## KARAKTERISTIK BATANG PENTANAHAN SISTEM ARANG-GARAM (SIGARANG)  SEBAGAI UPAYA PERBAIKAN SISTEM PENTANAHAN

## Zainal Abidin
Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan E-mail: inal9474@gmail.com

## ABSTRACT
The  research  was  conducted  in  Lamongan  regency  in  the  south  of  Sarirejo  Village  and  Mantup  Subdistrict  of Lamongan Regency, which is a sample of most of the soil conditions in the area which is dry with an average water depth of 100 m, so in the case of electric ground becomes less ideal. According to PUIL 2000 that the grounding on the infiltration of the recommended house at least 5Ω and a maximum of 10Ω. The use of a charcoal system grounding model (SIGARANG) becomes an earthing alternative that can be used for earthing household installation systems. Based on the result of the research, it is concluded that ground water, salt and charcoal with the size of 5: 2: 1 yields an average resistivity value of 1.52 Ω on soil of wet soil conditions in Table 4.1, and an average of 2.43Ω on wetland of wet conditions in Table 4.3. compared with the method without the mean of the average value on 3Ω and 3 tanah lime soils. Grounding using water, salt and char (SIGARANG) can produce 75% earthing efficiency in limestone soils. The earth earthing efficiency of the soil is 65% on average compared to groundless earth.
Keywords: Earthting system, Garang-Arang System (SIGARANG)

## INTISARI
Penelitian  yang  dilakukan  di  daerah  Kabupaten  Lamongan  sebelah  selatan  tepatnya  di  Desa  Sarirejo  dan  Kecamatan Mantup Kabupaten  Lamongan  yang  merupakan sampel  dari  kebanyakan  kondisi tanah  di  daerah tersebut  yang  kering dengan kedalaman mata air rata-rata 100 m, sehingga dalam kasus pentanahan listrik menjadi kurang ideal. Menurut PUIL 2000  bahwa  pentanahan  pada  insatalasi  rumah  yang  anjurkan  minimal  5Ω  dan  maksimal  10Ω.  Penggunaan  model pentanahan sistem garam-arang (SIGARANG) menjadi alternatif  pentanahan  yang dapat digunakan untuk pentanahan sistem instalasi rumah tangga.
Berdasarkan  hasil  penelitian  disimpulkan  bahwa  pentanahan  air,  garam  dan  arang  dengan  ukuran  5:2:1  menghasilkan rata-rata nilai tahanan 1,52 Ω pada tanah padas kondisi tanah basah pada tabel 4.1, dan rata-rata 2,43Ω  pada tanah kapur kondisi basah pada tabel 4.3. dibandingkan dengan metode tanpa Sigarang pentanahan nilai rata- rata pada tanah padas 3Ω  dan  pada  tanah  kapur  3,5Ω.  Pentanahan  menggunakan  air,  garam  dan  arang  (SIGARANG)  dapat  menghasilkan efisiensi pentanahan sebesar 75% pada tanah kapur. Efisiensi pentanahan pada tanah padas rata-rata  65% dibandingkan pentanahan tanpa SIGARANG.
Kata Kunci : Pentanahan, Sistem Garang-Arang (SIGARANG)

