## ANALISIS  KETINGGIAN ZAT ADITIF  PADA BOX ELEKTRODA BATANG TERHADAP RESISTANSI PENTANAHAN
Erliza Yuniarti 1 ,  Muhammad Ade Novid 2 , Yosi Apriani 3
123 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Palembang Email : erlizay@yahoo.com

## ABSTRAK
Syarat  sistem  pentanahan  yang  baik  adalah  mempunyai  nilai  hambatan  pentanahan  yang  kecil, sistem  pentanahan    dipengaruhi  oleh  hambatan  jenis  tanah  adalah  faktor  suhu,  kelembaban,  dan  bahan kimiawi  yang  terkandung  dalam  tanah.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  besarnya  perubahan nilai  resistansi  pentanahan  di  tanah  lempung  terhadap  penambahan  tinggi  zat  aditif  gypsum  di  dalam kotak  simulasi.    yang  serta  menganalisa  perubahan  resistansi  dari  penambahan  gypsum  pada  sistem pentanahan.  Pengukuran  dilakukan  dengan  menggunakan  metode  3  titik  dengan  alat  ukur earth  tester . Cornis atau gypsum yang dipergunakan sebagai zat aditif dapat menurunkan nilai resitansi, dengan selisih hasil pengukuran maksimum adalah 242 Ω pada penambahan sampai dengan 80 cm.
Kata kunci : earth tester, metode tiga titik, cornis, gypsum

## 1. PENDAHULUAN
Sistem pentanahan mengusahakan agar arus lebih yang timbul pada saat tertentu, mengalir ke dalam  tanah  sehingga  tidak  merusak  sistem.  Sistem  pentanahan    atau grounding merupakan  suatu sistem  pengamanan  terhadap  perangkat-perangkat  yang  mempergunakan  listrik  sebagai  sumber tenaga,  dari  lonjakan  listrik  yang  disebabkan  arus  lebih  terutama  petir  (Yuniarti,  2015).  Nilai  dari resistansi  tahanan  pentanahan  harus  sekecil  mungkin  untuk  menghindari  bahaya-bahaya    yang ditimbulkan  oleh  adanya  arus  gangguan  terhadap  sistem  kelistrikan  dan manusia.
Karakteristik  sistem  pentanahan  yang  direncanakan  haruslah  efektif,  koneksi  yang direncanakan sebelumnya menggunakan sistem mengambang (Sugeng, 2011). Upaya mengetahankan suatu sistem kelistrikan  dengan menghubungkan bagian perlengkapan kondusif terbuka dengan tanah melalui elektroda pentanahan sehinga sistem tidak mengambang lagi.
Nilai  resistansi  pentanahan  dipengaruhi  oleh  perubahan  panjang  pada  elektroda,  diameter, jarak  tanaman  elektroda  batang,  jenis  tanah  dan  konfigurasi  elektroda  berpengaruh  terhadap  nilai resistansi  pentanahan  (Pabla,  1991).  Bahan  elektroda  batang  umumnya  adalah  tembaga,  berbentuk silinder pejal, tidak berpori, jenis elektroda ini dipilih karena memiliki tingkat korosi yang rendah dan mudah saat konstruksi dilapangan.
Upaya  untuk  mendapatkan  nilai  resistansi  jenis  tanah  yang  lebih  rendah  sering  dilakukan dengan merubah komposisi kimia tanah ( soil treatment ) Bentonit dapat digunakan untuk memperkecil nilai resistansi tanah di daerah yang mempunyai tahanan tanah yang tinggi (Pabla, 1991). Penggunaan zat  aditif  bentonit  dengan  metode  parit  melingkar  dimana  parit  dibuat  dengan  geometri  lingkaran penuh    (Widyaningsih,  2012).  Penelitian  ini  mendapatkan  penambahan  kedalaman  elektroda  dan penambahan  volume  bentonit  dapat  menurunkan  nilai  resistansi.  Pemakaian  zat  aditif  gypsum  telah diujikan pada tanah ladang hasil penelitian mendapatkan gypsum dapat menurunkan resistansi (Ghani, 2013;  Yuniarti,  2015),  pentanahan  hingga  70,34%    dengan  membuat  lubang  sedalam  100  cm  dan menanamkan  elektroda  rod  berbahan  tembaga  namun  bertambahnya  waktu  penanaman  kemampuan resistansi    menurun  (Yuniarti,  2017).  Analisis  beda  ketinggian  zat  aditif  gypsum  dirancang menggunakan  kotak  pentanahan  berbahan  aluminium.    Kotak  pentanahan  sebagai  tempat  zat  aditif
gypsum yang berguna untuk mendapatkan penurunan nilai resistansi, selain itu volume gypsum akan stabil karena berada didalam kotak.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Pentanahan   menciptakan   jalur   yang tahanan rendah ( low-impedance ) terhadap permukaan bumi  untuk  gelombang  listrik  dan  tegangan  transien  ( transient  voltage) .  Penerangan,  arus  listrik, circuit  switching dan electrostatic  discharge adalah  penyebab  umum  dari  adanya transient  voltage. Sistem  pentanahan  yang  efektif  akan  meminimalkan  efek  tersebut.  Sistem  pentanahan  merupakan sistem  pengamanan  terhadap  perangkat-perangkat  yang  mempergunakan  listrik  sebagai  sumber tenaga, dari lonjakan listrik utamanya petir (Hutahuruk, 1991).
