groungding da kwalitas sumber tegangan

 

 

Grounding

dan  kwalitas sumber tegangan.

 

 

Ismujianto

 

 

 

 

 

 

 

Program Studi Teknik Elektro

Konsentrasi Teknik Tenaga Listrik

 

 

 

 

Permasalahan Grounding Terhadap kwalitas sumber tegangan.

Pendahuluan

Sewaktu kita mengunakan perangkat elektronik yang memerlukan sumber tegangan yang berasal dari jaringan tenaga listrik , maka kualitas dari sumber tegang menjadi acuhan yang perlu diperhatikan.

"Kualitas"  didefinisikan sebagai kestabilan bentuk gelombang tegangan yang juga berarti terhindar dari kecacatan tegangan yang berupa under/ over voltage , slag , swell, transient overvoltage, radio frequency interference dan harmonic.

Pada bahasan ini akan diamati pengaruh groungding terhadap kwalitas sumber  tegangan

 

Teori Dasar

Gronding adalah menghubungkan bagian perangkat yang bersifat konduktif dari peralatan instalasi listrik ke bumi, hal ini bertujuan menhindari ( mencegah ) terbangkitnya tegangan yang membahayakan bagi peralatan atau manusia.

 

Suatu system grouding terdiri dari penggabungan beberapa elektroda termasuk juga bagian struktur bagunan yang berupa metal dan tertanam dibawah tanah.seperti terlihat pada gambar 1 dan 2

( gambar 1 gabungan dari grunding )

( gambar 2 gabungan dari grunding )

 

Pada system penyedia tegangan (seperti terlihat pada gambar 3) satu phasa dan tiga phasa yang mengunakan 3 maupun 5 penghatar, penghantar pentanahan  PE dan N dihubungkan menjadi satu pada suatu panel distribusi atau pada titik grounding , hal ini bertujuan untuk memperkecil terjadinya tegangan sentuh bila terjadi kebocoran arus, juga berfungsi untuk memperkecil impedansi , sehingga apabila terjadi hubung singkat /kebocoran dengan tanah suatu system bisa dengan cepat diputuskan.

( gambar 3 )

Permasalahan

Pada system supply tegangan  380/220 V ( Y )bila digunakan untuk mensuply beban yang seimbang maka tidak terjadi aliran arus pada penghantar netral

Gabar 4 Beban tiga phasa seimbang

 

Pada beban tiga phasa tak seimbang akan mengakibatkan terjadinya aliran arus pada penghantar netral , besar arus pada penghantar netral ini akan mempengaruhi besar tegangan antara titik netral dengan penghantar pentanahan ( PE ) maupun tegangan antar line dan netral.

gambar 5Beban tiga phasa tidak seimbang

arus pada penghatar netral tidak sama dengan nol

 

Pada sistem pembebanan dengan beban beban non linear akan menghasilkan arus harmonic yang juga mengakibatkan terjadinya aliran arus pada penghantar netral

gambar 6 Beban tiga phasa non-linear

 

Perangkat beban dari system  yang menyebabkan terbangkitnya harmonics yang  diantaranya :

1. Peralatan Industrial (welding machines, arc furnaces, induction furnaces, rectifiers).
2. Variable-speed drives untuk motor  asynchronous atau  DC drive .
3. UPSs.
4. Perangkat perkantoran  (computers, machines photocopy , machines fax ; dll).
5. Peralatan rumah tangga  (television , micro-wave ovens, lampu fluorescent, lampu hemat energi).
6. Perangkat tertentu yang mengalami kejenuhan medan maknit (transformers)

Pada instalasi penerangan yang menggunakan balas electronic seperti lampu fluorescent yang disupply tegangan phasa dan netral prosentase arus harmonic ke 3 yang terjadi cukup besar yang memungkinkan   terjadinya  overload pada penghantar netral. Besar perbandingan arus harmonic yang timbul akibat sistem penerangan  dapat dilihat pada tabel 1 berikut 

(Gambar 7 arus harmonic

    Pada penghantar N )

Tabel 1 level harmonic system penerangan

Sedang besar faktor penurunan kemampuan hantar arus pada penghantar akibat terjadinya arus harmonic  dinyatakan pada tabel 2.

