PEMANFAATAN BENTONITE SEBAGAI MEDIA PEMBUMIAN ELEKTRODA BATANG

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR TE PEMANFAATAN BENTONITE SEBAGAI MEDIA PEMBUMIAN ELEKTRODA BATANG Winanda Riga Tamma NRP Dosen Pembimbing Dr. Eng. I Made Yulistya Negara, ST.,M.Sc Daniar Fahmi ST., MT. JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017

2

3 FINAL PROJECT TE UTILIZATION OF BENTONITE AS ROD ELECTRODE GROUNDING MEDIA Winanda Riga Tamma NRP Supervisor Dr. Eng. I Made Yulistya Negara, ST.,M.Sc Daniar Fahmi ST., MT. DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING Faculty of Industrial Technology Sepuluh Nopember Institute oftechnology Surabaya 2017

4

5 PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Dengan ini saya menyatakan bahwa isi sebagian maupun keseluruhan Tugas Akhir saya dengan judul Pemanfaatan Bentonite sebagai Media Pembumian Elektroda Batang adalah benar-benar hasil karya intelektual mandiri, diselesaikan tanpa menggunakan bahan-bahan yang tidak diijinkan dan bukan merupakan karya pihak lain yang saya akui sebagai karya sendiri. Semua referensi yang dikutip maupun dirujuk telah ditulis secara lengkap pada daftar pustaka. Apabila ternyata pernyataan ini tidak benar, saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku. Surabaya, Januari 2017 Winanda Riga Tamma NRP

6 Halaman ini sengaja dikosongkan

7

8 Halaman ini sengaja dikosongkan

9 PEMANFAATAN BENTONITE SEBAGAI MEDIA PEMBUMIAN ELEKTRODA BATANG Nama Pembimbing 1 Pembimbing 2 : Winanda Riga Tamma : Dr.Eng. I Made Yulistya Negara, ST.,M.Sc : Daniar Fahmi, ST.,MT. ABSTRAK Sistem pentanahan merupakan suatu sistem yang bertujuan untuk mengamankan sistem tenaga listrik dari gangguan ke tanah maupun gangguan hubung singkat. Prinsip kerja dari sistem pentanahan adalah membuang arus gangguan langsung ke tanah sehingga tidak membuat peralatan pada sistem tenaga listrik menjadi rusak dan juga mengamankan manusia dari bahaya terkena arus gangguan. Pada sistem pentanahan yang baik, resistansi pentanahan harus bernilai dibawah lima ohm. Resistansi pentanahan bergantung pada berbagai aspek antara lain yaitu struktur tanah, kelembapan tanah, dan kandungan yang ada dalam tanah itu sendiri. Dalam pengujian pada tugas akhir ini akan dilakukan perbaikan pada tanah dengan mencampurkan bentonite ke dalam tanah sebagai media pentanahan. Pencampuran bentonite bertujuan agar mendapatkan nilai resistansi pentanahan yang baik sesuai dengan standar sistem pentanahan. Pengujian dilakukan menggunakan elektroda batang dan alat earth resistance tester dengan metode tiga titik dimana elektroda utama atau elektroda pengukuran diberikan treatment sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Diharapkan pada pengujian ini akan diketahui dampak dari bentonite terhadap penurunan nilai resistansi pentanahan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa dengan mencampurkan bentonite pada media pentanahan, resistansi pentanahan menjadi lebih baik. Meskipun tidak terlalu signifikan, rata-rata penurunan dari setiap masing-masing treatment adalah sebesar 2 ohm. Kata Kunci: Sistem pentanahan, bentonite, nilai resistansi pentanahan i

10 Halaman ini sengaja dikosongkan ii

11 UTILIZATION OF BENTONITE AS ROD ELECTRODE GROUNDING MEDIA Name Advisor 1 Advisor 2 : Winanda Riga Tamma : Dr.Eng. I Made Yulistya Negara, ST.,M.Sc : Daniar Fahmi, ST.,MT. ABSTRACT Grounding system is a system which has a purpose to secure electricty system from ground fault as well as short circuit fault. Grounding sytem s work principle is to distribute faults currents directly to ground so that it can secure equipment and saves human from any hazzard that comes from faults current. In a good grounding system, grounding resistance must be under five ohms. Grounding resistance depends on many aspects like ground structure, ground humidity, and ground contents. In this study, had been done ground value correction by mixing bentonite into a soil to became a grounding media. Its function is to get a better grounding resistance value. Grounding resistance measurement uses rod electrode and earth resistance tester by means of three spot method which its main electrode had been given a treatment that suitable with a specified condition. Hopefully, in this measurement, there will be known the impact from bentonite for grouding resistance reduction. Measurement results show that by bentonite addition to grounding media, grounding resistance became better than before. Although the reduction of grounding resistance is not so significant. Average reduction value from any treatment is about 2 ohm. Keyword : Grounding system, bentonite, grounding resistance iii

12 Halaman ini sengaja dikosongkan iv

13 KATA PENGANTAR Alhamdulillahirobbilalamin, segala puji syukur kepada Allah SWT, atas segala nikmat, berkah, dan hidayah-nya yang tak terkira kepada penulis, hingga penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Pemanfaatan Bentonite sebagai Media Pembumian Elektroda Batang ini secara tepat waktu. Tujuan utama tugas akhir ini adalah sebagai salah satu persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana pada bidang studi Teknik Sistem Tenaga, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Atas selesainya penyusunan tugas akhir ini, penulis ingin menucapakan terima kasih kepada : 1. Bapak Pudjo Winarno dan Ibu Wiwik Esti Komandari yang selalu memberikan semangat, nasehat dan doa kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini terselesaikan tepat pada waktunya. 2. Bapak Dr.Eng. I Made Yulistya Negara, ST.,M.Sc dan Bapak Daniar Fahmi, ST.,MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang telah memberi bimbingan, kejelasan, nasehat, dan kemudahan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 3. Bapak Dimas Anton selaku dosen wali penulis yang selalu mendukung dan membantu penulis selama perkuliahan. 4. Bimo Prajanuarto dan teman-teman kontrakan Bhaskara yang membantu dan memberi semangat penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Segenap keluarga besar Kalpataru dan Angkatan 2012 yang telah mendukung penulis menyelesaikan Tugas Akhir. 6. Avrilina Luthfil Hadi yang selalu memberikan semangat dan motivasi kepada penulis 7. Seluruh Dosen dan Staff Karyawan Jurusan Teknik Elektro ITS yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis berharap Tugas Akhir ini bermanfaaat bagi penulis khususnya dan juga bagi para pembaca umumnya. Surabaya, Desember 2016 v Penulis

14 Halaman ini sengaja dikosongkan vi

15 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PERNYATAAN LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK... ABSTRACT.. KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI. DAFTAR GAMBAR. DAFTAR TABEL.... i iii v vii ix xi BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.1Latar Belakang Sistematika Penulisan.. 3 BAB 2 PEMANFAATAN BENTONITE SEBAGAI MEDIA ELEKTRODA BATANG Sistem Pembumian Resistansi Pembumian Jenis Tanah Tanah Sebagai Konduktor Elektroda Pembumian Metode Penggunaan Elektroda untuk Sistem Pembumian Sistem Pembumian menggunakan Elektroda Batang Rod Penanaman Elektroda Batang secara Tegak Lurus dengan Permukaan Tanah Bentonite. 13 BAB 3 PENGUKURAN RESISTANSI TANAH MENGGUNAKAN BENTONITE SEBAGAI MEDIA PEMBUMIAN Variasi Treatment Pengujian Pengujian dengan Cara Menanam Batang Konduktor secara Vertikal Pengujian dengan Cara Menanam Batang Konduktor secara Horizontal Alat Pengukur Resistansi Tanah Batang Konduktor vii

16 3.4 Rangkaian Pengukuran Rangkaian Pengukuran Resistansi Tanah Rangkaian Pengukuran Resistansi Tanah dengan Pencampuran Bentonite Rangkaian Pengukuran Resistansi Bentonite Rangkaian Pengukuran Resistivitas Tanah. 25 BAB 4 ANALISIS PENGUKURAN RESISTANSI TANAH Pengukuran Kerapatan Partikel Bentonite Pengukuran Resistivitas Bentonite Pengukuran Resistivitas Tanah Pengukuran Resistivitas Media Pengujian secara Horizontal Pengukuran Resistansi Elektroda Batang Pengaruh Peletakan Bentonite sebagai Media Pembumian Elektroda Batang menurut Hasil Pengukuran dan Analisa Matematis Model Peletakan Bentonite pada Posisi Model Peletakan Bentonite pada Posisi Model Peletakan Bentonite pada Posisi Model Peletakan Bentonite pada Posisi Model Peletakan Bentonite pada Posisi Perbandingan dengan Media Semen Konduktif Model Peletakan Semen Konduktif Posisi Model Peletakan Semen Konduktif Posisi 2 57 BAB 5 PENUTUP Kesimpulan Saran. 61 DAFTAR PUSTAKA. 63 RIWAYAT HIDUP PENULIS.. 65 viii

17 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Grafik fungsi resistivitas terhadap kadar air dalam tanah 8 Gambar 2.2 Elektroda batang 9 Gambar 2.3 Elektroda Pelat 9 Gambar 2.4 Elektroda Pita 10 Gambar 2.5 Sel-sel tanah sebagai elektroda pembumian 13 Gambar 3.1 Posisi peletakan bentonite pada pengujian dengan menanam batang konduktor secara vertikal 17 Gambar 3.2 Treatment pengukuran posisi 3 18 Gambar 3.3 Treatment pengukuran posisi 4 19 Gambar 3.4 Treatment pengukuran posisi 5 19 Gambar 3.5 Kyoritsu 4105A Digital Earth Tester 20 Gambar 3.6 Elektroda batang (rod) 21 Gambar 3.7 Rangkaian pengukuran resistansi tanah menggunakan alat earth resistance tester 22 Gambar 3.8 Rangkaian pengukuran resistansi tanah setelah dilakukan treatment penambahan bentonite 23 Gambar 3.9 Pengukuran resistansi bentonite 24 Gambar 3.10 Rangkaian pengukuran resistivitas tanah menggunakan metode empat titik dengan earth resistance tester 25 Gambar 4.1 Model peletakan bentonite pada posisi 1 34 Gambar 4.2 Model peletakan bentonite pada posisi 2 37 Gambar 4.3 Model peletakan bentonite pada posisi 3 40 Gambar 4.4 Model peletakan bentonite pada posisi 4 46 Gambar 4.5 Model peletakan bentonite pada posisi 5 49 Gambar 4.6 Model peletakan semen konduktif posisi 1 55 Gambar 4.7 Model peletakan semen konduktif posisi 2 57 ix

