Studi Dampak Sambaran Petir Pada Peralatan Tegangan Rendah Rumah Tangga
Menggunakan Perangkat Lunak EMTP
Riduwan Maliki– 2205100116
Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111
Abstrak: Petir merupakan fenomena alam yang meluahkan muatan listrik dengan arus dan tegangan yang sangat besar, dalam waktu yang sangat singkat. Saluran transmisi tegangan tinggi jarang sekali mengalami gangguan akibat sambaran petir dikarenakan level tegangan petir hampir sama dengan level tegangan transmisi. Namun ketika petir menyambar di saluran tegangan rendah yang dekat dengan transmisi di pelanggan (rumah), maka transien tegangan dan arus yang diakibatkan oleh petir akan berdampak pada sistem kelistrikan di pelanggan (rumah) dan bisa merusak peralatan tegangan rendah dan elektronik. Ada berbagai macam sambaran petir, yaitu sambaran langsung dan sambaran tidak langsung. Pada sambaran langsung petir menyambar tepat pada peralatan tegangan rendah dan elektronik seperti pada antenna tv, sedangkan pada sambaran tidak langsung kanal petir akan menginduksi peralatan tegangan rendah dan elektronik dan bisa juga terjadi kenaikan tegangan tanah (ground potential rise) dari sambaran petir sehingga terjadi kenaikan tegangan grounding di peralatan listrik. Kedua jenis sambaran tersebut menimbulkan tegangan transien pada saluran. Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai sambaran secara tidak langsung. Kenaikan tegangan tanah (ground potential rise) akan disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak EMTP, sedangkan induksi petir akan dihitung secara matematis.
Kata kunci: Sambaran Petir Tidak Langsung, Peralatan Tegangan Rendah dan Elektronik, Ground Potential Rise, Sambaran Induksi Petir, ATP/EMTP.
1. PENDAHULUAN
Petir merupakan gejala alam yang tidak bisa dihilangkan atau dicegah. Kejadian petir dapat melibatkan arus yang sangat besar, dalam waktu yang sangat singkat namun bahaya yang ditimbulkannya dapat sangat besar. Peluahan muatan listrik antara awan dengan tanah terjadi karena adanya kuat medan lisrik antara muatan di awan dengan muatan induksi di permukaan tanah. Semakin besar muatan yang terdapat di awan, semakin besar pula medan listrik yang terjadi. Apabila kuat medan ini melebihi kuat medan tembus udara, maka akan terjadi petir.
Petir akan menyambar pada objek yang tinggi seperti pohon, menara transmisi listrik, BTS (tower pemancar), gedung bertingkat, gedung pencakar langit, bahkan sebuah pohon pisang di tengah ladang luas sekalipun akan beresiko tersambar petir. Peluang sambaran petir tidak hanya disebabkan karena ketinggian objek yang tersambar, tetapi juga dipengaruhi oleh area tempat objek tersebut dan iklim di
daerah tersebut. Sebuah pohon pisang yang tingginya hanya 4 m bisa tersambar petir jika pohon tersebut berada di area terbuka seperti ladang/sawah. Bahkan banyak kejadian manusia yang tersambar di tempat-tempat terbuka seperti lapangan dan ladang/sawah.
Sambaran petir bisa merusakkan peralatan listrik dan elektronik di rumah tangga. Seperti televisi, radio, telepon rumah, komputer, dan sebagainya. Kerusakan tersebut dikarenakan adanya gelombang berjalan dengan amplitudo transien arus dan tegangan yang tinggi dari sambaran petir. Titik sambaran petir bisa dari berbagai titik kemungkinan. Bisa berupa sambaran langsung maupun sambaran tak langsung.
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Petir
Indonesia adalah negara tropis yang panas dan lembab. Kedua faktor ini memudahkan pembentukan awan Cumulonimbus penghasil petir, karena secara umum di daerah tropis terbentuk siklon tropis yang merupakan daerah raksasa aktivitas awan, angin, dan badai petir.
