Rangkuman Diskusi Mailing List Migas Indonesia (Maret 2003) ini membahas tentang Grounding Route. Adakah standard yg mengatur masalah grounding route, (ISA, API, atau yg lain)? Untuk grounding route PE, IE, dan ISE, berapa resistansi yg harus dicapai? Haruskah dibawah 1 ohm atau boleh dibawah 5 ohm? Berapa resistansi antar route yg diperbolehkan atau boleh digabung?

Pertanyaan : (Setyohadi -Rekayasa Industri)

Adakah standard yg mengatur masalah grounding route, (ISA, API, atau yg lain)
? Untuk grounding route PE, IE, dan ISE, berapa resistansi yg harus dicapai
? Haruskah dibawah 1 ohm atau boleh dibawah 5 ohm.

Berapa resistansi antar route yg diperbolehkan atau boleh digabung ?

Tanggapan 1 : (Akhmad Rusli – Indokomas Buana
Perkasa (Cegelec))

Mas Setyo,
Ada beberapa metode untuk menghitung grounding :

  • Finite Element Method
  • ANSI/IEEE Std 80-1986 IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding
  • ANSI/IEEE Std 80-2000 IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding
  • ANSI/IEEE Std 665-1995 IEEE Guide for Generating Station Grounding

Finite Element Method

The finite element method is based on the method of images, and assumes that
the grounding system is an equipotential structure. It gives accurate results
for non-extensive grounding networks at low frequencies. The non-extensive grounding
networks include the small grounding systems (around 50 m by 50 m in size) and
medium-sized grounding systems (around 250 m by 250 m in size). The uniform
or two-layer soil is used in the Ground Grid Systems Program.

IEEE Std Methods

IEEE Std 80-2000, IEEE Std 80-1986, or IEEE Std 665-1995 is optional for calculation
of Step and Touch (mesh) Potentials, Ground Resistance, Ground Potential Rise,
Tolerable Step and Touch Potential Limits. IEEE Std 80-1986, or IEEE Std 665-1995
is used only for the Square/Rectangular shapes of ground grids; IEEE Std 80-2000
can be used for Square/Rectangular, Triangular, L-Shaped, or T-Shaped ground
grids.

Untuk jaringan transmisi dan substation yang besar, ground resistance-nya harus
kurang dari atau sama dengan 1 Ohm. Tetapi untuk system distribusi yang kecil,
range-nya 1 – 5 Ohm. Perhitungan grounding grid untuk tiap sistem sangat tergantung
dari kondisi tanah dan lightning. Semua peralatan (indoor maupun outdoor) harus
dihubungkan ke ground grid. Pada umumnya juga ditambahkan ground rod pada beberapa
titik untuk mengurangi nilai resistansi grid.

Tanggapan 2 : (Sholehuddin – Alstom Transmission)

Dear Pak Setyo,
Bisa diperjelas… ini Grounding untuk HV equipment (substations) atau IT ?

Tanggapan 3 : (Catur Janhari – Petrosea, Tbk)

Pak Setyo,
Coba buka www.super.org ada makalah untuk
menghitung grounding termasuk jika R tanah > 5 ohm ( dwight formula ). Tapi
setahu saya standardnya max. 5 ohm.

Tanggapan 4 : (Setyohadi -Rekayasa Industri)

Pak Sholehudin,
Yang saya maksud untuk Instrument Grouding. Untuk local panel (field) dan control
panel (Control Room) biasanya di connect ke PE route, Untuk field instrument
(disisi field) biasanya di floating dan di Marshalling/CCR di connect ke IE
atau ISE route.

Yang saya belum jelas, apakah ketiga route tersebut harus digabung / dipisah
dan berapa resistansinya ? Dan mungkin bisa dijelaskan juga filosofi dari grounding.

Tanggapan 5 : (Lucky Soemawisastra – Petrokimia
Nusantara Interindo)

Pak Setyo,
Untuk masalah grounding route, saya hanya mengambil pengalaman yang ada dan
sekarang digunakan di plant kami.

