SISTEM PENTANAHAN DAN PROTEKSI

Oleh : Ir. Hery Purnomo, MT

Sistem Ditanahkan Melalui Resistor & Reaktor

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Guna : Membatasi besar arus gangguan tanah

tetapi relai gangguan tanah masih bekerja dengan baik

Transformator tenaga

Netral ditanahkan

Melalui Tahanan

Tahanan

Netral Sistem dari transformator 3 fasa Dengan hubungan

Y yang dihubungkan dengan tanah melalui tahanan

Pentanahanan NETRAL MELALUI TAHANAN

Pemasangannya :

Pada transformator tenaga yang dipasok pada

sistem tegangan 70 atau 150 kV (GI) atau pada

sistem PLTD kecil

Tahanan pembumian (netral grounding resistance)

yang terpasang di GI atau sistem PLTD :

•NGR dengan tahanan 12 ohm.

•NGR dengan tahanan 40 ohm.

•NGR dengan tahanan 500 ohm.

Catatan: Nilai tahanan perlu dihitung yang

didasarkan pada besarnya arus gangguan

1 fasa ketanah

Lanjutan 5.4.

NGR (Neutral Grounding Resistance)

Adalah tahanan yang dipasang antara titik netral trafo dengan tanah dimana

berfungsi untuk memperkecil arus gangguan tanah yang terjadi sehingga

diperlukan proteksi yang praktis dan tidak terlalu mahal karena karakteristik rele

dipengaruhi oleh sistem pentanahan titik netral.

Contoh NGR yang terpasang di Gardu Induk

40 ohm

Lanjutan 5.4.

Peralatan pentanahan

Resistor pentanahan

Rn

ZL

XT

IGF

Arus gangguan tanah dihitung dengan memasukkan

Tahanan 3RN, Reaktansi XT dan Impedansi ZL

Arus gangguan tanah dipakai untuk penyetelan

Relai Arus Lebih gangguan tanah.

Lanjutan 5.4.

Keuntungan Pentanahan melalui Resistor :

Besar arus gangguan tanah dapat diperkecil

Bahaya gradient voltage lebih kecil karena arus

gangguan tanah kecil.

Mengurangi kerusakan peralatan listrik akibat arus

gangguan yang melaluinya.

Kerugian Pentanahan melalui Resistor :

Timbulnya rugi-rugi daya pada tahanan pentanahan

selama terjadinya gangguan fasa ke tanah.

Karena arus gangguan ke tanah relatif kecil, kepekaan relai

pengaman menjadi berkurang.

Lanjutan 5.4.

)k(

)k(Eph

2

1

)zz(

EI

ph

FG

0123

1

0

Z

Zk

Tn ZRZ 00 3

Transformator tenaga

Netral ditanahkan

Melalui Reaktor

Pentanahan Netral Melalui Reaktor

(Induktor)

Reaktor (Induktor)

)zz(

EI

ph

FG

0123

)k(

)k(Eph

2

1

1

0

Z

Zk

Tn ZX.jZ 00 3

Reaktor pentanahan

Nilai reaktansi Induktif disesuaikan dengan nilai reaktansi

kapasitif jaringan

Arus kapasitif gangguan tanah yang besar dikecilkan agar

tidak terjadi Arcing Ground yang berbahaya

Netral Sistem dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y

yang dihubungkan dengan tanah melalui reaktor induktif yg

dapat diatur (Kumparan Peterson)

5.6. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI PETERSON COIL Pentanahan Netral Melalui Reaktor

yg dapat diatur

Transformator tenaga

Netral ditanahkan

Melalui Reaktor

Dapat mengkompensir arus kapasitif

Kegunaan :

Arus gangguan tanah temporer menjadi bisa self

clearing kembali

Reaktor yg dapat

diatur

ZL

XT

ICe

Bila terjadi arus gangguan tanah :

ICe

• Arus kapasitif jaringan dikompensir oleh arus IL

• Tidak tergantung lokasi gangguan, besarnya tetap

• Relai gangguan tanah tidak selektif

• Arus gangguan tanah tidak membuat Arcing

IL

IL

Lanjutan 5.6.

1. Keadaan tanpa pentanahan

G

ph

FGZ

EI

a

CBFG III 1

1. Keadaan pentanahan Kumparan Peterson LFGFG III 1

G

ph

FGZ

EI

1

L

ph

LZ

EI

L

ph

G

ph

LFG

Z

E

Z

E

II

1

GL ZZ

Agar IFG = 0, maka:

Reaktor pentanahan (Peterson Coil)

Keuntungan :

Arus gangguan dapat dibuat kecil sehingga tidak berbahaya bagi

mahluk hidup.

Kerusakan peralatan sistem dimana arus gangguan mengalir dapat

dihindari.

Sistem dapat terus beroperasi meskipun terjadi gangguan fasa ke

tanah.

Gejala busur api dapat dihilangkan.

Kerugian :

Rele gangguan tanah (ground fault relay) sukar dilaksanakan karena

arus gangguan tanah relatif kecil.

Tidak dapat menghilangkan gangguan fasa ke tanah yang menetap

(permanen) pada sistem.

Operasi kumparan Petersen harus selalu diawasi karena bila ada

perubahan sistem, kumparan Petersen harus disetel (tuning) kembali.

Syarat-syarat Pentanahan

)(Ix%)(I FFG 32510

)(Ix%)(I FFG 36025

00 2 XR

3

00

cXR

10 10 XX

)(Ix%I FFG 360 10 3XX

1. Pentanahan melalui Resistor

b). Tahanan tinggi :

a). Tahanan rendah/kecil:

2. Pentanahan melalui Reaktor

3. Pentanahan efektif

1

3Z

E)(I

ph

F

(Arus gangguan 3 fasa

simetris)

Problem Sistem tenaga listrik 3 fasa, dengan diagram satu baris seperti

terlihat pada gambar berikut ini:

Y

Δ - YY

G1

G2

Trafo

Xn

Data : Generator sinkron G1 = G2

Daya = 20 MVA, tegangan = 12,50 kV , frekuensi = 50 Hz.

reaktansi transient X’ = 8 %

reaktansi subtransient X’’ = 10 %

reaktansi urutan nol X o = 3 %

Data : Transformator daya :

Daya 45 MVA, tegangan = 12,50 / 70 kV, frekuensi = 50 Hz.

Impedansi = 4,50 %

Hitung reaktansi reaktor pembumian (Xn) minimum yang diperbolehkan

Hitung Kapasitas dari reaktor tersebut (MVAR)

G1

G2

T1

T2

Xn1

Xn2

2. Sistem tenaga listrik 3 fasa, 50 Hz dengan diagram satu baris sebagai berikut:

Data Generator sinkron G1 = G2

Daya = 20 MVA, teg. = 13,50 kV

X` = 8 % , X`` = 12 % , Xo = 3 %

Trafo daya T1 = T2

Daya = 16 MVA, teg. = 13,50/70 kV

Xe = 5 %

Xn1 = Xn2

1. Hitung reaktor maksimum (Ω, H, MVA)

2. Hitung tegangan fasa sehat (kV)

TERIMA KASIH