Modul Sistem Pembumian [PDF]

Citation preview

SISTEM PEMBUMIAN Hampir semua peralatan elektronika dan peralatan listrik di rumah kita seperti : Televisi (TV),kipas



angin,komputer,lampu,



pemanas



ruangan,



mesin



cuci,



kulkas



(pendingin/refrigerator, AC (pendingin ruangan), radio/sounds system,pompa listrik, pemasak nasi (rice cooker),penghisap debu (vacuum cleaner),bor listrik, pencas baterai (battery charger), dan lain-lain membutuhkan energi listrik agar dapat beroperasi. Energi listrik sangat banyak membantu kehidupan kita sehari-hari dan sudah merupakan kebutuhan yang vital. Tetapi apabila listrik tidak memiliki pengamanan dan instalasi yang benar, maka listrik akan berubah menjadi energi yang berbahaya yang dapat membakar dan mematikan.



Gambar : Kebakaran akibat adanya gangguan pada instalasi listrik Kasus kebakaran yang sering sekali kita dengar dan baca yang terjadi pada perumahan padat penduduk,pada pertokoan,rumah pribadi,pada pabrik akibat ganguan listrik (short circuit) baik di mas media,surat kabar dan media televisi telah banyak mengambil korban baik korban nyawa maupun korban materi yang tidak sedikit. Pihak kepolisian dan pemadam kebakaran dan ahli forensic kebakaran mengidentifikasi bahwa penyebab kebakaran adalah akibat terjadinya hubung singkat pada system kelistrikan. Menurut data dari dinas pemadam kebakaran negara maju Amerika Serikat , gangguan kelistrikan pada rumah yang mengakibatkan kebakaran tercatat 67.800 kasus kebakaran, yang mengakibatkan kematian tercatat 485 kasus kematian , dan kerugian harta milik mencapai : US $ 868 juta ( 8,6 triliun rupiah) selama setahun. Sistem instalasi yang buruk pada rumah adalah penyebab kebakaran lebih banyak 2 kali dibandingkan kebakaran akibat peralatan listrik rumah tangga. Dan di daerah pedesaan kasus kebakaran akibat sistem instalasi listrik yang salah 33 % dari kebakaran pada daerah perumahan. Sebuah



sistem pentanahan (pembumian) yang dinstalasi dengan baik adalah bagian penting untuk menjaga sistem kelistrikan bekerja dengan aman. Setiap sistem listrik membutuhkan pembumian (pentanahan) yang tepat untuk menjaga agar system bekerja dengan baik. Sebuah sistem pentanahan (pembumian) tergantung pada dua komponen untuk bekerja dengan benar yaitu : 1.



Lokasi dari sambungan pembumian (pentanahan)



2.



Ukuran dari konduktor pentanahan ( pembumian)



Tujuan Pentanahan ( Pembumian) di dalam sistem listrik adalah : 1.



Menyediakan jalan resistansi yang rendah ke tanah (bumi) bagi setiap arus gangguan yang berasal dari sambaran petir maupun tegangan yang melonjak tiba-tiba ( surges) yang terjadi pada sistem listrik.



2.



Menyediakan jalan resistansi yang rendah



ke tanah (bumi)



bagi arus



gangguan untuk mengalir dengan arus yang cukup untuk mengaktifkan peralatan proteksi arus lebih (Circuit Breaker atau Fuse) membuka/open (trip) dengan cepat. Dan hal inilah yang paling terpenting. 3.



Menyediakan titik acuan yang stabil bagi tegangan dalam setiap phasa dari rangkaian.Titik pentanahan (pembumian) yang kuat dan benar akan mencegah naik turunnya tegangan pada tegangan phasa ke tanah dan tegangan phasa ke phasa.



Gambar : Rangkaian Listrik pada panel utama yaitu tergabung sebelum masuk meteran, dimana Netral dan Ground dihubungkan agar apabila terjadi gangguan (ground fault), arus gangguan langsung dibumikan dan tidak akan mengalir ke meteran dan jaringan listrik dirumah.Karena akan mengakibatkan naiknya biaya pemakaian listrik yaitu timbulnya arus gangguan yang akan terbaca oleh meteran listrik sebagai beban listrik . Tetapi pada sub panel tidak perlu dihubungkan ground dengan neutral.



