Tugas Pembumian [PDF]

Citation preview

1



A. Defenisi Sistem Pembumian Sistem



pembumian



adalah



suatu



rangkaian/jaringan mulai dari kutub



pembumian/elektroda, hantaran penghubung/conductor sampai terminal pembumian yang berfungsi untuk menyalurkan arus lebih ke bumi sehingga dapat memberikan proteksi terhadap



manusia dari sengatan



listrik (shock), dan mengamankan



komponen-komponen instalasi agar dapat terhindar dari bahaya arus dan tegangan asing, serta perangkat dapat beroperasi sesuai dengan ketentuan teknis yang semestinya. Pembumian merupakan salah satu faktor utama dalam setiap pengamanan (perlindungan) peralatan atau rangkaian listrik. Untuk melakukan pengamanan tersebut diperlukan perancangan pembumian sesuai standar yang berlaku  Tahanan pembumian harus memenuhi syarat yang di inginkan untuk suatu keperluan pemakaian.  Elektroda yang ditanam dalam tanah harus : - Bahan konduktor yang baik - Tahan Korosi - Cukup Kuat  Elektroda harus mempunyai kontak yang baik dengan tanah sekelilingnya.  Tahanan pembumian harus baik untuk berbagai musim.  Biaya pemasangan serendah mungkin. Dalam sebuah instalasi listrik, ada diketanahkan/dibumikan, yaitu sebagai berikut :



empat



bagian



yang



harus



 Titik netral dari transformator atau titik netral dari generator. Hal ini diperlukan dalam kaitan dengan keperluan proteksi khususnya yang menyangkut gangguan hubung tanah.  Kawat petir yang ada pada bagian atas saluran transmisi. Kawat petir ini sesungguhnya juga berfungsi sebagai lightning arrester. Karena letaknya yang ada di sepanjang saluran transmisi, maka semua kaki tiang transmisi harus ditanahkan agar petir yang menyambar kawat petir dapat disalurkan ke tanah dengan lancar melalui kaki tiang saluran transmisi.  Semua bagian instalasi yang terbuat dari logam (menghantar listrik) dan dengan mudah dapat disentuh manusia. SISTEM PEMBUMIAN



1



 Bagian pembuangan listrik (bagian bawah) dari lightning arrester. Hal ini diperlukan agar lightning arrester dapat berfungsi dengan baik, yaitu membuang muatan listrik yang diterimanya dari petir ke tanah (bumi) dengan lancar. Pembumian adalah penghubung bagian-bagian peralatan listrik yang pada keadaan normal tidak dialiri arus. Tujuannya adalah untuk membatasi tegangan antara bagian-bagian peralatan yang tidak dialiri arus dan antara bagian-bagian ini dengan tanah sampai pada suatu harga yang aman untuk semua kondisi operasi, baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan. (Pabla 1986, Hutauruk 1987, Tajuddin 1998). Pembumian peralatan adalah penghubungan badan ata rangka peralatanlistrik (motor, generator, transformator, pemutus daya dan bagian-bagian logam lainnya yang pada keadaan normal tidak dialiri arus) dengan tanah. Maksud dari pembumian peralatan adalah 



Mencegah terjadinya egangan kejut listrik yang berbahaya untuk orang dalam daerah tertentu.







Untuk memungkinkan timbulnya arus tertentu baik besarnya maupun lamanya dalam keadaan gangguan tanah tanpa menimbulkan kebakaran atau ledakan pada bangunan atau isinya.







Untuk memperbaiki penampilan (performance) dari sistem. \



Oleh karena itu, secara umum sistem pembumian berperan sebagai PROTEKSI dengan tujuan pemasangan : 



Menjamin kerja peralatan listrik atau elektronik;







Mencegah kerusakan peralatan listrik atau elektronik;







Menyalurkan energi serangan petir ke tanah;







Menjamin keselamatan orang dari sengatan listrik baik dalam keadaan normal atau tidak dari tegangan sentuh dan tegangan langkah



Sesuai dengan PUIL 2000 (Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000) terdapat beberapa definisi yang perlu diperhatikan, yaitu :  Bumi (Earth) adalah massa konduktif bumi yang potensial listriknya di setiap titik manapun menurut konvensi, sama dengan nol.  Elektrode Bumi (Earth Electrode) adalah bagian konduktif atau kelompok bagian konduktif yang membuat kontak langsung dan memberikan hubungan listrik dengan bumi.  Gangguan Bumi (Earth Fault) merupakan : Kegagalan isolasi antara penghantar dan bumi atau kerangka. SISTEM PEMBUMIAN



