## Simulasi Sistem Pentanahan Dengan Memodifikasi Konsentrasi Kadar Garam

## Muhammad Taqiyyuddin Alawiy, Oktriza Melfazen
Program Studi Teknik Elektro – Fakultas Teknik Universitas Islam Malang email: taqijjuddin.alawiy@unisma.ac.id

## Abstract
Grounding  system  takes  a  very  important  role  in  the  electricity  and  electronics  device protection  system.  The  system  is  used  for  releasing  current  disturbance  to  the  ground method.  The  smaller  value  of  grounding  system  will  give  better  system.  In  the  certain ground,  grounding  resistance  value  is  influenced  by  the  depth  and  distance  within  the electrodes. The goal of this research is to find the characteristic of rod electrode grounding resistance and design computation method to calculate rod electrode resistance by changing its values and finally it can be used for the protection devices system reference. This research uses three point method to inject AC current into the electrode under test and a current probe and will give a potential between the earth electrode and the potential electrode, so the value of grounding resistance can be found. The result of the analysis indicates that the value of grounding resistance will be smaller when the deep of the planting, the amount of the rod electrode  buried and the distance of it are added. The decrease of grounding resistance value will be effective to 75 cm in deep and 300 cm in distance. While planting of rod electrode is deeper more than 75 cm and more 300 cm in distance not effective, because it can reduce the value of grounding resistance which does not have any  mean. Therefore,  to get the small value  of  grounding  resistance  effectively,  it  is  advised  to  add  the  amount  of  the  electrode which is planted parallely. With the rod electrode installed before. However, it is important to notice when making the grounding system is the resistivity value of small and great of the ground    where  the  stability  of  grounding  resistance  is  mounted.  Finally,  in  planting grounding electrode it is important to have the geology data of the ground where the system applied.

## Key word: rod electrode , grounding resistance

## PENDAHULUAN
Dalam  studi  mengenai  sistem  pembumian tidak dapat mengabaikan sifat-sifat tanah sebagai tempat  dimana  sistem  pembumian  tersebut dipasang. Pada umumnya  dalam merencanakan sistem  pembumian  orang  hanya  mencari/ mengukur/menghitung resistivitas terlebih dahulu tanpa  memperhitungkan  terhadap  elektroda  yang akan digunakan. Hal ini tidak akan menghasilkan sistem  pembumian  yang  baik  khususnya  bila sistem pembumian tersebut akan dipasang pada instalasi yang memungkinkan mendapat frekuensi  yang  tinggi.  Untuk  mendapatkan hasil yang akurat harus diketahui lebih dahulu karakteristik resistivitas tanah terhadap elektroda  yang  ditanam.  Perlu  diketahui  bahwa nilai  resistivitas  suatu  tanah  adalah  sangat dipengaruhi  oleh  banyak  sedikitnya  kadar garam  dalam tanah dan  kelembaban tanahnya. Dalam  dalam  penelitian  ini  akan  dibahas
bagaimana  mengetahui  nilai  resistivitas  tanah yang dalam hal ini akan digantikan dengan air garam  sebagai  larutan  elektrolit  karena  pada prinsipnya tanah akan menjadi konduktor yang baik  bila  telah  menjadi  elektrolit  disebabkan bercampurnya tanah yang terdiri dari berbagai mineral dengan air.
Suatu  sistem  pembumian  selama  ini  dilihat sebagai  bagian  sistem  tenaga  listrik  yang  dalam kondisi  normal  tidak  dialiri  arus,  akan  tetapi dalam kondisi "terganggu" akan dialiri arus yang sesuai macam gangguan yang terjadi. Arus yang mengalir tersebut dapat berupa arus berfrekuensi rendah  atau  berfrekuensi  tinggi. Berdasarkan  penelitan  Anggoro.  B.  dkk (2006)  diperoleh  fakta  bahwa  frekuensi rendah terjadi bila sistem pembumian dari suatu netral  sistem  terjadi  gangguan  sehingga  dialiri oleh arus dengan frekuensi 50 Hz dalam kondisi steady state atau berfrekuensi lebih tinggi dalam
kondisi trensiennya. Frekuensi  tinggi  terjadi  bila sistem pembumian tersebut dialiri oleh arus petir.
Frekuensi  alamiah  suatu  petir  dapat mencapai  1MHz,  akan  tetapi  bila  diuraikan dalam  frekuensi  harmonisanya  sekitar  puluhan ribu - ratusan ribu Hertz dan bila dianggap suatu gelombang sinus yang teredam, arus impuls petir akan  berfrekuensi  order  ratusan  ribu  Hertz [Anggoro, B, et al, 2006, 44] . Dari phenomena pentingnya sistem pembumian  terlihat  bahwa  sistem  pembumian digunakan  untuk  penangkal  petir  dan  untuk netral  sistem  tidak  boleh  disatukan  karena akan  memberi  response tegangan yang berbeda saat  diinjeksi  berbagai  macam  frekuensi  arus. Salah  satu  faktor  yang  harus  diperhatikan lebih  detail  adalah  kondisi  tanah  dimana  sistem pembumian ditanam.
Dalam  suatu  sistem  pembumian  semakin kecil  nilai  resistansi  pembumian  maka  semakin baik  sistem  tersebut.  Besarnya  nilai  resistansi pembumian tersebut sangat berpengaruh terhadap distribusi arus gangguan ke tanah. Nilai resistansi pembumian  ditentukan  oleh  beberapa  faktor yaitu  jenis  tanah,  kelembaban  /  kebasahan tanah,  temperatur  tanah,  konfigurasi  dan dimensi  struktur  elektroda  metal  yang  ditanam [Kodali,  1996],  Penentuan  tingkat  kedalaman dengan  memperhatikan  faktor tahanan jenis  tanah dan  nilai  resistansi  elektroda  batang  pembumian (ground  rod  resistance) mutlak  diperhitungkan untuk  memperoleh  nilai  impedansi  yang kecil/rendah  dan  seefektif  mungkin  terhadap jalan  balik  arus  gangguan  ke  tanah.  Ketentuan dari  IEEE green  book, std  142-1991  untuk pembumian gardu induk dan sistem kelistrikan yang besar  seharusnya  dicapai  nilai  tahanan  1  ohm atau  lebih  kecil  dari  itu,  sedangkan  untuk sistem pembangkitan di induslri, gedung/bangunan  dan  lingkup  komersil  lain adalah antara 1-5 ohm atau lebih rendah lagi.
Peran  sistem  pembumian  sangat  penting untuk  keselamatan  manusia  dan  melindungi peralatan  yang  digunakan.  Untuk  itu  diperlukan suatu  sistem  komputasi  yang  dapat  melakukan analisis  perhitungan resistansi pembumian untuk menentukan  diameter  rod,  jumlah  rod  paralel yang  ditanam,  panjang  rod  dan  luas  lahan. Dengan  perkiraan  melalui  sistem  komputasi tersebut dapat memudahkan perhitungan resistansi pembumian untuk pembangunan sistem pembumian  baik  dari  aspek  teknis  yakni memudahkan  perancangan  sistem  pembumian
dan aspek ekonomis yakni dapat meminimalisir penggunaan biaya yang diperlukan.
Melihat  begitu  uniknya  sistem  pembumian dengan  elektroda  ini  maka  dalam  penelitian  ini dapat  dirumuskan    sebagai  berikut:  Bagaimana trend  kecendrungan  karakterisasi  Resistansi Pembumian  Elektroda  Batang,  sebagai  pedoman dalam membuat pembumian elektroda batang?

