Sistem Pembuatan Instalasi Listrik Rumah Tinggal Di Desa Lumban Gaol, Kecamatan Pahae Julu Tapanuli Utara

(1)

SISTEM PEMBUMIAN INSTALASI LISTRIK RUMAH TINGGAL DI DESA LUMBAN GAOL, KECAMATAN PAHAE JULU TAPANULI UTARA

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Oleh

MAROJAHAN TAMPUBOLON NIM : 040402077

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

Oleh

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

pada

Sidang pada tanggal 18 bulan April tahun 2009 di depan Penguji :

1. Prof. Dr. Ir. Usman Baafai : Ketua Penguji : ……… 2. Ir. Nasrul Abdi, MT : Anggota Penguji : ……… 3. Ir. Hendra Zulkarnaen : Anggota Penguji : ………

Disetujui oleh : Pembimbing Tugas Akhir,

(Ir. Bonggas L. Tobing) NIP : 130 520 619

Diketahui oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro,

(3)

Oleh

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

pada

Sidang pada tanggal 18 bulan April tahun 2009 di depan Penguji: 1. Prof. Dr. Ir. Usman Baafai : Ketua Penguji

2. Ir. Nasrul Abdi, MT : Anggota Penguji

3. Ir. Hendra Zulkarnaen : Anggota Penguji

Diketahui oleh : Disetujui oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro, Pembimbing Tugas Akhir,

(4)

(5)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah memberikan berkat dan pertolongannya kepada penulis hingga selesai mengerjakan Tugas akhir ini yang berjudul “Sistem Pembumian Instalasi Listrik Rumah Tinggal di Desa Lumban Gaol, Kecamatan Pahae Julu Tapanuli Utara. Penulisan Tugas Akhir ini ditujukan untuk memenuhi syarat-syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang turut membantu terselesaikanya penulisan Tugas akhir ini, baik sebagi pembimbing, pemberi dukungan moril, dan bentuk-bentuk lainnya. Ucapan terimkasih secara khusus penulis sampaikan kepada:

1. Bapak Ir. Nasrul Abdi,MT selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara,sekaligus sebagai penguji siding Tugas Akhir.

2. Bapak Rahmad Fauzy, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Bonggas L.Tobing, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir Penulis.

4. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar, selaku Dosen Pembimbing Akademik penulis 5. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane Sebagai Dosen Pembanding di Seminar Tugas

Akhir Penulis

(6)

7. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di lingkungan Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

8. Kepada Keluarga (Bapak, Ibu, Kakak, Adik) yang mendukung dalam penulisan ini.

9. Teman-teman satu kelompok tumbuh bersama (B’ Iventura, ST, Irwanto, ST, Batara, Agus PP, Ronad) dan adik-adik dalam kelompok kecil (Josep, Army, Doly, Bayu, Elen, Meili) yang telah mendukung pengerjaan Tugas Akhir ini. 10.Teman-Teman Se-Pelayanan di Persekutuan Mahasiswa Kristen Medan

(Kristin, Bona, Helen, Parlot, Lydia, Lady, Srima, Pita,Susi, B’Prasasti) yang tetap memberi semangat.

11.Teman-Teman di Teknik Elektro (Adyanto, Jimmy, Jeremia, Sutrisno, Hanna, Roy,Anhar, Raul,Didi, Lamringan, Andri, dan yang lainya) yang turut membantu juga dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.

12.Mula Sigiro,Juana Marpaung,Fero Paulina,Lenny Silitonga,Cory Napitupulu,dll

Akhirnya penulis menyampaikan kesedian penulis untuk menerima kritik dan saran yang membangun untuk perbaikam Tugas Akhir ini, karena penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini.

Kiranya Tugas Akhir ini bermanfaat, Terimakasih

(7)

ABSTRAK

Tugas akhir ini merupakan hasil penelitian tentang sistem pembumian instalasi

listrik rumah tangga di Desa Lumban Gaol, Kecamatan Pahae Julu Tapanuli utara.

Suatu sistem pembumian dikatakan baik jika memenuhi standar PUIL 2000. Hasil

yang diperoleh menunjukkan bahwa instalasi sistem pembumian di Desa Lumban

Gaol Kecamatan Pahae Julu Tapanuli Utara hanya 1,67% yang memenuhi syarat

(8)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ...iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ...ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Tujuan Penelitian ... 1

I.3 Batasan Masalah ... 2

I.4 Metodologi Penelitian ... 3

I.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II SISTEM PEMBUMIAN INSTALASI RUMAH TANGGA ... 5

II.1 Umum ... 5

II.2 Istalasi Listrik Rumah Tangga ... 6

(9)

II.4. Tahananan Pembumian ... 11

II.5 Persyaratan Pembumian ... 18

II.6 Metode Pengukuran Tahanan Pembumian... 21

BAB III SURVEI SISTEM PEMBUMIAN INSTALASI LISTRIK RUMAH TANGGA DI DESA LUMBAN GAOL……….…… ...27

III.1 Umum ... 27

III.2 Data Yang Dibutuhkan ... 28

III.3 Metode Penarikan Sampel ... 29

III.4 Peralatan ... 30

III.5 Prosedur Survei ... 30

III.6 Hasil Survei ... 32

BAB IV ANALISIS DATA ... 33

IV.1 Umum ... 33

IV.2 Pengelompokan Data ... 33

IV.3 Analisis Data Survei ... 39

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 42

(10)

V.2 Saran ... 42

DAFTAR PUSTAKA ... 43

LAMPIRAN A ... 44

LAMPIRAN B ... 47

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Intalasi Listrik Sederhana ... 8

