Mengidentifikasi Proteksi Jaringan, Pembunmian dan Transformator

KATA PENGANTAR PENULIS

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas rahmat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan Buku siswa ini tepat pada waktunya, walaupun ada beberapa hambatan. Buku siswa ini ditulis untuk digunakan oleh siswa SMK sesuai dengan jurusannya agar dapat memahami dan lebih mendalami permasalahan-permasalahan materi yang dibahas pada buku ini yang pada akhirnya akan dapat meningkatkan kompetensi siswa.

Ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada semua pihak baik secara kelembagaan maupun perseorangan yang telah membantu dalam penyelesaian penulisan Buku Siswa ini, semoga semua bantuannya mendapat ganjaran yang berlipat ganda. Harus diakui, dan kami menyadarinya bahwa Buku Siswa ini jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kami harapkan saran, kritik atau apapun untuk perbaikan penulisan Buku siswa ini, terima kasih.

Penulis

KATA PENGANTAR

Kurikulum 2013 adalah kurikulum berbasis kompetensi. Di dalamnya dirumuskan secara terpadu kompetensi sikap, pengetahuan dan keterampilan yang harus dikuasai peserta didik serta rumusan proses pembelajaran dan penilaian yang diperlukan oleh peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diinginkan. 

Faktor pendukung terhadap keberhasilan Implementasi Kurikulum 2013 adalah ketersediaan Buku Siswa dan Buku Guru, sebagai bahan ajar dan sumber belajar yang ditulis dengan mengacu pada Kurikulum 2013. Buku Siswa ini dirancang dengan menggunakan proses pembelajaran yang sesuai untuk mencapai kompetensi yang telah dirumuskan dan diukur dengan proses penilaian yang sesuai.

Sejalan dengan itu, kompetensi keterampilan yang diharapkan dari seorang lulusan SMK adalah kemampuan pikir dan tindak yang efektif dan kreatif dalam ranah abstrak dan konkret. Kompetensi itu dirancang untuk dicapai melalui proses pembelajaran berbasis penemuan (discovery learning) melalui kegiatan-kegiatan berbentuk tugas (project based learning), dan penyelesaian masalah (problem solving based learning) yang mencakup proses mengamati, menanya, mengumpulkan informasi, mengasosiasi, dan mengomunikasikan. Khusus untuk SMK ditambah dengan kemampuan mencipta .

Sebagaimana lazimnya buku teks pembelajaran yang mengacu pada kurikulum berbasis kompetensi, buku ini memuat rencana pembelajaran berbasis aktivitas. Buku ini memuat urutan pembelajaran yang dinyatakan dalam kegiatan-kegiatan yang harus dilakukan peserta didik. Buku ini mengarahkan hal-hal yang harus dilakukan peserta didik bersama guru dan teman sekelasnya untuk mencapai kompetensi tertentu; bukan buku yang materinya hanya dibaca, diisi, atau dihafal.

Buku ini merupakan penjabaran hal-hal yang harus dilakukan peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan pendekatan kurikulum 2013, peserta didik diajak berani untuk mencari sumber belajar lain yang tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Buku ini merupakan edisi ke-1. Oleh sebab itu buku ini perlu terus menerus dilakukan perbaikan dan penyempurnaan. 

Kritik, saran, dan masukan untuk perbaikan dan penyempurnaan pada edisi berikutnya sangat kami harapkan; sekaligus, akan terus memperkaya kualitas penyajian buku ajar ini. Atas kontribusi itu, kami ucapkan terima kasih. Tak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada kontributor naskah, editor isi, dan editor bahasa atas kerjasamanya. Mudah-mudahan, kita dapat memberikan yang terbaik bagi kemajuan dunia pendidikan menengah kejuruan dalam rangka mempersiapkan generasi seratus tahun Indonesia Merdeka (2045).

Jakarta, Januari 2014

Direktur Pembinaan SMK

Drs. M. Mustaghfirin Amin, MBA

BAB I

PENDAHULUAN

A. Deskripsi

Modul ini bertujuan untuk memberikan bekal pengetahuan, keterampilan dan sikap kepada peserta didik tentang proteksi sistim tenaga listrik. 

Modul ini berisikan materi pengetahuan, keterampilan dan sikap tentang proteksi sistim tenaga listrik yang terdiri dari proteksi jaringan, pembumian dan proteksi tranformator. 

B. Prasyarat

Untuk dapat mengikuti modul ini peserta didik harus sudah mempunyai pengetahuan dalam bidang :

• Keselamatan dan kesehatan kerja 
• Rangkaian listrik
• Peralatan ukur listrik
• Gambar teknik listrik
• Kerja bangku listrik 

C. Petunjuk Penggunaan

Modul Pembelajaran ini menggunakan Sistem Pendekatan scientifik dengan menekankan pada Problem Based Learning/ PBL (Pembelajaran Berdasarkan Masalah). Pendekatan scientifik adalah pendekatan yang memperhatikan kemampuan, keterampilan dan sikap yang diperlukan agar. Penekanan utamanya adalah pada apa yang dapat dilakukan seseorang setelah mengikuti pembelajaran. Salah satu karakteristik yang paling penting dari pembelajaran dengan sistem Pendekatan scientifik adalah penguasaan individu terhadap bidang pengetahuan, sikap dan keterampilan tertentu secara nyata.

Setelah mempelajari modul ini, kemudian dilakukan evaluasi, ternyata belum mencapai tingkat kompetensi tertentu pada kesempatan pertama, maka guru akan mengatur rencana bersama anda untuk mempelajari dan memberikan kesempatan kembali kepada Anda untuk meningkatkan level kompetensi sesuai dengan level tertentu yang diperlukan. Penyajian modul ini dibagi dalam Kegiatan Belajar. Setiap kegiatan belajar dilengkapi dengan evaluasi berupa pertanyaan-pertanyaan yang harus dijawab setelah Anda selesai membaca masukan atau referensi yang relevan.

D. Tujuan Akhir

Tujuan akhir setelah mempelajari modul ini, diharapkan mampu :

1. Mengidentifikasi proteksi jaringan 
2. Mengidentifikasi proteksi pembunmian 
3. Mengidentifikasi proteksi  

BAB II

PEMBELAJARAN

A. Deskripsi

Proteksi sistem Tenaga Listrik pada modul ini merupakan materi yang terdiri dari teori dan praktikum yang membahas mengenai proteksi jaringan, pembumian dan proteksi transformator. 

B. Kegiatan Belajar 

1. Pemutus Rangkaian 

a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran 

Pada akhir pembelajaran Peserta didik diharapkan dapat : 

· Mengidentifikasi pemutus rangkaian 

b. Uraian Materi

1. Pendahuluan

Pada suatu alat proteksi yang dipasang untuk mengawasi beban lebih, persyaratan berikut harus dipenuhi. Proteksi harus dengan cepat memutus arus yang lewat jika temperatur dan arus dilampaui.

Proteksi tidak boleh bekerja (memutus) jika : 

• Sistem bekerja dengan daya nominal, arus lebih hanya terjadi sesaat (pendek), pada saat memasukkan saklar (menghubungkan) atau juga pada saat pengereman.
• Menurut peraturan beban lebih yang diizinkan adalah 1,5 kali arus nominal selama 2 menit termasuk pada saat kecepatan tinggi tanpa melampaui temperatur batas yang diizinkan.
• Ada beberapa kemungkinan untuk melindungi sistem terhadap temperatur yang tinggi. Alat pelindung sebagai proteksi terhadap gangguan adalah sebagai berikut : 
• Alat proteksi yang tergantung arus 

Alat ini mengawasi temperatur lilitan motor secara tidak langsung yaitu melalui arus yang mengalir padanya.

1. Sikring secara termis
2. Relay arus lebih atau pemutus arus lebih

Relay arus lebih dikombinasikan dengan hubungan pengamanan kontaktor dan pengamanan rangkaian sedangkan pemutus arus lebih merupakan komponen bagian dari saklar pelindung. 

Alat proteksi yang tergantung temperatur. 

Alat ini mengawasi temperatur secara langsung. Untuk ini ada beberapa tipe alat pelindung yang tergantung temperatur seperti:

a. Pelindung thermistor

Pelindung dengan Sikring 

Jika kita ingin melindungi sistem dari kelebihan arus (over load), akan timbul kesulitan. Sebagai contoh suatu sistem dengan arus nominal In 8,5 A dipasang sikring sebesar 10A.

Katkanlah arus batas terendah sikring misalnya 1,2 kali arus nominalnya.

Oleh karena itu sikring memikul suatu arus beban sebesar 1,2 x 10 A = 12 A

Sistem akan masih tetap beroperasi dengan arus 12 A walaupun nilai ini sudah sebesar 1,4 kali arus nominal oleh karena itu diperlukan penyusunan secara termis.

Sikring bukan merupakan pelindung beban lebih, suatu kesulitan akan timbul pada saat mula jalan, di mana arus mula jalan yaitu kira kira 6 x arus nominal (6 x 8,5 = 51 A). Arus mula jalan ini akan konstan selama kira-kira 6 detik.

Kalau kita memperhatikan karakteristik waktu lebur suatu sikring 10 A maka kita dapat menentukan sikring akan melebur kira-kira pada waktu selama 0,95 detik

Kalau kita memilih sikring 16 A, maka akan mengemban arus sebesar 1,2 x 16 = 19,2 A. Harga ini sudah 2,5 kali arus nominal.

Oleh karena itu sikring bukan merupakan pelindung sistem secara termis untuk beban lebih.

Sikring hanya cocok untuk melindungi jaringan motor dari hubung singkat. 

b. Saklar Bimetal

Saklar Pelindung (Relay Bimetal) ini adalah relay arus lebih yang bekerja berdasarkan termis yang hanya dapat diusahakan dengan sambungan suatu kontaktor sebagai organ pemutus rangkaian.

Pada saat pemutusan kontak pengontrol yang dibubungkan dengan rangkaian gulungan magnet kontaktor akan memutus. Relay ini dapat digabungkan dengan atau tanpa pengontak otomatis. 

c. Saklar Proteksi dengan Pelepas Termis

Pelepas termis mempunyai termobimetal. Pada pemutus bimetal mengalir arus rangkaian beban yang disambungkan melalui suatu tahanan dan akan memanasi plat bimetal. Kawat tahanan pada umumnya diisolasi secara listrik dari bimetal dengan bahan dari asbes. Semakin besar arus operasi maka semakin tinggi pemanas bimetal dan semakin cepat pula kuat pembengkokkannya.

Jika jarak bengkokan lebih besar dari jarak penyetelan maka kontak-kontak relay akan membuka seperti ditunjukan pada gambar dibawah ini. 

d. Proteksi dengan Sensor Temperatur 

Temperatur akan dibatasi melalui bantuan sensor temperatur yang dipasang langsung pada kepala lilitan yang juga merupakan besaran pengaruh (para meter sinyal) yang akan mempengaruhi untuk pemutusan lingkaran arus kontaktor. 

Sebagai sensor digunakan plat-plat bimetal atau tahanan-tahanan semikonduktor yang tergantung dari temperatur.

Proteksi ini akan memutus rangkaian tertutup kontaktor jika temperatur yang diizinkan dilampaui.

e. Proteksi Dengan Sensor Temperatur Penghantar Dingin

Sensor temperatur-penghantar dingin ini ditempatkan bersamaan dengan relay pelepas pada rangkaian-rangkaian penyearah. Dengan menaiknya temperatur dingin sehingga akan memperkecil arus yang lewat relay. Pada pencapaian temperatur batas, relay akan terputus dan sekaligus akan melepaskan kontak penahan lingkaran arus. Sensor temperatur penghantar dingin pada dasarnya lebih kecil dari bimetal oleh karena itu alat ini akan mudah ditempatkan.

Karena ukurannya yang kecil, hal ini mempunyai kapasitas panas yang kecil. Sehingga temperatur lilitan tidak akan mengakibatkan perlambatan (penundaan).

Relay ini bekerja dengan aman, sebelum lilitan mengalami pemanasan yang tidak diijinkan. 

Karakteristik Suatu Relay Bimetal

Karakteristik suatu relay bimetal yang digunakan sangat tergantung dari jenisnya, sebagai contoh berikut ini digunakan relay bimetal sebagai berikut : 

Relay Bimetal yang digunakan Petunjuk

Kloockner Moeller Max 500 V. Petunjuk Penarikan garis

Zo – 0,67 0,37 – 0,67 Karakteristik pemutusan dalam prak-

Sikring Max. 4 A tek sebenarnya tidak umum, di mana alat bantu sederhana tidak dapat memenuhi semua kriteria yang diminta.

