ANALISA PERBAIKAN SISTEM PENTANAHAN INST

(1)

ANALISA PERBAIKAN SISTEM PENTANAHAN INSTALASI LISTRIK

DI TANAH KAPUR DAN PADAS MENGGUNAKAN METODE SIGARANG

(SISTEM GROUNDING ARANG DAN GARAM)

Zainal Abidin 1), Suharijanto 2), Abdul Ghufron 3) 1)

Dosen Fakultas Teknik Prodi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan 2)

Dosen Fakultas Teknik Prodi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan 3)

Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan

Email : uponk.audio@gmail.com, suharijanto1941@gmail.com, inal9474@gmail.com

ABSTRAK

Sistem pembumian bertujuan untuk mengamankan peralatan-peralatan listrik maupun manusia yang berlokasi di sekitar gangguan dengan cara mengalirkan arus gangguan ke tanah, salah satu faktor untuk mendapatkan nilai tahanan pembumian yang kecil yaitu letak elektroda yang akan ditanam. Untuk mengetahui nilai tahanan pembumian diperlukan pengukuran. Dari hasil analisis diperoleh kesimpulan bahwa nilai tahanan pembumian sangat dipengaruhi oleh kondisi tanah di mana elektroda tersebut ditanam, perlakuan-perlakuan terhadap tanah dan sudut pengukuran. Penambahan air arang dan garam memberikan dampak terbaik dalam menurunkan tahanan pentanahan sampai pada nilai rata- rata 1,52Ω ohm pada tanah padas dan pada tanah kapur 2,43Ω ohm dengan ukuran perbandingan 5:2:1.

Kata kunci: Tanah, Tahanan Pembumian, bahan urukan.

PENDAHULUAN

Pentanahan merupakan faktor terpenting dalam meningkatkan keamanan dalam sistem tenaga listrik dan peralatan-peralatan rumah tangga, kondisi tanah sangat mempengaruhi nilai resistansi pada proses pentanahan listrik. Dalam rangka untuk perbaikan pada kondisi tanah kering dan tandus akibat kurangnya sumber air dalam tanah, peneliti bereksperimen melakukan upaya agar kondisi resistansi tanah dapat diturunkan agar sistem pentanahan menjadi lebih baik. Metode yang kami upayakan untuk menurunkan nilai resistansi pentanahan di daerah tanah kering dan tandus dengan menggunakan komposisi air, arang dan garam (sigarang) pada wilayah batang pentanahan.

Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dapat diambil perumusan masalah yaitu:

1. Bagaimana pengaruh penmbahan air arang dan garam pada pentanahan rumah tangga? 2. Bagaimana efisiensi menggunakan arang dan

garam pada pentanahan rumah tangga?

Batasan Masalah

Karena luasnya materi, maka dilakukan beberapa pembatasan masalah, antara lain :

1. Pengukuran dilakukan di tanah.

2. Pengukuran dilakukan pada 2 jenis tanah yaitu padas, tanah kapur.

3. Diasumsikan bahwa lapisan-lapisan tanahnya homogen.

Tujuan Penelitian

1. Menganalisa pengaruh penambahan air,arang dan garam pada pentanahan pada tanah kapur dan padas menggunakan metode Sigarang. 2. Untuk mengetahui efesiensi pentanahan pada

tanah kapur dan padas menggunakan metode “Sigarang”.

LANDASAN TEORI Sistem Pentanahan

Pentanahan (grounding) adalah merupakan suatu mekanisme dimana daya listrik dihubungkan langsung dengan tanah (bumi).

(2)

yang rendah sebagai jalan balik arus hubung singkat ke tanah. Bila arus hubung singkat ke tanah dipaksakan mengalir melalui tanah dengan tahanan yang tinggi akan menimbulkan perbedaan tegangan yang besar dan berbahaya.

Sistem Pembumian Rumah Tangga

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.

