Kamis, 21 Oktober 2010

PERENCANAAN SISTEM PENGETANAHAN GARDU INDUK


MAKALAH
SISTEM PENTANAHAN
(PERENCANAAN SISTEM PENGETANAHAN
GARDU INDUK)


Oleh:
Irwanto Sirait / 0645031033



   UNILA (1)

FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2009


PERENCANAAN SISTEM PENGETANAHAN GARDU INDUK

PENDAHULUAN

Sebuah Gardu Induk Tegangan Tinggi (GITT) harus memiliki sistem pentanahan yang handal yang memenuhi standard aman bagi manusia dan peralatan yang berada di area gardu induk. Sistem pentanahan yang digunakan harus benar-benar dapat mencegah bahaya  ketika pada saat gangguan terjadi, di mana arus gangguan yang mengalir ke bagian peralatan dan ke piranti pentanahan dapat diketanahkan sehingga gradien tegangan disekitar area pentanahan menjadi merata sehingga tidak menimbulkan beda potensial antara titik-titik disekitar terjadinya gangguan. 
Sistem pentanahan peralatan gardu induk yang umum digunakan saat ini adalah sistem pentanahan Driven Rod, Counterpoise, 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 . 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. 
Pada makalah ini akan dilakukan perhitungan untuk mendapatkan  suatu disain sistem grid-rod yang baik dan efektif serta aman dengan cara membuat suatu kombinasi antara jumlah mesh dan jumlah rod yang digunakan terhadap kedalaman penanaman konduktor serta terhadap nilai tahanan jenis tanah untuk beberapa jenis tanah yang berbeda dan juga pengaruh dari dimensi area pentanahan yang digunakan. Untuk melakukan semua perhitungan tersebut dengan cepat, maka dibangun sebuah program perhitungan melalui bantuan komputer yakni dengan menggunakan program MS Visual Basic.
l

11. UMUM
Sistem pengetanahan peralatan-peralatan pada gardu induk biasanya menggunakan konduktor yang ditanam secara horisontal, dengan bentuk kisi-kisi (grid).
Konduktor pengetanahan biasanya terbuat dari batang tembaga kertas dan memiliki konduktivitas tinggi, terbuat dari kabel tembaga yang dipilin (bare stranded copper) dengan luas penampang 150 mm2 dan mempunyai kemampuan arus hubung tanah sebesar  25 kA selama 1 detik. Konduktor ini ditanam sedalam kira-kira 30 cm-80 cm atau bila dibawah kepala pondasi sedalam kira-kira 25 cm.
Luas kisi-kisi di daerah swicthyard, sesuai peralatan-peralatan yang ada, dibatasi  maksimum 10 m × 5 cm. kisi-kisi pengetanahan  bersambungan  satu dengan lainya dan dihubungankan dengan  batang pengetanahan yang terdiri dari batang tembaga. Batang tembaga ini berdiameter 15 mm, panjang 3,5 m, ditanam dengan kedalaman  minimal sama dengan panjang batang iti sendiri. Selanjutnya batang pengetanahan ini disebut pengetanahan.
Untuk pengetanahan rangka / badan dari peralatan dan struktur digunakan luas penampang kisi-kisi pengetanahan.
Semua dasar isolator-isolator. Terminal terminal pengetanahan dan pemisah pengetanahan, netral trafo arus dan trafo tenaga, dasar penagkap petir (lighthing arrester) dan struktur dihubungkan dengan kisi-kisi pengetanahan. Pagar swithyard yang ter buat dari besi/logam dan terisolir dari tanah diketanahkan melalui batang tembaga (35 mm2) panjang 1 meter serta ditanam diluar pagar sedalam 50 cm dengan jarak lebih dari5 meter terhadap kisi-kisi pengetanahan utama.

