SISTEM PROTEKSI PENANGKAL PETIR PADA
GEDUNG BERTINGKAT
Sudaryanto
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Islam Sumatera Utara
Jl. SM. Raja Teladan, Medan (20217)
Abstrak
Sistem proteksi penangkal petir pada gedung bertingkat diperlukan mengingat gedung tersebut umumnya berada pada posisi yang paling tinggi. Pada saat ini khususnya di kota-kota besar, hampir semua gedung di bangun secara bertingkat, dari yang tingkat satu sampai tingkat puluhan. Semakin tinggi suatu bangunan semakin tinggi pula resiko gangguan keamanan bangunan tersebut. Salah satu kemungkinan gangguan yang terjadi ialah gangguan dari sambaran petir. Untuk mencegah resiko tersebut maka dipasanglah proteksi pada gedung-gedung tersebut. Salah satu proteksi yang dipasang ialah penangkal petir. Sistem proteksi petir merupakan suatu system yang sangat diperlukan pada saat ini, mengingat peralatan listrik semakin berkembang dengan pesat. Ada berbagai macam dampak dari sambaran petir, baik yang langsung maupun tidak langsung, kedua-duanya sama-sama menimbulkan bahaya bagi gedung itu sendiri atau bagi manusia, salah satu bahaya yang mungkin terjadi pada manusia ialah kematian. Maka proteksi penangkal petir sangat penting untuk dipasang di gedung-gedung yang tinggi. Jenis-jenis penangkal petir ada berbagai macam, diantaranya jenis Penangkal Petir Konvensional dan Penangkal Petir Elektrostatis. Semuanya mempunyai fungsi yang sama yaitu mengamankan gedung dari sambaran petir.
Kata-kata Kunci: Penangkal Petir, Gedung, Pengaman
Pendahuluan
Pembangunan gedung–gedung baru cenderung bertingkat, hal ini sebagai solusi semakin sempitnya lahan tanah yang ada. Namun disisi lain, dengan semakin banyak berdirinya bangunan bertingkat, beberapa permasalahan mengenai keamanan bangunan menjadi hal penting untuk diperhatikan, karena bangunan bertingkat lebih beresiko mengalami gangguan, baik gangguan secara mekanik maupun gangguan alam. Salah satu dari gangguan mekanik bisa dimungkinkan kerobohan gedung karena kurang kokoknya bangunan, sedangkan gangguan alam yang sering terjadi adalah terkenanya sambaran petir.
Secara geografis letak Indonesia yang dilalui garis katulistiwa menyebabkan Indonesia beriklim tropis, akibatnya Indonesia memiliki hari guruh rata-rata per tahun yang sangat tinggi (di Medan . 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. Petir merusak struktur yang terbuat dari bahan, seperti batu, kayu, beton dan baja yang dapat mengalirkan arus listrik yang tinggi dari petir sehingga dapat memanaskan bahan dan akan menyebabkan potensi kebakaran atau kerusakan berbahaya lainnya.
Untuk melindungi dan mengurangi dampak kerusakan dari sambaran petir maka perlu dipasang sistem pengaman pada gedung bertingkat. Sistem pengaman itu salah satunya berupa sistem penangkal petir beserta pentanahannya.
Terjadinya Petir
Petir adalah suatu fenomena alam, yang pembentukannya berasal dari terpisahnya muatan di dalam awan cumulonimbus. (yang terbentuk akibat adanya pergerakan udara ke
atas akibat panas dari permukaan laut serta adanya udara yang lembab). Umumnya muatan negatif terkumpul dibagian bawah dan ini menyebabkan terinduksinya muatan positif di atas permukaan tanah, sehingga membentuk medan listrik antara awan dan tanah. Jika muatan listrik cukup besar dan kuat medan listrik di udara dilampaui, maka terjadi pelepasan muatan berupa petir atau terjadi sambaran petir yang bergerak dengan kecepatan cahaya dengan efek merusak yang sangat dahsyat karena kekuatannya..
Petir dapat terjadi antara awan dengan awan, dalam awan itu sendiri, antara awan dan udara, antara awan dengan tanah (bumi), perhatikan Gambar 1 s/d Gambar 4.
