Tahanan Pentanahan (Earth Ground Resistance) [PDF]

Citation preview

Tahanan Pentanahan (Earth Ground Resistance)



Earth_testing_2006



Eric van Riet



1



1



Earth / Ground Basics Apa itu pentanahan?



Membuat sambungan, baik disengaja ataupun tidak disengaja, antara rangkaian listrik atau peralatan listrik dengan tanah*. Sambungan tersebut harus memiliki tahanan yang rendah (low-impedance) untuk mengalirkan gelombang listrik dan transient voltage. Pengukuran pentanahan memastikan bahwa sambungan yang dibuat secara sengaja ke tanah berfungsi. Jika sambungan tersebut tidak berfungsi, sistem akan gagal. *NFPA 70-2000 (National Fire Protection Association) Earth_testing_2006



Eric van Riet



2



Earth / Ground Basics Mengapa perlu pentanahan? Untuk melindungi manusia dan peralatan dari sentakan listrik atau transient votage yang berasal dari : Electrical faults (fuses, breakers etc.) Sambaran Petir Radio Frequency Static discharges



Earth_testing_2006



Eric van Riet



3



Contoh Mengapa perlu pengukuran pentanahan?



Estimate: setidaknya 15% masalah kualitas daya berhubungan dengan pentanahan., misalnya harmonik, power faktor, dll Sambaran petir pada peralatan dengan sistem pentanahan yang buruk akan menghancurkan jutaan rupiah peralatan yang akan berimbas pada hasil produksi setiap tahun. Dengan melakukan pengujian/pengukuran tahanan pentanahan akan membantu mencegah situasi berbahaya yang mungkin terjadi.



Earth_testing_2006



Eric van Riet



4



Perlu pengukuran pentanahan secara rutin? Seiring waktu, tanah korosif yang mengandung kelembaban tinggi, kandungan garam yang tinggi, dan suhu tinggi dapat menurunkan nilai resistansi pentanahan pada batang tembaga. Jadi perlu pengukuran secara berkala, minimal setahun sekali. Jika terjadi peningkatan nilai resistansi diatas 20%, teknisi harus memperbaikinya dengan menambah batang tembaga atau menggantinya. Earth_testing_2006



Eric van Riet



5



Standar nilai resistansi Pentanahan Idealnya nilai resistansi pentanahan adalah nol Ohm (0 Ohm)



NFPA dan IEEE mempunyai standar untuk nilai resistansi pentanahan adalah 5.0 ohm atau kurang PUIL mempunyai standar untuk nilai resistansi pentanahan adalah 5.0 ohm atau kurang



Earth_testing_2006



Eric van Riet



6



Komponen elektroda pentanahan



Earth_testing_2006



Eric van Riet



7



Apa yang mempengaruhi resistansi pentanahan? 1. Panjang/kedalaman pemasangan elektroda ke tanah 2. Diameter elektroda pentanahan 3. Jumlah elektroda pentanahan 4. Desain sistem pentanahan



Earth_testing_2006



Eric van Riet



8



Nilai resistansi pada tanah Nilai Resistansi pada material tanah yang berbeda-beda



Earth_testing_2006



Eric van Riet



9



Earth / Ground Basics Bagaimana cara koneksi ke tanah?



Kabel



Batang Tembaga



Bahan tanah



Earth_testing_2006



Eric van Riet



10



Earth / Ground Basics Dua batang tembaga dan lingkaran pengaruhnya



Earth_testing_2006



Eric van Riet



11



Earth / Ground Basics Perhatian! Potential gradients! Umeasure



Potential gradient disekitar elektroda pentanahan dapat mengurangi akurasi pengukuran.



Distance a



Probe harus selalu berada diluar area ini! Typical jarak: >20m



Ground Potential Neutral ground, reference



Umeasure Earth_testing_2006



Eric van Riet



12



Earth / Ground Basics Tipe-tipe sistem pentanahan • Tipe sistem pentanahan bervariasi tergantung dari kondisi lokal dan fungsinya. • Bentuk paling sederhana adalah satu batang elektroda • Biasanya digunakan untuk: – Proteksi Petir – Bangunan sederhana – Back-up for utility ground



Earth_testing_2006



Ground rod Eric van Riet



13



Earth / Ground Basics Tipe-tipe sistem pentanahan • Kelompok batang/elektroda pentanahan



• Umumnya digunaka untuk : proteksi petir pada banguna yang besar atau proteksi pada daerah substation (BTS).



