Bab I Pembumian Sistem Tenaga.pdf

8\D

SATU PENDAHULUAN

•

I 1. UMUM

Sampal kira-kira tabun 1910, sistem-slstern tenaga Iistrlk tldak dlketanahkan. Hal itu dapat dimengerti karena pada waktu Itu sistem-sistem tenaga Iistrlk masih keeU jadi bila ada gangguan fasa ke tanah arus gangguan masih keen, dan biasanya masih kurang dart 5 Amper, Pada umumnya blla arus gangguan Itu sebesar 5 Amper atau lebih keeU, husw listrlk. yang timbul pada kontak-kontak antara kawat yang terganggu dan tanab masm dapat padam sendiri.1-10 Tetapi slstern-sistem tenaga itu Makin lama makin besar baik panjangnya maupun teganga.nnya. Dengan demikian arus yang timbul bUa terjadl gangguan tanah makin besar dan busur listrlk lru lIdak dapat lag! padam sendlri. Tambahan lagi gejala-gejala b. [I ·IWlII atau 'arcing grounds' semakin menonjoJ. Gejala busur tanah adalab suatu proses terjadinya pen ar (clearing) dan .. ,,1I. (restriking) dari busur listrik seeara berulang-ulang. Gejala ini sangat berbahaya karena dapat menimbulkan tegangan leblh transien yang tinggi yang dapat merusak peralatan. Oleh karena itu mulai tahun 1910-an pada saat mana sistern-sistem tenaga relatif mulai besar, ststem-sistem itu tidaJc lag! dibiarkan terapung yang dinamakan ststem delta. tetapi titik netral sistem ltu dlketanahkan melalul tahanan atau reaktans!. Pengetanahan ltu umumnya dDakukan dengan menghubungkan netral transformator daya ke tanah, «

,I

Metode-metode pengetanahan netraJ dart sistern-ststem tenaga adalah: b. e. d. e.

pengetanahan ,lIdalullllhullan (resistance grounding], pengetanahan rnelalul rektor reactor grounding), pengetanahan tanpa impedansi (soild grounding), pengetanahan efekuf {effective grounding), pengetanahan dengan reaktor } ang unpedansinya dapat berubah-ubah (resonanr grounding) atau OCllo"t'ln'lh n dengan kurnparan Petersen

Pada sistern-sistem yang tldak diketanahkan atau pada sistem delta, arus gangguan itu tergantung darllmpedansi kapasitif Z A' Z B dan Zc. yaitu impedansi kapasitif masingmasing kawat-fasa terhadap tanab. Gambar 1.1. Tetapi bila sistem itu diketanahkan arus

2

/'/ \)1,/ r.1J\/l1I11\

NI TR IL SISTI Wl'E ~ iCA

~---7~~------------------------------~~---------C r---~~----------------------~~---+---------B v

... Gambu I-I

I

rem

\':lntI

Iklnk dikclwWlI:an dalarn Ie\: dun

UIUl

r---~~n-----------------------~-----+-----------B

r---~~~------,---------~----~----~----------_A

Gambu 1.2_ !i tern )n~ dlk uln;jhk n dalarn ke

am

ngguan I; war-tan

h.

IFC

aru

pn!l!clunn

gangguan itu tidak Jagi tergantung hanya dari impedansi kapasitif kawat-kawat tetapi juga tergantung pada impedansi alat pengetanahan dan transformator. Gambar 1.2. Kecuali pada pengetanahan dengan kumparan Petersen. impedansi alat pengetanahan ltu sangat kecil dibandingkan dengan impedansi kapasitif Zc


C

atau dengan kata lain arus gangguan itu tidak lagi tergantung pada impedansi ZoJadi dengan mengetanahkan netral sistem itu arus gangguan jelas menjadl lebih besar dlbandlngkan dengan arus gangguan paela sistem delta, namun sebaliknya membatasi tegangan pada fasa-fasa yang lidak terganggu. Jadi di dalam menentukan impedansi pengetanahan itu harus diperhatikan hubungan antara besar arus gangguan dan tegangan yang mungkln timbuJ (lihat Bab 3 pasal 6), Dari keterangan-keterangan tanahan itu ialah: I.

2.

.

di atas dapat disimpulkan bahwa tujuan dari penge-

Pada sistem yang besar yang tidak diketanahkan arus gangguan itu relatif besar (> 5 A) sehiogga busur listrik yang timbuJ tidaJc dapat padam sendiri, hal mana akan merilinbulkan busur tanah; pada sistem yang diketanahkan gejaJa tersebut hampir lidak ada. Untuk membatasi tegangan-tegangan pada fasa-fasa yang tidak terganggu (sehat).

Ptndl1hu/uan

J

Pada sistem-slstem di bawah 115 KV banyak dipakai pengetanahan melalui kumparan Petersen. Terutama di Eropa pengetanahan dengan kumparan Petersen itu telah dimulal sejak tahun 19oo·an. dan dl Arnerika Serikat tahun 1930·an. Pada sistem-sistem yang tegangannya lebih Unggi (115 KV ke atas) ada kecenderungan menggunakan pengetanahan tanpa irnpedansi atau pengelllnllhan elekrif. (-). Yang dimaksud dengan pengetanahan efektif iaIah pengetanahan di mana perbandingan antara reaktansi urutan nol dan reaktansi urutan positif lebih kecU atau sarna dengan tiga, dan perbandingan tahanan urutan nol dan reaktansi urutan positif lebih keeil atau sama dengan satu, untuk tiap titlk pada sistem itu (Xo/X I <; 3; RolX I <; 1).

