BABIPENDAHULUANA. Latar Belakang MasalahKemajuan teknologi sangatlah pesat, berbagai kemajuan teknologi bermunculan dan terus berkembang salah satunya adalah VSat. Karena itu tak heran bahwaGudang semen tiga roda menggunakan alat tersebut untuk melakukan segala operasional kerjanya. Sedangkan fungsi dari VSat itu sendiri adalah untuk mengirim data dan menerima data ke satelit. Maksudnya yaitu dalam hal pengiriman laporan maupun pencetakan surat jalan atau biasa disebut DO ( Delivery Order ). Karena fungsinya yang sangat vital dan untuk kelancaran operasional dalam pengiriman semen ke toko maka harus adanya perlindungan atau proteksi pada alat tersebut.Dalam hal ini penulis telah membuat sistem pentanahan / grounding untuk melindungi Modem Internal yang ada pada VSat, karena di Wilayah/ AreaGudangsemenTigaRodaadalahdaerahyangrawanakan sambaran petir ataupun tegangan lebih yang diakibatkan oleh instalasi jaringan yang ada di Pemalang.B. Perumusan Masalah- Bagaimanakahmerencanakan sistem pentanahan / grounding dengan nilai tahanan kurang dari 5 ohm.- Berapa jumlah kebutuhan material yangakan digunakan untuk merencanakan sebuah sistem pentanahan / grounding.1C. Pembatasan MasalahMengingat permasalahanyangadamerupakanperencanaanatau pembuatan sebuah sistem pentanahan / grounding , maka penulis membatasi hanya perencanaan sistem pentanahan , langkah langkah dalam pelaksanaan pembuatansistempentanahan/ groundingdancaramelakukanpengukuran sistem pentanahan / grounding.D. Tujuan Penulisan - Mendapatkansistem pentanahan / grounding dengan nilai tahanan kurang dari 5 ohm.- Mengetahui jumlah kebutuhan material yang akan digunakan untuk merencanakan sebuah sistem pentanahan / grounding.E. Metode Pengumpulan DataMetodepengumpulandatauntukanalisadalampenulisantugas akhir yang berjudulSISTEMPENTANAHAN SINGLEGROUNDING PADA MODEM VSAT DI GUDANG SEMEN PEMALANG ini adalah :- Pengumpulan bahan bahan dan alat untuk merencanakan sebuah sistem pentanahan yang handal sesuai dengan standar PUIL.- DaftarPustaka metodeuntuk membantu didalam menganalisa data dilapangan danuntuk mendapatkan data data sebagai acuan untuk perencanaan suatu pekerjaan .2F. Metode Pembuatan Metodeyang digunakan dalampembuatan sistempentanahan adalah :- Pendefinisianyaitumenjelaskansistempentanahan/ grounding yangakandibuat. Meliputi : sistempentanahan / groundingyang digunakan, pemilihan lokasi, pemilihan bahan dan alat yang digunakan.- Langkah langkah yaitu hal hal yang perlu dilakukan atau proses dalam pembuatan sistem pentanahan / grounding. - Pengujian / pengukuranyaitu menguji / mengukur sistem pentanahan/ groundingyangtelahdibuat. Pengujian/ pengukuran sistempentanahan/ groundingdilakukanuntukmengetahui apakah nilai tahanandari sistempentanahan/ groundingitusesuai dengan yang telah ditetapkan atau dengan kata lain bahwa pembuatan sistem pentanahan / grounding bekerja dengan baik atau tidak.G. SistematikaPenulisanUntukmemudahkandalammemahami isi dari Tugas Akhir ini maka diuraikan penulisannya sebagai berikut :BabI PendahuluanPada bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan dan manfaat penelitian, perumusan masalah, pembatasan masalah, metode pengumpulan data, metode 3pembuatan program, dan sistematika penulisan.BabII TinjauanPustakaPada bab ini berisi tentang teori dasar sistem pentanahan, teori tentang pengetanahan peralatan dan teori tentang VSat.BabIII PermasalahanPadababini menjelaskantentangalasanpembuatan sistem pentanahan / grounding, pemilihan lokasi, pemilihan bahan, bahandanalat yangdigunakan, langkahlangkahpemasangan sistempentanahan / grounding, dan pengukuran nilai tahanan pentanahan / grouding.BabIV Pembahasan MasalahPada bab ini menjelaskan tentang masalah yangterjadi dan cara penyelesaian masalh tersebut.BabV PenutupPada bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dan saransarandari keseluruhanpembahasansistempentanahan/ grounding.Daftar Pustaka4BAB IITINJAUANPUSTAKAA. PENTANAHAN1. Sistem PentanahanSalah satu faktor kunci dalamsetiap usaha pengamanan ( perlindungan )rangkaian listrik adalah pentanahan. Apabila suatu tindakanpengaman/ perlindunganyangbaikakandilaksanakan, maka harus ada sistempentanahan yangdirancangdenganbenar. Prinsip prinsipstandar pentanahanyangbisa digunakan, telah banyaktertulis dalam laporan laporan berbagai organisasi nasional yang berkaitan.Agar sistem pentanahandapat, bekerja efektif, harus memenuhi persyaratan persyaratan sebagai berikut:a. Membuat jalur impedansi rendahke tanah untuk pengamanan personil dan peralatan,menggunakan rangkain yang efektif.b. Dapat melawan dan menyebarkangangguan berulang dan arus akibat surja hubungan ( surge currents )c. Menggunakan bahan tahan korosi terhadap berbagai kondisi kimiawi tanah, untuk meyakinkan kontinuitas penampilannya sepanjang umur peralatan yang dilindungi.d. Menggunakansistemmekanik yang kuat namun mudah dalam pelayanan.5Dalamsetiap pembicaraan tentang pentanahan, pertanyaan yang selalu timbul adalah Seberapa kecil tahanan untuk pentanahan ?, Pertanyaan ini sulit dijawab dalam harga Ohm. Makin kecil makin baik. Lebih jauh lagi, untuk perlindungan / pengamanan personil dan peralatan , patut diusahakan tahanan pentanahan lebih kecil dari satu satu Ohm. Hal ini tidak praktis untuk dilaksanakan dalam suatu sistem distribusi, saluran transmisi, ataupun dalamsubsstasion distribusi.Di beberapa tempat, tahanansebesar 5Ohmmungkinsudahsangat sulit dicapai tahanan pentanahan dibawah 100 Ohm.Beberapa patokan / standar yang telah disepakati adalah bahwa saluran transmisi substasionharus direncanakan sedemikian rupa, sehingga tahanan pentanahan tidak melebihi harga 1 Ohm. Dalam substasion substasion distribusi, harga tahanan maksimum yang diperbolehkan adalah 5 Ohm. Dalam substasion substasion ( 6 kV atau lebih ) sistem sisi tanam untuk suatu substasionakan memberikan tahanan pentanahan yang diinginkan (Std IEEE 80-1976mengatur masalah pengamanpersonil dansistempentanahan substasion).Dalamsistem tersebut dapattimbul masalah, padategangan33kVataulebihrendah, biasa digunakan pentanahan dengan batang pasak.Kisi kisi pentanahan substasion tergantung pada kerja ganda kisi dan pasak pasak yang terhubung. Dari segibesarnya harga tahanan, bahanyangdipakai pasaktidakmengurangi besar tahananpentanahan 6sistem, namun mempunyai fungsi tersendiri yang penting. Bahannya sendiri mempunyai harga impedansi awal beberapa kali lebih tinggi daripada harga tahanannya terhadap tanah pada frekuensi rendah.Hal ini dapatmengurangipenyebaranakibatsurja hubung yang efektif. Bahan pentanahandimaksudkanuntukmengontrol dalambatasbatas aman, potensial potensial pada arus arus gangguan yanglebih tinggi. Pasak pasakadalahbatangbatangsederhana, sebaliknyadapat memberikan impedansi surja yang dapat berharga sekitar separuh harga tahanan frekuensi rendahnya. Hal inilahpenyebabutamajatuhnyatanahdalam gradient tegangan yang tinggi pada permukaan pasak. Sebagai akibat dari sifat sifat ini, maka pasak harus ditempatkan didekat / sekitar bangunan stasion. Pasak pasak tentu saja akan dibutuhkan dalam saluran saluran tegangantinggi (132kV, 66kV)dimanatahananmaksimal 15Ohm masih bisa diterima, dan dalam saluran saluran distribusi ( 33 0.4 kV ) dimana dipilih tahanan 25 Ohm.Parameter parameter ini umumnyadapatdipenuhi dengan pemakaianteori teori dasarpentanahansecarabenar. Namun, selalu timbul keadaankeadaan, yangakanmenyulitkandalammemperoleh tahanan pentanahan yang diingini. Apabila timbul keadaan demikian dapat digunakan beberapa metode untuk menurunkan harga tahanan pentanahan, antara lain sistembatang paralel, sistempasak tanamdalamdengan beberapa pasak, dan perlakuanterhadapkondisi kimiawi tanah. Metode metode lain juga telah banyak diperkenalkan, yaitu pelat tanam, 7pengahantar tanam, dan beton kerangka baja yang secara listrik terhubung. Sejenis tanah liat yang dikenal sebagai bentonite, karena kemampuannya menyerapdanmenahan air,dapat digunakan untuk mengurangi tahanan tanah di daerah dimana tahanan tanah tinggi, dalam orde 300 Ohm meter atau lebih.2. TahanandanPengamanSekarang marilah kita tinjau bagian lain dari sistem hubungan pentanahan, yaitu tanah itu sendiri. Pertama, bidang kontak antara tanah denganpasakharuscukupluas, sehinggahargatahanandari jalur arus masuk atau melewati tanah masih dalam batas batas yang diperkenankan untukpenggunaanpenggunaantertentu. Tahanandari jalur tanahini relatif rendah dankurang lebih tetap sepanjangtahun.Untuk memahamimengapa tahanan tanah harus rendah, kita gunakan hukum Ohm, yaitu :E=IxRDimana :EadalahtegangandalamvoltI adalaharusdalamampereRadalahtahanandalamohmSebagai contoh, adategangansumber 415volt (240volt terhadaptanah ) dengan tahanan 4 Ohm. Sekarang, misalnya ada gangguan / kekeliruan, sehingga kabel dari sumber yang mencatu motor 8listrik menyentuh badan motor. Hal ini berarti kabel tersebut menghubungkan ke sistem pentanahan yang mempunyai tahanan 20 Ohm ke tanah ( lihat gambar 1 ). Menurut hukum Ohm akan ada arus sebesar 10 Ampere mengalir melewati badan motor ke tanah.SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahanPeralatan,Erlangga,JakartaGambarII 1..GangguanyangtinggipadatahanantanahApabilaseseorangmenyentuhbadanmotor, makadiaakan menerima tegangan sebesar 200 Volt ( yaitu 20 Ohm kali 10 Ampere ). Hal ini dapat berakibat fatal, tergantung pada tahanan orang tersebut, yaitu bervariasi denganteganganyangdisentuhnya. Hubungantahananlistrik badanmanusia(dewasadengankulit kering)denganteganganadalah tidak linier dan untuk arus searah atau frekuensi sampai 100 Hertz, dapat dilihat pada Tabel 1.9TabelII.1Potensial potensialamansentuhTeganganSentuhRms(V)TahananListrik badan manusia( )2550250Hargaasimptot250020001000650Sumber Pustaka:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahanPeralatan,Erlangga,JakartaBesaran arus lewat badan, maksimum 10 mA untuk pria dan 8 mA untuk wanita, adalah besaran besaran yang telah ditetapkan sebagai patokan. Arus 100 mA atau lebih dinyatakan sebagai fatal. Publikasi IEC 479 Pengaruh pengaruh arus yang melewati badan manusia memuat grafik ( gambar 2 ) yang memperlihatkan daerah daerah bahaya yang diakibatkan oleh sentuhan terhadap sumber arus bolak balik 50 / 60 Hz oleh orang dewasa. 10SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahanPeralatan,Erlangga,JakartaGambarII.2.Pengaruh / akibat arus melewati badan manusia :- Daerahdaerah1, 2, dan3:bahayamati olehsengatanlistrik praktis terhindar. - Daerah daerah 4 dan 5 : Bahayamatiolehsengatanlistrik.Apabilaarus yangmelewati badanmanusiadapat di batasi dalam besaran dan waktu seperti pada daerah daerah satu, dua, dan tiga, maka bahaya mati oleh sengatan listrik dalam keadaan normal akan dapat dihindari. Namun, dalam beberapa hal, intensitas kejutan dapat berakibat orangterjatuh / terlempar, yangdapat menyebabkancedera. IEC364 memberikan batas waktu maksimum pemutusan hubungan terhadap sentuhan dengan tegangan, seperti terlihat pada Tabel 2.11TabelII.2220280510,50,20,10,050,037590110150Tegangan yang mungkin tersentuh ( V )Waktu maksimum pemutusan hubungan ( detik )< 5050Sumber Pustaka:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahanPeralatan,Erlangga,JakartaTeganganwaktumaksimumsentuhan tegangan3. Sifat Sifat Dari Sebuah Sistem Elektroda TanahHambatanhambatanarusmelewati sistemelektrodatanah mempunyai tiga komponen, yaitu :a. Tahanan pasaknya sendiri dansambungan sambungannya.b. Tahanan kontakantara pasak dengan tanah sekitar.c. Tahanan tanah di sekelilingnya.Pasak pasak tanah, batang batang logam, struktur dan peralatan lain biasa digunakan untuk elektroda tanah. Elektroda elektroda ini umumnya besar dan penampangnya sedemikian, sehingga tahananya dapat diabaikanterhadaptahanankeseluruhan systempentanahan.Tahanan antara elektroda dan tanah jauh lebih kecil dari yang 12biasanya diduga. Apabila elektroda bersih dari cat atau minyak, dan tanah dapat dipasakdengankuat, maka BiroStandarisasi Nasional Amerika Serikat menyatakan bahwatahanan kontakdapat diabaikan.Pasakdengantahananseragamyangditanamketanahakan menghantarkan arus ke semua jurusan. Marilah kita tinjau suatu elektroda ( pasak ) yang ditanam di tanah yang terdiri dari lapisan lapisan tanah denganketebalanyangsama ( Gambar 3 ).Lapisan tanah terdekat dengan pasak dengan sendirinya memiliki permukaan paling sempit, sehingga memberikan tahanan terbesar. Lapisan berikutnya, karena lebih luas, memberikan tahanan yang lebih kecil. Demikian seterusnya, sehingga pada suatu jarak tertentu dari pasak, lapisan tanah sudah tidak menambah besarnya tahanan tanah sekeliling pasak. Jarak ini disebut daerah tahanan efektif, yang juga sangat tergantung pada kedalaman pasak. Dari ke 3 macamkomponen tahanan tahanan tanah merupakan besaran yang paling kritis dan paling sulit dihitung ataupun diatasi.13SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahanPeralatan,Erlangga,JakartaGambarII.3.Komponen komponentahananelektrodatanah.a. MenghitungTahananTanahPersamaaan persamaan untuk tahanan tanah dari berbagai sistemelektrodacukuprumit, dandalambeberapahal dapat dinyatakan dengan pendekatan pendekatan. Semua pernyataan dalampersamaan persamaan itu diperoleh dari hubungan :R = L / ADan didasarkan pada asumsi bahwa tahanan tanah seragam pada seluruh volume tanah, kendati hal ini tidak mungkin / sangat jarang ada. Rumus yang biasa digunakan untuk pasaktunggal dikembangkan olehProfesor H. B. Dwight dari Institut Teknologi Massachusetts yaitu :R=) 141 (2aLnL Dimana,=tahanan rata ratatanah( ohm cm )L=panjangpasaktanah( cm )=jari jaripenampangpasak ( cm )R=tahananpasakketanah( ohm )14b. PengaruhUkuranPasakTerhadapTahananApabilapasakditanamlebihdalamketanah, maka tahanan akan berkurang.Secara umum dapat dikatakan, dua kali lipat lebih dalam tahanan berkurang 40% ( Gambar 4.a). Namun, bertambahnya diameter pasak secara material tidak akan mengurangibesarnyatahanankurang dari 10 %.c. Pengaruh Tahanan Tanah Terhadap Tahanan ElektrodaRumus Dwight menunjukan, bahwa tahananelektroda pentanaha ke tanah tidak hanya tergantung pada kedalaman dan luas permukaan elektroda, tetapi juga pada tahanan tanah. Tahanantanahmerupakan faktor kunci yang menentukan tahanan elektrodadanpadakedalamanberapapasakharusditanam agardiperolehtahanantahananyangrendah. Tahanansangat bervariasi di berbagai tempat, dan berubah menurut iklim. Tahanan tanah ini terutama ditentukan oleh kandungan elektrolit di dalamnya, kandunganair, mineral mineral dangaram garam. Tanah kering mempunyai tahanan tinggi, tetapi tanah basah dapatjugamempunyaitahanan tinggi, apabila tidak mengandung garam garamyangdapatlarut.Karena tahanan tanahberkaitan langsung dengan kandungan air dan suhu, maka dapat saja diasumsikan bahwa 15tahanan pentanahan suatusistemakanberubahsesuai perubahan iklim setiap tahunnya. Variasi variasi tersebut dapat dilihat pada Gambar 4 karena kandungan air dan suhu lebih stabil pada kedalaman yang lebih besar, maka agar dapat bekerja efektif sepanjang waktu, sistem pentanahan dapat dikonstruksi dengan pasaktanah yang ditancapkan cukup dalam di bawah permukaan tanah. Hasil terbaik akan diperoleh apabila kedalaman pasak mencapaitingkatkandunganairyangtetap.SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.4.Variasi variasitahanantanah : ( a )terhadap kedalamantanah ; ( b )terhadapgaristengahpasak ; ( c ) 16terhadapiklim4. PerencanaanElektroda ElektrodaPentanahana. PerencanaanElektrodaElektroda elektroda pentanahan untuk sistem sistem distribusi sampai 33 kV umumnya adalah batas MS ukuran minimum dengan garis tengah 20 mm atau pipa GI bergaris tengah 25 mm sepanjang 3 m ( dengan pertimbangan kekuatan terhadap mekanisdan korosi ) ditanam ke tanah dengan kedalaman 0,5 0,75mdaripermukaantanah. Pasakpanjangdanditancapkan lebih dalam sangat bermanfaat dalammengurangitahanantanah.Di tempat tempat ( denagn tahanan tinggi ) di mana tahanan pentanahan yang diperoleh dengan susunan / konstruksi di atas melampaui harga batas yang ditentukan, maka digunakan elektroda jamak. Dalam hal digunakan 2 elektroda, hubungan antar elektroda dibuat dengan plat strip MS dengan ukuran yang sama denganpenghantar pentanahan,dan jarak antara elektroda tidak boleh kurang dari 2 kali panjang elektroda. Apabila masih diperlukan elektroda ketiga, maka elektroda ketiga harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga tiga buah elektroda membentuksegitigasamasisi, denganpanjangsisinyatidak 17boleh kurangdari 2kali panjang elektroda. Untukpraktisnya, tahanan dari dua atau tiga pasak dapat dihitung paralel, dan tahanan total menjadi setengah atau sepertiga dari tahanan tanah dengan menggunakan pasak tunggal. Kadang kadangjarak antar elektroda tidak dapat dibuat besar. Untuk itu ada rumus empiris penentuan tahanan total dari berbagai macamsusunan paralel, seperti di bawah ini :1) DuapasakdipasangparalelTahanan2pasakparallel I+xTahananpasaktunggal2LDimana, x= ( ) / d,1 In 48 L/ dimanadjarakantara2pasak parallel(a)(b)SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadan PengetanahanPeralatan,Erlangga,JakartaGambarII.5.Elektrodatanah:a. Dalamsusunansegi - empatkosong.b. Dalamsusunansegi empatterisii.182) Tiga pasak paralel berbentuk segitiga sama sisi dengan sisi = dTahanan3pasakparalel I + 2xTahananpasaktunggal 33) Pasakjamaktersusundalamsegi empat kosongatausegi empat terisi seperti terlihat pada gambar 5.Apabila jumlah pasak adalahN,maka :TahananNpasakparalel I + kxTahananpasaktunggalNDimana k adalah konstanta yang tergantung jumlahpasak, dapat dilihat pada Tabel 3.TabelII.316.893319.500322.306924.95875.89178.554511.437114.0657.14797.41957.65515.39396.00726.46336.836384 2.70714.25832420161293632284936251610 10081646789Segi - empat kosong3457891023456Jumlah Pasak sepanjang sisi segi - empatJumlah Pasak SeluruhnyaHarga kSegi - empat terisiSumber Pustaka:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,Jakarta19Hubunganhubunganantarelektroda pada system elektrodadi buat di kedalaman0,50,75mdari permukaan tanah.Ditempat tempatdimanasystemelektrodatanam jamak tidak dilaksanakan karena keterbatasan ruang ataupun alasan lain, maka dapat dilakukan usaha merubah sifat sifat tanah / pengolahantanahseperti telahdibahasterdahulu. Dapat juga digunakan dua macamhubungan ke tanah yang terpisah dan berbeda, yangmasing masingdapat dilewati arus gangguan sepenuhnya.b. NomogramPentanahan Untukmembantuteknisi dalammenentukankira kirakedalaman yang diperlukan untuk memperoleh tahanan yang diingini, dapat digunakanNomogrampentanahanseperti pada Gambar 6. Sebagai contoh, untuk memperolehtahanan 20 Ohm di dalam tanah dengan tahanan 10 ohm m, suatu batang MS dengan garis tengah 18 mm harus ditancapkan sampai kedalaman 6 m. Perludicatat, bahwa harga hargadalamNomogramtersebut berdasarkan asumsi, bahwa tanahadalah homogen, dan karenaitu mempunyaitahananseragam.20SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.6. Nomogrampentanahan : 1. Pilih harga tahanan yang diperlukan pada skala R ; 2. Tandai harga tahanan pada skala P ; 3. Tarik garis penghubung 2 titik diatas dan teruskan sehingga 21memotong skala K ; 4. Tandai titik potong dengan skala K ; 5. Tarik garis penghubung titik potong di skala K dengan titik harga garis tengah di skala DIA, dan teruskansehingga memotong skala D ; 6. Titik potong di skala D adalah harga kedalaman yang dicari.5. Skema Pentanahana. Sistem DayaSuatusystemdayaditanahkanpadatitiktitikyang cocok menurut skema tertentu untuk memperoleh keuntungan keuntungan seperti : mengurangi harga peralatan, menekan biaya operasi dan biaya pemeliharaan, meningkatkan pengaman, meningkatkanketerandalan, danmeningkatkanpenampilan. Ada dua