BAB III MATERI DAN METODE
3.2 Data
3.2.1 Sumber data
Data yang digunakan dalam analisis Paper ini bersumber dari : 1. Hasil pengukuran pada lokasi penelitian
2. Buku tentang sistem pentanahan 3.2.2 Jenis Data
Data yang digunakan dalam analisis ini adalah:
1. Data primer yang didapat dari pengukuran langsung dilapangan mengenai modifikasi kedalaman dan diameter elektroda pada sistem pentanahan dua batang ditanam tegak lurus terhadap tanah
2. Data sekunder (hasil-hasil penelitian) 3.3 Rancangan Penelitian
Dalam pelaksanaan penelitian ini akan mengacu ke pada rancangan penelitian di bawah ini.
… ……….
D1 - K1 RK1
. .
. .
. .
… ……….
Dn - Kn R < 1 Ohm
Keterangan :
D1 – K1 = adalah masing-masing diameter elektroda 10 mm2, kedalaman elektroda 6 meter, dengan jarak antar elektroda 50 meter.
RK1 = Hasil pengukuran tahanan pentanahan dari pentanahan dua batang elektroda ditanam vertikal terhadap tanah dengan S > L dari elektroda 10 mm2, kedalaman elektroda 6 meter dengan jarak antar elektroda 50 meter.
Dn – Kn = adalah masing-masing diameter elektroda tertentu, kedalaman elektroda tertentu hingga mencapai nilai tahanan pentanahan < 1 ohm.
R < 1 Ohm = Nilai tahanan pentanahan yang ingin dicapai < 1 Ohm.
3.4 Bahan, Alat Penelitian, Cara Pengukuran 3.4.1 Bahan dan Alat Penelitian
Bahan dan alat penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
- Elektroda yang terbuat dari tembaga murni berdiameter dan panjang bervariasi dan kawat BC secukupnya selama penelitian berlangsung.
- Bentonit
- Sedangkan alat Bantu yang digunakan pada penelitian ini adalah:
- Martil - Linggis - Bor
Alat ukur yang digunakan adalah : Ground Resistance Meter.
- Merk Elohmi Z
- Model 42/ 35-86-2 XP.
- Jumlah terminal 4 buah ( E, Es, S, H ).
- Perubahan skala pengukuran dilakukan secara manual dengan menekan switch on dan off pada RE.
3.4.2 Cara Penelitian
Untuk mendapatkan data-data dalam penelitian ini dilakukan beberapa langkah pengukuran antara lain :
I. Pengukuran Tahanan Pentanahan :
1. Pengeboran tanah dengan kedalaman 6 meter
2. Pemasangan elektroda dengan diameter 10 mm2, panjang 6 meter ke dua elektroda dengan jarak antar elektroda 50 meter.
3. Sistem pentanahan disambungkan ke terminal.
4. Pemasangan kawat BC 10 mm2 sepanjang 50 meter pada tanah yang menghubungkan ke dua elektroda
5. Pengukuran tahanan pentanahan seperti pada Gambar 3.1.
6. Pengambilan data/pengukuran nilai tahanan pentanahan dilakukan setiap hari pada pukul 12.00 Wita dan 14.00 Wita dengan kondisi yang sama.
7. Cara pengukuran seperti pada gambar 3.1.
Gambar 3.1Rangkaian Pengukuran Tahanan Pentanahan
Keterangan :
RE = Elektroda Pentanahan (batang besi bulat dilapisi tembaga)
Hubungkan kabel penghubung ke terminal alat ukur (E, P, C) dan ke batang (stake) pembantu seperti pada Gambar 3.1.
- Apabila kabel terhubung seluruhnya, maka lakukanlah pengukuran dengan menekan tombol batas ukur (skala) terbesar x 1000 terlebih dahulu untuk menghindari kerusakan alat ukur kemudian tekan tombol MEAS.
