## STUDI PENGARUH KONDISI TANAH WILAYAH PESISIR PANTAI AMAL TERHADAP TAHANAN PEMBUMIAN ELEKTRODE PASAK 1,5 METER GEDUNG LABORATORIUM TEKNIK UNIVERSITAS BORNEO TARAKAN

## Achmad Budiman
Staf PengajarProgram Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik,  Universitas Borneo Tarakan, Jalan Amal Lama No.1 Tarakan, Kalimantan Utara. 77123. Email Address : achmad1177@gmail.com

## ABSTRACT
Poor  earthing  systems  can  cause  damage  to  electrical  equipment.  The  risks  are  leakage current can not be optimally channeled to earth. The smaller the resistance value, The better the earthing system. In certain soil conditions, grounding resistance value is also influenced by the depth of planting electrodes. The measurement results one ground rod resistance value with  a  length  of  1.5  m,  a  diameter  of  0.045  m,  a  depth  of  3  m  in  Building  Engineering Laboratory of the Borneo Tarakan University obtained value R (earth) = 12.76 Ω, while the calculation of R (earth) = 12.85 Ω with the average value of muddy clay resistivity (ρ) = 38.58 Ω-m. For the attainment of the grounding resistance value ≤ 5 Ω as required in the General Terms Electrical Installation (PUIL 2000) will require a minimum of three ground rod.
Keywords : single rod electrodes, resistivity, earthing resistance.
PENDAHULUAN Pesisir merupakan
daerah pertemuan  antara  darat  dan  laut,  ke  arah darat meliputi bagian daratan, baik kering maupun  terendam  air,  yang  masih dipengaruhi  sifat-sifat  laut  seperti  pasang surut, angin laut, dan perembesan air asin; sedangkan  ke  arah  laut  meliputi  bagian laut  yang masih  dipengaruhi oleh proses- proses  alami  yang  terjadi  di  darat  seperti sedimentasi  dan aliran air tawar, maupun yang disebabkan oleh kegiatan manusia di darat  seperti  penggundulan  hutan  dan pencemaran  (Soegiarto,  1976;  Dahuri et
al , 2001). Universitas Borneo Tarakan terletak  sangat  dekat  dengan  wilayah pesisir  pantai  amal  dan  mempunyai kondisi  tanah  berbeda  dengan  daerah perkotaan. Kondisi tanah tersebut mempengaruhi sistem pembumian peralatan  kelistrikan.  Sistem  pembumian yang  kurang  baik  dapat  mengakibatkan arus  bocor  tidak  dapat  disalurkan  secara maksimal ke bumi sehingga menimbulkan resiko  keamanan  dalam  hal  penggunaan peralatan  listrik.  Semakin  kecil  nilai tahanan  pembumian  maka  semakin  baik sistem pembumiannya. Pada kondisi tanah tertentu,  nilai  tahanan  pembumian  juga dipengaruhi  oleh  kedalaman  penanaman elektroda.  Sehingga  sistem  pembumian yang baik sangatlah penting.
Pembumian  menurut  Persyaratan Umum  Instalasi  Listrik  (PUIL  2000)
adalah  penghubungan  suatu  titik  sirkit listrik  atau  suatu  penghantar  yang  bukan bagian  dari  sirkit  listrik,  dengan  bumi
menurut  cara  tertentu  dan  Nilai  tahanan pembumian  yang  dipersyaratkan  dalam PUIL 2000 adalah ≤ 5 Ω. Tabel 1. Ukuran Minimum Elektroda Pembumian Bahan jenis elektrode Baja digalvanisasi dengan proses pemanasan Baja berlapis tembaga Tembaga Elektrode pita Pita baja 100 mm 2 setebal minimum 3 mm 50 mm 2 Pita tembaga 50 mm 2 tebal minimum 2 mm Penghantar pilin 95 mm 2 (bukan kawat halus) Penghantar pilin 35 mm 2 (bukan kawat halus) Elektrode batang Pipa baja 25 mm Baja profil (mm) L 65 x 65 x 7 U 6,5 T 6 x 50 x 3 Batang profil lain yang setaraf Baja berdiameter 15 mm dilapisi tembaga setebal 250 μm Elektrode plat Pelat besi tebal 3 mm luas 0,5 m 2 sampai 1 m 2 Pelat tembaga tebal 2 mm luas 0,5 m 2
sampai 1 m 2 Sumber: PUIL 2000
Pencapaian  dalam  penelitian  ini adalah  mengetahui  kedalaman  optimal elektroda pasak tunggal Gedung
Laboratorium  Teknik  Universitas  Borneo Tarakan dengan nilai tahanan pembumian ≤ 5 Ω dan selisih  antara pengukuran dan perhitungan tidak lebih dari 1%.