## I. PENDAHULUAN
Di  dalam  PUIL  2000  disebutkan  bahwa  pada instalasi listrik ada dua jenis resiko utama  yaitu:  a. Arus  kejut  listrik  ,  b.  Suhu  berlebihan  yang  sangat mungkin mengakibatkan kebakaran, luka bakar atau efek cedera listrik.
Harga  tahanan  jenis  tanah  pada  daerah kedalaman  yang  terbatas  tidaklah  sama.  Beberapa faktor yang mempengaruhi tahanan jenis tanah yaitu : a) Keadaan struktur tanah antara lain ialah struktur geologinya,  seperti  tanah  liat,  tanah  rawa,  tanah
berbatu,  tanah  berpasir,  tanah  gambut  dan sebagainya; b) Unsur kimia  yang terkandung  dalam tanah,  seperti  garam,  logam,  dan  mineral-mineral lainnya,  c). Keadaan  iklim,  basah  atau  kering,  d) Temperatur  tanah  dan  jenis  tanah,  e)  Struktur  dan karakteristik tanah merupakan salah satu faktor yang perlu  diketahui  karena  berkaitan  erat  dengan hambatan  jenis  tanah.  Kadangkala  pada  penanaman elektroda memungkinkan kelembaban dan temperatur  bervariasi,  untuk  hal  seperti  ini  nilai hambatan  jenis  tanah  harus  diambil  dari  keadaan yang paling buruk, yaitu tanah kering dan dingin.
Sistem  pentanahan  instalasi  rumah  tangga  di lapangan  senantiasa  disamakan  untuk  semua  jenis tanah,  tanpa  peduli  kondisi  tanah  itu  memiliki perbedaan jenis tanah. Di daerah Mantup dan Sarirejo dengan  kondisi  tanah  kering  dimana  titik  air  tanah memiliki  kedalaman  rata-rata  100  m  akan  berbeda sistem  pentanahan  yang  harus  diaplikasikan  pada sistem  instalasi  rumah.  Dengan  alternatif  sistem pentahanan  yang  dimodifikasi  dengan  campuran arang  dan  garam  diharapkan  akan  memperbaiki sistem pentanahan instalasi rumah tangga.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Metode  Sistem  Grounding  Arang  dan Garam
SIGARANG (Sistem Grounding Arang dan Garam)  adalah  suatu  sisitem  pentanahan menggunakan  arang  dan  garam.  Penelitian dilakukan  dengan  cara  melakukan  perhitungan terhadap  data  resisitivitas  tanah  yang  telah diberikan perlakuan fisik berupa penambahan air, garam  dan arang  yang  bertujuan  untuk  mencari nilai resistivitas yang rendah dari tanah tersebut. Penelitian  karakteristik  tanah  ini  dilakukan dengan penambahan air, arang dan larutan garam dan  mengikuti  beberapa  langkah.  Tanah dikeringkan  dan  dibuat  sehomogen  mungkin dengan menghaluskan tanah. Tanah ditreatment dengan  menambah  air  atau  garam  atau  arang dengan  persentase  sesuai  yang  diinginkan. Penelitian  tanah  dilakukan  dengan  penambahan air  pada  tanah  kering  dengan  penambahan sebanyak 2,5 % berat tanah atau setara 25 gram berat air.
Penambahan  dilakukan  secara  bertahap sebanyak 2,5% sampai dengan 15%.
Pencampuran  tanah  dan  air  dilakukan  secara merata. Penelitian dilakukan dengan penambahan arang yang sudah dihaluskan pada tanah kering dengan penambahan  sebanyak 2,5 %  berat  tanah  atau  setara  25  gram  berat  arang. Penambahan  dilakukan  secara  bertahap  2,5% sampai  dengan  15%.  Pencampuran  tanah  dan arang  dilakukan  secara  merata.  Penambahan dilakukan  dengan  penambahan  larutan  garam pada tanah kering dengan komposisi penambahan garam sebanyak 2,5 % berat tanah atau  setara  25  gram  berat  garam  ditambah dengan 5% air atau setara dengan berat 50 gram air. Penambahan dilakukan secara bertahap 2,5%
larutan garam sampai dengan 15%. Pencampuran tanah dan larutan garam dilakukan secara merata.

## B. Desain Sistem

## Gambar 1. Desain Sistem
1. Bahan Penelitian
Pengukuran  meliputi  2  jenis  kondisi  tanah yaitu :
a. Kondisi  tanah  kapur;  Pengukuran  pada kondisi ini dilakukan di daerah Kecamatan Mantub, Lamongan .
b. Kondisi  tanah  padas  (tanah  pertanian); Pengukuran  pada  kondisi  ini  dilakukan  di daerah Kecamatan Sarirejo, lamongan.
2. Elektroda
Elektroda yang digunakan pada pengukuran terbuat  dari  tembaga  dengan  diameter  1,5  cm yang  dipasang  vertikal  atau  ditanam  di  tanah padas dan kapur.

