PROTEKSI /
PENGAMAN
PADA
TRANSMISI
TENAGA LISTRIK
Agus
Purba ( 510 333 1003 )
Mahasiswa
Pendidikan Teknik Elektro ( Eks’ 2010 )
Abstrak
Tenaga
listrik dibangkitkan pada dalam pusat-pusat pembangkit listrik (power plant)
seperti PLTA, PLTU, PLTG, dan PLTD lalu disalurkan melalui saluran transmisi setelah
terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh transformator step-up yang
ada dipusat listrik. Saluran transmisi tegangan tinggi mempunyai tegangan 70kV,
150kV, atau 500kV. Khusus untuk tegangan 500kV dalam praktek saat ini disebut
sebagai tegangan ekstra tinggi. Setelah tenaga listrik disalurkan, maka
sampailah tegangan listrik ke gardu induk (G1), lalu diturunkan tegangannya
menggunakan transformator step-down menjadi tegangan menengah yang juga
disebut sebagai tegangan distribusi primer. Kecenderungan saat ini menunjukan
bahwa tegangan distribusi primer PLN yang berkembang adalah tegangan 20kV.
Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer atau
jaringan Tegangan Menengah (JTM), maka tenaga listrik kemudian diturunkan lagi
tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah, yaitu
tegangan 380/220 volt, lalu disalurkan melalui jaringan Tegangan Rendah (JTR)
ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN.
Maka Harus Diperlukan Rele
Proteksi, alat yang bekerja secara otomatis untuk
mengamankan suatu peralatan listrik saat terjadi gangguan, menghindari atau
mengurangi terjadinya kerusakan peralatan akibat gangguan.
PENDAHULUAN
Pengertian Sistem Tenaga Listrik
Secara umum sistem tenaga listrik terdiri dari :
Pusat Pembangkit Listrik (Power Plant) Yaitu
tempat energi listrik pertama kali dibangkitkan, dimana terdapat turbin
sebagai penggerak mula (Prime Mover) dan generator yang
membangkitkan listrik.
Biasanya dipusat pembangkit listrik juga terdapat gardu
induk. Peralatan utama
pada gardu induk antara lain : transformer, yang berfungsi
untuk menaikan
tegangan generator (11,5 kV) menjadi tegangan transmisi
/tegangan tinggi (150kV)
dan juga peralatan pengaman dan pengatur. Jenis pusat
pembangkit yang umum
antara lain PLTA (pembangkit Listrik Tenaga Air), PLTU
(Pusat Listrik Tenaga
Uap), PLTG (Pusat Listrik Tenaga Gas), PLTN (Pusat Listrik
Tenaga Nuklir).
PEMBAHASAN
I.
Transmisi Tenaga Listrik
Merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat
pembangkit tenaga listrik
(Power
Plant) hingga Saluran distribusi listrik (substation
distribution) sehingga
dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik.
III. Sistem
Distribusi
Merupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari : Pusat
Pengatur (Distribution
Control Center, DCC), saluran tegangan menengah (6kV dan
20kV, yang juga
biasa disebut tegangan distribusi primer) yang merupakan saluran
udara atau kabel
tanah, gardu distribusi tegangan menengah yang terdiri dari
panel-panel pengatur
tegangan menengah dan trafo sampai dengan panel-panel
distribusi tegangan
rendah (380V, 220V) yang menghasilkan tegangan kerja/
tegangan jala-jala untuk
industri dan konsumen.
Gambar 1 Alur
sistem Tenaga Listrik
Tenaga listrik dibangkitkan pada dalam pusat-pusat
pembangkit listrik (power
plant)
seperti PLTA, PLTU, PLTG, dan PLTD lalu disalurkan melalui
saluran transmisi
setelah
terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh transformator step-up yang adadipusat listrik. Saluran transmisi tegangan tinggi
mempunyai tegangan 70kV, 150kV,atau 500kV. Khusus untuk tegangan 500kV dalam
praktek saat ini disebut sebagaitegangan ekstra tinggi. Setelah tenaga listrik
disalurkan, maka sampailah teganganlistrik ke gardu induk (G1), lalu diturunkan
tegangannya menggunakan transformator step-down menjadi tegangan menengah yang juga disebut sebagai tegangan
distribusi primer. Kecenderungan saat ini menunjukan bahwa tegangan distribusi
primer PLN yang berkembang adalah tegangan 20kV. Setelah tenaga listrik
disalurkan melalui jaringan distribusi primer atau jaringan Tegangan Menengah
(JTM), maka tenaga listrik kemudian diturunkan lagi tegangannya dalam
gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah, yaitu tegangan 380/220 volt,
lalu disalurkan melalui jaringan Tegangan Rendah (JTR) ke rumah-rumah pelanggan
(konsumen) PLN. Pelanggan pelanggan dengan daya tersambung besar tidak dapat
dihubungkan pada Jaringan Tegangan Rendah, melainkan dihubungkan langsung pada
jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula pelanggan yang terhubung pada
jaringan transmisi, tergantung dari besarnya daya tersambung. Setelah melalui
jaringan Tegangan menengah, jaringan tegangan rendah dan sambungan Rumah (SR),
maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat pembatas daya dan kWh meter.
Rekening listrik pelanggan tergantung pada besarnya daya tersambung serta
pemakaian kWh nya. Setelah melalui kWh meter, tenaga listrik lalu memasuki
instalasi rumah,yaitu instalasi milik pelanggan. Instalasi PLN umumnya hanya
sampai pada kWh meter, sesudah kWh meter instalasi listrik umumnya adalah
instalasi
milik pelanggan. Dalam instalasi pelanggan, tenaga listrik langsung masuk
ke
alat-alat listrik milik pelanggan seperti lampu, kulkas, televisi, dam
lain-lain.
Pada
makalah ini hanya akan dibahas pada bagian sistem transmisi tenaga listrik II.
Pengertian Transmisi Tenaga Listrik Transmisi
tenaga listrik merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat
pembangkit
tenaga listrik (Power
Plant) hingga substation
distribution sehingga
dapat
disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik melalui suatu bahan
konduktor.
Gambar 2 Diagram
Blok Umum Sistem Tenaga Listrik
Gambar
diatas menunjukkan blok diagram dasar dari sistem transmisi dan distribusi
tenaga
listrik. Yang terdiri dari dua stasiun pembangkit (generating
station) G1 dan
G2,
beberapa substation
yaitu hubungan antar substation (interconnecting
substation)
dan
untuk bagian komersial perumahan (commercial residential), dan industrial
loads.
Transmisi
berada pada bagian yang diberi arsir
tebal. Fungsi dari bagian
transmission
substation menyediakan servis untuk merubah dalam
menaikan dan
menurunkan
tegangan pada saluran tegangan yang ditransmisikan serta meliputi
regulasi
tegangan. Standarisasi range tegangan internasional yaitu 345 kV hingga 765 kV
untuk Saluran tegangan Ekstra Tinggi dan 115 kV hingga 230 kV untuk saluran
tegangan Tinggi. Standarisasi tegangan Transmisi listrik di Indonesia adalah
500 kV untuk Saluran ekstra Tinggi dan 150 kV untuk saluran Tegangan tinggi Pada
sistem tenaga listrik, jarak antara pembangkit dengan beban yang cukup jauh,
akan
menimbulkan adanya penurunan kualitas tegangan yang diakibatkan oleh rugirugi
pada
jaringan. Sehingga dibutuhkan suatu peralatan untuk memperbaiki kualitas
tegangan
dan diletakkan pada saluran yang mengalami drop tegangan. SVC (Static
Var
Compensator) berfungsi sebagai pemelihara kestabilan kondisi steady state dan
dinamika voltase dalam batasan yang sudah ditentukan pada jaringan transmisi berjarak
jauh dan berbeban tinggi (heavily loaded). Synchronous Condenser, sebagai generator
pensuplay arus gangguan, dan transformer dengan taps yaang variabel, Ini adalah
jenis khusus transformator listrik yang dapat menambah atau mengurangi
powered
gulungan kawat, sehingga meningkatkan atau menurunkan medan magnet dan tegangan
keluaran dari transformator. Distribution Substation, pada bagian ini merubah tegangan aliran listrik dari
tegangan medium menjadi tegangan rendah dengan transformator step-down, dimana
memiliki tap otomatis dan memiliki kemampuan untuk regulator tegangan rendah.
