perbaikan nilai resistansi pembumian pada
advertisement
PERBAIKAN NILAI RESISTANSI PEMBUMIAN PADA TRANFORMASTOR DISTRIBUSI 20 KV GL - 02 DAERAH KERJA PT PLN (PERSERO) AREA BINJAI RAYON KUALA LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma 3 Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan oleh RIKA JUWITA MANURUNG 1105032109 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014 ABSTRAK Perbaikan Nilai Resistansi Pembumian Pada Tranformastor Distribusi 20 kV GL 02 Daerah Kerja PT PLN (Persero) Area Binjai Rayon Kuala. Jumlah transformator rusak (kontak) di PT PLN (Persero) Rayon Kuala setiap tahunnya sangat besar. Indikasi penyebab kontaknya transformator tersebut adalah karena petir. Setelah dilakukan pengukuran dan pendataan di lapangan, banyak transformator di yang memiliki nilai resistansi pembumian yang sangat tinggi dan tidak sesuai dengan standard. Transformator GL-02 adalah salah satu transformator yang kontak pada tahun 2014. Setelah dilakukan pengukuran transformator ini memiliki nilai resistansi pembumian yang sangat tinggi yaitu 159,6 ohm. Oleh karena itu dibutuhkan perbaikan nilai resistansi pembumian untuk mendapatkan nilai yang standard dan melindungi transformator saat terjadi gangguan petir yang mengenai gardu. Transformator ini berada di daerah dengan jenis tanah yang kering sehingga sangat sulit untuk menurunkan nilai resistansi pembumiannya. Maka dilakukan metode-metode yaitu menambah panjang/kedalaman elektroda pembumian, memperbesar diameter elektroda pembumian dan menambah jumlah elektroda pembumian yang disambungkan secara paralel. Kata kunci : Resistansi Pembumian, Perbaikan, Konfigurasi KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir yang berjudul “Perbaikan Nilai Resistansi Pembumian Pada Tranformastor Distribusi 20 kV GL - 02 Daerah Kerja PT PLN (Persero) Area Binjai Rayon Kuala” ini dimaksudkan untuk menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3, Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam proses pembuatan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik berupa material, spiritual, informasi maupun segi administrasi. Oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Medan, 2. Bapak Junaidi, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan, 3. Bapak Ir. Gunoro, M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan, 4. Bapak Drs. M Jusuf J Purba, M.T. selaku Dosen Pembimbing Penulis yang telah membimbing, meluangkan waktu dan pikiran untuk membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini, 5. Seluruh Dosen Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan ilmunya kepada penulis, 6. Bapak Martin D. Sitepu selaku Manager PT PLN (Persero) Rayon Kuala, 7. Bapak Mangapul Pasaribu selaku Mantan Manager dan Mentor penulis selama melaksanakan praktik kerja lapangan, 8. Bapak Lamris Rajagukguk selaku Supervisor Teknik PT PLN (Persero) Rayon Kuala dan Bapak Tommy M L Saragih Selaku Junior Operasi Distribusi atas dukungan, bimbingan dan nasihat yang diberikan kepada penulis, 9. Semua pegawai dan outsourcing yang berada di lingkungan PT PLN (Persero) Rayon Kuala atas pengalaman dan pengetahuan yang penulis dapatkan selama melaksanakan praktik kerja lapangan, 10. Bapak Justianus Manurung dan Ibu Lermi Sinaga selaku orangtua yang sangat penulis sayangi, abang-abang, kakak dan adik-adik penulis yang selalu memberikan doa, dorongan dan motivasi kepada penulis, 11. UKM KMK St. Fransiskus Asissi Politeknik Negeri Medan yang menjadi wadah bagi penulis untuk berorganisasi dan berkarya, 12. Seluruh mahasiswa D3K PLN Politeknik Negeri Medan khususnya kelas EL6E Angkatan 2011 atas dukungan yang diberikan kepada penulis, Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan kesilapan. Oleh karena itu, penulis juga mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun. Semoga hasil dari tugas akhir ini dapat berguna bagi pembaca maupun penulis di kemudian hari. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih. Medan, September 2014 Penulis Rika Juwita Manurung NIM : 1105032109 DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ ii ABSTRAK ........................................................................................................... iii KATA PENGHANTAR ...................................................................................... iv DAFTAR ISI ........................................................................................................ vi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... x DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xi v BAB 1 PENDAHULUAN.................