PT REKAYASA INDUSTRI
GROUNDING SYSTEM
Oleh : MOHAMAD ARIFIN
INTENSITAS SUATU GANGGUAN PADA
INDUSTRIAL POWER SYSTEM
TUJUAN PEMBUMIAN SISTEM
I.
MEMBATASI ARUS GANGGUAN TANAH PADA FASA YANG
TERGANGGU
II.
MEMBATASI TEGANGAN PADA PHASA YANG TIDAK
TERGANGGU,
DENGAN
PERTIMBANGAN
UTAMA
BAHWA PEMBERIAN ALIRAN ARUS TETAP SEBAIK
MUNGKIN DAN SEAMAN MUNGKIN
System Grounding
• Apakah Ground fault itu?
• Apakah yang terjadi di dalam system
Ungrounded?
• Apakah yang terjadi didalam system solid
grounded?
• Aplikasi penggunaan Resistance
Grounded?
Apa Itu Ground Fault?
1. Terjadi kontak antara Tanah
dengan konduktor yang telah di
energize.
2. Menimbulkan energy electric
yang sangat besar.
3. Berbahaya pada equipment dan
operator.
Metode Grounding System
• Ungrounded
• Solidly Grounded
• Impedance Grounded
1. Low Resistance Grounded
2. High Resistance Grounded
UNGROUNDED
Popular digunakan disistem 3 wire LV system
sampai pada 1950.
KELEBIHAN:
1. Gangguan phase ke tanah dapat diabaikan.
2. Tidak ada trip pada gangguan phase ke tanah.
KEKURANGAN:
1. Sulit menentukan lokasi gangguan.
2. Terjadi 5 s/d 6 kali rated voltage pada phase.
yang sehat sehingga membahayakan personal
dan equipment.
3. Arus kapasitansi tidak bisa dihindari yang akan
mengalir di cable, transformer, motor dan surge
arrester.
SOLIDLY GROUNDED
SYSTEM
Popular digunakan disistem 4 wire LV system sejak
1950.
KELEBIHAN:
1. Permasalahan transient over voltage pada
phase yang sehat tidak ada.
2. Mengijinkan penggunaan load line to neutral
seperti lighting dan heater.
3. Ground fault mudah untuk dideteksi.
4. Proteksi lebih selektif dan sensitive.
KEKURANGAN:
1. Arus gangguan besar, bahkan lebih besar dari
arus hubung singkat 3 phase ke tanah
sehingga menimbulkan bahaya arching,bahaya
shock, hazard personal, arc flash.
2. Membutuhkan relay protection yang
karakteristik kerjanya sangat cepat.
3. Shutdown equipment.
SOLIDLY GROUNDED
SYSTEM
RESISTANCE GROUNDED
SYSTEM
Popular digunakan disistem 3 wire system sejak
1970.
KELEBIHAN:
1. Tidak ada masalah transient over voltage.
2. Ground fault mudah untuk dideteksi.
3. Memperkecil bahaya kebakaran, arc flash dan
shock electric yang membahayakan equipment
dan personal.
4. Tidak perlu koordinasi ground fault karena
besar arus ganguan ke tanah tetap.
KEKURANGAN:
1. Load phase to neutral tidak bisa disupply
2. Personal harus mendapatkan pelatihan.
RESISTANCE GROUNDED
SYSTEM
LOW RESISTANCE GROUNDED
Digunakan dimedium voltage:
1. Beberapa disystem 5 kV
2. Banyak digunakan disystem 15 kV
Typically,
 Arus ground fault dibatasi di 25 – 400 A
 Delay time 10 – 30 s
RESISTANCE GROUNDED
SYSTEM
DUTY RATING FOR LOW RESISTANCE GROUNDED
RESISTANCE GROUNDED
SYSTEM
HIGH RESISTANCE GROUNDED
KELEBIHAN:
1. Mengeliminasi overvoltage transient.
2. Mengijinkan terjadi ganguan ground
fault pada saat operation.
3. Mudah dalam menentukan posisi
gangguan.
4. Tidak ada bahaya kebakaran, arc flash
dan shock electric yang
membahayakan equipment dan
personal.
5. Membatasi mechanical stress pada
Generator.
KEKURANGAN:
1. Membutuhkan maintenance
operational.
2. Load phase to neutral tidak bisa
disupply.
