GROUNDING BAHAN KULIAH I
PEMBUMIAN (PENTANAHAN)
PENTANAHAN DAPAT DIBAGI MENJADI:
1. PENTANAHAN SISTEM: UNTUKMEMBATASI TEGANGAN
PADA FASA-FASA YANG TIDAK TERGANGGU.
2. PENTANAHAN PERALATAN :
a) UNTUK MEMBATASI TEGANGAN ANTARA BAGIAN
PERALATAN DENGAN TANAH SAMPAI PADA HARGA
YANG AMAN UNTUK MANUSIA, BAIK DALAM
KEADAAN NORMAL MAUPUN KEADAAN GANGGUAN.
b) UN1TUK MEMPEROLEH IMPEDANSI YANG KECIL
DARI JALAN BALIK ARUS HUBUNG SINGKAT
KETANAH.
PENGETANAHAN PERALATAN
Pengetanahan peralatan ialah pengetanahan bagian peralatan yang pada keadaan operasi
normal tidak dilalui arus.
Tujuan pentanahan peralatan:
1. Membatasi tegangan antara bagian peralatan yang tidak dialiri arus dan antara
bagian ini dengan tanah sampai pada suatu harga yang aman pada kondisi
operasi normalatau tidak normal. Untuk memperoleh potensial yang merata
pada semua bagian struktur dan peralatan , juga untuk menjaga agar operator
atau orang yang berada didaerah instalasi itu berada pada potensial yang
hampir merata pada semua titik dalam daerah pengetanahan.
2. Memperoleh impedansi yang kecil dari jalan balik arus hubung singkat ke
tanah. Bila arus hubung singkat ke tanah dipaksakan mengalir melalui
impedansi tanah yang tinggi, akan menimbulkan perbedaan potensial yang
besar dan berbahaya.
Secara singkat bahwa tujuan pentanahan peralatan adalah:
1. mencegah terjadinya tegangan kejut yang berbahaya bagi manusia
2. memungkinkan timbulnya arus dalam keadaan gangguan tanah tanpa
menimbulkan kebekaran atau ledakan pada bangunan atau isinya.
3. memperbaiki performence sistem.
HAMBATAN JENIS TANAH
R=ρ.
L
E
=
A
I
dengan : R = tahanan sistim elektroda tanah (Ω).
ρ = hambatan jenis suatu material konduktor (Ω-m).
L = panjang jalur aliran arus kebumi (m).
A = luas penampang jalur konduksi (m2).
E = beda potensial antara sistim dengan bumi (volt).
I = arus yang mengalir ke bumi (ampere).
Hambatan jenis, secara istilah didefinisikan sebagai tahanan elektris dari suatu kubusan
material homogen.
R=ρ.
R=
L
L
, karena kubus maka L=L1=L2=L3, jadi A=L2, sehingga rumusannya menjadi,
A
ohm
dengan : R = tahanan sistim elektroda tanah (Ω).
ρ = hambatan jenis suatu material konduktor (Ω-m).
L = panjang jalur aliran arus kebumi (m).
A = luas penampang jalur konduksi (m2).
E = beda potensial antara sistim dengan bumi (volt).
I = arus yang mengalir ke bumi (ampere).
Nilai-Nilai Hambatan Jenis Suatu Medium
Variasi hambatan jenis yang sangat luas merupakan fungsi dari tipe/jenis tanah,
Tabel.2.2.Perkiraan hambatan jenis tanah.
Jenis Tanah
(Ω-m)
Tanah Organik Basah
10
Tanah Lembab
102
Tanah Kering
103
Tanah keras/Batuan Dasar
104
Hambatan Jenis
(Ω-cm)
103
104
105
106
(Ω-ft)
33
330
3300
33000
Tabel.2.3.Harga-harga hambatan dalam dari berbagai medium pentanahan.
Medium
Hambatan Jenis
Minimum (Ω-cm) Rata-rata (Ω-cm) Maksimum (Ω-cm)
Tanah permukaan,
102
5 x 103
tanah liat.
