MEGGER & PENGUKURAN PENTANAHAN (PRAKTIKUM PENGUKURAN LISTRIK) (TE2217)
NAMA
: PUTU RUSDI ARIAWAN
NIM
: 0804405050
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis aturkan Kepada Tuhan Yang Maha Esa , karena atas berkat dan rahmatnya, tugas makalah ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya . Tugas makalah ini merupakan perwujudan usaha saya untuk senantiasa menambah wawasan. Dalam pelaksaan ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak yang tidak mungkin disebut satu persatu. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih sedalam-dalamnya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan penulisan ini. Penulis menyadari bahwa tugas makalah ini masih jauh dari kata sempurna sehingga penulis tidak menutup diri untuk menerima kritik dan sarandari pembaca, pada akhir kata, besar harapan penulisan semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Denpasar, April 2009
Penulis
ii
DAFTAR ISI Hal JUDUL .........................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ..................................................................................
ii
DAFTAR ISI ................................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
v
DAFTAR TABEL ........................................................................................
vi
RINGKASAN............................................................................................... vii BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................
1
1.3 Tujuan....................................................................................................
1
1.4 Manfaat..................................................................................................
2
1.5 Batasan Masalah.....................................................................................
2
1.6 Sistematika Pembahasan.........................................................................
2
BAB II PEMBAHASAN ..............................................................................
3
2.1 Megger..................................................................................................
3
2.1.1 Apa itu Megger .................................................................................
3
2.1.2 Megger Test (Test Insulasi / Insulation Test) .....................................
4
2.1.3 Meter Tahanan Pentanahan................................................................
5
2.2 Pentanahan ............................................................................................
6
2.2.1 Pengertian Pentanahan ......................................................................
6
2.2.2 Tujuan Pentanahan ............................................................................
7
2.2.3 Karakteristik Pentanahan yang Efektif...............................................
8
2.2.4 Komponen Utama Sistem Pentanahan ...............................................
9
2.3 Pengukuran Pentanahan......................................................................... 11 2.3.1 Resistans Tanah................................................................................. 11 2.3.2 Pengukuran resistans jenis tanah rt .................................................... 13 2.3.3 Pengukuran resistansi pembumian..................................................... 15 2.3.4 Pengukuran Tahanan Pentanahan ...................................................... 21
iii
BAB III PENUTUP ...................................................................................... 25 3.1 Simpulan ................................................................................................ 25 3.2 Saran ..................................................................................................... 25 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 26
iv
DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Rangkaian dasar megger.........................................................................
4
2.2 Meter Tahanan Pentanahan.....................................................................
5
2.3 Micro Ohm meter...................................................................................
6
2.4 Elektroda Batang....................................................................................
9
2.5 Elektroda pita ......................................................................................... 10 2.6 Elektroda plat ......................................................................................... 10 2.7 Elektroda Jembatan ................................................................................ 10 2.8 cara mengukur resistans jenis tanah ........................................................ 15 2.9 hubungan elektrode dengan konduktor ................................................... 16 2.10 susunan pengukuran............................................................................. 18 2.11 perbandingan resistans ......................................................................... 19 2.12 pembacaan alat ukur pembumian ......................................................... 20 2.13 hubungan antara tegangan dan arus...................................................... 22 2.14 pengoperasian Earth Tester .................................................................. 22 2.15 metode perhitungan tahanan pentanahan .............................................. 23
v
DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Nilai rata-rata jenis tanah rt ..................................................................... 11 2.2 nilai rata-rata dari resistans pembumian untuk elektrode bumi................. 12 2.3 Rumus untuk menghitung resitans pembumian untuk macam-macam elektrode bumi ....................................................................................................... 13
vi
RINGKASAN
Megger dipergunakan untuk mengukur tahanan isolasi dari alat-alat listrik maupun instalasi-instalasi, output dari alat ukur ini umumnya adalah tegangan tinggi arus searah, yang diputar oleh tangan. Megger ini banyak digunakan petugas dalam mengukur tahanan isolasi antara lain untuk: 1. Kabel instalasi pada rumah-rumah/bangunan 2. Kabel tegangan rendah 3. Kabel tegangan tinggi 4. Transformator, OCB dan peralatan listrik lainnya Pentanahan (grounding) adalah merupakan suatu mekanisme dimana daya listrik dihubungkan langsung dengan tanah (bumi). Tujuan utama dari adanya pentanahan adalah menciptakan jalur yang low-impedance (tahanan rendah) terhadap permukaan bumi untuk gelombang listrik dan transient voltage. Untuk memperoleh nilai tahanan jenis tanah yang akurat diperlukan pengukuran secara langsung pada lokasi. Jika diperlukan di lapangan harus disiapkan hubungan atau koneksi yang mudah dilepas untuk dapat diadakan pengukuran pada tiap-tiap elektrode.
vii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dalam makalah ini, saya membahas tentang suatu alat ukur yaitu megger dan pengukuran pentanahan, alat meger ini sekarang sudah banyak di pakai pada kelistrikan, terutama mengukur tanahan isolasi. Salah satu usaha untuk memperkecil tegangan permukaan tanah maka diperlukan suatu pentanahan yaitu dengan cara menambahkan elektroda pentanahan yang ditanam ke dalam tanah. Oleh karena lokasi peralatan listrik biasanya tersebar dan berada pada daerah yang kemungkinannya mempunyai struktur tanah berlapis-lapis maka diperlukan
perencanaan pentanahan yang sesuai, dengan tujuan untuk
mendapatkan tahanan pentanahan yang kecil sehingga tegangan permukaan yang timbul tidak membahayakan baik dalam kondisi normal maupun saat terjadi gangguan ke tanah. Dalam makalah ini analisa dilakukan dengan menjelaskan dari system pengukuran pentanahan tersebut 1.2 Rumusan Masalah Dalam makalah ini akan membahas permasalahan tentang : 1.