Petir merupakan kejadian alam di mana terjadi loncatan muatan listrik antara awan dengan bumi. Loncatan muatan listrik tersebut diawali dengan pengumpulan uap air di dalam awan. Karena perbedaan temperatur yang besar antara bagian bawah awan dengan bagian yang lebih di atas, butiran air bagian bawah yang temperaturnya lebih hangat berusaha berpindah ke bagian atas sehingga mengalami pendinginan dan membentuk kristal es. Kristal es yang lebih berat daripada butiran air berpindah ke bagian bawah. Kristal es yang turun dan butir air yang naik saling mendesak sehingga timbul gesekan yang menimbulkan pemisahan muatan. Butir air yang bergerak naik membawa muatan positif sedangkan kristal es membawa muatan negatif sehingga terbentuk awan yang mirip dengan dipole listrik. Pada saat tegangan antara ujung awan sudah cukup besar terjadilah pelepasan muatan listrik.
2.2 Peralatan Sensitif Terhadap Surja
Pada dasarnya peralatan listrik dapat dibedakan menjadi 2 kelompok besar yaitu:
• Tanpa menggunakan komponen semikonduktor • Menggunakan komponen semikonduktor
Komponen semikonduktor adalah komponen elektronika yang pada umumnya merupakan bagian dari perangkat
pengontrol atau pengubah sistem daya (konverter). Komponen semikonduktor dapat berupa dioda, thyristor, transistor, integrated circuit. Kelompok peralatan listrik yang tidak menggunakan semikonduktor misalnya: pompa air, vacuum cleaner, rice cooker, mixer dan sebagainya. Kelompok peralatan listrik yang menggunakan komponen semikonduktor misalnya: komputer, televisi, radio, air condition yang menggunakan kontrol elektronik dan sebagainya.
Kelompok pertama, yaitu peralatan listrik yang tidak menggunakan komponen semikonduktor lebih tahan terhadap surja petir. Dalam intensitas arus maksimum tertentu, kerusakan akan terjadi pada isolasi. Belitan dalam motor listrik akan terbakar akibat tidak tahan terhadap tingginya tegangan yang mengenainya. Sedangkan peralatan listrik yang menggunakan komponen semikonduktor merupakan peralatan yang sensitif terhadap surja petir. Komponen semikonduktor merupakan perangkat yang amat rentan terhadap perubahan arus atau tegangan yang mendadak. Apabila batas toleransi perubahan arus tersebut dilampaui maka peralatan tersebut akan rusak/tidak berfungsi. Hal ini menyebabkan seluruh sistem dari peralatan tersebut menjadi tidak berfungsi. Berikut adalah tabel batas tegangan transient pada peralatan tegangan rendah berdasarkan EN (European) Standard (EN 61000-4-5).
Tabel 1 Level Tegangan Transient Peralatan
Level Batas Transient
1 0.5 kV
2 1 kV
3 2 kV
4 4 kV
Sumber : Application of Surge Protection Devices for Very Low Voltage Devices Mike Green Consulting Engineer- Lightning and over-voltage protection
3. PERHITUNGAN SAMBARAN TAK LANGSUNG
PETIR
Pada tugas akhir ini simulasi dan perhitungan yang dilakukan hanya pada sambaran tak langsung. Ada dua macam sambaran tak langsung yang akan ditinjau pada studi ini, yaitu:
• Ground Potential Rise
• Induksi petir (kopling induktif)
Gambar 1 Sambaran Tak Langsung (Induksi Petir & Ground Potential rise) yang Menyambar Sebuah Tower
3.1 Perhitungan Kenaikan Tegangan Tanah (Ground Potential Rise-GPR) Akibat Sambaran Petir
Pada Ground Potential Rise (Kenaikan Tegangan Tanah) arus petir yang menyambar suatu objek terdistribusi secara radial di dalam tanah.
Gambar 2 Distribusi Tegangan Petir Pada Elektroda di Dalam Tanah
Pada Gambar 2 merupakan gambaran distribusi tegangan petir di dalam tanah. Distribusi tegangan petir tampak seperti luasan setengah bola. Pada lapisan yang berwarna ungu memiliki besar tegangan puncak yang berbeda dengan lapisan yang berwarna hijau. Sehingga akan ada faktor jarak dari sambaran atau elektroda yang terkena sambaran petir terhadap besar tegangan puncak pada lapisan permukaan setengah bola tersebut.