11.2  PERENCANAAN PENGETANAHAN SWITCHYARD
11.2.1. Pendahuluan
Seperti telah dijelaskan dalam bab 9 arus gangguan tanah yang mengalir di tempat gangguan maupun di tempat pengetanahan gardu induk menimbulkan perbedaan  tegangan di permukaan tanah yang dapat mengakibatkan  terjadinya tengangan  sentuk dan tegangan langkah yang melampaui batas-batas keamanan manusia dan binatang.
Sistem pengetanahan pada gardu induk membuat permukaan tanah di lokasi gardu induk mempunyai perbedaan tegangan  yang serendah-rendahnya  pada waktu terjadi gangguan hubung tanah atau membuat tanah serendah-rendahnya.
Pengetanahan peralatan pada gardu induk biasanya menggunakan sistem pengetanahan kis-kisi (grid) dan di lokasi switchyard di beri lapisan koral untuk mengurangi besar perbedaan tengangan pada permukaan tanah.
11.2.2. Langkah-langkah Perhitungan
Perencanaan sistem pengetanahan pada gardu induk didasarkan pada Standard IEEE 80, “ IEEE Guide for Safety in Substation Grounding”, dengan urutan / langkah- langkah perhitungan sebagai berikut:26
1.      Pemeriksaan tahanan jenis tanah.
2.      Perencanaan pendahuluan tata letak (layout) dan data-data
3.      Menghitung arus fibrilasi
4.       Menghitung jumlah batang pengetanahan yang diperlukan
5.      Menghitung arus gangguan hubung tanah
6.      Menghitung tahanan batang
7.      Menghitung ukuran konduktor kisi-kisi
8.      Menghitung tegangan sentuh
9.      Menghitung tegangan kisi-kisi (grid)
10.  Menghitung tegangan mesh
11.  Menghitung tegangan langkah yang diizinkan
12.  Menghitung  tegangan langkah yang sebenarnya.
13.  Pemeriksaan tegangan transfer (trasferred potensial).


11.2.3.  Tata Letak (Layout) 
kisi-kisi (grid) pengetanahan mengunakan konduktor tembaga bulat yang ditanam pada seluruh batas gardu induk. Pengetanahan tata letak sistem pengetanahan pada gardu induk dapat dilihat pada gambar 11.1. pada gambar tersebut diberikan panjang konduktor termasuk batang pengetanahan = 1.600.
11.2.4. Tahanan Jenis Tanah
Pengukuran tahanan jenis tanah pada lokasi gardu induk diambil pada beberapa titik lokasi. Tahanan jenis dapat di hitung dengan menggunakan persamaan (10.4) dan dapat ditulis sebagai:
                                       ρ = 2 π a R
Di mana :
ρ           =  tahanan jenis rata-rata tanah (ohm-meter)
a           =  jarak antara batang elektroda yang terdekat (meter)
R          =  besar tahanan yang terukur (Ohm)
Misalkan hasil pengukuran di lokasi gardu induk tersebut diperoleh besar tahanan jenis tanah rata-rata ρ : 750 Ohm-meter.

11.2.5 Arus Fibrasi
Menyebabkan jantung mulai fibrilasi, dapat dihitung berdasarkan persamaan (9.5) atau (11.2),
                                   
Di mana:
Ik   = arus fibrilasi (amp)
t  = lama waktu gangguan (detik) = 0,75 detik. (*)
Lama waktu gangguan t  terganggu dari beberapa faktor, antara lain stabilitas sistem tipe switchgear dan tipe rele dan pemutus daya yang digunakan. Sebegitu jauh sebelum ada standar mengenal lama waktu gangguan. Waktu yang dianggap realistis berkisar antara 0,5 detik sampai 1,0 detik. Pengambilan waktu 0,75 detik di atas dianggap sudah memenuhi persyaratan dan cukup realistis. Bila harga-harga tersebut dimasukkan pada persamaan (11.2) diperolah:
                                    Ik  = 0,134 amp