Menurut IEEE  Std  142™-2007 sistem  pentanahan    bertujuan  (1)  membatasi  besarnya tegangan  terhadap  bumi  agar  berada  dalam  batasan yang diperbolehkan (2) menyediakan   jalur   bagi aliran    arus    yang    dapat    memberikan    deteksi  terjadinya  hubungan  yang  tidak  dikehendaki  antara konduktor  system  dan  bumi.  Deteksi  ini  akan  mengakibatkan  beroperasinya  peralatan  otomatis  yang memutuskan suplai tegangan dari konduktor tersebut.
Karakteristik sistem pentanahan yang efektif harusnya terencana  dengan  baik,  semua  koneksi yang  terdapat  pada  sistem  harus  merupakan  koneksi  yang  sudah  direncanakan sebelumnya    dengan kaidah-kaidah tertentu. Verifikasi secara visual dapat dilakukan untuk memastikan bahwa sistem tidak lagi  mengambang  dan  terhubung  dengan  sistem  pentanahan,  hal  ini  dilakukan  untuk  menghindarkan gangguan yang terjadi pada arus listrik dari perangkat. Semua   komponen   metal   juga  harus   ditahan atau diikat   oleh   sistem   pentanahan, dengan tujuan untuk meminimalkan arus listrik melalui material yang bersifat konduktif pada potensial listrik yang sama.
Elektroda  pentanahan  adalah  suatu  konduktor  yang  digunakan  untuk  menetapkan  suatu pentanahan.  Suatu  sistem  pentanahan  menjadi  bagian  esensial  dari  sistem  tenaga  listrik  untuk mencegah potensi bahaya listrik terhada manusia, peralatan maupun sistem pelayanannya. Ada 3 (tiga) macam  elekroda  pentanahan  yaitu  bentuk  batang  (rod), bentuk  pita  (kisi-kisi), dan  bentuk  plat (Hutauruk, 1991). Elektroda batang yaitu elektroda dari pipa atau besi baja profil yang dipancangkan ke dalam tanah. Elektroda rod atau elektoda batang merupakan elektroda yang pertama kali digunakan dan teori-teori berawal dari elektroda jenis rod (Suyamto, 2012). Elektroda rod banyak digunakan pada gardu  induk.  Secara  teknis,  elektroda  jenis  ini  mudah  pemasangannya  dan  tidak  memerlukan  lahan yang luas. Elektroda batang umumnya ditanam dengan kedalaman yang cukup dalam (Solican 2012). Elektroda  pita  merupakan  elektroda  yang  terbuat  dari  hantaran  berbentuk  pita  atau  berpenampang bulat atau hantaran pilin yang pada umumnya ditanam secara dangkal. Pemancangan dilakukan secara vertikal  dengan  menanam  batang  hantaran  secara  horizontal  (mendatar)  dan  dangkal.  Elektroda  plat merupakan  elektroda  dari  bahan  pelat  logam  (utuh  atau  berlubang)  atau  dari  kawat  kasa  (Berlianti, 2011). Pada umumnya elektroda ini ditanam cukup dalam. Elektroda ini digunakan apabila diinginkan tahanan  pentanahan  yang  kecil  dan  yang  sulit  diperoleh  dengan  menggunakan  jenis-jenis  elektroda yang lain.
