PRINSIP-PRINSIP DASAR PENGETANAHAN NETRAL PADA UNIT INSTALASI GENERATOR SISTEM TENAGA LISTRIK

dokumen-dokumen yang mirip
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

GROUNDING SISTEM DALAM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 20 KV

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Penelitian Terdahulu Tentang Pentanahan Netral

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II SALURAN DISTRIBUSI

BAB IV 4.1. UMUM. a. Unit 1 = 100 MW, mulai beroperasi pada tanggal 20 januari 1979.

BAB III PROTEKSI GANGGUAN TANAH PADA STATOR GENERATOR. Arus gangguan tanah adalah arus yang mengalir melalui pembumian. Sedangkan

Pemasangan Kapasitor Bank untuk Perbaikan Faktor Daya

DAFTAR ISI SISTEM PENTANAHAN (PEMBUMIAN) TITIK NETRAL 3

STUDI PEMAKAIAN SUPERKONDUKTOR PADA GENERATOR ARUS BOLAK- BALIK

BAB II HARMONISA PADA GENERATOR. Generator sinkron disebut juga alternator dan merupakan mesin sinkron yang

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

SISTEM PENTANAHAN PADA GARDU INDUK

BAB II LANDASAN TEORI ANALISA HUBUNG SINGKAT DAN MOTOR STARTING

Bahan Ajar Ke 1 Mata Kuliah Analisa Sistem Tenaga Listrik. Diagram Satu Garis

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. induk agar keandalan sistem daya terpenuhi untuk pengoperasian alat-alat.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB II MOTOR SINKRON. 2.1 Prinsip Kerja Motor Sinkron

GROUNDING SISTEM DALAM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 20 KV

BAB II MOTOR INDUKSI SEBAGAI GENERATOR (MISG)

BAB II LANDASAN TEORI

Vol.3 No1. Januari

BAB III GANGGUAN PADA JARINGAN LISTRIK TEGANGAN MENENGAH

1 BAB I LATAR BELAKANG

BAB 2 GANGGUAN HUBUNG SINGKAT DAN PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK

Sela Batang Sela batang merupakan alat pelindung surja yang paling sederhana tetapi paling kuat dan kokoh. Sela batang ini jarang digunakan pad

Analisis Pengaruh Penambahan Unit Pembangkit Baru terhadap Arus Gangguan ke Tanah pada Gardu Induk Grati

BAB II GENERATOR SINKRON

EVALUASI SISTEM PENTANAHAN TRANSFORMATOR DAYA 60 MVA PLTGU INDRALAYA

Gambar 2.1 Skema Sistem Tenaga Listrik

Analisa Koordinasi Over Current Relay Dan Ground Fault Relay Di Sistem Proteksi Feeder Gardu Induk 20 kv Jababeka

2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TRANSFORMATOR. magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Teknik Tenaga Listrik(FTG2J2)

Studi Proteksi Gangguan Hubung Tanah Stator Generator 100% Dengan Metode Tegangan Harmonisa Ketiga

BAB II STRUKTUR JARINGAN DAN PERALATAN GARDU INDUK SISI 20 KV

LANDASAN TEORI Sistem Tenaga Listrik Tegangan Menengah. adalah jaringan distribusi primer yang dipasok dari Gardu Induk

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II GENERATOR SINKRON

GENERATOR SINKRON Gambar 1

BAB III PELINDUNG SALURAN TRANSMISI. keamanan sistem tenaga dan tak mungkin dihindari, sedangkan alat-alat

MESIN ASINKRON. EFF1 adalah motor listrik yang paling efisien, paling sedikit memboroskan tenaga, sedangkan.

Sidang Tugas Akhir (Genap ) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK. karena terdiri atas komponen peralatan atau mesin listrik seperti generator,

Instalasi Listrik MODUL III. 3.1 Umum

PERUBAHAN KONFIGURASI ELEKTRODE PENTANAHAN BATANG TUNGGAL UNTUK MEREDUKSI TAHANAN PENTANAHAN

BAB II KARAKTERISTIK PEMUTUS TENAGA

BAB IV RELAY PROTEKSI GENERATOR BLOK 2 UNIT GT 2.1 PT. PEMBANGKITAN JAWA-BALI (PJB) MUARA KARANG

TRANSFORMATOR. Bagian-bagian Tranformator adalah : 1. Lilitan Primer 2. Inti besi berlaminasi 3. Lilitan Sekunder

ANALISIS PENYEBAB KEGAGALAN KERJA SISTEM PROTEKSI PADA GARDU AB

Penentuan Kapasitas CB Dengan Analisa Hubung Singkat Pada Jaringan 70 kv Sistem Minahasa

tuned filter dan filter orde tiga. Kemudian dianalisa kesesuaian antara kedua filter

BAB I PENDAHULUAN. Pada suatu kondisi tertentu motor harus dapat dihentikan segera. Beberapa

ANALISIS HARMONIK DAN PERANCANGAN SINGLE TUNED FILTER PADA SISTEM DISTRIBUSI STANDAR IEEE 18 BUS DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP POWER STATION 4.

BAB II LANDASAN TEORI

PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA JARINGAN DISTRIBUSI DI KOTA PONTIANAK

Evaluasi Ground Fault Relay Akibat Perubahan Sistem Pentanahan di Kaltim 1 PT. Pupuk Kaltim

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. c. Memperkecil bahaya bagi manusia yang ditimbulkan oleh listrik.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

MODUL PRAKTIKUM PENGUKURAN BESARAN LISTRIK

Studi Gangguan Hubung Tanah Stator Generator Menggunakan Metoda Harmonik Ketiga di PT. Indonesia Power UP. Saguling

SISTEM PROTEKSI RELAY

ANALISIS PENGARUH HARMONISA TERHADAP PANAS PADA BELITAN TRANSFORMATORDISTRIBUSI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. Beban non linier pada peralatan rumah tangga umumnya merupakan peralatan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi

BAB II DASAR TEORI. Motor asinkron atau motor induksi biasanya dikenal sebagai motor induksi

BAB I PENDAHULUAN. tenaga listrik karena berperan dalam penyediaan energi listrik yang sangat

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Sistem Catu Daya Listrik dan Distribusi Daya

BAB II TRANSFORMATOR

BAB III PENGAMANAN TRANSFORMATOR TENAGA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

FAKTOR - FAKTOR YANG MEMPENGARUHI RESPON TRANSIEN PEMBUMIAN GRID

PROTEKSI SISTEM TRANSMISI TERHADAP GANGGUAN TANAH. Oleh : Fitrizawati ABSTRACT

BAB III LANDASAN TEORI

BAB II TRANSFORMATOR. elektromagnet. Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti yang terbuat

TRAFO TEGANGAN MAGNETIK

Analisa Relai Arus Lebih Dan Relai Gangguan Tanah Pada Penyulang LM5 Di Gardu Induk Lamhotma

ANALISIS PERLINDUNGAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI YANG EFEKTIF TERHADAP SURJA PETIR. Lory M. Parera *, Ari Permana ** Abstract

MOTOR LISTRIK 1 & 3 FASA

SISTEM PROTEKSI TERHADAP TEGANGAN LEBIH PADA GARDU TRAFO TIANG 20 kv

Dasar Rangkaian Listrik

BAB I PENDAHULUAN. Dengan ditemukannya Generator Sinkron atau Alternator, telah memberikan. digunakan yaitu listrik dalam rumah tangga dan industri.

Proses Pembangkitan Tegangan Tinggi AC

BAB III SISTEM KELISTRIKAN MOTOR INDUKSI 3 PHASA. 3.1 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa

Dasar Teori Generator Sinkron Tiga Fasa

DAYA ELEKTRIK ARUS BOLAK-BALIK (AC)

Protection on Electrical Power System. Hasbullah Bandung, Juni 2008

ANALISIS SISTEM PROTEKSI GENERATOR PADA PUSAT PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR WONOGIRI

BAB II TRANSFORMATOR

Disusun oleh Muh. Wiji Aryanto Nasri ( ) Ryan Rezkyandi Saputra ( ) Hardina Hasyim ( ) Jusmawati ( ) Aryo Arjasa

BAB 10 SISTEM PENTANAHAN JARINGAN DISTRIBUSI

BAB I PENDAHULUAN. menyalurkan tenaga listrik pada tegangan rendah, terutama untuk melayani bebanbeban

STUDI PENGGUNAAN SISTEM PENDINGIN UDARA TEKAN UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI TRANSFORMATOR PADA BEBAN LEBIH

atau pengaman pada pelanggan.

