7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terkait
Coal Handling dan Terminal Operation adalah suatu bangunan yang ruangannya digunakan untuk mengontrol penanganan atau pemeliharaan batu bara. Pada proses Coal Handling System Coal Terminal and Barge Loading PT. Kaltim Prima Coal merupakan tempat penampungan dan penyaluran batu bara yang telah diambil kemudian disalurkan ke shiploader dan Barge.
Gambar 2. 1Kantor P60 Departemen CHTO (Coal Handling and Terminal Operation)
Departemen Coal Handling and Terminal Operation dipimpin oleh seorang manajer yang dijabat oleh Bapak Anggiat Sirait. Departemen ini di bawahi oleh Superintendent CHTO SHIFT A dipimpin oleh Bapak Arifuddin, kemudian Superintendent CHTO SHIFT B oleh Bapak Yesron Manganda, dan Superintendent SHIFT C yaitu Bapak M Sadik.[5]
Pada bangunan Coal Handling and Terminal Operation memiliki sistem penyalur petir bersifat konvensional yang apabila terjadi serangan petir dari langsung dan tidak langsung sistem aliran petir menghantarkan serangan petir ke
8 tanah, namun pada bangunan P60 berdasarkan penelitian sebelumnya pada Praktek Kerja Nyata Wahid dan Hutama, pemasangan penangkal petir masih belum memproteksi bangunan secara keseluruhan, untuk itu perlu adanya perbaikan dan optimasi terkait sistem proteksi petir pada bangunan tersebut.
2.2 Proses Terbentuknya Petir
Banyak teori telah dikemukakan mengenai pembentukan pusat muatan, pemisahan muatan dalam awan, dan perkembangan terakhir dari sambaran petir.
Satu teori mengaitkan pemisahan muatan dengan keberadaan keduanya ion positif dan negatif di udara dan adanya medan listrik normal yang diarahkan ke bumi. Tetes besar air dalam medan listrik terpolarisasi, sisi atas memperoleh muatan negatif dan sisi bawah positif mengenakan biaya. Saat tetesan air terpolarisasi jatuh karena gravitasi, bagian bawah (sisi positif) menarik ion negatif, sementara tidak ada tindakan seperti itu terjadi di permukaan atas. Sebagai hasil dari tindakan ini, tetesan menumpuk muatan negatif. Dengan demikian, muatan asli, yang didistribusikan secara acak dan menghasilkan muatan ruang yang pada dasarnya netral, menjadi terpisah. Tetesan air yang besar meliputi muatan negatif ke bagian bawah awan, menyebabkan bagian yang bermuatan negatif dan bagian atas yang bermuatan positif. Teori lain adalah bahwa interaksi arus angin yang naik di kepala awan yang terdepan memecah tetesan air yang menyebabkan tetesan yang dihasilkan bermuatan positif dan udara bermuatan negatif. Tetesan air bermuatan positif tidak dapat jatuh melalui arus angin yang naik di bagian atas awan, yang menyebabkan bagian awan ini menjadi positif bermuatan sedangkan bagian yang lebih besar menjadi bermuatan negatif. Namun teori lain menunjukkan bahwa ada daerah bersuhu di bawah nol di dalam awan dan pembentukan kristal es berikutnya merupakan faktor penting dalam penjelasan tentang pusat muatan di dalam awan.
Bahkan telah disarankan bahwa mungkin semua fenomena fisik yang didalilkan dalam berbagai teori dapat terjadi, Atterbaik, proses yang terjadi dalam formasi awan yang menyebabkan pemisahan muatan rumit. Yang penting fakta untuk insinyur merancang adalah bahwa pemisahan muatan memang terjadi di awan badai.
Percobaan menggunakan balon yang dilengkapi dengan peralatan pengukur gradien
9 listrik telah dilakukan untuk menyelidiki muatan tipikal distribusi di awan petir, dan eksperimen ini telah menunjukkan bahwa, secara umum, bagian utama dari awan petir adalah bermuatan negatif dan bagian atas bermuatan positif. Konsentrasi muatan positif juga sering ada di dasar awan. Distribusi muatan seperti itu di awan menyebabkan akumulasi muatan yang berlawanan polaritas di permukaan bumi dan pada objek (misalnya, pohon, bangunan, saluran listrik, struktural.) di bawah awan.
Awan bermuatan khas dan medan listrik yang dihasilkan.[6]
2.3 Bentuk Gelombang Arus Petir
Penggambaran gejala alam seperti petir itu sendiri menyatakan karakteristik parameternya. Beberapa Parameter-parameter yang di tuju itu ialah : arus petir yang berbentuk gelombang, rapatnya sambaran petir, kecuraman gelombang, arus puncak atau steepness.
