Sistem Pentanahan Pada Jaringan Tegangan

Sistem Pentanahan Pada Jaringan Tegangan Menengah
A.

Pendahuluan

Sistem pentanahan pada jaringan distribusi digunakan sebagai pengaman langsung
terhadap peralatan dan manusia bila terjadinya gangguan tanah atau kebocoran
arus akibat kegagalan isolasi dan tegangan lebih pada peralatan jaringan distribusi.
Petir dapat menghasilkan arus gangguan dan juga tegangan lebih dimana
gangguan tersebut dapat dialirkan ke tanah dengan menggunakan sistem
pentanahan.
Sistem pentanahan adalah suatu tindakan pengamanan dalam jaringan distribusi
yang

langsung

rangkaiannya

ditanahkan

dengan


cara

mentanahkan

badan

peralatan instalasi yang diamankan, sehingga bila terjadi kegagalan isolasi,
terhambatlah atau bertahannya tegangan sistem karena terputusnya arus oleh alatalat pengaman tersebut. Agar sistem pentanahan dapat bekerja secara efektif,
harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1. Membuat jalur impedansi rendah ketanah untuk pengamanan peralatan
menggunakan rangkaian yang efektif.
2. Dapat melawan dan menyebarkan gangguan berulang dan arus akibat surja
hubung (surge current)
3. Menggunakan bahan tahan terhadap korosi terhadap berbagai kondisi kimiawi
tanah.
4. Untuk meyakinkan kontiniutas penampilan sepanjang umur peralatan yang
dilindungi.
5. Menggunakan sistem mekanik yang kuat namun mudah dalam pelayanannya.
B.


Fungsi Pentanahan

Secara umum fungsi dari sistem pentanahan dan grounding pengaman adalah
sebagai berikut :
1.

Mencegah terjadinya perbedaan potensial antara bagian tertentu dari

instalasi secara aman.
2.

Mengalirkan arus gangguan ke tanah sehingga aman bagi manusia dan

peralatan.
3.

Mencegah

tegangan kejut.


timbul

bahaya

sentuh

tidak

langsung

yang

menyebabkan

4.

Melindungi peralatan / saluran dari bahaya kerusakan yang diakibatkan oleh
adanya ganguan fasa ke tanah


5.

Melindungi

peralatan

/

saluran

dari

bahaya

kerusakan

isolasi

yang


diakibatkan oleh tegangan lebih
6.

Untuk keperluan proteksi jaringan

7.

Melindungi makhluk hidup terhadap tegangan langkah (step voltage)

8.

Melindungi mahluk hidup dari tegangan sentuh

9.

Melindungi peralatan dari tegangan lebih

C.

Tipe Pentanahan


Pemilihan tipe pentanahan tergantung dari : segi praktis, menjaga kontunitas
sistem, memperkecil gangguan yang lebih besar, dan kompromi keseimbangan
antara
arus dan tegangan. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan tipe pentanahan.
harus diperhatikan dalam pemilihan tipe pentanahan dari suatu sistem tenaga,
ialah :
• Selektivitas dan sensitivitas dari rele gangguan tanah.
• Pembatasan besar arus gangguan tanah.
• Tingkat pengamanan terhadap tegangan surja dengan arester.
• Pembatasan tegangan lebih transien.
Faktor di atas mempunyai pengaruh yang besar terhadap ke ekonomisan sistem,
perencanaan serta tata letak dari sistem dan kontinuitas pelayanan.
Tipe pentanahan netral dari sistem-sistem tenaga adalah :
• Pentanahan melalui tahanan (resistance grounding)
• Pentanahan melalui reaktor (reactor grounding)
• Pentanahan tanpa impedansi/langsung (solid grounding)
• Pentanahan efektif (efective grounding),
1.


Pentanahan melalui tahanan (resistance grounding)

Sistem pengetanahan melalui tahanan pernah diterapkan pada sistem 230 kV.
Sistem ini mempunyai tegangan lebih transien yang disebabkan oleh pemutusan
relatif rendah. Maksud pengetanahan ini adalah untuk membatasi arus gangguan
ke tanah antara 10% sampai 25% dari arus gangguan 3 fasa.
Batas yang paling bawah adalah batas minimum untuk dapat bekerjanya rele
gangguan tanah, sedangkan batas atas adalah untuk membatasi banyaknya panas