Gambar 1. Petir awan dengan awan
Gambar 2. Petir dalam awan itu sendiri
Gambar 3. Petir awan ke udara
Gambar 4. Petir awan dengan tanah
Dampak Yang Ditimbulkan Adanya
Petir
Selain petir dapat menyambar sebuah bangunan yang telah dilengkapi anti petir/penangkal petir konvensional maupun elektrostatis, petir juga dapat menyambar melalui jaringan listrik PLN yang kabelnya terbentang di luar dan terbuka. Pada Umumnya jaringan listrik terbuka seperti ini masih ada dan dipergunakan di beberapa negara termasuk Indonesia. Arus petir yang merusak perangkat panel listrik bukan disebabkan oleh sambaran petir yang menyambar langsung ke bangunan yang telah dipasang penangkal petir atau anti petir melainkan sambaran petir mengenai jaringan listrik PLN sehingga arus petir ini masuk ke bangunan mengikuti kabel listrik dan merusak panel listrik tersebut.
Jadi biasanya sambaran petir mengenai sesuatu yang jauh dari bangunan yang telah terpasang i nstalasi penangkal petir baik instalasi penangkal petir konvensional maupun penangkal petir elektrostatis, hal ini sudah biasa terjadi karena kabel distribusi PLN memakai kabel distribusi terbuka dan letaknya tinggi, seperti yang terpasang pada jaringan listrik tegangan tinggi di Indonesia.
Untuk penanganan agar peristiwa ini tidak terjadi maka perlu sekali jaringan listrik pada sebuah bangunan dilengkapi dengan perangkat Sur
ya Arrester (Pelepas tegangan lebih/over voltage). Jenis dan merk Surge Arrester banyak sekali tersedia di pasaran umum, yang jelas pemasangan arrester harus dihubungkan dengan grounding ke bumi.
Bahaya Akibat Sambaran Petir
Sambaran Petir Langsung Melalui Bangunan
dengan cara memasang terminal penerima sambaran petir serta instalasi pendukung lainnya yang sesuai dengan standart yang telah di tentukan. Terlebih lagi jika sambaran petir langsung mengenai manusia, maka dapat berakibat luka atau cacat bahkan dapat menimbulkan kematian. Banyak sekali peristiwa sambaran petir langsung yang mengenai manusia dan biasanya terjadi di areal terbuka.
Sambaran Petir Melalui Jaringan Listrik
Bahaya sambaran petir melalui jaringan listrik sering terjadi, petir menyambar dan mengenai sesuatu di luar area bangunan tetapi berdampak pada jaringan listrik di dalam bangunan tersebut, hal ini karena sistem jaringan distribusi listrik/PLN memakai kabel udara terbuka dan letaknya sangat tinggi, bilamana ada petir yang menyambar pada kabel terbuka ini maka arus petir akan tersalurkan ke pemakai langsung. Cara penanganannya adalah dengan cara memasang perangkat arrester sebagai pengaman tegangan lebih (over voltage). Instalasi surge arrester
listrik ini dipasang harus dilengkapi dengan grounding sistem.
Sambaran Petir Melalui Jaringan Telekomunikasi
Bahaya sambaran petir melalui jaringan telekomunikasi hampir serupa dengan sambaran petir melalui jaringan listrik, akan tetapi berdampak pada perangkat telekomunikasi, misalnya telepon dan PABX. Penanganannya dengan cara pemasangan arrester khusus untuk jaringan PABX yang dihubungkan dengan grounding. Bila bangunan yang akan dilindungi mempunyai
Gedung Perlu Di Beri Penangkal Petir
Kebutuhan Bangunan Terhadap Ancaman Bahaya Petir
Suatu instalasi penangkal petir yang telah terpasang harus dapat melindungi semua bagian dari struktur bangunan dan arealnya termasuk manusia serta peralatan yang ada didalamnya terhadap ancaman bahaya dan kerusakan akibat sambaran petir.
Mengenai cara menentukan besarnya kebutuhan bangunan akan proteksi petir menggunakan beberapa standar yaitu salah satunya adalah berdasarkan Peraturan Umum Instalasi Penangkal Petir.
Kebutuhan bangunan terhadap ancaman bahaya petir berdasarkan peraturan umum instalasi penangkal petir.Jenis Bangunan yang perlu diberi penangkal petir dikelompokan menjadi :
a. Bangunan tinggi seperti gedung bertingkat, menara dan cerobong pabrik.
b. Bangunan penyimpanan bahan mudah meledak atau terbakar, misalnya pabrik amunisi, gudang bahan kimia.
c. Bangunan untuk kepentingan umum seperti gedung sekolah, stasiun, bandara dan sebagainya.
d. Bangunan yang mempunyai fungsi khusus dan nilai estetika misalnya museum, gedung arsip negara.
