Metode Pembumian

Metode Penyambungan ke Tanah dan Mat Penyambungan ke Tanah

Dalam sistem listrik, terdapat beberapa metode penyambungan ke tanah yang tersedia, termasuk penyambungan dengan kabel atau strip, penyambungan dengan batang, penyambungan dengan pipa, penyambungan dengan pelat, dan penyambungan melalui pipa air. Dari metode-metode tersebut, penyambungan dengan pipa dan penyambungan dengan pelat adalah yang paling umum digunakan, dan akan dibahas secara detail di bawah ini.

Mat Penyambungan ke Tanah

Mat penyambungan ke tanah dibuat dengan menghubungkan beberapa batang menggunakan konduktor tembaga. Konfigurasi ini efektif mengurangi resistansi grounding keseluruhan dan berperan penting dalam membatasi potensial tanah. Ini sangat cocok untuk area-area yang diharapkan memiliki arus gangguan besar. Saat merancang mat penyambungan ke tanah, beberapa faktor kritis harus dipertimbangkan dengan cermat:

Pertimbangan Keselamatan

Selama kondisi gangguan, perbedaan tegangan antara tanah dan permukaan tanah harus dijaga pada tingkat yang tidak membahayakan individu yang mungkin bersentuhan dengan permukaan konduktif non-penghantar dari sistem listrik. Hal ini menjamin keselamatan personel yang bekerja di sekitar atau dekat instalasi listrik.

Operasi Relai Perlindungan

Mat penyambungan ke tanah harus mampu menangani arus gangguan yang tidak terputus cukup besar untuk memicu relai perlindungan. Resistansi tanah yang rendah sangat penting untuk memungkinkan arus gangguan mengalir bebas melalui mat, sehingga relai perlindungan dapat beroperasi dengan cepat dan mengisolasi bagian sistem listrik yang bermasalah.

Mencegah Arus Fatal

Resistansi mat penyambungan ke tanah harus dirancang dengan cermat untuk mencegah aliran arus fatal melalui tubuh seseorang dalam kasus kontak tidak sengaja dengan bagian hidup. Ini adalah persyaratan keselamatan dasar untuk melindungi nyawa manusia.

Pembatasan Tegangan Langkah

Desain mat grounding harus memastikan bahwa tegangan langkah - perbedaan potensial antara dua titik pada permukaan tanah pada jarak tertentu - tetap di bawah nilai yang diperbolehkan. Nilai yang diperbolehkan ini tergantung pada berbagai faktor, seperti resistivitas tanah dan kondisi gangguan yang diperlukan untuk mengisolasi peralatan yang bermasalah dari sistem listrik yang hidup. Dengan menjaga tegangan langkah dalam batas aman, risiko syok listrik bagi individu yang berjalan dekat dengan instalasi yang disambungkan ke tanah diminimalkan.

Elektroda Penyambungan ke Tanah
Elektroda penyambungan ke tanah merujuk pada kawat, batang, pipa, pelat, atau kelompok konduktor apa pun yang dimasukkan ke dalam tanah, baik secara horizontal maupun vertikal. Dalam sistem distribusi listrik, bentuk umum elektroda tanah adalah batang, biasanya sepanjang sekitar 1 meter, yang ditancapkan secara vertikal ke tanah. Desain sederhana namun efektif ini membantu membangun koneksi yang andal antara sistem listrik dan tanah, memfasilitasi disipasi aman arus gangguan.

Sebaliknya, di dalam substasi pembangkit, bukannya mengandalkan batang individu, seringkali digunakan mat grounding. Mat grounding terdiri dari beberapa konduktor yang saling terhubung membentuk jaringan. Pendekatan ini menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan penggunaan elektroda tunggal. Luas permukaan yang lebih besar dan sifat saling terhubung dari mat grounding memberikan resistansi keseluruhan yang lebih rendah, memungkinkannya menangani arus gangguan yang lebih tinggi dengan lebih efektif. Selain itu, hal ini membantu mendistribusikan potensial listrik lebih merata di seluruh area substasi, mengurangi risiko tegangan langkah dan sentuh yang berbahaya yang dapat membahayakan personel dan peralatan.

Penyambungan dengan Pipa
Di antara berbagai metode penyambungan ke tanah yang berlaku dalam kondisi tanah dan kelembaban yang sama, penyambungan dengan pipa merupakan salah satu sistem yang paling umum dan efektif. Dalam pendekatan ini, pipa baja galvanis berlubang, sesuai dengan spesifikasi yang disetujui mengenai panjang dan diameter, dipasang secara vertikal di tanah yang tetap lembab, seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi yang menyertainya.

Pemilihan ukuran pipa adalah pertimbangan kritis, karena ditentukan oleh dua faktor utama: besarnya arus yang perlu dilakukan oleh sistem penyambungan ke tanah dan karakteristik tanah. Pipa dengan diameter yang lebih besar atau pipa yang lebih panjang mungkin diperlukan untuk menangani arus gangguan yang lebih tinggi, memastikan bahwa muatan listrik dapat disalurkan dengan aman dan efisien ke tanah. Selain itu, jenis tanah yang berbeda memiliki resistivitas listrik yang berbeda-beda; misalnya, tanah dengan resistivitas yang lebih tinggi mungkin memerlukan pipa berukuran lebih besar untuk mencapai koneksi rendah resistensi yang diinginkan dengan tanah. Proses penentuan ukuran yang teliti ini menjamin keandalan dan keamanan sistem penyambungan dengan pipa, menjadikannya pilihan yang disukai untuk berbagai instalasi listrik.

