1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Petir adalah suatu gejala alam, yakni peluahan muatan listrik statis yang
dibangkitkan oleh badai awan petir dengan pengaliran impuls yang tinggi dan
dalam waktu sangat singkat dengan akibat perusakan yang berbahaya.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. Besar arus yang mengalir pada sambaran ini berkisar antara 2.000
sampai sekitar 200.000 A (SNI 03-7015-2004). Arus petir yang mengalir searah,
akan meningkat kurang dari 10 µdetik untuk arus petir negatif, sedangkan untuk
arus petir positif jauh lebih lama. Begitu juga untuk sambaran tunggal sederhana
terjadi dalam waktu 100 µdetik atau kurang dan menurun sampai suatu nilai yang
rendah (SNI 03-7015-2004).
Petir merupakan salah satu penyebab gangguan pada sistem tenaga listrik
dan instalasi lainnya, karena sambaran petir yang diikuti oleh aliran arus sangat
tinggi sampai ratusan kilo-ampere dengan propagasi tegangan lebih yang dapat
mencapai ratusan kilo-volt terjadi dalam selang waktu yang sangat singkat, yaitu
hanya beberapa µdetik.Dampak yang dapat ditimbulkannya berupa sambaran
langsung seperti kebakaran, kerusakan mekanis, kerusakan isolasi, tidak
1
2
berfungsinya peralatan listrik, peralatan elektronik, peralatan telekomunikasi, juga
dampak tidak langsung, seperti tidak dapat beroperasinya peralatan elektronik
instrumentasi, kontrol dan komunikasi.
Petir merupakan gejala alam yang tidak dapat diantisipasi atau bahkan
dihilangkan.Fenomena terjadinya petir menghasilkan arus yang sangat besar dan
dalam waktu yang sangat singkat, sehingga bahaya yang ditimbulkannya sangat
besar. Terjadinya beda potensial muatan listrik antara awan dengan tanah
disebabkan oleh adanya kuat medan listrik antara muatan ion positif dan negatif di
awan dengan muatan induksi di permukaan tanah. Semakin besar muatan yang
terdapat di awan, semakin besar pula medan listrik yang terjadi. Apabila kuat
medan ini melebihi kuat medan tembus udara, maka akan terjadi loncatan muatan
dari awan ke bumi yang disebut petir.
Petir akan menyambar pada objek yang tinggi dengan luas permukaan
terkecil seperti pohon, menara transmisi listrik, BTS (tower pemancar sinyal),
gedung bertingkat, gedung pencakar langit, bahkan sebuah pohon pisang di tengah
ladang luas sekalipun akan beresiko tersambar petir. Peluang sambaran petir tidak
hanya disebabkan karena ketinggian objek yang tersambar, tetapi juga
dipengaruhi oleh kondisi lingkungan tempat objek dan iklim di daerah
tersebut.Sebuah pohon yang tidak terlalu tinggipun dapat tersambar petir jika
pohon tersebut berada di area terbuka, seperti ladang dan sawah.Bahkan, banyak
kejadian manusia yang tersambar di tempat-tempat terbuka, seperti tanah lapang
dan ladang.
3
Indonesia merupakan negara tropis yang memiliki kondisi iklim panas dan
lembab.Faktor ini memudahkan pembentukan awan cumulonimbus atau awan
hujan penghasil petir karena secara umum di daerah tropis terbentuk siklon tropis
yang merupakan daerah raksasa aktivitas awan, angin, dan badai petir.Petir
merupakan kejadian alamyang disebabkan oleh terjadinya loncatan muatan listrik
antara awan dengan bumi.Tegangan lebih yang ditimbulkan oleh petir sering
menimbulkan gangguan dalam sistem tenaga listrik.Akibat yang ditimbulkan oleh
sambaran petir tersebut dapat bermacam-macam, tidak hanya dapat mengancam
keselamatan jiwa manusia, namun juga dapat membahayakan peralatan
listrik.Sambaran petir dapat merusak peralatan listrik dan elektronik di rumah
tangga,
seperti
televisi,
radio,
telepon
rumah,
komputer,
dan
sebagainya.Kerusakan tersebut disebabkan adanya rambatan gelombang dengan
amplitudo transien arus dan tegangan tinggi petir.Titik sambaran petir terdapatdi
berbagai titik kemungkinan.Dapat berupa sambaran langsung maupun sambaran
tak langsung.
Petir
tergolong
sumber
EMI
(Electromagnetic
Interference)
yang
mempengaruhi gelombang peralatan elektronik, sehingga menyebabkan adanya
gangguan pada peralatan tersebut dengan efek yang dapat terjadi pada peralatan
yang berbeda-beda, tergantung tingkat sensitivitas peralatan elektronik dan
komponen pelindung (shielding) pada peralatan tersebut. Ada 2 macam penyebab
EMI, yaitu dari dalam sistem maupun luar sistem.Petir adalah gangguan yang
berasal dari luar sistem. Untuk mengurangi dampak adanya gangguan ini,
digunakan sistem perlindungan pada peralatan yang disebut shielding.
