Analisis Sisem Penanahan Gardu Induk Bagan Bau Dengan Benuk Konsruksi Grid (Kisi-Kisi) Abrar Tanjung Jurusan Teknik Elekro Fakulas Teknik, Universias Lancang Kuning E-mail : abraranjung_1970@yahoo.co.id Absrak - Sisem penanahan peralaan gardu induk menggunakan kisi (Grid) dan gabungan anara sisem penanahan Grid dan Rod. Model sisem penanahan sisem Grid-Rod paling sering digunakan unuk Gardu Induk Tegangan Tinggi 150 kv. Unuk pembangunan gardu induk yang baru dibuuhkan disain yang baru pula. Disain dilakukan dengan membua kombinasi anara jumlah mesh dan rod-nya, kedalaman penanaman kondukor dengan memperimbangkan nilai dari ahanan jenis anah, pengaruh ahanan jenis anah unuk beberapa jenis anah yang berbeda dengan kedalaman yang sama sera dimensi area penanahan yang akan digunakan sehingga menghasilkan nilai ahanan penanahan (R), egangan senuh (Em) dan egangan langkah (Es) yang lebih baik dan lebih aman. Sisem penanahan pada Gardu Induk merupakan perlengkapan yang ama pening unuk menghindari bahaya-bahaya erhadap orang yang sedang berada didalam aau didaerah Gardu Induk ersebu. Ada beberapa meode dalam ugas akhir ini diuraikan, eapi akhirnya dapa dipilih sesuai dengan kebuuhan keeliian dalam perencanaannya. Perencanaan dan hasil analisa unuk Gardu Induk Bagan Bau unuk egangan senuh sebenarnya sebesar diperoleh sebesar 186,7 vol dan Tegangan langkah sebenarnya sebesar 209,6 vol, sera jumlah baang penanahan sebanyak 51 baang dengan besar penampang kondukor sebesar 3,62 mm 2 Keyword : sisem penanahan, gardu induk, egangan senuh, egangan langkah 1. PENDAHULUAN Pengaman dari pengguna enaga lisrik ini ada bermacam-macam dan salah saunya adalah dengan penanahan peralaan, guna melindungi bahaya arus lisrik erhadap manusia, peralaan dan bangunan. Penanahan merupakan salah sau cara pengurangan pengaruh arus lisrik yang dapa erjadi oleh beberapa macam penyebab, seperi erdapanya arus bocor aau hubungan singka akiba kegagalan isolasi dan bencana alam sera akiba adanya surja peir [2][3]. Pengeanahan peralaan merupakan benuk unuk membaasi egangan anara bagian ala-ala yang idak dilalui arus dan anara bagian ala-ala ini dengan anah sampai didapanya suau harga erenu, 81 maksudnya ahanan yang aman bagi semua kondisi operasional baik berbenuk normal maupun idak normal. Demi ercipanya benuk ahanan yang aman seperi yang ersebu diaas maka diperlukan adanya penanahan peralaan aau insalasi iu sendiri. Sisem penanahan ini gunanya adalah unuk memperoleh poensial yang meraa (uniform) dalam semua bagian srukur dan peralaan, dan juga unuk menjaga agar operaor aau orang yang berada di daerah insalasi iu berada pada poensial yang sama dan idak berbahaya dalam seiap waku [4]. Tujuan peneliian ini adalah unuk merencanakan sisem penanahan dalam benuk kisikisi (grid) dan unuk mengeahui perbandingan besarnya egangan senuh yang ada dilapangan dengan egangan senuh yang diizinkan berdasarkan sandar kelisrikan sera perbandingan egangan langkah dilapangan dengan egangan langkah yang diizinkan. 