Gambar 2.2 Sistem Pembumian TT ... 11

Gambar 2.3 Sebaran Arus Dari Elektroda ... 12

Gambar 2.4 Ekivalensi Elektroda untuk Perhitungan Tahanan Pembumian ... 12

Gambar 2.5 Bentuk-Bentuk Elektroda Pita ... 16

Gambar 2.6 Elektroda Pelat... 17

Gambar 2.7 Elektroda Batang ... 17

Gambar 2.8 Metode Pengukuran Von Werner ... 21

Gambar 2.9 Metode Pengukuran Dengan Voltmeter Dan Amperemeter ... 23

Gambar 2.10 Pengukuran Dengan Earthtester ... 24

Gambar 2.11 Jembatan Wheathstone ... 25

Gambar 3.1 Peta satelit yang menunjukkan daerah Pahae Julu ... 28

Gambar 4.1 Diagram Kondisi Penghantar Pembumian ... 34

Gambar 4.2 Diagram Kondisi Elektroda Pembumian ... 35

Gambar 4.3 Diagram Warna Penghantar Pembumian ... 36

(12)

Gambar 4.5 Diagram Nilai Tahanan Pembumian ... 38

Gambar 4.6 Diagram keterhubungan elektroda pembumian dengan peralatan . 39

Gambar 4.7 Diagram proses analisis data ... 39

(13)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Batasan-Batasan Arus Dan Pengaruhnya Terhadap Manusia 10

Tabel 2.2 Tahanan Jenis Tanah ... 14

Tabel 2.3 Ukuran Penampang Penghantar Pembumian ... 18

Tabel 2.4 Ukuran Elektroda Pembumian ... 19

Tabel 3.1 Tabel Data Penelitian ... 31

Tabel 4.1 Tabel Penghantar Pembumian ... 34

Tabel 4.2 Kondisi Elektroda Pembumian ... 34

Tabel 4.3 Warna Penhantar Pembumian ... 35

Tabel 4.4 Ukuran Penghantar Pembumian ... 36

Tabel 4.5 Tahanan Pembumian ... 38

(14)

(15)

ABSTRAK

Tugas akhir ini merupakan hasil penelitian tentang sistem pembumian instalasi

listrik rumah tangga di Desa Lumban Gaol, Kecamatan Pahae Julu Tapanuli utara.

Suatu sistem pembumian dikatakan baik jika memenuhi standar PUIL 2000. Hasil

yang diperoleh menunjukkan bahwa instalasi sistem pembumian di Desa Lumban

Gaol Kecamatan Pahae Julu Tapanuli Utara hanya 1,67% yang memenuhi syarat

(16)

BAB I PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Pemasangan instalasi listrik di rumah tangga idealnya harus mengikuti standar yang berlaku. Hal ini bertujuan supaya produsen energi listrik dan pelanggan terhindar dari kerugian. Salah satu usaha yang dilakukan untuk meningkatkan keamanan adalah dengan membuat sistem pembumian instalasi listrik rumah tangga.

Baik tidaknya suatu sistem pembumian dipenguruhi oleh sumber daya perancang dan instalateur instalasi listrik. Pengetahuan akan standar dan peraturan yang berlaku sangatlah penting dimiliki oleh seorang perancang dan instalateur instalasi listrik. Di perkotaan, jumlah perancang dan instalateur instalasi listrik lebih banyak dan lebih terampil dibandingkan dengan di daerah ataupun di pedesaan, sehingga ada dugaan bahwa sistem pembumian di daerah tidak sesuai dengan standar yang berlaku saat ini. Dugaan ini semakin kuat karena berdasarkan pengamatan pendahuluan ditemukan bahwa instalateur tidak mengukur tahanan pembumian setelah instalasi selesai dikerjakan. Karena itu perlu diteliti kondisi sistem pembumian di daerah pedesaan.

I.2 TUJUAN PENELITIAN

(17)

evaluasi bagi pihak-pihak yang berkepentingan dan dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk mengambil kebijakan yang berhubungan dengan peningkatan kualitas sistem pembumian instalasi listrik rumah tangga.

I.3 BATASAN MASALAH

Ada beberapa jenis standar yang mengatur instalasi listrik rumah tangga antara lain Japan International Standard (JIS) dari Jepang, Verband Deutscher der

Elektrotechniker (VDE) dari Jerman, British Standard (BS) dari Inggris,

International Electrotechnical commission (IEC) dari Eropa Barat, Standar Nasional

Indonesia (SNI), Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL), Standar PLN (SPLN), dan lain-lain. Melihat banyaknya standar ini maka penulis memilih standar referensi yang akan digunakan adalah Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000).

Salah satu syarat sistem pembumian yang perlu diamati adalah baik tidaknya elektroda pembumian. Hal ini tidak diamati karena elektroda pembumian sudah tertanam di dalam tanah sehingga sulit untuk mengamatinya demikian juga dengan komposisi tanah tempat pengukuran tahanan pembumian sulit diketahui, karena keterbatasan waktu dan kemampuan penulis maka pada penelitian ini lapisan tanah tempat pengukuran dianggap homogen atau tidak mengandung bahan konduktif. Sedangkan Penghantar pembumian dianggap dalam kondisi baik dan tidak terhubung dengan benda konduktif lain.

(18)

I.4 METODOLOGI PENELITIAN

Untuk mencapai tujuan penelitian maka dilakukan kegiatan sebagai berikut: a. Studi literatur yaitu dengan mempelajari buku-buku referensi baik dalam

media cetak maupun media elektronik, dan bahan-bahan kuliah yang mendukung dan berkaitan dengan topik yang dibahas dalam Tugas Akhir ini. b. Mengadakan diskusi dengan pembimbing Tugas Akhir

c. Mengadakan survei ke lokasi penelitian, dimana rumah-rumah yang diambil menjadi objek penelitan adalah berdasarkan metode sampling. Metode yang digunakan adalah metode acak (Random Sampling)

d. Mengolah data survey sehingga dapat diperoleh sebuah kesimpulan.