1.2.

JENJS GANGGUAN PENYEBABNY A

PADA SISTEM TRANSMISI

DAN FAKTOR·FAKTOR

Dalarn sislem tenaga listrik, bagian yang paling sering terkena gangguan adalah kawat transrnisinya (kira-kira 70% sId 80% dan seluruh gangguan). Hal ini disebabkan luas dan panjangnya kawat transrnisi yang terbentang dan yang beroperasi pada kondisi udara yang berbeda-beda, Pada sistem transmisi, suatu gangguan dapat terjadi disebabkan kesalahan rnekanis, therrnis dan tegangan lebih atau karena material yang cacat atau rusak, misalnya gangguan hubung singkat, gangguan ke tanah atau konduktor yang putus. Seperti disebut di muka, busur tanah yang menetap merupakan gangguan yang sangat ditakuti sebab busur tanah yang padarn dan menyala merupakan sumber gelombang berjaJan yang mempunyai muka yang euram yang dapat membahayakan isolui dati alat-alat instalasi walaupun letaknya jauh dar! litik gangguan. Gangguan yang sering terjadi ialah gangguan hubung siugkat. Besar dari arus hubung singkat itu tergantung dan jenis dan sifat gangguan hubung singkat itu, kapasitas dari sumber daya, konfigorasi dirt sistem, metoda hubungan netral dari trafo, jam gangguan dan unit pembangkit, angka pengenal dar! peralatan-peraJatan utama dan alat-aJat pembatas arus, larnanya hubung singkat itu dan kecepatan beraksi dari alat-alat pengarnan. Gangguan hubung singkat itu tidak hanya dapat merusak peralatan atau elemenelemen sirkuit, tetapi juga dapat menyebabkan jatuhnya tegangan dan frekuensi sistern, sehingga kerja para lei dati unit-unit pembangkit menjadi terganggu pula. Akibat-akibat yang disebabkan gangguun antara lain:

2 3. 4

(.)

Menginlerupsi kontinuitas pelayanan daya kepada para konsumen apabila gangguan uu sampai menyebabkan terputusnya suatu rangkaian- (sirkuit) atau menyebabkan keluamya suatu unit pembaogkit. Peourunan tegangan yang cukup besar menyebabkan rendahnya kuaUtas tenaga listrik dan merintangi kerja normal pada peralatan konsumen. Peogurangan stabilitas sistem dan menyebabkan jatuhnya generator. Merusak peralatan pada daerah terjadinya gangguan itu,

Dl Jerman

lidak jaTang sis tern 220 KV diketanahkan

dengan kurnparan

PelC .... n.1

4

Faktor-faktor yang dapat menyebabkan tegangan tinggi lalah: I

.,

J.

Suri« p tir : 'al.

1II'[Q

terjadinya gangguan pada sistem transmisi

hubung

Dati pengalaman diperoleh bahwa petit sering menyebabkan gangguan pada sistem tegangan tinggi sampai 150-220 KV. Sedangkan pads sistem di atas 380 KV, yang rnenjadi sebab utamanya ialah suTja hubung. Burung arall daun Jaw Jika burung atau daun-daun terbang dekat pada isolator gantung dan saluran transmisi, maka clearance (jarak aman) menjadi berkurang sehingga ada kernungkinan terjadi loncatan api. Polus, [debu],

Debu-debu yang menernpel pada isolator merupakan konduktor yang bisa menyebabkan terjadinya loncatan api, 4. 5.

Pohon-pohon yallg tumbuh di drkat salumn transmisi. RLlak·rl.la~· pada tsolator

Dengan adanya retak-retak pada isolator maka secara mekanis apablla ada petir yang menyambar akan terjadllembus (breakdown) pada isolator . .Klasiftkasi "a:i gangguan dibedakan dan dua segi yaitu:

..,

Dari macamnya gangguan: a ( 4·1....;ualldu, 'J'Ill atau '1&8 rasa rnelalui tahap hubung tanah. b. Gangguan fasa ke fasa. c. Gangguan dun Iasa tanah, d. Gangguan saiu fasa ke tanah atau gangguan tanah, Darl lamanya waktu ganggunn . a. Gangguan permanen, b. Gangguan temperer.

GOtlP'{IIOII t mpor« r yaitu apabila gangguan terjadi dalam hanya waktu yang singkat saja di mana kemudian sistem kembali pada keadaan normal. Misalnya gangguan yang dlsebabkan oleh petlr auu burung, di mana terjadi loncatan api pada lsclasl udara atau minyak. Gangguan permanen baru dapat dihilangkan atau diperbaikl setelah baglan yang terganggu itu diisolir dengan bekerjanya pemutus daya. Dan pengalaman telah ditunjukkan bahwa makin tinggi tegangan suatu sistem, frekuensi terjadinya gangguan makin kecll, dan gangguan hubung singkat yang pallng banyak terjadi adalah gangguan satu-fase ke tanah, eli mana Iaktor penyebabnya yang palin! sering adalah petit. Tetapi untuk sistem transmisi dl alas 380 KV penyebab Ulama gangguan biasanya adalah sulja hubung.