lssN 1979-7451
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni 2010
ANALISA IMPEDANSI PENGETANAHAN ELEKTRODA BATANG TUNGGAL DALAM BETON RANGKA BAJA TERHADAP INJEKSI ARUS BOLAK BALIK Achmad Solichanl), Rudy Haryanto2) r'2)Fakultas Teknik UNIMUS e-mail : solihanl
[email protected]
ABSTRACT Low impedance grotmding is necessary to anticipate the return flow that can be directly on the ground. Research caruied out by field observations to determine the impedance value which is derived by a single rod electrode: Testing the impedance by the planting depth electrode arrangement and frequency settings. The results obtained were impedance value to a depth of 50 cmfor 3.2 to 4.8 Q, the depth of 100 amfor 3-4 O and 150 cm depth of 0.4 to 0.1 Q.
Key words: Impedance grounding, setting depth grounding ABSTRAKSI Impedansi pengetanahan yarig rendah sangat diperlukan untuk mengantisipasi arus balik sehingga dapat langsung di ketanahkan. Penelitian dilakukan dengan obseryasi lapangan untuk mengetahui nilai impedansi yang di hasilknn oleh elektrode batang tunggal. Pengujian impedansi
dengan cara pengaturan kedalaman tanam elektrode dan pengaturan frekuensi. Hasil yang diperoleh bahwa nilai impedansi untuk kedalaman 50 cm sebesar 3,2 - 4,8 Q, kedalaman 100 cm sebesar 3 - 4 O dan kedalaman 150 cm sebesar 0,1 - 0,1 A.
Kata kunci : Impedansi pengetanahan, pengaturan kedalaman pengetanahan
1. PENDAHULUAN
pengetanahan tersebut. Penelitian ini
Sistem pengetanahan yang baik
bertujuan untuk mengetahui pengaruh
diperlukan baik untuk proteksi terhadap
variabel frekuensi terhadap
petfu maupun untuk pengetanahan titik
pentanahan
netral dari suatu sistem tenaga listrik.
impedansi yang rendah.
dan
mendapatkan nilai
Analisa dilakukan
Sistem pengetanahan tersebut sering mendapat injeksi arus , impuls dengan frekuensi tinggi (petir) atau
uji
bentuk arusnya berubah terhadap waktu.
sampai dengan 10 KHz.
Perilaku tahanan dalam sistem pengetanahan tergantung
24
terhadap
perubahan
impedansi pengetanahan dengan sumber arus bolak-balik berfrekuensi 0 KHz
suatu
pada
besar kecilnya frekuensi dari arus yang diinjeksikan
sistem
sistem
2. SISTEM PENTANAHAN
Sistem pentanahan
yang
digunakan baik untuk pentanahan netral Achmad S, Rudy
I
H
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni 2010
tssN 1979-7451
dad suatu sistem tenaga listrik
,
pentanahan sistem penangkal'petir dan
pentanahan
unfuk suatu
pentanahan tersebut sangat dipengaruhi oleh banyak faktor.
Faktor internal meliputi
peralatan
khususnya dibidang telekomunikasi dan
a. Dimensi konduklor pentanahan
elektronik perlu mendapatkan perhatian
yang serius, karena pada prinsipnya
(diameter atau panj angnya).
b. Resistivitas (nilai
pentanahan tersebut merupakan dasar
yang digunakan untuk suatu
sistem
sistem
c.
dengan saat
Sampai
Konfigurasi sistem pentanahan. Faktor eksternal meliputi
a.
pentanahan adalah hambatan sistem suatu
sistem pentanahan tersebut.
tahanan)
relative tanah.
proteksi. Besaran yang sangat dominan
untuk diperhatikan dari suatu
:
:
Bentuk arusnya (pulsa, sinusoidal, searah).
b.
ini orang mengukur
Frekuensi yang mengalir ke dalam sistem pentanahan
hambatan pentanahan hanya dengan
earth tester
yang
Untuk mengetahui nilai-nilai
prinsipnya mengalirkan arus searah ke
hambatan jenis tanah yang akurat harus
dalam sistem pentanahan.
