## INNOVATIVE: Volume 2 Nomor 1 Tahun 2022

## Research & Learning in Primary Education
Kinerja Arang Sekam Padi untuk Memperbaiki Nilai Resistansi Pentanahan Dengan Menggunakan Elektroda Baja Galvanis dan Tembaga
Wira Jerry K.W. 1 , Herman Halomoan Sinaga 2 , Nining Purwasih 3 , Diah Permata 4 1,2,3,4 Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung, Bandar Lampung Email: Wirajerry37@gmail.com 1 , herman.h.sinaga@eng.unila.ac.id 2 , poerwasih@yahoo.com 3 , diah.permata@eng.unila.ac.id 4

## Abstrak
Sistem pentanahan memiliki peranan penting untuk melindungi peralatan  yang terhubung dengan sumber listrik maupun daerah disekitar peralatan terhadap lonjakan tegangan berlebih. Pada lokasi yang memiliki resistansi tanah  yang  tinggi  umumnya  dilakukan  perlakuan  terhadap  tanah  seperti  penambahan  zat  aditif  pada  media disekitar elektroda pentanahan. Arang sekam padi merupakat salah satu zat aditif yang dapat digunakan untuk menurunkan resistansi pentanahan, karena arang sekam padi memiliki sifat menyerap air serta mempertahankan kelembaban  di  dalam  tanah.  Selain  itu  arang  sekam  padi  mengandung  senyawa  kimia  karbon  yang  bersifat konduktif  untuk  meningkatkan  konduktivitas  yang  dapat  meningkatkan  kapasistas  pertukaran  kation  tanah. Penambahan  kedalaman  lubang  pentanahan  dari 1m  sampai  2 m  dapat memberikan  perbandingan  hasil  nilai tahanan pentanahan yang berbeda sehingga mendapatkan nilai resistansi yang terkecil. Perbandingan elektroda tembaga dan baja galvanis guna mengetahui perbandingan resistansi  tanah  antara kedua elektroda, sehingga didapatkan elektroda pentanahan terbaik. Hasil dari komposisi campuran terbaik pada penelitian ini yaitu pada kedalaman  2  m  menggunakan  elektroda  tembaga  dengan  media  pentanahan  arang  sekam  padi  bercampur dengan tanah menghasilkan resistansi 10,2 Ω. Kata Kunci: Perlakuan Pada Tanah, Tahanan pentanahan, Elektroda tembaga dan baja galvanis, Arang sekam padi, kedalaman pentanahan .

## Abstract
The grounding system protects the equipment connected to the power supply as well as the environment around the equipment from excessive voltage surges. Soil treatment, such as adding chemicals to the media around the grounding electrode, is usually done in places with high soil resistance. Because rice husk charcoal has the ability to absorb and keep moisture in the soil, it is one of the additions that can be used to reduce grounding resistance. Furthermore, rice husk charcoal contains carbon chemical compounds that are conductive, allowing the  soil's cation exchange capacity to be increased. The addition of 1 m to 2 m to the depth of the grounding hole allows for a comparison of the results of various grounding resistance values in order to find the minimum resistance value. Comparison of copper and galvanized steel electrodes to establish the resistance ratio between the two electrodes  in  order  to  pick  the  optimum  grounding  electrode.  The  best  mixture  composition  in  this  study produced a resistance of 10.2 Ω at a depth of 2 m utilizing copper electrodes with a grounding media of rice husk charcoal mixed with soil .
Keywords :  Soil Treatment, Grounding resistance, Galvanized copper and steel electrodes, Rice husk charcoal, Grounding depth