2



Pembumian adalah satu tindakan dasar dan sangat penting untuk menjamin keamanan dan keandalan operasi sistem tenaga listrik dan memastikan keselamatan manusia dalam keadaaan gangguan tanah di sistem tenaga listrik. Operasi aman sistem tenaga listrik memerlukan sistem pembumian yang baik.Bila arus hubung singkat dikenakan ke dalam satu sistem pembumian, jika tahanan pembumiannya terlalu tinggi, kemudian kenaikan potensial pembumian (GPR) sistem pembumian akan sangat tinggi, ini adalah satu ancaman kepada operator. Kadang-kadang, GPR yang tinggi akan menghancurkan kabel kontrol dan membawa tegangan tinggi ke dalam ruang kendali dari gardu induk, ini akan membuat perantiperanti kendali menolak instruksi operasi, kemudian akan menyebabkan kerugian yang sangat besar dan kerugian efek sosial. Tahanan pembumian yang tinggi akan mempengaruhi keamanan operasi sistem tenaga listrik. Berbagai metoda telah diberlakukan untuk memperkecil tahanan pembumian. Misalnya pada pembumian grid, metoda umum meliputi memperluas grid pembumian, menghubungkan grid pembumian utama dengan pembumian eksternal, meningkatkan penanaman grid pembumian, menambahkan elektrodaelektroda pembumian vertikal yang panjang, dan mengubah lahan-lahan di sekitar grid pembumian dengan bahan-bahan resistivitas rendah. Gangguan yang disebabkan oleh penghantar yang terhubung ke bumi atau karena resistansi isolasi ke bumi menjadi lebih kecil dari pada nilai tertentu. Isolasi (Insulation) adalah : 1. (Sebagai bahan) merupakan segala jenis bahan yang dipakai untuk menyekat sesuatu. 2. (Pada kabel) merupakan bahan yang dipakai untuk menyekat penghantar dari penghantar lain dan dari selubungnya, jika ada. Elektrode Batang adalah elektrode dari pipa logam, baja profil atau batang logam lainnya yang dipancangkan ke bumi. Pembumian (Earthing) adalah penghubung suatu titik sirkit listrik atau suatu penghantar yang bukan bagian dari sirkit listrik dengan bumi menurut cara tertentu. 1. Penghantar pembumian (Earthing Conductor) adalah : Penghantar berimpedasi rendah yang dihubungkan ke bumi. 2. Penghantar proteksi yang menghubungkan terminal pembumian utama atau batang ke elektrode bumi. Rel pembumian adalah batang penghantar tempat menghubungkan beberapa penghantar pembumian. SISTEM PEMBUMIAN



3



B. Jenis-jenis Pembumian     



T =Bumi = Arah koneksi dengan Bumi (Dari kata Perancis untuk tanah: Terre). N = Neutral. N = Netral. Koneksi ke bumi melalui jaringan suplai. S = Separate. S = terpisah. C = Combined. C = Gabungan. I = Isolated. I = Tidak ada hubungannya dengan bumi, kecuali melalui impedansi tinggi.



Adapun tiga jenis umum dari sistem pembumian yang beroperasi yaitu : 1. TN Dalam sistem pembumian TN, salah satu poin di generator atau transformator dihubungkan dengan bumi, biasanya titik bintang dalam sistem fase tiga. Tubuh perangkat listrik dihubungkan dengan bumi melalui hubungan ini bumi pada transformator.



Gambar 1.1 Sistem Pembumian TN



Konduktor yang menghubungkan bagian-bagian logam terkena konsumen disebut pelindung bumi (PE). Konduktor yang menghubungkan ke titik bintang dalam tiga fase sistem, atau yang membawa kembali saat dalam satu fase sistem, disebut netral (N). Tiga varian sistem TN dibedakan: a. JARINGAN TN-S Jenis sistem pentanahan listrik menghubungkan sumber netral energi dengan bumi pada satu titik saja (atau sedekat praktis mungkin), dan dengan terminal pembumian konsumen umumnya dihubungkan dengan selubung logam atau armor kabel layanan distributor ke tempat . Dengan TN-S sambungan PE dan N adalah konduktor terpisah yang terhubung bersama-sama hanya di dekat sumber listrik. PE dan N adalah konduktor terpisah yang terhubung bersama-sama hanya di dekat sumber listrik.



