06 Bab v Penyalur Petir

20
68 BAB V PENYALUR PETIR A. PENDAHULUAN Indonesia terletak pada daerah tropis yang memiliki tingkat resiko kerusakan akibat petir cukup tinggi dibandingkan daerah subtropis. Wilayah Indonesia memiliki hari guruh atau IKL (Isocronic Level) antara 100-200 hari pertahun sehingga termasuk wilayah dengan kategori kejadian petir yang sangat tinggi. Bahkan daerah Cibinong sempat tercatat pada Guiness Book of Record tahun 1988, karena mengalami 322 kejadian petir per tahun. Kerapatan petir di Indonesia juga sangat besar yaitu 12/km 2 /tahun yang berarti setiap luas area 1 km 2 berpotensi menerima sambaran petir sebanyak 12 kali setiap tahunnya Petir memiliki potensi luar biasa sebagai sumber energi dimasa depan. Walaupun hingga saat ini belum ketemu teknologi pemanfaatannya. Bayangkan saja, energi yang dilepaskan oleh satu sambaran petir lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh seluruh pusat pembangkit tenaga listrik di Amerika. Suhu pada jalur di mana petir terbentuk dapat mencapai 10.000 o C. Padahal suhu di dalam tanur untuk meleburkan besi “hanya” antara 1.050 ~ 1.100 o C. Panas yang luar biasa ini berarti bahwa petir dapat dengan mudah membakar dan menghancurkan seluruh unsur yang ada di muka bumi. Fakta lain bahwa cahaya yang dikeluarkan oleh petir lebih terang dari cahaya 10 juta bola lampu pijar berdaya 100 watt. Petir adalah peristiwa alam yang sering terjadi di bumi, terjadinya seringkali mengikuti peristiwa hujan baik air atau es, peristiwa ini dimulai dengan munculnya lidah api listrik yang bercahaya terang yang terus memanjang kearah bumi dan kemudian diikuti suara yang menggelegar dan efeknya akan fatal bila mengenai mahluk hidup. Gesekan antara uap air dan udara atau debu dapat mengakibatkan muatan listrik yang lama kelamaan potensial listriknya menjadi sangat besar (~100 juta volt). Pelepasan muatan elektron berupa loncatan bunga api yang disebut PETIR. Kecepatan rambat pelepasan muatan elektron rata-rata 100~800 km/s

description

pembahasan penyalur petir

Transcript of 06 Bab v Penyalur Petir

Page 1: 06 Bab v Penyalur Petir

68

BAB V

PENYALUR PETIR

A. PENDAHULUAN

Indonesia terletak pada daerah tropis yang memiliki tingkat resiko kerusakan akibat petir

cukup tinggi dibandingkan daerah subtropis. Wilayah Indonesia memiliki hari guruh atau

IKL (Isocronic Level) antara 100-200 hari pertahun sehingga termasuk wilayah dengan

kategori kejadian petir yang sangat tinggi. Bahkan daerah Cibinong sempat tercatat pada

Guiness Book of Record tahun 1988, karena mengalami 322 kejadian petir per tahun.

Kerapatan petir di Indonesia juga sangat besar yaitu 12/km2/tahun yang berarti setiap luas

area 1 km2 berpotensi menerima sambaran petir sebanyak 12 kali setiap tahunnya

Petir memiliki potensi luar biasa sebagai sumber energi dimasa depan. Walaupun hingga

saat ini belum ketemu teknologi pemanfaatannya. Bayangkan saja, energi yang dilepaskan

oleh satu sambaran petir lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh seluruh pusat

pembangkit tenaga listrik di Amerika. Suhu pada jalur di mana petir terbentuk dapat

mencapai 10.000o C. Padahal suhu di dalam tanur untuk meleburkan besi “hanya” antara

1.050 ~ 1.100o C. Panas yang luar biasa ini berarti bahwa petir dapat dengan mudah

membakar dan menghancurkan seluruh unsur yang ada di muka bumi. Fakta lain bahwa

cahaya yang dikeluarkan oleh petir lebih terang dari cahaya 10 juta bola lampu pijar

berdaya 100 watt.

Petir adalah peristiwa alam yang sering terjadi di bumi, terjadinya seringkali mengikuti

peristiwa hujan baik air atau es, peristiwa ini dimulai dengan munculnya lidah api listrik

yang bercahaya terang yang terus memanjang kearah bumi dan kemudian diikuti suara

yang menggelegar dan efeknya akan fatal bila mengenai mahluk hidup.

