atau orang yang berada di daerah instalasi itu berada pada potensial yang sama dan tidak berbahaya dalam setiap waktu.

Tujuan lain dari pentanahan peralatan ini ialah untuk memperoleh impendansi yang kecil/rendah dari jalan balik arus hubungan singkat ke tanah. Kecelakaan pada personil timbul pada saat hubungan singkat ke tanah terjadi. Jadi bila ada arus hubungan singkat ke tanah itu dipaksakan mengalir melalui

Page 2: Analisis Sistem Pentanahan GI Teluk Lembu dengan Bentuk Konstruksi Grid.pdf

impedansi tanah yang tinggi, ini akan menimbulkan perbedaan potensial yang besar dan berbahaya. Juga impedansi yang besar pada sambungan-sambungan rangkaian pentanahan dapat menimbulkan busur listrik dan pemanasan yang besarnya cukup untuk menyalakan material yang mudah terbakar.

Pentanahan peralatan bertujuan untuk: a. Mengatasi terjadinya tegangan kejut listrik

yang berbahaya untuk orang didalam daerah itu.

b. Untuk mecegah timbulnya arus gangguan baik besarnya maupun lamanya dalam keadaan gangguan tanah tanpa menimbulkan kebakaran atau ledakan pada bangunan atau isinya.

c. Untuk memperbaiki kinerja dari sistem. 2. Bahaya Sentuhan-Sentuhan Listrik

Tubuh manusia merupakan penghantar, maka berlakunya hukum ohm keterangan besarnya arus yang lewat dalam tubuh manusia tergantung dari besarnya tegangan sentuh dan impedansi tubuh atau dapat ditulis sebagai berikut :

amperZEI ........= (1)

Keterangan : I = Arus kejut (Amp) E = Tegangan sentuh (Volt) Z = Impedensi Total Tubuh (Ohm)

3. Pengaruh Besaran Listrik Terhadap Tubuh Manusia

Dari penyelidikan diketahui bahwa tubuh manusia bersifat penghantar, yang mempunyai impendansi berkisar antara 500-100.000 ohm, oleh sebab itu bila terjadi kontak langsung salah satu bagian tubuh dengan bodi peralatan yang menjadi bertegangan karena kegagalan isolasi, maka akan ada arus yang mengalir pada tubuh. Salah satu tindakan pengaman untuk menghindari dari bahaya akibat sentuhan adalah dengan mengupayakan tahanan peralatan serendahnya.

3.1 Arus Persepsi Pada Electrical Testing Laboratory

New York tahun 1933 telah dilakukan pengujian terhadap 40 orang laki-laki dan perempuan, dan dapat arus rata-rata yang disebut threshold of perception current sebagai berikut :

a. Untuk laki-laki : 1,1 mA b. Untuk perempuan : 0,7 mA

3.2 Arus Mempengaruhi Otot Tegangan yang menyebabkan tingkat

arus persepsi naik, maka orang akan merasa sakit dan kalau terus dinaikkan otot-otot akan kaku sehingga orang tersebut tidak berdaya lagi untuk melepaskan konduktor yang dipegangnya itu. Di University Of California Medical School telah dilakukan penyelidikan terhadap 134 orang laki-laki dan 28 orang perempuan dan diperoleh angka rata-rata dari arus yang dipengaruhi otot sebagai berikut: a. Untuk laki-laki : 16 mA b. Untuk Perempuan : 10,5 mA

3.3 Arus Reaksi

Arus reaksi adalah arus terkecil yang dapat mengakibatkan orang menjadi terkejut, hal ini cukup berbahaya karena dapat mengakibatkan kecelakaan sampingan. Karena terkejut orang dapat jatuh dari tangga, melempar peralatan yang sedang dipegang yang dapat mengenai bagian-bagian instalasi bertegangan tinggi sehingga terjadi kecelakaan yang lebih fatal.

3.4 Arus Fibrilasi

Apabila yang melewati tubuh manusia lebih besar dari arus yang berpengaruh otot dapat mengakibatkan orang menjadi pingsan bahkan sampai mati. Hal ini disebabkan arus listrik tersebut mempengaruhi jantung yang disebut ventricular Febrilation yang menyebabkan jantung berhenti bekerja dan peredaran darah tidak jalan sehingga segera akan mati.