## PENDAHULUAN
Arus ganguan yang diakibatkan oleh sambaran petir dapt dengan cepat dialirkan secara merata kedlam tanh diperlukan nilai resistansi tanah yang kecil sehingga terhindr dari bahya kenaikan tegangan, daerah dengan tanah bebatuan atau batuan kerikil memiliki resistasi tanh yang tinggi, sehingga dibutuhkan cara untuk mengurangi nilai resistasi tanh yang tinggi.
Salah satu cra untuk mengurangi resistasi pentanahn adalah dengan menambahkn zat aditif, salah satu zat adtif tersebut adalah arng sekam pdi. Sifat kimia arang sekaam padi sangat bergantung pada pembakaran sekam padi, jika sekam padi mengalami pembakaran yang sempurna dengan ciri-ciri warna abu-abu memiliki zat kimia karbon yang sedang, dan yang berwarna putih bebas karbon, sedangkan yang hanya terbakar sebagian memiliki ciri-ciri berwarna  hitam  memiliki  zat  kimia  karbon  yng  tinggi.  Perubahan  warna  terjadi  akibat  pembakaran  dan transformasi struktural silika dalam arang. Pada suhu pembakaran rendah menghasilkn arang berwarna hitam dan  abu-abu  sehingga  memiliki  zat  kimia  karbon  yng  tinggi  atau  sedang.  Sehingga  karbon  yng  sebaiknya digunakan hasil dari pembakarn sebagian.
Karbon merupakn unsur tabel periodik non logam yang memiliki elektron valensi +4 yang berarti terdapat 4 elektron yang dapat membentuk ikatn kovalen. Saat pengaplikasian dalm sistem pentanahn tidak semua elektron valensi digunakan,  hanya 3 elektron yang digunakan terikat, sedangkan yang ke  4 terdelokasi sehingga bebas bergerak meningkatkan konduktivitas yang dapat meningkatkan kapasitas kation tanah. Pada pengertian sifat zat kimia tersebut, arang sekm padi dapt digunakan untuk menurunkn resistansi pentanahn sekaligus mengurangi limbah dari sekam padi.
Penelitian ini menggunakan zat aditif arang sekam padi yng ditanam disekitar elektroda tembaga dan elektroda baja  galvanis.  Melalui metode  penelitian  ini  diharapkan  dapat membandingkan  pengaruh  pencampuran arang sekam  padi  terhadap  nilai  tahanan  pentanahan  pada  elektroda  tembaga  dan  elektroda  baja  galvanis. Perbandingan variasi kedalamn penanamn elektroda juga dilakukan pada penelitian ini, sehingga dapat dijadikan acuan untuk menurunkan tahanan pentanahan yng tinggi.

## A. Sistem Pentanahan
Sistem  pentanahn  ( Grounding  System) adalh  sistem  pengaman  terhadap  lonjakan  tegangan  lebih  untuk melindungi peralatan-peralatan yng terhubung pada sumber listrik. Tujuan pentanahn adalah untuk melepaskn arus petir atau arus gangguan ke dalm tanah agar dapat menjaga kestabilan sistem dan keamanan peralatan listrik disekitarnya [2].

## B. Elektroda Pentanahan
Elektroda pentanahan merupakan bahan yng terbuat dari tembaga, besi baja atau pipa yang ditancapkan ke dalam  tanah  agar  arus  gangguan  yang  mengalir  dapat  diredam  di  dalam  tanah  [4].  Elektroda  batang  adalah elektroda dari bahan logam yang berbentuk menyerupai pipa panjang.
Gbr. 1  Penanaman elektroda batang
Gambar 1 Merupakan gambar elektroda batang, elektroda ditancapkan kedalam tanah secara vertikal dengan tujuan dapat mengalirkan arus sambaran petir kedalam tanah, elektroda ini banyak digunakan pada gardu induk. Kelebihan dari elektroda jenis ini mudh pemasangannya dan tidk memerlukn lahan yang luas,  kelemahan dari elektroda batang ditanam dengn kedalamn yang cukup dalam [4].

## C. Metode Penanaman Elektroda
Model  penanaman  elektroda  terdapat  tiga  sistem  penanaman  pentanahan  yaitu driven  rod, pentanahan Counterpoise, dan pentanahan grid . Pda penelitin ini menggunakn metode driven rod. Sistem pentanahn driven rod merupakn suatu sistem pentanahn dengan cara menanamkan suatu elektroda batang ( rod ) yang tegak lurus dengan tanah, dimana arus gangguan akan mengalir dari elektroda tersebut ke tanah sekitarnya. Sistem driven rod sering digunakan untuk pentanahan karena memiliki bentuk yang praktis sehingga tidak diperlukan lahan yang cukup luas serta memiliki harga yang lebih ekonomis daripada sistem pentanahan counterpoise dan grid [4].
Gbr. 2  Sistem pentanahan driven rod
Gambar 2 merupakan contoh system pentanahan driven rod dimana silinder yang berwarna orange merupakan skema lubang pentanahan dengan kedalaman 1 m dan diameter lubang 10cm, silinder kecil yng berwarna biru merupakan elektroda pentanahn.