Tabel 2 penurunan kemampuan hantar arus pada penghatar akibat terjadinya harmonic

 

Dari ketiga gambaran diatas terlihat pada masalah pembebanan tak seimbang dan pembeban dengan beban non liniaer mengakibatkan terjadinya aliran arus pada penghantar N., terjadinya aliran arus pada penghatar nertal ini mengakibatkan terjadinya beda tegangan antara titik netral dan PE, bila suatu sistim intalasi listrik mengunakan sistem pentanahan seperti pada gambar berikut  ( TT (earthed neutral)  ) yang dibebani dengan beban yang mempunyai harmonic yang tinggi akan mengakibatkan adanya aliran arus pada paenghantar netral sehingga

 

 

Gambar 8 sistem TT

 

 

Pada sistem TT seperti diatas bila terjadi kegagalan isolasi pada penghantar netral (N) akan terjadi aliran arus nantara netral dan ground sehingga tidak tertutup kemungkinan terjadinya tegangan sentuh pada terminal gabungan grounding dan pada daerah disekitar lokasi penanaman elektroda pentanahan menjadi daerah yang membahayakan.

 

Gambar 7 Tegangan langkah.

 

 

 

 

 

 

Gambar 8 tegangan pada permukaan tanah

 

 

TN-S system (gambar 9)

Pada system  TN-S  (5 wires)yang mempunyai beban beban non liniaer , aliran arus akibat arus harmonic akan mengakibatkan terbangkitnya tegangan pada penghantar PE  (protective conductor) yang memungkinkan terjadinya aliran arus pada penghatar N dan PE yang mengakibatkan  naiknya temperature penghantar.

 

Cara mengatasi permasalahan

Untuk mengankan perangkat yang tersambung pada sumber tegangan degan  pembebanan seimbang hanya diperlukan pengaman arus lebih ( MCB / Fuse ) dan arus bocor ( ELCB ) sehingga bila terjadi kegagalan isolasi dari system tidak membahayakan perangkat yang dipasang maupun makluk hidup disekitarnya.

Gambar 10pemasangan ELCB

Untuk memperkecil tegangan sentuh maupun tegangan langkah maka perlu dirancang pemasangan electrode pentanahan yang sesuai dengan daerah yang diamankan bila terjadi kebocoran arus.

Gambar 11 tegangan langkah dan tegangan sentuh

 

Untuk mengankan perangkat yang tersambung pada sumber tegangan degan  pembebanan yang tidak seimbang akan mengakibatkan adanya arus yang mengalir pada penghantar N . maka perlu dipikirkan kemungkinannya untuk dipasang pengaman   pengaman arus lebih ( MCB / Fuse ) pada pe hantaran N dan pada sistem  pembebanan yang tidak seimbang ini menimbulkan terjadinya beda potensial antara penghantar netral N dengan PE maka system perlu dipasang  pengaman arus bocor ( ELCB ) .

 

Untuk mengankan perangkat yang tersambung pada sumber tegangan degan  pembebanan non liniear yang mengakibatkan arus yang besar   mengalir pada penghantar N maka:

1. Penghantar N system di pasang dengan penampang yang lebih besar dari penghantar line.
2. Penghantar N dipasang pengaman arus lebih
3. Perlu  pengelompokan beban beban yang mempunyai sifat non liniaer ( penyebab harmonic )
4. Untuk beban yang sensitif terhadap harmonic disediakan sumber catu daya tersendiri ( dipisahkan terhadap sumber harmonic ).
5. Perlu dipasang  perangkat penstabil    beban harmonic (active harmonic conditioner

Kesimpulan

1. Penghantar pentanahan  ( PE ) berfungsi sebagai penurun impedansi sehingga bila terjadi kegagalan isolasi, sehingga arus kebocoran dapat dengan segera diditeksi perangkat pengaman arus lebih dan dengan segera diputuskan.
2. Grounding system membuat semua perangkat mempunyai tegangan referensi yang sama, sehingga membantu perangkat elektronik  terhubung dengan perangkat yang lain, ( terhindar adanya beda tegangan  antar perangkat )

(gambar 12 )active harmonic conditioner

Daftar pustaka

Harmonics Neutral Sizing in Harmonic Rich Installations

Prof Jan Desmet, Hogeschool West-Vlaanderen & Prof Angelo Baggini, Università di Bergamo

 

ELECTRICAL SAFETY HANDBOOK

John Cadick, P.E. Cadick Corporation, Garland, Texas

Mary Capelli-Schellpfeffer, M.D., M.P.A. CapSchell, Inc., Chicago, Illinois

Dennis K. Neitzel, C.P.E.