Ada kerancuan antara grounding (pentanahan) yang baik dan nilai tahanan yang seharusnya. Idealnya suatu grounding (pentanahan) besar tahanannya nol ohm. Tidak ada satu standar mengenai ambang batas nilai tahanan grounding yang harus diikuti oleh



semua badan. Semakin kecil tahanan pentanahan ( pembumian) semakin baik. Tetapi badan NFPA dan IEEE telah merekomendasikan nilai tahanan grounding (pentanahan) lebih kecil atau sama dengan 5 Ohm. Peralatan yang digunakan untuk mengukur tahanan pentanahan adalah : Digital Earth Resistance Tester.



Gambar model pentanahan (pembumian) dengan menggunakan elektroda batang Badan NEC menyatakan bahwa untuk meyakinkan impedansi sistem ke tanah besarnya kurang dari 25 Ohm dan tercantum dalam NEC 250.56. Fasilitas dengan peralatan yang sensitif nilai tahanan tanahnya harus 5 ohm atau kurang. Industri telekomunikasi telah menggunakan



5 ohm



atau kurang sebagai



nilai



tahanan pentanahan



dan



sambungan.Tujuan nilai tahanan pentanahan adalah untuk mendapatkan tahanan grounding (pentanahan) yang serendah mungkin yang bisa dipertimbangkan baik secara ekonomis dan secara pisik.



Gambar : Chemical grounding rod



Elektroda pentanahan umumnya dibuat dari bahan yang sangat konduktif/tahanan rendah seperti baja atau tembaga, Besar tahanan elektroda tanah dan sambungannya umumnya sangat rendah sehingga arus mengalir tidak terhambat.Untuk merencanakan suatu sistem pentanahan ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan,antara lain Tahanan Jenis Tanah, Struktur tanah, keadaan lingkungan, biaya,ukuran dan bentuk sistemnya. Biasanya tahanan pentanahan yang lebih rendah sangat efektif, tetapi biaya menjadi besar. Untuk itu perlu dipertimbangkan efek fungsi dan ekonomisnya. Oleh karena itu perlu kiranya bagi kita untuk dapat merencanakan dan membuat sistem pentanahan yang sesuai dengan keperluannya. Syarat-syarat system pentanahan (pembumian) yang efektif : Tahanan pentanahan harus memenuhi syarat yang diinginkan untuk suatu keperluan pemakaian Elektroda yang ditanam dalam tanah harus : Bahan Konduktor yang baik,Tahan Korosi,Cukup Kuat,Jangan sebagai sumber arus galvanis,Elektroda harus mempunyai kontak yang baik dengan tanah sekelilingnya.Tahanan pentanahan harus baik untuk berbagai musim dalam setahun.Biaya pemasangan serendah mungkin.



Gambar : Grounding rod dari tembaga yang solid yang sangat baik untuk elektroda pentanahan



Faktor-faktor yang menentukan tahanan pentanahan: Tahanan pentanahan suatu elektroda tergantung pada tiga faktor : 1.



Tahanan elektroda itu sendiri dan penghantar yang menghubungkan ke peralatan yang ditanahkan.



2.



Tahanan kontak antara elektroda dengan tanah.



3.



Tahanan dari massa tanah sekeliling elektroda.



