Grounding diimplementasikan untuk memastikan kliring kesalahan secara cepat dan untuk mencegah bahayategangan yang pada gilirannya akanmengurangi risiko kebakaran dan cedera bagi personil. Fungsi utama grounding untuk layanan referensi sistem AC dan menyediakan sarana untuk memastikan kliring kesalahan.
Frekuensi masalah dalam sistem grounding sangat komplek.Kebocoran arus peralatan tidak dapat mengalir kembali ke bumi; frekuensi tinggi kebocoran arus kembali ke peralatan yang mereka hasilkan, sementara kebocoran arus frekuensi daya kembali ke sumber berasal.Impedansi dari sistem tersebut dilihat dari perspektif frekuensi daya dan harmonisa secara langsung (yaitu, 50Hz dan harmonik yang terkait).Berlaku secara umum dalam prakteknya kabel listrik dalam sistem praktik pentanahankabel yang baik yaitu tidak ada tikungan tajam.Sistem Grounding dimaksudkan tidak bertahan untuk selamanya.Sistem grounding yang baik perlu perhatian yang besar karena akan menimbulkan cepat korosi.
Sistem grounding
Pada dasarnya ada enam sistem grounding yang digunakan.Enam sistem adalah alasan peralatan, alasan statis, sistem dasar, alasan pemeliharaan, alasan elektronik dan alasan petir. Alasan peralatan: Sebuah peralatan pentanahan adalah koneksi fisik ke bumi yang mengalirkan arus melalui bagian logam. Jenis pentanahan dilakukan agar semua bagian logam dari peralatan yang dapat bersentuhan dengan personselalu pada atau mendekati tegangan nol (0) volt hubungan dengan tanah.Semua bagian logam harus saling berhubungan antar konduktor sedemikian rupa untuk memastikan jalur impedansi terendah sehingga arus gangguan tanah semakin cepat berlalu.Bagian khusus yang harus mendapat perhatian adalah: frame motorlistrik, kotak outlet (stop kontak), panel pemutus listrik, saluran pipa logam, struktur beton, kabel tray dan beberapa bagian logam lainnya. Adapun tipe grounding dapat dibedakan menjadi beberapa macam berikut dibawah ini:
p Electrical safety groundsp
Lightning groundsp
RF shielding and grounding
p Electro-static grounds
Gambar 2: Sistem sambungan grounding didalam dan diluar ruang.
Gambar 3: Terminal sambungan dalam ruang
Grounding statis adalah sebuah pentanahan statis yaitu koneksi yang dibuat antara peralatan dan bumi. Sistem grounding jenis ini digunakan dalam penanganan material yang kering, pompa cairan yang mudah terbakar dan peralatan transpotasi, pipa plastik, dan fasilitas penyimpanan bahan peledak.
4: Semua badan logam harus disambung dengan hantaran ground.
Pada kondisi ini bilamana elektriker saat bekerja menggunakan jam tangan dengan pengikat dari logam, maka ada kemungkinan terjadi tembusan arus elektrostatik dari badan logam via udara ke arah jam tangan.Kejadian ini harus hindari bilamana kita berada area elektrostatiknya sangat kuat. Tindakan paling sederhana, bila kita mengenakan perhiasan dari logam yang sangat mudah terpengaruh medan tersebut lebih baik dilepas terlebih dahulu.
Tipe sistem grounding
Sistem tanpa grounding (ungrounded) adalah salah satu yang tidak memiliki sambungan antara hantaran netral atau hantaran fase dengan tanah. Harap dicatat bahwa sistem ungrounded didasarkan melalui konsep kopling kapasitif. Potensial netral dari sistem ungrounded akan seimbang muatannya jikasemakin mendekati potensial pada tanah yang diakibatkan karena kapasitansi antara masing-masing konduktor fase dan tanahnya.
