BAB III LANDASAN TEORI
3.1.
Pengertian Dasar Grounding
3.1.1.
Definisi Grounding
Defini Definisi si groundi grounding ng adalah adalah siste sistem m pentana pentanahan han yang yang berfun berfungsi gsi untuk untuk meniadakan beda potensial sehingga jika ada kebocoran tegangan atau arus akan langsu langsung ng di buang buang ke bumi. bumi. Sistem Sistem groundi grounding ng atau atau bisa bisa disebu disebutt sebagai sebagai sistem sistem pentanahan adalah sistem pengamanan terhadap perangkat - perangkat yang mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari lonjakan listrik utamanya petir. Sistem grounding digambarkan sebagai hubungan antara suatu peralatan atau sirkuit listrik dengan bumi. Sistem grounding yang digunakan baik untuk grounding netral dari suatu sistem tenaga listrik, sistem grounding penangkal petir dan sistem grounding untuk suat suatu u
pera perala lata tan n
khus khusus usny nyaa
dibi dibida dang ng
tele teleko komu muni nika kasi si
dan dan
elek elektr tron onik ik
perl perlu u
mendapatkan perhatian yang serius, karena prinsipnya grounding tersebut merupakan dasar yang digunakan untuk suatu sistem proteksi. Tidak jarang orang umum/ awam maupun seorang teknisi masih ada kekurangan dalam memprediksikan nilai dari suatu hambatan grounding. Besaran yang sangat domain untuk diperhatikan dari suatu sistem grounding adalah hambatan suatu sistem grounding tersebut. Sampai dengan saat ini orang mengukur hambatan grounding hanya dengan menggunakan menggunakan earth tester tester yang prinsipnya prinsipnya mengalirkan mengalirkan arus searah ke dalam sistem sistem ground grounding ing,, sedang sedang kenyataa kenyataan n yang yang terjadi terjadi suatu suatu sistem sistem ground grounding ing terseb tersebut ut tidak tidak pernah dialiri arus searah. arena biasanya berupa sinusoidal !"#$ atau bahkan
16
berupa impuls !petir$ dengan frekuensi tingginya atau berbentuk arus berubah waktu yang sangat tidak menentu bentuknya. %enur %enurut ut
"nggor nggoro! o!&' &''&$ '&$((
peri perila laku ku
taha tahana nan n
sist sistem em
groun groundi ding ng
sang sangat at
tergantung pada frekuensi !dasar dan harmonisasinya$ dari arus yang mengalir ke sist sistem em grou groundi nding ng ters tersebu ebut. t. Dala Dalam m suat suatu u grou ground ndin ing g baik baik penan penangk gkal al peti petirr atau atau grounding netral sistem tembaga adalah berapa besar impendansi sistem grounding tesebut. Besar impendansi grounding tersebut sangat dipengaruhi oleh banyak faktor baik faktor internal atau eksternal. )ang )ang dimaksud dengan faktor internal meliputi * a. Dimensi Dimensi konduktor konduktor pentanaha pentanahan n !diamet !diameter er atau atau panjangnya panjangnya$. $. b. +esistiitas relatie tanah. c. onfig onfigura urasi si sistem sistem pentan pentanaha ahan. n. )ang )ang dimaksud dengan deng an faktor eksternal meliputi * a. Bentuk Bentuk arusny arusnyaa !pulsa, !pulsa, sinu sinusoi soida, da, seara searah$. h$. b. rekuensi yang mengalir ke dalam sistem pentanahan. ntu ntuk k menge mengeta tahui hui nila nilaii-ni nila laii hamb hambat atan an jeni jeniss tanah tanah yang yang akur akurat at haru haruss dilakukan pengukuran secara langsung pada lokasi yang digunakan untuk sistem grou ground ndin ing g kare karena na stru strukt ktur ur tana tanah h yang yang sesu sesung nggu guhn hny ya tida tidak k sede sederh rhan anaa yang yang diperkirakan, untuk setiap lokasi yang berbeda mempunyai hambatan jenis tanah yang tidak sama !utaurk,0110$5. Tujuan Tujuan utama utama dari dari adanya adanya groundi grounding ng siste sistem m pentana pentanahan han ini adalah adalah untuk untuk menciptakan sebuah jalur yang low-impedance !tahanan low-impedance !tahanan rendah$ terhadap permukaan bumi untuk gelombang listrik dan transient voltage. voltage. 2enerangan, arus listrik, circuit switching switching dan electrostatic discharge adalah discharge adalah penyebab umum dari adanya sentakan
17
berupa impuls !petir$ dengan frekuensi tingginya atau berbentuk arus berubah waktu yang sangat tidak menentu bentuknya. %enur %enurut ut
"nggor nggoro! o!&' &''&$ '&$((
peri perila laku ku
taha tahana nan n
sist sistem em
groun groundi ding ng
sang sangat at
tergantung pada frekuensi !dasar dan harmonisasinya$ dari arus yang mengalir ke sist sistem em grou groundi nding ng ters tersebu ebut. t. Dala Dalam m suat suatu u grou ground ndin ing g baik baik penan penangk gkal al peti petirr atau atau grounding netral sistem tembaga adalah berapa besar impendansi sistem grounding tesebut. Besar impendansi grounding tersebut sangat dipengaruhi oleh banyak faktor baik faktor internal atau eksternal. )ang )ang dimaksud dengan faktor internal meliputi * a. Dimensi Dimensi konduktor konduktor pentanaha pentanahan n !diamet !diameter er atau atau panjangnya panjangnya$. $. b. +esistiitas relatie tanah. c. onfig onfigura urasi si sistem sistem pentan pentanaha ahan. n. )ang )ang dimaksud dengan deng an faktor eksternal meliputi * a. Bentuk Bentuk arusny arusnyaa !pulsa, !pulsa, sinu sinusoi soida, da, seara searah$. h$. b. rekuensi yang mengalir ke dalam sistem pentanahan. ntu ntuk k menge mengeta tahui hui nila nilaii-ni nila laii hamb hambat atan an jeni jeniss tanah tanah yang yang akur akurat at haru haruss dilakukan pengukuran secara langsung pada lokasi yang digunakan untuk sistem grou ground ndin ing g kare karena na stru strukt ktur ur tana tanah h yang yang sesu sesung nggu guhn hny ya tida tidak k sede sederh rhan anaa yang yang diperkirakan, untuk setiap lokasi yang berbeda mempunyai hambatan jenis tanah yang tidak sama !utaurk,0110$5. Tujuan Tujuan utama utama dari dari adanya adanya groundi grounding ng siste sistem m pentana pentanahan han ini adalah adalah untuk untuk menciptakan sebuah jalur yang low-impedance !tahanan low-impedance !tahanan rendah$ terhadap permukaan bumi untuk gelombang listrik dan transient voltage. voltage. 2enerangan, arus listrik, circuit switching switching dan electrostatic discharge adalah discharge adalah penyebab umum dari adanya sentakan
17
listrik atau transient transient v oltage. oltage. Grounding sist sistem em pent pentana anahan han yang yang efekt efektif if akan akan meminimalkan efek tersebut. %enurut 3444 Std 0567-&''8 , tujuan sistem pentanahan adalah * a. %embat %embatasi asi besarny besarnyaa tegang tegangan an terhadap terhadap bumi agar berbed berbedaa dalam dalam batasan batasan yang diperbolehkan. b. %enyediakan jalur bagi aliran arus yang dapat memberikan deteksi terjadinya hubungan yang tidak dikehendaki antara kondukor sistem dan bumi. Deteksi ini akan mengakibatka mengakibatkan n beroprasiny beroprasinyaa peralatan peralatan otomatis otomatis yang memutuskan memutuskan suplai tegagan dari konduktor. 3.2. 3.2.
Kara Karate teri risti sti Siste Siste! ! Gro Ground unding ing "ang Efe Efetif tif
a. Teren Terencan canaa dengan baik, baik, semua koneksi koneksi yang terdap terdapat at pada sistem sistem harus harus merupakan koneksi yang sudah direncanakan sebelumnya dengan kaidah kaidah tertentu. b. 9erifikasi 9erifikasi secara isual dapat dilakukan. c. %enghindarka %enghindarkan n gangguan gangguan yang terjadi terjadi pada pada arus listrik listrik dari dari perangkat perangkat.. d. Semua Semua kompon komponen en meta metall haru haruss dita ditaha han/ n/di diik ikat at oleh oleh sist sistem em penta pentanah nahan an,, dengan dengan tujuan tujuan untuk untuk memini meminimal malkan kan arus arus listr listrik ik melalu melaluii materi material al yang bersipat konduktif pada potensial listrik yang sama. 3.2.1.
Penggunaan Grounding Da#a! A$#iasi Protesi
a. arena arena gejala gejala alami alami , seperti seperti kilat, kilat, tanah tanah digunakan digunakan untuk untuk membebas membebaskan kan sistem dari arus sebelum orang dapat terluka atau komponen sistem yang peka dapat rusak karena adanya arus kejut yang ditimbulkan oleh petir. b. arena potensial dalam kaitan dengan kegagalan sistem tenaga listrik dengan kembalian tanah, tanah membantu dalam memastikan operasi yang cepat menyangkut relay proteksi sistem daya dengan menyediakan jalan arus gagal tahanan rendah tambahan. :alan tahanan rendah menyediakan
18
tujuan untuk mengeluarkan potensial secepat mugkin . Tanah harus mengalirkan potensial sebelum orang terluka atau sistem telepon rusak. 3.2.2.
Bagian %agian &ang ditana'an
Dalam instalasi listrik ada empat bagian yang harus ditanahkan atau sering juga disebut dibumikan. 4mpat bagian dari instalasi listrik ini adalah* a. Semua bagian instalasi yang terbuat dari logam !menghantar listrik$ dan dengan mudah bias disentuh manusia. al ini perlu agar potensial dari logam yang mudah di sentuh 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 lighting arrester . al ini diperlukan agar lightning arrester dapat berpungsi dengan baik, yaitu membuang muatan listrik yang diterimanya dari petir ke tanah !bumi$ dengan lancar. c. awat petir yang ada pada bagian atas saluran transmisi. awat petir ini sesungguhnya juga berfungsi sebagai lightning arrester . arena letaknya yang ada di sepanjang saluran transmisi, maka semua kaki tiang transmisi harus ditanahkan agar petir menyambar kawat petir dapat disalurkan ke tanah dengan lancar melalui kaki tiang saluran transmisi. d. Titik netral dari transformator atau titik netral generator. al ini di perlukan dalam kaitan dengan keperluan proteksi khususnya yang menyangkut gangguan hubungan tanah. Dalam praktik, diinginkan agar tahanan dari titik-titik pentanahan diatas tidak melebihi 0 ;hm. Secara teoritis, tahanan dari tanah atau bumi adalah nol arena luas penampang bumi bumi tak terhingga. Tetapi kenyataan tidak demikian , artinya tahanan pentanahan nilainya tidak nol. al ini terutama disebabkan oleh adanya tahanan kontak antara alat pentanahan dengan tanah di mana alat tersebut dipasang !dalam tanah$.