Kenyataan
dilakukan pengukuran secara langsung
yang terjadi suatu sistem
pentanahan
pada lokasi yang digunakan untuk sistem
tersebut tidak pemah dialiri arus searah.
pentanahan karena struktur tanah yang
Karena biasanya berupa sinusoidal (AC)
sesungguhnya
atau bahkan berupa impuls (petir) dengan
diperkirakan, untuk setiap lokasi yang
frekuensi tingginya atau berbintuk arus
berbeda mempunyai hambatan jenis tanah
berubah waktu yang sangat tidak
yang tidak sama [5].
menggunakan
tidak
sesederhana yang
Syarat sistem pentanahan
menentu benfuknya.
Menurut Anggoro
tll
perilaku
tahanan sistem pentanahan sangat tergantung pada frekuensi (dasar dan
efektif [2]
a.
yang
:
Membuat jalur impedansi rendah ke tanah untuk pengaman personil
peralatan
harmonisanya) dari arus yang mengalir
dan
ke sistem pentanahan
menggunakan rangkaian yang
tersebut. Dalam
suatu pentanahan baik penangkal petir
atau pentanahan netral sistem
tenaga
efektif.
b.
Dapat melawan dan menyebarkan
adalah berapa besar impedansi sistem
gangguan berulang
pentanahan tersebut. Besar impedansi
akibat surya hubung.
Analisa lmpedansi Pengetanahan ........
dengan
dan
arus
l,'
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni2010
tssN 1979-7451
c. Menggunakan bahan tahan korosi terhadap berbagai kondisi kimiawi
untuk mengontrol dalam batas aman sesuai peralatan yang digunakan,
tanah, untuk
sedangkan
kontinuitas penampilan sepanj ang
pasak adalah batang sederhana, hal ini penyebab utama
umur peralatan yang dilindungi.
jatuhnya tahanan tanah dalam gradient
d. Menggunakan sistem mekanik
tegangan yang tinggi pada permukaan
yang kuat namun muda\. dalam
pasak. Sebagai akibat dari sifat ini maka
perawatan dan perbaikan bila
pasak harus ditempatkan didekat atau
terjadi kerusakan.
sekitar bangunan stasiun. Dalam saluran
menlastikan
Dalam sistem pentanahan semakin
tinggi (132KV) tahanan maksimalnya 15 ohm masih dapat
kecil nilai tahanan maka semakin baik
ditoleransi dan dalam saluran distribusi
terutama untuk pengamanan personal dan
(33-0,4 KV) ciipiiih tahanan 25 oirm.
tegangan
peralatan, beberapa standart yang telah
Beberapa metode yang
disepakati adalah bahwa saluran tranmisi
digunakan untuk menurunkan nilai
substasion harus
tahanan pentanahan antara lain dengan
direncanakan
sedemikian rupa sehingga nilai tahanan pentanahan
tidak melebihi 1O'
untuk
a. b.
daPat
:
Sistem batang elektroda pararel Sistem pasak tanam dalam dengan
tahanan pentanahan pada komunikasi
beberapa pasak dan diperlakukan
system/ data dan maksimum hatga
terhadap kondisi kimiawi tanah.
tahanan yang diijinkan 5C) pada gedung /
c. Dengan
menggunakan pelat
bangunan.
tanam, penghantar tanam, dan beton rangka baja yang secara
Kisi-kisi pentanahan tergantung pada kerja ganda dan Pasak Yang terhubung. Dari segi besamya nilai
listrik terhubung.