Sistem grounding tipe solid:
Sistem solid atau batang grounding adalah salah satu yang memiliki sambungan hantaran netral ke tanah secara disengaja untuk menghindari adanya impedansi. Berbeda dengan sistem ungrounded, sistem solid akan memudahkan arus mengalir dalam rangkaian jaringan instalasi, tetapi tidak akan menyebabkan peningkatan tegangan
Dengan biaya yang relative terjangkau dapat dilakukan pemasangannya tetapi dampaknya akan menjaga keamanan bilamana jaringan mengalami gangguan akibat adanya arus listrik yang bocor atau gangguan petir serta gangguan lainnya. Umumnya dalam sistem distribusi tegangan rendah, seperti pada saluran udara biasanya feed untuk transformator utama dilengkapi perlindungan sekering sisi masukan atau pengaman awalnya. Tidak semua pilihan skema grounding adalah sama antara fasilitas industri dengan jaringan komersial karena arus kesalahan yang akan timbul dengan besar yang berbeda.
Sistem grounding dengan resistansi rendah:
n Sistem grounding dengan resistansi rendah adalah salah satu sambungan hantaran terhubung netral dengan hanataran tanah melalui resistensi nilai rendah untuk membatasi arus gangguan. Pengukuran grounding dipilih untuk mendeteksi dan menghapus adanya kesalahan jaringannya.
n Resistansi dapat membatasi arus tanah ke tingkat yang diinginkan berdasarkan kebutuhan koordinasi atau keterbatasan relay.
n Sebagai batas tegangan lebih transien selama terjadi kesalahan.
n Resistansi grounding rendah tidak dianjurkan untuk sistem tegangan rendah karena terbatasnya arus gangguan tanah. Hal ini akan mengurangi kemampuan arus gangguan untuk beroperasinya sekering atau pengaman yang ada.
n Arus gangguan biasanya dalam kisaran 100-600 Amp.
Sistem grounding dengan resistansi tinggi:
Sistem grounding dengan resistansi tinggi adalah apabila salah satu hantaran memiliki sambungan netral ke tanah melalui impedansi resistif yang resistensinya memungkinkan untuk mengalirkan arus gangguan tanah melalui resistor arus pengisian sistem kapasitif. Resistor dapat membatasi arus tanah ke tingkat yang diinginkan berdasarkan kebutuhan koordinasi atau keterbatasan relay. Pembatasan tegangan lebih transien selama terjadi kesalahan grounding.
Secara fisik bank resistor sangat besar. Sehingga sangat rendah nilai arus gangguan tanah, biasanya di bawah 10 Amps. Pembatasan dengan metode relay khusus digunakan untuk mendeteksi dan menghapus kesalahan grounding. Resistensi grounding yang tinggi biasanya diterapkan pada situasi dimana sangat urgen untuk mencegah terjadinya pemadaman yang tidak terencana. Tren terbaru telah memanfaatkan metode grounding resistensi yang tinggi pada sistem tegangan 600 volt kebawah.
Pertimbangan kondisi lingkungan
Beberapa pertimbangan dalam desain awal dari sistem grounding harus menjadi perhatian mengingat kontinuitas grounding sangat dijaga dan dipertahankan nilai resistansinya yang sewaktu-waktu dapat berubah akibat dari pengaruh lingkungan sekitar yang secara kimiawi, mekanis dan elektrik. Area yang tersedia untuk instalasi sistem grounding dibutuhkan sumur atau galian untuk memasang arde ketanah.
Gambar 6: Batang arde
Tabel garis air dan perubahan musim.Kondisi tanah dan resistivitasnya sangat dipengaruhi oleh beberapa factor seperti yang tercantum pada grafik hasil pengukuran pada lokasi tertentu pada table 2 dibawah. Ketinggian di atas permukaan laut dan tanah berbatu keras sangat mengkawatirkan untuk mencapai resistansi yang disyaratkan tetapi hal ini yang perlu ditangani. Arus kesalahan yang ada mencakup tiga tahap, Fase ke ground, dan fase ke fase-ke tanah, dll).Sesuai persyaratan NEC dan ANSI / IEEE bahkan PUIL 2000 termasuk di sini juga mencantumkan persyaratan proses instal peralatan. Selain itu pertimbangan disain grounding harus mengetahui jumlah sambaran petir dan badai guntur dalam hari per tahun.
