ELEKRODA PENTANAHAN

Sistem pentanahan berkaitan dengan suatu kawat metal yang mempunyai struktur

geometris yang berbeda, dimana kawat metal itu dikubur didalam tanah.

Elektroda pentanahan meliputi ukuran, bentuk, dan penempatannya adalah

sangat penting, tidak hanya untuk menghasilkan impedansi yang cukup rendah tetapi

untuk mengontrol bentuk medan listrik pada permukaan tanah.

Resistansi dari sistem elektroda pembumian dan arus ke dalam tanah metentukan

perbedaan tegangan antara sistem dengan tanah. Untuk arus gangguan yang besar,

tegangan ini menjadi sangat tinggi pada elekroda dan akan berkurang tergantung jarak

dari konduktor pembumian dan arus yang mengalir menjadi besar. Kenaikan potensial

tanah dapat dihasilkan pada situasi yang berbahaya.

Sebelum membahas persoalan yang lebih jauh, marilah kita membahas gambar 1.

Potensial sentuh adalah perbedaan tegangan antara gedung yang dibumikan dan orang

yang berdiri diatas tanah tanpa menyentuh jarak gedung. Potensial langkah adalah

tegangan antara kaki orang yang berdiri di atas tanah (kita asumsikan jaraknya adalah 1

meter). Potensial sentuh dan langkah maksimum dibatasi berbagai macam standart.

Sangat mungkin untuk mendapatkan impedansi rendah. Tipe bentuk medan yang

terbentuk ditunjukkan pada gambar 1 sebelah kiri. Bentuk lereng potensial pentanahan

adalah curam, tegangan sentuh dan tegangan langkah sangat tinggi sehingga tidak cocok

untuk memilih elektroda. Pada gambar 1 sebelah kanan menunjukkan akibat penambahan

guard ring sepanjang 1 meter diluar garis keliling dan dipendam sedalam 0.5 meter untuk

sistemnya. Hal ini tidak hanya mengurangi impedansi dan GPR (karena isi bumi

membawa arus yang besar), tetapi bentuk medan juga dikontrol guard ring mengurangi

tegangan langkah dan tegangan sentuh.

Seperti yang kita lihat, tegangan langkah dan tegangan sentuh di sekitar gedung

sangat kecil ketika earthing ring dipasang. Puncak dari potential mountain dibuat

menjadi lebar dan lebih flat oleh karakteristik bentuk cincin di tanah.

Cincin elektroda pembumian yang ditanam di sekitar gedung seharusnya berjarak 1

meter dari dinding luar. Ditanam yang dalam untuk memastikan tidak terpengaruh oleh

dinginnya musim dingin maupun tidak menjadi kering saat musim panas, dan kedalaman

paling tidak sekitar 0.5 meter. Earthing ring seharusnya dibuat dari tembaga dengan luas

penampang paling tidak sekitar 50 mm2.

Earth electrode ring harus dihubungkan ke jaringan penghubung dibawah gedung

dan menghubungkan jaringan di gedung bila bisa diterapkan. Hubungan antara ring dan

rest dari sistem pembumian harus dibuat pada beberapa titik.

Gambar 1.1 Struktur dasar sistem pentanahan

1. ELEKTRODE KAWAT HORISONTAL

2. ELEKTRODE BATANG VERTIKAL

Dipasang pada tanah yang homogen

Persamaan secara empiric dapat ditunjukkan seperti dibawah ini:

Perbedaan persamaan diatas dengan persamaan empirik berkirar kira-kira 10%

Untuk panjang electrode = 10 foot dan diameter electrode d= 1 inch dan jarak x

= maka:

Untuk jarak x = 2

Gambar 1-12. Beton Pentanahan yang Baik

Gambar 1-13. Tipe Instalasi Pentanahan yang Baik

catatan: makin dalam electrode ditanam tahanan pentanahannya semakin

kecil, tetapi ada batas minimal tahanan pentanahan yang bisa

dicapai oleh electrode batang.