## 3. Peralatan Pengukuran
Peralatan–peralatan  yang  diperlukan  dalam proses pengukuran tahanan pentanahan adalah Earth Resistance Tester .
Gambar 2. Digital Earth Resistance Tester
Elektroda tembaga Pipa Galvanis 2.5” Campuran arang+  cairan garam 1 .75m Galian tanah
4. Sistem Pengukuran
Diagram rangkaian pengukuran seperti yang terlihat pada Gambar 3.

## Gambar 3. Diagram rangkaian pengukuran elektroda tunggal
5. Langkah-langkah Pengukuran
a. Mempersiapkan peralatan dan bahan.
b. Mengecek  tegangan  baterai  dengan menghidupkan Digital  Earth  Resistance Tester .  Jika  layar  tampak  bersih  tanpa simbol  baterai  lemah  berarti  kondisi baterai  dalam  keadaan  baik.  Jika  layar menunjukkan  simbol  baterai  lemah  atau bahkan layar dalam keadaan gelap berarti baterai pelu diganti.
c. Membuat  rangkaian  pengujian  seperti pada  Gambar  3  dengan  menanam elektroda  utama  dan  elektroda  bantu. Menanam  elektroda  dengan  memukul kepala  elektroda  menggunakan  martil,
jika menjumpai lapisan tanah yang keras sebaiknya jangan
memaksakan
penanaman elektroda.
d. Menetukan  jarak  antar  elektroda  bantu minimal 5 meter dan maksimal 10 meter.
e. Mengukur tegangan tanah dengan
dengan  mengarahkan  range  switch  ke earth  voltage  dan  pastikan  bahwa  nilai indikator  10  V  atau  kurang.  Jika  earth voltage  bernilai  lebih  tinggi  dari  10  V diperkirakan akan terjadi banyak
kesalahan dalam nilai pengukuran tahanan.
f. Mengecek  penghubung  atau  penjepit pada elektroda utama dan elektroda bantu dengan mensetting range switch ke 2000
Ω  dan  tekan  tombol  ”  Press  To  Test  ”. Jika  tahanan  elektroda  utama  terlalu tinggi atau menunjukkan simbol ” . . . ” yang  berkedip-kedip  maka  perlu  dicek penghubung atau penjepit pada elektroda utama.
g. Melakukan pengukuran. Mensetting range  switch  ke  posisi  yang  diinginkan dan  tekan  tombol  ”  Press  To  Test  ” selama beberapa detik. h. Mencatat nilai ukur tahanan yang muncul dari Digital Earth Resistance Tester. i. Mengembalikan posisi tombol ” Press To Test ” ke posisi awal. j. Melakuan  pengujian  tahanan  untuk kedalaman elektroda utama yang berbeda dengan langkah 3, 7, 8, 9. Tahapan yang sama untuk kondisi tanah yang berbeda.

## C. Pengukuran Tahanan Jenis Tanah
Pengukuran  tahanan  jenis  tanah  biasanya dilakukan dengan cara:
1. Metode dua elektroda ( two electroda method ) atau
2. Metoda tiga titik ( three pint method )
Arus  yang masuk ke tanah mengalir secara radial  dari  elektroda,  misalkan  arah  arus  dalam tanah  dari  elektroda  1  ke  elektroda  2  berbentuk permukaan  bola  dengan  jari-jari  r,  luas permukaan tersebut adalah 2 π r 2 , dan rapat arus radial pada jarak r adalah J = I / 2 π r 2 .
Bila ρ adalah tahanan jenis tanah, maka kuat medan dalam tanah pada arah radial dengan jarak r adalah E(r) = J. Jadi, (1)
Potensial pada jarak r dari elektroda adalah integral  dari  gaya  listrik  dari  jarak  r  ke  titik  tak terhingga:
(2)
Perbandingan antara tegangan dan arus atau tahan menjadi:
(3)
Dari Gambar 4, terlihat, r 13 =  r 34 = r 24 = a. Jadi,
(4) dan (5)
  2 2 r I r E      r I dr r E V r   2 ~    r R   2          a a I V 2 1 1 2 3           a a I V 1 2 1 2 4  
Beda tegangan antara titik 3 dan 4 adalah:

## (6)
dan Jadi,                                                                         (7)
Bila a dalam meter dan R dalam Ohm maka tahanan  jenis  dalam  Ohm-meter.  Dengan  alat ukur  yang  dibuat  khusus  untuk  ini  yang  terdiri dari  generator  yang  diputar  dengan  tangan  dan ohm-meter, dapat dibaca langsung tahanan antara elektroda arus dan elektroda tegangan.
Metoda  tiga  titik  ( three-point  method ) dimaksudkan untuk mengukur tahanan pengetanahan.  Misalkan  tiga  buah  batang pengetanahan di mana batang 1 yang tahanannya hendak diukur dan batang-batang 2 dan 3 sebagai batang pengetanahan pembantu yang juga belum diketahui tahanannya, seperti yang terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Metode tiga titik
Bila  tahanan  di  antara  tiap-tiap  titik  batang pengetanahan  diukur  dengan  arus  konstan,  tiap pengukuran dapat ditulis sebagai berikut:
Tetapi,                                                              (8)
Jadi, (9)
Akhirnya, (10)
Tahanan batang pengetanahan dari elektroda  1  diberikan  oleh  Persamaan  (10)  jika kita dapat membuat:
(11)
Keadaan  ini  dapat  diperoleh  dengan mengatur  posisi  elektroda  2  sehingga  harga Persamaan (11) dipenuhi.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berikut  merupakan  hasil  dari  penelitian, perancangan dan pembuatan desain SIGARANG.

## A. Proses Kerja Sistem Grounding Arang dan Garam (SIGARANG)
Sistem  grounding  arang  dan  dan  garam bekerja berdasarkan penambahan air, arang dan garam. Berikut merupakan hasil dari penelitian, perancangan dan pembuatan desain SIGARANG untuk  menentukan  nilai  resistansi  pada  tanah kapur  dan  padas.  Berikut  ini  tabel  hasil pengukuran  megger  pada  tanah  padas  kondisi basah selama 30 hari.
Tabel 1. Hasil ukur tahanan isolasi tanah padas
No Hari Nilai Tahanan (  ) No Hari Nilai Tahanan (  ) 1 Minggu 2 16 Senin 1,5 2 Senin 2 17 Selasa 1,5 3 Selasa 2 18 Rabu 1,5 4 Rabu 2 19 Kamis 1,2 5 Kamis 2 20 Jum’at 1,2 6 Jum’at 2 21 Sabtu 1,2 7 Sabtu 1,9 22 Minggu 1,2 8 Minggu 1,9 23 Senin 1,2 9 Senin 1,9 24 Selasa 1,2 10 Selasa 1,9 25 Rabu 1,1 11 Rabu 1,9 26 Kamis 1,1 12 Kamis 1,9 27 Jum’at 1 13 Jum’at 1,5 28 Sabtu 1 14 Sabtu 1,5 29 Minggu 1 15 Minggu 1,5 30 Senin 1
Keterangan :
a. Penambahan  525  g  garam  +  3  liter  air  dan  arang menunjukan nilai resistansi 2 ohm.
b. Penambahan  875  g  garam  +  5  liter  air  dan  arang menunjukan nilai resistansi 1,9 ohm.
c. Penambahan  1750  g  garam  +5  liter  air  dan  arang menunjukkan nilai resistansi 1,5 ohm.
 
        a a a a I V 1 2 1 2 1 1 2 34   a I   2  a I V R   2 34 34   34 2 aR    12 22 11 2 _ 1 2 _ 1 2 R R R I V R     13 33 11 3 _ 1 3 _ 1 2 R R R I V R     23 33 22 3 _ 2 3 _ 2 2 R R R I V R     23 13 12 11 3 _ 2 3 _ 1 2 _ 1 2 2 2 2 R R R R I V V V       3 _ 2 2 _ 1 3 _ 1 V V V   23 13 12 11 2 _ 1 R R R R I V R     
23 13 12 11 R R R R R     0 23 13 12    R R R
d. Penambahan  2625  g  garam  +5  liter  air  dan  arang menunjukkan nilai resistansi 1,2 ohm.
e. Penambahan  3150  g  garam  +6  liter  air  dan  arang menunjukkan nilai resistansi 1,1 ohm.
f. Penambahan  3500  g  garam  +6  liter  air  dan  arang menunjukkan nilai resistansi 1 ohm.
Rata-rata  nilai  resistansi  pentanahan  pada tabel 1 kondisi tanah basah 1,52 Ω.
Hasil pengukuran megger pada tanah padas kondisi kering selama 30 hari dapat dilihat pada Tabel 2 berikut :

