Upload
bagas
View
219
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333
1/6
Pengujian
Pembumian
Elektroda Batang ............................................................. Supriyo
PENGUJIAN PEMBUMIAN ELEKTRODA BATANG
Oleh : Supriyo
StafPengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang
J1 Prof. Soedarto, S.H., Tembalang, Semarang 50275
bstrak
Sistem pembumian dirancang sebagai pengaman atau pelindung instalasi listrik dengan tujuan
mencegah gangguan a lat akibat lrenaikan potensial tanah lretika terjadi arus gangguan atau arus
petir serta untuk mengetahui seberapa besar tahanan pentanahan yang ada pada elektroda
tersebut. Jenis elektroda
yang
digunakan adalah elektroda batang
yang
ditanam dan kontak
langsung dengan bumi. Metode yang digunakan adalah metode tiga titik yaitu titik satu adalah
elektroda utama sedangkan titikdua dan tiga adalah elektroda Bantu. Prosedur pengujian
dilakukan dengan metode tidak langsung yaitu memberi sumber tegangan pada elektroda tersebut
dengan dua macam cara pengukuran yaitu pada elektroda kondisi lrering dan elektroda kondisi
basah. Hasil terlrecil tahanan pentanahan
yang
diperoleh pada kondisi lrering adalah
17,96
denganjarak elektroda E-P 10 m dan E R 20 m,sedangkan pada kondisi basah adalah 17,14
dengan jarak elektroda E-P 15 m dan E R 30 m
Kata kunci :
Tahanan Pentanahan, Elektroda Batang
1. Pendahuluan
Instalasi listrik mempunyai kemung
kinan besar mengalami bahaya yang
disebabkan oleh timbulnya gangguan,
arus gangguan itu mengalir ke tanah
sebagai akibat isolasi peralatan yang
tidak berfungsi dengan baik. Arus
gangguan tersebut akan mengalir pada
bagian-bagaian peralatan yang terbuat
d ri
logam
dan
juga mengalir di dalam
tanah disekitarnya.
Dalam menentukan d n merencanakan
elektroda pembumian, karakteristik
tanah terutama tahanan jenisnya
d n
jenis
d ri
elektroda itu sendiri
merupakan faktor yang paling
mempengaruhi.
2.
Tinjauan Pustaka
Elektroda pembumian adalah penghantar
yang sengaja ditanam di dalam tanah
untuk mendapatkan kontak yang baik
antara bagian-bagian tertentu
dari
instalasi listrik atau bagian-bagian yang
diamankan dengan tanah. Elektroda
yang digunakan untuk pembumian hams
memenuhi beberapa persyaratan antara
lain memiliki konduktivitas besar,
kekuatan mekanis tinggi
d n
tahan
terhadap korosi.
Fa ktor-faktor yang mempengaruhi
elektroda pembumian
a.
Tahananjenis tanah
Nilai tahanan jenis tanah harganya
bermacam-macam, tergantung kom
posisi tanahnya. Pemgelompokan
tahanan jenis tanah
dari
berbagai
macam jenis tanah pada kedalaman
tertentu tergantung dari beberapa hal
antara lain : pengaruh temperatur,
kelembaban
dan
kandungan
kimianya.
Perbedaan tahan jenis tanah akibat
iklim biasanya terbatas pada
kedalaman beberapa meter dari
permukaan tanah, selanjutnya pada
bagian yang lebih dalam secara
praktis akan konstan. Tabel harga
328
8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333
2/6
O RfJjITIf
VoL6 No.3 November 2010 : 328 - 333
harga tahanan jenis
t n h
dapat
b. Tahanan pentanahan
dilihat pada tabel
1.
Tahanan pentanahan tergantung pada
kedalaman, luas petmukaan
No.
Jenis tanah
Tahanan
jenis
am)
1. Tanahrawa
30
2.
Tanah liat tanah
ladang
100
3.
Pasir basah
200
4.
Kerikil basah 500
5.
Pasir dan kerikil
kering
1000
6.
Tanah berbatu
3000
T b e Tah
elektroda dan tahanan jenis tanah.
anan JenlS tan
ah
Tahanan pentanahan berkaitan
langsung dengan kandungan
ir
dan
suhu, sehingga diasumsikan tahanan
ini sangat bervariasi di berbagai
tempat dan berubah setiap tahunnya
menurnt iklim.