SISTEM PEMBUMIAN



4



Gambar 1.2 Jaringan Sistem TN-S Keterangan gambar : L = Penghantar fase (setrum) N = Penghantar netral (nol) Gnd = Penghantar proteksi (ground) N-Gnd = Gabungan penghantar netral dan penghantar proteksi.



TN-S: bumi pelindung terpisah (PE) dan netral (N) konduktor dari trafo ke perangkat mengkonsumsi, yang tidak terhubung bersama-sama pada setiap titik setelah titik distribusi bangunan. b. Jaringan TN-C Sistem tenaga listrik TN mempunyai satu titik yang dibumikan langsung, BKT instalasi dihubungkan ke titik tersebut oleh penghantar proteksi. Di mana fungsi netral dan fungsi proteksi tergabung dalam penghantar tunggal di seluruh sistem. Penyelenggara PEN dikombinasikan memenuhi fungsi baik PE dan konduktor N jarang digunakan.



Gambar 1.3 Jaringan Sistem TN-C



TN-C: PE gabungan dan konduktor N sepanjang jalan dari trafo ke perangkat mengkonsumsi. c. Jaringan TN-C-S TN-C-S sistem pembumian, biasanya dikenal sebagai pembumian Multiple Pelindung (PME), menghubungkan konduktor netral pasokan dari distribusi utama dengan bumi pada program dan pada interval sepanjang bentangan tersebut. Konduktor netral juga digunakan untuk mengembalikan kesalahan arus bumi aman ke sumber oleh penyediaan terminal membumikan konsumen terkait dengan konduktor netral masuk. SISTEM PEMBUMIAN



5



Sistem tenaga listrik TN mempunyai satu titik yang dibumikan langsung, BKT instalasi dihubungkan ke titik tersebut oleh penghantar proteksi. Di mana fungsi netral dan fungsi proteksi tergabung dalam penghantar tunggal di sebagian sistem. Bagian dari sistem yang menggunakan konduktor PEN gabungan, yang di beberapa titik terbagi menjadi PE terpisah dan N baris.



Gambar 1.4 Sistem Jaringan TN-S-C



TN-CS pembumian sistem: kombinasi PEN konduktor dari transformator ke titik distribusi bangunan, tetapi PE terpisah dan konduktor N dalam jaringan kabel indoor tetap dan kabel listrik fleksibel. Hal ini dimungkinkan untuk memiliki keduanya TN-S dan TN-CS pasokan dari transformator yang sama. Sebagai contoh, selubung pada beberapa kabel bawah tanah menimbulkan korosi dan berhenti menyediakan koneksi bumi yang baik, dan rumah-rumah di mana "bumi buruk" ditemukan bisa dikonversi ke TN-CS. 2. Jaringan TT Dalam sistem pembumian TT, sambungan bumi pelindung konsumen disediakan oleh koneksi lokal ke bumi, terlepas dari koneksi bumi pada generator. Keuntungan yang besar dari sistem pembumian TT adalah kenyataan bahwa itu adalah jelas dari suara frekuensi tinggi dan rendah yang datang melalui kawat netral dari berbagai peralatan listrik tersambung ke jaringan tersebut. Inilah sebabnya mengapa TT selalu lebih baik untuk aplikasi khusus seperti situs



SISTEM PEMBUMIAN



6



telekomunikasi yang menguntungkan dari pembumian bebas interferensi. Juga, TT tidak memiliki risiko netral rusak. Di lokasi mana kekuasaan didistribusikan overhead dan TT yang digunakan, instalasi konduktor bumi tidak berisiko harus ada konduktor overhead distribusi akan patah oleh, katakanlah, pohon tumbang atau cabang. Dalam pra- RCD era, sistem pembumian TT tidak menarik untuk penggunaan umum karena lebih buruk kemampuannya untuk menerima arus tinggi dalam kasus ke-PE korsleting-hidup (dibandingkan dengan sistem TN). Tetapi sebagai perangkat arus sisa mengurangi kerugian ini, sistem pembumian TT menjadi menarik untuk tempat di mana sirkuit listrik AC semua RCD-dilindungi.