Besarnya kebutuhan suatu bangunan terhadap instalasi proteksi petir ditentukan oleh besarnya kemungkinan kerusakan serta bahaya yang terjadi jika bangunan tersebut tersambar petir. Berdasarkan Peraturan umum Instalasi Penangkal Petir besarnya kebutuhan tersebut mengacu kepada penjumlahan indeks-indeks tertentu yang mewakili keadaan ditanggung suatu bangunan sehingga semakin
besar kebutuhan bangunan tersebut akan sistem proteksi petir.
Indeks A: Bahaya Berdasarkan Jenis Bangunan
Indeks B: Bahaya Berdasarkan Kontruksi Bangunan
Indeks C: Bahaya Berdasarkan Tinggi Bangunan
Indeks D: Bahaya Berdasarkan Situasi Bangunan
Indeks E: Bahaya Berdasarkan Hari Guruh
Prinsip perlindungan petir
Jika kita memperhatikan bahaya yang diakibatkan sambaran petir, maka sistem perlindungan petir harus mampu melindungi struktur bangunan atau fisik maupun melindungi peralatan dari sambaran langsung dengan dipasangnya penangkal petir eksternal (Eksternal Protection) dan sambaran tidak langsung dengan dipasangnya penangkal petir internal (Internal Protection) atau yang sering disebut surge arrester serta pembuatan grounding sistem yang memadai sesuai pengembangan dan penelitian di laboratorium dan lapangan terus dilakukan, berdasarkan usaha tersebut suatu rancangan sistem proteksi petir secara terpadu telah di kembangan ada enam langkah yang diistilahkan "Six Point Plan" ini adalah untuk menyiapkan sebuah perlindungan efektive dan dapat diandalkan terhadap serangan petir, Keenam langkah (perhatikan Gambar 5) tersebut meliputi :
1. Menangkap Petir
Dengan cara menyediakan sistem penerimaan (AirTerminal Unit) yang dapat dengan cepat menyambut sambaran arus petir, dalam hal ini mampu untuk lebih cepat dari sekelilingnya dan memproteksi secara tepat dengan memperhitungkan besaran petir. Terminal Petir Flash Vectron mampu memberikan solusi sebagai alat penerima sambaran petir karena desainnya dirancang untuk digunakan khusus di daerah tropis.
2. Menyalurkan Petir
Sambaran petir yang telah mengenai terminal penangkal petir sebagai alat penerima sambaran akan membawa arus yang sangat tinggi, maka dari itu harus dengan cepat disalurkan ke bumi (grounding) melalui kabel penyalur sesuai standart sehingga tidak terjadi loncatan listrik yang dapat membahayakan struktur bangunan atau membahayakan perangkat yang ada di dalam sebuah bangunan.
3. Menampung Petir
Dengan cara membuat grounding sistem dengan resistansi atau tahanan tanah kurang dari 5 Ohm. Hal ini agar arus petir dapat sepenuhnya diserap oleh tanah tanpa terjadinya step potensial. Bahkan dilapangan saat ini umumnya resistansi
atau tahanan tanah untuk
instalasi penangkal petir harus di bawah 3 Ohm.
4. Proteksi Grounding Sistem
Selain memperhatikan resistansi atau tahanan tanah, material yang digunakan untuk pembuatan grounding juga harus diperhatikan, jangan sampai mudah korosi atau karat, terlebih lagi jika di daerah dekat dengan laut. Untuk menghindari terjadinya loncatan arus petir yang ditimbulkan adanya beda potensial tegangan maka setiap titik grounding harus dilindungi dengan cara integrasi atau bonding sistem.
5. Proteksi Jalur Power Listrik
Gambar 5. Six Point Plan
Jenis-Jenis Penangkal Petir Pada
Gedung
Penangkal Petir Konvensional
Pengamanan sambaran petir yang cocok untuk gedung atau bangunan adalah jenis Penangkal Petir Konvensional, yakni pengamanan sambaran petir sederhana berupa rangkaian jalur instalasi penyalur petir yang bersifat pasif atau menunggu terkena sambaran petir baru kemudian menyalurkannya ke dalam bumi dengan kemampuan perlindungan 45 derajat biasanya penangkal petir ini berbentuk seperti sebuah tombak, akan tetapi Penggunaan Terminal Udara Elektrostatik bisa pula sebagai alternatif pilihan untuk bangunan atau gedung.
Untuk Penangkal Petir Konvensional ada 2 sistem yang bisa digunakan :
Penangkal Petir Faraday
Penangkal Petir Faraday adalah rangkaian jalur elektris dari bagian atas bangunan menuju sisi bawah/grounding dengan banyak jalur penurunan kabel (Gambar 6). Sehingga menghasilkan selubung jalur konduktor sehingga menyerupai sebuah sangkar yang melindungi bangunan dari semua sisi sambaran petir.