Tegangan rendah meliputi rentangan dari 120/240V single phase sampai 600V, 3 phase.
Bagian ini melayani perumahan, komersial dan institusi serta industri kecil. Interconnecting
substation, pada bagian ini untuk melayani
sambungan percabangan transmisi dengan power tegangan yang berbeda serta untuk
menambah kestabilan pada keseluruhan jaringan. Setiap substation selalu
memiliki Circuit Breakers, Fuses, lightning arresters untuk pengaman peralatan.
Antara lain dengan penambahan kontrol peralatan, pengukuran, switching, pada
setiap bagian substation. Energi listrik yang di transmisikan didisain untuk
Extra-high Voltage (EHV), High Voltage (HV), Medium Voltage (MV), dan Low
Voltage (LV). Klasifikasi nilai tegangan ini dibuat berdasarkan skala
standarisasi tegangan yang di tunjukkan pada tabel.
Kategori
sistem distribusi listrik dibagi menjadi 2, yaitu :
1.
Sistem Transmisi, dimana saluran tegangan antara 115kV sampai 800kV
2.
Sistem Distribusi, dimana rentangan tegangan antara 120V sampai 69kV.
Distribusi
listrik ini di bagi lagi menjadi tegangan menengah (2,4kV sampai
69kV)
dan tegangan rendah (120V sampai 600V).
III. Saluran
Transmisi
Saluran Transmisi merupakan media yang digunakan untuk
mentransmisikan tenaga listrik dari Generator Station/ Pembangkit Listrik
sampai distribution station hingga sampai pada konsumer pengguna listrik.
Tenaga listrik di transmisikan oleh suatu bahan konduktor yang mengalirkan tipe
Saluran Transmisi Listrik Penyaluran tenaga listrik pada transmisi menggunakan
arus bolak-balik (AC) ataupun juga dengan arus searah (DC). Penggunaan arus
bolak-balik yaitu dengan
sistem
tiga-fasa atau dengan empat-fasa.
Saluran
Transmisi dengan menggunakan sistem arus bolak-balik tiga fasa merupakan sistem
yang banyak digunakan, mengingat kelebihan sebagai berikut :
Mudah pembangkitannya
Mudah pengubahan tegangannya
Dapat menghasilkan medan magnet putar
Dengan sistem tiga fasa, daya yang
disalurkan lebih besar dan nilai sesaatnya konstan.
1. Kategori Saluran transmisi
Berdasarkan
pemasangannya, saluran transmisi dibagi menjadi dua kategori, yaitu
a. Saluran Udara
(Overhead Lines), sakuran transmisi yang menyalurkan
energi
listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antara menara
atau
tiang transmisi. Keuntungan dari saluran transmisi udara antara lain :
1.
Mudah dalam perbaikan
2.
mudah dalam perawatan
3.
mudah dalam mengetahui letak gangguan
4.
Lebih murah
Kerugian
:
1.
karena berada diruang terbuka, maka cuaca sangat berpengaruh terhadap
kehandalannya,
dengan kata lain mudah terjadi gangguan dari luar, seperti
gangguan
hubungan singkat, gangguan tegangan bila tersambar petir, dan
gangguan
lainnya.
2.
dari segi estetika/keindahan kurang, sehungga saluran transmisi bukan pilihan
yang ideal untuk transmisi di dalam kota.
b. Saluran kabel
bawah tanah (underground cable),
saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui
kabel yang dipendam didalam tanah. Kategori saluran seperti ini adalah favorit
untuk pemasangan didalam kota, karena berada didalam tanah maka tidak
mengganggu keindahan kota dan juga
tidak
mudah terjadi gangguan akibat kondisi cuaca atau kondisi alam. Namun
tetap
memiliki kekurangan, antara lain mahal dalam instalasi dan investasi serta
sulitnya
menentukan titik gangguan dan perbaikkannya.
Gambar 4 Saluran
Listrik Bawah tanah
c. Saluran
Isolasi Gas
Saluran Isolasi Gas (Gas Insulated Line/GIL) adalah Saluran
yang diisolasi
dengan
gas, misalnya: gas SF6, seperti gambar Karena mahal dan resiko terhadap
lingkungan sangat tinggi maka saluran ini jarang digunakan
2. Klasifikasi
Saluran Transmisi Berdasarkan Tegangan
Transmisi
tenaga listrik sebenarnya tidak hanya penyaluran energi listrik dengan
menggunakan
tegangan tinggi dan melalui saluran udara (overhead line), namun
transmisi
adalah proses penyaluran energi listrik dari satu tempat ke tempat
lainnya,
yang besaran tegangannya adalah Tegangan Ultra Tinggi (UHV),
Tegangan
Ekstra Tinggi (EHV), Tegangan Tinggi (HV), Tegangan Menengah (MHV), dan
Tegangan Rendah (LV). Sedangkan Transmisi Tegangan Tinggi adalah berfungsi
menyalurkan energi listrik dari satu substation (gardu) induk ke gardu induk
lainnya. Terdiri dari konduktor yang direntangkan antara tiang (tower) melalui
isolator, dengan sistem tegangan tinggi. Standar tegangan tinggi yang berlaku
diindonesia adalah 30kV, 70kV dan 150kV. Ditinjau dari klasifikasi tegangannya,
transmisi listrik dibagi menjadi :
1.
Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200kV-500kV
Pada
umumnya saluran transmisi di Indonesia digunakan pada pembangkit
dengan
kapastas 500 kV. Dimana tujuannya adalah agar drop tegangan dari penampang
kawat dapat direduksi secara maksimal, sehingga diperoleh operasional yang
efektif dan efisien. Akan tetapi terdapat permasalahan mendasar dalam
pembangunan SUTET ialah konstruksi tiang (tower) yang besar dan tinggi,
memerlukan tanah yang luas, memerlukan isolator yang
banyak,
sehingga memerlukan biaya besar. Masalah lain yang timbul dalam pembangunan
SUTET adalah masalah sosial, yang akhirnya berdampak pada
masalah
pembiayaan.
2.
Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 30kV-150kV
Pada
saluran transmisi ini memiliki tegangan operasi antara 30kV sampai
150kV.
Konfigurasi jaringan pada umumnya single atau doble sirkuit, dimana 1
sirkuit
terdiri dari 3 phasa dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan
penghantar
netralnya diganti oleh tanah sebagai saluran kembali. Apabila
kapasitas
daya yang disalurkan besar, maka penghantar pada masing-masing
phasa
terdiri dari dua atau empat kawat (Double atau Qudrapole) dan Berkas
konduktor
disebut Bundle Conductor. Jarak terjauh yang paling efektif dari saluran
transmisi ini ialah 100km. Jika jarak transmisi lebih dari 100 km maka
tegangan
jatuh (drop voltaje) terlalu besar, sehingga tegangan diujung transmisi
menjadi
rendah.
3.
Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT) 30kV-150kV
Saluran
transmisi ini menggunakan kabel bawah tanah, dengan alasan beberapa
pertimbangan
:
a.
ditengah kota besar tidak memungkinkan dipasang SUTT, karena sangat
sulit
mendapatkan tanah untuk tapak tower.
b.
Untuk Ruang Bebas juga sangat sulit dan pasti timbul protes dari
masyarakat,
karena padat bangunan dan banyak gedung-gedung tinggi.
c.
Pertimbangan keamanan dan estetika.
d.
Adanya permintaan dan pertumbuhan beban yang sangat tinggi.
3. Komponen
Saluran Transmisi Tenaga Listrik
Saluran
transmisi tenaga listrik terdiri atas konduktor, isolator, dan infrastruktur
tiang
penyangga.
1. Konduktor
Kawat
dengan bahan konduktor untuk saluran transmisi tegangan tinggi selalu
tanpa
pelindung/isolasi kawat. Ini hanya kawat berbahan tembaga atau
alumunium
dengan inti baja (steel-reinforced alumunium cable/ACSR)
telanjang
besar yang terbentang untuk mengalirkan arus listrik.
Jenis-jenis
kawat penghantar yang biasa digunakan antara lain :
1.
Tembaga dengan konduktivitas 100% (cu 100%)
2.
Tembaga dengan konduktivitas 97,5% (cu 97,5%)
3.
Alumunium dengan konduktivitas 61% (Al 61%)
2. Isolator
Isolator
pada sistem transmisi tenaga listrik disni berfungsi untuk penahan bagian
konduktor terhadap ground. Isolator disini bisanya terbuat dari bahan
porseline, tetapi bahan gelas dan bahan isolasi sintetik juga sering digunakan
disini. Bahan isolator harus memiiki resistansi yang tinggi untuk melindungi
kebocoran arus dan memiliki ketebalan yang secukupnya (sesuai standar) untuk mencegah
breakdown pada tekanan listrik tegangan tinggi sebagai pertahanan
fungsi
isolasi tersebut. Kondisi nya harus kuat terhadap goncangan apapun dan
beban
konduktor. Jenis isolator yang sering digunakan pada saluran transmisi adalah
jenis porselin atau gelas. Menurut penggunaan dan konstruksinya, isolator
diklasifikasikan
menjadi :
a.
Isolator jenis pasak
b.
Isolator jenis pos-saluran
c.
Isolator jenis gantung
Isolator
jenis pasak dan isolator jenis pos-saluran digunakan pada saluran transmisi
dengan tagangan kerja relatif rendah (kurang dari 22-33kV), sedangkan isolator
jenis gantung dapat digandeng menjadi rentengan/rangkaian isolator yang
jumlahnya dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Contoh penggunaanya yaitu jika
satu piring isolator untuk isolasi sebesar 15 kV, jika tegangan yang digunakan
adalah 150 kV, maka jumlah piring isolatornya
adalah
10 pringan.
Komponen-komponen
Menara/tower Listrik
Secara
umum suatu menara/tower listrik terdiri dari :
-
Pondasi, yaitu suatu konstruksi beton bertulang untuk mengikat kaki
tower
(stub)
dengan bumi.
IV. Proteksi
Sistem Transmisi Listrik
Saluran
transmisi listrik merupakan suatu sistem yang kompleks yang mempunyai
karakteristik
yang berubah-ubah secara dinamis sesuai keadaan sistem itu sendiri.
Adanya
perubahan karakteristik ini dapat menimbulkan masalah jika tidak segera
antisipasi.
Dalam hubungannya dengan sistem proteksi/ pengaman suatu sistem
transmisi,
adanya perubahan tersebut harus mendapat perhatian yang besar mengingat saluran
transmisi memiliki arti yang sangat penting dalam proses penyaluran daya.
Masalah-masalah yang timbul pada saluran transmisi, diantaranya yang utama
adalah :
1.
Pengaruh Perubahan Frekuensi Sistem
Frekuensi
dari suatu sistem daya berubah secara terus menerus dalam suatu nilai
batas
tertentu. Pada saat terjadi gangguan perubahan frekuensi dapat merugikan
baik
terhadap peralatan ataupun sistem transmisi itu sendiri. Pengaruh yang
disebabkan
oleh perubahan frekuensi ini terhadap saluran transmisi adalah
pengaruh
pada rekatansi. Dengan perubahan frekuensi dari ω1 ke ω1’ dengan kenaikan Δ ω1,
reaktansi dari saluran akan berubah dari X ke X’ dengan kenaikan ΔX. Perubahan
rekatansi ini akan berpengaruh terhadap pengukuran impedansi sehingga impedansi
yang terukur karena adanya perubahan pada nilai komponen reaktansinya akan
berbeda dengan nilai sebenarnya.
2.
Pengaruh Dari Ayunan Daya Pada Sistem
Ayunan
daya terjadi pada sistem paralel pembangkitan (generator) akibat hilangnya
sinkronisasi salah satu generator sehingga sebagian generator menjadi motor dan
sebagian berbeban lebih dan ini terjadi bergantian atau berayun. Adanya ayunan
daya ini dapat menyebabkan kestabilan sistem terganggu. Ayunan daya ini harus
segera diatasi dengan melepaskan generator yang terganggu. Pada saluran
transmisi adanya ayunan daya ini tidak boleh membuat kontinuitas pelayanan
terganggu, tetapi perubahan arus yang terjadi pada saat ayunan daya bisa masuk
dalam jangkauan sistem proteksi sehingga memutuskan aliran arus pada saluran
transmisi.
3.
Pengaruh gangguan pada sistem transmisi
Saluran
transmisi mempunyai resiko paling besar bila mengalami gangguan, karena ini
akan berarti terputusnya kontinuitas penyaluran beban. Terputusnya penyaluran
listrik dari pusat pembangkit ke beban tentu sangat merugikan bagi pelanggan
terutama industri, karena berarti terganggunya kegiatan operasi diindustri
tersebut. Akan tetapi adakalanya gangguan tersebut tidak dapat dihindari. Oleh
karena itu diperlukan usaha untuk mengurangi akibat adanya
gangguan
tersebut atau memisahkan bagian yang terganggu dari sistem.
Gangguan
pada saluran transmisi merupakan 50% dari seluruh gangguan yang
terjadi
pada sistem tenaga listrik. Diantara gangguan tersebut gangguan yang
terbesar
adalah gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, yaitu sekitar 85%
dari
total gangguan pada transmisi saluran udara. Sistem proteksi sistem tenaga
listrik adalah pengisolasian kondisi abnormal pada
sistem
tenaga listrik untuk meminimalisir pemadaman dan kerusakan yang lebih
lanjut.
Dalam merancang sistem proteksi, dikenal beberapa falsafah proteksi, yaitu :
1.
Ekonomi, peralatan proteksi mempunyai nilai ekonomi
2.
Selektif, dapat mendeteksi dan mengisolasi gangguan
3.
ketergantungan, proteksi hanya bekerja jika t5erjadi gangguan.
4.
Sensitif, mampu mengenali gangguan, sesuai setting yang ditentukan, walaupun
gangguannya kecil.
5.
mampu bekerja dalam waktu yang sesingkat mungkin
6.
Stabil, proteksi tidak mempengaruhi kondisi yang normal.
7.
keamanan, memastikan proteksi tidak bekerja jika terjadi gangguan
Proteksi
pada sistem transmisi terdiri dari seperangkat peralatan yang merupakan
sistem
yang terdiri dari komponen-komponen berikut :
1.
Relay, sebagai alat perasa untuk mendeteksi adanya gangguan yang selanjutnya
memberi perintah trip kepada Pemutus tegangan (PMT)
2.