Gesekan antara uap air dan udara atau debu dapat mengakibatkan muatan listrik yang lama

kelamaan potensial listriknya menjadi sangat besar (~100 juta volt). Pelepasan muatan

elektron berupa loncatan bunga api yang disebut PETIR. Kecepatan rambat pelepasan

muatan elektron rata-rata 100~800 km/s

Page 2: 06 Bab v Penyalur Petir

69

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

B. PROSES DASAR TERBENTUKNYA PETIR

1. PROSES IONISASI

Petir terjadi diakibatkan terkumpulnya ion bebas bermuatan negatif dan positif di awan,

ion listrik dihasilkan oleh gesekan antar awan dan juga kejadian Ionisasi ini disebabkan

oleh perubahan bentuk air mulai dari cair menjadi gas atau sebaliknya, bahkan padat (es)

menjadi cair. Ion bebas menempati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang

berhembus, bila awan-awan terkumpul di suatu tempat maka awan bermuatan akan

memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar permukaan bumi maka inilah yang

disebut petir.

2. PROSES GESEKAN ANTAR AWAN

Pada awalnya awan bergerak mengikuti arah angin, selama proses bergeraknya awan ini

maka saling bergesekan satu dengan yang lainya , dari proses ini terlahir electron-electron

bebas yang memenuhi permukaan awan. proses ini bisa digambarkan secara sederhana

pada sebuah penggaris plastic yang digosokkan pada rambut maka penggaris ini akan

mampu menarik potongan kertas. Pada suatu saat awan ini akan terkumpul di sebuah

kawasan, saat inilah petir dimungkinkan terjadi karena electron-elektron bebas ini saling

menguatkan satu dengan lainnya. Sehingga memiliki cukup beda potensial untuk

menyambar permukaan bumi.

C. PROSES TERJADINYA PETIR

Petir merupakan suatu gejala alamiah yang terjadi karena kegagalan medium udara yang

berfungsi mengisolir antara awan dengan bumi atau awan dengan awan, yang mana gejala

alamiah ini tidak dapat dihindari terjadinya.

Daratan yang terdiri dari benda yang lebih padat dari udara diatasnya, apabila terkena

penyinaran matahari daratan akan lebih cepat panas dari udara diatasnya. Pemanasan ini

akan mengurangi kerapatan udara dibagian bawah atau dekat daratan, sehingga

menyebabkan terjadinya perbedaan tekanan udara atmosfer. Tekanan udara yang berbeda

Page 3: 06 Bab v Penyalur Petir

70

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

mengakibatkan udara panas dan lembab akan naik ke atas, sedangkan semakin tinggi dari

permukaan bumi tekanan dan temperature udaranya akan lebih rendah. Pengaruh ini akan

menyebabkan udara panas dan lembab dan akan berubah menjadi uap dan titik air, titik-

titik air dan uap ini akan dibawa naik oleh arus udara. Titik-titik air yang kecil akan naik

lebih cepat dari titik-titik air yang besar, sehingga terjadi gesekan antara titi-titik air.

Gesekan ini menimbulkan awan yang bermuatan listrik (Van Harten, 1985 : 249).

Ada 4 tipe sambaran petir :

a. Awan ke tanah

b. Awan ke udara

c. Awan dengan awan

d. Didalam awan itu sendiri

Gambar : 5.1. Empat tipe sambaran petir

Pada bagian bawah awan akan banyak terkumpul muatan negatif, karena pengaruh aliran

udara yang menuju ke atas. Sedangkan pada bagian atas awan akan bermuatan positif

karena butiran-butiran akan menjadi kristal es pada temperature titik beku. Jadi pada awan

tersebut, muatan positif berkumpul pada bagian atas dan muatan negatif berada disebelah

bawah (Gambar : 5.2.). Dengan adanya pengumpulan muatan di awan, dipermukaan bumi

akan terinduksi muatan positif, sehingga terbentuklah medan listrik antara awan dengan

bumi. Kalau muatannya terus bertambah, lama kelamaan kuat medan antara awan dan

bumi menjadi sedemikian besar.

Page 4: 06 Bab v Penyalur Petir

71

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

Gambar 5.2. Distribusi muatan di awan disertai hujan

Sehingga muatan negatif yang berada di bawah awan akan di tarik oleh muatan positif

yang berada di bumi dan terjadilah pelepasan muatan ke bumi. Dengan kata lain muatan

bergerak dari kutub negatif ke kutub positif, maka petir akan selalu menyambar bumi yang

bermuatan positif

Menurut (Van Harten, 1985 : 249), pertama-tama akan terjadi pelepasan awal ringan.

