lightningbuster
advertisement
LIGHTNINGBUSTER "Ketika LightningBuster Kembali ke "Rimba", Catatan Pengalaman Pribadi di Lapangan Migas, Referensi-Standar-Software-Training-Petunjuk Praktis Lightning Protection System. (Semua tentang Proteksi Petir ada disini) Kamis, 13 November 2008 Petir-pun Bebas Memilih Obyek Sambaran - Finial-pun dilompati Ilustrasi disamping bisa menjelaskan kenapa "Space Shuttle" itu sesaat kemudian meledak... Padahal konon tempat itu sudah banyak dilengkapi dengan berbagai macam proteksi... Kok yaa, "Sang Petir" tidak mau melewati finial... Dia lebih memilih langsung obyek yang dikehendakinya... Ada material apa sebenarnya didalam Space Shuttle Launcher itu... Ground Resistance yang lebih kecilkah? Kebocoran Grounding Ring? atau yang lain.. Diposkan oleh Aji Tunggul Purbomiluhung di 02.21 0 komentar Akibat Sambaran Petir Pada Tubuh Manusia Lingkungan kerja yang aman dan sehat adalah suatu idealisme yang sudah umum diterapkan baik di gedung-gedung yang dipadati banyak orang maupun lingkungan yang cukup banyak orang seperti perkantoran dan sebagainya. Sehubungan dengan bahaya sambaran baik langsung maupun tidak langsung yaitu terjadinya lompatan muatan ke tubuh maupun tegangan sentuh dan lainnya bisa membahayakan para pekerja yang ada di mana saja khususnya pada stasiun pemancar. Seberapa besar dampak yang dapat terjadi bila arus sambaran petir dengan orde kiloAmpere tersebut mengalir pada tubuh manusia baik secara teknis dan secara medis akan dijelaskan berikut ini. Pada Tahun 1934, Freiberger melakukan percobaan dan menemukan bahwa bila arus yang mengalir dari ujung satu tangan sampai satu kaki dengan tegangan sebesar 350 Volt, maka resistansi tubuh , dan pada percobaan lain dengan tegangan 500 VoltΩ adalah 1500 . Ketika arus mengalir terjadiΩ didapati resistansi sebesar 1200 penurunan nilai resistansi sebesar 25%, angka resistansi diukur setelah 3 detik ketika tegangan diberikan. Dengan tegangan 220 Volt, Sam (1966) . Berbagai ilmuwan melakukan pΩ mengukur resistansi tubuh sebesar 800 enelitian dan dapat diterima bahwa resistansi tubuh berkisar antara “5”22 pada tegangan 1000Ω 00 – 1000 atau lebih (tegangan petir). 1 Arus Melalui Tubuh Manusia Kemampuan tubuh manusia terhadap besarnya arus yang mengalir di dalamnya adalah terbatas. Sementara besar dan lamanya arus yang masih mampu ditahan oleh manusia sampai batas yang berbahaya sulit ditetapkan. Berbagai percobaan dilakukan oleh para ahli pada sukarelawan yang bertubuh sehat untuk mencari batas dari pengaruh arus terhadap tubuh yang dibagai dalam: 1. Arus penyebab fibrilasi atau pingsan atau kematian (Ventricular Fibrillation) 2. Arus mulai terasa atau persepsi (Perception current) 3. Arus mempengaruhi otot 4. Arus reaksi 5. Arus penyebab tertahannya respirasi (Respiration arrested) 1.1. Arus Fibrilasi Pengaruh arus ketika melalui tubuh manusia dapat membahayakan bila melebihi arus yang mempengaruhi otot karena dapat membuat seseorang pingsan bahkan meninggal dunia. Kejadian ini disebabkan pengaruh langsung dari arus terhadap jantung disebut juga ventricular fibrillation yang artinya jantung berhenti bekerja dan peredaran darah berhenti. Untuk penyelidikan tentunya dipakai binatang yang badan dan jantungnya seperti manusia. Pada tahun 1968, Dalziel menyimpulkan bahwa 99.5% dari manusia yang beratnya kurang dari 50 kg masih dapat bertahan terhadap besar arus dan waktu yang dirumuskan sebagai: dimana I = arus fibrilasi k= K = 0.0135 untuk manusia dengan berat badan + 50 kg = 0.0246 untuk manusia dengan berat badan + 70 kg t = waktu untuk arus ketika melewati tubuh manusia maka, k(50) = 0.116 A dan k(70) = 0.157 A 1.2. Arus Persepsi Ketika seseorang memegang suatu penghantar lalu mulai dialiri arus dari tegangan nol sampai memberi pengaruh karena rangsangan syaraf sehingga terasa nyeri dan bergetar dan tidak membahayakan inilah tahap dari arus tersebut. Untuk arus searah tentunya terasa sedikit panas ditelapak tangan. Dari hasil uji coba laboratorium di New York 1933 terhadap 40 orang laki-laki dan perempuan didapati arus rata-rata sebagai berikut: • Untuk laki-laki : 1.1 mA • Untuk perempuan : 0.7 mA 1.2.1. Arus Mempengaruhi Otot Bila arus persepsi dinaikkan lagi sehingga rasa sakit mulai terasa maka lamakelamaan akan mempengaruhi otot sehingga otot-otot didekat konduktor kaku dan menyebabkan tangan tidak dapat lepas darinya. Di universitas California dibidang medis menyelidiki kejadian ini pada 134 relawan laki-laki dan 28 perempuan dan mendapat rata-rata yaitu: • Untuk laki-laki : 16 mA. • Untuk perempuan : 10.5 mA. Selain itu ada batas arus maksimum ketika manusia masih dapat melepaskan konduktor tadi yaitu : • Untuk laki-laki : 9 mA. • Untuk perempuan : 6 mA. 1.2.2. Arus Reaksi Arus ini adalah arus terkecil dimana bisa membuat orang terkejut, reaksi menanggapi kejutan inilah yang bisa juga membahayakan karena bergantung pada orang itu sendiri. Hal ini biasanya disebabkan oleh reflek yang berlebihan sehingga seseorang dapat melakukan hal yang tidak diduga lebih bersifat fatal. Dalam penyelidikannya DR. Hans Prinz menyusun batasan-batasan arus dari hasil penelitiannya tersebut didalam tabel berikut: Tabel 1 Batasan-batasan Arus Dan Pengaruhnya Pada Manusia Besar Arus (mA) Pengaruh pada Tubuh Manusia 0 - 0.9 Belum terasa pengaruhnya (tidak ada reaksi) Besar Arus (mA) Pengaruh pada Tubuh Manusia 0.9 - 1.2 Terasa ada arus tetapi tidak menimbulkan kontraksi, kejang dan kehilangan kontrol 1.2 - 1.6 Mulai terasa seperti ada yang merayap di dalam tangan 1.6 - 6 Tangan sampai ke siku merasa kesemutan 6 - 8 Tangan mulai kaku dan rasa kesemutan bertambah 13 - 15 Rasa sakit tidak tertahankan, penghantar masih dapat dilepaskan dengan gaya yang besar sekali 15 - 20 Otot tidak sanggup melepaskan penghantar 20 - 50 Dapat mengakibatkan kerusakan pada tubuh manusia 50 - 100 Batas arus yang dapat menyebabkan kematian 1.2.2.1. Arus Penyebab Tertahannya Respirasi Pengaruh arus sambaran petir pada respirasi dibagi menjadi dua cara, pertama-tama pengaruh tertahannya otot-otot pada bagian dada setelah arus mendadak tadi sehingga menahan saluran pernafasan. Yang kedua ialah pengaruh hanya berlangsung selama arus mengalir karena arus petir hanya mengalir sekitar 10 mikrodetik saja. Dengan kata lain pengaruh akibat arus sambaran petir setelah kejadian lebih mendapat perhatian. Pada tahun 1930, MacLachlan melaporkan suatu kecelakaan akibat sambaran petir pada frekuensi tenaga dimana korban menerima tegangan sebesar 22 kV antara tangan yang satu sebagai kontak dan tangan lain dan kaki sebagai lawannya. Pernafasan orang ini langsung berhenti, tetapi dapat berlanjut setelah mendapat pernafasan buatan selama delapan jam. Laporan lain yang didapat yaitu dari Lynch dan Shorthouse (1949) ketika sambaran petir langsung mengenai dua orang pemain sepak bola yang berdiri berdekatan. Arus mengalir dikeduanya dari kepala sampai kaki, walaupun tidak ada tanda jaringan luar yang terbakar tanda hanya terkena tegangan pindah atau lompatan. Akibatnya pernafasan mereka juga tertahan dan segera diberi pernafasan buatan, juga ada kemungkinan arus lain, misalnya arus fibrilasi juga berperan. Untuk batasannya dilakukan penyelidikan hanya pada kepala binatang, pada tahun 1972, Kitagawa menemukan bahwa dibutuhkan energi minimum 14 J atau sekitar 5.5 J.kg-1 untuk mengakibatkan kematian karena tertahannya pernafasan. 1.2.3. Tegangan Pada Tubuh Manusia Akibat Petir Kemungkinan terjadinya kecelakaan akibat petir pada pekerja disuatu stasiun pemancar dapat terjadi didalam maupun diluar gedung. Gradien tegangan yang tinggi secara mendadak dapat menghasilkan berbagai faktor gangguan atau kesalahan ke tanah yang memungkinkan mengenai manusia. Berikut adalah macam dari tegangan dan analisis pendekatan untuk berbagai kemungkinan. 2.1 Tegangan Akibat Sambaran Langsung Berbagai kejadian akibat sambaran langsung (direct strike) memberikan berbagai macam kemungkinan akibat, dimana resistansi tubuh manusia mulai kejang-kejang ketika tersambar sekitar tegangan petir 4 kV sehingga arus yang mengalir kira-kira 4 A seperti pada sub bab sebelumnya dapat mengakibatkan kematian. Namun pada kondisi sesungguhnya ada beberapa korban yang bertahan hidup. Sambaran ini juga bisa mengenai sekaligus beberapa orang yang berdiri berdekatan, tidak jarang pada kasus tertentu bagian tubuh ada yang terbakar ini bisa juga karena baju yang dikenakan terbakar. Adapula yang melewati payung yang dipegang dan sepatupun bisa terkoyak karenanya. 2.2 Tegangan Sentuh Tegangan (contact voltage) ini timbul ketika seseorang memegang sebuah benda atau konduktor yang sedang dialiri arus sambaran petir dimana orang tersebut juga terhubung ke tanah. Besar arus yang mengalir dibatasi oleh nilai resistansi dari tubuh manusia tersebut, adapun model matematis dari peristiwa tegangan sentuh dapat di analogikan dalam persamaan berikut: dimana: Es = tegangan sentuh (volt) Rk ≈ = resistansi tubuh manusia ( 1000 ohm) Rf = tahanan kontak ke tanah dari satu kaki pada tanah yang dilapisi 3000 ohm)≈ koral 10 cm ( Ik = besar arus yang mengalir di tubuh (A) dengan Rf s adalah tahanan jenis tanah disekitarρ s dimana ρ mendekati harga 3. permukaan. Arus Ik diambil berdasarkan harga dalam persamaan 16, dengan k memilih angka 0.116. Maka selanjutnya persamaan 17 akan menjadi: ( 2) s dalam satuan ohm-meter untukρ dengan lapisan koral 10 cm dan t adalah waktu kejut dalam satuan detik. Berikut tabel tegangan sentuh yang tidak membahayakan, Tabel 2 Tegangan Sentuh Yang Tidak Membahayakan Dengan Durasi Durasi (detik) Tegangan Sentuh (Volt) 0.1 1.980 0.2 1.400 0.3 1.140 0.4 990 0.5 890 1.0 626 2.0 443 3.0 362 2.3 TEGANGAN LANGKAH Ketika seseorang berdiri di atas permukaan tanah dan tiba-tiba dijarak tertentu ada sambaran petir ke tanah baik langsung maupun langsung maka akan ada beda potensial diantara kedua kakinya (step voltage). Untuk analisis matematisnya dianggap jarak antara kedua kaki 1 meter dan diameter kakinya adalah 8 cm dengan kaki telanjang dapat ditentukan persamaannya dengan mengambil persamaan 17 diubah pada Rf menjadi rangkaian seri, sebagai berikut: 2.4 Tegangan Pindah. Hal khusus dari sifat tegangan sebagai miniatur dari lompatan besar suatu petir disebut juga side flash yang disebut dengan tegangan lompat. Hal ini bisa terjadi sebagai contoh ketika seorang bocah bermain layang-layang dalam keadaan langit berawan tiba-tiba ia melihat ada sambaran kilat yang cukup jauh dari layanglayangnya, tetapi saat itu juga tangan bocah itu terbakar dan akibat kejutannya ia jatuh pingsan. 