Tanah liat
2 x 102
104
3
Pasir, kerikil.
5 x 10
105
Permukaan batu kapur
104
106
Batu kapur
Batuan serpihan.
Sandstone.
Granit, basal.
Gneiss busuk.
Batu tulis.
Danau air tawar.
Tap water.
Air laut.
Pedesaan, lembah,
tanah subur, seperti
daerah Dallas, Texas,
Lincoln, Nebraska.
Pesesaan datar, rawa,
daerah padat kayu,
seperti Lousiana dekat
sungai Mississipi.
Pedesaan, lembah
sedang, hutan, seperti
Maryland,
Pennsylvania,
Newyork, dan tepi
pantai.
Tanah berbatu, lembah
curam, seperti New
England.
Tanah berpasir, datar,
seperti Coastal country.
Kota, kawasan Industri.
Tanah kerikil, abu,
arang, air asin.
Tanah liat, serpih.
Campuran pasir dan
kerikil.
Kerikil, batu pasir
dengan sedikit tanah
liat, granit.
5 x 102
5 x 102
2 x 103
4 x 105
104
2 x 105
106
5 x 103
103
2 x 104
3
10
20
102
3 x 103
2 x 102
104
2 x 104
103
5 x 104
5105
3 x 104
5 x 104
5 x 105
6 x 10
105
2,5 x 103
106
7 x 103
3 x 102
103
4 x 103
1,5 x 104
2 x 104
105
5 x 104
105
106
2
Chart showing no. of electrodes against target value in 100 ohm.m soil
Soil Type
Probable
v
al
u
e
5 x 104
104
2 x 107
5 x 103
2 x 102
Range (Ohm.m)
(
O
h
m
.
m
)
Alluvium and lighter
clays
Clays (Excluding
alluvioum)
Marls (e.g. Keuper
marl)
Porous limestone
(e.g. chalk)
Porous sandstone
Quartzites, compact
and crystalline
limestone (e.g.
carboniferous
sediments, marble,
etc.)
Clay slates and
slatey chales
Granite
Fissile slates,
schists, gneiss and
igneous rock
5
moisture dependant
10
5-20
20
10-30
50
30-100
100
30-300
300
100-1000
1000
300-3000
1000
750-1250
2000
1000+
Efek-Efek Lingkungan
Disamping variasi tipe tanah, hambatan jenis dari masing-masing jenis tanah juga
akan dipengaruhi oleh kandungan kelembaban, konsentrasi garam, dan temperatur tanah.
Gambar.2.3.Tipe variasi hambatan jenis tanah sebagai fungsi kelembaban, temperatur, dan kandungan
garam.
PENGUKURAN HAMBATAN JENIS TANAH
Tanah merupakan materi yang kurang homogen, beberapa jenis tanah yang
berbeda sering bercampur pada suatu lokasi, dan struktur tanah biasanya berlapis-lapis
yang terdiri dari jenis tanah yang berbeda.
Ketika pada variasi jenis tanah dilibatkan unsur suhu dan kelembaban, maka
dapat diketahui bahwa estimasi yang didasarkan pada tabel 2.3. tidak akurat untuk tujuan
perancangan sistim grounding. Salah satu cara untuk dapat menentukan resistivitas tanah
secara akurat adalah dengan pengukuran langsung pada tanah yang ingin kita ketahui
resistivitasnya.
Teknik-Teknik Pengukuran
Metode Tegangan Jatuh (Fall of Potential Method)
x 0,618 D
Metode Empat Terminal (Wenner Test)
V=
.I
4. . A
Jika kedalaman pengamatan adalah h, h kurang dari jarak pemisah, a, drop tegangan
terukur antara elektroda dalam dibagi oleh arus terukur yang keluar dari elektroda terluar
adalah 2.8 :
R=
V
1
=
I
4. A
2
2
A 4B
2
…………………………...2.12.
4 A 4B
2
2
2
dengan, A = jarak antar pusat bidang bola dalam tanah.