Pelepasan awal ini membentuk saluran antara awan dan bumi. Dalam saluran ini kemudian

terjadi pelepasan utamanya, yang diiringi dengan gejala cahaya, yaitu sinar kilat. Kilat ini

terjadi dari sejumlah pelepasan bagian yang susul-menyusul dengan cepat mengikuti

saluran yang sama.

Gambar : 5.3. Proses awal terjadinya petir

Seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa muatan akan mengalir dari kutub negatif ke

positif, sehingga discharge akan cenderung berasal dari awan. Distribusi muatan dari

Page 5: 06 Bab v Penyalur Petir

72

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

berbagai tingkat discharge pada sambaran petir ditunjukkan oleh gambar 5.3, yang dapat

dijelaskan sebagai berikut:

1. DOWNWARD LEADER

Proses ionisasi pada awan petir tersebut akan menghasilkan medan listrik antara awan petir

dan bumi. Permulaan dari suatu kilat didahului oleh aliran pengemudi (pilot streamer) yang

menentukan arah perambatan muatan dari awan ke udara yang ionisasinya rendah. Sesudah

pilot streamer terjadi, dan medan listrik yang dihasilkan mencapai level breakdown voltage

terhadap bumi, maka akan terjadi pelepasan elektron dari awan petir ke bumi (Downward

Leader, Gambar : 5.4). Pelepasan muatan elektron (Downward Leader) ini pada umumnya

berupa lidah-lidah petir yang bercahaya yang turun bertahap menuju permukaan bumi

dengan kecepatan rambat kira-kira 1~8.105 m/detik.

Arah tiap-tiap langkahnya berubah-ubah, sehingga jalannya tidak lurus dan patah-patah

(lidah-lidah petir). Ketika lidah menuju bumi, cabang-cabang dari lidah utama akan

terbentuk.

Gambar 5.4. Pilot Streamer dan Downward Leader

2. UPWARD LEADER

Terbentuknya Downward Leader dengan kecepatan yang tinggi ini menyebabkan naiknya

medan listrik yang dihasilkan antara ujung lidah petir tersebut dengan permukaan bumi,

hal ini disebabkan karena adanya beda potensial yang cukup tinggi. Sehingga

menyebabkan terbentuknya Upward Leader yang berasal dari puncak-puncak tertinggi dari

permukaan bumi. Proses ini berlanjut hingga keduanya bertemu di suatu titik ketinggian

tertentu, yang dikenal dengan Striking point (poin of strike), yang berada sekitar 20-70 m

diatas permukaan bumi (Gambar 5.5). Waktu yang dibutuhkan oleh stepped leader untuk

Pilot Streamer

Page 6: 06 Bab v Penyalur Petir

73

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

sampai ke bumi kira-kira 20 detik. Dengan demikian maka lengkaplah sudah pembentukan

kanal lonisasi antara awan petir dan bumi, dimana kanal ionisasi ini merupakan saluran

udara yang memiliki konduktifitas yang tinggi bagi arus petir yang sesungguhnya.

Gambar : 5.5. Upward Leader

3. RETURN STROKE

Oleh karena kanal udara yang terionisasi ini memiliki konduktivitas yang tinggi, maka

kecepatan rambat arus petir ini jauh lebih cepat, yaitu ± 20.000 - 110.000 km/detik.

Ketika lidah kilat mengenai bumi, suatu sambaran kembali yang cahayanya sangat terang

bergerak ke atas melalui jalan yang sama. Ini merupakan arus petir yang sesungguhnya

yang mengalir dari bumi menuju awan petir melalui kanal ionisasi yang sudah terbentuk di

atas. Hal ini terjadi karena adanya aliran muatan positif dari bumi ke awan dengan gerakan

yang cepat sekali. Aliran muatan positif akan menarik muatan negatif yang ada di awan,

sehingga terjadi kilat lidah lagi yang menuju ke bumi. Peristiwa ini disebut sambaran

kembali (Return Stroke), seperti diperlihatkan pada gambar 5.6. di bawah.

Gambar : 5.6. Return Stroke

Point of Strike

Return Stroke

Page 7: 06 Bab v Penyalur Petir

74

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

4. DART LEADER

Pusat muatan yang pertama telah dilepaskan ke bumi, kanal muatan positif menuju pusat

muatan kedua. Terjadi discharge antara pusat muatan pertama dengan pusat muatan kedua.

