Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License

## Tinjauan Perbandingan Resistansi Pentanahan antara Perencanaan dan Hasil Uji Komisioning Di Gardu Distribusi 20 kV
Junaidi 1 , Dian Eka Putra 2 , Choirul Rizal 3 ,
1.2.3. Program Studi Teknik Elektro Universitas Palembang email : junaidi.bae007@gmail.com

## ABSTRAK
Penelitian  ini  mengkaji  perencanaan  dan  pengukuran  sistem  pentanahan  pada  gardu  distribusi  20  kV  di Desa  Danau  Gerak  dan  Desa  Plencur,  Kecamatan  Semende  Darat  Ulu,  Kabupaten  Muara  Enim.  Hasil analisis menunjukkan bahwa kedalaman elektroda batang dan jenis tanah berpengaruh signifikan terhadap nilai  resistansi  pentanahan.  Perencanaan  awal  memperkirakan  nilai  resistansi  pentanahan,  namun  hasil pengukuran  lapangan  mengindikasikan  adanya  perbedaan.  Di  Desa  Danau  Gerak,  nilai  resistansi pentanahan mengalami sedikit perbedaan antara perencanaan (4,91 Ω) dan hasil lapangan (rata-rata 4,52 Ω). Sementara itu, di Desa Plencur, perbedaan lebih signifikan; perencanaan menunjukkan nilai 4,47 Ω, sedangkan hasil pengukuran commisioning test menunjukkan nilai sebesar 1,31 Ω saat tanah basah pasca hujan. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi kelembaban tanah berpengaruh secara signifikan terhadap nilai resistansi pentanahan. Studi ini menggarisbawahi pentingnya evaluasi dan pengujian yang cermat terhadap karakteristik tanah dan kondisi lingkungan saat pengukuran pentanahan pada instalasi listrik.
Kata  kunci :  Perencanaan  pentanahan,  kedalaman  elektroda,  jenis  tanah,  resistansi  pentanahan, kelembaban tanah.

## Comparison of Grounding Resistance Between Design and Commissioning Test Results at a 20 kV Distribution Substation

## ABSTRACT
This study examines the planning and measurement of grounding systems at a 20 kV distribution substation in  Danau  Gerak  Village  and  Plencur  Village,  Semende  Darat  Ulu  District,  Muara  Enim  Regency.  The analysis indicates that the depth of rod electrodes and soil type significantly affect the grounding resistance values.  Initial  planning  estimated  the  grounding  resistance  values,  but  field  measurements  indicated differences.  In  Danau  Gerak  Village,  the  grounding  resistance  values  showed  slight  variation  between planning  (4.91  Ω)  and  field  measurement  (average  of  4.52  Ω).  Meanwhile,  in  Plencur  Village,  the difference was more significant; the planned resistance was 4.47 Ω, whereas the commissioning test results showed 1.31 Ω under wet soil conditions after rainfall. This underscores how soil moisture conditions affect grounding resistance values significantly. The study emphasizes the importance of thorough evaluation and testing of soil characteristics and environmental conditions during grounding measurements in electrical installations.
Keywords: Grounding planning, electrode depth, soil type, grounding resistance, soil moisture.
Correspondence author  : Junaidi, Universitas Palembang E-Mail : junaidi.bae007@gmail.com
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License

