Alasan utama perlunya pentanahan dalam jaringan listrik adalah keamanan. Ketika semua bagian logam dari peralatan listrik diarde, maka, bahkan dalam kasus insulasi yang rusak, tegangan berbahaya tidak akan tercipta pada casingnya, mereka akan dicegah dengan sistem pentanahan yang andal.
Tugas untuk sistem pentanahan
Tugas utama sistem keamanan yang beroperasi berdasarkan prinsip pentanahan:
- Keselamatan bagi kehidupan manusia, agar terhindar dari sengatan listrik. Menyediakan jalur alternatif untuk arus darurat agar tidak merugikan pengguna.
- Melindungi bangunan, mesin dan peralatan selama kondisi listrik padam sehingga bagian konduktif yang terbuka dari peralatan tidak mencapai potensi mematikan.
- Perlindungan terhadap tegangan lebih akibat sambaran petir yang dapat menyebabkan tegangan tinggi yang berbahaya dalam sistem distribusi listrik atau dari kontak manusia yang tidak disengaja dengan saluran tegangan tinggi.
- Stabilisasi tegangan. Ada banyak sumber listrik. Setiap transformator dapat dianggap sebagai sumber yang terpisah. Mereka harus memiliki titik reset negatif umum yang tersedia.energi. Bumi adalah satu-satunya permukaan konduktif untuk semua sumber energi, sehingga telah diadopsi sebagai standar universal untuk pelepasan arus dan tegangan. Tanpa titik kesamaan seperti itu, akan sangat sulit untuk memastikan keamanan di sistem tenaga secara keseluruhan.
Persyaratan sistem ground:
- Itu harus memiliki jalur alternatif agar arus berbahaya dapat mengalir.
- Tidak ada potensi berbahaya pada bagian konduktif yang terbuka dari peralatan.
- Harus memiliki impedansi rendah yang cukup untuk menyediakan arus yang cukup melalui sekering untuk memutus daya (<0, 4 detik).
- Harus memiliki ketahanan korosi yang baik.
- Harus dapat menghilangkan arus hubung singkat yang tinggi.
Deskripsi sistem pentanahan
Proses menghubungkan bagian logam dari peralatan dan peralatan listrik ke tanah dengan perangkat logam yang memiliki hambatan kecil disebut pentanahan. Saat membumikan, bagian perangkat yang membawa arus terhubung langsung ke arde. Pembumian menyediakan jalur balik untuk arus bocor dan oleh karena itu melindungi peralatan sistem tenaga dari kerusakan.
Ketika terjadi gangguan pada peralatan, ada ketidakseimbangan arus di ketiga fasenya. Pembumian melepaskan arus gangguan ke pembumian dan oleh karena itu mengembalikan keseimbangan pengoperasian sistem. Sistem pertahanan ini memiliki beberapa keunggulan, seperti menghilangkantegangan lebih melalui pemakaiannya ke tanah. Pembumian memastikan keamanan peralatan dan meningkatkan keandalan layanan.
Metode nol
Pembumian berarti menghubungkan bagian bantalan peralatan ke tanah. Ketika terjadi kesalahan pada sistem, potensi berbahaya tercipta di permukaan luar peralatan, dan setiap orang atau hewan yang secara tidak sengaja menyentuh permukaan dapat menerima sengatan listrik. Zeroing melepaskan arus berbahaya ke tanah dan oleh karena itu menetralkan kejutan saat ini.
Ini juga melindungi peralatan dari sambaran petir dan menyediakan jalur pelepasan dari arester surja dan perangkat pendinginan lainnya. Hal ini dicapai dengan menghubungkan bagian tanaman ke bumi dengan konduktor tanah atau elektroda yang bersentuhan dekat dengan tanah, ditempatkan agak jauh di bawah permukaan tanah.
Perbedaan antara pentanahan dan pentanahan
Salah satu perbedaan utama antara pembumian dan pembumian adalah bahwa saat pembumian, bagian konduktif pembawa terhubung ke pembumian, sedangkan ketika pembumian, permukaan perangkat terhubung ke pembumian. Perbedaan lainnya dijelaskan di bawah ini dalam bentuk tabel perbandingan.