Trafo arus dan/atau trafo tegangan sebagai alat yang mentransfer besaran
listrikprimer
dari sistem yang diamankan ke relay (besaran Listrik Sekunder).
a.
pemutus tenaga untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu.
b.
Baterai beserta alat pengisi (Baterai Charger) sebagai sumber tenaga untuk
bekerjanya
relay, peralatan Bantu triping.
c.
pengawatan (wiring) yang terdiri dari sirkuit sekunder (arus dan/atau
tegangan),
sirkuit triping dan peralatan Bantu. Secara garis besar bagian dari relay
proteksi terdiri dari 3 bagian utama seperti
pada
blok diagaram dibawah :
Masing-masing
elemen/bagian mempunyai fungsi sebagai berikut :
1.
Elemen peengindra, elemen ini berfungsi untuk merasakan besaran-besaran
listrik,
seperti arus, tegangan, frekuensi, dan sebagainyatergantung relay yang
dipergunakan.
Pada bagian ini besaran yang masuk akan dirasakan keadaannya,
apakah
keadaan yang diproteksi itu mendapatkan gangguan atau dalam
keadaan
normal, untuk selanjutnya besaran tersebut dikirim ke elemen
pembanding.
2.
Elemen Pembanding, elemen ini berfungsi menerima besaran setelah terlebh
dahulu
besaran itu diterima oleh elemen pengindera untuk membandingkan
besaran
listrik pada saat keadaan normal dengan besaran arus kerja relay.
3.
Elemen pengukur, elemen ini berfungsi untuk mengadakan perubahan secara
cepat
pada besaran ukurnya dan akan segera memberikan isyarat untuk
membuka
PMT atau kmemberikan sinyal. Pada sistem proteksi menggunakan
relay
proteksi sekunder seperti gambar :
Transformator
arus (CT) berfungsi sebagai alat pengindera yang merasakan apakah keadaan yang
diproteksi dalam keadaan normal atau mendapat gangguan. Sebagai alat pembanding
sekaligus alat pengukur adalah relay, yang bekerja setelah mendapatkan besaran
dari alat pengindera dan membandingkan dengan besar arus penyetelan dari kerja
relay. Apabila besaran tersebut tidak setimbang atau melebihi besar arus
penyetelannya, maka kumparan relay akan bekerja mnearik kontak dengan cepat
atau dengan waktu tunda dan memberikan perintah pada kumparan penjatuh atau
trip-coil untuk bekerja melepas PMT
Perlengkapan
Gardu Transmisi
1.
Busbar
atau Rel, Merupakan titik pertemuan/hubungan
antara trafo-trafo
tenaga,
Saluran Udara TT, Saluran Kabel TT dan peralatan listrik lainnya untuk
menerima
dan menyalurkan tenaga listrik/daya listrik.
2.
Ligthning
Arrester, biasa disebut dengan Arrester dan
berfungsi sebagai
pengaman
instalasi (peralatan listrik pada instalasi Gardu Induk) dari gangguan
tegangan
lebih akibat sambaran petir (ligthning Surge).
3.
Transformator
instrument atau Transformator ukur, Untuk
proses
pengukuran.
Antara lain :
-
Transformator
Tegangan, adalah trafo satu fasa yang menurunkan
tegangan
tinggi
menjadi tegangan rendah yang dapat diukur dengan Voltmeter yang
berguna
untuk indikator, relai dan alat sinkronisasi.
-
Transformator
arus, digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya
ratusan amper lebih yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi. Disamping itu
trafo arus berfungsi juga untuk pengukuran daya dan
energi,
pengukuran jarak jauh dan rele proteksi.
-
Transformator
Bantu (Auxilliary Transformator),
trafo yang digunakan
untuk
membantu beroperasinya secara keseluruhan gardu induk tersebut.
4.
Sakelar
Pemisah (PMS) atau Disconnecting Switch (DS), Berfungsi untuk mengisolasikan peralatan listrik dari
peralatan lain atau instalasi lain yang
bertegangan.
5.
Sakelar
Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB), Berfungsi untuk
menghubungkan
dan memutuskan rangkaian pada saat berbeban (pada kondisi arus beban normal
atau pada saat terjadi arus gangguan).
6.
Sakelar
Pentanahan, Sakelar ini untuk menghubungkan kawat
konduktor dengan tanah / bumi yang berfungsi untuk menghilangkan/mentanahkan
tegangan induksi pada konduktor pada saat akan dilakukan perawatan atau
pengisolasian suatu sistem.
7.
Kompensator,
alat pengubah fasa yang dipakai untuk
mengatur jatuh tegangan
pada
saluran transmisi atau transformator. SVC (Static Var Compensator)
berfungsi
sebagai pemelihara kestabilan
8.
Peralatan
SCADA danTelekomunikasi, (Supervisory Control And Data
Acquisition) berfungsi sebagai sarana komunikasi suara dan komunikasi
data
serta
tele proteksi dengan memanfaatkan penghantarnya.
9.
Rele
Proteksi, alat yang bekerja secara otomatis untuk
mengamankan suatu
peralatan
listrik saat terjadi gangguan, menghindari atau mengurangi terjadinya
kerusakan
peralatan akibat gangguan.
Kawat Tanah
(Grounding)
Kawat
Tanah atau Earth Wire (kawat petir/kawat tanah) adalah media untuk
melindungi
kawat fasa dari sambaran petir. Kawat ini dipasang diatas kawat fasa
dengan
sudut perlindungan yang sekecil mungkin, karena dianggap petir
menyambar
dari atas kawat. Namun jika petir menyambar dari samping maka akan
mengakibatkan
kawat fasa tersambar dan menyebabkan gangguan. Kawat pada
tower
tension dipegang oleh tension clamp, sedangkan pada tower suspension
dipegang
oleh suspension clamp. Pada tension clamp dipasang kawat jumper yang
menghubungkan
pada tower agar arus petir dapat terbuang ketanah lewat tower.
Umtuk
keperluan perbaikan mutu pentanhan maka dari kawat jumper ini
ditambahkan
kawat lagi menuju ke tanah yang kemudian dihubungkan dengan
kawat
pentanahan.
Bahan
Earth Wire terbuat dari steel yang sudah di galvanis, maupun sudah dilapisi
dengan
alumunium. Jumlah kawat tanah paling tidak ada satu buah diatas kawat
fasa,
namun umumnua disetiap tower dipasang dua buah. Pemasangan yang hanya
satu
buah untuk dua penghantar akan membuat sudut perlindungan menjadi besar
sehingga
kawat fasa mudah tersambar petir. Jarak antara groun wire dengan fasa di
tower
adalah sebesar jarak antar kawat fasa.
Komponen
Pengaman
-
Komponen pengaman (pelindung) pada transmisi tenaga listrik memiliki fungsi
sangat
penting
-
Komponen pengaman pada saluran udara transmisi tegangan tinggi, antara lain :
- Kawat tanah, grounding dan perlengkapannya, dipasang di
sepanjang jalur
SUTT.
Berfungsi untuk mengetanahkan arus listrik saat terjadinya gangguan
(sambaran)
petir secara langsung.
-
Pentanahan tiang, Untuk menyalurkan arus listrik dari kawat tanah (ground
wire)
akibat terjadinya sambaran petir. Terdiri dari kawat tembaga atau kawat
baja
yang di klem pada pipa pentanahan dan ditanam di dekat pondasi tower
(tiang)
SUTT.