T b 12 Tah ah
an
anan pentan
1 2 3 4 5
6
7 8 9 10
11
Jenis
elek-
Pita atau penghantar
pilin
Batang atau pipa Pel at vertikal
dengan
..
SISI
troda
atas
±
1 m di
bawah petmu
kaan tanah
Panjang(m) Panjang (m) Ukuran (m"")
10
25
50 100 1 2 3 5 0,5xI
x
Resis
tans
pembu
20 10
5
3 70 40 30 20
35 25
mian
(ohm)
c.
Jenis elektroda
- Elektroda pita :elektroda yang
dibuat
dari penghantar berbentuk
pita atau penampang bulat,atau
penghantar pilin yang ditanam
horizontal di dalam tanah dapat
ditanam sebagai pita lurns, radial,
melingkaratau kombinasi
d ri
bentuk tersebut.
Elektroda pelat : elektroda d ri
bahan pelat logam (utuh atau
lubang) yang ditanam tegak lurns
dengan tanah, dengan tepi
atasnya sekurang-kurangnya satu
meter di bawah permukaan
tanah. Jika digunakan beberapa
pelat logam untuk memperoleh
tahanan pentanahan cukup
rendah, maka jarak antara pelat
logam jika dipasang paralel
minimum 3 meter.
...
Elektroda batang : elektroda
dati
pipa atau besi baja yang ditanam
tegak lurns ke dalam tanah
dan
panjangnya disesuaikan dengan
tahanan pentanahan yang
329
8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333
3/6
Pengujian Pembumian Elektroda Batang ................................................................ Supriyo
diperlukan. Tahanan pentanahan
sebagian besar tergantung pada
panjangnya dan sedikit tergan
tungpadaukuranpenampangnya.
Pengukuran tabanan jenistanab
Pengukurantahananjenistanahbiasanya
dilakukandengancara:
a. Metode empat elektroda
(Four
electroda method
yaitu mengguna
kan empat buah elektroda, sebuah
batere, sebuah ampere meter dan
sebuah volt meter yang sensitif,
sebagaimanaterlihatsepertigambar
1.
Gambar1. Metodeempatelektroda
Bila arus Imasuk ke tanahmelalui
salah satuelektrodadan kembali ke
elektroda yang lain cukup jauh,
sehingga pengaruh diameter
konduktor dapat diabaikan. Arus
yangmasukketanahmengalirsecara
radial dari elektroda, misalkan
araharusdalamtanahdarielekroda1
keelektroda2berbentukpermukaan
bola dengan jari-jari r, luas
permukaan tersebut adalah 2
TT
r -,
dan rapat arus radial pada jarak r
adalah
J =
I12TTr - . Bila
p
adalah
tahanan jenis tanah, maka kuat
medan
(E)
dalam tanah pada arah
radial dengan jarak r adalah :
E r =J
jadi:
E r
=
1I2nr.
Perbandingan antara tegangan dan
arus atau tahanan adalah
R
=
p/2m.
b. Metode tiga titik (
three pOint )
dimaksudkan untuk mengukur
tahanan pembumian. Misalkan tiga
batang elektroda pembumian,
dimanaelektroda1tahanannyayang
mau diukur dan elektroda 2 dan 3
sebagai elektroda pembumuan
pembantuyangjugabelumdiketahui
tahanannya, sebagaimana terlihat
sepertigambar2.
1
2
3
Gambar
2.
Metodetigatitik
Bila tahanan tiap..tiap elektroda
pembumian diukur dengan arus
konstan, maka dapat diketahui
persamaansebagaiberikut:
R
=V L
engbitung tabanan pentanaban
Persamaan-persamaantahanpentanahan
dari berbagai sistem elektroda sangat
sulit
dan
dalambeberapahaldinyatakan
dalam pendekatan-pendekatan.
