Tahanan Pentanahan - 123seminarsonly.com

GROUNDING SYSTEM (SISTEM PENTANAHAN)
Maksud sistem pentanahan adalah penghubung dari bagian-bagian peralatan listrik yang dalam
keadaaan normal tidak dialiri arus.
Tujuan sistem pentanahan adalah membatasi tegangan pada bagian-bagian dari peralatan yang
tidak dialiri arus dan antara bagian-bagian tersebut dengan tanah, sehingga tercapailah suatu nilai
aman untuk semua kondisi operasi.
Sistem pentanahan berguna untuk memperoleh tegangan yang merata serta untuk memperoleh
jalan balik arus hubungan singkat ke tanah yang memiliki resistensi rendah.
Materi pendukung sistem pentanahan :
1. Konduktor pentanahan ( BC50)
2. Batang elektroda
3. Komponen-komponen lainnya seperti Clamp, Jointing dll
4. Bak Kontrol.
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.
Sambaran petir pada tempat yang jauh sekalipun sudah mampu merusak sistem elektronika dan
peralatannya, misalnya instalasi jaringan komputer, perangkat telekomunikasi seperti PABX dan
modem, sistem kontrol, alat-alat pemancar dan instrumen, serta peralatan elektronik sensitif
lainnya.
Untuk mengatasi masalah ini, perlindungan yang sesuai harus diberikan dan dipasang pada peralatan
atau instalasi terhadap bahaya sambaran petir langsung maupun induksinya.
Selain kasus sambaran petir yang merupakan suatu fenomena alam, banyak pula terjadi kerusakan
pada peralatan elektronik dan peralatan tegangan rendah lainnya yang disebabkan oleh kegagalan
trafo distribusi PLN, di mana tegangan yang diterima melebihi batas tegangan yang seharusnya
dialirkan.
Semakin banyak dan semakin canggihnya peralatan listrik/elektronik yang digunakan menyebabkan
semakin rumitnya sistem proteksi yang diperlukan. Untuk itulah dibutuhkan penanganan yang serius
dalam hal perencanaan instalasi kelistrikan, sistem pentanahan dan sistem proteksi guna
meminimalisasi kemungkinan-kemungkinan gangguan dan kerusakan seperti telah disebutkan di
atas.
Adapun harus disadari bahwa segala biaya yang berkaitan dengan instalasi kelistrikan, sistem
pentanahan dan sistem proteksi yang mampu memberikan solusi perlindungan menyeluruh, bernilai
relatif kecil jika dibandingkan dengan nilai investasi peralatan elektronik, bangunan, ketersediaan
layanan, dan terutama keselamatan manusia.
I. Pendahuluan
GroundSys adalah sebuah kegiatan usaha yang mengkhususkan diri pada jasa perencanaan instalasi
kelistrikan, sistem pentanahan dan sistem proteksi, yang bertujuan untuk memberikan solusi
menyeluruh berupa perlindungan peralatan elektronik, bangunan, ketersediaan layanan, dan
keselamatan manusia terhadap kemungkinan bahaya kejut listrik serta kerusakan akibat
petir/tegangan berlebih.
Kata kunci dari semua kegiatan kami adalah Grounding System (Sistem Pentanahan), yang kemudian
kami jadikan nama untuk wadah kegiatan kami, dan disingkat menjadi GroundSys.
Maksud dari sistem pentanahan peralatan adalah penghubungan bagian-bagian peralatan listrik
yang pada keadaan normal tidak dialiri arus.
Tujuan sistem pentanahan adalah untuk membatasi tegangan pada bagian-bagian peralatan yang
tidak dialiri arus dan antara bagian-bagian tersebut dengan tanah, hingga tercapai suatu nilai yang
aman untuk semua kondisi operasi, baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan.
Pada saat terjadi gangguan, arus gangguan yang dialirkan ke tanah akan menimbulkan perbedaan
tegangan pada permukaan tanah yang disebabkan karena adanya tahanan tanah.
Sistem pentanahan berguna untuk memperoleh tegangan potensial yang merata dalam suatu bagian
struktur dan peralatan, serta untuk memperoleh jalan balik arus hubung-singkat/arus gangguan ke
tanah yang memiliki resistansi rendah. Sebab apabila arus gangguan dipaksakan mengalir ke tanah
dengan tahanan yang tinggi, maka hal tersebut akan menimbulkan perbedaan tegangan yang besar
sehingga dapat membahayakan.