## D. Arang Sekam Padi
Sekam padi merupakn bahan berligno-selulosa seperti biomassa lainnya namun mengandung silika yng tinggi. Kandungan  kimia  sekm  padi  terdiri  atas  50  %  selulosa,  25 – 30  %  lignin,  dan  15 – 20  %  silika  [7].  Arang  sekam
terbentuk  dari  pembakarn  tak  sempurna  atau  pembakarn  parsial  sekm  padi.  Bahan  baku  arang  sekm  bisa didapatkan dengn mudah di tempat pengilingan beras.
Tabel 1 Komponen kimia arang sekam padi No Komponen Kandungan ( % ) 1 Karbon 41,02% 2 Silikon Dioksida 31.86% 3 Kalsium oksida 16.50% 4 Material tak terbakar 10.08%
Komponen kimia yng paling dominan terkandung pada arang sekam padi yng dihasilkan yaitu karbon sebesar 41,02% dan Silikon Dioksida sebesar 31.86% Sedangkan persentase kandungan senyawa Kalium dan material tak terbakar yaitu masing-masing sebesar 16.50% dan 10.08% [9].

## METODOLOGI PENELITIAN

## A. Alat dan Bahan
Batang elektroda yng terbuat dari besi dan dilapisi tembaga dan elektroda baja berlapis galvanis berdiameter 14 mm dan 18 mm. Satu set alat ukur pembumian yaitu Digital Earth Resistance Tester merk Kyoritsu dengan model 4105A, 2 buah pasak besi, dan juga 3 buah kabel digunakan untuk mengukur resistansi pembumian melalui batang elektroda pembumian yang telah ditanam. Meteran digunakan untuk mengukur jarak pasak besi pada saat menggunakan earth tester. Arang sekam padi. B. Rancangan Pengujian
Gbr. 3  Skematik penanaman elektroda tembaga
Gambar 3 merupakan skematik penanaman elektroda tembaga dengan variasi kedalaman lobang antara 100 cm,  150  cm,  dan  200  cm,  dimana  tabung  berwarna  coklat  merupakan  lubang  dan  tabung  berwarna  biru merupakan batang elektroda tembaga.

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## A. Komposisi Arang Sekam Padi terhadap Campuran Tanah
Pada  pengujian  ini  menggunakan  arang  sekam  padi  sebagai  media  pentanahan,  volume  arang  sekam  padi disesuaikan dengan kedalaman lubang pentanahan dengan kedalaman 1 meter, 1,5 meter, dan 2 meter, untuk menentukan volume arang sekam padi menggunakan rumus
=m:v [1]
Dimana = masa jenis(gram/cm 3 ) m = massa (gram)
v = volume (cm 3 )
Tabel 2 Volume lubang pentanahan
Berdasarkan tabel 2 didapatkan nilai volume lubang pentanahan menggunakan rumus silinder yaitu V= π x r 2 x t volume lubang pada kedalaman 100 cm yaitu 7850 cm 3 atau 0,00785 m 3 , kedalaman 150 cm yaitu 11775 cm 3 atau  m 3 0,011775 m 3 , dan pada kedalaman 200 cm yaitu 15700 cm 3 atau  0,0157m 3 , dengan mendapatkan nilai volume  silinder  maka  dapat  diketahui  nilai  masa  arang  sekam  padi  dan masa tanah  pada  lubang  pentanahan dengan perbandingan arang sekam padi dan tanah yaitu 50:50.

