Artikel pentanahan/grounding
Mengenal Sistem pentanahan atau Grounding
Bismillahirohmanirohim
Pada kesempatan yang berbahagia kali ini saya akan membahas sebuah hal yang cukup penting bagi sobat yang hendak memasang sistem
Sistem pentanahan (grounding) adalah sistem hubungan penghantar yang menghubungkan sistem, badan peralatan dan instalasi dengan bumi (Ground) sehingga dapat mengamankan manusia (Human) dari sengatan listrik, dan mengamankan komponen komponen instalasi dari bahaya tegangan/arus abnormal. Oleh karena itu sistem pentanahan menjadi bagian esensial dari sistem tenaga listrik
Sistem pentanahan ini sendiri mulai dikenal pada tahun 1900. Sebelum tahun tersebut sistem pentanahan belum dilakukan karena ukuranya masih terlalu kecil dan tidak berbahaya. Namun setelah sistem tenga listrik berkembang menjadi semakin besar dengan tegangan yang semakin tinggi pula dan jangkauan semakin jauh, barulah diperkenalkan sistem pentanahan.
Sistem pentanahan tidak terbatas pada sistem tenaga saja, namun mencakup juga sistem peralatan elektronik, seperti telekomunikasi, komputer, kontrol dimana diperlukan komunikasi data secara intensif dan sangat peka terhadap interferensi gelombang elektromagnetik dari luar.
Pentanahan seperti dijelaskan diatas lebih dititik beratkan pada keterjaminan sinyal dan pemprosesannya.
Setelah melihat tujuan dari pentanahan diatas, ternyata sistem pentanahan (grounding) tidak hanya digunakan sebagai pengaman. Secara umum,tujuan sistem pentanahan adalah :
-Mencegah kerusakan peralatan listrik /elektronik ;
-Mencegah kerusakan peralatan listrik /elektronik ;
-Menjamin kerja perlatan lsitrik/ elektronika ;
-Menjamin keselamatan orang dari sengatan listrik baik dalam keadaan normal atau tidak normal dari tegangan sentuh dan tegangan langkah ;
-Menstabilkan tegangan dan memperkecil kemungkinan terjadinya flashhover ketika terjadinya transient ;
-Mengalihkan energi RF liar dari peralatan – peralatan seperti audio, video, kontrol, dan komputer ;
-Menyalurkan energi serangan petir ke dalam tanah.
Sistem Grounding atau Pentanahan netral
Pada saat ini pemasangan pentanahan pada titik netral dari sistem tenaga merupakan suatu keharusan, karena sistem ini sudah besar dengan jangkauan yang luas dan tegangan yang tinggi. Pentanahan titik netral ini dilakukan pada alternator pembangkit listrik dan transformator daya pada gardu – gardu induk dan gardu – gardu distribusi
Jenis – Jenis skema Pentanahan (Grounding) netral sistem daya
Sebelumnya perlu diketahui bahwa jenis sistem pentanahan akan menentukan skema proteksinya
Berikut jenis-jenis skema pentanahan (Grounding)
TT (Terra-Terra) system : saluran (kabel) tanah dan tanah
Pada gambar diatas, dapat terlihat bahwa pentanahan peralatan dilakukan melalui sistem pentanahan yang berbeda dengan pentanahan titik netral. Pada sistem ini titik netralnya disambungkan langsung ke tanah, namun bagian – bagian instalasi yang konduktif disambungkan ke elektroda pentanahan (Ground) yang berbeda (berdiri sendiri)
TN-C 9Terra Neutral-Combined) : Kabel Ground (tanah) dan Netral disatukan
Pada sistem ini, saluran netral dan saluran pengaman (ground) disatukan secara keseluruhan. Semua bagian sisem mempunyai saluran PEN yang merupakan kombinasi antara saluran N dan PE. Disini seluruh bagian sistem mempunyai saluran PEN yang sama.