I. 1. Dasar Pemikiran
Perkembangan piranti elektronik dewasa ini bergerak sangat pesat menuju era digital, di mana
komponen-komponennya sangat sensitif terhadap kondisi listrik, sehingga mutlak diperlukan
sumber daya listrik yang benar-benar baik.
Pada umumnya, gangguan listrik bukan hanya berupa padamnya aliran listrik saja, melainkan juga
gangguan listrik lainnya yang sering mengakibatkan transformer terbakar, kehilangan data,
hubungan singkat, mempercepat keausan piranti akibat panas yang berlebih, dan lain-lain.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut di atas, instalasi kelistrikan harus dilakukan dengan benar
dan sesuai dengan kaidah-kaidah dari persyaratan umum instalasi listrik yang dikeluarkan oleh
badan yang berwenang dan mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI).
Sistem proteksi kelistrikan seharusnya merupakan standar baku yang selalu diterapkan pada setiap
instalasi kelistrikan, sedangkan sistem proteksi terhadap petir yang meliputi proteksi petir eksternal
dan internal diterapkan berdasarkan kebutuhan tingkat perlindungan yang diperlukan.
Petir merupakan gejala alam yang kejadiannya tidak dapat dihindari, namun manusia diberi
kemampuan untuk memperkecil dampak bahaya yang ditimbulkan. Kemajuan teknologi arestor
tegangan dan arestor arus telah memungkinkan diterapkannya konsep penyamaan potensial, dan
dengan penerapan sistem proteksi petir internal yang benar, terjadinya kerusakan instalasi canggih
di dalam bangunan dapat dihindari.
I. 2. Maksud dan Tujuan
Kami di GroundSys menerjemahkan kebutuhan klien dan memberi nilai lebih dari segi keamanan,
berupa perlindungan menyeluruh untuk investasi peralatan elektronik, bangunan, ketersediaan
layanan, dan keselamatan manusia, yang semuanya tercakup dalam standar instalasi GroundSys
sebagai berikut :
1. Instalasi GroundSys bertujuan untuk mencegah kerusakan/kerugian yang ditimbulkan akibat
tegangan dan/atau arus berlebih yang terjadi pada kasus sambaran petir, kegagalan trafo
distribusi PLN, atau kontak langsung secara tidak sengaja dengan kabel yang memiliki
tegangan yang lebih tinggi, dengan penerapan sistem proteksi dan sistem pentanahan yang
tepat dan terencana.
2. Instalasi GroundSys bertujuan untuk mengoptimalkan sistem kelistrikan agar tidak terjadi
gangguan yang dapat mempengaruhi kualitas tegangan secara keseluruhan, dan menjamin
berfungsinya instalasi listrik dengan baik sesuai dengan maksud kegunaannya.
3. Instalasi GroundSys bertujuan untuk memberikan jaminan keselamatan dari bahaya kejut
listrik, baik perlindungan dari sentuh langsung maupun tak langsung, serta perlindungan
terhadap suhu berlebih yang dapat mengakibatkan kebakaran, luka bakar ataupun efek
cedera lainnya.
Perencanaan sistem pentanahan membutuhkan pengukuran karakteristik nilai resistansi tanah yang
berbeda-beda dari satu daerah lokasi ke daerah lokasi lainnya. Dari hasil pengukuran tersebut
diperoleh suatu data yang dijadikan acuan dasar dari keseluruhan perencanaan, guna menentukan
target pencapaian nilai yang aman untuk semua kondisi operasi, baik kondisi normal maupun saat
terjadi gangguan, yang selanjutnya diterapkan untuk segala jenis sistem instalasi, baik kelistrikan,
maupun sistem proteksi.
II. Permasalahan dan Akibat serta Penanggulangannya
Beberapa permasalahan dan akibat dari adanya gangguan listrik untuk peralatan elektronik adalah
sebagai berikut :
1. Blackouts : Total hilangnya listrik AC untuk 1 cycle atau lebih lama, biasanya hilang lebih dari
20 milidetik. Mengakibatkan kerusakan pada perangkat keras dan lunak, dan kemungkinan
kehilangan data.