Ground rod group Earth_testing_2006



Eric van Riet



14



Earth / Ground Basics Tipe-tipe sistem pentanahan • Untuk daerah berbatu • Sistem pentanahan dengan bentuk piring akan sangat efektif.



Ground plate Earth_testing_2006



Eric van Riet



15



Earth / Ground Basics Tipe-tipe sistem pentanahan • Sistem pentanahan metode mesh terdiri dari beberapa elektroda yang dihubungkan bersama-sama. Umumnya digunakan untuk bagunan besar misalnya elctrical substation.



Ground mesh Earth_testing_2006



Eric van Riet



16



Earth / Ground Basics Tipe-tipe sistem pentanahan



Earth_testing_2006



Eric van Riet



17



Ground Testing Methods Metode apa saja untuk pengukuran pentanahan?



•Metode resistivity (perhitungan) • Metode Uji Gerak benda potensial atau uji drop tegangan (menggunakan 2 elektroda bantu)



• Metode Selektif (menggunakan 1 klem dan 2 elektroda bantu)



• Metode tanpa elektroda bantu (hanya menggunakan 2 clamp)



Earth_testing_2006



Eric van Riet



18



Ground Testing Methods (1) Pengukuran Resistansi Tujuan pengukuran dengan metode resistansi adalah untuk menghitung efektifitas material tanah dimana pentanahan akan di pasang. Material tanah yang berbeda akan mempengaruhi keefektifan sistem pentanahan. Kemampuan material tanah untuk mengalirkan arus dapat dinyatakan dalam nilai E (resistivity in W.m). Nilai pengukuran resistansi tanah akan menentukan desain sistem pentanahan.



Earth_testing_2006



Eric van Riet



19



Ground Testing Methods (1) Pengukuran metode Resistivity ( Wenner method) = 4 kawat Misal kedalaman elektroda 30 cm, maka jarak antar elektroda 3 x lebih besar dari kedalaman



Earth_testing_2006



Eric van Riet



20



Ground Testing Methods (1) Pengukuran metode Resistivity Dari hasil pengukuran, nilai resistansi RE, resistivity tanah dapat dihitung dengan rumus:



E = 2  . a . RE E RE a



Earth_testing_2006



...... Nilai resistivity tanah (W.m) ...... Nilai resistansi yang diukur (W) ...... Jarak probe (m)



Eric van Riet



21



contoh



Earth_testing_2006



Eric van Riet



22



Ground Testing Methods (2) Pengukuran Fall of Potential (drop potensial) •Metode pengujian ini yang umum digunakan •Metode tiga atau empat pole, ini merujuk pada jumlah sambungan yang dibuat pada alat ukur pentanahan. •Sambungan empat pole dibuat jika pada saat test, kawat untuk menyambung ke sistem sangat panjang > 4 meter. Penambahan kawat mencegah terjadinya error akibat panjangnya kawat yang digunakan.



Earth_testing_2006



Eric van Riet



23



Ground Earth Testing TestingMethods Methods(2) (1) Fall of Potential – 3 / 4 Pole Testing Terminal E pada alat ukur dihubungkan dengan batang elektroda



Earth_testing_2006



Eric van Riet



24



Ground Earth Testing TestingMethods Methods(2) (1) Fall of Potential – 3 / 4 Pole Testing Sebuah elektroda bantu C2 ditancapkan ke tanah dengan jarak beberapa meter dari elektroda (umumnya 50 meter).



Titik C2 berfungsi untuk mengalirkan arus didalam tanah Earth_testing_2006



Eric van Riet



25



Ground Earth Testing TestingMethods Methods(2) (1) Fall of Potential – 3 / 4 Pole Testing Elektroda bantu P2 (Tegangan) ditancapkan ke tanah (typically 80 feet) . Jika semua sudah diletakkan di posisinya, maka pengukuran dapat dilakukan. Alat ini membandingkan tegangan pada kumparan tegangan (terminal P & E) dengan arus yang mengalir pada kumparan arus (terminal C & E ), sehingga diperoleh nilai resistansi tanah sebesar: RPE = V/I Earth_testing_2006



Eric van Riet



26



Ground Earth Testing TestingMethods Methods(2) (1) Fall of Potential – 3 / 4 Pole Testing Jarak pada elektroda bantu P2 divariasikan untuk memastikan bahwa posisi P2 berada diluar lingkungan (daerah) pengaruh elektroda yang akan diukur.