Suatu alat ukur yang bernama megger
2.
Pentanahan
3.
Pengukuran pentanahan
1.3 Tujuan Adapun tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut : 1. Merupakan tugas pendahuluan dari mata kuliah praktek pengukuran listrik 2. Mengetahui apa itu megger. 3. Mengetahui sistem pentanahan dan pengukurannya.
PUTU RUSDI ARIAWAN
1
1.4 Manfaat Manfaat dari tugas makalah yang saya buat adalah untuk memberi pangetahuan kepada para pembaca agar mengetahui dan memahami megger dan system pentanahan secara mendalam. 1.5 Batasan Masalah Dalam hal ini saya batasi permasalahan yang di bahas yaitu sebatas tentang alat ukur listrik yaitu megger dan pentanahan serta pengukurannya. 1.6 Sistematika Pembahasan Dalam pembahasan ini dimulai tentang megger, apa itu megger, fungsi dan kegunaan dan penggunaan dari megger itu sendiri. Kemudian pembahasan mengenai pentanahan yaitu pengertian pentanahan, tujuan pentanahan dan karakteristik
pentanahan
yang
efektif.
Pada
pengukuran
pentanahan
pembahasannya mengenai resistansi tanah, pengukuran resistansi jenis tanah rt, pengukuran resistansi pembumian serta pengukuran tanahan pentanahan
PUTU RUSDI ARIAWAN
2
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Megger 2.1.1 Apa itu Megger Megger dipergunakan untuk mengukur tahanan isolasi dari alat-alat listrik maupun instalasi-instalasi, output dari alat ukur ini umumnya adalah tegangan tinggi arus searah, yang diputar oleh tangan. Besar tegangan tersebut pada umumnya adalah: 500, 1.000, 2.000 atau 5.000 volt dan batas pengukuran dapat bervariasi antara 0,02 sampai 20 meter ohm dan 5 sampai 5.000 meter ohm dan lain-lain sesuai dengan sumber tegangan dari megger tersebut. Dengan demikian, maka sumber tegangan megger yang dipilih tidak hanya tergantung dari batas pengukur, akan tetapi juga terhadap tegangan kerja (sistem tegangan) dari peralatan ataupun instansi yang akan diuji isolasinya. Dewasa ini telah banyak pula megger yang mengeluarkan tegangan tinggi, yang didapatkannya dari baterai sebesar 8 – 12 volt (megger dengan sistem elektronis). Megger dengan bateri umumnya membangkitkan tegangan tinggi yang jauh lebih stabil dibanding megger dengan generator yang diputar dengan tangan. Gambar rangkaian dasar megger adalah seperti gambar 2.1. Megger ini banyak digunakan petugas dalam mengukur tahanan isolasi antara lain untuk: 1. Kabel instalasi pada rumah-rumah/bangunan 2. Kabel tegangan rendah 3. Kabel tegangan tinggi 4. Transformator, OCB dan peralatan listrik lainnya.
PUTU RUSDI ARIAWAN
3
Gambar 2.1 Rangkaian dasar megger
2.1.2 Megger Test (Test Insulasi / Insulation Test) Mengapa kita melakukan pengetesan insulation / megger test ?? Test insulasi dipergunakan untuk mengetahui kondisi konduktor di jaringan. Insulasi yang memadai diperlukan untuk menghindari terjadinya direct contact seperti short circuit atau ground fault. Buruknya insulasi jaringan bisa mengakibatkan terjadinya arus bocor dan bisa membahayakan nyawa seseorang. Dimungkinkan juga akan menimbulkan percikan api yang bisa mengakibatkan kebakaran. Pengetesan dilakukan dengan pengukuran tingkat kebocoran jaringan line/ phase dengan netral dan line dengan ground. Sebelum melakukan pengetesan terlebih dahulu dilakukan pemutusan hubungan komponen elektronik dan pilot lamp dengan jaringan. Metode pengetesan bisa dilakukan dengan tegangan yang berbeda sesuai dengan kebutuhan. Batas minimum insulasi yang bisa ditolerir untuk pengetesan dengan tegangan 500 VDC adalah 0,5 Meg Ohm sedangkan dengan tegangan 1000 VDC adalah 1 Meg Ohm. Insulasi menjadi salah satu penyebab utama terbakarnya sebuah motor selain masalah elektrik dan mekanik. Sebuah motor akan mengalami penurunan tingkat insulasi karena usia pakai. Jika insulasi motor telah mencapai antara 10 ~ 1 Meg Ohm maka perlu dilakukan preventive maintenance. Jika insulasi dibawah 1 Meg Ohm berarti motor dalam kondisi kritis.
