ANALISIS GANGGUANN AKIBAT BURUKNYA SISTEM PEMBUMIAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI SERTA PENANGGULANGANNYAA DI PLN RAYON KUALA-BINJAI LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan Oleh JESSICA OLIVIA SILITONGA 10050321100 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2013 vii
ANALISIS GANGGUAN AKIBAT BURUKNYA SISTEM PEMBUMIAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI SERTA PENANGGULANGANNYA DI PLN RAYON KUALA-BINJAI ABSTRAK Banyak sekali gangguan yang terjadi pada sistem jaringan distribusi salah satu penyebab terjadinya gangguan tersebut adalah sambaran petir yang dapat merusak peralatan distribusi yaitu transformator. Oleh karena itu perlunya sistem pembumian yang baik agar arus gangguan yang ditimbulkan oleh petir dapat dialirkan ke tanah, sehingga tidak mengganggu sistem kerja dari transformator tersebut. Banyak sekali ditemui transformator rusak akibat sambaran petir di daerah kerja PLN Rayon Kuala, bahkan melebihi 80% dengan indikasi penyebab kerusakan adalah sambaran petir. Penanggulangan yang dapat dilakukan untuk mengatasi hal tersebut dengan mengadakan pemeliharaan secara rutin dan intensif dan juga dapat dilakukan penurunan tahanan pembumian dengan beberapa metode. Kata kunci : Gangguan, Transformator, Sistem Pembumian. viii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia yang dilimpahkan Nya kepada penulis sehingga akhirnya dapat menyelesaikan penulisan laporan tugas akhir ini dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan diploma III program studi Teknik Listrik jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan dengan judul Analisis Gangguan Akibat Buruknya Sistem Pembumian Transformator Distribusi Serta Penanggulangannya Di PLN Rayon Kuala- Binjai Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dorongan semangat, bimbingan dan pengarahan selama Penyusunan laporan tugas akhir ini. penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Ir. Rina Anugrahwaty, M.T., Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Suparmono, S.T., Kepala Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 4. Drs. Miduk Purba, M.Pd., Ph.D, selaku pembimbing penulis, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini. ix
5. Buat keluarga yang sangat penulis sayangi, terutama kedua orang tua saya, ibunda Dame Ristawati Gultom, S.E dan ayahanda Ir. Eddy Silitonga yang telah banyak memberikan motivasi, semangat dan nasehat terutama doa yang tiada hentinya kepada penulis, dan juga kakak dan adik yang selalu membantu dan memotivasi penulis untuk memberi yang terbaik, kakakku tersayang Friska Silitonga dan Adikku tersayang Roberto Ruben Silitonga. 6. Teman-teman seperjuangan penulis D3K angkatan 2010, terutama sahabatku Ruth Priscilla Sibuea terima kasih atas dukungan dan dorongan serta semangat yang diberikan selama ini kepada penulis. Dan juga adik-adik D3K angkatan 2011 dan 2012. 7. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar dan seluruh pegawai administrasi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan yang telah membimbing penulis selama melaksanakan pendidikan. 8. Bapak Ir. Gunoro, M.T dan Bapak Ir. Ashuri, M.T., selaku dosen penguji dalam sidang tugas akhir. Terimakasih buat pengarahan dan saran yang bapak berikan kepada penulis sehingga penulisan tugas akhir ini dapat rampung dan selesai dengan baik. 9. Bapak Mangapul Pasaribu selaku Manager PLN Rayon Kuala, Bapak Atur Tambunan selaku Supervisor Distribusi PLN Rayon Kuala, Bang Topan Richardo, Pak Ulik, Bang Tommy, seluruh personil Distribusi dan Seluruh keluarga besar PT. PLN (Persero) Rayon Kuala atas kesempatan dan pengalaman yang diberikan kepada penulis untuk dapat belajar dan memahami tentang distribusi secara langsung. 10. Dan segenap pihak yang belum dapat Penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu Penulis dari segi apapun, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. x
