PERBAIKAN TAHANAN PENTANAHAN DENGAN MENGGUNAKAN BENTONIT TERAKTIVASI

ABSTRACT

GROUNDING RESISTANCE IMPROVEMENT USING BENTONITE ACTIVATED

By DEVY ANDINI

One of the things that affect the grounding resistance is soil resistivity. Soil

resistivity is influenced by several things: the structure of the soil, the

temperature, the influence of the water content (moisture), and the effect of

chemical constituents in the soil. In this research to lose custody grounding the

addition of bentonite into the ground, but before use bentonite first in activation.

The aim of this study is to know the major changes grounding given bentonite

which has not been activated and has been activated .Grounding were given

activated bentonite has a grounding resistance value is smaller than when given

bentonite which has not been activated .Percentage changes that have been

activated bentonite in the amount of 79,97%-85,24% whereas the percentage

change in resistance grounding when given bentonite which has not been activated

by 22,84%-85,25%.

ABSTRAK

PERBAIKAN TAHANAN PENTANAHAN DENGAN MENGGUNAKAN BENTONIT TERAKTIVASI

Oleh DEVY ANDINI

Salah satu hal yang mempengaruhi tahanan pentanahan adalah tahanan jenis

tanah. Tahanan jenis tanah dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu struktur tanah,

temperatur, pengaruh kandungan air (kelembaban), dan pengaruh kandungan

kimia dalam tanah. Dalam penelitian ini untuk menurunkan tahanan pentanahan

dilakukan penambahan bentonit kedalam tanah, tetapi sebelum digunakan bentonit

terlebih dulu diaktivasi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk Mengetahui

perubahan besar tahanan pentanahan yang diberikan bentonit yang belum

teraktivasi dan sudah teraktivasi. Pentanahan yang diberikan bentonit teraktivasi

memiliki nilai tahanan pentanahan lebih kecil dibandingkan saat diberikan

bentonit yang belum teraktivasi. Persentasi perubahan bentonit yang telah

teraktivasi yaitu sebesar 79,97%-85,24% sedangkan persentasi perubahan tahanan

pentanahan saat diberikan bentonit yang belum teraktivasi sebesar

22,84%-85,25%.

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tanjung Karang, Bandar Lampung

pada Tanggal 10 Desember 1992, anak ketiga dari tiga

bersaudara dari Bapak Sudarmono dan Ibu Suhesti.

Pendidikan formal penulis dimulai dari SDN 2 Perumnas

Waykandis 1998 – 2004, SLTPN 19 Bandar Lampung pada tahun 2004 – 2007,

dan SMAN 6 Bandar Lampung pada tahun 2007 – 2010.

Penulis diterima sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Lampung pada tahun 2010 melalui jalur SNMPTN. Selama menjadi

mahasiswa penulis aktif di organisasi Himpunan Mahasiswa Elektro pada tahun

2011 – 2013. Selama di Himpunan Mahasiswa Elektro Penulis pernah menjabat

sebagai Kepala Departemen Sosial dan Ekonomi pada tahun 2012-2013. Pada

tahun 2012 – 2014 penulis menjabat sebagai Asisten Laboratoruim Teknik

Konversi Energi Elektrik. Pada bulan Juli – Agustus 2013 penulis melaksanakan

kerja praktek di PT. PLN (Persero) Pembangkitan Sumbagsel tepatnya di Sektor

SANWACANA

Alhamdulillahirobbil’alamin, Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat

Allah SWT atas limpahan nikmat kesehatan, rahmat, serta hidayah-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi dengan Judul ‘’Perbaikan Tahanan Pentanahan Dengan

Menggunakan Bentonit Teraktivasi” Sebagai salah satu Syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas lampung.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang tulus kepada:

1. Bapak dan Ibu tercinta yang senantiasa memberikan doa, dukungan, cinta dan

kasih sayang yang tak terhingga. Terimakasih banyak Pak Bu.

2. Kakak Ari, Kakak Apri, Mba Atin dan Mba Dany yang senantiasa

memberikan doa, dukungan, cinta dan kasih sayang.

3. Bapak Dr.Eng. Yul Martin, S.T.,M.T. selaku Dosen pembimbing utama,

terimakasih atas bimbingannya selama ini, nasihat-nasihat yang sangat

bermanfaat dan segala ilmu yang begitu banyak yang telah diberikan.

4. Bapak Herri Gusmedi, ST.,M.T. selaku Dosen pembimbing pendamping,

terimakasih atas bimbingannya selama ini, nasihat-nasihat yang sangat

vii

5. Bapak Dr. Herman Halomoan Sinaga, S.T., M.T. Selaku Dosen Penguji yang

telah banyak memberikan ilmu, kritik dan saran dalam penyelesaian skripsi

ini.

6. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Lampung

7. Bapak Agus Trisanto, Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas

lampung.

8. Ibu Herlinawati, S.T., M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro

Universitas lampung.

9. Seluruh Dosen Teknik Elektro. Terimakasih atas ilmu pengetahuan yang telah

diberikan.

10. Seluruh pegawai dan Staf Administrasi Jurusan Teknik Elektro.

11. Joelisca Saputra yang selalu memberikan dukungan, semangat dan segala

bantuannya pada penelitian ini.

12. Kiki Apriliya, terimakasih udah sering nemenin kemana-mana dari ke MIPA,

beli bahan-bahan, sampe nemenin ngukur, terimakasih juga udah jadi tempat

berkeluh kesah, terimakasih banyak pokoknya hehe

13. Ayu sintianingrum, terimakasih udah jadi patner yang baik banget dari awal

masuk kuliah, kenal pertama kali waktu masuk ke elektro sama ayu, kp

bareng-bareng, kuliah satu kosentrasi, dan terakhir kita nyari judul

sama-sama, terimakasih banyak.

14. Novia malinda, terimakasih sudah menjadi emak yang baik selama di elektro,

hehe.

15. Diyan Ninda Riyansari, terimakasih sudah menjadi nenek yang baik selama di

viii

16. Maria Ulfa Mutmainah, terimakasih banyak untuk semangatnya, lulus duluan

dan itu buat semangat yang besar buat nyusul whehehe.

