Rintangan Bumi: Definisi Faktor dan Kaedah Pengukuran

Rintangan bumi didefinisikan sebagai rintangan yang ditawarkan oleh elektroda bumi terhadap aliran arus ke dalam tanah. Ia juga dikenal sebagai rintangan ke bumi atau rintangan tanah. Rintangan bumi adalah parameter penting untuk merancang dan memelihara sistem grounding, karena mempengaruhi keselamatan dan kinerja instalasi listrik.

Apa Itu Elektroda Bumi?

Elektroda bumi adalah batang logam atau pelat yang dikuburkan dalam tanah dan dihubungkan ke terminal bumi dari sistem listrik. Ini memberikan jalur rintangan rendah untuk arus gangguan dan lonjakan petir untuk disebar ke dalam tanah. Ini juga membantu menstabilkan tegangan sistem dan mengurangi gangguan elektromagnetik.

Elektroda bumi dapat dibuat dari tembaga, baja, besi galvanis, atau bahan lain dengan konduktivitas dan ketahanan korosi yang baik. Ukuran, bentuk, panjang, dan kedalaman elektroda bumi bergantung pada kondisi tanah, rating arus, dan aplikasi sistem grounding.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Rintangan Bumi?

Rintangan bumi terutama bergantung 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 butir, keuniforman, 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 seragam 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 bergantung pada rintangan elektroda itu sendiri dan rintangan kontak antara permukaan elektroda dan tanah. Namun, faktor-faktor ini biasanya dapat diabaikan dibandingkan dengan resistivitas tanah.

Bagaimana Mengukur Rintangan Bumi?

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

Metode Jatuh Potensial

Ini juga dikenal sebagai metode 3-titik atau metode jatuh potensial. Metode ini memerlukan dua elektroda uji (elektroda arus dan elektroda potensial) dan pengujian rintangan bumi. Elektroda arus dimasukkan pada jarak dari elektroda bumi yang ada hingga kedalaman yang sama. Elektroda potensial dimasukkan di antara keduanya pada jarak yang sesuai sehingga berada di luar area pengaruh mereka (area rintangan). Pengujian menyuntikkan arus yang diketahui melalui elektroda arus dan mengukur tegangan antara elektroda potensial dan elektroda bumi yang ada. Rintangan bumi 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 Cengkeram

Ini juga dikenal sebagai pengujian frekuensi induksi atau metode tanpa tiang. Metode ini tidak memerlukan elektroda uji apa pun atau memutuskan koneksi apa pun ke elektroda bumi. Metode ini menggunakan dua cengkeram yang ditempatkan di sekitar elektroda bumi yang ada. Satu cengkeram menginduksi tegangan ke elektroda dan cengkeram 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 Terpasang

Metode ini menggunakan satu elektroda uji (elektroda arus) dan pengujian rintangan bumi. Elektroda arus dihubungkan ke elektroda bumi yang ada dengan kabel. Pengujian menyuntikkan arus yang diketahui melalui kabel dan mengukur tegangan antara kabel dan elektroda bumi yang ada. Rintangan bumi 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 apa pun 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. Pengujian 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 apa pun ke elektroda bumi tetapi memerlukan lebih banyak elektroda uji daripada metode lain.

Metode Bumi Mati

Metode ini menggunakan dua elektroda uji (elektroda arus) yang dihubungkan seri dengan pengujian rintangan bumi. Satu elektroda uji dimasukkan dekat elektroda bumi yang ada, dan elektroda uji lainnya dimasukkan jauh dari elektroda bumi. Pengujian menyuntikkan arus yang diketahui melalui kedua elektroda uji ke dalam tanah dan mengukur tegangan antara keduanya. Rintangan bumi 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 apa pun 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 pengujian rintangan bumi. Elektroda potensial dipindahkan sepanjang garis lurus menjauhi elektroda bumi yang ada dengan interval reguler. Pengujian 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 intersep pada sumbu tegangan. Rintangan bumi di