Bagan perbandingan
| Dasar-dasar perbandingan | Pembumian | Zeroing |
| Definisi | Bagian konduktif terhubung ke ground | Kasus peralatan terhubung ke ground |
| Lokasi | Antara peralatan netral dan ground | Antara kotak peralatan dan tanah, yang ditempatkan di bawah permukaan tanah |
| Potensi Nol | Tidak punya | Ya |
| Perlindungan | Lindungi peralatan jaringan listrik | Lindungi seseorang dari sengatan listrik |
| Jalan | Jalur kembali ke tanah saat ini ditunjukkan | Melepaskan energi listrik ke tanah |
| Tipe | Tiga (resistensi padat) | Lima (pipa, pelat, arde elektroda, arde dan arde) |
| Warna kawat | Hitam | Hijau |
| Gunakan | Untuk penyeimbangan beban | Untuk mencegah sengatan listrik |
| Contoh | Generator dan trafo daya netral terhubung ke bumi | Casing trafo, generator, motor, dll terhubung ke ground |
kabel pelindung TN
Jenis sistem pembumian ini memiliki satu atau lebih titik pembumian langsung dari sumber daya. Bagian konduktif yang terbuka dari instalasi dihubungkan ke titik-titik ini menggunakan kabel pelindung.
Di dunialatihan, kode dua huruf digunakan.
Huruf bekas:
- T (Kata Perancis Terre berarti "bumi") - koneksi langsung dari suatu titik ke tanah.
- I - tidak ada titik yang terhubung ke ground karena impedansi tinggi.
- N - koneksi langsung ke sumber netral, yang pada gilirannya terhubung ke bumi.
Berdasarkan kombinasi ketiga huruf ini, ada jenis sistem pentanahan: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Apa artinya ini?
Dalam sistem pembumian TN, salah satu titik sumber (generator atau trafo) dihubungkan ke pembumian. Titik ini biasanya merupakan titik bintang dalam sistem tiga fase. Sasis perangkat listrik yang terhubung terhubung ke pembumian melalui titik pembumian ini di sisi sumber.
Pada gambar di atas: PE - Singkatan dari Protective Earth adalah konduktor yang menghubungkan bagian logam yang terbuka dari instalasi listrik konsumen ke bumi. N disebut netral. Ini adalah konduktor yang menghubungkan bintang dalam sistem tiga fase ke bumi. Dengan penunjukan pada diagram ini, segera jelas sistem pentanahan mana yang termasuk dalam sistem TN.
garis netral TN-S
Ini adalah sistem yang memiliki konduktor netral dan pelindung yang terpisah di seluruh diagram pengkabelan.
Konduktor pelindung (PE) adalah selubung logam dari kabel yang memberi makan instalasi atau konduktor tunggal.
Semua bagian konduktif terbuka dengan instalasi terhubung ke konduktor pelindung ini melalui terminal utama instalasi.
sistem TN-C-S
Ini adalah jenis sistem pembumian di mana fungsi netral dan proteksi digabungkan menjadi satu konduktor sistem.
Dalam sistem pembumian netral TN-CS, juga dikenal sebagai Pembumian Ganda Protektif, konduktor PEN disebut sebagai konduktor netral dan pembumian gabungan.
Konduktor PEN sistem tenaga dibumikan di beberapa titik, dan elektroda pembumian terletak di atau dekat lokasi pemasangan konsumen.
Semua bagian konduktif yang terbuka ke unit dihubungkan oleh konduktor PEN menggunakan terminal pembumian utama dan terminal netral dan terhubung satu sama lain.
sirkuit proteksi TT
Ini adalah sistem pembumian pelindung dengan satu titik sumber daya.
Semua bagian konduktif terbuka dengan instalasi yang terhubung ke elektroda arde secara elektrik tidak bergantung pada sumber arde.
Sistem isolasi TI
Sistem pembumian pelindung tanpa hubungan langsung antara bagian aktif dan pembumian.
Semua bagian konduktif terbuka dengan instalasi yang terhubung ke elektroda arde.
Sumber terhubung ke ground melalui impedansi sistem yang sengaja diperkenalkan, atau diisolasi dari ground.
Desain sistem pelindung
Sambungan antara peralatan listrik dan perangkat dengan pelat arde atau elektroda melalui kabel tebal dengan resistansi rendah untuk memastikankeselamatan disebut grounding atau pentanahan.
Sistem pembumian atau grounding pada jaringan listrik berfungsi sebagai tindakan pengamanan untuk melindungi kehidupan manusia serta peralatannya. Tujuan utamanya adalah untuk menyediakan jalur alternatif arus berbahaya untuk menghindari kecelakaan akibat sengatan listrik dan kerusakan peralatan.