BAB II MOTOR INDUKSI SATU PHASA. Motor induksi adalah motor listrik arus bolak-balik (ac) yang putaran

Satellite SISTEM PENTANAHAN MARYONO, MT

BAB 1 PENDAHULUAN. Peradaban manusia modern adalah salah satunya ditandaidengan kemajuan

KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Transkripsi:

PRINSIP-PRINSIP DASAR PENGETANAHAN NETRAL PADA UNIT INSTALASI GENERATOR SISTEM TENAGA LISTRIK Oleh : Togar Timoteus Gultom, ST, MT Dosen STT Immanuel, Medan Abstrak Penulisan makalah ini bertujuan untuk mengetahui efek pengetahuan netral terhadap tegangan lebih peralihan. Metode penulisan menggunakan metode tinjauan literatur (library research). Dari pembahasan dapat disimpulkan bahwa pengetanahan resonansi dapat menghasilkan arus gangguan 1 ke tanah yang sangat kecil, sehingga dapat mengatasi masalah tekanan mekanis. Pengetanahan resonan menaikkan sensitivitas rele gangguan tanah hingga mampu mendeteksi penurunan kekuatan isolasi sejak dini, jauh sebelum terjadinya gangguan tanah solid. Pengetanahan resonan membatasi kerusakan yang terjadi pada lokasi gangguan ke tingkat paling kecil diantara semua jenis pengetanahan. Pengetanahan resonan dapat memadamkam sendiri busur api ke tanah tanpa memutuskan phasa terganggu. Hal ini juga menghasilkan tegangan lebih peralihan yang terbatas dan tidak membahayakan pada phasa terganggu sehingga menghambat kemungkinan terjadinya gangguan tanah berikut pada phasa tidak terganggu. Kata kunci : pengetanahan, generator dan sistem tenaga listrik 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Kemajuan tingkat kehidupan dan derajat industrialisasi suatu negara berhubungan langsung dengan konsumsi energi yang digunakannya, dan bila dilihat dari sektor energi, maka energi listrik merupakan kebutuhan yang utama dan vital bagi suatu negara. Karenanya sampai sekarang ini masih terus dibangun sistem tenaga listrik di berbagai tempat di seluruh dunia, termasuk di Indonesia. Sejalan dengan kemajuan perkembangan kebutuhan akan energi listrik dewasa ini, keandalan menjadi syarat utama dalam operasi sistem tenaga listrik. Keandalan ini erat hubungannya dengan analisa gangguan dapat saja terjadi dalam operasi sistem tersebut. Berbagai gangguan dapat saja terjadi pada daerah beban, daerah saluran maupum pada daerah pembangkitan. Pada pembangkitan tenaga listrik, generator merupakan komponen utama yang tidak terlepas dari masalah gangguan. Gangguan yang terjadi pada generator umumnya adalah gangguan fasa ke tanah, gangguan lain biasanya merupakan perkembangan dari jenis gangguan ini. Perlindungan 115