- Apabila jarum penunjukkan bergeser sedikit (harga penunjukkan kecil), maka rubahlah batas ukur yang lebih kecil (x 100 , x 10 ) agar harga pengukuran dapat terbaca dengan jelas.
- Selama dalam pengukuran lampu indikator menyala apabila terminal C dan E terhubung dengan baik, dan apabila terminal C dan E tidak terhubung dengan baik maka lampu indikator tidak menyala (mati).
- Posisi tombol MEAS selalu dalam keadaan normal (tidak ditekan) apabila selesai melakukan pengukuran sebab alat ukur menghasilkan tegangan max 130 V, akan terbaca harga tahanan pentanahannya.
3.5 Definisi Operasional Variabel
Variabel – variabel yang digunakan dalam penelitian ini dapat didefinisikan sebagai berikut :
- Tahanan pentanahan pada penelitian ini adalah nilai tahanan pentanahan pada sistem pentanahan dua batang elektroda ditanam vertikal terhadap tanah dengan S
> L.
- Tanah yang menjadi tempat penelitian adalah jenis tanah lempung yang berlokasi di Mengwi Kabupaten Badung.
- Alat ukur Ground Resistance Meter adalah alat ukur untuk mengukur tahanan jenis tanah dan tahanan pentanahan dengan spesifikasi alat merk Elohmi Z, Model 42/ 35-86-2 XP, Berat mendekati 0,8 Kg dengan 4 buah terminal ( E, Es, S, H ).
3.6 Analisis Data
Data hasil pengukuran dianalisis secara deskriptif.
3.7 Alur Analisis
Gambar 3.2 Alur Analisis
Mulai
Perencanaan
Pengumpulan Material
Pengambilan Sampel (lokasi)
Pelaksanaan Pemasangan elektroda
Pengukuran /Pengambilan Data
Analisis Data
Selesai
38
Sistem pentanahan dua batang ditanam vertikal dengan jarak antar elektroda lebih besar dari pada panjang elektroda (S > L) cocok dipasang pada daerah manapun, namun sistem pentanahan tersebut membutuhkan lahan yang sangat luas, tidak efektif untuk daerah yang sempit, sehingga sangat jarang dipilih untuk sistem pentanahan. Padahal dilihat dari faktor-faktor yang mempengaruhi nilai tahanan pentanahan seperti diameter elektroda dan penambahan zat aditif, maka sangat mungkin dilakukan penelitian dengan memodifikasi kedalaman dan diameter elektroda pada sistem pentanahan dua batang elektroda ditanam vertikal terhadap tanah dengan S > L untuk mengurangi jarak antar elektroda, sehingga akan dapat menngurangi lahan yang dibutuhkan.
Berdasarkan masalah tersebut, telah dicoba diberikan perlakuan mengenai modifikasi kedalaman dan diameter elektroda pada sistem pentanahan dua batang elektroda ditanam vertikal terhadap tanah dengan S > L untuk mengurangi jarak antar elektroda pada sistem pentanahan. Pada penelitian tersebut diambil beberapa perlakuan dari 3 (tiga) ukuran elektroda yaitu 6 mm2, 10 mm2, dan 16 mm2, dengan kedalaman (L) 2 m, 4 m dan 6 m, dan jarak antar elektroda (S) 1 meter lebih besar dari panjang elektroda (S) masing-masing hingga mencapai nilai tahanan pentanahan < 1 ohm.
Perlakuan pada penelitian tersebut adalah, masing-masing diameter elektroda 6 mm2, kedalaman elektroda (L) 2 m dengan jarak antar elektroda (S) 3 m, 4 m, 5 m, ...m, hingga mencapai nilai tahanan pentanahan < 1 Ohm, diameter elektroda 10 mm2, kedalaman elektroda (L) 2 m dengan jarak antar elektroda (S) 3 m, 4 m, 5 m, ...m, hingga mencapai nilai tahanan pentanahan < 1 Ohm, diameter elektroda 16 mm2, kedalaman elektroda (L) 2 m dengan jarak antar elektroda (S) 3 m, 4 m, 5 m, ...m, hingga mencapai nilai tahanan pentanahan < 1 Ohm.