## METODE PENELITIAN Tempat penelitian
Penelitian dilakukan di laboratorium Pengukuran  Besaran  Elektrik,  jurusan  Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya.

## Peralatan penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Mistar 2. Sumber Arus AC
3. Multimeter Sanwa CX 506a
4. Multimeter Sanwa Digital CD 800a
5. Multimeter HC-3500T
6. Alat ukur tahanan air
7.  Elektroda  dengan  penampang:  1.5  mm 2 ,  2,5 mm 2 , 4 mm 2 , 6 mm 2 , 10 mm 2 8. Bak air sebagai tempat simulasi 9. Air PDAM     dan  10. Garam Dapur (Na Cl)

## Langkah Penelitian
Penelitian dilakukan di laboratorium dengan menggunakan alat simulasi yang sudah dirangcang untuk keperluan pengambilan data.
Tanah  yang  mengandung  air  dan  partikel garam memiliki sifat sebagai elektrolit oleh karena itu  dalam  penelitian  ini  digunakan  larutan  garam sebagai representasi dari kondisi tanah.
Adapun  langkah  penelitian  untuk  mendapatkan karakterisasi  resistansi  pembumian  ini,  ialah: Pertama-tama  dilakukan  pengukuran  resistivitas cairan yang akan digunakan sebagai representative  dari  tanah  dengan  menggunakan tabung  pengujian.  Tujuan  pengukuran  nilai resistivitas dari larutan tersebut untuk mengetahui nilai resistivitas larutan atau rho (  ) larutan.
Gambar 1.  Kotak Pengujian Resistivitas Air Larutan (Sumber: Author, 2006)
Cara kerja:
Air  larutan  garam  yang  akan  digunakan sebagai  representative  dari  tanah  dimasukkan  ke tabung pengujian setinggi 5 cm, kemudian diukur dengan  menggunakan  ohm-meter  agar  diketahui besar  dari  resistansinya,  nilai  resistansi  yang terukur  selanjutnya  digunakan  untuk  mengetahui nilai  rho  (  )  cairan  yang  digunakan  dalam penelitian,  dengan  menggunakan  rumus:  (Tagg, G.F., 16)
Keterangan  :  R  =  nilai  tahanan  hasil  pengukuran larutan l  = tinggi larutan dalam tabung A = Penampang tabung pengukuran  = nilai resistivitas larutan
Setelah  diketahui  nilai  resistivitas  larutan  (  ) maka  dilakukan  pengukuran  beda  potensial  yang terjadi  antara  elektroda  bantu  dengan  elektroda utama,  yang  selanjutnya  nilai  dari  tiap-tiap pengukuran  beda  potensial  tersebut  digunakan untuk  mendapatkan  nilai  resistansi  dengan menggunakan rumus umum:
  I V
R
Sehingga  dari  nilai  resistansi  tersebut  akan diketahui:
 Karakterisasi  resistansi  elektroda  batang karena pengaruh perubahan penampang kabel.
 Karakterisasi  resistansi  elektroda  batang karena pengaruh perubahan panjang elektroda yang dikebumikan.
 Resistansi  pembumian  dari  masing-masing keadaan
 Jejari  elektroda  pembumian  masing-masing keadaan
Model Resistansi Pembumian Dimensi dari Bak
harus mempertimbangkan  jari-jari  efektif  elektroda pembumian (r e ), minimal D > 1,5 h, sedangkan r e sendiri  dipengaruhi  oleh  kedalaman  penanaman elektroda  (h) [G.F.  Tagg,  1964] .  Hal  ini  untuk mengkondisikan  bahwa  dimensi  elektroda  yang ditanam  jauh  lebih  kecil  dari  volume    elektrolit
garam  /  NaCl  yang  sebagai  representasi  kondisi sebenarnya.
Sistem pengukuran resistansi elektroda pembumiannya seperti yang digambarkan  gambar 2 dan Gambar 3
Gambar 2. Pengukuran Beda Pontensial antara A dan B
Sumber: Author, 2006 Gambar 3 Pengukuran Beda Potensial antara A dan B Yang Dilakukan Di Laboratorium Sumber: Author, 2006
Untuk  h  tertentu,  jarak  X  digeser  kearah  C hingga nilai tegangan yang terukur pada voltmeter relative tetap.
Dari  hasil  pengukuran  diharapkan  akan didapatkan grafik besarnya radius pembumian dari grafik R dan X
Gambar 4.  Grafik nilai r e yang akan Didapatkan Sumber: G.F Tagg, 1964

