GROUNDING BAHAN KULIAH I

PEMBUMIAN (PENTANAHAN)

PENTANAHAN DAPAT DIBAGI MENJADI:

1. PENTANAHAN SISTEM: UNTUKMEMBATASI TEGANGAN PADA FASA-FASA YANG TIDAK TERGANGGU.

2. PENTANAHAN PERALATAN :

a) UNTUK MEMBATASI TEGANGAN ANTARA BAGIAN PERALATAN DENGAN TANAH SAMPAI PADA HARGA YANG AMAN UNTUK MANUSIA, BAIK DALAM KEADAAN NORMAL MAUPUN KEADAAN GANGGUAN. b) UN1TUK MEMPEROLEH IMPEDANSI YANG KECIL DARI JALAN BALIK ARUS HUBUNG SINGKAT KETANAH.

PENGETANAHAN PERALATAN

Pengetanahan peralatan ialah pengetanahan bagian peralatan yang pada keadaan operasi normal tidak dilalui arus.

Tujuan pentanahan peralatan:

1. Membatasi tegangan antara bagian peralatan yang tidak dialiri arus dan antara bagian ini dengan tanah sampai pada suatu harga yang aman pada kondisi operasi normalatau tidak normal. Untuk memperoleh potensial yang merata pada semua bagian struktur dan peralatan , juga untuk menjaga agar operator atau orang yang berada didaerah instalasi itu berada pada potensial yang hampir merata pada semua titik dalam daerah pengetanahan.

2. Memperoleh impedansi yang kecil dari jalan balik arus hubung singkat ke tanah. Bila arus hubung singkat ke tanah dipaksakan mengalir melalui impedansi tanah yang tinggi, akan menimbulkan perbedaan potensial yang besar dan berbahaya.

Secara singkat bahwa tujuan pentanahan peralatan adalah:

1. mencegah terjadinya tegangan kejut yang berbahaya bagi manusia

2. memungkinkan timbulnya arus dalam keadaan gangguan tanah tanpa menimbulkan kebekaran atau ledakan pada bangunan atau isinya.

3. memperbaiki performence sistem.

HAMBATAN JENIS TANAH

R = ρ .

A L

=

I E

dengan : R = tahanan sistim elektroda tanah (Ω).

ρ = hambatan jenis suatu material konduktor (Ω-m). L = panjang jalur aliran arus kebumi (m).

A = luas penampang jalur konduksi (m2_).

Hambatan jenis, secara istilah didefinisikan sebagai tahanan elektris dari suatu kubusan material homogen.

R = ρ .

A L

, karena kubus maka L=L1=L2=L3, jadi A=L2, sehingga rumusannya menjadi,

R =

L



ohm

dengan : R = tahanan sistim elektroda tanah (Ω).

ρ = hambatan jenis suatu material konduktor (Ω-m). L = panjang jalur aliran arus kebumi (m).

A = luas penampang jalur konduksi (m2_).

E = beda potensial antara sistim dengan bumi (volt). I = arus yang mengalir ke bumi (ampere).

Nilai-Nilai Hambatan Jenis Suatu Medium

Variasi hambatan jenis yang sangat luas merupakan fungsi dari tipe/jenis tanah,

Tabel.2.2.Perkiraan hambatan jenis tanah.

Jenis Tanah Hambatan Jenis

(Ω-m) (Ω-cm) (Ω-ft)

Tanah Organik Basah 10 103 ₃₃

Tanah Lembab 102 ₁₀4 ₃₃₀

Tanah Kering 103 ₁₀5 ₃₃₀₀

Tanah keras/Batuan Dasar 104 ₁₀6 ₃₃₀₀₀

Tabel.2.3.Harga-harga hambatan dalam dari berbagai medium pentanahan.

Medium Hambatan Jenis

Minimum (Ω-cm) Rata-rata (Ω-cm) Maksimum (Ω-cm) Tanah permukaan,

tanah liat. 10

2 _{5 x 10}3

Tanah liat 2 x 102 ₁₀4

Pasir, kerikil. 5 x 103 ₁₀5

Batu kapur 5 x 102 _{4 x 10}5

Batuan serpihan. 5 x 102 ₁₀4

Sandstone. 2 x 103 _{2 x 10}5

Granit, basal. 106

Gneiss busuk. 5 x 103 _{5 x 10}4

Batu tulis. 103 ₁₀4

Danau air tawar. 2 x 104 _{2 x 10}7

Tap water. 103 _{5 x 10}3

Air laut. 20 102 _{2 x 10}2

Pedesaan, lembah, tanah subur, seperti daerah Dallas, Texas,

Lincoln, Nebraska.

3 x 103

Pesesaan datar, rawa, daerah padat kayu, seperti Lousiana dekat

sungai Mississipi.

2 x 102 ₁₀4

Pedesaan, lembah sedang, hutan, seperti

Maryland, Pennsylvania, Newyork, dan tepi

pantai.

2 x 104

Tanah berbatu, lembah curam, seperti New

England.

103 _{5 x 10}4 ₅₁₀5

Tanah berpasir, datar, seperti Coastal country.

3 x 104 _{5 x 10}4 _{5 x 10}5

Kota, kawasan Industri. 105 ₁₀6

Tanah kerikil, abu, arang, air asin.

