S47534-Yasuko Maulina Shigeno (1)

7/24/2019 S47534-Yasuko Maulina Shigeno (1)

1/14

EVALUASI INSTALASI SISTEM PENTANAHAN PADA GARDU

DISTRIBUSI BETON TB 54 PT. PLN (PERSERO) AREA JATINEGARAYasuko Maulina Shigeno, Amien Rahardjo

Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Abstrak - Pentanahan pada sistem distribusi diperlukan untuk mengalirkan arus gangguan ke

tanah bila terjadi gangguan sehingga kerusakan dapat diminimalisir. Pentanahan yang baik harus

memiliki nilai resistansi pentanahan yang sesuai dengan ketentuan yang berlaku. Berdasarkanperhitungan, sistem pentanahan eksisting gardu beton TB 54 dengan sistem grid dan 5 buah rod

diperoleh resistansi pentanahan sebesar 0.9159 Ohm yang dapat dikatakan masih memenuhi

standar yang berlaku yaitu 1 Ohm. Kemudian setelah dilakukan beberapa variasi terhadap disain

pentanahan yang ada, rekomendasi perbaikan disain pentanahan adalah dengan menggunakan

grid berukuran 4 x 4 dengan total panjang konduktor grid 55 m tanpa menambahkan rod yang

menghasilkan resistansi pentanahan sebesar 0.9876 Ohm. Nilai tersebut juga masih memenuhi

standar yang berlaku. Dengan menggunakan disain yang direkomendasikan, PT. PLN (Persero)dapat menghemat biaya bahan pembuatan pentanahan gardu betonnya yang berupa konduktor BC

50 mm2dan pipa galvanis yaitu sebesar Rp. 927.881,7.

Kata kunci : gardu beton; grid; pentanahan; rod

Abstract - Grounding in distribution system is needed to drain the ground fault current in theevent of distruption so the damage can be minimized. Good grounding should have a grounding

resistance value in accordance with applicable regulations. Based on calculations,the grounding

resistance for the existing grounding system in TB 54 concrete substation with a grid system and

5 rods is 0.9159 Ohm that meets the applicable standard which is 1 Ohm .Then after a few

variations to the design of the existing grounding system, recommendation for its groundingsystem design is a 4 x 4 grid with a 55 m for total length of conductor grid without adding rodthat produces 0.9876 Ohm of grounding resistance. This value is also still meets the applicable

standards. By using the recommended design, PT. PLN (Persero) is able to save Rp.927.881,7

from the cost of BC 50 mm2 and galvanized pipe for grounding construction in concrete

substation .

Keywords: concrete substations; grid; grounding; rod

I. PENDAHULUAN

Sistem tenaga listrik pada dasarnya dibagi menjadi tiga bagian besar yaitu sistem

pembangkitan, sistem transmisi, dan sistem distribusi. Sistem distribusi tenaga listrik merupakan

bagian yang langsung berhubungan dengan konsumen. Dengan perannya yang sangat penting,

yaitu menyalurkan energi listrik, diharapkan sistem distribusi mempunyai keandalan yang tinggi

agar penyediaan energi listrik dapat terus berlangsung.

Sistem pentanahan pada sistem ditribusi diperlukan untuk mengalirkan arus gangguan ke

tanah bila suatu saat terjadi gangguan sehingga kerusakan dapat dikurangi dan kestabilan sistem

dapat terjaga. Arus gangguan dapat menimbulkan gradient antara peralatan dan peralatan,

[1]

Setiabudy, Rudy. 2007.Pengukuran Besaran Listrik. Jakarta : Lembaga Penerbit FE-UI.

[2] http://electricdot.wordpress.com/2012/09/19/sistem-pentanahan/

Evaluasi instalasi ..., Yasuko Maulina Shigeno, FT UI, 2013


2/14

peralatan dan tanah, dan gradient tegangan pada permukaan tanah yang berbahaya bagi manusia

dan peralatan. Dengan adanya sistem pentanahan yang baik maka kontinuitas dari penyaluran

energi listrik pun akan terjaga.

PT. PLN (Persero) sebagai perusahaan yang berkecimpung di bidang kelistrikan negara

mempunyai peranan penting dalam menyalurkan energi listrik kepada konsumen melalui jaringan

distribusinya. Pentanahan pada Gardu Distribusi PLN seharusnya memiliki nilai tahanan

pentanahan yang sesuai dengan ketentuan yang berlaku sehingga tujuan dan fungsi dari sistem

pentanahan gardu distribusi tersebut dapat terwujud.

