BAB II IMPEDANSI SURJA MENARA DAN PEMBUMIAN

Transkripsi

1 BAB II IMPEDANI UJA MENAA DAN PEMBUMIAN II. Umum Pada aluran tranmii, kawat-kawat penghantar ditopang oleh menara yang bentuknya dieuaikan dengan konfigurai aluran tranmii terebut. Jeni-jeni bangunan penopang aluran tranmii yang dikenal adalah menara baja, tiang baja, tiang beton bertulang dan tiang kayu. iang baja, tiang beton bertulang atau tiang kayu biaanya digunakan pada aluran yang tegangannya relatif rendah yaitu di bawah 70 kv, edangkan untuk aluran tegangan tinggi atau tegangan ektra tinggi digunakan menara baja. Menara baja terbuat dari baja yang bagian-bagian kakinya mempunyai pondai endiriendiri, edang tiang baja mempunyai atu pondai untuk emua bagian kakinya. Pada Gambar. ditunjukkan beberapa bentuk menara baja dan konfigurai penghantar aluran tranmii. (a) (b) (c) Gambar. Bentuk menara dan konfigurai penghantar tranmii hantaran udara (a) Konfigurai horizontal (b) Konfigurai delta (c) aluran ganda Univerita umatera Utara

2 aluran tranmii lebih tinggi dibandingkan objek di ekelilingnya, karena itu aluran tranmii memiliki reiko bear untuk terkena ambaran petir. Untuk mengatai hal terebut maka aluran tranmii dilengkapi dengan kawat tanah yang diletakkan di ata kawat penghantar dan dihubungkan langung ke bumi melalui elektroda pembumian yang terpaang pada kaki-kaki menara. Jumlah kawat tanah biaanya atu atau dua buah tergantung dari konfigurai aluran tranmii terebut. ambaran petir pada puncak menara akan merambat ampai ke tanah melalui impedani urja menara dan impedani urja pembumian. Impedani urja menara dipengaruhi oleh penampang menara tranmii edang impedani urja pembumian angat dipengaruhi panjang dan jarak pemiah antar elektroda pembumian. aat petir menyambar menara atau kawat tanah, gelombang tegangan urja akan mengalir ke tanah melalui menara dan elektroda pembumian menara. Pembumian menara berguna untuk mengalirkan tegangan lebih ke bumi karena tegangan lebih terebut angat tidak diinginkan aat operai tranmii item tenaga litrik. Untuk itu diupayakan item pembumian menara tranmii ebaik mungkin agar peralatan-peralatan tetap aman dari tegangan lebih urja. II. Metode Pembumian Menara ranmii Ada dua metode yang biaa digunakan untuk pembumian menara tranmii yaitu :. Pembumian dengan menanam batang elektroda tegak luru ke dalam tanah (Driven Ground).. Pembumian dengan menanam kawat elektroda ejajar dan beberapa centimeter di bawah permukaan tanah (Counterpoie). Univerita umatera Utara

3 II.. Driven Ground Bila menggunakan atu elektroda batang, tahanan kaki menara dihitung dengan menggunakan peramaan ebagai berikut: ρ l = ln πl d Ω (.) dimana : = ρ = L = d = tahanan kaki menara, Ohm. tahanan jeni tanah, Ohm-meter. panjang dari batang pengetanahan, meter. radiu batang pengetanahan, meter. Bila batang elektroda dipararel, rumu di ata tetap dapat digunakan untuk menghitung tahanan kaki menara, bila variabel d diubah menjadi A. Nilai A tergantung dari penempatan maing-maing batang elektroda ebagai berikut : Penempatan Batang diletakan di mana aja A = r (.) 3 Batang diletakan membentuk egitiga 3 A = r (.3) 4 Batang diletakan membentuk egi empat A 4 3 = r (.4) dimana: r = radiu dari maing-maing pengetanahan, meter. = jarak antara batang pengetanahan, meter. Univerita umatera Utara