19
"lat untuk melakukan pentanahan ditunjukkan oleh
Dari gambar =.0 tampak bahwa ada empat alat grounding, yaitu* a. Batang pentanahan tunggal !single grounding rod $. b. Batang pentanahan ganda !multiple grounding rod $. Terdiri dari beberapa batang tunggal yang dihubungkan paralel. c. "nyaman pentanahan !grounding mesh$, merupakan anyaman kawat tembaga. d. 2elat pentanahan ! grounding plate$, yaitu pelat tembaga. Tahanan pentanahan selain ditimbulkan oleh tahanan kontak tersebut diatas juga
ditimbulkan oleh tahanan sambungan antara alat pentanahan dengan kawat
penghubungnya. nsur lain yang menjadi bagian dari tahanan pentanahan adalah tahanan dari tanah yang ada di sekitar alat pentanahan yang menghambat aliran muatan listrik !arus listrik$ yang keluar dari alat pentanahan tersebut. "rus listrik yang keluar dari alat pentanahan ini menghadapi bagian-bagian tanah yang berbeda
20
tahanan jenisnya. ntuk jenis tanah yang sama, tahanan jenisnya dipengaruhi oleh kedalamannya. %akin dalam letaknya, umumnya makin kecil tahanan jenisnya, karena komposisinya makin padat dan umumnya juga lebih basah. ;leh karena itu, dalam memasang batang pentanahan, makin dalam pemasangannya akan makin baik hasilnya dalam arti akan didapat tahanan pentanahan yang makin rendah.
eterangan
ingkaran 2engaruhnya
21
Sedangkan ingkaran pengaruh ini makin dekat dengan batang pentanahan. Salah satu faktor utama dalam setiap usaha pengamanan rangkaian listrik adalah pentanahan. "pabila suatu tindakan pengamanan yang baik dilaksanakan maka harus ada sistem grounding yang dirancang dengan baik dan benar. Syarat sistem grounding yang efektif * a. %embuat jalur impedansi rendah ke tanah untuk pengaman personil dan peralatan dengan menggunakan rangkaian yang efektif. b. Dapat melawan dan menyebarkan gangguan berulang dan arus akibat surya hubung. c. %enggunakan bahan tahan korosi terhadap berbagai kondisi kimiawi tanah, untuk memastikan kontinuitas penampilan sepanjang umur peralatan yang dilindungi. d. %enggunakan sistem mekanik yang kuat namun mudah dalam perawatan dan perbaikan bila terjadi kerusakan.
Dalam sistem grounding semakin kecil nilai tahanan maka semakin baik terutama untuk pengamanan personal dan peralatan, beberapa patoakan standart yang telah disepakati adalah bahwa saluran tranmisi substasion harus direncanakan sedemikian rupa sehingga nilai tahanan pentanahan tidak melebihi 0? untuk digunakan pada aplikasi data dan maksimum harga tahanan yang diijinkan 6? pada gedung. isi-kisi pentanahan tergantung pada kerja ganda dan pasak yang terhubung. Dari segi besarnya nilai tahanan bahan yang dipakai pasak tidak mengurangi besar tahanan pentanahan sistem namun mempunyai fungsi tersendiri yang penting bahannya sendiri mempunyai harga impedansi awal beberapa kali lebih tinggi
22
daripada harga tahanannya terhadap tanah pada frekuensi rendah. Bahan pentanahan dimaksudkan untuk mengontrol dalam batas aman sesuai peralatan yang digunakan, sedangkan pasak adalah batang sederhana, hal ini penyebab utama jatuhnya tahanan tanah dalam gradient tegangan yang tinggi pada permukaan pasak. Sebagai akibat dari sifat ini maka pasak harus ditempatkan didekat atau sekitar bangunan stasion. Beberapa metode yang dapat digunakan untuk menurunkan nilai tahanan grounding antara lain dengan * a. Sistem batang pararel b. Sistem pasak tanam dalam dengan beberapa pasak dan diperlakukan terhadap kondisi kimiawi tanah. c. Dengan menggunakan pelat tanam, penghantar tanam, dan beton rangka baja yang secara listrik terhubung.
3.3.
Konta Tana'
Bagian lain dari sistem hubungan pentanahan yaitu tanah itu sendiri dimana kontak antara tanah dengan pasak yang tertanam harus cukup luas sehingga nilai tahanan dari jalur arus yang masuk atau melewati tanah masih dalam batas yang diperkenankan untuk penggunaan tertentu. ambatan jenis tanah yang akan menentukan tahanan pentanahan yang dipengaruhi oleh beberapa faktor
yang
meliputi * a. Temperatur tanah. b. Besarnya arus yang melewati. c. andungan air dan bahan kimia yang ada dalam tanah. d. elembaban tanah. e. #uaca. Tahanan dari jalur tanah ini relatie rendah dan tetap sepanjang tahun. ntuk memahami tahanan tanah harus rendah, dapat dengan menggunakan hukum ;hm yaitu * 23
E = I X R
Dimana
E @ tegangan satuan olt I @ arus satuan ampere R @ tahanan satuan ohm
ambatan arus melewati sistem elektroda tanah mempunyai = ko mponen * a. Tahanan pasaknya sendiri dan sambungan-sambungannya. b. Tahanan kontak antara pasak dengan tanah disekitar. c. Tahanan tanah sekelilingnya
2asak-pasak tanah, batang logam, struktur dan peralatan lain biasa digunakan untuk elektroda tanah selain itu umumnya ukurannya besar sehingga tahanannya dapat terabaikan terhadap tahanan keseluruhan sistem pentanahan. "pabila pasak ditanam lebih dalam ke tanah maka tahanan akan berkurang, namun bertambahnya diameter pasak secara material tidak akan mengurangi nilai tahanan karena nilai tahanan elektroda pengtanahan tidak hanya bergantung pada kedalaman dan luas permukaan elektroda tapi juga pada tahanan tanah. Tahanan tanah merupakan kunci utama yang menentukan tahanan elektrode dan pada kedalaman berapa pasak harus dipasang agar diperoleh tahanan yang rendah. 4lektrode baja digunakan sebagai penghantar saluran distribusi dan pentanahan substasion. Dalam memilih penghantar dapat mempertimbangkan hal berikut * a. ntuk tanah yang bersifat korosi sangat lambat, dengan tahanan diatas 0'' ohm-m, tidak ada batas perkenan korosi!corosi allowance$. b. ntuk tanah yang bersifat korosi lambat, dengan tahanan &6-0'' ohm-m, batas perkenan korosi adalah 06A dengan pemilihan penghantar sudah mempertimbangkan faktor stabilitas thermal. c. ntuk tanah yang bersifat korosi cepat, dengan tahanan kurang dari &6 ohm-m, batas perkenan korosi adalah ='A dengan pemilihan penghantar sudah mempertimbangkan faktor stabilitas thermal. 24
d. 2enghantar dapat dipilih dari ukuran standart seperti 0' Cmm sampai C6 mm.