Penyetelan pada arus nominal In = 0,64 A

Pengukuran dilakukan dengan suatu hubung singkat dengan data sebagai berikut :

U = 380 voilt Cos φ = 0,73

I = 0,64 A f = 50 Hz

P = 0,18 Kw n = 1335 Rpm

Pada percobaan ini dihubungkan dan dibebanihingga arus nominal mengalir 0,64 A. Kemudian dengan kondisi yang sama dibebani dengan dua phasa. Ternyata motor tidak berputar, terdengar hanya suara dengung. Pada penghabtar mengalir arus 1,47 A bimetal memutus setelah 33 detik. 

Gambar 2. 1 Lengkung karakteristik pemutusan relay bimetal

Persyaratan Proteksi

1. Kemampuan menghubung 

Untuk menghubungkan diperlukan kemampuan yang sesuai dengan arus mula jalan yang besar.

Ketika menghubungkan, kontak-kontak hubung saklar proteksi tidak boleh menjadi lebur. Pada keadaan diam (still stand) tidak boleh ada bahaya arus listrik terhadap orang yang melayani dan saklar benar-benar terputus dari arus.

Pada peraturan Jerman misalnya saklar proteksi dengan arus minimal lebih kecil dari 100A dituntut kemampuan menghubung yaitu sebesar 12 kali arusnya.

2. Umur Pemakaian

Pengertian frekuensi pemakaian (banyak kali) penghubung harus didefinisikan sedemikian rupa, sehingga saklar proteksi untuk pelayanan pompa kompresor, motor ventilator dan motor-motor untuk mesin kerja yang kecil dan juga mesin perkakas harus memenuhi persyaratan.

Pemakaian dan Pengaturan Proteksi

1. Saklar proteksi dengan dan tanpa Pemutus cepat hubungsingkat.

Satuan saklar proteksi yang hanya dilengkapi dengan pemutus arus lebih perlambatan termis, harus memiliki paling tidak kemampuan menghubungkan.

Pelindung hubung singkat disini secara umum diemban oleh sikring. Kalau saklar pproteksi merupakan suatu saklar daya dan kemudian terdapat bukan hanya arus lebih tetapi juga hubung singkat (I = 10 In) memutus, disamping itu mempunyai pemutus arus lebih secara termis, juga pada setiap jaringan dilengkapi dengan pemutus arus elektro-magnetis.

Pada saat hubung singkat pemutus ini akan bekerja dalam waktu hanya beberapa mili detik dan akan memisahkan rangkaian tertutup yang mengalami hubung singkat dalam waktu 5 hingga 50 mili secon tergantung dari jenis dan ukuran saklar ini. 

2. Proteksi yang kutubnya dapat diubah

Proteksi kutub berubah untuk semua putaran akan digunakan beberapa relay pengaman. Hal ini berlaku bukan hanya untuk lilitan terpisah, tetapi berlaku juga untuk lilitan dahlander yang bisa (sesuai) relay proteksi di sambung langsung dengan tiap-tiap gulungan. 

Arus penyetelan relay proteksi disesuaikan dengan tiap-tiap daya dan jumlah putaran.

Jika daya pada setiap hubungan (rangkaian) adalah sama, maka kita cukup hanya dengan satu relay. 

Mula jalan didapatkan dengan dua tahapan misalnya karena alasan seperti yang disebutkan di atas, maka relay proteksi motor untuk putaran rendah dengan waktu mula jalan yang lama tidak distel berdasarkan arus nominal, akan tetapi distel bahwa relay pengaman motor harus bekerja dengan arus tetap pada putaran rendah sesuai dengan waktu yang dizinkan. 

Dengan menurunnya arus ketika jumlah putaran bertambah, relay pengaman tidak akan bekerja.

Jika misalnya motor tidak berjalan karena rotor terblokir, relay pengaman akan bekerja sesuai dengan waktu yang ditentukan. Perlu diperhatikan, pada jumlah putaran rendah tidak memungkinkan operasi lama. 

Relay proteksi untuk jumlah putaran tinggi pada keadaan ini, akan distel sesuai dengan arus nominal pada tingkatan ini.

3. Proteksi Motor Berbeban Berat

Pada roda kincir, alat pengeruk, alat angkat, ventilator besar, mesin sentrifugal dan semacamnya yang mempunyai massa tangensial besar, sering timbul permasalahan, di mana proteksi motor yang dipilih sesuai dengan aturan yang biasa terhadap acuan arus nominal masih tetap sesuai akan tetapi penyebabnya disini ialah lamanya waktu mula jalan

2. Proteksi Motor Kompensasi Sendiri

Penyetelan relay proteksi motor pada motor-motor Kompensasi sendiri, tergantung dari penyusunan elektris kondensator terhadap relay, yang berarti, apakah kondensator disambungkan sesudah atau sebelum relay.

Pada gambar dibawah ini kondensator terletak diantara relay proteksi motor yang dilalui oleh keseluruhan arus motor dan arus nominal motor yang distel. 

Cara lain yang berlawanan, jika kondensator disambung langsung paralel pada klem motor seperti ditunjukan pada gambar diatas. 

Pada macam ini, relay proteksi motor harus distel kecil sesuai dengan arus buta yang telah dikompensasi.

Penyetelan harus didapat dari jala-jala yang menerima arus, yaitu yang merupakan penjumlahan arus nyata dan arus buta.

Akhirnya didapatkan :

Ie = Iw + (Ib – Ic)

Ie = Arus penyetelan relay proteksi motor

Iw = Arus nyata motor pada beban nominal

Ib = Arus buta motor pada beban nominal

Ic = Arus buta kondensator

Iw dan Ib dapat dihitung dari data motor (pada plat nama)

Iw = In. Cos φ

Ib = In. Sin φ atau Ib = In – Iw

In = Arus nominal motor

Arus buta kondensator Ic diambil dari data kondensator.

Arus penyetelan relay proteksi motor yang dihitung dimungkinkan tidak akan memberikan harga yang akurat sebab arus kondensator tergantung dari tegangan dan frekuensi serta faktor lain yang tidak selalu dapat konstan.

3. By Pass Relay Proteksi 

Bila pada waktu mula jalan (start) relay proteksi tidak memenuhi, maka dapat digunakan relay by pass yang dipasang paralel terhadap relay proteksi, kemudian setelah mula jalan telah dicapai, kontaktor by pass akan terlepas dan arus akan mengalir melalui relay proteksi motor seperti ditunjukan pada gambar dibawah.

Metoda ini dapat digunakan misalnya untuk penggerak yang dilengkapi pengereman. 

Hanya pada saat beroperasi normal saja, arus motor melalui relay proteksi motor (dimana yang bekerja pada saat ini hanya kontaktor utama SH).

Penyetelan relay proteksi motor dibuat sesuai dengan arus nominal motor. 

Proteksi motor dengan jalan berat menggunakan by pass mula jalan relay proteksi motor.

Pada saat by pass relay proteksi motor waktu mula jalan dan pengereman dimana arus lawan pengereman tidak dilindungi, proses ini harus dilindungi dengan cara lain misalnya dengan alat pemantau atau suatu alat relay waktu, artinya motor akan terputus kalau mula jalan atau pengereman dalam waktu tertentu tidak berakhir sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. 

Metoda ini merupakan suatu hal yang relatif sulit dan mahal.

4. Penggunaan Dua Relay

Jika metoda pelindung yang lain tidak memungkinkan penggunaannya maka akan digunakan dua buah relay pengaman.

Selama mula jalan, di samping relay pelindung motor (A) yang distel sesuai dengan arus nominal motor, digunakan relay by pass (B) yang distel lebih tinggi dari relay (A). Relay (B) hanya boleh distel setinggi tertentu, di mana pada saat rotor terblokir, relay proteksi motor harus memutuskan secara singkat, jika tidak motor akan terbakar.

Setelah jalan normal dicapai, hanya relay A yang dialiri arus motor.

Pada rangkaian by pass ini, akan menggunakan dua relay, artinya pada saat mula jalan, motor juga terlindungi. 

Bentuk Bangun, susunan pemasangan saklar Proteksi

Bentuk bangun saklar proteksi motor yang terpenting adalah susunan dan pemsangannya. Saklar dengan pemutus bimetal akan digunakan oleh instalatir. Saklar pelindung motor dengan pemutus bimetal dan pemutus cepat membuat orang yang menggunakannya tidak tergantung dari instalasi daya dan oleh karena itu akan sangat cocok untuk pembuatan unit.

Demikian juga instalatir sudah lebih menggunakan dalam jumlah yang banyak sebab dalam pemilihan tidak menggunakan sikring lebur lagi.

Saklar terbuka terutama cocok untuk pemasangan pada pembagi, lemari hubung, lemari kontrol tempat relay bimetal untuk proteksi motor dan pengaman lebur untuk hubung singkat.

Saklar antara cocok untuk pemasangan pada rumah (rangka) yang ditutup dengan kap yang dapat dilepas atau pada lemari hubung. Penggunaan sebagai saklar terdapat pada lemari atau pada bidang montase dan elemen pemegang dengan kopling pada tutup atau pada pintu lemari. Sehingga suatu pembukaan dan penutupan pintu yang tidak perlu akan memungkinkan. Suatu penggunaan saklar proteksi motor pada beban lain yaitu untuk penghubung beban ohm. Seperti boiler air panas, alat masak, mesin cuci, alat pemanas listrik, ofen pengering dan ofen dengan pengolahan panas. 

Beban ohm seperti ini tidak mengalami beban lebih, saklar tidak memerlukan pemutus bimetal, tetapi dilengkapi dengan pemutus cepat untuk pelindung terhadap hubung tanah dan hubung singkat.

2. Pemutus Rangkaian

Dalam beberapa keadaan, arus dapat menjadi sangat besar. Maka sesuai dengan rumus I2R10,24, kawat/kabel menjadi sangat panas. Ini dapat mengakibatkan kemungkinan kebakaran dan kawat di dalam pesawat yang cukup berharga itu akan melelh.

Untuk mencegah kemungkinan itu, sepotong kawat yang sangat tipis (kecil diameternya) kita pasangkan pada rangkaian tersebut. Hal ini kita pertunjukan secara mudah disini dengan sebutan “Bagian Pengaman”. Wujudnya adalah sejenis kawat yang cukup tipis (kecil diameternya), sehingga kawat ini yang akan lebih dahulu meleleh bila oleh suatu sebab arus mengalir cukup besar yang dapat merusak.

Sikring

Kawat pengaman yang kita sebut sikring ini sering dipakai kawat perak. Buatlah sebuah rangkaian tertutup terdiri dari sebuah cel battery, tiga potong kawat penghantar dan sepotong kawat penghantar dan sebuah bola lampu senter. Pasangkan seutas kawat timah di antara kawat penghantar seperti gambar dibawah ini. 

Gambar 2. 2 Rangkaian hubung singkat

Sekarang setelah lampu menyala, dengan pisau yang cukup tajam buatlah seperti pada gambar diatas. Arus dari cel battery akan meningkat, kawat timah akan meleleh dan akhirnya hubungan akan terputus. Dalam hal ini kawat timah berlaku sebagai alat pengaman atau sikring.

Diantara berbagai jenis sikring dengan kelengkapannya, ada yang sikringnya dapat diganti bila ia terputus. Tentu saja sikring penggantinya harus yang cocok dengan yang digantinya.

Jenis ini dalam bahasa Inggris disebut rewireable fuse. Mengapa disebut demikian terutama lagi sikring penggantinya harus cocok dengan yang digantinya ?

Jenis sikring ini umumnya untuk arus yang tidak begitu besar, walaupun dalam instalasi daya memang ada yang sampai 100A tetapi bentuk tempatnya tidak sama.

Sikring pada instalasi kelistrikan dalam mobil biasanya ditempatkan di dalam kotak di antara dua klem jepit. Sikringnta sendiri biasanya berada di dalam tabung isolasi, ada yang terbuat dari kaca dan ada pula yang terbuat dari porselen. 

Pada sikring tabung, kawat sikringnya berada di dalam tabung menghubungkan kedua kaki kontak yang terbuat dari logam.