18 Halaman ini sengaja dikosongkan x

19 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai resistivitas beberapa jenis tanah [6] 6 Tabel 2.2 Dimensi standar elektroda batang 11 Tabel 2.3 Standar luas penampang minimum elektroda batang berdasarkan bahan 12 Tabel 3.1 Rentang pengukuran dan akurasi alat 20 Tabel 4.1 Resistansi bentonite 28 Tabel 4.2 Resistansi model peletakan horizontal 30 Tabel 4.3 Hasil pengujian 32 Tabel 4.4 Hasil perhitungan resistansi pembumian dengan model peletakan bentonite pada posisi 1 untuk setiap lapisan (l=3cm) 35 Tabel 4.5 Hasil perhitungan resistansi pembumian dengan model peletakan bentonite pada posisi 2 untuk setiap lapisan (l=3cm) 38 Tabel 4.6 Perbandingan nilai resistansi pembumian antara hasil pengukuran dengan hasil analisa matematis 39 Tabel 4.7 Hasil perhitungan resistansi pembumian dengan model peletakan bentonite pada posisi 3 untuk setiap lapisan (h=3cm) 41 Tabel 4.8 Hasil perhitungan resistansi pembumian dengan model peletakan bentonite pada posisi 4 untuk Tabel 4.9 setiap lapisan (h=3cm) 47 Hasil perhitungan resistansi pembumian dengan model peletakan bentonite pada posisi 5 untuk setiap lapisan (h=3cm) 50 Tabel 4.10 Perbandingan nilai resistansi pentanahan menggunakan batnag konduktor horizontal antara hasil pengujian dengan analisa matematis 53 Tabel 4.11 Tabel 4.12 Tabel 4.13 Hasil perhitungan nilai resistansi pembumian dengan model peletakan semen konduktif pada posisi 1 untuk setiap lapisan (l = 3 cm) 56 Hasil perhitungan nilai resistansi pembumian dengan model peletakan semen konduktif pada posisi 2 untuk setiap lapisan (l = 3 cm 58 Perbandingan antara penurunan nilai resistansi akibat pengaruh bentonite dengan semen konduktif 59 xi

20 Halaman ini sengaja dikosongkan xii

21 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Seiring dengan pertambahan penduduk yang semakin cepat, pembangunan yang terjadi juga semakin pesat. Tentunya dalam suatu pembangunan suatu infrastruktur membutuhkan listrik. Listrik dibutuhkan di berbagai macam daerah dengan keadaan alam dan struktur tanah yang berbeda beda. Dalam hal ini sistem kelistrikan memiliki berbagai macam gangguan, diantaranya adalah gangguan hubung singkat dan gangguan tanah. Maka untuk mengatasi salah satu gangguan tersebut diperlukan sistem pentanahan yang baik. Suatu sistem distribusi tenaga listrik merupakan sistem yang luas yang menghubungkan satu titik ke titik lain sehingga sangat peka terhadap berbagai gangguan,diantaranya adalah gangguan tanah[1]. Gangguan tersebut memiliki banyak dampak yang dapat menurunkan tegangan cukup besar, menurunkan stabilitas sistem, membahayakan manusia dan dapat merusak peralatan elektronik. Sistem pembumian (grounding system) adalah suatu perangkat instalasi yang berfungsi untuk melepaskan arus petir atau arus gangguan ke dalam bumi. Salah satu faktor yang berpengaruh agar kestabilan sistem dan keamanan peralatan listrik tetap terjaga adalah dengan sistem pentanahan pada peralatan yang baik [2]. Dalam suatu sistem pentanahan yang baik, semakin kecil nilai resistansi pembumian maka kemampuan mengalirkan arus ketanah semakin besar sehingga arus gangguan yang mungkin terjadi tidak mengalir ke peralatan dan merusak peralatan tersebut. Tingkat kehandalan sebuah sistem grounding ditinjau pada nilai konduktivitas konduktor terhadap tanah yang ditancapinya. Sistem grounding yang baik harus bisa mendapatkan nilai tahanan sebaran maksimal 5 (lima) ohm diukur dengan menggunakan earth resistance tester[3]. Selain itu, suatu hal yang harus dihindari dari media sistem pembumian adalah media yang dapat membuat batang elektroda yang digunakan mengalami korosi. Apabila batang elektroda atau pelat elektroda yang digunakan mengalami korosi, hal ini akan mempengaruhi dari kestabilan sistem pembumian itu sendiri. Dengan suatu kondisi lokasi memiliki resistansi tanah yang tinggi, dengan kondisi tanah yang berbatu, kemungkinan untuk melakukan pembumian dengan batang elektroda (rod) menjadi lebih 1

22 kecil. Hal ini dipengaruhi oleh struktur tanah serta kadar air yang terkandung dalam tanah, temperatur tanah dan ukuran butiran material. Mineral dan garam yang terkandung di dalam tanah sangat mempengaruhi besarnya nilai tahanan sebaran pada tanah. Selain itu, keasaman juga bisa berpengaruh pada tanah dalam hal menghantarkan arus listrik. Semakin asam maka semakin mudah untuk menghantarkan listrik [4]. Mengacu pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan untuk mengurangi resistansi pada tanah menggunakan bentonite sebagai media pentanahan elektroda jenis batang, metode tersebut mampu mengurangi resistansi tanah seminim mungkin [5]. Pada tugas akhir ini dilakukan perubahan treatment yang dilakukan pada tanah menggunakan bentonite sebagai indikator campuran tanah untuk menurunkan resistansi tanah dan diharapkan metode ini dapat menurunkan resistansi tanah dengan lebih efektif lagi. Permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini yaitu untuk memngetahui pengaruh peletakan bentonite di sekitar batang elektroda dengan komposisi dan volume yang sama terhadap nilai resistansi pembumian. Untuk menyelesaikan permasalah pada tugas akhir ini maka perlu diberikan batasan-batasan dan asumsi sebagai berikut : 1. Ukuran partikel bentonite dibuat seragam semapai tercapai satu ukuran tertentu 2. Elektroda pembumian adalah elektroda batang (rod) tunggal 3. Jari jari elektroda batang pembumian dibuat tetap 4. Kedalaman penanaman elektroda batang dibuat tetap 5. Metode pengukuran resistansi tanah memakai metode 3 titik 6. Variabel dalam penelitian ini adalah peletakan bentonite dan volume bentonite yang ditanam bersama elektroda batang. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui pengaruh peletakan bentonite di sekitar batang elektroda terhadap nilai resistansi tanah pada sistem pentanahan. Pada studi tugas akhir ini metode pengumpulan data dilakukan dengan cara melakukan pengujian secara langsung serta membandingkan hasil pengujian dengan hasil analisa matematis. Pengujian dilakukan dengan menggunakan elektroda batang (rod) yang ditanam ke dalam tanah yang sudah ditreatment dengan mencampurkan bentonite pada tanah dengan tujuan untuk merendahkan nilai resistansi tanah tersebut. Susunan dari tanah dan bentonite diatur sedemikian rupa sehingga mendapatkan nilai resistansi yang bagus. Nilai resistansi tersebut diukur menggunakan alat Earth Resistance Tester. Pengujian dilakukan berulang kali untuk mendapatkan nilai rata-rata yang ditentukan dari analisa data dan penghitungan manual. 2

23 1.2 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan terdiri dari lima bagian, dan masing masing dari bab akan berisi sebagai berikut : 1. BAB I : merupakan pendahuluan yang terdiri dari latar belakang masalah, permasalahan, batasan masalah, tujuan dan metodologi. 2. BAB II : menjelaskan landasan teori mengenai dasar teori yang digunakan untuk dasar pengujian yang dilakukan dan untuk mendukung permasalahan yang diungkapkan. 3. BAB III : Dalam bab ini akan dibahas mengenai metode penelitian yang akan dilakukan meliputi studi literatur, tempat penelitian, waktu penelitian, peralatan yang digunakan untuk penelitian, model rangkaian penelitian, langkah penelitian dan teknik pengumpulan data. 4. BAB IV : Dalam bab ini akan dibahas mengenai analisa serta pembahasan terhadap masalah yang diajukan dalam tugas akhir. 5. BAB V : Dalam bab ini berisi mengenai kesimpulan dan saran dari hasil penelitian dari sang penulis. 3

24 Halaman ini sengaja dikosongkan 4

25 BAB II Pemanfaatan Bentonite Sebagai Media Pembumian Elektroda Batang 2.1 Sistem Pembumian Sistem pembumian adalah suatu tindakan dasar yang sangat penting untuk menjamin keamanan dan keandalan dari operasi sistem tenaga listrik serta memastikan keselamatan manusia dari gangguan yang terjadi pada jaringan listrik dan peralatan. Dalam penerapannya tidak semua sistem jaringan listrik dihubungkan langsung dengan sistem pembumian. Sistem pembumian digunakan untuk menyalurkan arus ganguuan yang terjadi pada sistem kelistrikan seperti hubung singkat, petir, maupun arus bocor, sehingga sistem kelistrikan tersebut aman bagi peralatan maupun bagi manusia. Seperti yang telah diketahui bahwa semakin kecil nilai dari suatu resistansi maka pembumiannya akan semakin baik, karena berdasarkan sifat dasar arus yang cenderung akan mengalir pada resistansi yang lebih kecil dibandingkan suatu nilai resistansi yang besar. Suatu sistem yang diketanahkan adalah sistem yang dihubungkan dengan suatu sistem pembumian langsung dengan netral atau penghantar padat yang langsung menuju ke tanah. Agar suatu sistem pembumian dapat bekerja semaksimal mungkin, maka harus memenuhi berbagai persyaratan sebagai berikut : 1. Membuat jalur impedansi rendah ke tanah untuk pengaman personil maupun peralatan. 2. Dapat menyebarkan arus gangguan secara berulang akibat surja hubung (surge current) 3. Menggunakan elektroda yang tahan korosi terhadap pengaruh kimia tanah serta suhu sehingga menjamin kontinuitas pengamanan sepanjang umur objek yang diamankan. 4. Menggunakan bahan yang tahan terhadap dampak pengaruh mekanis. 2.2 Resistansi Pembumian Menurut komposisi dari resistansi dalam sistem pembumian adalah sebagai berikut : 1. Resistansi elektroda batang 5