PUTU RUSDI ARIAWAN
4
Rumus Perhitungan Pengukuran Insulation Test 1. Pengukuran tegangan Rendah: Rumus ≥ 1000. E (minimal) Contoh : E =380 V R isolasi = 1000 . 380 = 380.000 Ω = 0.38 M Ω Bila hasil pengukuran lebih dari 0.38 maka alat tersebut masih bisa dikatakan baik. 2. Pengukuran Tegangan Menengah dan Tinggi : Mengunakan DC Test Rumus R isolator → Arus bocor Max = ………… μA 2.1.3 Meter Tahanan Pentanahan Biasa disebut dengan Meger Tanah atau Earth Tester, digunakan untuk mengukur tahanan pentanahan kerangka kubikel dan pentanahan kabel. Terminal alat ukur terdiri dari 3 (tiga) buah, 1 (satu) dihubungkan dengan elektroda yang akan diukur nilai tahanan pentanahannya dan 2 (dua) dihubungkan dengan elektroda bantu yang merupakan bagian dari alat ukurnya. Ketelitian hasil tergantung dari cukupnya energi yang ada pada baterai.
Gambar 2.2 Meter Tahanan Pentanahan
PUTU RUSDI ARIAWAN
5
Meter Tahanan Kontak biasa disebut dengan Micro Ohm meter dan digunakan untuk mengukur tahanan antara terminal masuk dan terminal keluar pada alat hubung utama kubikel. Nilai yang dihasilkan adalah dalam besaran micro atau sepersatu juta ohm. Dua terminal alat ukur yang dihubungkan ke terminal masuk dan keluar akan mengalirkan arus searah dengan nilai minimal 200 Amper. Sebenarnya yang terukur pada alat ukurnya adalah jatuh tegangan antara 2 (dua) terminal yang terhubung dengan alat ukur, tetapi kemudian nilainya dikalibrasikan menjadi satuan micro ohm.
Gambar 2.3 Micro Ohm meter.
2.2 Pentanahan 2.2.1 Pengertian Pentanahan Pentanahan (grounding) adalah merupakan suatu mekanisme dimana daya listrik dihubungkan langsung dengan tanah (bumi). Seperti kita ketahui bersama bahwa arus listrik terjadi jika ada perbedaan potensial diantara 2 (dua) buah titik (node). Arus listrik selalu mengalir dari titik yang mempunyai energi potensial (Ep) yang lebih tinggi ke titik yang mempunyai energi potensial lebih rendah. Hal ini terjadi sebaliknya dengan arah aliran elektron yang mengalir dari titik dengan Ep yang lebih rendah ke titik yang mempunyai Ep yang lebih tinggi, mengapa dapat terjadi demikian?, ilmu elektronika yang akan menjawabnya, yakni suatu cabang ilmu fisika yang secara khusus mempelajari aliran elektron. Energi listrik atau biasa disebut dengan daya listrik (P) yang notabene adalah merupakan hasil perkalian antara tegangan listrik (V) dengan arus listrik (I)
PUTU RUSDI ARIAWAN
6
selalu akan mengalir ke titik yang mempunyai tantangan atau rintangan atau hambatan (R) yang paling besar, mengapa bisa begitu? Fenomena ini dapat dijawab dengan percobaan dengan mempergunakan zat cair (air) dengan bejana berhubungan, misalnya bentuk setiap bejana yang berhubungan itu mempunyai perbedaan bentuk dan ukurannya, akan terlihat bahwa jika pada bejana berhubungan tersebut kita alirkan air untuk memenuhi semua bejana tersebut, maka semua bejana tersebut akan menjadi penuh secara bersamaan dalam waktu yang sama, hal ini dapat kita analogikan dengan apa yang terjadi pada energi listrik. Dengan demikian ternyata bahwa arus listrik akan mengalir jika ada hambatan atau rintangan yang menghalang diantara 2 titik yang berbeda, mengapa ? jawabannya adalah dengan adanya rintangan atau hambatan yang ada akan menyebabkan terjadinya perbedaan potensi pada masing-masing titik, sehingga menyebabkan terjadinya arus listrik (I) diantara kedua titik tersebut. Jadi usahakanlah tantangan atau hambatan diantara kedua titik yang berbeda potensinya agar menjadi sekecil mungkin (mendekati nilai nol) untuk menghindari terjadinya arus listrik diantara kedua titik tersebut, karena semua penghantar mempunyai tahanan masing-masing atau disebut dengan tahanan jenis, maka untuk membuat tahanan yang benar-benar bernilai nol diantara kedua titik tersebut, yakni hanya dengan menghubungkannya ke bumi atau tanah yang akan menyebabkan tahanan atau hambatan diantara kedua titik tersebut menjadi nol sehingga tidak ada perpindahan daya listrik yang terjadi diantara keduanya. 2.2.2 Tujuan Pentanahan Adapun tujuan dari sistem pentanahan tersebut adalah untuk membatasi tegangan pada bagian-bagian peralatan yang tidak seharusnya dialiri arus mis: body/casing, hingga tercapai suatu nilai yang aman untuk semua kondisi operasi, baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan, memberikan jaminan keselamatan dari bahaya kejut listrik, baik perlindungan dari sentuh langsung
PUTU RUSDI ARIAWAN
7
maupun tak langsung, serta perlindungan terhadap suhu berlebih yang dapat mengakibatkan kebakaran. Tujuan utama dari adanya pentanahan adalah menciptakan jalur yang low-impedance (tahanan rendah) terhadap permukaan bumi untuk gelombang listrik dan transient voltage. Penerangan, arus listrik, circuit switching dan electrostatic discharge adalah penyebab umum dari adanya sentakan listrik atau transient voltage. Sistem pentanahan yang efektif akan meminimalkan efek tersebut. Jika terjadi gangguan/kondisi yang tidak diinginkan, baik langsung atau tidak langsung (induksi), diupayakan agar gangguan tersebut dialirkan ke tempat yg aman, misal, ke tanah. Grounding
yang baik tergantung kondisi tanah (komposisi dan
kelembaban), semakin basah tanah maka resistansinya semakin kecil sehingga semakin mudah mengalirkan arus/tegangan buangan. Jadi simpelnya, usahakan grounding mencapai permukaan air dan menggunakan kabel khusus grounding (penghantar) yang baik. cukup ideal jika disambungkan dengan pipa instalasi pompa/mesin air. Tambahan, berikut dari salah satu sumber tentang jenis-jenis gangguan listrik yang sering terjadi yaitu : Blackouts, Blackouts, Line Noise, Sags, Surges, Spike/Lightning. 2.2.3 Karakteristik Pentanahan yang Efektif Karakteristik sistem pentanahan yang efektif antara lain adalah: 1. Terencana dengan baik, semua koneksi yang terdapat pada data center harus merupakan koneksi yang sudah direncanakan sebelumnya dengan kaidahkaidah tertentu. 2. Verifikasi secara visual dapat dilakukan. 3. Sesuai dengan ukuran, TIA-942 menyediakan guideline untuk setiap komponen pada data center. 4. Menghindarkan gangguan yang terjadi pada arus listrik dari perangkat.
