Materi diklat skp listrik 3

1,354 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
1,354
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
32
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Materi diklat skp listrik 3

  1. 1. 3. TRANSMISI DAN DISTRIBUSISistem tenaga listrik adalah sekumpulan pusat tenaga dan gardu induk yangsatu sama lainnya dihubungkan oleh jaringan transmisi sehingga membentuksatu kesatuan interkoneksi.Dintinjau dari fungsi, sistem tenaga listrik secara garis besar dapat dibagi dalam3 katagori yaitu ; sistem pembangkitan, sistem transmisi dan sistem distribusi.Sistem pembangkitan adalah sistem yang memproduksi tenaga listrik atausumber catu daya listrik.Sistem transmisi adalah sistem yang memindahkan/menyalurkan tenaga listrikdalam jumlah besar dari pusat pembangkit ke pusat beban/gardu induk ataudari pusat beban ke pusat beban yang jauh lebih besar.sistem distribusi adalah sistem yang memindahkan/menyalurkan tenaga listrikdari 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 standardi bidang kelistrikan dibagi menjadi 2 bagian yaitu : tegangan 70 kV sampaidengan 150 kV di katagorikan sebagai saluran transmisi tegangan tinggi (SUTT :saluran udara tegangan tinggi) dan tegangan 500 kV di katagorikan sebagaisaluran transmisi tegangan ekstra tinggi (SUTET : saluran udara tegangan ekstratinggi).Dan dalam pelaksanaannya sistem transmisi secara umum lebih seringmenggunakan media penghantar kawat telanjang.Pada bandar udara umumnya tegangan saluran yang paling tinggi dipergunakanadalah 20 kV, tegangan operasi tersebut sesuai SPLN masuk dalam katagorisaluran distribusi. Sebelum pembahasan lebih lanjut perlu diketahui pulabeberapa kriteria sumber catu daya pada bandar udara, yaitu :Catu daya primer/main supply adalah catu daya listrik yang disupply daripublic main supply (PLN) dan pada keadaan tertentu untuk menjagakontinuitas operasi adakalanya didukung dengan lokal generating set (catudaya yang diusahakan sendiri) dimana keduanya independen.Secondary power supply adalah catu daya listrik yang didapat darisumber daya cadangan atau dapat disebut juga sebagai stand by power unit.Sebagai secondary power supply yang lazim dipakai adalah PLTD (pusatlistrik tenaga diesel) hal ini karena ditinjau dari nilai ekonomis ; investasiawal dan biaya operasi unit PLTD jauh lebih murah dibandingkan denganunit lain, tidak mempunyai kendala operasi dan dapat distart stop dengancepat tanpa banyak menambah keausan serta yang paling pokok kecepatanperubahan beban dari 0 % menjadi 100 % dapat ditempuh dalam waktukurang dari 10 menit.SKP/Fellyus/MEI-063/1
  2. 2. PLTA PLTUPusat pembangkit tenaga listrikGI dan jaringan transmisiJaringan distribusi - TMJaringan distribusi - TRGambar Jaringan Sistem Tenaga Listrik Sederhana, dari Pembangkit sampai Pelanggan3.1 Sistem DistribusiSistem distribusi merupakan bagian dari sistem pelayanan listrikyang 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 denganmempergunakan jaringan konstruksi saluran udara atau kabel bawahtanah, dimana pemilihan jaringan lebih berdasarkan kepada kemudahankondisi pelaksanaan dan biaya.Desain suatu sistem distribusi dapat dilaksanakan dari yang palingsederhana sistem radial sampai dengan sistem network/grid. Dasarpemilihan sistem diputuskan dengan pertimbangan biaya dankehandalan.SKP/Fellyus/MEI-063/2
  3. 3. Sistem radial, bentuk lebih sederhana, investasi awal yang rendah,tetapi rendah dalam kontinuitas pelayanan sehingga bila terjadikegagalan pada salah satu saluran akan menyebabkan keluarnyasistem supply pada beberapa substation.Distribusi tipe loop/ring, merupakan perbaikan dari pada sistem radial,lebih handal dalam kontinuitas pelayanan, tetapi dari segi investasi awallebih besar.Distribusi tipe network/grid, mempunyai banyak rangkaian supply daya,kehandalan pelayanan yang tinggi serta membutuhkan biaya tinggi padacontrol aliran daya dan relaying.3.2 TransformatorTransformator adalah peralatan listrik yang dapat memindahkan danmengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik kerangkaianlistrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkanprinsip induksi elektromagnetik.Gandengan magnetic antara lilitan primer dan sekunder pada media intibesi akan membangkitkan induksi elektromagnetik yang besarnyaberdasarkan perbandingan nilai lilitan masing masing.Dari segi konstruksi, suatu transformator dibedakan menjadi dua typeyaitu core type (tipe inti) dan shell type (tipe cangkang). Pada core typeinti besi sebagai media rangkaian magnetik dikelilingi oleh lilitan dan padashell type lilitan dikelilingi oleh inti besi.Beberapa jenis transformator ditinjau berdasarkan pemakaian dalambidang tenaga listrik dapat dikelompokan menjadi :Tranformator daya/transformator tenagaTransformator distribusiTransformator pengukuran yaitu trafo arus dan trafo teganganHubungan lilitan transformatorHubungan lilitan suatu transformator menjelaskan bagaimana cara lilitan(kumparan) saling dihubungkan satu dengan lainnya. Penetapanhubungan ini ditandai dengan 3 macam tanda yaitu ; urutan phase,bilangan jam dan notasi hubungan.Untuk urutan phase dipakai notasi sebagai berikut dimana lilitantegangan tinggi ditulis dengan huruf besar dan lilitan teganganrendah ditulis dengan huruf kecil, serta lilitan ketiga jika ada ditulisdengan huruf besar. Selanjutnya awal dan akhir lilitan ditandai denganangka 1 dan 2, penulisan diatas umum dipakai sebagai penandaan/penulisan pada terminal suatu transformator dan bentuk penulisantersebut seperti terlihat pada gambar dibawah.Yn/Zn U V WwvuYn/ZnU1 U2 Lilitan tegangan tinggiu1 u2 Lilitan tegangan rendahSKP/Fellyus/MEI-063/3
