ELEKTRODA PEMBUMIAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK Sistem pentanahan/Pembumian pentanahan/Pembumian
Dalam sebuah instalasi listrik listr ik ada empat bagian yang harus ditanahkan atau sering juga disebut dibumikan. Empat bagian dari instalasi listrik ini adalah: a. Semua bagian instalasi yang terbuat dari logam ( menghantar listrik) dan dengan mudah bisa disentuh manusia. Hal ini perlu agar potensial dari logam yang yang mudah disentuh manusia selalu sama dengan potensial tanah (bumi) tempat manusia berpijak sehingga tidak berbahaya bagi manusia yang menyentuhnya. 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 lancer . c. Kawat petir yang ada pada bagian atas saluran sal uran transmisi. Kawat petir ini sesungguhnya s esungguhnya 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 5 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). Alat untuk melakukan pentanahan ditunjukkan oleh Gambar 1.
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 ( multiple grounding rod ). ). Terdiri dari beberapa batang tunggal yang dihubungkan paralel. 3. Anyaman pentanahan ( grounding mesh), mesh), merupakan anyaman kawat tembaga. 4. Pelat pentanahan ( grounding plate), plate), yaitu pelat tembaga. Tahanan pentanahan selain ditimbulkan oleh tahanan kontak tersebut diatas juga ditimbulkan oleh tahanan sambungan antara alat al at pentanahan dengan kawat penghubungnya. Unsur lain yang menjadi bagian dari tahanan pentanahan adalah tahanan dari tanah yang ada di sekitar alat pentanahan yang menghambat aliran muatan listrik (arus lis trik) yang keluar dari alat pentanahan tersebut. Arus listrik yang keluar dari alat pentanahan ini menghadapi menghadapi bagian bagian tanah yang berbeda tahanan jenisnya. jenisnya. Untuk jenis tanah yang sama, tahanan jenisnya dipengaruhi oleh kedalamannya. Makin dalam letaknya, umumnya makin kecil tahanan jenisnya, karena komposisinya makin padat padat dan umumnya juga lebih basah. Oleh karena itu, dalam memasang batang pentanahan, makin dalam pemasangannya akan makin baik hasilnya dalam arti akan didapat tahanan pentanahan yang makin rendah.
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. Hal ini disebabkan oleh adanya variasi tahanan jenis tanahnya, seperti ditunjukan oleh tabel tahanan jenis tanah dibawah dibawah ini.
Tabel 1. Tahanan jenis berbagai macam tanah dan tahanan pentanahannya. Tabel 1 menunjukkan tahanan jenis berbagai macam tanah serta tahanan pentanahan dengan berbagai kedalaman dan apabila digunakan pita pentanahan ( grounding strip) strip) dengan berbagai ukuran panjang. Dari tabel terlihat bahwa untuk memperoleh memperoleh tahanan pentanahan 6 Ω di humus lembab, maka batang pentanahannya cukup dipancang sedalam 5 meter tetapi bila di pasir kering kedalamannya harus 165 meter. meter.
Suatu tanah memiliki nilai tahanan jenis yang bervariasi ter gantung pada jenis tanah, kelembapan, komposisi garam-garam mineral di dalam tanah, dan suhu. Saat sebuah elektroda dilalui oleh arus maka arus akan menyebar ke segala arah seperti terlihat pada Gambar 2.3.
Arus akan mengalir menuju tegangan nol yaitu di titik tak terhingga. Apabila kedalaman elektroda dibandingkan dengan jari-jari yang tak terhingga maka elektroda batang dapat dianggap sebagai sebuah bola yang memiliki pusat yang sama dengan sebuah bola yang memiliki jari-jari yang sangat besar.