Sesudah return stroke yang pertama, biasanya masih ada pusat muatan lain yang ada di

awan untuk memulai sambaran petir berikutnya. Dimana sambaran ini dimulai dengan

leader yang mengikuti jalan yang dilalui oleh Return Stroke sebelumnya. Ciri-ciri

sambaran ini adalah tidak mempunyai percabangan, tidak dapat dilihat dengan boys

camera dan mempunyai kecepatan 0,13 sampai 10% kecepatan cahaya, sehingga sering

disebut Dart Leader (Lidah Panah).

D. CARA MASUKNYA PETIR PADA PERALATAN

Masuknya petir pada peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik ada dua cara yaitu : secara

langsung dan tidak langsung.

Sambaran langsung terjadi bila petir langsung mengenai suatu peralatan. Sedangkan

sambaran tidak langsung adalah apabila sambaran petir tersebut tidak langsung mengenai

peralatan, tapi mengenai peralatan lain atau benda lain dan masuknya pada peralatan

melalui induksi.

E. AKIBAT SAMBARAN PETIR

Sambaran petir memiliki kemampuan merusak yang sangat hebat dan merugikan obyek-

obyek yang ada dibumi ( Diktat Perancangan Instalasi Listrik III ) antara lain:

ü Merusak secara mekanik berupa hancurnya bangunan-bangunan tinggi maupun

bangunan rendah.

ü Meledakkan, membakar dan memanaskan unit tangki-tangki minyak atau gas,

unit penyimpanan bahan peledak maupun terbakarnya hutan dan lain-lain.

ü Menyebabkan tegangan induksi sekitar, karena memancarkan medan listrik dan

medan magnet yang dapat merusak perangkat-perangkat elektronik dan

telekomunikasi baik di luar maupun di dalam gedung.

ü Menyebabkan kematian atau cideranya manusia dan makhluk hidup lain secara

mengerikan.

Page 8: 06 Bab v Penyalur Petir

75

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

F. BAGIAN-BAGIAN PENYALUR PETIR

Menurut (Diktat Perancangan Instalasi Listrik III) penyalur petir adalah suatu alat/sistem

yang dipergunakan untuk menangkap petir dan menyalurkan arus lebih akibat adanya

sambaran petir ke tanah. Sehingga tidak menimbulkan kerusakan pada bangunan, manusia

dan peralatan yang ada pada bangunan. Menurut (Van Harten, 1985, 250) penyalur petir

terdiri atas beberapa bagian yaitu:

1. Penerima atau Penangkap (Air Terminal)

2. Penghantar/Saluran Turun (Down Conductor)

3. Sambungan-Sambungan

4. Sambungan-Sambungan Ukur

5. Pembumian (Earthing System)

1. PENERIMA /PENANGKAP

Penangkap-penangkap ini dapat berupa batang logam runcing, ujung vertikal satu saluran

atau kawat penangkap horizontal. Penangkap/penerima petir ini lebih dikenal dengan

sebutan Bladesome/Air Terminal/Splitzer, jadi Bladesome/Air terminal/Splitzer

merupakan bagian dari sistem proteksi petir eksternal yang bertujuan untuk menangkap

kilatan petir. Penangkap-penangkap tersebut harus dipasang ditempat yang paling besar

kemungkinannya terkena sambaran petir (pada titik tertinggi dari suatu bangunan atau

peralatan yang ingin dilindungi dari sambaran petir), seperti ; cerobong asap, puncak

menara dan sebagainya.

Sesuai dengan cara kerjanya penerima atau penangkap petir dapat digolongkan menjadi

tiga jenis yaitu: Penyalur petir jenis konvensional/umum, Penyalur petir Radiatif

(Radioaktif) dan Penyalur petir jenis aktif.

1.1. Penangkal Petir Konvensional/Umum

Metode ini dikembangkan oleh Benjamin Franklin 150 tahun yang lalu yakni dengan

membuat sistem penyalur arus listrik yang menghubungkan antara bagian atas bangunan

dan tempat pembumian (grounding). Dalam metode ini aspek yang harus diperhatikan

adalah kabel grounding yang turun, kabel penghantar, jumlah air terminal yang diperlukan.

Page 9: 06 Bab v Penyalur Petir

76

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

Hal tersebut harus sesuai dengan standar Nasioal Indonesia(SNI-03-0714.1 - 2004) yang

mengacu pada British standard dan dapat digambarkan sebagai berikut :

Ø Untuk bangunan sampai dengan 20 meter radius perlindungannya adalah 45O.

Atau bila tinggi penangkal petir konvensional = 1 meter, maka radius = 1 meter.

Dengan demikian diperlukan 1 buah rod tiap jarak 2 meter.

Ø Untuk tinggi bangunan sampai dengan 30 meter radius perlindungan adalah 30O.