2. BAHAYA SENTUHAN-SENTUHAN LISTRIK Tubuh manusia merupakan penghanar, maka berlakunya hukum ohm keerangan besarnya arus yang lewa dalam ubuh manusia erganung dari besarnya egangan senuh dan impedansi ubuh aau dapa diulis sebagai beriku : E I... amper (1) Z I = Arus keju (Amp) E = Tegangan senuh (Vol) Z = Impedensi Toal Tubuh (Ohm) 3. PENGARUH BESARAN LISTRIK TERHADAP TUBUH MANUSIA Dari penyelidikan dikeahui bahwa ubuh manusia bersifa penghanar, yang mempunyai impendansi berkisar anara 500-100.000 ohm, oleh sebab iu bila erjadi konak langsung salah sau bagian ubuh dengan bodi peralaan yang menjadi beregangan karena kegagalan isolasi, maka akan ada arus yang mengalir pada ubuh [1]. 3.1 Arus Persepsi Pada Elecrical Tesing Laboraory New York ahun 1933 elah dilakukan pengujian erhadap 40
orang laki-laki dan perempuan, dan dapa arus raaraa yang disebu hreshold of percepion curren sebagai beriku [7]: a. Unuk laki-laki : 1,1 ma b. Unuk perempuan: 0,7 ma 3.2 Arus Mempengaruhi Oo Tegangan yang menyebabkan ingka arus persepsi naik, maka orang akan merasa saki dan kalau erus dinaikkan oo-oo akan kaku sehingga orang ersebu idak berdaya lagi unuk melepaskan kondukor yang dipegangnya iu. Di Universiy Of California Medical School elah dilakukan penyelidikan erhadap 134 orang laki-laki dan 28 orang perempuan dan diperoleh angka raa-raa dari arus yang dipengaruhi oo sebagai beriku: a. Unuk laki-laki : 16 ma b. Unuk Perempuan : 10,5 ma 3.3 Arus Reaksi Arus reaksi adalah arus erkecil yang dapa mengakibakan orang menjadi erkeju, hal ini cukup berbahaya karena dapa mengakibakan kecelakaan sampingan. Karena erkeju orang dapa jauh dari angga, melempar peralaan yang sedang dipegang yang dapa mengenai bagian-bagian insalasi beregangan inggi sehingga erjadi kecelakaan yang lebih faal [7]. iik berjarak 1 meer, dengan asumsi bahwa objek yang disenuh dihubungkan dengan kisi-kisi pengeanahan yang berada dibawahnya. Besar arus gangguan dibaasi oleh ahanan konak keanah dari kaki orang ersebu [7]. Pada Gambar 1diperlihakan egangan senuh dan rangkaian penggani. Dari rangkaian penggani dapa diliha hubungan sebagai beriku : E s = (R k + R F /2). I k (3) E s = Tegangan senuh (vol). R f = Tahanan konak ke anah dari sau kaki pada anah yang diberi lapisan koral 10 cm 9 = 3000 ohm) I k = Besarnya arus yang melalui badan (dalam amper). Tahanan badan orang elah diselidiki oleh beberapa ahli dan sebagai harga pendekaan diambil R k = 1000 ohm. Tahanan R f mendekai harga 3 s keerangan s adalah ahanan jenis anah disekiar permukaan. Dengan demikian egangan senuh menjadi : E s = (1000 + 3 s /2) 0,116/ s = Tahanan jenis anah disekiar permukaan anah (ohm-meer) = 3000 ohm-meer unuk permukaan anah yang dilapisi koral 10 cm. T = Waku keju (deik) aau lama gangguan anah. 3.4 Arus Fibrilasi Apabila yang melewai ubuh manusia lebih besar dari arus yang berpengaruh oo dapa mengakibakan orang menjadi pingsan bahkan sampai mai. Hal ini disebabkan arus lisrik ersebu mempengaruhi janung yang disebu venricular Febrilaion yang menyebabkan janung berheni bekerja dan peredaran darah idak jalan sehingga segera akan mai [7]. Percobaan Daziel menyaakan bahwa 99,5% dari semua orang yang beranya lebih kurang 50 kg masih dapa berahan erhadap arus lisrik dan waku yang dienukan