Sabtu, 02 Juni 2012

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.
                                   Gambar 3 Saluran Listrik Udara Tegangan Tinggi

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

                                                   Gambar 5 Saluran Bawah Laut

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
                                         Gambar 6 Saluran Listrik Isolasi Gas

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.
                     Gambar 7 Pondasi tower (lattice) SUTET 500 kV Gresik – Krian
                       Gambar 8 Pondasi steel 500kV dead end Suralaya

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 :
                                             Gambar 9 Blok diagram Relay proteksi
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 :
                                           Gambar 10 Rangkaian Proteksi Relai

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
yang berada dibawahnya.
                                   Gambar 2.1 Tegangan sentuh dan rangkaian ekivalennya

Dari rangkaian ekivalen didapat persamaan
tegangan sentuh,yaitu :
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 2.3 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]
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
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.

                                                                Tabel 3.4 
Tahanan tubuh manusia yang digunakan dalam 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
Pengujian Arus Jatuh Nominal
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
resistor 470 Ohm dan dihubungkan secara seri ke tombol penguji.
Pengukuran Waktu Pemutusan ELCB
                                                              Gambar 4.3 
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
Percobaan I
                                                                   Gambar 4.4 
 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
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

3 komentar:

  1. bos,,aku numpang ngopas ,,,yah

    BalasHapus
  2. Gan mau tanya, apakah sudah ada/dibuat oleh pabrik alat pemutus aliran listrik otomatis ketika tegangan listrik di rumah tiba-tiba naik/berlebih kalo ada apa nama alatnya dan di mana bisa pesan.

    Mohon info ke asepsp@gmail.com Terima kasih,

    BalasHapus