2. Fluctuations : Tegangan naik lebih dari 220V atau tegangan turun dari 220V. Mengakibatkan
kerusakan pada rangkaian catu daya yang sangat kritis terhadap input tegangan.
3. Line Noise : Gangguan noise pada jaringan listrik. Mengakibatkan kerusakan pada logic
circuit, data file, juga merusak ketepatan hasil cetak dan ketepatan pengukuran suatu
proses.
4. Sags : Penurunan tegangan listrik lebih dari separuh nominal tegangan selama beberapa
detik. Mengakibatkan gangguan kerja catu daya karena input tegangan tidak mencapai
ambang batas minimal yang dibutuhkan.
5. Surges : Biasanya disebabkan oleh perubahan beban yang cukup besar pada jaringan listrik.
Mengakibatkan keausan komponen listrik , yang akan berdampak pada kerusakan peralatan.
6. Spike/Lightning : Tegangan kejut yang tinggi, biasanya disebabkan induksi dari sumber
listrik/tegangan yang sangat tinggi > 200KV, seperti petir misalnya. Mengakibatkan keausan
komponen elektronik, kerusakan peralatan dan kesalahan penulisan data.
II. 1. Penanggulangan dengan Sistem Proteksi
Penanggulangan dengan sistem proteksi terbagi menjadi 2 bagian, yaitu sistem proteksi kelistrikan
dan sistem proteksi petir, yang kesemuanya terkait dengan pengadaan sistem pentanahan yang
menjadi dasar prosedur dari semua usaha untuk menanggulangi gangguan yang mungkin terjadi.
Sistem proteksi kelistrikan dilakukan dengan memasang alat proteksi yang bertujuan untuk
membatasi tegangan berlebih pada bangunan yang tidak memiliki instalasi sistem proteksi petir
eksternal, dan diterapkan berdasar butir I.2 tentang maksud dan tujuan yang menjadi standar
instalasi GroundSys.
Pada beberapa kasus, dibutuhkan pengadaan instalasi proteksi sambaran petir, yang meliputi
proteksi eksternal dan proteksi internal terhadap petir.
Hal-hal yang berkaitan dengan biaya investasi sistem proteksi ditentukan oleh tingkat perlindungan
yang diperlukan. Sedangkan tingkat perlindungan yang diperlukan ditentukan oleh jenis, tipe dan
fungsi bangunan, peralatan yang akan dilindungi, serta resiko yang timbul jika terjadi kegagalan
perlindungannya.
Tahanan Pentanahan
Sabtu, 4 Oktober 2008 pada 10:31 (IPTEK)
Tags: bentonite, elektroda, galvanic, garam, musim, service, tanah, temperatur
Sambungan ke tanah diperlukan untuk melindungi peralatan – peralatan komunikasi dan personal
terhadap bahaya petir atau kesalahan pada power sistem dan juga dapat berfungsi sebagai service
pada suatu sistem.
Untuk merencanakan suatu sistem pentanahan ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan,
antara lain Tahanan Jenis Tanah, Struktur tanah, keadaan lingkungan, biaya, ukuran dan bentuk
sistemnya.
Biasanya tahanan pentanahan yang lebih rendah sangat efektif, tetapi biaya menjadi besar. Untuk
itu perlu dipertimbangkan efek fungsi dan ekonomisnya. Oleh karena itu perlu kiranya bagi kita
untuk dapat merencanakan dan membuat sistem pentanahan yang sesuai dengan keperluannya.
SYARAT – SYARAT SISTEM PENTANAHAN YANG EFEKTIF
1. Tahanan pentanahan harus memenuhi syarat yang di inginkan untuk suatu keperluan
pemakaian
2. Elektroda yang ditanam dalam tanah harus :
o Bahan Konduktor yang baik
o Tahan Korosi
o Cukup Kuat
3. Jangan sebagai sumber arus galvanis
4. Elektroda harus mempunyai kontak yang baik dengan tanah sekelilingnya.
5. Tahanan pentanahan harus baik untuk berbagai musim dalam setahun.
6. Biaya pemasangan serendah mungkin.
FAKTOR-FAKTOR YANG MENENTUKAN TAHANAN PENTANAHAN
Tahanan pentanahan suatu elektroda tergantung pada tiga faktor :
1. Tahanan elektroda itu sendiri dan penghantar yang menghubungkan ke peralatan yang
ditanahkan.