Ke 3 (tiga) perlakuan tersebut dilanjutkan dengan penelitian dari masing-masing elektroda 6 mm2, 10 mm2 dan 16 mm2 dengan merubah kedalaman(L) menjadi 4 m dan jarak antar elektroda (S) 5 m, 6 m, 7 m, ...m hingga mencapai R < 1 Ohm dan kedalaman (L) 6 m dengan jarak antar elektroda 7 m, 8 m, 9 m, ...m, hingga mencapai R < 1 Ohm.
Pemilihan ukuran elektroda pada penelitian ini, didasarkan atas penggunaan dari elektroda tersebut sangat umum digunakan pada panel-panel.
4.2 Hasil Pengukuran
Mengacu kepada rancangan penelitian tersebut di atas didapatkan hasil pengukuran tahanan pentanahan seperti pada tabel 4.1 di bawah :
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tahanan Pentanahan Dengan Nilai Tahanan Pentanahan < 1 Ohm
Nilai R() No Ukuran
Elektroda (mm2)
L (m)
S (m)
3 4 5 6 7 8 9 10
1 6 2 6,5 6,0 4,6 4,0 3,0 1,8 1,2 0,7
4 3,1 2,0 1,2 0,8
6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,6
2 10 2 5,8 4,6 3,2 2,9 1,6 0,9
4 0,9 0,9 0,8
6 0,5 0,5 0,5 0,4 0,4
3 16 2 3,8 2,8 1,6 0,8
4 0,9 0,9 0,8
6 0,5 0,5 0,4 0,4 0,3
Tabel 4.2 Kedalaman dan Jarak Elektroda Dari Masing-Masing Ukuran Elektroda Untuk Mendapatkan Nilai Tahanan Pentanahan < 1 Ohm Dengan S > L.
No Ukuran
Berdasarkan hasil penelitian tersebut, ada beberapa jarak antar elektroda yang masih dapat diperpendek yang dengan S < L, sehingga dicoba dengan melakakukan percobaan dengan mengurangi panjang antar elektroda hingga mencapai nilai tahanan pentanahan < 1 Ohm. Berdasarkan hasil percobaan hingga mendapatkan nilai tahanan pentanahan < 1 Ohm, ukuran penghantar 6 mm2 dengan kedalaman 6 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 1 meter, sehingga jarak antar elektroda <
kedalaman elektroda (S < L). Bila ukuran penghantar 10 mm2 dengan kedalaman 4 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 2 meter (S < L) dan dengan kedalaman 6 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 0,5 meter (S < L).
Untuk elektroda 16 mm2 dengan kedalaman 4 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 1 meter dan dengan kedalaman 6 meter hanya membutuhkan 0,5 meter (S <
L). Hasil percobaan seperti pada tabel 4.3 di bawah.
Tabel 4.3 Kedalaman dan Jarak Elektroda Dari Masing-Masing Ukuran Elektroda Untuk Mendapatkan Nilai Tahanan Pentanahan < 1 Ohm.
No Ukuran
Berdasarkan hasil pengukuran dapat dihitung panjang elektroda sebenarnya yang dibutuhkan dari masing-masing ukuran elektroda. Panjang elektroda yang dibutuhkan dari masing-masing ukuran elektroda pada tanah lempung dapat ditampilkan pada tabel 4.4 di bawah.
Tabel 4.4 Panjang Elektroda Yang Dibutuhkan Pada Masing-Masing Ukuran Elektroda Pada Tanah Lempung.
