FEBRIANSYAH/ 6.1-6.2 TRIHUTOMO/ 6.3 A.GHIFARI/ 6.3 ADITYA TEGUH P/ 6.4 HAFIZH RAHMAN/ 6.5 HERYONO A/ 6.6 REZA PHALEPI/ 6.7 TEGUH ANTONI/ 6.8;6.9;6.10

Dalam rangkaian elektronika, konduktor tanah atau bidang tanah biasanya berfungsi sebagai jalur kembali untuk sinyal dan power supply. Tanah referensi sinyal untuk sirkuit elektronik. Secara umum, landasan peralatan yang tidak tepat dan koneksi ke elektroda tanah subsistem sering menjadi akar penyebab masalah kerusakan kinerja, keamanan, dan peralatan bawah tanah-kesalahan kondisi, daya switching sistem, dan transien petir.

y Memastikan bahwa makhluk hidup tidak terkena bahaya

sengatan listrik saat kondisi normal atau kondisi gangguan. y Memberikan jalan untuk aliran arus ganguan yang tidak diinginkan antara sistem konduktor dan tanah. y Mempertahankan tegangan sistem dalam batas yang wajar. y Mengontrol tegangan ke bumi, atau tanah, dalam batasbatas diprediksi.

Dua jenis kesalahan: hubung singkat atau kesalahan pentanahan.

Selama gangguan pentanahan pada sistem tegangan tinggi, aliran arus ke bumi akan menghasilkan sebuah bahaya naiknya ketinggian potensial (GPR) pada sistem pembumian.

Kebocoran melalui Kapasitansi Power Line Filter.

6.3 PEMBUMIAN UNTUK TEGANGAN RENDAH DAN SISTEM DISTRIBUSI

Kategori sistem petanahanSistem TN Sistem TT Sistem IT

y Dalam sistem suplai daya TN, hanya satu titik dari

system kelistrikan yang dihubungkan secara langsung ke bumi-bagian netral dari kumparan sekunder trafo.

y Sistem TN-S

TN-S dimana netral dan konduktor pembumian protektif terpisah, kecuali pada suplai trafo. y Sistem TN-C Pada system TN-C konduktor protektif dan netral menjadi satu dalam satu konduktor sehingga lebih hemat biaya y Sistem TN-C-S Netral dan fungsi protektif dikombinasikan dalam satu konduktor (konduktor PEN) dalam bagian dari system

y Pada skema ini, netral dari suplai daya listrik secara

langsung dibumikan. Semua bagian luar konduktif dari instalasi dihubungkan ke elektroda pembumian, yang secara listrik tidak berhubungan dengan pembumian sumber.

y Sistem IT, suplai terisolasi atau memilki satu titik yang

dibumikan melalui sebuah impedansi yang tinggi. semua bagian luar konduktif dari instalasi listrik dihubungkan ke sebuah elektroda yang tak berhubungan dengaan sumber.

y Saat gangguan pembumian terjadi Pada system HV di

GI, tegangan lebih yang besar dapat mengalir menuju sistem LV, dan memimbulkan resiko keamanan pada peralatan system LV. Gangguan tersebut menyebabkan arus mengalir di elektroda pembumian GI yang terhubung dengan bagian luar konduktif dari GI.

y Topologi pembumian system suplai daya memiliki

pengaruh besar pada lingkungan EMC untuk peralatan elektronik. y Untuk menghindari gangguan yang berhubungan dengan grounding antara peralatan komunikasi, sebaiknya menghindari system pembumian yang mempunyai arus gangguan yang besar melalui konduktor PE seperti system TN.

6.4 Proteksi Petir

y Petir adalah hasil dari penumpukan

muatan listrik berlawanan di awan badai karena interaksi partikelpartikel air hujan, salju, dan kristal es. Breakdown dapat terjadi antara daerah yang bermuatan di dalam awan sehingga menghasilkan sambaran petir. Ketika perbedaan potensial antara awan cukup tinggi, discharge awan ke awan terjadi, sehingga menimbulkan sambaran petir.

y Banyak proteksi petir mengadopsi metode "bola bergulir" untuk

menentukan titik perlindungan petir. Dalam metode ini, dibayangkan sebuah bola berjari-jari tertentu, berguling di tanah ke arah gedung, dari atas sampai ke dasar. Setiap titik pada gedung tersentuh oleh bola adalah mungkin terjadinga titik sambaran petir. Teknik bola bergulir diilustrasikan pada Gambar 6.30 untuk menentukan zona perlindungan. Daerah dalam zona terlindungi tidak mungkin sebagai titik sambaran petir.