2. Tahan kontak antara elektroda dengan tanah.
3. Tahanan dari massa tanah sekeliling elektroda.
Namun demikian pada prakteknya tahanan elektroda dapat diabaikan, akan tetapi tahanan kawat
penghantar yang menghubungkan keperalatan akan mempunyai impedansi yang tinggi terhadap
impuls frekuensi tinggi seperti misal pada saat terjadi lightningdischarge. Untuk menghindarinya,
sambungan ini di usahakan dibuat sependek mungkin.
Dari ketiga faktor tersebut diatas yang dominan pengaruhnya adalah tahanan sekeliling elektroda
atau dengan kata lain tahanan jenis tanah (ρ).
TAHANAN JENIS TANAH (ρ)
Dari rumus untuk menentukan tahanan tanah dari statu elektroda yang hemispherical R =
ρ/2πr terlihat bahwa tahanan pentanahan berbanding lurus dengan besarnya ρ. Untuk berbagai
tempat harga ρ ini tidak sama dan tergantung pada beberapa faktor :
1.
2.
3.
4.
5.
sifat geologi tanah
Komposisi zat kimia dalam tanah
Kandungan air tanah
Temperatur tanah
Selain itu faktor perubahan musim juga mempengaruhinya.
Sifat Geologi Tanah
Ini merupakan faktor utama yang menentukan tahanan jenis tanah. Bahan dasar dari pada tanah
relatif bersifat bukan penghantar. Tanah liat umumnya mempunyai tahanan jenis terendah, sedang
batu-batuan dan quartz bersifat sebagai insulator.
Tabel dibawah ini menunjukkan harga-harga ( ρ ) dari berbagai jenis tanah.
Tabel. 1
JENIS TANAH
TAHANAN JENIS TANAH(
ohm.meter )
Tanah yang mengandung air
garam
5–6
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Rawa
Tanah liat
Pasir Basah
Batu-batu kerikil basah
Pasir dan batu krikil kering
Batu
30
100
200
500
1000
3000
KOMPOSISI ZAT – ZAT KIMIA DALAM TANAH
Kandungan zat – zat kimia dalam tanah terutama sejumlah zat organik maupun anorganik yang
dapat larut perlu untuk diperhatikan pula.
Didaerah yang mempunyai tingkat curah hujan tinggi biasanya mempunyai tahanan jenis tanah yang
tinggi disebabkan garam yang terkandung pada lapisan atas larut. Pada daerah yang demikian ini
untuk memperoleh pentanahan yang efektif yaitu dengan menanam elektroda pada kedalaman yang
lebih dalam dimana larutan garam masih terdapat.
KANDUNGAN AIR TANAH
Kandungan air tanah sangat berpengaruh terhadap perubahan tahanan jenis tanah ( ρ ) terutama
kandungan air tanah sampai dengan 20%.
Dalam salah satu test laboratorium untuk tanah merah penurunan kandungan air tanah dari 20% ke
10% menyebabkan tahanan jenis tanah naik samapai 30 kali.Kenaikan kandungan air tanah diatas
20% pengaruhnya sedikit sekali.
TEMPERATUR TANAH
Temperatur bumi pada kedalaman 5 feet (= 1,5 m) biasanya stabil terhadap perubahan temperatur
permukaan.
Bagi Indonesia daerah tropic perbedaan temperatur selama setahun tidak banyak, sehingga faktor
temperatur boleh dikata tidak ada pengaruhnya.
ELEKTRODA PENTANAHAN
Jenis Elektroda pentanahan
Pada dasarnya ada 3 (tiga) jenis elektroda yang digunakan pada sistem pentanahan yaitu :
1. Elektroda Batang
2. Elektroda Pelat
3. Elektroda Pita
Elektroda – elektroda ini dapat digunakan secara tunggal maupun multiple dan juga secara gabungan
dari ketiga jenis dalam suatu sistem.
ELEKTRODA BATANG
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. Perlu diperhatikan pula
dalam pemilihan bahan agar terhindar dari galvanic couple yang dapat menyebabkan korosi.
Ukuran
Elektroda
:
diameter 5/8 ”
- 3/4 ”
Panjang
4
feet
–
8
feet
Elektroda batang ini mampu menyalurkan arus discharge petir maupun untuk pemakaian
pentanahan yang lain.