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam  mendesain  elektroda  tanah  perlu diperhatikan  kandungan  mineral  tanah  yang  akan sangat  menentukan  sifat-sifat  kelistrikan  dari tanah  tersebut.  Sifat  kelistrikan  itu  termasuk menyangkut  nilai  resistivitas  tanah,  dan  hal  ini penting atau mungkin cukup pada beberapa kasus untuk  berasumsi  bahwa  tanah  bersifat  homogen. Akan tetapi pada survei resistivitas ternyata tanah mempunyai  sifat  non  homogen  dan  bisa  bersifat elektrolit  yang  baik  apabila  banyak  mengandung
air.    Resistivitas  yang  diperoleh  dikenal  sebagai resistivitas  yang  nampak.  Hal  ini  akan  berbeda dengan  pemberian  jarak  elektroda  dan  lokasi sistem  elektroda,  sehingga  dengan  dasar  tersebut deduksi  dapat  dibuat  seperti  pada  sifat  tanah bagian bawah.
Berlandaskan  pengetahuan  bahwa  pada dasarnya  tanah  yang  basah  itu  bisa  digolongkan sebagai elektrolit yang kuat, oleh karena itu pada penelitian  ini  digunakan  air  dan  garam  (NaCl), yang  campuran  keduanya  juga  bersifat  elektrolit kuat,  sehingga  campuran  air  dan  garam  (NaCl) tersebut  diharapkan  sebagai  representative  dari tanah dan hasil penelitian ini bisa dipakai sebagai acuan  bagi  penentuan  tahanan  pembumian. Disamping  itu  tujuan  penelitan  laboratorium  ini agar nilai resistivitasnya (  ) bisa mudah diketahui dan  dijaga  kestabilannya  karena  tidak  ada pengaruh  luar  yang  bisa  merubah  nilai resistivitasnya pada penelitian ini, berbeda bila hal tersebut  dilakukan  dilapangan  maka  mudah terkena pengaruh luar.

## Pengaruh  Kedalaman  Terhadap  Resistansi Pembumian
Setelah diketahui adanya pengaruh kedalaman pebenaman  elektroda  pembumian  terhadap potensial  yang  terdapat  disekitar  elektroda pembumian  maka  dengan  menggunakan  rumus umum:
R = 
Dimana: R = resistansi pembumian (  )
V  =  potensial  yang  terdapat  disekitar elektroda   pembumian (v)
I  =  arus  AC  yang  dialirkan  pada  bak simulasi (A) didapatkan  berapa  besar  resistansi  pembumian, dimana  dalam  penelitian  besarnya  arus  AC  yang dialirkan pada bak simulasi ditetapkan sebesar 0,5 A,  sehingga  untuk  mendapatkan  harga  resistansi pembumian pada setiap pengukuran sama dengan 2  kali  harga  potensial  yang  terukur,  sehingga didapatkan  pengaruh  kedalaman  pembumian terhadap  resistansi  pembumian  sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 4.1
Berdasarkan  Gambar  4.1  diketahui  bahwa  pada jarak  yang  sama  (x)  dari  elektroda  bantu  terukur kecenderungan  bahwa  makin  dalam  penanaman elektroda  pembumian  maka  nilai  resistansi pembumiannya  akan  makin  kecil,  disamping  itu makin  jauh  jarak  elektroda  bantu  dari  elektroda
pembumian  maka  makin  besar  resistansi pembumiannya.
Gambar 5. Grafik Pengaruh Kedalaman Terhadap Penurunan  Resistansi Pembumian Disekitar Elektroda  Pembumian Pada A = 10 mm2 (Sumber: Author)
Adapun  Gambar  5  memperlihatkan  grafik penurunan resistansi pembumian pada setiap jarak tertentu  yang  bersifat  logaritmis  dan  hubungan antara  h  dan  R  mempunyai  hubungan  yang  kuat, yang ditunjukkan oleh nilai koefisien korelasi (R 2 ) yang  mendekati nilai 1, dengan persamaan grafik sebagai berikut:
Untuk X = 5 cm, R = -0,6226Ln(x) + 2,4494 dengan R 2 = 0,9991 Untuk X = 10 cm, R = -0,6176Ln(x) + 2,6022 dengan R 2 =0,9998
Untuk X = 15 cm, R = -0,5929Ln(x) + 2,7035 dengan R 2 = 0,9999
Berdasarkan  data  pengukuran  di  atas,  secara analisis  pada  praktek  dilapangan  dapat  dibuatkan simulasinya  dengan  menggunakan  rumus  (G.F. Tagg, Earth Resistances,1964):
         1 2 8 ln 2 a h h R   ………………(1)
dan  didapatkan  bahwa  perubahan  kedalaman penanaman  elektroda  pembumian  berpengaruh pada hasil nilai resistansi pembumiannya  dimana nilai  resistivitas  (  )  dianggap  tetap  karena  sangat ditentukan  oleh  tempat  dimana  elektroda pembumian ditanam, dan nantinya nilai resistansi pembumian (R) untuk satu batang elektroda akan dipakai  sebagai  dasar  perhitungan  untuk menghitung R total saat diparalel.
Pengaruh  kedalaman  penanaman  terhadap nilai  resistansi  pembumian  untuk  satu  batang elektroda dengan nilai resistivitas (  ) berdasarkan standard PLN tidak boleh lebih dari  = 1000  - cm  maka  diumpamakan  =  900,75  -cm  dan diameter  elektroda  1,5  cm  ditunjukkan  pada Gambar 6.
I V 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Kedalaman Penanaman, h (cm) N il a i R e s is ta n s i P e m b u m ia n , R (o h m ) 5 cm 10 cm 15 cm
Gambar 6.  Grafik Pengaruh h (cm) terhadap R (  ) Sumber: Author
Dari  Gambar  4.2  dapat  diamati  bahwa kecenderungan  pengaruh  kedalaman  penanaman elektroda  (h)  terhadap  nilai  resistansi  (R) mempunyai hubungan yang kuat dengan koefisien korelasi  R 2 =  0,9996  dan  mengikuti  trend  power yang  persamaannya  dinyatakan  R  = 828 ,. 0 91 , 338 h …………………………..(4.2)
Berdasarkan  Gambar  4.2,  penambahan kedalaman (h) menyebabkan penurunan pada nilai resistansi pembumian (R). Pada kedalaman hingga 120  cm,  peningkatan  kedalaman  mengakibatkan penurunan  nilai  resistansi  pembumian  (R)  yang cepat. Sedangkan penambahan kedalaman elektroda  pada  daerah  lebih  besar  dari  150  cm, penurunan  nilai  resistansi  pembumiannya  kecil dan  cenderung  konstan  (jenuh).  Kecenderungan penurunan    nilai  resistansi  pembumian  terhadap penambahan  kedalaman  penanaman  ini  akan menjadi  dasar  untuk  menentukan    kedalaman efektif  dimana  penambahan  kedalaman  tidak  lagi berpengaruh secara signifikan terhadap perubahan nilai resistansi pembumian.
Dengan  persamaan  4.2  dapat  dihitung  untuk nilai  tertentu  yang  dipersyaratkan  BTS  yaitu maksimum  1  .  Adapun  perhitungannya  adalah sebagai berikut:
R = 1  = h 0,828  = 338,91
h  = 1136,7 cm  11 m
Dengan  demikian  untuk  mendapatkan  nilai resistansi pembumian (R) = 1  , maka dibutuhkan kedalaman penanaman 1100 cm Selanjutnya  persamaan  R  =  f  (h)  dari  hasil trend, dapat digunakan untuk mendekati nilai-nilai resistansi  pembumian  (R)  untuk  berbagai  tingkat
kedalaman penanaman elektroda (h) yang hasilnya ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1 Data Tabulasi Nilai Resistansi Pembumian untuk Satu Batang Elektroda dan Resistivitas
Tanah Ditetapkan No. h (cm) R (  ) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14 30 60 90 120 150 180 210 240 270 390 420 600 660 720 19,47 11,39 8.17 6,43 5,35 4,59 4,05 3.62 3,29 2,42 2.28 1,69 1,57 1,46
Sumber: Author