yang hilang pada waktu terjadi gangguan. Sistem pengetanahan melalui tahanan ini
sekarang jarang digunakan pada jaringan transmisi tetapi dipakai pada sistem
distribusi, sebagai gantinya adalah penggunaan reactor.
Untuk membatasi arus gangguan tanah, alat pembatas arus dipasang antara titik
netral dengan tanah. Salah satu dari pembatas arus ini adalah tahanan dan tahanan
ada dua yaitu metalik dan cair (liquid).
Besar dan hubungan fasa arus gangguan Iftg tergantung pada-pada harga reaktansi
urutan nol dari sumber daya dan harga tahanan dan pentanahan.
Arus gangguan dapat dipecah menjadi dua komponen yaitu yang safasa dengan
tengangan ke netral dari fasa terganggu yang lain ke tinggalan 900
Komponen yang ketinggalan dari arus gangguan Iftg dalam, fasanya akan

berlawanan arah dengan arus kapasitip Ictg pada lokasi gangguan.
Dengan pemelihan harga tahanan pentanahan yang sesuai, komponen yang
logging dari arua gangguan dapat dibuat sama atau lebih besar dari arus kapasitif
sehingga tidak ada oscilasi transien karena dapat terjadi busur api.

Gambar 1. Fasa Tegangan Tanah pada Pentanahan Netral dengan Tahanan
Jika harga tahanan pentanahan tinggi sehingga komponen logging dari arus
gangguan kurang dari arus kasitif, maka kondisi sistem akan mendekati sistem
netral yang tidak ditanahkan dengan resiko terjadinya tegangan lebih.
Pentanahan titik netral melalui tahanan
keuntungan dan kerugian yaitu :
Keuntungan :

(resistance

grounding) mempunyai



Besar arus gangguan tanah dapat diperkecil




Bahaya gradient voltage lebih kecil karena arus gangguan tanah kecil.



Mengurangi

kerusakan

peralatan

listrik

akibat

arus

gangguan


yang

melaluinya.
Kerugian :


Timbulnya rugi-rugi daya pada tahanan pentanahan selama terjadinya

gangguan fasa ke tanah.


Karena arus gangguan ke tanah relatif kecil, kepekaan rele pengaman
menjadi berkurang dan lokasi gangguan tidak cepat diketahui.

2.

Pentanahan melalui reaktor (reactor grounding)

Reaktor pengetanahan ini digunakan bila trafo daya tidak cukup membatasi arus

gangguan tanah. Pengetanahan ini digunakan untuk memenuhi persyaratan dari
sistem yang diketanahkan dengan pengetanahan ini, besarnya arus gangguan
ketanah di atas 25% dari arus gangguan 3 fasa
Keuntungannya dengan mengetanahkan trafo daya adalah untuk menekan
tegangan lebih transien, sehingga trafo daya dapat menggunakan isolasi dan tipe
arrester yang lebih kecil dan mengurangi penggunaan metode pengetanahan
dengan reaktor, terutama untuk sistem-sistem di atas 115 kV.
Suatu sistem dapat dikatakan ditanahkan reatansi bila suatu impendansi yang lebih
induktif, disiipkan dalam titik netral trafo (generator) dengan tanah.
Metode ini mempunyai keuntungan dari pentanahan tahanan :
a. Untuk arus gangguan tanah maksimum peralatan reaktor lebih kecil dari resistor.
b. Energi yang disisipkan dalam reaktor lebih kecil.
Dengan ketiga tegangan fasa yang dipasang seimbang arus dari masing-masing
impedansi akan menjadi sama dan saling berbeda fasa 1200 satu sama lainnya.
Secara konsekuen tidak ada perbedaan pontensial antara titik netral dari suplai
trafo tenaga.
3.

Pentanahan efektif (efective grounding)

Pentanahan netral yang sederhana dimana hubungan langsung dibuat antara netral
dengan tanah

Gambar 2. Gangguan fasa T ke tanah pada pentanahan netral langsung
Jika tegangan seimbang, juga kapasitasi fasa ke tanah sama, maka arus-arus
kapasitansi fasa tanah akanmenjadi sama dan saling berbeda fasa 1200satu sama
lainnya. Titik netral dari impedansi adalah pada potensial tanah dan tidak ada arus
yang mengalir antara netral impedansi terhadap netral trafo tenaga.
4.

