View
435
Download
1
Category
Preview:
DESCRIPTION
Pengaruh Kedalaman Elektrode Batang Tunggal
Citation preview
Eksergi Jurnal Teknik Energi Vol 8 No. 1 Januari 2012; 1 - 6
1
PENGARUH KEDALAMAN ELEKTRODA BATANG TUNGGAL
TERHADAP NILAI TAHANAN PENTANAHAN PADA TANAH LIAT
DAN SOILTREATMENT GARAM
Wahyono
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Sudarto, S.H., Tembalang, Kotak Pos 6199 SMS, Semarang 50329
Telp. 7473417, 7466420 (Hunting), Fax.7472396
Abstrak
Semakin kecil nilai tahanan pentanahan maka semakin baik system pentanahannya. Pada kondisi tanah
tertentu, nilai tahanan pembumian dipengaruhi oleh kedalaman penanaman dan tahanan jenis tanah.
Dalam makalah ini akan memaparkan bagaimana pengaruhnya kedalaman penanaman elektroda pada
tanah liat dan campuran garam terhadap nilai tahanan pembumian. Tujuan penelitian adalah untuk
mencari nilai tahanan pentanahan yang sesuai dengan kebutuan yang persyaratkan agar sistem
kelistrikan aman terhadap gangguan yang terjadi. Dalam penelitian digunakan metode pengukuran tiga
titik dengan menggunakan alat digital earth resistance tester. Hasil perhitungan dari data pengujian
penurunan rata-rata antara tahanan pentanahan pada tanah liat dan tanah yang soil treatment garam
adalah 73,9 %
Kata kunci : elektroda, tahanan pentanahan
1 PENDAHULUAN
Untuk melindungi dan mengurangi dampak
kerusakan akibat sambaran petir maka
dipasang sistem pengamanan pada
perumahan. Sistem pengamanan itu berupa
sistem penangkal petir beserta
pentanahannya. Pemasangan sistem tersebut
didasari oleh perhitungan resiko kerusakan
akibat sambaran petir terhadap perumahan.
Dengan adanya sistem pentanahan ini, semua
bagian perumahan dan permukaan tanah
diharapkan mempunyai tegangan yang
merata, terutama pada saat gangguan ke
tanah sehingga tidak membahayakan orang
yang berada disekitar tempat itu. Untuk
meminimalkan kerusakan akibat sambaran
petir pada perumahan, maka perlu dilakukan
perhitungan nilai pentanahan yang aman dan
menganalisa tempat tertanamnya elektroda
pentanahan. Pada proses perencanaan suatu
jenis sistem pentanahan pada perumahan,
memerlukan suatu pengukuran tahanan
pentanahan yang akan menjadi acuan proses
perencanaan sistem pentanahan. Hal ini akan
bermanfaat dalam perencanaan sistem
pentanahan karena arus lebih dialirkan ke
tanah dengan cepat pada saat terjadi
sambaran petir karena nilai tahanan
pentanahan yang kecil.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
mengetahui nilai tahanan dengan elektroda
batang tunggal yang tertanam di tanah pada
kondisi jenis tanah yang berbeda, untuk
mengetahui nilai tahanan jenis tanah dengan
elektroda yang tertanam di tanah liat dan
tanah yang dicampur garam atau kondisi
jenis tanah yang berbeda dan untuk
membandingkan nilai tahanan jenis tanah
dengan variasi elektroda yang tertanam
dalam tanah.
Tinjauan Pustaka
Arif dermawan, dkk., (2002) analisis
penbandingan nilai tahanan pentanahan yang
ditanam dalam tanah dan septictank pada
perumahan. Penelitian dilakukan dengan
menanam batang elektroda dalam tanah dan
membuat septictank yang diisi tiga jenis
tanah kemudian batang elektroda dipasang
dalam tanah tersebut. Dalam penelitian juga
mengatur kedalam elektroda yang hasilnya
semakin dalam penanaman elektroda
kedalam tanah, maka nilai tahanan
pentanahan semakin kecil.
