View
122
Download
29
Category
Preview:
DESCRIPTION
Power System Protection
Citation preview
Pengetanahan Peralatan dan Sistem/Netral
WAHYUDITeknik Elektro ITS
Pengetanahan/pentanahan
1. Pentanahan sistem hubungan ketanah dari salah satu konduktor yang dilalui arus tenaga dari suatu sistem tenaga listrik pentanahan netral dari sistem tenaga
2. Pentanahan peralatan hubungan ketanah bagian dari peralatan yang pada kerja normal tidak dilalui arus
Pentanahan peralatan
Tujuan :• Membatasi tegangan antara bagian-bagian peralatan yang tidak
dialiri arus dan antara bagian ini dengan tanah ( pada harga aman ) pada semua kondisi
• Untuk memperoleh impedansi yang kecil/rendah dari jalan balik arus hubung singkat ketanah
Secara garis besar• Mencegah terjadinya tegangan kejut yang berbahaya untuk orang
dalam daerah tersebut• Memungkinkan timbulnya arus tertentu baik besar dan lamanya
dalam keadaan gangguan ketanah tanpa menimbulkan bahaya• Untuk memperbaiki performance dari sistem
Besarnya tegangan kejut/sentuh yang diizinkan :
• Tegangan rendah 50 volt
• Tegangan tinggi 125 volt
Type elektroda pentanahan
a.Elektroda tipe rodPentanahan elektroda tipe rod adalah penanaman batang-batang
konduktor secara vertikal ke dalam tanah,yang fungsinya untuk memperkecil tahanan pentanahan.
b.Elektroda tipe gridBatang elektrode sejajar permukaan tanah, yang berfungsi untuk
meredam terjadinya tegangan langkah yang terjadi.
h
c. Elektroda tipe counterpoiseType ini digunakan untuk pertanahan kaki menara
yang, fungsinya lebih bersifat meredam tegangan sisa akibat gelombang berjalan pada puncak menara.
d. Elektroda tipe platPentanahan dengan metode ini menggunakan plat tembaga
berukuran 1 x 1 meter yang ditanam pada kedalaman tanah minimum 1 meter dan dihubungkan dengan peralatan yang ditanahkan..
e. Elektroda tipe gabunganPentanahan tipe gabungan adalah
gabungan dari tipe pentanahan yang ada. Tujuannnya adalah agar mendapatkan keandalan yang lebih baik
Harga typical resistivitas dari beberapa jenis tanah
Penampang konduktor yang digunakan :
)1234
log(
10*5,8 6
a
am
T
TT
tIA
A = penampang
I = arus yg mengalir (A)
t = lama gangguan ( det)
= temp. sekeliling( )
= temperatur max( )
)( 2mm
mT
aTTitik cair tembaga
sambungan las
baut C
C
C
o
o
o
250
450
1083 Co
Co
Eight strips burried
Six strips buried
Four strips buried
Three strips burried
Two strips buried
Two strips burried
Two strips on surface
Strip buried
Strip on Surface
Vertical electrode buried
Vertikal electrode on Surface
Type of Electrode Side View Top View Formula Ref
L
h
L d
d
L
d
L/2
d
L/2
d
h
hd
L/2
d a
L/2
d a
L/2
L/4d
L/6d
L/8d
L/3d
L/2d
d
L/2
d
1
1
1
2
3
2
2
2
2
2
2
Ref. Table : d<<L d<<4h<<L/n d<<a<<L/n
d
L
L
d
L
LR
36.1
4ln
2
)18
(ln2
Lh
Lh
d
L
LR
2
2
36.1
4ln
2
d
L
LR
36.1
2ln
hd
L
LR
85.1ln
2
2
da
L
LR
85.12ln
2
22
4
4
42.316ln
2
haA
hdaA
L
LR
hd
L
LR
27.1ln
2
2
hd
L
LR
767.0ln
2
2
hd
L
LR
69.2
10ln
2
42
hd
L
LR
42.9
10ln
2
32
hd
L
LR
217.0ln
2
2
Macam -
macam
Elektroda
Grounding
dengan
Formula
Harga
Teoritis
Tahanan
Grounding
Pentanahan netralTujuan pentanahan:• Untuk mengurangi/menghilangkan busur tanah akibat busur
listrik yang timbul saat gangguan• Membatasi tegangan pada phasa-phasa yang tak terganggu