  4. 4. Phasor diagram dari transformer menggambarkan induksi emf danbilangan jam menggambarkan tentang arah putaran phasor yangdipergunakan atau menyatakan bagaimana letak sisi kumparan tegangantinggi terhadap sisi tegangan rendah. Bilangan jam mengindikasikankelipatan dari 30° dengan vektor sisi tegangan rendah terbelakangterhadap sisi tegangan tinggi dengan arah putaran berlawanan arahjarum jam.Gambaran dari bilangan jam suatu transformator adalah sebagai berikut,pertama buat lingkaran bilangan jam, selanjutnya gambar bentuk notasiyang akan dibuat pada lingkaran bilangan jam, contoh Dy11.Notasi urutan phase yang merupakan sisi primer (vektor phase U) harusmenunjukan angka 12 (jarum panjang) pada lingkaran bilangan jam dansisi sekunder (vektor phase u) digambarkan sesuai dengan bilangan jamyang telah ditentukan dalam hal ini adalah angka 11 (jarum pendek).Sudut antara jarum jam panjang dan pendek adalah merupakanpergeseran antara vektor phase U dan u.Dari penjelasan diatas maka beberapa kelompok hubungan transformatordapat dibuat, tetapi yang lazim dipergunakan sesuai dengan normalisasipabrik atau VDE 0532 adalah seperti yang tertera pada tabel dibawah ini.Golongan hubungan yang diberi garis berpinggir tebal adalah golonganhubungan dari suatu transformator yang dianjurkan.129 361211104587UW VvwuOperasi paralelAdanya suatu pertambahan beban memungkinkan untuk dilaksanakanoperasi kerja paralel dari transformator, dimana tujuan utama darioperasi paralel trafo adalah agar beban yang dipikul dari beberapatransformator sebanding dengan kemampuan kVA dari masing masingunit, hal ini dimaksudkan agar tidak terjadi pembebanan danpemanasan lebih pada salah satu atau beberapa transformator yang akandi operasikan paralel. Beberapa persyaratan yang perlu diperhatikandari operasi paralel suatu transformator adalah :SKP/Fellyus/MEI-063/4
  5. 5. a. Perbandingan tegangan primer dan sekunder harus sama.Jika perbandingan tegangan primer dan sekunder tak sama, makategangan induksi pada kumparan sekunder dari masing masingtransformator akan tidak sama. Perbedaan ini akan menyebabkanterjadinya arus pusar pada kumparan sekunder ketika transformatordibebani, selanjutnya arus ini akan menimbulkan panas padakumparan sekunder tersebut.b. Phase displacement / hubungan bilangan jam harus sama.Hubungan bilangan jam merupakan petunjuk arah/hubungan darililitan suatu transformator yang menggambarkan arah aliranarus/emf, karenanya dianjurkan untuk memilih transformatordengan bilangan jam yang sama pada operasi paralel.Ada bebarapa transformer dengan perbedaan phase displacementdapat juga dihubungan paralel, caranya yaitu dengan melakukantransposisi hubungan seperti Dyn5 dan Dyn11.Sisi High Voltage Sisi Low VoltageDyn5 U V W u v wDyn11W V UU W VV U Wv u ww v uu w vc. Mempunyai impedansi perunit yang sama.Hal ini dimaksudkan agar pembagian beban transformatortersebut sama. Hubungan impedansi perunit transformator denganpembagian beban dari masing masing trafo dapat ditentukan dari :PN1 UkdPN1 + PN2 + PN3 + …. UkN1Pbeban xP1 = xPN2 UkdPN1 + PN2 + PN3 + …. UkN2Pbeban xP2 = xPN3 UkdPN1 + PN2 + PN3 + …. UkN3Pbeban xP3 = xP1, 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 + PN3PN1UkN1+PN3UkN3PN2UkN2+SKP/Fellyus/MEI-063/5
  6. 6. UkN1, UkN2, UkN3 : impedansi dari setiap transformator.Contoh :3 unit transformator akan dioperasikan paralel dengankapasitas 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) adalah1250 kVA.Jawab : Dari ketentuan diatas diperoleh impedansi rata ratatransformator adalah Ukd = 4,1 %, dan besar kapasitas beban yangdipikul 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 besardari kapasitasnya, sementara trafo lainnya masih dibawah kapasitaskemampuan.Selanjutnya untuk menjaga agar trafo 1 tidak over load, makabeban harus direduksi lagi misalnya menjadi 1100 kVA, dan bilamereduksi beban tak dapat dilakukan, maka untuk menaikanimpedansi trafo 1 dapat dilakukan dengan cara memasang secaraseries sebuah lilitan reaktansi pada sisi tegangan rendahtransformator tersebut. Dari hasil reduksi beban diperoleh :P1 = 278 x (1100/1250) = 244,64 kVAP2 = 400 x (1100/1250) = 352 kVAP3 = 572 x (1100/1250) = 503,36 kVA3.3 Media Penghantar / Power cableMedia penghantar adalah media yang berfungsi sebagai penghantartenaga listrik. Media penghantar dapat dilaksanakan denganmempergunakan kabel telanjang (lazim dipergunakan pada saluranudara) atau mempergunakan kabel berisolasi (lazim dipergunakan padasaluran bawah tanah serta dapat pula dipergunakan pada saluran udara).Pemilihan antara saluran udara dan bawah tanah tergantung padasejumlah faktor yang sangat berlainan antara lain, pentingnya kontinuitaspelayanan, arah perkembangan daerah beban, biaya pemeliharaan,investasi dan manfaat sistem tersebut.Ditinjau dari pertimbangan penerapan, saluran bawah tanah sangat baikdipergunakan terutama pada areal bandar udara. Pertimbangannyaberdasarkan ; biaya pemeliharaan saluran bawah tanah lebih rendah daripada saluran udara, saluran bawah tanah tidak begitu mudah tergangguoleh pengaruh cuaca dan manusia, saluran bawah tanah lebih estetika,mudah melakukan penyilangan dan yang lebih utama tidak mengganggufaktor keselamatan penerbangan.SKP/Fellyus/MEI-063/6
