Oct 192011
 

Dari posting Pentanahan 4 dan Perihal Tegangan Sentuh pada sistem High Resistance Grounding, kita belum mendapatkan berapakah tegangan sentuh pada saat “second fault” terjadi. Tulisan ini ingin mengungkapkan mengapa pada saat “second fault“, gangguan tersebut harus segera diamankan. Ilustrasi dibawah ini akan menjadi acuan pembicaraan kita.

Saat second fault terjadi, arus ganguan I_f akan mengalir pada loop ABCDEFGHIJ. Mari kita umpamakan beban 1 di supply melalui kabel dengan diameter 50 sqmm dengan panjang 50 meter dan beban 2 disupply melalui kabel 25 sqmm dengan panjang 30 meter. Kabel grounding memiliki ukuran yang sama dengan kabel phase dan resistansi pada bagian F-E diasumsikan NOL.

Dari persamaan tentang resistansi, R=\rho l/S, maka impedansi loop fault adalah

Z_{loop}=2\times[\rho\times(\frac{30}{25}+\frac{50}{50}) . Dimana \rho =22.5\times 10^{-3} \Omega .mm2/mZ_{loop}=2\times 22.5\times 10^{-3}\times 2.2Z_{loop}= 99 m\Omega

Kita akan mengasumsikan tegangan saat terjadinya second fault adalah 0.8 V (line-line). Nilai 0.8 ini dianggap cukup worst case untuk memastikan unti proteksi bekerja. Dengan mengasumsikan U_{AJ}=0.8U_n=400\times 0.8 =320 V maka kita dapat arus gangguan (If), I_f=\frac{320}{99\times 10^{-3}}=3232 A.

Akibat arus gangguan sebesar If tersebut maka terdapat beda potensial antara beban 1 (p1) dan beban 2(p2), sebesar ZDGIf=Zloop/2 x If =159 volt.

Body dari beban 1 (p1) akan mengalami kenaikan tegangan terhadap tanah sebesar Z_{FG}I_f=(\rho\frac{50}{50})(I_f)=22.5\times 10^{-3}\times 3232 =73 V

Body dari beban 2 (p2) akan mengalami kenaikan tegangan terhadap tanah sebesar Z_{DE}I_f=(\rho\frac{30}{25})(I_f)=22.5\times 10^{-3}\times 3232 =87 V

Nilai ini jelas melebihi batas minimum yang dipersyaratkan oleh IEC dan harus diamankan kurang dari 5 seconds(lihat posting Pentanahan 4) .

Second fault terjadi di remote system.

Apa yang terjadi jika second fault terjadi di beban 3 (p3)? Untuk hal ini, maka arus gangguan yang kembali akan ditentukan oleh besarnya rp dan rp3. Kita asumsikan bahwa rp= 10 ohm dan rp3=15 ohm. Maka kita akan mendapatkan sebuah rangkaian serial dari V3-cable phase- load 1(p1)grounding conductor (of load 1)-rp-rp3-grounding conductor (of load 3)- load 3 (p3) – conductor of load 3 (p1). Umumnya rsistansi elektrode pentanahan (rp dan rp3) memiliki orde jauh lebih tingi daripada resistansti conductor. Lihat ilustrasi dibawah ini.

Jadi beda potensial antara permukaan load 1, yang fault, dengan ground adalah \frac{400}{10+15}\times 10 = 160 V. sesuai dengan hukum pembagi tegangan.

Beda potensial di permukaan load 3 dengan ground adalah \frac{400}{10+15}\times 15=240V.

terlihat jelas bahwa menghindari terjadinya remote load pada sistem IT sangat membantu menurunkan tegangan sentuh.

Oct 052011
 

Pada posting Pentanahan 4, dijelaskan bahwa pada first fault, tidak diperlukan untuk memutus supply listrik ketitik terjadinya first fault. Jika saat ini kita berhadapan dengan sistem kelistrikan IT high resistance (atau mungkin bisa dipandang sebagai TT high resistance), benarkah kita tidak perlu memutus supply ke sistem yang bersangkutan? Mari kita tinjau ilustrasi sistem dibawah ini.

illustrasi 1

Pada ilustrasi disamping, kita bisa lihat pada saat terjadi first fault, arus gangguan terbagi 2 yaitu lewat kapasitansi jaringan dan lewat high resistance grounding. Arus kapasitif gangguan akan lewat c2 dan c3, dan besarnya adalah I_{fC}=3C \omega V_{LN}. Arus resistif yang lewat high resistance grounding adalah V_{LN}/Z_N. Nilai resistansi r_p, r_G, r_N sangat kecil dibanding dengan nilai resistansi grounding resistance. Jadi bisa diasumsikan Z_N+r_N//r_G//r_p \cong Z_N. Makin panjang penghantar, maka arus kapasitif akan semakin panjang, tetapi pada umumnya untuk tegangan V_{LN}=230, panjang jaringannya sekitar 1000 meter atau 1 km. Mengacu pada nilai kapasitansi yang diberikan di posting pentanahan 2, untuk panjang 1 km, arus kapasitif gangguan adalah I_{fC}= 3 x 0.25 x 10^-6 x 2 x \pi x 50 x 230 = 54.4 mA dan arus resistif maximal adalah 230/1500\cong150 mA. Total arus gangguan  dapat dihitung seperti ilustrasi dibawah ini.

illustrasi 2

Pada illustrasi 2, kita ketahui nilai I_f\cong 164 mA. Berapakah nilai UT1 (tegangan sentuh) pada illustrasi 1? Apakah lebih dari 50 VAC? (lihat table 1 posting pentanahan 4 untuk batas minimal tegangan sentuh). misalkan r_p=10 \Omega nilai UT1 adalah 164 mA x 10 \Omega=1.64 volt. Nilai jauh dibawah dari table yang dirujuk. Jadi, pada sistem earthing high resistance, kesimpulan bahwa first fault tidak berbahaya masih berlaku.

%d bloggers like this: