Pengaruh Material Konduktif Di Sekitar Elektroda Pembumian Terhadap Pengukuran Tahanan Pembumian

(1)

Simson T.M.T Munthe : Pengaruh Material Konduktif Di Sekitar Elektroda Pembumian Terhadap Pengukuran Tahanan Pembumian, 2010

PENGARUH MATERIAL KONDUKTIF DI SEKITAR

ELEKTRODA PEMBUMIAN TERHADAP PENGUKURAN

TAHANAN PEMBUMIAN

Tugas Akhir Ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Elektro

Oleh :

SIMSON T.M.T MUNTHE 040402004

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PENGARUH MATERIAL KONDUKTIF DI SEKITAR

ELEKTRODA PEMBUMIAN TERHADAP PENGUKURAN

TAHANAN PEMBUMIAN

Oleh :

SIMSON T.M.T MUNTHE 040402004

Tugas Akhir Ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Elektro

Disetujui oleh :

Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II,

Ir. Bonggas L. Tobing Ir. Zulkarnaen Pane NIP : 130 520 619 NIP : 131 288 519

Diketahui oleh :

an Ketua Departemen Teknik Elektro Ft USU,

Rahmat Fauzi, ST, MT NIP. 132 161 239

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(3)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya oleh berkat dan rahmatNya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul “Pengaruh Material Konduktif Di Sekitar Elektroda Pembumian Terhadap Pengukuran Tahanan Pembumian”. Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan memenuhi salah satu syarat akademis untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada orang tua penulis Anggiat Munthe dan Saida Togatorop (Alm) dan semua pihak yang telah memberikan bantuan baik berupa bimbingan, dukungan moril, dan lain sebagainya kepada penulis selama pengerjaan Tugas Akhir ini. Pada kesempatan ini, Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Rahmat Fauzy, ST,MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara.

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

3. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, selaku Dosen Pembimbing II Tugas Akhir Penulis.

(4)

5. Kakak, adik serta seluruh keluarga penulis yang telah mendukung pengerjaan tugas akhir ini.

6. Safri teman seperjuangan menyelesaikan tugas akhir.

7. Adik-adikku (Yuca, Dewi, Nia, Lusi, dan Cory) yang selalu memberi dukungan dan semangat pengerjaan tugas akhir ini.

8. Joy sahabatku yang selalu membantu pada saat pengerjaan tugas akhir ini. 9. Seluruh teman-teman mahasiswa di Departemen Teknik Elektro serta seluruh

saudara/i yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, atas dukungan dan bantuan yang diberikan kepada penulis.

Akhirnya penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran yang membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Kiranya Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita sekalian.

Terima kasih.

Medan, Juni 2009

Penulis

(5)

ABSTRAK

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...i

ABSTRAK...iii

DAFTAR ISI...iv

DAFTAR GAMBAR...vii

DAFTAR TABEL...viii

BAB I PENDAHULUAN...1

I.1 Latar Belakang...1

I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan...2

I.3 Batasan Masalah...2

I.4 Metode Penelitian...2

I.5 Sistematika Penulisan...4

BAB II PEMBUMIAN PERALATAN LISTRIK DENGAN ELEKTRODA BATANG...6

II.1 Umum...6

II.2 Fungsi Pembumian Peralatan Listrik...7

II.3 Pemasangan dan Susunan Elektroda Batang...12

II.4 Tahanan Pembumian Elektroda Batang...13

II.4.1. Satu Batang Elektroda...14

II.4.2. Lebih Dari Satu Batang Elektroda...18

II.5 Tahanan Jenis Tanah...20

II.5.1. Pengaruh Keadaan Struktur Tanah...21

II.5.2. Pengaruh Unsur Kimia...21

II.5.3. Pengaruh Iklim...22

(7)

BAB III METODE PENGUKURAN TAHANAN JENIS TANAH DAN

TAHANANPEMBUMIAN...25

III.1. Umum...25

III.2. Pengukuran Tahanan Jenis Tanah...25

III.3. Pengukuran Tahanan Pembumian...30

III.3.1. Metoda Dua Titik...30

III.3.2. Metoda “Fall-of-Potential”...31

III.3.3. Metoda Tiga Titik...34

BAB IV METODE PENELITIAN...37

IV.1. Tempat Penelitian...37

IV.2 Alat dan Bahan Penelitian...37

IV.3 Metode Pengukuran...38

IV.3.1. Pengukuran Tahanan Pembumian ...39

IV.3.2. Pembumian Tanpa Material Konduktif...40

IV.3.3.Pembumian Di mana Material Konduktif Berupa Batang-batang Besi...41

IV.3.4.Pembumian Di mana Material Konduktif Berupa Pondasi ...43

IV.3.5. Pembumian Di mana Material Konduktif Berupa Pipa Besi ...45

IV.3.6. Pembumian Di mana Material Konduktif Berupa Tiang Listrik Besi/ Beton...46

(8)

V.1. Pembumian Dengan Batang-batang Besi Sebagai Material

Konduktif...48

V.2. Pembumian Dengan Pondasi Sebagai Material Konduktif...50

V.3. Pembumian Dengan Pipa Besi Sebagai Material Konduktif...52

V.4. Pembumian Dengan Tiang Besi Sebagai Material Konduktif...51

V.5. Pembumian Dengan Tiang Beton Sebagai Material Konduktif...56

V.6. Perbandingan Hasil Pengukuran...58

V.7. Perhitungan Persen Kesalahan Pengukuran...60

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN...66

VI.1 Kesimpulan...66

VI.2 saran...67

DAFTAR PUSTAKA...68

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Peralatan listrik tidak dibumikan disentuh oleh orang yang berdiri di

tanah ... 18

Gambar 2.2. Rangkaian pengganti sistem pada Gambar 2.1 ... 18

Gambar 2.3. Suatu peralatan listrik dibumikan disentuh seseorang ... 20

Gambar 2.4. Pemasangan elektroda pembumian... 23

Gambar 2.5. Konduktor pelat sejajar ... 24

Gambar 2.6. Prinsip Bayangan ... 26

Gambar 2.7. Susunan elektroda batang paralel ... 29

Gambar 2.8. Variasi tahanan jenis tanah karena : ... 34

Gambar 3.1. Rangkaian pengukuran tahanan jenis tanah dengan metoda empat titik 37 Gambar 3.2. Ketentuan elektroda untuk metoda dua titik ... 42

Gambar 3.3. Ketentuan Elektroda untuk metoda “Fall-of-Potential” ... 43

Gambar 3.4. Tahanan sebagai fungsi jarak terhadap elektroda E ... 44

Gambar 3.5. Rangkaian pengukuran tahanan pembumian dengan Metode tiga titik . 46 Gambar 4.1. Skema pengukuran tahanan pembumian... 51

Gambar 4.2. Skema pengukuran tahanan pembumian yang dilihat dari atas ... 53

Gambar 4.3. Pondasi tiruan ... 54

Gambar 4.5. Pipa air tiruan yang direncanakan ... 56

Gambar 4.7. Tiang listrik beton/besi tiruan yang direncanakan ... 58

Gambar 5.1. Pengaruh jarak material konduktif batang besi terhadap hasil ukur tahanan pembumian ... 60

Gambar 5. 2. Pengaruh jarak material konduktif pondasi terhadap hasil ukur tahanan pembumian ... 62

Gambar 5. 3. Pengaruh jarak material konduktif pipa besi terhadap hasil ukur tahanan pembumian ... 65

Gambar 5.4. Pengaruh jarak material konduktif tiang besi terhadap hasil ukur tahanan pembumian ... 67