Dibeberapa negara tertentu terutama yang sudah menyetujui standar IEC, dipakai stopkontak yang dilengkapi dengan sikring jenis tabung.

Untuk kuat arus yang tidak terlalu tinggi, banyak negara yang menggunakan sikring jenis sekrup dinamakan demikian karena peasangannya disekrupkan. Setelah dipasangkan sikringnya atau biasa juga disebut patronnya, tidak dapat disentuh sebab terlindungi atau tertutup oleh pemegangnya.

Sekalipun rumah sikring jenis ini dapat dimasuki oleh sikring sekrup yang lebih besar kuat arusnya, tetapi hal itu tidak boleh dilakukan begitu saja, sebab akan menimbulkan bahaya yang tidak kita kehendaki.

Tahukah apa sebabnya? Tetapi mengapa ada juga orang yang melakukannya? Bila oleh suatu hal arus yang mengalir melebihi batas nominal, maka setelah beberapa saat kawat sikring yang halus itu akan lebur dan terputus. Pegas halus yang ditempatkan dan tertekan kawat sikring yang putus akan melanggar.

Mata itik yang berkode warna tertentu sehingga tidak lagi berada pada tempatnya. Ini jelas terlihat sekaligus memberitahukan bahwa sikring sudah putus. Sikring jenis ini umumnya dipakai pada papan pembagi sampai max. 60 A cara yang lama ada juga yang sampau seratus ampere (100 A) tetapi sekarang sudah jarang karena memerlukan tempat yang kokoh dan lebih mahal. 

Kode warna mata itik sikring type D dapat anda lihat dan baca dalam buku electrical installation.

Seperti halnya sikring sekrup terdahulu, sikring sekrup ini juga untuk kuat arus yang tidak terlalu besar. Dibicarakan disini karena agak lain susunannya. Yang ini kelihatannya lebih banyak bagian-bagiannya atau elemen pembentuknya dibandingkan dengan yang sebelumnya. Tetapi mungkin untuk pemeliharaan berikutnya lebih murah, mahal poada awalnya, murah untuk berikutnya, sedang yang dibicarakan terdahulu mungkin murah pada awalnya tetapi cukup mahal untuk berikutnya. Coba terangkan dibagian manakah itu? Dengan dicapai cincin pas skrup dalam sikring sekrup ini yang jelas sebenarnya tertentu, jadi tidak mungkin mengganti atau menempatkan patron sikring yang lebih besar ukurannya. Hal ini sengaja dilakukan justru untuk menjamin keselamatan, jadi jangan main paksa, untuk kuat arus yang tinggi terutama pada pusat pemasukan atau juga pada papan pembagi kelompok. Dalam instalasi daya, harus dipakai selain kabel yang lebih besar juga jenis tertentu sesuai dengan keadaan tempat dan peraturan instalasi. Demikian juga sikring harus sesuai dengan kekuatan arus, suatu sikring ditandai oleh nominal yang sedikit dibawah harga maksimumnya hal ini dapat dilihat pada daftar di bawah ini.

Bila dalam suatu rangkaian mengalir arus lebih dari 60 A, ternyata sikring patronnya tidak putus, maka hendaknya kita menggunakan sikring dengan pelindung jenis lain, seperti jenis tabung yang kita bicarakan ini.

Kawat sikring yang terbuat dari perak, di dalam sikring tabung ini juga dilindungi atau dibalut dengan lembaran asbestos. Tahukah apa sebabnya? Demikian juga bahan apakah yang dapat kita pakai untuk tutup pelindung tabung sikring.

Selain sikring jenis tabung yang dapat dipakai untuk arus minimal di atas 60 A, ada tiga jenis lagi yang sekalipun sama kegunaannya, tetapi mempunyai sedikit kelainan dan keistimewaan masing-masing yaitu :

1. Sikring jepit

Diberi nama demikian karena porselen pelindung sikringnya dilenglapi dengan tangkai penarik untuk menjepitkan dan atau melepaskan sikring bersama porselen pelindungnya. 

2. Sikring plat atau lempengan sikring

Diberi nama demikian karena sikringnya berbentuk plat. Sikring plat ini ada yang hanya terdiri dari satu lempeng, ada juga yang terdiri dari beberapa lempeng dan dipasang pararel. 

3. Sikring bebas ledakan 

Diberi nama demikian karena dengan kuat arus yang tinggi bila sikring putus, dapat menimbulkan suara ledakan yang selain mengagetkan, juga sikring yang bekerja atas asas panas prosesnya sebagai berikut :

Arus yang terlalu kuat akan segera memanaskan dan melunakkan solder/patrik.

Pegas yang dalam keadaan tegang akan menarik dan memutuskan hubungan kawat sikring dengan kaki kontak sikring. 

Pemutus hubungan atau biasa dikenal dengan nama otomat akan memutuskan hubungan apabila arus yang mengalir oleh sesuatu sebab menjadi terlalu besar melebihi batas nominal. 

Di dalam otomat ini tidak ada sesuatu yang meleleh atau rusak, jadi ia dapat dipakai kembali dengan jalan menekan riset hingga terbenam.

Bila tombol kontak dalam keadaan menonjol keluar maka otomat dalam keadaan terbuka. Untuk sesuatu keperluan, adakalanya kita perlu memutuskan atau membuka kotak otomat, hal ini dapat kita lakukan dengan jalan menekan tombol pembebas hubungan.

Dalam keadaan normal arus yang mengalir tidak lebih besar dari nominalnya, sebaliknya bola oleh sesuatu hal arus menjadi lebih besar dari nominalnya, maka magnet listrik akan mempunyai kekuatan yang cukup besar untuk menarik tangkai pemutus/penahan hubungan yang dipegang oleh pegas cetusan api yang terjadi karena sifat muatan yang umumnya induktif, bisa menimbulkan bahaya lain seperti kebakaran atau pengrusakan pada bagian-bagian lain. Itu sebabnya diantara dua sikring lempeng yang membatasi arus dari fasa yang berlainman dilengkapi dengan sekat pelindung api sedang pada sikring ledakan bahaya ledakan dilindungi oleh tabung atau patron sikringnya.

Pengaman Lebur

1. Proses Pemutusan dan Arus Cut-Off

Pengaman lebur harus dapat bekerja dengan cepat dan efektif memutuskan arus. Hal ini disebabkan, bila arus yang mengalir pada elemen tersebut akan panas, lama kelamaan elemen tersebut akan memijar dan pada saat tertentu akan memutus.

Putusnya elemen tersebut sangat tergantung sekali terhadap arus lebih dan waktu. Kalau kita teliti lebih jauh, proses pemutusan tersebut terjadi sebagai berikut.

Dengan adanya arus lebih yang mengalir maka elemen akan panas, dan lama kelamaan akan timbul bunga api (are) dan temperatur menjadi tinggi.

Serbuk pasir yang berfungsi sebagai pendingin, segera menyerap panas yang timbul pada elemen. 

Arus di mana elemen tersebut putus dinamakan arus cut-off, dan ini terjadi pada selang waktu cepat sekali. 

2. Konstruksi Pengaman Lebur

3. Elemen Pengaman Lebur

Elemen pengaman lebur berbentuk kepingan tipis terbuat dari perak dilapisi tembaga untuk mencegah terjadinya oxidasi.

Tahanan elemen pengaman lebur sangat tinggi untuk menghindari bekerjanya temperatur yang sangat tinggi.

Sepanjang elemen pengaman ebur ada beberapa lubang, lubang-lubang tersebut memperbesar tahanan elemen pengaman lebur dan mengurangi pendinginan. 

Akibat ini, temperatur lebih cepat bertambah pada bagian lubang dari pada bagian lain elemen, dan bunga api (are) pertama yang timbul pada bagian ini bila lebur. Bentuk elemen pengaman lebur ini adalah elemen pengaman lebur ganda (Multiple fuse Elemen). 

Khusus dari bentuk elemen pengaman lebur ini digunakan untuk surge resisting atau time lag fuse ciri khusus dari surge resisting fuse, adalah memerlukan waktu yang lama, untuk lebur/putus pada arus yang tinggi walaupun lebarnya adalah sama seperti fas-acting fuse pada arus lebih yang rendah.

4. Pasir dan Kontak

Pasir dan kontak merupakan bagian yang penting dalam memperoleh arus cut-off dan total waktu pemutusan yang singkat.

Perubahan panas dari elemen pengaman lebur pasir harus baik, oleh karena itu pasir harus merupakan penghantar panas yang baik, disini area kontak harus besar antara pasir dan elemen pengaman lebur dan area pendinginan dari pasir kemungkinan besar, butir-butir pasir benar-benar dipilih baik ukuran maupun bentuknya.

Kontak dari pengaman lebur perlu kuat dan dapat terhindar dari corrosive sekitar udara dan tidak teroxidasi pada keadaan temperatur kerja normal pengaman lebur. Kontak harus datar (flat) untuk menjamin kontak yang baik, tahanan kontak rendah dan oleh karena itu ujung kontak dimuat kuat dan dilapisi nickel. 

5. Kapasitas pemutusan 

Untuk pengaman lebur yang baik, kapasitas pemutusan sebaiknya lebih besar dari 50.

Jika pengaman lebur tidak sesuai untuk pemutus arus hubung singkat, busur api (are) akan terbakar dan mengakibatkan kerusakan pada kotak pengaman lebur dan mungkin pula kabel atau objek lainnya.

6. Waktu Pemutusan

Gambar di bawah memperlihatkan karakteristik waktu pemutusan dari pengaman lebur. 

Pengaman Arus Lebih

1. Arus Nominal

Setiap peralatan listrik direncanakan untuk kemampuan arus tertentu dan arus ini dinamakan arus nominal.

Arus nominal tergantung pada panas disipasi yang diijinkan timbul pada peralatan listrik tersebut. Sehingga arus nominal adalah arus maksimum yang mengalir secara terus menerus, di mana tidak akan menimbulkan kerusakan pada peralatan tersebut.

2. Arus Lebih

Setiap arus yang melebihi arus nominal disebut arus lebih, arus lebih dapat daya disebabkan oleh kelebihan beban atau arus mula yang terlalu besar seperti halnya yang terjadi pada motor listrik pada waktu start,.atau mungkin saja disebabkan oleh arus hubung singkat yang diakibatkan dua kawat penghantar yang bersentuhan

3. Proteksi Arus Lebih

Untuk melindungi rangkaian instalasi dari gangguan arus lebih, maka pada rangkaian instalasi perlu dilengkapi dengan peralatan proteksi arus lebih.

Beberapa peralatan proteksi arus lebih hanya berfungsi sebagai alat pendeteksi terhadap beban lebih, dan ada pula yang hanya berfungsi arus hubung singkat. 

Juga ada pula yang dilengkapi oleh kedua alat pendeteksi tersebut.

4. Pengaman lebur

Proteksi arus lebih yang sering digunakan adalah pengaman lebur atau sikring. Pengaman ini sangat berfungsi pada instalasi listrik dan dibuat sesuai dengan kapasitas arus yang dapat dideteksi oleh pengaman tersebut.

Fungsi pengaman lebur pada instalasi listrik adalah :

• Mencegah terhadap arus hubung singkat.
• Memutus hubungan antara rangkaian dengan beban terhadap gangguan tegangan.

Ada dua jenis pengaman lebur yang sering digunakan yaitu :

1. Fast acting fuse
2. Surge resisting fuse

Surge resisting fuse mempunyai titik pijar yang lebih lama pada arus singkat yang besar, seperti yang biasa digunakan pada motor listrik. Arus mula pada motor biasanya beberapa kali melebihi besaran arus nominal.

Waktu pemijaran kawat pada pengaman lebur direncanakan sesingkat mungkin baik untuk besaran arus yang kecil ataupun arus yang besar, hal ini mencegah rangkaian instalasi dari akibat gangguan yang lebih berat.

Dari hasil percobaan di dapat bahwa untuk jenis kawat tembaga yang berdiameter 1,5 mm2, tahanan kawat tersebut 11 ohm per meter. Tabel di bawah ini memperlihatkan daya disipasi yang timbul pada kawat penghantar per meter sebagai fungsi arus.

5. Circuit Breaker

Peralatan lain yang juga berfungsi sama sebagai pengaman lebur adalah circuit breaker. Alat ini juga bekerja berdasarkan besarnya arus yan mengalir serta lamanya arus tersebut mengalir.