1) Bentuk Gelombang Arus Petir
Besaran pada arus digambarkan oleh bentuk gelombang arus pada petir, kecuraman (kenaikan arus), dan juga waktu keberlangsungan yang lama (waktu pada gelombang ), dinyatakan dengan waktu ekor.
2) Sambaran kerapatan petir (Ng)
Perhitungan pada Ng menyatakan jumlah gejala petir atau sambaran petir yang menyabar objek bumi dalam jarak waktu di suatu wilayah selama 1 tahun, dinyatakan dalam serangan /𝑘𝑚2 /tahun. Banyaknya sambaran kilat ini berbanding dengan jumlah hari guruh /tahun atau biasa dikatakan Isokeraunic Level ( IKL ).
3) Puncak Arus Petir (I max)
Perhitungan puncak arus petir ini sebagai penentu jatuh tegangan resistif pada hambatan pentanahan dan hambatan peralatan yang menyentuh sambaran. Terkadang poin puncak arus ini yang aplikasikan dalam megartikan suatu gelombang impuls petir, bersamaan dengan dua besaran gelombang sebelumnya yaitu durasi depan ( tf ) dan durasi belakang ( tt ).
4) Ketajaman Gelombang (Steepness)
Perhitungan ini mengartikan kecepatan peningkatan arus petir di setiap satuan waktu (di/dt). Dalam satuan waktu semakin besar nilai suatu arus,
10 demikian semakin tajam bentuk suatu arus gelombang dan juga semakin/pendek durasi bagian depan gelombang (/front duration/).[7]
2.4 Resiko Sambaran Petir Langsung dan Tidak Langsung
Serangan petir yang mengancam bagi struktur gedung/bangunan, peralatan, dan sekitarnya termasuk dalam bangunan yakni : serangan petir yang sketika mengenai bangunan, sehingga kerusakan pada banguann dan manusia. Serangan petir yang bersifat perantara atau di sebut juga dangan loncatat petir yakni yang meenyebkn rusaknya komponen di dalam bangunan dikarnakn sengatan petir di dekat struktur bangunan dan juga akan mengalami terjadinya induksi terhadap komponen- komponen, serangan petir yang jalurnya melalui cela dari luar seperti, telepon, listrik, kabel data, pipa metal, dsb dalam perumpamaan gelombang bergerak, dan serangan petir pada bidang yang nantinya memuncakkan tegangan bumi dan merusak komponen di dalam gedung.
Parhitungan serangan petir diantaranya ialah kerapatan serangan petir di suatu lokasi, amplitudo arus puncak, bentuk gelombang arus, kecuraman arus, energi arus petir, serta muatan arus. Landasan petir ini merupakan landasan suatu lokasi yang berbeda dalam setiap wilayah dan sangat mengacu dalam perencanaan sistem perlindungan yang layak untuk memproteksi instalasi di wilayah tersebut.
Sistem perlindungan petir ialah keseluruhan instalasi berfungsi untuk melindungi objek bangunan terhadap bahaya akibat serangan petir, baik serangan petir seketika maupun perantara.
Sistem proteksi petir eksternal berfungsi untuk menerima sambaran petir secara langsung dan mengalirkan arus petir melalui penghantar arus petir ke sistem pembumian di tanah dengan aman, sistem proteksi petir eksternal meliputi sistem terminasi udara (air termination system), yang bertugas menerima sambaran petir, penghantar arus petir (down conductor) yang bertugas mengalirkan arus petir ke tanah dengan aman dan sistem pentanahan (earthing system) yang akan membuang arus petir di tanah dengan aman.
Beberapa metode desain sistem terminasi udara telah diperkenalkan, yang bertujuan untuk menentukan lokasi terminasi udara yang efektif. Beberapa metode
11 telah direkomendasikan oleh standar antara lain teori lindung sudut ( protective angle method ), teori bola gelinding (rolling sphere method ), kemudian teori jaring (mesh method ).[8]
2.5 Kebutuhan Bangunan Berdasarkan PUIPP
Perkiraan kebutuhan terkait ditetapkan dari besarnya penjumlahan indek yang meliputi keadaan yang berada di wilayah setempat dimana bangunan tersebut dan jumlahkan menggunakan persamaan berikut :
R =(A + B + C + D + E)... (2.1) Dimana: :
R=bahaya yang di perkirakan dari petir A=isi bangunan dan kegunaannya B=konstruksi/bahan pada bangunan C=Ketiinggian Gedung/bangunan D=Keadaan suatu bangunan E=Efek kilat
Tabel 2. 1 Indeks A : Bahaya Berdasarkan Penggunaan dan Isi isi bangunan
dan kegunaannya
Indek sA
Baik bangunan maupun isinya tidak perlu diamankan pengamanan karena bangunan biasa.
-10,0
Baik isinya maupun bangunannya jarang dipergunakan, contohnya, menara atau tiang dari metal.