  7. 7. Pemilihan kabelDalam pemilihan kabel yang patut menjadi perhatian pertama adalahtegangan kerja kabel dan fungsi atau dimana kabel tersebut akandipergunakan. Hal ini penting karena kesalahan dalam memilih tegangankerja serta fungsi dari kabel akan mempercepat kerusakan kabel.Pemilihan kabel ditinjau dari fungsi dapat dilihat dari kode pengenal danspesifikasi bahan isolasi kabel yang akan dipergunakan, untukmelaksanakan hal ini dapat dilihat pada tabel dibawah.Selanjutnya penentuan tegangan kerja kabel ditentukan berdasarkankarakteristik tegangan operasional sistem, gambaran tentang teganganoperasi kabel dijelaskan sebagai berikut :Tegangan nominal UO ialah tegangan frekwensi jaringan tenaga listrikterhadap tanah yang direncanakan untuk kabel tersebut.Tegangan nominal U ialah tegangan frekwensi jaringan tenaga listrikantara penghantar penghantar yang direncanakan untuk kabeltersebut.Tegangan yang direncanakan untuk kabel dinyatakan denganperbandingan UO/U, contoh 3,6/6 kV.Pada keadaan kerja terus menerus yang tidak terganggu (understeady state), kabel dapat dibebani dengan tegangan kerja setinggitingginya 15 % diatas tegangan pengenal kabel tersebut.Tabel kode pengenal kabelKode K O M P O N E NN Kabel jenis standar, tembaga sebagai hantaranNA Kabel jenis standar, aluminium sebagai hantaran2X Isolasi XLPES Lapisan tembagaSE Lapisan tembaga pada masing masing intiF Perisai kawat baja pipihR Perisai kawat baja bulatB Double tape steel armourGb Spiral pita bajaY Selubung luar/dalam PVC (polyvinyl chloride)KL Aluminium sheath (selubung aluminium)K Lead sheath (selubung timah)M Selubung luar PVC untuk penggunaan indoorrm/sm Penghantar bulat berkawat banyakre/se Penghantar bulat satu kawat (solid)UUOSingle core cableContoh : 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 tembagadipilin bulat berkawat banyak dengan luas penampangnominal 25 mm2, berisolasi XLPE, berlapiskan tembaga danberselubung luar PVC.SKP/Fellyus/MEI-063/7
  8. 8. Dengan memperhatikan dan mengetahui kode pengenal kabel kita dapatmemilih/menentukan kebutuhan kabel yang diinginkan, seperti biladiinginkan kabel dimana pada daerah jalur kabel terdapat mechanicalstrength yang besar/berat, untuk hal ini kabel yang dilapisi perisai kawatbaja pipih ( F ) dengan selubung spiral pita baja ( Gb ) merupakan pilihanyang tepat seperti pada kabel jenis NYFGbY atau NAYFGbY. Atau biladiinginkan kabel dengan mechanical strength kecil dan lentur dapat dipilihkabel NYFBY.Spesifikasi bahan isolasi kabel dapat juga dijadikan pertimbangan dalammenentukan tipe kabel yang akan dipergunakan, berikut disampaikanperbandingan dari spesifikasi bahan isolasi kabel.No URAIAN PVC PE XLPE1 Tahanan jenis ( Ω cm ) 1014101710172 Tegangan tarik ( kg/mm2) 1,3 ÷ 2 1,2 ÷ 1,5 1,8 ÷ 23 Muai panjang ( % ) 200 ÷ 350 400 ÷ 600 350 ÷ 6004 Suhu kontinu yang diizinkan ( OC ) 60 75 905 Tegangan pada suhu kerja max. ( % ) 15 0,05 0,056 Tegangan tembus ( kV/mm2) 20 ÷ 30 40 ÷ 50 40 ÷ 507 Sifat pada kelembaban baik baik baik sekali8 Hambatan nyala padam sendiri terbakar terbakarPenentuan penampang kabelDalam memilih kabel faktor faktor yang harus menjadi perhatian adalah ;beban, tegangan sistem, isolasi kabel, beban hubung singkat, keadaanlingkungan, selubung kabel, rugi rugi karena pancaran panas, nilaiekonomis dan keamanan.Penentuan penampang kabel secara sederhana dapat ditentukan daribesarnya arus beban yang akan dialirkan terhadap besarnya currentcarrying capaciy conductor dengan memperhitungan maksimum suhupenghantar yang diizinkan serta bentuk perlindungan kabel yangdiberikan pada waktu penggelaran. Selanjutnya pengoperasian kabelsecara terus menerus pada suhu maksimum kabel tidak dianjurkan,beberapa faktor yang mempengaruhi kenaikan suhu kabel pada kondisikerja sangat tergantung dengan faktor berikut ini.Panas yang diterima pada permukaan luar kabel, seperti pengaruhnaiknya suhu lingkungan.Besarnya arus yang melalui kabel.Sifat beban, kontinu atau terputus, pemakaian pada kondisi hubungsingkat harus diperhitungkan pula.Ada banyak cara menentukan penampang kabel secara matematis, salahsatunya yang dapat dipergunakan adalah menentukan penampang kabelSKP/Fellyus/MEI-063/8
  9. 9. dengan memperhatikan voltage drop/jatuh tegangan yang mungkinterjadi, yaitu dengan memperhatikan formula berikut ini.Alternating current 1 phase ….. A =2 L IThree phase alternating current ….. A = ataudimana : A = penampang kabel, mm2L = panjang kabel, meterI = besar arus beban, ampereU = tegangan kerja, voltu = jatuh tegangan, voltx = conductivity ( 1/ρ ), m/ Ω mm2ρ CU = 0,0178 dan ρ AL = 0,02778Penggelaran kabelAda beberapa cara sistem peletakan kabel seperti gambar pada tabeldiatas ;Menaruh langsung (direct laying) yaitu kabel ditanam langsung dalamtanah.Kelebihan kekurangannya adalah biaya pembangunan dan waktupengerjaan rendah, penggantian dan perluasan serta perbaikangangguan pelayanan sukar dan elastisitas rendah.Sistem pipa (duct line) yaitu penanaman kabel menggunakan pipabeton bertulang atau pipa baja/PVC yang ditanam dan dihubungkandengan lubang kerja (manholes), kabel ditarik dalam pipa tersebutdan dihubungkan melalui lubang kerja tadi.Sistem terusan tertutup yaitu peletakan kabel dalam terowonganyang melalui lubang kerja seperti pada sistem pipa, cara ini dipakaibila jumlah kabel melebihi 20 saluran. Kelebihan kekurangan sistemini adalah biaya pembangunan dan waktu pengerjaan besar,penggantian dan perluasan serta perbaikan gangguan pelayananmudah dan elastisitas kabel besar.Penarikan dan penyambungan ground cable :Kabel sebelum ditarik dan setelah selesai penggelaran harus ditestdahulu tahanan isolasinya, hal ini biasa dilakukan pada kabel denganisolasi padat karena sifatnya yang menyerap uap air sehinggakekuatan isolasi menurun, pelaksanaan dengan mengunakan megger1000 V untuk kabel bertegangan 0.6/1 kV dan besarnya tahananisolasi minimum yang diperkenankan adalah 50 MΩ. Besar dan carapenentuan tahanan isolasi adalah sebagai berikut.R20 = RT x KT x LL Px u Ux uCos φ√3 L Ix uCos φSKP/Fellyus/MEI-063/9