Atau bila tinggi penangkal petir konvensional = 1 meter, maka radius = 0,75

meter.

Menurut (Diktat Perancangan Instalasi Listrik III) Penyalur petir jenis ini memiliki

kemampuan untuk menerima petir dan menyalurkannya kedalam tanah. Penyalur petir ini

menawarkan perlindungan berbentuk kerucut atau segitiga sama kaki, dengan sudut

perlindungan 45o sehingga untuk daerah yang luas diperlukan lebih dari satu penerima atau

penyalur petir dan pemasangannya harus lebih tinggi dari obyek yang akan dilindungi

Gambar 5.7. Simbol Penyalur petir jenis konvensional

Sumber : Gambar Lokasi Proyek Hotel Rusdhi,CV Adi Putra, 2000

Jenis penangkal petir konvensional ini lebih cocok untuk rumah tinggal dimana rangkaian

jalur instalasi penyalur petir yang bersifat pasif menerima sambaran petir.

Air terminal dari penyalur petir konvensional dikenal dengan nama Bladesome, penyalur

petir tipe bladesome ini merupakan penyalur petir konvensional atau umum, yang tidak

mampu menangkap petir tetapi hanya menerima dan menyalurkan arus petir tersebut ke

dalam tanah.

Gambar 5.8. Penyalur petir jenis konvensional

Page 10: 06 Bab v Penyalur Petir

77

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

Prinsip kerja dari penyalur petir ini adalah apabila petir menyambar air terminal, maka arus

petir ini akan disalurkan kedalam tanah melalui saluran penurun (Down Conductor). Down

conductor ini terhubung dengan elektroda pentanahan yang akan menghamburkan arus

petir tersebut kedalam bumi. Sehingga bila terjadi arus akibat sambaran petir akan

langsung dialirkan atau disalurkan kedalam perut bumi oleh sistem penyalur petir ini,

sehingga tidak merusak bangunan beserta peralatan yang ada didalamnya yang dilindungi

oleh penyalur petir ini.

1.2. Penyalur Petir Radioaktif

Gambar : 5.9. Penyalur petir Radioaktif

Sistem ini cocok untuk bangunan tinggi. Satu bangunan cukup menggunakan sebuah

penangkal petir. Alatnya disebut Preventor, yang bekerja berdasarkan reaksi netralisasi ion

dengan menggunakan bahan radio aktif. Hasil dari penelitian menjelaskan bahwa petir

terjadi karena ada muatan listrik di awan yang dihasilkan oleh proses ionisasi. Maka usaha

Gambar : 5.10. Simbol Penyalur petir Radioaktif

menghambat proses ionisasi di lakukan dengan cara menggunakan zat radioaktif seperti

Radiun 226 dan Ameresium 241 yang mampu menghamburkan ion radiasi yang bisa

Page 11: 06 Bab v Penyalur Petir

78

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

menetralkan muatan listrik awan. Akan tetapi berdasarkan kesepakatan internasional

keberadaan penangkal petir jenis ini sudah dilarang pemakaiannya karena bahaya zat

radiokatif terhadap mahluk hidup.

1.3. Penyalur Petir Aktif/Elektrostatis

Menurut (Diktat Perancangan Instalasi Listrik III) penyalur petir jenis ini memiliki

kemampuan menyerap, menerima, dan menyalurkan petir ke tanah. Penyalur petir jenis ini

memiliki kemampuan menciptakan elektron bebas yang besar di awan sebagai Early

Streamer Emission (ESE) pada bagian puncak penyalur petir, sehingga dapat

mengantisipasi sambaran petir dengan aktif reaktif.

Gambar : 5.11. Beberapa jenis penyalur petir aktif

Gambar : 5.12. Simbol Penyalur petir Aktif (elktrostatis)

Prinsip kerja penyalur petir Elektrostatis mengadopsi sebagian sistem penangkal petir

Radioaktif dengan menambah muatan pada ujung batang penangkal petir agar petir selalu

memilih ujung ini untuk disambar.

Kelebihan dari penyalur petir electrostatis di banding penyalur konvensional adalah :

Ø Memiliki kemampuan menyerap, menerima, dan menyalurkan petir ke tanah.

Page 12: 06 Bab v Penyalur Petir

79

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

Ø Memiliki kemampuan menciptakan elektron bebas yang besar di awan

sebagai early streamer emission pada bagian puncak penyalur petir, sehingga

dapat mengantisipasi sambaran petir dengan aktif reaktif.