Gambar 3 Distribusi Tegangan Petir Elektrode Rod di Dalam Tanah
Bila Arus I (arus petir) masuk ke tanah lewat suatu elektroda dan mengenai elektroda yang lain yang cukup jauh. Arus yang masuk ke tanah mengalir secara radial dari elektroda. Dari gambar 3 diatas dimisalkan arah arus dalam tanah dari elektroda dengan jari-jari r1 yang tersambar petir ke elektroda yang tidak tersambar petir sejauh r2, sehingga luasannya adalah setengah bola (A=2 r2 ), maka besarnya resistansi pada jarak r2 adalah
−
⋅
=
2
1
1
1
2
r
r
R
hπ
ρ
………...……1 dimana ,Rh = resistansi antara 2 elektroda dengan jarak r2 ( ) = tahanan jenis tanah ( m)
r1 = jari-jari elektroda (m) r2 = jarak elektrode (m)
3.2 Perhitungan Tegangan Induksi Akibat Sambaran Petir
Tegangan induksi yang terjadi merupakan tegangan akibat adanya fenomena kopling induktif. Diasumsikan bahwa objek sambaran petir adalah menara yang berada pada sumbu y positif berupa suatu penghantar tegak lurus dengan bidang x. Arus petir diasumsikan menyambar pada menara. Tegangan induksi yang terjadi adalah akibat medan magnetik dan medan listrik akibat arus petir yang mengalir pada menara transmisi menuju ke pentanahan. Peralatan listrik dan elektronik disimbolkan sebagai suatu daerah dengan luasan tertentu, seperti terlihat pada gambar berikut.
Gambar 4 Posisi Menara dan Peralatan Listrik
Pada suatu kabel penghantar turun yang dialiri arus petir, daerah pada sekeliling kabel penghantar akan mengalami induksi elektromagnetik yang menginduksi pada peralatan listrik.
Selain dapat merusak komponen peralatan listrik, tegangan tinggi terpa petir dapat pula merusak sistem isolasi dari peralatan yang tersambar. Besarnya nilai induksi elektromagnetik pada suatu kabel penghantar terhadap peralatan listrik dapat dihitung dengan persamaan berikut
a c b M =0,2⋅ ⋅ln ...2 dimana, M = Induksi Elektromagnetik, (H).
a = Jarak antar kabel konduktor dengan loop dalam, (m). b = Besar loop, (m).
c = Jarak antar kabel konduktor dengan loop luar, (m). Harga tegangan induksi yang terjadi akibat dari kopling induktif, yaitu
( )
maksmaks
M
di
dt
U
=
………....……….3Gambar 5 Loop Berada di Samping Kabel Konduktor
4. SIMULASI DAN ANALISIS 4.1 Antena Pemancar BTS
Tabel 4.1 Spesifikasi Menara BTS
Data Keterangan
Tinggi 15-92 meter
Panjang 4,5 meter
Lebar 4,5 meter
Power Pancar 100 watt
Frekuensi Band 800,900,&1800 MHz
Jari-jari downconductor 4 mm
Jenis downconductor BC 50 mm2
Jenis elektrode pentanahan Elektrode rod
Panjang elektrode 4m
Diameter elektrode 16mm
Pada studi ini ketinggian tower yang digunakan sebesar 52 meter.
Ground Potential Rise Pada Peralatan Listrik dan Elektronik
4.2 Pemodelan Sistem Pengaman Petir Pada BTS Penghantar turun (down conductor) BC 50 mm2 dimodelkan pada EMTP berupa resistor dan induktor yang tersusun secara seri. Besar/nilai resistansi dihitung berdasarkan rumus:
A l
Rd =ρ ………..4
dimana,
Rd = resitansi downconductor/penghantar turun pada BTS
)
= tahanan jenis penghantar ( m), Cu=1,72x10-8 m l = panjang penghantar (m), dianggap sama dengan
panjang tower (52 m)
A = luas penampang penghantar (m2)
Sedangkan nilai induktansi penghantar turun (down conductor) dihitung dengan rumus:
(
)
{
ln 2 1}
21 . 0 × − = l r Ld ………5dimana,
Ld = induktansi penghantar ( H)
l = panjang penghantar (m), dianggap sama dengan panjang tower (52 m)