Tabel 2: Tabel resistansi tanah terhadap perubahan musim (dalam Ohm-meter)Diskripsi Median Min. Max.Humus, tanah liat 26 1 50Lempung anorganik plastisitas tinggi 33 10 55Abu, limbah air garam 38 6 70Berdebu atau liat pasir halus dengan sedikit plastisitas 55 30 80Kapur berpori, kapur 65 30 100Pasir lempung, campuran pasir-tanah liat 125 50 200Pasir atau lumpur tanah liat, tanah liat lempung. 140 80 200Campuran tanah liat kerikil pasir 145 40 250Marls3 155 10 300Granit membusuk, geneisses4, dll 300 100 500Kerikil liat, kerikil 300 200 400Pasir berdebu, pasir-lumpur campuran 300 100 500Pasir, batu pasir 510 20 1000Campuran kerikil, kerikil pasir 800 600 1.000Batuan beku, serpih, granit, basal 1.500 1.000 2.000Kuarsa, kristal batu kapur, marmer, batu kristal 5.500 1.000 10.000 Catatan:
1. tanah resistivitas rendah sangat dipengaruhi oleh adanya kelembaban.
2. tanah resistivitas rendah lebih korosif dibandingkan tanah resistivitas tinggi.
3. tanah rapuh sebagian besar terdiri tanah liat dengan kandungan kapur yang tinggi.
4. batuan meta morfosa dibentuk oleh rekristalisasi granit, dipisahkan menjadi band.
5. metamorfosa batu jauh lebih kasar dari gneiss.
Beberapa fakta berikut dapat menurunkan sistem grounding yang awalnya baik. Faktor-faktor ini menunjukkan pentingnya pengujian berkala secara terus menerus (biasanya sekali per tahun kalender kecuali masalah muncul). Perubahan (nilai rendah) dalam tabel air diatas akan menyebabkan degradasi dalam sistem grounding. Pertimbangan lain dalam sistem grounding akan menimbulkan pertumbuhan fasilitas dengan penambahan pipa non-logam dan saluran yang tidak menyediakan koneksi ketanah dengan resistansi rendah. Seiring dengan masalah ini adalah peningkatan beban dan peningkatan terkait dalam arus kesalahan yang tersedia.Semakin baik sistem grounding, semakin banyak perhatian yang harus dibayarkan agar elektroda tidak mudah terkorosi. Semua ini dapat mengakibatkan penurunan resistensi grounding.Instalasi grounding secara total dapat dilihat pada gambar 6 dibawah yang biasanya secara utuh disambungkan dengan hantaran pentanahan maupun dengan penangkal petirnya.
Gambar 7: Integrasi grounding pada sebuah bangunan modern.
Dampak pemasangan grounding yang tidak baikPada pemasangan grounding yang tidak memenuhi syarat yang diberlakukan akan mengakibatkan gangguan pada system jaringan. Jika terus menerus pengaman tidak berfungsi maka arus gangguan akan merambah keberbagai arah yang dapat mengakibatkan secara fatal. Barikut gangguan petir pada jaringan yang groundingnya tidak memenuhi syarat, arus akan melewati peralatan (equipment) listrik. Kapasitas arus dari sambaran petir tersebut tidak mampu ditahan sehingga mengakibatkan rusak atau hancurnya peralatan.
Gambar 8: Grounding yang tidak ideal Resiko dan dampak dari grounding yang tidak ideal bila kena sambaran petir dapat menyebabkan terbakarnya rumah, pohon dan peralatan listrik atau elektronika seperti pada gabar 7 berikut.