Adakalanya pengaman lebur dipasang bersamaan dengan circuit breaker pada suatu instalasi untuk mencegah gangguan sekecil mungkin.

Alat ini mempunyai keuntungan yaitu dapat dihubungkan kembali dengan memijat atau menset Reset bila telah terjadi gangguan.

Sebagian alat ini tanpa menset Reset kembali, tetapi ia akan kembali normal dalam beberapa waktu berselang.

Hal yang demikian tidak terdapat pada pengaman lebur. Kejelekan dari alat ini selain harganya cukup mahal jika dibandingkan dengan pengaman lebur, juga adakalanya bekerja di atas arus nominal serta waktu yang diizinkan.

Miniature circuit breaker adalah alat pemutus otomat yang sangat baik digunakan untuk mendeteksi besran arus lebih. Seperti halnya pada thermalover loanerelay (dipelajari dalam motor kontrol MCB) mempunyai bimetallic elemen yang dapat memuai secara langsung maupun tidak langsung yang diakibatkan dengan adanya arus mengalir, alat bimetallic ini dibuat dan direncanakan sesuai dengan ukuran (arus normal MCB tersebut) di mana dalam waktu yang sangat singkat dapat bekerja sehingga rangkaian beban terlindungi MCB juga dilengkapi dengan magnetic tripping yang bekerja secara cepat pada saat terjadi beban lebih atau arus hubung singkat yang besar, juga dapat dioperasikan secara manal dengan menekan tombol.

a. Kapasitas Putus

Karakteristik arus waktu untuk jenis MCB, hampir sama dengan pengaman lebur. Oleh karena itu seringkali MCB dan pengaman lebur digunakan secara bersamaan. Perlu diketahui pula kapasitas arus MCB tidak dapat dibandingkan dengan kapasitas putus pengaman lebur (diazed fuse) sesuai dengan peraturan yang berlaku bahwa setiap beban yang lebih dari 100 A harus dilengkapi dengan pengaman lebur dan mikro MCB.

b. Pengaruh Temperatur Ruang

Bimetal yang terdapat pada pengaman arus lebih, biasanya alat ini bekerja 20 + 5oC apabila temperatur ruang naik maka salah satu cara untuk mengatasinya, adalah dengan menurunkan beban. Sehingga dengan diturunkan beban berarti panas disipasi yang timbul juga akan berkurang. 

c. Karakteristik Arus Waktu 

Setiap MCB direncanakan untuk karakteristik arus waktu yang berbeda-beda. Perhatikan gambar dimana memperlihatkan karakteristik H, L dan G pada hal khusus MCB hanya dapat dibebani kira-kira 1,5 kali arus kerja, misalnya pada lampu TL tegangan rendah di mana tidak dipasangkan kapasitor untuk perbaikan faktor kerja sehingga arus yang mengalir sangat besar dan menyebabkan tripping MCB akan bekerja. MCB jenis G mempunyai titik tripping yang lebih besar. 

Kesinambungan jaringan tenaga listrik melayani bebannya ditentukan oleh keandalan kerja proteksi yang ditempatkan dalam jaringan dimaksud. Untuk itu maka perencanaan sistim proteksi menjadi bagian penting yang harus direncanakan dengan matang sehingga dapat mengatasi kemungkinan-kemungkinan gangguan yang ada misalnya hubung singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain, yang membahayakan keselamatan manusia ataupun peralatan pada system ketenagalistrikan mulai dari pembangkit sampai ke konsumen.

Pemasangan alat proteksi selalu disesuaikan dengan karakteristik gangguan pada jaringan ketenagalistrikan, oleh sebap itu langkah awal yang dilakukan adalah dengan menganalisa karakteristik gangguan,mendiskripsikannya, kemudian memilih alat proteksi yang sesuai untuk mengatasi gangguan dimaksud. Berbagai macam gangguan dapat terjadi dalam system ketenagalistrikan misalnya gangguan pada generator pembangkit, gangguan pada transformator daya, gangguan pada jaringan transmisi/distribusi dan gangguan-gangguan pada busbar.

Kinerja proteksi hendaknya dapat mengatasi masalah berikut ini;

1. Bereaksi cepat memutuskan gangguan yang terjadi untuk mengeleminir kecelakaan pada manusia dan kerusakan pada peralatan dalam jaringan kelistrikan
2. Melokalisir daerah gangguan dalam jaringan ketenagalistrikan sehingga tidak mengganggu daerah yang lainnya

Sistem proteksi tenaga listrik tersusun dari komponen relay yang biasanya ditempatkan di gardu untuk memonitor tegangan dan arus system tenaga melalui transformator tegangan (PT) dan transformator arus (CT) yang diprogramkan menginisiasi sinyal pemutusan ke cicuit breaker (CB) bila terjadi gangguan. Sebagai tanda bahwa sistim proteksi ini telah melakukan fungsinya dinyatakan dengan bunyi alarm, jadi semua komponen system proteksi yaitu relay, (CB) dan alarm membutuhkan daya listrik untuk dapat melakukan tugasnya masing-masing,Sistem proteksi ini akan bekerja cepat memutuskan gangguan bila ditunjang oleh sistim pembumian instalasi yang bagus. Selanjutnya system proteksi yang dapat bekerja cepat akan mencegah kerusakan peralatan akibat panas lebih (over heating).Jika arus kerja bertambah melampaui batas aman yang ditentukan dan tidak ada proteksi atau jika proteksi tidak memadai atau tidak efektif, maka gangguan yang ada akan mengakibatkan kerusakan isolasi semua komponen jaringan demikian seterusnya pertambahan arus yang berkelebihan menyebabkan rugi-rugi daya pada konduktor akan berkelebihan pula.Kedua hal tersebut terjadi karena pengaruh pemanasan sebanding dengan kwadrat dari arus seperti ditunjukkan dalam persamaan sebagai berikut;

H = 12 Rt Joules

Dimana :

H = panas yang dihasilkan (Joule)

I= arus konduktor (ampere)

R= tahanan konduktor (ohm

T= waktu atau lamanya arus yang mengalir (detik)

Pemutusan arus gangguan dapat dilakukan dengan Sekering atau Circuit Breaker.

Tetapi untuk memutuskan arus gangguan jangan sampai merusak Sekering atau Circuit Breaker itu sendiri, oleh karena itu harus dipilih Sekering atau Circuit Breaker yang memiliki “breaking capacity” sesuai dengan kapasitas arus hubung singkatnya.

Alat pemutus arus gangguan (Sekering atau Circuit Breaker) yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

1. Sanggup dilalui arus nominal secara terus menerus tanpa pemanasan yang berlebihan (overheating).
2. Overload yang kecil pada selang waktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan peralatan bekerja
3. Harus dapat bekerja walaupun terjadi overload yang kecil tetapi cukup lama sehingga dapat menyebabkan overheating pada rangkaian penghantar
4. Harus dapat membuka rangkaian sebelum kerusakan yang disebabkan oleh arus gangguan terjadi.
5. Harus dapat melakukan “pemisahan” (discriminative) hanya pada rangkaian yang terganggu yang dipisahkan dari rangkaian yang lain yang tetap beroperasi.

Proteksi beban lebih (overload) dipakai untuk memutuskan peralatan dari rangkaian instalasi listrik sebelum terjadi overheating. Sedangkan proteksi gangguan hubung singkat dipakai untuk memutuskan peralatan dari rangkaian instalasi listrik dengan cepat sebelum arus hubung singkat yang besar mencapai harga yang dapat merusak akibat overheating, arcing atau ketegangan mekanik.

Komponen-komponen sistem proteksi terdiri dari :

1. Circuit Breaker (CB)
2. Relay
3. Trafo arus (CT)
4. Trafo tegangan (PT)
5. Kabel kontrol
6. Supplay (batere)

Persyaratan Kualitas Proteksi

Ada beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang efektif yaitu :

1) Selektivitas dan Diskrimanasi

Efektivitas suatu sistem proteksi dapat dilihat dari kesanggupan sistem dalam mengisolir bagian yang mengalami gangguan saja

2) Stabilitas

Sifat yang tetap inoperatif apabila gangguan-gangguan terjadi diluar zona yang melindungi (gangguan luar).

3) Kecepatan Operasi

Sifat ini lebih jelas, semakin lama arus gangguan terus mengalir, semakin besar kerusakan peralatan. Hal yang paling penting adalah perlunya membuka bagian-bagian yang terganggu sebelum generator-generator yang dihubungkan sinkron kehilangan sinkronisasi dengan sistem selebihnya. Waktu pembebasan gangguan yang tipikal dalam sistem-sistem tegangan tinggi adalah 140 ms. Dimana mendatnag waktu ini hendak dipersingkat menjadi 80 ms sehingga memerlukan relay dengan kecepatan yang sangat tinggi (very high speed relaying)

4) Sensitivitas (kepekaan)

Yaitu besarnya arus gangguan agar alat bekerja. Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya arus dalam jaringan aktual (arus primer) atau sebagai prosentase dari arus sekunder (trafo arus)

5) Ekonomis

Dalam sistem distribusi aspek ekonomis hampir lebih diutamakan dari aspek teknis, asal saja persyaratan keamanan yang pokok dipenuhi, hal ini karena jumlah feeder, trafo dan sebagainya begitu banyak. Dalam sistem-sistem trtansmisi justru aspek teknis yang penting. Proteksi relatif mahal, namun demikian sistem atau peralatan yang dilindungi dan jaminan terhadap kelangsungan pelayanan sistem adalah vital.

Biasanya digunakan dua sistem proteksi yang terpisah, yaitu proteksi primer atau proteksi utama dan proteksi pendukung (back up)

6) Realiabilitas (keandalan)

Sifat ini jelas, penyebab utama dari “outage” rangkaian adalah tidak bekerjanya proteksi sebagaimana mestinya (mal operation).

7) Proteksi Pendukung

Proteksi pendukung (back up) merupakan susunan yang sepenuhnya terpisah dan yang bekerja untuk mengeluarkan bagian yang terganggu apabila proteksi utama tidak bekerja (fail). Sistem pendukung ini sedapat mungkin indenpenden seperti halnya proteksi utama, memiliki trafo-trafo dan rele-rele tersendiri. Seringkali hanya triping CB dan trafo-trafo tegangan yang dimiliki bersama oleh keduanya.

Tiap-tiap sistem proteksi utama melindungi suatu area atau zona sistem tenaga tertentu. Ada kemungkinan suatu daerah kecil diantara zona-zona yang berdekatan misalnya antara trafo-trafo arus dan circuit breaker-circuit breaker tidak dilindungi. Dalam keadaan seperti ini sistem back up (yang dinamakan remote back up) akan memberikan perlindungan karena berlapis dengan zona-zona utama.

Pada sistem distribusi aplikasi back up digunakan tidak seluas dalam sistem tansmisi, cukup jika hanya mencakup titik-titik strategis saja. Remote back up bereaksi lambat dan biasanya memutus lebih banyak dari yang diperlukan untuk mengeluarkan bagian yang terganggu.

c.Rangkuman

Proteksi terdiri dari seperangkat peralatan yang merupakan sistem yang terdiri dari komponen-komponen berikutrelay, transformator narus, pemutus tenaga, baterei, dan pengawatanr

d.Tugas

1. Sebutkan bagian-bagian megaohmmeter!
2. Apakah kegunaan Megger pada instalasi listrik?
3. Meliputi apa saja yang harus dilakukan pada pengujian instalasi !
4. Sebutkan peralatan yang dapat digunakan untuk menguji instalasi!
5. Gambarkan contoh rangkaian pengujian tahanan isolasi pada instalasi listrik menggunakan Megger 

3.Pembumian dan Proteksi Transformator

a.Tujuan Kegiatan Pembelajaran 

Pada akhir pembelajaran Peserta didik diharapkan dapat : 

• Mengidentifikasi proteksi transformator 
• Mengidentifikasi proteksi pembumian 

b.Uraian Materi

1. Pembumian

Instalasi penangkal petir akan dapat memberikan manfaat perlindungan ditentukan oleh perencanaan dan penentuan ukuran-ukuran yang tepat dari sistem pembumian terutama pada elektroda pembumian. Sistem pembumian harus dirancang dan di instalasi sedemikian rupa sehingga tahanan pembumian instalasi penangkal petir serendah mungkin. Diharapkan suatu sistem pembumian tidak menggunakan jaringan pipa-pipa air sebagai elektroda pembumian, karena kemungkinan dipergunakan bahan-bahan isolasi pada jaringan pipa air. Pipa-pipa gas sama sekali tidak boleh dipakai sebagai elektroda pembumian dari suatu instalasi penyalur petir. Demikian juga pipa-pipa dari kanal-kanal pada umumnya tidak dipakai sebagai elektroda pembumian.

