Panduan Komprehensif Sistem Penyambungan ke Tanah

Sistem grounding, juga dikenal sebagai sistem earthing, menghubungkan bagian-bagian tertentu dari sistem listrik dengan tanah, biasanya permukaan konduktif Bumi, untuk tujuan keselamatan dan fungsional. Pilihan sistem grounding dapat mempengaruhi keselamatan dan kompatibilitas elektromagnetik dari instalasi. Regulasi untuk sistem grounding bervariasi di antara negara, meskipun sebagian besar mengikuti rekomendasi Komisi Elektroteknis Internasional (IEC). Dalam artikel ini, kami akan menjelaskan jenis-jenis sistem grounding, kelebihan dan kekurangannya, serta cara merancang dan menginstalnya.

Apa Itu Sistem Grounding?

Sistem grounding didefinisikan sebagai set konduktor dan elektroda yang menyediakan jalur resistansi rendah untuk arus listrik mengalir ke tanah dalam kasus adanya gangguan atau kerusakan. Ini penting karena beberapa alasan:

• Perlindungan peralatan: Sistem grounding membantu melindungi peralatan listrik dari kerusakan akibat overvoltage atau kondisi short-circuit. Ini juga mencegah penumpukan statis dan lonjakan daya yang disebabkan oleh sambaran petir atau operasi switching dekat.

• Perlindungan orang: Sistem grounding membantu mencegah bahaya sengatan listrik dengan memastikan bahwa bagian logam terbuka dari instalasi listrik berada pada potensial yang sama dengan tanah. Ini juga memfasilitasi operasi perangkat pelindung seperti breaker sirkuit atau perangkat sisa arus (RCD) yang dapat memutus pasokan dalam kasus adanya gangguan.

• Titik referensi: Sistem grounding menyediakan titik referensi untuk sirkuit listrik dan peralatan sehingga dapat beroperasi pada tingkat tegangan yang aman terhadap Bumi. Ini memastikan bahwa energi listrik yang tidak digunakan oleh beban dapat dibuang dengan aman ke tanah.

Jenis-Jenis Sistem Grounding

BS 7671 mencantumkan lima jenis sistem grounding: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C, dan IT. Huruf T dan N berarti:

• T = Tanah (dari kata Prancis Terre)

• N = Netral

Huruf S, C, dan I berarti:

• S = Terpisah

• C = Gabungan

• I = Terisolasi

Jenis sistem grounding ditentukan oleh cara sumber energi (seperti transformer atau generator) terhubung dengan tanah dan bagaimana terminal grounding konsumen terhubung ke sumber atau ke elektroda tanah lokal.

Sistem TN-S

Sistem TN-S, ditunjukkan dalam Gambar 1, memiliki sumber netral energi terhubung dengan tanah hanya pada satu titik, di atau sedekat mungkin dengan sumber. Terminal grounding konsumen biasanya terhubung ke selubung atau armor kabel layanan distributor ke dalam bangunan.

Gambar 1: Sistem TN-S

Keuntungan dari sistem TN-S adalah:

• Menyediakan jalur impedansi rendah untuk arus gangguan, yang memastikan operasi cepat perangkat pelindung.

• Menghindari perbedaan potensial antara netral dan tanah di dalam area konsumen.

• Mengurangi risiko gangguan elektromagnetik akibat arus mode umum.

Kekurangan dari sistem TN-S adalah:

• Membutuhkan konduktor pelindung (PE) terpisah bersama dengan konduktor pasokan, yang meningkatkan biaya dan kompleksitas pengkabelan.

• Dapat dipengaruhi oleh korosi atau kerusakan pada selubung atau armor kabel layanan, yang dapat mengurangi efektivitasnya.

Sistem TN-C-S

Sistem TN-C-S, ditunjukkan dalam Gambar 2, memiliki konduktor netral pasokan dari distribusi utama terhubung dengan tanah di sumber dan pada interval sepanjang jalurnya. Ini biasanya disebut multiple grounding proteksi (PME). Dengan susunan ini, konduktor netral distributor juga digunakan untuk mengembalikan arus gangguan tanah yang timbul di instalasi konsumen secara aman ke sumber. Untuk mencapai ini, distributor akan menyediakan terminal grounding konsumen, yang dihubungkan ke konduktor netral masuk.

Gambar 2: Sistem TN-C-S

Keuntungan dari sistem TN-C-S adalah:

• Mengurangi jumlah konduktor yang diperlukan untuk pasokan, yang menurunkan biaya dan kompleksitas pengkabelan.

• Menyediakan jalur impedansi rendah untuk arus gangguan, yang memastikan operasi cepat perangkat pelindung.

• Menghindari perbedaan potensial antara netral dan tanah di dalam area konsumen.

Kekurangan dari sistem TN-C-S adalah:

• Dapat menciptakan risiko sengatan listrik jika ada putus pada konduktor netral antara dua titik tanah, yang dapat menyebabkan peningkatan tegangan sentuh pada bagian logam terbuka.

• Dapat menyebabkan arus yang tidak diinginkan mengalir di pipa logam atau struktur yang terhubung ke tanah di titik yang berbeda, yang dapat mengakibatkan korosi atau gangguan.

Sistem TT

Sistem TT, ditunjukkan dalam Gambar 3, memiliki sumber dan instalasi konsumen terhubung ke tanah melalui elektroda terpisah. Elektroda-elektroda ini tidak memiliki koneksi langsung antara satu sama lain. Jenis sistem grounding ini berlaku untuk instalasi tiga fase maupun satu fase.

Gambar 3: Sistem TT

Keuntungan dari sistem TT adalah:

• Menghilangkan risiko sengatan listrik akibat putus pada konduktor netral atau kontak antara konduktor hidup dan bagian logam yang di-ground.

• Menghindari arus yang tidak diinginkan di pipa logam atau struktur yang terhubung ke tanah di titik yang berbeda.

• Memberikan fleksibilitas lebih dalam memilih lokasi dan jenis elektroda tanah.

Kekurangan dari sistem TT adalah:

• Membutuhkan elektroda tanah lokal yang efektif untuk setiap instalasi, yang mungkin sulit atau mahal untuk dicapai tergantung pada kondisi tanah dan ketersediaan ruang.

• Membutuhkan perangkat perlindungan tambahan seperti RCD atau ELCB yang dioperasikan oleh tegangan untuk memastikan pemutusan yang andal dalam kasus adanya gangguan.

• Dapat menghasilkan tegangan sentuh yang lebih tinggi pada bagian logam terbuka akibat impedansi loop tanah yang lebih tinggi.

Sistem TN-C

Sistem TN-C, ditunjukkan dalam Gambar 4, memiliki fungsi netral dan pelindung digabungkan dalam satu konduktor sepanjang sistem. Konduktor ini disebut PEN (netral pelindung tanah). Terminal grounding konsumen terhubung langsung ke konduktor ini.

Gambar 4: Sistem TN-C

Keuntungan dari sistem TN-C adalah:

• Mengurangi jumlah konduktor yang diperlukan untuk pasokan, yang menurunkan biaya dan kompleksitas pengkabelan.

• Menyediakan jalur impedansi rendah untuk arus gangguan, yang memastikan operasi cepat perangkat pelindung.

Kekurangan dari sistem TN-C adalah:

• Menciptakan risiko seng