Namun demikian pada prakteknya tahanan elektroda dapat diabaikan,akan tetapi tahanan kawat penghantar yang menghubungkan keperalatan akan mempunyai impedansi yang tinggi terhadap impuls frekuensi tinggi seperti misal pada saat terjadi



lightning discharge. Untuk menghindarinya, sambungan ini diusahakan dibuat sependek mungkin. Ketika merancang dan mendesain sebuah pelayanan listrik,seorang insinyur listrik atau teknisi listrik harus hati-hati hanya membumikan (mentanahkan) sistem pelayanan pentanahan pada satu lokasi. Jikalau ada lebih dari satu hubungan pentanahan ada kemungkinan akan mengijinkan “arus sirkulasi “ mengalir di dalam loop yang tidak ditetapkan. Karena memiliki lebih dari satu jalan ke tanah (bumi) hal ini dapat menyebabkan arus gangguan mengalir dalam jalan yang berbeda dan tidak kembali kepada jalan yang ditetapkan yang mana jalan ini akan menyebabkan circuit breaker membuka (trip) pada saat gangguan listrik terjadi pada sistem. Begitu juga dengan konduktor pentanahan (pembumian) harus memiliki ukuran yang sesuai dengan standard ditetapkan yang mana akan membawa dan mengalirkan setiap arus gangguan yang dapat kita lihat pada saat tejadi gangguan. Apabila konduktor pentanahan (pembumian) terlampau kecil maka arus yang mengalir melaluinya akan dapat membuatnya panas,membuatnya meleleh,membuat percikan api dan mulai terbakar.



Semakin



besar



konduktor



pentanahan



(pembumian),semakin



kecil



resistansinya maka semakin baik arus mengalir,akibatnya semakin rendah kenaikan temperature pada konduktor.



Gambar : Model pembumian listrik (pentanahan) dengan menggunakan elektroda batang yang dapat digunakan untuk pembumian listrik pada rumah tempat tinggal maupun toko/tempat usaha



Dan dalam mengerjakan dan membangun sistem pentanahan ( pembumian) listrik , perlu diperhatikan sambungan dan kontak antara konduktor dengan elektroda pentanahan ( pembumian). Sambungan pentanahan harus kuat, solid dan bebas korosi (karat). Jika sambungan dan hubungan dengan pembumian (pentanahan) hilang dan terputus, akan menyebabkan tegangan kerja akan berfluktuasi ( tegangan naik-turun) pada steker dan penerangan lampu. Jika tegangan di biarkan berfluktuasi lebih dari 120 volt atau lebih dari 3 % , lampu dan peralatan listrik yang terhubung dengan sistem akan



bekerja dengan tidak normal. Lampu akan redup saat tegangan rendah dan akan sangat terang saat tegangan naik dan akhirnya mati dan terbakar. Peralatan listrik seperti penghisap debu (vacuum cleaner), mixer dan kipas angin akan bekerja lambat dan cepat ketika tegangan kerjanya naik dan turun daripada saat dia bekerja pada tegangan normal. Peralatan seperti ini biasanya akan rusak pada kondisi seperti ini,kadang kala akan mengalami panas berlebih dan menyebabkan kebakaran. Terputusnya hubungan elektroda pentanahan ke ground ( tanah) akan menyebabkan terjadinya resistansi tinggi pada sistem rangkaian.Dan ketika arus mengalir melaluinya, sambungan tersebut akan mengalami panas berlebih dan kemungkinan menimbulkan percikan api dan kebakaran. Kita membutuhkan sistem pembumian (pentanahan) di dalam rumah kita atau toko kita karena : 1.



Sistem pentanahan (pembumian) di rumah (toko) kita adalah pondasi dasar untuk menyediakan jalur bagi arus listrik yang terjadi akibat tegangan kejut tiba-tiba dari sumber arus listrik yang tidak diinginkan dan dari sambaran petir.



2.



Sistem pembumian (pentanahan) di dalam sebuah rumah,toko atau gedung akan menyediakan jalan yang mudah bagi arus listrik untuk mengalir ke sumbernya atau ke bumi ketika gangguan listrik terjadi seperti gangguan phasa ke tanah ( ground fault).



3.



Dengan memberikan dan mengijinkan jalan bagi arus listrik kembali ke sumbernya melalui sistem pembumian (pentanahan) akan menjamin peralatan proteksi sistem seperti GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter/Breaker ), Over Current Device(CB), Residual Current Device (RCD),Fuse (skering) akan membuka dan trip dengan cepat .( bekerja dengan baik).



4.