## PENDAHULUAN
Proses  penyaluran  energi  listrik  dimulai  dari  sumber-sumber  pembangkit  dan  disalurkan melalui  saluran  transmisi  sampai  disalurkan  kesistem  distribusi  tegangan  menengah  dan dikonversi  oleh  gardu  distribusi  20  KV  ke  pengguna  tegangan  rendah[1].  Dalam  proses penyaluran  sistem  tenaga  listrik  tidak  terlepas  dari  peranan  mesin-mesin  listrik  diantaranya transformator, dimana transformator yang berfungsi mengkonversi dari tegangan menengah ke tegangan tinggi dimana transformator ini dikenal dengan transformator tenaga, begitupun dengan fungsi  dari  transformator  distribusi  dimana  perannya  sebagai  mengkonversi  dari  tegangan menengah menjadi tegangan rendah. Untuk menjalankan fungsinya transformator diistribusilah yang  paling  banyak  tersebar  untuk  melayani  pengguna  energi  listrik  tegangan  rendah[2]. Transfromator yang terpasang digardu distribusi 20 KV pasangan luar atau ditiang-tiang listrik sangat  beragam  kapasitasnya  dan  tersebar  mulai  dari  transformator  50  KVA  sampai  250  KV, dimana transformator distribusi berikut aksesoriesnya yang terpasang ditiang listrik sering disebut gardu distribusi.
Dalam menghadirkan transformator distribusi dapat bekerja baik dan aman dilokasi-lokasi beban, perlu adanya perencanaan konstruksi pemasangan diantaranya adalah perencanaan sistem pentanahan pada gardu-gardu distribusi. Sistem pentanahan pada gardu distribusi bukan hanya berfungsi untuk melindungi peralatan listrik dan melindungi manusia atau operator dilapangan[3], akan tetapi pentanahan pada gardu distribusi menjaga kinerja gardu distribusi untuk menyalurkan tegangan listrik, dimana pelanggan dari perusahaan listrik negara atau dikenal PLN lebih bayak, menggunakan tegangan rendah atau pelanggan 380/220 volt, dimana pentanahan menjadi peranan penting untuk pelanggan tegangan rendah dalam menggunakan energi listrik bertegangan rendah untuk  menyalurkan  arus  netral  ketanah  dan  menjadi  pelindung  dari  arus  bocor  atau  tegangan sentuh yang mengalir dibagian logam terbuka pada peralatan dan aksesoris gardu distribusi[4-5]. Maka dari itu dimana peranan pentanahan sangat peting dalam sistem penyaluran tegangan rendah disini penulis melakukan perencanaan untuk mendapatkan hasil atau nilai pentanahan yang sesuai standar  persyaratan  umum  instalasi  listrik  (PUIL)  yakni  maksimal  5 Ω [6] , sebelum  dilakukan pemasangan kosntruksi sistem pentanahan untuk menentukan kapasitas bahan yang dibutuhkan dan  untuk  mendapatkan  hasil  yang  maksimal  penulis  juga  membandingkan  antara  hasil  dari perencanaan  atau  perhitungan  dengan  hasil  commissioning  test  atau  hasil  pengukuran  saat bertegangan.

