Earth Test yang dipilih dengan tepat menjamin pengukuran resistansi terhadap bumi benar
Metode teknis yang digunakan secara luas untuk mengukur resistansi bumi berfokus pada metodologi pengukuran, serta pada keterampilan teknisi dan pengetahuannya tentang rangkaian earth yang diuji, karena tanpa itu, Earth Test terbaik sekalipun tidak akan menjamin pembacaan yang benar. Di sisi lain, bahkan profesional terbaik dan paling berpengalaman pun tidak akan dapat melakukan pengukuran yang tepat dengan meteran atau instrumen yang dipilih secara tidak tepat.
Oleh karena itu, pengukuran resistansi bumi yang dilakukan dengan benar memerlukan pengetahuan dan Earth Test ukur yang sesuai dengan peralatan yang dibutuhkan. Contoh-contoh yang disajikan menunjukkan fungsi dan parameter Earth Test ukur, dengan asumsi bahwa sistem pengukuran telah dibangun sesuai dengan teori yang sesuai dengan metode yang diterapkan.
Metode pengukuran teknis 3p
Cara dasar dan paling sederhana untuk melakukan pengukuran resistansi bumi dengan menggunakan metode teknis adalah metode tiga kutub (3p), di mana rangkaian arus dan tegangan dihubungkan ke sistem earth dengan satu kabel uji. Diperlukan dua buah probe tambahan. Probe arus (H) digunakan untuk membuat rangkaian untuk arus, sedangkan probe tegangan (S) merupakan elemen dari rangkaian pengukuran tegangan (Gbr. 1).
Gbr. 1. Diagram rangkaian pengukuran dengan metode 3P. A – amperemeter, V – voltmeter, G – generator tegangan, inverter (AC)
Menurut hukum Ohm, resistansi bumi disebabkan oleh arus yang mengalir di sirkuit dan tegangan yang diukur pada sistem earth yang diuji. Oleh karena itu, fitur pertama dan sebenarnya yang paling penting dari Earth Test untuk jenis pengujian ini adalah daya inverter. Sangat penting untuk mengetahui arus dan tegangan yang mungkin dihasilkan oleh perangkat. Tegangan uji ditentukan dalam standar EN 61557-5 dan untuk alasan keselamatan, nilai yang diizinkan adalah 50 V RMS. Namun, jika pengukuran dilakukan di area pertanian atau peternakan, maka Earth Test harus dilengkapi dengan opsi tegangan yang dapat dipilih sebesar 25 V RMS. Tentu saja, meteran yang hanya dilengkapi dengan tegangan uji 25 V dapat digunakan untuk pengukuran di mana saja, tetapi dalam kebanyakan kasus (tidak termasuk area pertanian yang disebutkan di atas) lebih mudah untuk melakukan pengukuran menggunakan perangkat, yang memiliki daya lebih besar. Oleh karena itu, solusi terbaik adalah memiliki pilihan tegangan uji.
Elemen kunci lain dalam memilih Earth Test ukur yang tepat adalah arus maksimum inverter. Sonel S.A. menawarkan meteran dengan arus 20 mA atau 200 mA. Dengan mempertimbangkan hal ini, keputusan pembelian harus dibuat secara sadar, dengan mempertimbangkan konsekuensinya di masa mendatang. Selama pengujian pada sistem pentanahan menggunakan metode teknis, penurunan tegangan terbesar terbentuk pada probe arus. Oleh karena itu, pengukuran yang benar (terutama bila dilakukan dengan Earth Test dengan arus ukur yang lebih rendah) memerlukan probe arus dengan resistansi serendah mungkin. Hal ini terutama penting pada tanah dengan resistivitas tinggi.
Dengan asumsi bahwa pengujian dilakukan dengan Earth Test arus ukur 20 mA, dengan mempertimbangkan gangguan dan kesulitan di titik pengukuran, situasi dapat terjadi bahwa arus ukur di sirkuit akan terlalu rendah untuk mengukur tegangan pentanahan. Oleh karena itu, untuk kondisi pengukuran yang sulit, kami merekomendasikan Earth Test dengan arus ukur tinggi, yang pada instrumen Sonel berada di atas 200 mA.
Cara pertama untuk mengurangi resistansi probe adalah menggantinya dengan yang lebih panjang. Probe ground standar yang ditawarkan dalam satu set bersama instrumen memiliki panjang sekitar 30 cm; tetapi ada versi yang lebih panjang (Gbr. 2). Selain itu – dalam kasus ekstrem – area penggerak probe di tanah dapat dijenuhkan dengan elektrolit (misalnya air dengan garam).