17. Terimakasih untuk kebersamaan selama ini, kekeluargaan yang tidak ada

putusnya,dan kekompakan yang tidak akan ada hentinya, teman – teman satu

kaderisasi Angkatan 2010 Teknik Elektro Universitas Lampung Reza, Nuril,

Ab, Agung, Anwar, afrizal, bagus, budi, devi, derri, dian, fendi,jerry, jefry,

lukman, imam, maulana, nanang, melzi, rahmad, seto, haki, dani, andri,

viktor, rendi, khoirul, ayu, muth, mahendra, yusuf, harry cuy, irvika, radi, dan

yang tidak tersebut , yang pasti akan sangat dirindukan kebersamaanya..

18.Semua pihak yang telah membantu serta mendukung dari awal kuliah hingga

terselesaikannya tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak terlepas dari kesalahan dan jauh dari

kesempurnaan, oleh karena itu masukan serta saran dan kritik yang membangun

sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa yang akan datang. Akhirnya,

semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.

Bandar Lampung, 2 Desember 2015

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

LEMBAR JUDUL ... iii

LEMBAR PENGESAHAN ... iv

SANWCANA ... vi

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xiv

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 3

C. Manfaat Masalah ... 3

D. Rumusan Masalah ... 3

E. Batasan Masalah ... 4

F. Hipotesis ... 4

G. Sistematika Penulisan ... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Landasan Teori ... 7

x

2. Bagian-bagian yang Diketanahkan ... 8

3. Elektroda Pentanahan ... 9

4. Metode Penanaman Elektroda ... 11

5. Perbaikan Pentanahan ... 12

6. Bentonit ... 12

7. Aktivasi... 14

8. Pilarisasi Lempung ... 15

B. Penelitian yang Telah dilakukan ... 16

III. METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian ... 20

B. Alat dan Bahan ... 20

C. Pelaksanaan Penelitian ... 21

1. Aktivasi Bentonit ... 21

2. Pembuatan Lubang Pentanahan ... 24

3. Penanaman Batang Elektroda ... 25

4. Proses Pengujian ... 25

D. Diagram Alir ... 27

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Aktivasi Bentonit ... 29

B. Hasil Pengukuran Pentanahan ... 30

1. Dengan Penambahan Bentonit Sebanyak Dua Kilogram ... 30

2. Dengan Variasi Bentonit Sebanyak Tiga Kilogram ... 35

3. Dengan Variasi Bentonit Sebanyak Empat Kilogram ... 39

xi

C. Perbandingan Pengukuran Selama Satu Bulan ... 46

D. Persentase Perubahan Tahanan Pentanahan Setelah Diberikan

Bentonit ... 47

E. Pengaruh Kelembaban ... 49

F. Profil Tanah ... 53

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ... 58

B. Saran ... 59

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1 Elektroda Pita yang Terbuat dari Tembaga yang Dipilin ... 9

2 Elektroda Batang ... 10

3 Salah Satu Contoh Elektroda Pelat yang Terbuat dari Tembaga ... 10

4 Sistem Pentanahan Driven Rod ... 11

5 Sistem Pentanahan Counterpoise ... 11

6 Sistem Pentanahan Grid ... 12

7 Serbuk Bentonit ... 13

8 Struktur Monmorillonit ... 13

9 Pilarisasi Lempung ... 15

10 Proses Aktivasi Bentonit ... 24

11 Skematik Pengujian Tanpa Menggunakan Bentonit... 26

12 Skematik Pengujian Dengan Menggunakan Bentonit yang Belum Teraktivasi ... 26

13 Skematik Pengujian Menggunakan Bentonit Teraktivasi... 27

14 Diagram Alir Penelitian ... 27

15 Grafik Hasil Pengukuran dengan Penambahan Bentonit Sebanyak 2 kg ... 32

xiii

17 Grafik Hasil Pengukuran dengan Penambahan Bentonit

Sebanyak 4 kg ... 40

18 Grafik Hasil Pengukuran dengan Penambahan Bentonit

Sebanyak 5 kg ... 44

19 Grafik Penguukuran Tahanan Pentanahan Dengan Menggunakan

Bentonit yang Belum Teraktivasi Selama 1 Bulan ... 46

20 Grafik Penguukuran Tahanan Pentanahan Dengan Menggunakan

Bentonit yang Telah Teraktivasi Selama 1 Bulan ... 47

21 Grafik Persentase Perubahan Nilai Tahanan Pentanahan ... 49

22 Grafik Tahanan Pentanahan Tanpa Perlakuan Tanah Pada Pengkuran

Minggu Pertama ... 51

23 Grafik Tahanan Pentanahan Dengan Penambahan Bentonit yang

Belum Teraktivasi pada Pengukuran Minggu Pertama ... 52

24 Grafik Tahanan Pentanahan Dengan Penambahan Bentonit yang

Telah Teraktivasi pada Pengukuran Minggu Pertama ... 53

25 Gambaran Pentanahan Tanpa Penambahan Bentonit ... 54

26 Gambaran Pentanahan Dengan Penambahan Bentonit yang Belum

Teraktivasi ... 55

27 Gambaran Pentanahan Dengan Penambahan Bentonit yang Telah

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1 Hasil Pengukuran Dengan 2 Kg Bentonit ... 31

2 Rata-rata Nilai Pentanahan dengan Bentonit Sebanyak 2 kg ... 34

3 Hasil Pengukuran Dengan 3 Kg Bentonit ... 36

4 Rata-rata Nilai Pentanahan dengan Bentonit Sebanyak 3 kg ... 38

5 Hasil Pengukuran Dengan 4 Kg Bentonit ... 39

6 Rata-rata Nilai Pentanahan dengan Bentonit Sebanyak 4 kg ... 41

7 Hasil Pengukuran Dengan 5 Kg Bentonit ... 43

8 Rata-rata Nilai Pentanahan dengan Bentonit Sebanyak 5 kg ... 45

9 Persentase Perubahan Nilai Tahanan Pentanahan ... 48

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sistem pentanahan merupakan suatu sistem yang dimana adanya sambungan

antara suatu peralatan listrik atau titik netral (biasanya titik netral suatu

transformator atau generator) dengan bumi, baik secara langsung maupun melalui

impedansi. Pada sistem pentanahan terdapat beberapa hal penting yang harus

diperhatikan yaitu tahanan pada elektroda pentanahan, tahanan antara elektroda

pentanahan dan tanah, lalu tahanan dari tanah di sekitar elektroda pentanahan.