-
Jaringan pengaman, berfungsi untuk pengaman SUTT dari gangguan yang
dapat
membahayakan SUTT tersebut dari lalu lintas yang berada di bawahnya
yang
tingginya melebihi tinggi yang dizinkan
-
Bola pengaman, dipasang sebagai tanda pada SUTT, untuk pengaman lalu lintas
udara
Gangguan sistem
tenaga listrik
Pada
dasarnya suatu sistem tenaga listrik harus dapat beroperasi secara terusmenerus
secara
normal, tanpa terjadi gangguan. Akan tetapi gangguan pada sistem
tenaga
listrik tidak dapat dihindari. Gangguan dapat disebabkan oleh beberapa hal
berikut
:
-
Gangguan karena kesalahan manusia (kelalaian)
-
Gangguan dari dalam sistem, misalnya karena faktor ketuaan, arus lebih,
tegangan
lebih sehingga merusak isolasi peralatan.
-
Gangguan dari luar, biasanya karena faktor alam. Contohnya cuaca, gempa, petir,
banjir,
binatang, pohon dan lain-lain.
Jenis-jenis
gangguan
Jenis
gangguan bila ditinjau dari sifat dan penyebabnya dapat dikelompokkan
sebagai
berikut :
-
Beban lebih, ini disebabkan karena memang keadaan pembangkit yang kurang
dari
kebutuhan bebannya.
-
Hubung singkat, jika kualitas isolasi tidak memenuhi syarat, yang mungkin
disebabkan
faktor umur, mekanis, dan daya isolasi bahan isolator tersebut.
-
Tegangan lebih, yang membahayakan isolasi peralatan di gardu.
-
Gangguan stabilitas, karena hubung singkat yang terlalu lama.
Daftar
Pustaka
[1] William.D.Stevenson, Analisis Sistem Tenaga
Listrik, Edisi 4
[2] Aslimeri,dkk, Teknik
Transmisi Tenaga Listrik Jilid 2
[3]http://www.elektroindonesia.com/elektro/ener33a.html
[4] http://dunia-listrik.blogspot.com/
[5] www.google.co.id searching “Transmisi Tenaga
Listrik”
[6]http://my.opera.com/rommye/blog/show.dml/6820871
[7] http://image.made-inchina.
com/2f0j00TMnaDQOJCtiN/Conductor.jpg
[8]http://www.myinsulators.com/acw/bookref/insulator/cottonfig10.11.
jpg
[9] http://www.djlpe.esdm.go.id
MODUL
SIMULASI ELCB SATU FASA
SEBAGAI
PELINDUNG TEGANGAN SENTUH
BAGI
MANUSIA
Agus
Purba
(
5103331003)
Jurusan
Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Medan
Abstrak
Tegangan sentuh
merupakan salah satu beda tegangan yang terjadi selama mengalirnya arus
gangguan tanah. Pada nilai tegangan yang kecil efek yang diakibatkannya tidak
terlalu signifikan tetapi pada suatu nilai tegangan tertentu efeknya sangat
berbahaya bahkan dapat berujung pada kematian manusia. Aplikasi Earth Leakage
Circuit Breaker (ELCB) pada suatu sistem instalasi listrik merupakan salah satu
solusi yang dapat digunakan untuk melindungi manusia dari bahaya yang
diakibatkan tegangan sentuh. Prinsip kerja ELCB adalah dengan mendeteksi adanya
arus bocor, dimana arus yang masuk ke sistem dibandingkan dengan arus yang
keluar sistem, apabila ada perbedaan pada suatu nilai yang telah ditetapkan
maka ELCB akan memutuskan aliran listrik ke sistem. Dengan Pengaplikasiaan ELCB
dalam suatu sistem instalasi listrik diharapkan bahaya yang diakibatkan oleh
adanya tegangan sentuh dapat dibatasi sehingga sistem aman bagi manusia
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Faktor keamanan merupakan pertimbangan
yang ditempatkan pada urutan pertama dalam mendesain suatu instalasi listrik..
Adanya ancaman bahaya bagi keselamatan manusia akibat tegangan sentuh diatas
ambang tegangan aman pada suatu sistem instalasi listrik merupakan suatu
masalah yang harus dicarikan jalan keluarnya. Di dalam tugas akhir ini akan
dibuat suatu modul simulasi Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB) satu fasa
dimana dengan modul tersebut dapat ditunjukkan
fungsi ELCB yang digunakan untuk
mengamankan manusia dari bahaya yang diakibatkan tegangan sentuh. Pemilihan
ELCB satu fasa dalam modul percobaan didasarkan pada besarnya konsumen listrik
rumah tangga yang hanya menggunakan sumber satu fasa. Tubuh manusia dalam modul
digantikan oleh suatu tahanan dengan nilai tertentu yang diambil dari hasil
pengukuran tahanan tubuh manusia.
Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam
tugas ini
adalah :
1. Membuat modul aplikasi ELCB
satu fasa
2. Membuktikan fungsi ELCB
sebagai pengaman manusia dari bahaya tegangan sentuh yang melampui batas
rentang tegangan.
Pembatasan
Masalah
Batasan – batasan masalah dalam
tugas akhir ini
adalah:
1. Metode yang digunakan dalam
menentukan tahanan tubuh manusia adalah dengan cara pengukuran secara langsung
menggunakan multimeter injeksi arus searah.
2. ELCB yang digunakan merupakan
ELCB 2 kutub untuk instalasi fasa tunggal buatan pabrik dengan spesifikasi
untuk sensitivitas arus gangguan 30 mA 50 Hz.
3. Simulasi instalasi listrik
dalam percobaan adalah instalasi listrik rumah tangga dengan menggunakan fasa
tunggal.
4. Simulasi yang dilakukan dengan
cara
merepresentasikan tubuh manusia
dengan sebuah nilai tahanan yang didapat dari hasil pengukuran.
II. DASAR TEORI
2.1 Keselamatan
Listrik
Keselamatan manusia merupakan
faktor terpenting yang harus diperhatikan di dalam pemakaian energy listrik.
Salah satu bahaya yang dapat ditimbulkan oleh pemakaian energi listrik adalah
adanya tegangan sentuh yang dapat mengancam jiwa manusia. Ada beberapa tindakan
yang dapat dilakukan untuk mengurangi bahaya tegangan sentuh yang berlebihan.
Metoda yang paling umum digunakan untuk mengurangi bahaya tersebut dapat
digolongkan menjadi 2 bagian,
yaitu :
a. Langkah-langkah pengamanan
untuk mencegah terjadinya tegangan sentuh, yaitu[2] :
1. Isolasi Total
Peralatan diberi isolasi tambahan
untuk mencegah selungkup bertegangan seandainya isolasi dasar gagal berfungsi.
2. Alas Isolasi
Manusia diisolir dari pembumian
dan dari seluruh benda penghantar listrik yang terhubung ke benda-benda
tersebut
3. Pengaman dengan Pemisah
Peralatan listrik dihubungkan ke
saluran utama melalui sebuah trafo isolasi (rasio transformasi 1:1)
4. Tegangan Ekstra Rendah yang
Aman
Peralatan disulang dengan
tegangan yang aman (sampai 50 V) yang misalnya berasal dari sebuah trafo
isolasi, baterai, atau yang lainnya.
b. Langkah-langkah pengamanan
yang bertujuan memutuskan bahaya tegangan sentuh, yaitu[2] :
1. Pentanahan Pengaman Selungkup
peralatan dihubungkan langsung ke pentanahan. Saat terjadi hubung singkat ke
rangka, arus gangguan yang mengalir ke pentanahan sangat besar sehingga
peralatan pengaman jatuh (tripped)
2. Netralisasi (disebut juga
sistem TN)
Cara ini merupakan bentuk
pengamanan yang merupakan cara yang paling lazim. Selungkup peralatan
dihubungkan ke penghantar netral yang ditanahkan, yang selanjutnya disebut
dengan penghantar PEN. Pada waktu terjadi hubung singkat ke rangka, arus
gangguan yang mengalir ke pentanahan terlalu besar sehingga pemutus arus atau
peralatan pengaman jatuh.