Percobaan Daziel menyatakan bahwa 99,5% dari semua orang yang beratnya lebih kurang 50 kg masih dapat bertahan terhadap

Page 3: Analisis Sistem Pentanahan GI Teluk Lembu dengan Bentuk Konstruksi Grid.pdf

arus listrik dan waktu yang ditentukan oleh persamaan sebagai berikut :

t

kIkatauktIk ==.2 (2)

Keterangan : k = k k = 0,0133 untuk manusia dengan berat 50

kg k = 0,0246 untuk manusia dengan berat 70

kg Maka :

k80 = 0,116 Amper. k70 = 0,157 Amper.

Jadi : Ik2 . t = 0,0135 untuk berat

badan 50 kg

Dan : Ik = t

116,0

Keterangan : Ik = Besar arus lewat tubuh manusia (A) t = Waktu arus lewat tubuh manusia atau

lama gangguan tanah (detik) Dari keterangan diatas maka lama

sentuhan, arus kejut arus persepsi, arus mempengaruhi otot, arus reaksi, arus fibrilasi serta pengaruhnya terhadap tubuh manusia dapat diringkas dalam tabel sebagai berikut :

Tabel - 1 Batasan-batasan Arus dan Pengaruhnya Pada Manusia

BESAR ARUS PENGARUH PADA TUBUH MANUSIA 0 - 0,9 mA Belum dirasakan pengaruhnya, tidak menimbulkan reaksi apa-apa.

0,9 – 1,2 mA Baru terasa adanya arus listrik, tetapi tidak menimbulkan akibat kejang, kontraksi atau kehilangan kontrol.

1,2 – 1,6 mA Mulai terasa seakan-akan ada yang merayap didalam tangan. 1,6 – 6,0 mA Tegangan sampai kesiku, terasa sampai kesemutan

6,0 – 8,0 mA Tegangan mulai kaku, rasa kesemutan. 13 – 15 mA Rasa sakit tidak tertahankan, penghantar masih dapat melepas dengan gaya yang

besar sekali. 15 – 20 mA Otot tidak sanggup lagi melepaskan penghantar 20 – 50 mA Dapat mengakibatkan kerusakan pada tubuh manusia

50 – 100 mA Batas arus yang dapat ,menyebabkan kematian. 3.5 Tegangan Sentuh

Tegangan sentuh adalah tegangan yang terdapat diantara suatu objek yang disentuh dan satu titik berjarak 1 meter, dengan asumsi bahwa objek yang disentuh

dihubungkan dengan kisi-kisi pengetanahan yang berada dibawahnya.Besar arus gangguan dibatasi oleh tahanan kontak ketanah dari kaki orang tersebut. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Tegangan sentuh dengan rangkaian penggantinya

Dari rangkaian pengganti dapat dilihat hubungan sebagai berikut :

Es = (Rk + RF/2). Ik (3)

Keterangan : Es = Tegangan sentuh (volt). Rf = Tahanan kontak ke tanah

dari satu kaki pada tanah

yang diberi lapisan koral 10 cm 9 = 3000 ohm)

Ik = Besarnya arus yang melalui badan (dalam amper).

Tahanan badan orang telah diselidiki oleh beberapa ahli dan sebagai harga pendekatan diambil Rk = 1000 ohm. Tahanan Rf mendekati harga 3 ρs keterangan ρs adalah tahanan jenis tanah disekitar permukaan. Arus Ik = 0,116/ t

Page 4: Analisis Sistem Pentanahan GI Teluk Lembu dengan Bentuk Konstruksi Grid.pdf

Dengan demikian tegangan sentuh menjadi : Es = (1000 + 3 ρs /2)

0,116/ t Keterangan :

ρs = Tahanan jenis tanah disekitar permukaan tanah (ohm-meter) =

3000 ohm-meter untuk permukaan tanah yang dilapisi koral 10 cm.

T = Waktu kejut (detik) atau lama gangguan tanah.

Tabel - 2

Tegangan Sentuh yang Diizinkan dan Lama Gangguan Lama Gangguan

(t, detik) Tegangan Sentuh yang Diizinkan

(Volt) 0,1 1.980 0,2 1.400 0,3 1.140 0,4 990 0,5 890 1,0 626 2,0 443 3,0 362

3.6 Tegangan Langkah

Tegangan langkah adalah tegangan yang timbul diantara dua kaki orang yang sedang berdiri diatas tanah yang sedang dialiri oleh arus kesalahan ketanah. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2. Dalam hal ini dimisalkan jarak antara kedua kaki orang adalah 1 meter dan diameter kaki dimisalkan 8 cm dalam keadaan tidak memakai sepatu.