Ø Penyalur petir jenis ini memiliki kemampuan menyerap, menerima, dan

menyalurkan petir ke tanah. Penyalur petir jenis ini memiliki kemampuan

menciptakan elektron bebas yang besar di awan sebagai early streamer

emission pada bagian puncak penyalur petir (Bladesomme), sehingga dapat

mengantisipasi sambaran petir dengan aktif reaktif.

Ø Spakker berfungsi menangkap petir dan arusnya dibuang melalui loncatan

bunga api yang terjadi padanya dan juga disalurkan ke bumi.

Penyalur petir electrostatic system 3000 jenis 150 m akan memberikan perlindungan

setengah bola dengan radius maksimum 130 m.

Gambar : 5.13. Radius pengamanan penyalur petir aktif

4 m

70 m

R (mtr) R (mtr)

R ( mtr) Air Terminal

Kurva proteksi

Tower

Page 13: 06 Bab v Penyalur Petir

80

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

2. SALURAN TURUN/DOWN CONDUCTOR

Saluran-saluran ini menghubungkan penangkap dengan elektroda tanah. Penghantar ini

berfungsi untuk menyalurkan arus petir dari penerima ke pentanahan. Bangunan-bangunan

yang terdiri dari beberapa bagian, misalnya bangunan dengan menara, bangunan rumah-

rumah flat dan sebagainya harus dianggap sebagai satu kesatuan.

Gambar : 5.14. Kabel down conductor

Potongan Kabel Triaxial

Gambar : 5.15. Potongan Kabel Triaxial

Konduktor tembaga 70 mm2

Semiconductive stress control layer

Penghantar pelindung tembaga

isolasi

Penghantar pelindung tembaga

isolasi

Rongga udara

Page 14: 06 Bab v Penyalur Petir

81

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

Ø Terbuat dari jalinan kawat tembaga. Penampang kabel konduktor minimal 50

mm2. Kabel konduktor berfungsi meneruskan aliran muatan listrik dari air

terminal bermuatan listrik ke tanah. Kabel konduktor tersebut dipasang pada

dinding di bagian luar bangunan.

Ø Kabel penyalur petir yang biasa di gunakan antara lain BC (Bare Copper), NYY

atau Coaxial. Untuk tempat-tempat tertentu sebaiknya di beri pipa pelindung

(Conduite) dengan maksud kerapihan dan keamanan.

Hantaran pentanahan yang terbuat dari logam yang menghubungkan terminal penerima

dengan elektroda pentanahan. Penghantar pentanahan ini berfungsi untuk menyalurkan

arus gangguan akibat sambaran petir pada suatu bangunan dengan elektroda pentanahan

yang dipasang khusus untuk keperluan hantaran penyalur arus petir

Syarat Penghantar Pentanahan Menurut (PUIL, 2000: 84)

ü Penghantar bumi harus dilindungi jika menembus langit-langit atau dinding, atau

berada ditempat dengan bahaya kekuatan mekanis.

ü Pada penghantar bumi, harus dapat dipasang sambungan yang dapat dilepas untuk

keperluan pengujian resistansi pembumian, pada tempat yang mudah dicapai, dan

sedapat mungkin memanfaatkan sambungan yang karena susunan instalasinya

memang harus ada.

ü Sambungan dalam tanah harus dilindungi terhadap korosi.

Hantaran untuk penyalur petir (Departemen Pekerjaan Umum No: 378/KPTS/1987) harus

digunakan kawat tembaga atau bahan yang sederajat, dengan luas penampang minimal 50

mm2 dan untuk hantaran persegi panjang (busbar) serendah-rendahnya harus memiliki

ketebalan 2 mm

3. SAMBUNGAN-SAMBUNGAN

Yaitu sambungan las, sambungan ukur, klem dan sebagainya, antara penangkap dan

saluran turun, antar saluran atau antar saluran dan elektroda.

Page 15: 06 Bab v Penyalur Petir

82

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

Ø Cupper Butter Connector dan Klem Kabel berfungsi untuk menghubungkan

kabel grounding dengan pembumian

Ø Busbar berfungsi untuk sebagai titik temu antara kabel penyalur petir dengan

kabel grounding

Sambungan ukur dibuat dalam saluran turun dan dapat dilepas pada waktu-waktu tertentu

untuk mengukur tahanan pentanahan elektroda tanahnya. sebagai bentuk perawatan

sehingga didapatkan tahanan pentanahan yang diinginkan (max 2 ohm)

4. PEMBUMIAN (EARTHING SYSTEM)

Bagian ini terdiri dari saluran pentanahan dan elektroda. Elektroda tanah ditanam dengan

kedalaman tertentu yang berfungsi untuk menyebarkan arus petir kedalam tanah. Kadang-

kadang elektroda-elektroda tanahnya dihubung secara permanen menjadi satu kelompok.

