1.grounding atau pentanahan

7/25/2019 1.Grounding Atau Pentanahan

1/12

Grounding atau Pentanahan

Apa itu pentanahan???

Penghubungan bagian-bagia peralatan listrik yang pada keadaan normal tidak dialiri

arus. Tujuannya adalah untuk membatasi tegangan antara bagian-bagian peralatan yang tidakdialiri arus, dan antara bagian-bagian tersebut dengan tanah, sampai pada suatu nilai yang aman

untuk semua kondisi operasi, baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan.

Apa saja yang harus ditanahkan?????

a) Semua bagian instalasi yang terbuat dari logam (menghantar listrik) dan dengan mudah bisa

disentuh manusia. Hal ini perlu agar potensial dari logam yang mudah disentuh manusia selalu

sama dengan potensial tanah (bumi) tempat manusia berpijak sehingga tidak berbahaya bagi

manusia yang menyentuhnya.

b) Bagian pembuangan muatan listrik (bagian bawah) dari lightning arrester. Hal ini diperlukan

agar lightning arrester dapat berfungsi dengan baik, yaitu membuang muatan listrik yang

diterimanya dari petir ke tanah (bumi) dengan lancar,

c) Kawat petir yang ada pada bagian atas saluran transmisi. Kawat petir ini sesungguhnya juga

berfungsi sebagai lightning arrester. Karena letaknya yang ada di sepanjang saluran transmisi,

maka semua kaki tiang transmisi harus ditanahkan agar petir yang menyambar kawat petir dapat

disalurkan ke tanah dengan lancar melalui kaki tiang saluran transmisi.

d) Titik netral dari transformator atau titik netral dari generator. Hal ini diperlukan dalam kaitan

dengan keperluan proteksi khususnya yang menyangkut gangguan hubung tanah.Dalam praktik,

diinginkan agar tahanan pentanahan dari titik-titik pentanahan tersebut di atas tidak melebihi 4

ohm.

Secara teoritis, tahanan dari tanah atau bumi adalah nol karena luas penampang bumi

tak terhingga. Tetapi kenyataannya tidak demikian, artinya tahanan pentanahan nilainya tidak nol.

Hal ini terutama disebabkan oleh adanya tahanan kontak antara alat pentanahan dengan tanah di

mana alat tersebut dipasang (dalam tanah).

Mengapa harus ditanahkan???

Pada saat terjadi gangguan, arus gangguan yang dialirkan ke tanah akan menimbulkan

perbedaan tegangan pada permukaan tanah yang disebabkan karena adanya tahanan tanah.

Bila arus hubung-singkat ke tanah dipaksakan mengalir melalui tanah dengan tahanan yang

tinggi, maka hal tersebut akan menimbulkan perbedaan tegangan yang besar dan bisa jadi

berbahaya. Oleh sebab itu diperlukan sistim pentanahan yang berguna untuk memperoleh

tegangan potensial yang merata dalam suatu bagian struktur dan peralatan, serta untuk

memperoleh jalan balik arus hubung-singkat/arus gangguan ke tanah yang memiliki resistansi

rendah."

SYARAT SYARAT SISTEM PENTANAHAN YANG EFEKTIF

Tahanan pentanahan harus memenuhi syarat yang di inginkan untuk suatu keperluan

pemakaian Elektroda yang ditanam dalam tanah harus :

Bahan Konduktor yang baik Tahan Korosi


2/12

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.

Alat apa saja yang dipakai dalam pentanahan????

1. Batang pentanahan tunggal (single grounding rod).

2. Batang pentanahan ganda (multiple grounding rod). Terdiri dari beberapa batang tunggal yang

dihubungkan paralel.

3. Anyaman pentanahan (grounding mesh), merupakan anyaman kawat tembaga.

4. Pelat pentanahan (grounding plate), yaitu pelat tembaga.

FAKTOR-FAKTOR YANG MENENTUKAN TAHANAN PENTANAHAN

Tahanan pentanahan suatu elektroda tergantung pada tiga faktor :

Tahanan elektroda itu sendiri dan penghantar yang menghubungkan ke peralatan yang

ditanahkan.

Tahan kontak antara elektroda dengan tanah.

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 ().