1.3. Akibat Sambaran Petir Pada Perangkat Elektronik Perangkat elektronik yang dimaksud tentunya terutama adalah perangkat lunak yang berada pada stasiun pemancar. Seperti yang kita ketahui bahwa gangguan yang dimaksud biasa disebut noise ataupun gangguan lain yang dapat mengakibatkan interupsi pada proses pengiriman data sebagaimana kita ketahui pada umumnya memakai sistem digital. Tegangan dan arus induksi akibat sambaran petir dapat mengakibatkan kerusakan pada peralatan elektronika. Menurut Sowa K. ( 1985 ), Kadete, H. dan Omari S. ( 1990 ) dan K. T. Sirait ( 1987 ) kerusakan tersebut diakibatkan oleh: 1. Pengaruh tegangan induksi sambaran petir a) Harga maksimum tegangan induksi, mengakibatkan kerusakan pada suatu MOSFET, apabila tegangan maksimum induksi tersebut melebihi tegangan lapisan batas yang diijinkan. b) Impuls tegangan induksi, , mengakibatkan kerusakan pada suatu transistor akibat energi impuls tegangan induksi melebihi batas energi yang diijinkan didalam lapisan batas transistor. dengan Wg energi pada lapisan batas dan ug tegangan pada lapisan batas pada arah konduktif. c) Impuls kuadrat tegangan induksi, , menyebabkan kerusakan pada tahanan R akibat adanya energi yang memanaskan tahanan tersebut sebesar d) Kecuraman tegangan induksi maksimum, , mengakibatkan kerusakan MOSFET, sebab parameter ini akan menghasilkan arus yang melebihi arus gerbang yang diijinkan. Pengaruh Kecuraman Pulsa Pada MOSFET 2. Pengaruh arus induksi sambaran petir a) Harga maksimum arus induksi i, mengakibatkan rusaknya dioda akibat besar arus yang melebihi arus balik yang diijinkan memasuki dioda. b) Muatan listrik dari arus induksi , mengakibatkan kerusakan pada transistor akibat energi yang diterima transistor melebihi energi yang diijinkan pada lapisan batas dengan Ug tegangan dioda dari lapisan batas pada arah koduktif. c) Impuls kuadrat arus induksi, , akan mengakibatkan kerusakan pada tahanan akibat menerima energi yang melebihi ambang batas energi tahanan. d) Kecuraman arus induksi maksimum , mengakibatkan rusaknya MOSFET akibat tegangan induksi yang dihasilkan melebihi ambang batas tegangan titik batas sambungan Selain dapat merusak komponen elektronika maka tegangan tinggi terpa petir dapat pula merusak sistem isolasi dari peralatan yang tersambar. Dari studi yang telah dilakukan tersebut dapat disimpulkan bahwa gelombang impuls petir dapat menimbulkan kerusakan baik pada komponen elektronikanya maupun sistem isolasinya. Disarikan dari Artikel Ir.Syariffuddin Mahmudsyah,M.Eng (Guru Listrik-Teknik Listrik Perminyakan) Diposkan oleh Aji Tunggul Purbomiluhung di 02.06 0 komentar Penangkal Petir dan Pengetanahan 1. Penangkal Petir Eksternal Berbagai usaha dilakukan oleh tiap stasiun pemancar dan pemilik gedung-gedung yang tinggi untuk melakukan proteksi terhadap surja petir. Dimana untuk memasang suatu sistem penangkal ini dibutuhkan beberapa komponen utama seperti, air terminations (ujung penangkal), down conductors (penghantar turun), dan earth terminations (ujung pengetanahan). 1.1. Ujung Penangkal Ujung Penangkal atau yang lebih sering disebut finial adalah perangkat utama yang akan melakukan kontak langsung terhadap sambaran petir di udara. Oleh sebab itu, ujung finial sebagai ujung tombak penangkap muatan di tempat tertinggi pada bangunan-bangunan stasiun pemancar dan bangunan lainnya. Untuk tiap sistem bentuk dari finial dapat bervariasi tergantung dari pabrik dimana finial tersebut diproduksi, pemilihan bahan dapat disesuaikan dan melalui pendekatan pada Peraturan Menteri Tenaga Kerja tentang PIPP (Pengawasan Instalasi Penyalur Petir). Demikian halnya dengan penghantar penurunan dan ujung pengetanahan. Tiap sistem memiliki bentuk dan ukuran finial yang berbeda, hal ini karena disesuaikan dengan kebutuhan, baik tingkat proteksi, estetika bangunan, keamanan dan faktorfaktor lainnya. Beberapa bentuk finial yang beredar khususnya di Indonesia menunjukkan bahwa tiap perusahaan dapat memproduksi ujung penangkal yang sama tipe-nya tapi beda bentuknya. 1.2 Penghantar Turun Penghubung antara ujung penangkal dengan pengetanahan adalah penghantar turun ini. Pada umumnya untuk hubungan ini dipakai kawat konduktor jenis bare copper (tembaga telanjang) BC-60, BC-50 atau yang lebih besar yaitu menara sebagai konduktor arus petir ke tanah. Pemanfaatan menara sebagai konduktor tidak dapat diandalkan mengingat bahwa sambungan komponen-komponen penyusun menara itu sendiri terkadang dalam keadaan terisolasi dengan pelapisan cat. Di tambah sifat bahan yang pada umumnya adalah korosif. Jadi dirasa perlu untuk menambahkan konduktor yang secara langsung terhubung ke pengetanahan. Penghantar penurunan dapat memakai kabel ataupun plat logam dimana umumnya memakai tembaga atau alumunium. Untuk kabel tentunya lebih fleksibel dan mudah untuk dipasang sedang plat mempunyai kelebihan impedansinya yang lebih rendah. Penghantar yang telanjang tentunya mempunyai resiko terjadi tegangan pindah yang tinggi karena tidak ada isolasi. 1.3 Ujung Pengetanahan Dan Sambungan Pengetanahan peralatan atau “earth terminations” yang dimaksud adalah “pengetanahan bagian dari peralatan yang pada kerja normal tidak dilalui arus”.Ujung pengetanahan yang dimaksud adalah elektroda pengetanahan. Adapun tujuan yang ingin dicapai adalah adanya pembatasan tegangan antara bagian-bagian peralatan yang tidak dialiri arus dan dengan tanah sampai pada harga yang tidak membahayakan baik dalam keadaan normal maupun tidak. Selain itu agar didapat impedansi sekecil mungkin untuk jalan balik arus hubung singkat ke tanah. Dengan demikian ujung pengetanahan adalah suatu elektroda yang tertanam ke tanah dengan metoda tertentu untuk mencapai tujuan di atas dan dengan demikian maka arus yang turun dari konduktor dapat mengalir ke tanah dengan sebaik mungkin. Sambungan yang dimaksud adalah bonding antara kabel ke kabel dan kabel ke konduktor lain. Hal ini juga mendapat perhatian sebab kegagalan sambungan juga dapat menghalangi kinerja dari suatu sistem proteksi petir. 2 Berbagai Tipe Penangkal Petir Penerapan sistem penangkal petir di lapangan, pada prakteknya sangat bervariasi baik dipengaruhi faktor klimatologi, geografi, ekonomi bahkan juga kulturnya. Jadi pastilah tidak semua sistem yang sudah ada akan mengikuti idealisme penerapan teknologi sistem yang baru karena disesuaikan dengan kebutuhan dan atas pertimbangan tertentu. Faktor-faktor ini seringkali cukup menarik perhatian para pengguna sistem, sehingga berbagai macam tipe penangkal petir perlu dipahami dimana letak perbedaannya. 2.1 Penangkal Petir Franklin. Pengamanan bangunan terhadap sambaran kilat dengan menggunakan sistem penangkal petir Franklin merupakan cara yang tertua namun masih sering digunakan karena hasilnya dianggap cukup memuaskan, terutama untuk bangunan-bangunan dengan bentuk tertentu, seperti misalnya : menara, gereja dan bangunan-bangunan lain yang beratap runcing. Telah banyak buku-buku atau paper-paper yang membahas mekanisme kilat, biasanya bila pada awan terjadi aktivitas pembentukan atau pengumpulan muatan, maka pada permukaan bumi ( merupakan bayangan dari awan ) terinduksi muatan dengan polaritas yang berlawanan itu, timbulah medan listrik yang amat kuat diantara awan dan bumi. Medan listrik yang amat kuat itu menyebabkan obyekobyek di permukaan bumi yang letaknya relatif tinggi seperti misalnya puncak pohon, ujung atap bangunan dan sebagainya serentak melepaskan muatan yang berasal dari bumi berupa ion-ion positif. Ion-ion ini membentuk saluran seperti pita udara yang bergerak ke arah pita yang dibentuk oleh ion-ion yang berasal dari muatan negatif dari awan. Bila kedua ujung pita ini bertemu di suatu titik udara, maka terjadilah sambaran balik. Berdasarkan atas teori ini, Franklin menempatkan sebuah batang penangkal petir dengan ujungnya dibuat runcing di bagian teratas dari bagian yang akan dilindungi. Ujung batang penangkal petir ini dibuat runcing dengan tujuan agar pada keadaan dimana terjadi aktivitas penumpukan muatan di awan, maka diujung itulah akan terinduksi muatan dengan rapat muatan yang relatif lebih besar bila dibandingkan dengan rapat muatan dari muatan-muatan yang terdapat pada bagian-bagian lain dari bangunan, dengan demikian dapat diharapkan bahwa kilat akan menyambar ujung dari batang penangkal petir itu terlebih dahulu. Batang penangkal petir ini kemudian di ketanahkan melalui penghantar turun ke elektroda pengetanahan. Tujuan dari penghantar turun dan elektroda pengetanahan adalah sebagai jalan “ by pass “ bagi muatan bumi dan juga arus kilat untuk keluar atau memasuki bumi sehingga muatan bumi atau arus kilat tidak mengambil jalan melalui bagian-bagian lain dari bangunan yang bersangkutan. 