RESISTANCE GROUNDED
SYSTEM
HIGH RESISTANCE GROUNDED
Menentukan Lokasi Ground Fault Pada Kondisi Operation
RESISTANCE GROUNDED
SYSTEM
HIGH RESISTANCE GROUNDED
Menentukan Lokasi Ground Fault Pada Kondisi Operation
KESIMPULAN
PENGARUH
PRODUKTIFITAS
Kerusakan
Equipment
Shutdown
Personal
TYPE SYSTEM
UNGROUNDED
SOLIDLY
GROOUNDED
LOW
RESISTANCE
GROUNDED
HIGH
RESISTANCE
GROUNDED
Over Voltage
Ekstrem
Tidak Ada
Dibatas
Dibatasi
Over Current
Tidak Ada
Ekstrem
Dibatas
Dibatasi
Maintenance
Cost
Tinggi
Sedang
Sedang
Low
Continue
operation pada
saat ground fault
Memungkingan
tetapi tidak
direkomendasika
n
Tidak
memungkinkan
Tidak
Memungkinkan
Ideal
Relay
Coordination
Sulit
Sulit
Mudah
Sangat mudah
Safety Personal
Rendah
Bagus
Bagus
Sangat Bagus
SISTEM PEMBUMIAN PERALATAN
ADALAH SISTEM PEMBUMIAN BAGIAN DARI PERALATAN YANG
DALAM KEADAAN NORMAL TIDAK DILALUI ARUS, AGAR:
1) Membatasi tegangan antara bagian peralatan dengan tanah sampai
dengan harga yang aman baik pada kondisi normal ataupun
abnormal.
2) Untuk memperoleh beda potensial yang sama seluruh peralatan.
3) Untuk memperoleh impedansi yang kecil sehingga dapat membantu
menyalurkan arus ketanah bila terjadi hubung singkat ketanah.
SISTEM PEMBUMIAN PERALATAN
SECARA SEDERHANA TUJUAN DARI PEMBUMIAN PERALATAN
ADALAH :
1) Mencegah terjadinya tegangan kejut listrik yang berbahaya shock
hazard personnel
2) Untuk memungkinkan timbulnya arus tertentu baik besar maupun
lamanya dalam keadan gangguan tanah ,tanpa menimbulkan
kebakaran atau bahaya terhadap manusia.
3) Untuk meningkatkan performance dari sistem tenaga listrik.
4) Penting dikarenakan pembumian mengamankan seseorang dari
bahaya beda tegangan besar.
PENGAMANAN PADA GROUND FUALT
Pada saat terjadi ganguan ketanah maka arus mengalir
ketanah sehingga dapat menimbulkan gradien tegangan pada
peralatan yang terbuat dari metal.
Penentuan secara tepat besarnya tegangan sangat sulit ,maka
perlu diambil rumus pendekatan didalam perhitungan
tegangan.
Tegangan yang
dibedakan:
terjadi
1.
Tegangan sentuh
2.
Tegangan langkah
akibat
arus
ganguan
ketanah
EKIVALEN RANGKAIAN
TEGANGAN SENTUH DAN TEGANGAN LANGKAH
TEGANGAN SENTUH YANG DIIJINKAN PADA KONSUMEN
TEGANGAN RENDAH
Secara pendekatan :
Besarnya tegangan sentuh adalah besarnya tegangan yang
terdapat diantara suatu obyek yang disentuh dan suatu titik
berjarak 1 meter,dengan assumsi bahwa obyek yang disentuh
dihubungkan dengan kisi kisi pentanahan dibawahnya.
IK
E S = ( R K + RF /2) IK
ES
RF = ρs / 4 b
RF
RF = ρs / 4 x 0,08 = 3 ρs
ES = ( 1000 + 1,5 ρs )
RK
RF
0,157
t
TEGANGAN SENTUH YANG DIIJINKAN PADA KONSUMEN
TEGANGAN RENDAH
Es = tegangan sentuh.
Rk = tahanan tubuh manusia ( ohm )
Rf = tahanan kontak ketanah dari satu kaki pada tanah (ohm)
Ik
=
arus yang melalui tubuh.
b = radius dari kaki dalam meter ( diassumsikan = 0,08 m)
ρs = Tahanan jenis tanah disekitar permukaan (ohm-m)
IK
= Arus yang melalui tubuh sehingga manusia pingsan
t = waktu kejut ( lamanya gangguan tanah )
0,157

t
TEGANGAN SENTUH YANG DIIJINKAN PADA
KONSUMEN TEGANGAN RENDAH
TEGANGAN SENTUH RMS
( VOLTS)
WAKTU PEMUTUSAN
MAKSIMUM (DETIK )
< 50
∞
50
5,0
75
1,0
90
0,5
110
0,2
150
0,1
220
0,05
280
0,03
TEGANGAN LANGKAH
Secara pendekatan :
Besarnya tegangan langkah adalah besarnya tegangan yang timbul
diantara dua kaki manusia yang sedang berdiri diatas tanah yang sedang
dialiri arus gangguan tanah.