TAHANAN JENIS TANAH ()

Dari rumus untuk menentukan tahanan tanah dari statu elektroda yang hemispherical R =

/2r terlihat bahwa tahanan pentanahan berbanding lurus dengan besarnya . Untuk berbagai

tempat harga ini tidak sama dan tergantung pada beberapa faktor :

sifat geologi tanah

Komposisi zat kimia dalam tanah

Kandungan air tanah

Temperatur tanah

Selain itu faktor perubahan musim juga mempengaruhinya.Sifat Geologi Tanah Ini merupakanfaktor 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.

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


3/12

Kandungan air tanah sangat berpengaruh terhadap perubahan tahanan jenis tanah ( ) 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 :

Elektroda Batang

Elektroda Pelat

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 feetElektroda batang ini mampu menyalurkan arus discharge petir maupun untuk pemakaian

pentanahan yang lain.

ELEKTRODA PELAT

Bentuk elektroda pelat biasanya empat persegu 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 dipasangpada 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 :

Dengan membuat lubang penanaman elektroda yang lebar dan dimasukkan mengelilingielektroda tersebut bahan bahan seperti tanah liat atau cokas. Mengelilingi elektroda pada statu


4/12

jarak tertentu diberi zat-zat nimia yang mana akan memperkecil tahanan jenis tanah di

sekitarnya. Zat-zat nimia yang biasa di pakai adalah sodium chloride, calsium chloride,

magnesium sulfat, dan coper sulfat 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

SISTEM PENTANAHAN

Gardu induk merupakan salah satu bagian dari sistem tenaga listrik yang mempunyai

kemungkinan sangat besar mengalami bahaya yang disebabkan oleh timbulnya gangguan

sehingga arus gangguan itu mengalir ke tanah sebagai akibat isolasi peralatan yang tidak

berfungsi dengan baik. Arus gangguan tersebut akan mengalir pada bagian bagian peralatan

yang terbuat dari metal dan juga mengalir dalam tanah di sekitar gardu induk.

Arus gangguan ini menimbulkan gradien tegangan diantara :

. peralatan dengan peralatan

peralatan dengan tanah

permukaan tanah itu sendiri

Besarnya gradien tegangan pada permukaan tanah tergantung pada:

Tahanan jenis tanah

struktur tanah tersebut

Salah satu usaha untuk memperkecil tegangan permukaan tanah maka diperlukan suatupentanahan yaitu dengan cara menambahkan elektroda pentanahan yang ditanam ke dalam

tanah. Oleh karena lokasi peralatan listrik (gardu induk) biasanya tersebar dan berada pada

daerah yang kemungkinannya mempunyai struktur tanah berlapis-lapis maka diperlukan

perencanaan pentanahan yang sesuai, dengan tujuan untuk mendapatkan tahanan pentanahan

yang kecil sehingga tegangan permukaan yang timbul tidak membahayakan baik dalam kondisi

normal maupun saat terjadi gangguan ke tanah. Dalam paper ini analisa dilakukan dengan

menggunakan elektroda batang (Rod) dengan berbagai jenis pemasangannya

Pentanahan peralatan adalah penghubungan bagian bagian peralatan listrik yang pada keadaan

normal tidak dialiri arus. Tujuannya adalah untuk membatasi tegangan antara bagian bagian

peralatan yang tidak dialiri arus dan antara bagian bagian ini dengan tanah sampai pada suatuharga yang aman untuk semua kondisi operasi baik kondisi normal maupun saat terjadi

gangguan. Sistem pentanahan ini berguna untuk memperoleh potensial yang merata dalam suatu

bagian struktur dan peralatan serta untuk memperoleh impedansi yang rendah sebagai jalan

balik arus hubung singkat ke tanah. Bila arus hubung singkat ke tanah dipaksakan mengalir

melalui tanah dengan tahanan yang tinggi akan menimbulkan perbedaan tegangan yang besar

dan berbahaya.

Dalam analisis ini digunakan beberapa parameter yaitu kedalaman penanaman elektroda

pentanahan, panjang elektroda batang, jumlah elektroda batang (rod), ketebalan lapisan tanah

bagian pertama dan tahanan jenis tanah tiap lapisan dengan menggunakan beberapa asumsi

yaitu: Lapisan-lapisan tanah sejajar terhadap permukaan tanah


5/12

Tahanan jenis tanah adalah konstan untuk setiap lapisan

Analisa hanya dilakukan untuk elektroda rod

Panjang rod (L) untuk semua kemungkinan pemasangan adalah sama (3.5 meter).

Pada saat terjadi gangguan, arus gangguan yang dialirkan ke tanah akan menimbulkan

perbedaan tegangan pada permukaan tanah yang disebabkan karena adanya tahanan tanah.