Dengan mengunakan rangkaian pengganti dapat ditentukan tegangan langkah sebagai berikut :

E1 = ( Rk + 2 Rf ). Ik (4) = ( 1000 + 6 ρs ) x 0,116/ t

E1 = t

sρ.696,0116 +

Keterangan : E1 = Tegangan langkah (Volt) Rk = Tahanan badan (orang ohm) = 1000

ohm. Rf = Tahanan kontak ketanah dari satu kaki

(dalam ohm) = 3 ρs t = Waktu kejut (dalam detik) ρs = Tahanan jenis tanah disekitar

permukaan tanah (dalam ohm-meter) = 3000 ohm-meter untuk permukaan tanah yang dilapisi koral 10 cm.

Tabel - 3 Tegangan Langkah yang Diizinkan dan Lama Gangguan

Lama Gangguan

(t, detik) Tegangan Langkah yang Diizinkan

(Volt) 0,1 7,000 0,2 4,950 0,3 4,040 0,4 3,500 0,5 3,140 1,0 2,216 2,0 1,560 3,0 1,280

Page 5: Analisis Sistem Pentanahan GI Teluk Lembu dengan Bentuk Konstruksi Grid.pdf

Gambar 2. Tegangan langkah dekat peralatan yang diketanahkan 4. Impedansi Tubuh Manusia

Tubuh manusia terdiri dari unsur-unsur air, garam, mineral dan lain-lain yang dalam keseluruhan merupakan impedansi tubuh yang mempunyai nilai antara 500 sampai 10000 ohm, keterangan nilai tertinggi adalah kulit ari (zat tanduk) dan nilai terrendah adalah daging dan bagian tubuh lainnya (misalnya jantung dan lain-lain), disebabkan karena sifat selnya dan keadaannya yang selalu basah. Pada tegangan dibawah 240 Volt, kulit arilah yang merupakan faktor utama dalam membatasi besarnya arus pada sentuhan dengan penghantar bertegangan. Adapun Pengaruh Keadaan Tubuh Terhadap Impedansi :

a. Keadaan Otot Keadaan yang atletis berarti banyak

otot-ototnya yang berarti sel tubuhnya padat dan merupakan penghantar yang baik (impedensinya rendah). Pada umumnya otot pria lebih banyak dari pada wanita dan berarti impedensi tubuh pria lebih rendah dari wanita.

b. Kelembaban kulit karena keringat atau basah oleh air menyebabkan nilai impedansi sangat menurun.

c. Berat badan yang besar atau orang gemuk mempunyai permukaan yang

besar dan kepadatan sel yang tinggi yang berarti impedansi rendah.

5. Analisis Pentanahan Gardu Induk

Teluk Lembu PT. PLN (Persero) Sektor Pekanbaru Dengan Menggunakan Sistem Grid

Luas darah disekitar switch yard 150

KV untuk perluasan Gardu Induk Teluk Lembu adalah 40 m x 70 m dengan letak peralatan seperti dalam gambar 3. 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, maka harga arus hubungan singkat ketanah maksimum yang mungkin terjadi untuk daerah Gardu Induk Teluk Lembu 150 kV telah menghitung arus hubungan singkat akan terjadi pada Bus Bar untuk tiap Gardu Induk Teluk Lembu, Arus hubungan singkat adalah 8280 Ampere.

Page 6: Analisis Sistem Pentanahan GI Teluk Lembu dengan Bentuk Konstruksi Grid.pdf

Perencanaan sistem pentanahan pada gardu induk didasarkan pada standar “IEEE 80”, dengan ukuran/langkah-langkah sebagai berikut: a. Pemeriksaan tahanan jenis tanah. b. Perencanaan pendahuluan tata letak

(layout). c. Perhitungan arus fibrilasi. d. Menghitung jumlah batang pentanahan

yang diperlukan e. Menentukan Panjang Penghantar

Pentanahan f. Menghitung Besar Tahanan Sistem

Pentanahan g. Menghitung tegangan sentuh yang

diizinkan. h. Menghitung tegangan langkah yang di

izinkan. a. Tahanan Jenis Tanah

Tahanan jenis tanah harganya berfariasi sesuai dengan komposisi tanah. Untuk mendapatkan harga tahanan jenis tanah yang lebih teliti perlu diadakan pengukuran setempat dan dalam masa priode musim yang berbeda-beda untuk mendapatkan tahanan jenis tanah didaerah Teluk Lembu. Dilakukan pengukuran lokasi Gardu Induk dengan metode wenner2

. 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 :

ρ = 2. π. aR (5) Keterangan : ρ = Tahanan jenis rata-rata tanah. a = Jarak antara batang elektroda yang dekat R = Besar Tahanan yang terukur.