Resistansi maksimum dari grounding route adalah harus kurang dari 5 ohm (BP
Standard), atau kurang dari 10 ohm (Standard Indonesia). Diukur dengan mili
ohm meter (atau resistance meter), kami biasanya menggunakan MEGGER.

Plant kami punya 3 train..yang masing-masing punya 3 route. Nah total 9 route
tersebut di gabung menjadi satu. Sehingga..nilai tahanan totalnya menjadi lebih
rendah dari nilai tahanan terendah dari masing-masing route (Ingat..seakan-akan
ini adalah hubungan paralel).

Nah.. Untuk "Main" grounding ..kami menggunakan batangan 4 tembaga
murni (1.2 meter panjang masing-masing)… Ditancapkan dengan kedalaman tertentu
ke tanah. Jumlah batang tembaga itu tergantung pada berapa resistance dari grounding
tersebut. Jika masih lebih besar dari 5 ohm (BP standard)… maka kita harus
menambah batangan tersebut sampai resistance turun (Bisa 5 bahkan 6 buah)…

Jadi filosofi dasar-nya adalah : Resistance yang diijinkan untuk setiap route
harus kurang dari 5 ohm (atau 10 ohm untuk Standard Indonesia).

Tanggapan 6 : (Agus Muslim)

Grounding for AC Electrical System Minimum acceptable level of resistance from
grounding electrode to earth
– 25 ohm (NEC)
– 5 ohms (Normal preferred values)
– 1 ohm (required to avoid instrumentation errors)

Tanggapan 7 : (Akhmad Rusli – Indokomas Buana
Perkasa (Cegelec))

Berdasarkan fungsinya, earthing network dibagi menjadi dua bagian:

  • Protective earth, yaitu : PE (protective earth), IPE (instrument protective
    earth)
  • Functional earth, yaitu : IE (instrument earth), ISE (instrically safe
    earth)

PE digunakan pada structural items dan electrical equipment termasuk armour
power dan control cable. IPE untuk control, instrument, telecom, dan safety
equipment termasuk armour cable instrument & telecom Pada dasarnya PE dan
IPE digunakan untuk melindungi peralatan dan personnel terhadap arus bocor ke
tanah yang mungkin disebabkan oleh hubung singkat atau surja petir / switching.

IE dan ISE digunakan sebagai "reference (common)" untuk seluruh pengukuran
(measurement), safety equipments, dan telecom. ISE dan IE di-connect ke main
earthing di dalam technical building saja, sedangkan PE dan IPE di-connect ke
main earthing baik yang didalam tech. building maupun di field.

Tanggapan 8 : (Waskita Indrasutanta – Wifgasindo
Dinamika Instrument Engineering)

Kita harus membagi grounding menjadi beberapa tipe grounding, yaitu:

  1. Signal Ground
    Signal Ground harus berpusat pada Main Device (Controller, FF Host, DCS, PLC,
    dsb.), dimana Main Device dihubungkan ke Earth. Semua Field Device floating
    (shield drain wire tidak dihubungkan ke device itu sendiri – seperti dikatakan
    Pak Setyohadi dibawah), tetapi pada setiap junction box / marshalling semua
    shield drain wire harus tetap dihubungkan yang pada akhirnya drain wire akan
    terhubung ke Earth di Main Device.
  2. Power Ground
    Power Ground harus berpusat pada Power Generating Device, dimana Neutral dihubungkan
    ke Earth.
  3. Body Ground
    Panel / Enclosure body harus dihubungkan ke Earth terdekat (local) untuk melindungi
    personel yang bekerja disekitar panel / enclosure agar tidak terkena electric
    shock. Kalau kita menggunakan Surge Protector, ground juga harus dihubungkan
    ke local earth. Surge Protector adalah isolated dan baru membuang energinya
    pada ambang batas tegangan tertentu, dan device diproteksi dengan fuse.

Ketiga tipe ground tersebut harus isolated (tidak saling dihubungkan satu dengan
yang lain), karena masing-masing mempunyai earth point sendiri. Menghubungkan
satu atau lebih tipe ground diatas bisa menyebabkan ground loop karena akan
terjadi multiple earthing. Sebagai standard (semua standard), panel / enclosure
harus mempunyai 3 jenis ground bar, dimana Body Ground attached padapanel /
enclosure body, sedangkan dua ground bar lainnya harus isolated.