Jika pada waktu gangguan itu terjadi seseorang berjalan di atas switch yard sambil memegang

atau menyentuh suatu peralatan yang diketanahkan yang terkena gangguan, maka akan ada

arus mengalir melalui tubuh orang tersebut. Arus listrik tersebut mengalir dari tangan ke kedua

kaki dan terus ke tanah, bila orang tersebut menyentuh suatu peralatan atau dari kaki yang satu

ke kaki yang lain, bila ia berjalan di switch yard tanpa menyentuh peralatan. Arus ini yang

membahayakan orang dan biasanya disebut arus kejut. Berat ringannya bahaya yang dialami

seseorang tergantung pada besarnya arus listrik yang melalui tubuh, lamanya arus tersebut

mengalir dan frekuensinya.

1. Arus Melalui Tubuh Manusia

Kemampuan tubuh manusia terhadap besarnya arus yang mengalir di dalamnya

terbatas dan lamanya arus yang masih dapat ditahan sampai yang belum membahayakan sukar

ditetapkan. Berdasarkan hal ini maka batas - batas arus berdasarkan pengaruhnya terhadap

tubuh manusia dijelaskan berikut ini . Bila seseorang memegang penghantar yang diberi

tegangan mulai dari harga nol dan dinaikkan sedikit demi sedikit, arus listrik yang melalui tubuh

orang tersebut akan memberikan pengaruh. Mula mula akan merangsang syaraf sehingga akan

terasa suatu getaran yang tidak berbahaya bila dengan arus bolak balik dan akan terasa sedikit

panas pada telapak tangan bila dengan arus searah (arus persepsi) Bila tegangan yang

menyebabkan terjadinya tingkat arus persepsi dinaikkan lagi maka orang akan merasa sakit dan

kalau terus dinaikkan maka otot-otot akan kaku sehingga orang tersebut tidak berdaya lagi untukmelepaskan konduktor tersebut.

Apabila arus yang melewati tubuh manusia lebih besar dari arus yang mempengaruhi otot dapat

mengakibatkan orang menjadi pingsan bahkan sampai mati, hal ini disebabkan arus listrik

tersebut mempengaruhi jantung sehingga jantung berhenti bekerja dan peredaran darah tidak

jalan.Penelitian yang telah dilakukan oleh Dalziel disebutkan bahwa 99.5 % dari semu orang yang

beratnya kurang dari 50 kg masih dapat menahan arus pada frekuensi 50 Hz atau 60 Hz yang

mengalir melalui tubuhnya dan waktu yang ditentukan oleh persamaan sebagai berikut :

Keterangan :

Ik : besarnya arus yang mengalir melalui tubuh (Ampere)

t : lamanya arus mengalir dalam tubuh atau lama ganguan tanah (detik)K : konstanta empiris, sehubungan dengan adanya daya kejut yang dapat ditahan oleh X % dari

sekelompok manusia.

Untuk X=99.5 %, 50 kg diperoleh K= 0.0135, maka k = 0.116

Untuk X=99.5 %, 70 kg diperoleh K=0.01246 maka k = 0.157Dengan menggunakan persamaan

(3) akan diperoleh besarnya arus yang masih dapat ditahan seseorang sebagai berikut :

2. Tahanan Tubuh Manusia

Tahanan tubuh manusia berkisar di antara 500 Ohm sampai 100.000 Ohm tergantung

dari tegangan, keadaan kulit pada tempat yang mengadakan hubungan (kontak) dan jalannya

arus dalam tubuh. Kulit yang terdiri dari lapisan tanduk mempunyai tahanan yang tinggi, tetapi

terhadap tegangan yang tinggi kulit yang menyentuh konduktor langsung terbakar, sehinggatahanan dari kulit ini tidak berarti apa-apa. Tahanan tubuh manusia ini yang dapat membatasi


6/12

arus. Berdasarkan hasil penyelidikan oleh para ahli maka sebagai pendekatan diambil harga

tahanan tubuh manusia sebesar 1000 Ohm.

3. Karakteristik Tanah

Karakteristik tanah merupakan salah satu faktor yang mutlak diketahui karena mempunyai

kaitan erat dengan perencanaan dan sistem pentanahan yang akan digunakan. Sesuai dengan

tujuan pentanahan bahwa arus gangguan harus secepatnya terdistribusi secara merata ke dalam

tanah, maka penyelidikan tentang karakteristik tanah sehubungan dengan pengukuran tahanan

dan tahanan jenis tanah merupakan faktor penting yang sangat mempengaruhi besarnya tahanan

pentanahan. Pada kenyataannya tahanan jenis tanah harganya bermacam-macam, tergantung

pada komposisi tanahnya dan faktor faktor lain.Untuk memperoleh harga tahanan jenis tanah

yang akurat diperlukan pengukuran secara langsung pada lokasi pembangunan gardu induk

karena struktur tanah yang sesungguhnya tidak sesederhana yang diperkirakan. Pada suatu

lokasi tertentu sering dijumpai beberapa jenis tanah yang mempunyai tahanan jenis yang

berbeda-beda (non uniform). Pada pemasangan sistem pentanahan dalam suatu lokasi gardu

induk, tidak jarang peralatan pentanahan tersebut ditanam pada dua atau lebih lapisan tanah

yang berbeda yang berarti bahwa tahanan jenis tanah di tempat itu tidak sama. Apabila lapisan

tanah pertama dari sistem pentanahan mempunyai tahanan jenis sebesar r 1 sedangka lapisan

bawahnya dengan tahanan jenisnya adalah r 2, maka diperoleh faktor refleksi K seperti pada

persamaan.

Dari persamaan (6) di atas memungkinkan faktor refleksi K berharga positif atau negatif. Ada

beberapa faktor yang dapat mempengaruhi tahanan jenis tanah antara lain: Pengaruh

temperatur, pengaruh gradien tegangan, pengaruh besarnya arus, pengaruh kandungan air dan

pengaruh kandungan bahan kimia. Pada sistem pengetanahan yang tidak mungkin atau tidak

perlu untuk ditanam lebih dalam sehingga mencapai air tanah yang konstan, variasi tahanan jenis

tanah sangat besar. Kadangkala pada penanaman elektroda memungkinkan kelembaban dantemperatur bervariasi, untuk hal seperti ini harga tahanan jenis tanah harus diambil dari keadaan

yang paling buruk, yaitu tanah kering dan dingin. Berdasarkan harga inilah dibuat suatu

perencanaan pengetanahan.

Nilai tahanan jenis tanah (r ) sangat tergantung pada tahanan tanah ( R ) dan jarak antara

elektroda-elektroda yang digunakan pada waktu pengukuran. Pengukuran perlu dilakukan pada

beberapa tempat yang berbeda guna memperoleh niai rata-ratanya. Tahanan jenis rata-rata dari

dua lapis tanah menurut IEEE standar 81 dimodelkan sebagai berikut :

dimana :

Rhoav : tahanan jenis rata-rata dua lapis tanah (Ohm-m)

r1 : tahanan jenis tanah lapisan pertama (Ohm-m)

a : jarak antara elektroda (meter)

h : ketebalan lapisan tanah bagian pertama (meter)

K : koefesien refleksi

d : diameter elektroda (meter)

n : jumlah pengamatan (sampel) tiap lapisan tanah yang diamati


7/12

Perbedaan tahanan jenis tanah akibat iklim biasanya terbatas sampai kedalaman beberapa meter

dari permukaan tanah, selanjutnya pada bagian yang lebih dalam secara praktis akan konstan.

4. Konduktor Pentanahan

Konduktor yang digunakan untuk pentanahan harus memenuhi beberapa persyaratan antara

lain:

Memiliki daya hantar jenis (conductivity) yang cukup besar sehingga tidak akan memperbesar

beda potensial lokal yang berbahaya.

Memiliki kekerasan (kekuatan) secara mekanis pada tingkat yang tinggi terutama bila

digunakan pada daerah yang tidak terlindung terhadap kerusakan fisik.

Tahan terhadap peleburan dari keburukan sambungan listrik, walaupun konduktor tersebut

akan terkena magnitude arus gangguan dalam waktu yang lama.

Tahan terhadap korosi.Dari persamaan kapasitas arus untuk elektroda tembaga yang

dianjurkan oleh IEEE Guide standar, Onderdonk menemukan suatu persamaan :

A : penampang konduktor (circular mills)

I : arus gangguan (Ampere)

t : lama gangguan (detik)

Tm : suhu maksimum konduktor yang diizinkan ( 0 C )

Ta : suhu sekeliling tahunan maksimum ( 0 C )

Persamaan di atas dapat digunakan untuk menentukan ukuran penampang minimum dari

konduktor tembaga yang dipakai sebagai kisi-kisi pentanahan.

5. Penentuan panjang elektroda pentanahan

Kebutuhan akan konduktor pentanahan pada umumnya baru diperkirakan setelah

diketahui tata letak peralatan yang akan diketanahkan serta sistem pentanahan yang akan

digunakan. Sebagai dasar pertimbangan dalam penentuan panjang konduktor pentanahan

umumnya digunakan tegangan sentuh, bukan tegangan langkah dan tegangan pindah. Hal inidisebabkan karena tegangan langkah yang timbul di dalam instalasi yang terpasang pada switch

yard umumnya lebih kecil daripada tegangan sentuh tersebut.Pentanahan peralatan gardu induk

mula mula dilakukan dengan menanamkan batang konduktor tegak lurus permukaan tanah (rod).

Penelitian selanjutnya dengan sistem penanaman elektroda secara horisontal dengan bentuk

kisi-kisi (grid) dan gabungan sistem grid dengan rod.

6. Penentuan Jumlah Batang Pengetanahan

Pada saat arus gangguan mengalir antara batang pengetanahan dengan tanah, tanah

akan menjadi panas akibat i2r . Suhu tanah harus tetap di bawah 100 0 C untuk menjaga jangan

sampai terjadi penguapan air kandungan dalam tanah dan kenaikan tahanan jenis tanah.

Kerapatan arus yang diizinkan pada permukaan batang pentanahan dapat dihitung.Dimana dapat di ketahui :

i : kerapatan arus yang diizinkan (Ampere/cm)

d : diameter batang pengetanahan (mm)

d : panas spesifik rata-rata tanah ( 1.75 x 106 watt-detik tiap m2 tiap 0C )

q : kenaikan suhu tanah yang diizinkan ( 0 C )

r : tahanan jenis tanah (Ohm-m)

t : lama waktu gangguan (detik)

Seluruh panjang batang pentanahan yang diperlukan dihitung dari pembagian arus gangguan ke

tanah dengan kerapatan arus yang diizinkan, sedang jumlah minimum batang pentanahan yang

diperlukan diperoleh dari pembagian panjang total dengan panjang satu batang, atau dalambentuk lain dituliskan sebagai berikut :


8/12

Dima dimana dapat di rumuskan:

Nmin : jumlah minimum batang pentanahan yang diperlukan

Ig : arus gangguan ke tanah (Ampere)

i : kerapatan arus yang diizinkan (Ampere/cm)

JenisJenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding)-jenis Pentanahan (Sistem Grounding) - Sistim grounding/pentanahan perlu dimiliki pada suatuinstalasi. Dalam pemasangannya, sistim gorunding tersebut terbagi pada beberapa type

tergantung dari kebutuhan dan tingkat keamanan yang dibutuhkan serta regulasi yang berlaku

pada suatu wilayah yang kadang-kadang menetapkan type jenis pentanahan yang hanya boleh

digunakan pada daerah tersebut oleh pejabat berwenang. Ketika akan mendesain suatu sistim

instalasi, hal pertama yang perlu dilakukan adalah menentukan type pentanahan apa yang akan

digunakan untuk instalasi tersebut.Terdapat beberapa type pentanahan yang digunakan

berdasarkan standar IEEE yang menjadi acuan terhadap sistim pentanahan pada suatu instalasi,

sbb :

1. TN-S (Terre Neutral - Separate)2. TN-C-S (Terre Neutral - Combined - Separate) 3. TT (Double Terre)

4. TN-C (Terre Neutral - Combined)

5. IT (Isolated Terre)

Terre berasal dari bahasa perancis yang berarti pembumian , earth.

TN-S (Terre Neutral - Separate)

Pada sebuah sistem TN-S, bagian netral sumber energi listrik terhubung dengan bumi pada satu

titik saja, sehingga bagian netral pada sebuah instalasi konsumen terhubung langsung dengan

netral sumber listrik. Type ini cocok pada instalasi yang dekat dengan sumber energi listrik,

seperti pada konsumen besar yang memiliki satu atau lebih HV/LV transformer untuk kebutuhan

sendiri dan instalsai/perlatan nya berdekatan dengan sumber energi tersebut (transformer).TN-C-S (Terre Neutral - Combined - Separate)

Sebuah sistem TN-C-S, memiliki saluran netral dari peralatan distribusi utama (sumber listrik)

terhubung dengan bumi dan pembumian pada jarak tertentu disepanjang saluran netral yang

menuju konsumen, biasanya disebut sebagai Protective Multiple Earthing (PME). Dengan sistim

ini konduktor netral dapat berfungsi untuk mengembalikan arus gangguan pentanahan yang

mungkin timbul disisi konsumen (instlasi) kembali kesumber listrik. Pada sistim ini, instalasi

peralatan pada konsumen tinggal menghubungkan pentanahannya pada terminal (saluran) yang

telah disediakan oleh sumber listrik.

TT (Double Terre)

Pada sistem TT, bagian netral sumber listrik tidak terhubung langsung dengan pembumian netral

pada sisi konsumen (instalasi peralatan). Pada sistim TT, konsumen harus menyediakan koneksi

mereka sendiri ke bumi, yaitu dengan memasang elektroda bumi yang cocok untuk instalasi

tersebut.

A.

Pentanahan

Sistem pentanahan atau biasa disebut sebagai grounding system adalah sistem

pengamanan terhadap perangkat-perangkat yang mempergunakan listrik sebagai sumber

tenaga, dari lonjakan listrik utamanya petir. Sistem pentanahan digambarkan sebagai hubungan

antara suatu peralatan atau sirkit listrik dengan bumi.

B. Tujuan Pentanahan


9/12

Tujuan utama pentanahan adalah menciptakan jalur yang low-impedance (tahanan

rendah) terhadap permukaan bumi untuk gelombang listrik dan transient voltage. Penerangan,

arus listrik, circuit switching dan electrostatic discharge adalah penyebab umum dari adanya

sentakan listrik atau transient voltage. Sistem pentanahan yang efektif akan meminimalkan efek

tersebut.

Menurut IEEE Std 142-2007, tujuan system pentanahan adalah:

a) Membatasi besarnya tegangan terhadap bumi agar berada dalam batasan yang

diperbolehkan

b) Menyediakan jalur bagi aliran arus yang dapat memberikan deteksi terjadinya hubungan yang

tidak dikehendaki antara konduktor system dan bumi. Deteksi ini akan mengakibatkan

beroperasinya peralatan otomatis yang memutuskan suplai tegangan dari konduktor tersebut.

C. Karakteristik Sistem Pentanahan yang Efektif

Karakteristik sistem pentanahan yang efektif antara lain adalah:

Terencana dengan baik, semua koneksi yang terdapat pada sistem harus merupakan koneksi

yang sudah direncanakan sebelumnya dengan kaidah-kaidah tertentu.

Verifikasi secara visual dapat dilakukan.

Menghindarkan gangguan yang terjadi pada arus listrik dari perangkat.

Semua komponen metal harus ditahan/diikat oleh sistem pentanahan, dengan tujuan untuk

meminimalkan arus listrik melalui material yang bersifat konduktif pada potensial listrik yang

sama.

Penggunaan Pentanahan dalam Aplikasi Proteksi:

1 Karena gejala alami, seperti kilat, tanah digunakan untuk membebaskan sistem dari arus

sebelum personil atau pelanggan dapat terluka atau komponen sistem yang peka dapat rusak.

2. Karena potensial dalam kaitan dengan kegagalan sistem tenaga listrik dengan kembalian

tanah, tanah membantu dalam memastikan operasi yang cepat menyangkut relay proteksi sistemdaya dengan menyediakan jalan arus gagal tahanan rendah tambahan. Jalan tahanan rendah

menyediakan tujuan untuk mengeluarkan potensial secepat mungkin. Tanah harus mengalirkan

potensial sebelum personil terluka atau sistem telepon rusak.

D. Bagian-bagian yang Ditanahkan

Dalam sebuah instalasi listrik ada empat bagian yang harus ditanahkan atau sering juga

disebut dibumikan. Empat bagian dari instalasi listrik ini adalah:

a. Semua bagian instalasi yang terbuat dari logam (menghantar listrik) dan dengan mudah bisa

disentuh manusia. Hal ini perlu agar potensial dari logam yang mudah disentuh manusia selalu

sama dengan potensial tanah (bumi) tempat manusia berpijak sehingga tidak berbahaya bagi

manusia yang menyentuhnya.b. Bagian pembuangan muatan listrik (bagian bawah) dari lightning arrester. Hal ini diperlukan

agar lightning arrester dapat berfungsi dengan baik, yaitu membuang muatan listrik yang

diterimanya dari petir ke tanah (bumi) dengan lancar.

c. Kawat petir yang ada pada bagian atas saluran transmisi. Kawat petir ini sesungguhnya juga

berfungsi sebagai lightning arrester. Karena letaknya yang ada di sepanjang saluran transmisi,

maka semua kaki tiang transmisi harus ditanahkan agar petir yang menyambar kawat petir dapat

disalurkan ke tanah dengan lancar melalui kaki tiang saluran transmisi.

d. Titik netral dari transformator atau titik netral dari generator. Hal ini diperlukan dalam kaitan

dengan keperluan proteksi khususnya yang menyangkut gangguan hubung tanah.