0 Isi dari bangungan peralatan sehari-hari maupun tempat tinggal,
contohnya rumah tinggal, stasiun kereta api/ industri kecil.
1 Isi dari bangunan cukup penting, contohnya took barang-barang
berharga, menara air/kantor pemerintah.
2 Isi dari bangunan ialah misalnya bioskop, banyak sekali orang,
sarana ibadah, monumen sejarah, dan sekolah yang penting.
3
12 Isi dari bangunan ialah Instalasi gas, Minyak atau bensin,dan rumah
sakit.
3
Bangunan yang pengaplikasiannya dapat menyebabkan bahaya yang tidak terkontrol bagi lingkungannyanya, mcontohnya nuklir.
15
Tabel 2. 2 Indeks B : Ancaman berdasarkan Konstruksi/bahan Gedung
konstruksi/bahan pada bangunan
Indeks1 B Bahan pada keseluruhan bangunan menggunakan baan logam
yang mudah di aliri petir.
0
Bangunan dengan konstruksi beton bertulang atau rangka besi dengan atap logam.
1
Bangunan dengan konstruksi beton bertulang. Kerangka besi dan atap bukan logam.
2
Bangunan kayu dengan atap bukan logam 3
Tabel 2. 3 Bahaya Berdasarkan Tinggi Bangunan Ketiinggian
Gedung/bangunan Dengan ... ( m )
Indek s C
6 0
12 2
17 3
25 4
35 5
50 6
13
70 7
100 8
140 9
200 10
Tabel 2. 4 Indeks D : Bahaya Berdasarkan Situasi Bangunan Keadaan
suatu bangunan
Indeks D
Di1tanah1datar1pada1semua1ketinggian 0
Di kaki bukit sampai % tinggi bukit atau di pegunungan
sampai l000 meter. 1
Pada puncak gunung atau pegunungan yang lebih dari 1000 meter.
2
Tabel 2. 5 Indeks E : Resiko Berdasarkan Efek Kilat/Hari Guruh Hari guruh/
Efek kilat /tahun
Indek s E
2 0
4 1
6 2
8 3
16 4
32 5
64 6
128 7
14
256 8
Dalam mendapatkan suatu asumsi ancaman yang diterima bangunan dan tingkat keamanan yang wajib diterapkan yaitu dengan melakukan pemantauan keadaan pada wilayah yang akan ditelusuri tingkat bahaya/resikonya setelah itu menjumlahkan semua indeks-indeks.
.Tabel 2. 6 Indeks R : Perkiraan Bahaya Sambaran Petir Berdasarkan PUIPP
R Perkiraan
bahaya
Pengamanan
Di bawah 11 Diabaikan Tidak perlu Sama
dengan
11 Kecil Tidak perlu
12 Sedang Dianjurkan
13 Agak besar Dianjurkan
14 Besar Sangat dianjurkan
Lebih dari 14 Sangat besar Sangat perlu
Mengacu : Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan Peraturan Umum Instalasi Penyalur Petir (PUIPP).
2.6 Sistem Penyalur Petir
Cara proteksi petir eksternal yang biasa dipakai ada 3 macam ialah Air Terminal, Down Conductor dan Earthing Systems.
a) Penangkal Petir ( Air Terminal )
Air Terminal ialah jenis pada cara proteksi petir eksternal guna sebagai pengambil kilat petir. Air Terminal mestinya ditancap di puncak bangunan atau alat yang mestinya dijaga dari kilat petir. Contoh, bila cara proteksi petir difungsikan ke antena, Maka Air Terminal mestinya ditancap di daerah tertinggi dari antena itu, begitu pun bila dipasang di gedung/ rumah.
15 Gambar 2. 2 Air Terminal
Pemasangannya dipengaruhi kondisi atap/permukaan gedung yang akan diproteksi. Atap bangunan yang memiliki bidang datar, yaitu tinggi bangunann yang berbeda antara lisplang dengan bubungan tidak mencapai 1 oleh sebab itu sebuah metode faraday suatu alternatif yang tepat.
Perbedaan atap bangunan yang memiliki lisplang dan bubungan melebihi 1 meter atau atap yang runcing maka alternatif yang tepat adlah sistem franklin yaitu sistem elektroda dengan finial batang.
● Elektrostatis Flash Vectron/FV Penyalur Petir
Penyalur petir FV ialah penyalur petir elektrostatis berlandansan sistem ESE (Early Streamer Emission) yang dibuat terkusus di indoneisa yang memiliki wilayah tropis menjadi alternatif yang baik.
