Tentang Grounding, Tipe & Seberapa Besar Perananya ?

Grounding adalah bagian penting dari sistem kelistrikan apa pun. Sistem yang diarde dengan benar akan menyelamatkan manusia dari sengatan listrik dan juga melindungi perangkat/peralatan. Tapi apa sebenarnya Grounding itu? Apakah memang memerlukan Grounding? Apakah ada jenis Grounding yang berbeda?

Grounding (US) atau Earthing (UK) adalah proses menghubungkan sistem kelistrikan, peralatan, dan penutup logam ke tanah. Di sini, ground mengacu pada koneksi fisik ke Bumi yang bertindak sebagai titik referensi dan juga jalur kembalinya arus.

Tujuan utama dari grounding adalah untuk menyediakan jalur resistansi rendah bagi aliran listrik. Kita dapat menerapkan koneksi ke ground dengan bantuan elektroda grounding. Dengan cara ini, kita dapat menjaga semua konduktor tidak mengalirkan arus seperti rangka logam/rumah komputer, mesin cuci, pengering, bor listrik, dll. pada potensial 0V.

Sistem pentanahan tipikal terdiri dari dua bagian. Pada bagian pertama, semua sirkuit cabang individual terdiri dari kawat (kabel ground) yang kita sambungkan ke rangka logam kotak outlet, peralatan, perkakas, dll. Semua kabel ground dari sirkuit cabang individual mencapai panel pemutus sirkuit utama dan terhubung ke bus darat.

Bagian kedua dari sistem pentanahan terdiri dari kawat tembaga besar (dikenal sebagai konduktor elektroda pentanahan) yang dihubungkan ke batang pentanahan yang terkubur di dalam tanah.

Pentingnya Grounding

Misalkan peralatan listrik besar seperti mesin cuci dan kabel panas menyentuh badan logam mesin karena kecelakaan. Jika peralatan diardekan dengan benar, misalnya rangka logam mesin dihubungkan ke bus grounding pada panel pemutus arus utama, maka hal berikut akan terjadi.

Arus dari kawat panas akan melewati badan logam mesin. Saat kami menyambungkan konduktor grounding peralatan, arus mengalir melalui konduktor ini ke panel servis utama, bukan ke kabel netral. Akibatnya pemutus arus rangkaian tersebut akan trip.

Jika sistemnya tidak dibumikan, arus dari badan logam akan melewati tubuh manusia yang melakukan kontak dengan mesin. Tubuh manusia akan memberikan jalur yang mudah bagi arus untuk mengalir melalui tanah. Hal ini akan menyebabkan sengatan listrik yang parah. GFCI atau Ground Fault Circuit Interrupter (dalam bentuk Outlet/Receptacle GFCI atau GFCI Breaker ) sangat membantu untuk hal ini. Para insinyur merancangnya secara khusus untuk mendeteksi gangguan tanah dan membuka sirkuit.

Kasus lainnya adalah penumpukan tegangan statis akibat sambaran petir. Saat terjadi sambaran petir, pulsa elektromagnetik dari petir akan menginduksi tegangan ke badan logam peralatan seperti mesin cuci. Saat kita menghubungkan badan logam ke konduktor ground, tegangan lonjakan ini akan dibawa ke panel pemutus sirkuit utama dan kemudian ditransfer ke elektroda ground.

Berbagai Jenis Grounding

Kita dapat mengklasifikasikan grounding berdasarkan Jaringan Tegangan Rendah dan Jaringan Tegangan Tinggi.

Sistem Tegangan Rendah

Pada Jaringan Tegangan Rendah yaitu suplai ke pengguna perumahan dan industri kecil, susunan pentanahannya dapat berupa TN, TT atau IT.

Di sini, huruf pertama menunjukkan hubungan antara transformator dan bumi (T – hubungan langsung ke bumi dan I – Tidak ada hubungan dengan bumi). Huruf kedua menunjukkan sambungan antara peralatan listrik di konsumen dan bumi (T – Sambungan bumi lokal dan N – Pemasok listrik menyediakan sambungan bumi).

1. Grounding TN

Pada sistem Grounding TN, titik bintang trafo (netral) dihubungkan ke bumi dan di sisi konsumen, kabel ground peralatan listrik dihubungkan dengan sambungan ini. Ada tiga jenis Sistem TN.

TN-S: Konduktor ground dan netral terpisah dan dihubungkan pada transformator.