Persamaan tersebut diperoleh dari
hubungan bahwa tahanan elektroda (R)
berbanding lurus dengan tahanan jenis
elektroda(p),panjangelektroda l), dan
berbanding terbalik dengan luas
penampangelektroda(A)adalah:
~
A
330
8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333
4/6
CJlRf.BJf17 Vo1 6 No.3 November 2010 : 328 333
. ':/I
Berdasarkan asumsi bahawa tahanan
pentanahan seragam pada seluruh
volume tanah, meskipun hal ini tidak
mungkin. Rumus yang biasa digunakan
untuk menghitung elektroda batang pada
jari-jari elektroda r) yang terpasang
adalah :
R =
2:
In - 1 )
3. Metodologi
Metode yang digunakan, metode tiga
titik yaitu ada tiga elektroda yang
terbagi dari elektroda pertama E)
sebagai elektroda utama dan elektroda
kedua P) dan ketiga
R)
sebagai
elektroda bantu. Elektroda yang
digunakan adalah elektroda batang,
elektroda utama dengan panjang 2 m
sedangkan elektroda bantu panjangnya
0,5 m. Baik elektroda utama maupun
elektroda bantu berdiameter 16 mm.
Elektroda utama ditanam sedalam 1,75
m sedangkan elektroda bantu ditanam
0,5 m. Penanaman elektroda utama
dengan elektroda bantu yang pertama
dimulai dengan
jarak
1 m
dan
elektroda
bantu yang kedua dimulai dengan
jarak
15
m untuk pengambilan data
awal.Sedangkan pengambilan data
berikutnya bisa dilihat pada tabel hasil
hasil pengujian. Cara pemasangan
elektrodanya seperti diperlihatkan pada
gambar 3
R
Gambar 3 Rangkaian pengujian
Keterangan :
Vs = Tegangan sumber AC
V
=
Volt meter
S = Saklar
A
=
Ampere meter
E
=
Elektroda utama
P
dan
R
=
Elektroda bantu
Pengambilan data dilakukan dengan dua
cara yaitu penujian kering dan pengujian
basah. Pengujian kering dilakukan saat
tanah tidak kena hujan tanah kering)
dan
pengujian basah dilakukan dengan
cara menyiram elektroda yang ditanam
seperti kena air hujan. Langkah
pengambilan data yaitu
dari
rangkaian
tersebut diberi sumber tegangan 220
Volt mencatat arus dan tegangan dengan
jarak
elektroda bervariasi.
4
Hasil Dan Pembahasan
Pengambilan data dilakukan dengan
metode tidak langsung pada kondisi
basah dan kering, hasilnya seperti
terlihat pada tabel 3 dan 4.
331
8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333
5/6
Pengujian embumian Elektroda Batang
...................................................
Supriyo
T
abel
3.
Data hasil pengukuran kondisi kering
No Jarak elektroda
m)
Vs
volt)
I
A)
V
volt)
E P E R
1
10
15
220 11 46
207
2
10 20 220
11 52
207
3 10
25 220
10 88
207
4
10
30
220 11 06 219
5
15
20
220
11 20
204
6
15 25 220
11 40
207
7
15 30
220
11 50
207
T
abel
4.
Data hasil pengukuran kondisi basah
No Jarak elektroda
m)
Vs
volt)
I
A)
V
volt)
E P E R
1 10 15
220
11 75
204
2
10
20 220 11 65 205 5
3 10
25
220
11 10
205 5
4
10 30
220 11 28
204
5
15
20
220 11 70 204
6
15
25
220
11 80
204
7 15
30
220 11 90 204
Dari hasil pengukuran pada tegangan baik pada arus maupun pada
sumber 220 volt, pada jarak jarak
tegangannya.Hasil tahanan pentanahan
elektroda yang berubah-ubah seperti dapat dilihat pada tabel 5 d n 6.
terlihat pada tabel hasilnya harnpir sarna
T b I 5 Data
h l
per
hitun
19an
tah t ah
an
k
Sl e aSl
anan pen an
on
d i kering
No
Jarak
elektroda m)
Vs
volt)
I
A)
V
volt)
R
0)
E P
E R
1
10 15
220 11 46
207
18 06
2
10
20 220
11 52
207 17 96
3
10
25 220 10 88
207
19 02
4
10 30
220 11 06 219
19 80
5 15 20 220 11 20 204
18 21
6 15 25
220
11 40
207 18 15
7
15 30
220 11 50 207
18 00
332
8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333
6/6