Bagian logam dari peralatan diarde atau dihubungkan ke bumi, dan jika karena alasan apa pun insulasi peralatan gagal, tegangan tinggi yang mungkin ada di lapisan luar peralatan akan memiliki jalur pelepasan ke bumi. Jika peralatan tidak diarde, tegangan berbahaya ini dapat ditularkan ke siapa saja yang menyentuhnya, yang mengakibatkan sengatan listrik. Sirkuit selesai dan sekring segera diaktifkan jika kabel hidup menyentuh kasing yang diarde.
Ada beberapa cara untuk melakukan sistem pentanahan pada instalasi listrik, seperti pentanahan kawat atau strip, pelat atau batang, pentanahan dengan pentanahan atau melalui suplai air. Metode yang paling umum adalah pengaturan zeroing dan insert.
Tas tanah
Keset arde dibuat dengan menghubungkan sejumlah batang melalui kabel tembaga. Ini mengurangi resistansi keseluruhan rangkaian. Sistem pentanahan listrik ini membantu membatasi potensi tanah. Tikar tanah terutama digunakan di tempat di mana arus besar akan diujikerusakan.
Saat mendesain alas tanah, persyaratan berikut diperhitungkan:
- Jika terjadi malfungsi, tegangan tidak boleh berbahaya bagi seseorang saat menyentuh permukaan konduktif peralatan sistem kelistrikan.
- Arus hubung singkat DC yang dapat mengalir ke ground mat harus cukup besar agar relai proteksi bekerja.
- Resistensi tanah rendah sehingga arus bocor dapat mengalir melaluinya.
- Desain alas tanah harus sedemikian rupa sehingga tegangan langkah kurang dari nilai yang diizinkan, yang akan bergantung pada resistivitas tanah yang diperlukan untuk mengisolasi instalasi yang salah dari manusia dan hewan.
Perlindungan arus lebih elektroda
Dengan sistem pengardean gedung ini, setiap kawat, batang, pipa, atau bundel konduktor ditempatkan secara horizontal atau vertikal di tanah di sebelah objek pelindung. Dalam sistem distribusi, elektroda bumi dapat terdiri dari batang sepanjang sekitar 1 meter dan ditempatkan secara vertikal di dalam tanah. Gardu induk dibuat dengan menggunakan alas tanah, bukan batang tunggal.
Sirkuit proteksi arus pipa
Ini adalah sistem pembumian instalasi listrik yang paling umum dan terbaik dibandingkan dengan sistem lain yang cocok untuk kondisi tanah dan kelembaban yang sama. Dalam metode ini, baja galvanis dan pipa berlubang dengan panjang dan diameter yang dihitung ditempatkan secara vertikal di atas tanah yang selalu basah, sebagaiditunjukkan di bawah. Ukuran pipa tergantung pada arus dan jenis tanah saat ini.
Biasanya, ukuran pipa untuk sistem pembumian rumah berdiameter 40 mm dan panjang 2,5 meter untuk tanah normal, atau lebih panjang untuk tanah kering dan berbatu. Kedalaman di mana pipa harus dikubur tergantung pada kadar air tanah. Biasanya, pipa terletak sedalam 3,75 meter. Bagian bawah pipa dikelilingi oleh potongan-potongan kecil coke atau arang pada jarak sekitar 15 cm.
Tingkat alternatif batu bara dan garam digunakan untuk meningkatkan luas lahan efektif dan dengan demikian mengurangi hambatan. Pipa lain dengan diameter 19 mm dan panjang minimum 1,25 meter dihubungkan di bagian atas pipa GI melalui peredam. Di musim panas, kelembaban tanah berkurang, yang menyebabkan peningkatan resistensi tanah.
Dengan demikian, pekerjaan sedang dilakukan di atas dasar beton semen untuk menjaga air tersedia di musim panas dan memiliki tanah dengan parameter pelindung yang diperlukan. Melalui corong yang dihubungkan ke pipa dengan diameter 19 mm, dapat ditambahkan 3 atau 4 ember air. Baik kawat arde GI atau strip kawat GI dengan penampang yang cukup untuk menghilangkan arus dengan aman dibawa ke dalam pipa GI berdiameter 12 mm pada kedalaman sekitar 60 cm dari tanah.
Pembumian pelat
Pada alat sistem pembumian ini, pelat pembumian tembaga 60 cm × 60 cm × 3 m dan besi galvanis 60 cm × 60 cm × 6 mm dibenamkan ke dalam tanah dengan permukaan vertikal pada kedalaman minimal 3 m dari permukaan tanah
Plat pelindung dimasukkan ke dalam lapisan pembantu arang dan garam dengan ketebalan minimal 15 cm. Kabel ground (GI atau kawat tembaga) dibaut dengan kuat ke pelat ground.