Sistem  pembumian  ( grounding system) adalah  suatu  perangkat  instalasi yang  berfungsi  untuk  melepaskan  arus bocor atau arus lebih akibat petir atau arus gangguan  hubung  singkat  ke  bumi. Tingkat kehandalan sebuah grounding ada dinilai konduktivitas logam terhadap tanah yang  ditancapinya.  Semakin  konduktif tanah  terhadap  benda  logam  maka semakin baik. Kelayakan grounding harus bisa  mendapatkan  nilai  tahanan  sebaran
maksimal 5 ohm (PUIL 2000 : 68) dengan menggunakan earth tester. Namun begitu untuk daerah yang tahanan jenis tanahnya sangat  tinggi  tahanan  pembumian  total seluruh  sistem  boleh  mencapai  10  ohm (PUIL 2000 : 68).
Menurut  (Hutauruk,  T.S,  1991), untuk mengetahui nilai-nilai tahanan jenis tanah  yang  akurat  harus  dilakukan pengukuran  secara  langsung  pada  lokasi yang      digunakan      untuk      sistem pembumian      karena      struktur      tanah yang  sesungguhnya    tidak    sederhana yang   diperkirakan,   untuk   setiap   lokasi berbeda  mempunyai  tahanan  jenis  yang berbeda.
Elektroda pembumian adalah penghantar yang ditanam dalam tanah dan
membuat  kontak  langsung  dengan  tanah. Penghantar pembumian yang tidak berisolasi  ditanam  dalam  tanah  dianggap sebagai  elektroda  pembumian.  Ukuran minimum  elektroda  pembumian  dapat dilihat pada tabel 2.1 (PUIL, 2000: 82).
Untuk  melakukan  perhitungan tahanan pembumian elektroda pasak tunggal  menggunakan  persamaan  dalam IEEE  Std  142-2007    yang  dikembangkan oleh  Profesor  H.  B.  Dwight  dari  Institut Teknologi Massachusetts:
𝑅 = 𝜌 2𝜋𝐿 . (𝐿𝑛 [ 4𝐿 𝑎 ] − 1)
Dengan, ρ   =   Tahanan jenis tanah (ohm-cm) L   =   Panjang elektroda pasak (cm) a   =   Jari-jari elektroda pasak (cm) R =    Tahanan pembumian untuk elektroda pasak (ohm)
Tujuan  utama  pembumian  adalah menciptakan  jalur  yang low  impedence (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 .

## METODOLOGI
Obyek penelitian ini adalah Tanah di Halaman Gedung Laboratorium Teknik Universitas  Borneo  Tarakan  Provinsi Kalimantan  Utara  dengan  fokus  pada Sistem  Pembumian  Elektroda  Pasak Tunggal. Alat dan bahan yang digunakan untuk melakukan pengukuran pada obyek penelitian adalah:
1) Digital Earth Tester model 4105A;
2) Satu  buah  Pasak  Elektroda  dengan panjang 1,5 m berdiameter 0,045 m;
3) Palu / Martil, Tang Jepit, Meteran, Bor Tangan ( Hand Boring );
4) Satu set pengujian kadar air ( w );
5) Satu unit komputer.
Penelitian ini dilakukan dengan tahapan-tahapan berikut :
1) Studi  pustaka  dengan  mengadakan studi  literatur  baik  dari  buku-buku maupun penelitian sebelumnya.
2) Observasi keadaan di lapangan untuk koleksi data.