Komponen Sistem Proteksi Petir1. Air Terminal subsistem yang berfungsi sebagai titik bertemu untuk menangkap petir 2. Down-konduktor subsistem untuk menurunkan petir dengan aman ke permukaan bumi 3. Elektroda pembumian untuk menghilangkan discharge petir ke bumi

y Gambar 6.36 menunjukkan contoh kerusakan yang

mungkin dapat disebabkan oleh merambatnya arus surge petir melalui link komunikasi antara dua bangunan, masing-masing dengan power supply sendiri dan sistem pembumian. Sebuah sambaran petir di gedung A menyebabkan arus i1 mengalir ke elektroda pentanahan A. y Jika jalur komunikasi dibumikan pada kedua ujungnya, lonjakan arus i2 akan mengalir di sepanjang kabel ke bangunan B dan dibumikan melalui elektroda pentanahan B.

y Sambaran petir merupakan fenomena tegangan tinggi

dan arus tinggi yang tidak tetap. y Sebuah sistem proteksi petir terdiri dari tiga komponen: air terminal, down konduktor, dan terminal pentanahan. y Tegangan lebih petir dalam sistem distribusi dipengaruhi oleh skema pembumian LV

6.5 KONEKSI PEMBUMIAN

y Grounding

pada peralatan listrik atau sistem pasokan melibatkan koneksi ke massa umum bumi. Koneksi terakhir ke bumi biasanya dicapai melalui konduktor terkubur yang disebut elektroda pembumian.Fungsi dari sebuah elektroda pembumian adalah untuk menyediakan koneksi yang efektif dengan massa umum bumi. Efektivitas elektroda pembumian atau sekelompok elektroda terutama ditentukan oleh impedansi antara sistem pembumian dan massa umum dari bumi.

y Keselamatan

merupakan pertimbangan utama dari landasan desain. IEEE STD 802000 [2] yang menetapkan dua tujuan utama berikut dari desain pembumian: y 1. Menyediakan sarana untuk membawa arus listrik ke dalam bumi di bawah kondisi normal dan gangguan tanpa melebihi batas setiap operasi dan peralatan atau dapat mempengaruhi kesinambungan layanan y 2. Yakinkan bahwa seseorang di sekitar fasilitas grounded tidak terkena bahaya kejutan listrik yang kritis

y Tahanan tanah, didefinisikan sebagai tahanan antara permukaan yang

berlawanan dari sebuah kubus satuan, sangat tinggi dibandingkan dengan konduktor logam. Namun, daerah penampang jalan saat ini di bumi sangat luas dan, karenanya, meskipun sedikit konduktivitas tanah, resistansi bumi bisa sangat kecil. Dalam rangka untuk mengeksploitasi massa umum dari bumi sebagai konduktor tahanan rendah, cara yang efektif harus diterapkan untuk bagian dari arus masuk dan keluar dari bumi. Ini berarti biasanya elektroda bumi dalam bentuk batang, pipa, atau piring terkubur di dalam tanah. y Pada frekuensi normal power-supply, ketahanan terhadap arus melalui elektroda bumi memiliki tiga komponen utama: y 1. Tahanan dari elektroda itu sendiri dan semua konduktor dan menyebabkan terhubung y 2. Hubungan tahanan antara permukaan elektroda dan tanah yang berdekatan 3. Tahanan dari volume bumi yang mengelilingi elektroda

y Kondisi tahanan tanah di lokasi sering menentukan desain

dari subsistem elektroda tanah dan kedalaman elektroda yang harus ditanam untuk memperoleh resistansi tanah yang memuaskan. Tahanan tanah mengacu pada ketahanan khusus tanah. Hal ini biasanya dinyatakan sebagai ohm meter ( m). Ini adalah resistansi dalam ohm antara permukaan yang berlawanan dari sebuah kubus yang memiliki sisi tanah 1 m panjang.Tahanan tanah pada dasarnya elektrolitik di alam. Ini sangat tergantung pada jenis tanah, kandungan kelembaban tanah, dan komposisi kimia dan konsentrasi garam dalam air yang terkandung.Tahanan tanah juga tergantung pada suhu dan sifat mekanis seperti ukuran butir dan kekompakan dari tanah.

y Ukuran batang atau pipa biasanya

dipilih dari pertimbangan fisik seperti ketahanan terhadap lentur atau pemisahan. Jika ketahanan suatu batang tunggal adalah lebih tinggi dari nilai yang diminta, dua atau lebih batang dapat digunakan secara paralel. Koneksi paralel beberapa batang memiliki efek sama seperti meningkatkan panjang batang. Menghubungkan dua batang secara paralel tidak menghasilkan setengah resistansi total yang dari batang tunggal karena interaksi medan listrik proksimal. Dua elektroda, kecuali dua batang ditempatkan terpisah beberapa batang panjang. Gambar 6.43 menunjukkan zona pengaruh dari dua elektroda paralel

y Sebuah sistem mesh atau grid,

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.52, terdiri dari konduktor tembaga di pembumian dan membentuk jaringan kotak memperluas di daerah yang luas. Sistem seperti ini terutama digunakan untuk menyediakan area ekipotensial di pembangkit listrik, gardu, atau kamar peralatan tegangan tinggi di mana arus kesalahan yang sangat tinggi cenderung mengalir ke pembumian sehingga potensi langkah berbahaya.