Penghantar petir elektrostatis FV bersifat aktif karena dapat menarik petir kemudian menybarkan ke tanah tanpa radioaktif, radius dari FV perlindungan tertinggi hingga 150 meter kemduian yang terendah 50 meter. Penyalur FV menggunakan penghantar arus jenis Bare Copper Cable (BC). Penjagaan dan pengaplikasian sangat memudahkan karena cuman memakai satu titik termin. Penyalur FV telah melakukan kelayakan study melalui uji laboratorium/LAB PT. PLN (Persero) kemudian LAB HLI (Tegangan Tinggi Hamburg Laboratory Inc),dan LAB GEC, (Germany Electrotechnical Commission), Penyalur petir FV
16 sudah di uji seketika di lapangan yang sering terjadi serangan petir dan bahan pembuatan dan material pilihan mengacu SNI (Standar Nasional Indonesia) dan IEC (International Electrotechnical Commission).
Gambar 2. 3 Penyalur Petir Flash Vectron
Beberapa uraian Perangkat Penyalur petir elektrostatis Flash Vectron FV6 sebgai berikut :
1. Main Rod merupakan alat utama dengan bentuk runcing dari bahan logam berfungsi untuk mengambil langsung sambaran petir. Main Rod mempunyai muatan untuk mengambil sambaran sebesar 300 KA.
2. Elektroda ini berperan sangat penting untuk bilah pemicu guna menyimpan cadangan kekuatan awan dari luar, kekuatan itu berguna sebagai pembangkitan Early Streamer Emission Conductor. Alat ini bekerja dengan dua sistem, awalnya menerima pengumpulan kekuatan awan dengan sistem sensor induksi, kedua dengan karbon inti mengambil kekuatan awan melalui induksi awan.
17 3. Generator yaitu unit kapasitor, ion pembangkit, sensor petir. Ion
Generator ialah perangkat kunci penyalur petir Flash Vectron.
4. Wing Diseminator ini adalah konduktor bagian atas guna menembakkan ion ke udara.[4]
b) Down Conductor
konduktor atau kawat penyalur adalah salah satu alat yang digunakan dari materi proteksi petir eksternal yang mana digunakan sebagai alat penyaluran arus petir dari media terminal udara menuju pentanahan. Pada bahan SPP memiliki ukuran minimum yang digunakan dalam standar untuk sistem kawat penyalur ini dalam penggunaan kawat penyalur adalah dapat ditemukan pada tabel demikian :
Tabel 2. 7 Ukuran dan/Bahan Penghantar
Parameter Proteksi Bahan-bahan Kawat penyalur (𝑚𝑚2)
I – IV
Cu 35,0
Al 70,0
Fe 50,0
Sumber :BSN 03-7015-2004, Sistem Perlindungan Petir untuk Bangunan Gedung.
c) Grounding system/sistem pentanahan
Grounding System/sistem pentanahan suatu sistem perlindungan pada bidang luar bangunan yang bermanfaat untuk menyalurkan arus petir ke tanah.
Dalam studi kelayakan penyaluran petir ke tanah sistem pentanahan harus bisa mendapatakan tahanan sebaran yaitu maksimal 5 ohm apabila lebih kecil dari 5 ohm maka semakin baik, untuk mengetahuinya yaitu dapat dilakukan dengan pengukuran menggunakan tahanan meter khusus (Earth
18 Tester Meter).mendapatkan tahanan nilai yang lebih kecil dari 5 ohm tentunya tidak semua titik penempatan batang penyalur memiliki tahanan yang dibutuhkan, dikarenakan nilai tahanan tersebut terpengaruh oleh beberapa faktor, misalnya :
1) Jumlah Air
Nilai hambatan sebaran didaptakan lebih muda apabila air pada tanah dangkal atau penghujan karena pori-pori tanah mengandung air byang berlebih, sehingga konduktivitas semakin baik pada tanah.
2) Jumlah Mineral
Nilai hambtan sebaran didaptkan lebih muda apabila melihat dari Kandungan mineral pada tanah, dikarnenakan tanah yang memiliki banyk logam atau mineral yang tinggi maka listrik semakin mudah tersebar.
3) Tekstur/jenis tanah
Adapun daerah tanah yang strukturnya dapat menyulitakan dalam mencari tahanan yang kecil seperti tanah yang berapasir dikarenakan janis tersebut kandungan air dan mineralnya lebih ceapat hanyut dan dapat mudah kering.
[7]
2.7 Metode Bola Bergulir ( Rolling Sphere Method )
Konsep dari wilayah proteksi penyelesaian dengan perlindungan geometrsi sederhana sudah terlaksana oleh Franklin pada tahun 1767, dimana dari titik tertentu petir akan menyerang suatu terminasi udara jika jaraknya termasuk terpendek dengan titik terminasi udara. Mengenai jarak sambaran Franklin mengembangkan pemikiran dari konsep tersebut yaitu jarak objek dan yang akan di sambar dengan/lidah/petir yang ujung beraktifitas ke/bawah/dimana tembusnya udara dikarenakan kuatnya medan antara bumi dan tersentuhnya lidah petir. Besarnya Perlindungan yang dihasilkan ditentukan dari parameter jarak sambaran petir tersebut.