Gambar 6. Penangkal petir Faraday
Penangkal Petir Franklin
Penangkal Petir Franklin adalah rangkaian jalur elektris dari atas bangunan ke sisi bawah/grounding dengan jalur kabel Tunggal (Gambar 7).
Gambar 7. Penangkal petir Franklin
Penangkal Petir Elektrostatis
Prinsip kerja penangkal petir elektrostatis mengadopsi sebagian sistem penangkal petir radio aktif, yaitu menambah muatan pada ujung finial/splitzer agar petir selalu melilih ujung ini untuk di sambar. Pada penangkal petir elektrostatis energi listrik yang dihasilkan dari listrik awan yang menginduksi permukaan bumi. Gambar 8 dan Gambar 9 memperlihatkan penangkal petir elektrostatis.
Gambar 8. Penangkal petir elektrostatis
Gambar 9. Penangkal petir elektrostatis
Mekanisme kerja penangkal petir elektrostatis
Disaat ada mendung melintas di atas bangunan yang dilindungi penangkal petir
elektrostatis
. Elektroda terpasang di dalam peralatan akan mengumpulkan dan menyimpan energi dari awan yang bermuatan listrik di dalam kapasitor yang mampu diisi ulang. Setelah cukup besar kemudian dikirim ke unit ion generator.Disaat banyak energi petir di atmosfer maka awan menginduksi unit ion generator. Informasi ini diolah dalam unit ion generator untuk dimanfaatkan sebagai memicu pelepasan energi. Akibat dari pelepasan energi yang menghentak ini akan menghasilkan ionisasi lidah api penuntun ke udara (Streamer Leader) melalui batang utama penangkal petir elektrostatis, lidah api penuntun ini yang kemudian disambut oleh petir. Gambar 10 memperlihatkan perangkat utama dari penangkal petir elektrostatis.
Gambar 10. Perangkat penangkal petir elektrostatis
petir langsung. Batang runcing ini memiliki kemampuan untuk menerima sambaran petir hingga 300 KA.
Elektroda, Perangkat ini memainkan peran penting dalam mengumpulkan cadangan energi dari di luar yakni awan dan energi inilah yang dimanfaatkan untuk membangkitkan Early Streamer Emission.
Ion Generator, Terdiri dari unit energi kapasitor, ion pembangkit, sensor petir.
Bentuk perlindungan dari penangkal petir elektrostatis mirip dengan sangkar (sebagaimana terlihat pada Gambar 11) jadi semua yang di bawah dan di dalam sangkar akan aman dari sambaran petir langsung.
Gambar 11. Bentuk perlindungan penangkal petir elektrostatis
Kesimpulan
Gedung-gedung bertingkat sangat penting untuk diberi proteksi penangkal petir, karena petir terjadi akibat adanya perpindahan muatan elektron dan muatan proton, dan biasanya terjadi antara muatan yang ada di awan dengan muatan yang ada di bumi. Gedung-gedung yang tinggi mengandung salah satu muatan tersebut, Oleh sebab itu bangunan yang tinggi lebih cenderung mudah tersambar petir.
Pada dasarnya proteksi perlindungan penangkal petir dipasang untuk melindungi struktur bangunan atau fisik maupun melindungi peralatan pada bangunan tersebut. "SIX POINT PLAN" merupaka metode
perencanaan pemasangan proteksi penangkal petir.Six Point Plan tersebut meliputi:
- Menangkap Petir - Menyalurkan Petir - Menampung Petir
- Proteksi Grounding Sistem - Proteksi Jalur Power Listrik - Proteksi Jalur Data
Saat penentuan kualifikasi bangunan sebaiknya memperhitungkan jenis bangunan, kontruksi bangunan, tinggi bangunan, situasi bangunan, dan hari guruh.
Alasan ujung penangkal petir dibuat runcing adalah agar muatan yang terkumpul pada Jilid II, Pradnya Paramita, Jakarta.
Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan,
1983, Peraturan Umum
Instalasi Penangkal Petir untuk Bangunan di Indonesia, Jakarta.
Hutauruk, TS., 1991, Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja, Erlangga, Jakarta.
http://www.baliorange.web.id/petir-antara-musibah-atau-berkah/
http://solusipetir.com/petir/bahaya-petir.html
http://antipetir.com/bentuk-perlindungan-penangkal-petir
R. Zoro, 1992, Proteksi Tegangan Lebih Pada Sistem, ITB, Bandung.
