6-3-2010 Hal 328-333

8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333

1/6

Pengujian

Pembumian

Elektroda Batang ............................................................. Supriyo

PENGUJIAN PEMBUMIAN ELEKTRODA BATANG

Oleh : Supriyo

StafPengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang

J1 Prof. Soedarto, S.H., Tembalang, Semarang 50275

bstrak

Sistem pembumian dirancang sebagai pengaman atau pelindung instalasi listrik dengan tujuan

mencegah gangguan a lat akibat lrenaikan potensial tanah lretika terjadi arus gangguan atau arus

petir serta untuk mengetahui seberapa besar tahanan pentanahan yang ada pada elektroda

tersebut. Jenis elektroda

yang

digunakan adalah elektroda batang

yang

ditanam dan kontak

langsung dengan bumi. Metode yang digunakan adalah metode tiga titik yaitu titik satu adalah

elektroda utama sedangkan titikdua dan tiga adalah elektroda Bantu. Prosedur pengujian

dilakukan dengan metode tidak langsung yaitu memberi sumber tegangan pada elektroda tersebut

dengan dua macam cara pengukuran yaitu pada elektroda kondisi lrering dan elektroda kondisi

basah. Hasil terlrecil tahanan pentanahan

yang

diperoleh pada kondisi lrering adalah

17,96

denganjarak elektroda E-P 10 m dan E R 20 m,sedangkan pada kondisi basah adalah 17,14

dengan jarak elektroda E-P 15 m dan E R 30 m

Kata kunci :

Tahanan Pentanahan, Elektroda Batang

1. Pendahuluan

Instalasi listrik mempunyai kemung

kinan besar mengalami bahaya yang

disebabkan oleh timbulnya gangguan,

arus gangguan itu mengalir ke tanah

sebagai akibat isolasi peralatan yang

tidak berfungsi dengan baik. Arus

gangguan tersebut akan mengalir pada

bagian-bagaian peralatan yang terbuat

d ri

logam

dan

juga mengalir di dalam

tanah disekitarnya.

Dalam menentukan d n merencanakan

elektroda pembumian, karakteristik

tanah terutama tahanan jenisnya

d n

jenis

d ri

elektroda itu sendiri

merupakan faktor yang paling

mempengaruhi.

2.

Tinjauan Pustaka

Elektroda pembumian adalah penghantar

yang sengaja ditanam di dalam tanah

untuk mendapatkan kontak yang baik

antara bagian-bagian tertentu

dari

instalasi listrik atau bagian-bagian yang

diamankan dengan tanah. Elektroda

yang digunakan untuk pembumian hams

memenuhi beberapa persyaratan antara

lain memiliki konduktivitas besar,

kekuatan mekanis tinggi

d n

tahan

terhadap korosi.

Fa ktor-faktor yang mempengaruhi

elektroda pembumian

a.

Tahananjenis tanah

Nilai tahanan jenis tanah harganya

bermacam-macam, tergantung kom

posisi tanahnya. Pemgelompokan

tahanan jenis tanah

dari

berbagai

macam jenis tanah pada kedalaman

tertentu tergantung dari beberapa hal

antara lain : pengaruh temperatur,

kelembaban

dan

kandungan

kimianya.

Perbedaan tahan jenis tanah akibat

iklim biasanya terbatas pada

kedalaman beberapa meter dari

permukaan tanah, selanjutnya pada

bagian yang lebih dalam secara

praktis akan konstan. Tabel harga

328

8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333

2/6

O RfJjITIf

VoL6 No.3 November 2010 : 328 - 333

harga tahanan jenis

t n h

dapat

b. Tahanan pentanahan

dilihat pada tabel

1.

Tahanan pentanahan tergantung pada

kedalaman, luas petmukaan

No.

Jenis tanah

Tahanan

jenis

am)

1. Tanahrawa

30

2.

Tanah liat tanah

ladang

100

3.

Pasir basah

200

4.

Kerikil basah 500

5.

Pasir dan kerikil

kering

1000

6.

Tanah berbatu

3000

T b e  Tah

elektroda dan tahanan jenis tanah.

anan JenlS tan

ah

Tahanan pentanahan berkaitan

langsung dengan kandungan

ir

dan

suhu, sehingga diasumsikan tahanan

ini sangat bervariasi di berbagai

tempat dan berubah setiap tahunnya

menurnt iklim.