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang............................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah ............................................................................ 3 1.4 Tujuan ............................................................................................ 3 1.5 Manfaat .......................................................................................... 3 1.6 Metode Pengumpulan Data ........................................................... 4 1.7 Sistematika Penulisan .................................................................... 4 BAB 2 LANDASAN TEORI .............................................................................. 6 2.1 Sistem Tenaga Listrik .................................................................... 6 2.1.1. Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik ........................................... 7 2.1.2. Sistem Transmisi Tenaga Listrik .................................................. 7 2.1.3. Sistem Distribusi Tenaga Listrik ................................................... 8 2.2 Komponen Jaringan Distribusi Tenaga Listrik ........................... 9 2.2.1 Gardu Induk (GI) ............................................................... 9 2.2.2 Jaringan Distribusi Primer ................................................. 10 2.2.3 Gardu Distribusi................................................................. 10 2.2.4 Jaringan Distribusi Sekunder ............................................. 19 2.3 Gangguan Pada Transformator Distribusi ..................................... 20 2.3.1. Gangguan Sambaran Petir ................................................. 20 2.3.2. Gangguan Hubung Singkat................................................ 20 2.3.3. Gangguan Kegagalan Minyak Transformator ................... 21 2.4 Proteksi Pada Gardu Distribusi ..................................................... 22 2.4.1 Fuse Cut Out (FCO) .......................................................... 22 2.4.2 Lightning Arrester (LA) .................................................... 23 2.5 Sistem Pembumian ........................................................................ 25 2.5.1 Sistem Pembumian Titik Netral ........................................ 26 2.5.1.1 Tujuan Pembumian Titik Netral ......................... 27 2.5.1.2 Metode Pembumian Titik Netral ........................ 27 2.5.2 Elektroda Pembumian ........................................................ 36 2.5.2.1 Jenis-Jenis Elektroda .......................................... 36 2.5.2.2 Konfigurasi Penanaman Elektroda Batang ......... 39 2.5.3 Resistansi Jenis Tanah ....................................................... 43 2.5.4 Resistansi Pembumian ....................................................... 45 BAB 3 TINJAUAN SISTEM PEMBUMIAN DI PT PLN (PERSERO) RAYON KUALA................................................................................................. 48 3.3 3.1 Tinjauan Kondisi lokasi PLN Rayon Kuala .................................. 48 3.2 Gangguan Yang Terjadi........................................................... 50 Pengukuran Tahanan Pembumian Pada Transformator Distribusi PLN Rayon Kuala.......................................................................... 54 3.4 Transformator GL-02 ......................................................................... 59 BAB 4 PERBAIKAN NILAI RESISTANSI PEMBUMIAN PADA TRANSFORMATOR GL-02 ............................................................................. 65 4.1 Persiapan Pekerjaan Perbaikan Grounding ................................... 65 4.2 Pemasangan Elektroda Pembumian ......................................... 69 4.3 Analisa Data Pengukuran Transformator GL-02 ...................... 76 4.2 Analisa Pemilihan Konfigurasi Elektroda Batang .................... 79 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 83 5.1 Kesimpulan .................................................................................... 