B = kedalaman penanaman probe.
jika h
PENTANAHAN DAPAT DIBAGI MENJADI:
1. PENTANAHAN SISTEM: UNTUKMEMBATASI TEGANGAN
PADA FASA-FASA YANG TIDAK TERGANGGU.
2. PENTANAHAN PERALATAN :
a) UNTUK MEMBATASI TEGANGAN ANTARA BAGIAN
PERALATAN DENGAN TANAH SAMPAI PADA HARGA
YANG AMAN UNTUK MANUSIA, BAIK DALAM
KEADAAN NORMAL MAUPUN KEADAAN GANGGUAN.
b) UN1TUK MEMPEROLEH IMPEDANSI YANG KECIL
DARI JALAN BALIK ARUS HUBUNG SINGKAT
KETANAH.
PENGETANAHAN PERALATAN
Pengetanahan peralatan ialah pengetanahan bagian peralatan yang pada keadaan operasi
normal tidak dilalui arus.
Tujuan pentanahan peralatan:
1. Membatasi tegangan antara bagian peralatan yang tidak dialiri arus dan antara
bagian ini dengan tanah sampai pada suatu harga yang aman pada kondisi
operasi normalatau tidak normal. Untuk memperoleh potensial yang merata
pada semua bagian struktur dan peralatan , juga untuk menjaga agar operator
atau orang yang berada didaerah instalasi itu berada pada potensial yang
hampir merata pada semua titik dalam daerah pengetanahan.
2. Memperoleh impedansi yang kecil dari jalan balik arus hubung singkat ke
tanah. Bila arus hubung singkat ke tanah dipaksakan mengalir melalui
impedansi tanah yang tinggi, akan menimbulkan perbedaan potensial yang
besar dan berbahaya.
Secara singkat bahwa tujuan pentanahan peralatan adalah:
1. mencegah terjadinya tegangan kejut yang berbahaya bagi manusia
2. memungkinkan timbulnya arus dalam keadaan gangguan tanah tanpa
menimbulkan kebekaran atau ledakan pada bangunan atau isinya.
3. memperbaiki performence sistem.
HAMBATAN JENIS TANAH
R=ρ.
L
E
=
A
I
dengan : R = tahanan sistim elektroda tanah (Ω).
ρ = hambatan jenis suatu material konduktor (Ω-m).
L = panjang jalur aliran arus kebumi (m).
A = luas penampang jalur konduksi (m2).
E = beda potensial antara sistim dengan bumi (volt).
I = arus yang mengalir ke bumi (ampere).
Hambatan jenis, secara istilah didefinisikan sebagai tahanan elektris dari suatu kubusan
material homogen.
R=ρ.
R=
L
L
, karena kubus maka L=L1=L2=L3, jadi A=L2, sehingga rumusannya menjadi,
A
ohm
dengan : R = tahanan sistim elektroda tanah (Ω).
ρ = hambatan jenis suatu material konduktor (Ω-m).
L = panjang jalur aliran arus kebumi (m).
A = luas penampang jalur konduksi (m2).
E = beda potensial antara sistim dengan bumi (volt).
I = arus yang mengalir ke bumi (ampere).
Nilai-Nilai Hambatan Jenis Suatu Medium
Variasi hambatan jenis yang sangat luas merupakan fungsi dari tipe/jenis tanah,
Tabel.2.2.Perkiraan hambatan jenis tanah.
Jenis Tanah
(Ω-m)
Tanah Organik Basah
10
Tanah Lembab
102
Tanah Kering
103
Tanah keras/Batuan Dasar
104
Hambatan Jenis
(Ω-cm)
103
104
105
106
(Ω-ft)
33
330
3300
33000
Tabel.2.3.Harga-harga hambatan dalam dari berbagai medium pentanahan.
Medium
Hambatan Jenis
Minimum (Ω-cm) Rata-rata (Ω-cm) Maksimum (Ω-cm)
Tanah permukaan,
102
5 x 103
tanah liat.