6 6 1 13 S =1 m, R = 0,9;
S < L Total elektroda dibutuhkan semestinya
13 m
2 10 2 2 8 12
4 4 2 10 S = 2,
R = 0,9 Total elektroda dibutuhkan semestinya1
0 m
6 6 0,5 12,5 S = 0,5
R = 0,5 Total elektroda dibutuhkan semestinya
12,5 m
3 16 2 2 6 10
4 4 1 9 S = 1
R = 0,9 Total elektroda dibutuhkan
semestinya 9 m
6 6 0,5 12,5 S = 0,5
R = 0,4 Total elektroda dibutuhkan semestinya
12,5 m
Berdasarkan hasil pengukuran tersebut, dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Ukuran elektroda 6 mm2, dengan kedalaman pemasangan 2 meter, untuk
mendapatkan nilai tahanan pentanahan < 1 ohm, harus memasang elektroda dengan jarak 10 meter antar elektroda dan didapatkan nilai tahanan pentanahan 0,7 ohm ( < 1 ohm).
2. Ukuran elektroda 6 mm2, dengan kedalaman pemasangan 4 meter, untuk mendapatkan nilai tahanan pentanahan < 1 ohm, harus memasang elektroda dengan jarak 6 meter antar elektroda dan didapatkan nilai tahanan pentanahan 0,8 ohm ( < 1 ohm).
3. Ukuran elektroda 6 mm2, dengan kedalaman pemasangan 6 meter, untuk mendapatkan nilai tahanan pentanahan < 1 ohm harus memasang elektroda dengan jarak 3 meter antar elektroda dan didapatkan nilai tahanan pentanahan 0,6 ohm ( < 1 ohm). Setelah dilakukan percobaan dengan mengurangi jarak antar elektroda secara bertahap hingga 1 meter telah didapatkan nilai 0,9 ohm. Hal itu berarti untuk ukuran elektroda 6 mm2 dengan kedalaman 6 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 1 meter (S < L).
4. Ukuran elektroda 10 mm2, dengan kedalaman pemasangan 2 meter, untuk mendapatkan nilai tahanan pentanahan < 1 ohm harus memasang elektroda dengan jarak 8 meter antar elektroda dan didapatkan nilai tahanan pentanahan 0,9 ohm ( S > L).
5. Ukuran elektroda 10 mm2, dengan kedalaman pemasangan 4 meter, mengacu pada S > L dipasang elektroda dengan jarak 5 meter antar elektroda dan didapatkan nilai tahanan pentanahan 0,8 ohm ( < 1 ohm). Setelah dilakukan percobaan dengan mengurangi jarak antar elektroda secara bertahap hingga 2 meter telah didapatkan nilai 0,9 ohm. Hal itu berarti untuk ukuran elektroda 10 mm2 dengan kedalaman 4 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 2 meter (S < L).
6. Ukuran elektroda 10 mm2, dengan kedalaman pemasangan 6 meter, mengacu pada S > L dipasang elektroda dengan jarak 7 meter antar elektroda didapatkan nilai 0,4 Ohm, sangat jauh dari < 1 Ohm, sehingga dilakukan percobaan dengan mengurangi jarak antar elektroda secara bertahap hingga menjadi 0,5 meter didapatkan nilai 0,5 ohm. Hal itu berarti bahwa unuk ukuran elektroda 10 mm2 dengan kedalaman 6 meter cukup memasang elektroda dengan jarak 0,5 meter antar elektroda (S < L).
7. Ukuran elektroda 16 mm2, dengan kedalaman pemasangan 2 meter, untuk mendapatkan nilai tahanan pentanahan < 1 ohm harus memasang elektroda dengan jarak 6 meter antar elektroda dan didapatkan nilai tahanan pentanahan 0,8 ohm (S > L)
8. Ukuran elektroda 16 mm2, dengan kedalaman pemasangan 4 meter, dengan memasang elektroda dengan jarak 5 meter antar elektroda (S > L) didapatkan nilai tahanan pentanahan 0,8 ohm ( < 1 ohm). Sehingga dilakukan percobaan dengan mengurangi jarak antar elektroda secara bertahap hingga menjadi 1 meter didapatkan nilai tahanan pentanahan 0,9 ohm (S < L).