IK
EL = ( R K + 2R F ) IK
RF
EL
El = tegangan langkah
Rk = tahanan tubuh manusia ( ohm )
Rf = tahanan kontak ketanah dari satu kaki pada tanah (ohm )
Ik = arus yang melalui tubuh
RK
RF
TEGANGAN LANGKAH YANG DIIJINKAN
LAMA GANGGUAN
(DETIK)
TEGANGAN LANGKAH YANG
DIIJINKAN
( VOLTS)
0,1
7000
0,2
4950
0,3
4040
0,4
3500
0,5
3140
1,0
2216
2,0
1560
3,0
1280
SISTEM PEMBUMIAN PERALATAN
ARUS YANG MENGALIR PADA TUBUH MANUSIA
 Arus persepsi
Adalah arus yang mengalir pada tubuh manusia, disaat orang
tersebut diberi tegangan bertahap dari mulai nol,sedikit demi sedikit
ditambah sehingga orang tersebut terasa adanya getaran, namun
tidak membahayakan.
Hasil test di “electrical testing laboratory new york tahun 1993 dari
40 orang laki laki dan wanita dihasilkan besarnya arus persepsi
bagi laki laki =1,1 mA dan sebesar 0,7 mA bagi wanita
SISTEM PEMBUMIAN PERALATAN
ARUS YANG MENGALIR PADA TUBUH MANUSIA
 ARUS MEMPENGARUHI OTOT
Bila tegangan ditambah maka otot otot akan terasa kaku,dan bila
tegangan ditambah lagi maka orang tidak akan berdaya untuk
melepaskan diri dari tegangan. ( Misalkan melepaskan konduktor
yang dipegangnya )
Hasil test di “university california medical school” dari 134 orang
laki laki dan 28 wanita dihasilkan besarnya arus yang
mempengaruhi otot bagi laki laki =16 mA dan sebesar 10,5 mA
bagi wanita.
Berdasarkan hasil ini ditetapkan bahwa arus maksimal dimana
seseorang dapt melepaskan konduktor disaat terkena arus listrik
adalah untuk laki laki = 9 mA dan untuk wanita = 6 mA
SISTEM PEMBUMIAN PERALATAN
ARUS YANG MENGALIR PADA TUBUH MANUSIA
 ARUS FIBRILIASI
Percobaan di university of california tahun 1968 pada binatang
yang karakteristiknya hampir sama dengan manusia maka hasilnya
adalah 99,5% manusia yang beratnya +/- 50 kg masih dapat
bertahan terhadap arus dan waktu.
I K .t  K
2
k K
K  0,0135
K  0,0246
Ik  k / t
Untuk manusia yang beratnya 50 kg
Untuk manusia yang beratnya 70 kg
k 50  0,0135  0,116A
k 70  0,0246  0,157A
2
I K .t  0,0135 Untuk berat 50 kg
Ik 
t
I k  0,116 / t
Arus yang mengalir pada tubuh manusia ( Amper )
Waktu arus lewat pada tubuh /lama gangguan tanah ( detik )
SISTEM PEMBUMIAN PERALATAN
ARUS YANG MENGALIR PADA TUBUH MANUSIA
 ARUS REAKSI
Arus kecil yang mengakibatkan manusia menjadi terkejut.
Hal ini sangat berbahaya karena dapat mengakibatkan kecelakaan
sampingan ( misalnya jatuh dari tangga , peralatan menyentuh tegangan
tinggi dlsb nya ).
SISTEM PEMBUMIAN PERALATAN
ARUS YANG MENGALIR PADA TUBUH MANUSIA
TABEL BATASAN ARUS DAN PENGARUHNYA TERHADAP MANUSIA
( HASIL PENYELIDIKAN DR. HANS PRINZ
PRINSIP PENGUKURAN GROUNDING RESISTANCE
1. 3 POINT MEASUREMENT
PRINSIP PENGUKURAN GROUNDING RESISTANCE
1. 3 POINT MEASUREMENT
PRINSIP PENGUKURAN GROUNDING RESISTANCE
2. 2 POINT MEASUREMENT (SIMPLIFIED METHODE)
PRINSIP PENGUKURAN GROUNDING RESISTANCE
3. CLAMP GROUND RESISTANCE MEASUREMENT
PRINSIP PENGUKURAN GROUNDING RESISTANCE
3. CLAMP GROUND RESISTANCE MEASUREMENT
PRINSIP PENGUKURAN GROUNDING RESISTANCE
3. CLAMP GROUND RESISTANCE MEASUREMENT
PRINSIP PENGUKURAN GROUNDING RESISTANCE
3. CLAMP GROUND RESISTANCE MEASUREMENT
PRINSIP PENGUKURAN GROUNDING RESISTANCE
3. CLAMP GROUND RESISTANCE MEASUREMENT
Aplikasi Grounding di UBL3&4
OVER ALL GROUNDING LAYOUT
GROUNDING GRID SYSTEM
GROUNDING ELECTRICAL AND RELAY ROOM
GROUNDING POWER HOUSE
GROUNDING COOLING TOWER
GROUNDING WTP
GROUNDING WORKSHOP & STORE BUILDING
TERIMA KASIH