untuk tahanan pada elektroda pentanahan biasanya diabaikan karena nilai tahanan

elektroda sudah pasti lebih kecil dari tahanan tanah. Pada sistem pentanahan yang

sangat penting diperhatikan adalah nilai dari tahanan pentanahan di sekitar

elektroda pentanahan dibumikan. karena tahanan pentanahan yang rendah sebagai

penunjang sistem pentanahan dimana arus ganguan nantinya dialirkan menuju

tanah.

Nilai tahanan dari tanah sekitar elektroda itu biasanya tidak langsung didapatkan

nilai tahanan yang rendah karena pada saat membuat suatu sistem pentanahan hal

yang lebih dahulu diketahuai yaitu tempat sistem pentanahannya. Oleh karena itu

2

tempat pentanahan yang akan digunakan. Jika di suatu daerah dengan tahanan

pentanahan yang tinggi biasanya dilakukan beberapa hal untuk memperkecil

tahanan pentanahan yaitu dengan memodifikasi elektroda pentanahan yang akan

ditanam kedalam tanah dan menambahkan suatu zat kimia kedalam tanah. Zat

kimia yang biasanya digunakan adalah bentonit. Bentonit merupakan suatu zat

kimia yang mampu menyerap air dan menahan air pada strukturnya serta

mengandung unsur-unsur yang bersifat elektrolit. Tetapi bentonit yang langsung

digunakan memiliki beberapa kelemahan yaitu tidak tahanan pada kondisi

terperatur yang tinggi.

Pada penelitian ini bertujuan menurunkan tahanan pentanahan dengan cara

menambahkan bentonit kedalam tanah, tetapi sebelum digunakan bentonit terlebih

dahulu diaktivasi. Aktivasi bentonit ini berfungsi untuk memurnikan bentonit dari

pengotornya. Lalu untuk meningkatkan daya serap dilakukan modifikasi pada

bentonit dengan cara pilarisasi. Bentonit terpilar memiliki kestabilan termal, luas

permukaan yang besar, dan sifat menyerap secara mikro atau meso. Aktivasi

bentonit dilakukan dengan menjadikan bentonite terpilar ferri oksida(Fe2O3).

Bentonit yang telah teraktivasi ditanam bersama batang elektroda, Kemudian

tahanan pentanahan diukur dengan menggunakan earth tester dengan metode 3

titik. Pengukuran dilakukan selama 2 kali setiap hari pada pukul pagi dan siang.

Hasil penelitian ini diharapkan bentonit yang telah diaktivasi dapat menurunkan

tahanan pentanahan secra signifikan dan lebih ekonomis dari memperpanjang

3

B. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah mengetahui perubahan besar tahanan pentanahan (R)

yang diberikan bentonit yang belum teraktivasi dan sudah teraktivasi .

C. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari tugas akhir ini adalah dengan menggunakan

bentonit yang telah teraktivasi dapat menurunkan tahanan pentanahan jauh lebih

kecil dibandingkan dengan menggunakan bentonit yang belum teraktivasi.

D. Rumusan Masalah

sistem pentanahan tidak langsung didapatkan suatu nilai tahanan pentanahan yang

rendah karena pada saat membuat suatu sistem pentanahan hal yang lebih dahulu

diketahuai yaitu tempat sistem pentanahannya. Oleh karena itu ada beberapa hal

yang harus dianalisa saat ingin membuat suatu pentanahan. salah satunya adalah

tahanan jenis tanah yang sangat berpengaruh terhadap nilai tahanan pentanahan.

Tahanan jenis tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor antara antara lain struktur

tanah, temperatur, kelembaban, dan kandungan kimia pada tanah. Ada beberapa

cara untuk menurunkan tahanan pentanahan yang sering dilakukan antara lain

dengan memodifikasi elektroda pentanahan dan dengan menambahkan suatu zat

kimia. Oleh karena itu pada penelitian ini untuk menurunkan nilai tahanan

pentanahan dilakukan dengan penambahan zat kimia didalam tanah, zat kimia

4

Penambahan zat kimia berupa bentonit merupakan salah satu yang banyak

digunakan, tetapi masih terdapat kelemahan-kelemahan yaitu tidak tahan suhu

yang terlalu tinggi, dan bentonit belum teraktivasi sehingga bentonit yang

digunakan belum bekerja dengan maksimal. Pada penelitian ini sebelum

digunakan untuk sistem pentanahan bentonit terlebih dahulu diaktivasi dengan

menggunakan asam sulfat untuk dimurnikan dari pengotornya, setelah itu di

lakukan pilarisasi dengan zat klimia ferri klorida (FeCl2) selanjutnya dikalsinasi

atau dipanaskan berkisar dengan suhu 120oC. Penelitian ini memiliki batasan

yaitu tidak memvariasikan jenis tanah untuk penanaman batang elektroda dan

menggunakan batang elektroda dengan panjang dan jenis yang sama.

E. Batasan Masalah

Beberapa hal yang menjadi batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :

1. Jenis tanah yang digunakan sebagai tempat pengukuran menggunakan jenis

tanah seragam.

2. Elektroda yang digunakan sepanjang 1 m dan dengan sistem pentanahan

batang tunggal atau driven rod.