## METODA PENELITIAN
Pada penelitian evaluasi atau perbandingan antara perencanaan dengan hasil uji pengukuran sistem grounding gardu distribusi 20 KV, disini  penulis melakukan beberapa metode diantaranya observasi lapangan dengan dokumentasikan tempat, jenis tanah, dan kapasitas gardu distribusi, selain itu untuk mendukung hasil penelitian yang diinginkan penulis melakukan metode literasi dari artikel-artikel terkait sistem pentanahan atau grounding untuk sebagai sumber-sumber teori yang  mendukung  kemudian  dilanjutkan  dengan  perencanaan  sistem  grounding  dan  dilanjutkan pengukuran  menggunakan    earth  tester  KW  4105  A  dengan  metoda  3  pin  dilapangan    setelah sistem  pentanahan  terpasang[5-6].  Untuk  kelancaran  perencanaan  sistem  pentanahan  gardu distribusi 20 KV dengan kapasitas transformator 50 KVA dilokasi desa Danau Gerak dan desa Plencur  kecamatan  Semende  Darat  Ulu  kabupatem  Muara  Enim,  dibutuhkan  beberapa  teori perhitungan  yaitu  perhitungan  penggunaan  satu  batang  elektroda  batang  pentanahan  ditanam vertikal  didalam tanah yang lebih dikenal dengan metode driven rod[9-10].
Menurut U. B Dwight, untuk menentukan besarnya tahanan pentanahan elektroda batang dengan menggunakan satu batang elektroda ditanamkan tegak lurus[7-8]:
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License
Gambar 1. Elektroda batang ditanam tegak lurus
𝑅 𝑃𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑎𝑛𝑎𝑎𝑛 = 𝜌 2𝜋𝐿 ln ( 2 𝐿 𝑎 ) − 1 (1)
Dimana :
R perencanaan : tahanan dengan 1 batang elektroda (Ω) ρ : tahanan jenis tanah (Ω m) L : panjang batang yang tertanam (m) a : diameter batang elektroda (m) ln : logaritmus (dasar e = 2.7182818)
Menurut  persamaan  diatas,  tahanan  kaki  gardu  distribusi  20  KV  akan  berkurang  dengan menambah panjang batang elektroda pentanahan. Tetapi hubungan ini tidak langsung dan akan mencapai  satu  titik  dimana  penambahan  panjang  batang  pentanahan  hanya  akan  mengurangi pentanahana kaki tiang gardu distribusi 20 KV sedikit.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk  mendapatkan  hasil  perencanaan  yang  ideal  disini  penulis  melakukan  obeservasi lapangan dengan mengetahui posisi sistem pentanahan pada gardu distribusi 20 KV yang akan dipasang,  diataranya  mengetahui  karakteristik  jenis  tanah  pada  desa  danau  gerak  dan  desa Plencur.

## Perencanaan Sistem Pentanahan di Desa Danau Gerak
Setelah melakukan observasi dan tinjauan dilapangan pada rencana posisi pendirian gardu distribusi 20 KV di desa Danau Gerak, maka didapat jenis tanah berupa tanah ladang yang lembab sedikit  berpasir,  bila  ditinjau  dari  PUIL  2011  tanah  ladang  memiliki  tanahan  jenis  tanah (resistivitas tanah)   maka  nilai maksimum  100 Ω m.  dengan  kondisi tanah  ladang  yang  lembab dimana menurut IEEE No 81 tahun 2012 faktor kelembaban dapat menurunkan resistivitas jenis tanah  mulai  dari  10  %  sampai    80  %  maka  asumsikan  memiliki  tahanan  jenis  tanah  (ρ)  yang nilainya  22 Ω m.  Maka  dari  data-data  ditas  dapat  dilakukan  perhitungan  untuk  perencanaan konstruksi  pentanahan  pada  gardu  distribusi  20  KV  di  desa  Danau  Gerak,  adapun  sistem pentanahan pada gardu distribusi meliputi pentanahan arrester, pentanahan netral dan  pentanahan peralatan atau bodi transformator 50 KVA
Untuk perhitungan menggunakan persamaan 1 dari UB. Dwight,  maka didapat nilai tahanan pentanahan untuk 1 batang elektroda pentanahan, pada tabel 1
Tabel 1.  Nilai Tahanan Pentanahan Untuk 1 Batang Elektroda Pentanahan ρ ( tahanan jenis tanah) tanah  ladang (lembab) : 22 Ωm
ρ ( tahanan jenis tanah) diasumsikan maksimum : 100 Ωm L (panjang batang yang tertanam) : 1.5 m, 2.5 m dan 3.5 m
a (diameter batang elektroda)
: 19 mm : 0,019 m
r (radius batang elektroda) : 0,0095 m
d L
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License
Dari perhitungan perencanaan untuk mendapatkan nilai standar PUIL dan PLN dibawah 5 Ω ,  maka  kedalaman  elektroda  batang  dengan  diameter  19  mm  atau  0,019  m  maka  resistansi pentanahan yang didapat sebesar 4,91 Ω .
Tabel 2. Perhitungan perencanaan kedalaman grounding desa danau gerak
Kedalaman Rod (m) Resistansi Pentanahan (Perencanaan) Ω 1,5 9,49 2,5 6,41 3,5 4,91
Dari  hasil  perhitungan  perencanaan  dengan  asumsi  nilai  resistivitas  jenis  tanah  ladang lembab sedikit berpasirdi desa danau gerak sebesar 22 Ω m, dengan diameter rod sebesar 0,019 meter  maka  seiring  perhitungan  disetiap  kedalaman,  maka  dikedalaman  3,5  meter  didapat resistansi sesuai dengan standar PUIL dan PLN yakni 4,91 Ω .
Gambar 2.  Grafik nilai resistansi terhadap kedalaman rod desa danau gerak