Plat tembaga dan kawat tembaga tidak umum digunakan dalam rangkaian proteksi karena harganya yang lebih mahal.
Koneksi tanah melalui pasokan air
Pada tipe ini, kabel GI atau tembaga dihubungkan ke jaringan pipa dengan kabel ikatan baja yang dipasang pada timah tembaga seperti gambar di bawah ini.
Pipa air terbuat dari logam dan terletak di bawah permukaan bumi, yaitu terhubung langsung ke tanah. Aliran arus melalui GI atau kawat tembaga langsung diarde melalui pipa ledeng.
Perhitungan tahanan loop tanah
Hambatan sebatang batang yang terkubur di dalam tanah adalah:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x L x L / W x t)), di mana:
ρ - stabilitas tanah (Ω ohm), L - panjang strip atau konduktor (cm), w - lebar strip atau diameter konduktor (cm), t - kedalaman penguburan (cm).
Contoh: Hitung hambatan strip tanah. Kawat dengan diameter 36 mm dan panjang 262 meter pada kedalaman 500 mm di dalam tanah, hambatan bumi 65 ohm.
R adalah hambatan batang arde di W.
r - Tahanan arde (ohmmeter)=65 ohm.
Ukur l - panjang batang (cm)=262 m=26200 cm.
d -diameter dalam batang (cm)=36mm=3,6 cm.
h - strip tersembunyi / kedalaman batang (cm)=500 mm=50 cm.
Strip pembumian/resistensi konduktor (R)=/ 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Ground strip/resistansi konduktor (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Ground strip/resistansi konduktor (R) =1.7 Ohm.
Aturan praktis dapat digunakan untuk menghitung jumlah ground rod.
Perkiraan resistansi elektroda Batang / Pipa dapat dihitung menggunakan resistansi elektroda batang/pipa:
R=K x / L dimana:
ρ - tahanan pembumian dalam Ohmmeter, L - panjang elektroda dalam meter, d - diameter elektroda dalam meter, K=0,75 jika 25 <L / h <100.
K=1 jika 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L jika 600 <L / d <300.
Jumlah elektroda, jika Anda menemukan rumus R (d)=(1, 5 / N) x R, di mana:
R (d) - resistensi yang diperlukan.
R - resistansi elektroda tunggal
N - jumlah elektroda yang dipasang paralel pada jarak 3 hingga 4 meter.
Contoh: hitung hambatan pipa ground dan jumlah elektroda sehingga didapatkan hambatan 1 ohm, resistivitas tanah dari=40, panjang=2,5 meter, diameter pipa=38 mm.
L / d=2.5 / 0.038=65.78 jadi K=0.75.
Resistansi elektroda pipa R=K x / L=0, 75 × 65, 78=12
Satu elektroda - resistansi - 12 Ohm.
Untuk mendapatkan hambatan 1 ohm, jumlah elektroda yang dibutuhkan=(1,5 × 12) / 1=18
Faktor yang mempengaruhi tahanan tanah
Kode NEC memerlukan panjang elektroda arde minimum 2,5 meter untuk kontak dengan arde. Tetapi ada beberapa faktor yang mempengaruhi tahanan arde dari sistem proteksi:
- Panjang/kedalaman elektroda arde. Menggandakan panjang mengurangi hambatan permukaan hingga 40%.
- Diameter elektroda pembumian. Menggandakan diameter elektroda arde mengurangi resistansi arde hanya 10%.
- Jumlah elektroda pembumian. Untuk meningkatkan efisiensi, elektroda tambahan dipasang di kedalaman elektroda arde utama.
Konstruksi sistem kelistrikan pelindung bangunan tempat tinggal
Struktur tanah saat ini merupakan metode pentanahan yang disukai, terutama untuk jaringan listrik. Listrik selalu mengikuti jalur dengan hambatan paling kecil dan mengalihkan arus maksimum dari rangkaian ke lubang arde yang dirancang untuk mengurangi hambatan, idealnya turun hingga 1 ohm.
Untuk mencapai tujuan ini:
- 1,5m x 1,5m area digali sedalam 3m. Lubangnya diisi setengahnya dengan campuran bubuk arang, pasir dan garam.
- Plat GI 500mm x 500mm x 10mm ditempatkan di tengah.
- Membuat sambungan antara pelat arde untuk sistem pentanahan rumah pribadi.
- Lainnyasebagian lubang diisi dengan campuran batu bara, pasir, garam.