26 2. Resistansi kontak antara permukaan elektroda batang dan tanah disekitarnya 3. Resistansi bagian tanah di sekitar elektroda batang pembumian Pada umumnya resistansi elektroda batang dan resistansi kontak antara elektroda batang dengan tanah disekitarnya nilainya sangat kecil sehingga dapat diabaikan dengan resistansi pada bagian tanah disekitar elektroda pembumian. Hal ini dapat diabaikan jika elektroda batang pembumian bebas dari berbagai macam kontaminasi seperti minyak maupun cat dan tidak ada rongga udara amtara elektroda batang dengan tanah disekitarnya. Maka dengan demikian resistansi yang paling menentukan nilai suatu resistansi sistem pembumian tersebut adalah resistivitas tanah itu sendiri. Komponen yang dapat mempengaruhi resistivitas tanah adalah jenis tanah, koposisi kimia yang terkandung dalam tanah,kadar air yang terkandung dalam tanah, konsentrasi kimia garam yang terkandung di dalam tanah, suhu atau temperatur tanah, ukuran butiran material serta distribusinya, kepadatan dan tekanan tanah [6]. 2.3 Jenis Tanah Dalam sistem pembumian atau biasa disebut sistem grounding, jenis tanah sangat mempengaruhi baik atau buruk sistem tersebut. Hal ini dikarenakan tidak semua tanah memiliki nilai resistansi yang baik. Nilai resistansi pada tanah dipengaruhi oleh struktur dan kandungan dalam tanah tersebut. Selain itu, daerah dimana tanah itu berada juga mempengaruhi struktur dan kandungan tanah tersebut. Seperti contoh adalah, tanah di dataran tinggi akan berbeda dengan tanah yang berada di dataran rendah. Tabel 2.1 Nilai resistivitas beberapa jenis tanah [6] Jenis Tanah Resistivitas dalam (ohm-cm) Tanah liat, tanah kebun, dll Tanah liat Campuran tanah liat, pasir dan kerikil Pasir dan kerikil Batu tulis, pasir berbatu, dll

27 Tabel 2.1 Nilai resistivitas beberapa jenis tanah (Lanjutan) Jenis Tanah Resistivitas dalam (ohm-cm) Batu karang Nilai resistivitas yang berada di dalam Tabel 2.1 adalah suatu perkiraan untuk nilai resistivitas yang diharapkan. Berbagai macam penelitian dari waktu ke waktu yang mengukur nilai resistivitas berbagai jenis tanah baik melalui pengambilan sampel contoh dan mengukurnya dalam penelitian khusus maupun dengan pengukuran yang tidak berpengaruh pada massa tanah. Penelitian tersebut bukan termasuk masalah yang tidak mudah tetapi memungkinkan untuk memberikan hasil yang akurat. Sangat sulit untuk dapat memastikan bahwa contoh sampel yang diambil dari tanah dalam kondisi yang sama ketika diukur sebagaimana ia ditempatkan. 2.4 Tanah Sebagai Konduktor Dalam perkembangan sistem tenaga listrik, diketahui bahwa tanah dapat digunakan sebagai konduktor listrik. Hal ini dikarenakan adanya mineral dan kandungan metalik yang ada pada tanah tersebut. Namun tanah juga memiliki kelemahan dalam penggunaannya sebagai konduktor. Hal ini dikarenakan lintasan arus yang melewati cukup besar. Batang konduktor (elektroda) yang digunakan untuk menyalurkan listrik ke tanah juga sangat berpengaruh dalam penyaluran arus listrik tersebut. Selain tanah yang bagus untuk menjadi konduktor, terdapat juga tanah yang buruk menjadi konduktor. Tanah yang mengandung banyak pasir dan batu memiliki resistansi yang cukup besar. Pasir dan batu memiliki kadar air yang rendah, maka dari itu tidak baik untuk menjadi konduktor. Kadar air sangat berperan penting untuk menjadikan tanah sebagai konduktor yang baik atau tidak. Untuk menyelesaikan permasalahan tersebut, tanah dikondisikan agar memiliki kadar air yang cukup untuk menjadi konduktor yang baik. Dalam pengondisiannya, diberikan treatment khusus kepada tanah untuk memperbaiki unsurunsur dalam tanah tersebut sehingga resistivitas tanah tersebut semakin kecil. 7

28 Gambar 2.1 Grafik fungsi resistivitas terhadap kadar air dalam tanah Gambar 2.1 menunjukkan hubungan resistivitas tanah dengan kadar air yang dikandungnya untuk beberapa jenis tanah. Pada persentase air yang besar, kelembaban tinggi, maka resistivitasnya kecil. Dari gambar dapat dilihat bahwa resistivitas akan turun dengan cepat ketika terjadi penambahan kelembaban/kadar air dan untuk mengkondisikan tanah menjadi lebih konduktif perlu dilakukan treatment khusus terhadap tanah, treatment khusus tersebut bertujuan untuk memeperbaiki sifat-sifat kimia dasar dari tanah [7]. Resistivitas tanah ditentukan oleh kadar air dalam tanah serta perlakuan terhadap tanah. 8

29 2.5 Elektroda Pembumian Pada umumnya terdapat 3 jenis elektroda yang digunakan untuk sistem pentanahan, yaitu : 1. Elektroda Batang Gambar 2.2 Elektroda Batang Gambar 2.2 merupakan gambar dari elektroda batang yang digunakan untuk alat pembantu mengukur resistansi tanah. Elektroda batang biasanya terbuat dari batang atau pipa logam. Pada umumnya bahan yang bagus untuk pembuatan batang elektroda adalah tembaga murni. Selain itu perlu diperhatikan bahwa bahan untuk elektroda harus berbahan anti korosif. 2. Elektroda Pelat Gambar 2.3 Elektroda Pelat Gambar 2.3 merupakan gambar dari elektroda berjenis elektroda pelat. Bentuk elektroda pelat pada umumnya berbentuk persegi atau persegi panjang. Bahan yang digunakanpun sama seperti pembuatan elektroda batang. Elektroda pelat juga ditanam ke dalam tanah. 9

30 3. Elektroda Pita Gambar 2.4 Elektroda Pita Gambar 2.4 adalah gambar yang menunjukkan bentuk dari elektoda batang berbentuk elektroda pita. Elektroda ini terbuat dari bahan metal berbentuk pipa atau juga kawat BBC. Elektroda jenis ini biasa dipasang pada struktur tanah yang mempunyai tahanan jenis rendah pada permukaan pada daerah yang tidak mengalami kekeringan. Hal ini cocok dengan daerah-daerah pegunungan dimana nilai tahanan jenis makin tinggi dengan kedalaman. 2.6 Metode Penggunaan Elektroda untuk Sistem Pembumian Terdapat bermacam-macam cara untuk penggunaan sistem pembumian, antara lainnya sebagai berikut : 1. Sistem Pembumian menggunakan Batang Vertikal Metode ini dilakukan dengan cara menanam batang elektroda secara tegak lurus terhadap permukaan tanah ke dalam tanah dengan kedalaman tertentu sehinggal mendapatkan nilai resistansi tanah yang diinginkan 2. Sistem Pembumian menggunakan Batang Horizontal Metode ini hampir sama seperti metode penanaman batang elektroda secara vertikal namun elektroda batang pada metode ini ditanam secara horizontal ke dalam tanah dengan kedalaman tanah sesuai yang diinginkan atau hingga mendapatkan nilai resistansi tanah yang diinginkan. 3. Sistem Pembumian Kisi-Kisi ( grounding mesh ) Metode ini dilakukan dengan cara menanam beberapa elektroda pembumian sejajar dengan permukaan tanah serta mengkoneksikan elektroda satu dengan yang lainnya sehingga berbentuk jaring atau mesh. 2.7 Sistem Pembumian menggunakan Elektroda Batang (rod) Tujuan utama sistem pembumian adalah mendapatkan nilai resistansi yang rendah sehingga memungkinan bagi sistem listrik menyalurkan dengan cepat arus gangguan yang terjadi ke tanah. 10

31 Sehingga sistem kelistrikan dapat melindungi manusia dan perlatan yang ada. Elektroda yang digunakan untuk menyalurkan arus gangguan tersebut adalah elektroda batang. Seperti dijelaskan sebelumnya, elektroda batang adalah elektroda yang terbuat dari tembaga, besi baja profil atau pipa yang ditancapkan ke dalam tanah agar arus gangguan tersalurkan ke dalam bumi dengan baik. Dalam penggunaannya, faktor yang mempengaruhi kinerja elektroda batang yaitu ukuran, dimensi dan bahan dari elektroda tersebut. Hasil dari sistem pembumian yang baik dipengaruhi oleh panjang dan ukuran batang elektroda yang digunakan meskipun sebenarnya pengaruh ukuran diameter terhadap hasil resistansi pembumian hanya berkisar 10% saja. Ukuran diameter dan dimensi dari elektroda batang yang biasa digunakan pada sistem pembumian dapat dilihat dari tabel berikut Tabel 2.2 Dimensi standar elektroda batang [8] No Diameter (inch) 1 3/8 Panjang (ft) Elektroda Batang Diameter (mm) 9,53 Panjang (m) Ukuran Klem (mm 2 ) ½ 12, / ,88 1,5-12, ¾ 19, , Tabel 2.1 menunjukkan data dimensi standar untuk elektroda batang. Pada umumnya, elektroda batang menggunakan silinder yang terbuat dari tembaga murni, batang tembaga telanjang dan berlapis (copper-clad steel), batang besi tahan karat (stainless rod), kawat tembaga yang dimasukkan ke dalam batang pipa yang digalvanisasi dan dapat berupa baja yang sudah disepuh oleh tembaga. 11