(a)
(b)
(c)
Gambar 1. (a) Elektroda Batang, (b) Elektoda Pita, (c) Elektroda Plat

## Tabel 1. Ukuran Minimmum Elekroda
Bahan Jenis Elektroda Baja Digalvanisasi Dengan Proses Pemanasan Baja Berlapis Tembaga Tembaga Elektroda batang  Pipa baja 25 mm  Baja profil (mm)  L 65 × 7 U 6,5 T 6 × 50 × 3  Batang profil lain  yang setaraf
Baja berdiameter 15 mm dilapisi tembaga setebal 250 µm Elektroda Pita  Pita baja 100 mm 2
setebal minimum 3 mm
 Penghantar pilih 95 mm 2 (bukan kawat halus) 50 mm 2  Pita tembaga 50 mm 2 , tebal minimum 2 mm  Penghantar pilin 35 mm 2 (bukan kawat halus) Elektroda pelat Pelat besi tebal 3 mm luas 0,5 m 2 sampai 1 m 2
Pelat tembaga tebal 2 mm
luas 0,5 m 2 -1 m 2
Peraturan umum instalasi listrik (PUIL) pada pasal 3.18.3.1 mengenai peraturan umum untuk elektroda  bumi,  penghantar  dan  persyaratan  mengenai  keterangnahan  bentuk  elektroda,  bahan  dan penanaman. Nilai resistansi jenis tanah sangat berbedarik tergantung pada komposisi tanah.
Tabel 2. Tahanan Jenis Tanah
Jenis tanah Tanah rawa Tanah liat dan tanah ladang Pasir Basah Kerikil basah Pasir dan kerikil kering Tanah berbatu Resistansi Jenis (Ω-m) 30 100 200 500 1000 3000
Nilai resistansi jenis tanah pada Tabel 2 berlaku untuk tanah lembab sampai kering, pada pasir kering  atau  tanah    bebatuan  merupakan  bahan  isolasi  yang  bagus,  sehingga  elektroda  bumi  selalu harus  ditanam  sedalam  mungkin  dalam  tanah.  Pengukuran  resistansi dilakukan  untuk  memperoleh nilai  tahanan  jenis  tanah  yang  akurat  diperlukan  pengukuran  secara  langsung  pada  lokasi.  Jika diperlukan  dilapangan  harus  disiapkan  hubungan  atau  koneksi  yang  mudah  dilepas  untuk  dapat diadakan  pengukuran  pada  tiap-tiap  elektroda  dalam  tingkat  perencanaan  suatu  sistem  pembumian dalam elektroda bumi sangat bermanfaat bila diperhitungkan dahulu dengan bantuan alat ukur.
Gypsum  dengan  rumus  CaSO 4 .2H 2 O  merupakan  mineral  yang  mempunyai  kelompok  yang terdiri dari gypsum batuan, gipsit alabaster, satin, spar dan salenit. Komposisi gypsum terdiri dari CaO 32,46  %,  Air  kristal  4,87  %,  dan  SO 3 32,46  %  (Darwin,  2010). Gypsum  merupakan  garam  yang pertama  mengendap  akibat  dari  proses  evaporasi  air  laut,  umumnya  berwarna  putih  dengan  variasi warna lain seperti kuning, merah jingga, abu-abu dan hitam yang tergantung mineral pengotor. Pada sistem  pentanahan  gypsum  dapat  dipergunakan  sebagai  bahan  uruk,  baik  secara  mandiri  (Yuniarti, 2017) sebagaimana pada bentonite (Widyaningsih, 2012) dengan tanah yang berasal dari galian atau tanah setempat. Gypsum mempunyai tahanan jenis yang rendah yaitu 5-10  Ω.m pada kondisi jenuh, dengan  pH  6,2-6,9  sehigga  cendrung  bersifat  netral.    Penggunaan  gypsum  sebagai  zat  aditif  tidak mengkorosi  tembaga,  karena  potensial  elektrode  standarnya  positif.  Sehingga  tembaga  tidak  larut dalam asam sulfat encer, walaupun dengan adanya oksigen dapat terlarut hanya sedikit.