Dari konsep pendekatan geometri tersebut maka di dapati sebuah metode perlindungan yang bernama bola bergulir(Rolling Sphere). Metode Rolling Sphere dapat diilustrasikan suatu proses penyambaran, karena parameter tersebut berlandasan pemikiran bahwa petir satupun tidak dapat menyerang
19 semua/titik/kemudian jaraknya diluar/karena jarak/orientasinya > radius tetap pada/bola bergulir.
Gambar 2. 4 Konsep dari Metode Bola Bergulir
Pada bidang/struktur bangunan yang rumit Metode bola bergulir ini sangatlah tepat. Dari gambar 2.4, terlihat diatas bangunan terdapat bola yang memiliki radius R yang bergelinding dari objek yang bersentuhan dengan tanah yang mampu meredam sambaran petir.[7]
2.8 Penentuan Radius Rolling Sphere
Dalam melakukan pencarian radius atau diameter dari metode Rolling Sphere memerlukan data-data sebagai berikut :
● Jumlah hari guruh per tahun
● Panjang bangunan
● Lebar Bangunan
● Tinggi Bangunan
Banyaknya hari dimana kedengaran guntur paling sedikit sekali dalam jangkauan perkiraan 15 Kilo Meter dari pusat pengamatan disebut dengan hari guruh. Terjadinya banyak bahaya dan kecelakaan dikarnakan sambaran petir berpengaruh dari hari guruh yang tinggi. Pada tabel 2.8 bisa dilihat hari guruh disebagian kota Kalimantan dengan rata-rata /tahunnya.
Tabel 2. 8 Rata-rata Hari Guruh /tahunnya dan Isokeraunik level di sebagian kota Kalimantan.
20 Daerah Hari/Guruh
Rata-rata /tahun
IKL
( Isokeraunik/
level )
Tingkat Kerawanan Petir
Balikpapan 227 62,1000 Tinggig
Banjarmasin 85.0 23,1800 Rendah
Kotabaru 58.0 15,890 Rendah
Nangah pinoh 112.00 30,8200 Sedang
Paloh 188.00 51,5600 Tinggi
Pangkalan Bun 237.00 65,040 Tinggi Palangkaraya 298.00 81,6800 Tinggi
Pontianak 219.00 60,000 Tinggi
Putussibau 169.00 46,300 Sedang
Samarinda 172.00 47,060 Sedang
Tanjung/Selor 88.00 24,2000 Rendah
Dalam setiap priode kejadian petir yang/memiliki/intensitas/sambaran harus selalu diamati sehingga resiko yang di perkirakan pada objek wilayah, oleh karena itu dapat di perkirakannya kebutuhan proteksi pada bangunan. Demikian yang perlu diperhatikan di setiap mengasumsi penyebabsambaran ialah :
1. Isokeraunic Level (IKL) : banyaknya hari sambaran /tahun
2. Lightning Strike Rate : banyaknya sambaran ke tanah /Km2 /tahun.
Dalam menentukan indeks bahaya pada suatu daerah ditentukan oleh lightning strike rate/curah petir kemudian besarnya dinyatkan oleh isokeraunic level.
21 Mengacu pada Badan Standar Nasional Indonesia (03/7015/2004), kerapatan kilat petir ke tanah rata-rata /tahun di dwilayah/lokasi suatu struktur berada dinyatakan sebagai :
Ng = 0,04 x 𝑇𝑑1,25 / 𝑘𝑚2 /tahun…...(2.2) Jumlah hari guruh per tahun ialah Td yang diizinkan dari data isokeraunic level di wilayah tempat struktur yang kemudian di lindungi yang diterbitkan oleh BMKG (Badan Meteorologi dan Geofisika). Adapun daerah sentuhan ekivalen (Ae) tersebut dapat dihitung mengacu pada persamaan di bawah ini :
Ae = ab + 6.h (a+b) + 9πh2…...(2.3) Ae ialah daerah cakupan ekivalen di bangunan (m2) ialah struktur yang memiliki frekuensi sambaran /tahun langsung yaitu daerah permukaan tanah. Rata- rata frekunsi tahunan serangan langsung dari petir (Nd) 10−1/𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛. /ke bangunannya bisa/dihitung :
Nd= Ng x Ae 10-6 / tahun…...(2.4) Pada bangunan memiliki frekuensi parameter yang di perbolehkan (NC) yaitu 10−1 /Tahun.