2.2 Sangkar Faraday Sistem pengaman bangunan terhadap sambaran kilat dengan menggunakan sistem Sangkar Faraday merupakan pengembangan dari sistem penangkal petir Franklin, sehingga dalam banyak segi, prinsip kerja dari sistem Sangkar Faraday dapat dikatakan sama dengan sistem penangkal petir Franklin. Perbedaannya hanyalah terletak dalam segi penggunaan Ujung Penangkal dimana bila pada sistem penangkal petir Franklin digunakan batang-batang penangkal petir yang vertikal, maka pada sistem Sangkar Faraday digunakan konduktor-konduktor horisontal. Sambaran kilat biasanya mengenai bagian-bagian yang runcing atau ujung-ujung dari atap bangunan, hal ini disebabkan karena pada bagian-bagian inilah terdapat rapat muatan yang relatif lebih besar bila dibandingkan dengan rapat muatan dari bagian-bagian atap yang lain dari bangunan tersebut. Oleh karena itu maka pada bagian-bagian yang berbahaya tersebut perlu dipasang konduktor horisontal yang berfungsi sebagai obyek sambaran kilat, sehingga bagian-bagian lain dari atap bangunan tersebut terlindung. Untuk bangunan-bangunan yang beratap luas, perlu ditambahkan beberapa konduktor horisontal lagi diantaranya. Konduktor-konduktor itu harus terhubung secara listrik satu dengan yang lain. Ini adalah prinsip dari Sangkar Faraday dimana konduktor-konduktor horisontal yang dipasang di bagian teratas lalu terhubung melalui konduktor saluran ke tanah dan terhubung ke elektroda pengetanahan dari bangunan seolah-olah membentuk sangkar pelindung yang melindungi bangunan tersebut terhadap induksi atau masuknya muatan dari luar yang membahayakan bangunan tersebut. Untuk memperbaiki sistem Sangkar Faraday ini perlu ditambahkan beberapa batang penangkal petir yang pendek (finial) pada bagian-bagian dari atap bangunan yang diperkirakan mudah tersambar kilat, finial ini dihubungkan secara listrik dengan konduktor horisontal yang terdekat ( tujuan dari pemasangan finial ini adalah untuk memperlancar mengalirnya arus muatan dari bumi ke awan dan sebaliknya dari awan ke bumi ). Cara pemasangan konduktor-konduktor baik mendatar maupun menurun tentunya haruslah diperhitungkan kemungkinan tegangan pindah yang terjadi, agar tidak membahayakan. Kalaupun ingin mencegah tegangan pindah ini dapat mempertimbangkan pemakaian kabel coaxial atau triax walaupun secara estetika gedung dan ekonomis tidak memenuhi kebutuhan. Untuk gedung yang dipenuhi peralatan elektronik sangkar Faraday atau Franklin tidak dianjurkan karena medan yang ditimbulkan ketika terjadi sambaran dapat memperpendek waktu kerja perangkat elektronik terutama untuk perangkat yang memakai sinyal. 2.3 Sistem Penangkal Petir Dengan Unsur Radioaktif sebagai Ujung Penangkal Penggunaan unsur radioaktif dalam sistem penangkal petir baru dikenal orang pada tahun 1914, inspirasi penggunaan radioaktif dalam sistem penangkal petir pertama kali dikemukakan oleh seseorang dari Hungaria yaitu Szillard J.B. pada “ Academy of Sciences “ di Paris pada tanggal 9 Maret 1914 dalam papernya yang berjudul Sur un paratonnerre au Radium. Sejak saat itu bermacam-macam sistem penangkal petir menggunakan unsur radioaktif dikembangkan lebih dalam. Pada Tahun 1972, Baatz mengembangkannya dengan Americium 241 dan tentunya melalui berbagai penelitian dengan mempertimbangkan hasil penelitian dari Müller Hillebrand (1962) dianggap lebih tidak berbahaya dibanding sumber ionisasi lain seperti Cobalt, Krypton, Radium dan Plutonium. Pada prinsipnya, sistem penangkal petir diatas sama dengan sistem penangkal petir Franklin, hanya dikembangkan lebih lanjut yaitu dengan memperlengkapi kepala dari batang penangkal petirnya dengan unsur radioaktif yang memancarkan sinar alpha dengan intensitas yang cukup besar sehingga mampu mengionisasi udara di sekitar kepala batang penangkal petir tersebut. Ada tiga pokok yang penting untuk diketahui, yaitu : a. Ionisasi : Proses disintegrasi dari unsur radioaktif biasanya disertai oleh pancaran sinar alpha, beta dan gamma. Sinar alpha mempunyai susunan atom yang sama dengan unsur helium, bermuatan positif 10–27 kg. Sinar beta× 10–19 C dengan massa 6.65× sebesar + 2 atau q = 3.2 10 –19 C dan× terdiri atas elektron-elektron dengan muatan q = 1.6 10 –31 kg. Sinar alpha serupa dengan sinar X.× massanya 9.1 α Kemampuan mengionisasi dari sinar-sinar α adalah 10000 : 100 : 1, jadi walaupun jarak radiasi dari sinar γ : β : hanya beberapa cm saja, namun karena kemampuan mengionisasi udara sinar sangat besar maka dalam penggunaan unsur radioaktif pada sistemα mempunyai arti yang paling penting.α penangkal petir, sinar b. Ionisasi tumbukan pada keadaan dimana terjadi penumpukan muatan di awan, antara awan dan bumi timbul medan listrik yang kuat. Ion-ion yang berasal dari udara yang diionisasi oleh , dengan adanya medan listrik tersebut akan mendapat percepatanα sinar yang sanggup melepaskan ion-ion dari atom-atom udara yang berada di sekitarnya. Demikianlah terjadi tumbukan secara terus-menerus yang merupakan reaksi berantai yang disebut ionisasi tumbukan. c. Gradien tegangan di udara : pada keadaan terjadi penumpukan muatan di awan., gradien tegangan udara antara awan dan bumi akan naik, sedangkan gradien tegangan yang besar ini sangat mempengaruhi pembentukan ion-ion di udara. Gradien tegangan yang diperlukan agar terjadi ionisasi tumbukan adalah minimum 40 kV, dengan ketinggian kepala dari batang penangkal petir 20 m dari permukaan tanah, terlihat bahwa gradien di tempat tersebut dapat mencapai 400 kV sehingga hal ini dapat memastikan ionisasi tumbukan terjadi. Ketiga uraian yang baru lalu menggambarkan proses kegunaan dari unsur radioaktif pada sistem penangkal petir. Bila ion-ion yang dihasilkan dalam proses berantai itu bertemu dengan ion-ion yang berasal dari awan , maka terjadilah sambaran kembali yaitu mengalirnya arus kilat melalui jalan yang dibentuk oleh ion-ion tadi ke bumi. Untuk memenuhi keperluan tersebut cukup dengan cara menempatkan lempengan yang mengandung zat radioaktif berlapis emas dan paladium pada posisi sekeliling ujung finial biasa. Namun pada penelitian lebih lanjut ternyata tetap memberi kemungkinan membahayakan manusia karena radiasinya ditambah lagi oleh Cassie (1969) telah memperhitungkan secara teknis dan menyimpulkan bahwa pemakaian radioaktif tidak terlalu efektif. Untuk pemasangan sistem ini di Indonesia telah diatur dan pemasangannya dilarang sesuai keputusan Menaker dan Dirjen BATAN No. 45/DJ/31/III/77 tentang pemakaian, bersama membuat surat keputusan no.Kep.1880/Men./1987-PN 00 01/193/DJ/97 tentang “Penertiban izin pemakaian penangkal petir radioaktif dan larangan pemasangan yang baru”, Resiko yang terjadi selama pemasangan adalah disaat terjadi lecet/kelainan/ tergores karena kesalahan manusia, tiupan angin, penyinaran partikel berat alpha dan pengaruh lainnya pada pelindung zat radioaktif tersebut. Ketika terjadi hujan maka wadah radionuklida akan tercuci sehingga menghasilkan air encer yang terkontaminasi yang selanjutnya dapat mencemari tanah. Sehubungan dengan resiko dan larangan pemasangan maka Menaker juga mengeluarkan JUKLAK pelaksanaan pembongkaran penangkal petir radioaktif yang meliputi instansi yang boleh membongkar, cara pembongkaran, cara pengiriman dan lain-lain. 3 Sistem Pengetanahan Sistem pengetanahan dilakukan agar arus petir dapat dialirkan langsung ke tanah. Maka tahanan pengetanahan haruslah sekecil mungkin agar jatuh tegangan penghantar dan elektroda pengetanahan kecil, sehingga menghindari tegangan langkah yang berbahaya. Tiga faktor yang mempengaruhi besar dan kecilnya tahanan pengetanahan adalah sistem pengetanahan yang diterapkan, hubungan logam-logam dalam bangunan dengan elektroda-elektroda pengetanahan dan karakteristik dari tanah dimana sistem tersebut diterapkan. Beberapa aturan yang dipakai pada sistem pengetanahan guna meng-antisipasi kegagalan penyaluran arus petir ke tanah, yaitu: 1. Elektroda pengetanahan dapat berupa elektroda plat pita, batang atau pondasi, untuk plat pita ditanam sekurangnya 50 cm dari permukaan tanah dan menyebar dengan sudut antar . Untuk pondasi, digunakan untuk pengetanah instalasi°pita minimum 60 penangkap petir, dan dilengkapi penyambung khusus antara elektroda dengan penghantar turun. 2. Pipa-pipa air minum yang ada bagian-bagiannya yang mengandung plastik dan pipa-pipa gas tidak boleh dihubungkan dengan sistem, material logam yang berjarak kurang dari 20 meter dan terutama berjarak kurang dari 2 meter dihubungkan ke sistem. Bila ada bagian metal dari instalasi bangunan atau sistem tenaga yang tidak dapat terhubung ke sistem maka dapat diketanahkan dengan tahanan pengetanah maksimum adalah lima kali jarak terkecil antara bagian-bagian metal dengan hantaran penangkal petir di atas tanah. Elektroda pengetanah instalasi penangkap petir dapat dijadikan satu dengan elektroda pengetanah instalasi listrik dengan tegangan kerja dibawah 1000 volt. 3. Penanaman elektroda tanah dihindarkan dari daerah yang dilalui pipa-pipa uap air (sumber panas), dijauhkan dari pintu keluar atau masuk suatu gedung untuk menghindari tegangan langkah, atau dapat dilakukan pemasangan lapisan permukaan pijak yang berisolasi (batu koral, dan lain-lain). Untuk menentukan perencanaan pemasangan maka beberapa faktor yang perlu mendapat perhatian adalah besar arus gangguan yang mungkin terjadi, luas tanah yang bisa dipakai, resistivitas atau tahanan jenis tanah, bentuk-ukuran-jenis konduktor elektroda pengetanahan yang dipakai. 