## 3. METODE PENELITIAN
Lokasi  penelitian  di  desa  Pos  1  Talang  Betutu,    Kecamatan  Sukarame  Kota  Palembang. Penelitian di pilih pada tanah lempung yang selalu basah, diharapkan pada jenis tanah ini mempunyai nilai  tahanan  jenis  tanah  (ρ)  yang  kecil,  akan  tetapi  jenis  tanah  ini  mempunyai  nilai    tingkat  korosi yang tinggi. Adapun bahan elektroda, konfigurasi ditentukan sebagai berikut :
a. Bahan elektroda adalah tembaga pejal berdimeter 7/8” dengan panjang 100 cm
b. Jumlah  lubang  tanam  2  (dua)  buah,  dengan  kedalaman  lubang  90  cm,  kedalaman  mencapai air, berdiameter 30 cm
c. Kotak  elektroda  terbuat  dari  bahan  aluminium  sebagai  kotak  tempat  elektroda  dan  zat  aditif dengan dimensi 4,5 cm x 4,5 cm
d. Elektoda  dipasang  di  tengah-tengah  kotak  ditambahkan  zat  aditif  di  dalam  kotak  dengan ketinggian yang ditentukan, bagian atas diurug dengan tanah galian dan dipasangkan penutup atau  penjepit  sebagai  kotak  kontak.  Kemudian  diberi  air  secukupnya  untuk  memperbaiki tahanan kontak antara tanah dan elektroda
e. Pengukuran dengan penambahan zat aditif gypsum atau cornes dilakukan sebanyak  4  variasi zat  adiktif  ketinggian  didalam  kotak,  eksperimen  dilakukann  secara  bergantian  dimulai  dari ketinggian 20 cm, 40 cm, 60 cm dan 80 cm.
Gambar 3. Skema Pemasangan dan Kotak Elektoda
f. Pengukuran  resistansi  dilakukan  menggunakan  metode  tiga  titik  menggunakan  Digital  Earth Tester,  Kyoritsu 4105A
g. Pengukuran dilakukan berulang-ulang agar diperoleh data yang akurat
(a) (b)
Gambar 4. (a) Lubang Elektroda (b) Kotak Elektoda

## 4. HASIL DAN ANALISA
Lapisan  tanah  di  lokasi  merupakan  tanah  lempung  berwarna  coklat  cerah  sampai  dengan  45 cm  penggalian  lubang  tanah  lempung  warnanya  sama  (uniform),  pada  kedalaman  45-80  cm
merupakan campuran tanah lempung bercampur bebatuan kecil (kerikil) dengan kadar air yang lebih tinggi dari permukaan, hingga penggalian sedalam 100 cm tanah sudah berair cukup banyak. Tabel 3 merupakan  data  hasil  pengukuran  langsung  tanpa  penambahan  zat  aditif,  menggunakan  alat  ukur Digital  Earth  Tester .  Elektroda  ditanam  ditanah  ladang  dengan  menggunakan  bantuan  palu  sedalam 90  cm  atau  tersisa  10  cm,  dari  panjang  elektroda  100  cm.  Pengukuran  dilakukan  sebanyak  5  kali dengan  menggunakan  metode 3 titik.
Pengukuran  dengan  penambahan  zat  aditif  gypsum  atau  cornes  dilakukan  dari  ketinggian  20 cm,  40  cm,  60  cm  dan  80  cm.  Pada  pengukuran  ini  tanah  diberi  perlakuan  dengan  penambahan gypsum dengan merk dagang “USG OBRAL”. Adapun kotak berukuran panjang 90 cm lebar 4,5 cm dan tinggi 4,5 cm. Di isi dengan gypsum setinggi 20 cm yang setara dengan 0,5 kg.
(a) (b)
(c)
Gambar 5. (a,b) Elektroda yang Ditanam Menggunakan Kotak, (c) Hasil Pengukuran dengan
Penambahan Gypsum 20 cm
Tabel 2. Hasil Pengukuran Resistansi Pentanahan
Perlakuan Resistansi (Ω) Pada Pengukuran ke - 1 2 3 4 5 Tanpa perlakuan 365 366 363 359 358 Penambahan Gypsum 20 cm 134 133 134 134 134 Penambahan Gypsum 40 cm 192 191 191 191 192 Penambahan Gypsum 60 cm 126 125 126 126 126 Penambahan Gypsum 80 cm 119 121 120 122 120
Dari  hasil  penelitian  didapat  bahwa  resistansi  pentanahan  dapat  diturunkan  jika  dilakukan penambahan gypsum,  dari 4 (empat) perlakuan penambahan, pada eksperimen ke-2 yaitu penambahan sampai dengan 40 cm resistansi lebih tinggi dibandinkan dengan 3 variasi lainnya. Selain itu, semakin banyak penambahan gypsum maka semakin kecil kecil nilai resitansi yang didapatkan.
Dari  4  ekperimen  penambahan  gypsum  yang  dilakukan  gypsum  USG  BORAL  berpengaruh dalam  penurunan  nilai  resistansi  karena  gypsum  USG  BORAL  karena  mengadung  senyawa  sulfat yang cukup.