PUTU RUSDI ARIAWAN
8
5. Semua komponen metal harus ditahan/diikat oleh sistem pentanahan, dengan tujuan untuk meminimalkan arus listrik melalui material yang bersifat konduktif pada potensial listrik yang sama.
2.2.4 Komponen Utama Sistem Pentanahan Dalam system pentanahan komponen komponen utama yang diperlukan antara lain elektroda pentanahan dan hantaran pentanahan berperan sangat besar. Elektroda Pentanahan adalah penghantar yang ditanam dalam tanah dan sebagai kontak langsung dengan tanah yang diusahakan sampai mencapai titik air tanah. Bahan elektroda pentanahan ialah tembaga atau baja profil digalvanisir atau pipa galvanis, sedangkan ukuran dan jenis elektroda pentanahan bermacammacam tergantung dari lokasi dan metode pentanahannya. Jenis elektroda pentanahan antara lain : 1.
Elektroda Batang / pasak yaitu elektroda dari batang logam tembaga Cu (
Cupper Rod / Ground Rod ) berdiamater minimum 5/8”, atau batang logam baja profil / pipa galvanis berdiameter 1,5” yang dipancangkan tegak dalam tanah sedalam 2,75 meter. (Gambar 2.3)
Gambar 2.4 Elektroda Batang
2.
Elektroda pita ( strip plat ) yang dibentuk lingkaran ditanam minimum 0,5 –
1m dari permukaan tanah. ( Gambar 2.4 )
PUTU RUSDI ARIAWAN
9
Gambar 2.5 Elektroda pita
3.
Elektroda plat ditanam minimum 50 cm dari permukaan tanah. ( Gambar 2.5 )
Gambar 2.6 Elektroda plat
4.
Elektroda jembatan ( mesh / grounding bridge ) dibuat dari strip plat yang
dirangkai menyerupai jembatan biasanya dipasang dibawah tower transmisi (Gambar 2.6 )
Gambar 2.7 Elektroda Jembatan
Hantaran pentanahan yaitu hantaran sebagai penyalur arus, harus jenis penghantar yang baik, kuat secara mekanis dan dilindungi untuk menjaga kemungkinan gangguan mekanis yang dapat menyebabkan turunnya daya hantar ataupun terputus.
