06 Bab v Penyalur Petir
-
Upload
made-ciptayasa -
Category
Documents
-
view
59 -
download
1
description
Transcript of 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
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
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.
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
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
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
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.
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.
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
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
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.
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
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
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.
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
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
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
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
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
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