Dua electrode parallel dengan jarak selebar s

Mengubah Konfigurasi

memodifikasi konfigurasi elektroda untuk dicocokkan dengan batasan menuju

keberhasilan resistansi yang diinginkan. Diusulkan alternatif khusus adalah:

Figure l-3. Minimum Earth Electrode Subsystem Configuration for Rectangular

Shaped Facility

Figure 1-4. Nomograph for Determining the Resistance to Earth

of a Single Ground Rod (1-1)

a. Mengubah jumlah batang ground

Contoh di atas menunjukkan bahwa lebih sedikit batang yang digunakan dan

masih ketemu tujuan 10-ohm. Seperti itu, jika batu karang muncul kepemukaan bumi

hadir pada poin-poin tertentu di sekitar garis kelilingakan bersifat menghilangkan

sebagian dari batang. Sejak 10 ohm (menginginkan hambatan efektif jaringan) adalah 31

persen dari 32 ohm (resistansi satu lo-foot batang di dalam tanah 10,000 ohm-cm),

Gambar 1-5 menunjukkan sedikitnya 3 batang akan bersifat bisa diterima. Pada sisi lain,

jika daya hambat tanah adalah sangat tinggi perlu batang lebih.

Figure 1-5. Effective Resistance of Ground Rods When

Arranged in a Straight Line or a Large Circle

Figure 1-6. Graph of Multiple-Rod Resistance Ratio (1-2)

Gunakan batang ground lebih panjang.

Batang lebih panjang dibanding 10 kaki (dapat direalisir dengan pengumpulan bagian lo-

foot) mungkin digunakan daya hambat tanah tinggi sebagai pengganti suatu jumlah lebih

besar batu karang lo-foot. Di mana tabel air tanah adalah lebih besar dari 10 kaki di

bawah permukaan pada musim tahun atau di mana garis beku adalah lebih besar dari 10

kaki, menggunakan batang yang lebih panjang untuk memelihara kontak dengan yang

selalu lembab, tanah tidak dibekukan. Menggunakan Gambar 1-4 untuk menaksir

kebutuhan panjangnya, memberi daya hambat tanah.

Gunakan grids atau kawat horisontal sebagai pengganti batang vertikal.

Di mana batuan dasar atau rintangan lain mencegah penggunaan yang efektif dari

batang vertikal, kawat horisontal, grids, atau radial harus digunakan. ( Lihat Volume I,

Bagian 2.6.1.2 untuk data disain dan penyamaan.)

Menurunkan daya hambat tanah melalui peningkatan kimia (penggaraman).

Di mana alternatif di atas tidaklah mungkin atau tidaklah hemat biaya,

peningkatan kimia sering satu-satunya pilihan yang ditinggalkan. Konsultasikan Volume

I, Bagian 2.9 sebelum memutuskan harus berbuat apa mengenai ini.

Tabel 1-1

Keuntungan Dan Kerugian Relatif Tipe Utama

Dari Electroda Pentanahan

Tipe Keuntungan Kerugian

Ground Cincin

Kawat Telanjang

Horisontal (Radial)

Disain secara langsung. Mudah

untuk menginstal (terutama sekali

ada di sekitar suatu fasilitas).

Perangkat keras siap tersedia.

Dapat diperluas untuk

menjangkau permukaan air di

bawah tanah.

Dapat mencapai resistansi rendah

di mana formasi batu karang

mencegah penggunaan batang

vertikal. Impedansi impuls

tidak bermanfaat jika formasi

batu karang besar

adalah dekat permukaan.

Subjek untuk fluktuasi

resistansi dengan tanah

kering.

Jaringan Horisontal

(Kawat Telanjang)

Batang Vertikal

Plat

Electroda Secara

Kebetulan (Kegunaan

rendah. Baik Rf counterpoise

ketika menempatkan pada pola

bintang.

Permukaan minimum gradien

potensial. Instalasi secara

langsung jika dilaksanakan

sebelum konstruksi. Dapat

mencapai resistansi rendah

berhubungan dengan area di mana

formasi batu karang mencegah

penggunaan batang vertikal.

Dapat dikombinasikan dengan

batang vertikal untuk

menstabilkan fluktuasi resistansi.

Disain secara langsung. Paling

mudah untuk menginstal

(terutama sekali ada di sekitar

suatu fasilitas). Perangkat keras

siap tersedia. Dapat diperluas

untuk menjangkau permukaan air

di bawah tanah

Dapat mencapai resistansi rendah

yang berhubungan dengan batas

area.

Dapat memperlihatkan resistansi

yang sangat rendah.

Subjek untuk fluktuasi

resistansi dengan tanah

kering jika batang vertikal

tidak digunakan.

Impedansi impuls tinggi.

Tidak bermanfaat di mana

formasi batu karang besar

adalah dekat permukaan.

Voltase Langkah di atas

permukaan tanah dapat

berlebihan di bawah arus

kesalahan tinggi atau selama

serangan kilat langsung.

