Pengukuran Tahanan Pentanahan Pengaman [PDF]

Citation preview

PENGUKURAN TAHANAN PENTANAHAN PENGAMAN 13.1 TUJUAN PERCOBAAN : Setelah selesai melaksanakan praktikum job “Pengukuran Tahanan Pentanahan Pengaman”,mahasiswa diharapkan dapat : 1. Memahami secara benar tentang : definisi tahanan pentanahan,tahanan jenis tanah,manfaat pentanahan 2. Mengukur tahanan pentanahan pengaman dengan menggunakan Earth Tester. 3. Mengevaluasi dan menentukan kondisi baik tidaknya suatu pentanahan. 4. Menghitung tahanan jenis tanah dari suatu hasil pengukuran tahanan pentanahan 13.2 TEORI DASAR



Sistem pentanahan/grounding system adalah suatu rangkaian/jaringan mulai dari kutub pentanahan/elektroda, hantaran penghubung sampai terminal pentanahan yang berfungsi untuk menyalurkan arus lebih ke bumi, agar perangkat peralatan dapat terhindar dari pengaruh petir dan tegangan asing lainnya. Tujuan pentanahan peralatan adalah usaha untuk mengamankan system apabila terjadi hubung singkat pada peralatan, selanjutnya arus hubung singkat tsb akan disalurkan ketanah dan tidak membahayakan bagi orang dan peralatan, terutama pada peralatan listrik yang rangka (bodi) terbuat dari logam harus ditanahkan. Pengukuran perlu dilakukan sebelum system dioperasikan pertama kali, waktu pemeliharaan atau setelah system ada gangguan. Sewaktu pelaksanaan pengukuran



pentanahan, saluran (kawat) dari electrode ke rangka peralatan harus dilepas. Pengukuran dilakukan pada electrode dengan alat ukur EARTH TESTER. SYARAT – SYARAT SISTEM PENTANAHAN YANG EFEKTIF 1. Tahanan pentanahan harus memenuhi syarat yang di inginkan untuk suatu keperluan pemakaian 2. Elektroda yang ditanam dalam tanah harus : o



Bahan Konduktor yang baik



o



Tahan Korosi



o



Cukup Kuat



3. Jangan sebagai sumber arus galvanis 4. Elektroda harus mempunyai kontak yang baik dengan tanah sekelilingnya. 5. Tahanan pentanahan harus baik untuk berbagai musim dalam setahun. 6. Biaya pemasangan serendah mungkin. 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. Tahan 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 lightningdischarge. Untuk menghindarinya, sambungan ini di usahakan dibuat sependek mungkin. Dari ketiga faktor tersebut diatas yang dominan pengaruhnya adalah tahanan sekeliling elektroda atau dengan kata lain tahanan jenis tanah (ρ). TAHANAN JENIS TANAH (ρ) Dari rumus untuk menentukan tahanan tanah dari statu elektroda yang hemispherical R = ρ/2πr terlihat bahwa tahanan pentanahan berbanding lurus dengan besarnya ρ. Untuk berbagai tempat harga ρ ini tidak sama dan tergantung pada beberapa faktor : 1. sifat geologi tanah 2. Komposisi zat kimia dalam tanah 3. Kandungan air tanah 4. Temperatur tanah 5. Selain itu faktor perubahan musim juga mempengaruhinya. Sifat Geologi Tanah Ini merupakan faktor utama yang menentukan tahanan jenis tanah. Bahan dasar dari pada tanah relatif bersifat bukan penghantar. Tanah liat umumnya mempunyai tahanan jenis terendah, sedang batu-batuan dan quartz bersifat sebagai insulator. Tabel dibawah ini menunjukkan harga-harga ( ρ ) dari berbagai jenis tanah.



Tabel. 1 JENIS



TAHANAN JENIS



TANAH



TANAH( ohm.meter )



No.



Tanah yang mengandung air garam 5–6



1. Rawa 2.



30 Tanah liat



3.



100 Pasir Basah



4.



200 Batu-batu



5.



500 kerikil basah



6.