3) Melakukan  pengujian  kadar  air  dari sampel tanah di laboratorium.
4) Melakukan pengukuran tahanan
pembumian di lapangan. 5) Analisa data dan melakukan perbandingan hasil antara pengukuran data perhitungan.
6) Kesimpulan dan Saran.
Cara  menggunakan  alat  ukur  tahanan pembumian dengan Earth Tester :
1. Periksa  kondisi  kabel grounding BC yang    akan    diukur.    Bila    kotor bersihkan  dahulu  permukaan  kabel tersebut  dengan  lap  bersih/  kertas amplas, agar jepitan kabel probe dapat menyentuh langsung bagian permukaan tembaga yang sudah bersih dan untuk mencegah terjadinya kesalahan pembacaan pada alat ukur.
2. Periksa  kondisi  dan  perlengkapan penunjang  alat  ukur  Digital Earth Tester .
3. Digital Earth Tester mempunyai  tiga kabel    diantaranya    adalah    kebel merah, kuning dan hijau.
4. Silahkan  hubungkan  kabel  ke  Digital Earth Tester dengan warna yang sudah di tentukan pada alat ukur.
5. Hubungkan  kabel  merah  serta kuning ke tanah  dengan  masing-masing jarak kurang lebih 5-10 meter dari pembumian atau grounding .
6. Hubungkan  juga  kabel  hijau  ke elektrode  pembumian  yang  sudah terpasang.
7. Lakukan pengukuran tahanan pembumian  dengan    memutar  knob alat  ukur  pada  poisisi  200  ohm  atau 2000    ohm    tergantung    dari  kondisi tanah  pada  area  setempat  yang  akan diukur.
8. Kemudian  tekan  tombol  tester  untuk mengetahui  tahanan    pembumian biasanya berwarna kuning/ merah dan pada  displai  alat  ukur  akan  muncul nilai tahanan pembumian.
9. Selesai,  nilai  tahanan    pembumian sudah diketahui.
Gambar 1. Alat Ukur Grounding Earth Tester
Tabel 2. Hasil Uji Kadar Air ( w ) Tanah Liat berlumpur untuk kedalaman 1 m. Nomor Sampel I II III Berat Cawan + Tanah Basah (W 1 ) gram 154,5 156,3 153.7 Berat Cawan + Tanah Kering (W 2 ) gram 118,5 118,7 110,5 Berat Air (W 1 – W 2 ) gram 36 37,6 43,2 Berat Cawan (W 3 ) gram 10,1 10,2 9,9 Berat Tanah Kering (W 2 – W 3 ) gram 108,4 108,5 100,6 Kadar Air (W) = (W 1 – W 2 ) / (W 2 – W 3 ) x 100% 301,11% 288,56% 232,87% Rata-rata 274,18%
Sumber: Hasil uji laboratorium FT-UBT, 2016
Tabel 3. Hasil Uji Kadar Air ( w ) Tanah Liat berlumpur untuk kedalaman 2 m.
Nomor Sampel I II III Berat Cawan + Tanah Basah (W 1 ) gram 175,8 157,2 146,9 Berat Cawan + Tanah Kering (W 2 ) gram 131,5 125,8 109,9 Berat Air (W 1 – W 2 ) gram 44,3 31,4 37 Berat Cawan (W 3 ) gram 10,9 11,3 11,7 Berat Tanah Kering (W 2 – W 3 ) gram 120,6 114,5 98,2
Kadar Air (W) = (W 1 – W 2 ) / (W 2 – W 3 ) x 100% 272,23% 364,65% 265,65% Rata-rata 300,84% Sumber: Hasil uji laboratorium FT-UBT, 2016
Tabel 4. Hasil Uji Kadar Air ( w ) Tanah Liat berlumpur untuk kedalaman 3 m. Nomor Sampel I II III Berat Cawan + Tanah Basah (W 1 ) gram 153,3 156,2 138,7 Berat Cawan + Tanah Kering (W 2 ) gram 118,1 119,2 115,8 Berat Air (W 1 – W 2 ) gram 35,2 37 22,9 Berat Cawan (W 3 ) gram 11,4 10,8 11,7 Berat Tanah Kering (W 2 – W 3 ) gram 106,7 108,4 104,1 Kadar Air (W) = (W 1 – W 2 ) / (W 2 – W 3 ) x 100%  303,12% 292,97% 454,58% Rata-rata 350,22%
Sumber: Hasil uji laboratorium FT-UBT, 2016

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengujian kadar air ( w ) yang dilakukan  di  Laboratorium  Mekanika Tanah  Jurusan  Teknik  Sipil  Fakultas Teknik  Universitas  Borneo  Tarakan adalah  274,18%  pada  tabel  2  dan  tabel  3 memiliki  hasil  300,84%,  sedangkan  pada tabel 4 memiliki hasil 350,22%, menunjukkan  bahwa  kadar  air  ( w ) semakin  tinggi  pada  kedalaman  tanah tertentu.