11.2.6. Jumlah Batang Pengatanahan Yang Diperlukan
Pada waktu arus gangguan mengalir antara batang pengetanahan dan tanah, tanah akan menjadi panas akibat arus I 2 ρ .suhu tanah harus di bawah 1000C untuk menjaga sampai terjadi penguapan pada air kandungan dalam tanah dan kenaikan tahanan jenis.
Kerapatan arus yang yang diizinkan pada permukaan batang pengetanahan dapat dihitung persamaan:
                                    I = 3,1414 × 10-2  d                                 (11.3)
Di mana :
i    =  kerapatan arus yang diizinkan (amp/cm)
d    =  diameter batang pengetanahan (mm) = 15 mm (diambil
δ    =  panas spesifik rata-rata tanah (kutang lebih 1,75 × 106 watt-detik,     
         tiap m3 tiap 0p).
 θ    =  kenaikan suhu tanah yang diizinkan (0C)
ρ    =  tahanan jenis tanah (Ohm-meter)
t     =  lama waktu gangguan = 0,75 detik.
Kenaikan suhu tanah yang diizinkan adalah antara perbedaan temperatur rata-rata tahanan dan 1000C. misalkan kenaikan suhu diambil =50 0C, maka kerapan arus i.
                        i  =  0,186 amp/cm ( ρ  = 750 Ohm-meter).
Seluruh panjang batang pengetanahan yang diperlukan dihitug dari pembagian arus gangguan ke arah tanah  dengan kerapatan arus yang diizinkan, sedangkan jumlah batang pengetanahan yang diperlukan  diperoleh dari pembagian panjang total dengan panjang satu batang. Jadi bila  besar arus gangguan 1200 Ampere (lihat pasal 2.7) maka jumlah batang pengetanahan minimum dengan panjang 3,5 meter.
                          = 19 batang
11.2.7.  Arus Gangguan
Besar arus gangguan tanah maksimum didasarkan pada nilai pemutusan (interrupting rating) dari peralatan pengetanahan gardu induk. Misalkan tegangan sistem 70 KV dan diketanahkan  dengan petersen yang dilengkapi dengan tahanan shunt. Besar arus gangguan tanah diambil 30% dari arus hubung singkat tiga fasa, yaitu setelah kumparan petersen dipararel oleh tahanan. Dalam disain ini dimisalkan arus gangguan sebesar 1200 amp.
11.2.8  Ukuran Konduktor Kisi-Kisi
Rumus berikut yang dikembangkan oleh I.M.Onderonk, dapat digunakan untuk menentukan ukuran dalam ukuran dari konduktor tembaga minimum yang dipakai sebagai kisi-kisi pengetanahan.

Di mana :
A  =  penampang konduktor (circular mils). (*)
I     =  arus gangguan ( = 1200 Amp)
t     =  lama gangguan ( = 0,75 detik)
Tm =  lama maksimum konduktor yang diizinkan (= 10830C).
Ta  =  suhu sekeliling tahanan maksimum (=302C).
            Dengan menggunakan harga-harga tersebut diatas pada persamaan (11.4)  diperoleh A= 7146 circular mils atau A = 3,62 mm2. Luas penampang/diameter untuk sambungan-sambungan dengan pengelasan  atau dengan baut dapat ditentukan dengan mensubtitusikan Tm dalam persamaan (11.4) yaitu :
-          Untuk pengelasan,  Tm = 4500C.
-          Untuk baut              Tm = 2500C.
Sehingga, Untuk pengelasan , A = 4,71 mm2
       Untuk baut             A = 5,90 mm2

11.2.9.  Tengangan Sentuh yang Diizinkan
Besar tegangan sentuh yang diizinkan dapat ditentukan dengan persamaan (9.2) atau (11.5).
                                    Es = Ik (Rk + 1,5 ρ s).
Dimana :
Ik  = arus fibrilasi ( = 0,134 Amp)
Rk  = tahanan badan manusia (= 1000 Ohm)
ρ s = tahanan jenis permukaan batu kerikil basah dimana orang berdiri = 3000 Ohm-meter (untuk tanah yang dilapisi hamparan batu koral).
Dengan memasukkan harga-harga tersebut diperoleh:
                        Es = 737 Volt







