Membuat Sistim Grounding Sederhana

Grounding

Siswanto Page 1

MEMBUAT SISTIM GROUNDING (PENTANAHAN) SEDERHANA

Fungsi grounding ddidalam sistim kelistrikan

Grounding memiliki 3 fungsi utama, yaitu:

1. Sebagai perlindungan terhadap over voltage atau tegangan lebih, yang mungkin

disebabkan oleh tegangan kejut yang di hasilkan oleh sambaran petir lightning surge

.yang dapat menyebabkan kerusakan peralatan listrik.

2. Penyetabil tegangan listrik Voltage stabilization, karena sumber tegangan dari sistim

distribusi normalnya disalurkan oleh multi transformer, dengan demikian setaip

transformer memerlukan tegangan referensi, yaitu tegangan phase ke ground.

3. Sebagai perlindungan terhadap arus lebih, yang dapat membahayakan komponen2

listrik.

Namun demikian, alasan utama kenapa sistim kelistrikan harus di lengkapi dengan grounding

adalah untuk keamanan, baik untuk peralatan maupun untuk manusia yang dihasilkan baik oleh

voltage surge dan short circuit akan dapat menghasilkan arus gangguan yang cukup besar

untuk dapat menggerakkan sistim pengaman untuk bekerja, seperti, sekering, circuit breaker,

atau jenis pengaman yang lain.

Grounding Electrode (elektroda pentanahan)

Ada beberapa cara untuk membuat grounding, yang terpenting dalam hal ini adalah

mendapatkan tahanan pentanahan grounding resistance kecil, max. 10.

Berikut adalah cara2 pemasangan eletroda

pentanahan grounding electrode pada berbagai

posisi:

1. Pemasangan grounding electrode rod secara

vertical:

Panjang elektroda minimum 2.5 M

Diameter pipa elektroda +/-17 mm

Luas penampang kabel grounding minimum 16 mm2

Grounding

Siswanto Page 2


miring

Panjang elektroda minimum 2.5 m




horizantal

Panjang elektroda minimum 2.5M



Kabel grounding, BCC 16 mm2

Grounding

Siswanto Page 3

Mengapa begitu penting kedalaman penanaman grounding electrode ?

Bila terjadi gangguan listrik akibat voltage surge , tegangan listrik akan terdistribusi kedalam

tanah, tegangan tertinggi akan berada di permukaan tanah dan akan semakin mengecil sesuai

dengan kedalaman permukaan tanah.

Berikut adalah ilustrasi penyebaran voltage surge pada lapisan tanah.

Tahanan Pentanahan (grounding resistance)

Grounding resistance sangat dipengaruhi oleh jenis tanah dimana grounding electrode tersebut

ditanam,

Berikut adalah table tahanan jenis dari berbagai jenis tanah

Tanah humus +/- 50 M

Tanah lempung +/- 50 M

Tanah Pasir +/- 100 M

Tanah kerikil +/- 160 M

Grounding

Siswanto Page 4

Namun demikian target tahanan grounding ketika

memasang grounding electrode adalah max: 10 ,

normalnya selalu diusahakan pada range 4.

Jika untuk mendapatkan nilai tahanan pentanahan

(grounding resistance) yang dikehendaki sangat

sulit karena jenis tanahnya sangat jelek, maka bisa

dilakukan dengan memakai grounding parallel.

Grounding parallel digunakan untuk memperbaiki

contact resistance terhadap tanah.

dengan menggunakan grounding parallel ,

grounding resistance menjadi sangat kecil,

tergantung dari jumlah grounding parallel yang di

gunakan.

Jarak antara graounding parallel hendaknya tidak

kurang dari 1.5 x panjang elektroda yang

digunakan, dengan panjang minimum elektroda

2.5M.

Berikut adalah correction factor k untuk

penggunaan grounding parallel.