Gambar 9: Peralatan yang hangus akibat grounding yang tidak ideal.
Gambar 10: Rumah yang terbakar atapnya akibat grounding tidak memenuhi syarat.
Gambar 11: Grounding yang tak berfungsi dapat menyebabkan sambaran petir pada manusia disekitarnya.
Gambar 12: Jaringan yang groundingnya bagus akan tahan terhadap sambaran petir. Oleh karena itu pengujian berkala harus dilakukan untuk memastikan efektivitas sistem grounding. Berikut contoh sebuah pengetesan grounding yang dilakukan secara berkala pada sebuah bangunan rumah dengan kesimpulan groundingnya tidak memenuhi syarat.
Frekuensi masalah dalam sistem grounding sangat komplek.Kebocoran arus peralatan tidak dapat mengalir kembali ke bumi; frekuensi tinggi kebocoran arus kembali ke peralatan yang mereka hasilkan, sementara kebocoran arus frekuensi daya kembali ke sumber berasal.Impedansi dari sistem tersebut dilihat dari perspektif frekuensi daya dan harmonisa secara langsung (yaitu, 50Hz dan harmonik yang terkait).Berlaku secara umum dalam prakteknya kabel listrik dalam sistem praktik pentanahankabel yang baik yaitu tidak ada tikungan tajam.Sistem Grounding dimaksudkan tidak bertahan untuk selamanya.Sistem grounding yang baik perlu perhatian yang besar karena akan menimbulkan cepat korosi.
Sistem grounding
Pada dasarnya ada enam sistem grounding yang digunakan.Enam sistem adalah alasan peralatan, alasan statis, sistem dasar, alasan pemeliharaan, alasan elektronik dan alasan petir. Alasan peralatan: Sebuah peralatan pentanahan adalah koneksi fisik ke bumi yang mengalirkan arus melalui bagian logam. Jenis pentanahan dilakukan agar semua bagian logam dari peralatan yang dapat bersentuhan dengan personselalu pada atau mendekati tegangan nol (0) volt hubungan dengan tanah.Semua bagian logam harus saling berhubungan antar konduktor sedemikian rupa untuk memastikan jalur impedansi terendah sehingga arus gangguan tanah semakin cepat berlalu.Bagian khusus yang harus mendapat perhatian adalah: frame motorlistrik, kotak outlet (stop kontak), panel pemutus listrik, saluran pipa logam, struktur beton, kabel tray dan beberapa bagian logam lainnya. Adapun tipe grounding dapat dibedakan menjadi beberapa macam berikut dibawah ini:
p Electrical safety groundsp
Lightning groundsp
RF shielding and grounding
p Electro-static grounds
Grounding statis adalah sebuah pentanahan statis yaitu koneksi yang dibuat antara peralatan dan bumi. Sistem grounding jenis ini digunakan dalam penanganan material yang kering, pompa cairan yang mudah terbakar dan peralatan transpotasi, pipa plastik, dan fasilitas penyimpanan bahan peledak.
4: Semua badan logam harus disambung dengan hantaran ground.
Pada kondisi ini bilamana elektriker saat bekerja menggunakan jam tangan dengan pengikat dari logam, maka ada kemungkinan terjadi tembusan arus elektrostatik dari badan logam via udara ke arah jam tangan.Kejadian ini harus hindari bilamana kita berada area elektrostatiknya sangat kuat. Tindakan paling sederhana, bila kita mengenakan perhiasan dari logam yang sangat mudah terpengaruh medan tersebut lebih baik dilepas terlebih dahulu.
Tipe sistem grounding
Sistem tanpa grounding (ungrounded) adalah salah satu yang tidak memiliki sambungan antara hantaran netral atau hantaran fase dengan tanah. Harap dicatat bahwa sistem ungrounded didasarkan melalui konsep kopling kapasitif. Potensial netral dari sistem ungrounded akan seimbang muatannya jikasemakin mendekati potensial pada tanah yang diakibatkan karena kapasitansi antara masing-masing konduktor fase dan tanahnya.