TN-C-S (Terra Neutral-Combined-Separated) : kabel tanah dan Netral dapat disatukan juga ada yang dipisahkan
Pada sistem pentanahan ini saluran netral dan saluran penagman dijadikan menjadi satu saluran pada sebagian sistem dan terpisaj pada sebagian sistem lainnya. Pada gambar diatas dijelaskan bahwa bagian sistem 1 dan 2 mempunyai satuhantaran PEN (combined) sedangkan pada sistem 3 menggunakan dau kabel hantaran yaitu Netral dan PE secara terpisah (separated)
TN-S (Terra Neutral-Separated) : Saluran (kabel) Tanah dan Netral-dipisahkan
Pada sistem pentanahan ini, saluran netral dan saluran pengaman terdapat pada sistem secara keseluruhan. Oleh karena itu, semua sistem mempunyai dua saluran N dan PE secara sendiri sendiri (separated)
IT (Impedance Terra) System : saluran Tanah melalui Impedansi
Sistem rangkaian tidak mempunyi hubungan langsung ke tanah namun, melalui suatu impedansi. Bagian konduktif instalasi dihubungkan langsung ke elektroda pentanahan secara terpisah. Sistem ini juga disebut sistem pentanahan Impedansi
Ada beberapa jenis sambungan titik netral secara tidak langsung ini, antaranya melalui reaktansi, tanah dan kumparan petersen. Antara ketiga jenis media sambungan ini mempunyai kelebihan dan kekurangan. Namun, secara teknis jenis sambungan kumparan petersen yang mempunyai kinerja terbaik. Yang menjadi masalah adalah harganya yang terlalu mahal.
Selanjutnya
Setelah sobat mengenal bagaimana cara pemasangan sistem pentanahan dan macam – macamnya, pada pembahasan berikutnya akan dibahas
Mengamankan apa sajakah sistem grounding ini?
Berikut uraianya :
Tegangan sentuh tidak langsung
Tegangan sentuh tidak langsung adalah tegangan pada bagian alat/ komponen/ rangkaian/ instalasi yang secara normal tidak dilalui arus namun akibat kegagalan isolasi pada peralatan tersebut maka bagian – bagian tersebut mempunyi tegangan terhadap tanah
Misalnya, sobat mempunyai pompa air yang ketika disentuh bagian bodynya maka ada tegangan yang mengalir. Itu sangat berbahaya.
Bila tidak ada petanahan, maka tegangan sentuh tersebut sama tingginya dengan tegangan kerja (tegangan langsung). Hal ini sudah tentu membahayakan manusia yang mengoprasikannya atau yang ada di sekitar tempat itu.
Selama alat pengaman arus lebih tidak bekerja memutuskan rangkaian, keadaan ini akan tetap bertahan. Namun dengan adanya pentanahan secara baik, kemungkinan tegangan sentuh selama terjadi gangguan dibatasi pada tingkat aman. Yaitu maksimum 50 Volt (V) untuk tegangan bolak balik (AC)
Baca juga
Gambar diatas adalah contoh terjadinya tegangan sentuh tidak langsung dari body peralatan elektronik. Pada gambar tersebut terlihat jelas perbedaan antara sebelum dan sesudah ada pentanahan (grounding) pada alat yang berbody logam.
Pada keadaan sebelum diketanahkan, bila terjadi gangguan (arus bocor), maka selungkup alat mempunyai tegangan terhadap tanah sama dengan tegangan sumber (tegangan antara fasa dan Netral). Tegangan ini tentu sangat membahayakan operator atau orang yang menyentuh selungkup alat tersebut dan pengaman arus eban lebih tidak bekerja memutuskan aliran bila tidak melampaui batas kerjanya.
Gimana sob?
Lanjutkna?
Tegangan eksposur
Tegangan eksposur adalah tegangan Ketika terjadinya gangguan tanah dengan arus yang besar, akan memungkinkan timbulnya beda potensial antara bagian – bagian yang dilalui arus dan antara bagian – bagian yang tidak dilalui arus terhadapat tanah
Tegangan ini bisa menimbulkan bosur tanah (grounding arc) yang memungkinkan terjadinya kebakaran bahkan ledakan. Dengan adanya sistem pentanahan, akan membuat potensial semua bagian struktur, peralatan dan prmukaan tanah menjadi sam (uniform) shingga mencegah terjadinya loncatan listrik dari bagian peralatan ke tanah.