Tabel Tegangan sentuh yang diizinkan dan lama gangguan berdasarkan IEEE Std 80-1986.
Lama Gangguan (t)
Tegangan Sentuh Yang Diizinkan
(detik)
(Volt)
0,1
1980
0,2
1400
0,3
1140
0,4
990
0,5
890
1
626
2
443
3
362

Untuk pentanahan grid dengan model bujur sangkar maupun empat persegi panjang (rectangular grid) menurut IEEE Std 80-1986 mempunyai batasan :
1.      Jumlah konduktor parallel dalam satu sisi kurang dari 25 (n<25),
2.      0.25 < h < 2.5 dengan  h adalah kedalaman penanaman konduktor (m),
3.      d < 25 m, d adalah diameter penghantar (m),
4.      D > 2.5 m, D adalah jarak antar konduktor parallel (m).
11.2.10.  Tengangan Mesh Atau Sentuh Maksimum Sebenarnya
Tegangan mesh merupakan salah satu bentuk tegangan sentuh. Tegangan mesh ini didefenisikan sebagai tegangan peralatan yang diketanahkan terhadap tengah-tengah daerah yang dibentuk konduktor kisi-kisi (center of mesh) selama gangguan tanah .tegangan mesh ini menyatakan tegangan tertinggi yang mungkin timbul sebagai tegangan sentuh yang dapat dijumpai dalam sistem pengetanahan gardu induk, dan inilah yang diambil sebagai tegangan untuk disain yang aman.
Tegangan mesh itu secar pendekatan sama dengan ρi, dimana ρ tahanan jenis tanah dalam Ohm-meter dan i arus yang melalui konduktor kisi-kisi. Tetapi tahanan jenis tanah nyatanya tidak merata. Demikian juga arus i tidak sama pada semua konduktor kisi-kisi. Oleh karena itu untuk mencakup pengaruh-pengaruh jumlah konduktor pararel n , jarak-jarak konduktor pararel, D. diameter konduktor, d, dan kedalaman penanaman, h, tegangan  mesh itu dihitung dari persamaan (11.6).
                                    Em = Km Ki  ρ
Dimana,
       Kn =ln ln
Ki  = factor koreksi untuk ketidak merataan kerapatan arus, yang dihitung         dengan jarak rumus emperis : = 0,65 + 0,172 n (= 3,402)
D   =  jarak antara konduktor-konduktor pararel pada kisi-kisi (=4m)
h   =  kedalam penanaman konduktor (=0,8 m)
d  =  diameter konduktor kisi-kisi (=0,016)
n = jumlah konduktor pararel dalam kisi-kisi utama, tidak termasuk sambungan melintang (=16)
ρ   =  tahanan jenis rata-rata tanah (=750 Ohm-meter)
I  =  besar arus gangguan tanah (=1.200 Amp)
L  = panjang konduktor pengetanahan yang ditanam termasuk semua batang pengetanahan (= 1.600 m).
Tegangan sentuh maksimum yang timbul dalam rangkain (mesh) tidak terletak di pusat kisi-kisi (daerah persegi empat yang dibentuk konduktor kisi-kisi), dimana tegangan mesh diatas dihitung, tetapi terletak agak dibagian kuar kisi-kisi (grid). Tetapi bila kisi-kisi mempunyai delapan konduktor pararel atau kurang perbedaan tegangan sentuh maksimum yang ada dan tegangan mesh di bagian luar kisi-kisi tidak akan melebihi 10%. Oleh karena itu, untuk kisi-kisi dengan delapan konduktor pararel atau kurang tidak dibutuhkan perhitungan yang eksak (teliti) bila dipergunakan factor keselamatan yang sesuai dalam perbandingan antara tegangan mesh tegangan sentuh yang diizinkan. Jadi bila kisi-kisi mempunyai delapan konduktor pararel atau kurang, tegangan mesh dapat dihitung dengan persamaan (11.6) dan (11.7). tetapi bila jumlah konduktor pararel melebihi 8, persamaan sehari-hari sudah cukup menggunakan persamaan (11.6) dan (11.7) diatas.
Maka,
            Em = 0,3695 × 3,402 × 750 × ( 1.200 / 1.600) = 707 Volt.
Jadi tegangan sentuh sebenarnya (707 Volt) lebih kecil dari tegangan sentuh yang diizinkan (737 Volt), dengan demikian jaraj antara kisi-kisi serta panjang total konduktor sudah memenuhi persyaratan.