Gambar 5.5. Pengaruh material konduktif tiang beton terhadap hasil ukur tahanan pembumian ... 69

(10)

Gambar 5.7. Pengaruh material konduktif terhadap hasil ukur tahanan pembumian

saat garis ukur tegak lurus material konduktif ... 71

DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Harga dari Faktor F ... 29

Tabel 2.2. Tahanan Jenis Tanah ... 30

Tabel 5.1. Material konduktif berupa batang-batang besi... 59

Tabel 5.2. Tahanan Pembumian dengan material konduktif berupa Pondasi ... 61

Tabel 5.3. Tahanan Pembumian dengan material konduktif berupa pipa besi... 63

Tabel 5.4. Tahanan Pembumian dengan material konduktif berupa tiang besi ... 65

Tabel 5.5. Tahanan Pembumian dengan material konduktif berupa tiang listrik beton ... 67

Tabel 5.6. Persen kesalahan pengukuran pada material konduktif berupa batang besi di mana garis ukur sejajar dengan garis batang-batang besi ... 60

Tabel 5.7. Persen kesalahan pengukuran pada material konduktif berupa batang besi di mana garis ukur tegak lurus dengan garis batang-batang besi ... 61

Tabel 5.8. Persen kesalahan pengukuran pada material konduktif berupa pondasi di mana garis ukur sejajar dengan arah melintang pondasi... 61

Tabel 5.9. Persen kesalahan pengukuran pada material konduktif berupa pondasi di mana garis ukur tegak lurus dengan arah melintang pondasi ... 62

Tabel 5.10. Persen kesalahan pengukuran pada material konduktif berupa pipa besi di mana garis ukur sejajar dengan arah melintang pipa besi ... 62

Tabel 5. 11Persen kesalahan pengukuran pada material konduktif berupa pipa besi di mana garis ukur tegak lurus dengan arah melintang pipa besi ... 63

Tabel 5. 12. Persen kesalahan pengukuran pada material konduktif berupa tiang besi di mana garis ukur sejajar dengan tiang besi ... 63

Tabel 5. 13. Persen kesalahan pengukuran pada material konduktif berupa tiang besi di mana garis ukur ukur tegak lurus dengan tiang besi ... 64

Tabel 5. 14. Persen kesalahan pengukuran pada material konduktif berupa tiang beton di mana garis ukur sejajar dengan tiang beton ... 64

(11)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Pengukuran tahanan pembumian instalasi listrik atau bangunan umumnya dilakukan pada saat bangunan sudah selesai atau pada saat bangunan sedang dalam tahap penyelesaian. Suatu bangunan mengandung material konduktif yang tertanam di dalam tanah, seperti besi beton yang terdapat pada pondasi bangunan tersebut.

(12)

maupun penelitian untuk melihat bagaimana pengaruh material konduktif di sekitar elektroda pembumian terhadap nilai pengukuran tahanan pembumian.

I.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh material konduktif yang tertanam di sekitar elektoda pembumian terhadap hasil pengukuran tahanan pembumian. Manfaat penelitian ini adalah sebagai pertimbangan dalam pembuatan sistem pembumian yang lebih baik.

I.3. Batasan Masalah

Agar pembahasan materi lebih terarah, maka ditetapkan beberapa batasan masalah sebagai berikut :

1. Jenis pembumian ada beberapa macam yaitu : pembumian kawat tanah, pembumian kaki menara transmisi, pembumian badan peralatan, pembumian kawat netral dan lain-lain. Pada penelitian ini jenis pembumian yang diteliti adalah jenis pembumian badan peralatan.

(13)

3. Jenis elektroda menurut jumlah elektroda yang digunakan ada dua yaitu : satu batang elektroda dan beberapa elektroda yang diparalel. Penelitian ini adalah pembumian dengan satu elektroda batang.

4. Jenis elektroda batang dibedakan menjadi beberapa bentuk yaitu : pipa, plat, dan pita. Yang menjadi objek penelitian hanya elektroda bentuk pipa.

5. Lokasi pembumian hanya pada satu jenis tanah yaitu pembumian yang dilakukan pada jenis tanah perladangan.

I.4. Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Studi literatur

Yaitu dengan mempelajari buku-buku referensi yang tersedia dari media cetak maupun internet dan juga buku ataupun catatan kuliah untuk mendapatkan teori-teori pendukung yang digunakan dalam penelitian ini.

2. Pengambilan data di lapangan.

(14)

konduktif tersebut berupa tiruan pagar besi, pondasi, pipa air, tiang listrik dan tiang telepon.

I.5. Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan urutan pembahasan sebagai berikut: BAB I Pendahuluan

Dalam bab ini dijelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, pembatasan masalah, sertai sistematika penulisan tugas akhir ini.

BAB II Pembumian Peralatan Listrik dengan Elektroda Batang

Bab ini membahas tentang Umum, Fungsi Pembumian Peralatan, Pemasangan dan Susunan Elektroda, Tahanan Pembumian Elektroda Batang, Tahanan Jenis Tanah.

BAB III Metode Pengukuran Tahanan Jenis Tanah dan Tahanan Pembumian Bab ini menerangkan tentang pengukuran tahanan jenis tanah dengan metode ,pengukuran tahanah pembumian dengan metode fall of potensial, dan metode tiga titik.

(15)

Bab ini menerangkan tentang Tempat Penelitian, Alat dan Bahan yang digunakan dalam pengambilan data, dan Metodologi Penelitian.

BAB V Hasil Penelitian dan Pembahasan

Bab ini menyajikan data yang diperoleh dari hasil penelitian dan menjelaskan tentang hasil penelitian bagaimana pengaruh material konduktif disekitar elektroda pembumian terhadap tahanan pembumian.

BAB VI Kesimpulan dan Saran

(16)

BAB II

PEMBUMIAN PERALATAN LISTRIK DENGAN ELEKTRODA

BATANG

II.1. Umum

Tindakan-tindakan pengamanan perlu dilakukan pada instalasi rumah tangga untuk menjamin keamanan manusia yang menggunakan peralatan listrik dan binatang yang berada di sekitar instalasi. Usaha-usaha untuk mencapai tujuan ini antara lain adalah :

• Mencegah tersentuhnya bagian-bagian instalasi yang bertegangan.

• Menggunakan tegangan yang cukup rendah.

• Menggunakan isolasi ganda.

• Membumikan badan peralatan.

• Menggunakan saklar pengaman.

(17)

Kawat Phasa

v

NETRAL

R

Ia

PELINDUNG PERALATAN LISTRIK YANG TERBUAT

DARI METAL

II.2. Fungsi Pembumian Peralatan listrik

Instalasi dan perlengkapan yang bertegangan lebih dari 50 V harus dilengkapi dengan pengaman agar manusia terhindar dari bahaya sentuh tak langsung. Yang dimaksud dengan bahaya sentuh tak langsung adalah bahaya karena sentuhan pada bagian konduktif terbuka (BKT) peralatan listrik yang bertegangan akibat kegagalan isolasi. Salah satu upaya pengamanan yang dilakukan terhadap bahaya tegangan sentuh adalah dengan membumikan peralatan ke bumi. Pembumian peralatan dilakukan dengan menghubungkan semua bagian konduktif terbuka peralatan tersebut ke bumi melalui penghantar pembumian dan elektroda pembumian yang di tanam di dalam bumi. Pada sistem tegangan rendah elektroda pembumian yang umum digunakan adalah elektroda batang.