Secara umum, sistem TN:

• Memerlukan pemasangan elektroda bumi secara berkala selama seluruh instalasi
• Mengharuskan pemeriksaan awal terhadap trip efektif untuk kesalahan insulasi pertama dilakukan dengan perhitungan selama tahap desain, diikuti dengan pengukuran wajib untuk memastikan tripping selama commissioning.
• Mewajibkan setiap modifikasi atau perluasan dirancang dan dilakukan oleh teknisi listrik yang berkualifikasi
• Jika terjadi kesalahan insulasi, dapat mengakibatkan kerusakan yang lebih besar pada belitan mesin yang berputar
• Mungkin, di lokasi dengan risiko kebakaran, menimbulkan bahaya yang lebih besar karena arus gangguan yang lebih tinggi.

TN-C: Konduktor ground dan netral adalah sama.

Selain itu, sistem TN-C:

• Sepintas, akan tampak lebih murah (penghilangan tiang perangkat dan konduktor)
• Memerlukan penggunaan konduktor tetap dan kaku
• Dilarang dalam kasus tertentu:
• Tempat dengan risiko kebakaran
• Untuk peralatan komputer (adanya arus harmonik pada netral)

TN-CS: Pisahkan konduktor ground dan netral tetapi hanya di dekat sisi konsumen.

Selain itu, sistem TN-S:

• Dapat digunakan bahkan dengan konduktor fleksibel dan saluran kecil.
• Karena pemisahan netral dan konduktor proteksi, menyediakan PE yang bersih (sistem komputer dan bangunan dengan risiko khusus).

2. Grounding TT

Pada jenis grounding ini, grounding pada trafo dan pada konsumen bersifat independen yaitu titik bintang (netral) pada trafo dihubungkan ke bumi dan elektroda ground lokal bertindak sebagai titik grounding pada konsumen. Kedua titik ini tidak ada hubungannya.

3. Grounding TI

Pada grounding IT tidak ada grounding pada trafo melainkan terdapat grounding lokal dengan menggunakan elektroda ground pada konsumen.

Sistem Tegangan Tinggi

Pembangkit listrik, Gardu Induk, dll. membentuk jaringan tegangan tinggi yang sangat berbeda dengan trafo distribusi tegangan rendah dan konsumen. Dalam sistem tegangan tinggi ini, ada tiga jenis pentanahan utama. yaitu :

• Ungrounded Systems
• Resistance Grounding
• Solidly Grounded Systems

1. Ungrounded Systems

Dalam sistem yang tidak dibumikan atau digali, tidak ada hubungan langsung antara titik bintang (netral) dan bumi. Dalam sistem ini, patahan tanah pada dasarnya tidak mempunyai jalur tertutup sehingga besarnya sangat kecil. Secara teoritis, tidak ada potensi antara konduktor dan ground tetapi dalam sistem AC, selalu ada kapasitansi antar konduktor. Oleh karena itu, kami menyebut sistem ini sebagai sistem yang digabungkan secara kapasitif ke ground.

Hal penting tentang sistem yang tidak dibumikan adalah meskipun arus gangguan saluran ke saluran bumi sangat rendah, sangat sulit untuk mengidentifikasi gangguan saluran ke tanah.

2. Solidly Grounded Systems

Dalam sistem ground solid atau ground langsung, titik bintang transformator (netral) dihubungkan langsung ke ground tanpa adanya hambatan tambahan untuk membatasi arus.

3. Resistance Grounding

Anda mungkin sudah menebak apa itu grounding jenis ini. Dalam grounding resistif, terdapat sebuah resistor (dikenal sebagai Resistor Pembumian Netral) antara titik bintang (netral) transformator dan ground. Resistor ini membatasi arus gangguan yang mengalir melalui konduktor netral.

Pembumian Resistensi Tinggi

Pada grounding resistansi tinggi, arus gangguannya relatif rendah, sekitar 10A atau arus yang setara dengan arus pengisian kapasitif.

Pembumian Resistansi Rendah

Pada grounding dengan resistansi rendah, arus gangguan relatif tinggi, sekitar 50A di beberapa area. Nilai arus gangguan bervariasi dari satu daerah ke daerah lain.

Kesimpulan

Pembumian merupakan bagian penting dari sistem kelistrikan modern. Ini adalah cara untuk memberikan keselamatan baik kepada manusia maupun peralatan/perangkat dari gangguan (gangguan tanah dan lonjakan arus). Dalam panduan ini, kita melihat apa sebenarnya grounding, bagaimana tampilan sistem grounding pada lingkungan perumahan, manfaat grounding, berbagai jenis grounding (untuk sistem tegangan rendah dan tegangan tinggi).