1000 Pasir dan



7.



batu krikil



3000



kering Batu KOMPOSISI ZAT – ZAT KIMIA DALAM TANAH Kandungan zat – zat kimia dalam tanah terutama sejumlah zat organik maupun anorganik yang dapat larut perlu untuk diperhatikan pula. Didaerah yang mempunyai tingkat curah hujan tinggi biasanya mempunyai tahanan jenis tanah yang tinggi disebabkan garam yang terkandung pada lapisan atas larut. Pada daerah yang demikian ini untuk memperoleh pentanahan yang efektif yaitu



dengan menanam elektroda pada kedalaman yang lebih dalam dimana larutan garam masih terdapat. KANDUNGAN AIR TANAH Kandungan air tanah sangat berpengaruh terhadap perubahan tahanan jenis tanah ( ρ ) terutama kandungan air tanah sampai dengan 20%. Dalam salah satu test laboratorium untuk tanah merah penurunan kandungan air tanah dari 20% ke 10% menyebabkan tahanan jenis tanah naik samapai 30 kali.Kenaikan kandungan air tanah diatas 20% pengaruhnya sedikit sekali. TEMPERATUR TANAH Temperatur bumi pada kedalaman 5 feet (= 1,5 m) biasanya stabil terhadap perubahan temperatur permukaan. Bagi Indonesia daerah tropic perbedaan temperatur selama setahun tidak banyak, sehingga faktor temperatur boleh dikata tidak ada pengaruhnya. ELEKTRODA PENTANAHAN Jenis Elektroda pentanahan Pada dasarnya ada 3 (tiga) jenis elektroda yang digunakan pada sistem pentanahan yaitu : 1. Elektroda Batang 2. Elektroda Pelat 3. Elektroda Pita



Elektroda – elektroda ini dapat digunakan secara tunggal maupun multiple dan juga secara gabungan dari ketiga jenis dalam suatu sistem. ELEKTRODA BATANG Elektroda batang terbuat dari batang atau pipa logam yang di tanam vertikal di dalam tanah. Biasanya dibuat dari bahan tembaga, stainless steel atau galvanised steel. Perlu diperhatikan pula dalam pemilihan bahan agar terhindar dari galvanic couple yang dapat menyebabkan korosi. Ukuran Elektroda : diameter 5/8 ” – 3/4 ” Panjang 4 feet – 8 feet Elektroda batang ini mampu menyalurkan arus discharge petir maupun untuk pemakaian pentanahan yang lain. ELEKTRODA PELAT



Bentuk elektroda pelat biasanya empat perseguí atau empat persegi panjang yang tebuat dari tembaga, timah atau pelat baja yang ditanam didalam tanah. Cara penanaman biasanya secara vertical, sebab dengan menanam secara horizontal hasilnya tidak berbeda jauh dengan vertical. Penanaman secara vertical adalah lebih praktis dan ekonomis.



ELEKTRODA PITA



Elektroda pita jenis ini terbuat dari bahan metal berbentuk pita atau juga kawat BCC yang di tanam di dalam tanah secara horizontal sedalam ± 2 feet. Elektroda pita ini bisa dipasang pada struktur tanah yang mempunyai tahanan jenis rendah pada permukaan dan pada daerah yang tidak mengalami kekeringan. Hal ini cocok untuk daerah – daerah pegunungan dimana harga tahanan jenis tanah makin tinggi dengan kedalaman. PENGKONDISIAN TANAH Bagi daerah – daerah yang mempunyai struktur tanah dengan tahanan jenis tanah yang tinggi untuk memperoleh tahanan pentanahan yang diinginkan seringkali sukar diperoleh. Ada tiga cara untuk mengkondisikan tanah agar pada lokasi elektroda ditanam tahanan jenis tanah menjadi rendah, yaitu : 1. Dengan membuat lubang penanaman elektroda yang lebar dan dimasukkan mengelilingi elektroda tersebut bahan – bahan seperti tanah liat atau cokas. 2. Mengelilingi elektroda pada suatu jarak tertentu diberi zat-zat kimia yang mana akan memperkecil tahanan jenis tanah di sekitarnya. Zat-zat kimia yang biasa di pakai adalah sodium chloride, calsium chloride, magnesium sulfat, dan coper sulfat. 3. Dengan Bentonite. Bubuk bentonita bersifat mengabsorb air, karena itu dengan mencampur bubuk bentonite, garam dapur dan air maka campuran bentonite tersebut dapat menghasilkan tahanan jenis tanah yang rendah. Dengan menanamkan campuran bentonite tersebut