Pada tanggal 9 Desember 2010 PT. PLN (Persero) telah membuat dan menerbitkan suatu

standar dalam bentuk buku yang berjudul Standar Konstruksi Gardu Distribusi dan Gardu

Hubung Jaringan Distribusi Tenaga Listrik. Adanya standar mempunyai fungsi sebagai patokan

atau acuan dalam melaksanakan kegiatan di lapangan. Namun kenyataannya banyak terjadi

penyimpangan-penyimpangan yang dilakukan oleh orang lapangan yang tidak sesuai dengan

standar yang berlaku. Dengan begitu perlu dilakukan suatu evaluasi apakah standar yang menjadi

acuan PT. PLN (Persero) dalam konstruksi gardu pada jaringan distribusi tenaga listrik tersebut

sudah diterapkan dengan baik atau justru pelaksanaannya dilapangan tidak mengikuti standar

tersebut. Evaluasi ini diharapkan menghasilkan suatu kesimpulan mengenai penerapan standar dari

PT. PLN (Persero) sehingga bisa memberikan kontribusi atau masukan bagi PT. PLN (Persero)

untuk penerapannya di masa yang akan datang.

II.TEORI

Pentanahan digambarkan sebagai suatu pelaksanaan koneksi atau hubungan listrik yang

sengaja dilakukan dari beberapa bagian instalasi listrik ke bumi [1]. Sistem pentanahan merupakan

rangkaian atau jaringan yang terdiri dari kutub pentanahan (elektroda), hantaran penghubung

(konduktor) sampai terminal pentanahan, yaitu terminal atau titik dimana perangkat dihubungkan.Sistem pentanahan ada dua macam yaitu pentanahan sistem (netral) dan pentanahan peralatan.

Pentanahan peralatan merupakan tindakan pengamanan dari bagian-bagian mesin yang

secara normal tidak dialiri arus listrik namun dalam kondisi tidak normal bisa dilalui arus listrik

yaitu dengan cara menghubungkan instalasi yang diamankan dengan hantaran netral yang

ditanahkan sedemikian rupa sehingga jika terjadi kegagalan isolasi, tegangan sentuh yang tinggi

dapat dihindari sampai bekerjanya alat proteksi arus lebih. Sementara itu pentanahan netral biasa



3/14

dilakukan pada pembangkit listrik dan transformator daya pada gardu-gardu induk dan gardu-

gardu distribusi.

Tujuan dari sistem pentanahan berdasarkan IEEE Std 142TM-2007 adalah [2] :

a) Membatasi besarnya tegangan terhadap bumi agar berada dalam batasan yang

diperbolehkan.

b) Menyediakan jalur bagi aliran arus yang dapat memberikan deteksi terjadinya hubungan

yang tidak dikehendaki antara konduktor sistem dan bumi. Deteksi ini akan mengakibatkan

beroperasinya peralatan otomatis yang memutuskan suplai tegangan dari konduktor

tersebut.

Resistansi atau tahanan pentahanan merupakan seluruh nilai tahanan listrik dari sistem

pentanahan. Tahanan inilah yang harus diperhatikan dalam pemasangan instalasi listrik, yang

idealnya bernilai nol. Nilai tahanan pentanahan yang digunakan sebagai referensi dapat berbeda-

beda tergantung tempat dan kebutuhan. Semakin kecil nilai tahanannya maka semakin baik sistem

pentanahannya. Sebagai proteksi manusia dan peralatan diusahakan nilai tahanan pentanahan

kurang dari 1 Ohm. Namun hal ini dapat berbeda dengan sistem pentanahan pada sistem distribusi,

saluran transmisi, dan sistem tenaga yang lebih besar. Pada beberapa tempat nilai tahanan

pentanahan sebesar 5 Ohm sudah cukup baik.

III. METODE

Metode penelitian pada skripsi ini adalah dengan pengambilan data pentanahan secara

langsung ke gardu-gardu distribusi jenis beton pada PLN area Jatinegara. Gardu yang dijadikan

sebagai objek penelitian adalah gardu beton dengan kode TB 54 yang berlokasi di Jl. L Kebon

Baru dan mulai beroperasi pada tanggal 5 April 2013.

Pada gardu beton tersebut dilakukan pengecekan apakah instalasi pentanahan yangterpasang sudah sesuai dengan standar yang berlaku dam dilakukan pula pengukuran resistansi

pentanahan.. Berikut hasil pengambilan data instalasi pentanahan pada gardu beton TB 54 :



4/14

TABEL I. DATA PENTANAHAN GARDU BETON TB 54

Beberapa dokumentasi pengambilan data kelengkapan pentanahan gardu beton TB 54 dapat

dilihat pada gambar 1 sampai 7.

