penangkal petir

(1)

PDAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ……… i DAFTAR ISI …… ……… ii BAB I PENDAHULUAN ………. 1 A. LATAR BELAKANG ……… 1 B. TUJUAN ……… C. MANFAAT…….. ………..……… BAB II METODOLOGI ………

BAB III PEMBAHASAN ..………

BAB IV PENUTUP ……….………. A. KESIMPULAN ……… B. SARAN ………..……… DAFTAR PUSTAKA

(2)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas pertolongannya kami dapat menyelesaikan laporan observasi pada Kantor Gubernur. MAKALAH ini berisi tentang Sistem penangkal petir pada bangunan.

Pada kesempatan ini kami juga menyampaikan terimakasih kepada 1. Herman harman, st,mt

2. sTeman – teman kelompok yang sudah bekerja sama dalam menyelesaikan observasi mau pun dalam penyusunan laporan ini

3. Kepada semua teman – teman yang telah membantu kami baik secara langsung maupun secara tidak langsung

Kami menyadari bahwa MAKALAH kami belumlah sempurna, sehingga pada kesempatan ini kami juga mengajak semua pihak untuk memberikan kritik dan saran yang membantu kami dalam penyempurnaan makalah ini.

(3)

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Petir merupakan kejadian alam di mana terjadi loncatan muatan listrik antara awan dengan bumi. Loncatan muatan listrik tersebut diawali dengan mengumpulnya uap air di dalam awan. Ketinggian antara permukaan atas dan permukaan bawah pada awan dapat mencapai jarak sekitar 8 km dengan temperatur bagian bawah sekitar 60o_{F dan}

temperatur bagian atas sekitar - 60o_{F. Akibatnya, di dalam awan tersebut akan terjadi} kristal-kristal es. Karena di dalam awan terdapat angin ke segala arah, maka kristal-kristal es tersebut akan saling bertumbukan dan bergesekan sehingga terpisahkan antara muatan positif dan muatan negatif.

Pemisahan muatan inilah yang menjadi sebab utama terjadinya sambaran petir. Pelepasan muatan listrik dapat terjadi di dalam awan, antara awan dengan awan, dan antara awan dengan bumi tergantung dari kemampuan udara dalam menahan beda potensial yang terjadi.

Petir yang kita kenal sekarang ini terjadi akibat awan dengan muatan tertentu

menginduksi muatan yang ada di bumi. Bila muatan di dalam awan bertambah besar, maka muatan induksi pun makin besar pula sehingga beda potensial antara awan dengan bumi juga makin besar. Kejadian ini diikuti pelopor menurun dari awan dan diikuti pula dengan adanya pelopor menaik dari bumi yang mendekati pelopor menurun. Pada saat itulah terjadi apa yang dinamakan petir.

(4)

Akibat yang ditimbulkan Petir

Akibat elektrikal : terjadinya arus listrik berkekuatan tinggi dapat mencapai ribuan ampere Akibat Thermal : terjadinya panas sehingga dapat membakar benda2 yang terkena petir. (pohon hangus)

Akibat Mekanikal : Terjadinya pergeseran atau pergerakan benda2 yang dilalui arus listrik akibat getaran., ledakan atau pemuaian.

Daerah Sambaran Petir

1. Daerah yang basah dan berair (airadalah penghantar listrik yang baik) 2. Daerah yang terbuka

3. Pohon yang tinggi

4. Bangunan tingi maupun rendah

5. Tiang listrik (teg tinggi, menengah atau rendah) 6. Gardu2 distribusi listrik

Berbagai usaha dilakukan oleh tiap stasiun pemancar dan pemilik gedung-gedung yang tinggi untuk melakukan proteksi terhadap sambaran 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).

Tipe – tipe penangkal petir ini terbagi dalam tiga Sistem yaitu Sistem Early Streamer Emission ( E.S.E ) , Sistem Franklin , dan Sistem radioaktif, pengkal petir Sistem Thomas

B. TUJUAN

Untuk mengetahui apa itu penangkal petir, bagaimana cara kerjanya, dan jenis – jenis penangkal petir.

(5)

C. MANFAAT

Agar kita mengetahui bagaimana penggunaan penangkal petir dalam kehidupan sehari – hari.

BAB II

METODOLOGI

Pada makalah ini, metode penulisan yang digunakan adalah metode studi kepustakaan. Studi pustaka ini yaitu melakukan pengumpulan data dari beberapa referensi yang berkaitan dengan sistem penangkal petir di Indonesia yang dilakukan dengan cara penelusuran teori-teori melalui buku, artikel internet dan literatur lainnya.

(6)

BAB III

PEMBAHASAN

Pembangunan gedung – gedung baru, cenderung bertingkat sebagai solusi karena semakin sempitnya lahan tanah. Namun disisi lain, dengan semakin banyak berdirinya bangunan bertingkat, beberapa permasalahan mengenai keamanan bangunan menjadi penting untuk diperhatikan, karena bangunan bertingkat lebih rawan mengalami gangguan, baik gangguan secara mekanik maupun gangguan alam. Salah satu gangguan alam yang sering terjadi adalah sambaran petir. Mengingat letak geografis Indonesia yang dilalui garis katulistiwa menyebabkan Indonesia beriklim tropis, akibatnya Indonesia memiliki hari guruh rata – rata per tahun yang sangat tinggi. Dengan demikian bangunan – bangunan di Indonesia memiliki resiko lebih besar mengalami kerusakan akibat terkena sambaran petir. Kerusakan yang ditimbulkan dapat membahayakan peralatan serta manusia yang berada di dalam gedung tersebut. Untuk melindungi dan mengurangi dampak kerusakan akibat sambaran petir maka dipasang sistem pengaman pada gedung bertingkat. Sistem pengaman itu salah satunya berupa sistem penangkal

petir beserta pentanahannya.

Penangkal petir adalah rangkaian jalur yang digunakan untuk memperlancar jalan bagi petir yang akan menuju ke permukaan perut bumi, tanpa merusak bangunan dan peralatan yang dilewatinya.

(7)

Sistem Penangkal Petir Alami

Sistem ini menggunkana pohon sebagai penangkalnya, pohon ini seperti batang penangkal petir karena memiliki bentuk yang runcing sehingga ketika sambaran petir lewat maka akan mengenainya.

Contoh vegetasi alami penangkal petir

Ada 5 jenis Sistem penangkal petir, yaitu dengan mengunakan Sistem Franklin, Sistem Early Streamer Emission ( E.S.E ), Sistem Faraday , Sistem Penangkal Petir Dengan Unsur Radioaktif sebagai Ujung Penangkal, dan penangkal petir dengan Sistem Thomas .

A. Sistem Franklin (Konvensional )

Tahun 1750, Benjamin Franklin pertama kali yang menemukan prinsip dari aliran listrik dan juga memberi tanda positif dan negatif untuk listrik. Dia kemudian

(8)

mempublikasikan percobaannya yang membuktikan bahwa petir sebenarnya juga adalah listrik, dengan menerbangkan sebuah layang-layang pada saat badai. Dalam tulisannya, Benjamin Franklin menulis bahwa dia menyadari bahaya yang bisa ditimbulkan dari percobaannya dan menawarkan alternatif lain yang membuktikan bahwa petir adalah listrik, yang kemudian di tunjukkan dengan menggunakan konsep listrik ground. Tidak seperti yang digambarkan orang bahwa percobaan Benjamin dilakukan dengan cara

menerbangkan layang-layang dan menunggu hingga layang-layang tersebut disambar petir. Benjamin menggunakan layang-layangnya hanya untuk mengumpulkan listrik dari awan badai.