11.2.11  Tegangan Langkah Yang Diizinkan
Tegangan langkah yang diizinkan  dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (9.3) atau (11.8)
                                    E= Ik (Rk + 6 ρs)
Dimana :
I  =  arus fibrilasi (= 0,134 Amp)
R  = tahanan tubuh menusia (= 1000 Ohm)
ρs = tahanan jenis permukaan tanah  (=300 Ohm-meter)
makan diperoleh    E= 2546 Volt





Tabel Tegangan Langkah yang diijinkan dan lama gangguan berdasarkan IEEE Std 80-1986.
Lama Gangguan (t)
Tegangan Langkah yang Diijinkan
(detik)
(Volt)
0,1
7000
0,2
4950
0,3
4040
0,4
3500
0,5
3140
1
2216
2
1560
3
1280

11.2.12.  Tegangan langkah Sebenarnya
Tegangan langkah sebenarnya adalah peredaan tegangan yang terdapat diantara kedua kaki bila manusia berjalan diatas tanah system pengetanahan pada keadaan terjadi gangguan. Tegangan langkah maksimum sebenarnya dapat dihitung persamaan (11.9)
Eℓm  = Ks  Ki  ρ 
Di mana :
ρ   =  tahanan jenis rata-rata tanah (=750 Ohm-meter)
Ki  = 0,65 + 0,172 n = 3,402 (n = 16)
I   = arus gangguan tanah maksimum (= 1200 Amp).
L = panjang total konduktor yang ditahan , termasuk batang pengetanahan =             .      1.600 meter.
Ks  =
     = 0,4014 (n = 16).
Dimana:
h  =  kedalaman penanaman konduktor pengetanahan (=0,8m)
D  =  jarak antara konduktor-konduktor pararel (=5 m).
Maka,
       Eℓm = 0,4014 × 3,402 × 750 × (1.200 / 1.600) = 768 Volt.
Jadi tegangan langkah sebenarnya. 768 Volt, sedang tegangan langkah yang diizinkan : 2546. Dengan demikian pemilihan jarak-jarak kisi-kisi serta panjang total konduktor sudah memenuhi sudah memenuhi persyaratan.
Hasil-hasil perhitungan tegangan-tegangan mesh dan tegangan langkah untuk gardu induk tersebut dikumpulkan Tabel 11.1


Tabel 11.1 perhitungan tegangan sentuh dan tegangan langkah
No.
Spesifikasi
Satuan
Harga
1
Tahanan jenis tanah
Ohm-meter
750
2
Jumlah konduktor pararel dalam kisi-kisi utam (n)
-
16
3
Koeffisien Km
-
0,3695
4
Ki = 0,65 + 0,172n
-
3,402
5
Panjang konduktor pengetanahan yang ditanam (L)
m
1600
6
Koefisien Ks
-
0,4014
7
Tegangan sentuh yang diizinkan Es
Volt
737
8
Tengangan langkah diizinkan E
Volt
2.546
9
Tegangan mesh Em
Volt
707
10
Tegangan langkah sebenarnya Eℓm
Volt
768