Menjawab pertanyaan Mas Setyohadi, ketiga tipe ground tersebut harus dipisah
/ isolated satu terhadap yang lain (resistansi sebesar mungkin); Resistansi
Earth sekecil mungkin. Memang agak membingungkan kalau kita bekerja di Power
Generating Plant, seperti pengalaman saya di Pembangkit Kamojang, disitu hanya
ada satu ground yang di-asumsi = earth, jadi ketiganya disatukan. Ukuran Ground
cable juga harus diperhatikan current carrying capacity-nya agar tidak panas
atau menjadi fuse; untuk signal ground, standard drain wire dari signal cable
sudah cukup karena tujuannya adalah membuang potential dari EMI dan RFI; sedangkan
untuk Power Ground dan Body Ground (terutama apabila menggunakan surge protector),
kA rating harus diperhitungkan.

Sebagai tambahan:

Khusus untuk signal dengan frekwensi tinggi – orde MHz ~ GHz, seperti Ethernet
100/1000BaseTx (copper screened/shielded twisted pair), grounding diperlakukan
secara khusus. Kalau pada butir 1 diatas (low frequency) field end harus floating,
pada frequency tinggi setiap ujung shield/screen harus grounded, karena pada
frequency tinggi shield/screen menjadi semacam antenna dan akan timbul standing
wave. Umumnya high frequency signal cable jaraknya tidak terlampau panjang,
sehingga kita bisa memasang grounding grid (anyaman bujur sangkar) yang dihubungkan
ke Earth. Semua screen/shield di-ground ke Grounding Grid tersebut.

Tanggapan 9 : (Bustan Fuadi – Totalfinaelf
E&P Indonesie)

Yang saya tahu dan juga sesuai dengan aturan grounding di TFE, grounding terbagi
atas:

  1. Electrical Grounding (PE)
  2. Instrument Grounding:
    • IPE (instrument Protective Earth) for frames, jackets, plates, cable
      armour (for protection of personnel)
    • IE (Instrument earth): for earthing voltage references of electronic
      system and cable shield and/or screen
    • ISE (Instrinsically safe earth): for earthing safe devises

The objective of the erathing and bonding system is to achieve equipotensial
bonding for all exposed conductive part and earth, as protection against:

  • Risk of contact by personnel with hazardous voltages
  • Effect of static electricity
  • The effect of lightning
  • Stray Current

Untuk mencapai tujuan tersebut diatas, maka masing-masing instrument grounding
harus disambung ke masing-masing isolated main busbars, dengan resistansi yang
sekecil mungkin (cables shall be as short as possible), kemudian busbar-busbar
ini harus disambung langsung ke main electrical earth busbar (PE) yang kemudian
lagi harus disambungkan ke earth electrodes sehingga membentuk single integrated
earthing system

Saya belum memeriksa semua codes yang berlaku, tetapi menurut IEC 601021-1
ayat 2.3, from the viewpoint of lightning protection a single integrated structure
earth termination system is preferable and suitable for all purposes. Earth
termination system which must be separated for other reasons should be connected
to the integrated one by equipotensial bonding conductor or surge suppressor.

Di IEC saya belum menemukan angka pasti berapa seharusnya earth resistance
itu, cuman disebutkan a low earth resistance is recommended. Di NFPA 781 disebutkan
max of 10 Ohm resistance for grounding shall be studied using IEEE fall of potential
ANSI/IEEE 141 Recommended Practice for electric Power Distribution for Industrial
Power Plants, method.

Di TFE sendiri berlaku aturan:
The earth impedance of each electrode as measured individually must be less
than 10 Ohms.
Earth electrodes shall be added and connected to the general grid to achieve
an earth resistance below 1 Ohm (in circumtances where this is impossible, a
special study shall be carried out to define the arrangements to protect against
exposed conductive parts becoming live).