PERCOBAAN I PENGUJIAN TAHANAN JENIS TANAH(GROUNDING) I. TUJUAN 1. Mahasiswa dapat mengerti pentingnya sistem pentanahan dalam melindungi sistem dari kerusakan yang fatal 2. Mahasiswa dapat mengukur tahanan jenis tanah dan pengukuran elektronika pentanahan 3. Mahasiswa dapat merencanakan elektronika pentanahan/grounding II. DASAR TEORI Sistem pentanahan digunakan sebagai pengaman langsung terhadap peralatan dan manusia bila terjadinya gangguan tanah atau kebocoran arus akibat kegagalan isolasi dan tegangan lebih pada peralatan jaringan distribusi. Petir dapat menghasilkan arus gangguan dan juga tegangan lebih dimana gangguan tersebut dapat dialirkan ke tanah dengan menggunakan sistem pentanahan. Sistem pentanahan yang digunakan baik untuk pentanahan netral dari suatu sistem tenaga listrik, pentanahan sistem penangkal petir dan pentanahan untuk suatu peralatan khususnya dibidang telekomunikasi dan elektronik perlu mendapatkan perhatian yang serius, karena pada prinsipnya pentanahan tersebut merupakan dasar yang digunakan untuk suatu sistem proteksi. Tidak jarang orang umum atau awam maupun seorang teknisi masih ada kekurangan dalam memprediksikan nilai dari suatu hambatan pentanahan. Besaran yang sangat dominan untuk diperhatikan dari suatu sistem Pentanahan adalah hambatan sistem suatu sistem pentanahan tersebut. Tujuan utama dari adanya grounding sistem pentanahan ini adalah untuk menciptakan sebuah jalur yang low-impedance (tahanan rendah) terhadap permukaan bumi untuk gelombang listrik dan transient voltage. Penerangan, arus listrik, circuit switching dan electrostatic discharge adalah penyebab umum dari adanya sentakan listrik atau transient voltage. Grounding sistem pentanahan yang efektif akan meminimalkan efek tersebut. Pengukuran tahanan pentanahan bertujuan untuk mengetahui besarnya tahanan pentahanan dari beberapa kondisi tanah.Nilai tahanan yang baik yaitu 0 Ω - 5 Ω. Untuk nilai tahanan di berbagai tempat itu berbeda sesuai dengan kondisi tanahnya. Indonesia sendiri memiliki 3 kondisi tanah meliputi, tanah berair, tanah liat, dan tanah berbatu. Biasanya tahanan pentanahan yang lebih rendah sangat efektif, tetapi biaya menjadi besar. Untuk itu perlu dipertimbangkan efek fungsi dan ekonomisnya. Oleh karena itu perlu kiranya bagi kita untuk dapat merencanakan dan membuat sistem pentanahan yang sesuai dengan keperluannya. SYARAT – SYARAT SISTEM PENTANAHAN YANG EFEKTIF: Tahanan pentanahan harus memenuhi syarat yang di inginkan untuk suatu keperluan pemakaian Elektroda yang ditanam dalam tanah harus : 1. Bahan Konduktor yang baik 2. Tahan Korosi 3. Cukup Kuat 4. Elektroda harus mempunyai kontak yang baik dengan tanah sekelilingnya. 5. Biaya pemasangan serendah mungkin. FAKTOR-FAKTOR YANG MENENTUKAN TAHANAN PENTANAHAN Tahanan pentanahan suatu elektroda tergantung pada tiga faktor : 1. Tahanan elektroda itu sendiri dan penghantar yang menghubungkan ke peralatan yang ditanahkan. 2. Tahan kontak antara elektroda dengan tanah. 