Sistem Pentanahan (Grounding System) Michael Riverdo Hutauruk

Pengertian Sistem pengamanan terhadap perangkat-perangkat yang mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari lonjakan listrik, petir, dll. Sistem pentanahan di data center menjadi salah satu unsur penting dalam data center karena memberikan kebutuhan tenaga utama bagi data center. Standar pentanahan untuk data center tercantum dalam beberapa dokumen antara lain : TIA-942, J-STD-607-A-2002 dan IEEE Std 1100 (IEEE Emerald Book), IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic Equipment.

Tujuan Menciptakan jalur yang low-impedance (tahanan rendah) terhadap permukaan bumi untuk gelombang listrik dan transient voltage. Penerangan, arus listrik, circuit switching dan electrostatic discharge adalah penyebab umum dari adanya sentakan listrik atau transient voltage. Sistem pentanahan yang efektif akan meminimalkan efek tersebut.

Jenis-Jenis Pentanahan Terdapat beberapa jenis pentanahan yang digunakan berdasarkan standar IEEE: TN-C (Terre Neutral - Combined) TN-S (Terre Neutral - Separate) TN-C-S (Terre Neutral - Combined - Separate) TT (Double Terre) IT (Isolated Terre) Terre berasal dari bahasa perancis yang berarti pembumian.

TN-C (Terre Neutral - Combined) Sistem yang mempunyai titik netral yang dibumikan langsung, dan Bagian Konduktif Terbuka (BKT atau Penghantar PE) instalasi dihubungkan ke titik tersebut oleh penghantar proteksi. Di mana fungsi netral dan fungsi proteksi tergabung dalam penghantar tunggal di seluruh sistem.

TN-S (Terre Neutral - Separate) Bagian netral sumber energi listrik terhubung dengan bumi pada satu titik saja, sehingga bagian netral pada sebuah instalasi konsumen terhubung langsung dengan netral sumber listrik. Type ini cocok pada instalasi yang dekat dengan sumber energi listrik, seperti pada konsumen besar yang memiliki satu atau lebih HV/LV transformer untuk kebutuhan sendiri dan instalasi/peralatan nya berdekatan dengan sumber energi tersebut (transformer).

TN-C-S (Terre Neutral - Combined - Separate) Memiliki saluran netral dari peralatan distribusi utama (sumber listrik) terhubung dengan bumi dan pembumian pada jarak tertentu di sepanjang saluran netral yang menuju konsumen, biasanya disebut sebagai Protective Multiple Earthing (PME). Dengan sistem ini konduktor netral dapat berfungsi untuk mengembalikan arus gangguan pentanahan yang mungkin timbul di sisi konsumen (instalasi) kembali ke sumber listrik. Pada sistem ini, instalasi peralatan pada konsumen tinggal menghubungkan pentanahannya pada terminal (saluran) yang telah disediakan oleh sumber listrik.

TT (Double Terre) Sistem yang mempunyai titik netral yang dibumikan langsung dan Bagian Konduktif Terbuka (BKT atau Penghantar PE) instalasi dihubungkan ke elektrode bumi yang secara listrik terpisah dari elektrode bumi sistem tenaga listrik. Bagian netral  sumber listrik tidak terhubung langsung dengan pembumian netral pada sisi konsumen (instalasi peralatan). Pada sistem TT, konsumen harus menyediakan koneksi mereka sendiri ke bumi, yaitu dengan memasang elektroda bumi yang cocok untuk instalasi tersebut

IT (Isolated Terre) Sistem yang semua bagian aktifnya tidak dibumikan atau titik netral dihubungkan ke bumi melalui impedansi. Bagian Konduktif Terbuka (BKT atau Penghantar PE) instalasi dibumikan secara independen atau kolektif, atau ke pembumian sistem.