32 Tabel 2.3 Standar luas penampang minimum elektroda batang berdasarkan bahan [9] Bahan Baja berlapis Jenis seng dengan Baja berlapis Elektroda Tembaga proses tembaga pemanasan Elektroda Batang Pipa baja berdiameter 1 inchi: Baja profil: L 65x65x7 U 6 ½ T 6 X 50x3 Atau batang profil lain yang setara Baja bulat: Berdiameter 15 mm dilapisi tembaga setebal 2,5 mm Pipa tembaga: Luas penampang: 50 mm 2 Tebal : 2 mm Hantaran pilin: (bukan kawat halus) Luas penampangnya: 35 mm 2 Tabel 2.3 adalah tabel yang menunjukkan standar luas penampang minimum pada batang elektroda dengan mempertimbangkan bahan-bahan pembuat elektroda batang. Kalau tanahnya sangat korosif sebaiknya digunakan ukuranukuran minimum 1,5x ukuran yang diberikan pada Tabel 2.3. Jika elektroda yang dimaksudnya untuk mengatur gradient tegangan, luas penampang minimum yang boleh digunakan adalah sebagai berikut : 1. Untuk baja berlapis tembaga :minimum 16 mm 2 2. Untuk tembaga :minimum 10 mm 2 Adapun beberapa hal yang penting dan perlu diperhatikan dalam pemilihan elektroda batang dalam sistem pembumian yang baik adalah sebagai berikut : 1. Memiliki daya hantar jenis (conductivity) yang cukup baik 2. Tahan terhadap peleburan dari keburukan suatu sambungan sistem kelistrikan. Meskipun konduktor akan terkena arus gangguan dalam waktu yang lama 3. Tahan terhadap korosi 12

33 4. Memiliki kekuatan secara mekanis yang kuat terutama bila tidak ada perlindungan fisik pada konduktor. 2.8 Penanaman Elektroda Batang secara Tegak Lurus dengan Permukaan Tanah Penggunaan elektroda batang yang ditancapkan tegak lurus dengan permukaan tanah pada sistem pembumian, jalur persebaran arus gangguan yang melewati elektroda tersebut dapat digambarkan sebagai setengah lingkaran bola. Hal ini dapat digambarkan sebagai elektroda dan sel-sel tanah yang berluas sama sebagai konduktor untuk menyalurkan arus gangguan, seperti pada Gambar 2.5 Gambar 2.5 sel-sel tanah sebagai elektroda pembumian Arus yang diterima oleh elektroda batang dalam sistem pembumian akan melintasi sel sel ini ke semua arah. Sel tanah yang terdekat dengan batang elektroda pembumian mempunyai permukaan paling kecil sehingga memberikan resistansi yang paling besar. Hal ini diketahui sebagai resistansi efektif dan jarak ini ditentukan oleh kedalaman penanaman dan diameter elektroda batang pembumian yang dipakai. Oleh karena itu, semakin dalam elektroda batang masuk ke tanah maka semakin baik pula nilai resitansi yang didapatkan. 2.9 Bentonite Bentonit atau bisa diebut juga lempung (clay) yang sebagian besar terdiri dari montmorillonit. Montmorillonit merupakan bagian dari kelompok smectit dengan komposisi kimia Al 2 O 3.4SiO 2.H 2 O. Berdasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua : 13

34 1. Na-bentonit Na-bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Bentonit ini memiliki ph sekitar 8,5 sampai 9,8 yang berarti bahwa bentonit merupakan golongan asam. Bentonit jenis ini akan mempertahankan kandungan air yang telah diresapnya. 2. Ca-Bentonit Ca-bentonit tidak seperti Na-bentonit yang mengembang dengan bagus apabila tercelup ke dalam air. Kemampuan mengembang dari bentonit jenis ini termasuk kurang. Bentonite ini memiliki ph sekitar 4,0 hingga 7,1 dan juga memiliki daya tukar ion yang cukup besar. Bentonite memiliki fungsi untuk menurunkan resistansi tanah apabila bentonit dicampurkan ke dalam tanah. Bentonit akan meningkatkan kelembapan tanah dan menjaga kandungan air di dalam tanah. Tingkat resistivitas bentonite dapat diukur dengan menggunakan ohm-meter dan dihitung menggunakan persamaan (2-1) [G.F. Tagg, 1964: 16] : (2-1) dengan : (2-2) R = nilai resistansi hasil pengukuran (ohm) l = tinggi semen konduktif dalam tabung ukur (cm) A = luas penampang tabung ukur (cm 2 ) r = jari jari tabung ukur (cm) ρ = nilai resistivitas bentonite (ohm-cm) Resistivitas bentonite sangat dipengaruhi oleh kerapatan partikelnya. Dalam ilmu fisika, kerapatan juga dikenal dengan istilah massa jenis. Kerapatan dari bentonite dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2-3) [Gaguk A, 2004:1] : 14

35 (2-3) dengan: K = kerapatan bentonite (gram/cm 3 ) m = massa bentonite (gram) V = volume bentonite dalam tabung ukur (cm 3 ) 15

36 Halaman ini sengaja dikosongkan 16

37 BAB III Pengukuran Resistansi Tanah Menggunakan Bentonite sebagai Media Pembumian 3.1 Variasi Treatment Pengujian Tujuan dari pengujian adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan bentonite terhadap perubahan suatu nilai resistansi pembumian. Variabel yang diubah-ubah dalam pengujian ini adalah posisi peletakan bentonite pada tempat pengujian serta komposisi dari bentonite untuk pengujian untuk mendapatkan peletakan paling efektif untuk penurunan resistansi pentanahan. Kondisi tanah saat dilakukan pengujian harus dalam kondisi kering. Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat bantu Earth Resistance Tester dengan metode pengukuran menggunakan tiga titik yang ditanam di sekitar elektroda batang yang diukur Pengujian dengan Cara Menanam Batang Konduktor secara Vertikal Penelitian dengan menggunakan metode penanaman batang elektroda secara vertikal menggunakan medium tanah dengan diameter sebesar 30 cm dengan kedalaman tanah 30 cm dan batang elektroda dengan diameter 15 mm, masuk ke dalam tanah sedalam 50 cm. Pada awalnya, pengukuran resistansi tanah diukur tanpa menggunakan tambahan bentonite. Setelah mendapatkan nilai resistansi tanah, dilakukan pengujian dengan tambahan bentonite untuk mengetahui perbandingannya. Berikut skema pengujian yang akan dilakukan : Penanaman elektroda batang secara vertikal Gambar 3.1 Posisi peletakan bentonite pada pengujian dengan menamam batang konduktor secara vertikal 17

38 Keterangan : = tanah = bentonite = elektroda batang Gambar 3.1 adalah gambar peletakan posisi bentonite sebagai media pembumian untuk melakukan pengukuran nilai resistansi tanah. Batang konduktor yang digunakan masuk ke dalam tanah sedalam 50 cm dan tiap lapisan bentonite dan tanah masing-masing memiliki kedalaman 15 cm. Diameter dari media pengukuran sebesar 30 cm Pengujian dengan Cara Menanam Batang Konduktor secara Horizontal Pengujian dengan menggunakan metode penanaman elektroda batang secara horizontal dilakukan pada medium tanah sedalam 30 cm dan panjang 150 cm. Sama seperti dengan percobaan sebelumnya, resistansi tanah awal diukur tanpa adanya bahan tambahan berupa bentonite. Penelitian dilakukan dengan menggunakan material tambahan berupa bentonite dengan komposisi yang sudah ditentukan pada gambar 3.2, gambar 3.3, dan gambar 3.4 Gambar 3.2 Treatment pengukuran posisi 3 18

39 Gambar 3.2 menunjukkan treatment pengukuran dengan menanam batang konduktor secara horizontal dengan campuran 25% bentonite pada tanah. Gambar 3.3 Treatment pengukuran posisi 4 Gambar 3.3 menunjukkan treatment pengukuran dengan menanam batang konduktor secara horizontal dengan campuran 50% bentonite pada tanah Gambar 3.4 Treatment pengukuran posisi 4 Gambar 3.4 menunjukkan treatment pengukuran dengan menanam batang konduktor secara horizontal dengan campuran 75% bentonite pada tanah 19

40 3.2 Alat Pengukur Resistansi Tanah Gambar 3.5 Kyoritsu 4105A Digital Earth Tester Gambar 3.5 Kyoritsu 4105A Digital Earth Tester adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur nilai resistansi tanah. Peralatan pada gambar 3.5 secara umum disebut sebagai earth resistance tester. Peralatan ini digunakan untuk mendapatkan nilai resistansi pada tanah yang nantinya untuk mendukung adanya sistem pentanahan yang baik. Peralatan ini didesain, dibuat, dan diuji sesuai standar IEC , IEC , IEC ,5, dan IEC Spesifikasi dari peralatan ini adalah sebagai berikut : 1.Rentang Pengukuran dan Akurasi Tabel 3.1 Rentang Pengukuran dan Akurasi Alat Rentang Rentang Akurasi Pengukuran Earth Voltage V Resistansii Tanah ,9 ( ) , ,9 ( ) 20

41 Tabel 3.1 menjelaskan tentang rentang pengukuran dan akursi dari alat pengukur resistansi tanah yang digunakan. Akurasi dari alat mempunyai perhitungan yang disesuaikan dengan rentang dari pengukuran pada alat. 3.3 Batang Konduktor Gambar 3.6 Elektroda Batang ( rod ) Batang Konduktor yang ditunjukkan pada Gambar 3.6 merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi baik tidaknya sebuah sistem pentanahan. Tujuan adanya batang konduktor itu sendiri adalah untuk menyalurkan arus gangguan yang ada pada sistem kelistrikan sehingga dapat mengamankan peralatan dan juga manusia. Untuk itu pemakaian batang elektroda untuk mendapatkan sistem pentanahan yang baik harus memperhatikan aspek sebagai berikut: Mempunyai konduktifitas yang baik Tahan korosi Mempunyai kontak yang baik dengan tanah sekelilingnya Kuat Dalam tugas akhir ini, batang elektroda yang digunakan terbuat dari bahan tembaga yang sudah dicampur bahan logam lain. Oleh karena itu kekuatan penghantarnya tidak sebaik dengan kekuatan penghantar elektroda tembaga murni. Bentuk dari elektroda batnag yang digunakan yaitu bentuk tabung atau silindris dengan ujung yang runcing pada bagian yang akan ditanam ke dalam tanah. Ukuran batang konduktor yang digunakan mempunyai diameter sepanjang 15mm dengan panjang 150 cm. 21