Gambar 1.5 sistem TT



Yang netral dari sumber energi dihubungkan sebagai dengan sistem TN-S, namun tidak ada ketentuan untuk pembumian konsumen, karena itu mereka harus menyediakan koneksi sendiri ke bumi. 3. Jaringan TI Dalam TI jaringan, sistem distribusi telah ada koneksi ke bumi sama sekali, atau hanya memiliki tinggi impedansi koneksi. Dalam sistem tersebut, sebuah perangkat pemantauan isolasi digunakan untuk memonitor impedansi SISTEM PEMBUMIAN



7



.



\ Gambar 1.6 Sistem Jaringan TI C. Faktor–faktor Yang Mempengaruhi Sistem Pembumian Tahanan pembumian suatu elektroda tergantung pada empat faktor, yaitu:  Tahanan elektroda pembumian beserta sambungan pengelasan pada elektroda itu   



sendiri; Tahanan kontak antara elektroda dengan tanah; Tahanan penghantar (BC) yang menghubungkan peralatan yang ditanahkan; Tahanan dari massa tanah disekitar elektroda pembumian Dari ketiga komponen tersebut, tahanan pembumian merupakan besaran yang



paling besar pengaruhnya pada resistansi pembumian dibandingkan tahanan elektroda.Namun demikan seperti yang telah di bahas sebelumnya bahwa nilai tahanan pembumian diharapkan ≤ 5 Ὠ atau sekecil mungkin. Namun dalam hasil penelitian di lapangan tidak selalu didapatkan nilai tahanan pembumian yang diharapkankarena banyak faktor-faktor yang mempengaruhi resistansi pembumian. Nilai tahanan suatu istem pembumian diharapkan erendah mungkin. Elektroda pembumian



yang ditanamkan ke dalam tanah diharapkan langsung memperoleh



tahanan yang rendah, namun hal itu sangat jarang diperoleh. Ada beberapa faktor yang berpengaruh terhadap nilai tahanan pembumian. 1. Faktor internal  Bentuk elektroda. Ada beberapa macam bentuk dari elektroda itu sendiri yang banyak digunakan, seperti jenis batang, pita dan plat.  Jenis bahan dan ukuran elektroda. Sebagai konsekuensi peletakannya di dalam tanah, maka elektroda dipilih dari bahan-bahan tertentu yang memiliki SISTEM PEMBUMIAN



8



konduktivitas sangat baik dan tahan terhadap sifat-sifat yang merusak dari tanah, sepeti korosi. Ukuran elektroda dipilih yang mempunyai kontak paling efektif dengan tanah. Prinsip dasar untuk memperoleh resistansi pembumian yang kecil adalah dengan membuat permukaan elektroda bersentuhan dengan tanah sebesar mungkin, sesuai dengan rumus: L R= ρ A



Dengan: R = resistansi pembumian [ Ω ] = resistansi jenis tanah [ Ωm ] L = panjang lintasan arus pada tanah [ m ] A = luas penampang lintasan arus pada tanah [ m2] Ukuran elektroda pembumian akan menentukan besar tahanan pembumian. Berikut ini adalah tabel yang memuat ukuran-ukuran elektroda pembumian yang umum digunakan dalam sistem pembumian. Tabel ini dapat digunakan sebagai petunjuk tentang pemilihan jenis, bahan dan luas penampang elektroda pembumian. Tabel Luas penampang minimum elektroda pembumian



Jenis Elektroda Elektroda Pita



Baja Brlapis Seng



3



hantaran



mm,



pilin



50 mm



95



2



mm2,



profil L 65 x 65 x



lapisi tembaga 2,5



mm



hantaran pilin, 35



mm



-



T6,X



50x3 Pelat besi tebal 3 mm, luas 0,5-1 m2



Pelat -



9



tembaga



tebal 2 mm, luas 0,5-1 m2



SISTEM PEMBUMIAN



2



mm2 Baja Ф 15 mm di



1 2



Tembaga Pita tembaga 50



mm2 Ppa baja 1 “baja



7 ,U 6



Elektroda Pelat



Tembaga



Pita baja100 mm2, tebal



Elektroda Batang



Bahan Baja Berlapis



Tabel Ukuran penampang penghantar sistem pembumian Luas Penampang Penghantar



Luas Penampang Mnimum Penghantar



Instalasi S (Mm2)



Proteksi Yang Berkaitan Sp (Mm2)



S