Metode-metode pengetanahan:1. Pengetanahan melalui tahanan
- tahanan rendah Ro > 2Xo- tahanan tinggi Ro < Xo/3
2. Pengetanahan melalui reaktor Xo < 10 X13. Pengetanahan tanpa impedansi4. Pengetanahan effektif Xo < 3X1 & Ro < X1 5. Pengetanahan dengan kumparan Petersen ( Petersen coil )
Sistem tak ditanahkan
Tak ada hubungan galvanic antara sistem dengan tanah
Kerugiannya :• Arcing ground tak dapat hilang ( >5A ) • Arsing ground padam sendiri ( <5A )• Arcing ground selalu timbul bila ada gangguan dan berulang-
ulang tegangan lebih• Tegangan phasa yang tak terganggu naik V3 Vphasa• Arus gangguan ketanah (Io) kecil rele pengaman gangguan
ketanah sulit ditrapkan
Menurut hukum Kirchoff I
Ia + Ib + Ic = 0
Ea/Za + Eb/Eb + Ec/Zc = 0
Akibat ketidak seimbangan kapasitif
Ea + Eb + Ec 0
Sistem keadaan normal
dan
Iu = arus ketidak seimbangan akibat ketidak seimbangan kapasitif
0
CNBNAN
NGCNC
NGBNB
NGANA
EEE
EEE
EEE
EEE
U
C
CN
B
BN
A
AN
NG
CBAC
CN
B
BN
A
AN
C
CGCN
B
NGBN
A
NGAN
IZ
E
Z
E
Z
E
EZZZZ
E
Z
E
Z
E
Z
EE
Z
EE
Z
EE
0111
0
sedang
CBAG
GUNG
ZZZZ
ZIV
1111
= admitansi ekivalen sistem thdp tanah
Sistem delta/tak ditanahkan saat gangguan ketanah
<<
Saat hubung singkat ketanah
arus hubung singkat u
G
ph
FG IZ
EI
G
ph
FGZ
EI FGI
ZZZZ CBA
G
ph
FG
phph
BFG
Z
EI
Z
E
Z
EII
3
33
FGGF II = arus hubung singkat ketanah pd sistem delta
Z
EI
Z
E
Z
EI
III
ph
C
phLLB
CBFG
3
3
UI
Arus gangguan kapasitif ;
- tidak tergantung letak gangguan
- tergantung kapasitansi sistem ke tanah
PENENTUAN BESAR ARUS GANGGUAN KETANAH
rphFG kfCEI .10)2( 3
0
Harga faktor koreksi
Tegangan sistem (KV) Faktor koreksi kr
11 1,16
33 1,13
66 1,11
110 1,09
164 1,08
220 1,07
260
kmsKVI LL
FG
26025
kmsKVI LL
FG
26060
kmsKVI LL
FG
Secara praktis arus hubung singkat IFG
Kawat transmisi udara
Kabel tanah
H – H kabel
Sistem yang ditanahkan Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan metode pentanahan :
• Selektivitas dan sensitivitas dari ground foult relay• Pembatasan besar arus gangguan ketanah• Tingkat pengamanan terhadap tegangan surja dengan arrester• Pembatasan tegangan lebih transient
Pengaruhnya terhadap :
• Keekonomisan sistem• Perencanaan serta tata letak dari sistem• Kontinuitas pelayanan
Pemilihan sistem pentanahan
Methoda pengetanahan
1. Diketanahkan effektifPengetanahan tanpa impedansi dan reaktansi rendah “dapat”termasuk pengetanahan effektif
Keuntungan:• Tegangan frekwensi dasar dapat dikontrol dengan baik• Arcing ground tak terjadi, Isc menghapuskan Icap dan
menghilangkan pengaruhnya• Proteksi gangguan tanah sederhana• Tegangan arrester dapat diperbesar 25%
Keburukannnya:• Tiap gangguan hubung singkat saluran putus• Arus gangguan besar merusak alat2 • Membahayakan manusia• Merusak isolatr akibat arus susulan• Tegangan lebih yang besar timbul pada phasa yang terganggu
2. Ditanahkan tanpa impedansi ( langsung )
Keuntungan :• Tegangan sistem yang tak terganggu tetap• Biaya pembatasan Isc ketanah termurah• Arcing ground tak terjadi, Isc menghilangkan Icap dan
menghilangkan pengaruhnya
Kerugian :• Kesalahan hubung singkat ketanah banyak • Isc ketanah umumnya lebih kecil Isc2ph tetapi ada
kemungkinan 3xIsc2ph mempengaruhi sistem komunikasi• Kenaikan Isc merusak saluran • Kenaikan Isc menurunkan stabilitas