2. Elektroda Pembumian 

Elektroda pembumian dapat digolongkan menjadi elektroda plat pita (strip), barang dan elektroda pembumian pondasi. Perencanaan instalasi penangkal petir harus mengawasi langsung pemasangan sistem pembumian, pengetesan dan pengukuran tahanan pembumian sistem tersebut. Elektroda pembumian plat pita ditanam sekurang-kurangnya 50 cm dari permukaan tanah.

Elektroda-elektroda tersebut dapat dipasang sebagai elektroda pembumian dalam bentuk :

• Melingkar (ring)
• Plat strip tunggal (batang)
• Plat strip menyebar (berbentuk berkas)

Pada elektroda pembumian menyebar maka sudut antara tiap-tiap strip yang berdekatan tidak boleh lebih dari 60o. Elektroda pembumian pondasi dapat digunakan sebagai pembumian instalasi penangkal petir yaitu apabila dilengkapi dengan penyambung khusus antara elektroda pembumian dan penghantar penyalur pembantu. Bila tahanan pembumian dari elektroda tidak memenuhi persyaratan, maka elektroda pembumian pembantu harus ditambahkan. Agar penyambungan antar elektroda pembumian pondasi dengan penghantar-penghantar pembumian dapat dilaksanakan dengan baik, maka harus ada koordinasi yang baik antara pelaksana pemasangan instalasi penangkal petir dengan pelaksana bangunan. Bila elektroda pembumian pondasi telah dibuat tanpa penyediaan tempat-tempat penyambung khusus ke hantaran penyalur, maka instalasi penangkal petir harus mempunyai sistem pembumian tersendiri yang tidak mempergunakan elektroda pembumian pondasi. Elektroda ini dapat dihubungkan ke sistem pembumian pada tempat-tempat tertentu. Besar tahanan pembumian tergantung pada sifat tanah, kelembaban tanah, dan khusus pada elektroda pembumian pondasi tergantung pada kualitas material beton. Penghantar penyalur utama dan tambahan dari suatu instalasi penangkal petir sebaiknya dihubungkan menjadi satu pada suatu penghantar pembumian bersama atau pada elektroda pembumian pondasi. Instalasi akan lebih baik apabila pembimian bersama berupa suatu elektroda strip melingkar yang dibuat mengelilingi gedung yang akan dilindungi.

Elektroda pembumian bersama berfungsi juga untuk menurunkan besar tahanan pembumian. Dalam beberapa hal dapat dicapai tahanan pembumian yang cukup rendah dengan hanya memasang elektroda melingkar sebagai penghubung antara penghantar-penghantar penyalur tanpa menambahkan elektroda pembumian lainnya. Elektroda-elektroda pembumian lain, misalnya pipa-pipa instalasi pompa, rel-rel kareta api, elektroda pembumian bangunan yang berdekatan, yang berjarak kurang dari 20 meter sebaiknya dihubungkan ke elektroda pembumian bersama tersebut di atas. Hal yang sama berlaku juga untuk jaringan pipa-pipa yang bersifat menghantar listrik (konduktif).

Bila elektroda-elektroda pembumian lain berjarak kurang daei 2 meter, maka penghubung tersebut harus dilaksanakan. Pada hal-hal tertentu penghubungan dapat dibuat melalui sparkgap pemisah.

Penghantar penyalur utama, penghantar penyalur pembantu, yang karena sesuatu keadaan tidak memungkinkan untuk dihubungkan pada penghantar pembumian bersama. Harus dibumikan terpisah dengan memperhatikan ketentuan-ketentuan berikut 

Penghantar penyalur utama dihubungkan pada : 

1. Elektroda pembumian plat pita dengan panjang minimal 20 meter.
2. Dua buah elektroda batang dengan panjang masing-masing minimal 3 meter dan berjarak minimal 3 meter satu dengan yang lain.
3. Satu buah elektroda batang dengan panjang minimal 6 meter. 

Penghantar penyalur pembantu dihubungkan pada : 

1. Penghantar utama yang berdekatan
2. Elektroda pembumian plat strip dengan panjang minimal 5 meter.
3. Elektroda pembumian batang dengan panjang minimal 3 meter.

Untuk bangunan-bangunan tertentu, sistem pembumian dengan hanya satu penghantar pembumian bersama atau dengan elektroda pembumian tunggal seperti diuraikan di atas dianggap memadai tanpa menghiraukan besar tahanan pembumian yang dapat dicapai.

Sebagai contoh : 

• Bangunan tanpa konstruksi atau bagian-bagian logam dibumikan atau bangunan tanpa sistem instalasi tenaga.
• Bangunan yang mengandung konstruksi atau bagian-bagian logam asalkan bagian-bagian logam tersebut dihubungkan dengan instalasi penangkal petir.
• Bangunan yang mempunyai sistem tenaga, asalkan instalasi sistem tenaga tersebut, dihubungkan dengan instalasi penangkal petir.

Sedang untuk bangunan-bangunan, sebagaimana disebutkan di bawah ini nilai tahanan pembumian tidak boleh melampaui harga tertentu. 

Sebagai contoh :

• Bangunan bengkel, gedung yang mudah terbakar. 
• Bangunan instalasi yang mudah meledak 
• Bangunan gedung yang atap lunak (soft roof) 

Apabila terdapat benda-benda logam dari suatu instalasi bangunan atau instalasi sistem tenaga yang terdapat di dalam bangunan yang tidak boleh atau yang tidak dapat dihubungkan ke instalasi penangkal petir, maka tahanan pembumian terbesar yang diijinkan dapat ditentukan dengan rumus pendekatan :

R = 5 D 

Dimana :

R = tahanan pembumian 

D = jarak terkecil antara bagian-bagian metal dengan penghantar instalas yang berada di atas tanah 

Apabila terdapat beberapa elektroda pembumian atau beberapa sistem pembumian pada suatu instalasi penangkal petir dari suatu bangunan, maka tahanan pembumian toral adalah :

Dimana :

R1, R2, R3, dan Rn = tahanan pembumian dari setiap elektroda.

Untuk beberapa bangunan dengan instalasi penangkal petirnya satu sama lain dihubungkan baik di atas atau di bawah tanah, maka sistem pembumiannya dapat dianggap satu sistem bersama, asalkan sistem pembumian masing-masing bangunan memenuhi persyaratan cara pembumian.

Contoh :

Suatu jarak antara instalasi petir dengan pipa logam yang tidak terhubung ke instalasi adalah minimum 1 meter, maka besar tahanan terbesar yang diijinkan :

R = 5 x D

= 5 x 1 m = 5 ohm

Besar tahanan pembumian yang dihitung dengan rumus pendekatan harus dituliskan pada gambar instalasi penangkal petir, sehingga pada saat pengetesan atau pemeriksaan berkala dapat diketahui oleh pelaksana pengetesan.

Instalasi penangkal petir masih memenuhi syarat apabila pada saat pemeriksaan berkala mempunyai tahanan yang sesuai dengan rumus pendekatan di atas sekalipun pengukuran dilakukan pada kondisi tanah kering.

Pelaksanaan pemasangan sistem pembumian mengikuti ketentuan-ketentuan sebagai berikut : 

1. Semua elektroda pembumian plat pita elektroda pembumian bersama sedapat mungkin mempunyai jarak 1 meter dari pondasi dan ditanam sedalam sekurang-kurangnya 50 cm dari permukaan tanah. 
2. Penanaman elektroda pembumian pada daerah yang dilalui oleh sumber-sumber panas, seperti pipa-pipa uap air harus dihindarkan karena kondisi tanah yang menjadi kering akibat pemanasan yang mempunyai pengaruh kurang baik terhadap tahanan pembumian. 
3. Penghantar-penghantar bawah tanah dari bahanplat baja boleh langsung dihubungkan ke sambungan dari bahan-bahan lain harus melalui elektroda pembumian dengan diameter minimum 16 mm. Pipa pelindung tidak boleh dipakai sebagai penghantar pembumian. 
4. Benda-benda logam di dalam tanah seperti pipa air, baja penopang, baja dari pondasi beton bertulang dapat digunakan sebagai elektroda pembumian. 

3. Tahanan pembumian.

Nilai tahanan pembumian dari suatu instalasi penangkal petir adalah tergantung pada sifat, kelembaban tanah (pembumian dengan tanah) sedangkan untuk pembumian dengan sistem pondasi tergantung dari kualitas material beton.

4. Pengujian Tahanan Tanah

Pengujian tahanan tanah ada 4 metode antara lain :

1. Metode 2 titik (Two point method)
2. Metode 3 titik (three point method)
3. Metode jatuh tegangan (the fall of potential method)
4. Pengukuran langsung dengan alat ukur tahanan tanah.

1. Metode 2 titik

Metode ini digunakan ketika salah satu elektroda diketahui tahanannya atau tahanan yang diabaikan didapatkan. 

A adalah elektroda tanah yang dicari nilai tahanannya, B adalah elektroda lain yang telah diketahui nilai tahanannya. Untuk mengukur nilai tahanan (A) maka arus (I) yang mengalir melalui A, dan tegangan (E) diantara kedua elektroda diukur.

Kemudian dengan hukum ohm ditentukan :

Diaplikasikan pada kedua elektroda (A dan B). Tahanan pada elektroda A dan pad elektrda B diukur. Jika tahanan pada elektroda B diabaikan dan rumus hukum ohm tersebut ditentukan sebagai hasilnya maka nilai tahanan pada elektroda A sama dengan pengukuran tahanan tersebut. Metode ini biasanya jarang digunakan karena hasil kurang menguntungkan. Tabel dibawah ini menunjukan nilai tahanan pembumianberdasarkan sifat tanah

2. Metode 3 titik

Pada metode pengukuran tahanan tanah dengan 2 terminal yaitu elektroda B dan C tidak perlu lebih dahulu diketahui nilai tahanannya. Ada elektrda-elektroda lain ditempatkan pada titik yang membentuk sudut. Tahanan masing-masing electrode yang berpasangan diukur. Sebagaimana Gambar 18. R1 adalah nilai tahanan antara elektroda A dan B, R2 adalah nilai tahanan antara elekroda B dan C, R3 adalah nilai tahanan antara electrode A dan C. Kemudian tahanan (R) pada elektroda (A) diberikan formula rumus :

Metode ini hanya berlaku pada :

• Arus bolak balik yang akan digunakan sebagai sumber pengujian 
• Jarak antara elektroda cukup luas, demikian pula daerah tersebut tahanan tanahnya tidak sama.
• Tahanan tiga elektroda yang terpasang menyudut sama sebaliknya tidak akan terjadi hasilnya jika berbeda. 

3.Metode tegangan jatuh (fall of potential)

Pada metode ini menggunakan 2 buah alat bantu elektroda yang ditempatkan pada suatu daerah dengan posisi garis lurus. Arus bolak-balik (I) diberikan melalui elektroda A dan C. Kemudian tegangan diantara elektroda A dan B diukur. Nilai tahanan pada electrode A dicari dengan rumus hukum ohm. Electrode C harus ditempatkan pada jarak yang cukup dari elektrode A, dengan demikian tahanan pada daerah A dan C sama sekali bebas.

Nilai tahanan pada electrode B dan C tidak akan mempengaruhi hasil pengukuran.

Untuk mengetahui apakah electrode C harus ditempatkan atau tidak, maka electrode C ditempatkan pada jarak tertentu dan nilai tahanannya diukur dengan menempatkan electrode B pada titik yang berbeda diantara A dan C kemudian diukur dan dibandingkan hasilnya.

4. Pengukuran langsung dengan alat ukur tahanan mega ohm meter 

Metode pengukuran langsung tahanan dengan menggunakan alat mega ohm meter atau lebih dikenal dengan MEGGER pada daerah yang akan diukur.

Cara pengukuran adalah ikuti sesuai dengan buku petunjuk pada alat tersebut, mengingat peralatan ini memiliki spesifikasi yang telah ditentukan oleh pabriknya. 