Bagian lain dari sistem pentanahan
tahanan bahan yang dipakai pasak tidak
yaitu hubungan tanah itu sendiri dimana
mengurangi besar tahanan pentanahan
kontak antara tanah dengan pasak yang
sistem namun
fungsi
tertanam harus cukup luas sehingga nilai
tersendiri yang penting. Bahannya sendiri
tahanan dari jalur arus yang masuk atau
mempunyai harga imPedansi awal
melewati tanah masih dalam batas yang
beberapa kali lebih tinggi daripada harga
diperkenankan untuk
tahanannya terhadap tanah pada frekuensi
tertentu. Hambatan jenis tanah yang akan
rendah. Bahan pentanahan dimaksudkan
menentukan tahanan pentanahan yang
26
I
I
memPunYai
,
penggunaan
Achmad S, Rudy
H
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni 2010
tssN 1979-7451
dipengaruhi oleh beberapa faktor yang
secara material tidak akan mengurangi
meliputi: " a. Temperatur tanah. b. Besarnya arus yang melewati. c. Kandungan air dan bahan kimia
nilai
d. e.
nilai tahanan eleklroda pentanahan tidak hanya tahanan karena
bergantung pada kedalaman dan luas
permukaan elektroda
tapi juga
pada
yangada dalam tanah.
tahanan tanatr- Tahanan tanah merupakan
Kelembaban tanah.
kunci utama yang menentukan
Cuaca.
elektrode dan pada kedalaman berapa
tahanan
Tahanan dari jalur tanah ini relatif rendah
pasak harus dipasang agar diperoleh
dan tetap sepanjang tahun.
Untuk
tahanan yang rendah. Elektrode baja
memahami tahanan tanah harus rendah,
digunakan sebagai penghantar saluran
dapat dengan menggunakan hukum Ohm
distribusi dan pentanahan substasion.
yaitu
:
E:IXR
Dalam memilih penghantar
(1)
Dimana : E adalahtegangan (volt)
I
mempertimbangkan hal berikut
a.
adalah arus (ampere)
R adalah tahanan (ohm)
Hambatan
arus melewati
sangat lambat, dengan tahanan sistem
diatas 100 ohm-m, tidak ada batas
perkenan korosi
yaitu:
allowance).
Tahanan pasaknya sendiri dan
b.
Tahanan kontak antara dengan tanah disekitar.
c.
Untuk tanah yang bersifat korosi
ohm-m, batas perkenan korosi
pasak
adalah 15% dengan pemilihan
.
Tahanan tanah sekelilingnya.
Pasak-pasak tanah, batang logam,
struktur dan peralatan lain
(corosi
lambat, dengan tahanan 25-100
sambungan- sambungannya.
b.
:
Untuk tanah yang bersifat korosi
elektroda tanah mempunyai 3 komponen,
a.
dapat
biasa
digunakan untuk elektroda tanah, selain
penghantar
sudah
mempertimbangkan
faktor
stabilitas thermal.
c.
Untuk tanah yang bersifat korosi
itu umumnya ukurannya besar sehingga
cepat, dengan tahanan kurang dari
tahanannya dapat terabaikan terhadap
25 ohm-m, batas perkenan korosi
tahanan keseluruhan sistem pentanahan.
adalah 30% dengan pemilihan
Apabila pasak ditanam lebih dalam ke
penghantar
sudah
tanah maka tahanan akan berkurang,
mempertimbangkan
faktor
namun bertambahnya diameier
stabilitas thermal.
Analisa lmpedansi Pengetanahan ........
pasak
I
li27
rssN 1979-7451
d.
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni2O10
Penghantar dapat
dipilih
ukuran standart seperti
dari
dipengaruhi oleh frekuensi arus yang
l0 x 6mm
diinjeksikan. Desain pentanahan gdd dilakukan dengan memfokuskan pada
sampai 65 x 8mm.
Secara umum ,"rrr*rt un dilakukan dengan mencari titik temu
frekuensi rendah yang mana jarak pemisah elektrode tidak sama lebih efisien daripada jarak pemisah elektrode
dan meminimalkan
yang sama. Meskipun demikian ketika
biaya.Pada frekuensi rendah didasarkan
frekuensi naik seperti saat terjadi petir
pada sistem pentanahan dengan diberi jarak antar elektrode. Penelitian tentang
sistem pentanahan ini mempunyai impedansi yang lebih tinggi sehingga
karakteristik sistem pentanahan grid
mengurangi sistem keamanan.
antata keamanan
analisis dibandingkan dengan grid yang biasa [2].