Percobaan terhadap listrik yang dilakukan oleh Benjamin, mengarahkan dia ke penemuannya, yaitu penangkal petir. Dia menulis bahwa konduktor (penghantar listrik) dengan ujung yang tajam memiliki kemampuan untuk menarik muatan listrik dan memiliki jangkauan penarikan yang lebih jauh dibandingkan dengan konduktor dengan ujung yang tumpul. Dia menyimpulkan bahwa pengetahuan akan hal ini ini bisa digunakan untuk melindungi rumah dari bahaya tersambar petir, dengan memasang sebatang besi runcing seruncing jarum dan diberi lapisan anti karat, yang diarahkan ke langit, dan pada kaki besi, diikatkan dengan kabel yang menuju ke tanah. Penangkal petir ini akan menarik muatan listrik yang ada pada awan menuju ke tanah sehingga muatan yang ada pada awan tidak cukup untuk menimbulkan petir dan kilat.

a. Komponen –Komponen

 Batang Penangkal Petir

Batang penangkal petir berupa batang logam yang ujungnya runcing. Dibuat runcing karena muatan listrik mempunyai sifat mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam yang runcing. Dengan demikian dapat memperlancar proses tarik menarik dengan muatan listrik yang ada di awan. Batang runcing ini dipasang pada bagian puncak suatu bangunan dengan jarak antar batang 3m.

(9)

 Kabel konduktor

Kabel konduktor terbuat dari jalinan kawat kabel. Diameter jalinan kabel konduktor sekitar 1 cm hingga 2 cm. Kabel konduktor berfungsi meneruskan aliran muatan listrik dari batang muatan listrik ke tanah. Kabel konduktor tersebut dipasang pada dinding di bagian luar bangunan.

 Tempat pembumian

Tempat pembumian (grounding) berfungsi mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor ke batang pembumian (ground rod) yang tertanam di tanah. Batang pembumian biasanya berukuran dengan diameter 1,5 cm dan panjang sekitar 1,8 - 3 m.

b. Instalasi penangkal petir

Batang yang runcing ( bahan copper spit ) dipasang paling atas bangunan dan batang tembaga elektroda yang ditanamkan ke tanah. - Batang elektroda pentanahan tersebut dibuatkan bak kontrol untuk memudahkan pemeriksaan dan pengetesan nilai grounding, jarak antara antara penangkal petir.

Sistem perlindungan dengan bentuk sudut₄₅O_.

45 45

c. Cara Kerja

Saat muatan listrik negatif di bagian bawah awan sudah tercukupi, maka muatan listrik positif di tanah akan segera tertarik. Muatan listrik kemudian segera merambat naik melalui kabel konduktor , menuju ke ujung batang penangkal petir. Ketika muatan listrik

(10)

negatif berada cukup dekat di atas atap, daya tarik menarik antara kedua muatan semakin kuat, muatan positif di ujung-ujung penangkal petir tertarik ke arah muatan negatif. Pertemuan kedua muatan menghasilkan aliran listrik. Aliran listrik itu akan mengalir ke dalam tanah, melalui kabel konduktor, dengan demikian sambaran petir tidak mengenai bangunan.

d. Kelebihan

 _{Sistem proteksi instalasi penangkal petir konvensional lebih cocok diterapkan pada} daerah yang bangunannya padat dan tidak dari bahan logam semua. Misalnya untuk daerah pemukiman penduduk yang padat dan jarak antar bagunan sangat rapat.  _{Sistem ini cukup praktis dan biayanya murah}

 _{Sistem ini lebih cocok menggunakan pada bangunan yang beratap kerucut / kubah} atau selisih tinggi bumbungan dan lisplang lebih dari 1 meter.

e. Kekurangan

 _{Jangkauannya terbatas}

 _{Untuk gedung yang dipenuhi peralatan elektronik sistem Franklin tidak dianjurkan} karena medan yang ditimbulkan ketika terjadi sambaran dapat memperpendek waktu kerja perangkat elektronik terutama untuk perangkat yang memakai sinyal.

B. Sistem Early Streamer Emission ( E.S.E )

Sistem ini merupakan teknologi terkini, sering juga dikenal dengan sistem payung. Untuk pemasangan penangkal petir ini tidak terlalu rumit, cukup 1 kabel penghantar untuk setiap 1 penangkal petir. Untuk sistem groundingnya dapat menggunakan sistem integrasi.e ncapai tahanan tanah yang sangat rendah.