3. Sistem Pemutus Sirkuit
Gangguan Tanah
Jika arus gangguan mengalir ke tanah
pada salah satu titik di dalam sirkuit yang hendak diamankan, maka pemutusan
sirkuit gangguan tanah segera memutuskan sirkuit tersebut.
2.2 Tegangan
Sentuh
Tegangan sentuh adalah[5]
tegangan yang terdapat diantara suatu objek yang disentuh dan suatu titik berjarak
1 meter, dengan asumsi bahwa objek yang disentuh dihubungkan dengan kisi-kisi
pengetanahan
Gambar 2.1 Tegangan sentuh dan
rangkaian ekivalennya
Dari rangkaian ekivalen didapat
persamaan
Dimana :
ES = Tegangan sentuh (V)
Rk = Tahanan badan manusia (Ω)
Rf = Tahanan kontak ke tanah dari
satu kaki pada tanah (Ω)
Ik = Arus yang melalui tubuh (A)
Tegangan sentuh yang terlalu
tinggi harus
diberikan proteksi agar tidak
membahayakan
keselamatan manusia sebagaimana
dalam bagian 3.5.1.4 PUIL 2000 disebutkan “Tindakan proteksi harus dilakukan
sebaik-baiknya agar tegangan sentuh yang terlalu tinggi karena kegagalan
isolasi tidak dapat terjadi atau tidak dapat bertahan”. Dan pada bagian 3.5.1.5
PUIL 2000 diberikan ketentuan tentang tegangan sentuh yang terlalu tinggi yaitu
“Tegangan sentuh yang terlalu tinggi adalah tegangan sentuh yang melampui batas
rentang tegangan (lihat 3.3.1.1) yaitu > 50 V a.b. efektif.
Khusus untuktempat-tempat berikut
ini :
a) tempat yang lembab/basah, atau
b) ruang kerja dalam industri
pertanian,
tegangan sentuh yang terlalu
tinggi adalah tegangan
sentuh yang > 25 V a.b.
efektif”.
2.3 Earth
Leakage Circuit Breaker (ELCB)
Earth Leakage Circuit Breaker
(ELCB) adalah suatu alat listrik yang dipergunakan sebagai pengaman bila
terjadi arus bocor pada salah satu penghantar yang
melalui alat tersebut Sakelar ini
memiliki sebuah transformator arus dengan inti berbentuk gelang
(Gambar 2.2).
Inti ini melingkari semua hantaran suplai ke mesin atau system yang diamankan, termasuk penghantar netral.
(Gambar 2.2).
Inti ini melingkari semua hantaran suplai ke mesin atau system yang diamankan, termasuk penghantar netral.
Gambar 2.3 Prinsip-prinsip dari
ELCB
a. Kumparan sekunder b. Detektor
arus gangguan
c. Mekanisme penahan d. Tombol
uji
Dalam keadaan normal, jumlah arus
yang dilingkari oleh inti
transformator sama dengan nol. Kalo
ada arus bocor ke tanah, keadaan
seimbang akan terganggu. Karena itu dalam inti transformator akan timbul suatu
medan magnetik yang membangkitkan tegangan dalam kumparan sekunder.
Apabila arus bocor tersebut mencapai pada suatu harga tertentu maka relay pada
ELCB akan bekerja melepaskan kontak-kontaknya. Berdasarkan PUIL 2000 pada bagian
3.15.1.2 pemilihan ELCB untuk proteksi tambahan dari sentuhan langsung dipilih
ELCB dengan arus operasi arus sisa
pengenal 30 mA.
2.4 Miniature
Circuit Breaker (MCB)
Miniature Circuit Breaker
merupakan suatu
pengaman untuk memutuskan
rangkaian listrik. Di dalam MCB dilengkapi dengan pengaman thermis yang berupa logam
bimetal sebagai pengaman ganguan arus beban lebih dan pengaman elektromagnetik
sebagai pengaman hubung singkat.
Deskripsi kerja MCB :
Pengaman thermis yang berupa
bimetal adalah 2 buah logam yang mempunyai koefisien muai yang berbeda dan
disatukan pada ujungnya. Jika terkena panas yang
diakibatkan oleh adanya beban
lebih, maka bimetal akan mengerjakan kontak relai, dan kontak relai inilah yang
akan memutuskan kontak MCB. Jika terjadi gangguan hubung singkat, maka
rangkaian elektromagnetik akan ter-energize, sehingga akan menggerakkan
kontak relai. Kontak relai ini kemudian memutuskan kontak MCB yang akhirnya
memutuskan rangkaian.
2.5 Sekering
Sekering kawat tunggal adalah
peralatan untuk mengamankan rangkaian dari arus yang berlebihan.. Pengaman ini
mempunyai elemen yang dapat melebur jika arus yang melewatinya melebihi batas
kemampuan
dengan nilai ketentuan batas
limitnya. Arus kerja (nominal) sekering
adalah nilai yang
sudah ditentukan oleh pabrik,
yaitu besarnya arus yang dijamin oleh pabrik untuk tidak menyebabkan kerusakan sekering
yang bekerja secara terus menerus pada kondisi
normal tanpa terjadi peleburan
pada bagian elemennya atau tanpa terjadinya keadaan yang memburuk karena arus
tersebut pada sekering. Pada penggunaannya sekering harus sesuai dengan tegangan
dari rangkaian tempat digunakannya. Pada sekering tegangan rendah konstruksi/bentuk-bentuk
sekering antara lain :
1. Sekering-sekering tipe ulir
(sistem diazed/D dan Neozed/Do)
2. Sekering-sekering pemutus
pisau (sistem
NH/sekering-sekering HRC) HRC
adalah kependekan dari Higt Rupturing Capacity yang berarti kapasitas pemutusan
tinggi.
3. Sekering-sekering isolator
tabung/peluru (elemensekering dapat diganti atau tetap sekering catride) Jenis
sekering yang paling banyak digunakan olehkonsumen rumah tangga adalah sekering
tipe ulir sistem
Diazed.
2.6 Tahanan
Listrik Tubuh Manusia
Tahanan tubuh manusia tergantung
pada sejumlah parameter, parameter yang amat penting adalah: kelembaban kulit,
daerah sentuhan dan tegangan yang ada.
Tahanan tubuh manusia merupakan
gabungan dari tahanan kulit dan tahanan internal tubuh manusia. Tahanan kulit
ada bermacam-macam antara beberapa
ratus ohm untuk kulit yang tipis,
lembab atau kasar sampai beberapa juta ohm untuk kulit yang kering, kemungkinan
juga menebal karena pembengkakan, dll
Penyelidikan dan penelitian telah
dilakukan
oleh beberapa orang ahli untuk
mendapatkan tahanan tubuh manusia, hasil yang diperoleh adalah sebagaimana terlihat
pada tabel 2.1
Tabel 2.1
Berbagai harga tahanan tubuh manusia[5]
Berbagai harga tahanan tubuh manusia[5]
2.7 Arus yang
Melalui Tubuh
Apabila manusia memegang suatu
bagian yang bertegangan maka sesuai dengan dengan hukum Ohm akan mengalir arus
dimana besarnya adalah pembagian
tegangan dengan tahanan tubuh
orang tersebut. Batasan arus dan pengaruhnya pada manusia menurut DR.Hans Prinz
disusun dalam Tabel 2.2. Tabel 2.2 Batasan-batasan arus dan pengaruhnya pada manusia[5]
III. SURVEI DATA
DAN PEMBUATAN MODUL
3.1 Survei Data
Sebagaimana dalam pendahuluan
sebagai
pengganti tubuh manusia yang
digunakan pada percobaan yang akan dilakukan adalah tahanan dengan nilai yang
diambil dari pengukuran tahanan tubuh secara
langsung, untuk itu dilakukan
survei terhadap tahanan tubuh manusia. Pada survei yang dilakukan data yang di
ambil adalah data tahanan tubuh
manusia antara dua titik pada tubuh manusia dengan variabel jenis kelamin,
berat badan, dan tinggi tubuh. Untuk mendapatkan data yang dibutuhkan tersebut berikut
ini diberikan urutan tata cara pengambilan data :
1. Mengukur tinggi badan untuk
mengetahui tinggi badan responden
2. Menimbang berat badan untuk
mengetahui berat badan responden
3. Mengusap permukaan kulit yang
akan diukur dengan tissue untuk memastikan kekeringannya.