Pengukuran dilokasi gardu induk tersebut diperoleh besar tahanan jenis tanah rata-rata : ρ = 750 ohm

b. Arus Fibrilasi

Besarnya arus fibrilasi yang mengalir pada tubuh manusia keterangan arus listrik dapat menyebabkan jantung mulai fibrilasi dapat dihitung berdasarkan persamaan 6 :

K50 = 0,116 amper

Ik = t

116,0 (6)

Keterangan : Ik = Arus fibrilasi (Amp) 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. Bila harga-harga tersebut dimasukkan pada persamaan diatas maka :

Ik = 0,134 Amper

c. 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 = 1600 meter.

Gambar 1. Tata Letak Sistem Pentanahan

70 m

40 m10 m

5 m 2,5 m

3 m

Page 7: Analisis Sistem Pentanahan GI Teluk Lembu dengan Bentuk Konstruksi Grid.pdf

d. 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 (1200) amper maka jumlah batang pentanahan minimum dengan panjang (3,5 meter) :

186,01005,31200

xx = 19 Batang

e. Menentukan Panjang Penghantar Pentanahan.

Dari data-data diatas yang telah didapatkan maka panjang konduktor pentanahan perluasan switchyard Gardu Induk Teluk Lembu dapat ditentukan. Data-data yang telah didapat untuk perencanaan ini adalah sebagai berikut : 1. Luas daerah pentanahan = 40 x 70 m 2. Tahanan jenis tanah pada permukaan = 39.55 Ohm-meter 3. Tahanan rata-rata = 39.55 Ohm-meter 4. Arus kesalahan maksimum = 8280 Amp 5. Waktu Pembukaan sistem proteksi = 0,4 detik 6. Ukuran penampang konduktor = 70 mm2 dan 95 mm2

Berdasarkan luas daerah pentanahan dan situasi letak peralatan yang kira-kira perlu ditanahkan, maka kita dapat tentukan ukuran dan bentuk sistem pentanahan grid yang akan kita pasangkan. Untuk mendapatkan perhitungan yang sederhana dan sesuai dengan situasi letak peralatan pada Gardu Induk tersebut, maka dapat di asumsikan dengan

jumlah n = 9 (jumlah konduktor yang sejajar dengan ukuran grid yang dapat ditentukan sesuai dengan letak peralatan Gardu Induk). Rumus yang dipakai

Em = L

IKK im ρ.. (7)

Keterangan : Em = Tegangan Mesh. KI = Faktor koreksi untuk ketidak

merataan kerapatan arus yang didapat dari hasil percobaan adalah sebagai berikut :

Ki = 0.65 + 0.172 n N = Jumlah konduktor paralel dalam kisi-

kisi utama L = Adalah total panjang konduktor yang

ditanam, meter I = Besar arus gangguan ketanah.

Untuk menghitung tegangan langkah :

E Langkah = t

sρ969.0116 +

Tabel - 4

Perhitungan Panjang Total Konduktor Minimum

Kedalaman

(m) A = 70 mm2.L

(m) A = 95 mm2.L

(m) 0.1 1636.5 1581 0.2 1390.0 1335

0.3 1226.0 1191

0.4 1144.0 1088

0.5 1064.0 1009

0.6 1000.0 944

0.7 945.0 890

0.8 897.0 842.5

0.9 867.0 800.5

1.0 818.0 763.5

Page 8: Analisis Sistem Pentanahan GI Teluk Lembu dengan Bentuk Konstruksi Grid.pdf

f. Menghitung Besar Tahanan Sistem pentanahan.

Untuk sistem pentanahan Grid dengan memakai rumus pendekatan dari rumus Leurent

LrR ρρ

+= (8)

Keterangan : ρ = 39.55 Ohm-meter r = 30 Meter L = 930 Meter

93055,39

3055,39

+=R

R = 0.198 Ohm

g. Perhitungan Tegangan Sentuh yang diizinkan

Tegangan sentuh yang mungkin terjadi akibat arus hubungan singkat ketanah dapat dihitung untuk sistem pentanahan. Keterangan :

Km = 0.454 KI = 2.198 I = 8280 A ρ = 21.04

Maka didapat tegangan sentuh maksimum Em = 187 Volt keterangan tegangan sentuh yang diizinkan dapat dihitung menurut rumus. Keterangan :

Ik = 0.183 A Rk = Tahanan Badan Manusia = 1000

Ohm/meter. ρs = Tahanan jenis permukaan tanah yang

dilapisi batu kerikil keterangan orang berdiri = 3000 Ohm-meter.