T b 12 Tah ah

an

  anan pentan

1 2 3 4 5

6

7 8 9 10

11

Jenis

elek-

Pita atau penghantar

pilin

Batang atau pipa Pel at vertikal

dengan

..

SISI

troda

atas

±

1 m di

bawah petmu

kaan tanah

Panjang(m) Panjang (m) Ukuran (m"")

10

25

50 100 1 2 3 5 0,5xI

x

Resis

tans

pembu

20 10

5

3 70 40 30 20

35 25

mian

(ohm)

c.

Jenis elektroda

- Elektroda pita :elektroda yang

dibuat

dari penghantar berbentuk

pita atau penampang bulat,atau

penghantar pilin yang ditanam

horizontal di dalam tanah dapat

ditanam sebagai pita lurns, radial,

melingkaratau kombinasi

d ri

bentuk tersebut.

Elektroda pelat : elektroda d ri

bahan pelat logam (utuh atau

lubang) yang ditanam tegak lurns

dengan tanah, dengan tepi

atasnya sekurang-kurangnya satu

meter di bawah permukaan

tanah. Jika digunakan beberapa

pelat logam untuk memperoleh

tahanan pentanahan cukup

rendah, maka jarak antara pelat

logam jika dipasang paralel

minimum 3 meter.

...

Elektroda batang : elektroda

dati

pipa atau besi baja yang ditanam

tegak lurns ke dalam tanah

dan

panjangnya disesuaikan dengan

tahanan pentanahan yang

329

8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333

3/6

Pengujian Pembumian Elektroda Batang ................................................................ Supriyo

diperlukan. Tahanan pentanahan

sebagian besar tergantung pada

panjangnya dan sedikit tergan

tungpadaukuranpenampangnya.

Pengukuran tabanan jenistanab

Pengukurantahananjenistanahbiasanya

dilakukandengancara:

a. Metode empat elektroda

(Four

electroda method

yaitu mengguna

kan empat buah elektroda, sebuah

batere, sebuah ampere meter dan

sebuah volt meter yang sensitif,

sebagaimanaterlihatsepertigambar

1.

Gambar1. Metodeempatelektroda

Bila arus Imasuk ke tanahmelalui

salah satuelektrodadan kembali ke

elektroda yang lain cukup jauh,

sehingga pengaruh diameter

konduktor dapat diabaikan. Arus

yangmasukketanahmengalirsecara

radial dari elektroda, misalkan

araharusdalamtanahdarielekroda1

keelektroda2berbentukpermukaan

bola dengan jari-jari r, luas

permukaan tersebut adalah 2

TT

r -,

dan rapat arus radial pada jarak r

adalah

J =

I12TTr - . Bila

p

adalah

tahanan jenis tanah, maka kuat

medan

(E)

dalam tanah pada arah

radial dengan jarak r adalah :

E r =J

jadi:

E r

=

1I2nr.

Perbandingan antara tegangan dan

arus atau tahanan adalah

R

=

p/2m.

b. Metode tiga titik (

three pOint )

dimaksudkan untuk mengukur

tahanan pembumian. Misalkan tiga

batang elektroda pembumian,

dimanaelektroda1tahanannyayang

mau diukur dan elektroda 2 dan 3

sebagai elektroda pembumuan

pembantuyangjugabelumdiketahui

tahanannya, sebagaimana terlihat

sepertigambar2.

1

2

3

Gambar

2.

Metodetigatitik

Bila tahanan tiap..tiap elektroda

pembumian diukur dengan arus

konstan, maka dapat diketahui

persamaansebagaiberikut:

R

=V L

engbitung tabanan pentanaban

Persamaan-persamaantahanpentanahan

dari berbagai sistem elektroda sangat

sulit

dan

dalambeberapahaldinyatakan

dalam pendekatan-pendekatan.