Gambar 6. Grafik Hasil Pengukuran Resistansi Pentanahan Besarnya  penurunan  resistansi  pentanahan  dengan  penambahan  ketinggian  gypsum  karena, batang tembaga elektroda  tidak dipengaruhi oleh kristal air dan asam  sulfat (H 2 SO 4 ) yang ada dalam gypsum.  Elektroda  tembaga  panas  dapat  bereaksi  dengan  uap  belerang  (S)  membentuk  tembaga sulfida  bila  terjadi  hantaran  tegangan  yang  besar.  Ca  pada  gypsum  membantu  proses  pengerasan, sedangkan  garam  sulfida  (CaSO 4 )  dielektrolisis  menggunakan  elektrode  tembaga  (Cu)  pada  katode akan  terbentuk  hidrogen    dan  pada  anoda  tembaga  yang  terionisasi  dengan  2 + ion  sehingga  dapat menyalurkan atau menyimpan tegangan dengan baik sehingga resistansi menurun.

## 5. KESIMPULAN
Hasil  percobaan  yang  dilakukan  terlihat  bahwa  resistansi  pentanahan  dapat  diturunkan hingga  242  Ω  pada  penambahan  gypsum  dengan  ketinggian  80  cm  terhadap  tanpa  perlakuan. Penurunan  terjadi  karena  adanya  proses  oksidasi  garam  sulfida  (CaSO 4 )  dengan  elektrode  tembaga (Cu) yang  menghasilkan anoda tembaga yang terionisasi dengan 2 + ion sehingga dapat menyalurkan atau  menyimpan  tegangan  dengan  baik  sehingga  resistansi  menurun  sebanding  dengan  penambahan tinggi atau volume gypsum didalam kotak

## DAFTRA PUSTAKA
Berlianti,  (2011)  Analisis  Pengaruh  Penggunaan  Elektroda  Pentanahan  uk  Plat  terhadap  Rugi-rugi Transformator, Jurmal Poli Rekayasa. Vol. 6. No. 2. Hal. 95-102 Siregar, D.A., Pemanfaatan Gipsum Karangnunggal, Kabupaten Tasikmalaya Untuk Pembuatan Papan Gipsum, Jurnal Tekologi Mineral dan Batubara, Vol. 6, No. 2, Hal 92-99 Ghani,  A.  (2013).  Pengaruh  Penambahan  Gypsum  Terhadap  Nilai Tahanan  Pentahanan  Pada  Sistem Pentanahan. Unversitas Andalas.
Hatauruk, T.(1991). Pentanahan netral sistem tenaga dan pentanahan peralatan. Jakarta: Erlangga. Pabla, A.S. (1991). Sistem distribusi daya listrik. Jakarta : Erlangga. Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000.
Santoso, S.  (2011). Pengaruh Pasir - Garam, Air Kencing Sapi, Batu Kapur Halus Dan Kotoran Ayam Ternak Terhadap Nilai Tahanan Pembumian Pada Saat Kondisi Tanah Basah, Jurnal Magistra Vo. 23. No. 76.  Hal 72-29
Solichan,  A.  (2012).  Analisa  Impedansi  Pentanahan  Eletroda  Batang  Tunggal  Dalam  Beton  Rangka Baja Terhadap Injeksi Arus Bolak Balik. Jurnal Media Eletrika, Vol.3 No.1 Hal. 24-32. Suyamto,  dkk.  (2012).  Instalasi  Dan  Evaluasi  Grounding  Untuk  MBE  Industri  Lateks  PTAPB Menggunakan Multiple Rod,  Jurnal  Iptek Nuklir Ganendra Vol. 15 No. Hal. 72-81 Widyaningsih,  W.P.  (2013).  Perubahan  Konfigurasi  Elektroda  Pentanahan  Batang  Tunggal  untuk Mereduksi Tahanan Pentanahan. Vol. 9.  No.2. Hal. 93-98
100 150 200 250 300 350 400 1 2 3 4 5 R e si stan si ( Ω) Pengukuran ke - Tanpa perlakuan Penambahan Gypsum 20 cm Penambahan Gypsum 40 cm
Penambahan Gypsum 60 cm
Penambahan Gypsum 80 cm
Yuniarti,  E.  (2015).  Pengaruh  Penambahan  Gypsum  Dalam  Mereduksi  Nilai  Resitansi  Pentanahan Ditanah Ladang. Jurnal Berkala Teknik ,  Vol 5.  No 1.
Yuniarti, E. dkk (2017). Penggunaan Gypsum Dan Magnesium Sulfat  Sebagai Upaya Menurunkan Nilai Resistansi Pentanahan.  Jurnal Surya Energy Vol. 2 No. 1. Hal 140-148