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, September 2013 Penulis Jessica Olivia Silitonga NIM : 1005032110 xi
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGHANTAR... iv DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR LAMPIRAN... xii BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan... 3 1.5 Manfaat... 3 1.6 Teknik Pengumpulan Data... 4 1.7 Sistematika Penulisan... 4 BAB 2 LANDASAN TEORI... 6 2.1 Sistem Tenaga Listrik... 6 2.2 Jaringan Distribusi Tenaga Listrik... 8 2.2.1 Gardu Induk (GI)... 8 2.2.2 Jaringan Distribusi Primer... 8 2.2.3 Gardu Distribusi (Transformator Distribusi)... 13 2.2.4 Jaringan Distribusi Sekunder... 19 2.3 Keandalan Sistem Distribusi... 21 2.4 Proteksi Pada Gardu Distribusi... 24 xii
2.4.1 Fuse Cut Out (FCO)... 24 2.4.2 Lightning Arrester (LA)... 25 2.5 Sistem Pembumian... 36 2.5.1 Tahanan Jenis Tanah... 37 2.5.2 Pengukuran Tanahan Jenis Tanah... 39 2.5.3 Elektroda Pembumian... 43 2.5.4 Jenis Pembumian Sistem... 48 2.5.5 Usaha Menurunkan Tegangan Permukaan Tanah... 52 BAB 3 ANALISIS DAN PEMBAHASAN... 57 3.1 Peninjauan Sistem Pembumian Di PLN Rayon Kuala... 57 3.1.1 Jenis Tanah Di Rayon Kuala... 57 3.1.2 Peralatan Pembumian Yang Digunakan... 58 3.2 Gangguan Yang Timbul Akibat Buruknya Sistem Pembumian Pada Transformator Distribusi... 61 3.2.1 Transformator Rusak Di Rayon Kuala... 62 3.2.2 Pengukuran Tahanan Pembumian... 63 3.3 Analisis Transformator Rusak... 67 3.4 Penanggulangan Transformator Rusak Akibat Buruknya Sistem Pembumian... 71 3.4.1 Perbaikan Tahanan Pembumian... 71 3.4.2 Pemeliharaan... 74 BAB 4. PENUTUP... 77 4.1 Kesimpulan... 77 4.2 Saran... 78 DAFTAR PUSTAKA... 79 LAMPIRAN... 80 xiii
Gambar DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Tiga Komponen Utama Dalam Penyaluran Tenaga Listrik... 7 Gambar 2.2 Pola Sistem Tenaga Listrik... 7 Gambar 2.3 Konfigurasi Jaringan Radial... 10 Gambar 2.4 Konfigurasi Hantaran Penghubung (Tie Line)... 11 Gambar 2.5 Konfigurasi Sistem Loop... 12 Gambar 2.6 Konfigurasi Sistem Spindel... 13 Gambar 2.7 Gardu Distribusi atau Trafo Distribusi... 14 Gambar 2.8 Konstruksi Dasar Transformator... 16 Gambar 2.9 Inti Transformator... 18 Gambar 2.10 Jaringan Distribusi Sekunder Dengan Twisted Cable... 20 Gambar 2.11 FCO dan Fuse Link... 24 Gambar 2.12 Arus Melalui Arrester... 26 Gambar 2.13 Tegangan Dan Arus Pelepasan Pada Arrester... 26 Gambar 2.14 Pengaman Arrester Jenis Thyrite... 29 Gambar 2.15 Rangkaian Dan Karakteristik Pengaman Arrester Jenis Katup... 30 Gambar 2.16 Pengaman Arrester Jenis Katup (Valve)... 31 Gambar 2.17 Pengaman Arrester Katup (Valve) Jenis Saluran... 32 Gambar 2.18 Pengaman Arrester Jenis Expulsion... 33 Gambar 2.19 Sistematika Diagram Kerja Lightning Arrester (LA)... 35 Gambar 2.20 Pengukuran Tahanan Jenis Tanah Metode Empat Elektroda... 40 Gambar 2.21 Metode Pengukuran Dengan Tiga Titik... 42 Gambar 2.22 Elektroda Batang... 44 xiv
Gambar 2.23 Elektroda Plat Dipasang Vertikal... 44 Gambar 2.24 Elektroda Pita... 45 Gambar 2.25 Sistem TN (PNP)... 50 Gambar 2.26 Sistem TT(PP)... 51 Gambar 2.27 Sistem IT(HP)... 52 Gambar 2.28 Perawatan Kimiawi Elektroda Pembumian... 55 Gambar 3.1 Ground Rod... 59 Gambar 3.2 Pipa Galvanis... 60 Gambar 3.3 Kawat Penghantar Grounding... 61 Gambar 3.4 Beberapa Hasil Pengukuran Tahanan Pembumian... 66 Gambar 3.5 Kondisi Pada KL-104... 68 Gambar 3.6 Pecahnya Bushing Primer... 69 Gambar 3.7 Kondisi Pada KL-36... 70 Gambar 3.8 Rangkaian Paralel... 72 Gambar 3.9 Pemasangan 3 Batang Elektroda Pembumian... 72 Gambar 3.10 Perbaikan Tahanan Pembumian Pada KL-60... 74 xv
Tabel DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Nilai rata-rata resistans jenis tanah (ρt)... 37 Tabel 2.2 Resistans Pembumian Pada Resistans Jenis ρ1=100 Ω-m... 46 Tabel 2.3 Ukuran Minimum Elektrode Bumi... 47 xvi
DAFTAR LAMPIRAN Hal 1 One Line Diagram PLN Rayon Kuala... 81 2 Transformator Kontak Di PLN Rayon Kuala Dari Bulan Januari sampai Juli 2013... 82 3 Gambar-gambar... 89 xvii