3. Tahanan dari massa tanah sekeliling elektroda. Namun demikian pada prakteknya tahanan elektroda dapat diabaikan, akan tetapi tahanan kawat penghantar yang menghubungkan keperalatan akan mempunyai impedansi yang tinggi terhadap impuls frekuensi tinggi seperti misal pada saat terjadi lightningdischarge. Untuk menghindarinya, sambungan ini di usahakan dibuat sependek mungkin. TAHANAN JENIS TANAH (ρ) Dari rumus untuk menentukan tahanan tanah dari statu elektroda yang hemispherical R = ρ/2πr terlihat bahwa tahanan pentanahan berbanding lurus dengan besarnya ρ. Untuk berbagai tempat harga ρ ini tidak sama dan tergantung pada beberapa faktor : 1. sifat geologi tanah 2. Komposisi zat kimia dalam tanah 3. Kandungan air tanah 4. Temperatur tanah 5. Selain itu faktor perubahan musim juga mempengaruhinya. Sifat Geologi Tanah Ini merupakan faktor utama yang menentukan tahanan jenis tanah. Bahan dasar dari pada tanah relatif bersifat bukan penghantar. Tanah liat umumnya mempunyai tahanan jenis terendah, sedang batu-batuan dan quartz bersifat sebagai insulator. Tabel dibawah ini menunjukkan harga-harga ( ρ ) dari berbagai jenis tanah. JENIS TANAH No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. TAHANAN JENIS TANAH( ohm.meter ) Tanah yang mengandung air garam Rawa Tanah liat Pasir Basah Batu-batu kerikil basah Pasir dan batu krikil kering Batu 5–6 30 100 200 500 1000 3000 ELEKTRODA PENTANAHAN Jenis Elektroda pentanahan Pada dasarnya ada 3 (tiga) jenis elektroda yang digunakan pada sistem pentanahan yaitu : 1. Elektroda Batang Elektroda batang terbuat dari batang atau pipa logam yang di tanam vertikal di dalam tanah. Biasanya dibuat dari bahan tembaga, stainless steel atau galvanised steel. Perlu diperhatikan pula dalam pemilihan bahan agar terhindar dari galvanic couple yang dapat menyebabkan korosi. Ukuran Elektroda : diameter 5/8 ” – 3/4 ” Panjang 4 feet – 8 feet Elektroda batang ini mampu menyalurkan arus discharge petir maupun untuk pemakaian pentanahan yang lain. 2. Elektroda Pelat Bentuk elektroda pelat biasanya empat perseguí atau empat persegi panjang yang tebuat dari tembaga, timah atau pelat baja yang ditanam didalam tanah. Cara penanaman biasanya secara vertical, sebab dengan menanam secara horizontal hasilnya tidak berbeda jauh dengan vertical. Penanaman secara vertical adalah lebih praktis dan ekonomis. 3. Elektroda Pita Elektroda pita jenis ini terbuat dari bahan metal berbentuk pita atau juga kawat BCC yang di tanam di dalam tanah secara horizontal sedalam ± 2 feet. Elektroda pita ini bisa dipasang pada struktur tanah yang mempunyai tahanan jenis rendah pada permukaan dan pada daerah yang tidak mengalami kekeringan. Hal ini cocok untuk daerah – daerah pegunungan dimana harga tahanan jenis tanah makin tinggi dengan kedalaman. III. PERALATAN YANG DIGUNAKAN 1. Earth tester 1 2. Elektroda pejal 2 3. Pasak 2 4. Meteran 1 IV. GAMBAR RANGKAIAN V. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN 1. Tentukan letak grounding 2. Hubungkan earth tester dengan grounding 3. Set earth tester sesuai dengan pengukuran 4. Lakukan pengukuran sesuai jarak yang telah ditentukan. VI. DATA HASIL PERCOBAAN 1. Percobaan 1 Jarak (m) 8 10 R Grounding (Ohm) 12 15 2. Percobaan 2 Kedalaman (m) 1.5 2 R1 (Ohm) 23 22 3. Percobaan 3 Kedalaman (m) 2 R2 (Ohm) 7 4. Percobaan 4 Kedalaman (m) 2 *R1 // R2 = 22// 7 = 5.3 Ohm R1 // R2 (Ohm) 5 VII. ANALISA DATA HASIL PERCOBAAN Percobaan pertama kali ini mengenai pengujian tahanan jenis tanah dan grounding . alat yang digunakan pada percobaan ini diantaranya Earthtester, obeng, tang,pasak besi, meteran dan kunci inggris. Earthtester