PUTU RUSDI ARIAWAN
10
Satu hal yang sangat perlu diperhatikan dalam pemasangan sistem pentanahan adalah cara penyambungan / kontak sambung. Penyambungan harus baik dan benar sehingga memenuhi persyaratan mekanis maupun daya hantar listriknya, sambungan harus dapat dibuka dalam rangka pengujian besarnya tahanan pentanahan dan pemeliharaan. 2.3 Pengukuran Pentanahan 2.3.1 Resistans Tanah Struktur dan karakteristik tanah merupakan salah satu faktor yang mutlak diketahui karena mempunyai kaitan erat dengan perencanaan sistem pentanahan yang akan digunakan. Nilai tahanan jenis tanah harganya bermacam-macam, tergantung pada komposisi tanahnya. Batasan atau pengelompokan tahanan jenis dari berbagai macam jenis tanah pada kedalaman tertentu tergantung pada beberapa hal antara lain pengaruh temperatur, pengaruh kelembaban, dan pengaruh kandungan kimia. 1. Nilai resistans jenis tanah Nilai resistans jenis tanah, rt sangat berbeda tergantung komposisi tanah seperti dapat dilihat dalam pasal 320-1 dalam PUIL 1987 atau yang ditunjukkan pada Tabel 2.1. Jenis Tanah
Resistans jenis tanah rt dalam ohm-m
Tanah rawa
10……....40
Tanah liat dan tanah ladang
20……....100
Pasir basah
50….…...200
Kerikil basah
200……..3000
Pasir / kerikil kering
<10000
Tanah berbatu
2000……30000
Air laut dan air tawar
10………100 Tabel 2.1 Nilai rata-rata jenis tanah rt
PUTU RUSDI ARIAWAN
11
Nilai-nilai tersebut pada Tabel 2.1 seluruhnya berlaku untuk tanah lembab sampai basah. Pasir kering mutlak atau batu adalah suatu bahan isolasi yang bagus, sama seperti air destilasi. Maka elektrode bumi selalu harus ditanam sedalam mungkin dalam tanah, sehingga dalam musim kering selalu terletak dalam lapisan tanah yang basah. 2. Resistans pembumian Resistans pembumian elektrode bumi rt tergantung pada jenis dan keadaan tanah serta pada ukuran dan susunan elektrode. Panjang pita Jenis elektrode
atau penghantar pilin 10m 25m 50m
Resistans pembumian
100m 20 10 5 3
Pelat vertikal Panjang batang
dengan sisi
atau pipa
atas + 1 m dalam tanah
1m 2m 3m 5m
0,5x1m 1x1m
70 40 30 20
35 25
Tabel 2.2 nilai rata-rata dari resistans pembumian untuk elektrode bumi
Contoh: untuk mencapai resistans pembumian suatu elektrode bumi sebesar 5 ohm, maka menurut Tabel 2.1 dan 2.2 untuk tanah liat atau ladang dengan resistans jenis tanah liat atau tanah ladang dengan rt = 100 ohm-m, diperlukan sesuatu elektrode pita dengan panjang 50 m atau 4-elektrode batang, masingmasing panjangnya 5m, yang disusun dalam lingkaran dengan diameter 15 m. Untuk pasir basah dengan rt=200 ohm maka terdapat resistans pembumian sama dengan 6 ohm dan panjang pita pembumian 100m Untuk mendapatkan reistans pembumian yang hasilnya sama bila dipakai pelat elektrode, maka memerlukan bahan yang lebih banyak dari pada elektrode pita atau batang tanah. Contoh untuk menentukan resistans pembumian suatu elektrode:
PUTU RUSDI ARIAWAN
12
a. Suatu elektrode pita dengan ukuran 30mm x 4mm (l x t) dengan panjang L=40 mm. b. Resistans jenis tanah rt = 180 ohm-m. c. Resistans pembumian dapat dihitung dengan rumus dalam Tabel 3.
2.3.2 Pengukuran resistans jenis tanah rt Untuk memperoleh nilai tahanan jenis tanah yang akurat diperlukan pengukuran secara langsung pada lokasi. Jika diperlukan di lapangan harus disiapkan hubungan atau koneksi yang mudah dilepas untuk dapat diadakan pengukuran pada tiap-tiap elektrode. Dalam tingkat perencanaan suatu sistim pembumian dengan elektrode bumi adalah sangat bermanfaat bila dihitung dahulu dengan bantuan resistans jenis tanah supaya mendapat besarnya biaya yang diperlukan. Untuk hal tersebut dalam Tabel 2.3 dapat dilihat rumus-rumus pendekatan untuk resistans pembumian R suatu elektrode bumi untuk beberapa susunan elektrode bumi. Resistans pembumian Rt suatu elektrode adalah resistans dari lapisan tanah antara elektrode bumi atau sistim pembumian dan bumi acuan/referens. Jenis elektrode Perhitungan tepat Batang
Perbandingan pendekatan
Rbt = (rt / 2pL) x pada L < 10 m; Rbt=rt / L (ln 4L / d)
Pita
Rpt
=
(rt
pada L > 10m; Rbt=1,5 rt / L /
pL)
x pada L < 10 m; Rpt=2rt / L
(ln 2L / d)
pada L > 10m; Rpt=3 rt / L
dst.nya Tabel 2.3. Rumus untuk menghitung resitans pembumian untuk macam-macam elektrode bumi
Di lapangan atau lokasi sering dilaksanakan dua cara pengukuran untuk menentukan tahanan jenis tanah untuk memperoleh perubahan dalam lapisan tanah:
PUTU RUSDI ARIAWAN
13
1. Pengukuran dengan elektrode ukur yang tetap Satu elektrode ukur, panjang 1 m ditanamkan tegak lurus dalam lapisan tanah. Dengan alat ukur jembatan-tahanan, diukur tahanan jenis tanah dalam daerah antara permukaan lapisan tanah dan dalamnya pemasukan elektrode tersebut. Rumus untuk tahanan pentanahan batang adalah : Rt = (rt / 2pL) x (ln (4L / d)) di mana : Rt = tahanan bentang suatu elektrode dalam ohm, rt = tahanan jenis tanah dalam ohm-meter, L = panjang elektrode batang dalam m, d = jari-jari batang elektrode dalam m, ln = logarithmus (dasar e=2.7182818) Tahanan jenis tanah adalah : rt = ( Rt x 2pL ) / (ln 4L/d) = (Rt 6,28 m) / ( ln 157,5) = 1,24 Rt Dapat dilihat bahwa nilai ukur elektrode batang (batang pengukur) dikalikan dengan 1,24 untuk mendapatkan hasil tahanan jenis tanah. Untuk elektrode dengan ukuran yang lain harus ditentukan faktor yang sesuai. 2. Cara mengukur menurut metode von Werner atau cara 4-batang acuan. Dalam Gambar 2.8 dapat dilihat cara mengukur resistans jenis tanah dengan digunakan 4-batang acuan yang dimasukkan dalam tanah dengan jarak a sepanjang satu garis lurus yang sama dan dihubungkan ke alat ukur resistans pembumian.