3. Hanya menggunakan satu model aktivasi yaitu aktivasi bentonit terpilar ferri oksida (Fe2O3).

F. Hipotesis

Aktivasi bentonit dapat menurunkan tahanan pentanahan. Menurut penelitian

5

pengotornya sehingga bentonit memiliki kinerja yang lebih baik dibandingkan

dengan bentonit yang belum teraktivasi. Selain itu bentonit teraktivasi memiliki

daya serap yang meningkat sehingga semakin banyak air yang terserap maka

tanah pentanahan semakin menjadi lembab dan bentonit teraktivasi memiliki

kestabilan terhadap termal.

G. Sistematika Penulisan

Dalam penulisan laporan tugas akhir ini terbagi dalam lima bab, yaitu:

BAB I. PENDAHULUAN

Bab I ini akan memaparkan mengenai latar belakang masalah beserta

penyelesaianya. Pada latar belakang ini dikemukakan tentang perbaikan tahanan

pentanahan dengan menggunakan bentonit teraktivasi. Setelah itu pada bab ini

pun berisi tentang tujuan dilakukannya penelitian, manfaat yang diberikan dari

penelitian, perumusan masalah, hipotesis, dan sistematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab II ini akan memaparkan mengenai teori-teori dasar yang berkaitan dengan

penelitian yang dilakukan dan penelitian-penelitian yang telah dilakukan.

BAB III. METODE PENELITIAN

Bab III ini akan menjelaskan mengenai metode yang digunakan dalam proses

penelitian, dari proses aktivasi sampai pengujian tahanan pentanahan. proses

pengujian tahanan pentanahan menggunakan metode 3 titik.

6

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab IV ini berisi tentang hasil pengujian dan pembahasan tentang data-data yang

diperoleh dari pengujian. Pada bab ini yang dibahas tentang perbandingan besar

pentanahan yang diperoleh pada pentanahan tanpa perlakuan, pentanahan dengan

penambahan bentonit yang belum teraktivasi dan pentanahan dengan penambahan

bentonit yang telah teraktivasi. Kemudian dibahas mengenai perubahan tahanan

pentanahan setelah diberikan bentonit, pengaruh pengukuran pada pagi dan siang

hari, serta pengaruh bentonit setelah di timbun kedalam tanah.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab V merupakan kesimpulan dari hasil-hasil pengkajian seluruh bab kemudian

ditarik suatu kesimpulan. Diberikan juga saran-saran yang perlu dipertimbangkan

dalam upaya pengembangan lebih lanjut.

DAFTAR PUSTAKA

Berisi kumpulan referensi yang dijadikan sebagai sumber bahan acuan dalam

penulisan laporan tugas akhir ini.

LAMPIRAN

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Landasan Teori 1. Sistem Pentanahan

Sistem pentanahan merupakan hal yang sangat penting bagi sistem kelistrikan.

Bagian-bagian yang diketanahkan meliputi titik netral suatu sistem tenaga listrik,

bagian pembuangan muatan listrik dari arrester, kawat petir pada sepanjang

saluran transmisi dan peralatan-peralatan yang pada keadaan normal tidak dialiri

arus listrik tetapi berpotensi dialiri arus listrik. Tujuan dari sistem pentanahan

adalah[1]:

1. Mengalirkan arus ganguan ke dalam tanah baik arus ganguan yang berasal dari

surja hubung maupun surja petir.

2. Melindungi manusia dari peralatan-peralatan yang dalam keadaan normal tidak

teraliri arus tetapi berpotensi mengalirkan arus saat terjadi ganguan.

3. Sistem pentanahan juga berfungsi untuk membatasi tegangan dari fasa-fasa

yang tidak terganggu bila terjadi ganguan.

4. Menjaga tingkat kinerja peralatan sehingga sistem dapat berjalan dengan baik.

Sistem pentanahan yang efektif adalah sistem pentanahan yang memiliki nilai

pentanahan yang rendah. Tahanan pentanahan tidak boleh melebihi 5 Ω tetapi

8

10Ω[2]. Tahanan pentanahan sangat dipengaruhi oleh tahanan jenis, ukuran

elektroda pentanahan dan banyaknya elektroda yang ditanamkan. Memperkecil

tahanan pentanahan dapat dilakukan dengan cara antara lain[3]:

a. Mendesain elektroda pentanahan. Memperkecil tahanan pentanahan (R) bisa

dilakukan dengan mendesain bagaimana jenis elektroda dan metode elektroda

apa yang dibutuhkan sampai mendapatkan nilai tahanan pentanahan yang

sesuai.

b. Menimbun suatu zat kimia didalam tanah. Zat kimia yang ditimbun di dalam

tanah harus memiliki persyaratan mampu menjaga nilai tahanan pentanahan

yang rendah dalam jangka waktu yang panjang, tidak larut atau hancur dalam

waktu yang lama, dan memiliki harga yang ekonomis.

c. Mendesain elektroda pentanahan dan menimbum zat kimia didalam tanah.

2. Bagian-bagian yang Diketanahkan [4]

Dalam suatu sistem kelistrikan terdapat beberapa bagian yang harus diketanahkan,

yaitu:

a. Peralatan listrik yang dalam keadaan normal tidak dialiri arus listrik tetapi

pada saat terjadi ganguan berpotensi teraliri arus listrik.

b. Pada bagian bawah arrester agar arus yang ditimbulkan petir dapat dialirkan

ke dalam tanah.

c. kawat petir yang ada pada bagian atas saluran transmisi. kawat petir ini

berada di sepanjang saluran transmisi, semua kaki tiang transmisi harus

ditanahkan agar petir yang menyambar kawat petir dapat disalurkan ke tanah

9

d. Titik netral dari transformator atau titik netral dari generator.

3. Elektroda Pentanahan[2]

Elektroda pentanahan merupakan suatu alat yang ditanam langsung didalam tanah

yang berfungsi untuk mengalirkan arus ganguan ke dalam tanah. Penghantar

pentanahan yang tidak terisolasi di dalam tanah juga bisa disebut elektroda

pentanahan. Elektroda biasanya terbuat dari tembaga, baja yang digalvanisasi

atau dilapisi tembaga.