generator dari gangguan satu fasa ke tanah inilah yang menjadi alasan untuk mengetanahkan netral generator. Karena pengetahuan netral generator dapat menjamin suatu sistem perlindungan oleh peralatan proteksi terhadap generator tersebut, maupun peralatan lain yang terhubung dengannya dalam suatu unit instalasi generator. Jenis pengetanahan netral generator yang umum dan telah sejak lama dikenal adalah pengetanahan dengan resistor (resistansi tinggi). Namun sejalan dengan meningkatnya kebutuhan akan energi listrik, maka semakin banyak digunakan generator dengan kapasitas dan rating tegangan yang lebih besar (generator dengan tegangan kerja 18 KV maupun 22 KV hingga mencapai 1000 MW). Ini berarti perlindungan generator dari efek gangguan satu fasa ke tanah semakin serius, karena arus gangguan akan lebih besar dan lebih berbahaya bagi isolator pada belitan stator. Sistem pentanahan baik untuk pentanahan netral dari suatu sistem tenaga listrik, pentanahan system penangkal petir dan pentanahan untuk peralatan khususnya telekomunikasi perlu mendapatkan perhatian serius, karena pada dasarnya pentanahan tersebut merupakan dasar perhitungan suatu proteksi. Sistem pentanahan merupakan dasar perhitungan suatu system proteksi. Tidak jarang baik orang awam maupun teknisi bahkan seorang insinyur listrik, masih kurang tepat dalam mengintepretasikan hambatan pentanahan. Besaran yang sangat dominan untuk diperhatikan dari suatu sistem pentanahan adalah hambatan system pentanahan tersebut. Sampai saat ini orang mengukur hambatan pentanahan hanya dengan menggunakan alat earth tester yang prinsipnya mengalirkan arus searah ke dalam sistem pentanahan. Sedangkan kenyataannya yang terjadi suatu sistem pentanahan tersebut tidak pernah dialiri arus searah, karena biasanya berupa sinusoidal atau bahkan berupa impuls (petir) dengan frekuensi tingginya atau berbentuk arus berubah waktu yang sangat tidak menentu bentuknya. Dengan menggunakan analisis FFT (fast fourier transform) pada arus yang mengalir pada system pentanahan dapat diketahui spektrum frekuensinya. Menurut Anggoro (2002) perilaku tahanan system pentahanan sangat bergantung pada frekuensi (dasar dan harmonisanya) dari arus yang mengalir ke system pentanahan tersebut. Permasalahan yang penting dalam suatu pentanahan baik untuk penangkal petir atau pentanahan netral sistem tenaga adalah berapa besar impedansi system pentanahan tersebut. Besar impedansi pentanahan tersebut sangat dipengaruhi oleh banyak faktor baik faktor internal maupun faktor ekternal. Yang dimaksud dengan faktor internal meliputi dimensi konduktor pentanahan (diameter dan 116

panjangnya), resistivitas relatif tanah, dan konfigurasi sistem pentanahan. Sedangkan yang dimaksud dengan faktor eksternal meliputi bentuk arus (pulsa, sinusoidal, searah) dan frekuensi arus yang mengalir. Hambatan jenis tanah yang akan menentukan hambatan pentanahan dipengaruhi oleh beberapa factor yang meliputi temperatur, gradien tegangan, besar arus, kandungan air dan bahan kimia, kelembaban serta cuaca. Untuk mengetahui harga hambatan jenis tanah yang akurat diperlukan pengukuran secara langsung pada lokasi, karena struktur tanah yang sesungguhnya tidak sesederhana yang diperkirakan, untuk setiap lokasi yang berbeda mempunyai hambatan jenis tanah yang tidak sama (Hutauruk, 1991). Biasanya, desain pentanahan dilakukan dengan mencari titik temu antara keamanan dan meminimalkan biayanya. Pada frekuensi rendah, solusi terbaiknya didasarkan pada sistem pentanahan grid dengan jarak antar elektrode yang tak sama. Penelitian tentang karakteristik sistem pentanahan grid dianalisis dan dibandingkan dengan grid yang biasa (Otero et al., 2002). Hasilnya menunjukkan bahwa unjuk kerja system pentanahan sangat dipengaruhi oleh frekuensi dari arus yang diinjeksikan. Frekuensi tinggi sangat penting dipertimbangkan. Biasanya, desain pentanahan grid dilakukan dengan memfokuskan pada frekuensi rendah yang mana dengan jarak pemisah elektrode yang tak sama adalah lebih efisien daripada dengan jarak pemisah elektrode yang sama. Meskipun begitu, ketika frekuensi naik seperti saat terjadi petir, system pentanahan ini dapat mempunyai impedans yang lebih tinggi sehingga akan mengurangi keamanan system. 1.2. Perumusan Masalah Di dalam menghitung pengetanahan netral suatu peralatan listrik pada sistem tenaga listrik berarti menghubungkan titik netral rangkaian listrik pada peralatan (generator, transformator) dengan tanah melalui suatu impedansi atau secara langsung. 1.3. Tujuan Penulisan Penulisan makalah ini bertujuan untuk mengetahui efek pengetahuan netral terhadap tegangan lebih peralihan. 1.4. Metode Penulisan Penulisan makalah ini menggunakan metode tinjauan literatur (library research). Pembahasan pada makalah ini didasarkan pada teori-teori dan pendapat dari berberapa ahli yang berhubungan dengan makalah ini. 2. Uraian TEoritis 2.1. Prinsip-Prinsip Dasar Pengetanahan Netral pada Unit Instalasi Generator Sistem Tenaga Listrik Pengetanahan netral suatu peralatan listrik, berarti menghubungkan titik netral rangkaian listrik peralatan tersebut 117