- Dua strip GI 30mm x 10mm dapat digunakan untuk menyambung pelat arde ke permukaan, tetapi lebih disukai pipa GI 2,5" dengan flensa di bagian atas.
- Selain itu, bagian atas pipa dapat ditutup dengan alat khusus untuk mencegah masuknya kotoran dan debu dan menyumbat pipa tanah.
Pemasangan sistem pentanahan dan manfaatnya:
- Bubuk arang adalah konduktor yang sangat baik dan mencegah korosi pada bagian logam.
- Garam larut dalam air, sangat meningkatkan konduktivitas.
- Pasir memungkinkan air melewati lubang.
Untuk memeriksa efisiensi lubang, pastikan bahwa perbedaan tegangan antara lubang dan netral listrik kurang dari 2 volt.
Resistensi lubang harus dijaga kurang dari 1 ohm, jarak hingga 15 m dari konduktor pelindung.
Kejutan listrik
Kejutan listrik (electroshock) terjadi ketika dua bagian tubuh seseorang bersentuhan dengan penghantar listrik dalam suatu rangkaian yang memiliki potensial berbeda dan menimbulkan beda potensial di seluruh tubuh. Tubuh manusia memiliki hambatan, dan ketika dihubungkan antara dua konduktor pada potensi yang berbeda, sebuah sirkuit terbentuk melalui tubuh dan arus akan mengalir. Ketika seseorang menghubungi hanya satu konduktor, tidak ada sirkuit yang terbentuk dan tidak ada yang terjadi. Ketika seseorang bersentuhan dengan konduktor sirkuit, tidak peduli berapa voltase di dalamnya, selaluada kemungkinan cedera sengatan listrik.
Penilaian risiko petir untuk bangunan tempat tinggal
Beberapa rumah lebih cenderung menarik petir daripada yang lain. Mereka meningkat tergantung pada ketinggian bangunan dan kedekatan dengan rumah lain. Kedekatan didefinisikan sebagai tiga kali jarak dari ketinggian rumah.
Untuk menentukan seberapa rentan bangunan tempat tinggal terhadap sambaran petir, Anda dapat menggunakan data berikut:
- Risiko rendah. Tempat tinggal pribadi satu tingkat yang berdekatan dengan rumah lain dengan ketinggian yang sama.
- Risiko sedang. Rumah pribadi dua tingkat yang dikelilingi oleh rumah-rumah dengan ketinggian yang sama atau dikelilingi oleh rumah-rumah yang lebih rendah.
- Risiko tinggi. Rumah terpencil yang tidak dikelilingi bangunan lain, rumah dua lantai atau rumah dengan ketinggian lebih rendah.
Terlepas dari kemungkinan sambaran petir, penggunaan yang tepat dari komponen proteksi petir penting akan membantu melindungi rumah dari kerusakan tersebut. Sistem penangkal petir dan pentanahan diperlukan pada bangunan tempat tinggal agar sambaran petir dialihkan ke tanah. Sistem ini biasanya menyertakan batang arde dengan sambungan tembaga yang dipasang di arde.
Saat memasang skema penangkal petir di rumah, ikuti persyaratan berikut:
- Elektroda pembumian setidaknya harus memiliki panjang setengah 12mm dan panjang 2,5m.
- Koneksi tembaga direkomendasikan.
- Jika situs sistem memiliki tanah berbatu atau jalur bawah tanah rekayasa, dilarang untuk digunakanelektroda vertikal, hanya konduktor horizontal yang diperlukan.
- Itu harus tersembunyi setidaknya 50cm dari tanah dan memanjang setidaknya 2,5m dari rumah.
- Sistem pentanahan rumah pribadi harus saling terhubung menggunakan konduktor berukuran sama.
- Konektor untuk semua sistem perpipaan logam bawah tanah, seperti pipa air atau gas, harus berada dalam jarak 8m dari rumah.
- Jika semua sistem sudah terhubung sebelum penangkal petir dipasang, yang diperlukan hanyalah mengikat elektroda terdekat ke sistem pemipaan.
Semua orang yang tinggal atau bekerja di perumahan, bangunan umum selalu berhubungan erat dengan sistem dan peralatan listrik dan harus dilindungi secara andal dari fenomena berbahaya yang mungkin timbul karena korsleting atau tegangan sangat tinggi dari pelepasan petir.
Untuk mencapai perlindungan ini, sistem pembumian jaringan listrik harus dirancang dan dipasang sesuai dengan persyaratan standar nasional. Dengan perkembangan bahan listrik, persyaratan keandalan perangkat pelindung meningkat.