Pembumian ini berfungsi untuk membumikan (menetralkan) arus sambaran, dengan jalan

mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor ke batang pembumian (ground rod) yang

tertanam di tanah sehingga lingkungan menjadi aman dari sambaran petir, besarnya

tahanan pentanahan yang diijinkan untuk penyalur petir ini adalah maksimal 2 Ω.

Gambar : 5.17. Grounding

Gambar : 5.16a. Klem Kabel

Gambar : 5.16c. Copper Butter Connector

Gambar : 5.16b. Busbar Grounding

Page 16: 06 Bab v Penyalur Petir

83

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

Batang pembumian terbuat dari bahan tembaga berlapis baja, dengan diameter 1,5 cm dan

panjang sekitar 1,8 -3 m .

Ada tiga jenis Grounding system atau pembumian yaitu :

4.1. Single Grounding

Yaitu dengan menancapkan sebuah batang logam/pasak biasanya di pasang tegak lurus

masuk kedalam tanah

4.2. Pararel Grounding

Bila sistem single grounding masih mendapatkan hasil kurang baik, maka perlu di

tambahkan material logam arus pelepas ke dalam tanah yang jarak antara batang

logam/material minimal 2 Meter dan dihubungkan dengan kabel BC/BCC. Penambahan

batang logam/material dapat juga di tanam mendatar dengan kedalaman tertentu, bisa

mengelilingi bangunan membentuk cincin atau cakar ayam. Kedua teknik ini bisa di

terapkan secara bersamaan dengan acuan tahanan sebaran/resistansi kurang dari 2 Ω

setelah pengukuran dengan Earth Tester Ground

4.3. Maksimum Grounding

Yaitu dengan memasukan material grounding berupa lempengan tembaga yang diikat oleh

kabel BC, serta dengan pergantian tanah galian di titik grounding tersebut.

Gambar : 5.18. Penyambungan grounding

Syarat Pembumian

Ø Menurut (Departemen Pekerjaan Umum Nomor : 378/KPTS/1987) manfaat

perlindungan dari suatu instalasi penyalur petir sangat tergantung pada

Page 17: 06 Bab v Penyalur Petir

84

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

perencanaan dan penentuan ukuran-ukuran yang terdapat dari sistem

pembumiannya terutama pada elektroda pembumian.

Ø Sistem pembumian harus dirancang dan di instalasikan sedemikian rupa

sehingga tahanan pembumian instalasi penyalur petir serendah mungkin.

Sedapat mungkin suatu sistem pembumian tidak mempergunakan jaringan pipa

air sebagai elektroda pembumian, karena kemungkinan dipergunakan bahan-

bahan isolasi pada jaringan pipa air. Pipa gas sama sekali tidak boleh dipakai

sebagai elektroda pembumian dari suatu instalasi penyalur petir. Demikian pipa-

pipa dari kanal-kanal pada umumnya tidak dipakai sebagai elektroda pembumian

G. SISTEM PENGINSTALASIAN PENYALUR PETIR.

Untuk mendapatkan kemampuan penyaluran dan perlindungan yang maksimal, maka ada

beberapa cara penginstalasian penyalur petir yang dilakukan. Disamping mendapatkan

perlindungan yang maksimal, sistem penginstalasian ini juga bertujuan untuk mendapatkan

tahanan pembumian sekecil mungkin agar penyaluran petir jadi maksimal. Adapun sistem

penginstalasian dalam penyalur petir dikenal ada 2, yaitu :

- Franklin Rod.

- Faraday Cage/sangkar faraday

1. JALUR INSTALASI TUNGGAL/FRANKLIN ROD

Franklin Rod yaitu sistem penangkal petir dengan elektroda batang (finial).

Prinsip kerja dari penyalur petir ini adalah apabila petir menyambar air

terminal, maka arus petir ini akan disalurkan kedalam tanah melalui

saluran penurun (Down Conductor). Down conductor ini terhubung

dengan elektroda pentanahan yang akan menghamburkan arus petir

tersebut kedalam bumi. Sehingga bila terjadi arus akibat sambaran petir

akan langsung dialirkan atau disalurkan kedalam perut bumi oleh

sistem penyalur petir ini, bangunan beserta peralatan yang ada

Air Terminal

Page 18: 06 Bab v Penyalur Petir

85

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

didalamnya yang dilindungi oleh penyalur petir ini. Alat ini berupa kerucut tembaga

dengan daerah perlindungan berupa kerucut imajiner dengan sudut puncak 112o. Agar

daerah perlindungan besar, Franklin rod dipasang pada pipa besi (dengan tinggi 1-3 meter).