Jumlah elektroda parallel Faktor k

2 0.6

3 0.4

5 0.25

10 0.13

Misal, hasil pengukuran grounding resistance dengan menggunakan sinle rod adalah 12,

untuk mendapatkan grounding resistance 4, maka paling tidak harus menggunakan grounding

parallel sebanyak: 12 / 4 = 3 grounding parallel.

Grounding

Siswanto Page 5

Untuk mendapatkan grounding resistance yang lebih baik usahakan ketika menanam grounding

electrode di tempat (tanah) yang lembab,

Karena tanah yang lembab dapat menyebabkan

pipa elektroda dan kabel grounding menjadi

berkarat, oleh karena itu, usahakan kabel

grounding tidak langsung ditanam / bersentuhan

dengan tanah tetapi menggunakan pipa

pembungkus yang di galvanized, dan antara pipa

dengan kabel grounding harus memiliki contact

yang sangat baik, untuk itu harus di baut dengan

keras.

Loose contact antar keduanya menyebabkan

kenaikan tahanan pentanahan (grounding

resistance).

Tahanan jenis tanah vs kelembaban

LIGHTNING STRIKE

Petir (lightning) adalah suatu phenomena alam yang disebabkan oleh proses pelepasan muatan

ion positive dan negative di atsmosper.

Jika kandungan pelepasan muatan ion positive negative tersebut cukup besar, dapat

menyebakan tahanan isolasi udara menjadi tembus sehingga dapat menimbulkan loncatan /

percikan yang sangat besar, loncatan / percikan tersebut dapat timbul hanya terjadi antara awan

positive negative disebut sebagai intra-cloud stroke dan jika muatan pelepasannya sangat

besar, loncatan ion dapat menembus awan menuju bumi yang disebut cloud ground stroke.

Loncatan muatan dapat menghasilkan ratusan ribu ampere dan menimbulkan panas di udara

dengan suhu yang di laluinya bisa sampai 54.000 0F (30.000 0C). dan menghasilkan kilatan

cahaya (lightning) dan gelombang yang sangat besar (thunder).

Hampir 80% sambaran petir (lightning stroke) terjadi didalam awan itu sendiri (intra cloud), dan

sisanya adalah sambaran ke ground (cloud-ground stroke),

Grounding

Siswanto Page 6

Sambaran petir ke bumi (cloud-ground) adalah merupakan pelepasan muatan listrik negative

dengan tegangan puluhan juta volt bahkan lebih, arus puncak yang dihasilkan pada saat terjadi

sambaran ke bumi sangat bervaisi mulai dari ribuan ampere sampai 200.000 ampere atau lebih,

walau waktunya berlangsung sangat singkat hanya beberapa micro second.

Pelepasan muatan listrik yang timbul pada saat terjadi sambaran petir ke ground sangat besar

sehingga dapat menyebabkan kerusakan peralatan yang terhubung dengan kabel, banguanan,

bahkan pipa bawah tanah dan instalasi listrik bawah tanah sekalipun, dengan jangkauan lebih

dari 1.6 km dari titik terjadinya sambaran petir

Basic Grounding Ref NEC (National Electrical Code) Art 810

NEC mensyaratkan, semua sistim pengkabelan (wiring) didalam gedung harus di groundkan

kedalam satu titik ground, untuk kabel coaxial, hanya bagian shieldingnya yang di

groundkan.(NEC Art 810)

Semua sistim harus dihubungkan ke satu sistim grounding sebagai titik sentral grounding untuk

menyalurkan arus listrik dari sambaran petir, NEC tidak merekomendasikan sistim grounding

yang terpisah pisah (unbonded grounding).

NEC mensyaratkan, untuk semua pipa metal (metal piping), metal structure building, harus di

groundkan kedalam satu titik grounding.

Tujuan dari sistim grounding satu titik adalah untuk mencegah timbulnya beda potential yang

akan terjadi antar structure saat terjadi sambaran petir, karena beda potential akan menghasil

aliran arus yang dapat menimbulkan loncatan arus listrik,

Grounding

Siswanto Page 7

Perlindungan Petir Std NEC (National Electrical Code)

Cara menghitung radius perlindungan terhadap sambaran petir dengan menggunakan air

terminal rod / lightning rod (batang penangkal petir).

