PEMBUMIAN LISTRIK

Bab.1

Tahanan Jenis Tanah

Tahanan jenis tanah berbeda-beda pada tiap tempat di dunia dan berubah - ubah

setiap musim. Tahanan jenis tanah ditentukan berdasarkan kandungan

elektrolitnya yaitu berupa titik embun, mineral dan kandungan garamnya. Area

tanah yang kering akan mempunyai tahanan jenis tanah yang tinggi apabila

mengandung garam yang tidak mudah larut.

Pentingnya tahanan jenis tanah ini untuk diketahui karena tahanan jenis

tanah mempunyai beberapa manfaat yaitu :

1. Beberapa data yang diperoleh dari survey geofisika dibawah permukaan bumi

dapat membantu untuk identifikasi lokasi pertambangan, kedalaman batubatuan

dan phenomena-phenomena geologi lainnya.

2. Tahanan jenis tanah mempunyai pengaruh langsung terhadap korosi pipa-pipa bawah tanah. Apabila tahanan jenis tanah semakin meningkat maka aktivitas

korosi akan semakin meningkat pula.

3. Tahanan jenis lapisan tanah mempunyai pengaruh langsung dalam sistem

pembumian. Ketika merencanakan sistem pembumian, sebaiknya dicari lokasi

yang mempunyai tahanan jenis tanah yang terkecil agar tercapai instalasi

pembumian yang paling ekonomis.

Faktor keseimbangan antara tahanan pembumian dan kapasitansi di

sekelilingnya adalah tahanan jenis tanah yang direpresentasikan dengan r. Harga

tahanan jenis tanah dalam kedalaman tertentu tergantung pada beberapa faktor

yaitu :

1. Jenis tanah : liat, berpasir, berbatu dan lain-lain.

2. Lapisan tanah : berlapis-lapis dengan tahanan jenis berlainan atau seragam.

3. Komposisi kimia dari larutan garam dalam kandungan air

4. Kelembaban tanah

5. Temperatur tanah

6. Kepadatan tanah

Pengaruh Keadaan Struktur Tanah

Tahanan jenis tanah bervariasi dari 500 sampai 50000 Ohm per cm3.

kadang-kadang harga ini dinyatakan dalam Ohm-cm. Pernyataan Ohm-cm

merepresentasikan tahanan di antara dua permukaan yang berlawanan dari suatu

volume tanah yang berisi 1 cm3. Kesulitan yang biasa dijumpai dalam mengukur

tahanan jenis tanah adalah bahwa dalam kenyataannya komposisi tanah tidaklah

homogen pada seluruh volume tanah, dapat bervariasi secara vertikal maupun

horizontal, sehingga pada lapisan tertentu mungkin terdapat dua atau lebih jenis

tanah dengan tahanan jenis yang berbeda. Untuk memperoleh harga sebenarnya

dari tahanan jenis tanah, harus dilakukan pengukuran langsung ditempat dengan

memperbanyak titik pengukuran.

Pengaruh Unsur Kimia

Untuk mendapatkan tahanan jenis tanah yang lebih rendah, komposisi

kimia tanah diubah dengan memberikan garam pada tanah dekat elektroda

pembumian. Cara ini hanya baik untuk sementara sebab proses penggaraman

harus dilakukan secara periodik, sedikitnya 6 (enam) bulan sekali.

Cara lain untuk mendapatkan tahanan jenis tanah yang rendah adalah

dengan memberikan air atau membasahi tanah. Harga tahanan jenis tanah pada

kedalaman yang terbatas sangat tergantung dengan keadaan cuaca. Untuk

mendapatkan tahanan jenis tanah rata-rata untuk keperluan perencanaan, maka

diperlukan penyelidikan atau pengukuran dalam jangka waktu tertentu.

Pengaruh Iklim

Untuk mengurangi variasi tahanan jenis tanah akibat pengaruh musim,

pembumian dapat dilakukan dengan menanam elektroda pembumian sampai

mencapai kedalaman di mana terdapat air tanah. Kadangkala kelembaban dan

temperatur bervariasi di sekitar elektroda pembumian sehingga harga tahanan

jenis tanah harus diambil untuk keadaan yang paling buruk, yaitu pada keadaan

tanah kering dan dingin.

Tahanan jenis tanah akan dipengaruhi pula oleh besar kecilnya konsentrasi

air tanah atau kelembaban tanah jika konduktivitas tanah semakin besar maka

tahanan jenis tanah semakin kecil.