  10. 10. 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, penarikandilakukan sewajar mungkin usahakan agar tidak terjadi knik atauterpuntir dan tak diperkenankan tegelar dengan keadaan menegangatau digelar dalam keadaan menumpuk/saling tindih menindih.Pada tempat terdapat sambungan yaitu sambungan kabel dengankabel atau kabel dengan panel, maka harus dibuat sling kabelsebanyak 2 putaran dengan radius minimum 20 kali diameter kabel.Tabel faktor koreksi pada temperatur 20 OCTemp(t) OCNaturalRubber( KT )SiliconRubber( KT )ChloropreneRubber( KT )Vinyl(PVC)( KT )Temp(t) OCNaturalRubber( KT )Siliconrubber( KT )Chloroprenerubber( KT )Vinyl(PVC)( KT )0 0,37 0,26 0,14 0,42 18 0,91 0,87 0,81 0,851 0,39 0,28 0,15 0,43 19 0,95 0,93 0,90 0,922 0,41 0,30 0,17 0,44 20 1,00 1,00 1,00 1,003 0,43 0,32 0,19 0,45 21 1,05 1,07 1,10 1,114 0,45 0,34 0,21 0,46 22 1,10 1,14 1,20 1,245 0,48 0,37 0,23 0,48 23 1,16 1,23 1,30 1,396 0,50 0,40 0,25 0,49 24 1,22 1,31 1,45 1,557 0,53 0,43 0,28 0,50 25 1,28 1,40 1,60 1,748 0,55 0,46 0,31 0,52 26 1,35 1,50 1,75 1,969 0,58 0,49 0,34 0,53 27 1,42 1,61 1,95 2,2210 0,61 0,52 0,37 0,55 28 1,49 1,73 2,15 2,5211 0,64 0,56 0,41 0,57 29 1,56 1,87 2,35 2,8712 0,67 0,60 0,45 0,60 30 1,64 2,01 2,60 3,2513 0,71 0,64 0,49 0,63 31 1,72 2,16 2,90 3,7514 0,74 0,69 0,54 0,66 32 1,81 2,32 3,20 4,2515 0,78 0,72 0,60 0,70 33 1,90 2,49 3,50 4,9016 0,82 0,78 0,66 0,74 34 2,00 2,68 3,80 5,6017 0,86 0,83 0,73 0,79 35 2,10 2,88 4,20 6,45Catatan faktor koreksi PE dan XLPE adalah 1 (satu)3.4 Sistem PentanahanSistem pentanahan pada saluran distribusi terbagi dalam 2 katagori yaitusistem pentanahan sistem dan sistem pentanahan peralatan (arde).SKP/Fellyus/MEI-063/10
  11. 11. Sistem pentanahan sistem adalah pentanahan yang dilaksanakan padabagian titik netral dari sistem tenaga yang pada keadaan kerja normaldapat dialiri arus listrik.Sedangkan sistem pentanahan peralatan adalah pentanahan yangdilaksanakan pada bagian body peralatan yang pada keadaan kerjanormal tidak dialiri arus listrik.Pentanahan sistemPemilihan metoda pentanahan sebagian besar bergantung kepada ; segipraktis/keekonomisan sistem, keinginan untuk menjaga kontinuitaspelayanan, dan memperkecil gangguan yang lebih berpengaruh.Ketiganya mempunyai pengaruh terhadap pemilihan faktor faktor sepertiselektifitas dan sensitivitas dari rele (khususnya rele gangguan tanah),membatasi besar arus gangguan tanah, membatasi tegangan lebihtransien dan penentuan tingkat pengaman terhadap tegangan surjadengan 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 efektife. Pentanahan kumparan PetersenPentanahan peralatanPentanahan peralatan bertujuan untuk :- Membatasi tegangan antara bagian bagian peralatan yang tidak dilaluiarus agar tidak membahayakan untuk semua kondisi normal atau taknormal. Atau untuk memperoleh potensial yang merata dalam semuabagian struktur dan peralatan dan juga untuk menjaga agar operatoratau orang yang berada didaerah instalasi itu berada pada potensialyang sama dan tidak berbahaya pada setiap waktu.- Memperbaiki penampilan (performance) dari sistem.- Untuk memperoleh impedansi yang rendah dari jalan balik arushubung singkat ketanah.a. Pemilihan elektroda tanahSeperti yang telah dijelaskan fungsi pentanahan peralatan ialah untukmembatasi tegangan yang timbul diantara peralatan denganperalatan, peralatan dengan tanah serta meratakan gradien teganganyang timbul pada permukaan tanah akibat arus kesalahan yangmengalir dalam tanah.Batas tegangan yang diinginkan ialah tegangan yang cukup amanbagi orang yang menyentuh peralatan tersebut atau yang beradapada area gangguan.SKP/Fellyus/MEI-063/11
  12. 12. Sehingga untuk merencanakan sistem pentanahan beberapa faktordibawah harus menjadi perhatian dengan tujuan untuk mendapatkantahanan 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” dengankawat BC Ø 50 mm2didalamnya. Panjang penanaman elektrodatanah adalah sedemikian rupa sehingga didapat tahanan tanahsekecil mungkin, dipergunakan untuk tanah biasa/pertanian.- Elektroda tanah terbuat dari tembaga berlapis timah ataugalvanized steel rod dengan φ 5/8”, dipergunakan pada tanahbiasa atau tanah bercampur batu kecil. Besar tahanan tanah yangdihasilkan adalah.= Ωρ2πLln ( 4L/d –1 )RbatangL : panjang batang pentanahan, cmd : diameter elektroda pentanahan, cmρ : tahanan jenis tanah, Ω-cm- Elektroda tanah terbuat dari plat tembaga/kuningan denganukuran misalnya 100 x 50 x 0,3 cm diperlengkapi dengan bahanpengisi disekitar plat yang berupa arang atau bahan kimia yangsesuai sehingga diperoleh tahanan pentanahan sekecil mungkin,dipergunakan pada tanah biasa atau tanah bercampur batu kecildan tanah berkapur. Besar tahanan tanah yang dihasilkan adalah.= ln ( + ) Ω4πLρa4L2 ( a + b ) 22a - abRhorizontala : lebar plat, cmb : tebal plat, cm- Pentanahan counter poise mempergunakan 4 jalur kawattembaga/tembaga berlapis timah BC 50 mm2, yang satu samalainnya bersudut 90Odengan panjang tiap jalur 10 m ditanamsedalam 25 – 80 cm dari permukaan tanah, sangat efektifdigunakan pada tanah berbatuan/tanah kering berpasir.Besar tahanan tanah yang dihasilkan adalah.= coth ( L √ r/p ) Ωr : tahanan kawat, Ω /mR4πLρc. poiseSKP/Fellyus/MEI-063/12
