Contoh Soal [PDF]

Citation preview

Contoh Soal Dalam contoh ini, perhitungan tegangan sentuh dan tegangan langkah untuk pentanahan jaringan akan dilakukan. Lokasi yang akan diusulkan yaitu industry kecil dengan koneksi jaringan melalui saluran transmisi dan transformator terhubung delta-wye. Langkah 1 : Tahanan Tanah Tahanan tanah disekitar lokasi tersebut diukur dengan Wenner 4 pin kaki dan ditemukan sekitar 300 Ω m. Langkah 2 : Bahan Permukaan Lapisan Sebuah lapisan logam biru tipis 100 mm (3000 Ω m) diusulkan untuk dipasang dilokasi tersebut. Derating factor permukaan lapisan (Cs) yaitu



𝐶𝑠 = 1 −



300 0,09(1 − 3000) 2 × 0,1 + 0,09



𝐶𝑠 = 0,721 Langkah 3 : Resistansi Pentanahan Kisi-Kisi Sebuah pentanahan kotak persegi panjang ( lihat gambar kanan ) dengan parameter sebagai berikut : 



Panjang 90 m dan lebar 50 m, 6 baris parallel dan 7 kolom parallel







Konduktor kisi-kisi 120 mm2 dan ditanahkan dengan kedalaman 600 mm







22 batang pentanahan akan dipasang di sudut-sudut dan keliling kisi-kisi







Setiap batang pentanahan dengan panjang 3 m



Gambar pentanahan kotak persegi panjang !!!



50 m



90 m



Gunakan persamaan sederhana, resistansi pentanahan kisi-kisi terhadap acuan pentanahan



1 1 1 𝑅𝑔 = 300 [ + (1 + )] 956 √20 + 4500 1 + 0,6√20/4500 𝑅𝑔 = 2,275 Ω Langkah 4 : Arus Maksimum Kisi-Kisi Misalkan fase tunggal maksimum untuk gangguan tanah pada lilitan HV transformator adalah 3,1 kA dan factor pembagi adalah 1 (semua arus gangguan mengalir kembali ke tanah) Rasio X/R gangguan adalah 15, maksimum durasi gangguan 150 ms dan frekuensi nominal sistem adalah 50 Hz. Waktu DC offset (TA) adalah:



TA = 15.



1 2𝜋. 50



𝑇𝐴 = 0,0477



Faktor Penurunan (susut) kemudian



𝐷𝑓 = √1 +



0,0477 −2 × 0,15 (1 − 𝔢 ) 0,15 0,0477



𝐷𝑓 = 1,148 Maka arus maksimum kisi-kisi (IG) adalah



𝐼𝐺 = 3,1 × 1,148 𝐼𝐺 = 3,5585 𝑘𝐴 Langkah 5 : Kriteria Tegangan Sentuh Dan Tegangan Langkah Berdasarkan berat rata-rata pekerja di suatu lokasi, berat badan 70 kg diasumsikan untuk tegangan sentuh dan tegangan langkah. Waktu penyelesaian maksimum diasumsikan adalah 150 ms. Tegangan sentuh maksimum yang diijinkan adalah:



𝐸𝑡𝑜𝑢𝑐ℎ ,70 = (1000 + 1,5 × 0,721 × 3000)



𝐸𝑡𝑜𝑢𝑐ℎ ,70 = 1720,03 𝑉



0,157 √0,15



Tegangan langkah maksimum yang diijinkan adalah:



𝐸𝑠𝑡𝑒𝑝 ,70 = (1000 + 6 × 0,721 × 3000)



0,157 √0,15



𝐸𝑠𝑡𝑒𝑝 ,70 = 5664,02 𝑉 Langkah 6 : Kenaikan Tegangan Tanah Maksimum kenaikan tegangan tanah yaitu :



𝐺𝑃𝑅 = 3558,5 × 2,275 𝐺𝑃𝑅 = 8094,65 𝑉 Langkah 7 : Verifikasi Desain Pentanahan Kisi-Kisi Perhitungan Tegangan Mesh Komponen factor geometris, na, nb, nc dan nd untuk kotak persegi panjang adalah:



𝑛𝑎 =



2 × 890 = 6,357 280



280 𝑛𝑏 = √ = 1,022 4√4500



90 × 50 𝑛𝑐 = [ ] 4500



0,7.4500 90.50



n c = nd = 1 oleh karena itu factor geometric n adalah: 𝑛 = 𝑛𝑎 × 𝑛𝑏 × 𝑛𝑐 × 𝑛𝑑 𝑛 = 6,357 × 1,022 × 1 × 1 = 6,494 Rata-rata jarak antara konduktor kisi-kisi parallel D adalah 1 𝑙 𝑝 𝐷= ( + ) 2 𝑏−1 𝑘−1 1 50 90 𝐷= ( + ) = 12,5 2 6−1 7−1 Dimana l = lebar kisi-kisi p = panjang kisi-kisi b = jumlah baris k = jumlah kolom



factor jarak geometris Km adalah



(12,5 + 2 × 0,6)2 1 12,52 0,6 𝐾𝑚 = (𝑙𝑛 [ + − ] 2𝜋 16 × 0,6 × 0,01236 8 × 12,5 × 0,01236 4 × 0,01236 +



1 8 𝑙𝑛 [ ]) 1,26 𝜋(2 × 6,494 − 1)



𝐾𝑚 = 0,96 Factor ketidakteraturan Ki adalah



𝐾𝑖 = 0,644 + 0,148 × 6,494 = 1,605 Panjang Pentanahan Efektif LM adalah



𝐿𝑀 = 890 + [1,55 + 1,22 (



3 √902 + 502



)] × 66



𝐿𝑀 = 994,65 𝑚 Maka tegangan jala (mesh) maksimum (Em) adalah



𝐸𝑚 =



300 × 0,964 × 1,605 × 3,559 994,65



𝐸𝑚 = 1,661 𝑉



Perhitungan tegangan langkah : Faktor jarak geometris Ks adalah



𝐾𝑠 =



1 1 1 1 (1 − 0,56,494−2 )] [ + + 𝜋 2 × 0,6 12,5 + 0,6 12,5



𝐾𝑠 = 0,314



Panjang pentanahan efektif Ls adalah



𝐿𝑠 = 0,75 × 890 + 0,85 × 66 = 723,6 𝑚 Sehingga tegangan langkah maksimum adalah



𝐸𝑠 =



300 × 0,314 × 1,605 × 3,559 = 743,6 𝑉 723,6



Kesimpulan : apakah sistem pentanahanya aman? Berikan alasan! Tegangan maksimum jala (mesh) lebih kecil dari tegangan sentuh yaitu 𝐸𝑚 = 1,661 𝑉 < 𝑬𝒕𝒐𝒖𝒄𝒉 ,70 = 1720,03 𝑉 Dan maksimum tegangan langkah yang diijinkan lebih kecil dari tegangan langkah seseorang 𝐸𝑠 = 743,6 𝑉 < 𝑬𝑠𝑡𝑒𝑝 ,70 = 5664,02 𝑉 Maka pentanahan pada suatu industry tersebut aman.