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