r = jari-jari penghantar (m)
Oleh karena petir akan terjadi ketika musim hujan dalam hal ini kondisi tanah dalam keadaan basah/lembab, sehingga tahanan jenis tanah dianggap 100 m . Pada resistansi elektroda pentanahan (R) diambil sesuai dengan standard IEEE, 1986 (IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding. Wiley-Interscience, a division of John Wiley & Sons, Inc. New York. P. 23) yang besarnya 10 ohm. Namun pada studi ini resistansi yang diambil 10 . Sedangkan nilai L dihitung dengan persamaan berikut
7 10 4 ln 2 − × × × = d l l L ……….6 dimana,
L = nilai induktansi elektroda rod (H) l = panjang elektroda rod (m) d = diameter elektroda rod (m)
Nilai kapasitansi C dari elektroda rod menggunakan rumus
( )
9 10 4 ln 18 − × × = d l l C εr ……….7 dimana,C = kapasitansi elektroda rod (F) l = panjang elektroda rod (m) d = diameter elektroda rod (m)
r = konstanta dielektrik elektroda rod (F/m), tembaga=3,3 F/m
4.3 Pemodelan Menggunakan EMTP
L_imp adalah sumber petir tipe Heidler. Arus dari petir akan mengalir melewati penghantar turun (downconductor) BTS dengan nilai resistansi dan induktansi Rd dan Ld. Besar Rd dan Ld dihitung dengan persamaan 4.1 dan 4.2. R, L, dan C adalah pemodelan elektroda rod pada pentanahan di BTS. Nilai L dan C telah dihitung pada persamaan 4.3 dan 4.4. Sedangkan besar R adalah 10 ohm. Arus petir yang masuk ke tanah akan didistribusikan secara radial pada tanah di sekitar pentanahan BTS. Sesuai persamaan 3.1, maka nilai Rh bisa divariabel/diubah-ubah sesuai dengan jaraknya(r2). Sehingga antara grounding peralatan listrik di rumah dan pentanahan BTS dihubungkan dengan resistansi sebesar Rh, dengan besarnya Rh berubah sesuai dengan jarak pentanahan BTS terhadap grounding peralatan listrik rumah (r2).
Untuk nilai r1 (jari-jari elektroda pentanahan BTS) diambil 0.008 m. Tegangan yang sampai ke grounding peralatan di rumah akan terbaca pada probe. Pada gambar pemodelan di atas, rumah terhubung dengan sistem. Trafo 3
fasa 20 kV/380 V (∆/Y) dengan kondisi beban seimbang, dengan beban masing-masing fasa 33 kVA.
Gambar 6 Pemodelan Potensial Rise Pada EMTP
4.4 Pengaruh Jarak Terhadap Kenaikan Tegangan Puncak di Grounding/Pentanahan Rumah
Pada simulasi ini digunakan arus petir sebesar 10 kA dengan waktu 8/20 s. Nilai Rh diubah-ubah sesuai dengan persamaan 3.1 dengan nilai r2 yang berbeda-beda (diambil 1-10m) dan r1=0,008m (jari-jari elektrode pentanahan BTS). Sedangkan nilai Rd dan Ld tetap dan besarnya seperti pada perhitungan di persamaan 4.1 dan 4.2. Besar dari R, L, dan C juga tetap seperti perhitungan pada persamaan 4.3 dan 4.4. Untuk nilai Rg diambil 10 ohm, dan Rtr diambil 5 ohm.
Tabel 4.2 Kenaikan Tegangan Puncak dan Arus Puncak Pada Jarak Yang Berbeda
Jarak (m) kenaikan tegangan di grounding peralatan (V) 1 302.28 2 151.76 3 101.31 4 76.032 5 60.85 6 50.722 7 43.484 8 38.054 9 33.829 10 30.45
Hasil yang didapat pada simulasi menunjukkan bahwa semakin jauh jarak grounding peralatan listrik dari sistem pentanahan BTS yang tersambar petir, maka semakin kecil pula kenaikan tegangan puncak pentanahan (ground potensial rise) yang diterima oleh grounding peralatan listrik. Grafik dibawah ini akan lebih memudahkan kita dalam melihat pengaruh resistansi pentanahan terhadap kenaikan tegangan pada setiap satuan jarak.