Sistem pembumian listrik yang benar akan akan mencegah bagian-bagian peralatan listrik yang terbuat dari logam (penghantar listrik) akan tetap terinduksi oleh energi listrik.Dengan demikian alasan utama untuk pembumian (pentanahan) sistem listrik adalah keamanan.Keamanan dari bahaya sengatan listrik atau bahaya kebakaran akibat gangguan yang terjadi pada peralatan listrik,pada saklar,pada kabel listrik.



Apa akibatnya jika kita tidak memiliki system pembumian (pentanahan) listrik dalam rumah/toko kita ?



Jawab : Apabila komponen mekanik penghantar listrik seperti mesin cuci, motor pompa listrik terinduksi energy listrik akibat adanya ganguan phasa ke tanah (ground fault),maka tidak adanya system pentanahan (pembumian) listrik, akan gagal menyediakan jalan bagi arus listrik kembali ke sumbernya. Jikalau hal ini terjadi maka apabila kita menyentuh peralatan yang terinduksi energy listrik tadi, maka akan ada jalan listrik masuk ke tanah (bumi) melalui tubuh kita yang bisa berakibat kebakaran pada tubuh kita atau kematian tiba-tiba akibat sengatan arus dan tegangan listrik.



Gambar : Ground Fault akibat adanya kabel bertegangan yang putus atau isolasi yang rusak sehingga kabinet logam yang terinduksi tegangan dan arus listrik tersentuh maka arus gangguan mengalir kembali ke netral melalui tubuh manusia melalui tanah



Gangguan phasa ke tanah ( ground fault) adalah : ganguan listrik yang terjadi akibat arus listrik terhubung dengan system pentanahan atau terhubung dengan body peralatan yang terhubung ke tanah. Sistem pentanahan (pembumian) yang benar akan memberikan jalan bagi arus listrik ke tanah (bumi) sehingga mengaktifkan Circuit Breaker ( GFCI= Ground Fault Circuit Interrupter) untuk membuka (trip).



Gambar : Gangguan arus listrik ke tanah yang akan menyebabkan Ground Fault Circuit Interrupter bekerja ( trip)



Dalam gambar A ini dijelaskan bagaimana prinsip kerja Circuit Breaker ini. Peralatan ini bekerja berdasarkan prinsip Hukum Khirchof dan Hukum Ohm ( Hukum Listrik). Pada saat sistem berjalan dengan baik dan normal maka arus listrik bolak balik (AC) yang masuk ke beban (1) akan mengalir keluar melalui phasa Netral (2). Selama sistem seimbang dan tidak ada gangguan,maka arus yang mengalir pada transformator arus adalah berlawanan sehingga flux magnetik adalah nol dan tidak ada induksi listrik ke kumparan pendeteksi (sensing coil). Dan apabila terjadi gangguan listrik ke tanah (ground fault) maka arus listrik akan mengalir tidak lagi seimbang , dan akan ada arus gangguan yang mengalir ke tanah (ground) dan kembali ke sumbernya.Perbedaan antara arus yang masuk ke beban dan keluar melalui fasa Netral ini menyebabkan Flux magnetic tidak lagi nol tetapi memiliki nilai tertentu sehingga menginduksi kumparan pendeteksi (sensing coil ). Akibatnya kumparan pendeteksi bertegangan dan mengalirkan arus listrik dan akan mentriger relay circuit breaker untuk membuka (open) atau trip. Kecepatan trip CFGI ini sangat cepat yaitu : < 0.1 detik.