metode pentanahan seperti dijelaskan di bawah ini.1) Sistem Yang Ditanahkan SecaraEfektifApabila suatu Generator, titik titik netral Transformer, titik titik netral penunjang saluran / X arm, ditanahkan langsung di titik titik tertentu pada substasion substasiondansepanjangrangkaian. Dalamsystemseperti ini, koefisien pentanahan tidak dapat melebihi 80%.2) Sistem Yang Ditanahkan SecaraTidakEfektifDalam hal ini,titik titik netral system ditanahkan melalui tahanan tahanan dan reaktor reaktor, 22termasukdi dalamnyapenetralisir gangguan( kumpulan kumpulan penekan loncatan listrik atau arc suppression coils) Di India, system ditanahkan secara efektif. Koefisien pentanahan tergantung pada system urutan fasa nol danurutanfasapositif dannegatif reaktansi dantahanan. Penelaahan menyimpulkan, bahwa dalam suatu system distribusi, koefisien pentanahan sedikit kurang dari 80%. Pada system system110 kVdan 132 kV, umumnya koefisien tersebut tidak melebihi harga75%.b. Saluran salurandanSubstasion substasionPentanahansaluransaluranadalahpentingkarena alasan alasan di bawah ini :1) Untuk memperoleh urutan fasa nol impedansi, sehingga dapat diperoleh arus gangguan cukup besar untukdapamengerjakanrelai pemutusaruspadasaat terjadi gangguan.2) Untuk pengamanan personil dan ternak.3) Untuk mengurangi gangguan interferensi pada komunikasi denganmenjagapotensia l tanah tetap rendah.Setiap pole dari distribusi primer, tiga fasa, system tiga 23kawat, denganatautanpakabeltanah, harusditanahkan, dengan tahanan pentanahan tidak lebih dari 20 25 Ohm dan terpasang sesuai dengan praktek pentanahan pada India Standard Code ofPractive for Earthing. Hal ini lebih menjamin pengamanan dalam hal adagangguan. Untukperlindunganterhadapteganganlebih yanglebihbaik, disarankanuntukmemasang( padasaluran salurandengankabel tanah) suatukabel tanahpadarentangan dekat substasion distribusi. Ini akan mengurangi intensitas gelombang pulsa yangdatang, danmeratakan / membagi arus gangguan dengan adanya jalur paralel, dan dengan demikian mengurangi / menurunkanpotensial potensial tanahsetempat pada kondisi gangguan.Sesuaiaturan90IE:1) Semua penyangga logam dari saluran udara dan semua logampemegang, harus secara permanen dan efisien ditanahkan. Untuk maksud ini digunakankabel tanahdandipasangkansecarabaikpada setiappoladanterhubungketanahpadaempat titiksetiap 1,609km, dengan jarakantara titik titik sedapat mungkin sama. Atau, setiap penyangga dan pemegang tersebut ditanahkansecaraefektif.2) Setiap kabel yang tidak tersambung ( stray wire ) harus ditanahkan dengan jalan yang 24sama, kecuali berisolasi danberada padaketinggiantidak kurang dari 3,048 meter ( 10 kaki ) dari tanah.Dalam saluran saluran, impedansi gangguan maksimumharus sedemikian,sehinggapadakondisi gangguan, arusgangguantidakkurangdari 2,5kali batasaruspengerjaan relai, atauarus fasautama. Urutanimpedansi nol salurandan tahanan kaki dari kutub dapat dihitung untuk pengecekan syarat arus gangguantersebut. Di daerahperkotaan, harus dilengkapi dengangardu yang alasnya ditanahkan,baik untuk pemeliharaan maupun untuk pengamanan personil atau ternak. Di daerah pedesaan, saluran saluran dengan atau tanpa kabel tanah harus dibangun sedemikian rupa sehingga apabila penghantar putus akan berakibat hubungsingkat ke tanah, misalnya harus menyentuh strukturkutub yang ditanahkan atau kabel tanah.Padasaluransaluran33kV, 11kVdantegangan rendahcengkeraman penghantar padatanahbertahanan tinggi atau tanah kering dengan tahanan sedang, memberikan arus gangguan yang lemah, dalam hal ini di bawah arus beban penuh atauaruspengerjaanrelai, atauarusfasa, karenakontakyang kurangbaikdantahanantanahyangtinggi. Pemutusansaluran catu dalam hal ini tidakakan bekerja, atau fasa tidak akan putus. Banyak sekali kecelakaan terjadi karena kondisi cengkeraman penghantar yang kurang baik, meskipun pada tanah tanahliat di 25musimkering. Kecelakaankecelakaaantersebut tidakdapat dihindari kecuali ada tindakan tindakan khusus, seperti membuat agar terjadi hubungsingkat ketanahpadasaat terjadi gangguan dengan suatu perencanaan mekanik khusus dari tangkai silang atau salurannya, dan lain sebagainya. Tindakan tindakan khusus tersebut telah lazim dilakukan di Negeri negeri sebelah selatan India ( lihat Gambar II.7. Tindakan lain adalah memperkecil tahanam pentanahan dari elektroda elektroda.SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.7.SusunanpentanahanX armc. Saluran saluran Tegangan Rendah dan 26Tempat Tinggal LandasanDengannaiknya penggunan listrik untukpemansan, memasak dan lain lain keperluan rumah tangga, jumlah kecelakaan listrik meningkat sebagai akibat pentanahan yang tidak memadai untuk kemungkinan arus gangguan yang besar. Dari berbagai metode pentanahan yang lazim, perlindungan dengan pentanahanjamantitiktitiknetral denganikatantititktitik berpotensial yang sama, merupakan yang terbaik yang memberikan pengamanan maksimal. Hal ini menghindari penggunaan kabel tanah yang mahal sehingga mengurangi beban ekonomi. Namun pengguanaan metode tersebut memerlukan paling sedikit tiga elektroda setiap kilometer saluran, pemasangan elektrodadi tempat langganan, pengisolasiankabel kabel, dan sebagainya. Tahanan pentanahan harus cukup dibuat rendah agar dengancepat fasadapat putus( tidaklebihdari 6Ohm). Ini biasanyadilengkapi dengantigabuahelektroda20Ohmsetiap kilometer, ataulebihbanyaklagi elektrodadenganhargaOhm yanglebih tinggi. Tahanan elektroda tanah dapat direndahkan lagi di tempat tempat rawan dengan penggunaan pasak pasak jamak secara setempat ( lokal ), dalam hal ini lebih banyak dipilih model segitiga dengan sisi sisi paling sedikit dua kali panjang elektroda.Aturanaturan33dan90IEtidaksecarakhusus memberikan pentanahan jamak untuk systemtegangan rendah. 27Pernyataan dalam aturan itu lebih ditekankan pada naiknya arus arus gangguandanjumlahkecelakaandalamsystemsystem. Keuntungankeuntunganperlindunganpentanahanjamakatau pentanahan jamak titik titik netral semuini mungkin untuk digunakanindustri catudayauntuklangganansecaraaman, dan merupakansuatu sistem yang lebih efisien dan murah dibanding yang lain.d. PerlindunganGangguan dari Saluran Catu pada Kondisi Arus Gangguan yang LemahUmumnya, gangguan gangguan dalam system distribusi adalah :1) Penghantar fasa menyentuh logam tangkai silang ( yang terhubung ke tanah ) melalui penyangga atau secara terpisah.2) Penghantar fasamenyentuhkabel netral pentanahan jamak, pada tegangan rendah.3) Cengkerampenghantar fasa pada tanah tanahdengantahanan rendah, menengah maupun tinggi.4) Gangguan gangguan loncatan 28listrik.5) Ikatan titik netral pentanahan jamak.Relai elektromagnetik umumnya disetel pada batas arus terendah, pada 10% harga arus gangguan saluran termaksud. Kerjarelai relai tersebut tergantungpadabesardanlamanya terjadi arus gangguan. Relai relai ini akangagal dalamhal tahanan pentanahan tinggi, atau arus gangguan yang lemah, atau kondisi cengkeraman penghantar yang kurang baik. Cengkeraman akan berkurang baik pada tanah keras atau tanah dengan tahanan tinggi termasuk tanah berbatu batu. Gangguan gangguan dalam hal seperti itu selanjutnya akan sulit dideteksi oleh relai elektromagnetikmeskipundalam waktu yang culup lama, berjam - jam sesudah kejadian, dan akan berbahaya terhadap manusia atau ternak.Tahanan dari titik gangguan tidak perlumenyebabkan hubung singkat, terutama dalam saluran saluran udara tegangan rendah. Arus tegangan gangguan ini umumnya lebih kecil daripada arus gangguan yang terjadi dalam kondisi cengkeraman penghantar yang kurang baikSebagai hasil peneliti di Rusia, pengukuran pengukuran tahanan tanah pada penghantar telanjang yang jatuh ke 29berbagai lapis permukaan tanah, dapat dilihat pada Tabel 4.Tahanan tanah dari penghantar telanjang yang jatuh ke tanah ( panjang30m,penampang16mm2 )TabelII.41Tanahliatdenganrumputjarang Sangatbasah 1012Tabahsuburdenganrumputtebal basah 1673Tabahberairditanam Kering 5834Jalandengankerikildipadatkan Kering 6905Paritberair,tanahsubur,permukaanliat Kering 286Jalanaspal Basah 6537Saljupada - 12C Kering 1000Tahanan rata - rata ( Ohm )SN Uraian tanah CuacaSumber Pustaka:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaJugatahanantanah dari penghantar tembaga telanjang sepanjang 35 m, terletak di tanah lunak, telah menunjukan, bahwa tahananini membesar dari 120200Ohm. Setelahpenghantar yang sama ditekan ke tanah jatuh sampai 8 10 Ohm, dan hanya apabila ditempatkan di dalam parit berair maka tahanan akan jatuh sampai sebesar 3 Ohm. Salah satu penolong untuk menjamin keamanan terhadap gangguan gangguan tersebut adalah dengan relairelaistaticyangbekerja berdasarkan sifat sifattertentu dari gangguan.e. Penyebab tidak Bekerjanya Relai Elektromagnetik pada Kondisi Gangguan LemahPenyebab utama tidak bekerjanya relai relai 30elektromagnetik pada kondisi gangguan yang lemah adalah :1) Selain kondisi cengkeraman penghantar ke tanah, gangguan pada tahanan pentanahan yang tinggi dapat menimbulkan arus gangguan dalam daerah satu sampai beberapa Ampere, yang masih jauh lebih rendah dari arus minimumyangdibutuhkanrelai, meskipunrelai sudah di stel pada batas arus terendah.2) Cengkeraman penghantar pada tanahdengantahanantinggi ataubahkanpadapermukaan keras tanah kering dengan tahanan sedang mengahsilkan kontakyangkurangbaikdenganpermukaantanahmenjadi demikian tinggi, sehingga arus gangguan yang timbul dapat rendah dari batas arus terendah relai.3) Kontak yang kurang baik dari penghantar yang hanya dijatuhkan / diletakan ke tanah yang sangat keras dapat menimbulkanloncatanlistrikketanah yangmengakibatkandanya arusyang sangatlemah, sekitar beberapa ratus miliAmprere. f. Pemilihan Relai relai StatikDengan mempelajari hal hal di atas, dapat disimpulkanbahwarelai statikakandapat denganbaikbereaksi terhadap gangguan, apabila pemilihannya