Selain itu, ketika terjadi gangguan tanah, tegangan fasa yang mengalami ganguan akan menurun. Pnurunan tegangan ini sangat menggangu karja paralel generator-generator sehingga secara ksluruhan akan mengganggi kenerja sistem tenaga
Tegangan langkah
Tegangan langkah adalah tegangan yang terjadi akibat arus gangguan yang melewati tanah. Arus gangguan ini relatif besar dan apabila mengalir dari tempat terjadinya gangguan kembali ke sumber (titik Netral) malalui tanah yang mempunyai tahanan relatif besar maka tegangan di permukaan tanah akan menjadi tinggi.
Perhatikan gambar diatas, satu tangan memegang dudukan lampu dan tangan satunya lagi memegang krain air. Diantara kran air dan dudukan lampu dalam keadaan normal tidak bertegangan. Tetapi ketika terjadi gangguan ketanah, arus mengalir kembali ke sumber melalui pentanahan Ra dan Rb. Adanya aliran arus gangguan ini menimbulkan tegangan antara letak dangguan dan Ra sebesar Vf dan antara krain air dan dudukdan lampu sebesar Vb.
Besar tegangan ini ditentukan oleh besar arus gangguan dan tahanan pentanahannya. Semakin besar arus dan tahanan maka. Akan semakin besar pula tegangan sentuhnya.
Selanjutnya perhatikan gambar dibawah ini!
Pada gambar diatas dijelaskan bahwa dimana ada salah satu saluran fasa yang putus dan menyentuh tanah, maka akan terjadi tegangan eksposur dengan gardien (perhatikan gambar).
Tegangan tersebut ditimbulkan oleh adanya arus gangguan tanah yang besar dan mengalir melalui tanah untuk kembali lagi ke sumber. Gardien tersebut akan semakin menurun searah dengan semakin jaunya jarak dari gangguan tersebut
Tegangan ini akan sangat membahayakan orang yang ada diatas permukaan tanah diskitar tempat tersebut (terjadinya gangguan), walaupun yang bersangkutan tidak meyentuh bagian – bagian mesin.
Tegangan ini adalah tegangan antar kaki dan keara itulah kemudian disebut tegangan langkah
Untuk mengamakan tegangan langkah inilah pentanahan dilakukan. Tegangan langkah dibatasi serendah mungkin dan dalam waktu yang sepenek – pendeknya. Besar tegangan langkah diminimalisir dengan sistem pentanahan (grounding) sedangkan waktu pemutusan dilakukan dengan peralatan pengaman
Bagaimana? Masih mau lanjut sob?
Kita lanjutkan pembahasan ini pada artikel selanjutnya yaitu
Mengenal elektroda pentanahan, jenis tahanan tanah dan cara mengukurnya
Bismillahirohmanirohim
Pada kesempatan kaliini saya akan membahas mengenai elektroda pentanahan. Sebelum lebih lanjut, tahukah kamuapakah itu elektroda?
Menurut wikipedia, Elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengn bagian atau media non-logam, dari sebuah circuit. Elektroda dalam sel elektrokimia dapat disebut Anoda dan Katoda, kata tersebut di namai oleh Michael Faraday
Jadi Elektroda untuk pentanahan adalh sebuah konduktor yang bersentuhan langsung dengan tanah
Penasaran dengan MIChael faraday?
Lanjutkan sob?
Setelah sobat mengetahui apa itu elekroda pentanahan, mari kita lebih mengenal eketroda pentanahan ini dengan mengetahui berbagai jenisnya
Jenis – Jenis elektroda pentanahan
Elektroda batang (ROD)
Elekroda batang adalah elektroda dari pipa atau besi profil yang dipasangkan ke dalam tanah. Elektroda ini merupakan elektroda yang pertama kali digunakan sekalis menjadi landasan teori – teori baru dari elektrodajenis lain.
Secara teknis, elektroda batang ini mudah pemasangannya, yaitu dengan menancabkannya kedalam tanah.kelebih elekroda jenis batang (ROD) adalah tidak memerlukan lahan yang luas. Elektroda ini sering digunakan pada gardu – gardu induk.