Jenis-jenis elektroda adalah sebagai berikut:

1. Elektroda pita merupakan suatu jenis elektroda pentanahan yang biasanya

digunakan untuk daerah yang memiliki tahanan jenis tanah yang rendah atau

dengan kata lain cocok pada daerah yang jarang mengalami kekeringan.

Elektroda pita biasanya terbuat dari bahan logam yang dipilin.

Gambar 1. Elektroda pita [1]

2. Elektroda Batang ialah elektroda yang banyak digunakan pada sistem

pentanahan. Dalam Penggunaannya, jumlah dan ukuran elektroda batang

10

Elektroda batang biasanya terbuat dari pipa besi, baja profil, atau batang

logam lainnya.

Gambar 2. Elektroda Batang

3. Elektrode pelat terbuat dari lempengan pelat logam yang berbentuk persegi

atau persegi panjang. Penanaman elektroda pelat di dalam tanah ditanam

secara tegak lurus di dalam tanah sekurang-kuranagnya ditanam sedalam 1,5

meter didalam tanah. Luas pelat ditentukan disesuaikan dengan besarnya

tahanan pentanahan yang diperlukan.

11

Umumnya satu lembar pelat sudah cukup memadai untuk dipergunakan. Jika

dilakukan hubung paralel dari beberapa pelat ini, jarak antar pelat

sekurang-kurangnya 3 meter.

4. Metode penanaman elektroda [5] a. Sistem pentanahan driven rod

Sistem pentanahan driven rod merupakan suatu sistem pentanahan dengan

cara menanamkan suatu elektroda batang (rod) yang tegak lurus dengan

tanah, dimana arus ganguan akan mengalir dari elektroda tersebut ke tanah

sekitarnya.

Gambar 4. Sistem pentanahan driven rod

b. Sistem pentanahan counterpoise

Sistem pentanahan counterpoise adalah sistem pentanahan dengan menanam

elektroda secara horizontal atau sejajar dengan tanah.

12

c. Sistem pentanahan grid

Pentanahan grid biasanya digunakan untuk mendapatkan nilai tahanan

pentanahan yang kecil. Bentuk geometris pentanahan grid dapat dibuat

bentuk bujur sangkar atau persegi panjang.

Gambar 6. Sistem pentanahan grid

5. Perbaikan Pentanahan [6]

Dalam perbaikan nilai tahanan pentanahan ada suatu metode yaitu dengan

penimbunan zat kimia di dalam tanah. Zat kimia yang ditimbun di dalam tanah

harus memiliki persyaratan mampu menjaga nilai tahanan pentanahan yang

rendah dalam jangka waktu yang panjang, tidak larut atau hancur dalam waktu

yang lama, dan memiliki harga yang ekonomis. Zat kimia yang sudah banyak

digunakan antara lain seperti garam, serbuk arang, zeolit, gypsum, dan bentonit.

7. Bentonit

Bentonit adalah suatu jenis lempung yang sebagian besar mengandung

montmorillonit dengan mineral-mineral seperti kwarsa, kalsit, dolomit, feldspars,

13

Gambar 7. Serbuk bentonit

Bentonit memiliki sifat dapat menyerap air dan menahan air pada strukturnya, hal

ini dikarenakan pada montmorillonit terdapat beberapa lapisan yaitu lapisan

lempung yang terdiri dari lapisan tetrahedral dan lapisan oktahedral kemudian

lapisan interlayer di mana penyerapan air terjadi pada lapisan interlayer. Pada

lapisan interlayer ini terdapat molekul air dan kation-kation[7].

14

Bentonit telah banyak diaplikasikan dalam usaha perbaikan tahanan pentanah.

Bentonit sering digunakan karena memiliki sifat[8]:

1. Memiliki sifat tahanan jenis yang sangat rendah dan stabil.

2. Bentonit dapat mengembang menjadi beberapa kali lipat bila dicelupkan ke

dalam air dan dapat menahan air pada strukturnya.

3. Bentonit memiliki harga yang ekonomis.

4. Bentonit tidak menyebabkan korosi pada elektroda.

5. Bentonit tidak mudah hancur karena bentonit merupakan bagian dari tanah

liat itu sendiri.

Dalam penerapannya bentonit mengalami beberapa kendala yaitu tidak tahan

terhadap temperatur yang tinggi oleh karena itu untuk meningkatkan kestabilan

termal bisa dilakukan proses pilarisasi, selain itu setelah mengalami pilarisasi

bentonit akan memiliki daya serap yang lebih baik dikarenakan mengalami

peningkatan luas permukaan. Pilarisasi yang bisa digunakan adalah memodifikasi

bentonit menjadi bentonit terpilar ferri oksida, di mana telah diteliti bentonit

terpilar ferri oksida dapat meningkatkan luas permukaan bentonit sebesar 5,7545

m2/g[9].

8.Aktivasi [10]

Aktivasi merupakan perlakuan terhadap zat kimia yang bertujuan untuk

memperbesar pori yaitu dengan cara memecah ikatan hidrokarbon atau

mengoksidasi molekul permukaan sehingga zat kimia itu mengalami perubahan

15

dan aktifasi secara kimia. Aktivasi fisika biasanya dilakukan dengan bantuan

panas, uap dan gas CO2, sedangkan aktivasi kimia merupakan aktivasi yang di

lakukan dengan bantuan zat kimia lain yang disebut aktivator. Aktivator yang

sering digunakan untuk prose aktivasi adalah alkali, klorida, sulfat, fosfat dan

asam-asam organik seperti H2SO4 dan H3PO4.

9. Pilarisasi Lempung [7]

Proses pilarisasi adalah proses pergantian kation pada daerah interlayer dengan

kation logam lain yang memiliki muatan dan ukuran yang lebih besar. pada

pemilaran ini lembaran semakin besar sehingga dapat digunakan untuk adsorpsi

dan katalis.

16

proses pilarisasi oleh polikation terdiri dari tiga bagian yaitu:

1. polimerisasi dari polikation seperti Al(III), Ga(III), Ti(IV), Zr(IV), Fe(III),

Cr(IV) dan lainnya.