Dari Tabel 11.1 dapat dilihat, bahwa disain pengetanahan tersebut telah diperoleh tegangan mesh Em yang lebih kecil dari tegangan sentuh Es, dan tegangan langkah Elm lebih kecil dari tegangan langkah yang diizinkan, E. dengan demikian disain pegetanahan yang dilakukan telah memenuhi persyaratan.
Bila seandainya estimasi yang diambil menghasilkan panjang konduktor yang terlalu kecil, maka perencanaan harus diulang lagi dengan jarak kisi-kisi yang lebih kecil. Sama halnya, bila estimasi yang diambil menghasilkan panjang konduktor yang terlalu besar, maka perencanaan harus diulang lagi dengan jarak kisi-kisi yang lebih besar.
Gambar 11.1. system pentanahan gardu induk
         n = jumlah konduktor pararel pada kisi-kisi utama = 16.
panjang konduktor kisi-kisi utama        =  16 × 50   = 800 meter
panjang konduktor kisi-kisi melintang  =   6 × 75   = 450 meter
lain-lain                                                                    = 110 meter
panjang batang-batang pengetanahan    =  68 × 3,5 = 238 meter
panjang total konduktor                         =          L   = 1.600 meter.
Supaya lebih ekonomis. Dalam kedua hal di atas harga-harga Km, Ks dan K1 harus dihitung kembali. Jadi perencanaan pengetanahan ini pada hakekatnya adalah proses dengan demikian sangat baik bila menggunakan computer.
Selanjutnay dapat dihitung tahanan ekivalen system pengetanahan switchyard tersebut dari persamaan (9.4),
Ro = 
Dimana  ; r = jari-jari ekivalen dari luas switchyard (daerah pentanahan) dalam meter,  jadi.    πr2 = 75 × 50, atau r = 34, 55 meter
Maka :
                       
 Hasil Disain Sistem Pentanahan Grid Rod  Untuk Tiga Jenis Tanah Yang Berbeda Yakni : Tanah Bebatuan, Tanah Pertanian, dan Tanah Pasir Basah.
Dengan menggunakan program untuk menentukan disain sistem pentanahan grid rod  maka diperoleh disain yang tepat untuk tiga jenis tanah yang berbeda yaitu : tanah bebatuan, tanah pertanian, dan tanah pasir basah. 
Pada tabel 3 dapat dilihat disain sistem pentanahan grid rod untuk ketiga jenis tanah yaitu bebatuan, tanah pertanian dan pasir basah.
Tabel .  Disain sistem grid rod untuk jenis tanah bebatuan, tanah pertanian dan jenis tanah pasir basah
Tanah Bebatuan
Luas Area Pentanahan 400 x 500 m2
h = 0.3 m
h = 0.8 m
h = 1.5 m
Rho = 302.44 Ohm-m
Rho = 333.18 Ohm-m
Rho = 392.527 Ohm-m
N
19
n
19
N
21
M
19
m
19
M
21
D1
28
D1
28
D1
25
D2
22
D2
22
D2
20
Q
60
Q
60
Q
80
R (Ohm)
0,319
R (Ohm)
0,351
R (Ohm)
0,41
Em (Volt)
644
Em (Volt)
648
Em (Volt)
662
Es (Volt)
336
Es (Volt)
149
Es (Volt)
100
Tanah Pertanian
Luas Area Pentanahan 60 x 115 m2
h = 0.3 m
h = 0.8 m
h = 1.5 m
Rho = 59,73 Ohm-m
Rho = 58.47 Ohm-m
Rho = 55.45 Ohm-m
N
12
n
12
N
10
M
12
m
12
M
10
D1
10
D1
10
D1
13
D2
5
D2
5
D2
7
Q
44
Q
44
Q
36
R (Ohm)
0,345
R (Ohm)
0,334
R (Ohm)
0,317
Em (Volt)
573
Em (Volt)
498
Em (Volt)
568
Es (Volt)
462
Es (Volt)
206
Es (Volt)
134