didasarkan pada sifat 31sifat gangguan berikut ini :1) Sinyal tegangan ditimbulkan karena adanya arus gangguan melewati transactor atau relai relai gangguan ( elektromagnetik ) diujung netral dari bagia sekunder WYECT saluran termaksud.2) Besaran tegangan membesar untuk gangguan yang lebih kuat, sampai transfer arus yang bersangkutanpenuh.3) Sinyal sinyal gangguan pada gangguangangguanyangbesar akanberfrekuensi dasar kecuali pada beberapa awal.4) Sinyal sinyal tegangan pada gangguan gangguan dengan tahanan pentanahan yang tinggi akan berfrekuensi dasar ditambah frekuensi harmonisa harmonisa kuat.Spektrumharmonis tergantung pada tahanan pentanahan, dalam hal ini tahanan tanah / permukaan tanah.5) Sinyal teganganyangditimbulkan oleh gangguan loncatan listrik adalah tidak kontinyu. Kadang kadangdapattimbul lagipadainterval waktuyangacak, dan hilang selama satu sampai beberapa detik.6) Pita frekuensiharmonisa harmonisa adalah antara 100 dan 850 Hz, dan dalam 32beberapa hal, pita frekuensi ini akan berada dalamorde kilocycle. Spektrum frekuensi harmonisa cukup padat pada gangguan gangguan dengan tahanan pentanahan yang tinggi.7) Sinyal sinyal teganganyang ditimbulkan arus karena saluran SWER terhubung ke saluran catu tiga fasa, terutama akan berfrekuensi dasar dengan atau tanpa harmonisa harmonisa rendah.8) Sinyal sinyalpalsu dengan kekuatan 5 sampai 10 mV, yang muncul di sekunder transactor tanpaadanyagangguan, dianggaptidakadaatau dibuat menjadi sangat tidak berarti.g. Mode modeFungsional dari Relai relai StatikBerdasarkan sifat sifat gangguan seperti yang telah dibahasdiatas, biasanyadipilih3mode fungsionalsedemikian rupa sehingga relai dapat tetap bekerja meskipun dalam gangguan dengan tahanan tanah yang tinggi / gangguan lemah. Hal ini dilaksanakan oleh tiga bagian yang berada dalam relai itu. Bagian bagian tersebut menerima sinyal tegangan akibat arus gangguan sebagai sinyal masukandari suatuinti setimbangtransformator arus dalam hal saluran saluran dan melalui transactor dalam hal saluran saluran tegangan tinggi atau transformator 33transformator sebagai berikut :1) Bagian pertamadirancang untuk bereaksi terhadap gangguan kuat dengan perlengkapan IDMT.2) Bagian keduadirancang untuk bereaksi terhadap gangguan pada tahanan tanah yang tinggi termasukkondisicengkeramanpenghantarpadapermukaan tanah yang keras dengan tahanan menengah / tinggi, dengan pembedaanyangbaikdanwaktureaksi yangcukupuntuk stabilitas terhadap sinyal palsu.3) Bagianketiga dirancang untuk mendeteksi kondisi cengkeraman penghantar pada tanah dengan tahanan tinggi atau tanah berbatu batu dengan menggunakan sinyal sinyal yang sangat lemah, lebih lemah daripada sinyal padabagian kedua.Diagramlok untuk relai perlindungan saluran catu 11 kVdansalurancatuteganganrendahterlihat dalamGambar 8. Relai relai ini lebih murah, namun memerlukan pemilihan dan penyetelan yang hati hati. Juga diperlukan faktor stabilitas, karena relai kadangkadang bekerja olehkemungkinan adanya loncatan listrik di setiap bagian system yang bersangkutan.34SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.8.Diagramblokdarirelaisetengahpenghantar untukgangguan ;( a )Untuksalurancatuutama ;( b )Untuk salurancatuteganganrendah.6. PengujianTanaha. MetodologiPengujian tanah dilaksanakan dengan metode megger tanah, yang berdasarkan harga potensial. Marilah kita tinjau elektroda tanahdari pipaEyangditanam, dandiandaikanada potensial antara pipa E dan batang pasak R yang ditanam pada jarak yang cukup jauh, seperti pada Gambar 9. Arus yang mengalir 35diukur dengan meter A. Apabila batang pasak yang lain, yaitu P sekarang ditanam di beberapa tempat di sekitar E, Voltmeter akan menunjukkanpadapotensial antarapipaEdenganpasakPdi beberapa tempat tersebut. Menurut hukum Ohm, beda potensial ini berbandinglangsungdengantahanantanah. Darisinidapatdi plot hubunganantaratahanandenganjarakdari pipaE, seperti terlihat padaGambar 10. Terlihat bahwatahananmemperbesar dengan kedudukan P semakin jauh dari pipa E, dan bahwa kenaikan tersebut dengan cepat berkurang dan bahkan padajarak tertentu dari pipa E, kenaikan dapat diabaikan karena sangat kecil. Pada kenyatannya, tahanan pada jarak ini berkisar 99%dari tahanan keseluruhan pada jarak tidak terbatas. Dengan cara yang sama, kurva dapat di plot dari arah yang lain, sehingga diperoleh titik titik dalamsatu daerah yang disebut daerah tahanan. Persyaratan yang harus diperhatikan adalah : 36SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.9.Metodehargapotensialtanah1) Elektroda R harus cukupjauh dari elektrodaE, sehinggadaerahtahanantidaksalingmenutup( overlap ).2) ElektrodaPharusditempatkandi luar dua daerah tahanan, dalamhal ini ditempatkan pada daerah datar darikurva.3) Elektroda P harus terletak di antara elektroda elektroda R atau E, pada garis penghubung.37SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.10.PengaruhdaerahtahananRyangjauhterhadap kurvahargapotensial.b. Penguji TanahAlat inidigunakan untuk mengukur tahanan elektroda tanah dan tahanan tanah. Model yang banyak dipakai adalah tipe 4 terminal, yangmemberikankeluaranbolakbalik. Merupakan kombinasi dari Ohmmeter kumparan silang ( ratic meter ) dan generator putar tangan tipe khusus dimana arus bolakbalik dilewatkan ke tanah sedangkan arus searah dilewatkan ke peralatanpengukur. Peralatanini umumnya mempunyai daerah tegangan 10 110 Volt, dengan daerah arus sampai 5 mA, frekuensi 92 95 Hz, daerah Ohm dari 0,2 sampai 10.000 Ohm. Perancangan setempat diperlukan dalam pengujian dengan daerah tegangan mendekati 50 200 V.38Ohmmeter mempunyai dua buah kumparan yang terpasang dengan sudut tetap satu sama lain pada satu sumbu dan bergerakdalammedanmagnet dari magnet permanen( PM). Suatu arus yang sebanding dengan arus keseluruhan yang mengalir dalam rangkaian penguji, mengalir melewati kumparan arus (CC), sedangkan kumparan potensial ( PC ) dialiri arus yang sebanding denganteganganjatuhdi tahananyangdiuji. Sistemkumparan silanginimembuatperalatanmampubekerjasebagai Ohmmeter sebenarnya, yaitu memberikan pembacaan Ohm, namun bebas dari pengaruh tegangan masuk, kecepatan putaran dan tahanan kontak dari pasak pasaktanah.Hubunganhubungandari penguji tanahini dapat dilihat pada Gambar 11. Arussearah dari generator melewati kumparanarus ( CC) dari Ohmmeter kepembalikarus yang berputar dikendalikandari handlegenerator. Arusbolakbalik dengan demikian diteruskan ke terminal terminal arus( terminal C1 dan C2 dalam gambar ) dari peralatan uji, yang terhubung ke kontak penguji. Kumparan potensial ( PC ) dari Ohmmeter dicatu dari terminal potensial ( terminal P1 dan P2 dalam gambar) dengan terminalP2 terhubung ke tanah.39SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.11.DiagramkerjapengujitanahKarena catukumparan potensial Ohmmeter diambil dari terminal P1 dan P2 maka catu ini bolak balik : oleh karena itu harus dibuat searah sebelummelewati kumparan potensial. Suatukomutator yangterpasangpada satusumbudanbekerja sinkrondenganpembalik arus akanberfungsisebagaipenyearah yang terpasang di antara terminal terminal ini dilengkapi dengan system komutator sinkron elektronik. Dalam halini baik kumparan arus maupun kumparan potensial dari Ohmmeter dicatu dengan arus searah. Tetapi bagian yang ke anah dari rangkaian penguji dicatu dengan arus bolak balik.40Metode PenggunaanDalampengujiandengansuatupenguji tanah, jarak antara elektroda merupakan faktor terpenting, oleh karena itu harus dijaga agar tidak dua tahanan saling menutup ( overlap ).Secara umum, petunjuk petunjuk berikut ini mungkin dapat membantu. Dalam penguji elektroda tanah yang terdiri dari pipa tanam atau plat tanam tunggal, elektroda arus harus dibuat / ditempatkan sejauh 30 m dari elektroda yang diuji, dan elektroda potensial sejauh15m. Apbilaelektrodatanahadalahkisikisi pentanahan, jarak jarak tersebut harus lebih jauh lagi.Elektroda arustemporer ditanampada jarak yang cukup dari elektroda yang diuji. Tiga pembacaan dilakukan dengan elektroda potensial ditanam ditiga titik berturut turut, pertama di tengah tengah antara elektroda tanah yang diuji, danketiga dengan jarak 3 m lebih dekat ke elektroda kedua. Apbila diperoleh tiga pembicara sesuai satu sama lain dalam batas batasketelitian pengukuranyang diperlukan,maka tahanan dari hubungan tanah adalahharga rata rata tiga pembacaan tersebut. Namun, bila ada kesesuaian, elektroda arus harus dipindah dan ditanam pada jarak yang lebih jauh lagi dari elektroda yang diuji. Sekali lagi diambil tiga pembacaan. Proses keseluruhanberulangsampai diperoleh harga hargapembacaan yang sesuai.41Elektroda potensial harus ditempatkan dalam satu garis di antara elektroda arus dan elektroda yang diuji.Pengukuranpengukurantahanantanahdilakukan denganmetode4probeWenner*berikut ini. SambunganL1 dipindah. Dua elektroda yang diluar digunakan sebagai elektroda elektrodaarusyangterhubungketerminal C1danC2, dandua elektrodayangdidalamdigunakansebagai elektrodaelektroda potensial yang terhubung ke terminal P1 dan P2. Semua elektroda dibuat berjarak sama dan pada satu garis lurus. Meter akan memberikan pembacaan langsung dalamtahanan, dan tahanan tanah dihitung dengan rumus berikut ini : 2aRDimana,:=resistivitastanahdalam ( Ohm m )a=jarakantaraelektrodadalam ( m )R=tahanandalam ( Ohm )B. PENGETANAHAN PERALATANPengetahanan peralatan berbeda dengan pengetanahan system. Pengetanahan peralatan berarti hubungan peralatan dengan tanah, sedang pengetanahan systemadalah hubungan salah satu konduktor yang pada keadaan normal dialiri arus tegangan dengan tanah.42Semuaperalatandi GIS,baikiturangkapemutus(PMTatau PMS), transformatortenaga,maupun transformator instrument ( VT atau CT ), harus diketanahkan melalui penghantar pembumian ( rod ) yang harus terhubung ke bidangpembumian ( grid ) yangditanampada