4 II.. Counterpoie Untuk daerah-daerah yang mempunyai lapian tanah yang kera dan berbatubatu atau daerah yang tahanan jeni tanahnya tinggi, elektroda batang tidak prakti digunakan. Bila digunakan item counterpoie, tahanan kaki menara ecara teoriti dapat dihitung dengan menggunakan peramaan ebagai berikut: = r r ρ Coth L Ohm (.5) ρ dimana: L ρ r = panjang kawat, meter. = tahanan jeni tanah, Ohm-meter. = tahanan kawat, Ohm/meter. II.3 Impedani urja Menara Menurut argent dan Daveniza, impedani urja menara dihitung berdaarkan penampang menara tranmii. () (a) Jeni A (b) Jeni B (c) Jeni C Gambar. Penampang menara tranmii Univerita umatera Utara

5 Menara jeni A : ( h r ) + Z t = 30ln (.6) r Menara jeni B : ( Z Z ) Z t = + m (.7) Z Z m h r = 60ln r h h b = 60ln b h Menara jeni C : h Z t = ln (.8) r II.4 Impedani urja Elektroda Pembumian Menara ranmii Impedani urja pembumian didefeniikan ebagai bearnya tegangan urja/impul dibagi dengan aru impul petir v( t) Z ( t) =. i( t) angkaian ekivalen atu elektroda batang dibuat dengan elemen rangkaian terkonentrai eperti Gambar.3. Model terebut didaarkan kenyataan bahwa impedani pentanahan tidak berifat ebagai tahanan murni tetapi juga berperilaku ebagai induktani (L) dan kapaitani (C). ahanan murni () lebih banyak diebabkan karena adanya ifat reitivita tanah dimana item pentanahan terebut ditanam. Induktani (L) lebih dipengaruhi oleh panjang konduktor yang ditanam dan ifat permeabilita tanah. eperti halnya ifat induktani yang lain, maka makin Univerita umatera Utara

6 panjang konduktor yang ditanam maka makin bear induktani item pembumianya. Komponen kapaitor dari item pembumian dapat diterangkan dari konduktor yang aat ini diinjeki aru berarti konduktor terebut bertegangan. Beda tegangan antara konduktor dengan titik nol refereni menyebabkan ifat kapaitani dari item terebut dengan media tanah yang mempunyai permitivita ε. Dengan demikian impedani pembumian dapat dibuat rangkaian ekivalennya eperti Gambar.3. i(t) L i i C C Gambar.3 angkaian ekivalen impedani urja pembumian atu elektroda batang Untuk empat batang elektrode pembumian yang diparalel maing-maing elektroda mempunyai panjang l dan radiu r ditanam tegak luru pada tanah yang mempunyai reitivita tanah ρ homogen, maka elektroda berama tanah akan mempunyai tahanan, induktani dan kapaitani yang bearnya adalah: = ρ ln πl 4 3 l.. r Ohm (.9) l 6l 3 7 L = ln 0 Henry (.0) 3 r.. Univerita umatera Utara

7 dimana: l r ρ ε r C = 9 ln ε r. 9 Farad (.) 4 3 l l. 0. r = panjang pengetanahan, meter. = radiu batang, meter. = jarak antar batang elektroda, meter. = tahanan jeni tanah, Ohm-meter. = permitivita relatif tanah. mialkan aru urja yang mengalir pada rangkaian eperti Gambar.3: i = i + i c (.) ic dt = i. c i = C. di dt dengan ranformai Laplace didapatkan : i i( p) i( p) ( p) = = (.3) p + ( p + ) V t = i ( p) + ( ) di L dt V (p) = i ( p ) + Lp C( p + ) = i( p + a ) + Lp p + b C( p + ) = Lp Lp i + ( ) (.4) C( p + a)( p + ) C( p + b)( p + ) p + a p + b Univerita umatera Utara

8 V (t) = at t bt t e e e e be i + L( b a) C( a C b ) ( ) bt ae b a at at t bt t ( e e ) ( e e ) bt at = + L( be ae ) a b = ( e L( be at bt e bt ae bt at ) + C( ae be ) + Ce ( a)( b) αt ) t ( b a) + (.5) Ketika aru impul diinjekikan ke item pembumian, impedani impulnya didefeniikan ebagai perbandingan tegangan yang dibangkitkan terhadap nilai aru pada uatu titik injeki. V ( t) Z ( t) = Ohm. i( t) bt at C( ae be ) + e + Z( t) = ( a)( b) ( a)( b)( e bt at L( be ae ) at bt e e t at.( b a) e bt ) + Ω (.6) Univerita umatera Utara