(generator, transformator, motor) dengan tanah melalui suatu impedansi atau secara langsung. Pengetanahan titik netral pada sistem tenaga listrik mulai dikenal sejak tahun 1910. Sebelumnya sistem-sistem tenaga listrik yang ada tidak diketanahkan. Hal inidapat dimengerti karena pada saat itu sistem tenaga listrik masih kecil, maka arus gangguan tanah masih kecil. Tetapi dengan semakin besarnya sistem yang ada, maka arus gangguan tanah semakin besar dan sistem tidak dapat dibiarkan tanpa pengetanahan karena arus gangguan tanah serta tegangan lebih transien (tegangan lebih peralihan) yang terjadi akan dapat merusak isolasi peralatan itu sendiri. Generator yang merupakan salah satu pengetanahan netral untuk melindungi generator dan peralatan lain yang terhubung padanya dalam suatu unit. 2.2. Jenis Gangguan dan Faktor Penyebabnya Belitan stator pada stator generator yang dilalui arus beban generator dan memiliki tegangan listrik. Belitan stator mempunyai kemungkinan terkena gangguan. Gangguan ini pada umumnya adalah gangguan hubung singkat yang disebabkan oleh penurunan kekuatan maupun kerusakan isolasi. Kerusakan isolasi diakibatkan oleh proses ketuaan, pemanasan lebih atau akibat kecelakaan fisik saat generator beroperasi. Gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi di dalam belitan stator generator dapat diklasifikasikan dalam tiga macam gangguan, yaitu: a. Gangguan antara phasa dan tanah. b. Gangguan antara phasa dan phasa. c. Gangguan antar belitan (dalam 1 ) 2.3. Netral Generator Tidak Diketanahkan Generator dikatakan tidak diketanahkam bila tidak ada hubungan galvanis antara generator tersebut dengan tanah. Tetapi pada kenyataannya selalu ada kopling kapasitif antara kumparan generator dengan tanah. Operasi generator tanpa pengetanahan netral memiliki beberapa kelemahan, yaitu: a. Tegangan lebih peralihan yang tinggi pada saat gangguan tanah. b. Kemungkinan terjadinya gangguan susulan pada phasa yang sehat semakin besar. c. Sulit untuk melokalisir gangguan tanah karena tidak memungkinkan pemakian rele tanah. d. Arus gangguan tanah tidak dapat dibatasi. 2.4. Netral Generator Diketanahkan a. Tujuan Pengetanahan Netral Generator Tujuan pengetanahan netral unit instalasi generator adalah: 118

a. Membatasi tekanan mekanis pada generator akibat gangguan di luar generator dengan cara membatasi arus gangguan 1 ke tanah tidak melebehi arus maksimum gangguan 3. b. Mengatasi kerusakan pada titik gangguan. c. Untuk memperoleh sensitivitas rele yang baik dalam mengatasi masalah gangguan tanah. d. Mengatasi kerusakan pada titik gangguan. e. Perlindungan generatordari surya kilat. b. Prinsip Operasi Pengetanahan Netral Unit Instalasi Generator Pada unit instalasi generator terhadap satu atau lebih generator yang dihubungkan dengan transformator daya. Karena belitan transformator daya adalah hubungan delta bintang dengan belitan delta pada sisi tegangan rendah, maka arus gangguan tanah pada sisi tegangan rendah tidak mengalir ke sisi tegangan dan sebaliknya. Netral generator adalah jalan balik bagi arus gangguan tanah pada sisi tegangan rendah. 2.5. Dampak Pengetanahan Netral Generator Terhadap Tegangan Lebih a. Pengetanahan Dengan Reaktor Bila gangguan diasumsikan berlangsung dalam waktu yang cukup untuk mengabaikan kejadian peralihan pada awal gangguan dan pemutus daya membuka sebelum arus gangguan mencapai nol. Busur api akan timbul pada pemutus daya dan menimbulkan tegangan jatuh pada pemutus. Seterusnya dimisalkan waktu pembukaan pemutus daya sebelum arus nol cukup untuk menaikkan tegangan puncak normal phasa ke netral sebelum busur api tersebut padam. b. Pengetanahan Dengan Resistor Bila reaktor pengetanahan diganti oleh resistor dengan impedansi yang sama, maka sekali lagi reaksi sinkron dapat diabaikan. Akibat faktor daya rangkaian phasa terganggu mendekati 1. Arus nol akan berimpit dengan tegangan urutan nol pada sumbu datar. Karena tegangan busur api se phasa dengan arus maka tegangan pemutus daya dan tegangan yang diakibatkan generator keduanya pada sisi yang sama dari sumbu tegangan normal yang dibangkitkan generator. Osilasi yang terjadi kecil dan cepat teredam akibat besarnya rugi-rugi api padam tidak ada tegangan pada resistor pengetanahan karena arus yang mengalir. c. Pengetanahan Resonan Pengetanahan resonan dilakukan dengan menggunakan variabel reaktor dengan reaktansi tinggi. Arus gangguan menyebabkan timbulnya tegangan induksi pada belitan reaktor sehingga dari reaktor ini mengalir arus induktif. Dengan menala variabel reaktor, arus induktif diatur untuk mengimbangi arus kapasitif. Oleh karena itu, 119