3.1 . Resistivitas Tanah Tanah dimana suatu elektroda pengetanahan ditempatkan haruslah mempunyai impedansi yang rendah. Besar resistansi tersebut adalah: dimana adalah resistivitas dari material terkonduksi, l adalah panjang jejakρ yang dilalui arus di bumi dan A adalah penampang dari jejak terkonduksi. Selanjutnya I adalah arus pada elektroda dan E adalah tegangan dari elektroda. Tanah yang berada dibumi mengandung bebatuan dan kandungan berbagai larutan mineral. Ketika arus berjalan didalam tanah sebagai pergerakan ion maka konduksi ionik yang terjadi sangat dipengaruhi oleh konsentrasi dari jenis kandungan mineral pada lembaban tanah. Peristiwa ionik ini terjadi ketika mineral didalam tanah terlarut dan gerakan dari ion-ion pengaruh dari potensial elektrik yang menyebabkan suatu media mampu mengkonduksi secara elektrik. Untuk menganalogikan lebih jelas maka resistivitas diartikan dalam resistansi elektrik dari sebuah kubus dengan material yang homogen, dimana resistansinya sebanding resistivitas material dan berbanding terbalik dengan panjang dari salah satu sisi dari kubus tersebut. Maka dapat resistansinya dapat dirumuskan sebagai: ( 2) dimana, =ρ Resistivitas material, ohm – (dalam satuan panjang) L = Panjang rusuk kubus, (dalam satuan panjang) dan A = Luas salah satu sisi kubus, (dalam kuadrat satuan panjang). Berbagai macam jenis resistivitas muncul sebagai fungsi dari tipe tanah, dan diklasifikasikan dalam beberapa tipe tanah yang tergolong berpotensi untuk ditanami elektroda pengetanahan. Hal tersebut dapat dilihat pada tabel 1 . Tabel 1 Perkiraan Resistivitas Tanah Tipe-tipe Tanah Resistivitas (ohm-m) (ohm-cm) (ohm-ft) Tanah Organik yang Basah 10 103 33 Tanah Lembab 102 104 330 Tanah Kering 103 105 3300 Bebatuan 104 106 33000 Sedangkan untuk tanah dengan kadar air maka resistivitas air juga diperhitungkan, oleh formulasi empiris dari Hummel (Münger, 1940) dimana v adalah resistivitas airρ adalah resistivitas tanah dalam ohm-meter, ρ dalam tanah dalam ohm-meter dan p adalah volume relatif air di tanah. Secara ekperimental dipakai untuk p adalah nilai 0,1. Jika pada kondisi tertentu p = 0 maka persamaan akan berkesan tidak benar dengan kata lain untuk tanah yang kering akan mempunyai resistivitas yang tinggi sekali. Nilai resistivitas ini sangat bervariasi ditiap kondisi geografis tetapi tiap negara akan mempunyai cirinya dan secara umum resistansi juga didapat dari fungsi panjang yang ditunjukkan pada gambar 3.3. Selain itu rumusan akan juga dipengaruhi bentuk dari elektroda yang dipilih 3.2 Pengukuran Tahanan Jenis Tanah Terdapat dua macam metoda pengukuran yang umum dipakai yaitu metoda tiga titik dan metoda empat elektroda seperti pada gambar 3.4 dan 3.5. Metoda tiga titik yang dimaksud adalah titik pertama sebagai elektroda tes, kedua sebagai probe (pemeriksa) dan elektroda auxiliary (pembantu). Seperti pada gambar 4 , tahanan pada elektroda tes didapat dari potensial di antara titik tes dengan probe dibagi arus antara titik tes dengan “aux”, dengan syarat haruslah mengatur posisi elektroda probe agar didapat besar resistansi total antara titik tes ke probe dan titik tes ke “aux” sama dengan besar resistansi antara titik probe ke “aux”. Untuk metoda empat elektroda, elektroda-elektroda ini ditanam dengan jarak yang sama (D) dan dengan R adalah dari hasil perhitungan dari angka pada meter dimana potensial dibagi arus pada amperemeter. Adapun rumusan dari resistivitas adalah: ( 4) Dalam usaha untuk membuat resistivitas yang baik agar didapat resistansi pengetanahan yang baik juga dapat dengan pemakaian zat kimia additive (tambahan) yang biasanya terdiri dari dua zat yang berbeda akan tetapi bila disatukan dan dikombinasikan di tanah maka akan membentuk campuran seperti jeli dengan resistivitas rendah. 3 Elektroda Pengetanahan Pengetanahan atau pembumian secara umum dipahami sebagai penanaman elektroda dengan berbagai macam bentuk sesuai kebutuhan atau keinginan. Macammacam pengetanahan antara lain yaitu penanaman batang konduktor tegak lurus dengan permukaan tanah, penanaman batang konduktor horisontal sejajar dengan permukaan tanah dengan kedalaman tertentu karena daerah berbatu dan tidak bisa ditanami batang vertikal. Pengetanahan dikembangkan menjadi bentuk kisi-kisi horisontal yang lebih menguntungkan. Tujuan awal adalah mendapatkan tahanan kontak yang kecil, dengan demikian maka dalam prakteknya ketika seseorang menanam satu batang vertikal ke tanah dan diukur ternyata tahanannya masih besar maka dengan berbagai usaha seperti menambah konduktor ataupun lainnya haruslah mendapat resistansi dibawah “5 ohm”. Dari pembahasan sebelumnya jelaslah bahwa secara matematis untuk mendapatkan nilai resistansi R dari elektroda pengetanahan haruslah mempunyai parameter yang meliputi: 1. Resistivitas tanah 2. Resistivitas air tanah 3. Dimensi elektroda pengetanahan 4. Ukuran elektroda pengetanahan Pada praktek, seringkali untuk mempersingkat waktu serta didukung kondisi tanah di pulau Jawa pada umumnya basah yang berarti ber-resistivitas rendah maka dipakai cara trial and error (dicoba sampai hasil terbaik) dibantu dengan alat ukur. Apabila bangunan dilihat dari segi struktur, konstruksi, tinggi, situasi dan pengaruh kilat ternyata mempunyai indek perkiraan bahaya (=R) yang besar maka pengukuran haruslah seideal mungkin dilakukan. 4 Sambungan Bonding (penyambungan) memegang peranan yang penting dalam mewujudkan kestabilan sistem penangkal petir, kegagalan sambungan dapat menyebabkan kegagalan sistem. Sambungan yang dimaksud dapat berupa sambungan dengan braze (solder), weld (las), bolts (penyekrupan), rivet (keling) dan sebagainya yang menghubungkan konduktor ke bahan konduktor lainnya. Faktor-faktor yang mempengaruhi efektifitas dari suatu bonding adalah pemilihan bahan konduktor baik secara elektris maupun mekanis. Tinjauan elektris yang dimaksud tentunya adalah memperkecil gangguan akibat getaran maupun lompatan bunga api dan juga kekuatan sambungan terhadap arus yang melaluinya. Tinjauan secara mekanis adalah bagaimana lama pemakaian, tingkat pengaruh korosi, getaran atau tarikan secara tidak sengaja, tempa ataupun tekanan gaya berat. Terdapat dua macam penyambungan yaitu penyambungan langsung yaitu dengan las, baut, solder dan keling dan sambungan tidak langsung yaitu dengan strap (ikatan). Adapun besar resistansi bonding antara jenis metal yang dipakai diambil rata-rata seperti pada tabel berikut, brass (campuran seng dan perunggu). Tabel 2 Resistansi DC Dari Sambungan Langsung Komposisi Sambungan Resistansi (mikro-ohm) Brass - Brass 6 Alumunium - Alumunium 25 Brass – Alumunium 50 Brass – Baja 150 Alumunium – Baja 300 Baja - Baja 1500 Pembersihan permukaan haruslah dilakukan agar penyambungan dapat lebih baik, karena di atas permukaan logam sering didapati materi padat seperti debu, kotoran/kerak, dan sebagainya. Selain itu juga didapati campuran organik seperti cat, minyak, dan sebagainya. Untuk membersihkan dapat menggunakan kertas gosok, sikat tembaga, skrap dan peralatan semacam, setelah itu bisa dikeringkan dengan cairan pembersih atau pengering lainnya. 5 Daerah Tangkap Captive area yang diterjemahkan sebagai daerah tangkap dengan definisi yaitu daerah dimana bila sambaran pelopor masuk maka pastilah upward streamer (pita naik) akan diluncurkan dari bangunan itu. Hal ini dapat digambarkan sebagai sebuah gedung dimana tiap ujung atau sudutnya mempunyai radius atraktif (daya tarik) terhadap sambaran. Dalam perhitungan daerah tangkap media atau bahan atap dari bangunan tidak dibahas lebih dalam namun mengambil nilai-nilai untuk pendekatan saja. Tiap sudut luar bangunan bagian atap sesuai dengan bentuknya mempunyai kemampuan untuk menarik dengan radius tertentu. Hal ini juga bergantung pada tinggi dari gedung itu sendiri, sebagai contoh dalam tabel 4.3 untuk bangunan dengan tinggi 10 meter atap datar berisolasi mempunyai radius atraktif rata-rata 41 meter. Sedangkan untuk bangunan dengan isolasi dan atap sama dengan tinggi 50 meter dapat mempunyai radius atraktif sebesar rata-rata 78 meter. Hal ini digambarkan pada gambar 6. Angka-angka yang dipakai dihitung berdasarkan fungsi tinggi bangunan yang selanjutnya dijelaskan di bab berikutnya. Daerah tangkap ini akan diperhitungkan dalam usaha mengetahui kemungkinan sambaran pada suatu gedung atau menara dilingkungan dengan geografis, dan faktor-faktor lain tertentu. Dengan demikian dapat mempermudah kita dalam menentukan suatu sistem yang akan dipakai dan mengetahui seberapa penting memakai sistem penyetara tegangan yang dimaksud Sebagai contoh perhitungan daerah tangkap yaitu suatu bangunan dengan panjang dan lebar yaitu 45 m dan 30 m, tinggi bangunan tersebut 9,5 m maka CA atau captive area dapat dirumuskan sebagai CA = (L + 2R)(W + 2R) dengan demikian didapatkan angka yaitu 13760 m2 dengan R atau radius mengambil nilai 40 m. Tabel 3 Radius Atraktif Berdasar Fungsi Tinggi Gedung Tinggi Gedung (m) Rata-rata Radius (m) 5 30 10 41 15 50 20 56 30 68 40 73 50 78 Untuk bangunan dengan bentuk lingkaran misalnya cerobong atau tanur dapat (Ra + R)2 dimana Ra adalah radius dari lingkaranπ dihitung dengan CA = bangunan jadi bila diameter bangunan 15 m dan tinggi 30 m maka radius tiap titik pejalnya yaitu 66 m maka daerah atraktifnya adalah 20.600 m2. Seperti yang sudah dijelaskan maka beberapa patokan untuk R dapat dilihat pada tabel 2. Untuk bentuk lainnya tentunya mempunyai perhitungan lebih rumit berdasarkan analitik dari bentuk dasarnya sesuai dengan rumusan matematis sederhana. 