3.(.
)ator Pen&e%a% Tegangan Per!uaan Tana'
3.(.1.
Pengaru' *a$ Le!%a% Da#a! Tana'
andungan uap lembab dalam tanah merupakan faktor penentu nilai tegangan tanah. 9ariasi dari perubahan uap lembab akan membuat perbedaan yang menonjol dalam efektifitas hubungan elektroda pentanahan dengan tanah. al ini jelas telihat pada kandungan uap lembab di bawah &'A. Eilai di atas &'A resistiitas tanah tidak banyak terpengaruh, tetapi di bawah &'A resistiitas tanah meningkat drastic dengan penurunan kandungan uap lembab. Berkaitan dengan kandungan uap lembab, tes bidang menunjukkan bahwa dengan lapisan permukaan tanah 0' kali akan lebih baik ditahan oleh batas dasar. 4lektroda yang dipasang dengan dasar batu biasanya memberikan kualitas pentanahan yang baik, hal ini disebabkan dasar-dasar batu sering tidak dapat tembus air dan menyimpan uap lembab sehingga memberikan kandungan uap lembab yang tinggi.
3.(.2. Pengaru' Ta'anan +enis Tana'
Tahanan tanah merupakan kunci utama yang menentukan tahanan elektroda dan pada kedalaman berapa elektroda harus ditanam agar diperoleh tahanan yang rendah. Tahanan tanah berariasi di berbagai tempat dan cenderung berubah menurut cuaca. Tahanan tanah ditentukan juga oleh kandungan elektrolit di dalamnya, kandungan air, mineral-mineral dan garam-garam. Tanah yang kering biasanya mempunyai tahanan yang tinggi, namun demikian tanah yang basah juga dapat mempunyai tahanan yang tinggi apabila tidak mengandung garam-garam yang dapat larut. Tahanan tanah berkaitan langsung dengan kandungan air dan suhu, dengan 25
demikian dapat diasumsikan bahwa tahanan suatu sistem pentanahan akan berubah sesuai dengan perubahan iklim setiap tahunnya. ntuk memperoleh kesetabilan resistansi pentanahan , elektroda pentanahan di pasang pada kedalaman optimal tingkat kandungan air tetap.
3.(.3. Pengaru' Te!$eratur
Temperatur akan berpengaruh langsung terhadap resistiitas tanah dengan demikian akan berpengaruh juga terhadap performa tegangan permukaan tanah. 2ada musim dingin struktur fisik tanah menjadi sangat keras, dan tanah membeku pada kedalaman tertentu. "ir di dalam tanah membeku pada suhu di bawah '°# dan hal ini menyebabkan peningkatan yang besar dalam koefisien temperature resistiitas tanah. oefisien ini negatif, dan pada saat temperature menurun, resistiitas naik dan resistansi hubung tanah tinggi. 2engaruh temperatur terhadap resistiitas tanah dijelaskan dalam tabel. =.0 sebagai berikut* Ta%e# 3.1 Efe te!$erature ter'ada$ resisti,itas tana' NO
Te!$eratur - /
Resisti,itas - o'! /
0
-6
8'.'''
&
'
='.'''
=
'
0'.'''
5
0'
'''
6
&'
8'''
C
='
C'''
8
5'
6'''
6'
5'''
Sumber * 3444 STD 05&-0110
26
3.(.(. Peru%a'an Resisti,itas Tana'
Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa resistiitas tanah sangat tergantung dengan material pendukung tanah, temperatur dan kelembaban. Daerah dengan struktur tanah berpasir, berbatu dan cenderung berstruktur tanah pada mempunyai resistiitas yang tinggi. Disinyalir kondisi tanah yang demikian diakibatkan kerusakan yang terjadi di permukaan tanah, berkurangnya tumbuhantumbuhan yang dapat mengikat air mengakibatkan kondisi tanah tandus dan berkurang kelembabannya.
3.(.0. Korosi
omponen sistem pentanahan dipasang di atas dan di bawah permukaan tanah, keduanya menghadapi karakteristik lingkungan yang berlainan. Bagian yang berada di atas permukaan tanah, asap dan partikel debu dari proses industri serta partikel terlarut yang terkadung dalam air hujan akan mengakibatkan korosi pada konduktor. Bagian di bawah tanah, kondisi tanah basah yang mengandung materi alamiah, bahan-bahan kimia yang terkontaminasi didalamnya juga dapat mengakibatkan korosi. Secara umum terdapat dua penyebab terjadinya korosi yaitu*
1. Korosi Bi!eta# - Bimetallic Corrosion/
2enyambungan logam yang tidak sejenis dan terdapat cairan konduktif listrik ringan adalah situasi yang sangat banyak terjadi dibawah tanah. >ogam yang mempunyai sifat lebih rentan akan lebih cepat mengalami korosi. :ika logam terletak pada tanah dengan kandungan elektrolit tinggi, logam dengan daya tahan lebih tinggi bersifat katodik sedangkan logam yang lebih rentan bersifat anodik. >ogam yang bersifat anodik akan terkorosi. %etode untuk mencegah terjadinya korosi galanis dengan menerapkan aturan daerah !areas rule$. "rea logam anodik !khususnya untuk baja$ dibagi dengan area logam katodik !khusus untuk tembaga$. 2erbandingan antara 27
anodik dan katodik menurun, resiko kecepatan korosi naik dengan tajam. Berikut Tabel =.& 4fek karakteristik tanah dan cuaca terhadap korosi.