2. interkalasi polikation ke dalam interlayer lempung sehingga terjadi

substitusi dengan kation alami (Na dan Ca).

3. kalsinasi pada suhu tinggi yang merupakan bagian terpenting karena pada

kalsinasi polikation logam yang dimasukan akan mengalami dehidrasi dan

dehidroksilasi membentuk kluster oksida logam yang menjaga ruang antar

lembaran secara permanen.

B. Penelitian yang Telah dilakukan

Beberapa penelitian yang telah dilakukan adalah:

1. IGN Junardana, Perbedaan penambahan garam dengan penambaha bentonit

terhadap nilai tahanan pentanahan pada sistem pentanahan, 2005.

Melakukan penelitian tentang perbandingan penambahan garam dengan

penambahan bentonit terhadap nilai tahanan pentanahan pada sistem

pentanahan. Penelitian ini dilaksanakan pada jenis tanah lempung di Padang

Sambian Denpasar Bali. Elektroda yang digunakan pada penelitian ini adalah

tipe rod dengan panjang dan diameter yang sama yaitu 240 cm dan diameter

1,0 cm. Pengukuran dilakukan sebanyak 20 kali pengukuran yang

dilaksanakan setiap hari pada pukul 12.00 dan 15.00 WITA. Hasil dari

penelitian ini didapatkan nilai tahanan pentanahan saat menggunakan bentonit

jauh lebih kecil yaitu sekitar 3-3,2 ohm sedangkan dnegan menggunakan

17

2. Wiwik purwati widyaningsih, perbaikan tahanan pentanahan dengan

menggunakan bentonit, 2011. Melakukan penelitian dengan memvariasikan

kedalaman parit dan banyaknya bentonit yang dimasukan kedalam parit.

Hasil dari penelitian ini didapatkan semakin dalam batang elektroda

ditanamkan dan semakin banyak bentonit yang di masukan maka akan

didapatkan tahanan pentanahan yang semakin kecil[5].

3. IGN Junardana, pengaruh umur pada bentonit terhadap nilai tahanan

pentanahan, 2005. penelitian ini dilakukan selama 6 bulan, dengan

mevariasikan banyaknya bentonit yang akan di masukan ke dalam tanah yaitu

5kg, 10 kg dan 15 kg. Hasil dari penelitian ini didapatkan nilai rata-rata

tahanan pentanahan dengan penambahan zat aditif berupa bentonit seberat 5

kg selama 6 bulan adalah 3,25 ± 0,27 ohm. Nilai rata-rata tahanan pentanahan

dengan penambahan zat aditif berupa bentonit seberat 10 kg selama 6 bulan

adalah 2,51 ± 0,23 ohm. Nilai rata-rata tahanan pentanahan dengan

penambahan zat aditif berupa bentonit seberat 15 kg selama 6 bulan adalah

2,01 ± 0,008 ohm[6].

4. Siow Chun LIm et al, preliminary results of the performance of grounding

electrodes encased in bentonite-mixed concrete, 2012. Penelitian ini

melakukan pencampuran beton dengan bentonit, banyak semen digantikan

dengan bentonit sebanyak 10 %, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% dan 70%. Hasil

penelitin yaitu pada campuran bentonit sebanyak 20% didapatkan resistansi

yang sangat tinggi pada awal pengukuran tetapi setelah bulan pertama

mendapatkan nilai tanahan yang stabil dan kosisten lebih rendah. Sedangkan

18

beton biasa dan campuran diatas 30% memiliki tahanan pentanahan yang

lebih tinggi[12].

5. Hiroshi YAMANE at al, long-term stability of reducing graund resistance

with water.absorbent polymers pada penelitian ini polimer penyerap air

opoxy dibandingkan dengan bentonit dan diuji dengan kondisi tanah yang

sangat kering, dan basah dengan temperatur 25o_{C, 70}o_{C dan 90}o_{C. Hasil}

penelitian ini adalah pada kondisi sangat kering pada suhu 25oC tahanan

pentanahan stabil tetapi pada 70o_{C dan 90}o_{C meningkat dengan cepat, ketikan}

sampel ini diberikan air tahanan pentanahan kembali ke nilai awal, sedangkan

bentonit hancur sekitar seminggu di temperatur 70oC dan 90oC. Pada kondisi

basah polimer dan bentonit didapatkan hasil yang stabil[13].

6. Siow Chun LIm et al, characterizing of bentonite with chemical, physical and

electrical perspectives for improvement of electrical grounding systems,

2013. Pada penelitian ini penulis merasa perlu untuk meneliti kenapa bentonit

sering digunakan sebagai perbaikan tahanan pentanahan, karena selama ini

tidak ada penelitian yang jelas tentang hal itu oleh karena itu ada beberapa hal

yang dilakukan pada penelitian ini yaitu melakukan pengujian untuk melihat

komposisi kimia dari bentonit, melihat seberapa besar daya serap dari

bentonit, kemampuan mengembang dari bentonit, dan tahanan jenis dari

bentonit. Penelitian ini menggunakan 3 sampel bentonit yang diimpor dari

Indonesia dan 2 sampel dari Pakistan. Bentonit dari indonesia merupakan

Ca-bentonit sedangkan 2 sampel dari pakistan tidak di ketahui. 2 sampel dari

Pakistan di beri nama B1 dan B2, lalu dari indonesia di beri nama B3.

19

a. Melihat daya serap dan pengembangan bentonit dilakukan dengan

memasukan bentonit sebanyak 100 cm3 kedalam gelas ukur kemudian

diberi air sebanyak 200 cm3 _{lalu didiamkan selama 1 hari.}

b. Untuk melihat tahanan jenis dari bentonit dilakukan dengan cara

membuat kotak dari perspex dengan ukuran 10cmx10cmx10cm, dua sisi

kotak diberikan aluminium foil. bentonit diisi penuh kedalam kotak

kemudian di tekan dengan 4,7 kg selama 30 menit untuk meratakan dan

memadatkan bentonit kemudia untuk mengukur tahanan jenis tanah di

lakukan dengan alat LCR meter. Cara kerja LCR meter adalah 2 probe

dari LCR meter dijepitkan pada aluminium foil pada kotak kemudian

didapat nilai dari tahanan kotak, nilai tahanan ini yang nantinya akan

digunakan untuk mendapatkan tahanan jenis bentonit, kemudian untuk

melihat tahanan jenis dari bentonit basah kotak di isi penuh dengan air

kemudian dimasukan bentonit yang sebelumnya juga telah dicampur air

dan dilakukan pengukurn yang sama dengan sebelumnya.

c. Analisis komposisi kimia bentonit dilakukan dengan menggunakan

scanning electron microscope (SEM) dengan nomor model Hitachi S -

3400N.