PUTU RUSDI ARIAWAN
14
Gambar 2.8 cara mengukur resistans jenis tanah
Pada ujung-ujung luar batang elektrode 1 dan 4 dialirkan arus dan pada bagian dalam dari batang elektrode 2 dan 3 diukur susut tegangan dalam lapisan tanah. Dari hasil pengukuran perbandingan jembatan dapat dibaca nilai tahanan R, maka resistans jenis tanah dapat dihitung dengan rumus : Qt = 2 p x a x Rt Bila jarak a dalam m dan R dalam ohm, maka terdapat resistans jenis tanah dalam ohm-m yang diukur di sini bukan resistans jenis tanah, hanya resistans jenis tanah semu. Cara atau metode ukur sesuai von Werner ini hanya dapat mengukur lapisan tanah sampai jarak sedalam a dari elektrode acuan. Dengan merobah-robah jarak a dapat ditemukan nilai tahanan jenis tanah dalam beberapa lapisan tanah. Seperti
telah
diterangkan
sebelumnya
lembab
tanah
sangat
mempengaruhi resistans pembumian. Dalam musim panas dengan terik panas yang panjang, lapisan tanah sangat kering. Bila diadakan pengukuran dalam periode musim kering tersebut harus ditanam elektrode acuan yang lebih panjang untuk menembus dalam lapisan yang basah, atau daerah lapisan tanah sekitar elektrode acuan harus dibasahinya
PUTU RUSDI ARIAWAN
15
2.3.3 Pengukuran resistansi pembumian Besarnya resistansi pembumian hanya dapat ditentukan dengan pengukuran. Ini tak mungkin dapat dilakukan dengan alat ukur ohm-meter yang biasa, karena alat ohm-meter mempunyai tegangan AS yang kecil dan cara pengukuran ini tidak mungkin, karena logam dalam tanah yang basah menunjukkan elemen galvanis. Untuk mengukur resistansi pembumian suatu elektrode bumi dapat dilaksanakan menurut proses pengukur arus-tegangan atau dengan alat ukur pembumian menurut pengukuran cara kompensasi: a. Pengukuran dengan metode ukur arus tegangan dalam jaringan dengan titik bintang (netral) yang dibumikan sesuai PUIL 1987 Pasal 323, b. Penghantar bumi dari elektrode bumi RA yang akan diukur dihubung dengan konduktor fase L melalui resistans yang dapat diatur dari 1000 ohm sampai 2000 ohm di belakang gawai pengaman dalam sirkuit amperemeter, lihat Gambar 2.9.
Gambar 2.9 hubungan elektrode dengan konduktor
PUTU RUSDI ARIAWAN
16
Dalam sirkuit tersebut dipasang juga voltmeter dengan tahanan internal R1 dari kira-kira 40 k-ohm, di mana diukur tegangan antara elektrode acuan dan elektrode bumi bantu dengan jarak 20 ohm. Resistans pembumian dari sistim pembumian pengamanan didapatkan dari rumus RA = U/1 Keburukan dari metode b) ini adalah:
tegangan ukur antara elektrode bumi bantu dan RA tak boleh melebihi tegangan sentuh yang diizinkan, karena dapat terjadi kecelakaan,
hanya dapat dilaksanakan dalam jaringan di mana titik netral langsung dibumikan (lihat a), karena bila terdapat arus bocor kecil yang mengalir ke bumi, dapat menimbulkan susut tegangan antara RA dan RS, sehingga terdapat hasil pengukuran yang tak tepat.
c. Pengukuran dengan alat ukur pembumian - metode ukur arus - tegangan dengan sumber tegangan sendiri. Untuk elektrode tersendiri yang diperlukan untuk pengukuran, jarak antara elektrode bantu H dan elektrode acuan S dipasang dalam jarak kira-kira 20m, sedangkan untuk elektrode bumi yang disusun dalam bentuk lingkaran, radial atau kombinasi harus berjarak kira-kira 3 kali diameter sistim pembumian. Pengukuran dilakukan dengan alat ukur pembumian dengan sumber tegangan tersendiri. Tahan elektrode RE yang akan diselidiki adalah tahanan antara koneksi pembumian dan elektrode acuan, dan terdiri dari tahanan peralihan dari penghantar dalam lapisan tanah dan tahanan lapisan tanah di sekitar elektrode. Tahanan peralihan ini adalah relatif kecil, karena bagian penghantar adalah sangat pendek. Makin jauh dari elektrode, makin menurun tahanan dari lapisan tanah, karena penampang dari lapisan tanah adalah sangat besar. Dalam jarak 20m untuk pengukuran dapat ditanam elektrode acuan dalam tanah.
PUTU RUSDI ARIAWAN
17
Bila tahanan diukur antara elektrode acuan RS dan elektrode batang RE, maka tentu termasuk juga tahanan pembumian dari elektrode acuan. Kesulitan ini dapat disingkirkan dengan susunan sesuai Gambar 2.10.