ELEKTRODA PELAT
Bentuk elektroda pelat biasanya empat perseguí atau empat persegi
panjang yang tebuat 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
Elektroda pita jenis ini 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.
PENGKONDISIAN TANAH
Bagi daerah – daerah yang mempunyai struktur tanah dengan tahanan jenis tanah yang tinggi untuk
memperoleh tahanan pentanahan yang diinginkan seringkali sukar diperoleh. Ada tiga cara untuk
mengkondisikan tanah agar pada lokasi elektroda ditanam tahanan jenis tanah menjadi rendah,
yaitu :
1. Dengan membuat lubang penanaman elektroda yang lebar dan dimasukkan mengelilingi
elektroda tersebut bahan – bahan seperti tanah liat atau cokas.
2. Mengelilingi elektroda pada statu jarak tertentu diberi zat-zat nimia yang mana akan
memperkecil tahanan jenis tanah di sekitarnya. Zat-zat nimia yang biasa di pakai adalah
sodium chloride, calsium chloride, magnesium sulfat, dan coper sulfat.
3. Dengan
Bentonite.
Bubuk bentonita bersifat mengabsorb air, karena itu dengan mencampur bubuk bentonite,
garam dapur dan air maka campuran bentonite tersebut dapat menghasilkan tahanan jenis
tanah yang rendah. Dengan menanamkan campuran bentonite tersebut disekeliling
elektroda
maka
tahanan
pentanahandapat
diperkecil
1/10
–
1/15 kali.
Komposisi campuran bentonite menurut perbandingan :Bentonite : garam dapur : air = 1 :
0,2 : 2
Grounding System (Sistem Pentanahan) atau banyak orang menyebutnya sebagai penangkal petir,
adalah suatu sistem yang fungsinya untuk menetralisir jalaran arus listrik akibat dari sambaran petir
di tanah.
Lalu apa itu petir dan bagaimana proses terjadinya?
Petir
Petir adalah suatu fenomena alam yang pembentukannya berasal dari terpisahnya muatan di dalam
awan comulunimbus yang terbentuk akibat adanya pergerakan udara ke atas akibat penguapan air
laut dan adanya uadara yang lembab. Pada umumnya muatan negatif akan berkumpul di bagian
bawah dan ini akan menyebabkan terjadinya induksi muatan positif diatas permukaan tanah
sehingga membentuk medan listrik antara awan dan tanah. Jika medan listrik cukup besar, dan
medan listrik di udara membesar, maka akan terjadi pelepasan muatan berupa petir atau menjadi
sambaran petir yang bergerak dengan kecepatan tinggi disertai dengan efek merusak yang sangat
dahsyat.
Indonesia yang terletak di daerah katulistiwa yang panas dan lembab dengan iklim tropisnya,
berpotensi terjadinya hari guruh yang sangat tinggi dibanding dengan daerah lainnya. Sebagai
catatan hari guruh tertinggi pernah terjadi pada tahun 1988 yaitu di daerah Cibinong. Selain hari
guruh yang sangat tinggi yang perlu diperhatikan bahwa kerapatan sambaran petir di Indonesia juga
sangat besar, jadi daerah-daerah di Indonesia ini pada umumnya rawan terhadap sambaran petir.
Bahaya Sambaran Petir
Kerusakan harta benda dan kematian manusia yang disebabkan oleh sambaran petir di negara kita
relative tinggi, mulai dari meninggalnya patani yang sedang menggarap sawah sampai terhentinya
produksi sebuah kilang minyak disebabkan oleh sambaran petir, baik langsung maupun tak langsung
yaitu melalui radiasi, konduksi, atau induksi gelombang elektro magnetik.
Seiring dengan kemajuan teknologi yang berkembang semakin besar pula tingkat kerusakan yang
diakibatkan oleh sambaran petir. Dengan demikian ancaman sambaran petir pada semua perlatan
baik peralatan canggih maupun konvensional perlu diantisipasi dengan jalan membangun suatu
sistem instalasi yang diharapkan dapat melindungi paralatan-peralatan tersebut dari sambaran petir.