5.1 Perlindungan Bangunan Terhadap Petir Perlindungan bangunan terhadap petir adalah suatu masalah umum yang akan dilakukan baik untuk melindungi isi gedung maupun sekitar gedung. Agar bangunan yang dilindunginya terhindar dari bahaya sambaran petir baik secara langsung maupun tidak langsung maka berbagai upaya dilakukan. Karena konstruksi dan bentuk bangunan mempunyai banyak keragaman maka perlu adanya suatu aturan umum untuk acuan dalam merencanakan sistem pelindung terhadap sambaran petir. Aturan instalasi yang sudah ada dan banyak dipakai diantaranya adalah standart Inggris ( BS code of Practice cp 326 1965 ) dan standart Jerman VDE. Sedangkan di Indonesia atas prakarsa Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan ( DPMB ) yang bekerjasama dengan LAPI ITB telah pula menerbitkan standarisasi Penangkal Petir khusus bangunan, dengan ketua team penyusun Doctor Ing. K.T Sirait. Beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan dalam merencanakan dan memasang sistem penangkal petir, antara lain : • keamanan secara teknis • penampang penghantar-penghantar pengetanahan • ketahanan mekanis • ketahanan terhadap korosi • bentuk dan ukuran bangunan yang dilindungi • faktor ekonomis Dalam perencanaan menentukan letak penangkal petir dan ketinggiannya agar didapatkan perlindungan terhadap petir yang efektif, secara umum bangunan digolongkan berdasarkan dua hal yaitu bentuk atap bangunan dan bahan dari atap bangunan. Bentuk atap bangunan secara sederhana dapat digolongkan menjadi bentuk atap datar, bentuk atap runcing, bentuk atap dengan bangunan-bangunan kecil ( cerobong asap, antena dan lain-lain ) diatasnya dan bentuk tak teratur. Sedangkan bahan atap digolongkan menjadi : bahan atap bukan logam, atap yang sebagian mempunyai komponen logam, atap dari bahan logam. Secara umum peraturan menentukan letak pangkal petir dengan sistem konvensional yaitu: 1. Bangunan dengan atap datar, bangunan-bangunan yang mempunyai selisih tinggi antara bangunan dengan lisplang kurang dari 1 m. Prinsip perlindungan yang dipakai adalah cara Sangkar Faraday • Sebagai penangkap petir adalah hantaran penyalur mendatar. • Hantaran-hantaran penyalur utama mendatar dipasang pada atap, sepanjang tepi, sudut-sudut dan bagian runcing dari atap bangunan dan bagian- bagian yang menonjol. • Jarak maksimal antara dua hantaran mendatar yang sejajar 15 m. • Untuk memperbaiki sistem Sangkar Faraday, ditambah penangkap petir finial pada ujung sisi dan bagian yang mudah disambar petir. Jarak maksimum antara dua buah finial pada hantaran mendatar 5 m dengan tinggi minimum 20 cm. 2. Bangunan dengan atap runcing yaitu suatu atap dengan beda tinggi antara bumbungan dan lisplang lebih besar dari 1 meter. • Jika lebar bangunan kurang dari 12 m cukup dipasang penangkal petir sepanjang bubungan dan hantaran paling sedikit dua buah pada jurainya. • Jika lebar bangunan lebih besar 12 m, pada semua jurai dan lisplang dipasang penangkap petir. • Penangkap petir batang tegak dipasang sepanjang bumbungan dengan jarak antara maksimum 5 m dan tinggi minimum 30 cm. Atap bangunan dengan bangunan-bangunan kecil di atasnya, misalnya cerobong asap, bangunan lift dan lain-lain. • Jika terbuat dari logam dapat dipergunakan sebagai penangkap petir dan dihubungkan oleh hantaran penghubung ke hantaran penyalur petir. • Bangunan cerobong asap harus dipasang pelingkar puncak atau dua batang penangkap petir jika panjang penampang cerobong lebih besar dari 1,2 m. Jika penampang kurang dari 1,2 m dapat dipasang penangkap petir batang tunggal. Atap bangunan dimana terdapat bagian-bagian dari logam misalnya pada jurai, lisplang, maka bagian-bagian logam ini dapat dipakai sebagai penangkap petir dengan persyaratan luas penampang penghantar minimum, dapat diandalkan secara listrik dan mekanis. Atap bangunan dari logam: • Jika dipakai sebagai penangkap petir, maka tebal minimum 0,5 mm jika terbuat dari tembaga atau setebal 0,8 mm untuk jenis logam lain. • Jika tak dipakai sebagai panangkap petir maka penangkap petir dipasang sedemikan rupa sehingga tidak ada bagian atap yang berjarak lebih dari penangkap petir. Untuk bangunan atap runcing dengan genteng keras bukan dari logam, pemasangan hantaran penyalur dibawah atap diijinkan jika tidak ada lapisan yang mudah terbakar dan bangunan bukan untuk menyimpan bahan-bahan yang mudah terbakar. Jarak penangkap petir antara 4 – 5 meter dengan tinggi minimum 30 cm diatas permukaan atap. 5.2 Hantaran Penyalur Petir Hantaran penyalur petir benfungsi utama menyalurkan arus petir ke tanah. Disamping itu hantaran penyalur petir juga dapat berfungsi sebagai penangkap petir. Dalam kaitannya dengan fungsi-fungsi hantaran utama tersebut, maka yang menjadi permasalahan dalam merencanakan hantaran penyalur petir adalah : 1. Persyaratan listrik dan mekanis . 2. Jumlah hantaran penyalur dan jarak antara. 3. Penggunaan material- material logam pada bangunan untuk hantaran penyalur. 4. Cara pemasangan dan masalah korosi. Secara garis besar peraturan- peraturan tentang hantaran penyalur petir adalah sebagai berikut : Penentuan jumlah hantaran penyalur dan jarak antara hantaran penyalur ditentukan berdasarkan ukuran dari bangunan • Lebar bangunan lebih besar dari 12 m, diperlukan paling sedikit empat buah hantaran penyalur petir. • Setiap bangunan paling sedikit harus mempunyai 2 buah hantaran penyalur petir. • Panjang bangunan lebih dari 20 m, diperlukan hantaran penyalur petir setiap mulai kelebihan dari 20 m. Jika lebar kurang dari 12 m tambahan ini hanya pada satu sisi, tetapi jika lebar lebih dari 12 m tambahan ini dipasang pada kedua sisi. • Lebar bangunan lebih 20 m diperlukan tambahan sebuah hantaran penyalur pada kedua sisi untuk setiap kelebihan lebar 20 m. Pada bangunan terdapat material-material dari logam ; seperti pipa air minum, pipa gas, konstruksi beton bertulang atau konstruksi rangka baja, dan lain-lain. • Pipa air minum, bila semua terdiri dari logam dapat dipakai sebagai hantaran penyalur. Tetapi karena sudah banyak dipakai pipa plastik maka pipa air minum tak boleh dihubungkan dengan hantaran penyalur. • Pipa gas tidak boleh dipergunakan sebagai hantaran penyalur petir. • Benda-benda logam lainnya dapat dipakai sebagai hantaran penyalur dengan persyaratan mekanis, listrik dan ukuran minimum. Dudukan hantaran penyalur harus terpasang dengan kuat dan bahannya sebaiknya sama dengan bahan hantaran agar tidak terjadi korosi. Sambungan antar hantaran harus kuat, baik secara listrik maupun mekanis dan memenuhi luas penampangnya. Disarikan dari Artikel Ir.Syariffuddin Mahmudsyah,M.Eng (Guru Listrik-Teknik Listrik Perminyakan) Diposkan oleh Aji Tunggul Purbomiluhung di 01.49 0 komentar Fenomena Petir dan Pengaman Petir pada Sistem Tenaga Listrik 1. Terjadinya Sambaran Petir Petir dapat didefinisikan sebagai gejala transien, discharge arus listrik yang tinggi dengan lintasan yang terukur dalam kilometer. Penghasil petir yang paling umum adalah awan (cumulonimbus). Namun petir juga terjadi pada : snowstorm (badai salju) sandstorm (badai gurun) awan setelah gunung api meletus Namun, ada kondisi khusus dimana petir terjadi pada saat cuaca cerah (bolt from the blue). Beberapa macam kejadian petir : dalam awan (intracloud/ cloud discharge) antar awan (clouds to clouds) awan dengan bumi (cloud to ground/ ground discharge) awan ke udara (air discharge), yang menarik dari jenis discharge ini adalah yang berasal dari awan bagian atas ke arah atas (menjauhi bumi) Awan sebagai awal terjadinya petir terbentuk dari proses penguapan air yang kemudian terkondensasi. Di sinilah kemudian terjadi akumulasi muatan listrik, yang sebenarnya karena kondisi suhu dan tekanan akan mengalami polarisasi muatan menjadi dua kutub. Bagian atas muatan akan berisi muatan positif. Sedangkan bagian bawahnya akan berisi muatan negatif serta muatan positif dalam jumlah yang sangat kecil. Petir awan-ground sebenarnya timbul dari beberapa kali partial discharge (setiap kejadian berdurasi kira-kira beberapa puluh miliscon dan dapat disebut sebagai stroke). Total dari semua discharge ini dapat disebut sebagai flash (berdurasi sekitar 0.2 detik). Terjadinya sambaran petir diawali dengan terjadinya stepper leader yang berupa kanal discharge yang diselubungi oleh korona (sehingga tampak terang). Seperti tampak pada gambar 2, setelah stepper leader mendekati tanah, maka dari tanah terkumpul muatan positif yang siap meluncur ke atas. Titik pertemuan antara dua leader ini disebut titik striking (striking point). Leader yang berasal dari bumi itu disebut dengan return strike. Setelah itu, apabila masih cukup muatan negatif pada awan akan terjadi dart leader. 2. Performance Petir Dari uraian di atas terlihat bahwa petir secara langsung akan menginjeksikan arus dengan mekanisme discharge muatan. Arus yang dihasilkan dari sambaran petir sangat jarang berada di bawah angka 10 kA. Apabila , maka sudahΩ diambil permisalan bahwa impedansi surja sebesar 300 didapatkan tegangan lebih sebesar 150 kV (dengan nilai arus 10 kA). Proses injeksi arus (dengan melihat petir sebagai gejala transien) Di lain pihak, untuk menunjukkan kelakuan dari petir ini, ada 4 (empat) parameter untuk menunjukkannya, yaitu : 1. Arus ( Imax puncak) Bila impedansi titik sambaran dan tanah misal Z, maka tegangan puncak di titik sambaran adalah V=imaxZ 2. Gradien arus ( di/dt) Apabila terjadi induksi dari arus petir, maka akan timbul tegangan induksi sebesar e=L(di/dt) i dt)∫ 3. Muatan arus (Q= Bila sambaran petir menghasilkan tegangan Vi dt∫ sebesar V, maka energi yang dihasilkan adalah sebesar P= i2 dt)∫ 4. Integral kuadrat Arus ( Apabila arus mengalir pada batang konduktor suatu sistem proteksi, maka akan terjadi disipasi energi Ri2 dt∫ sebesar Bahaya yang diakibatkan petir dapat melalui cara-cara sebagai berikut: 1. Sambaran Langsung Obyek tersambar langsung. Obyek akan mengalami kerusakan total. 2. Sambaran sisi Prinsip sambaran sisi dapat dilihat dari gambar 5. Jika sistem proteksi pada bangunan tersambar petir, arus melewati sistem dengan resistensi/impedansi batang konduktor, menghasilkan beda potensial antara batang konduktor dan tanah. Jika arus menghasilkan impedansi yang besar, maka akan terdapat beda potensial antara konduktor dan bak mandi serta antara bak mandi dan tanah. Dengan adanya resistansi bangunan dengan media dinding, maka mengalir arus melewati D, bak air, dan B ke tanah. 