Persamaan tersebut diperoleh dari

hubungan bahwa tahanan elektroda (R)

berbanding lurus dengan tahanan jenis

elektroda(p),panjangelektroda  l), dan

berbanding terbalik dengan luas

penampangelektroda(A)adalah:

~

A

330

8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333

4/6

CJlRf.BJf17 Vo1 6 No.3 November 2010 : 328 333

. ':/I

Berdasarkan asumsi bahawa tahanan

pentanahan seragam pada seluruh

volume tanah, meskipun hal ini tidak

mungkin. Rumus yang biasa digunakan

untuk menghitung elektroda batang pada

jari-jari elektroda r) yang terpasang

adalah :

R =

2:

In - 1 )

3. Metodologi

Metode yang digunakan, metode tiga

titik yaitu ada tiga elektroda yang

terbagi dari elektroda pertama E)

sebagai elektroda utama dan elektroda

kedua P) dan ketiga

R)

sebagai

elektroda bantu. Elektroda yang

digunakan adalah elektroda batang,

elektroda utama dengan panjang 2 m

sedangkan elektroda bantu panjangnya

0,5 m. Baik elektroda utama maupun

elektroda bantu berdiameter 16 mm.

Elektroda utama ditanam sedalam 1,75

m sedangkan elektroda bantu ditanam

0,5 m. Penanaman elektroda utama

dengan elektroda bantu yang pertama

dimulai dengan

jarak

1 m

dan

elektroda

bantu yang kedua dimulai dengan

jarak

15

m untuk pengambilan data

awal.Sedangkan pengambilan data

berikutnya bisa dilihat pada tabel hasil

hasil pengujian. Cara pemasangan

elektrodanya seperti diperlihatkan pada

gambar 3

R

Gambar 3 Rangkaian pengujian

Keterangan :

Vs = Tegangan sumber AC

V

=

Volt meter

S = Saklar

A

=

Ampere meter

E

=

Elektroda utama

P

dan

R

=

Elektroda bantu

Pengambilan data dilakukan dengan dua

cara yaitu penujian kering dan pengujian

basah. Pengujian kering dilakukan saat

tanah tidak kena hujan tanah kering)

dan

pengujian basah dilakukan dengan

cara menyiram elektroda yang ditanam

seperti kena air hujan. Langkah

pengambilan data yaitu

dari

rangkaian

tersebut diberi sumber tegangan 220

Volt mencatat arus dan tegangan dengan

jarak

elektroda bervariasi.

4

Hasil Dan Pembahasan

Pengambilan data dilakukan dengan

metode tidak langsung pada kondisi

basah dan kering, hasilnya seperti

terlihat pada tabel 3 dan 4.

331

8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333

5/6

Pengujian embumian Elektroda Batang

...................................................

 Supriyo

T

abel

3.

Data hasil pengukuran kondisi kering

No Jarak elektroda

m)

Vs

volt)

I

A)

V

volt)

E P E R

1

10

15

220 11 46

207

2

10 20 220

11 52

207

3 10

25 220

10 88

207

4

10

30

220 11 06 219

5

15

20

220

11 20

204

6

15 25 220

11 40

207

7

15 30

220

11 50

207

T

abel

4.

Data hasil pengukuran kondisi basah

No Jarak elektroda

m)

Vs

volt)

I

A)

V

volt)

E P E R

1 10 15

220

11 75

204

2

10

20 220 11 65 205 5

3 10

25

220

11 10

205 5

4

10 30

220 11 28

204

5

15

20

220 11 70 204

6

15

25

220

11 80

204

7 15

30

220 11 90 204

Dari hasil pengukuran pada tegangan baik pada arus maupun pada

sumber 220 volt, pada jarak jarak

tegangannya.Hasil tahanan pentanahan

elektroda yang berubah-ubah seperti dapat dilihat pada tabel 5 d n 6.

terlihat pada tabel hasilnya harnpir sarna

T b I 5 Data

h l

per

hitun

19an

tah t ah

an

k

Sl  e aSl

anan pen an

on

d i kering

No

Jarak

elektroda m)

Vs

volt)

I

A)

V

volt)

R

0)

E P

E R

1

10 15

220 11 46

207

18 06

2

10

20 220

11 52

207 17 96

3

10

25 220 10 88

207

19 02

4

10 30

220 11 06 219

19 80

5 15 20 220 11 20 204

18 21

6 15 25

220

11 40

207 18 15

7

15 30

220 11 50 207

18 00

332

8/18/2019 6-3-2010 Hal 328-333

6/6