Jenis Elektroda Pembumian Jenis elektroda pembumian berkaitan dengan tahanan jenis elektroda tersebut. Misalkan elektroda berbahan dasar aluminium dibandingkan dengan elektroda berbahan dasar tembaga yang memiliki luas penampang dan panjang yang sama. Nilai tahanan elektroda aluminium akan lebih besar dibandingkan dengan elektroda berbahan dasar tembaga. Karena tahanan jenis aluminium lebih besar dibanding tahanan jenis tembaga. Dimana aluminium memiliki tahanan jenis 0.0283 x 10 -6 - 6 Ωm dan tembaga 0.0177 x x 10 -6 Ωm. Tetapi k arena arena nilainya yang sangat kecil maka pengaruh dari tahanan jenis diabaikan. Kedalaman Kedalaman elektroda dan luas penampang elektroda Semakin dalam elektroda tertanam dan semakin besar luas penampang elektroda yang bersentuhan dengan tanah sehingga nilai tahanan pembumian pembumian akan semakin kecil karena semakin besar permukaan yang bersentuhan dengan tanah. Bentuk elektroda
Beberapa bentuk elektoda pembumian adalah sebagai berikut
1. Elektroda pita Elektroda pita dibuat dari penghantar berbentuk pita atau penampang bulat, atau penghantar pilin yang pada umumnya umumnya ditanam secara dangkal. Ukuran minimum elektroda pita adalah 2mm2 dan tebalnya 2 mm atau penghantar pilin 35 mm2. Berbagai bentuk elektroda pita dapat dilihat pada Gambar 2.5
2. Elektroda pelat Elektroda pelat terbuat dari besi dengan ukuran minimum tebal 3 mm, luas 0.5 m2-1 m2 atau pelat tembaga dengan tebal 2 mm, luas 0.5 m2-1 m2 yang ditanam secara vertical dengan sisi atas ± 1 m di bawah permukaan tanah seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6
3. Elektroda batang Elektroda ini dapat dibuat dari pipa besi, baja profil,batang tembaga, atau batang logam lainnya. Elektroda dipancangkan ke tanah sedalam ℓ meter seperti Gambar 2.7.
Persyaratan Pembumian Menurut PUIL 2000 ada bebarapa persyaratan dalam instalasi sist em pembumian. Syaratsyarat tersebut adalah sebagai berikut: a. Warna Penghantar Pembumian
Penghantar proteksi diberi warna loreng hijau kuning sebagai pengenal, termasuk penghantar proteksi yang merupakan salah satu inti dari kabel dan kabel kabel tanah. Pengecualiannya adalah
terhadap penghantar geser jika penghantarnya dapat dikenal dengan jelas, misalnya melalui bentuknya dan tulisan yang ada padanya. b. Luas Penghantar Penghantar pembumian Luas penampang penghantar proteksi tidak boleh kurang dari nilai yang tercantum dalam Tabel 2.3 di bawah.
c. Ukuran Elektroda Ukuran mimimum elektroda dapat dipilih menurut Tabel 2.4.
Metode Pengukuran Tahanan Pembumian a. Metode Von Werner Metode ini disebut juga dengan metode empat batang karena menggunakan empat elektroda dalam pengukurannya. Skema pengukuran dengan metode ini terlihat pada Gambar 2.8 Gambar
Pengukuran dengan Volt meter dan Amperemeter
Cara pengukuran adalah seperti terlihat pada Gambar 2.9. Penghantar pembumian dihubungkan dengan penghantar phasa instalasi melalui gawai proteksi arus lebih, sakelar, tahanan yang dapat diatur dari 20 Ω sampai 1000Ω, dan Amperemeter
Pengukuran dengan menggunakan Earthtester Pengukuran dengan Earthtester ini menggunakan dua buah elektroda bantu, dan pengukurannya lebih mudah mudah dilakukan dibandingkan dengan dua metode yang telah disebutkan terdahulu. Pengukuran dilakukan dengan terlebih dahulu menentukan jarak antara elektroda pembumian dengan elektroda bantu, jarak yang umum digunakan berkisar 5-10 meter. Pegukuran dengan dengan metode ini dapat dilihat pada Gambar 2.10.
Setelah elektroda bantu ditancapkan di tanah pada kedalaman sekitar 30 cm maka elektroda dihubungkan dengan alat ukur dengan menggunakan kabel yang sudah ditentukan. Ada tiga warna kabel yaitu hijau, kuning dan merah. Kabel warna hijau salah satu ujungnya dihubungkan dengan terminal earth pada earth pada alat ukur dengan simbol E dan dan ujung satu lagi dihubungkan dengan elektroda pembumian.Kabel warna kuning dihubungkan dengan terminal P (potential) pada (potential) pada alat ukur dan ujung yang yang lain dihubungkan dengan elektroda bantu yang paling dekat dekat ke elektroda utama. Kabel warna merah dihubungkan ke ke termina dengan simbol C (Current (Current ) pada alat ukur dan ujung yang lain dihubungkan dengan elektroda bantu yang paling jauh dari elektroda bantu bantu