Dibutuhkan atau tidak perlindungan bangunan terhadap petir diputuskan mengacu pada perhitungan Nc dan Nd berikut penerapannya :
a. Sistem tidak diburuhakan apabila Nc> Nd
b. Sistem diperlukan apabila Nc<Nd berikut efisiensinya :
E = 1 – Nc / Nd…...(2.5)
𝐸 : Efisiensi
𝑁𝑐 : Pada bangunan memiliki frekuensi parameter yang di perbolehkan (NC) sama dengan 10−1 \Tahun.[9]
22 𝑁𝑑 : Frekuensi rata – rata sambaran petir ke bangunan km 4 / tahun
Kemudian setelah didapati nilai E (Efisiensi/Sistem/Proteksi/Petir), kemudian akan ditetapkan keketatan perlindungannya sama halnya/tabel 2.9 Ini :
Tabel 2. 9 Efisiensi/Sistem/Proteksi/Petir
Indeks/Proteksi (SPP)%Efisiensi
1 0.980
2 0.950
3 0.900
4 0.800
Indeks proteksi yang telah di ketahuai dari/penempatan titik terminasi udara , kemudian dapat menentukan sudut proteksi, jangkauan R pada bola yang/digunakan, meliputi jarak jaring (konduktor horizontal) sama halnya tabel 2.10 ini
23 Tabel 2. 10 Penempatan terminasi udara sesuai dengan tingkat proteksi.
Tingkat proteksi (protection level)
h(m)
R(m)
20 30 45 60 Luas mata jala
( m ) 𝛼° 𝛼° 𝛼° 𝛼°
1 20 25 * * * 5
2 30 35 25 * * 10
3 45 45 35 25 * 10
4 60 55 45 35 25 20
Dari parameter proteksi didapati radius dari Rolling Sphere sehingga dapat menentukan terminasi udara terkait titik penempatan dan jumlah yang dibutuhkan untuk pemasangan Air Terminal jenis Franklin Rod.[11]
konduktor/penyalur beberapa resiko loncatan kesamping dan gangguan elektromagnetik di dalam bangunan gedung berkurang dikarnakan adanya sangkar yang dapat menerima lonctan muatan serangan petir, itu menjelaskan bahwa sangat jauh untuk konduktor penyalur lebih baik dengan kofigurasi merata/simetris meliputi titik sepanjang bidang atap gedung/bangunan dan dengan konfigurasi yang merata dengan jarak antara jaring jala sesuai dengan tabel 2.10.
24 2.9 Sangkar Faraday
Dalam mengoptimalkan sistem penangkal petir sehingga dapat melindungi objek secara keseluruhan maka dikembangkan ke metode Faraday yaitu kabel penghantar meliputi sisi permukaan atap gedung/bangunan. Kabel penghantar berfungsi untuk bahan menerima serangan petir yaitu sangkar elektris tampak pada gambar 2.5.
Gambar 2. 5 Metode Sangkar Faraday
Cara ini dilakukan agar kebutuhan permukaan atap dengan panjang dan lebar agar dapat dijaga seluruh bidang gedung/bangunan. Melindungi/mengamankan bagian dalam suatu gedung/bangunan dari gangguan lompatan muatan serangan petir ialah fungsi dari Metode Faraday, dan juga muatan/gangguan sengatn tersebut dapat seketika di salurkan ke bumi. Permukaan bagian dalam sangkar tidak terpengaruh oleh lompatan muatan yang di sebebkan petir melainkan permukaan bagian luar sangkarlah yang berpengaruh. Pada metode penggabungan antar Faraday dengan FV elektrostatis yang memiliki radius ion sambaran. Sangat baik dalam mengantisipasi terjadinya muatan loncatan dari serangan petir.[4]
25 2.10 Sistem Pentanahan ( Grounding System )
Agar menghasilkan tahanan kontak baik antara bagian-bagian tertentu dari instalasi listrik atau bagian-bagian yang ditanam dengan tanah yang harus ditanam di dalam tanah adalah elektroda pembumian. Ada beberapa persyaratan Elektroda yang dipakai untuk pembumian antara lain memiliki konduktivitas dan kekuatan mekanis yang tinggi, serta tahan terhadap korosi. Rendahnya nilai resistans pembumian sering dilakukan dengan menjajarkan batang pembumian. Beberapa cara untuk mendapatkan nilai resistans pembumian yang rendah pada daerah yang mempunyai nilai resistans jenis tanah yang tinggi yaitu dengan memberikan bentonit (Al2O3.4SiO2.2H2O), kokas atau arang, garam, tepung logam, semen daya hantar kedalam tanah dimana elektroda pembumian ditanam. Suatu bahan yang mempunyai sifat menyerap air seperti lempung disebut bentonit , juga dapat mempertahankan kelembaban tanah, dikarenakan oleh manfaat air yang ada dalam bentonit (Al2O3.4SiO2.2H2O). Pengendalian tanah dengan cara tersebut harus disesuaikan dengan kondisi lokasi yang akan digunakan untuk penelitian dan tergantung dari :
a. Tingginya nilai resistans tanah efektif yang dapat dicapai.
b. Kemudahan untuk mendapatkan bahan.
c. Kemudahan dalam memasang.
d. Kemudahan dalam memelihara.
e. Bahaya korosi pada elektroda batang pentanahan.