Tanah Pasir Basah
Luas Area Pentanahan 120 x 230 m2
h = 0.3 m
h = 0.8 m
h = 1.5 m
Rho = 158.87 Ohm-m
Rho = 137,86 Ohm-m
Rho = 133,63 Ohm-m
N
18
n
16
N
14
M
18
m
16
M
14
D1
14
D1
15
D1
18
D2
7
D2
8
D2
9
Q
32
Q
56
Q
52
R (Ohm)
0,451
R (Ohm)
0,391
R (Ohm)
0,379
Em (Volt)
653
Em (Volt)
570
Em (Volt)
612
Es (Volt)
497
Es (Volt)
194
Es (Volt)
122

Pada tabel  dapat dilihat hasil disain untuk ketiga jenis tanah di Lampung. Disain yang dihasilkan merupakan disain dengan memilih jumlah konduktor paralel sisi panjang, jumlah paralel sisi lebar, jarak antar konduktor sisi panjang, jarak antar konduktor sisi lebar, jumlah batang rod, dan luas area. Hasil disain yang dipilih adalah disain yang membutuhkan bahan konduktor yang paling sedikit dan luas area yang paling sempit tetapi nilai tahanan pentanahan, tegangan mesh, dan tegangan langkah masih memenuhi standard IEEE Std 80-1986.,


Perbandingan  Hasil Program dengan Data Gardu Induk Tegangan Tinggi
Dengan menggunakan data acuan, program ini dikomparasi validitasnya dengan parameter pentanahan Gardu Induk Tegangan Tinggi  untuk memperoleh hasil perbandingan antara hasil perhitungan menggunakan program dengan data pengukuran yang ada  yang hasilnya ditunjukkan pada tabel













Tabel .  Perbandingan hasil program dengan data GITT 150 kV Sutami   
Parameter
Simbol
Hasil Program
GI 150 kV
Pentanahan


Sutami
Tahanan Jenis Tanah (Ohm-m)
50
50
Diameter Konduktor (m)
d
0,0157
0.0157
Jumlah Grounding Rod
Q
26
26
Panjang Grounding Rod (m)
S
3.5
3.5
Jumlah Konduktor Paralel
m
24
24
Sisi Panjang



Jumlah Konduktor Paralel
n
7
7
sisi Lebar



Jarak Antar Konduktor
D1
5
5
Paralel Sisi Panjang (m)



Jarak Antar Konduktor
D2
10
10
Paralel Sisi Lebar (m)



Panjang Total
L
2336
2525
Konduktor (m)



Resistansi (Ohm)
R
0,2888
0,1
Arus Grid Maksimum (A)
IG
18900
23625
Tegangan Mesh (Volt)
Em
470
Kondisi (Ok)



Em < Kriteria Et
Tegangan Langkah (Volt)
Es
454
Kondisi (Ok)