(18)

V P

N

R Ri

Rb Ib

Ia

I

Re

L I N T A S A N

A L T E R N A T I F 0

Gambar 2.1. Peralatan listrik tidak dibumikan disentuh oleh orang yang berdiri di tanah

Misalkan tahanan isolasi peralatan adalah Ri dan tahanan tubuh manusia ke bumi adalah Rb. Jika ada seseorang yang sedang menyentuh peralatan berdiri di permukaan bumi maka rangkaian pengganti dari Gambar 2.1 adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. Pada gambar tersebut arus dari sumber utama akan mempunyai suatu lintasan alternatif yang melewati tahanan isolasi peralatan listrik Ri, tahanan tubuh manusia ke bumi (Rb).

Gambar 2.2. Rangkaian pengganti sistem pada Gambar 2.1

(19)

dan pelindung metal. Tidak ada arus yang akan melewati lintasan alternatif jika tahanan isolasi tak terhingga.

Ketika peralatan baik atau tidak terjadi kegagalan isolasi, maka :

Ri = ∞………..………….(2.1)

sehingga

Ib = 0

R -R_b _e =

+ ∞

V

………...(2.2)

Akibatnya, tidak ada arus yang mengalir melewati tubuh dan tidak ada kejutan listrik yang dialami oleh manusia.

Ketika isolasi elemen rusak, tahanan isolasi peralatan akan mendekati nol, dan nilai Ib akan lebih tergantung kepada tahanan tubuh manusia (Rb). Arus ini dapat menimbulkan bahaya yang fatal kepada manusia. Dalam keadaan ini,

Ib =

e b R

R V

+ ……….(2.3)

Adapun besar tegangan yang dirasakan oleh manusia adalah

Vb = IbRb………..………...…..(2.4) Tegangan yang dirasakan oleh tubuh terlihat ditentukan oleh besarnya arus Ib yang mengalir melalui tubuh, sehingga arus Ib diusahakan sekecil mungkin agar tegangan yang dirasakan oleh tubuh tidak membahayakan.

(20)

V P

N

V P

N

R Ri

Ib

Ia

I

Re

A Ic Rb

Id

Rpp

Gambar 2.3. Suatu peralatan listrik dibumikan disentuh seseorang a.Peralatan yang dibumikan b.Rangkaian listrik pengganti Gambar 2.3.a.

Arus Ib sangat ditentukan oleh tahanan Ri. Ketika isolasi dari elemen bagus, nilai Ri sangat besar sehingga arus Ib dapat diabaikan. Ketika isolasi tersebut buruk, nilai Ri akan mendekati nol. Arus bocor Ib dapat memberikan efek yang sangat fatal bagi manusia, Di titik A arus Ib dibagi menjadi dua jalur : satu melewati tubuh manusia dengan tahanan Rb dan satu lagi melewati tahanan kawat penghantar pengaman Rpp dan tahanan pembumian Re. Tahanan pembumian selalu diusahakan sekecil mungkin. Karena Re jauh lebih besar dari Rpp, maka tahanan Rpp dapat diabaikan.

Tahanan ekivalen lintasan alternatif menjadi :

R = Ri +

b

e 1/R

R / 1

1

+

= Ri +

b e

R R

(21)

selanjutnya

Ib =

b e

b e i

R R

R R R

V

+ +

...(2.6)

Jika arus yang melewati tubuh dan pembumian masing-masing adalah Ic dan Id, maka :

Ic =

b e

b

R R

I

+ x Re……….………...(2.7)

dan

Id =

b e

b

R R

I

+ x Rb……….(2.8)

Karena nilai maksimum Re dibuat 5 Ohm (menurut PUIL) dan Rb di bawah kondisi paling buruk mencapai 1.000 Ohm, maka arus Id akan lebih besar dari Ic. Artinya, arus yang melewati sistem pembumian lebih besar dari arus yang melewati tubuh manusia, sehingga arus yang melalui tubuh manusia tidak menimbulkan bahaya.

Besar tegangan yang dirasakan oleh tubuh manusia adalah :

Vb = IcRb……….. (2.9)

(22)

Nilai arus Ib akan cukup besar sehingga arus dari sumber semakin besar. Hal ini menyebabkan fuse pada rangkaian melebur sehingga peralatan listrik terisolir dari sumber listrik.

Uraian di atas memberi kesimpulan bahwa fungsi pembumian adalah membatasi tegangan ke bumi pada bagian-bagian konduktif terbuka (BKT) peralatan listrik jika terjadi hubung singkat ke badan peralatan akibat kegagalan isolasi.

II.3 Pemasangan dan Susunan Elektroda Batang

(23)

Gambar 2.4. Pemasangan elektroda pembumian

Tahanan pembumian dari elektroda pembumian tergantung pada jenis dan keadaan tanah serta pada ukuran dan susunan elektroda. Tahanan pembumian suatu elektroda harus dapat diukur. Untuk keperluan tersebut penghantar yang menghubungkan setiap elektroda bumi atau susunan elektroda bumi harus dilengkapi dengan hubungan yang dapat dilepaskan.

II.4. Tahanan Pembumian Elektroda Batang

(24)

d cm

Luas A cm2

Q=qA Coulomb

sangat perlu diketahui dalam merencanakan suatu sistem pembumian. Sistem pembumian yang baik akan memberikan harga tahanan pembumian yang mendekati nol.

II.4.1. Satu Batang Elektroda

Dasar perhitungan tahanan pembumian adalah perhitungan kapasitansi dari elektroda pembumian dengan anggapan bahwa distribusi arus atau muatan uniform sepanjang elektroda. Hubungan tahanan dan kapasitansi dapat dijelaskan dengan analogi.

Misalkan dua pelat konduktor diisolir dengan luas masing-masing A cm2 dengan rapat muatan pelat masing-masing q/cm2, dan –q/cm2, jarak antara pelat adalah d cm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5.

(25)

Jumlah garis fluks yang melalui dielektrik di antara kedua pelat adalah 4 qA. Kuat medannya adalah 4 q. Maka tegangan antara kedua pelat V = 4 qd Volt. Jumlah muatan pada setiap pelat adalah Q = qA Coulomb.

Dari hubungan :

V Q

C = ………... …(2.10)

Diperoleh :

A q

d q Q

V C

π

4 1

=

= ...…(2.11)

A d C

π

4 1

=

Jika di antara kedua pelat diletakkan tanah dengan tahanan jenis ρ ohm-cm maka

tahanan antara pelat adalah :

A d

R=ρ ……….…(2.12)

Dari persamaan 2.10 diperoleh :

C A

d

π

4 1

= ………..(2.13)

Sehingga tahanan :

C R

πρ

4

= ...(2.14)

(26)

R = tahanan (ohm)

C = kapasitansi (farad)

ρ = tahanan jenis tanah (ohm-cm)

Dalam hal ini tahanan elektrodanya sendiri tidak diperhitungkan karena tahanan jenis konduktor kecil sekali dibandingkan dengan tahanan jenis tanah. Kalau kita perhatikan Persamaan 2.12, maka tahanan pembumian dapat dihitung dengan menghitung sistem pembumian.

Kapasitansi suatu sistem pembumian adalah dengan prinsip bayangan.Prinsip bayangan secara sederhana dapat diterangkan sebagai berikut : misalkan dua elektroda titik A dan B bermuatan yang sama besarnya di dalam media yang tak terbatas, dan juga dimisalkan arus I mengalir pada kedua titik tersebut, seperti yang dilukis pada Gambar 2.6.