Gambar 1 : Gardu Beton TB 54

Gambar 2 : Pentanahan Rak PHB TR

Gambar 3: Pentanahan Badan Trafo

Gambar 4 : Pentanahan Rak Kabel TM TR

Gambar 5 : Pentanahan Kubikel



5/14


6/14

3. Menghitung resistansi rod(R2).

Resistansi roddidapat dengan menggunakan persamaan (2).

+ (2)

4. Menghitung resistansi pentanahan mutual konduktorgriddan rod(Rm).

Resistansi mutual antara konduktorgriddan roddidapat dengan menggunakan persamaan (3).

+ + (3)

5.

Menghitung resistansi pentanahan sistem.

Setelah mendapatkan masing-masing resistansi konduktorgrid(R1), resistansi rod(R2) dan

resistansi mutualnya (Rm), ketiga nilai tersebut disubstitusikan ke persamaan (4) untuk

mendapatkan nilai resistansi pentanahan sistem.

(4)

Metode Perhitungan Kemampuan Hantar Arus pada Konduktor

Untuk menghitung kemampuan hantar arus pada konduktor, digunakan persamaan

kapasitas arus untuk elektroda tembaga berdasarkan IEEE Standar 80 yaitu :

. (5)dengan,

I =arus gangguan [kA]

Akcmil =penampang konduktor [kilo circular mills]

t =lama gangguan [detik]

Kf = Konstanta untuk material dengan nilai Tm

bervariasi dan dengan nilai Tasebesar 40C

Dengan memasukkan parameter-parameter yang diketahui, akan didapat besarnya arus gangguan

dalam satuan kilo Ampere.



7/14


8/14


9/14

TABEL 3 HASIL PERHITUNGAN RESISTANSI PENTANAHAN

Dari hasil perhitungan diatas, diketahui nilai resistivitas tanah yang memenuhi standar

PLN untuk memperoleh nilai resistansi pentanahan sebesar 1 Ohm adalah 20 Ohm-meter dengan

persentase kesalahan sebesar 8.41 % yang merupakan nilai kesalahan terkecil jika dibandingkan

dengan resistivitas tanah yang lain. Jadi nilai resistivitas tanah yang dipakai untuk evaluasi

selanjutnya adalah 20 Ohm-meter.

Oleh karena itu penulis melakukan evaluasi mengenai disain sistem pentanahan pada

gardu beton TB 54 untuk mengetahui apakah disain pentanahan yang digunakan adalah disain

yang paling efisien berdasarkan variasi total panjang konduktor grid dan jumlah rod yang

ditanam.

Variasi dan kombinasi dari panjang konduktor grid dan jumlah rod untuk memperoleh

resistansi pentanahan yang diinginkan dilakukan sebanyak tujuh skenario. nR adalah jumlah rod

yang ditanam, LR adalah total panjang konduktor BC 50 mm2yang digunakan sebagai konduktor

rod, Lc adalah panjang konduktor BC 50 mm2yang digunakan sebagai konduktorgrid, total BC

adalah total panjang konduktor BC 50 mm2yang digunakan yang merupakan penjumlahan dari

LR dan Lc, dan Rs adalah nilai resistansi pentanahan dengan masing-masing disain tersebut.

Untuk lebih mudahnya, tabel 4 akan memperlihatkan pencapaian resistansi pentanahan

yang sesuai dengan standar yang berlaku pada masing-masing skenario dengan kombinasi yang

digunakannya.

[4] Analisa Harga Jasa Perkerjaan Sipil Periode April 2010. PT. PLN (Persero) Distribusi Jakarta Raya

dan Tangerang.



10/14

TABEL 4 HASIL SKENARIO DENGAN NILAI RESISTANSI PENTANAHAN MENDEKATI 1 OHM

Dari tabel 4 dapat dilihat dengan beberapa kombinasi panjang konduktor griddan jumlah

rod yang digunakan yang menghasilkan resistansi pentanahan yang mendekati namun tidak

melebihi 1 Ohm.

Dengan harga konduktor BC 50 mm2 adalah Rp.42.000 per meter, dan harga pipa

galvanis adalah Rp. 35.129,39 per meter [4], maka hasil perhitungan biaya bahan berupa

konduktor dan pipa galvanis untuk tiap skenario disain pentanahan yang telah dijelaskan

sebelumnya dapat dilihat pada tabel 5.

TABEL 5 PERBANDINGAN HARGA BAHAN MASING-MASING SKENARIO

Pada tabel 5 dapat dilihat bahwa pengeluaran biaya bahan yang paling rendah adalah pada

skenario 7. Jadi sistem pentanahan yang paling efisien adalah sistem pentanahan pada skenario

VIItanpa menggunakan rod.

