Simson T.M.T Munthe : Pengaruh Material Konduktif Di Sekitar Elektroda Pembumian Terhadap Pengukuran
Tahanan Pembumian, 2010
BAB II PEMBUMIAN PERALATAN LISTRIK DENGAN ELEKTRODA
BATANG
II.1. Umum
Tindakan-tindakan pengamanan perlu dilakukan pada instalasi rumah tangga untuk menjamin keamanan manusia yang menggunakan peralatan listrik dan binatang
yang berada di sekitar instalasi. Usaha-usaha untuk mencapai tujuan ini antara lain
adalah :
• Mencegah tersentuhnya bagian-bagian instalasi yang
bertegangan.
• Menggunakan tegangan yang cukup rendah.
• Menggunakan isolasi ganda.
• Membumikan badan peralatan.
• Menggunakan saklar pengaman.
Berikut ini akan dijelaskan tentang tindakan pengaman dengan membumikan badan peralatan, antara lain menyangkut fungsi pembumian peralatan, pemasangan
elektroda batang, tahanan pembumian dan tahanan jenis tanah.
Simson T.M.T Munthe : Pengaruh Material Konduktif Di Sekitar Elektroda Pembumian Terhadap Pengukuran
Tahanan Pembumian, 2010
Kawat Phasa
v
NETRAL R
Ia PELINDUNG PERALATAN
LISTRIK YANG TERBUAT DARI METAL
II.2. Fungsi Pembumian Peralatan listrik
Instalasi dan perlengkapan yang bertegangan lebih dari 50 V harus dilengkapi dengan pengaman agar manusia terhindar dari bahaya sentuh tak langsung. Yang
dimaksud dengan bahaya sentuh tak langsung adalah bahaya karena sentuhan pada bagian konduktif terbuka BKT peralatan listrik yang bertegangan akibat kegagalan
isolasi. Salah satu upaya pengamanan yang dilakukan terhadap bahaya tegangan sentuh adalah dengan membumikan peralatan ke bumi. Pembumian peralatan
dilakukan dengan menghubungkan semua bagian konduktif terbuka peralatan tersebut ke bumi melalui penghantar pembumian dan elektroda pembumian yang di tanam di
dalam bumi. Pada sistem tegangan rendah elektroda pembumian yang umum digunakan adalah elektroda batang.
Misalkan suatu peralatan mempunyai elemen yang tahanannya R, dihubungkan ke sumber tegangan V dan peralatan tersebut tidak dibumikan seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Simson T.M.T Munthe : Pengaruh Material Konduktif Di Sekitar Elektroda Pembumian Terhadap Pengukuran
Tahanan Pembumian, 2010
V P
N R
R
i
R
b
I
b
I
a
I
R
e
L I
N T
A S
A
N A
L T
E R
N A
T
I F
Gambar 2.1. Peralatan listrik tidak dibumikan disentuh oleh orang yang berdiri di tanah
Misalkan tahanan isolasi peralatan adalah R
i
dan tahanan tubuh manusia ke bumi adalah R
b
. Jika ada seseorang yang sedang menyentuh peralatan berdiri di permukaan bumi maka rangkaian pengganti dari Gambar 2.1 adalah seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.2. Pada gambar tersebut arus dari sumber utama akan mempunyai suatu lintasan alternatif yang melewati tahanan isolasi peralatan listrik R
i
, tahanan tubuh manusia ke bumi R
b
.
Gambar 2.2. Rangkaian pengganti sistem pada Gambar 2.1 Arus I
b
adalah arus pada lintasan alternatif. Arus ini tergantung pada tahanan isolasi R
i
, R
b
, R
e
dan tegangan terpasang V. Namun, yang paling mempengaruhi arus tersebut adalah tahanan R
i
karena nilainya bervariasi mulai dari tak terhingga ketika isolasinya bagus dan nol ohm ketika terjadi hubung singkat antara elemen peralatan
Simson T.M.T Munthe : Pengaruh Material Konduktif Di Sekitar Elektroda Pembumian Terhadap Pengukuran
Tahanan Pembumian, 2010
dan pelindung metal. Tidak ada arus yang akan melewati lintasan alternatif jika tahanan isolasi tak terhingga.