Ta%e# 3.2 Efe arateristi tana' dan uaa ter'ada$ orosi
2ertumbuhan korosi !inch 0'³/tahun$
arakter tanah Fiklim
Eo
Tana h
Temb aga
unin gan
Tim ah
baja
Besi tuang
Suh u
0
0,6
=,60
=,&&
1'C8
GG&'
5C
',0
','5
','&
&'0=
&,60
6&
',C&
','5
',&
&'=0
0,'1
',10
',C5
',8
&,88
',08
',&6
-
',&1
',51
',0C
Sisa arang >um pur rawa >um pur rawa gamb ut um pur >um pur Basa
#u rah huj an ='
1
>em bap p !A$
+ho !ohom. m$
00
.'
566
5=
66
=.0
C'
CC
56
58
&.1
5
=,&
51
=8
5=
&.C
&0
0,0
&,58
5C
='
8=
5.
''
',C5
&,C0
=,61
C1
68
6
5.'
80&
',=1
',=C
&,&8
=,1'
C1
68
=5
5.&
0&8'
','5
','&
','&
0,&=
&,''
58
06
06
8.5
&C=
>iat
',C'
',='
','6
GG&'
6
0C
50
.=
C&
0'
>iat
',00
',05
',0&
GG& ' 5,C8
GG&'
C1
51
&1
8.0
5'C
00
>iat bata >iat bata
',00
',00
','8
&,61
=,5
C0
0'
6
C.
5'
','5
',0'
','C
',C'
',68
C0
5
&1
6,&
=''''
&
=
5 6 C 8
0&
28
%asalah lain yang mungkin terjadi adalah sambungan antara logam yang berbeda seperti tembaga dan aluminium atau tembagadengan baja dimana sambungannya tidak dilindungi dan mudahterpengaruh oleh kelembaban resiko terjadinya korosi sangat tinggi.
2. Korosi i!ia -hemical corrosion/
Berdasarkan skala p, kondisi tanah dapat dibedakan menjadi kondisi asam, basa dan netral. orosi kimia akan terjadi pada tanah asam ataupun basa. ecepatan korosi akan dipengaruhi oleh daya tahan logam, jika logam bersifat rentan maka akan lebih cepat terkorosi. Sebagai pedoman, material yang berada di sekeliling elektroda sebaiknya relatie netral.
3.0.
*sa'a enurunan Tegangan Per!uaan Tana'
3.0.1. Per#auan Ki!iai Tana'
%etode konensional untuk menurunkan tegangan permukaan tanah yang bernilai tinggi adalah dengan menurunkan tahanan jenis tanah. Beberapa Hat aditif yang ditambahkan di dalam tanah terbukti mampu menurunkan tahanan jenis tanah dan secara langsung akan menurunkan tegangan permukaan tanah. Beberapa jenis garam yang secara alamiah terkandung di dalam tanah cenderung bersifat konduktif dan menurunkan tahanan jenis tanahnya. 2enambahan aditif harus diperhitungkan cermat karena beberapa aditif pada dosis tertentu cenderung bersifat korosif yang sangat dihindari dalam sistem pentanahan. Buku-buku pentanahan kuno !01='-an$, menyatakan bahwa tahanan elektroda dapat turun sampai dengan 1' A dengan perlakuan kimia. Bahan bahan yang digunakan adalah sodium klorid !garam$, magnesium sulfat !garam 3nggris$, tembaga sulfat, sodium karbonat !soda api$, dan kalsium klorid. 29
Bahan-bahan ini disebar disekitar elektroda melalui sebuah lubang di sekeliling elektroda. +esitiitas yang dihasilkan dapat turun ',& ;hm-m dengan menambahkan soda api dan ',0 ;hm-m dengan penambahan garam dapur. Bahan bahan terbaru yang digunakan untuk menurunkan tahanan jenis tanah antara lain sebagai berikut*
1. Bentonite
Bentonite adalah bahan alami berupa tanah liat berwarna coklat muda sewarna minyak Haitun dengan tingkat keasaman rendah, mempunyai p 0',6. Bentonite mampu menyerap air disekitarnya lima kali berat bentonite sendiri dan menahannya. Dimensinya dapat mengembang 0= kali olume keringnya. Eama kimia bentonite adalah sodium montmorillonite. Dalam kondisi tak jenuh Hat ini mampu menyerap kelembaban tanah sekitar dan ha l ini yang menjadikan bentonite digunakan. Iat ini mempunyai resistiitas rendah sekitar 6 ;hmm dan bersifat non korosif. Bentonite berkarakter tiksotropik, berbentuk gel dan tidak mudah bereaksi sehingga sebaiknya disimpan dalam tempat tertutup. Bentonite biasa digunakan sebagai bahan pengisi untuk driven rod dalam, Hat ini cenderung menempel kuat pada rod tersebut. ondisi tanah yang sangat kering dengan periode yang cukup panjang akan mengakibatkan bentonite pecah dengan sedikit kontak elektroda terhadapnya. "plikasi bentonite di 3nggris tidak terjadi hal yang demikian karena kondisi tanah yang sangat kering jarang terjadi.
