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.

Sep 282011
 

Pada tulisan awal tentang pentanahan, telah dijelaskan bahwa beberapa system pentanahan memberikan kontribusi gangguan elektromagnetik lebih besar daripada system yang lain, seperti misal TNC (Terre-Neutral Common). Gangguan elektromagnetik ini timbul akibat terjadinya induksi pada loop yang terjadi pada protective conductor (kabel grounding). Gangguan elektromagnetik ini bisa merusak peralatan yang sensitive terhadap elektromagnetik. Lihat ilustrasi dibawah ini:

klik untuk memperbesar

Pada gambar diatas, loop terjadi dari grounding kabel 2 (dua) peralatan komunikasi dan screen dari link digital. Menyikapi hal ini, pemilihan yang bijaksana terhadap system grounding harus diperhatikan.

Hal lain yang terjadi ketika kita memilih TNC dan TNS earthing system adalah timbulnya beda tegangan yang tinggi di sepanjang protective conductor  dimana terjadi fault dengan semua titik equipotensial  dimana semua beban mengterminasi kabel grounding-nya.

Penjelasan berikut ini berdasar pada scema circuit dibawah ini.

klik untukmemperbesar

Kabel grounding dari load yang sehat tidak mengalami kenaikan tegangan yang sama dengan kabel grounding dititik terjadinya fault; hal ini menyebabkan terjadinya beda potensial yang cukup besar antara beban-beban yang dilayani. Hal ini menyebabkan terjadinya gangguan pada setiap connection link pada beban tersebut (Delta V).

Pada system TNC, beban tidak seimbang (beban single phase) dan akibat harmonic ketiga menyebabkan terjadinya arus listrik melewati protective conductor (PEN); dan tentu saja terjadi beda potensial. Beda potensial ini merusaka eqipotensial kondisi yang terjadi, sehingga link komunikasi yang menghubungkan peralatan komunikasi kemungkinan akan terganggu; Pada kasus ini, gangguan komunikasi akan bersifat permanent. Lihat gambar dibawah.

klik untuk memperbesar

DeltaV  : voltage drop due to the circulation of unbalance currents, third harmonic and multiples of third harmonic currents  in the PEN conductor. Untuk alasan ini mungkin tepat kalau system untuk alat telekomunikasi diberikan dari system IT neutral not distributed.

%d bloggers like this: