Eksergi Jurnal Teknik Energi Vol 8 No. 1 Januari 2012; 1 - 6

1

PENGARUH KEDALAMAN ELEKTRODA BATANG TUNGGAL

TERHADAP NILAI TAHANAN PENTANAHAN PADA TANAH LIAT

DAN SOILTREATMENT GARAM

Wahyono

Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Sudarto, S.H., Tembalang, Kotak Pos 6199 SMS, Semarang 50329

Telp. 7473417, 7466420 (Hunting), Fax.7472396

Abstrak

Semakin kecil nilai tahanan pentanahan maka semakin baik system pentanahannya. Pada kondisi tanah

tertentu, nilai tahanan pembumian dipengaruhi oleh kedalaman penanaman dan tahanan jenis tanah.

Dalam makalah ini akan memaparkan bagaimana pengaruhnya kedalaman penanaman elektroda pada

tanah liat dan campuran garam terhadap nilai tahanan pembumian. Tujuan penelitian adalah untuk

mencari nilai tahanan pentanahan yang sesuai dengan kebutuan yang persyaratkan agar sistem

kelistrikan aman terhadap gangguan yang terjadi. Dalam penelitian digunakan metode pengukuran tiga

titik dengan menggunakan alat digital earth resistance tester. Hasil perhitungan dari data pengujian

penurunan rata-rata antara tahanan pentanahan pada tanah liat dan tanah yang soil treatment garam

adalah 73,9 %

Kata kunci : elektroda, tahanan pentanahan

1 PENDAHULUAN

Untuk melindungi dan mengurangi dampak

kerusakan akibat sambaran petir maka

dipasang sistem pengamanan pada

perumahan. Sistem pengamanan itu berupa

sistem penangkal petir beserta

pentanahannya. Pemasangan sistem tersebut

didasari oleh perhitungan resiko kerusakan

akibat sambaran petir terhadap perumahan.

Dengan adanya sistem pentanahan ini, semua

bagian perumahan dan permukaan tanah

diharapkan mempunyai tegangan yang

merata, terutama pada saat gangguan ke

tanah sehingga tidak membahayakan orang

yang berada disekitar tempat itu. Untuk

meminimalkan kerusakan akibat sambaran

petir pada perumahan, maka perlu dilakukan

perhitungan nilai pentanahan yang aman dan

menganalisa tempat tertanamnya elektroda

pentanahan. Pada proses perencanaan suatu

jenis sistem pentanahan pada perumahan,

memerlukan suatu pengukuran tahanan

pentanahan yang akan menjadi acuan proses

perencanaan sistem pentanahan. Hal ini akan

bermanfaat dalam perencanaan sistem

pentanahan karena arus lebih dialirkan ke

tanah dengan cepat pada saat terjadi

sambaran petir karena nilai tahanan

pentanahan yang kecil.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mengetahui nilai tahanan dengan elektroda

batang tunggal yang tertanam di tanah pada

kondisi jenis tanah yang berbeda, untuk

mengetahui nilai tahanan jenis tanah dengan

elektroda yang tertanam di tanah liat dan

tanah yang dicampur garam atau kondisi

jenis tanah yang berbeda dan untuk

membandingkan nilai tahanan jenis tanah

dengan variasi elektroda yang tertanam

dalam tanah.

Tinjauan Pustaka

Arif dermawan, dkk., (2002) analisis

penbandingan nilai tahanan pentanahan yang

ditanam dalam tanah dan septictank pada

perumahan. Penelitian dilakukan dengan

menanam batang elektroda dalam tanah dan

membuat septictank yang diisi tiga jenis

tanah kemudian batang elektroda dipasang

dalam tanah tersebut. Dalam penelitian juga

mengatur kedalam elektroda yang hasilnya

semakin dalam penanaman elektroda

kedalam tanah, maka nilai tahanan

pentanahan semakin kecil.

Pengaruh Kedalaman Elektroda Batang Tunggal Terhadap (Wahyono)

2

Janardana (2005), meneliti tentang

perbedaan sistem pentanahan dengan

penambah garam dan bentonit untuk

mengurangi

nilai tahanan pentanahan. Menurut

Hutahuruk, 1999, tahanan pentanahan

dipengaruhi oleh bebrapa faktor antara lain :

jenis tanah, suhu, kelembanan tanah, lapisan

tanah, serta kandungan elektrolit tanah.

Kandungan elektrolit tanah dapat

menurunkan nilai pentanahan. Kandungan

elektrolit tanah dapat dirubah dengan

menambah zat aditif pada tanah. Hasil

pengukuran dengan penambahan garam dan

penambahan bentonit menunjukan

perbedaan yang signifikan, sehingga dalam

pemasangan eletrotroda pentanahan perlu

memperhatikan zat aditif yang digunakan

agar didapatkan nilai tahanan pentanahan

yang sesuai dengan kebutuhan.

Klasifikasi Tanah

Janadana (2000) mengatakan klasifikasi

tanah adalah suatu sistem pengaturan

beberapa jenis tanah yang berbeda-beda, tapi

mempunyai sifat yang serupa kedalam

kelompok-kelompok atau sub-sub kelompok

tertentu. Dari sudut pandang teknis, tanah

dapat digolongkan menjadi beberapa pokok

yaitu : Batu krikil (gravel), pasir ( Sand),

Lanau (Silt),

Lempung (Clay).

Tahanan Jenis Tanah

Faktor keseimbangan antara tahanan

dankapasitansi disekelilingnya adalah

tahanan jenis tanahyang direpresentasikan

dengan ρ. Harga tahanan jenis tanah pada

daerah kedalaman yang terbatas

tergantung dari beberapa faktor yaitu :

Jenis tanah : tanah liat, berpasir

berbatu dan lainlain.

Lapisan tanah : berlapis-lapis dengan

tahanan berbeda atau uniform.

Kelembaban tanah.

Temperatur.

Untuk mendapatkan tahanan tanah yang

rendah sering dicoba dengan memberi air

atau dengan membasahi tanah, serta dengan

mengubah komposisi kimia tanah dengan

memberikan garam pada tanah dekat

elektroda.

Teknik Pengkondisian Tanah

Cara untuk menurunkan tahanan jenis tanah

ini disebut dengan teknik pengkondisian

tanah. Adapun macam-macam teknik

pengkondisian tanah yaitu :

a. Teknik bentonit.

b. Teknik kokas atau arang.

c. Teknik tepung logam.

d. Teknik garam.

e. Teknik semen konduktif.

Pemilihan teknik pengkondisian tanah

tersebut disesuaikan dengan kondisi lokasi

yang tergantung pada :

Kemudahan memperoleh bahan-

bahan.

Kemudahan pemasangan.

Kemudahan pemeliharaan.

Besarnya tahanan jenis tanah efektif

yang dapat dicapai.

Bahaya karat terhadap elektroda

pentanahan.

Jenis-jenis Elektroda Pentanahan

Beberapa jenis elektroda pentanahan yang

biasa digunakan yaitu :

a. Elektroda Batang

b. Elektroda Pita

c. Elektroda Pelat

Elektroda batang adalah elektroda dari

pipa besi baja profil atau batangan logam

lainnya yang dipancangkan ke dalam

tanah secara dalam. Panjang elektroda

yang digunakan sesuai dengan pentanahan

yang diperlukan. Elektroda batang yang

ditanam tegak lurus dengan

permukaan tanah disebut pentanahan rod.

Bila elektroda elektroda tersebut dialiri arus

gangguan ke tanah ketika daerah

perumahan terjadi gangguan tanah, maka

arus tersebut akan menyebar atau mengalir

ke tanah dan akan mengakibatkan naiknya

beda potensial pada permukaan tanah.

Eksergi Jurnal Teknik Energi Vol 8 No. 1 Januari 2012; 1 - 6

3

(a) (b) (c)

Gambar 1. Jenis- jenis elektroda pentahan

Untuk elektroda yang ditanam tegak

lurus dekat permukaan tanah (Gambar

1.a), nilai tahanan pentanahannya adalah :

Dimana :

Rd1 = nilai tahanan pentanahan ( ohm),

= tahanan jenis tanah ( ohm- metrer )

L = kedalaman penanaman elektroda (m)

a = jari-jari elektroda ( cm )

2. METODOLOGI

Cara pengukuran tahanan pentahan dengan

metode tiga titik (three-point methode). Bila

dimaksudkan untuk mengukur tahanan

jenis tanah maka perhitunganya dengan

menggunakan rumus 1.1 Metode tiga

titik ini adalah menggunakan tiga buah

batang pentanahan dimana batang 1 yang

tahanannya hendak diukur dan batang-

batang 2 dan 3 sebagai batang

pengentanahan pembantu yang juga belum

diketahui tahanannya. Diagram rangkaianya

ditunjukan seperti pada gambar 2 dibawah

dan bila pengukuran dengan sumber DC

maka gambar rangkaianya seperti pada

gambar 3

Gambar 2 rangkaian pengukuran dengan

sumber AC.

Sumber DC yang digunakan pada rangkaian

seperti gambar 3 adalah sudah termasuk alat

ukur tahanan pentanahan yang disebut

Digital Earth Resistsnce Tester.

Gambar 3. Rangkaian pengukuran dengan

sumber DC.

Bila alat untuk mengukur tahanan

pentanahan ini dipisahkan dengan rangkaian

maka seperti pada gambar 4

Peralatan penelitian utama yang diapakai

adalah Digital Earth Resistance Tester,

Sumber tenaga : 9V DC jenis baterai R6P

(SUM-3) x 6, Jenis : Digital Earth

Resistance Tester 4105A.

Gambar 4. Digital earth resistance tester

Keterangan :

LCD penampil nilai ukur.

1. Simbol baterai dalam keadaan lemah.

2. LED indicator (berwarna hijau).

Pengaruh Kedalaman Elektroda Batang Tunggal Terhadap (Wahyono)

4

3. Tombol uji untuk mengunci dan

melihat hasil pengukuran.

4. Selektor swithc untuk memilih batas

ukur dan mematikan alat.

5. Terminal pengukuran.

Gambar 5 Diagram alir proses pengukuran

tahanan pentanahan

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pengukuran tahanan pentanahan yang

dilakukan memdapatkan seperti pada tabel 1

dibawah. Sesuai dengan teori dari buku

sistem pentanahan (Hutahuruk, 1999), maka

tanah yang dikondisikan dengan bahan yang

mudah menghantarkan arus listrik akan

menurunkan nilai tahanan pentanahan.

Tanahan pentanahan berbanding dengan

tanahan jenis tanah, sedangkan tahanan jenis

tanah yang diberi garam akan menjadi kecil

nilainya.

Tabel 1 Data pengujian pentanahan pada

tanah liat( ke 1) dan garam (ke 2)

No Kedalaman

EL

(cm)

Rd 1(Ω)

ke-1

Rd2 (Ω)

Ke 2

1 40 54,7 14,9

2 50 50,7 11,3

3 60 42,1 9,9

4 70 37,9 9,4

5 80 31,9 8,2

6 90 27,5 7,8

7 100 25,0 7,4

8 110 23,3 7,0

9 120 20,4 6,4

10 130 17,1 5,2

11 140 15,3 3,6

12 150 13,8 2,1

Tahanan pentanahan rata-rata pada tanah liat

dan tanah soiltreatment garam untuk

kedalaman 40 cm mengalami penurunan

sebesar 39,8 Ω atau 72,7 %, sehingga untuk

tahanan pentanahan perumahan agar

tericapai dibawah 5 Ω maka elektroda yang

harus ditanam dalam tanah adalah 140 cm.

Tahanan yang ditanam dalam tanah liat

untuk kedalaman 150 cm belum memenuhi

syarat karena tahananya baru 13,8 Ω,

sehingga harus tambah kedalaman atau

ditreatment atau diberi air kemuduan diukur

setelah beberapa minggu agar elektroda

betul-betul kontak dengan tanah sehingga

nilai tahanan pentanahanya bisa kecil.

Dari hasil perhitungan penurunan rata-rata

antara tahanan pentanahan pada tanah liat

dan tanah yang soil treatment garam adalah

73,9 %

Dari hasil pengukuran semakin dalam

elektroda yang ditanam ke tanah, maka

tahanan pentanahan semakin kecil, hal ini

Menyiapkan

bahan dan alat

ukur

Mengatur jarak elektroda utama ,

bantu, penyambungan dengan alat

Melakukan pengukuran dan mencatat

tahanan pentanahan

Penanaman

elektroda utama

mulai

selesai

Eksergi Jurnal Teknik Energi Vol 8 No. 1 Januari 2012; 1 - 6

5

disebabkan karena semakin dalam

penanaman elektroda semakin dekat dengan

air tanah dan kandungan air pada tanah

semakin banyak dan kelembaban tanah

semakin tinggi.

Hasil perhitungan tahanan jenis tanah pada

tabel baris pertama jenis tanah liat sebesar

3615,8 Ω-cm dan hasil perhitungan pada

tanah yang sama pada baris ke duabelas

sebesar 2531,6 Ω-cm, sehingga ada

penurunan nilai tahanan jenis tanah.

0

10

20

30

40

50

60

0 50 100 150 200

Series1

Tahanan pentanahan (Ω)

Kedalaman (cm)

Gambar 6. Grafik antara tahanan pantanahan

dengan kedalaman elektroda di tanah liat

Dari gambar 6 terlihat bahwa hubungan

antara tahanan pentanahan dengan

kedalaman elektroda berbanding terbalik

artinya semakin dalam penanaman elektroda

maka semakin kecil nilai tahanan

pentanahanya. Berdasarkan rumus juga

terlihat bahwa tahanan tanah sebanding

dengan tahanan jenis dan berbanding

terbalik dengan kedalaman penanaman

elektroda. Hal ini terjadi juga pada semua

kondisi tanah yang berbeda-beda.

Struktur dan karakteristik tanah

merupakan salah satu faktor yang

mutlak diketahui karena mempunyai

kaitan erat dengan perencanaan sistem

pentanahan yang akan digunakan. Nilai

tahanan jenis tanah harganya bermacam-

macam, tergantung pada komposisi

tanahnya. Batasan ataupengelompokan

tahanan jenis dari berbagai macam jenis

tanah pada kedalaman tertentu tergantung

pada beberapa hal antara lain pengaruh

temperatur, pengaruh kelembaban, dan

pengaruh kandungan kimia Secara teori

untuk tanah pada kondisi tanah yang

sama, semakin dalam penanaman elekroda,

tahanan tanah dan tahanan jenis tanah

akan menurun karena semakin dekat

dengan air tanah yang berpengaruh

dengan kelembaban yang nantinya

berpengaruh terhadap konduktivitas.

Gambar 7. Grafik antara tahanan pantanahan

dengan kedalaman elektroda ditanah

soiltreatment garam

4. KESIMPULAN

1. Semakin dalam elektroda ditanam maka

nilai tahanan pembumiannya akan

semakin kecil.

2. Untuk penambahan kedalaman ΔL =

10 cm yang sama ternyata

menghasilkan selisih penurunan yang

tidak sama.

3. Nilai tahanan jenis tanah harganya

bermacam-macam, tergantung pada

komposisi tanahnya.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Standarisasi Nasional. 2000.

Persyaratan Umum Instalasi Listrik

2000 (PUIL 2000). Jakarta: Yayasan

PUIL.

Tahanan pentanahan (Ω )

Kedalaman(cm)

Pengaruh Kedalaman Elektroda Batang Tunggal Terhadap (Wahyono)

6

Arif Dermawan dkk, 2002, analisis

perbandingan tahanan pentanahan

ditanam dalam tanah dan

septictank pada rumah, undip,

semarang

Hutauruk, T.S. 1999. Pengetanahan

Netral Sistem Tenaga Dan

Pengetanahan Peralatan. Yayasan

PUIL. Jakarta : Erlangga.

Janardana, (2005), Perbedaan Penambahan

Garam Dengan Penambahan Bentonit

Terhadap Nilai Tahanan Pentanahan

Pada Sistem Pentanahan, vol.4 no.1,

2005, Teknologi Elektro, Universitas

Udayana, Bali