Dalam praktik, diinginkan agar tahanan pentanahan dari titik-titik pentanahan tersebut di atastidak melebihi 4 ohm.


10/12

Secara teoretis, tahanan dari tanah atau bumi adalah nol karena luas penampang bumi tak

terhingga. Tetapi kenyataannya tidak demikian, artinya tahanan pentanahan nilainya tidak nol. Hal

ini terutama disebabkan oleh adanya tahanan kontak antara alat pentanahan dengan tanah di

mana alat tersebut dipasang (dalam tanah). Alat untuk melakukan pentanahan ditunjukkan oleh

Gambar 1.

Dari gambar 1 tampak bahwa ada empat alat pentanahan, yaitu:

1. Batang pentanahan tunggal (single grounding rod).

2. Batang pentanahan ganda (multiple grounding rod). Terdiri dari beberapa batang tunggal yang

dihubungkan paralel.

3. Anyaman pentanahan (grounding mesh), merupakan anyaman kawat tembaga.

4. Pelat pentanahan (grounding plate), yaitu pelat tembaga.

Tahanan pentanahan selain ditimbulkan oleh tahanan

kontak tersebut diatas juga ditimbulkan oleh tahanan sambungan antara alat pentanahan

dengan kawat penghubungnya. Unsur lain yang menjadi bagian dari tahanan pentanahan adalah

tahanan dari tanah yang ada di sekitar alat pentanahan yang menghambat aliran muatan listrik

(arus listrik) yang keluar dari alat pentanahan tersebut. Arus listrik yang keluar dari alat

pentanahan ini menghadapi bagian-bagian tanah yang berbeda tahanan jenisnya. Untuk jenis

tanah yang sama, tahanan jenisnya dipengaruhi oleh kedalamannya. Makin dalam letaknya,

umumnya makin kecil tahanan jenisnya, karena komposisinya makin padat dan umumnya juga

lebih basah. Oleh karena itu, dalam memasang batang pentanahan, makin dalam

pemasangannya akan makin baik hasilnya dalam arti akan didapat tahanan pentanahan yang

makin rendah.

Gambar 2. Batang pentanahan beserta aksesorisnya.

Gambar 2 menggambarkan batang pentanahan beserta aksesorisnya, yaitu; (1) Konduktor tanah,

(2) Penghubung antara konduktor dengan elektroda tanah, dan (3) Elektroda tanah.

Gambar 3. Batang pentanahan dan lingkaran pengaruhnya (sphere of influence).

Sedangkan gambar 3 menggambarkan batang pentanahan beserta lingkaran pengaruhnya

(sphere of influence) didalam tanah. Tampak bahwa pengaruh batang pentanahan akan semakin

dalam letaknya di dalam tanah dan pengaruh terkecil pada kedalaman yang sama dengan

kedalaman batang pentanahan. Lingkaran pengaruh ini makin dekat dengan batang pentanahan.

Hal ini disebabkan oleh adanya variasi tahanan jenis tanahnya.

Aplikasi sistem pentanahan1. SISTIM PENTANAHAN ADALAH SISTIM HUBUNGAN ANTARA TANAH DENGAN BAGIAN

PERALATAN LISTRIK TERTENTU PADA SUATU SIRKUIT LISTRIK YANG MEMPUNYAI

TUJUAN UTAMA UNTUK PENGAMANAN PERALATAN LISTRIK DALAM SIRKUIT ITU, SERTA

BAGI MANUSIA DAN LINGKUNGANNYA PADA SAAT TERJADI GANGGUAN DALAM SIRKUIT

TERSEBUT

2. APLIKASI PENTANAHAN PADA GENERATOR DI PPTL I. SISTEM TN (Terra Neutral

System) Sistem tenaga listrik TN mempunyai satu titik yang dibumikan langsung, BKT instalasi

dihubungkan ke titik tersebut oleh penghantar proteksi. a. TN-S (Terra Neutral Separated) Di

mana digunakan penghantar proteksi terpisah di seluruh sistem. b. TN-C-S (Terra Neutral

Combined Separated) Di mana fungsi netral dan fungsi proteksi tergabung dalam penghantar

tunggal di sebagian sistem.