(27)

Arus I akan mengalir keluar dari kedua elektroda titik tersebut secara radial. Suatu bidang bayangan terletak di tengah-tengah kedua elektroda dan tegak lurus terhadap garis hubung kedua elektroda. Karena kedua elektroda tersebut simetris terhadap bidang bayangan, maka tidak ada arus yang mengalir dalam arah tegak lurus bidang bayangan. Apabila media dan elektroda pada suatu sisi dihilangkan tanpa mengubah distribusi arus dan tegangan maka bidang bayangan PP’ dapat disamakan dengan permukaan tanah. Apabila bidang bayangan dianggap sebagai permukaan tanah maka potensial disebabkan oleh elektroda di bawah permukaan tanah adalah :

   

  + =

' 1 1

4 S S

I V

πρ ………...(2.15)

Dimana :

V = potensial pada permukaan tanah (Volt)

I = arus yang masuk tanah dari elektroda (Ampere)

ρ = tahanan jenis tanah (Ohm-Meter)

S = jarak elektroda terhadap permukaan tanah (Meter)

S’ = jarak bayangan elektroda terhadap permukaan tanah (Meter)

(28)

merata, maka kapasitansi dapat dihitung dengan metode potensial rata-rata. Hasil yang didapatkan untuk satu batang elektroda berbentuk selinder yang ditanam tegak lurus terhadap permukaan tanah seluruhnya di dalam tanah dinyatakan dengan persamaan :

   



 ₋

= 1 ln4 1 1

a L L

C ...(2.16)

Maka tahanan dari satu batang elektroda yang ditanam tegak lurus permukaan tanah, didapat dengan mensubtitusikan persamaan (2.14) ke dalam persamaan (2.12) sehingga diperoleh persamaan

   



 ₋

= ln4 1

2 a

L L

R π

ρ _{………..…………...…..(2.17)}

II.4.2. Tahanan Pembumian Elektroda Batang Paralel

Jika dengan menggunakan satu batang elektroda, tahanan pembumian tidak mencapai yang diinginkan maka digunakan beberapa elektroda yang diparalel, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.

(29)

ρ

Gambar 2.7. Susunan elektroda batang paralel

Tahanan pembumian sistem pembumian paralel adalah :

Rt =

N

F

a









−













=

ln

4

1

2

1



π

ρ

...(2.18)

Dimana :

Rt = Tahanan Pembumian yang mempunyai beberapa elektroda (Ohm)

ρ = Tahanan Jenis Tanah (Ohm-meter)

 = Panjang Elektroda (meter) N = Jumlah elektroda

F = Faktor yang nilainya bervariasi menurut jumlah elektroda nilainya terdapat dalam Tabel 2.1

Tabel 2.1. Harga dari Faktor F

Jumlah Elektroda F

2 1.16

3 1.29

4 1.36

8 1.68

12 1.80

(30)

20 2.00

24 2.16

II.5 Tahanan Jenis Tanah

Menurut Persamaan 2.12, tahanan pembumian tergantung kepada tahanan jenis tanah (ρ). Harga tahanan jenis tanah pada daerah kedalaman yang terbatas tidaklah sama. Beberapa faktor yang mempengaruhi tahanan jenis tanah adalah : a. Keadaan struktur tanah antara lain ialah struktur geologinya, seperti tanah liat,

tanah rawa, tanah berbatu, tanah berpasir, tanah gambut dan sebagainya.

b. Unsur kimia yang terkandung dalam tanah, seperti garam, logam, dan mineral-mineral lainnya.

c. Keadaan iklim, basah atau kering. d. Temperatur tanah dan jenis tanah.

Berdasarkan Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000) tahanan jenis tanah dari berbagai jenis tanah dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Tahanan Jenis Tanah

Jenis Tanah Tahanan Jenis Tanah (Ω-m)

Tanah Rawa 30

Tanah Liat dan Tanah Ladang 100

Pasir Basah 200

(31)

Pasir dan Kerikil kering 1000

Tanah Berbatu 3000

II.5.1. Pengaruh Keadaan Struktur Tanah

Tahanan jenis tanah bervariasi dari 500 sampai 50000 Ohm per cm3. kadang-kadang harga ini dinyatakan dalam Ohm-cm. Pernyataan Ohm-cm merepresentasikan tahanan di antara dua permukaan yang berlawanan dari suatu volume tanah yang berisi 1 cm3. Kesulitan yang biasa dijumpai dalam mengukur tahanan jenis tanah adalah bahwa dalam kenyataannya komposisi tanah tidaklah homogen pada seluruh volume tanah, dapat bervariasi secara vertikal maupun horizontal, sehingga pada lapisan tertentu mungkin terdapat dua atau lebih jenis tanah dengan tahanan jenis yang berbeda. Untuk memperoleh harga sebenarnya dari tahanan jenis tanah, harus dilakukan pengukuran langsung ditempat dengan memperbanyak titik pengukuran.

II.5.2. Pengaruh Unsur Kimia

(32)

Cara ini hanya baik untuk sementara sebab proses penggaraman harus dilakukan secara periodik, sedikitnya 6 (enam) bulan sekali.

Cara lain untuk mendapatkan tahanan jenis tanah yang rendah adalah dengan memberikan air atau membasahi tanah. Harga tahanan jenis tanah pada kedalaman yang terbatas sangat tergantung dengan keadaan cuaca. Untuk mendapatkan tahanan jenis tanah rata-rata untuk keperluan perencanaan, maka diperlukan penyelidikan atau pengukuran dalam jangka waktu tertentu.

II.5.3. Pengaruh Iklim

Untuk mengurangi variasi tahanan jenis tanah akibat pengaruh musim, pembumian dapat dilakukan dengan menanam elektroda pembumian sampai mencapai kedalaman di mana terdapat air tanah. Kadangkala kelembaban dan temperatur bervariasi di sekitar elektroda pembumian sehingga harga tahanan jenis tanah harus diambil untuk keadaan yang paling buruk, yaitu pada keadaan tanah kering dan dingin.

Tahanan jenis tanah akan dipengaruhi pula oleh besar kecilnya konsentrasi air tanah atau kelembaban tanah jika konduktivitas tanah semakin besar maka tahanan jenis tanah semakin kecil.

(33)

Temperatur tanah sekitar elektroda pembumian juga berpengaruh pada besarnya tahanan jenis tanah. Hal ini terlihat sekali pengaruhnya pada temperatur di bawah titik beku air (0°C). Di bawah harga ini penurunan temperatur yang sedikit

saja akan menyebabkan kenaikan harga tahanan jenis tanah dengan cepat. Gejala di atas dapat dijelaskan sebagai berikut ; pada temperatur di bawah titik beku air (0°C) , air di dalam tanah akan membeku, molekul-molekul air dalam

tanah sulit untuk bergerak, sehingga daya hantar listrik tanah menjadi rendah sekali. Bila temperatur tanah naik, air akan berubah menjadi fase cair, molekul-molekul dan ion-ion bebas bergerak sehingga daya hantar listrik tanah menjadi besar atau tahanan jenis tanah turun. Pengaruh temperatur terhadap tahanan jenis tanah dapat dihitung dengan rumus di bawah ini :

(

t

)

t ρ α

ρ = 0 1+ ...(2.19)

dimana :

ρt = tahanan jenis tanah pada t°C.