y Seperti ditunjukkan dalam

Gambar 6.56, kedalaman terkubur tidak memiliki dampak yang signifikan terhadap ketahanan suatu elektroda cincin. Sebagai praktek umum, elektroda pembumian harus dipasang cincin lebih dari 1 m dari struktur dan pada kedalaman 0,5 m atau lebih, dan itu seluruhnya harus mengelilingi struktur harus dilindungi. Ini clearance dan kedalaman optimal dalam tanah normal untuk kontrol potensial untuk melindungi orang-orang di sekitar dinding struktur.

Elektroda pentanahan dirancang dengan mempertimbangkan kondisi lokasi dan persyaratan dari instalasi(ketersediaan ruang, resistivitas, homogenitas tanah, dan efek suhu). Resistansi elektroda pentanahan, terutama tergantung pada desain fisik dari elektroda dan resistivitas tanah sekitar elektroda. Dalam pemilihan bahan elektroda diperlukan daya tahan elektroda tergantung pada kemampuan sistem elektroda untuk menahan korosi. Bahan yang paling populer dan baik untuk elektroda pentanahan ialah Tembaga. Dan yang paling baik jika dilapisi baja, karena baja dapat melindungi dari korosi.

Untuk instalasi di pembangkit listrik atau gardu, dirancang dengan mempertimbangkan pentingnya pelindungan tegangan langkah dan sentuh. Desain umum adalah untuk meletakkan mesh grid dengan batang vertikal. y Untuk instalasi dengan peralatan yang menuntut kinerja tinggi, seperti TI pusat dan fasilitas C3 (komando, kontrol, dan komunikasi), sistem elektroda pentanahannya dg jaringan kedap yang terkubur di sekitar instalasi atau bangunan.

y y y y

Ketika merancang sistem elektroda yang efektif, yang perlu dipertimbangkan tergantung faktor-faktor berikut: 1. impedansi gelombang dari sistem elektroda pentanahan dan konduktor 2. Resistansi antara elektroda bumi dan tanah sekitarnya 3. Resistivitas tanah sekitar 4. Derajat ionisasi tanah

Impedansi pentanahan rendah punya keuntungan mengurangi gradien potensial sekitar elektroda saat terjadi petir, Potensial elektroda bumi dapat menyebabkan kerusakan isolasi peralatan listrik.

Grounding Rod Vertikal y V0 = Potensi elektroda bumi, volt y VP = Potensi dari permukaan bumi pada titik P dari elektroda, volt y r = Jarak titik P pada permukaan bumi untuk elektroda, meter y L = Panjang batang, meter d = Diameter batang, meter Elektroda Horisontal y h = Kedalaman elektroda dari permukaan tanah, meter y r = Jarak sepanjang permukaan tanah dari titik P ke titik vertikal di atas elektroda, meter y L = Panjang elektroda horisontal, meter y d = Diameter elektroda, meter

y Sampel tanah tidak dapat mewakili komposisi

tanah yang sebenarnya di tempat y Selain itu, kelembaban dan variasi suhu mempengaruhi resistivitas secara signifikan y Teknik yang paling umum untuk menentukan resistivitas tanah adalah untuk menyuntikkan dikenal saat ini menjadi suatu volume tertentu dari tanah, mengukur drop tegangan yang dihasilkan oleh arus melalui tanah

y Landasan yang efektif dan ikatan menciptakan

zona ekuipotensial, sehingga mencegah tegangan sentuh yang berbahaya yang dihasilkan dari kesalahan bumi. y Landasan dan ikatan untuk kabel dan pipa logam layanan, dilaksanakan di membangun titik masuk, membantu untuk mencegah propagasi gelombang petir ke dalam interior bangunan

y Jika nilai resistansi elektroda bumi ditemukan terlalu tinggi untuk y y

y

y

penerimaan, beberapa metode dapat dianggap untuk memperbaikinya. Metode pertama adalah untuk meningkatkan efektif panjang elektroda bumi. Efek meningkatkan panjang dari berbagai jenis elektroda bumi telah dibahas dalam Bagian 6.6. Menggandakan panjang vertikal batang akan mengurangi hambatan elektroda bumi oleh sekitar 45%. Meningkatkan panjang strip horizontal memiliki efek yang sama. Pada beberapa lokasi, batang didorong sangat mungkin mencapai dekat dengan meja air dan, karenanya, mendapatkan manfaat dari membawa penurunan yang signifikan dalam perlawanan. Untuk sistem pembumian yang besar, batang vertikal beberapa digunakan dalam hubungannya dengan mesh jaringan untuk mengurangi hambatan bumi secara keseluruhan dan untuk mencapai persyaratan tertentu potensi langkah dan sentuh.