## Tabel 3 Massa material penanaman pentanahan pada perbandingan 50:50
Berdasarkan tabel 3 yang dihitung dengan rumus massa jenis pada kedalaman lubang 100 cm didapatkan masa arang  sekam  padi  dan  tanah  dengan  perbandingan  50:50  yaitu  0,3  kg  dan  2,5  kg,  pada  kedalaman  150  cm didapatkan masa arang sekam padi yaitu 0,45 kg dan masa tanah 3,8 kg, dan pada kedalaman 200 cm didapatkan masa arang sekam padi 0,6 kg dan masa tanah 5,1 kg. Setelah mengetahui perbandingan masa tanah dan arang sekam padi kemudian ditimbang dan dicampur hingga merata.
No Kedalaman lubang pentanahan Volume  lubang pentanahan 1 100 cm 0,00785 m 3 2 150 cm 0,011775 m 3 3 200 cm 0,0157m 3 No Material kedalaman 100 cm 150 cm 200 cm 1 Tanah 2,5 kg 3,8 kg 0,6 kg 2 Arang sekam padi 0,3 kg 0,45 kg 5,1 kg
Gbr. 4 Grafik pengukuran resistansi selama 30 hari.
Grafik 4 merupakan pengukuran resistansi selama 30 hari. Berdasarkan grafik diatas resistansi paling tinggi awal pengukuran yaitu pada kedalaman lubang pentanahan 1m menggunakan media pentanahan 100% arang sekam padi elektroda baja galvanis, dengan nilai resistansi 48,6 Ω , sedangkan nilai resistansi terkecil pada pengukuran awal yaitu kedalaman lubang pentanahan 2m, media pentanahan arang bercampur tanah, elektroda tembaga dengan  menghasilkan  resistansi  pentanahan  18 Ω .  Akhir  pengukuran  resistansi  terbesar  masih  sama  pada kedalaman  lubang  pentanahan  1m  menggunakan  media  pentanahan  100%  arang  sekam  padi  elektroda  baja galvanis, dengan nilai resistansi 27,8 Ω dan nilai resistansi terkecil yaitu kedalaman lubang pentanahan 2m, media pentanahan  arang  bercampur  tanah,  elektroda  tembaga  dengan  menghasilkan  resistansi  pentanahan  10,2 Ω . Berdasarkan  grafik  penelitian  nilai  resistansi  diatas  setiap  lubang  pentanahan  mengalami  penurunan  nilai resistansi  pentanahan,  factor  utama  yang  mempengaruhi  turunnya  nilai  resistansi  pentanahan  saat  penelitian berlangsung  adalah  musim  penghujan  pada  hari  ke-8  sampai  dengan  selesai  pengukuran  yang  menjadikan penurunan  nilai  resistansi  pentanahan.  Kedalaman  2m  merupakan  nilai  resistansi  terkecil  pada  setiap  media pentanahan dan elektroda pentanahan yang berbeda.
Gbr. 5  Grafik perbandingan tanah murni dengan campuran arang sekam padi pada hari ke-30
Grafik 5 merupakan perbandingan antara tanah murni dengn campuran arang sekam padi,grafik sebelah kiri merupakan  hasil  pengukuran  resistansi  pentanahan  dari  baja  galvanis  dan  grafik  sebelah  kanan  adalah  hasil pengukuran resistansi pentanahan dari elektroda tembaga, dengan variasi lubang 1m, 1,5m dan 2m. Berdasarkan
grafik diatas pencampuran arang sekam padi dapat menurunkan nilai resistansi pentanahan karena nilai resistansi tanah murni yaitu 159 Ω pada elektroda baja dan 158 Ω pada elektroda tembaga, pada saat diberikan arang sekam padi resistansi pentanahan menurun antara 10,2 Ω -27,8 Ω .
Gbr. 6  Grafik perbandingan pengukuran resistansi awal dan akhir Grafik  6  merupakan  perbandingan  awal  pengukuran  dan  setelah  30  hari  pengukuran,  grafik  sebelah  kiri merupakan  saat  awal  pengukuran  resistansi  pentanahan  dan  yang  sebelah  kanan  merupakan  hasil  akhir pengukuran  hari  ke-30,  pada  masing-masing  lubang  penanaman.  Berdasarkan  grafik  diatas  pada  media penanaman  arang  sekam  padi  menggunakan  elektroda  baja  pada  kedalaman  2m  didapatkan  nilai  awal pengukuran  18,4 Ω dan  nilai  pengukuran  setelah  30  hari  10,8 Ω mengalami  penurunan  8 Ω ,  sedangkan  pada elektroda tembaga pada kedalam 2m menggunakan media arang sekam padi saat pengukuran awal 45,6 Ω dan pada pengukuran akhir 27,3 Ω mengalami penurunan 18 Ω .
Gbr.7 Perbandingan resistansi baja dengan tembaga media arang sekam padi 100% kedalaman 1m
Gbr. 8  Perbandingan resistansi baja dan tembaga media arang sekam padi 100% kedalaman 1,5m
Gbr. 9  Perbandingan resistansi baja dan tembaga media arang sekam padi 100% kedalaman 2m
Gbr.10  Perbandingan resistansi baja dan tembaga media arang sekam padi bercampur tanah kedalaman 1m
Gbr. 11   Perbandingan resistansi baja dan tembaga media arang sekam padi bercampur tanah kedalaman 1,5m
Gbr. 12  Perbandingan resistansi baja dengan tembaga pada media arang sekam padi bercampur tanah kedalaman 2m
Grafik 7 sampai grafik 12 merupakan hasil pengukuran nilai resistansi pentanahan selama 30 hari dengan grafik berwarna biru merupakan elektroda baja galvanis dan yang berwarna orange elektroda tembaga.  Pengukuran pertama dilakukan pada pagi hari, simbol angka pada grafik horizontal menunjukan pagi hari dan simbol bintang pada grafik menunjukan sore hari. Berdasarkan grafik diatas nilai resistansi pentanahan pada elektroda tembaga lebih  kecil  apabila  dibandingkan  dengan  nilai  resistansi  pentanahan  baja  galvanis,  perbedaan  resistansi  yang dihasilkan kurang dari 1 Ω pada setiap lubang pentanahan dan media pentanahan yang berbeda.
Gbr. 13  Grafik perbandingan resistansi tanah dengan temperature tanah pada awal pengukuran dan akhir pengukuran resistansi pentanahan
Grafik  13  merupakan  perbandingan  resistansi  pentanahan  terhadap  temperatur  pada  awal  pengukuran  dan pada hari ke-30 pengukuran resistansi pentanahan. Berdasarkan grafik diatas terdapat penurunan temperature disetiap lubang pentanahan dari awal pengukuran yang rata-rata menghasilkan temperature 28 0 C-29 0 C menjadi 25 0 C-27 0 C  pada  hari  ke-30.  Temperature  yang  semakin  rendah  resistansi  pentanahan  menjadi  semakin  kecil, karena pada awal pengukuran tidak terjadi hujan sehingga temperature sedikit lebih tinggi dan pada hari ke-30 hujan turun sehingga temperature juga turun dan menjadikan resistansi pentanahan semakin kecil.
Gbr. 14  Grafik perbandingan resistansi tanah terhadap pH tanah pada awal pengukuran dan akhir pengukuran resistansi pentanahan
Grafik  14  merupakan  perbandingan  antara  resistansi  pentanahan  dengan  pH  tanah  yang  diukur  pada  awal pengukuran dan hari ke-30 pada setiap lubang pentanahan. Berdasarkan grafik diatas terjadi penurunan nilai pH tanah  pada  hari  ke  30,  pada  awal  pengukuran  pH  tanah  rata-rata  6-6,5  sedangkan  pada  hari  ke  30  terjadi penurunan pH tanah rata-rata 5-5,5, tingkat keasaman tanah berpengaruh terhadap nilai resistansi pentanahan,
nilai  pH  tanah  yang  semakin  rendah  menjadikan  nilai  resistansi  pentanahan  semakin  kecil  pada  setiap  lubang pentanahan.