5. Sistem Pembumian

Terdapat empat alasan utama mengapa suatu instalasi listrik harus dilengkapi dengan sistem pembumian :

1. Agar alat proteksi Circuit Breaker (CB) capat bekerja memutuskan gangguan dari sumber listrik
2. Menstabilkan tegangan kerja jaringan listrik.
3. Untuk mengamankan manusia dan peralatan dari bahaya arus lebih dan hubung singkat.
4. Agar peralatan dapat berfungsi dengan benar.

Pemilihan dengan benar material/bahan dan pemasangan, maka akan dapat memenuhi keempat kreteria diatas. Agar sistem pembumian dapat bekerja secara efektif, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

• Membuat jalur impedansi yang rendah ke bumi.
• Dapat melawan dan menyebarkan gangguan yang berulang-ulang dan arus akibat surja.
• Menggunakan sistem mekanik yang kuat dan mudah dalam pelayanannya.
• Dapat dipakai dalam jangka waktu minimal 30 tahun atau lebih.

Bahaya Kebocoran Isolasi

Perlunya pembumian yang baik adalah untuk mengatasi bahaya-bahaya yang ditimbulkan karena kebocoran Isolasi pada rangkaian instalasi. Bahaya-bahaya yang dimaksud antara lain : 

• Bahaya yang mengancam keselamatan hidup manusia karena adanya sengatan listrik. 
• Bahaya yang mengakibatkan rusaknya peralatan. 
• Bahaya kebakaran. 
• Bahaya tidak stabilnya tegangan suplai ke peralatan. 

Bahaya Sengatan Listrik

Bahaya sengatan listrik dapat terjadi jika pada peralatan yang mengalami gangguan kegagalan isolasi ke badannya tidak disalurkan dengan baik ke bumi karena sistem pembumian yang tidak memadahi.

Sistem pembumian yang baik adalah sistem yang memiliki tahanan pembumian yang sekecil mungkin. Jadi apabila terjadi gangguan kegagalan isolasi ke badan peralatan maka arus bocor yang ditimbulkan dapat dengan cepat diputuskan oleh pengaman sekring atau pemutus tenaga (MCB atau ELCB). Dengan demikian manusia yang menyentuh peralatan tadi tidak mendapat sengatan listrik.

Berbeda halnya jika nilai tahanan pembumian tidak memadahi (besar), maka badan manusia berfungsi sebagai jalur arus gangguan kebocoran tadi, sehingga dalam kondisi demikian dapat dikatakan manusia mendapat sengatan listrik. Seberapa kecil tahanan pembumian yang diperlukan dalam sistem pembumian adalah sulit ditetapkan dengan pasti, tetapi pada dasarnya yang dapat dijadikan sebagai pegangan adalah, bahwa suatu sistem pembumian yang baik adalah yang memiliki tahanan pembumian yang sekecil mungkin. Untuk pengamanan terhadap manusia dan peralatan tertentu, maka dianjurkan tahanan pembumian lebih kecil dari satu ohm . Sedangkan untuk gardu-gardu listrik di daerah transmisi, nilainya tidak melebihi satu ohm, dan untuk gardu-gardu distribusi tidak melebihi.

Besarnya arus gangguan kebocoran isolasi yang mengalir dalam tubuh manusia tergantung pada besarnya tegangan sentuh dan lama waktu sentuhan seseorang dengan bagian instalasi yang terganggu. Hal tersebut dapat dipahami dengan hukum ohm

(U = I x R), dimana U adalah tegangan sentuh, R adalah tahanan badan manusia dan I adalah arus yang mengalir ke tubuh manusia. Hubungan antara tegangan sentuh dan tahanan badan manusia diperlihatkan pada tabel berikut ini.

Batas maksimum arus yang boleh lewat melalui badan pria dan wanita dewasa berkulit kering masing-masing adalah 10 mA dan 8 mA, sedangkan arus sebesar 100 mA dapat membawa pengaruh yang fatal.

Bahaya Kebakaran

Arus gangguan yang besar dapat menimbulkan kebakaran karena panas yang terjadi selama mengalirnya arus gangguan, adalah sebagai berikut :

H = I2Rt Joule

Dimana :

H = panas yang terjadi dalam satuan joule.

I = Arus gangguan dalam satuan ampere.

R = Tahanan alat atau meterial yang dilewati arus gangguan.

T = waktu selama mengalirnya arus gangguan dalam satuan detik.

Pembumian yang efektif dan memadahi dapat mengurangi terjadinya bahaya kebakaran, yaitu jika ada kesalahan (kebocoran arus ke tanah) terjadi, maka pada pembumian yang efektif akan didapatkan besar arus yang dapat mengoperasikan alat pengaman dengan cepat untuk mengisolasi kesalahan sebelum terjadi kebakaran.

Bahaya Ketidakstabilan Tegangan Sumber

Penyanmbungan sistem pembumian disisi konsumen dengan netral di sisi sumber adalah untuk meyakinkan agar besar tegangan supply tetap stabil terhadap tanah. Kestabilan tegangan tersebut tidak akan didapatkan pada sistem yang tidak dibumikan, dimana arus kesalahan akan tetap ada dan akan ada perbedaan potensial antara titik netral terhadap tanah. Gambar. 1.2 menujukan sebuah gambar sistem supply yang tidak ditanahkan.

Jika terjadi kesalahan yaitu berupa salah satu fasa hubung singkat dengan tanah, maka akan didapatkan adanya tegangan 220 V terhadap netral dan 380 V terhadap dua kawat fasa yang tidak terganggu. Dalam kondisi ini tidak ada satupun pengaman arus lebih (sekring atau pemutus tenaga) yang bekerja, sehingga akan membahayakan manusia. 

Jika netral dari sistem dibumikan secara langsung seperti ditunjukan pada ganbar 1.3 , maka akan terjadi hubung singkat fasa dengan netral melalui bumi . Dan ini akan mengakibatkan peralatan pengaman seperti sekring atau pemutus tenaga akan beroperasi. 

2.Pemeriksaan Instalasi 

Instalasi listrik merupakan kumpulan dari beberapa bahan peralatan listrik yang telah ditentukan aturannya oleh PUIL (Peraturan Umum Instalasi Listrik). Penentuan tersebut dimaksudkan untuk memberikan perlindungan terhadap pemakai dan peralatan yang digunakan pada instalasi listrik. Berdasarkan PUIL 2007 menjelaskan bahwa peralatan listrik yang akan dipergunakan untuk instalasi harus memperhatikan hal sebagai berikut : 

• Kesesuaian dengan maksud pemasangan dan penggunaan 
• Kekuatan dan keawetannya termasuk bagian yang dimaksudkan untuk melindungi perlengkapan lain.
• Keadaan dan resistansi isolasinya
• Pengaruh suhu, baik pada keadaan normal maupun abnormal
• Pengaruh bunga api

Di Indonesia peralatan listrik diuji oleh lembaga dari perusahaan umum listrik negara yaitu Lembaga Masalah Ketenagaan (LMK) pada bidang Pusat Penyelidikan Masalah Kelistrikan. Semua peralatan yang akan digunakan pada instalasi listrik mendapat pengawasan dari lembaga tersebut yang meliputi mutu dan produksi.

Ada beberapa hal yang harus dilakukan oleh instalatir sebelum instalasi digunakan oleh konsumen adalah pemeriksaan dan pengujian.

Pemeriksaan instalasi tersebut harus memenuhi ketentuan PUIL yaitu meliputi :

• Pemasangan instalasi sesuai dengan bagan rencana 
• Persyaratan peralatan yang digunakan 
• Macam komponen yang digunakan
• Persambungan-persambungan 

Setelah keadaan instalasi tersebut memenuhi syarat sesuai pedoman yang berlaku maka selanjutnya dilakukan pengujian.

Sedangkan pengujian instalasi yang harus dilakukan meliputi :

• Pengujian instalasi yang meliputi sistem sambungan penghantar antara fasa dan nol, antar fasa dengan fasa (untuk jaringan 3 fasa) dan antara fasa dengan pentahanan (grounding).
• Pengujian pemasangan saklar dengan fitting 
• Pengujian tahanan isolasi

Tujuan dari pengujian tersebut untuk memberikan kepastian bahwa instalasi listrik yang terpasang layak dipergunakan sesuai aturan yang berlaku. 

Syarat Pengujian Tahanan Isolasi 

Pengukuran tahanan isolasi bertujuan untuk mengetahui apakah bahan-bahan isolasi yang dipakai masih memenuhi syarat minimum yang telah ditetapkan. Apabila ditemukan tahanan isolasi memiliki nilai jauh lebih rendah dari tahanan yang ditentukan, maka instalasi tersebut kurang memenuhi standar PUIL, sehingga harus diganti.

Tahanan isolasi yang diperbolehkan minimum sebesar 1000 kali tegangan kerja. Apabila tegangan yang akan diberikan dalam instalasi tersebut 220 Volt, maka besarnya tahanan isolasi yang harus dimiliki minimum 220.000 ohm. Besarnya tahanan isolasi tersebut dapat dilalui oleh arus bocor maksimum 1 miliampere tiap voltnya. 

Peralatan

Peralatan yang digunakan untuk memeriksa instalasi listrik dapat berupa :

1. Megger (Mega ohm meter)
2. AVO meter
3. Peralatan bantu lain (Tespen, kop telephone-batere).

1. Megger

Megger merupakan alat ukur listrik yang digunakan ntuk mengukur besarnya tahanan listrik di atas satu mega ohm. Alat ini memiliki bagian-bagian seperti tampak pada gambar dibawah ini. 

Gambar 2. 11 Mega Ohm Meter (Megger)

Ada beberapa type jenis Megger yang ada dipasaran antara lain sistem manual dan elektronik. Gambar diatas merupakan megger bentuk manual yang memiliki prinsip kerja sebagai berikut : 

Bagian-bagian megger

1. Generator DC
2. Terminal arus listrik 
3. Penyearah
4. Kumparan tegangan 
5. Kumparan arus
6. Magnet permanen
7. Terminal pengukuran 

Fungsi generator sebagai pembangkit tegangan yang akan memberikan catu tegangan pada kumparan tegangan diperoleh dengan memutar rotor melalui sebuah engkol. Pada umumnya besar sumber tegangan arus searah tersebut dari 100 – 200 volt. 

Sedangkan kumparan arus dihubungkan ke sebuah penyearah (rectifier) yang terpasang. Kumparan tegangan dan kumparan arus yang terpasang diantara kutub utara dan selatan magnet permanen, ketika memperoleh tegangan dari generator maka akan membangkitkan medan magnet pada kumparan tersebut. Besarnya medan magnet sangat ditentukan oleh besarnya arus yang mengalir dari ssaluran elektroda. Besarnya arus yang mengalir tersebut ditentukan oleh nilai resistansi pada probe E – C. Gaya tolak sebuah silinder kumparan tegangan dan kumparan arus inilah yang dimanfaatkan sebagai indikasi nilai resistansi dari areal yang diukur oleh probe E dan C. Perbandingan skalanya telah ditentukan oleh spesifikasi pabrik pembuat alat tersebut, sehingga hasil penunjukkan tersebut dijadikan ukuran sebagai acuan ukuran nilai resistansi sebuah pengukuran. 

Sedangkan sistem elektronik menggunakan sistem pengubah analog ke digital dan unit lain yang terkalibrasi secara detail, sehingga pengguna dapat membaca hasil pengukuran secara langsung melalui display dalam bentuk angka. Sistem kerja megger digital adalah besaran listrik yang diukur merupakan besaran analog. Dan besaran analog dirubah ke besaran digital dengan unit ADC (Analog to Digital Converter = perubahananalog ke digital), kemudian dikalibrasi sesuai dengan besaran yang diukur. Data keluaran ADC selanjutnya di transfer ke dalam display dalam bentuk angka. Sistem sumber tegangan tinggi pada megger digital diperoleh dari baterai sebesar 8 -12 Volt DC yang diproses melalui unit inverter dengan merubah tegangan DC ke AC kemudian naikkan dan disearahkan. 

Adapun cara pengukuran sama dengan megger manual (analog).

Daerah pengukuran yang efektif ditentukan skala pada sebuah Megger dari 0,02 – 20 Mega ohm (M W) dan 5 – 5.000 Batas Mega Ohm (M W).

Megger digunakan untuk mengukur besarnya tahanan isolasi penghantar, tahanan pertahanan, dan tahanan yang memiliki nilai lebih dari satu mega ohm. 