Tabel 1 : Batasan-batasan arus dan pengaruhnya terhadap manusia

1.1 Tahanan Pembumian

Tahanan pembumian adalah hambatan yang dialami oleh arus ketika mengalir ke tanah. Arus ini mengalir menuju tanah melalui elektroda pembumian yang ditanam atau ditancapkan ke dalam tanah pada ke dalam tertentu. PUIL 2000 mendefenisikan tahanan pembumian sebagai jumlah tahanan elektroda pembumian dan tahanan penghantar pembumian. Tahanan ini terdiri dari tahanan yang disebabkan penghantar logam dan tanah. Tahanan yang ditimbulkan penghantar sangan kecil sehingga dapat diabaikan. Tahanan yang paling besar adalah tahanan yang ditimbulkan oleh tanah. Beberapa jenis tanah yang nilai tahanan jenisnya dicantumkan dalam PUIL 2000 dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Tahanan Jenis Tanah

Batang Grounding

Batang Pembumian (grounding) berfungsi mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor ke batang pembumian (ground rod) yang tertanam di tanah. Batang pembumian terbuat dari bahan tembaga berlapis baja, dengan diameter 1,5 dan panjang sekitar 1,8 3m.

Arang

Arang adalah residu hitam berisi karbon tidak murni yang dihasilkan dengan menghilangkan kandungan air dan komponen volatil dari hewan atau tumbuhan. Arang umumnya didapatkan dengan memanaskan kayu, gula, tulang, dan benda lain. Arang yang hitam, ringan, mudah hancur, dan meyerupai batu bara ini terdiri dari 85% sampai 98% karbon, sisanya adalah abu atau benda kimia lainnya.

Penambahan arang bertujuan untuk menurunkan tahanan grounding dan memelihara tahanan grounding rendah secara permanen, tahanan grounding di dalam tanah berhubungan dengan reaksi kimia antara tanah tersebut.

Garam

(3)

negatif (anion), sehingga membentuk senyawa netral (tanpa bermuatan). Garam terbentuk dari hasil reakai asam dan basa. Komponen kation dan anion ini dapat berupa senyawa anorganik seperti klorida (Cl−), dan bisa juga berupa senyawa organik seperti asetat (CH3COO−) dan ion

monoatomik seperti fluorida (F−), serta ion poliatomik seperti sulfat (SO42−). kandungan

mineral tanah sangat mempengaruhi tahanan sebaran/resistansi karena jika tanah semakin banyak mengandung logam maka arus petir semakin mudah menghantarkan.

Metodologi Penelitian Metode Sigarang

Sigarang (sistem grounding arang dan garam) adalah suatu sistem pentanahan menggunakan arang dan garam. Percobaan dilakukan dengan cara melakukan perhitungan terhadap data resisitivitas tanah yang telah diberikan perlakuan fisik berupa penambahan air, garam dan arang yang bertujuan untuk mencari nilai resistivitas yang rendah dari tanah tersebut. Penelitian karakteristik tanah ini dilakukan dengan penambahan air, arang dan larutan garam dan mengikuti beberapa langkah.

Desain Sigarang

Gambar 1 Desain Sigarang

Bahan – bahan pembuatan desain sigarang 1. batang grounding

2. pipa besi 2,5” 3. Arang 4. garam,air

Sistem Pengukuran

1. Mempersiapkan peralatan dan bahan.

2. Mengecek tegangan baterai dengan menghidupkan Digital Earth Resistance Tester. Jika layar tampak bersih tanpa simbol baterai lemah berarti kondisi baterai dalam keadaan baik. Jika layar menunjukkan simbol baterai lemah atau bahkan layar dalam keadaan gelap berarti baterai pelu diganti.

3. Membuat rangkaian pengujian seperti pada gambar (2) dengan menanam elektroda utama dan elektroda bantu. Menanam elektroda dengan memukul kepala elektroda menggunakan martil, jika menjumpai lapisan tanah yang keras sebaiknya jangan memaksakan penanaman elektroda.

4. Menetukan jarak antar elektroda bantu minimal 5 meter dan maksimal 10 meter. 5. Mengukur tegangan tanah dengan dengan

mengarahkan range switch ke earth voltage dan pastikan bahwa nilai indikator 10 V atau kurang. Jika earth voltage bernilai lebih tinggi dari 10 V diperkirakan akan terjadi banyak kesalahan dalam nilai pengukuran tahanan. 6. Mengecek penghubung atau penjepit pada

elektroda utama dan elektroda bantu dengan mensetting range switch ke 2000 Ω dan tekan tombol ” PRESS TO TEST ”. Jika tahanan elektroda utama terlalu tinggi atau menunjukkan simbol ” . . . ” yang berkedip -kedip maka perlu dicek penghubung atau penjepit pada elektroda utama.