Kenaikan Tegangan Puncak Untuk Setiap Satuan Jarak 0 50 100 150 200 250 300 350 0 2 4 6 8 10 Jarak (m) K e n ai ka n T ega n gan Pun c a k (V)
Gambar 7 Grafik Kenaikan Tegangan Puncak Untuk Setiap Satuan Jarak Dari Pentanahan BTS
Pada Grafik diatas terjadi penurunan tegangan puncak yang cukup tajam pada jarak 1 m sampai 3 m. Untuk jarak 3m keatas penurunan tegangan puncak cukup landai. Semakin kecil kenaikan tegangan yang terjadi mengindikasikan semakin aman peralatan listrik tegangan rendah dan elektronik dari kerusakan akibat Ground Potential Rise sambaran petir. Batas aman kenaikan tegangan (Ground Potential Rise) merujuk pada standard EN 61000-4-5 (tabel…). Kenaikan tegangan yang melebihi batas kemampuan peralatan akan menyebabkan kerusakan isolasi peralatan. Jika melihat tegangan puncak dari grafik di atas, maka berdasarkan tabel standard EN 61000-4-5 peralatan masih bisa dikatakan aman.
4.5 Pengaruh Besarnya Arus Puncak Petir Terhadap Besarnya Kenaikan Tegangan Puncak di Grounding/Pentanahan Rumah
Pada simulasi ini digunakan arus petir sebesar 10 kA dan 100 kA dengan waktu 8/20 s. Nilai Rh diubah-ubah sesuai dengan persamaan 3.1 dengan nilai r2 yang berbeda-beda (diambil 1-10m) dan r1=0,008m (jari-jari elektrode pentanahan BTS). Sedangkan nilai Rd dan Ld tetap dan besarnya seperti pada perhitungan di persamaan 4.1 dan 4.2. Besar dari R, L, dan C juga tetap seperti perhitungan pada persamaan 4.3 dan 4.4. Untuk nilai Rg diambil 10 ohm, dan Rtr diambil 5 ohm, maka diperoleh hasil seperti yang terlihat di bawah ini.
Tabel 4.3 Kenaikan Tegangan Puncak dan Arus Puncak Terhadap Jarak Yang Berbeda Dengan Arus Puncak Petir
10kA dan 100kA
kenaikan tegangan di grounding peralatan (V) Jarak (m) 10kA 100kA 1 302.28 3022.9 2 151.76 1517.6 3 101.31 1013.1 4 76.032 760.32 5 60.85 608.48 6 50.722 507.21 7 43.484 434.84 8 38.054 380.54 9 33.829 338.3 10 30.45 304.5
Kenaikan Tegangan Puncak Untuk Arus Puncak Petir 10 kA & 100 kA
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Jarak (m) K e naika n Teg ang an Pu nc a k
(V) Arus Puncak Petir
10 kA
Arus Puncak Petir 100 kA
Gambar 8 Grafik Kenaikan Tegangan Puncak Pada Grounding Peralatan di Rumah Dengan Arus Puncak 10 kA & 100 kA
Dari tabel dan gambar grafik terlihat bahwa semakin besar arus puncak petir, maka semakin besar pula kenaikan tegangan puncak di grounding peralatan listrik rumah tangga. Pada impuls petir 10 kA kenaikan tegangan puncak yang terjadi masih berada di bawah batas standar EN 61000-4-5. Jadi Peralatan masih bisa dikatakan aman. Sedangkan untuk impuls petir sebesar 100 kA pada jarak 1m kenaikan tegangan puncak yang terjadi pada grounding peralatan sebesar 3022,9 V. Hal tersebut membahayakan peralatan dengan kemampuan isolasi level 1, 2, dan 3. Sedangkan pada jarak 1-3 m akan cukup berbahaya bagi peralatan level 1 dan 2. Jarak aman peralatan untuk seluruh level isolasi yaitu sekitar 6 m lebih.
4.6 Pengaruh Besarnya Kenaikan Tegangan Terhadap Tahanan Pentanahan Rumah
Pada simulasi ini, model sama dengan simulasi sebelumnya, hanya tahanan pentanahan pada rumah (Rg) divariabel. Besar arus puncak petir yang digunakan adalah 100 kA, sedangkan jarak antara pentanahan BTS terhadap pentanahan rumah di buat tetap (r2), yaitu 1 m. Sehingga sesuai dengan persamaan 3.1, maka besarnya Rh adalah 1974 . Berikut adalah hasil kenaikan tegangan yang muncul di pentanahan rumah untuk besar setiap tahanan pentanahan rumah yang berbeda.