I.5 SISTEMATIKA PENULISAN

BAB I PENDAHULUAN

Bagian ini berisi tentang, latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II SISTEM PEMBUMIAN INSTALASI LISTRIK RUMAH TANGGA

Bagian ini berisikan pembahasan tentang sistem pembumian instalasi listrik rumah tangga, diagram sistem pembumian, standar dan cara pengukuran tahanan pembumian.

(19)

Bab ini berisikan pelaksanaan survei, mencakup waktu, tempat,dan prosedur-prosedur yang dikerjakan dalam pelaksanaan penelitian.

BAB IV ANALISIS DATA

Bab ini berisikan pembahasan tenang penganalisaan data hasil survei, dengan membuat pengelompokan dan menampilkan dalam bentuk diagram untuk lebih mudah membandingkan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(20)

BAB II

SISTEM PEMBUMIAN INSTALASI RUMAH TANGGA

II.1 Umum2

Instalasi listrik merupakan susunan perlengkapan-perlengkapan listrik yang saling berhubungan serta memiliki ciri terkoordinasi untuk memenuhi satu atau sejumlah tujuan tertentu. Instalasi listrik terdiri atas sistem penerangan, sistem pensaklaran, sistem pengkabelan, sistem pembumian dan sistem lain yang yang dibutuhkan. Instalasi listrik dapat berupa sebuah instalasi yang sederhana yang hanya terdiri atas satu titik atau satu instalasi listrik yang rumit dan kompleks.

Sistem pembumian merupakan bagian dari sebuah instalasi listrik. Sistem pembumian adalah sistem yang dirancangkan sedemikian rupa untuk menghubungkan bagian konduktif terbuka dari peralatan-peralatan listrik yang dipakai dengan bumi sebagi referensi tegangan nol, pembuatan sistem pembumian ini bertujuan untuk menghindarkan manusia dari kejut listrik apabila tersentuh bagian konduktif terbuka yang bertegangan. Bagian konduktif ini bisa bertegangan apabila instalasi listrik mengalami kegagalan isolasi sehingga kawat phasa terhubung dengan bagian konduktif tertentu.

(21)

Sistem pembumian terdiri dari beberapa perlengkapan listrik berupa penghantar pembumian dan elektroda pembumian.

Pemasangan sistem pembumian sangat tergantung pada kondisi lingkungan dimana sistem pembumian dibuat, sehingga sebuah sistem pembumian tidak bisa disamakan di semua tempat, misalkan tempat dengan jenis tanah lembab dan kering pasti akan sangat berbeda usaha-usaha yang dilakukan supaya sistem yang dibuat sesuai dengan standar yang ditetapkan.

II.2 Instalasi Listrik Rumah Tangga 2

Instalasi Listrik rumah tangga yang dimaksudkan adalah instalasi listrik dalam bangunan yang digunakan sebagai tempat tinggal. Pada dasarnya kebutuhan instalasi rumah tangga tergantung kepada kebutuhan listrik rumah tangga tersebut. Instalasi rumah tangga dapat hanya berupa instalasi listrik yang sederhana yang hanya terdiri dari satu titik maupun instalasi listrik yang kompleks.

Instalasi listrik rumah tangga secara umum adalah untuk kebutuhan penerangan dan kebutuhan sumber tenaga listrik untuk peralatan-peralatan listrik yang digunakan, seperti pemanas makanan, setrika listrik, dll. Untuk memenuhi tujuan ini beberapa perlengkapan listrik yang umum dipakai adalah:

1. Pipa Instalasi 2. Sakelar 3. Kotak kontak

(22)

6. Fitting

7. Sekering dan MCB

8. Perlengkapan Pembumian.

Gambar 2.1 menunjukkan skema instalasi listrik dari sebuah rumah sederhana yang terdiri atas 2 kamar tidur, 1 ruang tamu, 1 ruang keluarga, 1 dapur, 1 kamar mandi, dan taman.

Simbol-simbol yang digunakan pada Gambar 2.1 dijelaskan sebagai berikut:

Sakelar dua kutub

Sakelar 1 Kutub

Lampu

Kotak kontak

(23)

(24)

II.3 Pembumian Instalasi Rumah Tangga 6,7,9

Di dalam PUIL 2000 disebutkan bahwa pada instalasi listrik ada dua jenis resiko utama yaitu:

a. Arus kejut listrik

b. Suhu berlebihan yang sangat mungkin mengakibatkan kebakaran, luka bakar atau efek cedera listrik.

Untuk mengindarkan manusia ataupun ternak dari bahaya yang timbul karena sentuhan dengan bagian aktif instalasi listrik maka dapat dilakukan cara-cara berikut:

a. Mencegah mengalirnya arus melalui badan manusia atau ternak.

b. Membatasi arus yang dapat mengalir melalui badan manusia sampai suatu nilai yang lebih kecil dari arus kejut.

c. Pemutusan suplai secara otomatis dalam waktu yang ditentukan pada saat terjadi gangguan yang sangat mungkin menyebabkan mengalirnya arus melalui manusia yang bersentuhan dengan body peralatan, yang nilai arusnya sama dengan atau lebih besar dari arus kejut listrik.

Untuk mengetahui sejauh mana tubuh manusia sanggup menahan aliran listik dan akibat-akibat yang ditimbulkan, Tabel 2.1 di bawah memperlihatkan batasan batasan tersebut, ini berguna sebagai informasi sehingga seorang perancang maupun instalateur dapat merancangkan suatu instalasi yang aman bagi manusia maupun ternak.