## Perencanaan Sistem Pentanahan di Desa Plencur
Sama  dengan  di  desa  danau  gerak,  melakukan  observasi  dan  tinjauan  dilapangan  pada rencana posisi pendirian gardu distribusi 20 KV di desa Plencur, maka didapat jenis tanah berupa tanah  ladang  yang  lembab,  bila  ditijnjau  dari  PUIL  2011  tanah  ladang  memiliki  tanahan  jenis tanah  (resistivitas  tanah)    maka  nilai  maksimum  100 Ω m.  dengan  kondisi  tanah  ladang  yang lembab  dimana  menurut  IEEE  No  81  tahun  2012  faktor  kelembaban  dapat  menurunkan resistivitas jenis tanah mulai dari 10 % sampai  80 % maka asumsikan memiliki tahanan jenis tanah (ρ) yang nilainya 20 Ω m.
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 1,5 2,5 3,5 Ω kedalaman rod Resistansi Pentanahan (Perencanaan) Ω
Untuk perhitungan perencanaan sistem pentanahan di desa plencur  menggunakan persamaan 1.1  dari  UB.  Dwight,    maka  didapat  nilai  tahanan  pentanahan  untuk  1  batang  elektroda pentanahan, pada tabel 3.
Tabel 3.  Nilai Tahanan Pentanahan Untuk 1 Batang Elektroda Pentanahan
ρ ( tahanan jenis tanah) tanah  ladang (lembab)
: 22 Ωm
ρ ( tahanan jenis tanah) diasumsikan maksimum : 100 Ωm L (panjang batang yang tertanam)
: 1.5 m, 2.5 m dan 3.5 m
a (diameter batang elektroda)
: 19 mm : 0,019 m
r (radius batang elektroda) : 0,0095 m
Dari perhitungan perencanaan grounding sistem untuk gardu  distribusi 20 KV di desa Plencur, untuk mendapatkan nilai standar PUIL dan PLN dibawah 5 Ω , maka kedalaman elektroda batang dengan diameter  0,019 m maka resistansi pentanahan yang didapat sebesar 4,47 Ω .
Tabel 4. Perhitungan perencanaan kedalaman grounding desa Plencur
Kedalaman Rod (m) Resistansi Pentanahan (Perencanaan) Ω 1,5 8,62 2,5 5,83 3,5 4,47
Dari  hasil  perhitungan  perencanaan  grounding  sistem  untuk  gardu  distribusi  20  KV  di  desa Plencur dengan asumsi tanah ladang lembab  nilai resistivitas jenis tanah sebesar 20 Ω m, dengan diameter  rod  sebesar  0,019  meter  maka  seiring  perhitungan  disetiap  kedalaman,  maka dikedalaman 3,5 meter didapat resistansi sesuai dengan standar PUIL dan PLN yakni 4,47 Ω .
Gambar 3. Grafik nilai resistansi terhadap kedalaman rod desa plencur

