SISTEM PENTANAHAN

 Sistem Pentanahan

Apa sistem pentanahan itu?

Sistem pentanahan adalah sistem hubungan penghantar yang menghubungkan sistem, badan peralatan dan instalasi dengan bumi/tanah sehingga dapat mengamankan manusia dari sengatan listrik, dan mengamankan komponenkomponen instalasi dari bahaya tegangan/arus abnormal. Oleh karena itu, sistem pentanahan menjadi bagian esensial dari sistem tenaga listrik.

Oleh karena itu, secara umum, tujuan sistem pentanahan?

1. Menjamin keselamatan orang dari sengatan listrik baik dalam keadaan normal atau tidak dari tegangan sentuh dan tegangan langkah;

2. Menjamin kerja peralatan listrik/elektronik;

3. Mencegah kerusakan peralatan listrik/elektronik;

4. Menyalurkan energi serangan petir ke tanah;

5. Menstabilkan tegangan dan memperkecil kemungkinan terjadinya flashover ketika terjadi transient;

6. Mengalihkan energi RF liar dari peralatan-peralatan seperti: audio, video, kontrol, dan komputer.

Alat untuk mengukur tahanan pentanahan Earth tester

A.    Pentanahan Netral Sistem

Pentanahan titik netral dari sistem tenaga merupakan suatu keharusan pada saat ini, karena sistem sudah demikian besar dengan jangkauan yang luas dan tegangan yang tinggi. Pentanahan titik netral ini dilakukan pada alternator pembangkit listrik dan transformator daya pada gardu-gardu induk dan gardu-gardu distribusi.

Ada bermacam-macam pentanahan sistem. Antara satu dan lainnya mempunyai kelebihan dan kekurangan masing.

Ada lima macam skema pentanahan netral sistem daya, yaitu:

1. TN (Terra Neutral) System, terdiri dari 3 jenis skema, yaitu:

a. TN-C,

b. TN-C-S, dan

c. TN-S

2. TT (Terra Terra)

3. IT (Impedance Terra)

C

1.a.  TN-C (Terra Neutral-Combined): Saluran Tanah dan Netral-Disatukan

Pada sistem ini saluran netral dan saluran pengaman disatukan pada sistem secara keseluruhan. Semua bagian sistem mempunyai saluran PEN yang merupakan kombinasi antara saluran N dan PE. Disini seluruh bagian sistem mempunyai saluran PEN yang sama.

1.b. TN-C-S (Terra Neutral-Combined-Separated): Saluran Tanah dan Netraldisatukan

dan dipisah

Pada sistem ini saluran netral dan saluran pengaman dijadikan menjadi satu saluran pada sebagian sistem dan terpisah pada sebagian sistem yang lain. Di sini terlihat bahwa bagian sistem 1 dan 2 mempunyai satu hantaran PEN (combined). Sedangkan pada bagian sistem 3 menggunakan dua hantaran, N dan PE secara terpisah (separated).

1.c,TN-S (Terra Neutral-Separated): Saluran Tanah dan Netral-dipisah

Pada sistem ini saluran netral dan saluran pengaman terdapat pada sistem secara keseluruhan. Jadi semua sistem mempunyai dua saluran N dan PE secara tersendiri (separated).

  

2. TT (Terra Terra) system: Saluran Tanah dan Tanah

Sistem yang titik netralnya disambung langsung ke tanah, namun bagian-bagian instalasi yang konduktif disambungkan ke elektroda pentanahan yang berbeda (berdiri sendiri). Dari gambar di bawah ini terlihat bahwa pentanahan peralatan dilakukan melalui sistem pentanahan yang berbeda dengan pentanahan titik netral.

3. IT (Impedance Terra) System: Saluran Tanah melalui Impedansi

Sistem rangkaian tidak mempunyai hubungan langsung ke tanah namun melalui suatu impedansi, sedangkan bagian konduktif instalasi dihubung langsung ke elektroda pentanahan secara terpisah. Sistem ini juga disebut sistem pentanahan impedansi. Ada beberapa jenis sambungan titik netral secara tidak langsung ini, yaitu melalui reaktansi, tahanan dan kumparan petersen. Antara ketiga jenis media sambungan ini mempunyai kelebihan dan kekurangan. Namun, secara teknis jenis sambungan kumparan petersen yang mempunyai kinerja terbaik. Permasalahannya adalah harganya yang mahal.

B.     Pentanahan Peralatan

Pentanahan peralatan sistem pentanahan netral pengaman (PNP) adalah suatu tindakan pengamanan dengan cara menghubungkan badan peralatan / instalasi yang diproteksi dengan hantaran netral yang ditanahkan sedemikian rupa sehingga apabila terjadi kegagalan isolasi tidak terjadi tegangan sentuh yang tinggi sampai bekerjanya alat pengaman arus lebih.