## SIMPULAN
Penambahan zat arang sekam padi mampu menurunkan resistansi pentanahan apa bila dibandingkan dengan menggunakan media pentanahan tanah saja,  karena penambahan zat arang sekam padi mampu memberikan penyerapan air yang lebih baik daripada hanya menggunakan tanah saja.  Kedalaman lubang pentanahan 2  m dengan media pentanahan arang sekam padi bercampur tanah menggunakan batang elektroda tembaga memiliki nilai  resistansi  terkecil  dibandingkan  semua  penelitian  karena  memiliki  volume  media  pentanahan  yang  lebih besar serta campuran arang sekam padi dan tanah memliki tekstur yang tidak terlalu gembur dan tidak terlalu padat sehingga air mampu mengalir dan mengendap di dalam tanah dengan baik.
Elektroda tembaga memiliki resistansi pentanahan lebih kecil bila dibandingkan dengan elektroda baja galvanis, perbedaan resistansi pentanahan tidak lebih dari 1 ohm.
Pada awal pengukuran rata-rata menghasilkan temperature 28 0 C-29 0 C dan mengalami penurunan temperature menjadi  25 0 C-27 0 C  pada  hari  ke-30,  karena  nilai  temperature  turun  diakibatkan  hujan  terjadi  penurunan reisistansi  pentanahan  disetiap  lubang  pentanahan.  Dapat  disimpulkan  semakin  kecil  nilai  pengukuran temperatur tanah semakin kecil nilai resistansi pentanahan yang diahasilkan.
Pada awal pengukuran pH tanah rata-rata 6-6,5 sedangkan pada hari ke-30 terjadi penurunan pH tanah rata- rata  5-5,5,  resistansi  pentanahan  turun  juga  pada  hari  ke-30  pengukuran  pada  setiap  lubang  pentanahan. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pH tanah berpengaruh terhadap penurunan resistansi pentanahan, semakin asam tanah semakin kecil resistansi pentanahan.