## Pengukuran Comissioning Test  Sistem Pentanahan  Gardu 20 Kv
Setelah  dilakukan  pemasangan  instalasi  pentanahan  pada  gardu  distribusi  20  KV  di  desa Danau Gerak dan Desa Plencur, maka didapat hasil pengukuran dengan menggunakan metode 3
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 1,5 2,5 3,5 Ω kedalaman rod Resistansi Pentanahan (Perencanaan) Ω
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License
titik atau 3 pin dan dengan menggunakan alat ukur Earth Tester kyoritsu KEW 4105 A pada saat commissioning test dilapangan maka hasil pentanahan ditampilkan pada table 4.3 berikutt :
Tabel 3. Hasil pengukuran grounding di desa danau gerak dan desa plencur
Lokasi No. Seri / Kapasitas Trafo Ardhe Arrester (Ohm) Ardhe Body Trafo (Ohm) Ardhe Netral Trafo (Ohm) Ds Danau Gerak 19098608 / 50 kVa 4,17 4,7 4,7 Ds Plencur 19098668 / 50 kVa 1,32 1,32 1,3
Dari hasil pengukuran langsung disaat commissioning test dilapangan didapat nilai resistansi pentanahan dengan mengukur menggunakan Earth Tester Kyoritsu KEW 4105 A dimana nilai resistansi pentanahan dengan elektroda batang tunggal dikedalaman 3,5 meter terpasang, bahwa nilai  resistansi  pentanahan  terkecil  didapat  didesa  plencur  yaitu  rata-rata  1,31 Ω dibandingkan dengan desa Danau Gerak.

## Perbandingan Perencanaan Dan Pengukuran Comissioning Test
Hasil  perbandingan  antara  pengukuran  dan  hasil  dari  perencanaan  dapat  dilihat  pada gambar4.
Gambar 4. Grafik perbandingan antara hasil perencanaan dan perhitungan
Dari hasil gambar grafik 4, menunjukan bahwa hasil dari pengukuran langsung dilapangan tidak terlalu jauh berbeda terutama pada desa danau gerak, sedangkan didesa plencur terjadi perbedaan antara  perhitungan  dan  pengukuran  langsung  dimana  hasil  dari  pengukuran  lebih  kecil  dari perhitungan,  dimana  peristiwa  ini  bila  dilihat  dari  kondisi  lapangan  bahwa  tanah  tempat didirikanya  gardu  distribusi  20  KV  di  desa  Plencur  saat  dilakukan  pengukuran  konsentrasi kelembaban tanah meningkat dimana saat dilakukan pengukuran dilokasi telah sehabis terjadinya turun  hujan,  mengingat  dengan  meningkatnya  konsentrasi  kelembaban  akan  mengakibatkan terjadinya penurunan resistivitas jenis tanah mencapai 80 % keatas.
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 Hasil Perhitungan ( Ω) Rata-rata Hasil Pengukuran ( Ω) o h m ( Ω) Ds Danau Gerak
Ds Plencur
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License