Ketika peralatan baik atau tidak terjadi kegagalan isolasi, maka : R
i
= ∞…………………………………………………..………….2.1
sehingga I
b
= R
- R
e b
= +
∞ V
……………………………………………...2.2 Akibatnya, tidak ada arus yang mengalir melewati tubuh dan tidak ada kejutan listrik
yang dialami oleh manusia. Ketika isolasi elemen rusak, tahanan isolasi peralatan akan mendekati nol, dan
nilai I
b
akan lebih tergantung kepada tahanan tubuh manusia R
b
. Arus ini dapat menimbulkan bahaya yang fatal kepada manusia. Dalam keadaan ini,
I
b
=
e b
R R
V +
……………………………………………………….2.3 Adapun besar tegangan yang dirasakan oleh manusia adalah
V
b
= I
b
R
b
…………………………..…………………………...…..2.4 Tegangan yang dirasakan oleh tubuh terlihat ditentukan oleh besarnya arus I
b
yang mengalir melalui tubuh, sehingga arus I
b
diusahakan sekecil mungkin agar tegangan yang dirasakan oleh tubuh tidak membahayakan.
Misalkan pelindung metal dibumikan seperti Gambar 2.3.a. Rangkaian listriknya adalah seperti pada Gambar 2.3.b.
Simson T.M.T Munthe : Pengaruh Material Konduktif Di Sekitar Elektroda Pembumian Terhadap Pengukuran
Tahanan Pembumian, 2010
V P
N V
P
N R
R
i
I
b
I
a
I
R
e
A I
c
R
b
I
d
R
pp
Gambar 2.3. Suatu peralatan listrik dibumikan disentuh seseorang a.Peralatan yang dibumikan b.Rangkaian listrik pengganti Gambar 2.3.a.
Arus I
b
sangat ditentukan oleh tahanan R
i
. Ketika isolasi dari elemen bagus, nilai R
i
sangat besar sehingga arus I
b
dapat diabaikan. Ketika isolasi tersebut buruk, nilai R
i
akan mendekati nol. Arus bocor I
b
dapat memberikan efek yang sangat fatal bagi manusia, Di titik A arus I
b
dibagi menjadi dua jalur : satu melewati tubuh manusia dengan tahanan R
b
dan satu lagi melewati tahanan kawat penghantar pengaman R
pp
dan tahanan pembumian R
e
. Tahanan pembumian selalu diusahakan sekecil mungkin. Karena R
e
jauh lebih besar dari R
pp,
maka tahanan R
pp
dapat diabaikan. Tahanan ekivalen lintasan alternatif menjadi :
R = R
i
+
b e
1R R
1 1
+
= R
i
+
b e
b e
R R
R R
+ .............................................................................2.5
Simson T.M.T Munthe : Pengaruh Material Konduktif Di Sekitar Elektroda Pembumian Terhadap Pengukuran
Tahanan Pembumian, 2010
selanjutnya I
b
=
b e
b e
i
R R
R R
R V
+ +
...........................................................................2.6
Jika arus yang melewati tubuh dan pembumian masing-masing adalah I
c
dan I
d
, maka : I
c
=
b e
b
R R
I +
x R
e
…………………….………………….................2.7 dan
I
d
=
b e
b
R R
I +
x R
b
………………………………………………….2.8 Karena nilai maksimum R
e
dibuat 5 Ohm menurut PUIL dan R
b
di bawah kondisi paling buruk mencapai 1.000 Ohm, maka arus I
d
akan lebih besar dari I
c
. Artinya, arus yang melewati sistem pembumian lebih besar dari arus yang melewati
tubuh manusia, sehingga arus yang melalui tubuh manusia tidak menimbulkan bahaya.
Besar tegangan yang dirasakan oleh tubuh manusia adalah :
V
b
= I
c
R
b
………………………………………………………….. 2.9
Besar tegangan yang dirasakan oleh tubuh tidak cukup menyebabkan bahaya karena besar arus I
c
sangat kecil bila dibandingkan dengan arus yang melewati tahanan pembumian.
Simson T.M.T Munthe : Pengaruh Material Konduktif Di Sekitar Elektroda Pembumian Terhadap Pengukuran
Tahanan Pembumian, 2010
Nilai arus I
b
akan cukup besar sehingga arus dari sumber semakin besar. Hal ini menyebabkan fuse pada rangkaian melebur sehingga peralatan listrik terisolir dari
sumber listrik. Uraian di atas memberi kesimpulan bahwa fungsi pembumian adalah
membatasi tegangan ke bumi pada bagian-bagian konduktif terbuka BKT peralatan listrik jika terjadi hubung singkat ke badan peralatan akibat kegagalan isolasi.
II.3 Pemasangan dan Susunan Elektroda Batang
Kategori