Tujuan Utama Sistem Pentanahan

Tujuan utama dari adanya pentanahan adalah menciptakan 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. Sistem pentanahan yang efektif akan meminimalkan efek tersebut.

Karakteristik Sistem Pentanahan yang Efektif

Karakteristik sistem pentanahan yang efektif antara lain adalah:

Terencana dengan baik, semua koneksi yang terdapat pada data center harus merupakan koneksi yang sudah direncanakan sebelumnya dengan kaidah-kaidah tertentu.
Verifikasi secara visual dapat dilakukan.
Sesuai dengan ukuran, TIA-942 menyediakan guideline untuk setiap komponen pada data center.
Menghindarkan gangguan yang terjadi pada arus listrik dari perangkat.
Semua komponen metal harus ditahan/diikat oleh sistem pentanahan, dengan tujuan untuk meminimalkan arus listrik melalui material yang bersifat konduktif pada potensial listrik yang sama.

Isu Pentanahan dan Kelangsungan Listrik

Isu yang paling penting terkait dengan kelangsungan listrik antara lain adalah susunan rack dan kabinet, perlindungan electrostatic discharge (ESD), dan susunan pentanahan dari switches, server, dan power

Tahanan Pentanahan

Sambungan ke tanah diperlukan untuk melindungi peralatan – peralatan komunikasi dan personal terhadap bahaya petir atau kesalahan pada power sistem dan juga dapat berfungsi sebagai service pada suatu sistem.

Untuk merencanakan suatu sistem pentanahan ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan, antara lain Tahanan Jenis Tanah, Struktur tanah, keadaan lingkungan, biaya, ukuran dan bentuk sistemnya.

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 :

Bahan Konduktor yang baik
Tahan Korosi
Cukup Kuat

Jangan sebagai sumber arus galvanis
Elektroda harus mempunyai kontak yang baik dengan tanah sekelilingnya.
Tahanan pentanahan harus baik untuk berbagai musim dalam setahun.
Biaya pemasangan serendah mungkin.

FAKTOR-FAKTOR YANG MENENTUKAN TAHANAN PENTANAHAN

Tahanan pentanahan suatu elektroda tergantung pada tiga faktor :

Tahanan elektroda itu sendiri dan penghantar yang menghubungkan ke peralatan yang ditanahkan.
Tahan kontak antara elektroda dengan tanah.
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.

Dari ketiga faktor tersebut diatas yang dominan pengaruhnya adalah tahanan sekeliling elektroda atau dengan kata lain tahanan jenis tanah (ρ).

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 :

sifat geologi tanah
Komposisi zat kimia dalam tanah
Kandungan air tanah
Temperatur tanah
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.

Tabel. 1

No.	JENIS TANAH	TAHANAN JENIS TANAH( ohm.meter )
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	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

KOMPOSISI ZAT – ZAT KIMIA DALAM TANAH

Kandungan zat – zat kimia dalam tanah terutama sejumlah zat organik maupun anorganik yang dapat larut perlu untuk diperhatikan pula.

Didaerah yang mempunyai tingkat curah hujan tinggi biasanya mempunyai tahanan jenis tanah yang tinggi disebabkan garam yang terkandung pada lapisan atas larut. Pada daerah yang demikian ini untuk memperoleh pentanahan yang efektif yaitu dengan menanam elektroda pada kedalaman yang lebih dalam dimana larutan garam masih terdapat.

KANDUNGAN AIR TANAH

Kandungan air tanah sangat berpengaruh terhadap perubahan tahanan jenis tanah ( ρ ) terutama kandungan air tanah sampai dengan 20%.

Dalam salah satu test laboratorium untuk tanah merah penurunan kandungan air tanah dari 20% ke 10% menyebabkan tahanan jenis tanah naik samapai 30 kali.Kenaikan kandungan air tanah diatas 20% pengaruhnya sedikit sekali.

TEMPERATUR TANAH

Temperatur bumi pada kedalaman 5 feet (= 1,5 m) biasanya stabil terhadap perubahan temperatur permukaan.

Bagi Indonesia daerah tropic perbedaan temperatur selama setahun tidak banyak, sehingga faktor temperatur boleh dikata tidak ada pengaruhnya.

ELEKTRODA PENTANAHAN

Jenis Elektroda pentanahan

Pada dasarnya ada 3 (tiga) jenis elektroda yang digunakan pada sistem pentanahan yaitu :

Elektroda Batang
Elektroda Pelat
Elektroda Pita

Elektroda – elektroda ini dapat digunakan secara tunggal maupun multiple dan juga secara gabungan dari ketiga jenis dalam suatu sistem.

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.

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.

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.