kedalaman tertentu dan berfungsi untuk mengalirkan arus bocor ke tanah.Jadi yang dimaksud denganpengetanahan peralatan adalah pengetanahan dari peralatan peralatan di GIS yang pada kerja normal tidak dilalui arus. Tujuandari pengetanahanperalatanadalahsebagai pengaman bagi seseorangatau personil yangberada dalamdaerahgarduindukbila terjadi hubungan singkat ke rangka peralatan akibat gangguan tersebut.Pada pembangunan suatu GIS, perlu diperhatikan bahwabila terjadi kesalahan seperti hubungan singkat ke tanah, maka akan ada arus listrik yang besar yang mengalir ke tanah. Hal ini mengakibatkan timbulnya gradient tegangan di permukaan tanah dari GIS itu dan sekitarnya. Juga akan terdapat suatu beda potensial antara peralatan yang satu dengan yang lain dan antara peralatan dengan permukaan tanah. Perbedaan ini dapat terjadi karenaadanya tekanantanah. Teganganyangtimbul tadi dapat membahayakanpersonil personil yang pada saat terjadi kesalahan berada pada gardu tersebut karena ada arus listrik yang mengalir melalui badan manusia yang sangat membahayakan. Arusinilah yangdisebutaruskejut.431. BahayaBagiManusiaBerat ringannya bahaya yang dialami tubuh manusia tergantungpadabesararusdanlintasanaruslistrikyangmelalui tubnh manusia, lama arus tersebut mengalir, serta kondisi orang terhadap tegangantersebut.Padakenyataan,walaupunarus yangmelewati tubuhkita kecil dan dalam waktu yang lama akan tetap berbahaya bagi badan kita, bila dibandingkan dengan arus yang lewat besar, tetapi dengan waktu yang singkat, maka tidak akan berbahaya.Berdasarkan penyelidikan oleh Dalziel, diperoleh bahwa ventricular vibrillationcurrentmerupakanfungsidariberat tubuh, besar arus dan selang waktu arus mengalir. Dalziel menentukan hubungan antara arus listrik dan selang waktu sebagai berikut : ( Ir. Hutauruk, 1991, p135 )Ik2t=K (2.1)Persamaan( 2.1 )dapatdiubahmenjadi :Ik=tk(2.2)Dimana:k: KIk = harga rms dari arus yang melalui tubuh kita ( dalam ampere )t =selangwaktudimanabadandilalui arus ataulamagangguan tanah (detik)K = konstantaempiris.44Kesimpulan yang dapat ditarik oleh Dalzial bahwa 99,5% dari semuaorangyangberatnyalebihkurang50kgmasihdapat bertahan terhadapbesararusdanlamanyawaktudaripersamaan tadi.- Untukberatmanusia50kghargaK=0,0135- Untukberatmanusia70kghargaK=0,0246Maka besarnya arus yang masih dapat ditahan seseorang adalah : ( IEEEStd80,1980, p4n )- untuk beratmanusia50kgIk=t116 , 0( 2.3 )- untukberatmanusia70kgIk=t157 , 0( 2.4 )Dengan mengetahuibatas arus yang berbahaya bagi manusia kitadapatmenentukanbatasteganganyangberbahaya, sehingga untuk dapatmengenaisasaran,makaakanditinjaumacam macam tegangan yangdapattimbulpadasaatkesalahanyang mungkinmembahayakan. Secara umum perbedaan tegangan yang selama mengalirnya arus gangguanketanahdapatdibedakanmenjadi tiga,yaitu:a. TeganganSentuh(TouchVoltage)Tegangan sentuh adalah beda potensial antara kenaikan potensial tanah dengan potensial pada titik di ipermukaan tanah, dimanaseseorangberdirsambil menyentuhsuatuperalatanyang 45ditanahkanpadasaatterjadigangguanketanah.SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.12TegangansentuhdenganrangkaianpenggantinyaBesarnyaarusgangguandibatasi olehtahananorang dantahanankontakketanahdari kaki orangtersebut (Gambar II.12 )Dari gambar di atas, terlihat bahwa seseorangyang berdiridalam suatu serandang ( switchyard) sambil menyentuh peralatan yang ditanahkan. Sebagai rnisal R adalah tahanan tubuh manusia, Rpadalahtahanan tanah tepat di bawahsetiap kaki, sedang RMF adalah tahanan gandeng ( mutual resistance ) antara masing - masing RF Rangkaian ekivalennya dari kejadian di atas dapat digambarkan seperti gambar ( II.12 ). Dengan melihat gambar didapat (II.12 ), didapat :46ES=(RB+R2Fp)Ik (2.5)R2Fpadalahtahanandari tanahdi bawahduakaki yang merupakan hubungan paralel. Akibat dari lapisan tipis permukaanbatu karang dan struktur dua lapisan tanah (1,2 ) maka :R2Fp= 2RMF RF +(2.6)Denganmengasumsikanhargayangdianjurkanoleh IEEE,yaitu:RB=1000RF=3S,makadidapatbesarnyategangansentuh maksimumyangmasih dapatditahan,yaitu:(IEEEStd80,1980, p4n)Es50=(1000 + 1,5 Cs s)t116 , 0(2.7)Es70=(1000 + 1,5 Css)t157 , 0(2.8)dimana:s : tahananjenistanahdipermukaantanah(m)RMF: relatifkecilsehinggadapatdiabaikanterhadapRF karena tahanan kontak tangan biasanya sangat rendah, terutamauntuktanganyangbasah( Ohm )IK : besarnya arus yangmengalirmelaluitubuhmanusia 47( persamaan2.3dan2.4 )Es50 : tegangan sentuh maksimum yang masih dapat ditahan orangdenganberatbadan 50 kg ( dalam Volt)Es70 : tegangan sentuh maksimum yang masih dapat ditahan orangdenganberatbadan70 kg ( dalamVolt)t : lamanyagangguantanah ( detik )Cs : faktor reduksi dari rating nilai nominal tahanan jenis lapisanpermukaan. ( IEEEStd80,1980, p41 )Cs:960 , 01( 1 + 2 )) 2 )08 , 02( 1 ( 1nhsnKn+ (2.9)hs =ketebalandari lapisansystempermukaancrushed rack(meter)K = faktorrefleksirumusnya, (F.Dawalibi,1979, p1659 )K=1 21 2 +(2.10)1 = tahananjenistanahlapisanatas()1 = tanahanjenistanahlapisanbawah()Dengan persamaan ( 2.7 ) dan persamaan ( 2.8 ) dapat diketahui besarnya tegangan sentuh yangterjadi. Pada table ( II.5 ) diberikan besar tegangan sentuh yang diijinkan dan lamanya gangguan. Dari tabletersebut diterangkanbahwasemakinbesar lamanya gangguan yang terjadi pada suatu peralatan GIS, maka 48tegangan sentuh yang diijinkan akansemakinkecil.TabelII.5Lamagangguant(detik)Tegangansentuh yang diijinkan(Volt)0,10,20,.30,40,51,02,03,01.9801.4001. 140990890626443.362Sumber Pustaka:Ir. Hutauruk, 1991, p135Tegangansentuhyangdiijinkandanlamagangguanb. Tegangan Langkah (StepVoltage)Tegangan langkah adalah beda potensial pada permukaan tanah dari dua titik yang berjarak satu langkah (1 meter), yang dialami oleh seseorang yang menghubungkan kedua titik tersebut dengan kedua kakinya tanpa menyentuh suatu peralatan apapun.Untuklebih jelas dapat dilihat pada gambar II.13.49SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.13 Teganganlangkahdenganrangkaian penggantinya.Darigambartersebutdapatdilihatbahwa:E =(RB R2FS)Ik (2.11)R2FS adalah tahanan tanah di bawah kedua kaki yang merupakan hubunganseridariRF,yaitu:R2FS=2(RF RMF) (2.12)Denganmenggunakanasumsi seperti pada tegangan sentuh, makadidapat teganganlangkahyangbesarnyaadalah: ( IEEE, Std 00, 1986, p46 )E50 =(1000 + 6Css) (2.13)E70 = (1000 + 6Css) (2.14)50dimana:E50 = tegangan langkah maksimum yang masih dapat ditahan orang dengan berat badan 50 kg ( dalam Volt )E70 = teganganlangkah maksimum yang masih dapat ditahan orang dengan berat badan 70 kg ( dalam Volt )t = lamanya gangguantanah( detik )CS =faktor reduksi dari ratingnilai nominal tahananjenis lapisanpermukaan ( persamaan2.9 )hS = ketebalandari lapisansystempermukaancrushedrock (meter)K = faktorrefleksiyangdiberikan(persamaan2.10)Dari tabel II.6, dapat diterangkan bahwa semakin lama gangguanyangterjadi padasuatuperalatanGIS, makategangan langkah yang diijinkan akan semakin kecil.51TabelII.6.Lamagangguan t( detik )Tegangan langkah yang diijinkan( Volt )0,10,20,30,40,51,02,03,07.0004.9504.0403.5003.1402.2161.5601.280Sumber Pustaka:Ir.hutauruk,1991,p133Teganganlangkahyangdiijinkandanlamagangguanc. TeganganPeralihan(TransferredVoltage)Teganganperalihanatauteganganpindahadalahhal khusus dari tegangan sentuh, di mana tegangan ini terjadi bila pada saat terjadi kesalahan, seseorang berdiri di dalam gardu induk dan menyentuh suatu peralatan yang diketanahkan pada titik yang jauh, sedangkanperalatantersebut dialiri arus kesalahan ke tanah. Dari gambar II.14terlihat bahwabesarteganganyangdirasakanjauh lebihbesar dari tegangansentuhatauteganganlangkah. Tetapi padaumumnyakonduktor konduktor yangdemikianselaludi isolasi. Sebagai contoh adalah tegangan peralihan yang ditimbulkan oleh konduktor netral tegangan rendah yang 52diketanahkan pada sistem pengetanahan switchyard, dimana konduktor tersebut merupakan jaringan distribusi yang melayani di luar daerahswitchyard. SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.14Teganganperalihandenganrangkaian penggantinyaPadasaat tidakterjadi gangguan, konduktor tersebut tidakbermuatan, tetapipadasaat gangguandiswitchyardyang manaarusgangguantersebut dialirkankesystempengetanahan. Switchyardakanterjadi aliranarusgangguandari pengetanahan tersebut melalui konduktor netral jaringanteganganrendahitu. Arus gangguan yang biasanya cukup tinggi ini akan menimbulkan bahaya bagi orang yang menyentuh konduktor netral tersebut. Dari gambarII.14, diperoleh :53EP=IR0 (2.15)DengananggapanIkI,sebab2RF+ RBR0dimana:EP = tegangan peralihan ( Volt )R0 = tahanan pengetanahan ( Ohm ), yang besarnya adalahR0=L r +4(2.16)RB = tahanantubuhmanusia(1000Ohm)RF = tahanantanahtepatberadadisetiap kaki(Ohm)r = jari jaridariluasgarduinduk(meter) = tahananjenistanah(Ohmmeter)L = panjang total dari konduktor kisi kisi dan batang ( meter )Apabila kita perhatikan ketiga keadaan di atas, terlihat bahwa arus kesalahan total I akan terbagi dua, dimana arus sebesar Ikakanmelewati badan, sedangsisanya sebesar I Ikakan langsungmenujutanah.2. PerencanaanSistemPengetanahan54Padadasarnya arus gangguanhubungsingkat ketanahyang mengalir di tempat gangguan maupun di tempatpengetanahan switchyard menimbulkan perbedaan tegangan di permukaan tanah yang dapat mengakibatkanterjadinya tegangansentuhdanteganganlangkahyang melampui batas - batas tegangan yang berbahaya bagi keamanan manusia maupun binatang, Oleh karena itu kita harus merencanakan sistem pengetanahan yang akan diterapkan pada pengetanahan GIS, sedang langkah - langkahnya adalah sebagai berikut ;a. Penyelidikan Karakteristik Tanah dan Pengukuran TahanannyaKarakteristik tanah sangat berkaitan erat dengan Tabel II.4 perencanaan sistem pengetanahan yang akan digunakan. Pada kenyataannya, tanah selain bersifat sebagai konduktor juga bersifat sebagai dielektrik. Akibatnya, akan mengalir