AVO Meter 

Avo meter merupakan kependekan dari Ampere Meter, Vol meter dan Ohm meter. Alat ini merupakan gabungan dari beberapa peralatan ukur yang dikemas dalam satu tempat yang dilengkapi dengan saklar pemilih. Alat ini dikenal juga dengan nama multimeter, karena sesuai dengan fungsi alat tersebut yaitu untuk mengukur beberapa besaran listrik ohm meter untuk satuan tahanan, Volt meter untuk besaran tegangan listrik dan AC maupun DC dan Ampere meter untuk mengukur arus listrik DC.

Pembacaan skala telah ditentukan secara terperinci sesuai standar dari pabrik pembuatnya. AVO meter terbagi menjadi AVO meter analog dan AVO meter digital. AVO meter analog sistem kerja berdasarkan kumparan putar berskala analog yang ditentukan oleh penunjukkan jarum yang terpasang pada kumparan putar. Gerakan jarum tersebut dimanfaatkan sebagai penunjukkan nilai suatu besaran yang diukur. Untuk memudahkan pembacaan maka diberikan skala di bawah daerah arah gerakan jarum tersebut. Sedangkan AVO meter digital penunjukkannya berdasarkan angka digital dengan prinsip dasar kerja seperti megger elektronik.

Peralatan bantu lain 

Beberapa peralatan bantu lain yang dapat membantu dalam usaha pengujian instalasi antara lain testpen, kop telephone-batere, beli listrik. Peralatan bantu ini banyak memiliki kelemahan sehingga di dalam pelaksanaan pengujian instalasi untuk skala besar dan rumit tidak dapat digunakan sebagai alat uji secara mutlak. Hal ini karena alat ini tidak menggunakan prinsip pengukuran secara detail dan akurat akan tetapi sangat sederhana.

3.Pengujian Instalasi Listrik

Pengujian inslatasi listrik dilakukan untuk memberikan kepastian terhadap kehandalan instalasi yang meliputi kebenaran rangkaian instalasi sesuai gambar bagan rencana, kebenaran sesuai aturan yang berlaku, keselamatan terhadap pemakai dan peralatan yang akan dihubungkan ke instalasi.

Pengujian instalasi listrik dibagi menjadi empat bagian :

1. Pengujian tahanan isolasi antara penghantar fasa dan penghantar netral.
2. Pengujian antara penghantar fasa dengan fasa
3. Pengujian antara penghantar fasa dengan penghantar pertahanan
4. Pengujian antara penghantar netral dengan penghantar pentahanan 

Syarat minimum tahanan yang diijinkan antar penghantar tersebut adalah 1000 ohm/volt. 

Pengujian dilakukan sebagaimana pada gambar dibawah ini hubungan ke beban harus terhubung.

4.Proteksi Transformator Tenaga

Proteksi transrmator daya terutama bertugas untuk mencegah kerusakan transformator sebagai akibat adanya gangguan yangterjadi dalam petak/bay

transformator, disamping itu diharapkan juga agar pengaman transformator dapat berpartisipasi dalam penyelenggaraan selektifitas sistem, sehingga pengamanan transformator hanya melokalisasi gangguan yang terjadi di dalam petak/bay transformator saja.

Tujuan pemasangan Relai proteksi Trafo Tenaga.

Maksuddan tujuanpemasangan relai proteksi pada transformator daya adalah ntuk mengamankan peralatan /sistem sehingga kerugian akibat gangguan dapat dihindari atau dikurangi menjadi sekecil mungkin dengan cara :

1. Mencegah kerusakan transformator akibat adanyagangguan/ketidak normalan 
2. yang terjadi pada transformator atau gangguan pada bay transformator.
3. Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya yang dapat membahayakan peralatan atau sistem.
4. Melepaskan (memisahkan) bagian sistem yang terganggu atau yang mengalami keadaan abnormal lainnya secepat mungkin sehingga kerusakan instalasi yang terganggu atau yang dilalui arus gangguan dapat dihindari atau dibatasi seminimum mungkin dan bagian sistem lainnya tetap dapat beroperasi.
5. Memberikan pengamanan cadangan bagi instalasi lainnya.
6. Memberikan pelayanan keandalan dan mutu listrik yang terbaik kepada konsumen.
7. Mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.

Gangguan pada Trafo Tenaga

Gangguan pada transformator daya tidak dapat kita hindari, namun akibat dari gangguantersebut harus diupayakan seminimal mungkin dampaknya. Ada dua jenis penyebab gangguan pada transformator, yaitu gangguan eksternal dan gangguan internal.

Ganggauan eksternal.

Gangguan eksternal sumber gangguan- yang berasal dari luar pengamanan transformator,tetapi dampaknya dirasakan oleh transformator tersebut, diantaranya - gangguan hubung singkat pada jaringan

• beban lebih
• surja petir .

Gangguan internal

Gangguan internal adalah gangguan yang bersumber dari daerah pengamanan/petak bay transformator, diantaranya :

• gangguan antar fasa pada belitan- fasa terhadap ground antar belitan transformator
• gangguan pada inti transformator- gangguan tap changer
• kerusakan bushing
• kebocoran minyak atauminyak terkontaminasi - suhu lebih.

Sistem Pentanahan Titik Netral Trafo Tenaga.

Adapun tujuan pentanahan titik netral transformator daya adalah sebagai berikut :

1. Menghilangkan gejala-gejala busur api pada suatu sistem.
2. Membatasi tegangan-tegangan pada fasa yang tidak terganggu (pada fasa yang sehat).
3. Meningkatkan keandalan (realibility) pelayanan dalam penyaluran tenaga listrik.
4. Mengurangi/membatasitegangan lebih transient yang disebabkan oleh penyalaan bunga api yang berulang-ulang (restrike ground fault).
5. Memudahkan dalam menentukan sistem proteksi serta memudahkan dalam menentukan lokasi gangguan

Metoda Pentanahan Titik Netral Trafo Tenaga.

Metoda-metoda pentanahan titik netral transformator daya adalah sebagai berikut 

• Pentanahan mengambang (floating grounding)
• Pentanahan melalui tahanan (resistance grounding)
• Pentanahan melalui reaktor (reactor grounding)
• Pentanahan langsung (effective grounding)
• Pentanahan melalui reactor yang impedansinya dapatberubah-ubah (resonant grounding) atau pentanahan dengan kumparan Petersen (Petersen Coil).

JenisProteksi Trafo Tenaga.

Trafo tenaga diamankan dari berbagai macam gangguan, diantaranya dengan peralatan proteksi (sesuai SPLN 52-1:1983 Bagian Satu, C) :

• Relai arus lebih
• Relai arus hubung tanah
• Relai beban lebih
• Relai tangki tanah Relai ganggauan tanah terbatas (Restricted Earth Fault)
• Relai suhu
• Relai Bucholz
• Relai Jansen
• Relai tekanan lebih
• Relai suhu
• Lightning 
• Karena Relai ini dapat membedakan arah arus gangguan.
• Relai Hubung Tanah (Ground Fault Relay)
• Relai ini berfungsi untuk memproteksi SUTM atau SKTM dari angguan tanah Relai Beban Lebih (Over Load Relai). Relai ini dipasang pada SKTM yang berfungsi untuk memproteksi SKTM dari kondisi beban lebih.
• Relai Penutup Balik Reclosing Relay ).
• Relai ini berfungsi untukmemproteksi SUTM terhadap gangguan antar fasa atau tiga fasa dan hanya bekerja pada satu arah saja. 
• Karena Relai ini dapat membedakan arah arus gangguan.
• Relai Frekwensi Kurang (Under Freqwency Relay)
• Relai ini berfungsi untuk melepas SUTM atau SKTM bila terjadi penurunan frekwensi system.

Disturbance Fault Recorder (DFR )

Disturbance Fault Recorder (DFR) suatu alat yang dapat mengukur dan merekam besaran listrik seperti arus ( A ), tegangan ( V ) dan frekuensi ( Hz ) pada saat sebelum, selama dan setelah gangguanDisturbance Fault Recorder ( DFR ) yang saat ini sudah merupakan suatu kebutuhan, yang dapat membantu merekam data dari sistem tenaga listrik termasuk sistem proteksi serta peralatan terkait lainnya yang pada akhirnya membantu dalam analisa dan memastikan bahwa sistem telah bekerja dengan baik. DFR akan bekerja secara real time untuk memonitor kondisi listrik dan peralatan terkait lainnya pada saat terjadi gangguan, karena menggunakan sistem digital maka semua data dikonversikan ke bentuk digital dan disimpan di memori., hasil monitor tersebut akan tersimpan secara permanen dalam bentuk hasil cetakan di kertas dan data memori.

Manfaat Disturbance Fault Recorder (DFR )

• Mendeteksi penyebab gangguan
• Mengetahui lamanya gangguan ( fault clearing time )
• Mengetahui besaran listrik seperti Arus (A),Tegangan(V) dan Frekuensi (F)
• Mengetahui unjuk kerja sistem proteksi terpasang
• Melihat harmonik dari sistem tenaga Listrik
• Melihat apakah CT normal / tidak ( jenuh)
• Memastikan bahwa PMT bekerja dengan baik
• Dokumentasi Pengembangan DFR :
• Time Synchronizing (GPS)
• Master Station
• Monitoring Frekuensi
• DC Monitoring

Bagian dari DFR (Disturbance Fault Recorder) :

• DAU (Data Acquisition Unit), AC/DC Power Supply
• Communication Channel, Sistem Alarm
• Jangan lupa kembali ke Auto setelah selesai, dengan tombol Auto
• Kita dapat juga memilih nomor record dengan menggunakantombol Panah Keatas / 
• Kebawah.
• Apabila nomor record yang akan dicetak sudahdiperagakan, maka kita cukup menekan tombol Enter.
• Mencetak Setup Parameter
• DFR II harus dalam kondisi Manual Mode
• Tekan tombol Print Setu
• Tekan tombol Panah Kebawah kemudian printer akan bekerja
• Tekan sampai selesai mencetak, atau Cancel untuk membatalkan
• Jangan lupa kembali ke auto setelah selesai, dengam tombol Auto.

Basic Operation

• Switch on : Menyalakan DFR
• Pertama kali dinyalakan DFR II akan memeriksa keadaan didalam rangkaian elektroniknya dan menghitung Memorinya sampai 4096 KB. Setelah semuanya dalam kondisi baik, maka secara otomatis display/peragaan di DFR II akan menampilkan Jam dan Nomor Record yang ada didalam DFR.

Apabila kita ingin mempercepat pemeriksaan dan test memory, tekan tombol Panah Kebawah dan display akan menampilkan Jam dan Rec No.

Misalnya :

JJ : MM : SS REC ....

15 : 06:32 REC 041

Setelah itu tekan tombol Reset Alarm Indicator, maka seluruh lampu Alarm Indicator harus padam/tidak menyal. Apabila ada Alarm Indicator yang menyala, maka lihat petunjuk bagian Trouble Shooting.

Automatic Mode : Posisi DFR siap/otomatis

Pada kondisi Jam dan Nomor Record tampil dilayar, dan Status Indicator Led Auto menyala, kondisi ini disebut Automatic Mode. Dalam kondisi ini semua key kecuali Manual Mode dan Reset Alarm dan Sensor Target tidak dapat difungsikan. Pada posisi ini DFR dalam keadaan siap akan merekam data gangguan/fault secara otomatis.

Catatan :

Dalam kondisi ini Lampu Status Indicator yang menyala adalah: Auto dan Data Memory (kalau ada data ). Apabila Lampu Status Indicator lain ada yang menyala, berarti ada gangguan didalam DFR, contoh lampu Off Line, artinya DFR dalam keadaan tidak siap merkam. Lihat bagian Trouble Shooting.

Manual Mode : Posisi manual operation :

• Merubah ke kondisi manual untuk dirubah / dioperasikan oleh operator / manusia Pada posisi ini kita dapat :
• Merubah Parameter dari DFR
• Melakukan pengetesan/pemeriksaan komponenelektronis
• Meminta rekaman data, ataupunmemanipulasikan data rekaman dari kondisi Automatic kita dapat merubah ke kondisi manual dengan cara :
• Tekan tombol Manual, pada display akan tampil Manual Mode. Berarti kita sudah ada pada posisi Manual dan Lampu Status Manual akan menyala.
• Kembali ke posisi / kondisi Automatic mode

Untuk kembali ke posisi Automatic mode, setelah kita selesai dengan posisi Manual mode, kita harus kembali ke tampilan layar Manual Mode, yaitu dengan menekan tombol Cancel beberapa kali(tergantung diposisi mana kita sedang berada). Lalu tekan tombol Auto, maka pada layar akan tampil JAM dan Record No untuk mempercepat peragaan, tekan tombol Panah Kebawah atau Cancel.