Elektroda Pentanahan ELEKTRODA BATANG  terbuat dari batang atau pipa logam yang di tanam vertikal di dalam tanah. Biasanya dibuat dari bahan tembaga, stainless steel atau galvanised steel. Elektroda batang ini mampu menyalurkan arus discharge petir maupun untuk pemakaian pentanahan yang lain. ELEKTRODA PELAT  bentuk persegi atau persegi panjang, terbuat dari tembaga, timah atau pelat baja yang ditanam didalam tanah. Cara penanaman biasanya secara vertical, sebab dengan menanam secara horizontal hasilnya tidak berbeda jauh dengan vertical. Penanaman secara vertical adalah lebih praktis dan ekonomis. ELEKTRODA PITA  terbuat dari bahan metal berbentuk pita atau juga kawat BCC yang di tanam di dalam tanah secara horizontal sedalam ± 2 feet. Elektroda pita ini bisa dipasang pada struktur tanah yang mempunyai tahanan jenis rendah pada permukaan dan pada daerah yang tidak mengalami kekeringan. Hal ini cocok untuk daerah – daerah pegunungan dimana harga tahanan jenis tanah makin tinggi dengan kedalaman.  

Listrik Statis (Electrostatic) Berkumpulnya muatan listrik pada suatu benda. Pengosongan Muatan Listrik  Loncatan muatan listrik terjadi pada saat muatan listrik bergerak secara bersama-sama. Petir merupakan salah satu contoh proses pengosongan muatan listrik. Pengosongan terjadi apabila tersedia suatu jalan bagi elektron-elektron untuk mengalir dari suatu benda bermuatan ke benda lain.

Sistem Pentanahan Penyimpanan Bahan Kimia

Pentanahan Bahan Kimia Sistem ikatan (bonding)  menghubungkan bagian-bagian peralatan konduktif untuk menjaga energi potensial tetap sama. Bonding menjamin kontinuitas listrik dan kapasitasnya (NEC 250). Metode terbaik untuk bonding kontainer adalah dengan memasang tali ikatan logam atau kawat yang memastikan bahwa terjadi kontak antara logam. Sistem Pentanahan (Grounding)  bentuk khusus dari ikatan di mana peralatan konduktif terhubung ke elektroda pembumian atau ke sistem grounding bangunan untuk membatasi tegangan yang tidak sengaja melaluinya (NEC 250). Koneksi grounding dan ikatan  logam telanjang, cat dan karat harus dihapus untuk menjaga kontak yang terjadi tetap baik.

Kenapa Pentanahan Bahan Kimia dibutuhkan? Listrik statis adalah muatan listrik yang dihasilkan ketika ada gesekan antara dua hal yang terbuat dari bahan yang berbeda atau zat, yang dapat menyebabkan percikan api. Hal ini juga dapat dihasilkan oleh kontak berulang dan pemisahan antara bahan. Untuk bahan kimia, hal ini dapat dihasilkan saat cairan kimia dituangkan, dipompa, disaring, diaduk atau mengalir melalui pipa atau selang. Penumpukan muatan listrik tersebut yang dinamakan listrik statis. Bahkan ketika cairan diangkut dalam suatu wadah non-konduktif, gesekan permukaan luar wadah bisa menghasilkan listrik statis. Oleh karena itu, pentanahan harus tersedia pada tempat-tempat penampungan bahan kimia berbahaya agar bahaya kebakaran/ledakan yang dipicu percikan api akibat listrik statis bisa dihindari.

Sistem Pentanahan Bahaya Petir Sejak dahulu petir telah banyak menimbulkan kerusakan yang merugikan manusia. Semakin banyaknya pemakaian alat elektronik dan peralatan tegangan rendah saat ini telah meningkatkan jumlah statistik kerusakan yang timbul akibat sambaran petir, baik langsung maupun tidak langsung. Untuk mengatasi masalah ini, perlindungan yang sesuai harus diberikan dan dipasang pada peralatan atau instalasi terhadap bahaya sambaran petir langsung maupun induksinya. Sistem pentanahan dan sistem proteksi, yang merupakan solusi menyeluruh berupa perlindungan peralatan elektronik, bangunan, ketersediaan layanan, dan keselamatan manusia terhadap kemungkinan bahaya kejut listrik serta kerusakan akibat petir/tegangan berlebih. Sistem pentanahan atau biasa disebut sebagai grounding system adalah sistem pengamanan terhadap perangkat-perangkat yang mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari lonjakan listrik utamanya petir. Sistem pentanahan digambarkan sebagai hubungan antara suatu peralatan atau sirkit listrik dengan bumi. Sistem Pentanahan Bahaya Petir untuk bangunan yang paling banyak digunakan adalah Sangkar Faraday (Faraday Cage).