Kebanyakan sukar untuk

menginstal.

Kecil atau tidak ada kendali

di atas perubahan masa

menyalurkan lewat

pipa, dasar bangunan,

tangki/tank yang

dikuburkan)

depan. Harus dipekerjakan

dengan electroda lain.

Tabel 1-21 Ukuran Conduktor yang Diijinkan Untuk Grounding pada Peralatan

Rating/Setting Automatis SIZE

Over Carrent pada Peralatan

Ampers Kawat Tembaga Kawat Tembaga/Tembaga

dengan Lapisan Alumunium

14 12 12

20 12 10

30 10 8

40 10 8

60 10 8

100 8 6

200 6 4

400 3 1

600 1 2/0

800 0 3/0

1000 2/0 4/0

1200 3/0 250MCM

1600 4/0 350MCM

2000 250 MCM 400

(1).Dimana konduktor dari peralatan yang digrounding adalah konduktor yang

terpisah ,ferifikasi konduktor yang melalui pipa ,rak kabel.Misalnya

konduktor fasa dan netral.

(2).Ferifikasi grounding pada peralatan pada bagian belakang box panel.

(3).Ferifikasi ukuran dari konduktor pada peralatan yang digrounding,jika lebih

besar lihat pada tabel 1-21

(4).Ferifikasi conductor netral dan tidak boleh terhubung dengan body pada

panel peralatan.Untuk lebih akurat dapat diukur dengan ohm meter.

Sistem pentanahan pada tanah berlapis

Pemilihan sistem pentanahan sangat dipengaruhi oleh kondisi tanah. Hal ini

mengakibatkan perbedaaan tipe pentanahan pada tiap tipe tanah. Sebagai contoh

adalah sistem pentanahan pada tanah berlapis berikut :

Gambar 5-3. Sistem pentanahan pada tanah berlapis.

Lapisan atas tanah yang berisitifitas lebih tinggi dari yang bawah, biasa ditemukan

pada tanah berpasir diatas dan tanah liat di bagian bawah. Pada kondisi ini perbedaan

resistifitas bisa mencapai ribuan m. Sistem pentanahan yang efektif mereduksi

tegangan adalah menggunakan tiang vertikal dengan sedikit saja menyentuh tanah

lapisan bawah.

Sedangkan untuk tanah yang berlawanan, maka sistem yang lebih baik digunakan

adalah struktur pentanahan horisontal yang ditanam pada tanah lapisan atas.

5.4. Penentuan jarak efektif struktur pentanahan dan persamaan empirisnya.

Jarak yang efektif dari kawat tanah termasuk bagian penting dari perencanaan

pembuatan sistem pentanahan. Bukan sekedar penghematan bahan dan dana, tetapi

juga pada perlindungan manusia dan peralatan.

5.4.1. Jarak efektiv kawat pentanahan horisontal.

Secara teori, ada beberapa definisi untuk menentukan jarak aman kawat

horisontal. Yaitu :

1. Jarak efektif dari titik injeksi arus sampai tegangan tersalurkan adalah 3% dari

nilai arus masuk.

2. Jarak efektif adalah jarak dimana tidak terjadi reduksi dari penghantaran

impedansi yang terjadi.

3. Jarak efektif adalah jarak bebas dari penghantaran injeksi tegangan maksimum.

Dari ketiga definisi ini dapat disimpulkan bahwa jarak efektif kawat pentanahan

horisontal pada saat terjadi impedansi injeksi maksimum adalah 3% lebih jauh

dibandingkan nilai puncak yang ditimbulkan penghantaran impedansi maksimum.

ELEKTRODE PENTANAHAN PLATE (pelat)

Elektrode plate adalah bahan penghantar berbentuk pelat atau kasa yang ditanam

tegak. Luas minimum 0,5 mm2 dan tebal minimal 1mm, jarak minimum 3 m ditanam 1-

5m.

Besar tahanan elektrode pelat sesuai persamaan:

R = 0,25 /(1,13 D) Dimana:

D = Panjang sisi pelat

ELEKTRODE PITA Elektrode pita adalah bahan penghantar terbuat dari bahan tembaga, dipilin,

ditanam pada teneh spesifikasi yang kecil, mempunyai lebar 25 mm, tebal 3-4mm, ditanam 50 mm. Besar tahanan elektrode pita sesuai persamaan:

R = C (2 )/L

Dimana:

L= panjang pita

C= konstanta

ELEKTRODE PENTANAHAN ELEKTROLIT