## ANALISA IMPEDANSI  PENGETANAHAN ELEKTRODA BATANG TUNGGAL DALAM BETON RANGKA BAJA TERHADAP INJEKSI ARUS BOLAK BALIK
Achmad  Solichanl),  Rudy  Haryanto2)
r'2)Fakultas Teknik UNIMUS e-mail : solihanl 7@gmail.com

## ABSTRACT
Low impedance grotmding is necessary to anticipate the return flow that  can be directly on the ground. Research caruied out by field observations to determine the impedance value  which is derived by a single rod electrode: Testing the impedance by the planting depth electrode arrangement and frequency  settings. The results  obtained  were  impedance value to a depth of 50 cmfor 3.2 to 4.8 Q, the depth of 100 amfor 3-4 O and 150 cm depth of 0.4 to 0.1 Q.
Key words: Impedance grounding,  setting depth grounding

## ABSTRAKSI
Impedansi pengetanahan  yarig  rendah  sangat diperlukan  untuk  mengantisipasi  arus balik sehingga dapat  langsung di ketanahkan. Penelitian  dilakukan  dengan  obseryasi  lapangan untuk mengetahui nilai impedansi yang di hasilknn oleh  elektrode  batang tunggal. Pengujian impedansi dengan cara  pengaturan kedalaman tanam elektrode dan pengaturan frekuensi.  Hasil yang diperoleh  bahwa nilai impedansi  untuk  kedalaman  50 cm  sebesar 3,2 - 4,8 Q, kedalaman 100  cm sebesar 3 - 4 O dan kedalaman 150 cm sebesar  0,1 - 0,1 A.
Kata kunci : Impedansi  pengetanahan, pengaturan kedalaman pengetanahan