3. Tegangan Langkah dan Tegangan Sentuh Pada saat petir menyambar tiang konduktor, gradien tegangan muncul pada permukaan tanaha, tegangan petir masuk ke tanah.Pada permukaan tanah yang homogen rapat arus paling tinggi Selain gejala listrik yang ditimbulkan oleh petir, secara fisik (dari beberapa hasil observasi) petir akan dikelompokkan dalam beberapa jenis berdasarkan penampilan lintasannya. Pengelompokan itu adalah sebagai berikut : heat lightning (lightning-induced cloud illumination) adalah petir yang tidak disertai dengan bunyi guruh. sheet lightning (lightning-induced cloud illumination) adalah petir yang terlihat lebar rocket lightning (air discharge) adalah petir yang amat panjang dengan memberikan kesan lambat dalam perkembangan jalurnya. ribbon lightning (cloud to ground discharge) adalah petir yang lintasannya tergeser. bead lightning (cloud to ground discharge) adalah petir yang terputus-putus. ball lightning adalah awan bergerak yang bercahaya (mobile luminous sphere) yang biasa terjadi pada badai guntur. 3. Pengaman Petir ( Transmisi ) A. Kawat Tanah Seperti telah diuraikan di atas bahwa efek dari sambaran petir (langsung atau tidak) pada sistem tenaga listrik adalah terjadinya overvoltage. Apabila hal ini dibiarkan terjadi, maka akan menimbulkan kerusakan serius pada peralatan. Sambaran petir pada jaringan transmisi mendapatkan perhatian khusus karena kejadian ini sangat besar kemungkinannya untuk menimbulkan angka keluar (outage). Untuk mencegah timbulnya masalah karena sambaran petir di jaringan transmisi ini maka diberikan sistem pengaman yang berupa kawat tanah (shielding wire) dan arrester (untuk selanjutnya hanya akan dibahas mengenai Kawat tanah). Kawat tanah ini akan memproteksi transmisi dari sambaran petir. Setelah diteliti, maka yang berpengaruh pada saluran transmisi adalah sambaran langsung, sedangkan sambaran induksi banyak berpengaruh di saluran transmisi. Kawat tanah ini merupakan kawat netral yang diletakkan di atas kawat fasa sedemikian sehingga kawat tanah inilah yang diharapkan mendapat sambaran petir, bukan pada kawat fasanya. Sebuah referensi menuliskan bahwa semakin dekat dengan kawat fasa akan meningkatkan efisiensinya (meskipun halini menimbulkan resiko baru). Hal ini dapat dipahami bahwa semakin dekat kawat fasa maka berarti semakin luas pula daerah pengamanannya. Beberapa persyaratan penting tentang pemasangan kawat tanah agar memperoleh perisaian yang baik adalah : 1. Jarak kawat fasa diatur sedemikian rupa agar dapat mencegah sambaran langsung ke kawat fasa. 2. Pada tengah gawang (mid span), kawat tanah dan kawat fasa harus mempunyai jarak cukup agar tidak terjadi side flashover Persyaratan di atas hanyalah menyangkut kawat tanah saja, sedangkan untuk mengetahui penampilan menara transmisi masih ditentukan oleh beberapa hal lain yang sebenarnya kesemuanya saling berkaitan. B. Penangkapan Kilat Oleh Saluran Transmisi Suatu saluran transmisi lengkap dengan kawat tanahnya dapat dikatakan membentuk bayang-bayang listrik di tanah yang berada di bawah saluran transmisi itu.Kilat yang biasanya menyambar di daerah itu (daerah bayang-bayang) akan lebih tertarik untuk menyambar kawat tanah. Dimana : W = (b+4h1,09) meter b = jarak pemisah antara kedua kawat tanah, meter (bila kawat tanah tunggal, b=0) h = tinggi rata-rata kawat tanah di atas tanah = ht - 2/3 andongan, meter ht = tinggi kawat tanah pada menara, meter Sesuai dengan keadaan geometris lintasan saluran transmisi, dibuat tiga kategori untuk menentukan tinggi rata-rata kawat tanah di atas tanah : Tanah datar h = ht – 2/3 andongan Tanah bergelombang h = ht Tanah bergunung-gunung h = 2ht C. Kegagalan Perisaian Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan, diambil kesimpulan bahwa : 180 ,≤ θ Untuk sudut perisaian perisaian transmisi itu baik 300 , perisaian transmisi kurang≤ θ Untuk sudut perisaian 400 ,> θ Untuk sudut perisaian perisaian transmisi buruk Kemudian dikemukakan teori yang lebih maju (hal ini dikarenakan pada SUTET dan SUTUT kesimpulan di atas harus dikoreksi) Dimana : S = 8 I0,65 meter S = Jarak sambaran ,meter I = arus kilat, kA Xs = daerah yang tidak terlindungi 4. Grounding Kaki Menara dan Trafo Pada Gardu Induk A. Grounding Kaki Menara Telah dijelaskan bahwa untuk mnghindari sambaran petir langsung pada kawat fasa dipasang kawat tanah. Namun hal itu belum menjamin tidak terjadinya sambaran balik (back flashover). Untuk mengurangi kemungkinan terjadinya sambaran balik maka dipasanglah tahanan kaki menara yang . Tahanan kaki sebesar itu dapat diperoleh denganΩ tidak melebihi 10 menggunakan satu atau lebih batang pentanahan dan atau sistem counterpoise tergantung daritahanan jenis tanah dimana menara transmisi berada. Batang pentanahan Tahanan kaki menara dapat dihitung dengan menggunakan rumus : L) ln (2L/d)π /2ρ R = ( Dimana : R = tahanan kaki menara, ohm = tahanan jenis tanah, ohm-mρ L = panjang dari batang pentanahan, meter d = diameter batang pentanahan, meter Untuk memperkecil tahanan kaki menara, dapat dilakukan dengan cara memanjangkan batang tahanan. Namun lebih efektif bila diparalelkan. Rumus yang digunakan sama, namun berbeda pada variabel d. Variabel ini diganti dengan variabel A, yang besarnya sebagai berikut : 2 batang diletakkan dimana saja 3 batang diletakkan membentuk segi tiga 4 batang diletakkan membentuk segi empat dimana : a = jarak antar batang pentanahan r = jari-jari masing-masing batang, nilainya harus sama Counterpoise Sistem ini cocok digunakan pada tanah yang keras atau berbatu-batu dengan tahanan jenis yang besar. Tahanan kaki dapat dihitung dengan cara : Ohm dimana : L = panjang kawat , m =ρ tahanan jenis tanah, Ohm-meter r = tahanan kawat, Ohm/meter Tujuan dari desain Counterpoise adalah mencapai tahanan yang tetap dari copunterpoise sebelum tegangan pada puncak menara mencapai tingkat loncatan api dari isolator. B. Grounding Trafo Pada Gardu Induk Secara umum, grounding pada trafo gardu induk ada dua macam. Yang dimaksud di sini adalah grounding bodi (casing) dan grounding sistem. Grounding sistem biasanya dipakai pada trafo Wye dan Zig zag. Grounding ini diperuntukkan mentanahkan arus yang mengalir pada titik netral, misalnya bila ada gangguan sehingga mungkin arus urutan nol akan muncul. Pentanahan bodi juga tidak kalah pentingnya bila dibandingkan dengan pentanahan sistem, terutama demi keselamatan operator. Grounding ini dimaksudkan untuk menghilangkan beda potensial antara bodi dengan tanah. DAFTAR PUSTAKA 1. Allan Greenwood, “Electrical Transients in Power Sistem”, John Wiley & Sons,Inc, 1991. 2. Hutauruk T.S, “Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja”, Erlangga, 1991. 3. Hutauruk T.S,”Pentanahan Netral Sistem Tenaga dan Pentanahan Peralatan”, Erlangga, 1991. 4. M Khalifa, “ High Voltage Engineering (Theory and Practice)”, Marcel Dekker, Inc, 1990. 5. Martin A Uman, “Lightning”, Dover Publication,Inc, New York, 1984. 6. Yudi Suhairi, “ Fenomena Petir “, Elektron TH XVIII Disarikan dari Artikel Ir.Syariffuddin Mahmudsyah,M.Eng (Guru Listrik-Teknik Listrik Perminyakan) Diposkan oleh Aji Tunggul Purbomiluhung di 01.42 1 komentar Upaya penanggungalan sambaran Petir pada Peralatan Listrik dan Elektronika” SATU-U M U M Petir merupakan gejala alam yang kejadiannya tidak dapat dihindarkan ataupun dicegah. Kejadian sambaran petir dapat melibatkan pengaliran arus listrik yang sangat besar dalam waktu yang sangat singkat namun bahaya yang dapat ditimbulkannya sangat besar. Kemajuan teknologi hasil penelitian bidang teknik tegangan dan arus tinggi memberikan manfaat bagi pencegahan bahaya yang ditimbulkan sambaran petir dengan diketahuinya parameter-parameter arus petir dan diperolehnya kemajuan dalam bidang peralatan-peralatan penangkal petir. Langkah-langkah utama dalam pencegahan bahaya sambaran petir pada dasarnya ditujukan kepada dua sasaran pokok yaitu : a) Sambaran petir yang terjadi baik langsung maupun tidak langsung tidak menimbulkan bahaya kebakaran, kerusakan, dan kematian b) Sambaran petir tidak menyebabkan terjadinya gangguan pengoperasian peralatan listrik maupun elektronik. Konsep dasar yang mendasari langkah-langkah tersebut adalah konsep lokalisasi titik-titik sambaran, konsep penerapan penyamaan potensial sehingga dapat dihindarkan terjadinya spark busur listrik di tempat-tempat yang explosive serta penyamaan potensial di peralatan elektronik yang sensitif. Kemajuan teknologi arrester telah mampu membantu penerapan sistem penangkal petir internal yang benar guna menghindarkan terjadinya kerusakan instalasi elektronik yang digunakan pada telekomunikasi, kontrol dan instrumentasi. DUA-DASAR-DASAR UMUM PENANGKAL PETIR 2.1 Prinsip-prinsip Dasar Penangkal Petir Penangkal petir untuk melindungi bangunan-bangunan beserta isinya terhadap perusakan akibat sambaran petir. 2.3 Langkah-langkah Perlindungan Terhadap Bahaya Sambaran Petir 2.3.1 Material dan Instalasi Pemilihan dan pemasangan finial, konduktor penyalur arus petir dan hubungan pentanahan harus mengikuti persyaratan yang ditetapkan dan diuraikan dalam bab berikut ini. Finial yang berupa kawat-kawat tanah lintas atas yang menghubungkan dua menara harus terbuat dari bahan non korosif untuk kondisi setempat, dengan ukuran yang sama dengan luas penampang konduktor utama dengan andongan yang memadai untuk segala kondisi. Material-material yang dapat digunakan adalah alumunium, tembaga, Cu atau Al clad steel, baja galvanis atau baja tahan karat. 