ρo = tahanan jenis tanah pada 0°C

αo = koefisien temperatur tahanan per °C pada 0° t = temperatur yang timbul (°C)

(34)

T

aha

na

n

Je

ni

s

(

Ω

-m

)

Temperatur dalam %

T

a

ha

na

n J

e

ni

s

(

Ω

-m

)

Kandungan Garam

dalam % _Taha

na

n J

eni

s

(

Ω

-m

)

Kelembaban tanah dalam %

(a) (b)

[image:34.612.101.533.247.583.2]

(c)

Gambar 2.8. Variasi tahanan jenis tanah karena :

(35)

BAB III

METODE PENGUKURAN TAHANAN JENIS TANAH DAN

TAHANAN PEMBUMIAN

III.1. Umum

Diantara parameter-parameter yang penting untuk diketahui adalah tahanan jenis tanah. Untuk mengetahui tahanan jenis tanah umumnya dilakukan dengan metoda pengukuran metoda empat titik

(36)

tergantung pada jenis dan keadaan tanah serta tergantung pada ukuran dan susunan elektroda pembumian tersebut. Tahanan pembumian yang diharapkan dalam suatu sistem pembumian adalah sebesar nol ohm. Tahanan pembumian ini harus dapat diukur.

III.2. Pengukuran Tahanan Jenis Tanah

Pentingnya tahanan jenis tanah ini untuk diketahui karena tahanan jenis tanah mempunyai beberapa manfaat yaitu :

1. Beberapa data yang diperoleh dari surveys geofisika dibawah permukaan tanah dapat membantu untuk identifikasi lokasi pertambangan, kedalaman batu-batuan dan phenomena-phenomena geologi lainnya.

2. Tahanan jenis tanah mempunyai pengaruh langsung terhadap korosi pipa-pipa bawah tanah. Apabila tahanan jenis tanah semakin meningkat maka aktivitas korosi akan semakin meningkat pula.

3. Tahanan jenis lapisan tanah mempunyai pengaruh langsung dalam sistem pembumian. Ketika merencanakan sistem pembumian, sebaiknya dicari lokasi yang mempunyai tahanan jenis tanah yang terkecil agar tercapai instalasi pembumian yang paling ekonomis.

(37)

[image:37.612.147.487.139.335.2]

Gambar 3.1. Rangkaian pengukuran tahanan jenis tanah dengan metoda empat titik Arus I mengalir dari elektroda C1 ke elektroda C2 di mana elektroda C1 dan C2 adalah elektroda arus dan tegangan jatuh yang diukur melalui elektroda P1 dan elektroda P2 yang merupakan elektroda tegangan. Arus masuk ke tanah mengalir secara radial dari elektroda. Misalkan arah arus dalam tanah dari elektroda C1 ke elektroda C2 berbentuk permukaan bola dengan jari-jari r, luas permukaan tersebut adalah 2π r2 dan rapat arus adalah :

2 . .

2 r

I J

π

= ………..………..(3.1)

dimana :

J = kerapatan arus [ A/m2 ]

r = jari-jari [ m ]

(38)

Jika ρ adalah tahanan jenis tanah, maka medan dalam tanah pada arah radial dengan jarak r adalah :

] / [ )

( J V m

Er = ρ ………...………(3.2)

Sehingga menjadi ] / [ . . 2 2 )

( V m

r I

Er ρ

π

= ………...………..(3.3)

Maka total potensial di P1 adalah integral dari medan listrik

∫

=

a a P

dr

r

I

V

2 2 1

2

π

ρ

…………...………..(3.4)

∫

=

∫

−

=

a a a a

P

r

dr

I

dr

r

I

V

2 2 2 2 1

2

1

2

π

ρ

π

ρ

...(3.5)

( )

]

a

P

r

I

V

₁ 1 2

2

−

=

π

ρ

………...(3.6)

a a P

r

I

V

2 1

1

2















−

=

π

ρ

……….(3.7)









−

+

=

a

I

V

_P

1

2

1

2

1

π

ρ

………(3.8)









−

=













−

+

=

a

I

a

I

V

_P

2

1

2

1

2

1

2

1

ρ

π

ρ

π

...(3.9)

(39)

∫

=

a a P

dr

r

I

V

2 2 2

2

π

ρ

………..(3.10)

∫

=

∫

−

=

a a a a

P

r

dr

I

dr

r

I

V

2 2 2 2 2

2

1

2

π

ρ

π

ρ

………..(3.11)

( )

]

a

P

r

I

V

₂ 1 ₂

2

−

=

π

ρ

………...(3.12)

a a P

r

I

V

2 2

1

2















−

=

π

ρ

………..(3.13)

   ₋ ₊ = a a I V_P 2 1 1 2 2

π

ρ

………..(3.14)









−

=













−

+

=

a

I

a

I

V

_P

1

2

1

2

1

2

ρ

π

ρ

π

………..(3.15)

Karena V= Vp1 – Vp2 , maka:









−











 −

=

a

I

a

I

V

1

2

1

2

1

2

π

ρ

π

ρ

………(3.16)





















−











 −

=

a

I

V

1

2

1

2

1

2

π

ρ

………...(3.17)











 −

=

a

I

V

2

1

(40)

a

I

V

π

ρ

2

=

Dan

a I

V R

πρ

2

=

= ………...……….(3.20)

Sehingga:

) 2

( a

R π

ρ = …...(3.21) dimana :

a = jarak antara elektroda [m]

R = tahanan antara elektroda 3 dan 4 [Ω ]

ρ = tahanan jenis tanah [Ω-m ]

Dengan alat ukur yang dibuat khusus untuk ini yang terdiri-dari generator yang diputar dengan tangan dan ohm-meter, dapat dibaca langsung tahanan antara elektroda arus dan elektroda tegangan.

III.3. Pengukuran Tahanan Pembumian

Ada beberapa metoda yang dapat dilakukan untuk mengukur tahanan pembumian dari suatu elektroda pembumian. Metoda-metoda tersebut diantaranya metoda dua titik dan metoda “Fall-of-Potential” atau metoda tegangan jatuh.

(41)

I

V

a b

Elektroda pembumian

Metoda ini mengukur tahanan pembumian dari elektroda yang tidak diketahui dan elektroda bantu. Tahanan pembumian elektroda bantu dianggap diabaikan bila dibandingkan dengan tahanan pembumian elektroda yang akan diukur, sehingga nilai tahanan hasil pengukurannya (ohm) merupakan tahanan pembumian elektroda yang akan diukur.

Biasanya aplikasi dari metoda ini digunakan untuk menentukan tahanan pembumian sebuah elektroda batang (ground rod) yang terletak pada suatu lokasi yang memiliki sistem pengairan kota yang menggunakan pipa tanpa isolasi. Pipa air ini merupakan elektroda bantu dan tahanan pembumiannya diasumsikan sekitar 1 Ω dan harus lebih rendah dari batas yang diizinkan dari tahanan maksimum elektroda batang yang biasanya sekitar 25 Ω.

(42)

I

V

LP

LC

E P C

Probe tegangan

Probe arus Elektroda

[image:42.612.115.484.571.708.2]

pembumian

Gambar 3.2. Ketentuan elektroda untuk metoda dua titik

Dengan memperhatikan susunan elektroda di atas didapat :

Ra-b = b a

b a

I V

−

− _...(3.22)

III.3.2. Metoda “Fall-of-Potential”

Metoda yang paling cocok untuk mengukur tahanan pembumian adalah metoda “Fall-of-Potential”. Gambar 3.3. menunjukkan ketentuan dari metoda ini. Diasumsikan E adalah elektroda yang akan diukur, P dan C adalah probe pembantu. Arus sebesar I disirkulasikan di antara C dan E, dan jatuh tegangan V antara P dan E diukur. Tahanan pembumian dari elektroda pembumian E diperoleh dari V/I. Jarak optimum untuk probe tegangan P adalah 0,618 kali jarak E ke C.