Sistem grounding tipe solid:
Sistem solid atau batang grounding adalah salah satu yang memiliki sambungan hantaran netral ke tanah secara disengaja untuk menghindari adanya impedansi. Berbeda dengan sistem ungrounded, sistem solid akan memudahkan arus mengalir dalam rangkaian jaringan instalasi, tetapi tidak akan menyebabkan peningkatan tegangan
Dengan biaya yang relative terjangkau dapat dilakukan pemasangannya tetapi dampaknya akan menjaga keamanan bilamana jaringan mengalami gangguan akibat adanya arus listrik yang bocor atau gangguan petir serta gangguan lainnya. Umumnya dalam sistem distribusi tegangan rendah, seperti pada saluran udara biasanya feed untuk transformator utama dilengkapi perlindungan sekering sisi masukan atau pengaman awalnya. Tidak semua pilihan skema grounding adalah sama antara fasilitas industri dengan jaringan komersial karena arus kesalahan yang akan timbul dengan besar yang berbeda.
Sistem grounding dengan resistansi rendah:
n Sistem grounding dengan resistansi rendah adalah salah satu sambungan hantaran terhubung netral dengan hanataran tanah melalui resistensi nilai rendah untuk membatasi arus gangguan. Pengukuran grounding dipilih untuk mendeteksi dan menghapus adanya kesalahan jaringannya.
n Resistansi dapat membatasi arus tanah ke tingkat yang diinginkan berdasarkan kebutuhan koordinasi atau keterbatasan relay.
n Sebagai batas tegangan lebih transien selama terjadi kesalahan.
n Resistansi grounding rendah tidak dianjurkan untuk sistem tegangan rendah karena terbatasnya arus gangguan tanah. Hal ini akan mengurangi kemampuan arus gangguan untuk beroperasinya sekering atau pengaman yang ada.
n Arus gangguan biasanya dalam kisaran 100-600 Amp.
Sistem grounding dengan resistansi tinggi:
Sistem grounding dengan resistansi tinggi adalah apabila salah satu hantaran memiliki sambungan netral ke tanah melalui impedansi resistif yang resistensinya memungkinkan untuk mengalirkan arus gangguan tanah melalui resistor arus pengisian sistem kapasitif. Resistor dapat membatasi arus tanah ke tingkat yang diinginkan berdasarkan kebutuhan koordinasi atau keterbatasan relay. Pembatasan tegangan lebih transien selama terjadi kesalahan grounding.
Secara fisik bank resistor sangat besar. Sehingga sangat rendah nilai arus gangguan tanah, biasanya di bawah 10 Amps. Pembatasan dengan metode relay khusus digunakan untuk mendeteksi dan menghapus kesalahan grounding. Resistensi grounding yang tinggi biasanya diterapkan pada situasi dimana sangat urgen untuk mencegah terjadinya pemadaman yang tidak terencana. Tren terbaru telah memanfaatkan metode grounding resistensi yang tinggi pada sistem tegangan 600 volt kebawah.
Pertimbangan kondisi lingkungan
Beberapa pertimbangan dalam desain awal dari sistem grounding harus menjadi perhatian mengingat kontinuitas grounding sangat dijaga dan dipertahankan nilai resistansinya yang sewaktu-waktu dapat berubah akibat dari pengaruh lingkungan sekitar yang secara kimiawi, mekanis dan elektrik. Area yang tersedia untuk instalasi sistem grounding dibutuhkan sumur atau galian untuk memasang arde ketanah.