Pentanahan tanpa impedansi/langsung (solid grounding)

Pentanahan tanpa Impedansi atau langsung. Pentanahan ini ialah apabila titik
netral trafo kita hubungkan langsung ketanah, pada system ini bila terjadi
gangguan kawat ketanah akan mengakibatkan terganggunya kawat dan gangguan
ini harus diisolasi dengan memutus Pemutus daya ( PMT / CB ). Tujuannya untuk
mentanahkan titik netral secara langsung dan membatasi kenaikan tegangan dari
fasa yang tidak terganggu. digunakan pada sistem dengan tegangan 20 kV. Sistem
ini mengandalkan nilai besarnya tahanan pentanahan (makin kecil tahanan
pentanahan

makin

pentanahannya

baik)

yang

dipengaruhi

oleh

bahan

dari

elektroda

Gambar 3. Pentanahan Netral Langsung (Solid)
Kemudian

selain

keempat

system

pentanahan

tersebut

ada

pula

system

pentanahan
lain yaitu:

5.

Sistem Netral Tidak Diketanahkan

Gambar 4. Sistem netral tidak dketanahkan
Arus Ictg yang mengalir dari fasa yang tergangu ketanah, yang mana mendahului
tegangan fasa aslinya kenetral dengan sudut 900. Akan terjadi busur api (arcing)
pada titik ganguan karena induktansi dan kapasitansi dari system. Tengangan fasa
yang sehat akan naik menjadi tegangan line (fasa-fasa) atau 3 kali tegangan fasa,
bahkan sampai 3 kali tegangan fasa.

Pada sistem ini bila terjadi gangguan phasa ke tanah akan selalu mengakibatkan
terganggunya saluran (line outage), yaitu gangguan harus di isolir dengan
membuka pemutus daya. Salah satu tujuan pentanahan titik netral secara langsung
adalah untuk membatasi tegangan dari fasa-fasa yang tidak terganggu bila terjadi
gangguan fasa ke tanah.
Keuntungan :


Tegangan lebih pada phasa-phasa yang tidak terganggu relatif kecil



Kerja pemutus daya untuk melokalisir lokasi gangguan dapat dipermudah,

sehingga letak gangguan cepat diketahui


Sederhana dan murah dari segi pemasangan

Kerugian :


Setiap gangguan phasa ke tanah selalu mengakibatkan terputusnya daya



Arus gangguan ke tanah besar, sehingga akan dapat membahayakan

makhluk hidup didekatnya dan kerusakan peralatan listrik yang dilaluinya
6.

Pentanahan Petersen Coil.

Kumparan petersen biasanya digunakan dalam sistem pentanahan 3 phasa untuk
membatasi arus busur selama terjadinya gangguan tanah. Kumparan ini pertama
dikembangkan oleh W.Petersen pada tahun 1916. Ketika terjadi sebuah gangguan 1
phasa ke tanah pada sistem 3 phasa yang tidak ditanahkan, tegangan dari phasa
yang

terganggu

berkurang

sampai

tegangan

tanah

(0V).

Gangguan

ini

menyebabkan 2 phasa sehat tegangannya meningkat menjadi 3 kali tegangan
semula.

Peningkatan

tegangan

ini

menyebabkan

suatu

aliran

arus

Ic

melaluikapasitansi phasa ke tanah. Arus Ic yang meningkat 3 kali arus kapasitif
normal dan mengalir pada rangkaiannya. Ini menyebabkan pukulan pada lokasi
gangguan yangdikenal dengan busur tanah (arching ground ). Hal ini juga
menyebabkan tegangan berlebih pada sistem.
Pada hakekatnya tujuan dari pentanahan dengan kumparan Petersen adalah untuk
melindungi sistem dari gangguan hubung singkat fasa ke tanah yang sementara
sifatnya (temporary fault), yaitu dengan membuat arus gangguan yang sekecilkecilnya dan pemadaman busur api dapat terjadi dengan sendirinya. Kumparan
Petersen berfungsi untuk memberi arus induksi (IL) yang mengkonpensir arus
gangguan, sehingga arus gangguan itu kecil sekali dan tidak membahayakan
peralatan listrik yang dilaluinya. Arus gangguan ke tanah yang mengalir pada

sistem sedemikian kecilnya sehingga tidak langsung mengerjakan rele gangguan
tanah untuk membuka pemutusnya (PMT) dari bagian yang terganggu. Dengan
demikian kontinuitas penyaluran tenaga listrik tetap berlangsung untuk beberapa
waktu lamanya walaupun sistem dalam keadaan gangguan hubung singkat satu
fasa ke tanah, yang berarti pula dapat memperpanjang umur dari pemutus tenaga
(PMT).
Sebaliknya

sistem

pentanahan

dengan

kumparan

Petersen

ini

mempunyai

kelemahan, yaitu sulit melokalisir gangguan satu fasa ke tanah yang bersifat
permanen dan biasanya memakan waktu yang lama. Gangguan hubung singkat
yang permanen itu dapat mengganggu bagian sistem yang lainnnya. Oleh karena
itu hubung singkat tersebut tetap harus dilokalisir dengan menggunakan rele
hubung singkat ke tanah (Ground fault relay).
Pentanahan titik netral melalui kumparan Petersen mempunyai keuntungan dan
kerugian yaitu :
Keuntungan :


Arus gangguan dapat dibuat kecil sehingga tidak berbahaya bagi mahluk

hidup.