Ada tiga macam ganguan pada pentanahan peralatan

a.       tegangan sentuh tidak langsung

b.      tegangan langkah

c.       tegangan eksposur.

a. Tegangan sentuh tidak langsung adalah tegangan pada bagian alat/instalasi yang secara normal tidak dilalui arus namun akibat kegagalan isolasi pada peralatan/instalasi, pada bagian-bagian tersebut mempunyai tegangan terhadap tanah

b. Tegangan langkah adalah tegangan yang terjadi akibat aliran arus gangguan yang melewati tanah. Arus gangguan ini relatif besar dan bila mengalir dari tempat terjadinya gangguan kembali ke sumber (titik netral) melalui tanah yang mempunyai tahanan relatif besar maka tegangan di permukaan tanah akan menjadi tinggi.

Berdasarkan tabel ini dapat dikatakan bahwa semakin tinggi tegangan sentuh semakin pendek waktu pemutusan yang dipersyaratkan bagi alat pengaman (proteksi)nya. Untuk tegangan sentuh kurang dari 50 V AC tidak ada persyaratan waktu pemutusannya, yang berarti bahwa tegangan itu diperkenankan sebagai tegangan permanen. Untuk dapat memenuhi persayaratan tersebut maka tahanan pentanahan sebesar:

di mana:

In = arus nominal alat pengaman arus lebih (A)

k = bilangan yang tergantung pada karakteristik alat pengaman

= 2,5 – 5 untuk pengaman lebur (sekering)

= 1,25 – 3,5 untuk pengaman jenis lainnya

c. Ketika terjadi gangguan tanah dengan arus yang besar akan memungkinkan timbulnya beda potensial antara bagian-bagian yang dilalui arus dan antara bagian-bagian yang yang tidak dilalui arus terhadap tanah yang disebut tegangan eksposur. Tegangan ini bisa menimbulkan busur tanah (grounding arc) yang memungkinkan terjadinya kebakaran atau ledakan. Arus gangguan tanah di atas 5 A cenderung tidak dapat padam sendiri sehingga menimbulkan potensi kebakaran dan ledakan.

Jadi secara singkat, pentanahan peralatan ini dimaksudkan untuk :

·         mengamankan manusia dari sengatan listrik baik dari tegangan sentuh maupun tegangan langkah;

·         mencegah timbulnya kebakaran atau ledakan pada bangunan akibat busur api ketika terjadi gangguan tanah;

·         memperbaiki kinerja sistem.

Alat untuk mengamankan arus bocor pada instalasi ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker)

C.    Elektroda Pentanahan dan Tahanan Pentanahan

Tahanan pentanahan harus sekecil mungkin untuk menghindari bahaya-bahaya yang ditimbulkan oleh adanya arus gangguan tanah. Hantaran netral harus diketanahkan di dekat sumber listrik atau transformator, pada saluran udara setiap 200 m dan di setiap konsumen. Tahanan pentanahan satu elektroda di dekat sumber listrik, transformator atau jaringan saluran udara dengan jarak 200 m maksimum adalah 10 Ohm dan tahanan pentanahan dalam suatu sistem tidak boleh lebih dari 5 Ohm.

Faktor-faktor yang mempengaruhi besar tahanan pentanahan adalah:

a.       Bentuk elektroda. Ada bermacam-macam bentuk elektroda yang banyak digunakan, seperti jenis batang, pita dan pelat.

b.      Jenis bahan dan ukuran elektroda. Sebagai konsekwensi peletakannya di dalam tanah, maka elektroda dipilih dari bahan-bahan tertentu yang memiliki konduktivitas sangat baik dan tahan terhadap sifat-sifat yang merusak dari tanah, seperti korosi. Ukuran elektroda dipilih yang mempunyai kontak paling efektif dengan tanah.

c.       Jumlah/konfigurasi elektroda. Untuk mendapatkan tahanan pentanahan yang dikehendaki dan bila tidak cukup dengan satu elektroda, bisa digunakan lebih banyak elektroda dengan bermacam-macam konfigurasi pemancangannya di dalam tanah;

d.      Kedalaman pemancangan/penanaman di dalam tanah. Pemancangan ini tergantung dari jenis dan sifat-sifat tanah. Ada yang lebih efektif ditanam secara dalam, namun ada pula yang cukup ditanam secara dangkal;

e.       Faktor-faktor alam.

o   Jenis tanah: tanah gembur, berpasir, berbatu, dan lainlain;

o   moisture tanah: semakin tinggi kelembaban atau kandungan air dalam tanah akan memperrendah tahanan jenis tanah;

o   kandungan mineral tanah: air tanpa kandungan garam adalah isolator yang baik dan semakin tinggi kandungan garam akan memperendah tahanan jenis tanah, namun meningkatkan korosi;

o   suhu tanah: suhu akan berpengaruh bila mencapai suhu beku dan di bawahnya. Untuk wilayah tropis seperti Indonesia tidak ada masalah dengan suhu karena suhu tanah ada di atas titik beku.

Jenis Tanah	Elektroda	ρ	L (panjang)	Lebar	Diameter	tebal	Rr/Rb/Rw/Rp
Basah
Kering	Batang
Berbatu
Basah
Kering	Pita
Berbatu
Basah
Kering	Plat
Berbatu