Berikut adalah step by step membuat plot area proteksi terhadap bahaya sambaran petir.

Ref: IEEE Std 1048-2003, FGH (German) recommendation dengan Rolling Sphere Method

Misal, kita akan membuat

perlindungan terhadap bahaya

sambaran petir untuk sebuah

rumah tinggal 2 lantai, dengan

ukuran seperti pada gambar,

yaitu:

Tinggi atap dari tanah = 12.62M

Tinggi Air terminal (penangkal

petir?) = 1.3M jumlah 2 buah

Jarak antar air termination = 2M

Panjang bangunan dari tembok

paling belakang sampai pagar =

12.5M

Grounding

Siswanto Page 8

Step 1,

Ukur tinggi total air termination / lightning rod ke tanah. Missal : 13.92 M

Dari air termination / lightning rod , tarik garis horizontal sejauh 5 x tinggi total air termination /

lightning rod = 5 x 13.92 M = 31.13 M

Dari ujung garis tsb, tarik garis vertical (M1) setinggi : 3H = 3 x 13.92M = 41.76M, lalu dar ujung

M1 buat lingkaran dengan R (Jari-jari) = M1 atau 3H, maka lingkaran akan menyentuh pada

ujung air termination / lightning rod dan ujung 5H.

Lihat ilustrasi dibawah:

Grounding

Siswanto Page 9

Step 2:

Hilangkan garis lingkaran yang diluar potongan dengan air termination / lightning rod dan 5H,

maka membentuk busur yang merupakan area proteksi dari Air termination 1.

Lihat ilustrasi dibawah.

Area yang dilindungi dari oleh air termination / lightning rod dari bahaya petir adalah area

dibawah busur,

Sudut antara busur dengan air termination adalah 420

Grounding

Siswanto Page 10

Step 3:

Buat / plot lingkaran seperti pada langkah 1&2, untuk air termination ke 2, lihat ilustrasi.

Step 4:

Buat / plot linkaran seperti pada langkah 1,2&4 untuk air termination / lightning rod ke 1&2, dari

sisi yang berlawanan, maka di peroleh gambaran / plot area yang terlindungi , lihat

ilustrasi.dibawah

Dalam kasus ini

dengan tinggi

bangunan 12.62 M +

1.3M tinggi air

termination,/

lightning rod, ada

bagian2 yang

terbuka (tidak ter

lindungi) thd bahaya

sambaran petir.

Bagian ini ada

yang terbuka

tidak terlindungi

Grounding

Siswanto Page 11

Sebagai solusinya adalah dengan meninggikan air termination / lightning rod atau menambah

pada setiap pojok dari sisa atau area yng tidak terlindungi tersebut.

Jika akan di tambahkan air termination pada area yang masih terbuka, sebaiknya masing2 air

termination / lightning rod, dihubungkan menjadi satu titik dengan menggunakan wire grounding,

lihat ilustrasi dibawah, jika menggunakan air termination dengan jumlah lebih dari 1 dengan

jarak yang cukup jauh.

Referensi:

1. NFPA 70National Electrical Code 2008 Edition. An International Codes and Standards Organization.NFPA, 1 Batterymarch Park, Quincy, MA 02169-7471.

2. National Electrical Safety Code, C2-2007. Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. 3. IEEE Guide for Protective Grounding of Power Lines, IEEE Std 1048-2003. IEEE Power

Engineering Society. 4. Understanding Lightning and Lightning Protection, A Multimedia Teaching Guide, RSP Series in

Electrostatics and application. 5. Lightning Protection Principles and Applications part I, Gerard Berger, Laboratory of Physics of

Gases and Plasmas UMR 8578 SUPELEC, Plateau de Moulon, 91190 Gif sur Yvette, France 6. FGH German recommendation 7. Electrical Engineers Design Manual (Electrical engineering), Siemens

cover1.pdfSlide Number 1

Documents

Membuat Sistim Grounding Sederhana