Kerusakan peralatan sistem dimana arus gangguan mengalir dapat dihindari.



Sistem dapat terus beroperasi meskipun terjadi gangguan fasa ke tanah.



Gejala busur api dapat dihilangkan.

Kerugian :


Rele gangguan tanah (ground fault relay) sukar dilaksanakan karena arus

gangguan tanah relatif kecil.


Tidak dapat menghilangkan gangguan fasa ke tanah yang menetap

(permanen) pada sistem.


Operasi kumparan Petersen harus selalu diawasi karena bila ada perubahan

pada sistem, kumparan Petersen harus disetel (tuning) kembali.
Lokasi penerapan tipe pentanahan peterson coil di PT PLN (Persero P3B Region Jawa
Barat Plengan-Lamajan
D.

Metode Pentanahan

Pada sistem Tegangan Menengah sampai dengan 20 kV harus selalu diketanahkan
karena menjaga kemungkinan kegagalan sangat besar oleh tegangan lebih
transient

tinggi yang disebabkan oleh busur tanah (arching ground atau restriking ground
faults). Untuk itu pentanahan yang sesuai dengan kreteria adalah :
• Tahanan Rendah, terutama untuk system yang dipakai mensuplai mesin-mesin
berputar, khususnya pemakaian dalam industri.
• Tahanan Tinggi, dengan tahanan tinggi kerusakan karena arus sangat berkurang.
Pentanahan ini dipilih dengan tujuan :


mencegah pemutusan yang tidak direncanakan



apabila system sebelumnya dioperasikan tanpa pengetanahan dan tidak ada

rele tanah yang dipasang.


apabila pembatasan kerusakan karena arus dan tegangan lebih diinginkan

tetapi tidak dibutuhkan rele tanah yang selektif.
Pentanahan Langsung mempunyai biaya paling rendah dari semua metode
Pentanahan, untuk sistem distribusi saluran udara ( SUTM ) dan sistem yang
disuplai dengan trafo dengan pengaman lebur pada sisi primer perlu memberikan
arus gangguan yang cukup untuk melebur pengaman leburnya. Dalam standart
SPLN no.2 tahun 1978 ditetapkan pengetanahan Jaringan Tegangan Menengah
adalah pengetanahan netral sistem 20 kV beserta pengamannya dengan tahanan
Ditinjau dari

besarnya

tahanan

pentanahan,

sistem pengetanahan

jaringan

menengah dapat diklasifkasikan seperti berikut :
1.

Pentanahan Tahanan rendah 12 Ohm dan arus gangguan tanah maksimum

tiap fasa 1000 A yang dipakai pada saluran kabel atau kabel tanah ( SKTM )
tegangan menengah 20 kV untuk sistem 3 phasa 3 kawat.

Pengetanahan sistem ini dilakukan pada gardu-gardu distribusi dan sambungan
kabel Dipakai PLN wilayah kerja DKI Jaya dan Jabar

Gambar 5. Pentanahan di DKI Jaya dan Jabar

2.

Pentanahan Tahanan rendah 40 Ohm dan arus gangguan tanah maksimum

tiap phasa 300A. yang dipakai pada saluran udara tegangan menengah ( SUTM ) 20

kV untuk sistem 3 phasa 3 kawat.
Pentanahan sistem ini dilakukan pada tiap-tiap tiang dengan tahanan maksimum 20
Ohm. Dipakai PLN wilayah kerja DKI dan Jawa Barat.

Gambar 6. Pentanahan di DKI Jaya dan Jabar
3.

Pentanahan Tahanan tinggi 500 Ohm dan arus gangguan tanah maksimum

tiap phasa 25A. yang dipakai pada saluran udara tegangan menengah 20 kV untuk
system 3 phasa 3 kawat.

Dipakai PLN wilayah kerja Jawa Timur.