(25)

Tabel 2.1: Batasan-batasan arus dan pengaruhnya terhadap manusia

Besar Arus (mA) Pengaruh Pada Tubuh Manusia

0-0,9 Belum dirasakan pengaruhnya, tidak menimbulkan reaksi apa-apa

0,9-1,2 Baru terasa adanya arus listrik, tetapi tidak mengakibatkan kejang, kontraksi atau kehilangan kontrol.

1,2-1,6 Mulai terasa seakan-akan ada yang merayap di dalam tangan

1,6-6 Tangan sampai ke siku merasa kesemutan

6-8 Tangan mulai kaku,rasa kesakitan makin bertambah 13-15 Rasa sakit tidak tertahankan, penghantar masih dapat

dilepaskan dengan gaya yang besar sekali 15-20 Otot tidak sanggup lagi melepaskan penghnatar 20-50 Dapat mengakibatkan kerusakan pada tubuh manusia 50-100 Batas arus yang dapat menyebabkan kematian

Untuk memenuhi tujuan keamanan yang telah diebutkan di atas maka di dalam bangunan yang digunakan sebagai tempat tinggal dapat dibuat sebuah sistem pembumian. Sistem pembumian yang umum digunakan adalah sistem pembumian TT.

(26)

langsung ke bumi, yang tidak tergantung pembumian setiap titik tenaga listrik. Gambar 2.2 memperlihatkan sebuah sistem pembumian dengan sistem TT.

Transformator

Gambar 2.2 Sistem pembumian TT

II.4 Tahanan Pembumian5

(27)

Suatu tanah memiliki nilai tahanan jenis yang bervariasi tergantung pada jenis tanah, kelembapan, komposisi garam-garam mineral di dalam tanah, dan suhu. Saat sebuah elektroda dilalui oleh arus maka arus akan menyebar ke segala arah seperti terlihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Sebaran Arus dari Elektroda

Arus akan mengalir menuju tegangan nol yaitu di titik tak terhingga. Apabila kedalaman elektroda dibandingkan dengan jari-jari yang tak terhingga maka elektroda batang dapat dianggap sebagai sebuah bola yang memiliki pusat yang sama dengan sebuah bola yang memiliki jari-jari yang sangat besar, seperti Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Ekivalensi Elektroda untuk Perhitungan Tahanan Pembumian I

r

(28)

Tahanan yang dimiliki lapisan tanah yang merupakan bola dengan jari-jari r dan r+dr pada Gambar 2.4 dapat dihitung dengan Persamaan 2.1. Dengan menganggap bahwa jarak r berada di jauh tak hingga maka tahanan tanah dengan elektroda yang memiliki jari-jari ro menjadi seperti Persamaan 2.2.

2.1

2.2 Dimana

R = Tahanan Tanah

r = Jari-jari bola luar (m)

ro = Jari-jari/ panjang elektroda (m) = Tahanan jenis tanah ( Ohm-m)

Jika nilai tahanan pentanahan terlalu besar maka untuk memperkecilnya dapat menggunakan material khusus yang ditanam di dalam tanah yaitu bentonit. Secara tradisional dapat menggunakan garam atau arang.

(29)

Tabel 2.2 Tahanan Jenis Tanah

Jenis Tanah Tahanan Jenis (Ω-m)

Tanah Rawa 30

Tanah Liat dan Tanah Ladang 100

Pasir Basah 200

Kerikil basah 500

Pasir dan kerikil kering 1000

Tanah Berbatu 3000

Beberapa hal lain yang mempengaruhi nilai tahanan pembumian yaitu:

a. Jenis Elektroda Pembumian

(30)

b. Kedalaman elektroda dan luas penampang elektroda

Semakin dalam elektroda tertanam dan semakin besar luas penampang elektroda yang bersentuhan dengan tanah sehingga nilai tahanan pembumian akan semakin kecil karena semakin besar permukaan yang bersentuhan dengan tanah.

c. Bentuk elektroda

Beberapa bentuk elektoda pembumian adalah sebagai berikut 1. Elektroda pita

Elektroda pita dibuat dari penghantar berbentuk pita atau penampang bulat, atau penghantar pilin yang pada umumnya ditanam secara dangkal. Ukuran minimum elektroda pita adalah 2mm2 dan tebalnya 2 mm atau penghantar pilin 35 mm2. Berbagai bentuk elektroda pita dapat dilihat pada Gambar 2.5

(a) (b)

h = 0.5-1 m

60

Cabang Enam _Cincin

h = 0.5-1 m

(31)

(c)

Gambar 2.5 Bentuk Elektroda Pita (a) Cabang enam, (b) Cincin, (c) Disk

Tahanan pembumian masing-masing bentuk adalah sebagai berikut: - Cabang enam

2.3 - Cincin

2.4 - Disk

2.5 Dimana Rp = Tahanan pembumian Elektroda (Ω)

ℓ = Panjang pita (m)

D = Diameter cincin

(32)

h = 1 m

Pelat 2. Elektroda pelat

Elektroda pelat terbuat dari besi dengan ukuran minimum tebal 3 mm, luas 0.5 m2-1 m2 atau pelat tembaga dengan tebal 2 mm, luas 0.5 m2-1 m2 yang ditanam secara vertical dengan sisi atas ± 1 m di bawah permukaan tanah seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6

Gambar 2.6 Elektroda pelat Tahanan pembumian Elektroda pelat adalah:

2.6 3. Elektroda batang

Elektroda ini dapat dibuat dari pipa besi, baja profil,batang tembaga, atau batang logam lainnya. Elektroda dipancangkan ke tanah sedalam ℓ meter seperti Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Elektroda Batang

(33)

Tahanan elektroda pembumian elektroda batang adalah:

2.7 Dimana a adalah jari-jari elektroda batang. Bentuk elektroda yang umum dipakai pada sistem pembumian instalasi rumah tangga adalah bentuk elektroda batang.