IFG
+IcfIcIb
Icf
IFG IbVaVb
Vc
Ic
PENTANAHAN LANGSUNG
-Ic
-Ib
3. Pengetanahan dengan tahanan
Keuntungan :• Stabilitas sistem terjamin• Effek-effek yang merusak pada pentanahan langsung
ditekan• Memungkinkan penggunaan macam-macam proteksi• Mengurangi momentary voltage dip pada saat timbul dan
lenyapnya gangguan ketanah
Kerugian :• Titik netral akan bergeser • Harga peralatan, bagian untuk transformator akan menjadi
lebih tinggi• Banyak panas yang terbuang• Tegangan phasa yang terganggu akan lebih tinggi daripada
sistem tak ditanahkan
-Ic-IbIFG
+Icf
PENTANAHAN DENGAN TAHANAN
Icf
IFG
-Ic
-Ib
Vc
Vb
+Icf
Ifx
IfR
IFG= = IcIb
IfR sephasa dng Va
(teg yg terganggu)
SPLN 26 TH 1980 : sistem 20 KV
• Tahanan rendah 12 ohm Iscmax 1000 A untuk jaringan kabel tanah
• Tahanan rendah 40 ohm Iscmax 300 A untuk saluran udara dan gabungan saluran udara dengan kabel tanah
• Tahanan tinggi 500 ohm Iscmax 25 A untuk saluran udara
4. Pengetanahan dengan reaktansi• Pada dasarnya samadengan tahanan hanya saja
diganti dengan kumparan/reaktor
Keuntungan :• Isc diperkecil dan tegangan phasa tak terganggu
terbatas naiknya ( 1,73 Vph )• Arcing ground tak membvahayakan• Menentukan kerja relay yang memuaskan• Mengurangi interferennsi pada circuit komunikasi
-Ic-Ib
IFG
+Icf
PENTANAHAN DENGAN REAKTANSI
Icf
IFG
-Ic
-Ib
Vc
Vb
Untuk PC X diatur sehingga IFG = Icf
5. Pengetanahan dengan Petersen CoilSama dengan reaktor hanya saja bisa diubah-ubah
Keuntungan :• Isc dapat dibuat kecil sekali• Gejala arcing ground hilang• Kontinuitas pelayanannya tak terganggu• Tegangan lebih transient dapat dikurangi• Effek-effek terhadap sistem komunikasi dapat diperkecil• Mengurangi kejutan pada sistem
Kerugiannya :• Tak dapat mengkompensir gangguan 2phasa ketanah• Tak dapat menghilangkan gangguan satu ketanah yang
menetap • Tak dapat mencegah tegangan lebih secara keseluruhan • Tak dapat mengkompensir rugi-rugi daya dan harmonisa
Perbandingan berbagai sistem pentanahan
Sistem pengaman saluran transmissi
Pengaman Gangguan Ketanah Dengan Sistem
Differensial
WAHYUDITeknik Elektro ITS
PENGAMAN GANGGUAN KE TANAH DENGAN SISTEM DIFFERENTIAL
Bila titik netral ditanahkan langsungSeluruh belitan generator/transformator dapat diamankan terhadap gangguan ke tanah
Bila ditanahkan melalui tahanan pentanahanTidak mungkin seluruh belitan dapat diamankan prosentase (%) belitan yang diamankan tergantung harga tahanan pentanahan dan setting rele gangguan tanah
Rele gangguan tanah dan sistem pengaman differential
% belitan yang tak diamankan = V
100 x 0Z.I
terhadap gangguan ke tanah, dimana :
I0: arus yang menyebabkan rele
beroperasi
Z : impedansi ()
V : tegangan line – netral
YANG PERLU DIPERHATIKAN Rating arus dari tahanan Harga / besar tahanan Setting rele dsb Umumnya 80 – 85 % belitan diamankan 20 – 15 % dari sisi
netratidak diamankan ditambahkan pengaman gangguan ketanah
%
Contoh soal• Suatu alternator 10 MVA; 6,6 KV dibebani
8 MVA, alternator tsb diamankan dengan rele differential dimana rele akan beroperasi bila ada ketidak seimbangan arus sebesar 20%, belitan yang tak teramankan adalah 10%. Tentukan besar tahanan pentanahannya bila reaktansi alternator 10% dan tahanannya diabaikan
Recommended