2. arionite
%arcionite adalah bahan yang bersifat konduktif dengan kandungan kristal karbon yang cukup tinggi pada fase normalnya, dan juga mengandung belerang dan klorida dengan konsentrasi rendah. Seperti halnya bentonite, marcionite akan bereaksi korosif terhadap logam tertentu, dan memiliki tahanan jenis rendah. >ogam yang 30
digunakan sebaiknya dilapisi bitumen atau cat bitumastik sebelum dihubungkan dengan marcionite. "luminium, lapisan timah dan baja galanis sebaiknya jangan dipasang pada marcionite. %arconite dapat mempertahankan kelembabannya dalam kondisi lingkungan sangat kering sehingga kelemahan bentonite dapat ditutup oleh marcionite. %arcionite juga digunakan sebagai bahan anti statik pada lantai dan tabir elektromagnetik. %arcionite terdaftar dalam merek dagang Marconi Communication System United .
3. G&$su!
"dakalanya kalsium sulfat !gypsum$ digunakan sebagai bahan uruk, baik dalam fase sendiri maupun dicampur dengan bentonite atau dengan tanah alami berasal dari daerah tersebut.
(. Arang Ka&u
2erlakuan kimiawi terhadap tanah dirasa cocok dan murah diterapkan sebagai solusi pemecahan terhadap tingginya tahanan tanah. %etode tersebut dilakukan dengan memberikan bahan urukan !bac!ill material $,yang digunakan adalah arang kayu untuk menurunkan resitiitas tanah. "rang kayu dimasukkan dalam lubang yang dibuat di sekitar driven ground dengan dimensi diameter 0 m dan kedalaman = m. 31
"bu stasiun pembangkit dan arang digunakan karena kandungan karbon yang tinggi cenderung bersifat kondusif. Eamun demikian bahan ini mengandung oksida karbon, titanium, potassium, sodium, magnesium atau kalsium bercampur dengan silika dan karbon. 2ada kondisi basah, beberapa Hat tersebut tidak dapat dielakkan bereaksi dengan tembaga dan baja menyebabkan korosi. Dengan demikian penggunaan arang kayu sebagai bac!ill material perlu diealuasi kembali atau mungkin perlunya lapisan pelindung pada elektroda seperti bitumen ditambahkan.
Ga!%ar 3.( Peraatan i!iai E#etroda Pentana'an
3.0.2. Peraatan Rutin.
2erawatan dilakukan untuk mempertahankan kondisi optimal kinerja sistem pentanahan dilakukan rutin setiap 0 tahun/C bulan untuk memantau kondisi fisik saluran transmisi berikut sistem pentanahannya. Tahanan pentanahan diukur dengan metode yang telah dijelaskan sebelumnya. erusakan yang terjadi pada sistem pentanahan biasanya diakibatkan sambungan kendur atau korosi antar bagian elektroda.
2erbaikan
dilakukan
dengan
mengencangkan
kembali
baut-baut
32
sambungan dan membersihkan bagian elektroda dari korosi.
Telah diketahui bahwa logam, khususnya besi dan baja bila ditanam dalam tanah maka akan terjadi pengaratan !orosi! $. Tahanan jenis tanah yang rendah menunjukan kandungan larutan garam dan air yang tinggi. Tanah dengan daya hantar tinggi maka akan tinggi pula daya korosinya. eadaan tanah dapat diklasifikasikan dalam 5 kategori mengacu pada tahanan tanah dan daya korosinya, seperti terlihat pada tabel =.5.
Ta%e# 3.3 Ta'anan 4enis tana' dan da&a orosin&a NO
Ta'anan 4enis tana' -o'!5!eter/
Da&a orosi
1
' J &6
Tinggi
2
&6 J 6'
%enengah
3
6' J 0''
+endah
(
G0''
Sangat rendah
Suatu kajian yang pernah dilakukan menunjukan bahwa korosi menyebabkan logam berkurang sekitar ','C mm per tahun. 2emeliharaan terhadap daya korosi yang tinggi dapat dilakukan dengan cara menabur batu kecil-kecil didaerah pentanahan agar terjadi kenaikan tahanan jenis tanah sehingga daya korosi akan berkurang.
33
BAB I6 ANALISA DAN PEBA7ASAN
(.1.
Siste! Grounding
Sistem grounding perlu dirancang sedemikian rupa sehingga memperkecil tegangan sentuh dan tegangan langkah sehingga aman bagi manusia dan peralatan yang terdapat di sekitar daerah yang di proyeksi.
%aka untuk memenuhi semua hal-hal yang disebutkan diatas, maka elektroda bumi pondasi dan elektroda bumi cincin dapat menjadi pilihan didalam menentukan metode sistem terminasi bumi. Dari jenis-jenis pembumian tersebut, susunan pembumian yaitu elektroda bumi cincin, sesuai digunakan pada proteksi bangunan jenis menara.
34
Sejumlah konduktor yang terdistribusi secara merata lebih disukai dari pada sebuah konduktor bumi tunggal yang panjang karena konduktor bumi yang lebih dari satu ini, maka pada saat salah satu konduktor tersebut mengalami kegagalan di dalam menyalurkan arus petir ke bumi, maka arus petir akan tetap mengalir ketanah melalui konduktor pembumian yang lain.
2anjang minimum elektroda bumi berkaitan dengan tingkat proteksi untuk bermacam-macam resistiitas tanah. Eamun elektroda bumi yang tertanam dalam akan efektif jika resistiitas tanah menurun sesuai dengan kedalam tanah. "pabila resistiitas tanah yang diinginkan terdapat pada kedalaman yang lebih dalam dari pada elektroda batang, maka elektroda tersebut biasanya ditanam.
"dapun ukuran minimum bahan S22 !Sistem 2enangkal 2etir$ yang dipakai didalam standar ini untuk terminasi bumi adalah dapat dilihat pada tabel 5.0.
Ta%e# (.1. Di!ensi ini!u! Ba'an SPP *ntu Penggunaan Grounding
Tingat Protesi
Ba'an
Kondutor Pen&a#ur 2
-!! /
3 sampai 39
(.2.
#u
6'
"l
-
e
'
Pe!i#i'an Ba'an Siste! Grounding
Bahan S22 dan kondisi pemakaiannya adalah seperti dalam tabel 5.&.