II.5 Persyaratan Pembumian4

Menurut PUIL 2000 ada bebarapa persyaratan dalam instalasi sistem pembumian. Syarat-syarat tersebut adalah sebagai berikut:

a. Warna Penghantar Pembumian

Penghantar proteksi diberi warna loreng hijau kuning sebagai pengenal, termasuk penghantar proteksi yang merupakan salah satu inti dari kabel dan kabel tanah. Pengecualiannya adalah terhadap penghantar geser jika penghantarnya dapat dikenal dengan jelas, misalnya melalui bentuknya dan tulisan yang ada padanya.

b.Luas Penghantar pembumian

Luas penampang penghantar proteksi tidak boleh kurang dari nilai yang tercantum dalam Tabel 2.3 di bawah.

Tabel 2.3 Ukuran Penampang Penghantar Pembumian Luas Penampang Penghantar phasa

instalasi S (mm2)

Luas Penampang Minimum Penghantar Proteksi Yang Berkaitan

Sp(mm2)

S ≤16 S

16≤S ≤35 16

(34)

Sumber: PUIL 2000, hal 80

Tabel ini hanya berlaku jika penghantar proteksi dibuat dari bahan yang sama dengan penghantar phasa. Jika bahannya tidak sama, maka luas penampang penghantar proteksi ditentukan dengan cara memilih luas penampang yang mempunyai konduktansi yang ekivalen dengan hasil dari Tabel.

Luas penampang setiap penghantar proteksi yang tidak merupakan bagian dari kabel suplai atau selungkup kabel, dalam setiap hal tidak boleh kurang dari 2,5 mm2 jika terdapat proteksi mekanis dan 4 mm2 jika tidak terdapat proteksi mekanis.

c. Ukuran Elektroda

Ukuran mimimum elektroda dapat dipilih menurut Tabel 2.4. Tabel 2.4 Ukuran Elektroda Pembumian

1 2 3

tembaga Tembaga

1

Elektroda pita

Pita baja 100 mm2 setebal minimum 3 mm

50 mm2 Pita tembaga

50 mm2 tebal minimum 2 mm

Penghantar pilin 95 mm2 (bukan kawat halus)

Penghantar

(35)

1 m2

Sumber: PUIL 2000, hal 82

d. Nilai Tanahan Pembumian

Untuk sistem pembumian rumah tangga kondisi berikut harus terpenuhi.

2.8 Dimana :

Ra = Besar tahanan pembumian

Ia = Arus listrik yang menyebabkan operasi otomatis dari gawai proteksi yang tergantung dari jenis dan karakteristik gawai proteksi yang digunakan.

Dalam hal ini gawai dengan karakteristik waktu terbalik (invers) yaitu pengaman lebur (PL atau sekering) atau pemutus sirkit (misalnya MCB) dan Ia haruslah arus yang menyebabkan bekerjanya gawai proteksi dalam waktu 5 detik.

e.Persyaratan lain

• Penghantar aluminium tanpa perlindungan mekanis tidak diperkenankan

dipakai sebagai penghantar bumi

• Penghantar bumi harus dilindungi jika menembus langit-langit atau dinding, atau

berada di tempat dengan bahaya kerusakan mekanis.

• Pada penghantar bumi harus dipasang sambungan yang dapat dilepas untuk

keperluan pengujian resistans pembumian, pada tempat yang mudah dicapai, dan sedapat mungkin memanfaatkan sambungan yang karena susunan instalasinya memang harus ada.

• Sambungan penghantar bumi dengan elektroda bumi harus kuat secara mekanis

(36)

klem, atau baut kunci yang tidak mudah lepas. Klem pada elektroda pipa harus menggunakan baut dengan diameter minimal 10 mm.

II.6 Metode Pengukuran Tahanan Pembumian1,4

Nilai tahanan pembumian merupakan suatu syarat aman tidaknya suatu sistem pembuamian yang dibuat. Untuk mengetahui nilai Tahanan Pembumian ini maka dapat dilakukan beberapa metode untuk mengukurnya, metode-metode tersebut adalah sebagai berikut.

a. Metode Von Werner

Metode ini disebut juga dengan metode empat batang karena menggunakan empat elektroda dalam pengukurannya. Skema pengukuran dengan metode ini terlihat pada Gambar 2.8

Gambar 2.8 Metode Pengukuran Von Werner

a a a

(37)

Cara pengukuran dilakukan dengan terlebih dahulu mengatur jarak antar elektroda. Seperti terlihat pada gambar, jarak antar elektroda adalah sejauh a meter, sehingga jarak antara terminal secara berurut adalah sama. Setelah dibuat rangkaian seperti gambar maka proses pengukuran dapat dikerjakan. Peralatan ukur akan mengalirkan arus melalui terminal 1 dan 4 lalu susut tegangan pada terminal 2 dan 3 akan diukur. Jika beda tegangan antara elektroda 2 dan 3 adalah ∆V, dan arus yang

dialirkan melalui elektroda 1 dan 4 adalah I, maka perbandingan ini adalah Nilai tahanan pentanahan R . sesuai dengan Persamaan 2.9

2.9

b. Pengukuran dengan Volt meter dan Amperemeter

Cara pengukuran adalah seperti terlihat pada Gambar 2.9. Penghantar pembumian dihubungkan dengan penghantar phasa instalasi melalui gawai proteksi arus lebih, sakelar, tahanan yang dapat diatur dari 20 Ω sampai 1000Ω, dan

Amperemeter. Antar titik sirkit setelah amperemeter dengan elektroda bumi bantu dipasang voltmeter. Jarak elektroda bantu disesuaikan dengan jenis elektroda yang digunakan. Jika elektroda batang atau pipa maka elektroda bantu harus berjarak sekurang-kurangnya 20 meter dari elektroda yang akan diukur.