 

Earthing & EMC Earthing Systems - Fundamentals of Calculation and Design

Prof Henryk Markiewicz & Dr Antoni Klajn ,Wroclaw University of Technology

5

Electrical Power Systems Quality              ismujianto6/23/2009

krisis energi listrik

Mengatasi Krisis Energi di Indonesia

 

 

1. Pendahuluan

Pertumbuhan jumlah penduduk Di Indonesia dari tahun ke tahun terus terjadi peningkatan sehingga perlu adanya kegiatan yang bertujuan untuk melakukan peningkatan ekonomi. Untuk melakukan peningkatan ekonomi perlu adanya sumber energi sehingga  bertambahnya jumlah penduduk menuntut adanya peningkatan pemakaian energi, yang berarti ada suatu keterkaitan yang erat antara kebutuhan peningkatan ekonomi dengan peningkatan kebutuhan energi

Dengan meningkatnya kebutuhan energi primair dan menyusutnya Sumber energi primair yang tersedia maka akan memungkinkan   terjadinya kesenjangan, yang bila tidak dikelola dengan baik dapat mengakibatkan terjadinya krisis energi, Dengan menipisnya energi primair, khususnya Bahan Bakar Minyak (BBM), maka jelas keadaan ini sangat mengkhawatirkan. Dalam situasi seperti ini memahami pola konsumsi energi yang dilakukan oleh masyarakat adalah suatu keharusan dan menjadi hal penting bagi pemerintah sebagai regulator dan pengendali kebijakan dalam perekonomian khususnya dalam membuat kebijakan dan aturan-aturan di bidang energi. Di pihak komsumen perlu adanya wacana yang bertujuan untuk melakukan penghematan maupun deversifikasi pemakaian energi.

2. Potensi Sumber Energi di Indonesia

Indonesia memiliki sumber energi primair dalam bentuk fosil dengan jumlah yang tidak terlalu besar bila dibanding dengan cadangan energi dunia ( tabel 1 ). Sedang ketergantungan negara ini terhadap energi fosil ini sangat besar seperti terlihat pada gambar1.

 

Tabel 1. Indonesian Fosil Resorses Energy Resources • 1. Oil • 2. Natural Gas • 3. Coal Indonesian Resources versus World’s 1,0 % 2,0 % 3,1 % Sumber , Energy Policy and Energy Saving

Gambar 1. (ketergantungan pada energi fosil )

Ketergantungan terhadap energi fosil perlu disikapi dengan bijak  mengingat ketersediaan sumber energi ini mengalami penurunan jumlah dan kapasitasnya, sebagai gambaran seperti data yang dipaparkan  oleh  PT media data riset , sepanjang tahun 1978 s.d 1988 keberadaan sumur ekspolrasi berada disekitar 110 sumur  sedang pada tuhun  2005 sumur eksplorasi tinggal 62 sumur.

Pemakain energi fosil ini juga terus mengalami peningkatan seperti terlihat pada gambar 2

Gambar 2. Konsumsi dan Produksi Energi di Indonesia

Penurunan sumber energi fosil  ( energi primair ) ini memungkinkan terjadinya pemicu terjadinya krisis energi sehingga akan berakibat pula pada krisis energi listrik ( energi sekunder )

3. Sumber Energi  Listrik di Indonesia

Seperti tersirat bahwa pertumbuhan penduduk dan aktivitas ekonomi di Indonesia mendorong peningkatan konsumsi listrik . Namun, pertumbuhan konsumsi listrik tersebut sepertinya sulit sekali diimbangi oleh peningkatan kapasitas pasokan. Hal ini menjurus ke terjadinya krisis pasokan listrik, yang dalam jangka panjang akan dapat memperlambat pertumbuhan ekonomi Indonesia.

Sesuai dengan Undang undang nomor 15 tahun 1985, PLN diberi kuasa penuh untuk mengurus penyediaan, penyaluran dan pengelolaan administrasi kelistrikan , dari sini terlihat bahwa PLN mempunyai kegiatan yang menangani kelistrikan dari hulu sampai kehilir ( dari pembangkitan sampai pelanggan ) Kewenangan PLN ini merupakan monopoli yang dilakukan pemeritah   dalam hal melaksanakan amanat Undang Undang Dasar 1945, Pasal 33 Ayat 2,

Untuk melaksanakan kegiatan ini PLN menghadapi banyak kendala terutama dalam memenuhi kebutuhan komsumsi energy listrik yang terus meningkat sedang ketersediaan pasokan yang dapat disediakan terbatas ( data dari badan statstik Indonesia ) sedang untuk membangun pusat pembangkit yang baru pemerintah mengalami kesulitan modal , sehingga perlu adanya peran swasta dalam hal penyediaan sumber energi sekunder tersebut.