disekeliling elektroda maka tahanan pentanahandapat diperkecil 1/10 – 1/15 kali. Komposisi campuran bentonite menurut perbandingan :Bentonite : garam dapur : air = 1 : 0,2 : 2 13.3 DAFTAR BAHAN DAN PERALATAN : Earth Tester lengkap dengan perangkat pendukung 13.4 GAMBAR RANGKAIAN PERCOBAAN : Sesuai dengan petunjuk pengoperasian Earth Tester 13.5 LANGKAH PERCOBAAN : 1. Pisahkan terlebih dahulu pengetanahan (grounding) yang akan diukur dari sistem lainnya. 2. Buatlah rangkaian percobaan sesuai dengan diagram rangkaian yang terdapat pada peralatan “Earth Tester” tersebut. Terminal E adalah ujung atas dari elektroda pengetanahan yang akan diukur tahanannya. Terminal C1 dan P1 adalah ujjung atas elektroda-elektroda bantu. Terminal E,C,dan P adalah terminal yang bersesuaian yang terdapat pada panel Earth Tester,yang pada saat melakukan pengukuran tahanan pengetanahan akan saling dihubungkan dengan terminal E,E1,dan P1 tersebut di atas. Gunakan warna penghantar yang sesuai dengan warna terminal-terminal yang terdapat di panel ukur Earth Tester tersebut. 3. Sebelum melakukan penyambungan sebagaimana yang dimaksud pada langkah percobaan 2 di atas. Lakukan pemeriksaan terhadap baterey dari Earth Tester terlebih dahulu. Pemeriksaan dilakukan dengan menekan tombol BATT CHECK pada Earth Tester. Pahami terlebih dahulu petunjuk penggunaannya yang tertulis pada Earth Tester tersebut.



(Perhatian : Bahwa pemeriksaan baterey boleh dilakukan hanya bila terminal E,C,dan P dalam keadaan tidak tersambung). 4. Ukurlah tahanan dari pengetanahan pengaman tersebut dengan cara dan urutan proses sebagai berikut : -



Mula-mula tekan tombol x10 Ω dan kemudian tekan tombol MEAS.



-



Bila defleksi dari petunjuk meter berada pada skala penuh sehingga melampaui batas ukurnya,tekan tombol x100 Ω dan lihat pembacaan meter tersebut.



-



Jika nilai tahanan yang terukur kurang dari x10 Ω,tekan x1 Ω,untuk mendapatkan pembacaan meter yang lebih teliti.



-



Selama pengukuran ini,lampu yang bertanda O.K. akan menyala,yang menandakan bahwa pengukuran terlaksana dengan baik.



-



Jika keadaan tidak normal terjadi,maka lampu tersebut akan padam,dan untuk itu lakukan pemeriksaan terhadap penyambungan ke terminal C dan P.



5. Catat nilai pengetanahan terukur dan masukkan dalam tabel percobaan. 6. Lakukan pengukuran untuk jarak-jarak E,C,dan P terhadap E1,C1,dan P1 sesuai dengan tebel percobaan yang disediakan.



13.7. TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Jelaskan unsur-unsur yang mempengaruhi nilai tahanan pentanahan suatu sistem pengetanahan 2. Jelaskan prinsip kerja dari pengukuran tahanan pengetanahan pengaman tersebut 3. Sebutkan kriteria yang digunakan untuk menentukan baik-tidaknya suatu instalasi pengetanahan 4. Hitunglah besarnya tahanan jenis tanah di sekitar elektroda pentanahan yang telah anda ukur berdasarkan hasil pengukuran anda tersebut 5. Buatlah kesimpulan dari percobaan ini



13.8. JAWABAN TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi nilai tahanan pentanahan suatu sistem pengetanahan antara lain : a. Kadar garam tanah Kandungan zat-zat kimia dalam tanah terutama sejumlah zat organik maupun anorganik yang dapat larut perlu untuk diperhatikan. Di daerah yang mempunyai tingkat curah hujan tinggi biasanya mempunyai tahanan jenis tanah yang tinggi disebabkan garam yang terkandung pada lapisan atas larut. Pada daerah yang demikian ini untuk memperoleh pentanahan yang efektif yaitu dengan menanam elektroda pada kedalaman yang lebih dalam dimana larutan garam masih terdapat. b. Pengaruh kandungan air dalam tanah (kelembaban) Kelembaban tanah sangat berpengaruh terhadap perubahan tanahan jenis tanah terutama kandungan air tanah sampai dengan 20%. Semakin lembab kadar air pada lapisan tanah tersebut semakin tinggi dan tahanan jenisnya akan semakin rendah. c. Pengaruh Temperatur Pengaruh temperatur pada tahanan jenis tanah sangat kecil sekali pada kondisi di atas titik beku air (0o ), sedangkan untuk kondisi di bawah titik beku tahanan jenis tanah bertambah besar. Hal ini di karenakan pada temperatur di bawah titik beku molekul-molekul air dalam tanah sulit untuk bergerak sehingga daya hantar listrik tanah menjadi sangat rendah. 12 Bila temperatur naik, kebekuan tersebut akan menjadi cair, molekulmolekul dan ion-ion bebas bergerak sehingga daya hantar listrik tanah menjadi besar atau tahanan jenis tanah akan turun. Temperatur tanah juga dipengaruhi oleh musim lingkungan tersebut.