4. Mengukur tahanan tubuh dengan
menggunakan multimeter analog dengan injeksi arus searah berkekuatan 3 Volt
pada ujung jari antara titik 1 – 2, 1 – 3,1 – 4, 2 – 3, dan 2 – 4 sebagaimana
yang ditunjukkan pada gambar 3.1.
Gambar 3.1
Pengukuran tahanan tubuh
Pengukuran tahanan tubuh
3.2 Data Hasil
Survei
Tahanan tubuh hasil survei yang
digunakan dalam percobaan adalah nilai tahanan yang diambil dari hasil pengukuran
tahanan tubuh manusia jenis kelamin lakilaki dengan berat badan 60 Kg yang
merupakan rata-rata berat badan ideal manusia Indonesia[6]. Nilai tahanan tersebut
ditunjukkan pada pada tabel 3.1 Tabel 3.1 Tahanan tubuh manusia jenis kelamin
laki-laki dengan berat badan 60 Kg hasil pengukuran
Dari data pada tabel 3.3 nilai
tahanan tubuh yang akan digunakan dalam melakukan percobaan adalah tahanan
dengan nilai maksimal, minimal dan rata-ratauntuk masing-masing posisi
pengukuran sebagaimana yang data pada tabel 3.4 kemudian digantikan dengan resistor
dengan nilai yang hampir sama untuk digunakan dalam melakukan percobaan.
3.4 Perancangan
Modul Simulasi
Pada pembuatan tugas akhir modul
yang akan dibuat adalah modul simulasi kerja ELCB dimana dengan modul tersebut
diharapkan dapat digunakan untuk melalakukan percobaan-percobaan mengenai berbagai
metode proteksi untuk mengamankan manusia dari bahaya tegangan sentuh.
Percobaan-percobaan
tersebut adalah :
1. Ketidaksesuaian ELCB dan
netralisasi klasik
2. Penggabungan ELCB dengan
netralisasi modern
3. Penggabungan ELCB dan
pentanahan pengaman
4. Penggabungan ELCB dan
pengamanan dengan pemisahan Disamping percobaan-percobaan tersebut diatas modul
yang dibuat juga digunakan untuk melakukan
pengetesan kondisi ELCB dengan
cara mengetahui arus jatuh nominal ELCB dan waktu pemutusan ELCB ketika mengalir
arus gangguan yang melebihi arus jatuh
nominal.
Berdasarkan percobaan-percobaan
yang akan dilakukan modul yang akan dibuat merupakan sebuah papan yang
diatasnya disusun berbagai alat dan komponen
yang dibutuhkan untuk melakukan percobaan.
Alat dan komponen tersebut adalah
sebagai berikut :
1. Tombol darurat
2. Miniature Circuit Breaker
(MCB)
3. Earth Leakage Circuit Breaker
(ELCB)
4. Kotak sekering beserta
sekering
5. Kotak kontak
6. Fitting lampu dan Lampu pijar
dengan gambar selungkupnya
7. Rele kontak dengan 2 kontak
bantu NO dan NC
8. Trafo isolasi
9. Kapasitor
10. Resistor
11. Tahanan tubuh dan gambar
manusia
12. Sakelar cam
Pada papan percobaan tersebut
masing-masing masukan dan keluaran alat dan komponen disambungkan dengan sebuah
terminal sehingga dalam melaksanakan
percobaan alat dan dan komponen
dapat disusun dengan mudah dengan cara menghubungkannya dengan kabel hubung. Alat dan komponen
tersebut kemudian di susun sebagaimana pada gambar 3.2.
IV. PERCOBAAN
DAN ANALISA
Pengujian ELCB
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian
arus jatuh nominal Dari Percobaan diketahui bahwa dalam percobaan arus jatuh
rata-rata ELCB yaitu sebesar 25,925 mA dan secara perhitungan didapat 26,575
mA, selisih nilai tersebut relatif kecil dan masih dibawah nilai
arus jatuh nominal spesifikasi
dari pabrik yaitu sebesar 30 mA.
Pengaktifan ELCB
dalam Keadaan Gangguan
Gambar percobaan ini seperti
terlihat pada gambar 4.1. Setelah dicoba dihidupkan dengan cara menarik tuasnya
keatas ternyata ELCB tidak mau hidup/ON.
Sifat pelepasan-bebas mencegah
ELCB untuk dihidupkan kembali selama gangguan masih ada.
Dalam hal ini, arus gangguan melalui
resistor 470 Ohm.
Gambar 4.2
Rangkaian pengujian tombol tes ELCB Setelah tombol tes ELCB ditekan, ELCB jatuh seketika. ELCB jatuh karena arus gangguan yang timbul di dalamnya terhubung dengan cara yang sama seperti
Rangkaian pengujian tombol tes ELCB Setelah tombol tes ELCB ditekan, ELCB jatuh seketika. ELCB jatuh karena arus gangguan yang timbul di dalamnya terhubung dengan cara yang sama seperti
resistor 470 Ohm dan dihubungkan
secara seri ke tombol penguji.
Gambar 4.3
Rangkaian pengukuran waktu pemutusan ELCB Dari percobaan didapatkan rata-rata waktu pemutusan ELCB yaitu selama 0,02275 detik, nilai jauh
Rangkaian pengukuran waktu pemutusan ELCB Dari percobaan didapatkan rata-rata waktu pemutusan ELCB yaitu selama 0,02275 detik, nilai jauh
dibawah ketentuan PUILL yang
menyatakan waktu pemutusan paling lambat GPAS (ELCB) adalah 0,4 detik.
Ketidaksesuaian
ELCB dan Netralisasi klasik
Gambar 4.4
Rangkaian percobaan I ketidaksesuaian
Rangkaian percobaan I ketidaksesuaian
ELCB dan Netralisasi klasik Setelah
hubung singkat saluran fasa ke rangka dilakukan, MCB jatuh seketika tetapi ELCB
tidak jatuh. MCB jatuh karena terjadi hubung singkat fasa dengan netral/PE
sedangkan ELCB tidak jatuh karena ELCB tidak mendeteksi adanya aliaran arus
gangguan dimana arus yang mengalir masuk dan keluar ELCB sama. Setelah hubung singkat ke rangka
dilakukan baik MCB maupun ELCB tidak jatuh. MCB tidak jatuh karena tidak ada
hubung singkat antara kawat fasa dengan kawat PEN sedangkan ELCB tidak jatuh
karena tidak terjadi aliran arus
gangguan. Dengan adanya hubung singkat ke rangka maka tegangan pada rangka sama
dengan tegangan pada saluran fasa.