Variasi resistans jenis tanah dapat berkurang karena pengaruh musim, untuk itu elektroda batang tunggal pembumian perlu ditanam sampai dalam hingga terdapat air tanah yang konstan. Metode pembumian yang tidak mungkin atau tidak perlu elektrodanya ditanam dengan kedalaman yang lebih dalam hingga mencapai air tanah yang konstan, maka variasi resistans jenis tanah harus tinggi. Apabila penanaman elektroda batang tunggal pembumian memerlukan kelembaban dan temperatur bervariasi, nilai resistans jenis tanah harus diambil pada keadaan yang paling buruk yaitu tanah kering dan dingin, biasanya nilai resistans jenis tanah tersebut diambil yang paling tinggi. Pada PUIL, 2000 yaitu jenis elektroda
26 pembumian yang dipakai, ada berbagai jenis yaitu elektroda bentuk pita, elektroda bentuk bulat, elektroda bentuk pilin atau lebih dikenal elektroda bentuk plat.
Susunan elektroda pembumian dibedakan menjadi dua yaitu elektroda pembumian secara vertikal dan elektroda secara horizontal. Suatu jenis elektroda yang sangat praktis Dipakai adalah elektroda pembumian berpenampang bulat pejal dengan lapisan tembaga yang dikenal dengan ground rod (batang pembumian). Penurunan nilai tahanan jenis tanah dapat juga diaplikasikan dengan beberapa materi/metode yaitu dengan metode reduksi impedansi pembumian elektroda batang tunggal dengan soil treatment menggunakan bentonit (Wiwik PW, 2009). Pembumian dengan batang sebaiknya harus dalam keadaan menjangkau air tanah yang permanen. Perubahan diameter batang pembumian hanya berpengaruh sedikit pada nilai resistans pembumian (Tumiran, 1990). Wilayah yang tanahnya berbatu dan keras lebih praktis jika memakai pembumian secara horizontal karena tidak memerlukan penanaman yang dalam, namun perlakuan khusus tanah pada penanaman elektroda atau dikenal dengan soil treatment. Sedangkan pada pembumian secara vertikal memerlukan daerah yang struktur tanahnya tidak terlalu keras (Arismunandar, 1991). Cara untuk merendahkan hasil resistansi pembumian antaranya :
a) Menambahkan elektroda batang pembumian , Cara ini dikenal dengan paralel elektroda batang pentanahan. Cara ini mudah untuk menurunkan hasil hambatannya tanah. Yang mempunyai nilai resistansi paralel (Rp) sebesar 60
% yaitu paralel dua buah elektroda pentanahan batang single, dari nilai resistans batang single elektroda pentanahan. Nilai resistans pada elektroda tunggal batang pentanahan menghasilkan paralel tiga buah batang tunggal elektroda pentanahan, yang memiliki nilai resistansi paralel (Rp) sebesar 40 % b) Tambahan panjang batang elektroda pembumian, semakin dalam penanaman
elektroda batang tunggal pentanahan ke dalam tanah akan mengurangi hasil resistans tanah. Panjang elektroda pentanahan normal 2.5 meter hingga 3.0 meter. Semakin dalam tertanamnya elektroda batang tunggal pentanahan maka hasil resistivitas tanah juga semakin rendah, karena akibat dari semakin dekatnya kandungan embun tanah.[12]
27 c) Sistem pengaman dengan menyalurkan ke tanah adalah sistem grounding, penghantar pada kawat penyalur dari teminasi udara sampai pada terminal pentanahan yang dapat untuk menyebarkan/meredam hubung singkat, beban lebih/sambaran petir ketanah, maka dapat memberikan perlindungan pada manusia dari sengatan petir/sengatan listrik (shock), selain itu juga dapat mengamankan instalasi pada komponen-komponennya sehingga tehindar dari beban lebih atau beban yang tidak stabil serta perangkat yang beroprasi sesuai standar.
Dalam sistem pengaman listrik besera komponennya salah satu faktor yang sangat penting ialah sistem pentanahan/grounding System.
Pengamanan dari sistem pentanahan diperlukan suatu perancangan pada sistem dengan mengacu pada standar yang berlaku, contohnya :
1) Hambatan pentanahan (Rg) untuk suatu keperluan harus memenuhi syarat yang diinginkan.
2) Elektroda sangat berpengaruh dalam mendapatkan suatu tahanan yang kecil oleh sebab itu perlu di perhatikan dari segi penggunaan bahan.