Maka didapat tegangan sentuh yang diizinkan = 1006,45 Volt. h. Perhitungan Tegangan Langkah Maksimum

Tegangan langkah adalah perbedaan tagangan yang terjadi diantara kedua kaki manusia berjalan diatas sistem dihitung dengan rumus :

Ei = L

IKK is ... ρ (9)

Keterangan : Ki = 2.198 I = Arus hubungan singkat ketanah = 8280 A L = Panjang total konduktor = 930 m ρ = Tahanan jenis rata-rata = 39.55 Ohm-meter Ks= 0.432

Maka didapat tegangan langkah maksimum E1 =334 Volt, keterangan tegangan langkah yang diizinkan adalah :

Ik = 0.183 A Rk = Tahanan badan manusia = 1000 Ohm ρ = Tahanan jenis Permukaan tanah

yang dilapisi batu kerikil keterangan orang berdiri = 3000 Ohm/meter.

Maka didapat tegangan langkah yang diizinkan = 3477 Volt. 6. Kesimpulan 1. Diameter hantaran pengaman yang

disyaratkan tidak dilihat dari sifat listriknya saja tetapi lebih dititik beratkan pada kekuatan mekanisnya demi keamanan.

2. Faktor jarak konduktor yang membentuk grid sangat berpengaruh terhadap besarnya perbedaan tegangan yang terjadi pada permukaan tanah, maka untuk meratakan tegangan tersebut jarak-jarak konduktor ini dapat diatur. Pada tempat-tempat yang mempunyai perbedaan tegangan yang lebih besar jarak konduktor dapat diperkecil tanpa menambah jumlah panjang total konduktor yang dipergunakan untuk membentuk tahanan grid tersebut.

3. Faktor keamanan lebih terjamin lagi jika permukaan tanah didaerah gardu induk tersebut ditimbuni dengan batu kerikil. Timbunan ini dimaksudkan untuk memperbesar tahanan Rf dan memperkecil tahanan sentuh yang terjadi.

4. Dari hasil perhitungan tahanan pentanahan untuk perencanaan pentanahan grid perluasan switchyard 150 kV gardu induk Teluk Lembu adalah = 0.198 ohm. Harga pentanahan lebih kecil dari persyaratan

Page 9: Analisis Sistem Pentanahan GI Teluk Lembu dengan Bentuk Konstruksi Grid.pdf

yang diinginkan yaitu : 0.5 ohm, tetapi dalam perencanaan yang dijadikan persyaratan adalah batas tegangan sentuh yang terjadi akibat arus hubung singkat. Jadi lebih terlihat bahwa dengan tahanan yang kecil belum tentu keamanan terjamin untuk arus hubung singkat yang besar, sebaiknya untuk arus hubung singkat yang kecil dapat terjamin walaupun tahanan pentahanan cukup besar.

5. Untuk kondisi tanah didaerah tropis tahanan jenis tanahnya uniform dan cukup kecil. Sistem pentanahan batang vertikal masih dapat dipergunakan, tetapi sistem pentanahan grid tetap lebih baik.

7. Daftar Pustaka [1]. Artono Arismunandar, DR.M.A.Sc, 1997,

Teknik Tenaga Listrik, Pradnya Paramita, Jakarta

[2]. IEEE, 1980, Transactions on Power Apparatur And System, Vol – 99

[3]. PT. PLN (Persero) Sektor Pekanbaru, Gardu Induk Teluk Lembu.

[4]. Suryatmo.F, 1990, Teknik Listrik Instalasi Gaya , Tarsito, Bandung,

[5]. TS. Hutauruk.Ir.MSc, 1999, Pengetanahan Netral Sistem Tenaga, Erlangga, Jakarta

Biodata : Abrar Tanjung, lahir di Pekanbaru 20 Nopember 1970. Lulus Sarjana Teknik Elektro pada Jurusan Teknik Elektro Universitas Lancang Kuning Pekanbaru tahun 1998 dan Program Magister Pascasarjana pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Program Studi Sistem Tenaga Listrik Institut Teknologi Surabaya (ITS) Surabaya tahun 2008. Dosen Tetap pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lancang Kuning Pekanbaru.