pengisian arus ( charging current ) yang disertai dengan rugi arus (leakage current).Tetapi pada frekuensi yang biasadipakai ( 50 - 60 Hz ), makachargingcurrent ini dapat diabaikandantanahdapat kita anggap tahanan murni.Sesungguhnyastruktur tanahtidaksesederhanayang diperkirakan. Pada suatu lokasi tertentu, sering dijumpai beberapa jenistanahyangmempunyai tahananjenistanahyangberbeda- beda ( non-uniform). Jenis tanah terjadi karena proses alami. Seperti halnya pada pemasangan sistem. pengetanahan dalam suatu serandang, tidak jarang peralatan tersebut ditanam pada dua atau 55lebih lapisan tanah yang berbeda.Pada GIS Gejayan 150 KV peralatanpengetanahannya ditanam pada dua lapisan tanah. Bila lapisan tanah pertama dengan ketebalanHdari suatupengetanahanyangmempunyai tahanan jenis 1 sedang lapisan bawahnya dengan tahanan jenispz, maka menurutF.Dawalibi didapat faktorr refleksi K ( lihat persamaan ( 2.10 ) ).SumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.15ModeltanahdengandualapisanHal yang penting pada penyelidikan karakterisrik tanah ini adalahmencari tahananjenistanah( p) Hargapini selalu bervariasi sesuai dengan keadaan pada saat pengukuran. Misalnya suhudi sekitar tanahyangdiukur, basahkeringnyatanahatau kandungan air dan keadaan cuaca pada waktu pengukuran dilakukan.Dewasa ini ada beberapa cara untuk mengukurtahanan jenis tanah. Pada pelaksanaan pengukuran tahanan jenis tanah ini dengan menggunakan metoda empat buah elektroda, sebuah 56baterai, sebuahammpermeterdansebuahvoltmeteryangsensitif ( empat buah elektroda yang digunakan terdiri dari dua buah elektrodauntukarus danduabuahelektrodauntuktegangan). Keempat elektrodaini ditanamdi dalamtanahpadagarislurus, yaitu dengan menempatkan kedua elektroda-elektroda arus yang diambil pada jarak yang sama antar elektroda, susunan rangkaiannya dapat dilihat seperti pada gambar di bawah ini.1 dan 2 : elektroda arus 3 dan 4 : elektro teganganSumberGambar:PengetanahanNetralSistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,JakartaGambarII.16.Caramengukurtahananjenistanah.Dari susunan pada gambar tersebut, maka tahanan jenis tanahnya dapat dihitung sebagai berikut : ( IEEE, std, 01, 1983 ) 2 a RDimana:57R = tahanan antara 3 dan 4, yaitu sebesar IV ( Ohm )V = pembacaan voltmeter ( Volt )I = pembacaan Amperemeter ( Amperemeter )A = jarak antara elektroda ( meter )= tahanan jenis tanah ( Ohm meter )Pengukuranperlu dilakukan pada beberapa tempat yang berbeda guna memperoleh nilai rata ratanya. Setelah didapat nilai pengukuran tahanan jenis tanah untuk kedua lapisan tanah, kemudian dilakukan perhitungan tahanan jenis tanah rata rata kedua lapisan tersebut. Tahanan jenis dua lapisan tanah dimodelkan sebagai berikut : ( IEEE, Std 01, 1983, p97 )r= 1 { 1 + 2 1 n dkn111111]1

,_

1]1

++

,_

1]1

++2 22121d cnHccnHd c} ( 2.18)Dimana :r = tahanan jenis rata rata dua lapisan tanah ( m )1= tahanan jenis tanah lapisan satu ( Ohm meter )K = faktorrefleksiH = kedalaman lapisan tanah pertama ( meter )c = jarak antara elektroda arus dan elektroda tegangan (meter)d = jarak antara ke dua elektroda tegangan ( meter )58d. Penentuan Besarnya Arus GangguanBesarnya arus kesalahan tergantungdari besar kapasitas sistem tenaga listrik. Sehingga untuk menentukan besarnya arus kesalahan dapat dipakai perhitungan biasa maupun denganmenggunakanNetworkAnalyser, ataudenganComputer digital. Arus di sini merupakanarus gangguansatusaluranke tanah{SingleLinetoGroundFault }yangsimetri padagardu induk dengan menggunakan persamaan :(IEEE, Std, 80, 1980,p99 )IF = 3 I0 (2.19)dimana :I0 =XkVbXZtotMVAb3(2.20)MVAb = MVAbasekVb = kVbaseZtot = impedansi total ( dalam pu )Olehkarena impedansi saluran dan impedansi transformator mempengaruhibesarnyaarusgangguan,maka perludiketahui harga harga impedansiurutan nol, urutan positifdanurutannegatifdarisistem.e. Perencanaan Awal59Tahap perencanaan awal ini kita akan mempelajari atau menentukan konduktor yang akan dipakai, baik ukuran, bahan maupunpanjangnya. Berikut ini adalahbeberapahalyangharus ditentukan, antara lain :1) Penentuan Waktu KesalahanWaktu kesalahan ini merupakan lamanya kesalahan terjadi atau lamanya arus gangguan I mengalir. Pada suatu gardu induk, waktu kesalahan dapat ditentukan sehubungan dengan waktu pembukaan alat alat proteksi yang terdapat pada gardu tersebut, artinya kita harus mengetahui berapa lama waktu yang diperlukan dari suatu pemutus daya untuk membuka sejak saat terjadinya kesalahan hubung singkat.2) Bahan dan Ukuran Konduktor PengetahananBahan elektroda yang digunakan untukkonduktor pengetanahan adalah tembaga, karena logam tersebut mempunyai sifat konduktivitas yang tinggi dan sukar berkarat. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel (II.7), sebagai perbandingan sifat bahan dari tembaga dan aluminium.TabelII.760Sifat TembagaAluminium* Berat tiap satuan panjang 1,0 0,50untuk konduktifitas yang sama* Konduktifitas untuk luas yang sama: 1. Listrik 1,0 0,61 2. Temperatur 1,0 0,56* Kekuatan tarik 1,0 0,40* Kekerasan 1,0 0,44* Modulus gaya pegas 1,0 0,55* Koefisien suhu pemuaian 1,0 0,39* titik lebur 1,0 0,61Sumber Pustaka:IEEE,GuideforMeasuringEarthresistivity,Ground92Perbandingan relatif dari tembaga dan aluminiumUkuran kawat tembaga harus cukup besar karena iaharus tahanterhadaparus kesalahanyangbesar, dan secara mekanis harus cukup kuat dan tahan terhadap korosi. Oleh IEEE dianjurkan untuk menghitung penampang kawat tembaga yang merupakan formula dari Onderdonk adalah sebagai berikut : ( IEEE, Std 80, 1986,p65 )A =cmilsTaTn TmtI)2341 log( )85 , 321(++( 2.21 )Di.mana:A = Luaspenampang kawat ( circularmils)I = Arusgangguan yang mengalir melalui konduktor ( Ampere )61t = Waktulamanyakawatdialiri arus (detik)Ta = Temperatursekelilinglokasi(0C)Tm =Temperatur maksimum konduktor yang diperbolehkan.Temperatur yang diijinkan adalah : ( IEEE, Std 80, 1986,p69 )450 0C untuk sambungan las.250 0C untuk sambungan dengan baut.3) RencanaPemasangan dan Penyambungan antar konduktorPadasekeliling daerah pengetanahankitapasang konduktor, hal ini untuk menjaga agar tidak terjadi pemusatan arus di ujung ujung konduktor tersebut yang dapat menimbulkan gradien tegangan yang besar. Selanjutnyakitamemasangkonduktor konduktor grid yang sejajar satu sama lain pada lantai satu dan lantai dua serta dihubungkan dengan metal peralatan. Pada lantai dua kitapasangrod, ini dimaksudkanagar arustidakterlalu terpusat dipermukaantanah. Hal tersebut cukuppenting, terutama di daerah dimana tanah di permukaan, jauh lebih kecil dari pada tanah di bawah permukaan.62Untuk penyambungan antarkonduktor pengetahanan yang biasa digunakan adalah las atau dengan klem dan baut. Sedang hal yang penting dalam penyambungan adalah harus menjamin bahwa sambungan tersebut tidak akanrusakatauminimal lelehpada saat konduktor pengetanahan dilalui arus gangguan yang tinggi serta tidak akan menimbulkan korosi pada konduktor pengetanahan. Di samping itu sambungan harus dibuat sebaik mungkin sehingga tidak mempengaruhi atau memperbesar tahanan pengetanahan.4) Penentuan Panjang Konduktor minimalKebutuhan akan konduktor pengetanahan umumnya barudapatdiperkirakan setelahdiketahuiletak peralatan yang hendak diketanahakan, serta sistem pengetanahan yang digunakan. Perhitungan panjang konduktor minimal ini diperlukan untuk mengetahui gradien tegangan.Sebagai dasar perhitungan atau kriteria akan dipakai tegangan sentuh dan bukan tegangan langkah atau tegangan peralihan. Hal ini karena : - Bahwa tegangan langkahlebih kecil dari pada tegangan sentuh, juga badan lebih tahan terhadap arus yang melalui kaki kaki dari pada arus yang melalui tangan dan kaki.63- Bahwategangan peralihan umumnya kurang diperhatikan karena konduktor konduktor yang dapat mempunyai teganganperalihantersebut sudah diisolasi.Tegangansentuhyangdimaksuddi atas adalah tegangan sentuh yang terjadi antara peralatan yang diketanahkan terhadap tengah tenga daerah yang dibentukkonduktor kisi kisi selamagangguanhubung singkat ke tanah. Tegangan inilah yang biasa disebut tegangan mesh atau tegangan sentuh maksimumatau tegangan sentuh sebenarnya yang diambil sebagai tegangan untuk desain yang aman. Besarnya tegangan sentuh sebenarnyayangterjadi adalah: (IEEE, Std, 80, 1986,p114 )ES ( ak )= Km K1 r . IIg( 2.22 )di mana :Km = suatu koefisien potensial permukaan tanah yang besarnya adalah :Km = 21{In[dtheDdhe DhedD4 1 82 ) 2 (1 162++]+InKhKii[1 2 (8 n ]} (2.23)Ki =faktor koreksi untuk kerapatan arus yang besarnya menurut IEEE dengan rumus empiris 64adalah :Ki=0.656 +0.172 n ( 2.24 )n =jumlah konduktor paralel dalamkisi kisi utama, tidak termasuk semua batang pengetanahan.n = , nAxnBuntukperhitunganteganganmeshn =max( nA, nB), untukperhitungantegangan langkah.r = tahanan jenis tanah rata rata lapisan satu dan dua ( Ohm meter )Ig = arus pengetanahan grid ( Ampere )Panjangtotal konduktor pengetanahan ( meter ) menurut IEEE dengan rumus empiris, adalah :L =L1+1,15LrL1 = panjang total konduktor grid ( meter )Lr =panjang total konduktor rod ( meter )D =jarakantarakonduktor paralel dankisi kisi (meter)di = diameter konduktor grid ( meter )he = kedalaman penanaman grid ( meter )Kii = 1Kh = he + 165Pada waktu arus gangguan mengalir antara batang pengetanahan dan tanah, maka tanah akan menjadi panas akibat dari i2R. Suhutanahharustetapdibawah1000C untuk menjagajangan sampaiterjadi penguapan padaair yang dikandung di dalamtanah dan kenaikan tahanan jenisnya. Kerapatanarusyangdiijinkanpadapermukaan batang pengetanahan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : ( Ir, Hutauruk, 1991, p150 )I =3,1414X10-5Xdto6( 2.25 )dimana:i = kerapatan arus yang dijinkan ( A/cm )d = diameter batang pengetanahan(mm) = panas spesifik rata rata tanah ( 1,75.106 watt detik tiap m3 tiap 0C ) = kenaikan suhu tanah yang diijinkan ( 0C ) = tahanan jenis tanah rata rata lapisan satu dan dua ( Ohm meter )T = lama waktu gangguan ( detik )66C. VSATVSAT( dalambahasaInggris, merupakansingkatandariVery Small Aperture Terminal) adalah stasiun penerima sinyaldarisatelitdengan antena penerima berbentuk piringan dengan diameter kurang dari tiga meter. Fungsi utama dari VSAT adalah untuk menerima dan mengirim data ke satelit. Satelit berfungsi sebagai penerus sinyal untuk dikirimkan ke titik lainnya di atas bumi. Sebenarnya piringan VSAT tersebut menghadapke sebuah satelit geostasioner. Satelit geostasioner merupakansatelit yangselaluberada di tempat yang sama sejalan dengan perputaranbumipada sumbunya yang dimungkinkankarena mengorbit pada titikyangsama di atas permukaan bumi, dan mengikuti perputaran bumi pada sumbunya.1. Mengirim dan Menerima DataMendapatkan data Internet dari setelit sama dengan mendapatkansinyal televisi dari satelit. Datadikirimkanolehsatelitdan diterima oleh sebuah alat decoder pada sisi pelanggan. Data yang diterima dan yang hendak dikirimkan melalui VSAT harus diencode dan di decode terlebihdahulu. Satelit Telkom1menggunakanCBand( 4-6GHz). Selain C Band ada juga KU - Band. Namun C Band lebih tahan terhadap cuaca dibandingkan dengan KU - Band. Satelit ini menggunakan frekuensi yang berbeda antara menerima dan mengirim data. Intinya, frekuensi yang tinggi digunakan untuk uplink ( 5,925 sampai 6,425 GHz ), frekuensi yang lebih rendah digunakan untuk downlink ( 3,7 sampai 4.2 GHz ).67Sistem ini mengadopsi teknologi TDM danTDMA. Umumnya konfigurasi VSAT adalah seperti bintang. Piringan yang ditengah disebut hub dan melayani banyak piringan lainnya yang berlokasi di tempat yang jauh. Hubberkomunikasi denganpiringanlainnyamenggunakankanal TDMdan diterima oleh semua piringan lainnya. Piringan lainnya mengirimkan data ke hub menggunakan kanal TDMA. Dengan cara ini diharapkandapat memberikankonektifitas yangbaikuntukhubungan data, suara dan fax. Semua lalu lintas data harus melalui hub ini, bahkan jika suatu piringan lain hendak berhubungan dengan piringan lainnya. Hub ini mengatur semua rute data pada jaringan VSAT.Frame TDMselalu berukuran 5.760 byte.Setiap frame memiliki 240sub-frame. Setiapsubframeadalah24byte. Panjang waktuframetergantungpadadatarateoutboundyangdipilih. TDMA selalu pada 180 ms. TDMAdisinkronisasi untuk memastikan bahwa kiriman data yang berasal dari stasiun yang berbeda tidak bertabrakan satu dengan yang lainnya.Pendapat umummengatakan bahwa koneksi dengan satelit adalah koneksi yang paling cepat. Kenyataanya adalah tidak. Waktu yang dibutuhkandari satutitikdi atas bumi ketitiklainnyamelalui satelit adalahsekitar700 milisecond, sementara leased line hanya butuh waktu sekitar 40 milisecond. Hal ini disebabkan oleh jarak yangharus ditempuh oleh data yaitu daribumi ke satelit dan kembali ke bumi. Satelit geostasioner sendiri berketinggian sekitar 36.000 kilometer di atas 68permukaan bumi.2. PerangkatTerminal Antena Sangat Kecil adalah alat di stasiun bumi dan digunakanuntukmengirimserta menerimapancaranfrekwensidaripada satelit. AntenaVSATberukuranlebihkurang2hingga10kaki ( 0.55 -2.75m)dipasangdiatap, dindingatauatastanahdanpemilihanbesar kecilnya antena sangat tergantung pada jenis frekuensi ( misalnya C band atau KU band ) yang akan digunakan.3. KomponenKomponen VSAT, terdiri dari:a. Unit Luar ( Outdoor Unit ( ODU ) :1) Antena / dish / parabola ukuran 2 hingga 4 kaki( 0.55 - 2.4m ), yang dipasang pada atap, dindingatau ditanah.2) BUC(BlockUpConverter), yangmenghantarkan sinyal informasi ke satelit. Juga sering disebut sebagai Transmitter (Tx).3) LNB (Low Noise Block Up), yang menerima sinyal informasi dari satelit. Juga sering disebut sebagai Receiver ( Rx ).69Gambar.II.17( V Sat )b. Unit Dalam ( Indoor Uni t ( IDU ) : 1) Modem(Modulator/Demodulator), sebuah alat dipanggil Return Channel Satellite Terminal yang menyambungkandari unit luardenganIFLkabel berukuran panjang tidak lebih 50 meter.2) IFL (Inter Facility Link). Merupakan media penghubungantaraODU&IDU. Fisiknyabiasanyaberupa kabel dengan jenis koaksial dan biasanya menggunakan konektor jenis BNC ( BayonetNeill Concelman ).70Gambar.II.18( ModemInternal )c. Satelit 1) Merupakan alatdiorbitbumi khusus untuk menerima / menghantar maklumat secaranirkabel, berkomunikasi melalui frekuensi radio.Menggunakan Satelit Telkom 2 ( Indonesia ) digunakan untuk Depdagri, dengan teknologi C band yang lebihtahan dengan cuacadi Indonesia( berhubungandenganmasalahcurahhujan yangcukuptinggi di Indonesia). MenggunakanKomunikasi 2 arah, menerima danmenghantar isyarat. Daerahyangdipasang VSAT dikenali sebagai remote terminal, dikawal oleh hub station. Semua isyarat dari satelit dikirim ke hub terlebih dahulu sebelum dikirim kembali ke terminal remote lain, yaitu Propinsi / Kabupaten. 71- Kapasitasmuat turun(download)ialah1Mbps tetapi boleh dinaik taraf sehingga mencapai 45 Mbps.- Kapasitas muat naik (upload) pula ialah 128 Kbps tetapi boleh dinaik taraf sehingga mencapai 1.1 Mbps.- Kontrak perjanjian SchoolNethanya 1 Mbps muat turun dan 128 Kbps muat naik.d. KedudukanSatelitJenis-jenis satelit bergantung kepada kedudukannya dengan permukaan bumi.Ada 4 jenis satelit :1) GEO -Geostaioner ( geo-synchronous ) earth orbit2) MEO -Medium earth orbit3) LEO -Low earth orbit Orbit bumi rendah4) HEO -Highly elliptical orbit72BABIIITINJAUANMASALAHA. AlasanPembuatanSistem PentanahanPengertian pentanahan ( grounding ) adalah merupakan suatu mekanismedimana daya listrik dihubungkan langsung dengan tanah ( bumi ). Adapun alasan pembuatan sistem pentanahan tersebut adalah untuk membatasi tegangan pada bagian-bagian peralatan yang tidak seharusnya dialiri arus mis: body/ casing, hinggatercapai suatunilai yangamanuntuksemuakondisi operasi, baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan, memberikan jaminan keselamatan daribahaya kejut listrik, baik perlindungan dari sentuh langsungmaupuntaklangsung, sertaperlindunganterhadapsuhuberlebih yang dapat mengakibatkan kebakaran.Tujuanutamadari adanyapentanahanadalahmenciptakanjalur yanglowimpedance( tahanan rendah ) terhadap permukaan bumi untuk gelombang listrik dantransient voltage. Penerangan, arus listrik,circuitswitchingdanelectrostaticdischargeadalahpenyebabumumdari adanya sentakanlistrikatautransient voltage. Sistempentanahanyangefektifakan meminimalkan efek tersebut.Jika terjadi gangguan/kondisi yang tidak diinginkan, baik langsung atau tidak langsung ( induksi ) diupayakan agar gangguan tersebut dialirkan ke tempat yg aman,misal, ke tanah.Adaduamacamgroundingsystem:73- Yang pertama adalah Safety Grounding atau grounding untuk keamanan / keselamatan perangkat maupunmanusia. - YangkeduaadalahRFGrounding. Sistem groundingini khusus diaplikasikan pada instalasi perangkat radio komunikasi.B. PemilihanLokasiBerbagai alasan kenapa dalampembuatan sistempentanahan pemilihan lokasi sangat perlu diperhatikan.Adapun langkah langkah dalam pemilihan lokasi adalah sebagai berikut :1. Lakukan pemilihan lokasi penanaman grounding road disekitar bangunan anda, rencanakan berapa titik yang akan ditanamkan. Pemasangan groundingroadyang makinbanyakakanmenghasilkan sistim pentanahan yang paling baik.2. Jika anda akan memasang beberapa buah grounding road usahakan jangan terlalu berdekatan, ditujukan supaya pembumian menyebar disekitarrumah anda. Dan juga untuk menjaga bialamana salah satu grounding rod sitim pembumiannya tidak bagus maka bisa dibumikan oleh grounding road lainnya.3. Lakukan pencarian tanah yang mudah ditancapkan. Hindari penanaman groundingroad di daerah tanah berbatuatau berpasir, disamping penancapannya yang susah, juga kurang bagus untuk pembumian.4. Usahakan lokasi penempatan grounding road tidak terlalu jauh dari 74bangunan, tapi harus diingat jangan sampai merusak sistim instalasi / pemipaan yang telah tertanam.5. Usahakanpenempatanantaragroundingroaddalamgarislurus, tidak terlalu banyak berbelok belok.C. PemilihanBahan1. Pemilihan grounding road dan kabel grounding yang akan diinstalasi harus sesuai standar, baik jenis maupun ukurannya. ( Lihat Gambar 14).GambarIII.1(BatangElektroda)2. Grounding road yang paling bagus adalah pipa padat yang terbuat dari tembaga.Disamping sebagai daya hantar yangkuat, tembaga tidakmudahberkarat. Anda perlumemeriksa barangtersebut saat pembelian, karena kadang kadang banyak pipa yang dijual kelihatannya terbuat dari bahantembaga padahal bagiandalamnya adalah besi biasa tapi bagian luarnya disepuh dengan tembaga. Untuk 75menchecknya anda bisa memotong secara diagonal maka akan kelihatan apakah asli atau tidak.3. Penggunaanbesi biasaharus dihindari karenabahanini sangat mudah berkarat.D. Bahan dan Alat yang DigunakanBahan bahannya adalah :1. Elektroda batang2. Pipa Galvanis ukuran 3. Kabel NYA4. Kawat / kabel BC5. Isolasi6. Klem beton No. 177. Klem beton No. 48. Klem besi / baja9. Slang spiral10. Terminal / BusbarAlat alat yang digunakan adalah :1. Bor tanah2. Tang3. Obeng4. Palu5. Pisau cutter766. Earth TesterE.Langkah langkahPemasanganSetelah alat alat dan bahan bahan yang diperlukansiap, maka langkah langkah yang harus dilakukan dalam pemasangansingle grounding adalah :1. Membuat lubang/ mengebor tanahhinggadalamkirakira6 meter ( dalampengeboran ini tidak ditentukan berapa meter dalamnya kita membuatlubang )2. Setelah kedalaman didapat, selanjutnyamemasukan pipa galvanis berukuran ke dalam titik pengeboran tadi.3. Masukanbatangelektroda yangtelahdisiapkankedalampipa galvanis yang telah dimasukan ke lubang tersebut ( pada point dua ini sayamemakai 4buahbatangelektroda yangtelah dilas kuningan hingga menjadi satu batang elektroda )4. Setelahbatang elektroda dimasukan kelubang, maka selanjutnya kita sambungujung elektroda dengan kawat BC menggunakan klem baja / besi.5. Setelah selesai langkah