Hasil yang di dapatkan pada penetian ini adalah 2 sampel yang belum

diketahui sebelumnya merupakan bentonit Na-bentonit. Daya serap sampel

B1 sebanyak 220% karena bentonit seberat 100 gram (100cm3_{) dapat}

menyerap air sebanyak 160 gram air, dan pertambahan volume menjadi 220

cm3. Kemudian nilai tahanan jenis bentonit didapat pada sampel B3 didapat

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat

Penelitian tugas akhir dilaksanakan pada bulan Feberuari 2014 hingga Agustus

2015. Penelitin ini dilakukan di Laboraturium Kimia FMIPA untuk proses aktivasi

serta tanah di sekitar halaman Laboraturium Terpadu Teknik Elektro Fakultas

Teknik, Universitas Lampung untuk proses pengukuran.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bor Biopori, bor biopori merupakan sebuah alat yang dapat digunakan untuk

membuat lubang pada tanah dengan cara memutar bor searah dengan arah

jarum jam sampai kedalaman tertentu.

2. Satu set alat ukur pentanahan, satu set alat ukur pentanahan yaitu earth tester

merek Yokogawa dengan model 3235, 2 buah pasak besi, dan juga 3 buah

kabel beda warna masing-masing sepanjang 10 m digunakan untuk mengukur

nilai pentanahan melalui batang elektroda pentanahan yang ditanam.

3. Toples kaca, sebagai wadah untuk tempat bentonit saat proses aktivasi.

4. Timbangan, untuk mengukur berat zat bentonit yang digunakan.

5. Lemari asam, tempat untuk membuat larutan H2SO4 dan FeCl3..

21

7. Batang elektroda pentanahan yang terbuat dari bahan tembaga 3 batang

dengan spesifikasi panjang 1 meter dan diameter 12 milimeter.

8. Kawat pentanahan sebanyak 3 dengan masing-masing panjang 25cm

9. Bentonit sebanyak 5 kg.

10. H2SO4 (asam sulfat) digunakan untuk mengaktivasi secara asam.

11. FeCl3 (ferri klorida)adalah senyawa yang digunakan saat proses pilarisasi ferri

oksida.

C. Pelaksanaan Penelitian 1. Aktivasi Bentonit [9]

Sebelum digunakan bentonit diaktivasi terlebih dahulu dengan tujuan agar

meningkatkan luas permukaan, meningkatkan daya serap bentonit, memodifikasi

struktur bentonit sehingga bentonit dapat berkerja dengan optimal dan membuat

bentonit lebih tanah terhadap termal. Pada penelitian ini bentonit akan diaktivasi

dengan zat aktivator berupa asam sulfat (H2SO4) kemudiaan dilakukan proses

pilarisasi dengan polikation berupa zat ferri clorida (FeCl3) dan dipanaskan

dengan suhu 120oC. berikut ini adalah proses aktivasi betonit:

1) Pembuatan Reagensia

Sebelum membuat reagensia terlebih dahulu kita menghitung berapa banyak

zat dibutuhkan:

Massa = mol.Mr

Dimana, mol = M.V

Keterangan : Mr = Molekul relatif M = Molaritas

22

Berikut merupakan proses pembuatan reagensia :

a. Pembuatan larutan H2SO4 1 M kedalam labu takar 1liter kemudian

diberi aquades hingga mencapai garis tanda, setelah itu

dihomogenkan. Untuk membuat larutan ini maka kita memerlukan

23

b. Pembuatan larutan FeCl3 1 M kedalam labu takar 1liter kemudian

diberi aquades hingga mencapai garis tanda, setelah itu

dihomogenkan. Untuk membuat larutan ini maka kita memerlukan

FeCl3 sebanyak:

Proses aktivasi yang pertama adalah dengan merendam bentonit dengan

menggunakan larutan H2SO4 selama 24 jam. Proses selanjutnya yaitu

mendekantasi dengan cara memisahkan larutan dan endapan bentonit.

Endapan bentonit selanjutnya dikeringkan didalam oven dengan suhu 60oC

sampai benar-benar kering. Bentonit yang telah kering dihaluskan dan

kemuadian di rendam kembali dengan larutan pemilarnya yaitu larutan FeCl3

selama 24 jam kemudian didekantasi kembali. Endapan yang telah

didekantasi dicuci dengan aquades, dengan tujuan utuk menghilangkan ion

klorit (Cl-) yang masih terkandung dalam bentonit. Setelah bentonit tercuci

bersih lalu dikeringkan kembali didalam oven dengan suhu 60o_{C. Setelah}

24

Gambar 10. Proses aktivasi bentonit

2. Pembuatan Lubang Pentanahan

Sebelum melakukan penanaman batang elektroda pentanahan, terlebih dahulu

membuat 3 lubang pentanahan agar terdapat ruang untuk mengisi bentonit yang

telah teraktivasi maupun yang belum teraktivasi. Lubang dibuat dengan

menggunakan bor biopori. Diameter kedua lubang pentanahan sama yaitu 10 cm

dengan kedalama 1 meter. Pembuatannya dilakukan dengan cara memutar sambil

menekan bor biopori ke arah bawah. Putaran dilakukan dengan arah putaran

25

3. Penanaman Batang Elektroda

Pada lubang-lubang pentanahan yang telah dibuat, masing-masing lubang

dimasukan satu batang elektroda pentanahan yang telah diklem dengan kawat

pentanahan. Lubang pertama ditanamkan batang elektroda sepanjang 1 meter lalu

langsung ditimbun dengan tanah kembali. Kemudian pada lubang pentanahan

yang kedua ditanam batang elektroda sepanjang 1 meter dan disekelilingnya

diberi bentonit yang belum teraktivasi. Lubang pentanahan ke 3 ditanam batang

elektroda sepanjang 1 meter dan disekelilingnya diberi bentonit yang telah

teraktivasi

4. Proses Pengujian

Pada proses pengujian dilakukan pengambilan data dengan tahap-tahap sebagai

berikut :