PENGUKURAN SISTEM PEMBUMIAN Untuk mengetahui apakah sistem Grounding atau pentanahan yang kita pasang sudah benar-benar terhubung ke bumi, yaitu sebisa mungkin harus tidak memiliki hambatan atau resistan antara kabel grounding dengan bumi.Namun jika tidak bisa dipastikan benar-benar 100% persen terhubung ke bumi, maka dibuatlah nilai standar maksimum dari hambatan atau resistan kabel grounding ke bumi, yaitu dibawah 2 ohm atau dibawah 1 ohm.Sebaiknya Nilai Tahanan Grounding terhadap Bumi adalah < 2 Ohm Bagaimana caranya kita mengetahui apakah nilai hambatan atau resistan pentanahan atau Tahanan grounding yang kita pasang sudah mencapai nilai standar, sehingga dapat dikatakan sistem grounding yang kita pasang sudah baik dan benar.Untuk mengetahui hal ini, maka kita harus melakukan pengukuran sistem grounding atau pentanahan (pembumian) yang kita pasang dengan menggunakan alat ukur grounding atau pentanahan



(pembumian).Alat



ukur



ini



biasa



disebut



dengan Grounding



Tester atau Earth Tester. Cara menggunakan alat ukur grounding Earth tester atau grounding tester yang benar



Alat Ukur Pentanahan (Grounding) Alat ukur grounding Earth tester atau grounding tester ini, dilengkapi 3 (tiga) buah lubang konektor dan 3(tiga) kabel ukur yang akan digunakan.Ketiga kabel tersebut yaitu: 1. Kabel berwarna merah (C), dihubungkan ke lubang konektor berwarna merah pada alat ukur, dan ujung satunya dihubungkan ke stick/tongkat besi yang tersedia dan sudah ditancapkan ke bumi/tanah.Usahakan jarak antara stick atau tongkat besi yang satu dengan yang lainnya sekitar 5m – 10 m.



2. Kabel berwarna kuning (P), dihubungkan ke lubang konektor berwarna kuning pada alat ukur, dan ujung satunya dihubungkan ke stick/tongkat besi yang tersedia dan sudah ditancapkan ke bumi/tanah. Usahakan jarak antara stick atau tongkat besi yang satu dengan yang lainnya sekitar 5m – 10 m.Begitu juga jarak antara masing-masing stick / tongkat besi dengan titik grounding atau pentanahan yang diukur juga harus memiliki jarak antara 5m – 10 m. 3. Kabel berwarna hijau (E), Kabel berwarna Hijau (E), dihubungkan ke lubang konektor berwarna Hijau pada alat ukur (Earth Tester), dan ujung satunya dihubungkan ke kabel penghantar pada titik Grounding atau pentanahan yang sudah kita pasang.



Cara menggunakan Earth Tester 



Setelah itu putar selektor pada alat ukur (Earth Tester) untuk kita arahkan pada pengukuran dengan nilai tertinggi (skala 100 Ω) terlebih dahulu, lalu tekan tombol test.







Jika jarum ukur belum bergerak atau bergerak namun sangat kecil, putar selektor untuk mengubah satuan skala yang lebih kecil (10 Ω).







Jika jarum ukur masih bergerak hanya sedikit juga, maka bisa kita coba lagi dengan skala ukur yang lebih kecil (1 Ω), untuk mendapatkan hasil pengukuran yang lebih akurat.



Menghitung hasil pengukuran: 



Jika pada skala ukur 1 Ω, jarum ukur bergerak pada angka 2, maka hasil pengukuran adalah : 2 x 1 Ω = 2 Ω. (Tahanan grounding baik dan benar memenuhi nilai standar)







Jika skala ukur yang kita gunakan pada pilihan selektor 10 Ω, dan jarum ukur bergerak menunjuk angka 5, maka hasil pengukuran adalah : 2 x 10 Ω = 20 Ω. (Tahanan Grounding buruk)







Jika skala ukur yang kita gunakan pada pilihan selektor 100 Ω, dan jarum ukur bergerak menunjuk angka 5, maka hasil pengukuran adalah : 2 x 100 Ω = 200 Ω. (Tahanan Grounding sangat Buruk, bahkan mungkin tidak terpasang) Ingat :



saat



akan



mulai



melakukan



pengukuran,



jangan



lupa



menekan Tombol test pada alat tersebut untuk mulai pengukuran. Daftar pustaka http://orlandoginting.webs.com/apps/blog/show/41376844 https://duniaberbagiilmuuntuksemua.blogspot.co.id/2016/12/cara-mengukurgrounding-pentanahan-pembumian.html



untuk