adalah alat untuk mengukur nilai resistansi dari grounding. Perancangan alat ukur tahanan tanah ini menggunakan tiga batang tahanan elektroda yang ditanahkan yaitu elektroda E (Earth), elektroda P (Potensial), dan elektroda C (Current). Tujuan penggunaan tiga batang elektrode tersebut adalah untuk mengetahui sejauh mana tahanan dapat mengalirkan arus listrik. Percobaan ini dibagi menjadi dau percobaan yakni pengujian grounding dan pengujian tahanan jenis tanah. Pengujian grounding dilakukan pada test terminal box grounding maker yang ada pada gedung D3 PENS. Caranya yakni dengan menghubungkan terminal E (kabel hijau) dengan terminal box grounding maker. Pasang dua pasak dengan jarak masing-masing 8 meter. Pasak pertama dihubungkan dengan elektroda P (potensial) dan pasak kedua dengan elektroda C (current). Nyalakan alat dengan menekan tombol simplified MEAS dan pilih range pengalinya. Setelah itu, ubah jaraknya menjadi 10 meter. Berdasarkan hasil percobaan didapat data sebagai berikut : R Grounding = 12 Ω Jarak = 10 meter R Grounding = 15 Ω Jarak = 8 meter Hal ini menunjukkan semakin jauh jarak antar pasak maka nilai R grounding makin besar dan menunjukkan kualitas grounding yang kurang baik. Pengujian tahanan jenis tanah digunakan untuk mengetahui kualitas resistansi tanah. Untuk mengetahui tahanan jenis tanah dari kedalaman yang berbeda digunakan pasak sepanjang 2 meter yang mula-mula ditanamkan ke tanah sedalam 1.5 meter dan selanjutnya 2 meter. Dari percobaan didapat hasil sebagai berikut : Kedalaman = 1.5 meter R1 = 23 Ω Kedalaman = 2 meter R1 = 22 Ω Dari data tersebut menunjukkan bahwa semakin panjang dan dalam pasak yang ditanamkan kualitas grounding/ tahanan jenis tanah semakin kecil dan semakin baik untuk digunakan sebagai grounding. Selanjutnya mengambil data tahanan tanah dengan menggunakan pasak lain (R2) dan didpatkan hasil sebgai berikut : Kedalaman = 2 meter R2 = 7 Ω Setelah itu R1 dan R2 dihubungkan secara paralel. Hal ini ditujukan agar kualitas grounding semakin baik . Dari hasil percobaan didapatkan data sebagai berikut : Kedalaman = 2 meter R1//R2 = 5 Ω Secara teori dapat dihitung sebagai berikut : R1 = 22 Ω R2 = 7 Ω 𝑅 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙 = 22 × 7 = 5.3 Ω 22 + 7 Hasil perhitungan dan pengukuran mendekati, dengan beda 0.3 Ω. Tujuan dari parallel grounding adalah untuk mendapatkan kualitas yang baik dengan semakin kecilnya nilai tahanan pentanahan maka hasilnya akan semakin baik. Paralle grounding ini dilakukan dengan menghubungkan kedua pasak R1 dan R2 dengan sebuah kabel. Untuk melakukan pengukuran diperlukan pasak kecil sebagai bantuan. Jarak anatr R1 dan R2 yang terpasang yakni minimal 2 kali dari kedalam pasak R1 dan R2 yang ditanamkan . Misal panjang pasak yang ditanahkan 2 meter makan jarak minimal yang harus disetting antar pasak yakni 4 meter (2 kalinya). VIII. KESIMPULAN 1. Semakin kecil harga tahanan pentanahan maka kualitas dari sistem grounding akan semakin baik. 2. Semakin jauh jarak antar grounding maka resistansinya semakin besar sehingga kurang baik untuk digunakan. 3. Semakin panjang dan dalam grounding yang ditanamkan hasilnya akan semakin baik pula. 4. Untuk mendapatkan kualitas yang baik dapat digunakan parallel grounding agar didapat niali resistansi yang semakin kecil.