## Bentuk grafik Tabel 1 ditunjukkan pada Gambar 7

## Gambar 7. Grafik Pengaruh Kedalaman Penanaman Terhadap Nilai Resistansi
Sumber: Author
Selanjutnya dari Tabel 1 dan Gambar 7 dapat diamati bagaimana pengaruh penambahan kedalaman  (∆  h)  yang  tetap  terhadap  perubahan nilai resistansi pembumian (∆ R). Perubahan nilai resistansi  pembumian  (∆  R)  pada  masing-masing kedalaman penanaman diperlihatkan pada Tabel 2.
Untuk  penambahan  ∆  h = 30  cm  yang  sama ternyata menghasilkan ∆ R  (%) yang tidak sama seperti  yang  diperlihatkan  Tabel  2.  Keuntungan teknis  yang  besar  didapatkan  pada  penambahan kedalaman penanaman dari 30 cm ke 60 cm yaitu menghasilkan  ∆  R  sebesar  48,01  %.  Sedangkan pada  penambahan  kedalaman  penanaman  dari  60 cm  sampai  720  cm    dan  seterusnya  kurang memberikan keuntungan teknis karena penurunan
828 . 0 91 , 338 h 828 . 0 91 , 338 h 0 5 10 15 20 25 0 200 400 600 800 Kedalaman Penanaman, h (cm) N ila i R es is ta ns i P em bu m ia n, R (o hm ) 0 5 10 15 20 25 30 60 90 120 150 180 210 240 270 390 420 600 660 690 720 750 Kedalaman Penanaman Elektroda Pembumian, h  (cm) N il a i R e s is ta n s i P e m b u m ia n , R ( o h m )
nilai  resistansi  pembumiannya  tidak  besar (dibawah 40 %)
Bentuk  grafik  dari  Tabel  2  ditunjukkan  pada Gambar 8.
Tabel 2 Perubahan Nilai Resistansi Pembumian Pada Setiap Penambahan kedalaman Penanaman
No. Perubahan h (cm) ∆ R (  ) ∆ R (%) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Dari 30 ke 60 Dari 60 ke 90
Dari 90 ke 120 Dari 120 ke 150 Dari 150 ke 180 Dari 180 ke 210 Dari 210 ke 240 Dari 240 ke 270 Dari 390 ke 420 Dari 600 ke 680 Dari 680 ke 720 8,08 3.15 1,74 1.08 1,06 0,54 0,43 0,33 0,14 0,12 0,11 48,01 18,72 10,34 6,42 6,30 3,21 2,55 1,96 0,83 0,71 0,65 Sumber: Author
Gambar 8  Grafik Pengaruh Perubahan Kedalaman Penanaman (∆ h) Terhadap Perubahan Nilai Resistansi Pembumian (∆ R)
Sumber: Author
Berdasarkan  Gambar  8,  dapat  diamati  bahwa penanaman  batang  elektroda  menghasilkan penurunan  nilai  resistansi  pembumian  secara efektif  hingga  kedalaman  penanaman  120  cm. Sedangkan  penanaman  dengan  kedalaman  lebih dari  120  cm  ternyata  tidak  efektif  karena menghasilkan penurunan nilai resistansi pembumian  yang  kecil,  sehingga  apabila  ingin mendapatkan  nilai  resistansi  pembumian  yang kecil  secara  efektif  disarankan  untuk  menambah jumlah  batang  elektroda  yang  ditanam  secara paralel  dengan  elektroda  batang  yang  telah  ada sebelumnya.
Untuk mendapatkan nilai maksimum 1  pada masing-masing  kedalaman  penanaman,  maka digunakan  dengan  cara  memparalel  beberapa elektroda.  Adapun  jumlah  paralel  elektroda  yang diperlukan  dapat  dihitung  dengan  menggunakan persamaan (Mil-HDBK-419A,2006, 2-23) sebagai berikut:
      
   N
S h r h h N R N 2 ln 2 1 4 ln 2
 …(2)
dimana: h=  kedalaman  penanaman  elektroda pembumian  = resistivitas tanah, N= jumlah elektroda pembumian S= jarak antar elektroda pembumian r= jejari elektroda pembumian
Bentuk  paralel  dari  2  elektroda  ditunjukkan  pada Gambar 9
Gambar 9. Model Pembumian Elektroda secara Paralel Sumber: Mil-HDBK-419A, 2006, 2-26
Kemudian  dengan  menggunakan  persamaan  (2) didapatkan  bentuk  grafik  data  sebagaimana Gambar  4.6  dengan  nilai  diumpamakan ditetapkan  sebesar  900,75  -cm  dan  jejari elektroda pembumiannya (r) = 1,5 cm.