Makin jauh dari Franklin rod makin lemah perlindungan di dalam daerah perlindungan

tersebut. Franklin rod dapat dilihat berupa tiang di bubungan atap bangunan.

Gambar : 5.19. Penyalur petir sistem Franklin Rod

2. SANGKAR FARADAY/FARADAY CAGE

Untuk mengatasi kelemahan Franklin Rod karena adanya daerah yang tidak terlindungi

dan daerah perlindungan melemah bila jarak makin jauh dari Franklin Rod-nya maka

dibuat sistem Faraday Cage. Faraday Cage mempunyai sistem dan sifat seperti Franklin

Rod, tapi pemasangannya di seluruh permukaan atap dengan tinggi tiang yang lebih

rendah. Rangkaian jalur elektris dari bagian atas bangunan menuju tanah/grounding

dengan beberapa jalur penurunan kabel, sehingga menghasilkan jalur konduktor berbentuk

sangkar yang melindungi bangunan dari sambaran petir.

Gambar : 5.20. Penyalur petir sistem Faraday Cage

Page 19: 06 Bab v Penyalur Petir

86

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

Pertimbangan utama dalam memilih kedua sistem di atas :

- Standart keamanan

- Kualitas instalasi

- Biaya

- Dan Estetika.

H. KONSTRUKSI PENYALUR PETIR

1. KONSTRUKSI PENYALUR PETIR KONVENSIONAL

yang sesuai adalah sistem sangkar faraday yaitu system penangkal petir keliling atap datar.

Sedangkan untuk atap runcing atau selisih antara tinggi bumbungan dan lisplang lebih dari

1 meter, maka sistem yang sesuai adalah sistem Franklin Rod

2. KONSTRUKSI PENYALUR PETIR ELECTROSTATIS

Konstruksi Pemasangan Penyalur Petir Elektrostatis

- Bladesomme :

Berfungsi menciptakan elektron bebas yang besar di awan sebagai early streamer

emission , sehingga dapat mengantisipasi sambaran petir dengan aktif reaktif.

Gambar : 5.21. Penyalur Petir Konvensional

Air Terminal merupakan bagian dari sistem proteksi petir

eksternal yang bertujuan untuk menangkap kilatan petir.

Air Terminal harus dipasang pada titik tertinggi dari suatu

bangunan atau peralatan yang ingin dilindungi dari

sambaran petir. Sebagai contohnya, jika sistem proteksi

petir diaplikasikan dalam sebuah antena. Maka Air

Terminal harus dipasang di atas bagian tertinggi dari antena

tersebut, demikian juga jika dipasang pada gedung atau

rumah.

Pemasangannya dipengaruhi oleh keadaan atap gedung

yang akan diamankan. Untuk bangunan dengan atap datar,

yaitu bangunan yang memiliki selisih tinggi antara

bumbungan dan lisplang kurang dari 1 meter maka sistem

Pipa Galvanis

Air Terminal

Down Conductor

Earthing System

Page 20: 06 Bab v Penyalur Petir

87

Buku Ajar Instalasi Listrik Gedung BAB V Penyalur Petir

Politeknik Negeri Bali

- Sparker :

Sebagai penangkap petir arusnya dibuang melalui loncatan bunga api yang terjadi

padanya dan juga disalurkan ke bumi.

Gambar : 5.22. Konstruksi Penyalur Petir Elektrostatis

- Pertinak :

Sebagai penyangga/dudukan dari Bladesomme

dan Sparker

- Sock PVC :

Sebagai penyambung antara pertinak dengan

pipa PVC dan antara pipa PVC dengan pipa

Galvanis

- Pipa PVC :

Berfungsi untuk memberi ruang isolasi antara

Air Terminal Elektrostatik dengan pipa Galvanis

yang bersifat konduktif

- Pipa Galvanis :

Berfungsi sebagai penyangga penangkap petir

secara keseluruhan

- Penghantar saluran :

Berfungsi untuk menyalurkan arus sambaran ke

tanah, dimana penghantar yang di gunakan

haruslah terselubung isolasi dengan bahan

penghantar dari tembaga dan berluas

penampang minimal 50 mm2

Pertinak

Pipa PVC 1,5”

Sock PVC 1,5”

Pipa Galvanis 1,5”

Sock PVC 1,5”

Sparker Bladesomme

Penghantar Saluran