(43)

E

P

C

[image:43.612.121.529.304.727.2]

T a h a n a n Je n is p a d a j a ra k ra d ia l d a ri E

Gambar 3.3. Ketentuan Elektroda untuk metoda “Fall-of-Potential”

Tegangan pada E yang disebabkan oleh arus injeksi adalah Iρ/2πr dan yang disebabkan oleh arus yang meninggalkan C adalah - Iρ/2πLC. Total tegangan pada E diperoleh dari :

VE =

C L 2 I r 2 I πρ −

πρ ……….(3.23)

Dengan cara yang sama tegangan total di titik P yang disebabkan oleh arus yang masuk ke titik E dan meninggalkan titik C diperoleh dari :

VP =

) L L ( 2 I L 2 I P C

P π −

ρ −

πρ ………..(3.24)

Sehingga beda tegangan di antara titik E dan P diperoleh dari : V = VE - VP

V = _

     − π ρ − πρ −       πρ −

πρ 2 (L L )

I L 2 I L 2 I r 2 I P C P C ………….…(3.25)

V =

(

)

_    − + − − π ρ P C P

C L L

(44)

[image:44.612.114.527.360.563.2]

Gambar 3.4. Tahanan sebagai fungsi jarak terhadap elektroda E

Jika kurva tahanan (Gambar 3.4) antara E dan C diteliti, terlihat bahwa kurva tersebut mendatar di sekitar P (jika jarak antara E dan C dalam posisi optimal) dan tahanan pembumian dari elektroda pembumian antara E dan P serta tahanan antara titik C dan E hampir sama. Lekukan pada titik C dari kurva di atas berasal dari tahanan elektroda bantu C itu sendiri dan tidak mempengaruhi hasil pengukuran tahanan elektroda utama E. Dengan demikian beda tegangan antara E dan C serta antara E dan P juga akan sama, sehingga tahanan pembumian terukur dari elektroda E adalah :

R = I V

...…(3.27)

R =

(

)

_    − + − − π ρ P C P

C L L

1 L 1 L 1 r 1 2 ……...(3.28)

di mana c = LC/r dan p = LP/r

R=     − + − − p c p c r 1 1 1 1 2π ρ _...(3.29)

Tapi tahanan dari elektroda pembumian adalah R∞ = ρ/2πr

Jika nilai tahanan pengukuran R sama dengan R∞, diperoleh hubungan :

p c 1 p 1 c 1 − −

(45)

p2 + pc + c2 = 0...(3.31)

p = c

2 1 5 2 c 4 c

c 2 2

    ₋ = + ±

− _{= 0,618...(3.32)}

Dari persamaan di atas, diperoleh nilai LP = 0,618LC. Ini menunjukkan bahwa untuk setiap jarak probe arus (antara E dan C) yang berbeda, tahanan sebenarnya akan diperoleh hanya apabila jarak probe tegangan (P) adalah 61,8% terhadap jarak probe C.

II.3.3 Metode Tiga Titik

Metode tiga titik (three-point methode) dimaksudkan untuk mengukur tahanan pembumian. Misalkan tiga buah batang pembumian seperti disusun pada Gambar 3.5 di mana batang 1 yang tahanannya hendak diukur dan batang-batang 2 dan 3 sebagai batang pembumian pembantu yang juga belum diketahui tahanannya.

Bila tahanan di antara tiap – tiap batang pembumian diukur dengan arus konstan, tiap pengukuran dapat ditulis sebagai berikut :

12 22 11 2 1 2

1 R R 2R

I V

R₋ = − = + − ...(3.34)

13 33 11 3 1 3

1 R R 2R

I V

R₋ = − = + − ...(3.35)

23 33 22 3 2 3

2 R R 2R

I V

(46)

23 13 12 11 3 2 3 1 2 1 2 2 2

2R R R R

I V V V + − − = − + − − − _...(3.37) Tetapi, 3 2 2 1 3

1− =V− +V −

V ……….(3.38) Jadi : 23 13 12 11 2 1 R R R R I V

R = − = − − + ...(3.39) Akhirnya :

23 13 12

11 R R R R

[image:46.612.110.526.102.480.2]

R = + + − ……….………(3.40)

Gambar 3.5. Rangkaian pengukuran tahanan pembumian dengan Metode tiga titik Tahanan batang pembumian dari elektroda 1 dapat dibuat :

0 23 13

12+R −R =

R ...(3.41)

Metode pengukuran tahanan pembumian di atas dapat juga digunakan untuk menentukan tahanan jenis tanah dengan tahanan pembumian yang telah diketahui, serta diameter dan panjang elektroda yang ketahui pula

.E

Elektroda

V

A

1 2 3

Tanah

(47)

BAB IV

METODE PENELITIAN

(48)

. Penelitian ini dilakukan di Desa Bonanionan Kecamatan Doloksanggul, Kabupaten Humbang Hasundutan, Sumatera Utara. Tanah tempat dilakukan penelitian adalah tanah perladangan yang sedikit basah. Pemilihan tempat ini dilakukan karena di Kota Medan sulit mendapatkan tanah yang lumayan luas dan bebas dari bahan-bahan konduktif seperti yang diinginkan.

IV.2. Alat dan Bahan Penelitian

Peralatan dan bahan-bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah : 1. 1 (satu) unit alat ukur earth Tester.

2. 1 (satu) batang Elektroda batang berupa pipa besi dengan diameter 5/8 in dengan panjang 2 m.

3. 2 (dua) batang Elektroda pembantu. 4. 1 (satu) set kabel penghubung. 5. 1 (satu) unit meter.

6. Material konduktif berupa :

• 10 Batang besi dengan diameter 5/8 in panjang 1.5 meter.

• 1 unit pondasi beton dengan ukuran panjang 2 meter, lebar 20 cm dan tinggi 30 cm.

• 1 batang besi dengan dimeter 12 cm, panjang 1.5 meter.

(49)

• 1 batang pipa air dengan diameter 6 cm, panjang 3 meter.

IV.3. Metode Pengukuran

Mula-mula dilakukan pengukuran tahanan pembumian elektroda batang tanpa adanya material konduktif di sekitar elektroda batang tersebut. Selanjutnya pengukuran tahanan pembumian elektroda batang yang berada di sekitarnya terdapat material konduktif. Bentuk-bentuk material konduktif yang digunakan disesuaiakan dengan bentuk-bentuk material koduktif yang mungkin hadir dalam praktek sehari-hari. Adapun bentuk-bentuk material konduktif yang mungkin ada di sekitar suatu pembumian adalah :

1. Pagar rumah. 2. Pondasi rumah. 3. Pipa air.

4. Tiang listrik atau tiang telepon.

Masing-masing jenis material di atas dibuat tiruannya dengan cara sebagai berikut :

(50)

Elektroda Pembumi

an

Elektroda pembantu

7 m 7 m

2. Membuat pondasi beton yang dapat dianggap sebagai pondasi rumah sungguhan. 3. Menanam pipa besi yang ditanam di dalam tanah yang dapat dianggap sebagai

pipa air sungguhan.

4. Menanam tiang beton maupun besi yang dapat dianggap sebagai tiang listrik sungguhan.

Jarak antara elektroda pembumian dengan setiap material konduktif diubah-ubah sehingga diperoleh hubungan antara tahanan pembumian vs jarak.

IV.3.1. Pengukuran Tahanan Pembumian

(51)

Gambar 4.1. Skema pengukuran tahanan pembumian

3. Elektroda pembumian dan elektroda bantu harus satu garis. Garis ini disebut garis ukur.

4. Cheking baterai dengan prosedur sebagai berikut : set selektor swicth pada

posisi B, lalu tekan botton switch. Jika jarum penunjuk barada pada pita biru, maka baterai bagus bila tidak maka baterai harus diganti.