42 Peletakan elektroda batang tugas akhir ini dilakukan dengan dua cara. Untuk cara pertama, batang elektroda akan ditanam secara vertikal sedalam 50 cm di bawah permukaan tanah. Sedangkan untuk cara kedua yaitu dengan menanam seluruh batang elektroda secara horizontal pada kedalaman 30 cm di bawah permukaan tanah. Setelah itu resistansi tanah diukur melalui alat yang disambungkan pada batang elektroda tersebut. 3.4 Rangkaian Pengukuran Rangkaian Pengukuran Resistansi Tanah Gambar 3.7 Rangkaian Pengukuran Resistansi Tanah menggunakan alat earth resistance tester Rangkaian pengukuran untuk pengujian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.7 menggunakan alat earth resistance tester dengan menggunakan metode tiga titik. Satu titik merupakan elektroda utama dimana pengukuran dilakukan. Sedangkan dua titik lainnya merupakan elektroda bantuan. Jarak antara elektroda sekitar 5-10 meter. Penggunaan metode pengujian ini bertujuan mendapatkan nilai resistansi pentanahan yang ingin diketahui. Untuk treatment pada pengujian ini terletak pada elektroda utama. Pengujian pertama yaitu menentukan resistansi tanah tanpa adanya bahan tambahan. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui nilai awal dari resistansi tanah yang ada sebelum diperbaiki dengan menggunakan bahan tambahan. Pada metode yang pertama, batang konduktor akan ditanam secara vertikal ke dalam tanah sedalam 50 cm. Setelah itu dapat didapatkan resistansi tanah yang ada. 22

43 Pengukuran resistansi tanah dengan menggunakan metode pemasangan elektroda batang secara horizontal dilakukan sama seperti pada pengujian pemasangan elektroda secara vertikal namun dengan treatment yang berbeda. Untuk metode ini, batang konduktor akan ditanam secara horizontal pada kedalaman 30 cm di bawah permukaan tanah. Seperti pada pengukuran sebelumnya, pengukuran dilakukan tanpa adanya bahan tambahan untuk mengetahui seberapa besar nilai resistansi tanah yang ada Rangkaian Pengukuran Resistansi Tanah dengan Pencampuran Bentonite Gambar 3.8 Rangkaian Pengukuran Resistansi Tanah setelah dilakukan Treatment penambahan bentonite Gambar 3.8 adalah rangkaian untuk mengukur nilai resistansi tanah setelah tanah tersebut diberi media tambahan berupa bentonit. Pada elektroda utama atau elektroda pengukuran, diletakkan treatment sesuai dengan treatment pengukuran yang diinginkan. Setelah mengukur nilai dari resistansi tanah pada pengujian sebelumya, pengujian selanjutnya adalah untuk mengukur nilai resistansi tanah dengan adanya tambahan bahan berupa bentonite pada tanah. 23

44 Untuk mendapatkan nilai resistansi pentanahan tersebut dilakukan dengan cara yang sama seperti dengan pengujian sebelumnya. Namun pada elektroda utama, terdapat perubahan treatment pada tanah. Treatment pada tanah tersebut telah dijelaskan pada sub-bab sebelumnya. Peletakan treatment dilakukan di elektroda utamapengukuran dilakukan dengan alat bantuan berupa earth resistance tester Rangkaian Pengukuran Resistansi Bentonite Bentonite yang akan digunakan sebagai media untuk menurunkan nilai resistansi pentanahan diukur dengan cara memasukkan bentonite ke dalam pipa ukur yang setiap ujungnya diberi kawat tembaga dan dipasang ohmeter secara seri untuk mengukur nilai resistansinya. bentonite L Ohm-meter r Gambar 3.9 Pengukuran resistansi bentonite Gambar 3.9 adalah rangkaian pengukuran untuk resistansi bentonite. Bentonite diletakkan pada tabung pengukuran lalu kedua ujungnya diberi kawat yang terpasang seri dengan ohm-meter sehingga nilai resistansinya dapat diukur. Setelah mendapatkan nilai resistansi bentonite, maka resistivitas dari bentonite dapat dihitung menggunakan analisa matematis pada persamaan (2-2) serta kerapatan partikel dapat dihitung menggunakan persamaan (2-3). Setelah nilai resistivitas sudah didapatkan, dapat dilakukan perhitungan secara matematis untuk penurunan nilai resistansi tanah karena pengaruh bentonite. 24

45 3.4.4 Rangkaian Pengukuran Resistivitas Tanah Pengukuran resistivitas tanah dilakukan dengan menggunakan empat buah elektroda yang terhubung dengan alat earth resistance tester seperti yang ditunjukkan pada Gambar Fungsi earth resistance tester pada pengukuran ini adalah sebagai sumber tegangan. Pada rangkaian elektroda arus dan elektroda tegangan, masing-masing dipasang alat ukur berupa ampere-meter dan volt-meter yang digunakan untuk mengetahui arus dan tegangan yang melewati elektroda tersebut. Gambar 3.10 Rangkaian pengukuran resistivitas tanah meggunakan metode empat titik dengan earth resistance tester. Pengukuran resistivitas tanah dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan matematis sebagai berikut : 4 a U 4 a U 2a 2a n I 1 I ( a 4b ) (4a 4b ) Persamaan (3-1) 25

46 a b U I n Keterangan: = resististivitas tanah (ohm-cm) = jarak antar elektroda batang (cm) = kedalaman penanaman elektroda batang (cm) = tegangan terukur pada volt-meter = arus terukur pada ampere-meter = bernilai antara 1 sampai 2, bergantung pada nilai a dan b 26

47 BAB IV ANALAISIS PENGUKURAN RESISTANSI TANAH Data-data yang ada pada tugas akhir ini adalah data yang didaptkan melalui pengujian secara langsung baik di lapangan ataupun di laboratorium. Setelah data diperoleh, langkah selanjutnya yang dilakukan yaitu menhitung dan menganalisa data-data tersebut. Tujuan dari pengambilan dan pengolahan data adalah untuk mengetahui pengaruh dari pemberian bentonite pada media sistem pentanahan menggunakan elektroda batang terhadap nilai resistansi pentanahan. Untuk mempermudah analisa dari data-data yang ada maka terlebih dahulu untuk melakukan pengujian untuk mengetahui karakteristik kelistrikan dari bentonite. Sehingga dapat dilakukan analisis untuk : a. pengaruh perubahan nilai resistansi pembumian dengan bantuan bentonite sebagai media pembantu di sekitar elektroda batang yang ditanam secara vertikal maupun horizontal b. pengaruh peletakan bentonite pada perubahan resistansi pembumian 4.1 Pengukuran Kerapatan Partikel Bentonite Kerapatan sesuatu partikel dipengaruhi oleh ukuran dari partikel-partikel tersebut. Bentonite yang digunakan pada studi tugas akhir ini adalah bentonite yang sudah diproduksi secara masal oleh suatu pabrik. Oleh karena itu ukuran tiap partikel yang menyusun bentonite berukuran sama. Perhitungan dari kerapatan bentonite dapat dllakukan dengan perhitungan sebagai berikut : Data perhitungan kerapatan partikel bentonite antara lain: Ukuran partikel dianggap seragam r (jari-jari tabung pengujian) = 2 cm l (tinggi tabung pengujian) = 5 cm m (massa bentonite) = 21 gram K (kerapatan bentonite) Dengan menggunakan persamaan (2-3), maka kerapatan bentonite dapat dihitung : 27

48 ( )( ) ( ) Jadi diperoleh kerapatan dari bentonite sebesar 0,33 gr/cm Pengukuran Resistivitas Bentonite Pengukuran nilai resistivitas bentonite memerlukan nilai resistansi bentonite terlebih dahulu agar dapat dihitung secara matematis. Pengukuran resistansi dari bentonite dapat dilakukan dengan menggunakan rangkaian pada Gambar 3.9, setelah itu menggunakan persamaan (2-2) untuk menentukan nilai resistivitas dari bentonite. Data nilai resistansi bentonite dari pengujian: Tabel 4.1 Resistansi Bentonite Bentonite Percobaan 1 Percobaan 2 Resistansi (ohm) Percobaan Percobaan 3 4 Percobaan 5 Rata- Rata Tabel 4.1 menunjukkan hasil pengujian untuk mendapatkan nilai resistansi bentonite. Pengukuran resistansi diambil sebanyak lima kali percobaan untuk mendapatkan nilai rata-rata dari resistansi bentonite. Setelah mendapatkan nilai resistansi bentonite maka langkah selanjutnya adalah menghitung nilai resistivitas dari bentonite. Dengan menggunakan persamaan (2-2) dan data yang diperoleh untuk mendukung perhitungan nilai resistivitas maka resistivitas bentonite dapat dihitung Data-data untuk pengukuran resistivitas bentonite: R (resistansi bentonite) = 80,4 ohm l (tinggi tabung pengujian) = 5 cm r (jari-jari tabung pengujian) = 2 cm ( )( ) ( ) Jadi resistivitas dari bentonite didapatkan senilai 201,96 ohm-cm 28

49 4.3 Pengukuran Resistivitas Tanah Pengukuran resistivitas tanah menggunakan metode Wenner. Metode tersebut menggunakan empat buah elektroda batang yang ditanam segaris lurus dengan kedalaman yang sama dan juga jarak antar elektroda batang yang sama, seperti yang diperlihatkan pada Gambar Setelah didapatkan parameter yang diperlukan, yaitu tegangan dan arus, maka perhitungan dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan (3-1) Data perhitungan resistivitas tanah antara lain: a (jarak antar elektroda batang) b (kedalaman elektroda batang) U (tegangan terukur pada volt-meter) I (arus terukur pada ampere-meter) = 500 cm = 30 cm = 0,02 V = 0,06 A Dengan menggunakan persamaan (3-1), maka dapat diperoleh nilai resistivitas sebagai berikut: ( ( ) ( ) ) ( ( )( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ) maka nilai resistivitas tanah adalah sebesar 1051,92 ohm-cm 4.4 Pengukuran Resisitivitas Media Pengujian secara Horizontal Pengukuran nilai resistivitas pada media pengujian resistansi pembumian dengan menggunakan elektroda batang horizontal, memerlukan nilai resistansi media pada tiap posisi peletakan terlebih dahulu agar dapat dihitung secara matematis. Pengukuran resistansi dari setiap posisi pemodelan dapat dilakukan dengan menggunakan rangkaian pada Gambar 3.9 dengan mengganti bentonite sesuai dengan komposisi pada masing-masing model peletakan. Komposisi setiap tabung diisi seperti komposisi pada Gambar 3.2, Gambar 3.4, dan gabar 3.5. Setelah didapatkan nilai resistansi tiap model peletakan, setelah itu 29

