Grounding atau Pentanahan

Apa itu pentanahan???

penghubungan bagian-bagian
peralatan listrik yang pada keadaan normal tidak dialiri arus. Tujuannya adalah untuk membatasi tegangan antara bagian-bagian peralatan yang tidak dialiri arus, dan antara bagian-bagian tersebut dengan tanah, sampai pada suatu nilai yang aman untuk semua kondisi operasi, baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan.

Apa saja yang harus ditanahkan?????

a. Semua bagian instalasi yang terbuat dari logam (menghantar listrik) dan dengan mudah bisa disentuh manusia. Hal ini perlu agar potensial dari logam yang mudah disentuh manusia selalu sama dengan potensial tanah (bumi) tempat manusia berpijak sehingga tidak berbahaya bagi manusia yang menyentuhnya.
b. Bagian pembuangan muatan listrik (bagian bawah) dari lightning arrester. Hal ini diperlukan agar lightning arrester dapat berfungsi dengan baik, yaitu membuang muatan listrik yang diterimanya dari petir ke tanah (bumi) dengan lancar,
c. Kawat petir yang ada pada bagian atas saluran transmisi. Kawat petir ini sesungguhnya juga berfungsi sebagai lightning arrester. Karena letaknya yang ada di sepanjang saluran transmisi, maka semua kaki tiang transmisi harus ditanahkan agar petir yang menyambar kawat petir dapat disalurkan ke tanah dengan lancar melalui kaki tiang saluran transmisi.
d. Titik netral dari transformator atau titik netral dari generator. Hal ini diperlukan dalam kaitan dengan keperluan proteksi khususnya yang menyangkut gangguan hubung tanah.

Dalam praktik, diinginkan agar tahanan pentanahan dari titik-titik pentanahan tersebut di atas tidak melebihi 4 ohm.

Secara teoretis, tahanan dari tanah atau bumi adalah nol karena luas penampang bumi tak terhingga. Tetapi kenyataannya tidak demikian, artinya tahanan pentanahan nilainya tidak nol. Hal ini terutama disebabkan oleh adanya tahanan kontak antara alat pentanahan dengan tanah di mana alat tersebut dipasang (dalam tanah).

Mengapa harus ditanahkan???

Pada saat terjadi gangguan, arus gangguan yang
dialirkan ke tanah akan menimbulkan perbedaan tegangan pada permukaan tanah yang disebabkan karena adanya tahanan tanah. Bila arus hubung-singkat ke
tanah dipaksakan mengalir melalui tanah dengan tahanan yang tinggi, maka hal tersebut akan menimbulkan perbedaan tegangan yang besar dan bisa jadi berbahaya. Oleh sebab itu diperlukan sistim pentanahan yang berguna untuk memperoleh tegangan potensial yang merata dalam suatu bagian struktur dan peralatan, serta untuk memperoleh jalan balik arus hubung-singkat/arus
gangguan ke tanah yang memiliki resistansi rendah."

SYARAT – SYARAT SISTEM PENTANAHAN YANG EFEKTIF

1. Tahanan pentanahan harus memenuhi syarat yang di inginkan untuk suatu keperluan pemakaian
2. Elektroda yang ditanam dalam tanah harus :
• Bahan Konduktor yang baik
• Tahan Korosi
• Cukup Kuat
3. Jangan sebagai sumber arus galvanis
4. Elektroda harus mempunyai kontak yang baik dengan tanah sekelilingnya.
5. Tahanan pentanahan harus baik untuk berbagai musim dalam setahun.
6. Biaya pemasangan serendah mungkin.

Alat apa saja yang dipakai dalam pentanahan????

Gambar 1. Macam-macam alat pentanahan.

Dari gambar 1 tampak bahwa ada empat alat pentanahan, yaitu:
1. Batang pentanahan tunggal (single grounding rod).
2. Batang pentanahan ganda (multiple grounding rod). Terdiri dari beberapa batang tunggal yang dihubungkan paralel.
3. Anyaman pentanahan (grounding mesh), merupakan anyaman kawat tembaga.
4. Pelat pentanahan (grounding plate), yaitu pelat tembaga.