Prinsip Proteksi Petir
Memperhatikan bahaya yang diakibatkan oleh sambaran petir, maka sistem proteksi petir harus
mampu melindungi gedung maupun peralatan-peralatan dari bahaya sambaran langsung (external
protection) dan sambaran tidak langsung (internal protection), serta membuat suatu sistem
pentanahan (grounding system) yang memadai dan terintegrasi (bonding) dengan baik.
Proteksi Petir Eksternal (External Protection)
<!–[if !vml]–><!–[endif]–>Bagian Penangkap Petir / finial, bagian ini dapat berupa finial batang tegak,
finial mendatar dan finial-finial lain dengan memanfaatkan benda logam yang terpasang di atas
bangunan, seperti atap yang terbuat dari logam, menara logam, dan lain-lain. Tingkat perlindungan
yang diinginkan akan menentukan susunan dan jumlah finial, dimensi dan jenis bahan yang
digunakan
Finial batang tegak biasa digunakan untuk bangunan atap runcing, menara telekomunikasi, dan lainlain.
Satu hal perlu dipertimbangkan untuk bangunan tinggi seperti menara telekomunikasi adalah
adanya kemungkinan kejadian sambaran samping, yang berarti diantisipasi bahwa petir dapat
menyambar
dari
samping.
Antena yang disambar petir akan dialiri arus petir, dan arus petir yang mengalir dapat diperkirakan
besarnya berdasarkan sudut lindung finial terpasang, yang dengan demikian dapat pula diperkiran
resiko yang ditimbulkan.
Finial mendatar biasanya digunakan pada bangunan atap datar dengan menggunakan penghantar
yang dipasang mendatar, dengan menggunakan atap bangunan atau atap tangki suatu kilang
minyak. Konsepsi yang diterapkan adalah konsepsi Sangkar Faraday.
Penangkal Petir Internal
Implementasi Konsepsi penangkal petir internal pada dasarnya adalah upaya menghindari terjadinya
beda potensial pada semua titik pada instalasi atau peralatan yang diproteksi di dalam bangunan.
<!–[if !vml]–><!–[endif]–> <!–[if !vml]–><!–[endif]–>Langkah-langkah yang dapat dilakukan ialah
mengintegrasikan sarana penyama potesial, pemasangan arestor tegangan dan arus, dan filtering.
Biaya yang diperlukan untuk pengadaan penangkal petir internal adalah sangat besar karena
berbagai mekanisme dapat menyebabkan terjadinya beda potential di dalam peralatan/bangunan
yang diproteksi yang dapat berupa propagasi tegangan, terlebih melalui saluran telpon, antene,
supply daya listrik, dan berbagai induksi elektromagnetik.
Upaya minimalisasi biaya dapat dilakukan dengan langkah pendefinisian Zoning Area Proteksi
terutama dengan upaya mengurangi menjadi sekecil mungkin semua arus atau tegangan impuls
petir yang menjalar ke dalam bangunan dan instalasi.
Sistem Pentanahan
Sistem pentanahan berfungsi sebagai sarana mengalirnya arus petir yang menyebar ke segala arah di
dalam tanah. Hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan sistem pentanahan adalah tidak
timbulnya bahaya tegangan yang mengalir. Kriteria yang dituju dalam pambuatan sistem
pentanahan adalah bukannya rendahnya harga tahanan tanah akan tetapi dapat dihindarinya
bahaya seperti tersebut didepan.
Selain itu baik-buruknya sistem pentanahan sangat menentukan rancangan sistem penangkal petir
internal, semakin tinggi harga tahanan pentanahan akan semakin tinggi pula tegangan yang terdapat
pada penyama potensial (Potensial Equalizing Bonding), sehingga upaya proteksi internalnya akan
lebih berat.
Nah, dengan demikian kita bisa menilai betapa perlunya sistem pentanahan/grounding system untuk
menghindari kerugian yang lebih besar dari bahaya sambaran petir.
2.3 JENIS-JENIS PETIR
Jenis-jenis petir dapat digolongkan atas interaksi antara ion-ion yang bermuatan negatif dan positif
yaitu sebagai berikut:
o Awan dengan awan
Petir antar awan terjadi antara dua buah awan atau lebih yang disebabkan karena interaksi ion-ion
bermuatan negatif dengan ion-ion yang bermuatan positif.
o Dalam awan itu sendiri
Hal ini bisa terjadi karena pada suatu awan dapat dibagi atas tiga ruang. Ruang pertama merupakan
kumpulan ion-ion yang bermuatan listrik negatif. Ruang ini terdapat pada dasar atau bagian atas dari
awan. Ruang kedua , merupakan ruangan yang diisi oleh ion-ion yang bermuatan listrik positif.