Gambar 7. Pentanahan di Jatim
Keunikan dari sistem ini, karena gangguan tanah sangat kecil maksimum 25 A
sehingga bila terjadi persentuhan kawat Tegangan menengah pada jaringan atau
instalasi Tegangan rendah, bila tahanan tanah pada instalasi mak 1 Ohm
( tegangan sentuhnya 1 x 25A = 25 Voll, tidak melebihi tegangan sentuh 50 volt
yang diijinkan). Mengingat rendahnya arus hubung singkat phasa tanah, maka
sebagian besar gangguan yang sifatnya temporer dapat bebas dengan sendirinya

4.

Khusus untuk sistem 3 phasa 4 kawat, pentanahan langsung tanpa impedansi

dengan menggabungkan antara kawat netral dengan grounding pada banyak titik
sepanjang jaringan ( multi grounded common netral ). Dipakai PLN wilayah kerja
Jawa Tengah dan DI Jogjakarta.

Gambar 8. Pentanahan di Jateng dan DIY
Pentanahan pada saluran kabel tegangan menengah dilakukan pada gardu-gardu
distribusi dan sambungan-sambungan kabel dan untuk saluran udara dilakukan
pada tiap-tiap tiang dengan tahanan pentanahan maksimum. 20 ohm. Pentanahan
gardu distribusi dan sambungan sambungan berfungsi sebagai pengaman saja dan
terpisah dari jaringan secara elektrik.
Kreteria pemasangan sistem pengetanahan jaringan distribusi Jaringan Tegangan
Menengah di Indonesia disesuaikan dengan kepadatan beban terpasang pada
masing
masing wilayah sesuai dengan Tabel dibawah. Sedang untuk pentanahan Jaringan
Tegangan Rendah, pada saluran udara tegangan rendah pada setiap jarak tertentu
seperti pada gambar berikut :

Gambar 9. Jaringan Tegangan Rendah

Gambar 10. Tabel Sistem pengetanahan jaringan distribusi di Indonesia

Dokumen yang terkait

FREKUENSI KEMUNCULAN TOKOH KARAKTER ANTAGONIS DAN PROTAGONIS PADA SINETRON (Analisis Isi Pada Sinetron Munajah Cinta di RCTI dan Sinetron Cinta Fitri di SCTV)

27 310 2

PENILAIAN MASYARAKAT TENTANG FILM LASKAR PELANGI Studi Pada Penonton Film Laskar Pelangi Di Studio 21 Malang Town Squere

17 165 2

APRESIASI IBU RUMAH TANGGA TERHADAP TAYANGAN CERIWIS DI TRANS TV (Studi Pada Ibu Rumah Tangga RW 6 Kelurahan Lemah Putro Sidoarjo)

8 209 2

MOTIF MAHASISWA BANYUMASAN MENYAKSIKAN TAYANGAN POJOK KAMPUNG DI JAWA POS TELEVISI (JTV)Studi Pada Anggota Paguyuban Mahasiswa Banyumasan di Malang

20 244 2

FENOMENA INDUSTRI JASA (JASA SEKS) TERHADAP PERUBAHAN PERILAKU SOSIAL ( Study Pada Masyarakat Gang Dolly Surabaya)

63 375 2

Analisis Sistem Pengendalian Mutu dan Perencanaan Penugasan Audit pada Kantor Akuntan Publik. (Suatu Studi Kasus pada Kantor Akuntan Publik Jamaludin, Aria, Sukimto dan Rekan)

136 695 18

PEMAKNAAN MAHASISWA TENTANG DAKWAH USTADZ FELIX SIAUW MELALUI TWITTER ( Studi Resepsi Pada Mahasiswa Jurusan Tarbiyah Universitas Muhammadiyah Malang Angkatan 2011)

59 326 21

PENGARUH PENGGUNAAN BLACKBERRY MESSENGER TERHADAP PERUBAHAN PERILAKU MAHASISWA DALAM INTERAKSI SOSIAL (Studi Pada Mahasiswa Jurusan Ilmu Komunikasi Angkatan 2008 Universitas Muhammadiyah Malang)

127 505 26

PEMAKNAAN BERITA PERKEMBANGAN KOMODITI BERJANGKA PADA PROGRAM ACARA KABAR PASAR DI TV ONE (Analisis Resepsi Pada Karyawan PT Victory International Futures Malang)

18 209 45

STRATEGI PUBLIC RELATIONS DALAM MENANGANI KELUHAN PELANGGAN SPEEDY ( Studi Pada Public Relations PT Telkom Madiun)

32 284 52