PENGKONDISIAN TANAH

Bagi daerah – daerah yang mempunyai struktur tanah dengan tahanan jenis tanah yang tinggi untuk memperoleh tahanan pentanahan yang diinginkan seringkali sukar diperoleh. Ada tiga cara untuk mengkondisikan tanah agar pada lokasi elektroda ditanam tahanan jenis tanah menjadi rendah, yaitu :

Dengan membuat lubang penanaman elektroda yang lebar dan dimasukkan mengelilingi elektroda tersebut bahan – bahan seperti tanah liat atau cokas.
Mengelilingi elektroda pada statu jarak tertentu diberi zat-zat nimia yang mana akan memperkecil tahanan jenis tanah di sekitarnya. Zat-zat nimia yang biasa di pakai adalah sodium chloride, calsium chloride, magnesium sulfat, dan coper sulfat.
Dengan Bentonite.
Bubuk bentonita bersifat mengabsorb air, karena itu dengan mencampur bubuk bentonite, garam dapur dan air maka campuran bentonite tersebut dapat menghasilkan tahanan jenis tanah yang rendah. Dengan menanamkan campuran bentonite tersebut disekeliling elektroda maka tahanan pentanahandapat diperkecil 1/10 – 1/15 kali.
Komposisi campuran bentonite menurut perbandingan :Bentonite : garam dapur : air = 1 : 0,2 : 2

Cara Memperbaiki Sistem Grounding / Pentanahan

5 Juni 2010 4 Komentar

Sebelum membahas cara memperbaiki grounding / pentanahan, sedikit ulasan tentang sistem grounding / pentanahan. Grounding / pentanahan merupakan salah satu sistem yang umum digunakan pada dunia kelistrikan. Umumnya digunakan sebagai pengaman terhadap bahaya sengatan listrik baik langsung maupun tidak langsung. Selain digunakan untuk pengaman instalasi, sistem grounding / pentanahan juga banyak ditemui pada sistem lain seperti sistem menara telekomunikasi, menara transmisi, ataupun penangkal petir yang umum kita lihat pada bangunan rumah maupun gedung bertingkat. Pemasangan sistem grounding / pentanahan pada sistem tersebut diatas tentu saja lebih detail dalam perhitungan maupun aspek lain yang mempengaruhi. Bisa dibayangkan jika sistem menara ataupun penangkal petir tersebut mengalami kegagalan dalam sistem pengamannya (dalam hal ini grounding / pentanahannya), tentu saja akan menimbulkan kerusakan dan juga bahaya bagi mahluk hidup disekitarnya. Bagaimana tidak? Terakhir penulis pernah membaca artikel yang mengatakan bahwa muatan petir per detik bisa mencapai 100.000KV(kilo volt). Coba bandingkan dengan tegangan yang digunakan untuk rumah kita (220 volt). Hanya 220 volt aja udah bisa bikin orang berasap apalagi yang 100.000KV, bayangin aja deh sendiri hasilnya… jadi arang kali yaaa… he..he…heee…..

Kita kembali pada pembahasan, berdasarkan jenis elektroda yang digunakan pada penanaman sistem grounding terbagi menjadi 3 jenis, yaitu:

Elektroda Batang. Merupakan jenis elektroda yang umum dipasang pada instalasi rumah tinggal. Elektroda ini berupa pipa besi, baja profil, atau batang logam lainnya yang dipancangkan ke tanah. Biasanya pada bahan logam tersebut dilapisi dengan lapisan tembaga.
Elektroda Pelat. Terbuat dari logam utuh atau berlubang yang cara pemasangan pada umumnya ditanam secara dalam.
Elektroda Pita. Terbuat dari penghantar berbentuk pita atau bulat. Pemasangannya dipasang secara horizontal pada kedalaman antara 0,5m – 1m dari permukaan tanah.

Faktor terpenting pada sistem grounding / pentanahan adalah hambatan dalam dari tanah tempat batang ground / arde akan dipasang. Alat yang umum digunakan oleh instalatir listrik dalam mengukur hambatan dalam dari tanah adalah meger dan earth tester.

Lalu mengapa grounding yang telah terukur dan terpasang beberapa waktu lalu tidak berfungsi sebagaimana yang diharapkan? jawaban dari pertanyaan tersebut adalah keadaan tanah yang juga dapat berubah seiring dengan waktu yang tentu saja akan mempengaruhi hambatan dalam dari tanah tersebut.

Bagaimana cara memperbaiki hambatan dalam tanah dari sistem grounding yang telah terpasang atau belum terpasang? Ada beberapa metode yang digunakan:

1. Metode ini telah dibahas pada posting Cara Memasang Instalasi Listrik yaitu dengan meyiram tanah dari grounding tersebut dengan campuran air dengan serbuk arang. Mengapa serbuk arang? Untuk pertanyaan yang satu ini penulis gak bisa jawab, maklum..bukan orang fisika bahan dan juga bukan orang kimia….he..he..heee… Dari pengamataan penulis, serbuk arang lebih bagus mempertahankan air (kandungan elektrolit) yang terserap dibandingkan tanah itu sendiri yang cenderung mengalirkan kelapisan tanah dibawahnya, apalagi jika lapisan atas dari tanah tempat grounding tersebut berupa lapisan tanah pasir yang tentu saja akan lebih cepat mengalirkan air kelapisan tanah dibawahnya. Dari pengukuran grounding beberapa waktu setelah penanaman batang ground/arde juga dapat diketahui (dengan pengukuran alat) bahwa penanaman grounding yang menggunakan campuran air dengan serbuk arang lebih bagus daripada menggunakan air saja. Pengukuran tersebut tentu saja bukan pada kondisi hujan ataupun banjir…he..he….heee…

2. Metode ini umum dilakukan pada pembumian / grounding dari 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 belasan meter dibawah permukaan tanah. Tujuan dari penanaman lebih dalam ini adalah untuk melewati beberapa lapisan tanah yang memungkinan untuk mendapatkan lapisan tanah dengan hambatan dalam terkecil. Untuk instalasi rumah tidak diharuskan lhoo… Cukup mengganti batang 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 pemasangan peralatan jaringan distribusi TM/TR ( Gardu Distribusi, ABSW pada tiang, dsb.) yang tujuannya tentu saja mendapatkan hambatan dalam dari tanah sekecil – kecilnya.