Es < Kriteria Es
Kriteria Tegangan
Et50
504
626
Sentuh (Volt)
Et70
682

Kriteria Tegangan
Es50
1668
2216
Langkah (Volt)
Es70
2257






Dari tabel  dapat dilihat bahwa terdapat selisih nilai antara tahanan pentanahan yang dihasilkan program dengan tahanan pentanahan yang diperoleh dari data GITT 150 kV Sutami, hal ini disebabkan adanya perbedaaan panjang total konduktor  yang dihasilkan program dengan panjang total  konduktor yang digunakan untuk sistem pentanahan GITT 150 kV Sutami. Untuk tegangan mesh yang dihasilkan program, nilainya telah memenuhi standar yang ditetapkan oleh IEEE/ANSI Std 80-1986 dimana nilai tegangan mesh lebih kecil dari kriteria tegangan sentuhnya sedangkan tegangan mesh pada GITT 150 kV dalam kondisi baik atau aman dan memenuhi kriteria yang ditetapkan begitu juga dengan tegangan langkah yang masih dalam kondisi baik dan aman bagi keselamatan manusia dan juga peralatan yang berada di daerah gardu induk. Berdasarkan hasil perhitungan program, nilai tegangan langkah jauh lebih kecil dari kriteria tegangan langkah yang diijinkan.
Hasil Validasi ini  telah memenuhi persyaratan yang ditetapkan oleh Standard IEEE Std 80-1986 antara lain :
a.       Nilai tahanan pentanahan ≤ 1 Ohm,
b.      Em < Kriteria Et,
  1. Es < Kriteria Es.




Tabel 2. Tahanan Jenis Tanah Untuk Tanah Pasir Basah
Kedalaman
Tahanan Jenis Tanah
(m)
(Ohm-m)
0,1
156,48
0,2
157,39
0,3
158,87
0,4
152,72
0,5
148,38
0,6
143,99
0,7
140,25
0,8
137,86
0,9
135,87
1
133,43
1,1
131,24
1,2
130,03
1,3
132,45
1,4
131,3
1,5
133,63
2
132,1
2.5
131,01
                                          Sumber : Ilahi, A., Hasil Pengukuran.







Tabel 3. Tahanan Jenis Tanah Untuk Tanah Bebatuan
Kedalaman
Tahanan Jenis Tanah
(m)
(Ohm-m)
0,1
296,78
0,2
301,87
0,3
302,44
0,4
307,485
0,5
317,72
0,6
321,46
0,7
331,57
0,8
333,18
0,9
338,75
1
341,09
1,1
350,86
1,2
360,965
1,3
375,367
1,4
386,072
1,5
392,527
2
511,04
2.5
595,13
                             Sumber : Ilahi, A., Hasil Pengukuran.







KESIMPULAN
1.      Program yang dihasilkan dapat mendisain sistem pentanahan grid rod yang baik dalam merancang suatu gardu induk tegangan tinggi  untuk berbagai jenis tanah seperti tanah pertanian, pasir basah, dan tanah bebatuan dengan disain yang diperoleh untuk ketiga kondisi tanah tersebut adalah :
a.       Untuk tanah bebatuan diperoleh jenis Grid R324 untuk kedalaman 0.3 m dengan luas area penatanahan 400 x 500 m2.
b.      Untuk tanah pertanian diperoleh jenis Grid R121 untuk kedalaman 0.8 m dengan luas area pentanahan 60 x 115 m2.
c.       Untuk tanah pasir basah diperoleh jenis Grid R225 untuk kedalaman 0.8 m dengan luas area pentanahan 120 x 230 m2.
2.      Berdasarkan perbandingan hasil program dengan data salah satu  gardu induk yang ada menunjukkan bahwa nilai dari tahanan pentanahan, tegangan langkah, dan tegangan mesh keduanya sesuai dengan standard IEEE/ANSI Std 80-1986 yang berarti aman untuk manusia dan peralatan yang berada pada area gardu induk pada keadaan normal maupun gangguan tanah.










DAFTAR PUSTAKA
  1. Hutahuruk, T.S., 1991, “Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan”, Penerbit Erlangga
  2. Ilahi, A., 2005, “Studi Sistem Pembumian Batang Tunggal Dengan Menganalisis Resistans Tanah (Sistem Driven Rod)”, Tugas Akhir. Bandar Lampung.
  3. IEEE, 1986, “IEEE Guide For Safety In AC Substation Grounding”. American National Standards Institute / IEEE Standards 80-1986, IEEE Power Enginering Society.
  4. Verma, R., 1984 dan Mukhedkar, D., 1984, “Fundamental Consideration and Impuls Impedance of Grounding Grid”, IEEE Vol. PAS-100 No.3, pp1023-1030.






Tidak ada komentar:

Poskan Komentar