83 5.2 Saran .............................................................................................. 84 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 85 LAMPIRAN . ....................................................................................................... 86 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik .................................................................... 6 Gambar 2.2 Diagram Satu Garis Gardu Beton .................................................. 11 Gambar 2.3 Diagram Satu Garis Gardu Portal .................................................. 13 Gambar 2.4 Konstruksi Gardu Portal ................................................................ 13 Gambar 2.5 Diagram Satu Garis Gardu Cantol ................................................. 14 Gambar 2.6 Gardu Cantol 1 Fasa Dan 3 Fasa ................................................... 15 Gambar 2.7 Transformator Distribusi 3 Fasa .................................................... 18 Gambar 2.8 Komponen Saluran Distribusi Sekunder ....................................... 19 Gambar 2.9 Fuse Cut Out.................................................................................. 22 Gambar 2.10 Lightning Arrester ......................................................................... 25 Gambar 2.11 Rangkaian Pengganti Pembumian Titik Netral Tanpa Impedansi 28 Gambar 2.12 Rangkaian Pengganti Pembumian Titik Netral Melalui Tahanan .29 Gambar 2.13 Pembumian (Grounding Resistor)................................................. 30 Gambar 2.14 Resistor Jenis Logam (Metalic Resistor)....................................... 30 Gambar 2.15 Resistor Jenis ................................................................................. 31 Gambar 2.16 Resistor Jenis Cairan (Liquid Resistor) ......................................... 31 Gambar 2.17 Pemasangan Pembumian Titik Netral dengan Kumparan Petersen32 Gambar 2.18 Rangkaian Pengganti Pembumian Titik Netral Dengan Kumparan Petersen ......................................................................................... 33 Gambar 2.19 Contoh Pemasangan Trafo Pembumian ........................................ 35 Gambar 2.20 Elektroda Batang ........................................................................... 37 Gambar 2.21 Elektroda Plat Dipasang Vertikal .................................................. 37 Gambar 2.22 Elektroda Pita ................................................................................ 38 Gambar 2.23 Satu Elekroda Batang Ditanam Tegak Lurus ................................ 39 Gambar 2.24 Dua Elektroda Batang Ditanam Sejajar ......................................... 40 Gambar 2.25 Tiga Buah Elektroda Sejajar .......................................................... 40 Gambar 2.26 Tiga Buah Elektroda Berbentuk Segitiga ...................................... 41 Gambar 2.27 Empat Elektroda Batang Ditanam Berbentuk Persegi................... 41 Gambar 2.28 Lima Elektroda Batang Ditanam Berbentuk Lingkaran ................ 42 Gambar 3.1 Kondisi Tanah Yang Kering Dan Berbatu Di Rayon Kuala ......... 50 Gambar 3.2 Fuse Tube Tidak Terpasang .......................................................... 52 Gambar 3.3 LVC Yang Tidak Terpelihara ........................................................ 53 Gambar 3.4 Kawat Grounding Tidak Terpasang .............................................. 54 Gambar 3.5 Alat Ukur Earth Tester Digital ...................................................... 55 Gambar 3.6 Terminal Pada Earth Tester ........................................................... 56 Gambar 3.7 Kabel Hijau Yang Dihubungkan Ke Kawat Grounding ................ 56 Gambar 3.8 One Line Diagram Tanjung Langkat ............................................. 60 Gambar 3.9 Seluruh Material Pada Gardu GL-02 Mengalami Kerusakan ....... 61 Gambar 3.10 Tiang Pada Gardu GL-02 Patah .................................................... 62 Gambar 4.1 Rangkaian Paralel Elektroda Pembumian ..................................... 66 Gambar 4.2 Pipa Galvanis Sebagai Elektroda Batang ...................................... 67 Gambar 4.3 Kawat A3C .................................................................................... 68 Gambar 4.4 Kabel Schoen ................................................................................. 