Untuk itu sebelumnya perlu dilakukan pengujian permukaan
Hasilnya menunjukan bahwa untuk
kerja sistem pentanahan
tanah
dengan menggunakan earthing terster
sangat
Gambar 1. Peralatan earthing meter
2.I
PENGUKURAN IMPEDANSI
PENTANAHAN
DENGAN
PERUBAHAN ARUS GANGGUAN
Nilai tegangan yang dialirkan ke
dengan setiap kenaikannya sebesar 40
Volt. Pengukuran tegangan
permukaan
dilakukan mulai jarak 0 - 4,0 m, dengan variasi perubahannya 0,2 m. Titik-titik di
elektroda batang dibuat bervariasi dengan
tanah yang akan diukur
maksud agar diperoleh data nilai
permukaan tanahnya ditanami paku
tegangan permukaan untuk berbagai arus
dengan kedalaman 10 Cm
gangguan tanah yarLg
pengukurannya menjadi
berbeda-
nilai tegangan keluaran regulator diatur dari 40 240 Volt, beda.Perubahan
28
Disamping
tegangan
lebih
agar
mudah.
nilai tegangan permukaan
tanah, data pengukuran lain yang diambil
I
I
Achmad S, Rudy
H
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni 2010
rssN 1979-7451
dan arus (I). Hal yang sama'dilakukan
menjamin tingginya nilai permukaan. Karena nilai
untuk berbagai jenis tanah
dengan
permukaan sangat tergantung pada jenis
kedalaman 0,5 m dan 1,0 m. Dari hasil
tanah dimana panjang dan kedalaman
pengukuran yang dilakukan diperoleh
pembenaman elektroda batang.
ialah besarnya tegangan masukan (Vin)
tegangan tegangan
bahwa kenaikan nilai arus gangguan tidak
Gambar 2. Pemasangan Earthing Meter Pada Saat Pengukuran
2.2.ELEKTRODE
elektroda ditirus dengan menggunakan
Batang tunggal dengan
diawali membuat kerangka
mesin bubut. Elektroda tembaga yang
cara
sudah ditirus dimasukkan dalam beton
baja,
kerangka baja. Elektroda
membuat beton dengan komposisi semen : pasir : split
: I :2: 3. Batang elektroda
tersebut
diinjeksi arus berfrekuensi 0 KHz sampai
tembaga dipotong sesuai dengan ukuran
10
KHz
yang dibutuhkan, kemudian ujung dari .; i.,il --^a ,'
:1.
ill tl
ii: -
r
-'"
--.i :' ,r'l,:*
,'/'.''
.8n ,
-
,., ,..y'i ,r.'i
25m 30m
Gambar 3. Beton rangka baja tunggal
Elelrtrode batang tunggal dalam
beton kerangka baja tersebut ditanam
dengan arus bolak balik, seperti pada gambar berikut
:
dalam tanah yang kemudian diinjeksi Analisa lmpedansi Pengetanahan ........
29
rssN 1979-7451
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni 2010
Gambar 4. Sistrim pengukuran impedansi pengetanahan
Pengukuran
imfedansi
pengetanahan didasarkan
pada
tiap
tegangan yang terjadi di permukaan tanah
akibat adanya injeksi arus
AC melalui
dengan menginjeksi arus bolak balik akan
sangat berpengaruh terhadap nilai impedansi elektrode.
Nilai impedansi yang kecil/rendah
eiektro
tergantung
pengukuran menggunakan metode (tiga) titik yaitu:
elektroda. Sedangkan
1. Titik elektrode
3
pengetanahan
2. Titik potensial permukaan 3. Titik arus balik.
tanah
dari kedalaman tanam nilai Impedansi
semakin besar dipengaruhi oleh besarnya
frekuensi adanya
hal ini
terpengaruh akibat
nilai induktansi dari elektroda
tersebut.