  13. 13. Pemanfaatan arang atau garam atau bahan kimia untukmemperkecil hasil tahanan tanah hanya bersifat efektif sementaradan harus ditinjau kembali untuk jangka waktu 6 bulanselanjutnya untuk mendapatkan hasil yang optimal pengukuransebaiknya dilakukan pada musim kemarau.b. Efek bahaya yang ditimbulkanBagaimana bahaya yang mungkin dapat ditimbulkan olehtegangan/arus listrik terhadap manusia dan hubungan antara arusdan waktu serta akibatnya pada manusia, diatur dalam IEC 479 yangsecara singkat digambarkan seperti grafik dibawah ini.02 05 1 2 5 10 20 50 100 10.000200 500 1000 2000 5000I (mA)0110205010020050010002000500010.0001 2 3 4 5T (ms)1. Kesemutan.2. Getaran kejut.3. Gangguan pada sistempernapasan.4. Kontraksi pada jantung(dapat mematikan)5. Denyut jantung berhenti.No. Gejala yang timbulBesarnya tegangan sentuh maksimum yang diizinkan terhadapmanusia terhadap waktu sentuh adalah.Tegangan tanahVolt (rms)Maksimum waktudetik< 50 tak menentu50 575 190 0,5Ringan dan besarnya bahaya yang ditimbulkansangat bergantung pada ; kondisi orang terhadaptegangan tersebut, besar dan lamanya arus yangmelewati tubuh manusia, dan jenis arus yaituarus searah atau bolak balik.110 0,2150 0,1220 0,05280 0,03c. Pengamanan terhadap tegangan sentuhPengamanan terhadap tegangan sentuh terdiri dari tegangan sentuhlangsung dan tegangan sentuh tak langsung.Pengamanan terhadap tegangan sentuh langsung adalahpengamanan kemungkinan terjadinya sentuhan pada bagian yangaktif dimana dalam keadaan normal bertegangan. Dan Pengamananterhadap tegangan sentuh tak langsung adalah pengamanankemungkinan terjadinya sentuhan pada badan peralatan/instalasiyang menjadi bertegangan pada waktu terjadi gangguan tanah.SKP/Fellyus/MEI-06
  14. 14. Peralatan yang dipergunakan sebagai pengamanan terhadapperlindungan tegangan sentuh adalah ELCB (earth leakage circuitbreaker). Prinsip kerja alat ini adalah berdasarkan arus bocor yangterjadi pada peralatan atau yang mengalir pada tubuh manusia.Dari konstruksinya alat ini terdiri dari 2 komponen yaitu :- Trafo toroid berfungsi secara permanen mengukur arus masukdan arus keluar toroida.- Rele arus bocor berfungsi membandingkan arus bocor kebumiyang terjadi dengan nilai ambang trip (sesuai dengan sensitifitasalat) dan memerintahkan perubahan kontak seketika setelahambang arus bocor dilewati.Pemilihan sensitifitas ELCB tergantung dari penggunaannya ; untukpengamanan terhadap manusia sensitifitas ELCB yang dipergunakanadalah 10 ÷ 30 mA, pengamanan terhadap kemungkinan terjadinyakebakaran sensitifitas yang dipilih adalah 300 mA dan pengamananterhadap peralatan adalah 3 A atau lebih. Catatan untuk IT sistemsebaiknya diperlengkapi dengan pemonitor isolasi kontinu khususnyapada arus gangguan phase ke tanah.3.5 Klasifikasi sistem hubungannya distribusiDalam praktek sistem tenaga listrik hubungan dengan pentanahan danhantaran 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 titikdibumikan dengan impedansi.Huruf kedua : hubungan dengan bagian penghantar atau instalasipembumian/arde.T : hubungan langsung penghantar dengan tanahindependen terhadap pentanahan power sistem.N : hubungan langsung penghantar dengan pentanahanpower sistem.a. TT sistem atau PP sistem adalah mentanahkan titik netral dan rangkasumber pada satu titik dan mentanahkan rangka peralatan/instalasilistrik pada satu titik pentanahan yang lain.Sifat TT sistem adalah :SKP/Fellyus/MEI-063/14
  15. 15. - Arus bocor yang timbul kecil, akibatnya kecilnya arus gangguanmenyebabkan rendahnya bahaya kebakaran yang mungkinterjadi.- Desain dan instalasi mudah- Perlu pengaman arus bocor- Dianjurkan untuk instalasi yang tak disupervisi dan kemungkinansering diperluas.Persyaratan TT sistemRE ≤ =IA : arus minimum yang pasti dapat menyebabkan putusnya ataubekerjanya alat pengaman dalam waktu tertentu.In : arus nominal pengamank : bilangan yang tergantung dari karakteristik pengaman.untuk fuse cepat : 2,5 ÷ 3,5untuk MCB : 4 ÷ 5contoh kasusElektroda pentanah peralatan ditanam sedalam 2,5 meter(persyaratan PUIL) dengan tahanan tanah 10.000 Ω-cm, tahananpentanahan netral JTR (RN) adalah 5 Ω. Bila terjadi kegagalan isolasipada peralatan (arus bocor) maka tegangan sentuh yang timbuladalah :If = = = 5,4 AVS = If * RE = 194 voltBila rating fuse (In) adalah 6 ampere, jelas hal tersebut akan sangatberbahaya karena fuse tak putus dan tegangan 194 volt sangatmembahayakan. Dan bilamana dipilih MCB 2 A (karakteristik yangdipersyaratkan 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 tidakdianjurkan pada daerah yang mempunyai tahanan jenis tanah besar.50 50k * InIA220RN + RE2205 + 36SKP/Fellyus/MEI-063/15
  16. 16. RR R Rb. TN sistem atau PNP sistem adalah mentanahkan titik netral danrangka sumber pada satu titik dan mentanahkan rangkaperalatan/instalasi listrik pada titik pentanahan sistem.Sifat pentanahan TN sistem adalah :- Sistem instalasi lebih murah, tetapi pemeliharaan dan desainmenjadi rumit.- Harus benar benar memperhitungkan panjang kabel danpemilihan pengaman arus lebih, perubahan instalasi berartiperhitungan 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 antaraphasa kenetral harus cukup besar sehingga dapat menyebabkanputus atau bekerjanya alat pengaman.If ≥ IA dan If = Eph / ZloopDimana Zloop adalah impedansi total dari sumber sampai ketitikgangguan, termasuk tahanan gangguan bila ada (asumsibesarnya tahanan gangguan tidak kurang dari 17 Ω)- Persyaratan kedua, tahanan pentanahan total hantaran netral(RNE) adalah RNE ≤ 5 Ω.STNequipmentSTNequipmentTT sistemPentanahan dengan elektrodaTT sistemPentanahan dengan pipaJaringan pipaSTNSTNequipmentTT sistemPentanahan dengan mantel jaringan kabelRN RESTPENequipmentTN sistemHantaran netral sekaligus berfungsi sebagai hantaran pengamandiseluruh sistemRSistem TNC, konduktor netral danpembumian (PEN) disatukan.STPEequipmentTN sistemHantaran netral dan pengaman terpisah diseluruh sistem / sistem 5hantaranRSistem TNS, konduktor netral danpenghantar (PE) terpisah.NSKP/Fellyus/MEI-063/16