Untuk penyambungan dengan pipa, praktik standar menentukan dimensi spesifik untuk pipa penyambungan, yang bervariasi sesuai dengan kondisi tanah. Secara umum, di tanah biasa, digunakan pipa dengan diameter 40 mm dan panjang 2,5 meter. Namun, di tanah kering dan berbatu, diperlukan pipa yang lebih panjang untuk memastikan koneksi yang efektif ke tanah. Kedalaman di mana pipa ditancapkan berkaitan langsung dengan kandungan kelembaban tanah, karena lingkungan yang lebih lembab memfasilitasi konduktivitas listrik yang lebih baik.

Dalam instalasi yang typikal, pipa diposisikan pada kedalaman 3,75 meter. Untuk meningkatkan kinerjanya, bagian bawah pipa dikelilingi oleh potongan-potongan kecil kok atau arang, ditempatkan sekitar 15 cm jauhnya. Lapisan alternatif kok dan garam digunakan, masing-masing memiliki tujuan yang berbeda. Kok meningkatkan luas kontak efektif dengan tanah, sementara garam mengurangi resistansi tanah, secara kolektif mengoptimalkan efisiensi sistem penyambungan ke tanah.
Pipa tambahan, dengan diameter 19 mm dan panjang minimum 1,25 meter, dihubungkan ke bagian atas pipa baja galvanis (GI) melalui soket reduksi. Pipa sekunder ini memainkan peran penting dalam mempertahankan fungsionalitas sistem, terutama selama kondisi cuaca yang buruk.

Selama bulan-bulan musim panas, kandungan kelembaban tanah secara alami berkurang, menyebabkan peningkatan resistansi tanah. Untuk mengatasi hal ini, struktur beton semen dibangun untuk memastikan pasokan air yang konsisten. Untuk mempertahankan koneksi tanah yang efektif, 3 hingga 4 ember air dituangkan melalui corong yang terpasang pada pipa berdiameter 19 mm, yang terhubung ke pipa GI utama. Kawat tanah, yang bisa berupa kawat GI atau strip kawat GI dengan penampang yang cukup untuk menghantarkan arus gangguan dengan aman, dilewatkan melalui pipa GI berdiameter 12 mm yang terkubur sekitar 60 cm di bawah permukaan tanah.
Penyambungan dengan Pelat
Penyambungan dengan pelat melibatkan penanaman pelat penyambungan ke tanah. Pelat dapat terbuat dari tembaga, dengan dimensi 60 cm × 60 cm × 3 mm, atau besi galvanis, dengan dimensi 60 cm × 60 cm × 6 mm. Pelat diposisikan secara vertikal, dengan bagian atasnya pada kedalaman tidak kurang dari 3 meter dari permukaan tanah. Kedalaman ini penting untuk memastikan grounding listrik yang andal, karena memungkinkan pelat untuk membuat kontak yang cukup dengan tanah, memfasilitasi disipasi aman arus listrik dalam kasus gangguan.

Penyambungan dengan Pelat
Saat menerapkan penyambungan dengan pelat, pelat penyambungan dimasukkan ke dalam lapisan bantu kok dan garam, dengan ketebalan minimum 15 cm untuk lapisan-lapisan tersebut. Kombinasi ini membantu mengurangi resistivitas tanah di sekitar pelat, meningkatkan efektivitas sistem penyambungan ke tanah. Kawat tanah, terbuat dari besi galvanis (GI) atau tembaga, kemudian dikencangkan ke pelat penyambungan menggunakan mur dan baut. Meskipun tembaga memiliki konduktivitas listrik yang superior, pelat dan kawat tembaga jarang digunakan untuk grounding karena biayanya jauh lebih tinggi dibandingkan alternatif GI. Efisiensi biaya ini menjadikan bahan GI pilihan yang disukai untuk sebagian besar aplikasi penyambungan ke tanah yang praktis.
Penyambungan Melalui Pipa Air Utama
Penyambungan melalui pipa air utama adalah metode lain untuk membangun koneksi listrik ke tanah. Dalam pendekatan ini, kawat GI atau tembaga dihubungkan ke pipa air utama. Koneksi tersebut dipasang menggunakan kawat ikat baja, yang dipasang pada ujung tembaga. Metode ini memanfaatkan jaringan logam yang luas dari pipa air utama, yang biasanya memiliki kontak yang baik dengan tanah, untuk menyediakan jalur rendah resistansi bagi arus listrik dalam kasus gangguan. Namun, metode penyambungan ini harus mematuhi peraturan keselamatan dan kode plumbing yang relevan untuk memastikan keselamatan listrik dan integritas sistem pasokan air.

Pipa air biasanya dibuat dari logam dan terkubur di bawah permukaan tanah, efektif membangun koneksi langsung ke tanah. Dalam kasus gangguan, arus yang mengalir melalui kawat GI atau tembaga yang digunakan untuk penyambungan dialirkan langsung ke tanah melalui pipa air. Hal ini memberikan jalur yang nyaman dan seringkali efektif untuk mendispersikan arus gangguan, memanfaatkan jaringan bawah tanah yang luas dari pipa air dan konduktivitas inherennya sebagai struktur logam.