Apakah Rintangan Bumi

Apakah Rintangan Bumi?

Pengertian Rintangan Bumi

Elektroda bumi adalah batang atau pelat logam yang ditanam di dalam tanah dan terhubung ke terminal bumi dari sistem elektrik. Elektroda ini menyediakan jalur rintangan rendah untuk arus gangguan dan lonjakan petir untuk didispersikan ke dalam tanah. Ini juga membantu menstabilkan tegangan sistem dan mengurangi gangguan elektromagnetik.

Elektroda bumi dapat dibuat dari bahan seperti tembaga, baja, atau besi galvanis, dipilih berdasarkan konduktivitas dan ketahanan korosi. Ukuran, bentuk, panjang, dan kedalaman elektroda tergantung pada kondisi tanah, rating arus, dan aplikasi khusus dari sistem pembumian.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Rintangan Pembumian

Rintangan bumi sebagian besar tergantung pada resistivitas tanah antara elektroda dan titik potensial nol (bumi tak terbatas). Resistivitas tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti:

• Konduktivitas listrik tanah, yang sebagian besar disebabkan oleh elektrolisis. Konsentrasi air, garam, dan komponen kimia lainnya dalam tanah menentukan konduktivitasnya. Tanah lembab dengan kandungan garam tinggi memiliki resistivitas lebih rendah daripada tanah kering dengan kandungan garam rendah.

• Komposisi kimia tanah, yang mempengaruhi nilai pH dan sifat korosinya. Tanah asam atau basa dapat mengkorosi elektroda bumi dan meningkatkan rintangannya.

• Ukuran butiran, keteraturan, dan pengepakan partikel tanah mempengaruhi porositas dan kapasitas retensi kelembaban. Tanah berbutir halus dengan distribusi seragam dan pengepakan padat memiliki resistivitas lebih rendah daripada tanah berbutir kasar dengan distribusi tidak teratur dan pengepakan longgar.

• Suhu tanah, yang mempengaruhi ekspansi termal dan titik beku. Suhu tinggi dapat meningkatkan konduktivitas tanah dengan meningkatkan mobilitas ion. Suhu rendah dapat menurunkan konduktivitas tanah dengan membekukan kandungan airnya.

• Rintangan bumi juga tergantung pada rintangan elektroda itu sendiri dan rintangan kontak antara permukaan elektroda dan tanah. Namun, faktor-faktor ini biasanya dapat diabaikan dibandingkan dengan resistivitas tanah.

Pengukuran Rintangan Bumi

Ada berbagai metode untuk mengukur rintangan bumi pada sistem yang ada. Beberapa metode umum adalah:

Metode Penurunan Potensial

Metode ini, juga disebut metode 3-titik atau metode penurunan potensial, memerlukan dua elektroda uji (elektroda arus dan potensial) dan alat pengukur rintangan bumi. Elektroda arus ditempatkan pada jarak dari elektroda bumi, sesuai dengan kedalamannya. Elektroda potensial ditempatkan di antara keduanya, di luar area rintangan mereka. Alat pengukur menyuntikkan arus yang diketahui melalui elektroda arus dan mengukur tegangan antara elektroda potensial dan elektroda bumi. Rintangan bumi kemudian dihitung menggunakan hukum Ohm:

Di mana R adalah rintangan bumi, V adalah tegangan yang diukur, dan I adalah arus yang disuntikkan.

Metode ini sederhana dan akurat tetapi memerlukan pemutusan semua koneksi ke elektroda bumi sebelum pengujian.

Metode Klip-On

Metode ini juga dikenal sebagai pengujian frekuensi induksi atau metode tanpa tiang. Metode ini tidak memerlukan elektroda uji atau pemutusan koneksi ke elektroda bumi. Metode ini menggunakan dua klip yang diletakkan di sekitar elektroda bumi yang ada. Salah satu klip menginduksi tegangan ke elektroda dan klip lainnya mengukur arus yang mengalir melaluinya. Rintangan bumi dihitung menggunakan hukum Ohm:

Di mana R adalah rintangan bumi, V adalah tegangan yang diinduksi, dan I adalah arus yang diukur.

Metode ini praktis dan cepat tetapi memerlukan jaringan bumi paralel dengan beberapa elektroda.

Metode Batang Tersambung

Metode ini melibatkan satu elektroda uji (elektroda arus) dan alat pengukur rintangan bumi. Elektroda arus dihubungkan ke elektroda bumi dengan kabel. Alat pengukur menyuntikkan arus yang diketahui melalui kabel dan mengukur tegangan antara kabel dan elektroda bumi. Rintangan bumi kemudian dihitung menggunakan hukum Ohm:

Di mana R adalah rintangan bumi, V adalah tegangan yang diukur, dan I adalah arus yang disuntikkan.

Metode ini tidak memerlukan pemutusan koneksi ke elektroda bumi tetapi memerlukan kontak yang baik antara kabel dan elektroda arus.

