7. Bentuk-Bentuk Elektroda Pentanahan7.1 Pentanahan Rod (Elektroda Batang )Di bawah ini diperlihatkan disribusi tegangan yang terjadi untuk satu batangelektroda dan dua batang elektroda yang ditanam tegak lurus ke dalam tanah,dimana arus kesalahan mengalir dari elektroda tersebut ke tanah sekitarnya.dimana Ux : teagangan elektroda pentanahan atau tegangan antara elektrodadengan tanahx : jarak dari elektrodaDengan demikian untuk jumlah elektroda yang lebih banyak yang ditanam tegaklurus ke dalam tanah maka tahanan pentanahan semakin kecil dan distribusitegangan akan lebih merata.7.1.1 Satu batang elektroda yang ditanam tegak lurus ke dalam tanahDari suatu konduktor terdapat hubungan antara tahanan dan kapasitansi sebesar :R = / 2C (11)dimana :R : tahanan (Ohm): tahanan jenis tanah tiap lapisan (Ohm-m)C : kapasitansi (statt Farad)Kapasitansi ini termasuk kapasitansi dari bayangan konduktor yang ditanam kedalam tanah. Pada gambar-3 satu batang elektroda berbentuk selinder denganpanjang L yang ditanam tegak lurus permukaan tanah berdiameter 2a, denganbayangan di atas permukaan tanah. Untuk menghitung kapasitansi elektrodapentanahan dan bayangan, digunakan metode potensial rata rata menurut G.W.OHome. Dalam persoalan pentanahan, elektroda pentanahan merupakan bahanpenghantar yang membawa muatan listrik yang terdistribusi (menyebar)disekeliling elektroda pentanahan. Dengan cara seperti ini potensial di setiaptempat pada permukaan elektroda akan sama. Bila pada elektroda tersebut

diberikan suatu muatan yang merata, maka kapasitansi dapat dihitung denganmetode potensial rata rata. Hasil yang didapatkan untuk satu batang elektrodaberbentuk selinder yang ditanam seluruhnya di dalam tanah dinyatakan denganpersamaan :(12)Maka tahanan dari satu batang elektroda yang ditanam tegak lurus permukaantanah menurut H.B Dwight, di dapat dengan mensustitusikan persamaan (12) kedalam persamaan (11) sehingga diperoleh persamaan untuk gambar (3.a) sbb:(13)Untuk elektroda batang yang ditanam tegak lurus dan pada kedalaman beberapacm di bawah permukaan tanah (gambar 3.b) berlaku hubungan:(14)Untuk gambar (3.c) satu batang elektroda tegak lurus kedalam tanah, danmenembus lapisan kedua tanah tersebut. Hal ini berlaku persamaan :(14-a)Untuk gambar (3.d) satu batang elektroda tegak lurus kedalam tanah, padakedalaman beberapa cm di bawah permukaan tanah dan menembus lapisan keduatanah tersebut. Hal ini berlaku persamaan :(14-b)dimana :Rd1 : tahanan untuk satu batang elektroda yang ditanam tegak lurus permukaan tanah(Ohm)L : panjang elektroda batang (meter)a : jari-jari batang elektroda (cm): tahanan jenis tanah rata-rata (Ohm-m)(indeks 1 atau 2 menunjukkan lapisan tanah)hb : kedalaman penanaman elektroda (meter)7.1.2 Dua batang elektroda tegak lurus ke dalam tanahSusunan dari dua batang elektroda berbentuk selinder dengan panjang L yangditanam tegak lurus ke dalam tanah dengan jarak antara ke dua elektroda tersebutsebesar S terlihat pada gambar di bawah. Nilai tahanan pentanahan dan tahanan

jenis tanah yang relatif tinggi, maka untuk menguranginya dengan caramenanamkan batang-batang elektroda pentanahan dalam jumlah yang cukupbanyak. Untuk dua batang elektroda pentanahan yang ditanam tegak lurus kedalam tanah oleh Dwight, JL. Marshall dengan memperhatikan efek bayanganbiasanya adalah dengan menghitung tegangan pada salah satu batang elektrodayang disebabkan oleh distribusi muatan yang merata di batang elektroda itusendiri dan pada batang elektroda yang lain termasuk bayangannya. Denganmenghitung tegangan rata-rata yang disebabkan oleh muatan batang elektroda itusendiri dan menghitung tegangan rata-rata yang disebabkan oleh muatan batangelektroda yang lain. Tegangan total rata-rata diperoleh dengan menjumlahkanantara keduanya.Rumus tahanan pentanahan untuk dua batang elektroda yang ditanam tegak luruske dalam tanah adalah [13]:(15)untuk S > L(16)untuk S < Ldimana : S : jarak antara kedua elektroda (meter)7.1.3 Beberapa batang elektroda (Multiple-Rod) yang ditanam tegak lurus kedalam tanahJika susunan batang - batang elektroda yang ditanam tegak lurus ke dalam tanahdalam jumlah yang lebih banyak, maka tahanan pentanahan akan semakin kecildan distribusi tegangan pada permukaan tanah akan lebih merata. Penanamanelektroda yang tegak lurus ke dalam tanah dapat berbentuk bujur sangkar atauempat persegi panjang dengan jarak antara batang elektroda pentanahan adalahsama seperti pada dalam gambar berikut :Nilai tahanan pentanahan untuk beberapa batang elektroda yang ditanam tegak