3) Elektroda setidaknya memiliki koneksi yang bagus dengan tanah di sekitarnya.
4) Musim silih berganti setidaknya tahanan pentanahan harus dapat menyesuaikan untuk memperthankan tahanannya.
Sistem listrik seharusnya memiliki tempat atau bagian yang harus ditanahkan / dibumikan, yaitu sebagai berikut:
1) Generato dan Transformator memiliki titik. Hal tersebut dibutuhkan jika kaitannya dengan kebutuhan perlindungan yang menyangkut gangguan hubung tanah.
2) Pada saluran terminasi udara di bagian atas terdapat kawat petir.
Sesungguhnya kawat pada petir dapat bekerja seperti lightning arrester, dikarenakan penempatannya/yang berada pada sepanjang/penyaluran, oleh sebab itu kaki tiang transmisi juga diketanahkan agar sambaran petir yag mengenai kawat dapat di salukan dengan lancar.
28 3) Komponen instalasi Semua bahannya tebuat dari logam sehingga dapat
menjadi lebih mudah dalam penyaluran dan dapat disentuh manusia.
4) Bidang keluaran dari lightning arrester listrik “bagian bawah”. Supauya lightening arrster bisa bekerja dengan afektif maka hal tersebut diperlukan, dengan menyalurkan muatan sambaran yang diterimanya melalui petir menyalur menuju tanah dengan cepat.
Pembumian ialah penghubung komponen-komponen listrik dalam keadan normal tidak memiliki arus. Bertujuaan umembatasi tegangan pada komponen- komponen alat listrik dan belum dialiri kemudian antar komponen-komponen pada tanah menuju ke sebuah keadaan aman untuk segala keadaan terkait, pada keadaan aman dan di saat adanya masalah.
Pembumian peralatan yaitu penggabungan suatu objek atau rangka peralatan listrik ( generator, motor, transformator, dan komponen-komponen logam lainnya yang dalam kondisi normal tidak dialiri arus) dengan tanah. Tujuan dari pemasangan pembumian komponen adalah:
1) Melindungi manusia yang berada dalam suatu bangunan tersebut dari tegangan kejut listrik.
2) Memungkinkan untuk tampaknya arus tertentu dari lamanya maupun besarnya dari keadaan masalah pentanahan, tidak memunculkan kebakaran maupun ledakan terhadap gedung dan komponennya.
Oleh sebabnya secara global sistem pentanahan memiliki peran sebagai perlindungan dengan parameter :
1) Mengamankan kerja komponen listrik maupun elktronik.
2) Mengamankan peralatan lisrik maupun elektronik dari kerusakan yang dapat terjadi.
3) Menghantarkan sambaran petir langsung ke tanah.[13]
29 2.11 Perbaikan Sistem Pentanahan
Melihat karakteristik tanah sebagaimana dapat menyebabkan niali suatu tahanan berubah oleh sebeb itu bermacam teknis grounding ini bisa dilakukan untuk memperbaikinya yaitu :
1. Single Rod Grounding
Ground yang cuman ada satu titik stik Rod aliran melepas di dalam tanah di suatu kedalaman.
Gambar 2. 6 Single Rod Grounding 2. Parallel Rod/Grounding
Metode Paralel ialah suatu alternatif atau tindakan mudah jika sistem tunggal rod mendapatkan nilai yang tidak baik ( diatas 5 Ohm ). Sistem paralel dapat dilakukan dengan persamaan sebagai berikut :
Dengan persamaan :
𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1 1
𝑅1+𝑅21+𝑅31+⋯+𝑅𝑛1...(2.6)
30 Gambar 2. 7 Sistem Paralel Grounding
3. Multi Sistem Pentanahan
Diaplikasikan ketika kedua alternatif sebelumnya gagal/tidak berhasil yaitu dengan dibor lebar ± 2 inci atau lebih membuat letak titik rod, setelah itu diisi menggunakan Tanah Humus hingga padat dan penuh, diisi air setelah itu rod ground di tanamkan. Tanah humus ditambahkan ke parit penghubung antar ground rod yang telah teraplikasikan BC/kabel penghubung.
1. Dengan dibor lebar ± 2 inci atau lebih membuat letak titik rod (≈0,0508 meter) /lebih.
2. Memasukkan tanah humus sampai volume full. dengan tanah humus sampai penuh.
3. Kemudian, diisi air.
4. Kemudian, ground rod dimasukkan.
5. Parit penghubung antar ground rod yang sudah terpasang kabel penghubung (BC) ditimbun kembali dengan tanah humus.
31 Gambar 2. 8 Multi Grounding System
Menurut PUIL 2004 Standar pemasangan Grounding yang umumnya memakai hasil ketahanan paling besar 5 ohm baik itu instalasi rumah maupun untuk penerapan instalasi petir.[10]