1) Pengujian menggunakan alat ukur earth tester model 3235 . Earth tester di

hubungkan dengan elektroda pentanahan dan dengan menggunakan metode 3

titik yaitu dengan menggunakan 2 elektroda bantu yang mana elektroda

pertama berjaran 5 meter dari elektroda pentanahan dan elektroda bantu yang

ke dua berjarak 10 m dari elektroda pentanahan. elektroda bantu ini

digunakan untuk mengukur beda potensian di permukaan tanah. Pada earth

tester model 3235 terdapat tiga panel masing-masing berwarna hijau, kuning

dan merah. Panel berwarna hijau dihubungkan pada elektroda pentanahannya,

lalu panel berwarna kuning dihubungkan pada elektroda bantu pertama dan

panel merah dihubungkan pada elektroda bantu yang ke 2.

2) Setelah terubung tekan tombol on yang terdapat pada bagian bawah earth

26

sampai garis volt meter menuju 0 dan didapatkan nilai dari tahanan

pentanahannya. Berikut ini adalah skematik pengujian tahanan pentanahan.

a.

Gambar 11. Skematik pengujian tanpa menggunakan bentonit

b.

27

c.

Gambar 13. Skematik pengujian dengan menggunakan bentonit teraktivasi

D. Diagram Alir

Berikut ini diagram alir penelitian :

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Setelah mendapatkan hasil pengukuran pentanahan dengan pemberian bentonit

teraktivasi, lalu menganalisis data yang telah dituangkan dalam bentuk tabel dan

grafik, maka dapat diambil beberapa kesimpulan:

1. Pentanahan yang di berikan bentonit teraktivasi memiliki nilai tahanan

pentanahan lebih kecil dibandingkan saat diberikan bentonit yang belum

teraktivasi. Persentasi perubahan bentonit yang telah teraktivasi yaitu

sebesar 79,44%-85,07% sedangkan persentasi perubahan tahanan

pentanahan saat diberikan bentonit yang belum teraktivasi sebesar

21,97%-60%.

2. Penambahan jumlah bentonit ke dalam tanah mempengaruhi nilai tahanan

pada pentanahan yang ditambahakan bentonit yang belum teraktivasi,

perubahannya sebesar 13 ohm hingga 38 ohm pada penambahan 1 kg pada

minggu ke 2, 15 ohm hingga 20 ohm pada minggu ke 3. Sedangkan

pentanahan dengan penambahan bentonit terktivasi saat ditambahkan

kembali 1 kg pada minggu selanjutnya tidak mengalami perubahan yang

signifikan setiap penambahannya, nilai pentnahan turun signifikan saat

B. Saran

Penelitian lebih lanjut mengenai pentanahan dengan mengunakan bentonit

teraktivasi sebaikanya dilakukan dengan memperhatika saran berikut:

1. Sebaiknya proses aktivasi dilakukan dengan cara sedikit demi sedikit

sehingga proses aktivasi benar-benar dapat menghasilkan hasil yang sesuai.

2. Untuk mengetahui seberapa pengaruhnya bentonit yang telah diaktivasi,

DAFTAR PUSTAKA

[1] Hutauruk, T.S. 1991. Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan

Pengetanahan Peralatan. Erlangga. Buku

[2] Badan Standarisasi Nasional. 2000. Persyaratan Umum Instalasi Listrik

2000. Jakarta.

[3] Lim, Siow Chun, at all. characterizing of bentonite with chemical,

physical and electrical perspectives for improvement of electrical

grounding systems. Int. J. Electrochem. Sci., 8 (2013) 11429 – 11447.

Jurnal

[4] Arif,Muhamad.2011. Pengaruh Penambahan Zeolit Teraktifasi Terhadap

Tahanan . Pentanahan. Universitas Lampung. Bandar Lampung. Skripsi

[5] widyaningsih, Wiwik Purwati. 2011. Perbaikan Tahanan Pentanahan

Dengan Menggunakan Bentonit. Politeknik Negeri Semarang. Semarang.

Jurnal

[6] Junardana, IGN.2005. pengaruh umur pada bentonit terhadap nilai

tahanan pentanahan. Universitas Udayana. Bali. Jurnal

[7] Panda, Rosadalima Dee, 2012. Modifikasi Bentonit Terpilar Al dengan

[8] Radakovic, Z.R, at all. Juli 2001. Behaviour of grounding loop with

bentonite during a ground fault at on overhead line tower. IEEE

Proc-Gener. Vol. 148. No. 4. Jurnal

[9] Larosa, Yedid Novrianus, 2007. Studi Pengetsaan Bentonit Terpilar Fe2O3.

Universitas Sumatra Utara. Medan. Skripsi

[10] Rahayu, Mundhi Restu. 2010. pembuatan karbon aktif dari tempurung

kelapa dengan aktivator asam fosfat. Universitas Diponogoro. Semarang.

Jurnal

[11] Junardana, IGN, Januari-Juni 2005. Perbedaan penambahan garam

dengan penambaha bentonit terhadap nilai tahanan pentanahan pada

sistem pentanahan.volume 4, No.1. Jurnal

[12] Lim, Siow Chun., et all. 2012. Preliminary Results of Performance of

Grounding Electrodes Encased in Bentonite-Mixed Concrete. Universitas

Putra Malaysia. Serdang. Jurnal

[13] YAMANE, hiroshi, at all. long-term stability of reducing ground

resistance with water-absorbent polymers. CH2903-3/90/0000-0678.

Jurnal