## 1. PENDAHULUAN
Sistem pengetanahan yang baik diperlukan baik untuk proteksi terhadap petfu maupun untuk pengetanahan titik netral dari suatu sistem  tenaga listrik.
Sistem pengetanahan tersebut sering mendapat injeksi arus , impuls dengan frekuensi tinggi (petir) atau bentuk  arusnya berubah  terhadap waktu.
Perilaku tahanan dalam suatu
pengetanahan tersebut.  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variabel frekuensi terhadap sistem pentanahan dan mendapatkan nilai impedansi  yang rendah.
Analisa  dilakukan perubahan impedansi pengetanahan dengan sumber uji arus bolak-balik berfrekuensi 0 KHz sampai dengan 10 KHz.
pada 2. SISTEM PENTANAHAN
yang
Sistem pentanahan yang digunakan baik  untuk pentanahan netral sistem pengetanahan tergantung
besar kecilnya frekuensi dari arus diinjeksikan
24 I terhadap sistem
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni 2010
dad suatu sistem tenaga listrik , pentanahan  sistem penangkal'petir dan
pentanahan unfuk suatu peralatan
khususnya dibidang  telekomunikasi dan
elektronik perlu mendapatkan perhatian yang serius, karena pada prinsipnya
pentanahan tersebut merupakan dasar
yang digunakan untuk suatu sistem
proteksi.  Besaran yang sangat  dominan
untuk diperhatikan dari suatu sistem pentanahan adalah hambatan  sistem  suatu
sistem pentanahan tersebut. Sampai dengan saat ini orang mengukur
hambatan  pentanahan hanya dengan
menggunakan earth  tester yang prinsipnya  mengalirkan arus searah ke dalam sistem pentanahan. Kenyataan yang terjadi suatu  sistem pentanahan
tersebut tidak pemah dialiri arus searah.
Karena  biasanya berupa  sinusoidal  (AC)
atau bahkan  berupa impuls (petir) dengan
frekuensi tingginya atau berbintuk arus
berubah waktu yang sangat tidak
menentu benfuknya.
Menurut Anggoro tll perilaku
tahanan sistem pentanahan sangat
tergantung pada frekuensi (dasar dan
harmonisanya) dari arus yang mengalir
ke sistem pentanahan tersebut.  Dalam suatu  pentanahan baik penangkal  petir
atau pentanahan netral sistem tenaga
adalah berapa besar  impedansi sistem
pentanahan tersebut. Besar impedansi
Analisa lmpedansi  Pengetanahan ........
tssN  1979-7451
pentanahan tersebut  sangat dipengaruhi oleh  banyak faktor.
Faktor internal meliputi :
a. Dimensi  konduklor pentanahan
(diameter  atau panj angnya).
b. Resistivitas (nilai tahanan)
relative tanah.
c. Konfigurasi sistem pentanahan.
Faktor  eksternal meliputi : a. Bentuk arusnya (pulsa, sinusoidal, searah).
b. Frekuensi  yang mengalir ke dalam sistem pentanahan
Untuk mengetahui nilai-nilai hambatan jenis tanah  yang akurat harus dilakukan pengukuran  secara langsung pada lokasi yang digunakan untuk sistem pentanahan karena struktur tanah yang sesungguhnya tidak sesederhana yang diperkirakan, untuk setiap lokasi yang berbeda mempunyai hambatan jenis tanah yang tidak sama [5].
Syarat sistem pentanahan yang efektif [2] :
a. Membuat jalur impedansi rendah ke tanah untuk pengaman  personil dan peralatan dengan menggunakan rangkaian yang efektif.
b. Dapat melawan  dan menyebarkan gangguan berulang dan arus akibat  surya hubung.
l,'
c. Menggunakan bahan tahan korosi
terhadap berbagai kondisi kimiawi tanah,  untuk menlastikan kontinuitas penampilan sepanj ang
umur peralatan  yang dilindungi.
d. Menggunakan sistem mekanik
yang kuat  namun muda\. dalam
perawatan dan perbaikan bila terjadi kerusakan.
Dalam sistem  pentanahan semakin kecil nilai tahanan maka semakin  baik
terutama untuk pengamanan  personal  dan
peralatan, beberapa  standart yang telah disepakati adalah bahwa  saluran tranmisi substasion harus direncanakan
sedemikian rupa sehingga nilai tahanan
pentanahan tidak melebihi  1O' untuk
tahanan pentanahan pada komunikasi
system/ data dan maksimum hatga
tahanan yang diijinkan 5C) pada gedung /
bangunan.
Kisi-kisi pentanahan tergantung
pada kerja ganda dan Pasak Yang
terhubung. Dari segi besamya nilai
tahanan bahan yang  dipakai  pasak tidak mengurangi besar tahanan pentanahan sistem namun memPunYai , fungsi tersendiri yang penting. Bahannya sendiri mempunyai harga imPedansi awal beberapa kali lebih tinggi daripada harga tahanannya  terhadap tanah pada frekuensi
rendah.  Bahan  pentanahan dimaksudkan
I 26 I
untuk mengontrol dalam batas aman sesuai  peralatan yang digunakan,
sedangkan pasak adalah batang sederhana, hal ini penyebab utama jatuhnya tahanan tanah dalam gradient tegangan yang tinggi pada permukaan pasak. Sebagai akibat dari sifat ini maka pasak harus ditempatkan didekat atau sekitar bangunan  stasiun.  Dalam saluran tegangan tinggi (132KV) tahanan maksimalnya 15 ohm masih dapat ditoleransi dan dalam saluran  distribusi
(33-0,4 KV) ciipiiih tahanan  25 oirm.
Beberapa metode yang daPat digunakan untuk menurunkan nilai
tahanan  pentanahan  antara lain dengan : a. Sistem  batang elektroda  pararel
b. Sistem  pasak tanam  dalam  dengan beberapa pasak  dan  diperlakukan terhadap kondisi kimiawi tanah.
c. Dengan menggunakan pelat tanam, penghantar tanam, dan beton rangka baja yang secara
listrik terhubung.
Bagian lain dari sistem pentanahan yaitu hubungan  tanah itu sendiri dimana kontak antara  tanah  dengan pasak yang tertanam  harus cukup luas sehingga nilai tahanan dari jalur arus yang  masuk atau melewati  tanah  masih  dalam batas  yang diperkenankan untuk penggunaan
tertentu. Hambatan jenis tanah yang akan menentukan tahanan pentanahan yang
Achmad S, Rudy H
Media  Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni  2010
dipengaruhi oleh beberapa faktor yang meliputi: "
a. Temperatur  tanah.
b. Besarnya  arus  yang melewati.
c. Kandungan air dan bahan kimia yangada dalam  tanah.
d. Kelembaban  tanah.
e. Cuaca.
Tahanan  dari jalur tanah ini relatif rendah dan tetap sepanjang tahun. Untuk memahami  tahanan  tanah harus rendah,
dapat  dengan  menggunakan hukum Ohm yaitu :
E:IXR (1)
Dimana : E adalahtegangan (volt)
I adalah  arus  (ampere)
R adalah  tahanan (ohm)
Hambatan arus melewati sistem elektroda tanah mempunyai 3 komponen,
yaitu:
a. Tahanan  pasaknya sendiri dan sambungan- sambungannya.
b. Tahanan kontak antara pasak
dengan tanah disekitar. .
c. Tahanan tanah sekelilingnya.
Pasak-pasak tanah,  batang logam,
struktur dan peralatan lain biasa
digunakan untuk elektroda tanah, selain itu umumnya ukurannya besar sehingga tahanannya dapat terabaikan terhadap tahanan  keseluruhan sistem pentanahan.
Apabila pasak ditanam lebih  dalam ke tanah maka tahanan akan berkurang,
namun bertambahnya diameier pasak Analisa lmpedansi  Pengetanahan ........
tssN  1979-7451
secara material tidak akan mengurangi nilai tahanan karena nilai tahanan eleklroda pentanahan tidak hanya bergantung pada kedalaman dan luas permukaan  elektroda tapi juga pada tahanan tanatr- Tahanan  tanah  merupakan kunci utama yang menentukan tahanan elektrode dan pada kedalaman berapa pasak harus dipasang agar diperoleh tahanan yang rendah. Elektrode baja digunakan  sebagai penghantar saluran distribusi dan  pentanahan substasion.
Dalam memilih penghantar dapat mempertimbangkan hal berikut :
a. Untuk tanah yang  bersifat korosi sangat lambat,  dengan tahanan diatas 100 ohm-m, tidak ada  batas perkenan  korosi (corosi allowance).
b. Untuk tanah  yang bersifat korosi lambat, dengan  tahanan 25-100 ohm-m, batas perkenan korosi adalah 15% dengan pemilihan
penghantar
sudah
mempertimbangkan faktor stabilitas thermal.
c. Untuk tanah  yang bersifat korosi cepat,  dengan tahanan kurang  dari 25 ohm-m, batas perkenan  korosi adalah 30% dengan pemilihan penghantar
sudah
mempertimbangkan faktor stabilitas thermal.
I li27
d. Penghantar dapat dipilih dari
ukuran standart seperti l0 x 6mm sampai 65 x 8mm.
Secara  umum ,"rrr*rt un dilakukan dengan  mencari titik temu antata  keamanan dan meminimalkan biaya.Pada frekuensi rendah didasarkan pada  sistem pentanahan dengan  diberi jarak antar elektrode. Penelitian tentang karakteristik sistem pentanahan grid analisis dibandingkan dengan grid yang biasa [2].
Hasilnya  menunjukan  bahwa untuk
kerja  sistem pentanahan sangat
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni2O10
dipengaruhi oleh frekuensi arus yang diinjeksikan. Desain pentanahan  gdd dilakukan  dengan  memfokuskan pada frekuensi  rendah yang mana jarak pemisah  elektrode tidak sama lebih efisien daripada jarak pemisah elektrode yang sama. Meskipun  demikian ketika frekuensi naik seperti saat terjadi petir sistem pentanahan ini mempunyai impedansi yang lebih tinggi sehingga mengurangi  sistem keamanan.
Untuk itu sebelumnya perlu dilakukan pengujian permukaan tanah dengan menggunakan earthing terster
Gambar 1. Peralatan earthing  meter