50 menggunakan persamaan (2-2) untuk menentukan nilai resistivitas dari masing-masing model peletakan. Data nilai resistansi tiap model peletakan dari pengukuran : Tabel 4.2 Resistansi Model Peletakan Horizontal Resistansi (ohm) Posisi 3 Posisi 4 Posisi 5 0,30k 0,23k 0,18k Tabel 4.2 menunjukkan hasil pengukuran yang didapatkan untuk menentukan nilai resistansi tiap model peletakan. Komposisi posisi 3 terdiri atas 25% bentonite, posisi 4 terdiri atas 50% bentonite, dan posisi 5 terdiri dari 75% bentonite. Setelah mendapatkan nilai resistansi dari masing-masing model peletakan, maka dapat dilakukan perhitungan untuk menentukan nilai resistivitas dari masing-masing model peletakan. Dengan menggunakan persamaan (2-2) dan data-data yang mendukung perhitungan nilai resistivitas, maka nilai resistivitas dapat dihitung Data-data untuk pengukuran resistivitas: R 3 (resistansi posisi 3) = 0,31k ohm R 4 (resistansi posisi 4) = 0,23k ohm R 5 (resistansi posisi 5) =0,18k ohm l (tinggi tabung pengujian) = 5 cm r (jari-jari tabung pengujian) = 2 cm ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) 30

51 ( )( ) ( )( ) Jadi resistivitas yang didapatkan dari perhitungan bernilai sebagai berikut : 4.5 Pengukuran Resistansi Elektroda Batang Dalam teori resistansi pembumian, resistansi pembumian ditentukan dari resistansi elektroda batang, resistansi kontak antara elektroda batang dan tanah di sekitarnya, dan resistansi tanah di sekitar elektroda pembumian itu sendiri. Untuk mengetahui pengaruh nilai resistansi elektroda batang terhadap resistansi pembumian, maka pada tugas akhir ini dilakukan perhitungan untuk mengetahui nilai resistansi elektroda batang. Nilai resistansi elektroda batang dapat dihitung menggunakan perhitungan sesuai dengan persamaan (3-1). Maka dapat diketahui apa pengaruh resistansi elektroda batang terhadap resistansi pembumian. Dimensi elektroda batang : Elektroda batang terbuat dari bahan baja dengan dilapisi oleh tembaga. (resistivitas elektroda batang) = 1,6x10-6 ohm-cm l (panjang elektroda batang dalam tanah) = 50 cm d (diameter elektroda batang) = 1,6 cm dengan menggunakan persamaan (3-1) maka dapat dihitung nilai resistansinya sebagai berikut : R ( )( ) ( ) Resistansi dari elektroda batang yang didapatkan dari perhitungan bernilai sangat kecil sekali. Oleh karena itu, nilai resistansi elektroda batang dapat diabaikan karena sangat kecil pengaruhnya terhadap nilai resistansi pembumian. Begitu juga dengan nilai resistansi pada kontak elektroda dengan tanah di sekitarnya juga sangat kecil 31

52 sehingga tidak berpengaruh signifikan pada nilai resistansi pembumian. Sehingga nilai resistansi tanah itu sendiri yang paling menentukan nilai resistansi pembumian yang ada. 4.6 Pengaruh Peletakan Bentonite sebagai Media Pembumian Elektroda Batang menurut Hasil Pengukuran dan Analisa Matematis Untuk memperoleh data tentang pengaruh peletakan bentonite terhadap perubahan nilai resistansi pembumiannya, maka perlu dilakukan pengujian secara langsung di lapangan. Pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan data yang nantinya akan dibandingkan dengan hasil analisa matematis yang dilakukan pada tugas akhir ini. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan earth resistance tester dengan rangkaian pengujian seperti pada Gambar 3.10 dengan melakukan perubahan pada elektroda utama yang divariasi sedemikian rupa seperti pada gambar 3.1, 3.2, 3.3, dan gambar 3.4 yang bertujuan untuk mengetahui posisi paling efektif untuk memperbaiki nilai resistansi pentanahan. Setelah mendapatkan posisi yang paling efektif, setelah itu dibandingkan dengan analisa matematisnya. Dalam pengujian ini, objek yang digunakan adalah tanah di sekitar taman jurusan Teknik Elektro ITS. Tabel 4.3 Hasil Pengujian Pengujian Kondisi R e (ohm) Batang Konduktor normal 9,34 Vertikal Posisi 1 7,41 Posisi 2 7,08 Batang Konduktor normal 4,42 Horizontal Posisi 3 4,01 Posisi 4 3,32 Posisi 5 3,23 Keterangan : R e = Resistansi Pentanahan Berdasarkan Tabel 4.3, diketahui bahwa pemberian bentonite yang diletakan dengan berbagai posisi dapat menurunkan resistansi pentanahan awal, meskipun tidak jauh berbeda dengan nilai resistansi pentanahan semula. Untuk pengujian nilai resistansi pentanahan menggunakan metode batang vertikal, posisi yang paling efektif adalah posisi 2 karena menurnkan lebih baik daripada posisi 1. Untuk pengukuran resistansi pentanahan menggunakan batang horizontal, treatment paling efektif adalah dengan mencampur 75% bentonite ke 32

53 dalam tanah. Penurunan resistansi pentanahan dari treatment tersebut lebih baik daripada yang lain. Kemudian berdasarkan persamaan (2-2) dapat diketahui nilai resistnasi pembumiannya melalui analisis matematis sebagai berikut jika diketahui: dengan : R e = Resistansi pembumian (ohm) R b = Resistansi bentonite (ohm) R t = Resistansi tanah (ohm) R tb = Resistansi tanah bawah (ohm) = Resistivitas bentonite (ohm-cm) = Resistivitas tanah = Resistivitas tanah bawah (ohm-cm) = tebal lapisan bentonite (cm) = tebal lapisan tanah (cm) = tebal lapisan tanah bawah (cm) = jari-jari lapisan bentonite (cm) = jari-jari lapisan tanah (cm) = jari-jari lapisan tanah bawah (cm) Nilai resistivitas pada masing-masing lapisan sudah diketahui dari hasil pengukuran yang telah dilakukan dan diperoleh data sebagai berikut : = 201,96 (ohm-cm) = 1051,92 (ohm-cm) = 1051,92 (ohm-cm) 33

54 4.6.1 Model Peletakan Bentonite pada Posisi 1 l b =l t ρ t h t ρ b h b Gambar 4.1 Model peletakan bentonite pada posisi 1 Dengan: l b = l t = 15 cm h b = h t = 15 cm r b = r t = 15 cm maka, ( )( ) ( )( )( )( ) ( )( ) ( )( )( )( ) ( )( ) ( )( )( ) Berdasarkan Gambar 4.1 hasil perhitungan nilai resistansi pembumian untuk tiap lapisan dapat dilihat pada tabel 4.4 yang perhitungan lengkapnya ditunjukkan pada lampiran 1 sebagai hasil yang telah diperoleh. 34

55 Tabel 4.4 Hasil perhitungan resistansi pembumian dengan model peletakan bentonite pada posisi 1 untuk setiap lapisan (l = 3cm) n r (cm) Rn (ohm) Re (ohm)

56 Tabel 4.4 Hasil perhitungan resistansi pembumian model peletakan posisi 1 (lanjutan) n r(cm) Rn(ohm) Re(ohm) Keterangan: n R n R e = lapisan tanah ke- 1, 2, 3, 4...dst = resistansi tanah pada lapisan ke-n (ohm) = resistansi pembumian (ohm) n R e R n 1 Tabel 4.3 menunjukkan bahwa nilai resistansi pada setiap lapisan tanah yang tebal lapisan tanahnya sama dilakkukan hingga lapisan ke 30, karena selisih terkecil nilai resistansi pembumian antar lapisan tanah yaitu 0,046. Resistansi tiap tebal lapisan bernilai berbedabeda. Nilai dari resistansi pembumian tiap lapisan cenderung lebih kecil seiring semakin dalamnya lapisan tanah. Nilai resistansi akan cenderung tetap di saat jari-jari 90 cm dari batang elektroda pembumian yang telah diberi treatment mempunyai nilai resistansi sebesar 7,4283 ohm. 36

57 4.6.2 Model Peletakan Bentonite pada Posisi 2 l b =l t ρ b h b ρ t h t Gambar 4.2 Model peletakan pada posisi 2 Dengan: l b = l t = 15 cm h b = h t = 15 cm r b = r t = 15 cm maka, ( )( ) ( )( )( )( ) ( )( ) ( )( )( )( ) ( )( ) ( )( )( ) Berdasarkan Gambar 4.2 hasil perhitungan nilai resistansi pembumian untuk setiap lapisan dapat dapat dilihat pada tabel 4.5 yang perhitungan lengkapnya dapat dilihat pada lampiran 1 sebagai hasil yang telah diperoleh. 37

58 Tabel 4.5 Hasil perhitungan resistansi pembumian dengan model peletakan bentonite pada posisi 2 untuk setiap lapisan (l = 3cm) n r (cm) Rn (ohm) Re (ohm) Keterangan: n R n R e = lapisan tanah ke- 1, 2, 3, 4...dst = resistansi tanah pada lapisan ke-n (ohm) = resistansi pembumian (ohm) 38