Ruang ini bisa didasar atau bagian atas dari awan. Sedangkan ruang ketiga merupakan ruangan
antara ruang ion-ion yang bermuatan listrik negatif dan ion-ion yang bermuatan listrik positif. Pada
ruang ini terjadi tubrukan antara listrik yang berbeda muatan sehingga terjadi percikan api (petir).
Sering kali percikan api yang terjadi di dalam suatu awan tidak terlihat oleh mata telanjang. Hal ini
karena percikan api yang terjadi antara ion yang berbeda muatan terlalu kecil (hanya secercah
cahaya).
o Awan dengan tanah (bumi)
Petir yang terjadi antara awan dengan bumi merupakan petir yang bisa diamati langsung dengan
mata telanjang dan merupakan jenis petir yang sering menyebabkan kerusakan baik pada manusia
maupun peralatan elektronik. Prinsip atau proses terjadinya petir ini hampir sama dengan jenis petir
lainnya, yaitu berupa interaksi antara ion-ion yang bermuatan listrik yang berbeda.
Pada jenis petir ini, ion-ion yang bermuatan listrik positif berasal dari bumi dan ion yang bermuatan
listrik negatif berasal dari awan, atau sebaliknya. Kebanyakan sambaran petir awan-bumi membawa
energi negatif ke permukaan tanah, namun ada pula diantaranya yang membawa energi positif.
Sambaran energi positif lebih jarang terjadi dan itupun hanya di kawasan yang lebih tinggi dari awan
petirnya. Banyak meteorologis meyakini bahwa sambaran energi positif ini menandakan adanya
badai yang kadang mirip tornado.
2.4 Akibat Atau Bahaya Yang Ditimbulkan Oleh Petir
Menurut Ketua Progam Studi Meteorologi Fakultas Ilmu Kebumian dan Teknologi Mineral Institut
Teknologi Bandung, Dr. Bayong Tjasyono, secara meteorologis, periode petir ini terjadi antara bulan
desember hingga bulan februari, periode ini adalah periode konveksi untuk bumi selatan karena
matahari berada di sebelah selatan. (angkasa No. 2 November 1999 tahun X).[5]
Secara umum, kondisi meteorologis Indonesia memang sangat ideal bagi terciptanya petir karena
letaknya berada di khatulistiwa yang panas dan lembab, sehingga cukup ideal sebagai daerah yang
memiliki beberapa syarat untuk menimbulkan potensi terjadinya petir, seperti suhu udara naik,
kelembapan maupun adanya partikel-partikel bebas.
Sebagai negara maritim, ketiga hal tersebut terpenuhi di Indonesia. Karena kondisi yang seperti itu
pula maka aktivitas petir di Indonesia tergolong tinggi bahkan bisa dikategorikan tertinggi di dunia
(100 – 200 hari pertahun.bahkan kerapatan petir petir di Indonesia juga sangat besar yaitu 12 km2
pertahun, artinya setiap luas area 1 km2 memiliki potensi menerima sambaran petir sebanyaj 12 kali
tiap tahunnya sehingga Indonesia dikenal dengan sarang petir dunia .
Karena kondisi inilah, petir seringkali menyebabkan kerugian dan kerusakan baik kematian pada
nyawa manusia ataupun kerugian materi (kebakaran akibat petir, kerusakan alat-alat elektronik dan
lain-lain).
Untuk menanggulangi kerusakan yang diakibatkan oleh fenomena alam yang sangat menakjubkan ini
maka diperlukan sebuah alat yang bisa mengurangi, menangkal atau menghilangkan sama sekali
efek atau akibat dari petir. Alat tersebut dikenal dengan sistem proteksi petir.
Penggunaan sistem proteksi disesuikan dengan kondisi geografis dan meteorologis serta jenis alat
yang memungkinkan terkena sambaran petir tinggi. Urutan penggunaan sistem proteksi petir adalah
sebagai berikut:
1. Tempat atau daerah yang kemungkinan memiliki intensitas sambaran petir cukup rapat dan sering
pertahunnya mendapat prioritas pertama untuk penanggulangannya.