pengetanahan resonan paling sesuai untuk mengatasi masalah tegangan lebih peralihan. d. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pemilihan Metoda Pengetanahan Netral Unit Instalasi Generator Pemilihan metoda pengetanahan adalah bagian terpenting dalam merencanakan pengetahuan netral pada sistem tenaga. Timbulnya faktor-faktor yang saling bertolak belakang satu sama lain menyebabkan pertimbangan yang diambil selalu merupakan kompromi terbaik antara faktor-faktor yang mengalami konflik. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi metoda pengetanahan unit instalasi generator adalah: Kontinuitas pelayanan Selektivitas dan sensitivitas rele gangguan tanah. Pembatasan tegangan lebih peralihan Pembatasan kerusakan pada lokasi penggangguan. Tekanan mekanis pada belitan stator generator. Koordinasi induktif dengan sistem komunikasi yang ada. Kekuatan isolasi peralatan (generator dan peralatan lain yang terhubung). Perlindungan generator dari tegangan surya kilat. e. Metoda Pengetanahan Resonan Pada Generator Melalui Transformator Distribusi Pada unit instalasi generator dengan netral generator diketanahkan melalui impedansi tinggi, ada dua jenis arus yang mengalir ke tanah pada saat gangguan satu fasa ke tanah. Jenis pertama adalah pengisian muatan (kapasitif), merupakan arus yang tidak dapat dikontrol. Jenis kedua adalah arus melalui impedansi pengetanahan (induktif), arus ini diatur besar dan fasanya. Pada pengetanahan resonan jenis arus ini dapat diatur untuk saling menetralisir. Hal ini dilakukan dengan mengatur harga reaktor pengetanahan yang terdapat pada sisi sekunder transromator distribusi. f. Metode Pengetanahan Unit Insstalasi - Metode Pengetanahan Solid Metode pengetahanan solid atau pengetanahan langsung tanpa impedansi merupakan pengetanahan yang menghasilkan arus gangguan tanah yang besar dan dapat menimbulkan kerusakan besar pada titik gangguan. Dengan pengetanahan solid, arus gangguan satu fasa ke tanah lebih besar dari arus gangguan tiga phasa ke tanah pada lokasi gangguan yang sama. Untuk generator tiga phasa setimbang, arus gangguan solid satu phasa ke tanah dengan mengabaikan resistivitas rangkaian, dengan mengganti impedansi menjadi reaktansi dirumuskan sebagai berikut: 3E L N I F = X X X Amp 1 Di mana X 0 = X g0, yaitu reaktansi urutan nol unit instalasi generator. 2 0 120