Berikut  ini  tabel  hasil  uji  kadar  air  tanah liat berlumpur di lokasi penelitian.
Kadar  air  pada  tanah  dapat mempengaruhi nilai R (pembumian) , menunjukkan bahwa penempatan
elektroda  pembumian  pada  kedalaman tanah  yang  memiliki  kadar  air  ( w )  tinggi maka memperkecil nilai tahanan pembumian dan air merupakan konduktor yang baik dalam mengalirkan arus listrik. Pengukuran  tahanan  tanah  liat berlumpur pada lokasi Gedung Laboratorium  Teknik  Universitas  Borneo Tarakan dilakukan dengan cara membenamkan  elektroda  pasak  yang memiliki  panjang  elektroda  pasak  1,5  m berdiameter  0,045  m  dalam  beberapa variasi  kedalaman  dan  membaca  hasil pengukuran tersebut pada alat ukur Digital Earth  Tester model  4105A  seperti  yang disajikan dalam tabel berikut ini :
Tabel 5. Hasil pengukuran R (pembumian) untuk Elektroda Pasak Tunggal 1,5 m.
Kedalaman Elektroda (m) Nilai Pengukuran R (pembumian) (Ω) I II III Rata-rata 1,75 17,2 17,5 17,9 17,53 2 15,5 16,1 16 15,86 2,25 14,7 14,6 14,9 14,73 2,5 13,3 13,9 14 13,73 2,75 12,9 13,1 13,3 13,1 3 12,6 12,8 12,9 12,76 3,25 12,3 12,4 12,6 12,43 3,5 12 12 12,1 12 3,75 11,8 11,5 11,4 11,56 4 11,3 11,1 11 11,13 4,25 10,3 10,4 10,6 10,43 4,5 10 10,1 10,3 10,13
Gambar 1. Grafik Nilai Ukur Tahanan Pembumian vs Kedalamaman Elektrode
Data  hasil  pengukuran  diuji  dengan melakukan  perhitungan  menggunakan persamaan  tahanan  pembumian  elektroda pasak  tunggal  yang  dikembangkan  oleh Profesor  H.  B.  Dwight  dari  Institut Teknologi Massachusetts :
𝑅 = 𝜌 2𝜋𝐿 . (𝐿𝑛 [ 4𝐿 𝑎 ] − 1)
Hasil  perhitungan  nilai  rata-rata  tahanan jenis  tanah  liat  berlumpur  ( 𝜌 )  dengan variasi  kedalaman  di  lokasi  Gedung Laboratorium  Teknik  Universitas  Borneo Tarakan diperoleh sebesar 38,58 Ω-m dan hasil perhitungan Nilai R (pembumian)
disajikan dalam bentuk berikut :
Gambar 2. Desain pemasangan elektroda pasak
Tabel 6. Hasil nilai perhitungan R (pembumian) untuk Elektroda Pasak Tunggal 1,5 m.
Kedalaman Elektroda (m) Hasil Nilai Perhitungan R (pembumian) (Ω) 1,75 20,14 2 18,03 2,25 16,35 2,5 14,98 2,75 13,83
3 12,85 3,25 12,02 3,5 11,29 3,75 10,65 4 10,08 4,25 9,58 4,5 9,12
Gambar 3. Grafik Nilai Hitung Tahanan Pembumian
Tabel 7. Hasil perbandingan R (pembumian) untuk Elektroda Pasak Tunggal 1,5 m.