ke empat, selanjutnya kawat BC yang telah disambung dengan batang elektroda kita bungkus dengan slang spiral. Lihat Gambar 14.77Gambar III.2. ( Kawat BC yang telah terbungkus dengan slang spiral ).6. Kemudiankitapasangterminal / busbar untukmenghubungkan kawat BCyangtelah disambungdenganbatang elektroda dengan kabel NYAyangnantinyadihubungkankeperalatanyangakandi grounding. Lihat Gambar 15.Gambar III.3. ( Terminal / busbar yang menghubungkan kawat BC dengan Kabel NYA ).787. Langkahterakhir adalahmemasangterminal / busbar kembali, jadi terminal / busbar tersebut fungsinya untuk membagi peralatan peralatanmanasaja yang akan digrounding( dalamhalini penulis memasanggroundinguntukmodeminternal padaVSAT). Lihat Gambar 16a dan 16b.Gambar III4a. ( Terminal / busbar untuk menghubungkan beberapa peralatan yang akan di grounding ).Gambar III.4b. ( PemasangangroundingpadamodemV -Sat ).79F. Langkah langkahPengukuranPentanahan / GroundingSetelah pemasangan grounding selesai maka langkah terakhir yaitu pengukuran nilai tahanan. Dalam hal ini alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran tahanan adalah Earth Tester. Langkah langkah dalam pengukuran nilai tahanan adalah sebagai berikut :1. Periksa / cek kembalikondisi kabel grounding yang akan diukur. (Dalamhalini agarpadasaatpengukuranmendapatkanhasil yang maksimal )2. Periksa kondisi alat ukur Earth Tester.3. Bentangkan kabel warna merah sepanjang 10 meter. Ujung kabel dijepit kepasakyangtelahditancapkankedalamtanah, sedangkan ujung yang lainnya dihubungkan ke alat ukur pada terminal C. ( Terminal C terdapat pada alat ukur ).4. Bentangkankabel warnabirusepanjang10meter. Ujungkabel dijepit kepasakyangtelahditancapkankedalamtanah, sedangkan ujung yang lainnya dihubungkan ke alat ukur pada terminal P. ( Terminal P terdapat pada alat ukur ).5. Hubungkanjepitan kabel warnahitamkekabel groundingdan ujungyanglainnyadihubungkanketerminal E. (Terminal terdapat pada alatukur ).6. ON kan Earth Tester pada saklar sebelah kanan.7. Tekantombolmerah/kuningpadasebelahkiri kuranglebih10 80detik.8. Baca hasil pengukuran pada layar pengukuran.Gambar III.5 ( Earth Tester )G. AlasanPemilihanSingleGroundingKarenaseringterjadinyasambaranpetir tidaklangsung / induksipadakabelyangmenujuperalatanelektronikdalamhalini modem VSAT dan Pemancar eksternal. Berikut adalah data data nilaiminimumdariparameterpetiradalahsebagaiberikut:TabelIII.1NilaiminimumparameterpetirI II III IVArus Puncak Petir i kA 3 5 10 16Radius bola gelinding R m 20 30 45 60Kriteria Simbol SatuanTingkat SPP81BABIVPEMBAHASANMASALAHA. Permasalahanyangtimbul dalamsistempentanahan/ grounding adalahkeadaantanahyangjugadapat berubahseiringdenganwaktuyang tentunya saja akan mempengaruhi nilai tahanan padapentanahan.Karena faktorterpenting pada sistempentanahan / grounding adalahhambatandalamdari tanahtempat batanggrounddi pasang, ada3 ( tiga ) metode untuk mengantisipasi yaitu :1. Dengan menyiram tanah dari groundingtersebut dengan campuranair danserbukarang. Mengapaserbukarang?serbukarang lebihbagusmempertahankanair (kandunganelektrolit ) yangterserap dibandingkan tanah itu sendiri yangcenderung mengalirkan kelapisan tanahdibawahnya,apalagi jika lapisan atas dari tanah tempat grounding tersebut berupa lapisan tanah pasir yang tentu saja akan lebih cepat mengalirkan air ke lapisan tanah dibawahnya.2. Metodeini umumdilakukanpadapembumian/ groundingdari menara maupun bangunan dengan penangkal petir yaitu dengan menanam batang grounding / arde lebih dalam ke bumi. Penanaman dari grounding tersebut umumnya menggunakan elektroda pelat dan bisa mencapai belasanmeter dibawahpermukaantanah. Tujuandari penanamanlebih dalam ini adalah untuk melewati beberapa lapisan tanah yang 82memungkinan untuk mendapatkan lapisan tanah dengan hambatan dalam terkecil. Cukup mengganti batang elektroda / arde menjadi lebih panjang lagi sehingga lebih memungkinan untuk mendapatkan lapisan tanah dengan hambatan dalam terkecil. Hal tersebut tentu saja juga dipengaruhi kondisi tanah disekitar grounding sehingga anda dapat juga menambahkan metoda pertama dalam penanaman grounding ini.3. Sedikit berbeda dengan dua metoda sebelumnya yang hanya menggunakan 1 batang ground / arde, metoda ketiga ini menggunakan dua atau lebih batang ground / arde. Metoda ini sering digunakan pada pemasanganperalatanjaringandistribusi TM/ TR( GarduDistribusi, ABSWpada tiang, dsb. ) Yang tujuannya tentu saja mendapatkan hambatan dalam dari tanah sekecil kecilnya.Pada pembahasan mengenai hambatan( resistansi ) yang disimbolkan dengan hurufR, dikatakan bahwa pada rangkaian paralel:GambarIV.11 / Rtotal=1 / R1+1 / R2+1 / R3+ +1 / RnDengan menggunakan perhitungan diatas kita akan memperoleh R 83total menjadi lebih kecil. Dari prinsip inilah kita gunakan dalam memperbaiki hambatandalampadasistimgrounding. Pemasanganbatangground/ arde terlihat seperti gambar dibawah ini.GambarIV.2Pemasangan3BatangGround / ArdeBiasanya jarak pemasangan peralel dari batang ground antara satu dan lainnya lumayan berjauhan. Aturan mengatakan bahwa jarak antar batang ground / ardeminimal adalah 2x panjang batang ground / arde tersebut. Jika padapengukurannyamasihkurangbagus kitabisatambahkanpenanaman batangardelagi. Disampingitukitadapat menambahkanmetodepertama pada tiap batang ground / arde yang ditanam. 84B. Keuntungan dari sistem pentanahan single grounding adalah sebagaiberikut:1. Pengamantegangansentuh.2. Pengamanteganganlangkah.3. Penyamategangangrounding.4. Pengamandariadanyapetir.5. Pengikatnetral.Berikut ini adalahhasildarianalisateoripengukuransingle grounding:Luas tanah PH dan halamannya (A)= 80 x 120m2 pada system grounding net ditanam n=20 batang rod dengan panjang 6 m /rod, rod 2cm ( ) =0,02m , grounding konduktornet dipilih dgn diameter () net 1cm (d) =0,01m(sesuai table terlampir untuk pemilihan penampang conductor grounding dgn kalkulasi arus discharge surja petir maksimal < 13 kA , dan kedalaman tanam konduktor net (S)= 1 s/d 2 m, nilai (rho) tahanan jenis tanah adalahkapur , berpasir, batuan liat= 200 meter,L net = (2 x 80) + (2 x 802 + 1202 ) + ( 2 x 30 ) + ( 2 x 20 ) + ( 4 x 45 ) + ( 4 x 30 ) = 1088mL rod = 20 x 6m = 120m, L t= 1088 + 120=12081300 mPanjang konduktor gronding85() diameter konduktor ditetapkan= 0,01 meter, atau 100 mm rod diabaikan dan kedalaman tanamS ditetapkan 1 meterA = 80 x 120= 9600m2Luas tanah yang akan di pasangkan goundingDe= 4A / = ((4 x 9600)/ 3,14)= 12.229,3=110 Penampang efektif NetFormula R minimal (Re)Re = / 4L x{ ln (4L/d) -1+ln( {( (2L+(s2 + 4L )))/S + (S/2L)-((S2 + 4L) ) / 2L }= (200/ (4x3,14x1300)) { ln (4x1300)/0,01) 1+ln(2x1300+(1+4x3,14x1300)/1 + 1/(2x1300) (1+4x1300)/(2x1300) }= 200/(4x3,14x1300 { ln 520.000 1 + ln 2.672 +(1/2600)- (5201/2600)= 0,0122 x { 13,16 1 +7,89 + 3,85 x 10-6 0,0278 }= 0,0122 x 20,022= 0,556Formula R maksimal (Rb)Rb= { (1/2De) + (1/L) }=200 { (1/2 x 110) + (1/1300) }=200 { 0,009 + 0,00076 } =1,06 86Untuk memperkecil nilai Rb makaLuasan Efektip De diperbesar dan apabila Rb (maksimal )sudah tidak lebih 2 x nilai Re (minimal) maka Rt grounding system sbb :1/Rt=(1/Ra) + (1/Rb)1/Rt =(1/0,556) + (1/1,06) = 1,799 Rt =0,555 87BABVPENUTUPA. KesimpulanPenangkal petir tidak akan bekerja / berfungsi tanpa sistem grounding( pentanahan) yang benar( maksimal dengan nilai resistansi dibawah 5 Ohm ). Jadi grounding berfungsi sebagai sarana pengarah arus petir yangbisamenyebar kesegalaarahyangkemudianlangsungdiarahkanke dalam tanah. Yang perlu diperhatikan dalam perancangan sistem pentanahan adalah tidak timbulnya bahaya tegangan yang mengalir. Kriteria yang dituju dalam pambuatan sistem pentanahan adalah bukannya hanya rendahnyanilai resistansi, akan tetapi dapat dihindarinya bahaya seperti tersebut diatas.Namundemikianbaik- buruknyasistempentanahan/ grounding sangat menentukan rancangan sistempentanahan / grounding internal, semakin tinggi nilai resistansi suatu pentanahan, akan menyebabkan semakin tinggi pula tegangan yang terdapat pada penyama potensial (PotensialEqualizing Bonding), sehingga upaya proteksi internalnya akan akan kurang efektif.Dengandemikian kita harus menyadari bahwa betapa perlunya sistem pentanahan / grounding untuk menghindari resiko kerugian yang lebih besar dari bahayasambaranpetir maupununtukmembatasi teganganpada bagian- bagianperalatanyangtidakseharusnyadialiri arus mis : body/ casing, hinggatercapaisuatu nilai yang aman untuk semua kondisi operasi, 88baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan, memberikan jaminan keselamatan dari bahaya kejut listrik, baik perlindungan dari sentuh langsung maupun tak langsung, serta perlindungan terhadap suhu berlebih yang dapat mengakibatkan kebakaran.B. Saran saranAgar sistempentanahan/ groundingberfungsi denganbaikmaka perlu dilakukan pengecekan dan pengukuran rutin atau berkala sehingga nilai tahanan yang diinginkan selalu sesuai yaitu dibawah 5 Ohm.Jikapadasaatpengukuran nilatahanan masih diatas5 Ohmmaka perlu dilakukan penambahan batang elektroda supaya menghasilkan nilai tahanan yang diinginkan.Pemasangan sistem pentanahan / grounding memiliki kelebihan dan kekurangan,karenaitu untuk mendapatkan hasil yang lebih maksimal maka perludilakukanpenambahanyaitu pemasangananti petiruntuk mendukung sistempentanahan / grounding internal yang telah dibuat.89DAFTARPUSTAKAF. Dawalibi,D.Mukhedar,InfluenceofGroundRoadsonGroundinggrids, IEEETranonPAS,Vol.Pas 98,No.6,Nov / Dec.1979F. Dawalibi,D.Mukhedar,ParametricAnalysisofGroundingGrids,IEEE TranonPAS,Vol.PAS 98,No.5,Sept / Oct.1979Hutauruk, TS, PengetanahanNetral SistemTenagadanPengetanahan Peralatan,Erlangga,Jakarta,1987H. B.Dwight,CalculationofResistanceofGround,Tran.Vol5,Dec1936IEEE,GuideforSafetyinACSubstationGrounding,Std,80 1986,March 21,1985IEEE,GuideforMeasuringEarthResistivity,Ground92Wikipedia,V - Sat90