Metode Pengujian Tahanan Bumi (Bagian-1)
Introduction
- Pengukuran resistansi tanah/bumi untuk elektroda bumi sangat penting tidak hanya untuk keselamatan manusia tetapi juga untuk mencegah kerusakan peralatan, pabrik industri dan untuk mengurangi waktu henti sistem.
- Ini juga memberikan perlindungan terhadap fenomena alam seperti sambaran petir dengan menyediakan jalur arus petir ke tanah.
- Resistansi tanah adalah pengukuran resistansi antara sambungan penghantar dan tanah bumi.
- Resistansi Bumi harus serendah mungkin untuk menyediakan jalur resistansi rendah terhadap arus bocor ke bumi.
- Resistansi tanah bergantung pada pemilihan elektroda pentanahan, resistivitas tanah, kontak tanah, dan faktor-faktor lainnya.
Perbedaan antara Resistensi Tanah dan Resistivitas Tanah
- Resistensi Tanah/Bumi:
Resistensi Tanah adalah resistensi (yang berlawanan dengan aliran arus) dari sistem elektroda pembumian yang terpasang. - Resistensi antara elektroda yang terkubur dan tanah di sekitarnya.
- Resistensi Tanah diukur dengan penguji empat titik, tiga titik atau penjepit.
- Resistivitas Tanah/Bumi:
- Resistivitas tanah adalah pengukuran seberapa besar tanah menahan aliran listrik.
- Resistivitas tanah adalah sifat listrik tanah untuk menghantarkan arus.
- Resistivitas menunjukkan seberapa baik tanah/Bumi menghantarkan arus listrik. Semakin rendah resistivitas, semakin rendah resistensi elektroda bumi di lokasi tersebut.
- Resistivitas tanah adalah resistensi teoritis dari silinder Potongan tanah yang memiliki luas penampang 1 meter persegi.
Resistivitas tanah (ρ) diukur dalam Ohm sentimeter. - Resistivitas tanah tidak ada hubungannya dengan struktur listrik yang terpasang, tetapi merupakan pengukuran murni dari konduktivitas listrik tanah itu sendiri.
- Resistivitas tanah diukur dengan penguji empat titik. Resistivitas tanah bervariasi secara signifikan menurut wilayah, musim, dan jenis tanah, karena bergantung pada tingkat kelembapan dan suhu (embun beku atau kekeringan dapat meningkatkannya).
Tujuan Pengukuran Resistivitas Bumi:
- Pengukuran resistivitas bumi memiliki tiga tujuan utama.
- Data resistivitas bumi digunakan untuk survei permukaan tanah guna mengidentifikasi lokasi, kedalaman batuan dasar, dan fenomena geologi lainnya.
- Data resistivitas bumi digunakan untuk perawatan anti korosi protektif pada pipa bawah tanah, karena resistivitas bumi berhubungan langsung dengan tingkat korosi pipa bawah tanah. Resistivitas yang lebih rendah akan meningkatkan korosi pada pipa bawah tanah.
- Resistivitas bumi secara langsung memengaruhi desain sistem pembumian. Saat kita mendesain sistem pembumian, disarankan untuk menemukan area dengan resistivitas tanah terendah untuk mencapai pemasangan pentanahan yang paling ekonomis. Jika semakin rendah nilai resistivitas tanah, semakin rendah resistansi elektroda pentanahan.
Resistivitas Bumi bergantung pada:
Ada berbagai macam yang mempengaruhi resistansi tanah dari suatu sistem pentanahan
(1) Diameter of Ground Rod:
- Meningkatkan diameter elektroda arde memiliki efek yang sangat kecil dalam menurunkan resistansi.
- Menggandakan diameter batang arde hanya mengurangi resistansi sebesar 10%.
- Menggunakan batang arde dengan diameter yang lebih besar terutama merupakan masalah kekuatan. Dalam kondisi berbatu, batang arde dengan diameter yang lebih besar mungkin lebih menguntungkan.
(2) Depth of Ground Rod:
- Sesuai kode NEC, panjang elektroda tanah minimum 2,5 meter (8,0 kaki) agar bersentuhan dengan tanah.
- Menggandakan kedalaman batang secara teoritis mengurangi resistansi hingga 40%.
- Lonjakan pembumian (elektroda) yang lebih dalam merupakan cara yang sangat efektif untuk menurunkan resistansi pembumian.
- Pengurangan resistansi yang sebenarnya bergantung pada resistivitas tanah yang ditemukan di tanah berlapis-lapis.
- Resistansi berkurang dengan cepat seiring bertambahnya panjang elektroda dan berkurang lebih cepat seiring bertambahnya diameter.
(3) Spacing of Ground Rod:
- Resistansi bumi berkurang bila jarak antar batang pembumian pemasangan dua kali panjang batang di dalam Tanah (pada tanah yang baik).
| Probe Spacing | ||
| Probe distance (m) | Soil resistance, Re (Ω) | Soil resistivity, ρρ (Ω m) |
| 0.3 | 14.75 | 27.79 |
| 0.6 | 7.93 | 29.88 |
| 0.9 | 6.37 | 36.00 |
| 1.2 | 4.36 | 32.86 |
| 1.5 | 4.31 | 40.60 |
(4) No of Ground Rods:
- Menggunakan beberapa elektroda arde menyediakan cara lain untuk menurunkan resistansi arde.
- Lebih dari satu elektroda ditancapkan ke dalam tanah dan dihubungkan secara paralel untuk menurunkan resistansi.
- Jarak batang tambahan harus setidaknya sama dengan kedalaman batang yang ditancapkan.