6 x 102 _{2,5 x 10}3 _{7 x 10}3

Tanah liat, serpih. 3 x 102 _{4 x 10}3 _{2 x 10}4

Campuran pasir dan

kerikil. 10

3 _{1,5 x 10}4 ₁₀5

Kerikil, batu pasir dengan sedikit tanah

liat, granit.

5 x 104 ₁₀5 ₁₀6

Chart showing no. of electrodes against target value in 100 ohm.m soil

Soil Type Probable

v al u e

( O h m

. m )

Alluvium and lighter

clays 5 moisture dependant

Clays (Excluding

alluvioum) 10 5-20

Marls (e.g. Keuper

marl) 20 10-30

Porous limestone

(e.g. chalk) 50 30-100

Porous sandstone 100 30-300

Quartzites, compact and crystalline limestone (e.g. carboniferous sediments, marble, etc.)

300 100-1000

Clay slates and

slatey chales 1000 300-3000

Granite 1000 750-1250

Fissile slates, schists, gneiss and

Efek-Efek Lingkungan

[image:5.612.92.499.120.275.2]

Disamping variasi tipe tanah, hambatan jenis dari masing-masing jenis tanah juga akan dipengaruhi oleh kandungan kelembaban, konsentrasi garam, dan temperatur tanah.

Gambar.2.3.Tipe variasi hambatan jenis tanah sebagai fungsi kelembaban, temperatur, dan kandungan garam.

PENGUKURAN HAMBATAN JENIS TANAH

Tanah merupakan materi yang kurang homogen, beberapa jenis tanah yang berbeda sering bercampur pada suatu lokasi, dan struktur tanah biasanya berlapis-lapis yang terdiri dari jenis tanah yang berbeda.

Ketika pada variasi jenis tanah dilibatkan unsur suhu dan kelembaban, maka dapat diketahui bahwa estimasi yang didasarkan pada tabel 2.3. tidak akurat untuk tujuan perancangan sistim grounding. Salah satu cara untuk dapat menentukan resistivitas tanah secara akurat adalah dengan pengukuran langsung pada tanah yang ingin kita ketahui resistivitasnya.

Teknik-Teknik Pengukuran

Metode Empat Terminal (Wenner Test)

V =

A I

. . 4

.

 

R = I V =   .

4 _

        2 2 2

2 _{4 4}

2 4 2 1 B A B A

A ………...2.12.

dengan, A = jarak antar pusat bidang bola dalam tanah. B = kedalaman penanaman probe.

jika h<<a, maka persamaan 2.12 dapat disederhanakan menjadi, R =

A . . 2  ……… 2.13.

atau, ρ = 2.п.A.R ………

PERBAIKAN KONDUKTIVITAS TANAH (MENURUNKAN TAHANAN TANAH) Bila tahanan pentanahan elektrode yang terpasang melebihi tahanan pentanahan yang yang disyaratkan maka perbaikan resistivitas tanah di sekitar elektroda perlu dilakukan, untuk memperkecil resistansi sampai nilai yang diinginkan.

Metode perbaikan paling tepat yaitu dengan mengurangi resistivitas tanah. Parameter-parameter yang mempengaruhi resistivitas tanah adalah kelembaban, kandungan garam yang dapat berionisasi. Jadi dua teknik yang dirokemendasikan untuk mengurangi resistivitas tanah adalah penyimpanan air dan penggaraman secara kimia.

Penyimpanan air (kelembaban).

Kekeringan berlebihan pada tanah menghilangkan garam yang penting untuk konduktivitas tinggi dan mengeringkan lapisan terdalam, sehingga meningkatkan resistivitas. Pemeliharaan kelembaban tanah di atas subsistem elektroda tanah akan menjaga garam terlarut di tanah sebagai ion konduktif.

Suatu jenis tanah liat pengisap, bentonit, dapat menyerap air dari tanah sekelilingnya dan mempunyai sifat menyimpan air. Bentonite umumnya tersedia dalam bentuk kering (serbuk), harus dijenuhkan dengan air setelah instalasi pertama dan harus dilapisi dengan 12 inch tanah galian. Perlu kehati-hatian menggunakan bentonit di daerah-daerah yang nantinya akan diratakan karena saat keadaan jenuh bentonit dapat mengembang beberapa kali dari volume keringnya.

Cara lebih baik dengan menggunakan campuran 75 % gypsum, 20 % bentonit, and 5 %Sodium sulfat. Gypsum, atau calcium sulfate, menyerap dan menahan kelembaban dan meningkatkan reaktivitas dan konduktivitas pada campuran. Karena campuran ini menyusut sangat kecil saat kelembaban hilang, campuran ini tidak akan terbuang dari batang pentanahan dan tanah di sekelilingnya saat kelembaban hilang.

Penggaraman .

Pengurangan tahanan sebuah elektroda dapat juga dengan penambahan bahan-bahan kimia penghasil ion di sekeliling elektroda. Bahan-bahan-bahan kimia yang baik untuk tujuan ini adalah:

d. Natrium clorida (NaCl) – garam pada umunya. e. Potassium nitrat (KNO3) - saltpeter.