  17. 17. STPENequipmentTNC sistemBadan peralatan selain dihubungkan dengan pentanahan jugaterhubung kenetral.RSTPEequipmentTNS sistemHantaran netral yang sekaligus berfungsi sebagai hantaran diseluruhdistribusi, hantaran netral dan pengaman terpisah di instalasikonsumen.RNREREc. IT sistem atau HP sistem adalah sistem tidak ditanahkan langsung,sedangkan badan peralatan/instalasi dihubungkan satu sama lain olehhantaran 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 gangguandapat dihindari.- Kontinuitas pelayanan terbaik, sistem tidak terputus saat terjadigangguan isolasi yang pertama tetapi alarm harus bekerja padasaat adanya gangguan isolasi pertama.Menurut VDE, sistemnya memang tidak ditanahkan tetapidipasangkan spark gap antara netral dan tanah sehingga hubunganantara 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 Ifadalah 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 otomatisdari supply setelah terjadi gangguan satu phase ketanah yangpertama tidak diperlukan. Sementara itu tegangan sentuh yangtimbulpun kecil, karenanya memunngkinkan sistem bekerja terus(untuk sementara) sambil segera mencari/menghilangkan gangguantersebut.Jika setelah terjadi gangguan tanah pertama dan belum diputuskankemudian terjadi gangguan tanah kedua pada phase lain makaSKP/Fellyus/MEI-063/17
  18. 18. gangguan itu menjadi seperti gangguan hubung singkat danpengamanan arus lebih akan bekerja memutuskan bagian yangterganggu dari supply.Menurut VDE, IT sistem hanya dibolehkan untuk sistem yangterbatas/kecil dan tidak ditanahkan dengan pembangkit sendiri.STNequipmentIT sistemSistem terisolasi dan badan peralatan ditanahkanRSTequipmentIT sistemSistem ditanahkan tak langsung ( ditanahkan dengan impedansi ) danbadan peralatanRNZREREPersyaratan IT sistemRE * If ≤ UL = 25 voltDimana RE adalah tahanan pentanahan dari badan peralatan/instalasisedangkan If adalah arus gangguan tanah pertama dan UL adalahtegangan sentuh yang terjadi.Contoh kasus : bila suatu sistem terbatas yang tidak ditanahkanterdapat arus gangguan tanah 250 mA dan tahanan pentanahanperalatan (RE) 20 Ω maka tegangan sentuh adalah 20 x 0,25 = 5volt.Dari contoh diatas serta memperhatikan persyaratan yang diberikan,maka besar maksimal tahanan pentanahan (RE) yang diizinkan agaraman adalah 100 Ω atau ( 25 volt / 0,25 A = 100 Ω).3.6 SISTEM PROTEKSISistem proteksi diperlukan untuk menditeksi, membedakan danmemutuskan bagian rangkaian listrik yang mengalami gangguan ataulebih lanjut proteksi diperlukan untuk membatasi over current dan efekbunga api yang disebabkan oleh adanya gangguan.Dalam memilih proteksi beban pada instalasi listrik ada 2 hal yang harusdiketahui yaitu besarnya arus beban dan arus hubung singkat 3 phaseyang mungkin terjadi.Perbedaan selective tripping sistem proteksi merupakan keperluan dasarbila beberapa proteksi dihubungkan secara series, dimana hanya proteksiSKP/Fellyus/MEI-063/18
  19. 19. didekat gangguan saja yang trip dan jika gagal pengaman selanjutnyayang harus trip (back up protection).a. Fuse / sekeringFuse adalah peralatan overcurrent dengan rangkaianpembuka/pemutus yang akan bekerja atau melebur karena adanyaarus gangguan yang melalui fusibel elemen.Karakteristik waktu dan arus dari fuse digambarkan oleh 2 kurva yaitu- Kurva leleh minimum, penentuan/plot minimum waktu denganarus yang diperlukan untuk melebur fuse link.- Total clearing (total kurva pembukaan), penentuan/plotmaksimum waktu dengan arus yang diperlukan untuk meleburfuse link serta memadamkan busur api.Pengaman dengan fuse pada sistem distribusi dapat dibagi dalam 3tipe pemakaian yaitu :- NH fuse atau disebut juga HRC fuse (high rupturing capacity),dapat dipergunakan pada sistem tegangan rendah atau tegangantinggi.- D (diazed) dan DO (neozed) fuse, digunakan hanya padategangan rendah saja.- Fuse cutout, penggunaannya lazim pada jaring atau distributionfuse.Selektifitas penempatan/penentuan fuse pada sistem merupakan halpokok, berikut gambaran yang dapat dijadikan dasar dalampenentuan selektifitas fuse. Selektifitas fuse pada sistem radial antararangkaian yang sama atau antara rangkaian yang berlainan adalah 1 :1,6 dan pada sistem lain adalah 1 : 1,25.NH / HRC fuseNH fuse diperlukan untuk operasi class gL pada VDE 0636 dan classgI pada IEC 269, dan didesain untuk proteksi kabel terhadap overloaddan gangguan hubung singkat serta dapat pula dipergunakan sebagaiproteksi rangkaian motor.NH fuse dapat dipergunakan pada daerah tegangan AC 500 volt atau600 volt dan tegangan DC 440 volt.Ukuran bodi dan rate current range NH fuse adalah :Size 00 0 1 2 3 4500 VAC 6 ÷ 100 6 ÷ 160 80 ÷ 250 125÷400 315÷630 500÷1250660 VDC 6 ÷ 100 6 ÷ 100 80 ÷ 200 125÷315 315÷500 500 ÷ 800D dan DO fuseSama dengan NH fuse dimana arus/waktu karakteristik tetap padatemperature 5 ÷ 45 OC. D dan DO fuse mempunyai warna yangberfungsi sebagai identifikasi dari rated current, juga sebagai indikasiputusnya fuse.SKP/Fellyus/MEI-063/19