Sebagai langkah untuk menjadikan seluruh Indonesia teraliri listrik pada tahun 2020 maka dicanangkan oleh pemerintah Mega proyek yaitu 10 ribu Mega watt , saat dicanangkan proyek ini  (2007 ) pemakaian energi primmair sebagai penggerak pembangkit di Indonesia menggunkan energi gabungan yang sebagian besar digunakan dari bahan bakar fosil , yaitu minyak bumi 54,4%, gas 26,5% dan batubara 14,1%, panas bumi 1,4%, PLTA 3,4 %, energibaru dan terbarukan lainnya 0,2%.

Dari gambaran diatas terlihat bahwa kebutuhan pokok dari penyediaan enegi listrik ini masih bertumpu pada penyediaan energi fosil, sehingga bila terjadi kendala dalam penyediaan energi utama ini akan berpengaruh pada terjadinya krisis listrik dinegara ini.

 

 

 

4. Menjaga Kestabilan Energi  Listrik di Indonesia

Untuk menjaga kestabilan pasokan energi listrik, pemerintah menugaskan PLN dengan menerbitkan PERATURAN PRESIDEN REPUBLIK INDONESIA NOMOR 71 TAHUN 2006 Langkah awal Untuk Merealisasikan hal tersebut dilakukan pembangunan 10 ribu Mega watt dengan ini dibangun 54 pembangkit listrik tenaga uap ( PLTU ) yang mengandalkan batu bara sebagai bahan bakarnya hanya 26%, PLTG sebesar 14% , PLTP  48%, pembangkit tenaga air PLTA 12% dari total proyek.

Dari gambaran selintas terlihat dalam menjaga kestabilan pasokan energi listrik ini perlu adanya regulasi yang mematur penyelenggaraan penyediaan bahan baku primair, mengingat pembangkit dengan bahan bakar batu bara merupakan pembangkit yang berkapasitas besar (tabel 2) sehingga bila pasokan batubara mengalami kendala maka akan berakibat pada kegagalan pada supply energi secara nasional.

Tabel 2. Pembangkit Listrik swasta

 

Berdasar data kebutuhan konsumsi energi primair dunia terlihat bahwa , kebutuhan akan minyak dan batu bara masih memegang peran yang sangat dominan, sehingga pengamanan untuk menjaga penyedian pasokan energi yang berbahan baku bahan bakar batubara  dalam hal ini yang diperlukan bagi pembangkit , perlu adanya peraturan pemerintah atau undang undang tentang pembatasan yang mengatur niaga bahan tambang yang fungsi utamanya untuk  untuk mengamankan ketahanan sektor ekonomi yang  mendasari keamanan ekonomi nasional. Hal ini ditujukan untuk menghindari terjadinya ekspor yang berlebihan yang tidak memperhatikan kepentingan nasional.( saat ini 70% produksi batu bara dieksport ).

 

Kesimpulan

Persoalan energi listrik bukan hanya pada pasokan energi primair saja tetapi banyak masalah kebijakan yang terkait pada perangkat perundang undangan guna meningkatkan penyediaan bahan baku maupun teknologi yang digunakan pada pembangkit tersebut. Sehingga untuk memecahkan persoalan yang berhubungan dengan krisis energi perlu adanya kemandirian dalam investasi, memperbesar kapasitas pembangkit dengan bahan bakar energi alternatif ( bukan berasal dari energi fosil )

Daftar Pustaka

1. Media komputindo, 2002, jalan baru untuk tambang Mengalir berkah bagi anak bangsa, simon Felif.
2. Departemen Energi dan Sumberdaya Mineral, 2005, Blue print pengelolaan energi nasional 2005-2025, Departemen Energi dan Sumberdaya Mineral (www.esdm.go.id).
3. Listrik Indonesia, edisi 2 dan 3 ,2009,
4. Media  2008,General Check – up Kelistrikan Nasional,Ali Herman Ibrahim

 

 

 

 

 

 

Lampiran

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Customers of Electricity State Company (PLN) 1995-2006 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Installed Capacity(MW) of Electricity State Company (PLN) 1995-2006

7

 

ಗ್ರೌನ್ದಿಂಗ್ sistem