## DAFTAR PUSTAKA
Hutauruk, T.S. 1991. Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan . Erlangga. Jamaaludin,  Sumarno.  2017. Perencanaan  Sistem  Pentanahan  Tenaga  Listrik  Terintegrasi  pada  Bangunan . Fakultas Teknik, Universitas Siduarjo.
Rhamdani, Deni. 2008. Analisis  Resistansi Tanah Berdasarkan Pengaruh Kelembaban, Temperatur dan Kadar Garam . Universitas Indonesia. Jakarta. Ilahi, Anton. 2005. Studi Sistem Pembumian batang Tunggal dengan Menganalisis Resistansi Jenis Tanah , Skripsi, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Lampung, Indonesia. Jamaludin, Anshory .I., Suprayitno E.A. 2015. Penentuan Kedalaman Elektroda pada Tanah Pasir dan Kerikil Untuk Memperoleh Nilai Tahanan Pentanahan yang Baik . Teknik Elektro, Universitas Muhamadiyah Siduarjo. Behak, Leonardo, 2007. Soil Stabilization with Rice Husk Ash. N. H. Halim, M.Z.A. Hasan, S.N.M. Arshad, M. Isa, A.Z. Abdullah, A. Anuar. 2018. Performance of Galvanized Steel and  Coper  Grounding  Electrodes  Using  Paddy  Husk  Ash  as  An  Additive  Material  to  Grounding  System. Universitas Malaysia Perlis.
[Andika V. D., Agung A.I. 2020. Studi Tentang Efektifitas Beberapa Macam Zat Terhadap Nilai Resistans Sistem Pentanahan . Teknik Elektro Universitas Surabaya.
Fasya,  Awwalia  Zabda,  Fadila,  Nihayatul,  2017.  Pemanfaatan  Arang  Sekam  Padi  Sebagai  Adsorben  Guna Mengurangi  Limbah  Cr .  Keteknikan  dan  Diversifikasi  Hasil  Hutan .  Fakultas  Vokasi,  Institut  Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
Nuriadi,  Napitupulu  .M.,  Rahman  .N.  2013 .  Analisa  Logam  Tembaga  (Cu)  pada  Buangan  Limbah  Tromol pertambangan Poboyo . Pendidikan Kimia, Universitas Tadulako, Palu.
Lembo, Alfredo B. 2016. Analisis Pengaruh Pentanahan Pada Gangguan Hubung Singkat P- N Saluran 1ф . Jurusan Teknik Elektro, Kementerian Riset Teknologi Dan Pendidikan Tinggi Politeknik Negeri Manado.
Pasaribu, Linda. 2011. Studi Pengaruh Jenis Tanah, Kelembaban, Temperatur, dan Kadar Garam terhadap tahanan Pentanahan Tanah . Sripsi, Universitas Indonesia. Jakarta, Indonesia.
SNI 04-0225-2000. Persyaratan Umum Instalasi Listrik. Jakarta: 2000.