## Gambar 10. Pengaruh Perubahan Jumlah Batang Elektroda Terhadap Nilai Resistansi Pembumian

## Sumber: Author
Dari  gambar  10  dapat  diamati  bagaimana pengaruh  jumlah  batang  elektroda  (N)  terhadap resistansi  pembumian  yang  dihasilkan.  Gambar 4.6  memperlihatkan  penurunan  nilai  resistansi pembumian  ketika  jarak  tanam  elektroda  (S) diperlebar.  Begitu  juga  terjadi    penurunan  nilai resistansi  pembumian  ketika  jumlah  batang elektroda  diperbanyak  sebagaimana  ditunjukkan pada Tabel 3.
0 10 20 30 40 50 60 30 ke 60 60 ke 90 90 ke 120 120 ke 150 150 ke 180 180 ke 210 210 ke 240 240 ke 270 390 ke 420 600 ke 680 680 ke 720 Perubahan Kedalaman Penanaman (cm) D e lt a R ( o h m ) d a n D e lt a R ( % ) ∆ R (W) ∆ R (%) 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 2 3 4 5 Jumlah Batang Elektroda, N (biji) N il a i R s is ta n s i P e m b u m ia n , R (o h m ) Rh25 Rh50 Rh75 Rh100 Rh125

## Tabel 3 Pengaruh Jumlah Batang Elektroda (N)
Terhadap  Nilai  Resistansi  Pembumian (RN) r (cm) h (cm)  (  - cm) S (cm) N (batang) RN (  ) 1.5 25 900.75  100 2 9.53 1.5 25 900.75  100 3 6.74 1.5 25 900.75  100 4 5.26 1.5 25 900.75  100 5 4.34
Sumber: Author
Pada  Tabel  3  terlihat  jelas  bahwa  dengan adanya  nilai  r,  h,  dan  S  ditetapkan  sedang jumlah  batang  (N)  diperbanyak  ternyata berpengaruh terhadap nilai resistansi pembumiannya.  Dan  Tabel  3  dalam  bentuk grafiknya diperlihatkan pada Gambar 11.
Gambar 11. Pengaruh Jumlah Batang Elektroda (N) Terhadap Nilai Resistansi Pembumian (R N )

## Sumber: Author
Dengan  melihat  Gambar  11,  maka  lebih  tampak bagaimana  pengaruh  penambahan  jumlah  batang elektroda  pembumian  terhadap  nilai  resistansi pembumian yang dihasilkan.
Untuk mendapatkan nilai resistansi pembumian yang sama yaitu 3,24  tetapi dengan kedalaman  yang  berbeda,  dibutuhkan  jumlah elektroda  dan  jarak  tanam  yang  berbeda  pula. Untuk  kedalaman  yang  lebih  besar  dibutuhkan jumlah elektroda yang lebih sedikit.

## Pengaruh  Letak  Elektroda  Bantu  Terhadap Resistansi Pembumian
Telah  diketahui  bahwa  letak  pengukuran mempunyai  pengaruh  terhadap  potensial  yang terukur  (  )  antara  elektroda  pembumian  dengan elektroda bantu, maka letak pengukuran elektroda bantu  juga  akan  berpengaruh  pada  resistansi pembumian (R) sebagaimana Gambar 12.
Gambar 12. Grafik Pengaruh Letak Pengukuran Elektroda Bantu Terhadap Resistansi Pembumian Pada h = 4 cm,  A = 10 mm2,  = 177,88  -cm