Tanah liat
2 x 102
104
3
Pasir, kerikil.
5 x 10
105
Permukaan batu kapur
104
106
Batu kapur
Batuan serpihan.
Sandstone.
Granit, basal.
Gneiss busuk.
Batu tulis.
Danau air tawar.
Tap water.
Air laut.
Pedesaan, lembah,
tanah subur, seperti
daerah Dallas, Texas,
Lincoln, Nebraska.
Pesesaan datar, rawa,
daerah padat kayu,
seperti Lousiana dekat
sungai Mississipi.
Pedesaan, lembah
sedang, hutan, seperti
Maryland,
Pennsylvania,
Newyork, dan tepi
pantai.
Tanah berbatu, lembah
curam, seperti New
England.
Tanah berpasir, datar,
seperti Coastal country.
Kota, kawasan Industri.
Tanah kerikil, abu,
arang, air asin.
Tanah liat, serpih.
Campuran pasir dan
kerikil.
Kerikil, batu pasir
dengan sedikit tanah
liat, granit.
5 x 102
5 x 102
2 x 103
4 x 105
104
2 x 105
106
5 x 103
103
2 x 104
3
10
20
102
3 x 103
2 x 102
104
2 x 104
103
5 x 104
5105
3 x 104
5 x 104
5 x 105
6 x 10
105
2,5 x 103
106
7 x 103
3 x 102
103
4 x 103
1,5 x 104
2 x 104
105
5 x 104
105
106
2
Chart showing no. of electrodes against target value in 100 ohm.m soil
Soil Type
Probable
v
al
u
e
5 x 104
104
2 x 107
5 x 103
2 x 102
Range (Ohm.m)
(
O
h
m
.
m
)
Alluvium and lighter
clays
Clays (Excluding
alluvioum)
Marls (e.g. Keuper
marl)
Porous limestone
(e.g. chalk)
Porous sandstone
Quartzites, compact
and crystalline
limestone (e.g.
carboniferous
sediments, marble,
etc.)
Clay slates and
slatey chales
Granite
Fissile slates,
schists, gneiss and
igneous rock
5
moisture dependant
10
5-20
20
10-30
50
30-100
100
30-300
300
100-1000
1000
300-3000
1000
750-1250
2000
1000+
Efek-Efek Lingkungan
Disamping variasi tipe tanah, hambatan jenis dari masing-masing jenis tanah juga
akan dipengaruhi oleh kandungan kelembaban, konsentrasi garam, dan temperatur tanah.
Gambar.2.3.Tipe variasi hambatan jenis tanah sebagai fungsi kelembaban, temperatur, dan kandungan
garam.
PENGUKURAN HAMBATAN JENIS TANAH
Tanah merupakan materi yang kurang homogen, beberapa jenis tanah yang
berbeda sering bercampur pada suatu lokasi, dan struktur tanah biasanya berlapis-lapis
yang terdiri dari jenis tanah yang berbeda.
Ketika pada variasi jenis tanah dilibatkan unsur suhu dan kelembaban, maka
dapat diketahui bahwa estimasi yang didasarkan pada tabel 2.3. tidak akurat untuk tujuan
perancangan sistim grounding. Salah satu cara untuk dapat menentukan resistivitas tanah
secara akurat adalah dengan pengukuran langsung pada tanah yang ingin kita ketahui
resistivitasnya.
Teknik-Teknik Pengukuran
Metode Tegangan Jatuh (Fall of Potential Method)
x 0,618 D
Metode Empat Terminal (Wenner Test)
V=
.I
4. . A
Jika kedalaman pengamatan adalah h, h kurang dari jarak pemisah, a, drop tegangan
terukur antara elektroda dalam dibagi oleh arus terukur yang keluar dari elektroda terluar
adalah 2.8 :
R=
V
1
=
I
4. A
2
2
A 4B
2
…………………………...2.12.
4 A 4B
2
2
2
dengan, A = jarak antar pusat bidang bola dalam tanah.
B = kedalaman penanaman probe.
jika h