Evaluasi Kemampuan Hantar Arus dalam Konduktor

Berdasarkan data, instalasi pentanahan pada gardu beton memakai konduktor jenis Bare

Copper (BC) 50 mm2. Dimana luas penampang konduktornya adalah 50 mm2. Dengan

mengkonversikan satuan luas penampang konduktor ke dalam kilo circular mill, didapat bahwa

luas penampang 50 mm2 sama dengan 98700 circular mill. Nilai inilah yang selanjutnya akan

dimasukkan ke dalam persamaan (5).

Konduktor jenis Bare Copper yang digunakan untuk pentanahan merupakan konduktor

dengan material annealed soft-drawn sehingga berdasarkan IEEE std 80, suhu maksimum



11/14

konduktor yang diizinkan adalah sebesar 1083 C dengan konstanta material bernilai 7. Waktu

gangguan (t) akan divariasikan. Untuk lebih lengkapnya dapat dilihat hubungan kemampuan

hantar arus pada konduktor BC berpenampang 50 mm2dengan variasi waktu gangguan 0.1 5

detik pada tabel dan grafik dibawah ini.

TABEL 6 KEMAMPUAN HANTAR ARUS KONDUKTOR BC 50 MM2

Dengan,

A : luas penampang konduktor BC 50 mm2yang telah

dikonversikan menjadi kilo circular mil. [kcmil]

kf : konstanta material copper, annealed soft-drawn.

t : waktu gangguan [detik].

I : arus gangguan [kA].

Gambar 4.4 memperlihatkan kemampuan hantar arus pada konduktor berbanding terbalik

dengan lama gangguan. Semakin lama waktu gangguan yang terjadi maka akan semakin kecil

kemampuan hantar arus pada konduktor tersebut.

Gambar 10 Grafik Kemampuan Hantar Arus



12/14


13/14

Grid yang direkomendasikan sebagai perbaikan dari disain pentanahan sebelumnya

berukuran 4 x 4. Tidak digunakannya rod akan menekan biaya bahan pembuatan pentanahan

pada suatu gardu. Biaya bahan total yang dikeluarkan untuk disain sistem pentanahan ini adalah

Rp. 2.310.000. Sehingga selisih biaya bahan yang dikeluarkan adalah Rp. 927.881,7. Sehingga

perbaikan disain ini akan memberikan keuntungan bagi PLN dengan menghemat biaya bahan

pembuatan pentanahan gardu betonnya sebesar 28,66 %.

TABEL 7 PERBANDINGAN DISAIN SISTEM PENTANAHAN

EKSISTING DAN REKOMENDASI

Ringkasan dari perbandingan disain sistem pentanahan eksisting dengan disain pentanahan yang

direkomendasikan dapat dilihat pada tabel 7.

V. KESIMPULAN

Dari penelitian yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa berdasarkan perhitungan, sistem

pentanahan eksisting gardu beton TB 54 dengan sistem grid dan 5 buah konduktor rod diperoleh

resistansi pentanahan sebesar 0.9159 Ohm dan masih memenuhi standar yang berlaku (1 Ohm).

Berdasarkan evaluasi dan perhitungan yang dilakukan, rekomendasi perbaikan disain pentanahan

adalah dengan menggunakan grid berukuran 4 x 4 dengan total panjang konduktor grid 55 m tanpa

menambahkan konduktor rod. Disain ini akan menghasilkan nilai resistansi pentanahan sebesar0.9876 Ohm sehingga masih memenuhi standar yang berlaku.Dengan menggunakan disain sistem

pentanahan yang direkomendasikan, PLN dapat menghemat biaya bahan pembuatan pentanahan

gardu betonnya berupa konduktor BC 50 mm2dan pipa galvanis sebesar 28,66%.



14/14

VI. REFERENSI

[1]Setiabudy, Rudy. 2007.Pengukuran Besaran Listrik. Jakarta : Lembaga Penerbit FE-UI.

[2]

http://electricdot.wordpress.com/2012/09/19/sistem-pentanahan/

[3]IEEE Std 80-2000.IEEE Guide for Safety In AC Substation Grounding.

[4]Analisa Harga Jasa Perkerjaan Sipil Periode April 2010. PT. PLN (Persero) Distribusi Jakarta

Raya dan Tangerang.

[5]Tim penulis. 2010. Standar Konstruksi Gardu Distribusi dan Gardu Hubung Tenaga Listrik.

PT PLN (Persero) : Jakarta.

S

Documents

S47534-Yasuko Maulina Shigeno (1)