35
Ta%e# (.2. Di!ensi ini!u! Ba'an SPP *ntu Penggunaan Grounding
penggunaan
Bahan
orosi
Dalam
Dalam
Dalam
dara
Tanah
Beton
+esistan
%eningk 4lekrolitik at ;leh
Dengan
terbuka
Tembaga
2adat Berserabut sebagai pelapis
2adat Berserabut sebagai pelapis
-
Terhadap
lorida
Banyak
konsentr
bahan
asi tinggi
-
senyawa sulfur bahan
Baja
2adat
2adat
2adat
Baik
Berserabut
-
-
Kalaupun dalam Tanah asam
panas
organik -
Tembaga
-
-
"ir Stainless
2adat
steel
standed
"lumunium
2adat
2adat
-
Terhadap
dengan
-
banyak
>arutan
-
-
bahan -
klorida "gen
Tembaga
Berserabut >ead
Basis
2adat
2adat
sebagai pelapisan
-
Sulfat
Tanah
sebagai
konsentrasi
asam
pelapisan
tinggi
Tembaga
"dapun hal-hal yang harus diperhatikan di dalam pemilihan bahan S22 adalah*
36
0. S22 sebaiknya terbuat dari bahan yang tahan terhadap korosi seperti tembaga, alumanium, ino, dan baja galanis. &. Sambungan antara bahan yang berbeda harus dihindarkan ataupun harus dilindungi. =. Bagian dari tembaga seharusnya tidak dipasang diatas bagian galanis kecuali bagian tersebut dilindungi terhadap ko rosi.
(.3.
Siste! Grounding Pada enara Te#eo!uniasi
2entanahan atau grounding pada menara telekomunikasi atau disebut dengan tower BTS merupakan suatu usaha untuk melindungi suatu objek dari bahaya yang diakibatkan petir, baik itu secara lansung maupun tak lansung. "lasannya agar tower telekomunikasi dan juga perangkat BTS yang berhubungan dan berdekatan dengan menara
tersebut aman dari bahaya
gangguan petir,
Sering
kali menara
telekomunikasi meskipun telah memiliki penangkal petir namun tetap saja mengalami gangguan. Struktur bangunan menara telekomunikasi dapat di lihat pada
Ga!%ar (.1 Strutur enara Te#eo!uniasi
37
Dampak terhadap peralatan elektronik dalam perangkat BTS dapat melalui konduksi melalui kabel ataupun metalic parts yang terhubung dari tower BTS ke ruang kontrol. Selain itu dapat pula melalui induksi dari arus petir yang menyambar tower BTS tersebut. Dampak induksi elektromagnetik petir dapat berpengaruh dalam radius s/d 0 .''' !0km$ meter dari pusat sambaran. Dalam beberapa kejadian sambaran petir hebat dampak induski elektromagnetik dapat mencapai &.''' meter ! &km$ dari pusat sambaran.
(.(
A$#iasi Penanga# Petir Pada enara Te#eo!uniasi
2etir merupakan peristiwa alam berupa pelepasan energi sesaat !energy storage$ berupa rangkaian aliran listrik yang sangat besar yang akan di lepaskan oleh alam semesta dengan tujuan ke bumi yang bersifat netral. ntuk mencegah bahaya kerusakan dan kehancuran yang disebabkan oleh besarnya tenaga rangkaian listrik yang dilepaskan oleh alam tersebut, maka diperlukan alat penangkal petir tower BTS, baik penangkal petir tower BTS konensional maupun penangkal petir tower BTS radius sebagai solusi agar terhindar dari ancaman bahaya F keruskan yang di sebabkan oleh sambaran petir. 2enangkal petir menara telekomunikasi atau tower BTS merupakan sebuah alat penangkal petir yang dipakai sebagai jalan bagi petir menuju ke permukaan bumi !earthing " ground $, dengan alat penangkal petir tower BTS ini, diharapkan petir tidak merusak benda-benda yang dilewatinya. "da = bagian utama pada alat 2enangkal 2etir Tower BTS yaitu * 0. Batang penangkal petir tower BTS konensional atau batang penangkal petir tower BTS radius. &. abel konduktor =. Tempat pembumian. (.(.1
Batang Penanga# Petir Toer BTS Kon,esiaona# Dan Radius
38
a. Batang 2enangkal 2etir Tower BTS onensional Batang penangkal petir tower BTS konensional adalah batang tembaga penangkal petir tower BTS konensional yang ujungnya runcing. Batang penangkal petir tower BTS konensional ini dibuat runcing karena muatan listrik mempunyai sifat mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam yang runcing penangkal petir tower BTS konensional itu. Sehingga dapat memperlancar proses tarik menarik dengan muatan listrik yang ada di awan. Batang runcing penangkal petir tower BTS konensional ini dipasang pada bagian puncak suatu bangunan /gedung.
39
terminal unit penangkal petir tower BTS radius tersebut. Bila sebuah wilayah memiliki intensitas sambaran petir yang sangat tinggi misalnya di daerah pegunungan atau daerah berbukit maka standart kinerja penangkal petir tower BTS radius atau proteksi terminal unit penangkal petir tower BTS harus di nilai 6A dari kinerja optimal, karena perlu waktu singkat !jeda pendek$ untuk mengisi ulang kapasitor.
abel konduktor/ kabel bc penangkal petir tower BTS terbuat dari jalinan kawat tembaga. Diameter jalinan kabel konduktor sekitar 0 cm hingga & cm . abel konduktor / kabel bc penangkal petir tower BTS berfungsi meneruskan aliran muatan listrik dari batang penangkal tetir tower BTS bermuatan listrik ke tanah atau bumi. abel konduktor / kabel bc penangkal petir tower BTS tersebut dipasang pada dinding di bagian luar bangunan sebagai alat proteksi penangkal petir tower BTS.