## Sumber: Author
Pada  Gambar  12    memperlihatkan  bahwa hasil  pengukuran  yang  terjadi  memberikan kesimpulan makin jauh jarak letak elektroda bantu dari  elektroda  pembumian  resistansinya  makin tinggi  dan  bersifat  logaritmis  dengan  persamaan trend logaritmik:
R = 0,1787Ln(x) + 1,1263 ……………..(3)
dengan  koefisien  korelasi  R 2 =  0,9982,  hal  ini menunjukkan keeratan hubungan antara perubahan  letak  pengukuran  (X)  dengan  nilai resistansi pembumian yang terukur (R). Dan pada Gambar  4.8  terlihat  bahwa  nilai  resistansi pembumian  didaerah  dekat  penanaman  elektroda pembumian nilainya kecil.
Berdasarkan  Gambar  12.,  penambahan  jarak pengukuran  (X)  menyebabkan  kenaikan  nilai resistansi  pembumian  (R).  Tetapi  terlihat  bahwa pengaruh penambahan jarak pengukuran elektroda untuk  kedalaman  h  =  4  cm  tidak  memberikan pengaruh  yang  besar  terhadap  perubahan    nilai resistansi  pembumian.  Kecenderungan  kenaikan nilai resistansi pembumian yang makin kecil pada jarak  yang  lebih  jauh  dari  elektroda  pembumian dibanding  dengan  jarak  yang  dekat  dengan elektroda pembumian, hal ini menjadi dasar untuk menentukan  jarak  efektif  dimana  penambahan jarak  tidak  lagi  berpengaruh  terhadap  perubahan nilai resistansi pembumian.
Untuk mendapatkan nilai yang tertentu seperti yang  dipersyaratkan  BTS  yaitu  maksimum  1  , dapat digunakan persamaan (3) untuk mendapatkan  jarak  penanaman  yang  tertentu. Adapun perhitungannya adalah sebagi berikut:
R = 0,1787Ln(x) + 1,1263 1  =   0,1787Ln(x) + 1,1263 1 - 1,1263 = 0,1787Ln(x)
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 X (cm) R e s is ta n s i P e m b u m ia n (o h m ) h = 4 cm 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 2 3 4 5 Jumlah Batang Elektroda, N (biji) N il a i R e s is ta n s i P e m b u m ia n , R (o h m )
Ln(x)= 7068 , 0 ) ( 1787 , 0 1263 , 0     x Ln
X = e – 0,7068
X  =  0,49  cm  0,5  cm    (hal  ini  sulit dilakukan)
Dengan  menggunakan  persamaan  R  =  f  (x) dari  hasil  trend,  dapat  dideteksi  nilai-nilai resistansi  pembumian  (R)  untuk  berbagai  jarak penanaman  (X)  yang  hasilnya  ditunjukkan  pada Tabel 4.
Tabel 4 Data Tabulasi Nilai Resistansi Pembumian Satu Batang Elektroda untuk Jarak Tanam yang
Berbeda
No. X (cm) R (  ) ∆ R
(%)
1 15 1.61 12 2 30 1.73 7 3 45 1.81 5 4 60 1.86 4 5 75 1.90 3 6 90 1.93 3 7 105  1.96 2 8 120  1.98 1 9 125  1.99 1 10 130  2.00 1 11 135  2.00 1 12 140  2.01 1 Sumber: Author
Pada  Tabel  4.4  dapat  terlihat  bagaimana pengaruh  penambahan  jarak  pengukuran  (X) terhadap  perubahan  nilai  resistansi  pembumian (R), ternyata penambahan jarak yang menghasilkan  nilai  resistansi  pembumian  secara efektif  hingga  pada  jarak  30  cm.  Sedangkan pengukuran  pada  jarak  lebih  dari  30  cm  ternyata tidak  efektif  karena  menghasilkan  kenaikan  nilai resistansi  pembumian  yang  kecil.  Sehingga apabila  ingin  mendapatkan  nilai  resistansi pembumian  yang  kecil  secara  efektif  disarankan untuk menambah kedalaman penanamannya. Bentuk  sistem  pembumian  elektroda  yang menggambarkan  jarak  efektif  ditunjukkan  pada Gambar 13

## Gambar 13 Bentuk Lapisan r Pembumian Satu Elektroda Secara 2 dimensi
Sumber: Mil-HDBK-419A, 1987, 2-21
Pada Gambar 13  memperlihatkan bahwa pada prinsipnya  resistansi  pembumian  akan  tersebar  di dalam  tanah  dalam  bentuk  yang  berlapis-lapis, akan  tetapi  ada  batasan  dari  penyebarannya  yang menyebabkan adanya kecenderungan jarak efektif dan kedalaman efektif.
Sedang  penggambaran  jarak  efektif  pembumian elektroda  secara  grafik  ditunjukkan  pada  Gambar 14

## Gambar 14. Grafik Radius Efektif Pembumian Elektroda (r Efektif)

## Sumber: Author
Pada  Gambar  14  dapat  dilihat  secara  grafik bahwa radius efektif dalam pembumian elektroda terdapat  pada  jarak  120  cm,  dan  hal  ini  sesuai dengan  Tabel  4.4  yang  memperlihatkan  bahwa pada  jarak  120  cm  sampai  dengan  140  cm  nilai dari ∆ R hanya sebesar 1 %.