11/12

3. c. TN-C (Terra Netral Combined) Di mana fungsi netral dan fungsi proteksi tergabung dalam

penghantar tunggal di seluruh sistem. II. SISTEM TTS (Terra Terra System) Sistem tenaga listrik

TT mempunyai satu titik yang dibumikan langsung. BKT instalasi dihubungkan ke elektrode bumi

yang secara listrik terpisah dari elektrode bumi sistem tenaga listrik.

4. III. SISTEM ITS ( Impedance Terra System ) Sistem tenaga listrik IT mempunyai semua

bagian aktif yang diisolasi dari bumi, atau satu titik dihubungkan ke bumi melalui suatu impedans.

BKT instalasi listrik dibumikan secara independen atau secara kolektif atau ke pembumian

sistem. KETERANGAN : BKT : Bagian Konduktif Terbuka

5. APLIKASI PENTANAHAN PADA MOTOR 3 FASA DI INDUSTRI I. SISTEM TN (Terra Neutral


dihubungkan ke titik tersebut oleh penghantar proteksi. a. TN-S (Terra Neutral Separated) Di

mana digunakan penghantar proteksi terpisah di seluruh sistem. b. TN-C-S (Terra Neutral



6. c. TN-C (Terra Netral Combined) Di mana fungsi netral dan fungsi proteksi tergabung dalam

penghantar tunggal di seluruh sistem. II. SISTEM TTS (Terra Terra System) Sistem tenaga listrik



7. III. SISTEM ITS ( Impedance Terra System ) Sistem tenaga listrik IT mempunyai semua




8. APLIKASI SISTEM PENTANAHAN PADA TRANSFORMATOR I. TRANSFORMATOR

RANGKAIAN BINTANG-SEGITIGA A. SISTEM TN (Terra Neutral System) Sistem tenaga listrik

TN mempunyai satu titik yang dibumikan langsung, BKT instalasi dihubungkan ke titik tersebutoleh penghantar proteksi. 1. TN-S (Terra Neutral Separated) Di mana digunakan penghantar

proteksi terpisah di seluruh sistem. 2. TN-C-S (Terra Neutral Combined Separated) Di mana

fungsi netral dan fungsi proteksi tergabung dalam penghantar tunggal di sebagian sistem.

9. 3. TN-C (Terra Netral Combined) Di mana fungsi netral dan fungsi proteksi tergabung dalam

penghantar tunggal di seluruh sistem. B. SISTEM TTS (Terra Terra System) Sistem tenaga listrik



10. C. SISTEM ITS ( Impedance Terra System ) Sistem tenaga listrik IT mempunyai semua


BKT instalasi listrik dibumikan secara independen atau secara kolektif atau ke pembumiansistem. KETERANGAN : BKT : Bagian Konduktif Terbuka

11. II. TRANSFORMATOR RANGKAIAN SEGITIGA-BINTANG A. SISTEM TN (Terra Neutral


dihubungkan ke titik tersebut oleh penghantar proteksi. 1. TN-S (Terra Neutral Separated) Di

mana digunakan penghantar proteksi terpisah di seluruh sistem. 2. TN-C-S (Terra Neutral



12. 3. TN-C (Terra Netral Combined) Di mana fungsi netral dan fungsi proteksi tergabung

dalam penghantar tunggal di seluruh sistem. B. SISTEM TTS (Terra Terra System) Sistem tenaga

listrik TT mempunyai satu titik yang dibumikan langsung. BKT instalasi dihubungkan ke elektrodebumi yang secara listrik terpisah dari elektrode bumi sistem tenaga listrik.


12/12





14. III. TRANSFORMATOR RANGKAIAN BINTANG-BINTANG A. SISTEM TN (Terra Neutral


dihubungkan ke titik tersebut oleh penghantar proteksi. 1. TN-S (Terra Neutral Separated) Di

mana digunakan penghantar proteksi terpisah di seluruh sistem. 2. TN-C-S (Terra Neutral



15. 3. TN-C (Terra Netral Combined) Di mana fungsi netral dan fungsi proteksi tergabung

dalam penghantar tunggal di seluruh sistem. B. SISTEM TTS (Terra Terra System) Sistem tenaga

listrik TT mempunyai satu titik yang dibumikan langsung. BKT instalasi dihubungkan ke elektrode

bumi yang secara listrik terpisah dari elektrode bumi sistem tenaga listrik.





1.grounding atau pentanahan

Documents