(38)

yang diharapkan oleh operator. Hasil bagi dari tegangan dan arus yang ditunjukkan oleh alat ukur tersebut adalah tahanan pembumian yang diukur. Persamaan matematiknya seperti pada Persamaan 2.9.

Gambar 2.9 Metode pengukuran dengan voltmeter dan amperemeter

c. Pengukuran dengan menggunakan Earthtester.

Pengukuran dengan Earthtester ini menggunakan dua buah elektroda bantu, dan pengukurannya lebih mudah dilakukan dibandingkan dengan dua metode yang telah disebutkan terdahulu. Pengukuran dilakukan dengan terlebih dahulu menentukan

Fuse

(39)

jarak antara elektroda pembumian dengan elektroda bantu, jarak yang umum digunakan berkisar 5-10 meter. Pegukuran dengan metode ini dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Pengukuran dengan Earthtester

Setelah elektroda bantu ditancapkan di tanah pada kedalaman sekitar 30 cm maka elektroda dihubungkan dengan alat ukur dengan menggunakan kabel yang sudah ditentukan. Ada tiga warna kabel yaitu hijau, kuning dan merah. Kabel warna hijau salah satu ujungnya dihubungkan dengan terminal earth pada alat ukur dengan simbol E dan ujung satu lagi dihubungkan dengan elektroda pembumian.Kabel warna kuning dihubungkan dengan terminal P (potential) pada alat ukur dan ujung yang lain dihubungkan dengan elektroda bantu yang paling dekat ke elektroda utama. Kabel warna merah dihubungkan ke termina dengan simbol C (Current) pada alat ukur dan ujung yang lain dihubungkan dengan elektroda bantu yang paling jauh dari

(40)

elektroda bantu. Instrumen ukur adalah earthtester dan dapat digantikan dengan peralatan lain yang dapat melakukan fungsi yang sama dengan earthtester. Gambar alat-alat yang digunakan dengan metode ini dapat dilihat pada lampiran A.

Setelah semuanya terangkai dengan benar maka pengukuruan dapat dilakukan tetapi perlu diperhatikan dahulu apakah baterai masih baik atau tidak dan besar tegangan rangkaian dengan memilih selector yang tersedia di peralatan. Apabila semua dalam kondisi baik maka pengukuran tahanan pembumian dapat dilakukan dengan menekan tombol sw pada peralatan setelah terlebih dahulu memindah selector ke sebalah symbol Ω, la lu memutar piringan penunjuk besar hambatan sampai jarum penunjuk telah menunjuk angka nol. dan nilai yang ditunjukkan oleh piringan yang diputar tersebut adalah nilai tahanan pembumian yang terukur.

Pengukuran dengan earthtester menggunakan prinsip jembatan wheathstone. Seperti pada Gambar 2.11 berikut.

Gambar 2.11 Jembatan Wheathstone

(41)

Pada saat sakelar ditekan maka arus akan mengalir melalui galvanometer, sehingga jarum penunjuk galvanometer akan menunjukkan nilai tertentu. Jika nilai yang ditunjuk adalah nol berarti arus yang mengalir melalui galvanometer adalah nol. Prinsip jembatan wheathstone adalah membuat arus yang mengalir melalui galvanometer bernilai nol dengan mengubah nilai tahanan variabel Rx, hal ini dilakukan dengan memutar piringan logam tahanan variabel pada earthtester sampai galvanometer menunjukkan nilai nol. Ketika nilai yang ditunjukkan pada galvanometer adalah nol maka nilai yang ditunjukkan pada piringan tahanan varibel tersebut adalah nilai tahanan pentanahan yang sedang diukur. Persamaannya terlihat pada Persamaan 2.10 berikut.

(42)

BAB III

SURVEI SISTEM PEMBUMIAN INSTALASI LISTRIK RUMAH TANGGA DI DESA LUMBAN GAOL

III. 1 Umum

Survei sistem pembumian instalasi listik rumah tinggal ini dilaksanakan di Desa Lumban Gaol, Kecamatan Pahae Julu, Kabupaten Tapanuli Utara. Di desa ini terdapat 131 rumah tangga yang menjadi pelanggan listrik PT PLN (Persero) Ranting Tarutung, Cabang Sibolga. Jumlah rumah inilah yang menjadi jumlah populasi objek penelitian ini. Kondisi topografis daerah ini adalah di daerah pegunungan,dengan tekstur tanah yang agak beragam yaitu, daerah berbatu dan pasir kering, tanah basah, dan tanah humus. Jenis tanah yang paling dominan adalah tanah berbatu dan bercampur pasir kering.

Gambar 3.1 menunjukkan letak daerah PahaeJulu di peta satelit, kecamatan pahae julu terdiri dari 14 desa/kelurahan, yaitu Desa Simasom Dolok, Desa Simasom Toruan, Kelurahan Onan Hasang, Desa Pattis, Desa Simataniari, Desa Sibaganding, Desa Hutabarat, Desa Lumban garaga, Desa Lumban tonga, Desa Banjar Pahae, Desa Lumban Gaol, Desa Lumban Dolok, Desa Pangurdotan, dan Desa Simardangiang.