## Pengaruh  Perubahan  Penampang  Elektroda (A) Terhadap Resistansi   Pembumian Didekat Elektroda Pembumian
Dengan  dasar  hasil  pengukuran  dari berbagai  penampang  didaperoleh  data  untuk resistansi  pembumiannya  pada  h  =  3,5  cm,  = 177,88  -cm  seperti  diperlihatkan  pada  Gambar
15.
1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 15 30 45 60 75 90 105 120 125 130 135 140 Jarak Pengukuran, X (cm) Ni la i Re s is ta n s i P e m b u m ia n , R ( o h m )
Gambar 15. Grafik Pengaruh Perubahan Penampang (A) Terhadap Resistansi Pembumian disekitar Elektroda Pembumian Sumber: Author
Data pada Gambar 15 menunjukkan bahwa makin besar  penampang  elektroda  pembumian  maka resistansi  pembumiannya  makin  kecil  seiring dengan  makin  kecilnya  potensial  yang  terukur. Disamping  itu  makin  jauh  jarak  elektroda  bantu dari elektroda pembumian maka makin besar pula resistansi pembumiannya. Grafik yang diperlihatkan  pada  Gambar  4.11  bersifat logaritmis pada jarak pengukuran X = 5 cm, X = 10 cm dan X= 15 cm. Untuk persamaan pada jarak x = 5 cm ialah:
R = -2,2871Ln(A) + 1,9093 …….….(5)
dengan  koefisien  korelasi  yang  menunjukkan keeratan hubungan R 2 = 0,9979
Untuk persamaan pada jarak x = 10 cm ialah:
R = -0,2872Ln(A) + 2,0654 ……….(6)
dengan besar koefisien korelasi yang
menunjukkan keeratan hubungan antara perubahan penampang (A) dengan nilai resistansi pembumiannya, R 2 = 0,9983 Untuk persamaan pada jarak x = 15 cm ialah:
R = - 0,2786Ln(x) + 2,1144 ……….(7)
dengan besar koefisien korelasi yang menunjukkan keeratan hubungan antara perubahan penampang (A) dengan nilai resistansi pembumiannya,  R 2 =  0,997  Gambar  4.12  adalah hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan (4.5), (4.6) dan (4.7), untuk mendekati nilai-nilai resistansi pembumian (R) pada berbagai penampang elektroda pembumian (A).
Gambar 16. Grafik Pengaruh Perubahan Penampang Terhadap Nilai Resistansi Pembumian Sumber: Author
Pada  Gambar  16  terlihat  dengan  jelas perubahan  penampang  elektroda  pembumian berpengaruh  terhadap  nilai  resistansi  yang dihasilkan, dimana terlihat makin besar penampang  (A)  maka  setiap  titik  pengukuran mengalami  penurunan  resistansi  seiring  dengan makin besar penampang elektroda yang digunakan dalam  sistem  pembumian,  meskipun  perubahan yang  disebabkan  oleh  besarnya  penampang  tidak banyak  pengaruhnya  terhadap  nilai  resistansi pembumiannya.
Pengaruh  Resistivitas  (  )  Terhadap  Resistansi Pembumian disekitar Elektroda Pembumian
Dari  data  pengukuran  didapatkan  bagaimana pengaruh  resistivitas  (  )  terhadap  resistansi pembumian  seperti  yang  diperlihatkan  pada Gambar 17
Gambar 17.Grafik Pengaruh Resistivitas Terhadap Resistansi Pembumian Disekitar Elektroda Pembumian Pada (  2) = 129,75  -cm dan (  1) = 177,88  -cm,h = 4 cm, A = 10 mm2 Sumber: Author
Data  pada  Gambar  17    menunjukkan  bahwa adanya  pengaruh  resistivitas  (  )  terhadap resistansi  pembumian,  yaitu  bila  resistivitas  kecil maka  resistansi  pembumiannya  juga  kecil, disamping  itu  pada  resistivitas  yang  sama  bila jarak  elektroda  bantu  makin  jauh  dari  elektroda
1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 1.5 2.5 4 6 10 A Elektroda (mm 2 ) N ila i R e s is ta n s i P e m b u m ia n , R ( o h m ) X5 X10 X15 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 6 10 16 25 35 50 70 85 120 150 185 240 300 400 500 Penampang Elektroda, A (mm2) N il a i R e s is ta n s i Pe m b u m ia n , R (o h m ) X5 X10 X15 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Jarak Pengukuran, X (cm) N il a i R e s is ta n s i P e m b u m ia n , R (o h m ) R (W) pada r = 177.88 W- cm R (W) pada r = 129.75 W- cm
pembumian  maka  resistansinya  akan  naik  dan sebaliknya  makin  dekat  elektroda  bantu  dengan elektroda  pembumian  maka  resistansinya  makin kecil.
Pada  Gambar  17  memperlihatkan  bahwa  bentuk grafik dari pengaruh resistivitas terhadap resistansi disekitar elektroda pembumian bersifat logaritmis dan resistansinya  mengalami kenaikan bersamaan dengan  makin  jauhnya  elektroda  bantu  dari elektroda pembumian.
Persamaan  logaritmik  dari  grafik  pada  Gambar 4.13 sebagai berikut: untuk  1, R = 0,1787Ln(x) + 1,1263 .………( 8)
dengan besar koefisien korelasi yang menunjukkan  keeratan  hubungan  antara  nilai resistivitas terhadap nilai resistansi pembumiannya, yaitu R 2 = 0,9982 untuk  2, R = 0,1685Ln(x) + 1,109 …………(9)
begitu  juga  pada  persamaan  (4.9)  ini  koefisien korelasinya  menunjukkan  keeratan  hubungan antara  nilai  resistivitas  terhadap  nilai  resistansi pembumiannya, yaitu R 2 = 0,9994 Berdasarkan  penelitian  B.  Anggoro  dkk (2006)  diperoleh  fakta  bahwa  kandungan  mineral tanah  akan  sangat  menentukan  sifat-sifat kelistrikan dari tanah tersebut. Sifat kelistrikan itu menyangkut  nilai  resistivitas  dan  permitivitas, sedang  permeabilitas  tanah  relatif  konstan  dan sama dengan satu (1). Faktor luar tanah yang ikut menentukan harga resistivitas (  ) dan permitivitas (  ) adalah campuran bahan lain seperti air, garam, larutan kimia, arang dan lain-lain.
Berdasarkan penelitian B. Anggora dkk, 2006, maka  akan  terjadi  pada  suatu  lokasi  akan mempunyai  resistansi  pembumian  yang  berbeda- beda  dititik-titik  pengukuran  yang  berbeda  pula, hal  ini  mungkin  karena  sifat  geologi  tanah  yang berbeda-beda kandungan mineral dan kelembabannya pada titik-titk pengukuran tersebut.
Kemudian  berdasarkan  rumus  (8)  dan  (9)  hasil dari  trend  didapatkan  grafik  data  sebagaimana Gambar 18  yang membutikan hubungan pengaruh perubahan  resistivitas  terhadap  nilai  resistansi yang terukur dibeberapa titik pengukuran.
Bentuk grafik Gambar 18.
Gambar 18.  Grafik Pengaruh Nilai Resistivitas Terhadap Nilai Resistansi Pembumian
Sumber: Author
Selanjutnya  dengan  menggunakan  rumus (Mil-HDBK-419A, 2006, 2-17)
……..…….(10)
dimana:
d  = diameter elektroda (cm)
= kedalaman penanaman (cm)
 = resistivitas tanah (  -cm) Maka  didapatkan  data  yang  menunjukkan pengaruh  terhadap  R  sebagaimana  ditunjukkan pada Gambar 4.15
Gambar 18. Grafik Pengaruh  Terhadap R