Berikut rumus tahanan pentanahan untuk elektroda batang (ROD)
Dengan keterangan
RG = Tahanan pentanahan (ohm)
RR = Tahanan Pentanahan untuk batang tunggal (ohm)
Ρ = Tahanan jenis tanah (ohm-meter)
LR = panjang elektroda (meter)
AR = diameter elekroda (meter)
Eletroda pelat
Elektrodaplat adalah elektroda dari bahan pelat logam (utuh atau berlubang) atau dari kawat kasa. Elektroda ini digunakan bila diinginkan tahanan pentanahan yang kecil dan sulit diperoleh dengan menggunakan jenis – jenis elektroda yang lain. Pada umumnya elektroda ini ditanam dalam.
Berikut rumusnya sob
Yaitu :
RP = tahanan pentanahan pelat (ohm)
P = tahanan jenis tanah (ohm-meter)
LP = panjang pelat (m)
WP = lebar pelat (m)
TP = tebal pelat (m)
Elektroda Pita
Elektroda pita adalah elektroda yang terbuat dari hantaran berbentuk pita atau berpenampang bulat atau hantaran pilin yang pada umumnya ditanam secara dalam. Pemasangan eketroda jenis ini akan sulit dilakukan bila mendapati lapisan – lapisan tanah yang berbatu.
Disamping sulit pemsangannya, untuk mendapati nilai tahanan yang rendah juga akan bermasalah. Untuk mengatasi hal tersebut pemasangan secara vertikal kedalam tanah dapat dilakukan dengan menanam batang hantaran secara mendatar (horizontal) dan dangkal
Disamping itu, ternyata tahanan pentanahan yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh bentuk konfigurasi elektrodanya, seperti dalam bentuk melingkar, radial atau kombinasi antar keduanya
Berikut rumus dari perhitungannya :
Dimana :
RW = Tahanan dengan kisi – kisi (grid) kawat (ohm)
P = Tahanan jenis tanah (Ohm-meter)
LW = panjang total grid kawat (m)
dW = Diameter kawat (m)
AW = Luasan yang dicakup oleh grid (m²0)
ZW = kedalaman penanaman (m)
Selanjutnya
Tahanan jenis tanah
Tahanan jenis tanah sangat menentukan tahanan pentanahan dari elektroda – elektroda pentanahan. Tahanan jenis tanah diberikan dalam satuan Ohm-meter.
Ada beberapa hal yang mempengaruhi tahana tanah dalam sistem tahanan pentanahan. Tidak hanya tergantung pada jenis tanah saja, melainkan dipengaruhi oelh kandungan moistur, kandungan mineral, dan suhu (suhu tidak berpengaruh bila diatas titik beku air)
Pada kesimpulannya, tahanan jenis tanah dapat dibedakan sesuai dengan tempatdimana beradanya tanah tersebut. Sebagai pedoman, tabel berikut ini berisikan tahanan jenis tanah yang ada di negara kita tercinta indonesia.....
Tahanan jenis tanah tabel.....
Tabel diatas akan sangat penting khususnya bagi para perancang sistem pentanahan. Ada satu hal yang penting sobat ketahui, yaitu sifat – sifat tanah bisa berubah antara musim yang satu dengan musim yang lain. Dan tentu hal tersebut harus benar – benar dipertimbangkan bagi sobat yang hendak memasang sistem pentanahan
Dan tabel dibawah ini dapat digunakan sebagai acuan kasar harga tahanan pentanahan pada tanah dengan tahanan jenis tanah tipikal berdasarkan jenis dan ukuran elektroda
Selanjutnya ada tabel yang memuat ukuran – ukuran elektroda pentanahan yang umum digunakan dalam sistem pentanahan. Selain itu, tabel dibawah ini juga dapat digunakan sebagai petunjuk tentang pemilihan jenis, bahan dan luas penampang elektroda pentanahan
Selanjutnya, ada juga tabel berikut ini memberikan petunjuk tentang luas penampang minimum dari beberapa jenis kondisi hantaran pengaman.
Pengukuran Tahanan pentanahan (Earth Tester)
Maksud dari pengukuran ini adalah pengujian, pengujian yang dimaksud sebenarnya adalah pengukuran tahanan elektroda pentanahan yang dilakukan setelah pemasangan elektroda atau setelah perbaikan atau secara periodik setiap satu tahun sekali
Pada saat ini telah banyak beredar dipasaran alat ukur tahanan pentanahan yang biasa disebut Earth tester atau Ground Tester. Dari yang untuk beberapa fungsi sampai dengan yang banak fungsi dan kompleks.