Gambar 2. Batang pentanahan beserta aksesorisnya.

Gambar 2 menggambarkan batang pentanahan beserta aksesorisnya, yaitu; (1) Konduktor tanah, (2) Penghubung antara konduktor dengan elektroda tanah, dan (3) Elektroda tanah.


Gambar 3. Batang pentanahan dan lingkaran pengaruhnya (sphere of influence).

Sedangkan gambar 3 menggambarkan batang pentanahan beserta lingkaran pengaruhnya (sphere of influence) didalam tanah. Tampak bahwa makin dalam letaknya di dalam tanah sampai kedalaman yang sama dengan kedalaman batang pentanahan, dan lingkaran pengaruh ini makin dekat dengan batang pentanahan.

FAKTOR-FAKTOR YANG MENENTUKAN TAHANAN PENTANAHAN

Tahanan pentanahan suatu elektroda tergantung pada tiga faktor :

1. Tahanan elektroda itu sendiri dan penghantar yang menghubungkan ke peralatan yang ditanahkan.
2. Tahan kontak antara elektroda dengan tanah.
3. Tahanan dari massa tanah sekeliling elektroda.

Namun demikian pada prakteknya tahanan elektroda dapat diabaikan, akan tetapi tahanan kawat penghantar yang menghubungkan keperalatan akan mempunyai impedansi yang tinggi terhadap impuls frekuensi tinggi seperti misal pada saat terjadi lightningdischarge. Untuk menghindarinya, sambungan ini di usahakan dibuat sependek mungkin.

Dari ketiga faktor tersebut diatas yang dominan pengaruhnya adalah tahanan sekeliling elektroda atau dengan kata lain tahanan jenis tanah (ρ).

TAHANAN JENIS TANAH (ρ)

Dari rumus untuk menentukan tahanan tanah dari statu elektroda yang hemispherical R = ρ/2πr terlihat bahwa tahanan pentanahan berbanding lurus dengan besarnya ρ. Untuk berbagai tempat harga ρ ini tidak sama dan tergantung pada beberapa faktor :

1. sifat geologi tanah
2. Komposisi zat kimia dalam tanah
3. Kandungan air tanah
4. Temperatur tanah
5. Selain itu faktor perubahan musim juga mempengaruhinya.

Sifat Geologi Tanah

Ini merupakan faktor utama yang menentukan tahanan jenis tanah. Bahan dasar dari pada tanah relatif bersifat bukan penghantar. Tanah liat umumnya mempunyai tahanan jenis terendah, sedang batu-batuan dan quartz bersifat sebagai insulator.

Tabel dibawah ini menunjukkan harga-harga ( ρ ) dari berbagai jenis tanah.

Tabel.

No.	JENIS TANAH	TAHANAN JENIS TANAH( ohm.meter )
1	Tanah yang mengandung air garam	5 – 6
2	Rawa	30
3	Tanah liat	100
4	Pasir Basah	200
5	Batu-batu kerikil basah	500
6	Pasir dan batu krikil kering	1000
7	Batu	3000

KOMPOSISI ZAT – ZAT KIMIA DALAM TANAH

Kandungan zat – zat kimia dalam tanah terutama sejumlah zat organik maupun anorganik yang dapat larut perlu untuk diperhatikan pula.

Didaerah yang mempunyai tingkat curah hujan tinggi biasanya mempunyai tahanan jenis tanah yang tinggi disebabkan garam yang terkandung pada lapisan atas larut. Pada daerah yang demikian ini untuk memperoleh pentanahan yang efektif yaitu dengan menanam elektroda pada kedalaman yang lebih dalam dimana larutan garam masih terdapat.

KANDUNGAN AIR TANAH

Kandungan air tanah sangat berpengaruh terhadap perubahan tahanan jenis tanah ( ρ ) terutama kandungan air tanah sampai dengan 20%.