Gbr. 2. Probe yang ditancapkan ke tanah dengan panjang 30 cm (standar) dan 80 cm (opsional)
Penggunaan Earth Test yang hanya menawarkan metode 3p dan arus 20 mA terbatas pada elektroda bumi tunggal (elektroda bumi vertikal tunggal, konektor kabel) dan sistem pentanahan kecil seperti objek konstruksi kecil, misalnya rumah keluarga tunggal (Gbr. 3).
Gbr. 3. Elektroda bumi vertikal tunggal dan sistem earth kecil
Sistem yang kompleks memerlukan pemutusan semua terminal kontrol. Hanya dengan demikian, pengukuran akan dilakukan secara terpisah untuk masing-masing elektroda earth. Dalam sistem dengan elektroda dan cincin earth pondasi, pengukuran dilakukan untuk elektroda earth tunggal yang dipilih, sementara elektroda lainnya diperiksa kontinuitasnya. Metode yang dijelaskan diterapkan pada hampir semua meteran untuk sistem earth.
Kesalahan paling umum dalam metode 3p:
- Probe ‘H’ didorong ke dalam tanah terlalu dekat dengan sistem earth yang diuji.
- Probe tambahan terletak di atas elemen penghantar yang terkubur di dalam tanah.
- Probe tegangan didorong ke luar area zero potensial.
- Selama pengujian pada sistem earth yang luas (terutama pada resistivitas tanah yang tinggi), arus uji terlalu rendah.
Metode pengukuran teknis 4P
Metode 4 kutub (4p) pada dasarnya sama dengan metode 3p, kecuali kabel uji tambahan di sirkuit tegangan (Gbr. 4).
Gbr. 4. Metode pengukuran teknis 4p
Metode ini menyediakan opsi untuk menghubungkan sirkuit terpisah tempat pengukuran tegangan dilakukan pada sistem earth yang diuji. Hasil aktual dari pengujian tersebut tidak terpengaruh oleh kesalahan yang disebabkan oleh resistansi kabel uji yang digunakan untuk menghubungkan Earth Test dengan sistem yang diuji (kabel uji dengan panjang hingga 2,2 m, yang diterjemahkan menjadi pecahan ohm).
Pengukuran yang dilakukan dengan metode ini merupakan solusi yang tepat ketika pembacaan Earth Test lebih rendah dari 1 Ω. Earth Test harus terhubung dengan kuat dengan sistem earth yang diuji. Koneksi yang kuat ini disediakan oleh clamp yang dirancang khusus seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 5. Ketentuan lain yang harus diperhatikan dan potensi kesalahan dari metode pengukuran ini sama seperti yang dijelaskan sebelumnya untuk metode 3p.
Gbr. 5. Cramp
Metode 3 kutub dengan Clamp tambahan
Pengukuran yang dilakukan dengan metode 3p dengan klem tambahan pada dasarnya dilakukan dengan cara yang sama seperti dengan metode 3p. Perbedaannya adalah arus yang diukur bukanlah arus total dalam sistem earth, tetapi arus di cabang yang dipilih, yang diukur dengan klem (Gbr. 6). Ini adalah solusi yang sangat nyaman, karena tidak perlu memutus system sambungan kontrol untuk mengukur secara selektif single elektroda earth. Prasyarat untuk melakukan pengukuran ini adalah tidak adanya sambungan logam antara sistem earth yang diuji dan bagian sistem lainnya di hilir klem yang terpasang. Jadi tidak mungkin untuk melakukan pengukuran yang tepat di tempat-tempat dengan sistem earth cincin atau pondasi.
Gbr. 6. Pengukuran dengan Clamp C-3
Masalah lainnya adalah kompleksitas sistem. Semakin banyak elektroda ground dalam sistem, semakin kecil nilai arus yang akan diukur pada satu elemen dengan klem yang terpasang. Oleh karena itu, untuk sistem yang besar dan kompleks (misalnya pentanahan tiang tegangan rendah), perlu menggunakan Earth Test dengan arus ukur yang besar (200 mA) dan memastikan resistansi probe arus serendah mungkin.