Sambil mengenang masa SMP kelas 2/3, kita tentu sedikit mengingat pelajaran fisika mengenai hukum Ohm. (hayoo.. ingat gak…) Pada pembahasan mengenai hambatan (resistansi) yang disimbolkan dengan huruf R, dikatakan bahwa pada rangkaian paralel:

1/R total = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +…+ 1/Rn

dengan menggunakan perhitungan diatas kita akan memperoleh R total menjadi lebih kecil. Dari prinsip inilah kita gunakan dalam memperbaiki hambatan dalam pada sistim grounding. Pemasangan batang ground/arde terlihat seperti gambar dibawah ini.

Gambar Pemasangan 3 Batang Ground/Arde

biasanya jarak pemasangan peralel dari batang ground antara satu dan lainnya lumayan berjauhan. Mengenai jarak tanam antar batang ground/arde paling efektif, terus terang penulis kurang begitu memahaminya. (belum pernah ketemu bukunya broo.. susah banget..mungkin IQ-ku yang begitu rendah kali yaa….) Aturan mengatakan bahwa jarak antar batang ground/arde minimal adalah 2 x panjang batang ground/arde tersebut. Jika pada pengukurannya masih kurang bagus kita bisa tambahkan penanaman batang arde lagi. Disamping itu kita dapat menambahkan metode pertama pada tiap batang ground/arde yang ditanam.

testiiiiiiiiiiiii

Fungsi Grounding ( Pentanahan )

Selama ini jika aku ditanya apa fungsi grounding, maka akan terlintas jawaban sederhana : agar tidak kesetrum :)

Grounding itu fungsinya untuk menghilangkan beda potensial antara bagian logam suatu peralatan yg teraliri arus listrik liar dan tanah sehingga tidak terjadi bahaya tegangan sentuh tak langsung. Caranya dengan menyalurkan arus tersebut ke tanah melalui saluran pentanahan.

Lalu Timbul pertanyaan :

· Seberapa bahaya nya sih tegangan sentuh tak langsung itu?

· Seberapa besar Tahanan tubuh manusia?

Misal ada suatu peralatan 1 fase (220 V), ada arus bocor pada bodyperalatan tersebut.

Sehingga beda potensial antara Peralatan dan tanah adalah 220V. Seseorang secara tidak sengaja menyentuh bagian peralatan tersebut. Untuk mengetahui besar arus yang mengalir pada orang itu terlebih dahulu kita harus mengetahui tahanan tubuh manusia.

Tahanan tubuh manusia dapat dikelompokkan menjadi 2 :

1. Tahanan kontak kulit bervariasi mulai dari 1000 kΩ kulit kering) hingga 100 Ω (kulit basah ).

2. Tahanan dalam (internal) tubuh sendiri berkisar antara 100Ω - 500Ω.

Sehingga :

Untuk kondisi terbaik :

R = 1000 kΩ

I = 220V/1000kΩ

= 0,22 mA

Untuk kondisi terburuk :

R = 100Ω + 100Ω = 200Ω

I = 220V/200Ω

= 1,1 A

Kondisi seperti apakah yang membahayakan tubuh manusia..???

Ada 2 faktor yang menentukan tingkat bahaya suatu sengatan listrik : besar dan lama sengatan.

Seperti pada gambar berikut :

Daerah 1 : daerah aman. Arus sengatan 0,1-0,5 mA belum terasakan oleh tubuh manusia.

Daerah 2 : daerah aman, Arus sengatan 0,5-10 mA tubuh terasa kesemutan, Diatas 10mA sampai 200mA jantung tahan sampai jangka waktu maksimal 2 detik saja.

Daerah 3 : daerah berbahaya, Arus sengatan 200-500 mA dapat mengakibatkan kejang-kejang/kontraksi otot dan paru-paru sehingga gangguan pernafasan.

Daerah 4 : daerah sangat berbahaya, Arus sengatan diatas 500 mA dapat menimbulkan kematian.

Contoh :

Tahanan pentanahan tidak lebih dari 0,1Ω. Bila pada peralatan tersebut dipasang sekering 200A, maka besar tegangan sentuh akan menjadi :

V = 200 A x 0,1Ω

= 20 V

Dan besar arus yang mengalir ke tubuh manusia menjadi :

Untuk kondisi terbaik :

R = 1000 kΩ

I = 20V/1000kΩ

= 0,02 mA