Pengaruh Kedalaman Elektroda Batang Tunggal Terhadap (Wahyono)
2
Janardana (2005), meneliti tentang
perbedaan sistem pentanahan dengan
penambah garam dan bentonit untuk
mengurangi
nilai tahanan pentanahan. Menurut
Hutahuruk, 1999, tahanan pentanahan
dipengaruhi oleh bebrapa faktor antara lain :
jenis tanah, suhu, kelembanan tanah, lapisan
tanah, serta kandungan elektrolit tanah.
Kandungan elektrolit tanah dapat
menurunkan nilai pentanahan. Kandungan
elektrolit tanah dapat dirubah dengan
menambah zat aditif pada tanah. Hasil
pengukuran dengan penambahan garam dan
penambahan bentonit menunjukan
perbedaan yang signifikan, sehingga dalam
pemasangan eletrotroda pentanahan perlu
memperhatikan zat aditif yang digunakan
agar didapatkan nilai tahanan pentanahan
yang sesuai dengan kebutuhan.
Klasifikasi Tanah
Janadana (2000) mengatakan klasifikasi
tanah adalah suatu sistem pengaturan
beberapa jenis tanah yang berbeda-beda, tapi
mempunyai sifat yang serupa kedalam
kelompok-kelompok atau sub-sub kelompok
tertentu. Dari sudut pandang teknis, tanah
dapat digolongkan menjadi beberapa pokok
yaitu : Batu krikil (gravel), pasir ( Sand),
Lanau (Silt),
Lempung (Clay).
Tahanan Jenis Tanah
Faktor keseimbangan antara tahanan
dankapasitansi disekelilingnya adalah
tahanan jenis tanahyang direpresentasikan
dengan ρ. Harga tahanan jenis tanah pada
daerah kedalaman yang terbatas
tergantung dari beberapa faktor yaitu :
Jenis tanah : tanah liat, berpasir
berbatu dan lainlain.
Lapisan tanah : berlapis-lapis dengan
tahanan berbeda atau uniform.
Kelembaban tanah.
Temperatur.
Untuk mendapatkan tahanan tanah yang
rendah sering dicoba dengan memberi air
atau dengan membasahi tanah, serta dengan
mengubah komposisi kimia tanah dengan
memberikan garam pada tanah dekat
elektroda.
Teknik Pengkondisian Tanah
Cara untuk menurunkan tahanan jenis tanah
ini disebut dengan teknik pengkondisian
tanah. Adapun macam-macam teknik
pengkondisian tanah yaitu :
a. Teknik bentonit.
b. Teknik kokas atau arang.
c. Teknik tepung logam.
d. Teknik garam.
e. Teknik semen konduktif.
Pemilihan teknik pengkondisian tanah
tersebut disesuaikan dengan kondisi lokasi
yang tergantung pada :
Kemudahan memperoleh bahan-
bahan.
Kemudahan pemasangan.
Kemudahan pemeliharaan.
Besarnya tahanan jenis tanah efektif
yang dapat dicapai.
Bahaya karat terhadap elektroda
pentanahan.
Jenis-jenis Elektroda Pentanahan
Beberapa jenis elektroda pentanahan yang
biasa digunakan yaitu :
a. Elektroda Batang
b. Elektroda Pita
c. Elektroda Pelat
Elektroda batang adalah elektroda dari
pipa besi baja profil atau batangan logam
lainnya yang dipancangkan ke dalam
tanah secara dalam. Panjang elektroda
yang digunakan sesuai dengan pentanahan
yang diperlukan. Elektroda batang yang
ditanam tegak lurus dengan
permukaan tanah disebut pentanahan rod.
Bila elektroda elektroda tersebut dialiri arus
gangguan ke tanah ketika daerah
perumahan terjadi gangguan tanah, maka
arus tersebut akan menyebar atau mengalir
ke tanah dan akan mengakibatkan naiknya
beda potensial pada permukaan tanah.