## 2.I PENGUKURAN IMPEDANSI
PENTANAHAN DENGAN

## PERUBAHAN  ARUS GANGGUAN
Nilai tegangan yang dialirkan ke elektroda  batang dibuat  bervariasi dengan maksud agar diperoleh data nilai tegangan permukaan untuk berbagai  arus gangguan tanah  yarLg berbeda- beda.Perubahan nilai tegangan  keluaran regulator diatur dari 40 240 Volt,
I
28
I
dengan setiap kenaikannya  sebesar 40 Volt. Pengukuran tegangan permukaan dilakukan mulai jarak 0 - 4,0 m, dengan variasi perubahannya 0,2 m. Titik-titik di tanah yang akan diukur tegangan permukaan tanahnya ditanami paku dengan kedalaman 10  Cm agar pengukurannya menjadi lebih mudah.
Disamping nilai tegangan permukaan tanah,  data pengukuran lain yang diambil
Achmad S, Rudy H
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni  2010
ialah besarnya tegangan  masukan (Vin) dan arus (I). Hal yang sama'dilakukan untuk berbagai jenis tanah dengan kedalaman 0,5 m dan 1,0 m. Dari hasil
pengukuran yang dilakukan diperoleh
bahwa kenaikan nilai arus  gangguan tidak