Gambar 2.10 susunan pengukuran
Dengan perantara suatu elektrode bantu H, suatu generator G menyuplai ABB dengan umpama 110 Hz dalam lapisan tanah. Susut tegangan (voltage drop) yang terjadi pada tahanan RE dari elektrode diukur dengan alat ukur tegangan U. Tahanan dari elektrode bantu RH sama sekali tak mempunyai pengaruh, juga tidak ada dari tahanan elektrode acuan RS, bila arus ukur IS dari alat ukur tegangan adalah nol; atau sangat kecil. Resistans pembumian dapat dihitung dari : RE = U/I Cara yang lain adalah : Pengukuran dengan alat ukur pembumian menurut metode kompensasi Pengukuran resistans pembumian dengan alat ukur pembumian sering digunakan dari pada pengukuran menurut cara ukur arus-tegangan, karena pengukurannya sangat sederhana dan tak tergantung dari tegangan jaringan.
PUTU RUSDI ARIAWAN
18
Persyaratan bahwa arus ukur IS adalah nol, dapat dicapai dengan pengukuran
dengan
rangkaian jembatan.
Pada
pengukuran
ini dengan
perbandingan resistans, maka tegangan antara elektrode pembumian, elektrode acuan dan elektrode bumi bantu dibandingkan, lihat Gambar 2.11.
Gambar 2.11 perbandingan resistans
Suatu generator ABB 1-fase membangkitkan arus pembumian, tegangan AS galvanik dalam lapisan tanah tidak mempengaruhinya. Alat penunjuk arus A tidak menunjuk adanya arus mengalir, bila tegangan U1 pada resistans pembumian adalah sama dengan U2 atau pada tahanan perbandingan. Frekuensi generator menyimpang dari 50 Hz atau 60 Hz, dan mengkontrol rectifier dari amperemeter A, maka tegangan asing dari jaringan disingkirkan. Hasil nilai tahanan dapat langsung dibaca dari alat ukur pembumian, Gambar 2.11 dan 2.12.
PUTU RUSDI ARIAWAN
19
Gambar 2.12 pembacaan alat ukur pembumian
Gambar 2.11 menunjukkan pengukuran dalam sirkuit 3-konduktor. Tahanan dari penghantar E1 ke elektrode langsung dapat diukur, sedangkan sirkuit 4-konduktor dalam 2.12 membutuhkan konduktor ke 4, untuk menghubungkan E2 ke bumi. Pengukuran seluruh tahanan pembumian dalam jaringan TR dibahas juga susunan batang-batang elektrode ditanam dalam tanah dalam jumlah yang banyak (multi-rod). Bila dalam jaringan yang luas sekali terdapat jumlah elektrode yang banyak yang ingin diketahui seluruh resistans pembumian, maka harus diselidiki menurut cara pengukuran teknis. Suatu perhitungan tiap-tiap elektrode dalam jaringan hanya akan menghasilkan resistans pembumian total yang terlalu kecil, karena tiap-tiap elektrode dalam jaringan akan saling mempengaruhinya. Pada pengukuran adalah sangat menentukan, titik pengukur yang mana dipilih, dan untuk mendapatkan sustu hasil yang tepat, hanya bila diukur dari beberapa titik ukur dari pinggir keliling jaringan.
PUTU RUSDI ARIAWAN
20
Jarak antara titik ukur tergantung dari luasnya jaringan dan biasanya terletak antara 4000m dan 1000m. Dari tiap-tiap pengukuran tersebut dapat ditentukan jumlah resistans pembumian dari jaringan dengan menghitung secara aritmetik. Pada umumnya penyimpangan dari nilai yang dihasilkan adalah + 10% dari nilai yang sebenarnya dari jumlah resistans pembumian efektif. Cara mengukur untuk elektrode yang jumlahnya banyak adalah dengan cara atau metode sudut, di mana jarak antara elektrode ukur dan elektrode bantu yang paling cocok adalah 200m sampai 300m 2.3.4 Pengukuran Tahanan Pentanahan Pengukuran perlu dilakukan sebelum sistem dioperasikan pertama kali, waktu pemeliharaan atau setelah system ada gangguan. Sewaktu pelaksanaan pengukuran pentanahan, saluran (kawat) dari electrode ke rangka peralatan harus dilepas. Pengukuran dilakukan pada electrode dengan alat ukur EARTH TESTER. Untuk mendapatkan nilai resistansi R dari elektroda pengetanahan haruslah mempunyai parameter yang meliputi: 1. Resistivitas tanah 2. Resistivitas air tanah 3. Dimensi elektroda pengetanahan 4. Ukuran elektroda pengetanahan PUIL 2000-3.19.1.4 : Apabila hasil pengukurannya belum mencapai 5 Ω, Maka Ground rood ditambah, dengan jarak 2 x panjangnya. Hukum OHM (Goerge Simon Ohm-Ahli Fisika Jerman) Pada percobaan dalam bidang listrik dan menemukan dan menemukan hubungan antara tegangan dan arus yang dilewatkan pada suatu tahanan : Apabila dalam suatu rangkaian tertutup dihubungkan tegangan listrik sebesar 1 Volt, dan dipasan
PUTU RUSDI ARIAWAN
21
tahanan listrik 1 , maka akan mengalir arus listrik sebesar 1 Ampere yang dinyatakan dalam persamaan sbb:
Gambar 2.13 hubungan antara tegangan dan arus
Pelaksanaan pengoperasian Earth Tester sbb: Prop (A) di hubungkan dengan electrode (di bak kontrol). Prop (B) dan (C) ditancapkan ketanah dengan jarak antara 5 sd. 10 m. Maka alat ukur akan menunjukan besar dari R-tanah lihat.