Jika merencanakan pengukuran lapangan, tiang tegangan tinggi dapat digunakan sebagai probe tambahan. Resistansi probe harus rendah, terutama jika terdapat resistivitas tanah yang tinggi. Jika arus yang diukur terlalu kecil, Earth Test akan menunjukkan hasil yang dipengaruhi oleh seusatu yang tidak pasti. Dalam kasus seperti itu, akan sulit untuk mengidentifikasi penyebabnya. Oleh karena itu, perlu untuk menyediakan kondisi pengukuran yang optimal dan mengurangi resistansi probe tambahan. Hanya setelah prosedur ini, kemungkinan penyebab masalah yang muncul dapat dianalisis.
Variasi sistem earth yang dibangun sangat banyak dan terdapat banyak objek lapangan, di mana penggunaan klem dengan hard core (C-3) tidak memungkinkan karena alasan mekanis. Dalam kasus seperti itu, solusinya mungkin adaptor Sonel ERP-1 dengan probe arus fleksibel (Gbr. 7).
Gbr. 7. Adaptor Sonel ERP-1 dengan probe arus fleksibel
Produk ini ditujukan untuk perusahaan utilitas listrik dan perusahaan yang menyediakan layanan untuk industri listrik profesional. Adaptor Sonel ERP-1 yang digunakan dengan Earth Test Sonel MRU-120, Sonel MRU-120HD, Sonel MRU-200, dan Sonel MRU-200-GPS memungkinkan pengguna untuk melakukan pengukuran Clamp di tempat-tempat yang sebelumnya tidak cocok untuk pengujian tersebut. Adaptor ini memungkinkan pengguna untuk mengukur sistem earth lattice poles/ Pylon tanpa memutus sambungan konduktor kontrolnya dan mematikan saluran.
Gbr. 8. ERP-1 pada tiang beton dan saat pengukuran pada lattice poles/Pylon
Metoda ini dapat digunakan untuk memasang probe arus ke objek besar, misalnya dua tiang beton dengan transformator MV/LV terpasang di atasnya. Keunggulan tambahan adalah algoritme milik Sonel S.A. yang digunakan oleh meteran Sonel MRU-200 dan Sonel MRU-200-GPS. Algoritme ini memeriksa arah arus untuk pengukuran individual. Fitur ini memungkinkan Earth Test untuk mengidentifikasi kerusakan yang melibatkan robekan (atau terkorosi seluruhnya) yang terpasang pada earth cincin tiang tersebut. Ini adalah fitur unik, yang tidak ditawarkan di Earth Test test earth lain yang tersedia di pasaran. Selain itu, kedua alat ini memiliki prosedur otomatis untuk menghitung resistansi bumi dari lattice pole/pylon,, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk mengubah hasil parsial secara manual untuk mendapatkan resistansi yang dihasilkan.
Kesalahan paling umum dalam metode 3p dengan Clamp tambahan
Kesalahan paling umum yang terjadi saat menggunakan clamp adalah keyakinan bahwa clamp cocok untuk semua sistem earth. Namun, metode ini hanya memadai untuk beberapa elektroda earth tanpa ring earth! Clamp tidak akan memberikan hasil yang tepat untuk sistem dengan satu elektroda earth, fondasi, atau sistem ring earth. Untuk sistem yang besar (kompleks), perlu menggunakan Earth Test dengan arus pengukuran terbesar yang tersedia, serta aksesoris lain yang memungkinkan struktur sistem pengukuran yang benar (kabel uji dan probe dengan panjang yang memadai).
Masalah lain mungkin timbul akibat pemasangan clamp pada pembumian buatan, di mana titik sambungan earth test mencakup (selain clamp) juga bagian konduktif lainnya – misalnya beton, tiang LV yang diperkuat.
Contoh yang ditunjukkan pada Gmb. 9 menunjukkan situasi seperti itu. Clamp yang dipasang pada sistem pembumian hanya mendeteksi sebagian arus yang menyebabkan penurunan tegangan yang diukur. Hasilnya akan menjadi indikasi resistansi yang lebih tinggi dari pada nilai sebenarnya. Dalam hal perlindungan terhadap sengatan listrik, situasi ini tidak berbahaya, tetapi jika data yang diperoleh akan digunakan untuk memutuskan peningkatan sistem pembumian, ini dapat menimbulkan biaya yang tidak dapat dibenarkan.
Solusinya, yang tidak terpengaruh oleh fenomena ini, adalah penggunaan probe arus fleksibel dan memasangnya ke seluruh tiang dengan sistem pembumiannya.