Dalam salah satu test laboratorium untuk tanah merah penurunan kandungan air tanah dari 20% ke 10% menyebabkan tahanan jenis tanah naik samapai 30 kali.Kenaikan kandungan air tanah diatas 20% pengaruhnya sedikit sekali.

TEMPERATUR TANAH

Temperatur bumi pada kedalaman 5 feet (= 1,5 m) biasanya stabil terhadap perubahan temperatur permukaan.

Bagi Indonesia daerah tropic perbedaan temperatur selama setahun tidak banyak, sehingga faktor temperatur boleh dikata tidak ada pengaruhnya.

ELEKTRODA PENTANAHAN

Jenis Elektroda pentanahan

Pada dasarnya ada 3 (tiga) jenis elektroda yang digunakan pada sistem pentanahan yaitu :

1. Elektroda Batang
2. Elektroda Pelat
3. Elektroda Pita

Elektroda – elektroda ini dapat digunakan secara tunggal maupun multiple dan juga secara gabungan dari ketiga jenis dalam suatu sistem.

ELEKTRODA BATANG

Elektroda batang terbuat dari batang atau pipa logam yang di tanam vertikal di dalam tanah.
Biasanya dibuat dari bahan tembaga, stainless steel atau galvanised steel. Perlu diperhatikan pula dalam pemilihan bahan agar terhindar dari galvanic couple yang dapat menyebabkan korosi.
Ukuran Elektroda :
diameter 5/8 ” - 3/4 ”
Panjang 4 feet – 8 feet
Elektroda batang ini mampu menyalurkan arus discharge petir maupun untuk pemakaian pentanahan yang lain.

ELEKTRODA PELAT

Bentuk elektroda pelat biasanya empat perseguí atau empat persegi panjang yang tebuat dari tembaga, timah atau pelat baja yang ditanam didalam tanah. Cara penanaman biasanya secara vertical, sebab dengan menanam secara horizontal hasilnya tidak berbeda jauh dengan vertical. Penanaman secara vertical adalah lebih praktis dan ekonomis.

ELEKTRODA PITA

Elektroda pita jenis ini terbuat dari bahan metal berbentuk pita atau juga kawat BCC yang di tanam di dalam tanah secara horizontal sedalam ± 2 feet. Elektroda pita ini bisa dipasang pada struktur tanah yang mempunyai tahanan jenis rendah pada permukaan dan pada daerah yang tidak mengalami kekeringan.
Hal ini cocok untuk daerah – daerah pegunungan dimana harga tahanan jenis tanah makin tinggi dengan kedalaman.

PENGKONDISIAN TANAH

Bagi daerah – daerah yang mempunyai struktur tanah dengan tahanan jenis tanah yang tinggi untuk memperoleh tahanan pentanahan yang diinginkan seringkali sukar diperoleh. Ada tiga cara untuk mengkondisikan tanah agar pada lokasi elektroda ditanam tahanan jenis tanah menjadi rendah, yaitu :

1. Dengan membuat lubang penanaman elektroda yang lebar dan dimasukkan mengelilingi elektroda tersebut bahan – bahan seperti tanah liat atau cokas.
2. Mengelilingi elektroda pada statu jarak tertentu diberi zat-zat nimia yang mana akan memperkecil tahanan jenis tanah di sekitarnya. Zat-zat nimia yang biasa di pakai adalah sodium chloride, calsium chloride, magnesium sulfat, dan coper sulfat.
3. Dengan Bentonite.
   Bubuk bentonita bersifat mengabsorb air, karena itu dengan mencampur bubuk bentonite, garam dapur dan air maka campuran bentonite tersebut dapat menghasilkan tahanan jenis tanah yang rendah. Dengan menanamkan campuran bentonite tersebut disekeliling elektroda maka tahanan pentanahandapat diperkecil 1/10 – 1/15 kali.
   Komposisi campuran bentonite menurut perbandingan :Bentonite : garam dapur : air = 1 : 0,2 : 2