Pengaruh Temperatur Tanah

Temperatur tanah sekitar elektroda pembumian juga berpengaruh pada

besarnya tahanan jenis tanah. Hal ini terlihat sekali pengaruhnya pada temperatur

di bawah titik beku air (0°C). Di bawah harga ini penurunan temperatur yang

sedikit saja akan menyebabkan kenaikan harga tahanan jenis tanah dengan cepat.

Gejala di atas dapat dijelaskan sebagai berikut ; pada temperatur di bawah

titik beku air (0°C) , air di dalam tanah akan membeku, molekul-molekul air

dalam tanah sulit untuk bergerak, sehingga daya hantar listrik tanah menjadi

rendah sekali. Bila temperatur tanah naik, air akan berubah menjadi fase cair,

molekul-molekul dan ion-ion bebas bergerak sehingga daya hantar listrik tanah

menjadi besar atau tahanan jenis tanah turun. Pengaruh temperatur terhadap

tahanan jenis tanah dapat dihitung dengan rumus di bawah ini :

( t) t r =r 1+a 0

dimana :

r t = tahanan jenis tanah pada t°C.

r o = tahanan jenis tanah pada 0°C

a o = koefisien temperatur tahanan per °C pada 0°

t = temperatur yang timbul (°C)

Bab.2

Pengukuran tahanan dan jenis tanah

Berdasarkan Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000)

tahanan jenis tanah dari berbagai jenis tanah dapat dilihat pada

Jenis Tanah	Tahanan Jenis Tanah (W-m)
Tanah Rawa	30
Tanah Liat dan Tanah Ladang	100
Pasir Basah	200
Kerikil Basah	500
Pasir dan Kerikil Kering	1000
Tanah Berbatu	3000

Untuk perhitungan digunakan Tabel  Resistansi Rata-rata Jenis Tanah

Jenis Tanah	Resistansi Jenis (Ohm - meter)
Tanah organik yg basah	10
Tanah basah	100
Tanah kering	1000
Lapisan tanah keras	10000

Metoda yang paling akurat dalam pelaksanaan pengukuran tahanan jenis tanah

rata-rata adalah dengan menggunakan metoda 4 titik. Elektroda kecil sebanyak 4

batang ditanam dalam 4 lobang pada kedalaman b dan diberi jarak (pada suatu

garis lurus) sebesar a. Arus uji I dialirkan diantara dua elektroda terluar dan

potensial V diantara 2 elektroda terdalam diukur dengan voltmeter dengan

impedansi yang tinggi. Kemudian V/I memberi nilai tahanan R dalam W.

Ada dua variasi metoda ini yaitu :

1.      metoda Wenner

Dengan metoda ini elektroda diatur dengan jarak yang sama (Gbr 2.10a.)

bila a sebagai jarak antara dua elektroda berdekatan, maka tahanan jenis r

adalah :

Harus dicatat bahwa persamaan ini tidak berlaku untuk batang pembumian

yang ditanam sedalam b; persamaan ini hanya berlaku untuk elektroda kecil

yang ditanam pada kedalaman b, dengan kawat penghubung berisolasi.

Bagaimanapun pada prakteknya, 4 batang elektroda biasanya ditempatkan

segaris sejauh a dengan kedalaman kurang dari 0,1 a. Dengan demikian kita

dapat mengasumsikan b = 0 dan Persamaan diatas menjadi :

r = 2paR

Penjelasan secara matematis mengenai metode wenner ini dapat dilihat sbb:

Gambar. metoda wenner

2.    Schlumberger-Palmer

Salah satu masalah pada metoda Wenner adalah pengurangan secara cepat

nilai potensial antara dua elektroda sebelah dalam bila jarak keduanya

ditingkatkan pada nilai yang relatif besar. Seringkali instrumen komersil tidak

cukup melakukan proses pengukuran pada nilai potensial rendah. Untuk

mengukur tahanan jenis dengan jarak yang jauh antara elektroda arus dapat

digunakan. Probe tegangan dibuat semakin dekat dengan elektroda arus.

Ini akan meningkatkan nilai potensial yang diukur.

Rumusan yang digunakan dalam permasalahan ini dapat ditentukan secara

mudah. Bila kedalaman elektroda b relatif kecil terhadap jarak d dan c maka

tahanan jenis yang diukur dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

r = p c (c + d ) R/d