68 Gambar 4.5 H-Type Sebagai Connector ........................................................... 69 Gambar 4.6 Penggalian Tanah .......................................................................... 70 Gambar 4.7 Penanaman Batang Elektroda ........................................................ 71 Gambar 4.8 Penanaman Batang Elektroda Berbentuk Segitiga Sama Sisi ....... 71 Gambar 4.9 Pengguanaan Tang Press ............................................................... 72 Gambar 4.10 H-Type Sebagai Penghubung Kawat Grounding .......................... 72 Gambar 4.11 Menghubungkan Kawat Grounding .............................................. 73 Gambar 4.12 Pemasangan Kabel Schoen dan NH Fuse ...................................... 73 Gambar 4.13 LVC Yang Sudah Dilengkapi Kabel Schoen dan NH Fuse .......... 74 Gambar 4.14 Pemasangan FCO .......................................................................... 74 Gambar 4.15 Hasil Pengukuran Sebelum Perbaikan........................................... 75 Gambar 4.16 Hasil Pengukuran Setelah Perbaikan ............................................. 75 Gambar 4.17 Konfigurasi Elektroda Batang Pada Transformator Gl-02 ............ 76 Gambar 4.18 Rangkaian Paralel Elektroda Pembumian ..................................... 78 DAFTAR TABEL Tabel Hal Tabel 2.1 Resistans Jenis Tanah .................................................................... 44 Tabel 2.2 Ukuran Minimum Elektrode Bumi ................................................ 47 Tabel 3.1 Daftar Perkembangan Transformator PLN Kuala 2014 ................ 49 Tabel 3.2 Daftar Perkembangan HUTM dan HUTR PLN Kuala 2014......... 49 Tabel 3.3 Rekapitulasi Jumlah Transformator Kontak PLN Rayon Kuala 2013 .............................................................................................. 51 DAFTAR LAMPIRAN Hal Lampiran 1 One Line Diagram PLN Rayon Kuala........................................... 86 Lampiran 2 Transformator Kontak Di PLN Rayon Kuala Dari Bulan Januari sampai Mei 2014 ........................................................................... 87 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Listrik merupakan kebutuhan utama bagi masyarakat saat ini. Seluruh lapisan masyarakat membutuhkan energi listrik untuk memenuhi kebutuhan hidup mereka sehari-hari. Untuk memenuhi kebutuhan masyarakat ini, dibutuhkan suatu sistem yang dapat memberikan pasokan listrik yang baik agar dapat mendistribusikan energi listrik ke seluruh lapisan masyarakat. PT PLN (PERSERO) adalah perusahaan yang bertujuan untuk menyelenggarakan usaha penyediaan tenaga listrik bagi kepentingan umum dalam jumlah dan mutu yang memadai serta memupuk keuntungan dan melaksanakan penugasan pemerintah di bidang ketenagalistrikan dalam rangka menunjang pembangunan. Kegiatan utama PT PLN (PERSERO) adalah menjalankan usaha penyediaan tenaga listrik yang mencakup pembangkitan tenaga listrik, penyaluran tenaga listrik dan distribusi tenaga listrik. Sistem distribusi tenaga listrik adalah suatu jaringan tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan pelanggan. Setelah saluran transmisi mendekati daerah kota dan pemukiman penduduk, tegangan tinggi diturunkan melalui gardu induk (GI) menjadi tegangan menengah 20 KV. Tegangan menengah ini disalurkan melalui jaringan distribusi primer untuk kemudian disalurkan lagi ke gardu-gardu distribusi (GD) atau pemakai TM. Dari distribusi primer, tegangan diturunkan lagi menjadi tegangan rendah 380/220 V melalui gardu distribusi (GD). Tegangan rendah dari gardu distribusi inilah yang kemudian disalurkan ke rumah-rumah konsumen. Transformator adalah peralatan yang paling penting dalam gardu distribusi. Transformator berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan rendah yang kemudian disalurkan ke masyarakat agar dapat digunakan sesuai rating peralatan atau beban yang digunakan pada umumnya. Sampai kirakira tahun 1910, sistem-sistem tenaga listrik pada gardu tidak diketanahkan. Hal itu dapat dimengerti karena pada saat itu sistem-sistem tenaga listrik masih kecil jadi bila ada gangguan fasa ke tanah arus gangguan masih kecil dan biasanya masih kurang dari 5 Ampere. Pada umumnya bila arus gangguan itu sebesar 5 Ampere atau lebih kecil, busur listrik yang timbul pada kontak-kontak antara kawat yang