Pada instrukment cara pengukuran terbagi menjdi dua yaitu Pengukuran Normal (metode 3 kutub), dan pengukuran praktis (metode 2 kutub)
Berikut saya coba sajikan bagaimana cara mengukurnya
Cara pengukuran normal (metode 3 kutub)
Langkah awal adalah memposisikan saklar terminal Earth tester pada 3a,
Cek tegangan baterai! (Range saklar : BATT, aktifkan saklar /ON). Jarum harus dalam range BATT
Cek tegangan pentanahan (range saklar : - V, matikan saklar / OFF)
Cek tahanan pentanahan bantu (range saklar : C&P, matikan saklar 0)
Ukurlah tahanan pentanahan (range saklar : x1Ω ke x1000 Ω) dengan menekan tombol pengukuran dan memutar selektor, sehingga diperoleh jarum pada galvometer seimbang / menunjukan angka Nol. Maka hasil pengukuran adalah angka yang ditunjukan pada selektor dikalikan dengan posisi range saklar (x1 Ω) atau (x1000 Ω)
Agar lebih jelas, silahkan perhatikan gambar dibawah ini
Dan bagi sobat yang masih bingun dengan cara pengukuran dan menghitung hasil pengukuran, boleh baca
Selanjutnya
Cara pengukuran Metode 2 kutub (praktis)
Jika pada metode 3 kutub, saklar berposisi pada 3a, maka untuk pengukuran praktis adalah dengan memposisikan saklar terminal pada 2a
Jika jalur pentanahan digunakan sebagai titik referensi pengukuran bersama, maka semua sambungan yang terhubung dengan pentanahan itu selelu terhubung dengan tanah. Jika terjadi bunyi bippp, maka putuskan dan cek lagi
Cek tegangan baterai dan cek bagian tegangan pentanahan. Caranya hampir sama dengan metode pengukuran normal, hanya pengecekan tekanan tahanan bantu tidak diperlukan
Ukur tahanna pentanahan (range saklar : saklar (x1 Ω) atau (x1000 Ω) dan hasil pengukuran = Rx + Ro
Perhatikan gambar dibawah ini
Berdasarkan pengukuran diperoleh V = 20 V dan I = 1 A, maka tahanan elektroda adalah :
R = V/I = 20/1 = Ohm
Prinsip pengukuran tahanan elektroda pentanahan menggunakan metode jatuh tegangan – 3 titik
Catatan penting bagi sobat
Dalam pengukuran yang menggunakan alat ukur tahanan pentanahan, tidak dilakukan pengukuran satu per satu seperti diatas, namuan alat ukur telah dilengkapi sistem internal sehingga memungkinkan pembacaan secara langsung dan mudah
Selain 2 metode pengukuran diatas, ada satu mode pengukran yang caranya agak cukup berbeda yaitu :
Cara Pengukuran elektroda pentanahan metode 62%
Pengukuran ini digunakan setelah mempertimbangkan beberapa hal yaitu grafis dan setelah dilakukan pengujian. Metode 62% adalah metode pengukuran yang paling akurat namun hanya terbatas pada elektroda tunggal.
Metode 62% ini hanya dapat digunakan untuk elektroda – elektroda yang tersusun berjajar secara garis lurus dan pentanahannya menggunakan elektroda tunggal, pipa, atau pelat, dan lain – lain
Agar lebih paham silahkan perhatikan gambar
Dan gambar gambar dibawah ini adalah gambar daerah resistansi efektif tumpang tidih
Apakah sobat masih belum paham dengan pembahasan diatas? Yah jujur saja, saya juga kurang memahaminya hehe... saya menyalin dan mengambil referensi 90% dari buku Teknik Pemanfaatan energi listrik jilid 1, dan 10% dari wikipedia
Demikian Artikel ini saya paparkan, semoga dapat menambah wawasan sobat, bermanfaat dan membantu masalah sobat pula.
Komentar
Posting Komentar