4
1.2 Perumusan Masalah
Melalui uraian yang telah disampaikan sebelumnya, ancaman sambaran
petir terhadap peralatan elektronik adalah permasalahan yang cukup serius karena
ada dampak yang ditimbulkan bagi peralatan tegangan rendah meski telah
terdapat adanya sistem pelindungan terhadap sambaran petir, baik di gedung
maupun di dalam konstruksi peralatan tegangan rendah itu sendiri.Efek sambaran
petir memiliki beberapa variasi, mulai dari terjadinya derau pada peralatan
elektronik hingga kerusakan total terhadap fungsi peralatan elektronik. Petir
memiliki ragam variasi besar arus yang dihasilkan, maka sangat memungkinkan
terjadinya kerusakan pada peralatan elektronik karena arus petir yang
menginterferensi peralatan eletronik tersebut telah melampaui batas maksimal
ketahanan maksimun komponen peralatan elektronik. Adanya lecutan tegangan
transien yang terinterferensi oleh petir inilah yang menyebabkan adanya
kerusakan pada peralatan elektronik. Oleh karena itu, harus diketahui batas
aman pengaruh arus petir terhadap peralatan tersebut. Seberapa besar pengaruh
variasi arus petir pada alat elektronik akan dipelajari lebih lanjut dalam penelitian
ini.
Gelombang elektromagnetik hasil interferensi oleh sambaran arus petir
adalah gelombang berjalan, yaitu gelombang yang merambat melalui medium
udara dari satu titik mula ke titik lainnya. Oleh karena itu, nilai tegangan akibat
induksi elektromagnetik sambaran petir di suatu titik dan titik yang lain tentu akan
berbeda. Keadaan di dalam alat dan pantulan gelombang dari barang-barang yang
ada di sekitar juga akan mempengaruhi besarnya gangguan.
5
1.3 Manfaat dan Tujuan Penelitian
Manfaat dan tujuan penelitian ini adalah:
1.
Memberikan pengetahuan dengan hasil yang riil tentang pengaruh arus
petir terhadap peralatan tegangan rendah dan elektronik.
2.
Mengetahui pengaruh interferensi gelombang oleh arus petir terhadap
gelombang radio.
3.
Mengetahui pengembangan lebih lanjut aplikasi penggunaan radio
sebagai alat pengukuran tegangan tinggi.
1.4 Batasan Masalah
Pembahasan tentang masalah yang ditimbulkan oleh arus petir sangat
banyak, sehingga penulis perlu membatasi permasalahan yang akan dibahas dalam
penelitian ini. Batasan-batasan yang digunakan adalah :
1.
Alat elektronik yang digunakan adalah radio high-sensitivity reciever
2.
Jarak sambaran petir dengan radio paling jauh hanya 5 meter karena
keterbatasan ruangan pada lab Tegangan Tinggi.
3.
Impuls yang dibangkitkan dibatasi hingga 3,5 kV, bisa lebih tinggi
namun
tidak
memungkinkan
dilakukan
dapat
karena
terjadinya
Laboratorium Tegangan Tinggi.
adanya
faktor-faktor
kerusakan
peralatan
yang
pada
6
4.
Parameter yang diamati adalah Vpp interferensi dan Vpp impuls yang
terukur melalui osiloskop.
5.
Hambatan impuls arus petir adalah 0,009Ω.
6.
Trigger yang berperan sebagai saklar menggunakan elektroda setengah
bola.
7.
Jenis radio yang digunakan pada frekuensi FM.
1.5 Sistematika Laporan
Sistematika laporan dibuat dengan tujuan memberikan gambaran singkat
tentang isi dan susunan laporan, serta dapat mempermudah memahami isi laporan.
Laporan akhir ini terdiri atas 5 bab yang berisi:
Bab I : Pendahuluan
Berupa gambaran umum tentang tugas akhir yang menjelaskan latar belakang
penelitian, perumusan masalah, manfaat dan tujuan penelitian, dan sistematika
penulisan laporan.
Bab II : Dasar Teori
Berisikan teori-teori yang mendasari penelitian yang dilakukan, yaitu teori
mekanisme petir, medan elektromagnetis, dan interferensi elektromagnetik.
Bab III : Metodologi
Pengenalan cara pengambilan data dan tahap-tahap penelitian yang merupakan isi
dari bab metodologi sebagai pemandu agar pembaca dapat membayangkan proses
penelitian yang akan dilakukan.
Bab IV: Hasil penelitian dan Percobaan
7
Inti dari penulisan penelitian ini terdapat padabab IV, yaitu tentang analisis dan
pembahasan dengan simulasi yang dijabarkan dari skenario pertama hingga akhir,
serta rangkaian analisis dan perhitungan yang disajikan dalam bentuk tabel
maupun grafik.
Bab V : Penutup
Setelah rangkaian penelitian selesai dilakukan, maka dapat ditarik sebuah
kesimpulan hasil penelitian dan dampak yang dialami oleh obyek uji atau disebut
victim device, serta saran untuk perkembangan penelitian yang mungkin dilakukan
lebih lanjut.