Ketika elektroda bantu P2 ditancapkan dekat dengan elektroda yang diukur, nilai resistansinya cenderung menurun dan ketika P2 didekatkan dengan C2 nilai resistansinya cenderung naik karena pengaruh dari C2. Titik pengukuran yang optimal adalah diluar pengaruh elektroda dan elektroda bantu C2, seperti gambar kurva..



Earth_testing_2006



Eric van Riet



27



Ground Earth Testing TestingMethods Methods(2) (1) Fall of Potential – Creating the ‘S’ Curve



Nilai optimum terletak pada bagian kurva yang flat (mendatar)



Earth_testing_2006



Eric van Riet



28



Ground Earth Testing TestingMethods Methods(2) (1) The 62% Rule



Aturan 62% adalah pedoman untuk menetukan seberapa jauh peletakan elektroda bantu P2 dan C2 dari elektroda yang akan diukur. Normalnya, jarak tergantung dari kedalaman elektroda. Depth of Electrode Distance from E to Distance from E to under Test (E) Potential Stake (P2) Current Stake (C2) 6 50 82 8 62 100 20 81 131 30 100 161 Earth_testing_2006



Eric van Riet



29



Ground Testing Methods (3) Selective Measurement Method



Clamp arus digunakan untuk mengisolasi injeksi tes arus pada elektroda



Test Current



• metode selective sama dengan metode drop tegangan (fall of potential) • Namun: tanpa harus memutuskan sambungan elektroda pentanahan.



Earth_testing_2006



Eric van Riet



30



Ground Testing Methods (3) Selective Measurement Method Contoh aplikasi: Pertama, elektroda bantu ditancapkan ke tanah yang posisinya disesuaikan dengan elektroda yang akan di ukur.



Earth_testing_2006



Eric van Riet



31



Ground Testing Methods (3) Selective Measurement Method Kemudian masingmasing elemen dari sistem dapat di ukur dengan menempatkan clamp arus di sekitar sambungan yang ke tanah tanpa harus memutuskan sambungan tersebut.



Earth_testing_2006



Eric van Riet



32



Ground Testing Methods (3) Selective Measurement Method - keuntungan • Elektroda pentanahan dapat diukur/dites tanpa mematikan daya - saving time dan money • Pengujian dapat dilakukan tanpa pemutusan – saves time, money and improves safety • Multiple elektrode dapat di ukur dengan cepat dan sederhana hanya dengan memindahkan clamp arus ke elektroda yang akan diukur.



Earth_testing_2006



Eric van Riet



33



Ground Testing Methods (4) • The stakeless method menghilangkan penggunaan elektroda bantu. Metode ini berguna untuk berbagai situasi. contohnya: • • • •



Inside buildings Airports Urban locations Chemical and industrial plants



• Elektroda bantu digantikan oleh dua buah clamp. Clamp yang pertama membangkitkan tegangan pada konduktor pentanahan, clamp yang kedua mengukur arus yang mengalir karena adanya tegangan.



Earth_testing_2006



Eric van Riet



34



Ground Testing Methods (4) • Contoh aplikasi: • Dengan metode ini, dua buah clamp diletakkan di sekitar elektroda yang akan diukur atau pada kabel dan masing-masing clamp dihubungkan ke alat ukur. • Elektroda bantu tidak diperlukan sama sekali.



Earth_testing_2006



Eric van Riet



35



Ground Testing Methods (4) The clamps are placed around the ground conductor



Earth_testing_2006



Eric van Riet



36



Ground Testing Methods (4) Stakeless Measurement Equivalent Circuit



Earth_testing_2006



Eric van Riet



37



Ground Testing Applications Kapan dan mengapa pentanahan diukur? Sebelum merancang sistem pentanahan: bahan pentanahan (material tanah) harus dievaluasi dengan pengukuran resistivity. Tes kondisi pada sistem pentanahan yang baru dibuat: pengukuran yang paling efektif dari sistem pentanahan yang baru dibuat adalah sebelum dihubungkan dengan peralatan listrik menggunakan metoda drop (fall of potential test) Pengukuran sistem pentanahan secara periodik: sistem pentanahan harus di cek secara periodik untuk memastikan elektroda tidak terpengaruh oleh perubahan tanah atau karatan, pengukuran menggunakan selective or stakeless test Earth_testing_2006



Eric van Riet



38