## 2.2.ELEKTRODE
Batang tunggal  dengan cara diawali membuat  kerangka baja,
membuat beton dengan komposisi semen
: pasir : split : I :2: 3. Batang elektroda tembaga dipotong sesuai dengan ukuran
yang dibutuhkan,  kemudian ujung dari
Elelrtrode batang tunggal dalam beton kerangka baja tersebut ditanam
dalam tanah yang kemudian diinjeksi
Analisa lmpedansi Pengetanahan  ........
menjamin tingginya nilai tegangan permukaan. Karena nilai tegangan permukaan sangat tergantung pada jenis tanah dimana  panjang dan kedalaman pembenaman  elektroda  batang.
elektroda ditirus dengan menggunakan mesin bubut. Elektroda tembaga yang sudah ditirus dimasukkan dalam beton kerangka baja. Elektroda tersebut diinjeksi arus berfrekuensi  0 KHz sampai
10 KHz
Gambar  2. Pemasangan Earthing Meter Pada  Saat Pengukuran .; i.,il --^a  ,' :1. ill tl ii: - - -'" --.i :' ,r'l,:* ,'/'.'' ,., ,..y'- i ,r.'i .8n r 25m ,
30m
Gambar  3. Beton  rangka  baja tunggal
dengan arus bolak balik, seperti gambar berikut : pada
Pengukuran pengetanahan didasarkan pada tiap tegangan yang terjadi di permukaan  tanah akibat adanya injeksi arus AC melalui eiektro<ie  sistem  pengetanahan.  Metode pengukuran menggunakan metode 3
(tiga) titik yaitu:
1. Titik elektrode  pengetanahan
2. Titik potensial permukaan  tanah
3. Titik arus balik.
Perubahan panjang elektrode sistem pertanahan yang terjadi  dalam tanah
4. HASIL PENELITIAI\
Dari hasil pengambilan data dengan parameter frekuensi (0,
impedansi (z), kedalaman tanam batang
Gambar 4. Sistrim  pengukuran impedansi pengetanahan
imfedansi
dengan menginjeksi arus bolak balik akan sangat berpengaruh  terhadap nilai impedansi  elektrode.
Nilai impedansi yang kecil/rendah tergantung dari kedalaman tanam elektroda. Sedangkan nilai Impedansi semakin besar dipengaruhi  oleh besarnya frekuensi hal ini terpengaruh akibat adanya nilai induktansi dari elektroda tersebut.
elektrode (l) didapatkan nilai seperti pada tabel4.1. di bawah ini :
Gambar  5. Pasak Elektrode
Tabel 1. Data hasil pengukuran elektroda (I) : 0,5 m
Media  Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni2010
impedansi dengan variabel frekuensi,  kedalaman tanam
FREKUENSI BESAR IMPEDANSI flHz 0
10
100
500
1000
5000
10000 /lm
Teori 0,5 0,5
0,5 0,5
0,5 . 0,5 0,5 0 3,2 3,2 3,5
3,7
3,7
4,8 0 38,47 38,47 38,49 38,49 38,50 38,50
Tabel 2. Data hasil pengukuran  impedansi dengan variabel frekuensi,  kedalaman tanam elektroda(A:1m
FREKUENSI (f)Hz BESAR IMPEDANS| (Ohm) ( /)m Pengukuran Teori 0 10
100 500 1000 5000 t 7 1. 1 1. 1 1 0 3,0 3,0 3,4 3,6 4,0 4,O 0 78,24
L9,24
Lg,24
18,25 18,25 18.25
10000
Tabel 3. Data hasil pengukuran  impedansi dengan variabel frekuensi, kedalaman tanam elektroda (f : 1,5 m
FREKUENSI ( Hz) BESAR IMPEDANSI(Ohm) (llm Pengukuran Teori 0 10 100
500 1000 5000 10000 1,5 !,5 1,5 1,5 7,5 1,5 1,5 0 o,4 o,4 0,4 0,3 0,3 0,1 0 L3,O2
73,O2 13,O2 13,02 13,03 13,03
5.

## 1.
Media Elektrika, Vol. 3 No.1, Juni  2010

## 1.

## KESIMPULAN
Kedalaman tanam elektrode batang
tunggal berbanding terbalik dengan
nilai impedansi.
Frekuensi arus Yang. mengalir berbanding lurus dengan nilai
impedansi.

## DAFTAR  PUSTAKA
Ardani I, Bambang Anggoro dkk,
2002. Perilaku
ImPedansi
Pengetanahan batang konduhor
terhadap inieksi arus bolak-balik'
FOSTU, YogYakarta.
AS Pabla, Hadi Abdul, 1986' Sisrem
distribusi daya listrik. Erlangga'
Jakarta.
Bambang Anggoro, Kodrat S dkk,
2002. Kontur  potensial  tanah  disekitar
konduhor Pengetanahan dengan
injeksi ert$ berfrekuensi FOSTU,
Yogyakarta.
Mazetti, G.M.Veca, 19983. ImPuls behaviour of grounded IEEE transaction on power apparatus  and
system. Vol. PAS-102.
Hutahuruk, TS, 1986. Pengetanahan netral sistem  tenaga  dan pengetanahan
p er al at an, Erlangga,  Jakarta.
Ihsan, Aris Rakhmadi. Analisis
Pengaruh Jenis Tanah terhadaP
Tegangan  Permukaan  Tanah, Alumni Teknik Elektro Universitas Gacijah

## Mada, Yogyakarta
Agus Supardi, Pengaruh Frekuensi Arus terhadap Magnitude Impedansi
Pentanahan Satu Elehrode Batang,
Teknik Elektro Universitas MuhammadiYah,  Surakarta
t,,
2. 4. 5. 6. 7. 2. a J.