## Tabel 2. Kondisi tanah padas kondisi kering
No Hari Nilai Tahanan (  ) No Hari Nilai Tahanan (  ) 1 Minggu 2,5 16 Senin 2 2 Senin 2,5 17 Selasa 2 3 Selasa 2,5 18 Rabu 2 4 Rabu 2,5 19 Kamis 1,5 5 Kamis 2,5 20 Jum’at 1,5 6 Jum’at 2,5 21 Sabtu 1,5 7 Sabtu 2 22 Minggu 1,5 8 Minggu 2 23 Senin 1,5 9 Senin 2 24 Selasa 1,5 10 Selasa 2 25 Rabu 1,1 11 Rabu 2 26 Kamis 1,1 12 Kamis 2 27 Jum’at 1,1 13 Jum’at 2 28 Sabtu 1,1 14 Sabtu 2 29 Minggu 1,1 15 Minggu 2 30 Senin 1,1
Keterangan :
a. Penambahan  875g  garam  +  3liter  air  dan  arang menunjukan nilai resistansi 2,5ohm
b. Penambahan  1750g  garam  +  3liter  air  dan  arang menunjukan nilai resistansi 2ohm
c. Penambahan  3150g  garam  +  3liter  air  dan  arang menunjukan nilai resistansi 1,5ohm
d. Penambahan  3500g  garam  +  6liter  air  dan  arang menunjukan nilai resistansi 1,1ohm
Rata-rata  nilai  resistansi  pentanahan  pada Tabel 2 kondisi tanah kering 1,82 Ω.
Hasil  pengukuran  megger    pada  kondisi tanah  kapur  kondisi  basah  dapat  dilihat  pada Tabel 3 berikut:
Tabel 3. Hasil  nilai tahanan isolasi tanah kondisi
tanah kapur No Hari Nilai Tahanan ( Ω) No Hari Nilai Tahanan ( Ω) 1 Minggu 3 9 Senin 2,5 2 Senin 3 10 Selasa 2 3 Selasa 3 11 Rabu 2 4 Rabu 3 12 Kamis 2 5 Kamis 2,5 13 Jum’at 2 6 Jum’at 2,5 14 Sabtu 2 7 Sabtu 2,5 15 Minggu 2 8 Minggu 2,5
Keterangan :
a. Penambahan 875g garam + 3liter air dan arang menunjukan nilai resistansi 3 ohm.
b. Penambahan 1750g garam + 3liter air dan arang menunjukan nilai resistansi 2,5 ohm.
c. Penambahan 3500g garam + 3liter air dan arang menunjukan nilai resistansi 2 ohm.
Rata-rata  nilai  resistansi  pentanahan  pada Tabel 3 kondisi tanah basah 2,43Ω.
Hasil pengukuran megger pada tanah kapur kondisi kering sebagai berikut:
Tabel 4. Nilai tahanan tanah pada Kondisi Tanah Kapur No Hari Nilai Tahanan (  ) 1 Minggu 3,5 2 Senin 3,5 3 Selasa 3,5 4 Rabu 3,5 5 Kamis 3,5 6 Jum’at 3 7 Sabtu 3 8 Minggu 3 9 Senin 3 10 Selasa 3 11 Rabu 2,5 12 Kamis 2,5 13 Jum’at 2,5 14 Sabtu 2,5 15 Minggu 2,5
Keterangan :
a. Penambahan  875g  garam  +  3liter  air  dan arang menunjukan nilai resentasi 3,5ohm.
b. Penambahan  1750g  garam  +  3liter  air  dan arang menunjukan nilai resentasi 3ohm.
c. Penambahan  3500g  garam  +  3liter  air  dan arang menunjukan nilai resentasi 2,5ohm.
Rata-rata  nilai  resistansi  pentanahan  pada Tabel 4 kondisi tanah basah 3 Ω.
B. Hasil  Perbandingan  Batang  Pentanahan
(Ground Rod) Secara Umum dan