- Dua batang yang diberi jarak yang baik yang ditancapkan ke dalam tanah menyediakan jalur paralel dan bertindak sebagai dua resistansi yang paralel. Namun aturan untuk dua resistansi yang paralel tidak berlaku secara tepat sehingga resistansi yang dihasilkan tidak setengah dari resistansi batang individual.
- Pengurangan resistansi Bumi untuk batang dengan resistansi yang sama adalah
- 40% untuk 2 batang
- 60% untuk 3 batang
- 66% untuk 4 batang
(5) Material & Surface Condition of Ground Rod:
- Elektroda pentanahan biasanya terbuat dari logam yang sangat konduktif (baja tahan karat, tembaga atau berlapis tembaga) dengan penampang melintang yang memadai sehingga resistansi keseluruhannya dapat diabaikan.
- Hambatan antara elektroda dan bumi di sekitarnya memenuhi syarat jika elektroda tidak bebas dari cat, minyak, atau pelapis lainnya, dan tidak terisi penuh dengan tanah.
- Jika elektroda bebas dari cat atau minyak, dan tanah terisi penuh dengan kuat, resistansi kontak dapat diabaikan.
- Karat pada elektroda besi tidak memiliki pengaruh atau pengaruh yang berarti. Namun, jika pipa besi berkarat, bagian di bawah retakan tidak efektif sebagai bagian dari elektroda bumi.
(6) Moisture
- Tanah dengan resistivitas rendah sangat dipengaruhi oleh keberadaan air.
- Jumlah air dan kandungan garam dalam tanah memengaruhi resistivitasnya.
- Sebenarnya, air murni memiliki resistivitas yang sangat tinggi. Garam yang terdapat secara alami di dalam bumi, yang terlarut dalam air, menurunkan resistivitas. Hanya sedikit garam dapat mengurangi resistivitas bumi secara signifikan.
(7) Temperature
- Peningkatan suhu akan menurunkan resistivitas
- Peningkatan suhu secara signifikan menurunkan resistivitas udara.
- Ketika udara membeku, resistivitas melonjak secara signifikan; es memiliki resistivitas yang tinggi. Resistivitas terus meningkat saat suhu turun di bawah titik beku.
(8) Soil type
- Beberapa jenis tanah seperti tanah berpasir memiliki resistivitas yang lebih tinggi daripada tanah konvensional.
- Tanah beku dan sangat kering merupakan isolator yang baik dan memiliki resistivitas yang tinggi.
- Pada tanah dengan resistivitas rendah, laju korosi sering kali lebih besar daripada pada tanah dengan resistivitas tinggi.
- Resistivitas jauh lebih rendah di bawah permukaan air tanah daripada di atasnya. Pada tanah beku, seperti pada lapisan permukaan di musim dingin, resistivitas sangat tinggi.
(9) Choosing Proper Instrument:
- Gunakan ground tester khusus untuk mengukur resistansi bumi.
- Jangan gunakan ohmmeter, multimeter atau Megger umum untuk itu
| Soil Resistivity (approximate ohm-meters) | |||
| Soil Description | Minimum | Median | Maximum |
| Topsoil, loam | 1 | 26 | 50 |
| Inorganic clays of high plasticity | 10 | 33 | 55 |
| Fills – ashes, cinders, brine wastes | 6 | 38 | 70 |
| Gravelly clays, sandy clays, silty clays, lean clays | 25 | 43 | 60 |
| Slates, shale | 10 | 55 | 100 |
| Silty or clayey fine sands with slight plasticity | 30 | 55 | 80 |
| Clayey sands, poorly graded sand-clay mixtures | 50 | 125 | 200 |
| Fine sandy or silty clays, lean clays | 80 | 190 | 300 |
| Decomposed gneisses | 50 | 275 | 500 |
| Silty sands, poorly graded sand-silt mixtures | 100 | 300 | 500 |
| Clayey gravel, poorly graded gravel, sand-clay mixture | 200 | 300 | 400 |
| Well graded gravel, gravel-sand mixtures | 600 | 800 | 1000 |
| Granites, basalts, etc. | – | 1000 | – |
| Sandstone | 20 | 1010 | 2000 |
| Poorly graded gravel, gravel-sand mixtures | 1000 | 1750 | 2500 |
| Gravel, sand, stones, little clay or loam | 590 | 2585 | 4580 |
| Surface limestone | 100 | 5050 | 10000 |
| Soil Resistivity Ranges | |
| 1000 Ohm cm | Wet organic soil |
| 10000 Ohm cm | Moist soil |
| 100000 Ohm cm | Dry soil |
| 1000000 Ohm cm | Bed rock |
| 590 to 7000 Ohm cm | Ashes, cinders, brine, waste |
| 340 to 1630 Ohm cm | Clay, Shale, Loam |
| 59000 to 458000 Ohm cm | Gravel , Sand , Stone with little Clay |
| 300 to 500 Ohm meter | Concrete |
| 900 to 1100 Ohm meter | Granite |
| 20 to 2000 Ohm meter | Sand Stone |
| 100 – 15,000 Ohm cm | Standard Design OK |
| 15,000- 25,000 Ohm cm | Standard Design Maybe |
| 25,000 – 50,000 Ohm cm | Special – Contact the carrier, owner or engineering firm |
| 50,000 + Ohm cm | Very Special – Perhaps not practical |
| Ground Resistance Values | |
| Industrial plant: | 5 Ω |
| Chemical plant: | 3 Ω |
| Computer System | 3 Ω |
| Lighting Protection | 1 Ω |
| Generating station: | 1 Ω |
| Large HV sub-station, Generating Station (IEEE Std 142 clause 4.1.2) | 1 Ω |
| Small Distribution sub-station (IEEE Std 142 clause 4.1.2) | 5 Ω |
| Telecommunication facilities | <5Ω |
| Water pipe ground should | <3Ω |