Kedalaman Elektroda (m) Hasil Nilai Selisih (%) Pengukuran R (pembumian) (Ω) Perhitungan R (pembumian) (Ω) 1,75 17,53 20,14 13,0% 2 15,86 18,03 12,1% 2,25 14,73 16,35 9,9% 2,5 13,73 14,98 8,3% 2,75 13,1 13,83 5,3% 3 12,76 12,85 0,7% 3,25 12,43 12,02 3,4% 3,5 12 11,29 6,3% 3,75 11,56 10,65 8,5% 4 11,13 10,08 10,4% 4,25 10,43 9,58 8,9% 4,5 10,13 9,12 11,0%
Gambar 4. Grafik Prosentase Selisih Nilai Ukur dan Hitung Tahanan Pembumian
Untuk  perbandingan  nilai  ukur  dan  hasil perhitungan  R (pembumian) untuk  elektroda pasak 1,5 m dapat dilihat pada tabel 7. Dari tabel  7,  diketahui  selisih  terkecil  antara pengukuran  dan  perhitungan  R (pembumian) elektroda pasak 1,5 m adalah 0,7 % pada kedalaman 3 m.
Untuk  mencapai  R (pembumian) ≤  5  Ω  yang sesuai dengan Persyaratan Umum Instalasi Listrik  (PUIL  2000)  maka  dipasang minimal  3  buah  elektrode  pasak  1,5  m yang  jarak  minimumnya  sebesar  dua  kali panjang elektrode.

## KESIMPULAN
1) Kadar  air  tinggi  pada  tanah  dapat memperkecil nilai tahanan pembumian dan air merupakan konduktor yang baik dalam mengalirkan arus listrik.
2) Hasil pengukuran nilai tahanan pembumian  elektroda  pasak  tunggal dengan panjang 1,5 m, diameter 0,045 m,  kedalaman  3  m  pada  Gedung Laboratorium Teknik Universitas Borneo Tarakan diperoleh nilai R (pembumian) = 12,76 Ω sedangkan hasil
perhitungan diperoleh nilai R (pembumian) =  12,85  Ω  dengan  nilai  rata-rata tahanan jenis tanah liat berlumpur ( 𝜌 ) = 38,58 Ω-m.
3) Untuk  pencapaian  nilai  tahanan pembumian ≤  5  Ω  maka  diperlukan minimal  3  buah  elektrode  pasak tunggal.

## DAFTAR PUSTAKA
Asep Dadan Hermawan. 2010. Optimalisasi  Sistem  Penangkal Petir Eksternal Menggunakan Jenis Early  Streamer  (Studi  Kasus  UPT LAGG BPPT). Universitas Indonesia, Jakarta. Badan  Standarisi  Nasional  (BSN).  2000. Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000). Jakarta: Yayasan PUIL. Hutauruk, T.S. 1991 . Pengetanahan Netral Sistem  Tenaga  dan  Pengetanahan
Peralatan. Erlangga, Jakarta.
IEEE Std 142-2007. IEEE Recommended
Practice for Grounding of Industrial  and  Commercial  Power Systems.
John D. McDonald, 2012 , Electric Power S ubstations E ngineering Third Edition,  T aylor  &  Francis  Group, LLC
Linda  Pasaribu.  2011.  Studi  Analisis Pengaruh Jenis Tanah, Kelembaban, Temperatur dan Kadar  Garam  Terhadap  Tahanan Pembumian Tanah (Tesis). Universitas Indonesia, Jakarta. Muhammad  Taqiyyuddin  Alawiy.  2013. Pengaruh  Kedalaman  Penanaman dan  Jarak  Elektrode  Tambahan Terhadap Nilai Tahanan Pembumian , Universitas  Islam, Malang. Managam Rajagukguk, 2012, Studi Pengaruh Jenis Tanah dan Kedalaman  Pembumian  Driven
Rod  terhadap  Resistansi  Jenis Tanah,  Universitas  Tanjungpura, Pontianak.