Tabel 4.4 Kenaikan Tegangan Puncak dan Arus Puncak Terhadap Tahanan Pentanahan Yang Berbeda Dengan Jarak
Tetap (1m) Tahanan pentanahan rumah ( ) kenaikan tegangan (V) 1 472.5 2.5 1079.9 5 1889.6 7.5 2519.2 10 3022.9 12.5 3434.9 15 3778.2 17.5 4068.7 20 4317.7 22.5 4533.4
Dari Tabel diatas didapatkan bahwa semakin besar tahanan pentanahan, maka semakin besar pula kenaikan tegangan yang terjadi. Begitu pula dengan arus yang mengalir juga semakin besar. Grafik di bawah ini akan memudahkan kita untuk melihat kenaikan tegangan dan arus terhadap tahanan pentanahan yang berbeda dengan jarak tetap (1 m)
Gambar 9 Grafik Kenaikan Tegangan Puncak Yang Terjadi Untuk Setiap Tahanan Pentanahan Yang Berubah-Ubah
Dengan Jarak Tetap (1m)
Dari tabel dan gambar grafik diatas, jika dipadukan dengan EN 61000-4-5 pada tabel 2.1, maka peralatan (semua level) yang jarak groundingnya 1 meter dari pentanahan BTS/tower akan aman dari Ground Potential Rise (GPR) jika tahanan pentanahan peralatan sebesar 1 . Untuk level 1 akan aman jika tahanan pentanahan peralatan 1 , level 2 pada tahanan pentanahan ± 2,5 , level 3 pada tahanan pentanahan ± 5 , level 4 pada tahanan pentanahan ± 17,5 .
4.7 Sambaran Induksi Petir Pada Peralatan Listrik Tegangan Rendah dan Elektronik
Sambaran induksi yang mengenai peralatan listrik tegangan rendah dan elektronika bisa merusakkan isolasi, IC (Integrated Circuit), dan komponen-komponen elektronik lainnya (dioda, transistor, dll). Kerusakan-kerusakan itu menyebabkan peralatan listrik dan atau elektronik tidak bisa dipakai kembali. Sambaran induksi juga sama berbahayanya dengan Ground Potential Rise. Namun faktor yang mempengaruhi besarnya tegangan yang mengenai peralatan berbeda dengan Ground Potential Rise. Besarnya tegangan induksi akibat sambaran petir bisa dihitung seperti pada persamaaan...&...
4.7.1 Perhitungan Tegangan Induksi Untuk Besar Loop 1mm
Dari perhitungan dengan menggunakan persamaan.. terlihat bahwa semakin jauh jarak peralatan dari penghantar petir, maka semakin kecil tegangan induksinya. Penurunan tegangan induksi terhadap jarak bisa terlihat jelas dari grafik di bawah ini.
kenaikan tegangan untuk setiap satuan jarak dari penghantar petir
0 0.5 1 1.5 2 2.5 1 5 10 20 40 60 80 100 200 400 600 800 1000 jarak dari BTS (m) ken ai k an teg ang an (kV )
Gambar 10 Grafik Kenaikan Tegangan Setiap Satuan Jarak Akibat Sambaran Induksi (Loop 1mm)
4.7.2 Perhitungan Tegangan Induksi Untuk Besar Loop 10 mm
Dari perhitungan dengan menggunakan persamaaan.. terlihat bahwa semakin jauh jarak peralatan dari penghantar
Tahanan Pentanahan Rumah vs Kenaikan Tegangan Puncak 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122
Tahanan Pe ntanahan Rum ah (ohm )
Kenaikan Tegang
a
n
Puncak (
petir, maka semakin kecil tegangan induksinya. Penurunan tegangan induksi terhadap jarak bisa terlihat jelas dari grafik di bawah ini.
kenaikan tegangan untuk setiap satuan jarak dari penghantar petir
0 50 100 150 200 250 1 5 10 20 40 60 80 100 200 400 600 800 1000 jarak dari BTS (m) kenai kan teg angan (kV)
Gambar 11 Grafik Kenaikan Tegangan Setiap Satuan Jarak Akibat Sambaran Induksi (Loop 10mm)
Ada perbedaan nilai tegangan pada grafik gmabar..&..diatas. Semakin besar loop, maka semakin besar pula nilai tegangan induksinya. Grafik di bawah ini menunjukkan ada perbedaan nilai tegangan induksi antara loop 1 mm dan 10 mm.
kenaikan tegangan untuk loop 1 mm & 10 mm pada setiap satuan jarak dari penghantar petir
0 50 100 150 200 250 1 10 40 80 200 600 1000 jarak dari BTS (m) ken ai kan teg ang a n (kV ) 1 mm 10 mm
Gambar 12 Grafik Kenaikan Tegangan Pada Loop 1 mm dan 10 mm
Semakin besar loop peralatan listrik, maka semakin besar energi elektromagnetik petir yang ditangkap oleh peralatan listrik. Hal itulah yang menyebabkan terjadinya kenaikan tegangan yang tinggi pada peralatan dengan loop yang lebih besar.