Eksergi Jurnal Teknik Energi Vol 8 No. 1 Januari 2012; 1 - 6
3
(a) (b) (c)
Gambar 1. Jenis- jenis elektroda pentahan
Untuk elektroda yang ditanam tegak
lurus dekat permukaan tanah (Gambar
1.a), nilai tahanan pentanahannya adalah :
Dimana :
Rd1 = nilai tahanan pentanahan ( ohm),
= tahanan jenis tanah ( ohm- metrer )
L = kedalaman penanaman elektroda (m)
a = jari-jari elektroda ( cm )
2. METODOLOGI
Cara pengukuran tahanan pentahan dengan
metode tiga titik (three-point methode). Bila
dimaksudkan untuk mengukur tahanan
jenis tanah maka perhitunganya dengan
menggunakan rumus 1.1 Metode tiga
titik ini adalah menggunakan tiga buah
batang pentanahan dimana batang 1 yang
tahanannya hendak diukur dan batang-
batang 2 dan 3 sebagai batang
pengentanahan pembantu yang juga belum
diketahui tahanannya. Diagram rangkaianya
ditunjukan seperti pada gambar 2 dibawah
dan bila pengukuran dengan sumber DC
maka gambar rangkaianya seperti pada
gambar 3
Gambar 2 rangkaian pengukuran dengan
sumber AC.
Sumber DC yang digunakan pada rangkaian
seperti gambar 3 adalah sudah termasuk alat
ukur tahanan pentanahan yang disebut
Digital Earth Resistsnce Tester.
Gambar 3. Rangkaian pengukuran dengan
sumber DC.
Bila alat untuk mengukur tahanan
pentanahan ini dipisahkan dengan rangkaian
maka seperti pada gambar 4
Peralatan penelitian utama yang diapakai
adalah Digital Earth Resistance Tester,
Sumber tenaga : 9V DC jenis baterai R6P
(SUM-3) x 6, Jenis : Digital Earth
Resistance Tester 4105A.
Gambar 4. Digital earth resistance tester
Keterangan :
LCD penampil nilai ukur.
1. Simbol baterai dalam keadaan lemah.
2. LED indicator (berwarna hijau).
Pengaruh Kedalaman Elektroda Batang Tunggal Terhadap (Wahyono)
4
3. Tombol uji untuk mengunci dan
melihat hasil pengukuran.
4. Selektor swithc untuk memilih batas
ukur dan mematikan alat.
5. Terminal pengukuran.
Gambar 5 Diagram alir proses pengukuran
tahanan pentanahan
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran tahanan pentanahan yang
dilakukan memdapatkan seperti pada tabel 1
dibawah. Sesuai dengan teori dari buku
sistem pentanahan (Hutahuruk, 1999), maka
tanah yang dikondisikan dengan bahan yang
mudah menghantarkan arus listrik akan
menurunkan nilai tahanan pentanahan.
Tanahan pentanahan berbanding dengan
tanahan jenis tanah, sedangkan tahanan jenis
tanah yang diberi garam akan menjadi kecil
nilainya.
Tabel 1 Data pengujian pentanahan pada
tanah liat( ke 1) dan garam (ke 2)
No Kedalaman
EL
(cm)
Rd 1(Ω)
ke-1
Rd2 (Ω)
Ke 2
1 40 54,7 14,9
2 50 50,7 11,3
3 60 42,1 9,9
4 70 37,9 9,4
5 80 31,9 8,2
6 90 27,5 7,8
7 100 25,0 7,4
8 110 23,3 7,0
9 120 20,4 6,4
10 130 17,1 5,2
11 140 15,3 3,6
12 150 13,8 2,1
Tahanan pentanahan rata-rata pada tanah liat
dan tanah soiltreatment garam untuk
kedalaman 40 cm mengalami penurunan
sebesar 39,8 Ω atau 72,7 %, sehingga untuk
tahanan pentanahan perumahan agar
tericapai dibawah 5 Ω maka elektroda yang
harus ditanam dalam tanah adalah 140 cm.
Tahanan yang ditanam dalam tanah liat
untuk kedalaman 150 cm belum memenuhi
syarat karena tahananya baru 13,8 Ω,
sehingga harus tambah kedalaman atau
ditreatment atau diberi air kemuduan diukur
setelah beberapa minggu agar elektroda
betul-betul kontak dengan tanah sehingga
nilai tahanan pentanahanya bisa kecil.