Perubahan panjang elektrode sistem pertanahan yang terjadi dalam tanah
Gambar 5. Pasak Elektrode
4. HASIL
PENELITIAI\
Dari hasil
pengambilan data
elektrode
(l)
didapatkan nilai seperti pada
tabel4.1. di bawah ini
:
dengan parameter frekuensi (0, impedansi (z), kedalaman tanam batang
30l
Achmad S, Rudy
H
rssN 1979-7451
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni2010
Tabel 1. Data hasil pengukuran impedansi dengan variabel frekuensi, kedalaman tanam elektroda (I) : 0,5 m FREKUENSI
BESAR IMPEDANSI
flHz
/lm
Teori
0
0,5
0
0
10
0,5
3,2
38,47
100
0,5
3,2
38,47
500
0,5
3,5
38,49
1000
0,5
3,7
38,49
0,5
3,7
38,50
0,5
4,8
38,50
.
5000 10000
Tabel 2. Data hasil pengukuran impedansi dengan variabel frekuensi, kedalaman elektroda(A:1m FREKUENSI
tanam
BESAR IMPEDANS| (Ohm)
(f)Hz
(
/)m
Pengukuran
Teori
0
t
0
0
10
7
3,0
78,24
100
1.
3,0
L9,24
500
1
3,4
Lg,24
1000
1.
3,6
18,25
5000
1
4,0
18,25
10000
1
4,O
18.25
Tabel 3. Data hasil pengukuran impedansi dengan variabel frekuensi, kedalaman tanam : elektroda (f 1,5 m FREKUENSI ( Hz)
31
BESAR IMPEDANSI(Ohm)
(llm
Pengukuran
Teori
0
1,5
0
0
10
!,5
o,4
L3,O2
100
1,5
o,4
73,O2
500
1,5
0,4
13,O2
1000
7,5
0,3
13,02
5000
1,5
0,3
13,03
10000
1,5
0,1
13,03
Achmad S, Rudy
H
lssN 1979-7451
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni 2010
5. 1.
KESIMPULAN
injeksi ert$ berfrekuensi
Kedalaman tanam elektrode batang
Yogyakarta.
tunggal berbanding terbalik
dengan
4.
2.
Mazetti, G.M.Veca, 19983.
behaviour of
nilai impedansi.
ImPuls
grounded
IEEE
transaction on power apparatus and
Frekuensi arus Yang. mengalir berbanding lurus dengan nilai
system. 5.
impedansi.
FOSTU,
Vol. PAS-102.
Hutahuruk, TS, 1986. Pengetanahan netral sistem tenaga dan pengetanahan p er al at an,
DAFTAR PUSTAKA 1.
Ardani
I,
Bambang Anggoro dkk,
6.
Perilaku ImPedansi Pengetanahan batang konduhor 2002.
2.
Tegangan Permukaan Tanah, Alumni
Teknik Elektro Universitas
FOSTU, YogYakarta.
Mada, Yogyakarta
AS Pabla, Hadi Abdul, 1986' Sisrem Erlangga'
Jakarta. J.
Ihsan, Aris Rakhmadi. Analisis Pengaruh Jenis Tanah terhadaP
terhadap inieksi arus bolak-balik'
distribusi daya listrik. a
Erlangga, Jakarta.
Bambang Anggoro, Kodrat
S
dkk,
2002. Kontur potensial tanah disekitar
konduhor Pengetanahan
Analisa lmpedansi Pengetanahan
7.
Agus Supardi, Pengaruh
Gacijah
Frekuensi
Arus terhadap Magnitude Impedansi Pentanahan Satu Elehrode Batang,
Teknik
Elektro
Universitas
MuhammadiYah, Surakarta
dengan
""""
t,,