terganggu dan tanah masih dapat padam sendiri. Tetapi sistem-sistem tenaga itu makin lama makin besar, baik panjangnya maupun tegangannya. Dengan demikian arus yang timbul bila terjadi gangguan tanah makin besar, sehingga dibutuhkan pembumian yang baik pada transformator dengan nilai resistansi sekecil mungkin. Setelah melaksanakan praktek kerja lapangan selama tiga bulan di PT PLN (PERSERO) Area Binjai Rayon Kuala, penulis mengamati bahwa banyak transformator yang memiliki nilai resistansi pembumian yang sangat tinggi. Hal ini mengakibatkan banyaknya gangguan transformator kontak akibat petir. Dalam hal ini penulis mengamati satu transformator distribusi yang berada di daerah pegunungan dengan jenis tanah yang kering dan berbatu. Hal ini yang mendorong penulis untuk mengangkat permasalahan di atas menjadi sebuah tugas akhir dengan judul : “Perbaikan Nilai Resistansi Pembumian Pada Transformator Distribusi 20 kV GL-02 Daerah Kerja PT PLN (PERSERO) Area Binjai Rayon Kuala .” 1.2 Rumusan Masalah Sistem pembumian pada gardu distribusi merupakan suatu bagian yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen. Rumusan masalah yang dibuat adalah : 1. Apa akibat yang timbul karena buruknya sistem pembumian pada transformator ? 2. Mengapa perlu dilakukan perbaikan nilai resistansi pembumian ? 3. Bagaimana cara yang dapat dilakukan untuk memperbaiki nilai resistansi pembumian ? 1.3 Batasan Masalah Tugas akhir ini membahas tentang Perbaikan Nilai Resistansi Pembumian Pada Transformator Distribusi 20 KV GL – 02 Daerah Kerja PT PLN (PERSERO) Area Binjai Rayon Kuala. Dalam pembahasan dan penulisan laporan tugas akhir ini, penulis membatasi permasalahan pada ruang lingkup : 1. Data pengukuran nilai resistansi pembumian. 2. Menganalisa buruknya sistem pembumian pada transformator GL-02. 3. Cara kerja perbaikan nilai resistansi pembumian pada transformator GL-02. 1.4 Tujuan Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Mengetahui pentingnya nilai resistansi yang rendah dan sesuai dengan strandard pada transformator distribusi. 2. 1.5 Menjaga kestabilan dan kontinuitas penyaluran tenaga listrik ke pelanggan. Manfaat Laporan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat untuk: 1. Mahasiswa maupun pihak yang lain yang akan membahas hal tentang sistem pembumian pada gardu distribusi. 2. Pegawai dan petugas yang berada di lingkungan PT PLN yang bertugas melakukan pendataan dan pemeliaraan pada gardu-gardu distribusi agar kuantitas pemadaman listrik yang disebabkan transformator kontak dapat diminimalisir. 1.6 Metode Pengumpulan Data Metode pengumpulan data yang akan diterapkan oleh penulis dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini sekaligus di dalam pengambilan data sebagai berikut : 1. Metode Literatur Dengan membaca buku – buku tentang sistem distribusi tenaga listrik, sistem pembumian dan informasi terkait yang diperlukan dalam pembahasan masalah yang berkaitan dengan judul tugas akhir ini. 2. Metode Wawancara Metode ini merupakan pengumpulan data dengan cara berkomunikasi dengan narasumber yang mengerti dan memahami tentang sistem pembumian pada gardu distribusi. 3. Metode Diskusi Melakukan konsultasi kepada dosen pembimbing dan teman-teman yang mengetahui tentang pembahasan yang berkaitan dengan judul tugas akhir ini. 4. Metode Observasi Dengan melakukan pendataan dan pengukuran secara langsung ke gardugardu distribusi daerah kerja PLN Rayon Kuala. 1.7 Sistematika Penulisan Sistematika Penulisan ini bertujuan untuk memberikan gambaran secara garis besar isi setiap bab yang akan dibahas pada tugas akhir ini : BAB 1. PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan, manfaat, teknik pengumpulan data dan sistematika penulisan dari tugas akhir. BAB 2. LANDASAN TEORI Bab ini berisi uraian teori-teori yang mendukung untuk pengerjaan tugas akhir ini. BAB 3. TINJAUAN SISTEM PEMBUMIAN DI PT PLN (PERSERO) RAYON KUALA Dalam bab ini berisi tentang keadaan dan data pengukuran resistansi pembumian pada transformator yang didapat langsung di lapangan. BAB 4. PERBAIKAN NILAI RESISTANSI PEMBUMIAN PADA TRANSFORMATOR GL-02 Bab ini berisi tentang pembahasan dan cara pengerjaan dalam perbaikan nilai resistansi pembumian pada transformator GL-02. BAB 5. SIMPULAN DAN SARAN Dalam bab ini berisi tentang simpulan dan saran dari keseluruhan pembahasan.