- Metoda Pengetanahan Melalui Reaktor Reaktansi urutan nol (X 0 ) metode pengetanahan melalui reaktor adalah jumlah reaktansi nol unit dan reaktansi pengetanahan, atau dapat dituliskan: X 0 = X g0 + 3X n Kelemahan dari pengetanahan ini adalah arus gangguan satu phasa ke tanaha yang besar, antara 25 100% arus gangguan tiga phasa. Hal ini karena impedansi urutan positif maupun negatif masih terlalu kecil sehingga pengetanahan jenis ini dapat mengakibatkan kerusakan besar pada lokasi gangguan. Dikarenakan karena kelemahan ini tidak digunakan pada generator-generator berkapasitas besar. - Metode Pengetanahan Melalui Resistor Metode pengetanahan ini termasuk dalam kategori pengetanahan dengan impedansi rendah. Arus gangguan dalam kategori pengetanahan dengan impedansi rendah. Arus ganggua diperoleh dari persamaan berikut: Z 0 = 3R n + jx g0 Arus gangguan yang timbul satu phasa ke tanah lebih kecil dibandingkan dengan menggunakan kedua metode terdahulu. Akan tetapi arus gangguan ini masih terlalu besar untuk ketahanan isolasi generator. Arus gangguan satu phasa ke tanah untuk metode pengetanahan ini dibatasi antara 100 Amp sampai 1,5 kali arus nominal generator. Akibat arus gangguan tanah yang lebih besar maka pemutusan yang cepat diperlukan untuk melindungi kerusakan generator. - Metoda Pengetanahan Melalui Transformator Distribusi Dengan Resistor Pada Sisi Sekunder Metode pengetanahan ini termasuk kategori pengetanahan impedansi tinggi. Metode pengetanahan ini menggabungkan kelebihan dari metode pengetanahan impedansi dan metode tanpa pengetanahan, yaitu tegangan lebih peralihan yang lebih kecil. Keuntungan yang diperoleh dari pemakaian transformator distribusi adalah konstruksi yang lebih kokoh dan dibandingkan pemakaian resistor tahanan tinggi secara langsung atau netral generator tanah. Metode ini adalah yang paling banyak digunakan pada pengetanahan netral unit instalasi generator. g. Metode Pengetanahan Rosonan Metode pengetanahan resonan pada unit instalasi generator termasuk kategori pengetanahan netral dengan impedansi tinggi. Alasan pemakaian transformator distribusi sama dengan alasan pemakaian transformator distribusi pada pengetanahan dengan resistor. 3. Pembahasan Tranformator Distribusi pada Generator Netral untuk Pengetanahan Rosonan memiliki keuntungan bukan saja karena memungkinkan pemakaian Reaktor Tegangan Rendah pada Sekunder 121

Transformator tersebut untuk tujuan penalaan yang lebih baik. Bila V 1 adalah Tegangan Kerja Transformator Distribusi Sisi Primer dan V 2 untuk sisi sekunder, maka Rating Panas Transformator tersebut adalah: TR = I 1 x +V 1 x 10-3 kva Data lain yang diperlukan dari Transformator Distribusi untuk merancang Pengetanahan Resonana adalah: a. Impedansi (Z) b. Rugi Tembaga (L) c. Arus Beban Penuh Belitan Sekunder (I 2 ) d. Resistensi Ekivalen sisi sekunder (R ts ) e. Reaktansi Ekivalen sisi sekunder (X ts ) f. Jumlah Tap dan Persentase Pergeseran Tegangan untuk tiap Tap. Untuk menentukan besar K dapat dilihat dari persamaan di bawah ini: K = X np X np X ts R R R L nr Dari persamaan tersebut diperoleh harga R s yang merupakan Resistensi Variabel Reaktor. Maka konstanta Reaktor yang sebenarnya adalah: X nr K nr = R Arus maksimum (saat gangguan solid 1 ke tanah melalui Variabel Reaktor. ts nr I 2 = I 1 V 1 Amp V2 3.1. Analisa Penalaan Secara Teoritis Data terpenting yang dibutuhkan untuk merancang suatu pengetanahan resonan adalah kapasitansi unit tersebut. Kapasitansi ini terdiri dari kapasitansi transformator daya, transformator servis, rel daya, generator dan kapasitas peralatan lain yang ada pada unit tersebut. Biasanya besar kapasitansi tiap peralatan pada suatu unit instalasi generator telah ditetapkan dari pabrik pembuatnya dan bila diketahui dapat dieproleh dari standar yang ada. 3.2. Sensitivitas Deteksi Gangguan Tanah Pergeseran titik netral pada saat gangguan satu phasa ke tanah akan timbul pada belitan primer dan sekunder transformator distribusi. Tegangan pada sisi sekunder transromator distribusi merupakan panduan bagi rele untuk mendeteksi terjadinya gangguan tanah. 3.3. Tegangan Lebih Peralihan dan Busur Api Pada saat gangguan terputus dari unit yang terkena gangguan tanah, busur api akan timbul pada celah antara phasa terganggu dengan antara elektroda. Terjadinya busur api disebabkan oleh ionisasi pada saat gangguan, sehingga isolator bersifat 122