59 Tabel 4.5 menunjukkan bahwa nilai resistansi pada setiap lapisan tanah yang tebal lapisan tanahnya sama dilakukan hingga lapisan ke 24, karena selisih terkecil nilai resistansi pembumian antar lapisan tanah yaitu 0,068. Resistansi tiap tebal lapisan bernilai berbeda-beda. Nilai dari resistansi pembumian tiap lapisan cenderung lebih kecil seiring semakin dalamnya lapisan tanah. Nilai resistansi akan cenderung tetap di saat jari-jari 72 cm dari batang elektroda pembumian yang telah diberi treatment mempunyai nilai resistansi sebesar 7,1005 ohm. Setelah mendapatkan hasil matematis dari pengukuran resistansi pembumian menggunakan batang konduktor yang ditanam secara vertikal dan diperoleh hasil seperti pada tabel 4.6 Tabel 4.6 Perbandingan nilai resistansi pembumian antara hasil pengukuran dengan hasil analisa matematis Model Peletakan Bentonite Re hasil pengukuran (ohm) Re hasil analisa matematis (ohm) Posisi 1 7,41 7,4283 Posisi 2 7,08 7,1005 Tabel 4.6 menunjukkan bahwa presentase kesalahan model peletakan bentonite pada posisi satu lebih kecil dibandingkan dengan pada model peletakan bentonite posisi dua. Setelah dilakukan analisis melalui dua pendekatan secara mateamatis dan pengujian langsung, analisa yang didapatkan adalah model peletakan bentonite pada posisi dua memiliki nilai resistansi pembumian yang paling kecil. Setelah melakukan analisa secara metematis terhadap nilai resistansi pentanhan dengan menggunakan batang konduktor vertikal, pada tugas akhir ini juga menganalisa secara matematis terhadap nilai resistansi pentanahan dengan menggunakan batang konduktor secara vertikal. Perhitungan secara matematis menggunakan persamaan (2-2) dengan resistivitas yang sudah didapatkan pada perhitungan sebelumnya. Hasil pengukuran nilai resistivitas tiap model peletakan adalah sebagai berikut : n R e R n 1 39

60 Untuk mendapatkan nilai resistansi pembumian pada pengujian secara horizontal, dapat digunakan persamaan (2-2) untuk menghitung secara matematis sebagai berikut jika diketahui : Keterangan : R ta = Resistansi tanah atas R tb = Resistansi tanah bawah R sb = Resistansi setengah bola = Resistivitas model peletakan = Resisitivitas tanah h = kedalaman model peletakan p = panjang model peletakan l = lebar model peletakan Model Peletakan Bentonite pada Posisi 3 ρ pos h l p ρ t Gambar 4.3 Model peletakan posisi 3 Gambar 4.3 adalah model peletakan bentonite posisi 3 untuk pengujian resistansi pembumian. Batang konduktor ditanam secara horizontal di dalam tanah yang telah dicampur dengan bentonite sebanyak 25%. 40

61 Dengan : h (kedalaman tanah) = 30 cm p (panjang) = 150 cm l (lebar) = 30 cm 3 (resistivitas posisi 3) = 753,6 ohm-cm maka, ( )( ) ( )( )( ) ( )( ) ( )( )( ) ( )( ) ( )( )( ) R N = Rta3//Rtb//Rsb//Rsb = 0,698 ohm Berdasarkan Gambar 4.3 hasil perhitungan nilai resistansi pembumian untuk setiap lapisan dapat dapat dilihat pada tabel 4.7 yang perhitungan lengkapnya dapat dilihat pada lampiran 2 sebagai hasil yang telah diperoleh. Tabel 4.7 Hasil perhitungan resistansi pentanahan pada model peletakan posisi 3 untuk setiap lapisan (h=3) n r Rn (ohm) Re (ohm)

62 Tabel 4.7 Hasil perhitungan resistansi pentanahan pada model peletakan posisi 3 (lanjutan) n r Rn (ohm) Re (ohm)

63 Tabel 4.7 Hasil perhitungan resistansi pentanahan pada model peletakan posisi 3 (lanjutan) n r Rn (ohm) Re (ohm)

64 Tabel 4.7 Hasil perhitungan resistansi pentanahan pada model peletakan posisi 3 (lanjutan) n r Rn (ohm) Re (ohm)

65 Tabel 4.7 Hasil perhitungan resistansi pentanahan pada model peletakan posisi 3 (lanjutan) n r Rn (ohm) Re (ohm) Keterangan: n R n R e = lapisan tanah ke- 1, 2, 3, 4...dst = resistansi tanah pada lapisan ke-n (ohm) = resistansi pembumian (ohm) 45

66 Tabel 4.7 menunjukkan bahwa nilai resistansi pada setiap lapisan tanah yang tebal lapisan tanahnya sama dilakukan hingga lapisan ke 129, dimana nilai persebaran pada lapisan tersebut telah mendekati nilai pengujian. Resistansi tiap tebal lapisan bernilai berbeda-beda. Nilai dari resistansi pembumian tiap lapisan cenderung lebih kecil seiring semakin dalamnya lapisan tanah. Nilai resistasnsi pada tabel 4.7 didapatkan dengan memperhitungkan nilai resistansi di setiap lapisan Model Peletakan Bentonite pada Posisi 4 n R e R n 1 ρ pos h l p ρ t Gambar 4.4 Model peletakan posisi 4 Gambar 4.4 adalah model peletakan bentonite posisi 4 untuk pengujian resistansi pembumian. Batang konduktor ditanam secara horizontal di dalam tanah yang telah dicampur dengan bentonite sebanyak 50%. Dengan : h (kedalaman tanah) = 30 cm p (panjang) = 150 cm l (lebar) = 30 cm 4 (resistivitas posisi 4) = 577,7 ohm-cm maka, ( )( ) ( )( )( ) ( )( ) ( )( )( ) 46

67 ( )( ) ( )( )( ) R N = Rta3//Rtb//Rsb//Rsb = 0,616 ohm Berdasarkan Gambar 4.4 hasil perhitungan nilai resistansi pembumian untuk setiap lapisan dapat dapat dilihat pada tabel 4.8 yang perhitungan lengkapnya dapat dilihat pada lampiran 2 sebagai hasil yang telah diperoleh. Tabel 4.8 Hasil perhitungan resistansi pentanahan pada model peletakan posisi 4 untuk setiap lapisan (h=3) n r Rn (ohm) Re (ohm)

68 Tabel 4.8 Hasil perhitungan resistansi pentanahan pada model peletakan posisi 4 (lanjutan) n r Rn (ohm) Re (ohm) Keterangan: n R n R e = lapisan tanah ke- 1, 2, 3, 4...dst = resistansi tanah pada lapisan ke-n (ohm) = resistansi pembumian (ohm) n R e R n 1 48

69 Tabel 4.8 menunjukkan bahwa nilai resistansi pada setiap lapisan tanah yang tebal lapisan tanahnya sama dilakukan hingga lapisan ke 44, dimana nilai persebaran pada lapisan tersebut telah mendekati nilai pengujian. Resistansi tiap tebal lapisan bernilai berbeda-beda. Nilai dari resistansi pembumian tiap lapisan cenderung lebih kecil seiring semakin dalamnya lapisan tanah. Nilai resistasnsi pada tabel 4.8 didapatkan dengan memperhitungkan nilai resistansi di setiap lapisan Model Peletakan Bentonite pada Posisi 5 ρ pos h l p ρ t Gambar 4.5 Model peletakan posisi 5 Gambar 4.5 adalah model peletakan bentonite posisi 4 untuk pengujian resistansi pembumian. Batang konduktor ditanam secara horizontal di dalam tanah yang telah dicampur dengan bentonite sebanyak 75%. Dengan : h (kedalaman tanah) = 30 cm p (panjang) = 150 cm l (lebar) = 30 cm 4 (resistivitas posisi 4) = 452,16 ohm-cm maka, ( )( ) ( )( )( ) ( )( ) ( )( )( ) ( )( ) ( )( )( ) R N = Rta3//Rtb//Rsb//Rsb = 0,541 ohm 49

70 Berdasarkan Gambar 4.5 hasil perhitungan nilai resistansi pembumian untuk setiap lapisan dapat dapat dilihat pada tabel 4.9 yang perhitungan lengkapnya dapat dilihat pada lampiran 2 sebagai hasil yang telah diperoleh. Tabel 4.9 Hasil perhitungan resistansi pentanahan pada model peletakan posisi 4 untuk setiap lapisan (h=3) n r Rn (ohm) Re (ohm)

71 Tabel 4.9 Hasil perhitungan resistansi pentanahan pada model peletakan posisi 5 (lanjutan) n r Rn (ohm) Re (ohm)

72 Tabel 4.9 Hasil perhitungan resistansi pentanahan pada model peletakan posisi 5 (lanjutan) n r Rn (ohm) Re (ohm) Keterangan: n R n R e = lapisan tanah ke- 1, 2, 3, 4...dst = resistansi tanah pada lapisan ke-n (ohm) = resistansi pembumian (ohm) Tabel 4.9 menunjukkan bahwa nilai resistansi pada setiap lapisan tanah yang tebal lapisan tanahnya sama dilakukan hingga lapisan ke 75, dimana nilai persebaran pada lapisan tersebut telah mendekati n R e R n 1 52

73 nilai pengujian. Resistansi tiap tebal lapisan bernilai berbeda-beda. Nilai dari resistansi pembumian tiap lapisan cenderung lebih kecil seiring semakin dalamnya lapisan tanah. Nilai resistasnsi pada tabel 4.9 didapatkan dengan memperhitungkan nilai resistansi di setiap lapisan. Berdasarkan hasil pengukuran, dapat diketahui bahwa model peletakan posisi 5 adalah model peletakan yang paling efektif karena dapat menurunkan resistansi pentanahan lebih baik daripada posisi 3 dan posisi 4. Selanjutnya telah dianalisis secara matematis dan diperoleh hasil seperti pada tabel 4.10 Tabel 4.10 Perbandingan nilai resistansi pentanahan menggunakan batang konduktor horizontal antara hasil pengujian dengan analisa matematis Model Peletakan Bentonite Re hasil pengukuran (ohm) Re hasil analisa matematis posisi 3 4, posisi 4 3, posisi 5 3, Tabel 4.10 menunjukkan bahwa presentase kesalahan model peletakan bentonite pada posisi tiga lebih kecil dibandingkan dengan pada model peletakan bentonite posisi empat dan posisi 5. Namun secara keseleruhan, presentase kesalahan tiap model peletakan tidaklah besar. Setelah dilakukan analisis melalui dua pendekatan secara mateamatis dan pengujian langsung, analisa yang didapatkan adalah model peletakan bentonite pada posisi lima memiliki nilai penurunan resistansi pembumian yang paling kecil. Hal ini disebabkan karena kandungan bentonite pada posisi lima lebih banyak dari model peletakan yang lain sehingga kandungan air dapat terjaga dengan baik. Maka nilai resistansi pentanahan dapat turun dengan baik. 53