## Sumber: Author
Dari  Gambar  18  dapat  diketahui  bahwa perubahan  nilai  resistivitas  berpengaruh  terhadap nilai  resistansinya,  dimana  makin  besar  nilai resistivitas  maka  nilai  resistansi  akan  besar  pula dan sebaliknya.
Akan  tetapi  dalam  praktek  dilapangan  nilai resistivitas  tanah  (  )  bisa  dikatakan  konstan karena  nilainya  ditentukan  oleh  tempat  dimana akan diadakan penanaman elektroda pembumiannya, begitu juga diameter elektroda (d) yang  akan  digunakan    besarnya  sudah  tertentu sebagaimana  yang  ada  dipasaran  sehingga  bisa dikatakan  nilainya  tidak  bisa  dirubah  seenaknya, sehingga  dengan  rumus    (10),  satu-satunya  yang
 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 X (cm) R e s is ta n s i P e m b u m ia n ( o h m ) p1 p2 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 125.56 129.75 133.93 156.95 177.88 Nilai resistivitas, p (ohm-cm) N il a i R e s is ta n s i P e m b u m ia n , R (o h m ) ) ( 4 2   d Ln h R O   
bisa  digunakan  sebagai  variabel  bebasnya  adalah kedalaman  pembumian  elektroda  (h),  dan  akan didapatkan hasil sebagaimana Gambar 19
Gambar 19. Grafik Pengaruh h (cm) Terhadap R (  ) Sumber: Author
Dari gambar 19  menunjukkan kecenderungan terjadinya  penurunan  resistansi  pembumian seiring  makin  dalamnya  penanaman  elektroda pembumian (h).

## PENUTUP Kesimpulan
Dari  keseluruahn  tahapan  penelitian  dan implementasi yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa  kesimpulan  dan  saran  yang  diharapkan dapat  bermanfaat  bagi  pengembangan  sistem informasi resistansi pembumian selanjutnya.

## PENUTUP Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian,  perhitungan  dan analisis  resistansi  pembumian  dapat  disimpulkan bahwa:
1. Penambahan  kedalaman  penanaman  elektroda pembumian (h) menyebabkan penurunan pada nilai  resistansi  pembumian  (R).  Pada kedalaman  hingga  120  cm,  peningkatan kedalaman penanaman mengakibatkan penurunan  nilai  resistansi  pembumian  yang cepat.  Sedangkan  penambahan  kedalaman elektrodapada  daerah  lebih  dari  150  cm, penurunan  nilai  resistansi  pembumiannya kecil  dan  cenderung  konstan  (jenuh). Kecenderungan  penurunan    nilai  resistansi pembumian  terhadap  penambahan  kedalaman penanaman  ini  akan  menjadi  dasar  untuk menentukan    kedalaman  efektif  dimana penambahan kedalaman
tidak
lagi berpengaruh  secara  signifikan  terhadap perubahan nilai resistansi pembumian. 2. Pengaruh  penambahan  jarak  pengukuran  (X) terhadap perubahan nilai resistansi
pembumian  (R),  ternyata  penambahan  jarak yang menghasilkan nilai resistansi pembumian
secara  efektif  hingga  pada  jarak  30  cm. Sedangkan  pengukuran  pada  jarak  lebih  dari 30 cm ternyata tidak efektif untuk kedalaman 4  cm  karena  menghasilkan  kenaikan  nilai resistansi  pembumian  yang  kecil.  Sehingga apabila  ingin  mendapatkan  nilai  resistansi pembumian  yang  kecil  secara  efektif disarankan  untuk  menambah  kedalaman penanamannya.
3. Perubahan  penampang  elektroda  pembumian berpengaruh  terhadap  nilai  resistansi  yang dihasilkan,  dimana  terlihat  makin  besar penampang  (A)  maka  setiap  titik  pengukuran mengalami  penurunan  resistansi  seiring dengan  makin  besar  penampang  elektroda yang  digunakan  dalam  sistem  pembumian, meskipun  perubahan  yang  disebabkan  oleh besarnya penampang tidak banyak pengaruhnya terhadap nilai resistansi pembumiannya.
4. Pengaruh  resistivitas  (  )  terhadap  resistansi pembumian  sangat  dipengaruhi  konsentrasi kadar  garam    yaitu  bila  konsentrasi  kadar garam  tinggi  akan  menghasilkan  resistivitas kecil  sehingga  resistansi  pembumiannya  juga kecil,  disamping  itu  pada  resistivitas  yang sama  bila  jarak  elektroda  bantu  makin  jauh dari elektroda  pembumian  maka  resistansinya akan  naik  dan  sebaliknya  makin  dekat elektroda  bantu  dengan  elektroda  pembumian maka resistansinya makin kecil.

## DAFTAR PUSTAKA
Anggoro. B. dkk, 2006, EECCiS, Malang Kodali,
V. Prasad,1996, Engineering
Electromagnetic Compatbility . IEEE, Green Book, 1991, Grounding of Industrial and Commercial Power Systems . The Institute Of  ElectricalAnd  Electronic  Engineers,  IEEE std 142-1991, ANSI Dec 9
Chatterton
& Houlden, 1992,
EMC Electromagnetic Theory To Practical Design . John Wiley & Sons, Inc. New York USA
IEEE,  Green  Book,1996, Grounding  of  Industrial and Commercial Power Systems. The Institute Of  ElectricalAnd  Electronic  Engineers,IEEE
Std Katalog AEMC, 1986. Milatary-Handbook-419A, Dec 1987,
Departement  of  Defense  Washington  DC
20301
0 2 4 6 8 10 12 14 16 50 100 150 200 250 Kedalaman Penanaman Elektroda Pembumian, h (cm) N il a i R e is is ta ns i P e m bum ia n, R ( ohm )
Tagg, G.F, B.Sc., Ph.D., M.I.E.E., F.Inst.P., 1964,
Earth  Resistance ,  The  Whitefriars  Press  Ltd. London SNI,  2000, Persyaratan  Umum  Instalasi  Listrik 2000 (PUIL 2000) , Yayasan PUIL, Jakarta IEEE,  Green  Book, Grounding  of  Industrial  and Commercial Power Systems. The Institute Of ElectricalAnd Electronic Engineers ,IEEE std
80, 1986 Dharma, Budi Sutedjo, 2002 , Pedoman
Pemrograman  Menggunakan  Visial  Basic 6.0 , Elex Media Komputindo, Jakarta Dewobroto,  2002, Aplikasi  Saint  dan  Teknik
Dengan Visual Basic , Elex Media
Komputindo, Jakarta Hadi, Abdul. 1994, Sistem Distribusi DayaListrik , Erlangga, Jakarta.