Metode Star-Delta

Metode ini menggunakan tiga elektroda uji (elektroda arus) yang disusun dalam segitiga sama sisi di sekitar elektroda bumi yang ada. Alat pengukur rintangan bumi menyuntikkan arus yang diketahui melalui setiap pasangan elektroda uji secara bergantian dan mengukur tegangan antara setiap pasangan elektroda uji secara bergantian. Rintangan bumi dihitung menggunakan hukum Kirchhoff:

Di mana R adalah rintangan bumi, V_AB, V_BC, V_CA adalah tegangan yang diukur antara setiap pasangan elektroda uji, dan I adalah arus yang disuntikkan.

Metode ini tidak memerlukan pemutusan koneksi ke elektroda bumi tetapi memerlukan lebih banyak elektroda uji dibandingkan metode lainnya.

Metode Bumi Mati

Metode ini menggunakan dua elektroda uji (elektroda arus) yang dihubungkan secara seri dengan alat pengukur rintangan bumi. Satu elektroda uji ditempatkan dekat elektroda bumi yang ada, dan elektroda uji lainnya ditempatkan jauh darinya. Alat pengukur menyuntikkan arus yang diketahui melalui kedua elektroda uji ke dalam tanah dan mengukur tegangan antara keduanya. Rintangan bumi kemudian dihitung menggunakan hukum Ohm:

Di mana R adalah rintangan bumi, V adalah tegangan yang diukur, dan I adalah arus yang disuntikkan.

Metode ini tidak memerlukan pemutusan koneksi ke elektroda bumi yang ada tetapi memerlukan kabel yang sangat panjang antara kedua elektroda uji.

Metode Kemiringan

Metode ini menggunakan satu elektroda uji (elektroda potensial) dan alat pengukur rintangan bumi. Elektroda potensial dipindahkan sepanjang garis lurus menjauhi elektroda bumi yang ada pada interval tertentu. Alat pengukur menyuntikkan arus yang diketahui melalui elektroda bumi yang ada ke dalam tanah dan mengukur tegangan antara elektroda bumi dan elektroda potensial pada setiap interval. Grafik tegangan versus jarak digambar dan diekstrapolasikan untuk menemukan intersepsi pada sumbu tegangan. Rintangan bumi dihitung menggunakan hukum Ohm:

Di mana R adalah rintangan bumi, V₀ adalah intersepsi pada sumbu tegangan, dan I adalah arus yang disuntikkan.

Metode ini tidak memerlukan pemutusan koneksi ke elektroda bumi yang ada tetapi memerlukan pergerakan elektroda potensial sepanjang garis lurus.

Penyempurnaan Rintangan Bumi

Rintangan bumi dapat ditingkatkan dengan mengurangi resistivitas tanah atau meningkatkan luas permukaan elektroda. Beberapa cara umum untuk meningkatkan rintangan bumi adalah:

• Menambahkan garam atau zat terlarut lainnya di sekitar elektroda untuk meningkatkan konduktivitas tanah melalui elektrolisis.

• Menambahkan arang atau zat penahan kelembaban lainnya di sekitar elektroda untuk menjaga tanah tetap lembab sepanjang tahun.

• Menggunakan beberapa elektroda yang dihubungkan secara paralel untuk meningkatkan total luas permukaan yang bersentuhan dengan tanah.

• Menggunakan elektroda yang lebih panjang atau lebih dalam untuk mencapai lapisan tanah yang lebih rendah dengan resistivitas lebih rendah.

• Menggunakan elektroda dengan bagian lintang yang lebih besar atau berbentuk rongga untuk mengurangi rintangan elektroda.

• Menggunakan elektroda dengan lapisan khusus atau paduan untuk mencegah korosi dan meningkatkan rintangan kontak.

Disarankan untuk mengukur rintangan bumi secara berkala (setahun sekali atau setiap enam bulan) dan mengambil tindakan yang diperlukan jika melebihi nilai yang diinginkan untuk aplikasi.

Kesimpulan

Rintangan bumi adalah parameter penting dalam merancang dan memelihara sistem pembumian. Rintangan ini tergantung pada berbagai faktor seperti resistivitas tanah, ukuran, bentuk, kedalaman, dan bahan elektroda. Ada berbagai metode untuk mengukurnya pada sistem yang ada, seperti metode penurunan potensial, metode klip-on, metode batang tersambung, metode star-delta, metode bumi mati, dan metode kemiringan. 

Rintangan bumi dapat ditingkatkan dengan menambahkan garam, arang, atau zat lainnya di sekitar elektroda, menggunakan beberapa elektroda, menggunakan elektroda yang lebih panjang atau lebih dalam, menggunakan elektroda yang lebih besar atau berbentuk rongga, atau menggunakan lapisan atau paduan khusus untuk elektroda. Rintangan bumi harus diukur secara berkala dan dipertahankan dalam batas yang dapat diterima untuk alasan keselamatan dan kinerja.