(11)

a. Komponen – K b. Omponen

a. Komponen – Komponen

a. Penangkal Petir

Batang penangkal petir berupa batang logam yang ujungnya runcing. Dibuat runcing karena muatan listrik mempunyai sifat mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam yang runcing. Dengan demikian dapat memperlancar proses tarik menarik dengan muatan listrik yang ada di awan. Batang runcing ini dipasang pada bagian puncak suatu bangunan.

b. Kabel konduktor

c. Tempat pembumian

Tempat pembumian (grounding) berfungsi mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor ke batang pembumian (ground rod) yang tertanam di tanah. Batang

(12)

b. Instalansi Penangkal Petir

Batang yang runcing ( bahan copper spit ) dipasang paling atas bangunan dan batang tembaga elektroda yang ditanamkan ke tanah. - Batang elektroda pentanahan tersebut dibuatkan bak kontrol untuk memudahkan pemeriksaan dan pengetesan nilai grounding

c. Cara Kerja

Sistem kerja penangkal petir ini dengan berusaha untuk menarik lidah petir dari awan, dimana penangkal petir akan menciptakan kondisi lebih positif dari objek di

sekitarnya ( seperti pohon, bangunan,mahluk hidup ) sehingga luncuran petir akan menuju ke penangkal petir tersebut, bukan objek lain disekitarnya.

d. Kelebihan

 _{Terbukti dalam tingkat keamanan dan kecepatan dalam menangkap dan mengalirkan} arus petir ke sistem grounding.

 _{Optimal dalam discharge ion positive dan negative}

 _{Mudah dalam pemasangan dan perawatan ( tidak dibutuhkan perawatan atau cara} pemasangan yang spesifik )

 _{Tahan terhadap tegangan tinggi ( arus petir yang sangat tinggi )}

 _{Cocok dipakai pada iklim indonesia yang memiliki kelembaban udara tinggi karena} terbuat dari bahan 100% stainless steel.

e. Kekurangan

 _{Biaya mahal}

C.

Sistem Penangkal Petir Dengan Unsur Radioaktif sebagai

Ujung Penangkal

.

(13)

Penelitian terus berkembang dengan banyak modi vikas- - modivikasi pada pengkal petir sebagai alat untuk mencegah sambaran langsung petir pada bangunan yang dapat menghancurkan bangunan apabila terkena sambarannya. Salah satu hasilnya yaitu pengkal petir dengan unsur radioaktif sebagai ujungpengkal.

_{Elektrode :}

Udara disekeliling elektrode akan di ionisasi, akibat pancaran partikel alpa dari isotop ( americum 241 ). Elektrode akan terus menerus menciptakan arus ion (Min. 10 8 ion/det). _{Coaxial cabel :}

Untuk menghindari kerusakan benda-benda akibat muatan listrik petir yang menuju tanah maka coaxial cabel dibungkus pipa isolasi.

Metode tahanan langsung dari muatan listrik petir ke dalam tanah menyebabkan seluruh unit mempunyai potensial yang sama dengan bumi

Sehingga benda-benda yang berada disekitar system akan aman _{Pentanahan ( Grounding ) :}

Perlu test lokasi geografis dari pentanahan untuk mendapat resistansi dibawah 5 ohm. Tahanan bumi maksimum yang terbaik untuk system grounding ini harus lebih kecil dari 5 ohm untuk proteksi sebuah bangunan. Sedang untuk proteksi perangkat listrik dan

elektronik sebaiknya jauh dibawah resistansi 1 ohm.

b. Instalansi

c. Cara kerja

Muatan listrik di atmosfir merupakan peristiwa alam yang menyebabkan timbulnya petir. Bad yang terjadi diawan adalah merupakan kumpulan muatan listrik yang bergantungan di atmosfir. Udara sebagai isolator akan memisahkan muatan listrik diawan dari awan yang lain.