Dari hasil perhitungan penurunan rata-rata
antara tahanan pentanahan pada tanah liat
dan tanah yang soil treatment garam adalah
73,9 %
Dari hasil pengukuran semakin dalam
elektroda yang ditanam ke tanah, maka
tahanan pentanahan semakin kecil, hal ini
Menyiapkan
bahan dan alat
ukur
Mengatur jarak elektroda utama ,
bantu, penyambungan dengan alat
Melakukan pengukuran dan mencatat
tahanan pentanahan
Penanaman
elektroda utama
mulai
selesai
Eksergi Jurnal Teknik Energi Vol 8 No. 1 Januari 2012; 1 - 6
5
disebabkan karena semakin dalam
penanaman elektroda semakin dekat dengan
air tanah dan kandungan air pada tanah
semakin banyak dan kelembaban tanah
semakin tinggi.
Hasil perhitungan tahanan jenis tanah pada
tabel baris pertama jenis tanah liat sebesar
3615,8 Ω-cm dan hasil perhitungan pada
tanah yang sama pada baris ke duabelas
sebesar 2531,6 Ω-cm, sehingga ada
penurunan nilai tahanan jenis tanah.
0
10
20
30
40
50
60
0 50 100 150 200
Series1
Tahanan pentanahan (Ω)
Kedalaman (cm)
Gambar 6. Grafik antara tahanan pantanahan
dengan kedalaman elektroda di tanah liat
Dari gambar 6 terlihat bahwa hubungan
antara tahanan pentanahan dengan
kedalaman elektroda berbanding terbalik
artinya semakin dalam penanaman elektroda
maka semakin kecil nilai tahanan
pentanahanya. Berdasarkan rumus juga
terlihat bahwa tahanan tanah sebanding
dengan tahanan jenis dan berbanding
terbalik dengan kedalaman penanaman
elektroda. Hal ini terjadi juga pada semua
kondisi tanah yang berbeda-beda.
Struktur dan karakteristik tanah
merupakan salah satu faktor yang
mutlak diketahui karena mempunyai
kaitan erat dengan perencanaan sistem
pentanahan yang akan digunakan. Nilai
tahanan jenis tanah harganya bermacam-
macam, tergantung pada komposisi
tanahnya. Batasan ataupengelompokan
tahanan jenis dari berbagai macam jenis
tanah pada kedalaman tertentu tergantung
pada beberapa hal antara lain pengaruh
temperatur, pengaruh kelembaban, dan
pengaruh kandungan kimia Secara teori
untuk tanah pada kondisi tanah yang
sama, semakin dalam penanaman elekroda,
tahanan tanah dan tahanan jenis tanah
akan menurun karena semakin dekat
dengan air tanah yang berpengaruh
dengan kelembaban yang nantinya
berpengaruh terhadap konduktivitas.
Gambar 7. Grafik antara tahanan pantanahan
dengan kedalaman elektroda ditanah
soiltreatment garam
4. KESIMPULAN
1. Semakin dalam elektroda ditanam maka
nilai tahanan pembumiannya akan
semakin kecil.
2. Untuk penambahan kedalaman ΔL =
10 cm yang sama ternyata
menghasilkan selisih penurunan yang
tidak sama.
3. Nilai tahanan jenis tanah harganya
bermacam-macam, tergantung pada
komposisi tanahnya.
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standarisasi Nasional. 2000.
Persyaratan Umum Instalasi Listrik
2000 (PUIL 2000). Jakarta: Yayasan
PUIL.
Tahanan pentanahan (Ω )
Kedalaman(cm)
Pengaruh Kedalaman Elektroda Batang Tunggal Terhadap (Wahyono)
6
Arif Dermawan dkk, 2002, analisis
perbandingan tahanan pentanahan
ditanam dalam tanah dan
septictank pada rumah, undip,
semarang
Hutauruk, T.S. 1999. Pengetanahan
Netral Sistem Tenaga Dan
Pengetanahan Peralatan. Yayasan
PUIL. Jakarta : Erlangga.
Janardana, (2005), Perbedaan Penambahan
Garam Dengan Penambahan Bentonit
Terhadap Nilai Tahanan Pentanahan
Pada Sistem Pentanahan, vol.4 no.1,
2005, Teknologi Elektro, Universitas
Udayana, Bali
Recommended