Gambar 2.14 pengoperasian Earth Tester
Standar besar R-tanah untuk electrode pentanahan ±5 Ohm. apabila belum mencapai nilai 5 Ohm, maka electrode bisa ditambah dan dipasang diparalel. Pentanahan paling ideal apabila electrode bias mencapai sumber air atau R-tanah = 0. Contoh: Pemasangan electrode pertama (R1), setelah diukur = 12 Ω Selanjutnya di tanam lagi electrode ke 2 (R2), diukur tahanan = 12 Ω, Maka besar tahanan RI diparoleh dengan R2 = 6 Ω, Karena belum mencapa i 5 Ω, maka ditanam lagi electrode ke 3 (R3).
PUTU RUSDI ARIAWAN
22
Maka perhitungan R ekivalennya sbb;
Gambar 2.15 metode perhitungan tahanan pentanahan
Ada kendala ketika suatu saat kita membangun sistem Grounding, setelah diukur dengan Earth Tester Nilai yang muncul 100 ohm (maks), kalau acuannya PUIL munkin anda diWajibkan menurunkannya.. Ada trik sederhana dengan menambah Rods sesuai dengan rumus mencari Nilai 2 tahanan yang diparalelkan. (Rod dianalogikan sebagai tahanan). Kalau 100/100=50 ohm (2 rod), 50/50=25 ohm (menjadi 4 rod), trus 25/25=12,5 ohm (menjadi 6 rod), trus 12,5/12,5=6,25 ohm (menjadi 8 rod), trus karena nilainya dianggap bagus kalau
PUTU RUSDI ARIAWAN
23
nilai tahanannya >0 dan <5>6,25/6,25= 3,125 ohm.. maka jumlah rods yang dibutuhkan untuk menurunkan dari 100 ohm ke 3,125 adalah 10 buah rods. Setelah Grounding Ring dipastikan terhubung sempurna, cek kembali dengan Earth Tester nilai tahanan harusnya sudah turun drastis. Elektrode bumi selalu harus ditanam sedalam mungkin dalam tanah, sehingga dalam musim kering selalu terletak dalam lapisan tanah yang basah. Phasa sequence tester (drivel) : alat ukur untuk mencari urutan fasa (R, S dan T) pada suatu sumber listrik
PUTU RUSDI ARIAWAN
24
BAB III PENUTUP
2.1 Simpulan Megger dipergunakan untuk mengukur tahanan isolasi dari alat-alat listrik maupun instalasi-instalasi, output dari alat ukur ini umumnya adalah tegangan tinggi arus searah, yang diputar oleh tangan. Megger ini banyak digunakan petugas dalam mengukur tahanan isolasi antara lain untuk: kabel instalasi pada rumah-rumah/bangunan, kabel tegangan rendah, kabel tegangan tinggi, transformator, OCB dan peralatan listrik lainnya. Pentanahan (grounding) adalah merupakan suatu mekanisme dimana daya listrik dihubungkan langsung dengan tanah (bumi). Adapun tujuan dari sistem pentanahan tersebut adalah untuk membatasi tegangan pada bagian-bagian peralatan yang tidak seharusnya dialiri arus mis: body/casing, hingga tercapai suatu nilai yang aman untuk semua kondisi operasi, baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan, memberikan jaminan keselamatan dari bahaya kejut listrik, baik perlindungan dari sentuh langsung maupun tak langsung, serta perlindungan terhadap suhu berlebih yang dapat mengakibatkan kebakaran. Untuk memperoleh nilai tahanan jenis tanah yang akurat diperlukan pengukuran secara langsung pada lokasi. Jika diperlukan di lapangan harus disiapkan hubungan atau koneksi yang mudah dilepas untuk dapat diadakan pengukuran pada tiap-tiap elektrode. 2.2 Saran Bila hendak melakukan pengukuran pentanahan ataupun pengukuran yang lainnya haruslah melakukannya dengan prosedur yang benar dan selalu mengutamakan faktor keselamatan. Gunakan alat dengan benar dan sesuai dengan fungsinya.
PUTU RUSDI ARIAWAN
25
DAFTAR PUSTAKA
Elektro Indonesia. 2009. Peraturan Umum untuk Elektrode Bumi dan Penghantar
,
Bumi
(online),
(http://www.elektroindonesia.com/
elektro/ener24b.html , diakses 20 Maret 2009). Aslimeri, dkk. 2008.
TEKNIK TRANSMISI TENAGA LISTRIK (Jilid 1),
Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Darmanto,
Mustafa.
2009.
Pengukuran
Pengetanahan,
(online),
(http://technoku.blogspot.com/2009/01/pengukuran-pengetanahan.html, diakses 20 Maret 2009). Darmanto,
Mustafa.
2009.
Megger
Test,
(online),
(http://technoku.blogspot.com/2008/11/megger-test.html, diakses 20 Maret 2009). Salmon,
Melky.
2009.
Pentanahan
(grounding),
(online),
(http://melkyaiboy.com/2008/08/31/pentanahan-grounding/, diakses 20 Maret 2009).
PUTU RUSDI ARIAWAN
26
BIODATA PENULIS
Nama : Putu Rusdi Ariawan TTL : Denpasar. 19 April 1990 Agama : Hindu Mahasiswa Teknik Elektro Unv. Udayana Email :
[email protected] www.facebook.com/turusdi
PUTU RUSDI ARIAWAN
27