2. Sedangkan tempat-tempat yang relatif kurang bahaya petirnya mendapat prioritas ke dua dengan
pemasangan protektor yang lebih sederhana.
3. Lokasi yang mempunyai nilai bisnis tinggi (industri kimia, pemancar TV, Telkom, gedung
perkantoran dengan sistem perkantoran dan industri strategis seperti : hankam, pelabuhan udara,
dll.), memerlukan proteksi yang dilakukan seoptimal mungkin.
4. Sedangkan lokasi dengan nilai bisnis rendah mungkin makin sederhana sistem protektor yang
akan dipasang.
Pada dasarnya pemakaian penangkal petir sudah dikenal sejak dulu untuk melindungi bangunan
atau instalasi terhadap sambaran petir. Namun alat pelindung ini hanya dapat digunakan sebagai
perlindungan gedung itu sendiri terhadap bahaya kebakaran atau kehancuran, sedangkan induksi
tegangan lebih atau arus lebih yang diakibatkan masih belum terserap sepenuhnya oleh penangkal
petir tadi. Induksi inilah yang bahayanya cukup besar terhadap peralatan elektronik yang cukup
sensitif..
Dengan berkembangnya teknologi eletronik yang sangat pesat hingga kini, maka pelepasan muatan
petir dapat merusak jaringan listrik dan peralatan elektronik yang sangat sensitif. Sambaran petir
pada tempat yang jauh sudah mampu merusak sistem elektronika dan peralatannya, seperti instalasi
komputer, perangkat telekomunikasi seperti PABX, sistem kontrol, alat-alat pemancar dan
instrument serta peralatan elektronik sensitif lainnya. Untuk mengatasi masalah ini maka
perlindungan yang sesuai harus diberikan dan dipasang pada peralatan atau instalasi terhadap
bahaya sambaran petir langsung maupun induksinya.
Jenis Kerusakan Yang Diakibatkan Petir
· Kerusakan Akibat Sambaran Langsung
Kerusakan ini biasanya langsung mudah diketahui sebabnya, karena petir menyambar sebuah
gedung dan sekaligus peralatan litrik/elektronik yang ada didalam ikut rusak.
1. terhadap manusia. Apabila aliran listrik akibat sambaran petir mengalir melalui tubuh manusia
maka organ-organ tubuh yang dilalui oelh aliran tersebut akan mengalami kejutan. Arus lisrik dapat
menyebabkan berhentinya kerja jantung. Selain itu efek rangsangngan panas akibat arus petir pada
organ tubuh dapat juga melumpuhkan jaringan-jaringan otot bahkan dapat menghanguskan tubuh
manusia.
2. terhadap bangunan. Apabila aliran listrik akibat sambaran petir mengalir melalui gedung, yang
mana besarnya dapat mencapai 200 kA, maka kerusakan yang terjadi adalah kerusakan thermis dan
mekani. Bahan bangunan yang paling parah apabila terkena sambaran petir adalah yang bersifat
kering, isolasi maupun semi-isolasi.
· Kerusakan Akibat Sambaran Tidak Langsung
Kerusakan ini sulit diidentifikasi dengan jelas karena petir yang menyambar pada satu titik lokasi
sehingga hantaran induksi melalui aliran listrik/kabel PLN, telekomunikasi, pipa pam dan peralatan
besi lainnya dapat mencapai 1 km dari tempat petir tadi terjadi. Sehingga tanpa disadari dengan
tiba-tiba peralatan komputer, pemancar TV, radio, PABX terbakar tanpa sebab yang jelas.
Contoh : Petir menyambar tiang PLN lokasi A sehingga tegangan/arusnya mencapai dan merusak
peralatan rumah sakit dan peralatan telekomunikasi di lokasi B karena jarak tiang PLN (A) ke rumah
sakit dan peralatan telekomunikasi tersebut (B) adalah kurang atau sama dengan 1 km.
2.5 PARAMETER PETIR
Setiap sambaran petir dapat diuraikan secara matematis kelistrikan. Hal tersebut diperlukan guna
mengetahui sejauh mana akibat pada obyek sambaran yang ditimbulkan masing-masing parameter
tersebut dan untuk menentukan mutu pengaman yang harus didesain. Berikut ini akan dijelaskan
tentang jenis-jenis parameter petir