2.3.2 Batang-batang, Menara-menara dan Kawat-kawat tanah lintas atas 2.3.2.a Penentuan zona proteksi suatu menara penangkal petir didasarkan pada jarak terkam (lightning distance) suatu sambaran petir. Panjang jarak terkam ditentukan oleh besarnya arus puncak sambaran petir. Semakin besar arus petir, semakin panjang juga jarak terkamnya. Zona proteksi yang dimiliki setiap konfigurasi menara atau bangunan konduktif yang tinggi dapat dengan mudah ditentukan secara grafis. Peninggian menara yang melebihi panjang jarak terkam tidak banyak meningkatkan sudut perlindungan menara. 2.3.2.b Zona proteksi suatu kawat tanah lintas atas didasarkan pada jarak terkam yang didasarkan pada teori elektro-geometri dengan sudut lindung concave ke atas yang dikembangkan sebagai metode Rolling Sphere. 2.3.2.c Untuk menghindari terjadinya loncatan samping (side flash), jarak minimum antara menara atau kawat tanah lintas atas ke bangunan yang diproteksi ( D ) harus tidak kurang dari jarak loncat samping (side flash distance) yang ditentukan dengan : D = h/6 dimana h adalah tinggi bangunan yang dilindungi 2.3.3 Tiang-tiang kayu yang digunakan sebagai penangkal petir, harus dilengkapi dengan ujung finial logam di atas tiang, penghantar penyalur arus petir (down conductor) dan dihubungkan dengan pentanahan. Untuk tiang terbuat dari logam, dapat digunakan logam tersebut sebagai penghantar penyalur arus petir. TIGA-PERENCANAAN SISTEM PENANGKAL PETIR Instalasi penangkal petir pada hakekatnya adalah instalasi yang dipasang dengan maksud mencegah, menghindari dan mengurangi bahaya yang ditimbulkan oleh kejadian sambaran petir. Yang dimaksud dengan istilah penangkal petir adalah penangkal bahaya yang ditimbulkan oleh sambaran petir. Bahaya yang dapat ditimbulkan meliputi “bahaya langsung” (direct effect) dan “bahaya tidak langsung” (indirect effect). Upaya yang dilakukan untuk mencegah terjadinya bahaya tersebut adalah pengadaan sistem penangkal petir terintegrasi yang meliputi “penangkal petir eksternal” dan “penangkal petir internal”. 3.1 Penangkal Petir Eksternal Penangkal petir eksternal menghindari bahaya langsung maupun tidak langsung suatu sambaran petir pada aksesoris-aksesoris bangunan tinggi, menara telekomunikasi dan bagian-bagian luar bangunan, termasuk juga menghindari bahaya terhadap manusia yang berada di luar gedung. Penangkal eksternal pada dasarnya terdiri dari finial penangkal petir, konduktor penyalur arus petir, dan pentanahan. 3.1.1 Finial Sambaran Petir (Air Termination ) Finial sambaran petir yang terbuat dari logam (biasanya terbuat dari logam tembaga) merupakan titik sambar petir yang kemudian mengalirkan arus petir ke tanah dan mencegah terjadinya sambaran petir di tempat lain di daerah yang dilindunginya. Finial akan menerima pembebanan panas yang tinggi sehingga dalam pemilihan jenis logam, ketebalan dan bentuknya ditentukan oleh pertimbangan besarnya muatan arus petir (Q). Yang dapat digunakan sebagai finial penangkal petir adalah logam yang khusus dipasang di bagian teratas bangunan atau menara, dengan bentuk berupa batang tegak atau penghantar mendatar. Daerah lindung atau sudut lindung suatu finial penangkal petir ditentukan oleh “jarak sambar” suatu sambaran petir yang panjangnya ditentukan oleh tingginya arus petir. Teori yang mendasari penentuan daerah lindung tersebut adalah teori “Elektro-geometri” Teori Elektro-geometri adalah teori yang mengkaitkan hubungan antara sifat listrik sambaran petir dengan geometri sistem penangkal petir. Teori ini semula dikembangkan untuk pembuatan elektro-geometri pada saluran transmisi tagangan tinggi. Berdasarkan teori elektro-geometri pada saluran transmisi ini dikembangkan suatu model elektrogeometri pada sistem penangkal petir bangunan, dimana finialnya berupa batang tegak (finial Franklin) dan suatu penghantar mendatar sangkar faraday. Model elektro-geometri didasarkan pada hipotesa sebagai berikut: · Jika suatu kepala lidah petir yang dalam pergerakannya mendekati obyek sambaran bumi telah mencapai suatu “titik sambar” utama, maka petir akan mengenai obyek sambaran melalui jarak terpendek. · Jarak sambar petir ditentukan oleh tinggi arus puncak petir sambaran pertama dan dinyatakan menurut Amstrong dan Whitehead yang didasarkan pada rumus Wagner dan hasil percobaan L Paris dan Watanabe dengan persamaan sebagai berikut : hB = 6,7 I 0,8 meter (3.1) dimana I adalah puncak arus petir sambaran pertama dalam kA Model “Elektro-geometri” dengan memperhatikan besarnya jarak sambar hB merupakan dasar yang digunakan untuk menentukan daerah lindung susunan dasar finial penangkal petir. Adapun sudut lindung suatu finial tegak diperlihatkan oleh gambar 3.1 dengan besar sudut lindung j sebesar : j = arc sin (1 - h/hb ) dalam [0] (3.2) Susunan finial penangkal petir dapat berupa finial batang tegak; susunan finial mendatar dan finial-finial lain dengan memanfaatkan benda logam yang terpasang di atas bangunan seperti atap logam, menara logam dan lain-lain. Tingkat perlindungan yang diinginkan menentukan susunan dan jumlah finial, dimensi dan jenis bahan finial serta konstruksinya dan semua ini secara besaran arus petir ditentukan oleh tingginya arus puncak petir (I) dan muatan arus petir (Q). Contoh menghitung menara dengan Finial Franklin Berdasar sudut lindungnya, arus sambaran petir yang akan mengenai menara dapat dibatasi sampai sekitar 100 kA dan perhitungan sudut lindung diperoleh dengan : hB = 6,7(100)0,8 meter = 266,73 meter dan dengan ketinggian tower (h) setinggi 32 m, maka akan diperoleh sudut lindung sebesar : j = arc sin (1 - 32/266.73 ) 0 = 620 Pentanahan tower dapat dibuat terpisah sendiri, dengan sistem pentanahan yang baik, atau digabung dengan pentanahan mesh dari sistem. 3.1.2 Konduktor Penyalur Arus Petir ( Down Conductor ) Arus sambaran petir yang mengenai finial atau tangki harus secara cepat dialirkan ke tanah dengan pengadaan sistem penyaluran arus petir melalui jalan terpendek dengan tanpa menimbulkan percikan busur listrik. Dimensi atau luas penampang, jumlah dan route penghantar ditentukan oleh kuadrat arus impuls sesuai dengan tingkat perlindungan yang ditentukan serta tingginya arus puncak petir. Demikian pula pengaliran arus petir harus dihindarkan terjadinya beda potensial yang tinggi yang dapat menimbulkan loncatan listrik sebagai gambaran dari bahaya yang dapat timbul dalam hal ini sebagai berikut : Jika terjadi sambaran pada ujung paling atas dari antena, sedangkan antena tersebut terisolasi dari rangka tower/menara, maka akan terjadi pembangkitan tegangan yang sangat berbahaya terhadap peralatan tersebut. Misalkan panjang antena sekitar 5 m, sambaran arus petir misalkan sebesar 40 kA (8/50 ms), dan besar induktansi antena sekitar 1 mH/meter, dapat dihitung besarnya tegangan yang dibangkitkan oleh sambaran petir di atas tangki (UWS), dari : L = 5 mH dI/dt = 40 kA / 8ms = 5 kA / ms diperoleh : UWS = L dI/dt = 25 kV. 3.1.3 Sistem Pentanahan Kemampuan tangki dalam membuang arus sambaran petir ke tanah ditentukan oleh nilai tahanan pentanahan (ohm) yang menentukan tinggi rendahnya potensial yang terjadi pada tangki. Semakin kecil nilai tahanannya akan semakin rendah potensial atau tegangan yang terjadi pada tangki. Besar kecilnya tahanan pentanahan antara lain ditentukan oleh tahanan jenis tanah (rE ) serta lebar permukaan konduktor pentanahan. Di bawah ini diberikan tabel mengenai besarnya tahanan jenis tanah. Tabel 3.1. Tahanan Jenis Tanah Jenis Tanah rE (Wm) Humus basah 30 Pasir basah 200 Tanah kering 1000 Berbatu-batu 3000 Besarnya tahanan pentanahan ditentukan oleh panjang konduktor pentanahan (l), jari-jari batang pentanahan (r), dan tahanan jenis tanah (rE), yaitu : Rst » . ln Saat ini telah dikembangkan teknik pentanahan dengan menggunakan butiranbutiran konduktif yang ditanam dalam tanah. Dengan teknik ini besarnya tahanan pentanahan dapat diperkecil lagi. Namun teknologi ini masih cukup mahal. Oleh karena itu pemakaian batang pentanahan tembaga (grounding rod) masih mencukupi untuk digunakan pada areal tangki timbun. Semakin banyak pemakaian batang pentanahan akan memperkecil tahanan pentanahan Pada dasarnya suatu sistem pentanahan adalah dibuat sedemikian rupa sehingga diperoleh kesamaan potensial yang tidak menimbulkan bahaya loncat listrik akibat beda potensial yang besar. Yang penting di sini adalah upaya penyamaan potensial dan bukannya tinggi rendahnya tahanan pentanahan saja. Memang diinginkan suatu sistem pentanahan dengan nilai tahanan pentanahan yang terendah, karena dengan demikian potensial yang terjadi tidak tinggi dan beda potensialnya juga rendah. 3.2 Penangkal Petir Internal Dalam penangkal petir internal antara lain dilakukan dengan pemasangan potential equalizing bar (PEB) atau juga disebut equipotential bonding (EB) dan peralatan penangkal tegangan lebih seperti arrester, trafo atau filter. 3.2.1 Equipotential Bonding (EB) Penyamaan potensial listrik adalah suatu usaha yang sangat penting untuk mengurangi bahaya kebakaran atau ledakan dalam lokasi yang diproteksi. Penyamaan potensial listrik ini dapat dilakukan antara lain dengan konduktor bonding pada struktur yang terbuat dari logam, instalasi dari bahan logam, bagianbagian konduktif yang lain dan instalasi elektrik dan telekomunikasi dalam lokasi yang diproteksi. Suatu sistem penangkal petir adalah integrasi dari penangkal eksternal dengan penangkal petir internal. Suatu sistem penangkal petir internal terdiri dari sistem pentanahan internal (internal grounding) yang menggabungkan PEB (Potential Equalizing Bar) yang merupakan referensi pentanahan dan sistem arrester tegangan dan arrester arus. Konsep dasar sistem penangkal petir internal adalah upaya pengamanan potensial di semua titik pada saat terjadi sambaran petir. Titik-titik yang disamakan potensialnya adalah titik-titik pentanahan, saluran daya listrik (electrical power supply), saluran telekomunikasi, instrumentasi, kontrol dan lainnya. Penyamaan potensial di titik pentanahan adalah dengan pengadaan internal grounding yang menghubungkan PEB-PEB yang ada, dengan penerapan “One Point Earthing” atau “Multi Point Earthing” seperti disarankan dalam IEC-Giude Line. Untuk kemudahan operasi dan pengembangan di sini disarankan konsep “One Point Earthing” dengan satu saluran penghubungan internal grounding ke eksternal grounding. Penyamaan potensial pada saluran daya listrik digunakan peralatan proteksi tegangan lebih (arrester tegangan) dan arrester arus, dan penyamaan potensial pada saluran komunikasi, instrumentasi dan kontrol digunakan arrester yang sesuai. 