## SIGARANG
Tabel 5. Perbandingan SIGARANG dan non

## SIGARANG
Jenis pentanahan Tana Padas Tanah Kapur kering basah Kering Basah Batang pentanahan secara umum 3  2,5  3,8  3,5  Sistem SIGARANG 1,1  1  2,5  2 

## C. Pembahasan
Tahanan jenis tanah berdasarkan jenis tanah pada  PUIL  2000  dapat  dilihat  pada  Tabel  6 berikut:
Tabel 5. Tahanan Jenis Tanah Jenis Tanah Tahanan Jenis (Ω-m) Tanah Rawa 30 Tanah Liat dan Tanah Ladang 100 Pasir Basah 200 Kerikil basah 500 Pasir dan kerikil kering 1000 Tanah Berbatu 3000 ( sumber: PUIL 2000 )
Dari  hasil  pengamatan,  resistansi  tanah berdasakan PUIL 2000, dapat dibandingkan jika tanah kondisi basah ρ 200Ω, jika diambil tahanan 200ohm dan nilai rata- rata 1,52Ω.
R tanah R a   2 
Resistansi  tanah  pada  tanah  padas  basah 95,5 Ω.
Dari  hasil  pengamatan,  resistansi  tanah berdasakan PUIL 2000, dapat dibandingkan jika tanah kondisi basah ρ 200Ω, jika diambil tahanan 200ohm dan nilai rata- rata 1,82Ω.
R tanah R a   2 
Resistansi  tanah  pada  tanah  padas  kering 114,4 Ω.
Dari  hasil  pengamatan,  resistansi  tanah berdasakan PUIL 2000, dapat dibandingkan jika tanah kondisi basah ρ 200Ω, jika diambil tahanan 200ohm dan nilai rata- rata 3Ω.
R tanah R a   2 
Resentasi  tanah  pada  tanah  kapur  kering 188,5 Ω.
Penambahan  air,  arang  dan  garam  dapat memperkecil  nilai  resistansi  pada  tanah.  Nilai resistansi  pembumian  dengan  penambahan  air,
arang dan garam menjadi lebih kecil dibandingan sebelum penambahan air, arang dan garam.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan  dapat  ditarik  simpulan  sebagai berikut:
1. Berdasarkan  hasil  penelitian  disimpulkan bahwa  pentanahan  air,  garam  dan  arang dengan ukuran 5:2:1 menghasilkan rata-rata nilai  tahanan  1,52  Ω  pada  tanah  padas kondisi tanah basah pada tabel 4.1, dan rata- rata 2,43Ω  pada tanah kapur kondisi basah pada  tabel  4.3.  dibandingkan  dengan metode  tanpa  Sigarang  pentanahan  nilai rata-  rata  pada  tanah  padas  3Ω  dan  pada tanah kapur 3,5Ω.
2. Pentanahan  menggunakan  air,  garam  dan arang  (SIGARANG)  dapat  menghasilkan efisiensi  pentanahan  sebesar  75%  pada tanah kapur. Dan efisiensi pentanahan pada tanah  padas  rata-  rata    65%  dibandingkan pentanahan tanpa sigarang.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Munandar,  A.  A.,  Kawahara,  S.  (1979). Teknik  Tenaga  Listrik  II : Transmisi Distribusi . Pradnya Paramita, Jakarta.
[2]. Hutahuruk,  T.S.  (1987). Pengetanahan Netral  Sistem  Tenaga  dan  Pengetanahan Peralatan . Penerbit Erlangga, Jakarta.
[3]. _______, Persyaratan  Umum  Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000) . Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.
x10x1,52 2.22/7 = meter ohm 95,5 = 440x1,52/7 = x10x1,82 2.22/7 = meter 114,4ohm = 440x1,82/7 = x10x3 2.22/7 = meter ohm 188,5 = 440x3/7 =