5. KESIMPULAN
Kesimpulan yang didapat dari analisis dan pembahasan perhitungan adalah :
1. Semakin jauh jarak pentanahan/grounding peralatan listrik dari elektroda pentanahan yang tersambar petir, maka semakin kecil kenaikan tegangan
puncak pada pentanahan peralatan listrik rumah tangga.
2. Pada jarak 1-3 m terjadi penurunan tegangan puncak pada pentanahan/grounding peralatan listrik yang cukup tajam, sedangkan semakin jauh jaraknya semakin landai penurunan kenaikan tegangan puncaknya.
3. Semakin kecil resistansi pentanahan peralatan listrik rumah tangga, maka akan semakin kecil pula kenaikan tegangan puncak pentanahannya akibat Ground Potential Rise (GPR).
4. Untuk peralatan yang cukup dekat dengan objek sambaran petir lebih baik menggunakan pentanahan/grounding peralatan yang memiliki resistansi pentanahan kurang dari 1 ohm.
5. Tegangan induksi petir akan mengecil seiring dengan bertambahnya jarak dari objek yang tersambar petir, selain itu juga dipengaruhi besar arus dan lebar loop peralatan.
6. Pada jarak 1-5 m terjadi penurunan tegangan puncak pada peralatan listrik yang cukup tajam, sedangkan semakin jauh jaraknya semakin landai penurunan kenaikan tegangan puncak.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Andrew Dickson and a Research Team of the School of Electrical and Information Engineering, University of the Witwatersrand. 2006. Surge Protection in Low Voltage Electrical Installations:Risk assessment analysis for South Africa
[2] E. Kuffel, W.S. Zaengl, J. Kuffel. 2000. High Voltage Engineering Fundamentals (2nd_edition). Newnes, Great Britain.
[3] Harayatris Meyditri Luden. 2002. Studi Tentang Efek Petir Terhadap Peralatan Elektronika Dalam Bangunan dan Pengamanannya. <http://digilib.petra.ac.id/ >
[4] IEEE Guide. 2005. How to Protect Your House and Its Contents from Lightning. IEEE press. United States of America.
[5] Ir.Syariffuddin Mahmudsyah,M.Eng. 2007. Petir : Ancaman Petir Perlu Diwaspadai. Diktat Kuliah Teknik Tegangan Tinggi, ITS Surabaya.
[6] Mike Green. Application of Surge Protection Devices for Very Low Voltage Devices.
[7] Peter Brackett. 2001. CPR Lightning Damage Investigation and Mitigation Strategies.
[8] Sears and Zemansky. Fisika Universitas Edisi kesepuluh jilid 2. Penerbit : Erlangga. Jakarta. [9] www.bmg.go.id
[10] www.e-dukasi.net [11] www.petir.com
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Riduwan Maliki dilahirkan di kota Sidoarjo, 06 November 1986. Penulis adalah putra pertama dari empat bersaudara pasangan Pudji Hartono dan Chulwatul Waroh. Penulis memulai jenjang pendidikannya di TK Dharma Wanita dan SDN Semampir Sedati-Surabaya hingga lulus tahun 1999. Setelah itu penulis melanjutkan studinya di SLTP Negeri 1 Waru. Tahun 2002, penulis diterima sebagai murid SMA Negeri 1 Sidoarjo hingga lulus tahun 2005. Pada tahun yang sama penulis masuk ke Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya lewat SPMB dengan NRP. 2205100116 dan mengambil bidang studi Teknik Sistem Tenaga.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif mengikuti kepanitiaan kegiatan di Jurusan Teknik Elektro. Mulai tahun 2008, penulis aktif sebagai asisten untuk Praktikum Konversi Energi Listrik, Mesin Arus Bolak-Balik, dan Elektronika Daya di Laboratorium Konversi Energi.