74 4.7 Perbandingan dengan Media Pembumian Semen Konduktif Semen Konduktif juga merupakan bahan media pentanahan untuk memperbaiki nilai resistansi pentanahan. Pada studi tugas akhir ini akan dilakukan perbandingan antara penurunan nilai resistansi dari pengaruh media bentonite dengan pengaruh penurunan nilai resistansi dengan menggunakan media semen konduktif. Perbandingan dilakukan dengan menggunakan pengujian dan pengukuran pada posisi 1 dan posisi 2. Nilai variabel yang dibutuhkan adalah sebagai berikut [10] : Kemudian berdasarkan Persamaan (2-2) dapat diketahui nilai resistansi pembumiannya melalui analisis matematis sebagai berikut,jika: s. ls Rs 2. r. h R TK TK. ltk 2. r. h R TL = r TL.l TL 2p.r TL 2 s TK s TK dengan: R e = resistansi pembumian (ohm) R s = resistansi semen konduktif (ohm) R TK = resistansi tanah katel (ohm) R TL = resistansi tanah lempung(ohm) ρ s = resistivitas semen konduktif (ohm-cm) ρ TK = resistivitas tanah katel(ohm-cm) ρ TL = resistivitas tanah lempung (ohm-cm) l s = tebal lapisan semen konduktif (cm) l TK = tebal lapisan tanah katel (cm) l TL = tebal lapisan tanah lempung(cm) r s = jari-jari lapisan semen konduktif (cm) r TK = jari-jari lapisan tanah katel (cm) r TL = jari-jari lapisan tanah lempung (cm) h s = kedalaman penanaman elektroda batang pada lapisan semen konduktif (cm) 54

75 h TK = kedalaman penanaman elektroda batang pada lapisan tanah katel (cm) Peletakan Semen Konduktif pada Posisi 1 Gambar 4.6 Model Peletakan Semen Konduktif pada Posisi 1 dengan: maka : l S = l TK = l TL = 15 cm r S = r TK = r TL = 15 cm h S = h TK =15cm (3371,57).(15) R TK 35, 79 ohm (6,28).(15).(15) (35,91).(15) R S 0, 38ohm (6,28).(15).(15) (3275,16).(15) R TL 34, 768 ohm 2 (6,28).(15) RN RS // RTK // RTL 0, 371 ohm Berdasarkan Gambar 4.6 hasil perhitungan nilai resistansi pembumian untuk tiap lapisan dapat dilihat pada Tabel

76 Tabel 4.11 Hasil perhitungan nilai resistansi pembumian dengan model peletakan semen konduktif pada posisi 1 untuk setiap lapisan (l = 3 cm) n r (cm) Rn (ohm) Re (ohm) 1 3 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , : : : : , ,00179 Keterangan: n = lapisan tanah ke- = 1, 2, 3, 4...dst R n = resistansi tanah pada lapisan ke-n (ohm) = resistansi pembumian (ohm) R e n R e R n 1 Tabel 4.11 menunjukan bahwa nilai resistansi pada setiap lapisan tanah yang tebal lapisannya sama dilakukan hingga lapisan ke 200, karena pada lapisan tanah tersebut selisih nilai resistansi pembumian terkecil antar lapisan tanah yaitu mencapai 0, ohm. Terlihat bahwa resistansi setiap tebal lapisan tanah berbeda-beda. Resistansi pembumian untuk setiap lapaisan tanah memiliki kecenderungan nilainya semakin kecil. 56

77 4.7.2 Model Peletakan Semen Konduktif pada Posisi 2 Gambar 4.7 Model Peletakan Semen Konduktif pada Posisi 2 dengan: l S = l TK = l TL = 15 cm r S = r TK = r TL = 15 cm h S = h TK =15cm maka : (3371,57).(15) R TK 35, 79 ohm (6,28).(15).(15) (35,91).(15) R S 0, 38ohm (6,28).(15).(15) (3275,16).(15) R TL 34, 768 ohm 2 (6,28).(15) RN RS // RTK // RTL 0, 371 ohm Berdasarkan Gambar 4.6 hasil perhitungan nilai resistansi pembumian untuk tiap lapisan dapat dilihat pada Tabel

78 Tabel 4.12 Hasil perhitungan nilai resistansi pembumian dengan model peletakan semen konduktif pada posisi 2 untuk setiap lapisan (l = 3 cm) n r (cm) Rn (ohm) Re (ohm) 1 3 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , : : : : , ,00179 Keterangan: n = lapisan tanah ke- = 1, 2, 3, 4...dst R n = resistansi tanah pada lapisan ke-n (ohm) = resistansi pembumian (ohm) R e n R e R n 1 Tabel 4.5 menunjukan bahwa nilai resistansi pada setiap lapisan tanah yang tebal lapisannya sama dilakukan hingga lapisan ke 200, karena pada lapisan tanah tersebut selisih nilai resistansi pembumian terkecil antar lapisan tanah yaitu mencapai 0, ohm. Terlihat bahwa resistansi setiap tebal lapisan tanah berbeda-beda. Resistansi pembumian untuk setiap lapaisan tanah memiliki kecenderungan nilainya semakin kecil. Dengan hasil yang telah diperoleh pada perhitungan untuk perubahan nilai resistansi pembumian akibat pengaruh semen konduktif, 58

79 dapat dilakukan perbandingan antara pengaruh akibat bentonite dengan pengaruh akibat semen konduktif pada tabel 4.13 berikut Tabel 4.13 Perbandingan antara penurunan nilai resistansi akibat pengaruh bentonite dengan semen konduktif Bentonite Semen Konduktif Model Peletakan Re hasil pengukuran (ohm) Re hasil analisa matematis (ohm) Re hasil pengukuran (ohm) Re hasil analisa matematis (ohm) normal 9, Posisi 1 7,41 7,43 18,3 18,01 Posisi 2 7,08 7,10 20,5 18,01 Berdasarkan tabel 4.13 dapat diketahui bahwa semen konduktif dapat menurunkan nilai resistansi pentanahan jauh lebih baik dibandingkan dengan bentonite. Penurunan nilai resistansi pentanahan akibat pengaruh semen konduktif bernilai hingga 72% dari nilai resistansi awal. 59

80 Halaman ini sengaja dikosongkan 60

81 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Beberapa kesimpulan yang dapat diperoleh dari studi tentang pemanfaatan bentonite sebagai media pembumian elektroda batang adalah sebagai berikut : 1. Peletakan bentonite pada media pentanahan berpengaruh tidak terlalu besar pada penurunan nilai resistansi pentanahan. Untuk pengukuran nilai resistansi pentanahan menggunakan batang konduktor secara vertikal, posisi peletakan yang terbaik adalah posisi 2 dngan hasil pengukuran secara langsung sebesar 7,08 ohm dan hasil analisa matematis sebesar 7,1005 ohm dari nilai resistansi awal sebelum pemberian bentonite sebesar 9,34 ohm. 2. Nilai rata-rata penurunan resistansi pentanahan dengan penambahan bentonite baik untuk penanaman batang konduktor secara vertikal maupun horizontal adalah sekitar 1,725 ohm. 3. Nilai resistansi pentanahan dengan menggunakan batang konduktor horizontal bernilai lebih baik dibandingkan sistem pentanahan dengan menggunakan batang konduktor secara vertikal dikareanakan luas permukaan batang konduktor di dalam tanah lebih besar sehingga persebaran medan dari batang konduktor dapat tersebar dengan baik. Hal ini dibuktikan dengan hasil pengukuran resistansi tanah awal yang bernilai 4,42 ohm untuk batang horizontal dan 9,34 untuk penggunaan batang vertikal. 4. Kerapatan material di dalam tanah menentukan baik tidaknya resistansi pentanahan. 5.2 Saran Menurunkan nilai resistansi pentanahan secara efisien harus mempertimbangkan segala aspek yang dapat mempengaruhi nilai resistansi pentanahan. Selain itu perlu dilakukan analisis lebih mendalam untuk sistem pentanahan dengan menggunakan batang konduktor yang ditanam secara horizontal dengan bahan-bahan tambahan lain. 55

82 Halaman ini sengaja dikosongkan 56

83 DAFTAR PUSTAKA [1] W,Keitz,Switzer Practical Guide to Elecktrical grounding. ERICO [2] Hutauruk, T.S Pembumian Netral Sistem Tenaga dan Pembumian Peralatan. Jakarta: Erlangga [3] IEEE Green Book: Recommended Practice For Grounding of Industrial and Commercial Power Sistem ANSI. New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. [4] George,Frank,Tagg.1964.Earth Resistances. Pitman Publishing Corp [5] Yanuarianto,Yudistiro.2008.Pemanfaatan Arang Kayu Sebagai Media Pembumian Elekroda Jenis Batang.Malang : Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Brawijaya [6] Tagg, G.F Earth Resistance. London: The Whitefriars Press Ltd. [7] Roy B. Carpenter Jr., Mark M. Drabkin & Joseph A. Lanzoni Better Grounding. Journal. USA: Lightning Eliminators & Consultants, Inc. [8] Anonim. IEEE Green book Std : 184 (* Sesuai SPLN 102, 1993: 9) [9] Anonim. Pedoman Pengawasan Instalasi Listrik (Disnaker-RI), 1987: 18 [10] Bimo Prajanuarto, Pemanfaatan Semen Konduktif sebagai Media Pembumian Elektroda Batang, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya,

84 Halaman ini sengaja dikosongkan 58

85 RIWAYAT HIDUP PENULIS Winanda Riga Tamma, lahir di Surabaya 24 Desember Anak kedua dari tiga bersaudara. Penulis memulai jenjang pendidikan di SDN Pucang 1 Sidoarjo ( ). Setelah itu melanjutkan pedidikan di SMPN 3 Sidoarjo ( ), setelah itu melanjutkan pendidikan di SMAN 15 Surabaya ( ). Setelah lulus SMA, penulis kemudian menempuh pendidikan S1 Teknik Elektro di Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya dengan konsentrasi di bidang Sistem Tenaga. Penulis memiliki prinsip tidak mudah menyerah untuk melakukan sesuatu. Saat menempuh pendidikan di bangku kuliah, penulis juga aktif di organisasi himpunan dan aktif di DIVISI KALPATARU ELEKTRO ITS. Penulis juga hobi berolahraga. 59

86 Halaman ini sengaja dikosongkan 60

87 LAMPIRAN 1 61

88 LAMPIRAN 2 62