d. Pengaruh Kandungan Elektrolit Tanah Kandungan elektrolit merupakan suatu zat yang dapat menghantarkan listrik. Zat tersebut dapat menghantarkan listrik karena zat tersebut memiliki ion-ion yang bergerak bebas di dalam larutan tersebut. Ion-ion inilah yang nantinya akan menjadi penghantar. Semakin banyak ion yang dihasilkan semakin baik kandungan tersebut menghantarkan listrik. e. Sifat Geologi Tanah



Ini merupakan faktor utama yang menentukan tahanan jenis tanah. Bahan dasar dari pada tanah relatif bersifat bukan penghantar. Tanah liat umumnya mempunyai tahanan jenis terendah, sedang batu-batuan bersifat sebagai isolator. f. Panjang/kedalaman elektroda pentanahan Semakin dalam peletakan elektroda pentanahan akan membuat pentanahan menjadi lebih baik. Tetapi perlu diingat bahwa tanah memiliki banyak lapisan dan tiap tanah memiliki lapisan yang sama (homogen),jadi nilai tahanan pentanahan tidaklah sama disetiap tempat. g. Diameter elektroda pentanahan Penambahan diameter elektroda pentanahan berpengaruh dalam sistem pentanahan pengaman,walaupun pengaruhnya sangat kecil dalam menurunkaan tahanan. Misalnya,bila diameter elektroda digandakan maka tahanan pentanahan hanya menurun sebesar 10%. 2. Tahanan pengetanahan pengaman dapat diukur dengan menggunakan Earth Tester. Terdapat 2 jenis Earth Tester yakni digital dan analog. Pada percobaan kali ini,kita menggunakan Earth Tester analog. Dengan cara menghubungkan E dengan kabel berwarna hijau,C1 dengan kabel berwarna merah,dan P1 dengan kabel berwarna kuning. Ketiganya dihubungkan pada Earth Tester. Pokoknya gitulah aku bingung atur kalimatnya.



3. Kriteria yang digunakan untuk menentukan baik-tidaknya suatu instalasi pengetanahan adalah memastikan bahwa suatu instalasi pengetanahan telah terpasang dengan baik pada koneksi antar kabel grounding (bonding),maupun koneksi kabel grounding dengan sistem grounding yang ditanahkan langsung (seperti grounding rod). Selain itu juga suatu instalasi pengetanahan harus mempunyai resistansi atau tahanan yang nilainya kecil,dalam hal ini kita gunakan Earth Tester untuk melihatnya. Bila tahanan yang terukur masih lebih besar dari yang diharuskan, maka grounding rod yang ditanam lebih dalam lagi. Tujuannya untuk memperbaiki nilai tahanan pada suatu instalasi pengetanahan. 4.Berdasarkan hasil pengukuran nilai tahanan pentanahan pada percobaan kali ini adalah sebesar 7,7 Ohm dikarenakan nilai ini yang paling sering muncul pada tabel percobaan. Serta pada E ke C1pada tabel data XII-7 adalah 11 meter. Berdasarkan satuan dari tahanan jenis tanah,maka nilai tahanan jenis tanahnya adalah 8 x 11 = 88 Ωm.



13.9 Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa Sistem pentanahan/grounding



system adalah suatu rangkaian/jaringan mulai dari kutub pentanahan/elektroda, hantaran penghubung sampai terminal pentanahan yang berfungsi untuk menyalurkan arus lebih ke bumi, agar perangkat peralatan dapat terhindar dari pengaruh sambaran petir. Manfaat dari pentanahan pengaman adalah untuk mengamankan sistem apabila terjadi hubung singkat pada peralatan, selanjutnya arus hubung singkat tersebut akan disalurkan ketanah dan tidak membahayakan bagi manusia dan peralatan, terutama pada peralatan listrik. Salah satu cara pengukuran tahanan pentanahan pengaman adalah dengan menggunakan Earth Tester dimana terminal E merupakan ujung dari elektroda pengetanahan yang akan diukur tahanannya dibantu dengan menggunakan elektroda bantu. Nilai tahanan akan muncul pada Earth Tester bila elektroda bantu telah terpasang sesuai dengan jarak yang dibutuhkan. Cara menentukan kondisi baik tidaknya suatu pentanahan pengaman adalah dengan mengecek nilai tahanannya melalui Earth Tester. Semakin kecil nilai tahanan suatu pentanahan maka nilainya akan semakin baik. Namun pentanahan pada setiap tempat nilainya tidaklah sama dikarenakan beberapa faktor diantaranya adalah sifat geologi tanah,diameter elektroda pentanahan,kedalaman penanaman elektro dan dan lain sebagainya. Adapun rumus untuk mendapatkan nilai pentanahan adalah sebagai berikut : R = ρ / 2πƖ (ln 4Ɩ / a -1)