## KESIMPULAN
Dari hasil analisis perencanaan dan pengukuran sistem pentanahan pada gardu distribusi 20 kV di Desa Danau Gerak dan Desa Plencur, Kecamatan Semende Darat Ulu, Kabupaten Muara Enim,  ditemukan  bahwa  kedalaman  elektroda  batang  dan  jenis  tanah  berpengaruh  signifikan terhadap  nilai  resistansi  pentanahan.  Secara  umum,  semakin  dalam  elektroda  ditanam,  nilai resistansi pentanahan cenderung lebih rendah karena resistivitas tanah yang semakin kecil pada kedalaman yang lebih dalam. Namun, terdapat perbedaan antara nilai yang direncanakan dan hasil pengukuran  lapangan. Di  Desa  Danau  Gerak,  nilai resistansi  pentanahan  direncanakan  sebesar 4,91 Ω, sedangkan hasil pengukuran lapangan rata-rata mencapai 4,52 Ω. Sementara itu, di Desa Plencur, nilai resistansi pentanahan direncanakan sebesar 4,47 Ω, tetapi hasil pengukuran saat tes komisioning menunjukkan nilai yang jauh lebih rendah, yakni 1,31 Ω. Perbedaan ini disebabkan oleh  kondisi  kelembaban  tanah  yang  berubah,  khususnya  setelah  hujan,  yang  menyebabkan konsentrasi air tanah meningkat dan mengakibatkan penurunan nilai resistansi pentanahan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] D.  E.  Putra,  Y.  Riswanto,  And  A.  Komaini,  “Investigasi  Overload  Transformator Distribusi 20 Kv Diunit Layanan Pelanggan Pangkalan Balai Pt. Pln (Persero),” Semin. Nas. Avoer Xiii , Pp. 378–383, 2021.
[2] P.  M.  Rizki  And  D.  E.  Putra,  “Pengaruh  Paralel  Pentanahan  Transformator  Dan Pentanahan  Arrester  Terhadap  Kinerja  Resistansi  Pentanahan  Transformator  Distribusi 250 Kva Gardu Ba 005 Di Pt. Pln (Persero) Up3 Bengkulu Ulp Teluk Segara,” J. Ampere , Vol. 5, No. 2, P. 48, 2020, Doi: 10.31851/Ampere.V5i2.5057.
[3] D.  E.  Putra,  R.  A.  Yani,  M.  S.  Siahan,  C.  Rizal,  And  N.  Nofiansah,  “The  Decreasing Ground Potential Rise By Lessening Soil Resistance In Arrester Grounding System,” Ijeeit Int.  J.  Electr.  Eng.  Inf.  Technol. ,  Vol.  6,  No.  2,  Pp.  44–50,  2023,  Doi: 10.29138/Ijeeit.V6i2.2180.
[4] F. E. Asimakopoulou, V. T. Kontargyri, I. F. Gonos, And I. A. Stathopulos, “Influence Of The Earth Structure To The Potential Distribution Around A Driven Rod”.
[5] D. E. Putra, Z. Nawawi, And M. I. Jambak, “Earth Resistance And Earth Construction To Interference Currents On Swamp Land,” Int. Conf. Sci. Dev. Technol. , Vol. 2, No. 1, Pp. 1–8, 2022.
[6] P. Umum And I. Listrik, “Puil 2011,” Vol. 2011, 2011.
[7] A. H. M. Faudzi, C. L. Wooi, N. A. Ahmad, S. N. M. Arshad, H. N. Afrouzi, And M. N. K. Rohani, “A Study On Copper And Galvanized Grounding Performance Using Palm Oil Fuel Ash As New Additive Material,” J. Phys. Conf. Ser. , Vol. 1432, No. 1, 2020, Doi: 10.1088/1742-6596/1432/1/012037.
[8] Ieee Std 81, Ieee Guide For Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, And Earth Surface Potentials Of A Grounding System , Vol. 2012, No. December. 2012.
[9] M. Rajagukguk, “Studi Pengaruh Jenis Tanah Dan Kedalaman Pembumian Driven Rod Terhadap Resistansi Jenis Tanah,” Jur. Tek. Elektro, Fak. Tek. Univ. Tanjungpura , Vol. 8, Pp. 121–132, 2012.
[10] D.  E.  Putra Et  Al. ,  “Comparison  Of  Grounding  Resistance  Using  Grounding  Rod Electrodes  With  Different  Fault  Current  Types  In  Podzolic  Soil  At  Prabumulih Substation,” J.  Renew.  Energy,  Electr.  Comput.  Eng. ,  Vol.  3,  No.  1,  P.  19,  2023,  Doi: 10.29103/Jreece.V3i1.10270.
[11] R.  Dwi,  N.  Cahyo,  And  Y.  Rahmawati,  “Studi  Tahanan  Pentanahan  Menggunakan Campuran  Arang  Dan  Garam  Dalam  Menurunkan  Nilai  Tahanan  Tanah  The  Study  Of Ground Resistance Using Mixture Of Charcoal And,” Vol. 02, No. 1, Pp. 1–12, 2019.