7. Melakukan pengukuran. Mensetting range switch ke posisi yang diinginkan dan tekan tombol ” PRESS TO TEST ” selama beberapa detik.

8. Mencatat nilai ukur tahanan yang muncul dari Digital Earth Resistance Tester.

9. Mengembalikan posisi tombol ” PRESS TO TEST ” ke posisi awal.

10. Melakukan pengujian tahanan untuk kedalaman elektroda utama yang berbeda dengan langkah 3, 7, 8, 9.

11. Tahapan yang sama untuk kondisi tanah yang berbeda.

Pengukuran Tahanan Jenis Tanah

Pengukuran tahanan jenis tanah biasanya dilakukan dengan cara :

1. Metode dua elektroda (tow electroda method) aau

2. Metoda tiga titik (three pint method)

(4)

Bila ρ adalah tahanan jenis tanah, maka

Perbandingan antara tegangan dan arus atau tahan menjadi :

Beda tegangan antara titik 3 dan 4 adalah :

_

Diagram alur penelitian :

Gambar 3.2 diagram alur penelitian

PEMBAHASAN

Data rata- rata penelitian

Table 3 Rata-rata resistansi pentanahan

PEMBAHASAN

Tabel 4. Tahanan Jenis Tanah

Dari hasil pengamatan pada tabel 4 , jika berdasarkan tabel diatas Resistansi tanah berdasakan PUIL 2000, dapat dibandingkan jika

tanah kondisi basah ρ 200Ω , jika diambil tahanan

200ohm dan nilai rata- rata 1,52Ω R tanah



2



aR

=

Resistansi tanah pada tanah padas basah 95,5 Ω

Dari hasil pengamatan pada tabel 4 , jika berdasarkan tabel diatas Resistansi tanah berdasakan PUIL 2000, dapat dibandingkan jika

200 ohm dan nilai rata- rata 1,82Ω R tanah



2



aR berdasarkan tabel diatas Resentasi tanah berdasakan PUIL 2000, dapat dibandingkan jika

(5)

=

Resistansi tanah pada tanah kapur basah 152,7 Ω

Dari hasil pengamatan pada tabel 4, jika di dasarkan tabel diatas Resentasi tanah berdasakan PUIL 2000, dapat dibandingkan jika tanah kondisi basah ρ 200Ω , jika diambil tahanan 200ohm dan nilai rata- rata 3Ω

R tanah



2



aR

=

Resistansi tanah pada tanah kapur kering 188,5 Ω

.

Dari hasil pengamatan dan perhitungan R rata-rata pada tanah padas dan tanah kapur sesuai dengan PUIL 2000 masih memiliki nilai R < 200 dengan referensi pasir basah (Tabel 4).

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan dapat ditarik simpulan sebagai berikut :

1. Berdasarkan hasil penelitian disimpulkan bahwa pentanahan air, garam dan arang dengan ukuran 5:2:1 menghasilkan rata-rata nilai tahanan 1,52Ω pada tanah padas kondisi tanah basah pada tabel 4.1, dan rata-rata 2,43Ω pada tanah kapur kondisi basah pada tabel4.3. dibandingkan dengan metode tanpa

Sigarang pentanahan nilai rata- rata pada tanah padas 3Ω dan pada tanah kapur 3,5Ω. 2. Pentanahan menggunakan air, garam dan

arang (Sigarang) dapat menghasilkan efisiensi pentanahan sebesar 75% pada tanah kapur. Dan efisiensi pentanahan pada tanah padas rata-rata 65% dibandingkan pentanahan tanpa sigarang.

SARAN

1. Penggunaan pada tanah berbeda bisa didapatkan hasil yang berbeda

2. Perlu dilakukan perbaikan dan pembahasan dalam penelitian pentanahan dengan metode sigarang dalam pentanahan dalam lingkup besar atau gedung.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Bang Torus di 11:22 PM Friday, April 13, 2012, tentang tanah kapur

[2] Elektro Indonesia Nomor 24, Tahun V, Januari 1999

[3] Novia Malinda di 22.04, tentang Makalah earth tester

[4] Oka et al, 2002 metode pentanahan netral pada sistem distribusi

[5] PUIL 2000 persyaratan Umum Instalasi Listrik tentang pembumian.