5. Checking tegangan tanah (Earth voltage) dengan cara sebagai berikut :

• Set selector switch pada posisi V, besar tegangan Ev dibaca pada galvanometer

• Bila Ev < 10 volt, pengukuran tahanan pembumian dapat dilakukan.

• Bila Ev > 10 volt, pengukuran tahanan pembumian tidak dapat dilakukan. Agar pengukuran dapat dilakukan maka elektroda pengukuran E dijauhkan dari pembumian alat-alat listrik yang ada di tempat tersebut.

• Bila Ev tidak diperoleh, maka jarak elektroda E dan P harus diperbesar (10-20 m).

6. Set selector switch pada posisi , lalu tekan botton switch sambil

(52)

menunjuk angka nol, Saat penunjukan galvanometer nol dicatat harga yang ditunjukkan pada piringan skala (dial). Harga yang dibaca tersebut adalah harga tahanan pembumian yang diukur (Rp).

IV.3.2. Pembumian Tanpa Material Konduktif

Pengukuran tahanan pembumian tanpa adanya material konduktif ini bertujuan sebagai nilai pembanding. Rangkaian dan prosedur pengukuran adalah seperti yang telah dijelaskan sebelumnya (sub-bab IV.3.1).

[image:52.612.129.450.307.383.2]

(53)

dengan garis penghubung batang-batang besi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2.b.

a)

[image:53.612.162.504.215.568.2]

b)

Gambar 4.2. Skema pengukuran tahanan pembumian yang dilihat dari atas a.) Garis ukur tegak lurus dengan garis batang-batang besi b) Garis ukur sejajar

(54)

Permukaan tanah

IV.3.4 Pembumian Di mana Material Konduktif Berupa Pondasi Tiruan Pondasi tiruan terbuat dari beton bertulang yang berukuran panjang 2 meter, lebar 20 cm, dan tinggi 30 cm dan di tanam dalam tanah sehingga permukaan pondasi sejajar dengan permukaan tanah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3. Mula-mula elektroda pembumian ditanam sejauh 0.5 meter dari pondasi tiruan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.a. Garis ukur tegak lurus terhadap arah melintang pondasi. Pengukuran dilakukan seperti pada sub-bab IV.3.1. Selanjutnya elektroda pembumian dicabut dan ditanam lagi sejarak = 1 meter dari pondasi tiruan. Kemudian dengan cara yang sama dilakukan pengukuran tahanan pembumian. Demikian seterusnya hingga jarak = 5 meter. Pengukuran diulang kembali dimana garis ukur dibuat sejajar dengan arah melintang pondasi beton seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.b.

(55)

l

Konduktor pembumian

Elektroda bantu

Elektroda bantu Pondasi tiruan Pondasi tiruan

l

Konduktor pembumian

Elektroda bantu

a)

[image:55.612.161.453.109.523.2]

b)

Gambar 4.4. Skema pengukuran tahanan pembumian yang dilihat dari atas a) garis ukur tegak lurus terhadap arah melintang pondasi b) Garis ukur sejajar

(56)

Permukaan Tanah

IV.3.5 Pembumian Di mana Material Konduktif Berupa Pipa Besi

Pipa tiruan ini dapat dianggap sebagai pipa air sungguhan. Pipa besi yang digunakan berukuran panjang 3 meter, dan diameter 6 cm di tanam kira-kira 1 meter di bawah permukaan tanah seperti yang ditunjukkan Gambar 4.5. Mula-mula elektroda pembumian ditanam sejauh 0.5 meter dari pipa besi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6.a. Pengukuran tahanan pembumian dilakukan dimana garis ukur dibuat tegak lurus terhadap arah melintang pipa besi. Selanjutnya elektroda pembumian dicabut dan ditanam lagi sejarak = 1 meter dari arah melintang pipa besi. Kemudian dengan cara yang sama dilakukan pengukuran tahanan pembumian. Demikian seterusnya hingga jarak = 5 meter. Pengukuran diulang kembali dimana garis ukur dibuat sejajar dengan arah melintang pipa besi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6.b.

(57)

l Konduktor

Pembumian

Elektroda bantu

Elektroda bantu Pipa air tiruan

l

Konduktor pembumian

Elektroda bantu

Elektroda bantu Pipa air tiruan

a) b)

Gambar 4.6. Skema pengukuran tahanan pembumian yang dilihat dari atas a). Garis ukur tegak lurus terhadap arah melintang besi b) Garis ukur sejajar dengan

arah melintang besi

IV.3.6. Pembumian Di mana Material Konduktif Berupa Tiang Besi/beton

(58)

l

Konduktor Pembumian

Elektorda bantu

Tiang listrik tiruan Permukaan Tanah

l

Konduktor Pembumian

Elektorda bantu

Elektorda bantu Tiang

listrik tiruan

[image:58.612.149.498.250.648.2]

terhadap tiang besi maupun beton. Selanjutnya elektroda pembumian dicabut dan ditanam lagi sejarak = 1 meter dari tiang beton atau besi. Kemudian dengan cara yang sama dilakukan pengukuran tahanan pembumian. Demikian seterusnya hingga jarak = 5 meter. Pengukuran diulang kembali dengan garis ukur sejajar dengan tiang beton atau besi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8.b.

Gambar 4.7. Tiang listrik beton/besi tiruan yang direncanakan

(59)

Gambar 4.8. Skema pengukuran tahanan pembumian yang dilihat dari atas a.) Garis ukur tegak lurus terhadap tiang beton atau besi b) Garis ukur sejajar

dengan tiang beton atau besi

BAB V

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

V.1. Pembumian Dengan Batang-batang Besi Sebagai Material Konduktif

Pengukuran yang pertama sekali dilakukan adalah pengukuran tahanan pembumian tanpa adanya material konduktif. Hasil pengukuran yang didapat adalah 8 Ohm. Hasil pengukuran tahanan pembumian dimana material konduktif berupa batang-batang besi sebagai material konduktif dapat dilihat pada Tabel 5.1.

Tabel 5.1. Material konduktif berupa batang-batang besi

No Jarak (Meter)

Besar tahanan pembumian(Ohm) Garis ukur sejajar

dengan garis batang-batang besi

Garis ukur tegak lurus garis

batang-batang besi

1

2

3

4

0.5

1

1.5

2

5

5.25

5.75

6

5

5.5

5.75

(60)

5 6 7 8 9 10 2.5 3 3.5 4 4.5 5 6 6.25 6.5 7 7.5 8 6.25 6.75 7 7.5 8 8

Data dari hasil pengukuran di atas diplot menjadi sebuah grafik seperti pada Gambar 5.1 berikut.

[image:60.612.120.512.290.556.2]

Gambar 5.1. Pengaruh jarak material konduktif batang besi terhadap hasil ukur tahanan pembumian 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Jarak (Meter) T a h a n a n P e m b u m ia

n Garis ukur sejajar_{dengan garis}

(61)

Dari grafik di atas terlihat bahwa dengan hadirnya material konduktif membuat tahanan pembumian terukur semakin kecil dibandingkan dengan pengukuran pada saat tidak ada material konduktif. Dari grafik juga hasil ukur saat garis ukur sejajar dengan garis batang-batang besi lebih kecil dibandingkan dengan saat garis ukur tegak lurus terhadap garis batang-batang besi. Jika jarak material konduktif dari elektroda pembumian lebih besar dari 5 meter, maka hasil ukur tidak dipengaruhi lagi oleh material konduktif.