lurus ke dalam tanah di mana rod menembus lapisan tanah paling bawah/kedua,dihitung dengan mengikuti persamaan berikut:( )(17)dimana Rt adalah tahanan elektroda batang (rod)(18)(19)(20)(21)(22)(24)(25)Keterangan :N : jumlah batang rodCf (shafe factor = 0.9)Ra dan Rb (tahanan berdasarkan pososi elektroda ( gambar.5))Analisa :Dimisalkan :panjang tiap konduktor batang =3.5 meterdiameter konduktor batang = 3/4 inch = 0.01905 meterJari-jari batang konduktor =9.525x10-3 metertahanan jenis tanah rata-rata lapisan pertama =750 Ohm-mtahanan jenis tanah rata-rata lapisan kedua =550 Ohm-mKetebalan lapisan tanah bagian atas h = 3.8 meterKedalaman penanaman elektroda hb = 0.5 meter1). Berdasarkan gambar (3-a) dengan mengacu pada persamaan (13) diperoleh :Rd1 = 214.7256 2). Beradasrkan gambar (3-b) dengan mengacu pada persamaan (14) diperoleh :Rd1 = 191.0741 3). Berdasarkan gambar (3-c) dengan mengacu pada persamaan (14-a) diperoleh :Rd1 = 157.4655 4). Berdasarkan gambar (3-d) dengan mengacu pada persamaan (14-b) diperoleh:Rd1 = 196,6387 5). Berdasarkan gambar (4) dengan mengacu pada persamaan (15) dimana S > Luntuk S = 4 meter Rd2 = 121.9813 untuk S = 5 meter Rd2 = 118.5008 Berdasarkan gambar (4) dengan mengacu pada persamaan (16) dimana S < Luntuk S = 3 meter Rd2 = 123.1448

untuk S = 2.5 meter Rd2 = 125.3299 6). Pentanahan dengan Multiple - rod sesuai dengan persamaan (17 - 22) maka :N=40Dengan cara yang sama diperoleh sbb:untuk N = 20 Rt = 30.6359 untuk N = 10 Rt = 61.0867 untuk N = 5 Rt = 122.0373 KesimpulanDari analisa ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :Bila struktur tanah dianggap homogeno Tahanan elektroda pentanahan untuk satu batang rod akan semakin kecilbila elektroda tersebut ditanam semakin jauh dari permukaan tanaho Untuk dua batang elektroda, bila jarak antara keduanya menjadi lebihbesar dari panjang elektroda nilai tahanan pentanahan akan semakin kecil.o Bila jarak antara kedua elektroda menjadi semakin kecil dibandingkandengan panjang elektroda diperoleh tahanannya semakin besar.Dengan menganggap struktur tanah tidak homogen untuk satu batang elektrodadiperoleh tanahan pentanahan yang lebih kecil dibandingkan dengan tanahhomogenBilamana jumlah elektroda semakin banyak, tahanan pentanahannya semakinkecil, baik pada tanah homogen maupun tidak homogenSumber BacaanBaldev Thapar, Victor Gerez and Prince Emmanuel [1993], "Ground ResistanceOf The Foot In Substation Yards", IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.8No.1, pp.1-6Baldev Thapar, Victor Gerez and Vijay Singh [1993], "Effective GroundResistance Of The Human Feet In High Voltage Switchyards", IEEE Transactionon Power Delivery, Vol.8 No.1, pp. 7 - 12Baldev Thapar, Victor Gerez [1996], "Equivalent Resistivity Of Non-uniform SoilFor Grounding Grid Design", IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.10 No.2,pp.759-767J.Lazzara, N.Barbeito [1990], "Simplified Two Layer Model Substation

Grounding Grid Design Methodology", IEEE Transaction on Power Delivery,Vol.5, No.4, pp.1741-1750J.M. Nahman, V.B. Djordjevic [1996], "Resistance To Ground of CombinedGrid-Multiple Rods Electrodes", IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 11,No. 3, pp.1337 - 1342T.S Hutauruk [1991], "Pengetanahan Netral Sistem tenaga & PengetanahanPeralatan" , Benerbit Erlangga Jakarta.Y.L. Chow, J.J. Yang, and K.D Srivastava [1995], "Grounding Resistance OfBuried Electrodes in Multi-Layer Earth Predicted by Simple VoltageMeasurements along Earth Surface-A Theoritical Discussion", IEEE Transactionon Power Delivery, Vol.10, No.2, pp.707 - 715.Y.L Chow, M.M.A Salama [1994], "A Simplified Method for Calculating TheSubstation Grounding Grid Resistance", IEEE Transaction on Power Delivery,Vol. 9 No.2 pp.736 - 742.Y.L. Chow, M.M Elsherbiny, M.M.A Salama [1996], "Resistance Formula ofGrounding System in Two-Layer Earth", IEEE Transaction on Power Delivery,Vol.11, No. 3, pp. 1330 - 1336Ol eh : TadjuddinPenulis adalah staf pengajar Teknik Elektro Politeknik Unhas Ujung Pandang