40
Tempat pembumian ! grounding $ penangkal petir tower BTS berfungsi mengalirkan semua muatan listrik dari kabel konduktor !kabel bc$ ke batang pembumian ! ground rod $ yang tertanam di tanah. Batang pembumian sebaiknya terbuat dari bahan tembaga murni, dengan diameter 0,6 cm dan panjang sekitar 0, - = m.
Ga!%ar(.0. Pe!%u!ian-Eart'ing Dan Grounding/
(.0. S$esifiasi Grounding Pada enara Te#eo!uniasi
ntuk grounding pada menara telekomunikasi terdapat beberapa spesifikasi yaitu L 0. &. =. 5. 6. C. 8.
Titik pentanahan +ing grounding Titik sambung abel grounding
Berikut di jelaskan keseluruhan pada gambar 5.C. tentang sistem integrasi perlindungan dan pentanahan.
41
2
3
7 5
1 4
6
(.0.1.
Titi Pentana'an
%enggunakan batang tembaga massive dengan diameter '.6 inch yang ditancapkan hingga kedalaman maksimum 0& meter, di mana pada ujungnya titik pengeboran diberikan 0 kg semen konduktif. Titik pentanahan pada kaki-kaki tower diwajibkan mencapai daya hantar !resistensi$ dengan maksimum 0 K setelah dilakukan integrasi !penyambungan$ ke titik pentanahan yang sudah ada.
42
(.0.2
Ring Grounding
+ing grounding menggunakan plat tembaga dengan ketebalan 6 mm dan lebar &'mm. +ing grounding menghubungkan masing-masing titik pentanahan dan ditanam sedalam 6' cm dari permukaan tanah.
43
(.0.3 Titi Sa!%ung.
Titik sambung kabel grounding baik yang dari titik pentanahan, tower, pole, maupun shelter seluruhnya menggunakan bahan dasar tembaga !bolt, clamp, terminal kabel dsb$, yang akhirnya harus di akhiri dengan metode pengelasan tembaga atau dengan menggunakan #"DKeld pada titik sambung tersebut. Seluruh titik sambung di lakukan di dalam bak kontrol !inspection pit $. Inspection pit ini terletak di tanah !rata permukaan tanah$.
as $ B# !Bare #opper$ %enggunakan #adweld (.0.(
Ka%e# Grounding.
abel grounding yang digunakan untuk lokasi ring kedua yang dihubungkan pada ring grounding utama menggunakan jenis kabel ""# 0 8' mm&. abel ini diujung lainnya dihubungkan pada terminal grounding !grounding bar$ yang terletak di dalam ruangan !shelter, tower, di bawah lubang feeder/feeder entry$.
44
Grounding Bar
$ 0' !T$ mm, dimana disediakan lubang minimal sebanyak 0' buah lubang.
(.0.9
Ba Kontro# Titi Sa!%ung.
Bak kontrol berukuran bagian dalam * 6'' !2$ 6'' !>$ 5'' !T$, dan menggunakan tutup dari bahan plat baja tebal & mm yang digalaniHed.
45
(.0.:.
Ka%#e Ladder
abel ladder yang digunakan adalah tipe dengan dimensi * lebar &'' mm. %aterial penunjangnya antara lain * wall mounted bracket support @ 0'' mm, ertical support @ ='''m, bolt, nut, washer, plat , earthing set dan lain-lain. ntuk menghindari dari karat seluruh material harus di galaniHed dengan ketebalan minimum C' micron.
eadder
(.9.
ara Ker4a Penanga# Petir Toer BTS
2ada saat muatan listrik negatif di bagian bawah awan sudah tercukupi, maka muatan listrik positif di tanah !bumi$ akan segera tertarik keatas. %uatan listrik itu kemudian segera merambat naik melalui kabel konduktor penangkal petir tower BTS, menuju ke ujung batang penangkal petir tower BTS konensional atau batang penangkal petir tower BTS radius. 2ada saat muatan listrik negatif berada cukup dekat di atas atap, daya tarik menarik antara kedua muatan semakin kuat, muatan positif di ujung-ujung penangkal petir tower BTS tertarik ke arah muatan negatif. 2ertemuan kedua muatan menghasilkan aliran listrik. "liran listrik itu akan mengalir ke dalam tanah melalui kabel konduktor / kabel bc penangkal petir tower BTS melalui kabel konduktor penangkal petir tower BTS / kabel bc penangkal petir tower BTS, sehingga sambaran petir tidak mengenai bangunan / gedung. Tetapi sambaran
46
petir dapat merambat ke dalam bangunan melalui kawat jaringan listrik dan bahayanya dapat merusak alat-alat elektronik di bangunan yang terhubung ke jaringan listrik itu, selain itu juga dapat menyebabkan kebakaran atau ledakan. ntuk mencegah kerusakan akibat jaringan listrik tersambar petir, biasanya di dalam bangunan dipasangi alat penangkal petir tower BTS internal yang disebut penstabil arus listrik ! surge arrestor $ penangkal petir tower BTS. (.:.
7asi# Penguuran Siste! Grounding enara Te#eo!uniasi
Di dalam peraktek lapangan Grounding tower BTS yang digunakan telah memenuhi standar 34# C&='6 yaitu standar yang mengharuskan supaya petir yang mengenai tower BTS harus M 0N.
(.;.
Pen&e%a% Grounding Tida Ber$ungsi Dengan Bai.
Bila grounding menara telekomunikasi atau tower Bts yang digunakan kurang baik maka yang terjadi biasanya, 0. "irTerminal 2enangkal petir termasuk
kabel down-conductor tidak
berfungsi.. &. abel down konduktor tidak berfungsi optimal karena shielding !isolasi$ kabel pecah, atau konektor joint antara kabel down-conductor dan air
47