9. Ukuran elektroda 16 mm2, dengan kedalaman pemasangan 6 meter, dengan memasang elektroda dengan jarak 7 meter antar elektroda (S > L) didapatkan nilai
tahanan pentanahan 0,3 ohm. Sehingga dilakukan percobaan dengan mengurangi jarak antar elektroda secara bertahap hingga menjadi 0,5 meter didapatkan nilai tahanan pentanahan 0,4 ohm (S < L).
4.3 Pembahasan Hasil
4.3.1 Modifikasi kedalaman dan diameter elektroda pada sistem pentanahan dua batang ditanam vertikal terhadap tanah dengan S > L untuk mengurangi jarak antar elektroda
Sistem pentanahan dua batang elektroda umumnya membutuhkan ruang yang lebih luas dibandingkan dengan sistem pentanahan yang lain. Sehingga sistem pentanahan ini dapat dipasang pada lokasi manapun, baik pada lokasi tanah basah maupun tanah berbatu.
Dengan memodifikasi kedalaman dan diameter elektroda, masalah jarak antar elektroda dapat diatasi. Hal tersebut dibuktikan dengan hasil penelitian/percobaan yang telah dilakukan, dimana untuk ukuran elektroda 6 mm2 dengan kedalaman 2 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 10 meter untuk mendapatkan nilai tahanan pentanahan < 1 Ohm. Bila kedalamannya ditambah menjadi 4 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 8 meter dan dengan kedalaman 6 meter yang umum digunakan hanya membutuhkan jarak antar elektroda 6 meter. Dengan jarak tersebut sangat memungkinkan untuk dipasang, baik pada perumahan maupun kantor-kantor atau hotel-hotel yang memiliki jenis tanah lempung dengan tahanan jenis tanah hasil pengukuran sebesar 22,608 Ohm-meter.
Untuk ukuran elektroda 10 mm2 dengan kedalaman 2 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 9 meter, bila kedalaman 4 meter membutuhkan jarak antar elektroda 8 meter dan bila dengan kedalaman 6 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 6 meter.
Untuk ukuran elektroda 16 mm2 dengan kedalaman 2 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 8 meter, bila kedalaman 4 meter membutuhkan
jarak antar elektroda 6 meter dan bila dengan kedalaman 6 meter hanya membutuhkan jarak antar elektroda 4 meter.
Berdasarkan hasil penelitian pada tanah lempung tersebut, untuk sistem pentanahan dua elektroda ditanam vertikal terhadap tanah dengan S > L sangat memungkinkan untuk dipasang pada lokasi yang sempit, dengan memilih kedalaman dan ukuran elektroda yang dibutuhkan. Bila pada lokasi dengan area luas, memasang sistem pentanahan dengan jarak antar elektroda yang lebih panjang lebih baik, karena untuk memasang elektroda tidak dibutuhkan pengeboran, sehingga biaya pengeboran dapat dihemat.