(14)

Selama terjadi badai diatmosfir, muatan listrik akan terus terus terbentuk yang akan menimbulkan petensial muatan listrik berlawanan yang serupa ke bumi dan akan mengumpul dibawah permukaan awan yang nanti nya akan

menimulkan petir.

Penangkal petir sistem radius dibuat untuk mencegah datangnya petir langsung menuju objek yang akan diproteksi. Untuk mencegah sambaran petir, penangkal petir sistem radius akan mencegah sambaran petir langsung ke objek yang dituju.

Untuk mencegah sambaran petir langsung menuju ke objek yang dituju, penangkal petir sistem radius akan terus menerus mengurangi muatan listrik yang diciptakan oleh badai disekitar areal yang akan diproteksi.

Petir yang timbul hanya terjadi luar areal yang diproteksi dan itupun akan langsung disalurkan ke bumi. Namun perlu diingat, bahwa jika kita mau memasang instalasi sistem penangkal petir, harus dipastikan bahwa alat penangkal petir nya harus benar-benar bekerja, karena jika tidak resiko dan kerusakan yang ditanggung akan jauh lebih besar. Hal ini karena cakupan wilayah yang diproteksi sangat luas.

d. Penggunaan

Sistem proteksi instalasi penangkal petir sistem radius lebih cocok diterapkan pada daerah yang bangunannya agak jarang, baik dari bahan logam maupun bukan logam. Misalnya untuk daerah yang jarang ada pemukiman penduduk dan jarak antar bagunan cukup jauh. Instalasi penangkal petir sistem radius dapat melindungi sambaran langsung petir terhadap bangunan dan dapat memproteksi wilayah yang jauh lebih luas akibat serangan peitr. Instalasi penangkal petir sistem radius ini terdiri dari sejumlah elemen, yang bekerja bersama-sama untuk mencegah bahaya petir.

e. Kelebihan

-Sistem ini cocok untuk bangunan tinggi.

-Satu bangunan cukup menggunakan sebuah penangkal petir.

(15)

-f. Kekurangan

Alat proteksi disebut Preventor, yang bekerja berdasarkan reaksi netralisasi ion dengan menggunakan bahan radio aktif. Keseluruhan kebocoran pada alat ini dapat

mengakibatkan radiasi. Oleh karena itu, alat ini dilarang.

D. Penangkal Petir Sistem Thomas

(16)

Batang penangkal petir berupa batang logam yang ujungnya runcing. Dibuat runcing karena muatan listrik mempunyai sifat mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam yang runcing. Dengan demikian dapat memperlancar proses tarik menarik dengan muatan listrik yang ada di awan. Batang runcing ini dipasang pada bagian puncak suatu bangunan. 2. Tiang penangkal petir

Sebagai tiang penyalur aliran petir dari batang penangkal ke tempat pembunian 3. Tempat pembumian

Tempat pembumian (grounding) berfungsi mengalirkan muatan listrik dari tiang penangkal petir ke batang pembumian (ground rod) yang tertanam di tanah.

b. Instalansi Penangkal Petir

Penagkal petir Thomas disalurkan ke tiang penangkal petir lalu di salurkan ke tempat pembumian

c. Cara Kerja

Penangkal Petir Thomas System menghasilkan streamer positif ketika menjadi subjek di area listrik. Ketika dihasilkan, streamer tidak berlanjut berkembang menuju awan.Sehingga Streamer yang dihasilkan oleh penangkal petir Thomas system tidak Mengundang Petir menyambar, lebih tepatnya menghasilkan jalur yang memudahkan petir untuk disambar apabila dalam radius jangkauan proteksi.

Streamer yang dihasilkan Penangkal Petir Thomas System dan Gent Menunggu dengan sabar dan meluas ketika terdapat Leader dari petir yang mendekat. Setelah petir dan streamer bertemu , Dengan jalur terbentuk lengkap , arus mengalir antara penangkal petir dan awan. Peyaluran arus listrik merupakan jalan alamiah untuk menetralkan perbedaan potensial yang terjadi.

d. Kelebihan

(17)

_{Penggunaanya Hanya membutuhkan satu down conductor. sehingga tidak merusak dan} menjadikan gedung atau bangunan yang diproteksi tidak sedap di pandang mata.