Sangkar Faraday

Sistem Pentanahan Instalasi Listrik Tujuan  membatasi tegangan antara bagian-bagian peralatan yang tidak dialiri arus, dan antara bagian-bagian tersebut dengan tanah, sampai pada suatu nilai yang aman untuk semua kondisi operasi, baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan. Bagian-bagian yang ditanahkan: Semua bagian instalasi yang terbuat dari logam (menghantar listrik) dan dengan mudah bisa disentuh manusia. Bagian pembuangan muatan listrik (bagian bawah) dari arrester. Kawat petir yang ada pada bagian atas saluran transmisi. Kawat petir ini sesungguhnya juga berfungsi sebagai lightning arrester. Titik netral dari transformator atau titik netral dari generator. Dalam praktek, diinginkan agar tahanan pentanahan dari titik-titik pentanahan tersebut di atas tidak melebihi 5 ohm.

Arrester Suatu alat pelindung bagi peralatan dan sistem tenaga listrik terhadap tegangan lebih. Fungsi: melindungi peralatan dan sistem tenaga listrik dengan cara membatasi tegangan lebih yang terjadi dan mengalirkannya ke tanah. Berhubung dengan fungsinya itu ia harus dapat menahan frekuensi sistem tegangan (50-60 Hz) untuk waktu yang terbatas dan harus dapat melewatkan arus tegangan lebih ke tanah tanpa mengalami kerusakan. Arrester berlaku sebagai jalan pintas yang terisolasi.

Arrester untuk Jaringan Listrik Arrester jenis ekspulsi (expulsion type) atau tabung pelindung  hanya untuk trafo distribusi dan tidak direkomendasikan untuk trafo daya, dan Arrester jenis katup (protector tube) dibagi: Arrester katup jenis gardu (station)  2400V – 287kV atau lebih, Arrester katup jenis saluran (intermediate)  15kV-69kV, dan Arrester katup jenis gardu untuk mesin-mesin (distribution)  2.4kV-15kV. Arrester katup jenis distribusi untuk mesin-mesin (distribution)  120V-750V.

Arrester untuk Bangunan & Peralatan Arrester ini bisa dipasang pada bangunan gedung atau di dekat alat yang perlu dilindungi misalnya pada komputer. Alat yang dilindungi perlu tidak saja dilindungi terhadap sambaran petir secara langsung, tetapi juga terhadap sambaran tidak langsung yang menimbulkan induksi.

Efek Tegangan Lebih Surja pada Peralatan Listrik Tegangan surja, yang sering disebut spike (paku) atau transien umumnya terjadi pada kebanyakan jaringan listrik berupa kenaikan tegangan yang sangat cepat. Terjadinya tegangan surja dapat disebabkan oleh petir atau gerakan switching (penyambungan-pemutusan) dari kontaktor, pemutus tenaga, thiristor dan switching kapasitor. Tegangan surja tersebut dapat menimbulkan kerusakan pada peralatan listrik akibat adanya tekanan pada komponen isolasi yang jauh di luar batas tegangannya.

Efek Tegangan Lebih Surja pada Peralatan Listrik Pengaman peralatan listrik & elektronik terhadap tegangan transien yang disebabkan oleh petir. STH : penahan surja untuk panel utama STM : penahan surja untuk panel utama atau panel rumah bila tidak ada pengaman surja di sisi atas STD : penahan surja untuk panel distribusi/sekunder Sekring/Fuse internal pada ST menjaga agar peralatan tidak tersambung terus menerus ke bumi saat terjadi tegangan lebih atau surja yang lama dan melebihi nilai pengenalnya.