  20. 20. DIAZE fuse NEOZE fuseSize Rate currentArus Kode warnaSize Rate currentDO1Cutout fuseCutout fuse didesain untuk penggunaan diatas tegangan 600 volt dandikatagorikan sebagai distribution cutout atau power fuse. Power fusedipergunakan pada tegangan sistem 20 kV atau lebih tinggi dandindikasikan dengan huruf E.Secara umum dasar pemilihan fuse cutout berdasarkan data datasebagai berikut :- Tipe dari sistem atau saluran seperti ; over head atauunderground, 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 lelehdan didefinisikan sebagai :=Dimana 0,1 sec dan 300 sec untuk fuse link rate 6 ÷ 100 Aselanjutnya 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 padainstalasi underground dimana penempatan fusible elemennyadalam oil pada seal tank.- Expulsion tipe cutout, banyak dipergunakan pada over headprimary distribution system yang mana proses peleburan fuse linkmenyebabkan pemanasan pada fiber fuse dan selanjutnyamenghasilkan deionizing gas untuk memadamkan busur api.Expulsion tipe cutout diklasifikasikan berdasarkan bentuk ataumetoda operasi yaitu ; enclosed fuse cutout, open fuse cutooutdan open link fuse cutout.2 ÷ 16 ADII 2 ÷ 25 ADIII 35 ÷ 63 ADO2 20 ÷ 63 ADIVH 80 ÷ 100 A2461016202535506380100PinkCoklatHijauMerahAbu abuBiruKuningHitamPutihCopperPerakMerah DO3 80 ÷ 100 Amelting current at 0,1 secspeed ratiomelting current at 300 or 600 secSKP/Fellyus/MEI-063/20
  21. 21. b. Circuit breaker ( CB )Circuit breaker adalah switch automatic yang didesain untukmemutuskan dan menutup kembali rangkaian listrik dalam keadaanada gangguan atau dalam kondisi normal.Fungsi utama pemutus tenaga adalah sebagai berikut :- Isolasi, untuk memisahkan instalasi atau bagiannya dari catu dayalistrik untuk alasan keamanan.- Kontrol, untuk membuka dan menutup rangkaian instalasi selamakondisi operasi normal serta untuk saat perawatan.- Proteksi, untuk mengamankan kabel, peralatan listrik dan manusiaterhadap kondisi abnormal seperti beban lebih, hubung singkatdan gangguan tanah.Cara memilih pemutus tenagaPemutus tenaga selalu dipilih dengan membandingkan penyetelan aruspada pemutus tenaga dengan arus beban dan kapasitas pemutusan (Icudengan Isc). Karenanya karakteristik dasar pemutus daya sebagai berikutperlu menjadi perhatian.Karakteristik elektrikalTegangan operasional nominal Ue, harus sama atau lebih besar daripada tegangan phase ke phase sistem.Arus nominal In, harus lebih besar dari pada arus yang dilakukan, danlebih kecil dari pada kapasitas penyaluran arus kabelnya.Frekwensi kerja, frekwensi nominal pemutus daya harus sesuaidengan frekwensi sistemnya.Kurva arus tripping, arus thermal Irth dan magnetik Irm harus sesuaidengan karakteristik arus waktu beban pada kondisi operasionalnyasehingga beban terlindungi dengan baik dan benar saat terjadi gangguanbeban lebih atau hubung singkat.Rated short time withstand Icw, katagori A bila dikehendaki pemutusdaya tanpa tunda waktu trip hubung singkat dan katagori B untukmewujudkan diskriminasi kronometrik dengan dimungkinkannyamenunda tripping saat kondisi hubung pendek dengan harga kurang dariIcw.Kapasitas pemutus tertinggi Icu, (menyatakan arus hubung singkatmaksimum yang dapat diputuskan oleh pemutus beban) dan layanan Ics(kemampuan yang sebenarnya untuk pemutus daya memutus arushubung singkat 3 kali secara berturutan yang diverifikasikan denganbeberapa ukuran seperti kenaikan suhu, level isolasi dan operasi trip, dandimaksudkan untuk menjamin layanan normal kembali serta besarnyadinyatakan dalam persen), harus lebih besar dari pada arus hubungsingkat yang paling tinggi yang akan ditanggung bila terjadi gangguanhubung singkat.Kapasitas teruji Icm, harus lebih besar dari arus hubung singkattertingginyaSKP/Fellyus/MEI-063/21
  22. 22. Ketahanan eletrodinamik, harus mampu pada kondisi arus gangguanyang tertinggi.Karakteristik mekanikalPemutus multi kutub, apakah diperlukan secara simultan atau tidak,tergantung dari sistem pembumian (IT, TT atau TN sistem).3.7 PROTEKSI PETIRIndonesia terletak pada daerah khatulistiwa dengan jumlah sambaranpetir pertahun yang sangat tinggi yaitu 200 ÷ 300 hari guruh denganbesar arus sambaran terbesar 250 kA, atau dengan arus sambaran ratarata adalah 36 ÷ 40 kA. Badai petir yang timbul karena phenomena alammerupakan ancaman tidak saja pada manusia, tetapi juga pada instalasidan bangunan penting yang berisikan peralatan elektronika dan bahanbahaya lainnya.Besarnya ketergantungan manusia terhadap infrastruktur dapatmenyebabkan kepanikan dan bahkan bencana bilamana terjadi kegagalaninfrastruktur yang diakibatkan pengaruh sambaran petir terutama bilagangguan terjadi secara bersamaan, untuk itu perlunya perlindunganinfrastruktur terhadap pengaruh/ sambaran petir.a. Petir dan spesifikasi bentuk gelombangSambaran petir sebenarnya merupakan suatu loncatan muatanelektrostatis yang banyak terjadi pada daerah panas dan lembab(daerah yang mempunyai curah hujan besar/daerah tropis) , sebagaiakibat adanya angin keatas yang menghasilkan awan konveksi ataubiasa disebut awan cumulonimbus yang sarat dengan muatan listrik.Bilamana timbunan awan tersebut melebihi dari critical potensialnya,maka akan terbentuk suatu saluran (channel) sebagai akibat daridischarge muatan.Discharge muatan dapat terjadi dari awan ke awan atau awan ketanah, dan proses discharge tersebut biasa disebut dengan sebutan“stepped leader”.Jika leader mendekati bumi, maka kenaikan medan listrik yang cepatakan menyebabkan loncatan muatan yang lazim disebut denganupward streamer. Loncatan muatan yang terjadi menyebabkansaluran ionisasi antara awan dan bumi telah lengkap terbentuk danselanjutnya akan memudahkan terjadinya sambaran ulang dan lazindisebut sebagai return stroke. Return stroke ini yang sangatmembahayakan bagi manusia, gedung dan peralatan yang adadidalamnya.Dari proses sambaran petir yang terjadi 10 % merupakan kilat positip,dan 90 % kilat negatip. Walaupun sambaran kilat positip rendahSKP/Fellyus/MEI-063/22