_{Mempunyai radius protection yang luas}

e. Kekurangan

_{Down conductor memiliki fungsi sebagai penyalur arus listrik dari sambaran petir yang} tertangkap oleh Penangkal Petir Thomas sytem menuju ke tanah untuk dinetralisasi, untuk itu down conductor yang baik harus langsung terkoneksi dengan elektrode yang di bumikan dengan jarak seminimal mungkin.

E. Sangkar Faraday

Pada dasarnya system faraday sama dengan system Franklin

 Batang Penangkal Petir

Batang penangkal petir berupa batang logam yang ujungnya runcing. Dibuat runcing karena muatan listrik mempunyai sifat mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam yang runcing. Dengan demikian dapat memperlancar proses tarik menarik dengan muatan listrik yang ada di awan. Batang runcing ini dipasang pada bagian puncak suatu bangunan dengan jarak antar batang 3m.

 Kabel konduktor

(18)

Tempat pembumian (grounding) berfungsi mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor ke batang pembumian (ground rod) yang tertanam di tanah. Batang pembumian biasanya berukuran dengan diameter 1,5 cm dan panjang sekitar 1,8 - 3 m.

b. Instalasi

c. Cara kerja

Sangkar faraday adalah suatu piranti yang dimanfaatkan menjaga agar medan listrik di dalam ruangan tetap nol meskipun di sekelilingnya terdapat gelombang elektromagnetik dan arus listrik. Piranti tersebut berupa konduktor yang dipasang sedemikian rupa sehingga ruangannya terlingkupi oleh konduktor tersebut. Efek sangkar Faraday adalah suatu fenomena kelistrikan yang disebabkan oleh adanya

interaksi partikel subatomik yang bermuatan (seperti : proton, elektron). Ketika ada medan listrik yang mengenai sangkar konduktor maka akan ada gaya yang

menyebabkan partikel bermuatan mengalami perpindahan tempat, gerakan perpindahan tempat partikel bermuatan akan menghasilkan medan listrik yang berlawanan dengan medan listrik yang mengenainya sehingga tidak ada medan listrik yang masuk kedalam sangkar konduktor tersebut.

d. Kelebihan

_{System ini cocok untuk bangunan yang luas}

e. Kekurangan

(19)

(20)

BAB IV

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Pembangunan gedung – gedung baru, cenderung bertingkat sebagai solusi karena semakin sempitnya lahan tanah. Namun disisi lain, dengan semakin banyak berdirinya bangunan bertingkat, beberapa permasalahan mengenai keamanan bangunan menjadi penting untuk diperhatikan, karena bangunan bertingkat lebih rawan mengalami gangguan, baik gangguan secara mekanik maupun gangguan alam, seperti petir. Untuk melindungi dan mengurangi dampak kerusakan akibat sambaran petir maka dipasang sistem pengaman pada gedung bertingkat. Sistem pengaman itu salah satunya berupa sistem penangkal petir beserta pentanahannya.

B. SARAN

Dalam perancangan suatu bangunan, sangat diperlukan sistem penangkal petir, khususnya untuk bangunan yang lebih dari satu lantai. Dan dalam pemasangan system penangkal ini perlu di perhat ikan langkah – langkah pengerjaan untuk mencegah terjadinya hal – hal yang tidak diinginkan.

(21)

DAFTAR PUSTAKA

 _{Abdul Syakur, dkk.Sistem Proteksi Penangkal Petir pada Gedung Widya} Puraya.(Online).( http://www.elektro.undip.ac.id/transmisi/jun06/7, diakses tanggal 13 April 2010 )

 _{Alvarion.Lightning Protection.(Online),(www.buildingdesign.co.uk, diakses} tanggal

13 april 2010)

 _{Herman Halomon Sinaga, dkk.Model Arrester SiC Menggunakan Model} Arrester