konduktor. Bila gangguan tersebut dihilangkan pada saat arus melewati titik nolnya, isolator ingin kembali ke sifat asalnya, hal ini dikenal dengan istilah tegangan pulih elektrik, merupakan gejala peraliahan. Pada pengetanahan resonan, tegangan pulih unit dapat dibuat cukup lambat. Hal ini merupakan jasa pengetanahan resonan yang paling penting, sebab gangguan busur api ke tanah dihilangkan tanpa memutuskan phasa terganggu. Penetanahan resonan memperlambat naiknya tegangan pulih sistem, saat gangguan busur api terputus sehingga tidak akan terjadi gangguan pukul ulang. Kemampuan pengetanahan resonan ini juga berarti tegangan peralihan yang adalah kecil dibandingkan dengna arus pengetanahan yang lain. 3.4. Pemadaman Busur Api pada Penalaan Sempurna Penyimpanan penalaan yang sempurna dinyatakan dengan, yaitu: I F I L = I 1 2 LC0 F = C 0-1 L = 1 - Untuk penalaan sempurna = 0, maka diperoleh frekuensi osilasi bebas pada rangkaian tersebut sebesar: F = 1 L C 0 Pada penalaan sempurna frekuensi osilasi F sama besar dengan frekuensi () unit dan akan terus berosilasi. Namun dengan adanya rugi R L dengan r c0 maka amplitudenya semakin kecil. 3.5. Pemadaman Busur Api dengan Pada Penalaan Tidak Sempurna Pengetanahan resonan pada kenyataannya tidak dapat ditala mencapai sempurna, selalu ada simpangan kecil. 2 F = 1 - Sehinga tegangan pulih menjadi: E P = E L N sin t - E L N e - t sin F t Bila rendemen kita abaikan, maka: E P = E L N (sin t - sin F t) 4. Penutup 1. Pengetanahan resonansi dapat menghasilkan arus gangguan 1 ke tanah yang sangat kecil, sehingga dapat mengatasi masalah tekanan mekanis. 2. Pengetanahan resonan menaikkan sensitivitas rele gangguan tanah hingga mampu mendeteksi penurunan kekuatan isolasi sejak dini, jauh sebelum terjadinya gangguan tanah solid. 3. Pengetanahan resonan membatasi kerusakan yang terjadi pada lokasi gangguan ke tingkat paling 123

kecil diantara semua jenis pengetanahan. 4. Pengetanahan resonan dapat memadamkam sendiri busur api ke tanah tanpa memutuskan phasa terganggu. Hal ini juga menghasilkan tegangan lebih peralihan yang terbatas dan tidak membahayakan pada phasa terganggu sehingga menghambat kemungkinan terjadinya gangguan tanah berikut pada phasa tidak terganggu. 5. Dari keempat hal di atas maka pengetanahan resonan memungkinkan untuk menjaga kontinuitas kerja unit instalasi generator pada saat gangguan tanah. Hal ini merupakan keuntungan terbesar jenis pengetanahan ini pada masa sekarang, dimana keandalan sangat diutamakan dalam operasi sistem tenaga listrik. Daftar Pustaka L. J. Carpenter, L. G. Levoy Jr, System Grounding, Ch. 6 of Industrial Power System Handbool, Edited by D. L. Beeman, McGraw Hill, New York, 1995. E. M. Gulachenski, E. W. Courville, New England Electrics 30 Years of Experience with Resonant Neutral Grounding of Unit Connected Generation, IEEE Transaction on PAS, Vol. 103, pp. 2572-2578, Sept.1984. E. T. B. Gross, E. M. Gulachenski, Experience of New England Systems with Generator Protection by Resonant Neutral Grounding, IEEE Transaction on PAS, Vol. 92, pp. 1186-1194, August,1973. P. G. Brown, I. B. Johnson, J. R. Stevenson, Generator Neutral Grounding Some Aspect of Aplication for Distribution Transformer with Secondary Resistor and Resonant Types, IEEE Transaction on PAS, Vol. 97, pp. 683-691, May/June, 1978. IEEE STD 143 1954, Aplication Guides for Ground Fault Neutralizers, Aplication Guides for Groun T. S. Hutauruk, Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan, Erlangga, Jakarta 1987. 124