Setelah tahanan tubuh menyentuh
rangka maka ELCB jatuh seketika. Hal ini diakibatkan mengalir arus gangguan
yang melewati tahanan tubuh manusia
Penggabungan
ELCB dan Netralisasi Modern
Percobaan I
Setelah hubung singkat saluran fasa ke rangka dilakukan, ELCB langsung jatuh seketika sedangkan MCB kadangkala jatuh. ELCB jatuh karena ELCB mendeteksi adanya aliaran arus gangguan yang mengalir
melalui kawat PE. Sedangkan MCB
jatuh karena ada arus aliran hubung singkat yang sangat besar melalui kawat PE
akan tetapi kadangkala MCB tidak jatuh karena sistem telah diamankan oleh ELCB
terlebih
dahulu karena kemampuan
mendeteksi arus gangguan ELCB jauh lebih sensitif dibandingkan dengan MCB
Setelah hubung singkat saluran fasa ke kawat netral, ELCB tidak jatuh sedangkan MCB jatuh seketika. ELCB tidak jatuh karena ELCB tidak mendeteksi adanya
Setelah hubung singkat saluran fasa ke kawat netral, ELCB tidak jatuh sedangkan MCB jatuh seketika. ELCB tidak jatuh karena ELCB tidak mendeteksi adanya
aliran arus gangguan karena arus
gangguan lewat melalui penghantar netral sedangkan MCB jatuh karena mendeteksi
adanya aliran arus hubung singkat yang melaluinya.
Setelah tahanan tubuh menyentuh
rangka maka ELCB jatuh seketika. Hal ini diakibatkan mengalir arus gangguan yang
melewati tahanan tubuh manusia.
Penggabungan
ELCB dan Pentanahan
Pengaman
Percobaan I
Setelah hubung singkat saluran fasa ke rangka dilakukan, ELCB langsung jatuh seketika sedangkan MCB tidak jatuh. ELCB jatuh karena ELCB mendeteksi adanya aliran arus gangguan yang mengalir melalui
pentanahan dan MCB tidak jatuh
karena tidak terdapat aliran arus hubung singkat yang melalui MCB yang cukup
untuk membuat MCB jatuh.
Setelah tahanan menyentuh rangka yang bertegangan MCB tidak jatuh, hal ini karena arus gangguan yang mengalir melalui MCB terlalu kecil yaitu aliran arus melalui rangka dan aliran arus yang melalui
tahanan tubuh manusia.
Pengabungan ELCB
dan Pengamanan dengan
Pemisahan
Pada percobaan kondisi ELCB tidak
jatuh karena tidak mengalir arus gangguan mengalir ke pentanahan (aliran arus
pada A4).
ELCB tidak jatuh karena ELCB
tidak mengenali adanya aliran arus gangguan yang menyebabkan ketidakseimbangan
aliran arus yang masuk dan keluar ELCB, walaupun pada kenyataannya
ada aliran arus gangguan (arus pada A4) tetapi aliran arus ini tidak tertutup ELCB tidak jatuh karena ELCB
tidak mengenali adanya aliran arus gangguan yang menyebabkan ketidakseimbangan
aliran arus yang masuk dan keluar
ELCB, walaupun sebenarnya ada
aliran arus gangguan tetapi aliran arus ini tidak tertutup.
Hal yang membedakan antara
percobaan pertama dengan percobaan kedua dan ketiga adalah pada percobaan
pertama perubahan tahanan yang menyentuh rangka tidak menyebabkan perubahan
tegangan dan arus masukan dan keluaran trafo isolasi,
sedangkan pada percobaan kedua dan ketiga variasi tahanan tubuh yang menyentuh
menyebabkan tegangan dan aliran arus berubah.
Setelah tahanan tubuh
menyentuh kumparan primer ELCB langsung
jatuh seketika. Hal ini disebabkan ELCB mendeteksi adanya aliran arus gangguan
yang langsung mengalir ke pentanahan.
V
PENUTUP
5.1
Kesimpulan
Hasil percobaan dan
analisa terhadap berbagai percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik
kesimpulan sebagai berikut :
1. Tahanan tubuh
manusia berbeda-beda tergantung pada kondisi tubuh manusia sendiri dan
parameter terpenting yang mempengaruhinya adalah kelembaban kulit
2. ELCB digunakan
untuk mengamankan manusia dari bahaya tegangan sentuh dengan cara mendeteksi
aliran arus gangguan yang melewati tubuh manusia.
3. Besarnya arus
gangguan yang melewati tubuh manusia tergantung pada besarnya tegangan sentuh dan
tahanan tubuh manusia.
4. Tidak semua sistem
proteksi instalasi bekerja secara efektif apabila digabungkan dengan pemakaian
ELCB.
5. ELCB/GPAS dengan
nilai sensitivitas arus gangguan 30 mA akan bekerja dibawah nilai arus tersebut,
dan hal ini sesuai dengan ketetapan dalam PUIL 2000 yang menyatakan Penggunaan gawai
proteksi arus sisa, dengan arus operasi arus sisa pengenal tidak lebih dari 30
mA.
6. Waktu pemutusan ELCB
sangat singkat yaitu ratarata selama 0,02275 detik dimana waktu tersebut jauh
dibawah ketentuan dalam PUIL 2000 yang menyatakan waktu pemutusan GPAS paling lambat
0,4 detik.
7. ELCB tidak akan
bekerja apabila keseimbangan arus yang melewati ELCB tetap terjaga yaitu tidak melebihi
30 mA.
5.2
Saran
Untuk kepentingan
pengembangan tugas akhir ini, maka dapat diberikan saran-saran sebagai berikut
:
1. Pada penggunaan di
lapangan sebaiknya sebelum dipasang pada instalasi ELCB di coba dulu untuk memastikan
kondisinya dalam keadaan baik.
2. Sebelum memasang
ELCB pada instalasi listrik hendaknya instalasi yang sudah ada di periksa dulu untuk
dapat memastikan tidak ada kebocoran arus ke tanah karena apabila ada kebocoran
arus yang melebihi 30 mA sebagaimana setting arus gangguan ELCB dengan
sensitivitas arus gangguan 30 mA maka ELCB akan jatuh dan instalasi akan
padam walaupun tidak
ada aliran arus gangguan yang disebabkan oleh tegangan sentuh.
3. Pemasangan sebuah
ELCB sebaiknya jangan dihubungkan dengan terlalu banyak rangkaian akhir sehinga
kalau ELCB bekerja, bagian instalasi yang terputus tidak terlalu banyak.
DAFTAR
PUSTAKA
1. Davis, Dwayne, ESD
Workstations and Product Safety Testing: Are They Really Two Worlds Apart?,
Electrical safety seminar, - Associated Research Inc.
2. Dirks, H, Keselamatan
Listrik, 1990
3. Gabriel, J.F, Fisika
Kedokteran, EGC, Denpasar,1996
4. Harten, P. van. Instalasi
Listrik Arus Kuat 3, CV. Trimitra Mandiri, Jakarta, 1978.
5. Hutahuruk, T.S, Pengetanahan
Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan, Erlangga,Jakarta, 1991
6. Nurmianto, Eko, Ergonomi
Konsep Dasar & Aplikasinya, Guna Widya, Surabaya, 1996
7. Peraturan Umum
Instalasi Listrik 2000
8. Petruzella, Frank
D, Elektronik Industri, AndiYogyakarta, Yogyakarta, 2001.
9. Proteksi terhadap
kejut listrik – Aspek umum untuk instalasi dan perlengkapan, Badan Standarisasi
Nasional
10. Team, Instalasi
Listrik, TEDC, Bandung