oleh persamaan sebagai beriku: 2 Ik. k aau Ik k (2) Maka : k 80 = 0,116 Amper. k 70 Jadi : = 0,157 Amper. I 2 k. = 0,0135 unuk bera badan 50 kg Dan : I k 0,116 = I k = Besar arus lewa ubuh manusia (A) = Waku arus lewa ubuh manusia aau lama gangguan anah (deik) 3.5 Tegangan Senuh Tegangan senuh adalah egangan yang erdapa dianara suau objek yang disenuh dan sau 82 3.6 Tegangan Langkah Tegangan langkah adalah egangan yang imbul dianara dua kaki orang yang sedang berdiri diaas anah yang sedang dialiri oleh arus kesalahan keanah. Dalam hal ini dimisalkan jarak anara kedua kaki orang adalah 1 meer dan diameer kaki dimisalkan 8 cm dalam keadaan idak memakai sepau. Pada gambar 2 diperlihakan egangan langkah yang deka dengan peralaan yang dikeanahkan [7]. Gambar 1. Tegangan senuh dan rangkaian penggani Dengan menggunakan rangkaian penggani dapa dienukan egangan langkah sebagai beriku : E 1 = ( R k + 2 R f ). I k (4) = ( 1000 + 6 s ) x 0,116/
E 1 = 116 0,696. s E 1 = Tegangan langkah (Vol) R k = Tahanan badan (orang ohm) = 1000 ohm. R f = Tahanan konak keanah dari sau kaki (dalam ohm) = 3 s = Waku keju (dalam deik) s = ahanan jenis anah Pada abel 1 diunjukkan egangan sennuh yang diizinkan dan lamanya gangguan sedangkan pada abel 2 diunjukkan eganga langkah yang diizinkan dan lamanya gangguan. Tabel 1. Tegangan Senuh yang Diizinkan dan Lama Lama (, deik) Tegangan Senuh yang Diizinkan (Vol) 0,1 1.980 0,2 1.400 0,3 1.140 0,4 990 0,5 890 1,0 626 2,0 443 3,0 362 Tabel 2. Tegangan Langkah yang Diizinkan dan Lama Lama Tegangan Langkah yang Diizinkan (, deik) (Vol) 0,1 7,000 0,2 4,950 0,3 4,040 0,4 3,500 0,5 3,140 1,0 2,216 2,0 1,560 3,0 1,280 Gambar 2. Tegangan langkah deka peralaan yang dikeanahkan 4. IMPEDANSI TUBUH MANUSIA Tubuh manusia erdiri dari unsur-unsur air, garam, mineral dan lain-lain yang dalam keseluruhan merupakan impedansi ubuh yang mempunyai nilai anara 500 sampai 10000 ohm, keerangan nilai eringgi adalah kuli ari (za anduk) dan nilai errendah adalah daging dan bagian ubuh lainnya (misalnya janung dan lain-lain), disebabkan karena sifa selnya dan keadaannya yang selalu basah. Pada egangan dibawah 240 Vol, kuli arilah yang merupakan fakor uama dalam membaasi besarnya arus pada senuhan dengan penghanar beregangan [6]. Adapun Pengaruh Keadaan Tubuh Terhadap Impedansi: a. Keadaan Oo Keadaan yang aleis berari banyak oo-oonya yang berari sel ubuhnya pada dan merupakan penghanar yang baik (impedensinya rendah). Pada umumnya oo pria lebih banyak dari pada wania dan berari impedensi ubuh pria lebih rendah dari wania. b. Kelembaban kuli karena keringa aau basah oleh air menyebabkan nilai impedansi sanga menurun. c. Bera badan yang besar aau orang gemuk mempunyai permukaan yang besar dan kepadaan sel yang inggi yang berari impedansi rendah. 5. ANALISIS PENTANAHAN GARDU INDUK BAGAN BATU PT. PLN (PERSERO) CABANG DUMAI DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KISI-KISI (GRID) Luas darah disekiar swich yard 150 KV unuk perluasan Gardu Induk Bagan Bau adalah 100 m x 95 m dengan leak peralaan seperi dalam gambar 3. Dengan memperhaikan luas dan siuasi leak peralaan pada Gardu Induk, maka dapa diperkirakan susunan penanahan grid yang akan dipasangkan. Arus hubungan singka keanah dikeahui unuk 83