Tabel garis air dan perubahan musim.Kondisi tanah dan resistivitasnya sangat dipengaruhi oleh beberapa factor seperti yang tercantum pada grafik hasil pengukuran pada lokasi tertentu pada table 2 dibawah. Ketinggian di atas permukaan laut dan tanah berbatu keras sangat mengkawatirkan untuk mencapai resistansi yang disyaratkan tetapi hal ini yang perlu ditangani. Arus kesalahan yang ada mencakup tiga tahap, Fase ke ground, dan fase ke fase-ke tanah, dll).Sesuai persyaratan NEC dan ANSI / IEEE bahkan PUIL 2000 termasuk di sini juga mencantumkan persyaratan proses instal peralatan. Selain itu pertimbangan disain grounding harus mengetahui jumlah sambaran petir dan badai guntur dalam hari per tahun.
Tabel 2: Tabel resistansi tanah terhadap perubahan musim (dalam Ohm-meter)Diskripsi Median Min. Max.Humus, tanah liat 26 1 50Lempung anorganik plastisitas tinggi 33 10 55Abu, limbah air garam 38 6 70Berdebu atau liat pasir halus dengan sedikit plastisitas 55 30 80Kapur berpori, kapur 65 30 100Pasir lempung, campuran pasir-tanah liat 125 50 200Pasir atau lumpur tanah liat, tanah liat lempung. 140 80 200Campuran tanah liat kerikil pasir 145 40 250Marls3 155 10 300Granit membusuk, geneisses4, dll 300 100 500Kerikil liat, kerikil 300 200 400Pasir berdebu, pasir-lumpur campuran 300 100 500Pasir, batu pasir 510 20 1000Campuran kerikil, kerikil pasir 800 600 1.000Batuan beku, serpih, granit, basal 1.500 1.000 2.000Kuarsa, kristal batu kapur, marmer, batu kristal 5.500 1.000 10.000 Catatan:
1. tanah resistivitas rendah sangat dipengaruhi oleh adanya kelembaban.
2. tanah resistivitas rendah lebih korosif dibandingkan tanah resistivitas tinggi.
3. tanah rapuh sebagian besar terdiri tanah liat dengan kandungan kapur yang tinggi.
4. batuan meta morfosa dibentuk oleh rekristalisasi granit, dipisahkan menjadi band.
5. metamorfosa batu jauh lebih kasar dari gneiss.
Beberapa fakta berikut dapat menurunkan sistem grounding yang awalnya baik. Faktor-faktor ini menunjukkan pentingnya pengujian berkala secara terus menerus (biasanya sekali per tahun kalender kecuali masalah muncul). Perubahan (nilai rendah) dalam tabel air diatas akan menyebabkan degradasi dalam sistem grounding. Pertimbangan lain dalam sistem grounding akan menimbulkan pertumbuhan fasilitas dengan penambahan pipa non-logam dan saluran yang tidak menyediakan koneksi ketanah dengan resistansi rendah. Seiring dengan masalah ini adalah peningkatan beban dan peningkatan terkait dalam arus kesalahan yang tersedia.Semakin baik sistem grounding, semakin banyak perhatian yang harus dibayarkan agar elektroda tidak mudah terkorosi. Semua ini dapat mengakibatkan penurunan resistensi grounding.Instalasi grounding secara total dapat dilihat pada gambar 6 dibawah yang biasanya secara utuh disambungkan dengan hantaran pentanahan maupun dengan penangkal petirnya.
Dampak pemasangan grounding yang tidak baikPada pemasangan grounding yang tidak memenuhi syarat yang diberlakukan akan mengakibatkan gangguan pada system jaringan. Jika terus menerus pengaman tidak berfungsi maka arus gangguan akan merambah keberbagai arah yang dapat mengakibatkan secara fatal. Barikut gangguan petir pada jaringan yang groundingnya tidak memenuhi syarat, arus akan melewati peralatan (equipment) listrik. Kapasitas arus dari sambaran petir tersebut tidak mampu ditahan sehingga mengakibatkan rusak atau hancurnya peralatan.