Gambar 4.1 Grafik Nilai Tahanan Pentanahan Dengan Elektroda Ukuran 6 mm2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nilai Tahanan Pentanahan (Ohm)
Jarak Antar Elektroda (m)
GRAFIK NILAI TAHANAN PENTANAHAN DENGAN ELEKTRODA UKURAN 6 mm2
Kedalaman Elektroda 2 m Kedalaman Elektroda 4 m Kedalaman Elektroda 6 m
Gambar 4.2 Grafik Nilai Tahanan Pentanahan Dengan Ukuran Elektroda 10 mm2
Gambar 4.3 Grafik Nilai Tahanan Pentanahan Dengan Ukuran Elektroda 16 mm2 0
2 4 6 8
1 2 3 4 5 6 7 8
Nilai Tahanan Pentanahan (Ohm)
Jarak Antar Elektroda S (m) GRAFIK NILAI TAHANAN PENTANAHAN DENGAN UKURAN ELEKTRODA 10 mm2
Kedalaman Elektroda 2 m Kedalaman Elektroda 4 m Kedalaman Elektroda 6 m
0 2 4 6 8
1 2 3 4 5 6 7
Nilai Tahanan Pentanahan (Ohm)
Jarak Antar Elektroda S (m) GRAFIK NILAI TAHANAN PENTANAHAN DENGAN UKURAN ELEKTRODA 16 mm2
Kedalaman Elektroda 2 m Kedalaman Elektroda 4 m Kedalaman Elektroda 6 m
48
Berdasarkan hasil analisis tersebut di atas, dapat disimpulkan bahwa,
1. Dengan memodifikasi kedalaman dan diameter elektroda pada sistem pentanahan dua batang elektroda ditanam vertikal terhadap tanah dengan S > L mampu mengurangi jarak antar elektroda pada sistem pentanahan.
2. Pada kedalaman elektroda yang tetap, dengan memperbesar ukuran elektroda dapat mengurangi jarak antar elektroda, begitu pula sebaliknya dengan memperdalam pemasangan elektroda pada ukuran elektroda tertentu dapat mengurangi jarak antar elektroda.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil penelitian dapat disarankan bahwa perlu dilakukan penelitian pada jenis tanah lain sehingga dapat diketahui penggunaan sistem pentanahan dua batang elektroda ditanam vertikal terhadap tanah dengan S > L pada semua jenis tanah.
Arismunandar, A. 1991. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik–Gardu Induk. Jakarta : Pradnya Paramita.
Hermawan. 1985. Perencanaan Sistem Pentanahan dengan Multigrid. Bandung : Institut Teknologi Bandung.
Hutauruk, T S. 1987. Pentanahan Netral Sistem Tenaga dan Pentanahan Peralatan. Jakarta : Erlangga.
Hadjowigeno, S. 1993. Klasifikasi Tanah Dan Pedogenesis. Jakarta : Pressido.
Neidle, M. 1991. Teknologi Instalasi Listrik. Jakarta : Erlangga.
Nugraha, A A N. 1999. Pengaruh Diameter Pasak Terhadap Tahanan Pentanahan Pada Daerah Dataran Rendah. Tugas Akhir. Denpasar : Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.
Pabla, A S. 1986. Terjemahan Hadi, A. Sistem Distribusi Daya Listrik. Jakarta :Erlangga Phithakwong, B. 2000. New Techniques the Computer-Aided Design for Substation
Grounding. Bangkok: IEEE.
Tadjudin, 1998. Analisis Perbandingan Kemampuan Elektroda Batang (Rod) dan Kombinasinya Dalam Mereduksi Nilai Tahanan Berdasarkan Struktur Tanah.
Jakarta : Elektro Indonesia.
Tadjudin, dkk. 2000. Penerapan Sistem Grid Tak Simetris Pada Pentanahan Gardu Induk Bulukumba. Jakarta : Elektro Indonesia.
Tadjudin, dkk. 2000. Analisa Perbandingan Kemampuan Elektroda Batang (Rod) Dan Kombinasinya Dalam Mereduksi Nilai Tahanan Berdasarkan Struktur Tanah. Jakarta : Elektro Indonesia.
Tampubolon, H. 1989. Pembumian Gardu Induk dengan Struktur Dua Lapis Tanah. Jakarta : ---
Verma, R. 1981. Fundamental Considerations and Impulse Impedance of Grounding Grids.
Canada : IEEE.
Webb, R.P. 1981. Analysis of Grounding System. Atlanta : IEEE.
IEEE. 1990. Recommended Practice For Power System Analisis. New York.
---, 2000. Persyaratan Umum Instalasi Listrik ( PUIL 2000 ). Jakarta : ----