Cara menganalisa :

1. Pada kondisi normal, arus dan tegangan akan menggambarkan sinusoidal ( 50 Hz ) yang sempurna.
2. Besaran arus dan tegangan tersebut dapat diukur dengan memperhatikan skala rekaman, serta ratio CT dan PT.
3. Setiap trigger karena besaran analog yang diluar normal, DFR akan menggambarkan pada bagian sensor digital, serta bentuk sinusoidal arus/tegangan akan berubah menjadi lebih besar atau Lebih kecil
4. Apabila perubahan besaran analog ini diikuti dengan bekerjanya proteksi maka diikuti dengan perubahan status input digital.
5. Bila PMT juga bekerja, maka dapat dilihat status PMT sebagai input digital yang berubah.
6. Setiap trigger karena perubahan status input digital, DFR akanmenggambarkannyapada bagian digital, dimana garisnya akan berubah menjadi terputus

Auto Recloser.

Saluran udara tegangan tinggi (SUTT/SUTET) merupakan salah satu bagian sistem yang paling sering mengalami gangguan, sebagian besar dari sumber

gangguan tersebut (sekitar 80 %) bersifat temporer[2] yang akan segera hilang setelah Pemutus Tenaga (PMT) trip. Agar kesinambungan pelayanan/ suplai energi listrik tetap terjaga serta batas stabilitas tetap terpelihara maka PMT dicoba masuk kembali sesaat setelah kejadian trip diatas. Dengan memasukan kembali PMT ini diharapkan dampak gangguan yang bersifat temporer tersebut dapat dikurangi Untuk mengurangi dampak gangguan tersebut terhadap keandalan penyediaan tenaga listrik, khususnya pada saat terjadi gangguan temporer, maka pada SUTT/ SUTET tersebut dipasang auto recloser (A/R).

Pengoperasian auto-recloser diharapkan dapat meningkatkan availability (ketersediaan) SUTT/ SUTET, hal ini berarti peluang (lama dan frekuensi) konsumen terjadi padam dapat dikurangi. Namun sebaliknya, pengoperasian A/R secara tidak tepat dapat menimbulkan kerusakan padaperalatan, sehingga dapat menimbulkan dampak pemadaman meluas serta waktu pemulihan yang lebih lama.

Kaidah Penyetelan A/R

Penentuan dead time.

Penentuan dead time harus mempertimbangkan hal berikut :

a. Stabilitas dan sinkronisasi sistem.

• Tidak berpengaruh padajaringan radial tetapi berpengaruh pada jaringan yang memiliki lebih dari satu sumber (pembangkit atau IBT).
• Dead time dipilih sesuai dengan kebutuhan sistem dan keamanan peralatan.

b. Karakteristik PMT.

Waktu yang diperlukan oleh PMT untuk trip dan reclose harus diperhitungkan, khususnya untuk A/R cepat.

· Waktu de-ionisasi udara seperti tabel 

Selain itu pengaruh penurunan kemampuan PMT karena umur harus dipertimbangkan dalam menentukan pola dan waktu operasi ( lambat atau cepat) A/R.

c. Karakteristik peralatan proteksi.

Harus diperhitungkan waktu yang dibutuhkan untuk reset peralatan proteksi.

d. Penentuan reclaim time.

1. Reclaim time harus lebih lama dari waktu kerja relai proteksi, namun untuk basic time (instanteneous) pertimbangan ini tidak diperlukan.
2. Reclaim time harus memperhitungkan waktu yang diperlukan oleh mekanisme closing PMT agar PMT tersebut siap untuk reclose kembali. Umumnya untuk sistem hidraulik memerlukan waktu 10 detik.

e. Kriteria Seting Untuk SPAR :

1). Dead time :

• lebih kecil dari seting discrepancy dan seting GFR

• lebih besar dari operating time pmt, waktu reset mekanik pmt, dan waktu pemadaman busur api + waktu deionisasi udara.
• Tipikal set 0.5 s/d 1 detik
• Memberi kesempatan pmt untuk kesiapan siklus O-C-O berikutnya.
• Tipikal 40 detik.

2). Reclaim time :

4). Reclaim time :

• Memberi kesempatan pmt untukkesiapan siklus O-C-O berikutnya.
• Tipikal 40 detik.

f. Kriteria Seting Untuk TPAR

1). Dead time :

• lebih besar dari operating time pmt, waktu reset mekanik pmt, dan waktu pemadaman busur api + waktu deionisasi udara.
• Tipikal set 5 s/d 60 detik.

2). Seting berbeda untuk kedua sisi :

• Untuk sumber di kedua sisi maka sisi dengan fault level rendah reclose terlebih dahulu baru kemudian sisi lawannya.
• Untuk sumber di satu sisi (radial double sirkit) bila tidak terdapat S/C untuk operasi manual yang terpisah dari S/C untuk A/R maka untuk keperluan manuver operasi, reclose pertama dapat dilakukan dari sisi sumber.

3) SUTT yang tersambung ke pembangkit :

• A/R untuk SUTT yang kedua sisi tersambung ke Pembangkit maka pola yang dipilih TPAR (inisiate gangguan 1 fasa) dengan seting dead time lebih lama.
• SUTT yang hanya satu sisi tersambung ke pembangkit maka pola yang dipilih TPAR dengan pola S/C di sisi pembangkit diseting DL/DB out.

g. Faktor Teknis Dalam

Pengoperasian Auto Reclose (A/R)

Auto Recloser tidak boleh bekerja pada kondisi, sebagai berikut :

1. PMT dibuka secara manual atau beberapa saat setelah PMT ditutup secara manual.
2. PMT trip oleh Circuit Breaker Failure (CBF) atau Direct Transfer Trip (DTT).
3. PMT trip oleh pengaman cadangan (Z2, Z3, OCR/GFR).
4. PMT trip oleh Switch On To Fault (SOTF).
5. Bila relai proteksi SUTT tidak dilengkapi dengan fungsi SOTF, maka perlu ditambahkan sirkit A/R blok untuk menunda fungsi A/R setelah PMT dimasukan secara manual. Lama waktu tunda sirkit A/R blok akan ditentukan kemudian.
6. PMT trip oleh out of step protection.
7. Terjadi ketidak normalan peralatan teleproteksi di sisi terima

Auto Reclosertidak boleh dioperasikan pada :

• SKTT
• SUTT yang tersambung ke trafo dengan sambungan T.

Mempertimbangkan dampak terhadap kerusakan peralatan pada saat gangguan permanen maka A/R dioperasikan hanya dengan single shot.

Pola A/R yang dapat diterapkan adalah :

• Auto Recloser cepat untuk 1 (satu) fasa, 3 (tiga) fasa dan 1+3 (satu atau tiga) fasa.
• Auto Recloser lambat untuk 3 (tiga) fasa Pemilihan pola diatas dengan mempertimbangkan batasan- batasan yang dijelaskan di bawah ini.

h. Faktor Yang Mempengaruhi Pola

Auto Recloser Pemilihan pola single phase auto reclosing (SPAR) atau three phase auto reclosing (TPAR) dengan waktu reclose cepat atau lambat harus mempertimbangkan batas stabilitas sistem, karaktesitik PMT dan peralatan proteksi yang digunakan. Pertimbangan ini menyangkut besarnya nilai setelan untuk dead time dan reclaim time.

Pemilihan pola single phase auto reclosing (SPAR) atau three phase auto reclosing (TPAR) dengan waktu reclose cepat atau lambat harus mempertimbang- kan konfigurasi jaringan seperti dibawah ini

• Jaringan radial sirkit tunggal
• Jaringan radial sirkit ganda.
• Jaringan looping sirkit tunggal.
• Jaringan looping sirkit ganda.

Pemilihan pola A/R dengan waktu reclose cepat atau lambat harusmempertimbangkan persyaratan pada kedua ujung saluran antara lain

• kemungkinan reclose pada gangguan permanen.
• kemungkinan gagal sinkron pada saat reclose.
• salah satu sisi tersambung ke unit pembangkit.
• penutupan dua pmt yang tidak serentak

i Pengoperasian High Speed Auto Recloser

Pengoperasian A/R cepat dapat diterapkan bila persyaratan di bawah ini dipenuhi, sebagai berikut:

• a. Siklus kerja (duty cycle) dari PMT sesuai untuk operasi dengan A/R cepat.
• b. Sistem proteksi di semua ujung saluran bekerja pada basic time/ instantenous.
• c. Kemampuan poros turbin (terutama yang berporos panjang) dan belitan stator generator perlu diperhatikan , sehingga pengoperasian high speed A/R 3 fasa pada SUTT/SUTET di GI pembangkit atau yang dekat pembangkit dilakukan setelah ada 
• kepastian bahwa operasi high speed A/R 3 fasa tidak membahayakan turbin dan generator.
• d. Operasi high speed A/R 3 (tiga) fasa khususnya pada sistem 500 KV (SUTET) tidak boleh diterapkan bila hasil studi menunjukan bahwa high speed reclosing akan dapat menimbulkan tegangan lebih transien yang melebihi nilai desain yang diijinkan.

Penerapan A/R cepat 1(satu) fasa Dapat diterapkan pada konfigurasi atau sistem berikut :

• SUTET
• SUTT jaringan radial sirkit tunggal atau ganda.
• SUTT jaringan looping sirkit tunggal atau ganda.

a. Penerapan A/R cepat 3 (tiga) fasa Dapat diterapkan pada konfigurasi atau sistem berikut :

• SUTT jaringan radial sirkit tunggal atau ganda.
• SUTT jaringan looping sirkit tunggal atau ganda.
• Pengoperasian high speed A/R 3 fasa , disamping memberikan keuntungan pada sistem yaitu memperbaiki stability margin, mengurangiterjadinyapembebakritisakibat gangguan pada SUTT/SUTETmaupun pada saluraninterkoneksi, juga memberikan resiko berupa kemungkian terjadinya gangguan yang lebih parah bila operasi A/R pada saat ada gangguan permanen. Dengan demikian makapengoperasian high speed A/R 3 (tiga) fasa harus didahului dengan keyakinan (berupa hasil studi) bahwa pengoperasian A/R akan memberimanfaatyangbesar dengan resiko yang kecil.

c.Rangkuman

d. Tugas 

1. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi besar kecilnya nilai tahanan pembumian ?
2. Jelaskan mengapa besar tahanan pembumian setiap saat (dalam jangka satu tahun) dapat berubah-ubah, dan bagaimanan cara menyingkapi fenomena ini ?
3. Sebutkan beberapa cara untuk memperkecil tahanan pembumian ?
4. Jelaskan mengapa pembumian yang tidak baik dapat mempengaruhi kestabilan tegangan sumber ?

Evaluasi

Jawablah pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas!

1. Jelaskan fungsi pembumian pada instalasi penangkal petir.
2. Sebutkan bentuk elektroda pembumian 
3. Suatu bangunan terdapat 4 titik pembumian dengan tahanan bumi masing-masing 5 ohm, 6 ohm, 10 ohm dan 12 ohm. Tentukan tahanan totalnya!
4. Sebutkan hal-hal yang harus dipertahankan jika pengukuran tahanan pentahanan menggunakan metode three point method

DAFTAR PUSTAKA;

• Christian Mamesah, Proteksi Sistem Tenaga Listrik 1, Electrical Department TEDC Bandung, 1998.
• Lucas – Nulle, Study of Transmission Line Protection Techniques 1 st version, Lucas Nulle for future – Oriented Education.
• PT Schneider Ometraco, Pemutusan daya dan pemilihannya, Pusat Pendidikan Teknik Schmeider, Jakarta, 1997.
• Sprecher + Schuh, Contactor Selection made easy, Sprecher + Schuh Ltd, CH-5001 Aarau/ Switzerland, 1985

Mengidentifikasi Proteksi Jaringan, Pembunmian dan Transformator 2017-02-08T07:04:00-08:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: frf