(43)

Sumber: Google Earth

Gambar 3.1 Peta satelit yang menunjukkan daerah Pahae Julu

III.2 Data yang Dibutuhkan

Adapun data data yang diperlukan untuk penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Jumlah pelanggan Listrik PT PLN (Persero) di Desa Lumban Gaol 2. Umur Instalasi listrik rumah tangga

3. Ada tidaknya penghantar pembumian 4. Warna penghantar pembumian 5. Ada tidaknya elektroda pembumian

(44)

Data jumlah pelanggan listrik diperoleh dari PT PLN (Persero), ranting Tarutung melalui kantor perwakilan Onan Hasang. Sedangkan data yang lainnya diperoleh dengan observasi dan engukuran langsung.

III.3 Metode Penarikan Sampel 8

Metode penarikan sampel dilakukan dengan menggunakan cara acak (Random Sampling) untuk menghindari subjektifitas pengambilan sampel. Jumlah sampel yang akan disurvei ditentukan dengan menggunakan Persamaan 3.1 berikut.

3.1

Dimana : d = Derajat kebebasan 1%, 5 % dan 10 %

N= Jumlah populasi

n = Jumlah sampel penelitian

Dengan mengambil derajat kebebasan 10%, dengan jumlah populasi 131 rumah tangga maka jumlah sampel penelitian adalah sebagai berikut:

(45)

III.4 Peralatan

Peralatan-peralatan yang dipakai untuk survei ini adalah sebagai berikut:

1. Earthtester Type 3235 merk Yokogawa 2. Elektroda Bantu sebanyak 2 buah

3. Kabel penghantar (warna hijau, kuning,merah) 4. Obeng

5. Tespen 6. Meter

Gambar alat-alat ukur ini dapat dilihat pada lampiran A

III.5 Prosedur Survei

Adapun prosedur survei yang dilakukan adalah:

1. Pelaporan ke PT PLN (Persero) Ranting Tarutung, Perwakilan Onan Hasang dan mengambil data-data pelanggan listrik di Desa Lumban Gaol

2. Menentukan Jumlah Sampel (n)

3. Menentukan rumah-rumah yang akan disurvei secara acak. 4. Membuat tabel data (form)

(46)

Tabel 3.1 Tabel Data Penelitian

5. Pelaporan kepada kepala desa untuk memberitahukan survei dan permohonan ijin 6. Melakukan survei di rumah-rumah yang telah ditentukan.

Dalam melakukan survei ke rumah-rumah juga dibuat sebuh prosedur seperti berikut.

a. Memeriksa ada tidaknya penghantar pembumian. b. Memeriksa warna dan ukuran penghantar pembumian. c. Memeriksa ada tidaknya elektroda pembumian.

d. Memeriksa keterhubungan antara penghantar pembumian peralatan dan elektroda pembumian.

e. Mengukur tahanan pentanahan. Dilakukan dengan cara: 1. Menentukan jarak antar elektroda dan elektroda bantu.

2. Menghubungkan elektroda-elektroda terhadap peralatan ukur (Earthtester) dengan menggunakan kabel yang telah disediakan.

(47)

4. Memeriksa rangkaian dengan melihat tegangannya yang ditunjuk alat ukur.

5. Mengukur tahanan tanah.

III.6 Hasil Survei

(48)

BAB IV

ANALISIS DATA

IV.1 Umum

Data-data yang diperoleh dari hasil survei dianalisis lebih lanjut sehingga dapat diketahui gambaran kondisi sistem pembumian di Desa Lumban Gaol, Kecamatan Pahae Julu Tapanuli utara. Data-data yang dianalisis adalah data yang dimasukkan sebagi parameter sistem pembumian yang diambil dari persyartan PUIL 2000. Prosedur penganalisisan dawali dengan mengelompokkan data ke dalam berbagai kelompok dalam pembahasan ini ada enam pengelompokan yang dibuat sesuai dengan parameter yang ditetapkan, lalu ditampilkan diagram untuk lebih menjelaskan kondisi parameter yang dibahas secara visual.

IV.2 Pengelompokan Data

Data dikelompokkan pada berbagai data yaitu:

a. Ada tidaknya penghantar pembumian. b. Ada tidaknya elektroda pembumian.

(49)

a. Ada tidaknya penghantar pembumian

Tabel 4.1 Kondisi penghantar pembumian

Kondisi Jumlah Rumah Persentase (%)

Ada penghantar Pembumian 16 26,67%

Tidak Ada Penghantar Pembumian

44 73,33%

Total 60 100 %

Tampilan diagram dapat dilihat pada Gambar 4.1

Gambar 4.1 Diagram kondisi penghantar pembumian

b. Ada tidaknya elektroda pembumian

Tabel 4.2 Kondisi Elektroda Pembumian

Ada Elektroda Pembumian 7 11,66%

Tidak Ada Elektroda

Pembumian 53 88,33%

(50)

Diagramnya ditunjukkan pada Gambar 4.2

Gambar 4.2 Diagram kondisi elektroda pembumian

c. Pengelompokan berdasarkan warna Penghantar pembumian

Ada 16 instalasi rumah tangga yang memiliki penghantar pembumian. Warna penghantar yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.3

Tabel 4.3 Warna Penghantar Pembumian

Warna Peng. Pembumian Jumlah Rumah Persentase (%)

Kuning 7 43,75%

Merah 8 50 %

Hitam 1 6,25%

(51)

Gambar 4.3 Diagram warna penghantar pembumian

d. Pengelompokan berdasarkan ukuran penghantar pebumian

Tabel 4.4 Ukuran Penghantar Pembumian

Ukuran Penghantar Pembumian

Jumlah Rumah Persentase (%)

1.5 mm2 14 87,5%

2.5 mm2 2 12,5 %

Total 16 100%

(52)

Gambar 4.4 Diagram ukuran penghantar pembumian

e. Pengelompokan berdasarkan nilai tahan pembumian

Berdasarkan PUIL 2000 bahwa nilai Tahanan Pembumian harus memenuhi persyaratan:

Ra x Ia≤ 50 V

Nilai arus Ia yang dipakai untuk perhitungan ini diambil berdasarkan kurva karakteristik arus vs waktu pemutusan seperti yang terlihat pada lampiran C. dari kurva tersebut dapat dilihat bahwa untuk waktu pemutusan MCB dalam 5 detik diperlukan arus sebesar 6, 5 Ampere sehingga nilai Ra agar sesui persyaratan PUIL 2000 Dihitung dengan cara:

Ra ≤ 7,69 Ω

(53)

Tabel 4.5 Tahanan Pembumian

Nilai Tahanan Jumlah Rumah Persentase (%)

≤ 7,69Ω 3 42,86

≥ 7,69 Ω 4 57,14

Total 7 100

Gambar 4.5 Diagram nilai tahanan pembumian pembumian

f. Pengelompokan berdasarkan keterhubungan elektroda pembumian dengan peralatan.

Tabel 4.6 Keterhubungan elektroda pembumian dengan peralatan

Terhubung ke kotak kontak 1 14,2

Terhubung ke KWH saja 4 57,14

Terhubung ke KWH dan PHB saja. 2 28,57

(54)

Diagramnya ditunjukkan pada Gambar 4.6 Berikut.

Gambar 4.6 Diagram keterhubungan elektroda pembumian dengan peralatan

IV.3 Analisis Data Survei

Gambaran proses analisis data adalah seperti terlihat pada Gambar 4.7 berikut.

Gambar 4.7 Diagram proses analisis data

(55)

Setelah dilakukan pengelompokan data seperti yang terlihat pada pembahasan terdahulu maka jumlah dari setiap bagian dapat dilihat pada Gambar 4.8 berikut.

Tdk ada

Sampel Penelitian

(60 RT)

Sampel sesui Syarat PUIL 2000

(1 RT)

Gambar 4.8 Diagram yang menunjukkan kondisi pengelompokan

Keterangan : RT = Rumah Tangga

E. Pembumian = Elektroda Pembumian

P. Pembumian = Penghantar Pembumian

T. Pembumian = Tahanan Pembumian

KWHM = Kilowatt hour meter

PHB = Papan Hubung Bagi

(56)

Berdasarkan data yang diperoleh dari hasil survei yang telah dilakukan diketahui bahwa dari 60 sampel yang disurvei terdapat 16 rumah yang memiliki penghantar pembumian atau 26,67% dan 44 rumah tangga atau 73,33% tidak mempunyai penghantar pembumian. Sedangkan yang memiliki elektroda pembumian hanya ada 7 rumah tangga atau 11,66% dari 60 rumah tangga. Dari 16 rumah tangga yang memiliki penghantar pembumian ada 7 (43,75%) yang menggunakan penghantar pembumian berwarna kuning, 8 (50%) yang menggunakan penghantar pembumian berwarna merah, 1 (6,25%%) yang menggunakan penghantar pembumian berwarna hitam. Ukuran penghantar pembumian yang digunakan ada dua yaitu 1,5 mm2 dan 2,5 mm2 dimanana ada 14 rumah (87,5%) yang menggunakan penghantar pembumian dengan luas penampang 1,5 mm2 dan 2 rumah (12,5%) yang menggunakan penghantar pembumian dengan luas penampang 2,5 mm2. Jika dilihat kesesuaian ukuran penghantar pembumian maka semua atau 100% ukuran penghantar pembumian yang digunakan sesuai dengan persyaratan PUIL 2000. Untuk nilai tahanan pembumian dari 7 rumah yang memiliki elektroda pembumian ada 3 rumah (42,86%) yang memiliki tahanan pembumian di bawah 7,69 ohm dan 4 rumah (57,14%) yang memiliki tahanan pembumian di atas 7,69 ohm.

(57)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Berdasarkan data dan hasil analisis data yang telah dilakukan dan berdasarkan metode survei dan metode pengukuran yang digunakan (telah dijelaskan dalam bab sebelumnya) maka dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu:

a. Persyaratan sistem pembumian yang paling banyak tidak dipenuhi adalah nilai tahanan pembumian yaitu hanya ada 3 rumah tangga dari 60 rumah tangga yang memenuhi, atau dalam persen hanya ada 5 %

b. Sistem pembumian instalasi listrik di Desa Lumban Gaol yang sesuai dengan persyaratan PUIL hanya ada 1 rumah tangga dari 60 rumah tangga atau jika dalam persen sebesar 1,67%.

V.2 Saran

a. Perlu diketahui tahanan tanah yang sebenarnya melalui pengukuran secara langsung tanpa memakai elektroda yang sudah terpasang, sehingga diperoleh data perbandingan antara pengukuran dengan memakai elektoda yang sudah terpasang dan yang tidak terpasang sebelumya.

(58)

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim, Peraturan Umum untuk Elektroda Bumi dan Penghantar Bumi.

1999.

2. Harten ,P. Van, Instalasi Listrik Arus Kuat I,Penerbit Binacipta, Jakarta, 1980.

3. Neidle, Michael, Teknologi Instalasi Listrik, Edisi Ketiga, Penerbit Erlangga, Jakarta,2005.

4. Panitia Revisi PUIL, Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000), Badan Standarisasi Nasional (BSN), Jakarta 2000.

5. Razevig,D.V, High Voltage Engineering, Khanna Publishers, Delhi, 1972. 6. Scaddan, Brian, Electric Wiring Domestic, Thirteenth Edition. Elseiver.

United Kingdom.2008.

7. Scaddan, Brian. Instalation Work, Fourth Edition. Newnes, United Kingdom, 2002.

8. Sugiarto,dkk, Teknik Sampling, Gramedia, Jakarta, 2001

(59)