menenukan besarnya arus maksimum yang mungkin mengalir dalam anah akiba erjadinya hubungan singka keanah [5]. Perencanaan sisem penanahan pada gardu induk didasarkan pada sandar IEEE 80, dengan ukuran/langkah-langkah sebagai beriku: a. Pemeriksaan ahanan jenis anah. b. Perencanaan pendahuluan aa leak (layou). c. Perhiungan arus fibrilasi. d. Menghiung jumlah baang penanahan yang diperlukan e. Menghiung egangan senuh yang diizinkan. f. Menghiung egangan senuh maksimum sebenarnya. g. Menghiung egangan langkah yang di izinkan. h. Menghiung egangan langkah maksimum sebenarnya. a. Tahanan Jenis Tanah Tahanan jenis anah nilai ahanannya dapa diperoleh dari kondisi dan jenis anah yang ada disekiar garud induk. Pengukuran ahanan jenis anah pada lokasi gardu induk diambil pada berapa lokasi pada areal, unuk menghiung ahanan jenis anah dapa dihiung dengan mengunakan persamaan beriku : = 2.. ar (5) = Tahanan jenis raa-raa anah. a = Jarak anara baang elekroda yang deka R = Besar Tahanan yang erukur. Pengukuran dilokasi gardu induk ersebu diperoleh besar ahanan jenis anah raa-raa : = 100 ohm-m b. Arus Fibrilasi Besarnya arus fibrilasi yang mengalir pada ubuh manusia keerangan arus lisrik dapa menyebabkan janung mulai fibrilasi dapa dihiung berdasarkan persamaan dibawah ini : K 50 = 0,116 amper 0,116 I k = (6) I k = Arus fibrilasi (Amp) = Lama waku gangguan (deik) = 0,75 deik. Lama waku gangguan erganung dari berapa fakor, anara lain sailias, ipe swichyard dan ipe relay dan pemuusan daya yang digunakan. Sebegiu jauh belum ada sandard mengenai lama waku gangguan. Waku yang dianggap realisis berkisar anara 0,5 deik sampai 1,0 deik. Pengambilan waku 0,75 deik dianggap sudah memenuhi persyaraan dan cukup realisis. Bila harga-harga ersebu dimasukkan pada persamaan diaas maka : I k = 0,134 Amper c. Taa Leak (Layou) Kisi-kisi (grid) penanahan menggunakan kondukor embaga bula yang dianam pada seluruh baas gardu induk. Pengauran aa leak sisem penanahan pada suau gardu induk dapa diliha pada gambar beriku ini. Pada gambar ersebu diberikan panjang kondukor ermasuk baang penanahan = 1600 meer. d.jumlah Baang Penanahan Yang Diperlukan. Pada waku arus gangguan mengalir anara baang penanahan dan anah akan menjadi panas akiba arus I 2. Suhu anah harus eap dibawah 100 c, unuk menjaga jangan sampai erjadi penguapan air kandungan dalam anah dan kenaikan ahanan jenis. Seluruh panjang baang penanahan yang diperlukan dihiung dari pembagian arus gangguan keanah dengan kerapaan arus yang diizinkan, sedangkan jumlah baang penanahan yang di anahkan diperlukan dari pembagian panjang sau baang. Jadi bila besar arus gangguan keanah (3500) amper maka jumlah baang penanahan minimum dengan panjang (3,5 meer): 3500 = 51 Baang 3,5x105x0,19 e. Perhiungan Tegangan Senuh Yang Diizinkan Tegangan senuh yang yang diizinkan dapa dihiung dengan memasukkan daa-daa sebagai beriku : I k = 0.134 A R k = Tahanan Badan Manusia = 1000 Ohm/meer. s = 100 ohm-m E m = Tegangan Mesh K m = 0,375 K i = Fakor koreksi unuk keidak meraaan