Gbr. 9 Tiang tegangan rendah. Pengukuran salah dengan Clamp C-3
Metode dua Clamp
Prinsip penggunaan metode dua clamp, tergantung pada jenis sistem pembumian yang diuji, pada dasarnya sama dengan metode 3p dengan klem tambahan. Namun, satu fitur metode ini harus diperhitungkan: pengukuran memberikan nilai sistem pembumian terukur yang ditingkatkan oleh resistansi resultan sistem pembumian.
Gbr. 10. Metode dua Clamp – Contoh
Untuk pengukuran dalam sistem dengan pentanahan pondasi atau ring pentanahan, metode ini tidak dapat digunakan untuk menguji resistansi pentanahan. Namun, sangat mudah untuk menguji kontinuitas sambungan logam di seluruh sistem pentanahan (horizontal air terminal- connecting conductors- grounding wires – connecting conductors – earth electrodes).
Gbr. 11. Pengukuran Dua Clamp Pengujian kontinuitas konduktor dalam sistem pentanahan dengan ring
Metode Impuls
Aspek lain yang perlu dipertimbangkan saat memilih Earth Test adalah keserbagunaannya. Saat pengukuran sistem pembumian juga mencakup pengujian sistem proteksi petir, penting bagi perangkat untuk menawarkan opsi kinerja yang benar. Dengan jenis pengukuran ini, parameter yang diuji meliputi impedansi pembumian atau resistansi dinamis.
Tujuan dari sistem proteksi petir adalah untuk melepaskan beban listrik yang disebabkan oleh petir ke tanah. Beban ini bersifat dinamis, oleh karena itu metode pengujian proteksi petir harus memadai. Pengukur resistansi bumi Sonel MRU-200 dan Sonel MRU-200-GPS sepenuhnya memenuhi persyaratan ini.
Metode impuls menerapkan parameter yang sama sekali berbeda dari metode teknis. Meter menghasilkan pulse dengan bentuk yang ditentukan secara tepat, yang mencerminkan bentuk impuls petir.
Gbr. 12 Bentuk pulse uji pada metode impuls
Parameter pulsa didefinisikan oleh dua angka: T1 – waktu naik dari ujung depan pulse dan T2 – waktu ke setengah puncak. Alat Sonel yang dijelaskan menyediakan pilihan tiga bentuk pulse : 10/350 μs, 8/20 μs, dan 4/10 μs. Sesuai dengan EN 62305, pulse dengan bentuk 10/350 μs adalah tipikal untuk sambaran pertama arus petir. Pulse 8/20 μs digunakan untuk menguji efek pelepasan pada perangkat. Pulse 4/10 μs dari bentuk ini berakar kuat dalam praktik pengukuran.
Ringkasan
Keputusan untuk memilih instrumen untuk menguji sistem pembumian harus diambil setelah pertimbangan yang cermat dan identifikasi kebutuhan aktual. Earth Test, seperti alat lainnya, akan melakukan tugasnya hanya jika dipilih dengan benar dan memadai untuk tugas pengukuran yang direncanakan. Elemen yang menentukan tentu saja adalah fungsionalitas alat, tetapi seperti yang disebutkan di atas, fitur utama mungkin adalah aksesori dan daya inverter yang digunakan. Tidak diragukan lagi, para profesional dan perusahaan di industri tenaga listrik harus memilih Earth test daya tinggi. Ini adalah kondisi utama, karena area kerja mereka mencakup kondisi lapangan yang paling sulit. Yang sama pentingnya adalah peralatan dan aksesori, seperti kabel uji yang panjang (misalnya 100 m atau 200 m), yang cocok untuk menguji sistem pembumian yang luas, misalnya di pembangkit listrik dan gardu induk.
Informasi yang diberikan dalam teks ini dimaksudkan untuk menarik perhatian pembaca terhadap aspek-aspek pengukuran resistansi bumi, yang sering kali diabaikan, sehingga keputusan pembelian hanya didasarkan pada harga alat ukur. Akibatnya, efek buruk dari keputusan tersebut baru diketahui beberapa saat setelah pembelian. Ingatlah bahwa instrumen yang dipilih dengan tepat merupakan jaminan pekerjaan yang nyaman, hemat waktu, dan memuaskan, yang memberikan pengukuran resistansi bumi yang akurat!
Gbr. 13. Perbandingan alat ukur resistansi bumi seri MRU oleh SONEL S.A.
Authors: Roman Domański, Adam Szczepanik – Sonel S.A.