  23. 23. tetapi merupakan sambaran pertama dengan durasi panjang sertamempunyai nilai probabilitas 10 % jauh lebih besar dari pada 1 %nilai probabilitas kilat negatip.Karenanya dalam menentukan proteksi petir pada tingkat proteksi Idiambil 99 % dari semua kilat yang akan dicakup, untuk tingkatproteksi ke II ditetapkan 75 % dan tingkat proteksi ke III dan IVditetapkan 50 % dari nilai tingkat proteksi I.Penulisan bentuk dan besaran suatu gelombang petir dinyatakandalam bentuk gelombang berjalan sebagai berikut ; E, t1 x t2 ,jadi suatu gelombang berjalan dengan polaritas positip denganpuncak gelombang 1000 kV dan muka gelombang 3 µdet sertapanjang gelombang 21 µdet ditulis ; + 1000, 3 x 21b. Pengamanan terhadap sambaranPengamanan terhadap sambaran petir yang baik dan efektif tidak sajadilakukan pada sisi luar (eksternal) tetapi juga dilakukan pada sisiperalatan atau internal dimana keduanya saling berintegrasi. Hal inidisebabkan semakin majunya perkembangan teknologi elektronikadimana dimensi komponen semakin kecil sehingga tidak mampuuntuk menahan terhadap pengaruh arus lebih yang ditimbulkan baikakibat rambatan gelombang elektromagnetik dari sambaran taklangsung.a w a n____+ + +++ + ++ ++ ++ ++++ + + + ++ +t a n a hReturnstrokedown wardmovingsteppedleaderupwardstreamerjaraksambarSteppedleaderProteksi eksternal adalah pengamanan instalasi dan alat diluar sebuahstruktur (bangunan), yang mana fungsinya sebagai penghantar aruspetir yang terjadi ke tanah. Komponen utama dari proteksi eksternaladalah :- Air terminal / interseptor / lightning rod, berfungsi sebagaipenangkap/penerima pelepasan muatan/sambaran.- Down conductor, berfungsi sebagai penyalur pelepasan muatandari air terminal ke bumi.- Grounding, berfungsi sebagai pembuangan/pelepasan muatan.Proteksi internal adalah pengamanan instalasi atau peralatanterhadap efek arus petir, fungsinya sebagai pemotong impuls petiryang terjadi dan menyalurkannya ke tanah. Yang termasuk proteksiinternal adalah :- Shielding / pemerisaian, berfungsi sebagai sangkar faraday.- Arrester, berfungsi sebagai pemotong impuls petir.- Grounding, berfungsi sebagai pembuangan/penyalur impuls petir .SKP/Fellyus/MEI-063/23
  24. 24. Pengamanan sambaran petir pada sisi internal dibagi dalam beberapazona pengaman petir / LPZ (lightning protection zone) yangmanatujuannya adalah untuk menentukan volume tingkat keganasan LEMP(lightning electromagnetic pulse), zona tersebut adalah :- LPZ OA : Zona yang bagian bagiannya terkena sambaran petirlangsung dan oleh karenanya harus dapatmengalirkan arus petir secara penuh. Pada zona inimedan elektromagnetik tidak teredam.- LPZ OB : Zona yang bagian bagiannya tidak terkena sambaranpetir langsung, tetapi masih terdapat medanelektromagnetik yang tidak teredam.- LPZ 1 : Zona yang bagian bagiannya tidak terkena sambaranpetir langsung dan arus pada semua bagiankonduktif dalam zona ini arusnya jauh berkurangdibandingkan dengan zona OB.LPZ OBLPZ OAEPBequipmentCABLESCREENSCREENLPZ 2LPZ 1CBDScreen 1 : buildingscreenKlasifikasi proteksi internal pada sistem dengan tegangan kerjanominal 75 ÷ 1000 volt pada frekwensi 50/60 hz, berdasarkanpenempatan, level proteksi dan kapasitas arus surja arrester dapatdibagi kedalam 4 katagori kebutuhan.a. Overvoltage arrester klas AArrester yang dipergunakan untuk proteksi pada saluran udarategangan rendah dengan kapasitas arus disharge/pelepasan (ISN= 5 kA, 8/20 µdet).b. Overvoltage arrester klas BTermasuk dalam proteksi overvoltage katagori IV, dan didesainkhusus untuk proteksi arustegangan pelepasan petir ataupelepasan sebagian dalam bentuk sambaran langsung dandipergunakan sebagai pengamanan MDP, sub station board padazona interface OB dalam LPZ 1 atau LPZ 1 dan 2.Biasa juga disebut dengan basic protection.c. Overvoltage arrester klas CTermasuk dalam proteksi overvoltage katagori III, dan didesainkhusus untuk proteksi arus/tegangan pelepasan surja petir ataupada proses switching dan dapat dipergunakan sebagaipengamanan MDP, sub station board pada zona interface OBdalam LPZ 1 atau LPZ 1 dan 2.SKP/Fellyus/MEI-063/24
  25. 25. Biasa juga disebut dengan basic protection.d. Overvoltage arrester klas DTermasuk dalam proteksi overvoltage katagori II, dan didesainkhusus untuk proteksi arus/tegangan pelepasan surja petir padabeban individual atau group dalam zona proteksi LPZ 1, LPZ 2 danLPZ 3, lazim dalam bentuk mobile protection seperti socketoutlet. Biasa juga disebut fine protection.Pemasangan proteksi dilaksanakan pada bus bar di sisi incoming danselanjutnya untuk meningkatkan sistem pengamanan setiap panelincoming power supply dengan jarak ≤ 10 meter pada satu bangunandapat dipasang overvoltage arrester klas C, overvoltage arrester klasB lazim dipasang sebagai proteksi utama dan overvoltage arresterklas C dan D dipasang sebagai proteksi lanjutan.L1 L2 L3 N PEF4F3CBKe instalasi peralatanL1 L2 L3 N PECBKe instalasi peralatanMeter3/NF2F5PENL1 L2 L3Incoming supplyF1Fuse boxEPBV1V2Keterangan :V1 : lightning current arresterV2 : overvoltage arresterGambar pemasangan arrester pada TN sistemL1 L2 L3 N PEF2CBKe instalasi peralatanV2Meter3/NF3NL1 L2 L3Incoming supplyFuse boxEPBV1Gambar pemasangan arrester pada TT or IT sistemF1V1SKP/Fellyus/MEI-063/25

×