V.2. Pembumian Dengan Pondasi Sebagai Material Konduktif

Hasil pengukuran tahanan pembumian dimana material konduktif berupa pondasi dapat dilihat pada Tabel 5.2 berikut.

Tabel 5.2. Tahanan Pembumian dengan material konduktif berupa Pondasi

No Jarak (Meter)

Besar tahanan pembumian(Ohm) Garis ukur sejajar

dengan arah melintang pondasi

(62)

9 10 4.5 5 8 8 8 8

Data dari hasil pengukuran di atas diplot menjadi sebuah grafik seperti pada Gambar 5.2.

Gambar 5. 2. Pengaruh jarak material konduktif pondasi terhadap hasil ukur tahanan pembumian 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Jarak (Meter) T a h a n a n P e m b u m ia n ( O h m

) Garis ukur

(63)

Dari grafik di atas terlihat bahwa dengan hadirnya material konduktif membuat tahanan pembumian terukur semakin kecil dibandingkan dengan pengukuran pada saat tidak ada material konduktif. Dari grafik juga hasil ukur saat garis ukur sejajar dengan arah melintang pondasi lebih kecil dibandingkan dengan saat garis ukur tegak lurus terhadap arah melintang pondasi. Jika jarak material konduktif dari elektroda pembumian lebih besar dari 4 meter, maka hasil ukur tidak dipengaruhi lagi oleh material konduktif.

V.3. Pembumian Dengan Pipa Besi Sebagai Material Konduktif

Hasil pengukuran tahanan pembumian untuk pipa besi sebagai material konduktif dapat dilihat pada Tabel 5.3 berikut

Tabel 5.3. Tahanan Pembumian dengan material konduktif berupa pipa besi

No Jarak (Meter)

Besar tahanan pembumian(Ohm)

Garis ukur sejajar dengan arah melintang pipa

besi

Garis ukur tegak lurus terhadap arah melintang

pipa besi

1

2

3

0.5

1

1.5

5.5

5.75

6

5.5

5.75

(64)

4 5 6 7 8 9 10 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 6.25 6.25 6.5 6.75 7 8 8 6.5 6.5 6.75 7 7.5 8 8

Data dari hasil pengukuran di atas di plot menjadi sebuah grafik seperti pada Gambar 5.3 berikut. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Jarak (Meter) T a h a n a n P e m b u m ia n ( O h m )

Garis ukur sejajar dengan arah melintang pipa besi

Garis ukur tegak lurus terhadap arah melintang pipa besi

(65)

Gambar 5. 3. Pengaruh jarak material konduktif pipa besi terhadap hasil ukur tahanan pembumian

Dari grafik di atas terlihat bahwa dengan hadirnya material konduktif membuat tahanan pembumian terukur semakin kecil dibandingkan dengan pengukuran pada saat tidak ada material konduktif. Dari grafik juga hasil ukur saat garis ukur sejajar dengan arah melintang pipa besi lebih kecil dibandingkan dengan saat garis ukur tegak lurus terhadap arah melintang pipa besi. Jika jarak material konduktif dari elektroda pembumian lebih besar dari 4.5 meter, maka hasil ukur tidak dipengaruhi lagi oleh material konduktif.

V.4. Pembumian Dengan Tiang Besi Sebagai Material Konduktif

Hasil pengukuran tahanan pembumian dimana material konduktif berupa tiang besi konduktif dapat dilihat pada Tabel 5.4 berikut.

Tabel 5.4. Tahanan Pembumian dengan material konduktif berupa tiang besi

No Jarak (Meter) Besar tahanan pembumian(Ohm) Garis ukur sejajar

dengan tiang besi

Garis ukur tegak lurus tiang besi

(66)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0.5 1.5 2.5 3.5 4.5

Jarak (Meter) T ah an an P em b u m ia n ( O h m )

garis ukur sejajar dengan tiang besi

garis ukur tegak lurus tiang besi

Tanpa material konduktif 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.25 5.5 5.5 5.75 6 6.75 7.75 7.75 8 5.25 5.5 5.75 6 6.25 6.75 7.5 7.75 8

(67)

Gambar 5.4. Pengaruh jarak material konduktif tiang besi terhadap hasil ukur tahanan pembumian

Dari grafik di atas terlihat bahwa dengan hadirnya material konduktif membuat tahanan pembumian terukur semakin kecil dibandingkan dengan pengukuran pada saat tidak ada material konduktif. Dari grafik juga hasil ukur saat garis ukur sejajar dengan tiang besi lebih kecil dibandingkan dengan saat garis ukur tegak lurus terhadap tiang besi. Jika jarak material konduktif dari elektroda pembumian lebih besar dari 5 meter, maka hasil ukur tidak dipengaruhi lagi oleh material konduktif.

V.5. Pembumian Dengan Tiang Beton Sebagai Material Konduktif

Hasil pengukuran tahanan pembumian untuk tiang beton tiruan sebagai material konduktif dapat dilihat pada Tabel 5.5 berikut.

(68)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0.5 1.5 2.5 3.5 4.5

T a h a n a n P e m b u m ia n ( O h m ) Garis ukur sejajar dengan tiang beton Garis ukur tegak lurus dengan tiang beton Tanpa material konduktif Garis ukur sejajar

dengan tiang beton

Garis ukur tegak lurus dengan tiang

beton 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.25 5.75 5.75 6.25 6.5 6.75 7 7.5 8 8 5.25 5.75 6 6.25 6.75 7 7.25 7.75 8 8

Data dari hasil pengukuran di atas diplot menjadi sebuah grafik seperti pada Gambar 5.5

(69)

Gambar 5.5. Pengaruh material konduktif tiang beton terhadap hasil ukur tahanan pembumian

Dari grafik di atas terlihat bahwa dengan hadirnya material konduktif membuat tahanan pembumian terukur semakin kecil dibandingkan dengan pengukuran pada saat tidak ada material konduktif. Dari grafik juga hasil ukur saat garis ukur sejajar dengan tiang beton lebih kecil dibandingkan dengan saat garis ukur tegak lurus terhadap tiang beton. Jika jarak material konduktif dari elektroda pembumian lebih besar dari 4.5 meter, maka hasil ukur tidak dipengaruhi lagi oleh material konduktif.

V.6. Perbandingan Hasil Pengukuran

(70)

tegak lurus. Gambar 5.6 menunjukkan grafik pengukuran tahanan pembumian secara horizontal dari semua data yang telah diplot ke dalam satu grafik.

[image:70.612.123.527.210.573.2]

Gambar 5.6. Pengaruh material konduktif terhadap hasil ukur tahanan pembumian saat garis ukur sejajar material kondukti

y = 0.3076x + 4.6333

y = 0.2485x + 5.7833

y = 0.2727x + 5.1

y = 0.3621x + 4.3333 y = 0.3136x + 4.95

0

2

4

6

8

10

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Jarak (meter)

Ta ha na n P e m bum ia n (o h m )

Tanp a Adany a Bahan Konduktif Batang Besi Pondasi Pipa Besi Tiang Besi Tiang Beton

y = 0.3439x + 4.6833

y = 0.2394x + 5.8833

y = 0.2803x + 5.2333

y = 0.35x + 4.45

y = 0.3182x + 5.05

(71)

Gambar 5.7. Pengaruh material konduktif terhadap hasil ukur tahanan pembumian saat garis ukur tegak lurus material konduktif

Gambar 5.6. dan Gambar 5.7. menunjukkan bahwa di antara semua material konduktif yang paling mempengaruhi nilai tahanan pembumian terukur adalah tiang besi. Dan yang