3.2.2 Proteksi Tegangan Lebih Untuk mendapatkan optimalisasi ekonomis dalam penerapan sistem penangkal internal, maka tidak semua panel peralatan listrik diberi peralatan proteksi tegangan lebih (arrester). Peletakannya diupayakan seefektif mungkin dengan penerapan dikembangkan konsep zoning proteksi. Konsep zoning proteksi membagi cakupan yang akan diproteksi dalam zone-zone proteksi, yang dibentuk oleh dinding bangunan, ruangan-ruangan dan peralatanperalatan dengan permukaan dari logam seperti bangunan logam. Diawali dari sisi luarnya (zone proteksi 0), dimana sambaran petir langsung atau kenaikan medan elektromagnetik yang tinggi dapat terjadi, zone-zone proteksi yang berikutnya sesuai dengan penurunan level resiko gangguan akibat sambaran petir maupun induksinya. Instalasi-instalasi elektronik yang terproteksi oleh konsep ini dapat terus beroperasi tanpa gangguan dalam suatu lingkungan medan elektromagnetik yang terpengaruh oleh sambaran petir langsung dan lokal. LPZ 0A : sambaran petir langsung & terjadi medan elektromagnet yang tinggi LPZ 0B : tidak ada sambaran langsung tapi medan elektromagnet tinggi LPZ 1 : tanpa sambaran langsung, medan elektromagnet lemah LPZ 2 : daerah dengan medan elektromagnet yang lemah LPZ 3 : area proteksi di dalam peralatan Suatu Suatu saluran baik saluran daya listrik, telekomunikasi, dan lain-lain yang melalui perubahan zoning proteksi petir harus dilengkapi dengan peralatan arrester proteksi tegangan lebih. 1. Penangkal petir untuk interface Zone 0A/1 : Penyama potensial berupa bonding bar diimplementasikan pada penangkal petir interface Zone 0A/1 dengan menggabungkan semua bagian dalam sistem pipa. Pada interface zone, semua jenis arrester yang dapat digunakan adalah seperti yang disebut berikut ini, atau dapat digunakan arrester lain yang sejenis dan setingkat dengannya : a) Pada panel utama distribusi listrik : arrester arus dengan kombinasi arrester tegangan yang dihubungkan dengan suatu induktansi dipasang untuk bahaya petir tingkat 10/350 ms atau cukup dengan arrester tegangan untuk bahaya petir tingkat 8/20 ms. Untuk peletakkan arrester di depan genset atau panel induk utama perlu dilengkapi dengan NH-Fuse. Pulse Counter dapat dipasang antara arrester dengan pentanahan untuk menentukan ada tidaknya sambaran petir yang mengenai instalasi; b) Pada panel utama distribusi telekomunikasi perlu dipasang arrester tegangan lebih seperti tipe coarse arrester atau Fine Arrester lengkap dengan dudukan LSAPlus dan Earth-Plate; c) Pada jaringan informasi dipakai arrester arus petir fine arrester dengan konektor yang sesuai; d) Pada HTP yang terhubung ke sistem kabel broad band dipakai arrester yang sesuai; e) Pada kabel antene coaxial dipasang arreter coaxial tipe N, U, atau BNC. 2. Penangkal petir untuk interface Zone 0B/1 dan 1/2 : Pada interface ini dipakai arrester tegangan lebih untuk meminimalkan pengaruh dari induksi medan elektromagnetik yang tinggi, antara lain : ¨ Pada panel distribusi listrik dipasang arrester tegangan; ¨ Pada panel distribusi telekomunikasi dipasang Coarse arrester atau fine arrester; ¨ Pada PLC dapat dipasang arrester jenis Fine Arrester Cascade. 3. Penangkal petir untuk interface Zone 2/3 : Pada peralatannya sendiri perlu dipasang penangkal tegangan lebih yang lebih halus, antara lain : ¨ Pada komputer PC : untuk sumber tegangannya dipasang arrester stop kontak, pada harddisk-nya dipasang DSM-RJ45 10 base T, atau disesuaikan connectornya. ¨ Pada Server : untuk sumber tegangan dipasang stop kontak arrester, sedangkan pada kabel data dipasang coaxial arrester dengan connector tipe U, N, atau BNC & Twinax. ¨ Pada Facsimile : untuk catu daya dipasang arrester stop kontak FAX-Protector. Untuk memotong gelombang terpa tegangan lebih yang sangat curam akibat sambaran petir, yang tidak mampu dipotong oleh arrester, dapat digunakan isolating transformer. Trafo yang dipasang adalah trafo 1:1, dan karakteristik trafo yang dimanfaatkan adalah induktansinya. Kemudian pada terminal primernya baru dipasangkan arrester. Trafo ini perlu untuk dipasang pada kabel daya untuk lampu menara yang berkemungkinan tersambar petir secara langsung atau tidak langsung. Untuk peralatan yang sampai ke field, saat ini telah dikembangkan teknik Intrinsicaly Safe (IS). IS merupakan suatu teknik dalam instrumentasi elektronik dengan pembatasan energi elektrik sampai pada tingkat yang tidak membahayakan kondisi field yang flammeable. Aplikasi IS untuk instrumentasi berkembang dengan cepat karena perkembangan shunt-diode safety barrier. Ini adalah peralatan selfcontained, yang dapat dihubungkan secara seri dengan kabel signal antara ruang kontrol dengan lokasi eksplosif (field), dan akan melewatkan signal pengukuran dan kontrol tanpa pengaruh yang berarti, dengan membatasi energi yang dapat disalurkan saat kondisi kegagalannya ke tingkat yang aman. Dengan bergantung pada sekering khusus, komponen pembatas tegangan semikonduktor yang baru yaitu dioda Zener, dan resistor seri dimana tidak akan terjadi hubung singkat yang bisa mengakibatkan kebakaran di areal yang flammeable. EMPAT KESIMPULAN § Petir merupakan gejala alam yang kejadiannya tidak dapat dihindarkan ataupun dicegah • Upaya penanggulangan sambaran petir pada peralatan listrik dan elektronik harus dilakukan dengan sistem yang terintegrasi, yaitu penangkal petir eksternal dan penangkal petir internal REFERENSI 1. Direktorat PPDN, “Petunjuk praktis perancangan, pemasangan, dan pemeliharaan system penangkal petir instalasi tangki timbun BBM”. 2. NFPA 780 Lightning Protection Code 3. IEC 1024 - 1990 4. Martin A Uman, “Lightning”, Dover Publication,Inc, New York, 1984 Oleh : Ir.Margo Pujiantara,M.T Diposkan oleh Aji Tunggul Purbomiluhung di 01.38 0 komentar Posting Lebih Baru Posting Lama Beranda Langgan: Entri (Atom) Follower Arsip Blog • ► 2010 (13) o o o o o o o o • ► November (1) ► Nov 15 (1) Kasihan Nasib si Sattelite TV ► Oktober (1) ► Okt 04 (1) Selamatkan Piranti Hiburan dari Bahaya OverVoltage... ► September (2) ► Sep 21 (1) Vendor Lalai .. ► Sep 13 (1) Korosi Klem BC ► Agustus (3) ► Agu 29 (1) Program Hitung Sistem Proteksi Petir Ver 02062009... ► Agu 10 (2) NFPA 780 RAC (Risk Assessment Calculator) Benji ProCalc - Erico ► Juli (2) ► Jul 11 (2) Grounding Pipe - Bener Gak Instalasinya Junction Box ► Juni (1) ► Jun 04 (1) LEC DEG ► Februari (1) ► Feb 25 (1) BRC Fence - Perlukah di Proteksi? ► Januari (2) ► Jan 26 (1) Bundel Standard Lightning Protection System ► Jan 11 (1) Workshop - WareHouse Protection ► 2009 (55) o ► Desember (2) ► Des 13 (2) Metering Gas Station Without Internal Protection Stainless Strip untuk Down Conductor di Tower Band... o ► November (4) ► Nov 26 (1) Software Aplikasi Lightningbuster untuk Menghitung... ► Nov 17 (1) Kelistrikan pada Jalur KRL ► Nov 12 (1) Selamat dari Sambaran Petir Berkat IPOD ► Nov 03 (1) Harga Matikah Eksternal LPS untuk Konstruksi Atap ... Oktober (3) ► Okt 28 (1) Peralatan Kantor Penuh Resiko ► Okt 25 (1) Cahaya Truss (Baja Ringan) kena si 40kA ► Okt 14 (1) Mengatasi Phobia "Petir" September (1) ► Sep 30 (1) HANDPHONE DAN RESIKO TERSAMBAR PETIR Agustus (2) ► Agu 17 (2) Boros Banget - Pakai Coopper Strip Omni Status Error Juli (5) ► Jul 30 (1) Home Sweet Home - Rumah dengan Proteksi Eksternal ... ► Jul 10 (2) Sistem Proteksi Petir pada Metering Sistem Gas Proteksi Petir Eksternal untuk Perumahan/ Perkanto... ► Jul 09 (1) Proteksi Petir untuk Kawasan Pabrik ► Jul 02 (1) Ultrasonic Meter lebih rentan terhadap Bahaya Peti... Juni (20) ► Jun 24 (2) TOWER Aman Proteksi Petir pada Gondola dan Gapura Selamat Dat... ► Jun 13 (2) Amankah jika Antena dipasang pada Air Terminal? Dampak Pemasangan Tower BTS di Lingkungan Perumah... ► Jun 12 (7) Tang Casting Cadweld Alat Pengukur Magnetic (APM) - Rekam Sambaran Peti... Arrester Radio Model BNC Spark Gap Schematic Diagram Pemasangan Arrester Data Flow Co... Schematic Diagram Pemasangan Arrester Radio ke VSA... Schematic Diagram Pemasangan Arrester Data Fire Al... ► Jun 11 (2) Petikan "KKW-ku" tentang Pemeriksaan dan Pemelihar... Arrester Power Installation ► Jun 02 (6) ESE Versus Kubah Masjid o ► o ► o ► o ► o ► Earth Tester Standard Nasional Proteksi Petir pada Bangunan CadWeld Low Voltage Arrester Aplikasi LIGHTNINGBUSTER ► Jun 01 (1) Berapa sih Error Angle Protection IEC 62305 dengan... April (1) ► Apr 28 (1) Maret (4) ► Mar 31 (1) ► Mar 17 (1) ► Mar 04 (2) Februari (2) ► Feb 13 (1) ► Feb 04 (1) Januari (11) ► Jan 31 (1) ► Jan 17 (1) ► Jan 16 (1) ► Jan 12 (1) ► Jan 03 (1) ► Jan 02 (1) ► Jan 01 (5) • o ► o ► o ► o ► ▼ 2008 (41) o ► Desember (14) ► Des 30 (4) ► Des 28 (2) ► Des 21 (1) ► Des 20 (4) ► Des 10 (2) ► Des 02 (1) o ▼ November (13) ► Nov 29 (1) ► Nov 24 (2) ► Nov 19 (1) ► Nov 17 (2) ▼ Nov 13 (5) Petir-pun Bebas Memilih Obyek Sambaran - Finial-pu... Akibat Sambaran Petir Pada Tubuh Manusia Penangkal Petir dan Pengetanahan Fenomena Petir dan Pengaman Petir pada Sistem Tena... Upaya penanggungalan sambaran Petir pada Perala... ► Nov 04 (2) o ► Oktober (14) ► ► ► ► ► ► Okt 27 (1) Okt 21 (3) Okt 15 (1) Okt 10 (2) Okt 08 (1) Okt 07 (6)