kerapaan arus yang didapa dari hasil percobaan adalah sebagai beriku : K i = 3,410 L = Adalah oal panjang kondukor yang dianam = 3 meer I = Besar arus gangguan = 3500 A Maka didapa egangan senuh yang diizinkan E s = (R k + Rf/2) I k (7) = (1000 + 300/2)0,134 = 154,1 Vol f.perhiungan Tegangan Senuh Maksimum Sebenarnya Berdasarkan luas daerah penanahan dan siuasi leak peralaan yang kira-kira perlu dianahkan, maka kia dapa enukan ukuran dan benuk sisem penanahan grid yang akan kia pasangkan. 84
Rumus yang dipakai I Em Km, Ki.. (8) L = 0,375 x 3,410 x 100 x 3500/2400 = 186,7 vol g. Perhiungan Tegangan Langkah yang Dizinkan Tegangan langkah yang yang diizinkan dapa dihiung dengan memasukkan daa-daa sebagai beriku : I k = 0.134 A R k = Tahanan Badan Manusia = 1000 Ohm/meer. s = Tahanan jenis permukaan anah yang dilapisi bau kerikil keerangan orang berdiri = 3000 Ohm-meer. K s = 0,421 Maka didapa egangan langkah yang diizinkan E L = (R k + 2 x Rf) I k (9) = (1000 + 2 x 300)0,134 = 214,4 Vol Berdasarkan hasil perhiungan dapa disusun aa leak aau layou dari penanahan yang diunjukkan pada gambar 3. 80 M 5-10 M Gambar 3. Taa Leak Penanahan h.perhiungan Tegangan Langkah Maksimum Sebenarnya Tegangan langkah adalah perbedaan agangan yang erjadi dianara kedua kaki manusia berjalan diaas sisem dihiung dengan rumus : I E lm Ks, Ki.. (9) L = 0,421 x 3,410 x 100 x 3500/2400 = 209,6 vol 6. KESIMPULAN Dari hasil perhiungan sisem penanahan unuk perencanaan penanahan grid perluasan swichyard 150 kv Gardu Induk Bagan Bau adalah sebagai beriku : a. Jumlah baang penahanan dipasang sebanyak 51 baang dengan diameer kondukor sebesar 3,62 mm 2. b. Tegangan senuh sebenarnya diperoleh sebesar 186,7 vol, yang berari bahwa egangan senuh sebenarnya diaas egangan senuh yang diizinkan sebesar 154, 1 vol. Hasil perhiungan dan analisa egangan senuh masih belum berbahaya bagi manusia berdasarkan abel 1. c. Tegangan langkah sebenarnya sebesar 209,6 vol, hal ini berari egangan langkah sebenarnya masih dibawah sandar egangan langkah diizinkan sebesar 214,4 vol. Hasil perhiungan dan analisa egangan langkah masih belum berbahaya bagi manusia berdasarkan abel 2. d. Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan egangan senuh dan egangan langkah dilapangan dibawah sandar egangan senuh dan egangan langkah yang diizinkan pada abel 2 sera masih belum membahayakan manusia. DAFTAR PUSTAKA [1] Arono Arismunandar, DR.M.A.Sc, Teknik Tenaga Lisrik, Pradnya Paramia, Jakara, 1997. [2] Baldev Thapar, ec, Ground Resisance Of The Foo In Subsaion Yard, IEEE, Transacions on Power Delivery, Vol 8 no. 1, Januari, 1993 [3] Baldev Thapar, ec, Effecif Ground Resisenace of Human Fee in High Volaage Swichyards, IEEE, Transacions on Power Delivery, Vol 8 no. 1, Januari, 1993 [4] Y.L. Chow, M.M.A, Salama, A Simplified Mehode For Calculaing The Subsaion Grounding Grid Resisance, IEEE, Transacions on Power Delivery, Vol 9 no. 2, April, 1994 [5] PT. PLN (Persero) Sekor Pekanbaru, Gardu Induk Bagan Bau. [6] Suryamo.F, Teknik Lisrik Insalasi Gaya, Tarsio, Bandung, 1990. [7] TS. Huauruk.Ir.MSc, Pengeanahan Neral Sisem Tenaga, Erlangga, Jakara, 1999 85