PEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLAT

PEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN

MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN

PLAT

SYAMSUL ARIFIN 06 35 002

ANDI AWALUDDIN J 06 35 023

Pembimbing Ir.Makmur Saini. MT

PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI

POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG

Latar Belakangfenomena alam, yang pembentukannyaterpisah dari muatan di dalam awancumulonimbus yang terbentuk akibatadanya pergerakan ke atas akibat panasdari permukaan laut serta adanya udarayang lembab.

muatan negatif terkumpul di bagian bawah dan inimenyebabkan terinduksinya muatan positif di atas

permukaan tanahsehingga membentuk medan listrikantara awan dengan tanah. Jika muatan listrik cukup

besar dan kuat medan listrik di udara dilampaui makaterjadilah pelepasan muatan berupa petir yang bergerak

dengan kecepatan cahaya dengan efek merusak yang sangat dahsyat karena kekuatannya.

Petir

Politeknik

Bahaya yang dapat ditimbulkan akibatsuatu sambaran petir adalah bahayalangsung dan bahaya tidak langsung

Di Laboratorium SistemTransmisi dan DistribusiPoliteknik Negeri Ujung

Pandang, selama ini telahdilakukan praktek namun

hanyalah semata-mataberupa pentanahan dimana

yang diukur adalahpentanahan yang sudah ada.

Dengan adanya rancang bangunini diharapkan mahasiswa dapat

melakukan praktikum diberbagai bentuk jenis

pentanahan. Disamping itupentanahan yang dibuat iniuntuk melindungi peralatan

elektronik, dan peralatanlaboratarium Teknik Konversi

Energi dari sambaran petir yang selama ini tidak berfungsi

dengan baik sehingga banyakperalatan yang jebol.

Rumusan Masalah

Bagaimana menghasilkansuatu sistem penangkal petirdan pentanahan denganberbagai bentuk elektrodayang berbeda dan andal untukmelindungi peralatanLaboratarium Konversi Energidari sambaran petir

1

Bagaimana melengkapi saranaPraktikum Transmisi danDistribusi Energi Listrik diLaboratorium SistemTransmisi dan DistribusiPoliteknik Negeri UjungPandang

2

Urgensi (Keutamaan) PenelitianDalam perancangan ini dibuat suatusistem penangkal petir menggunakansistem pentanahan dengan bentuk roddengan variasi kedalaman yang berbedadan bentuk plat dengan variasi dimensiplat yang berbeda.

Terobosan-terobosan yang dapatdiimplementasikan di industri dalamhal ini adalah sistem penangkal petirmenggunakan pentanahan yang handalyang mempunyai tingkat pengamananyang berkualitas agar peralatan-peralatan listrik yang digunakan diindustri tersebut dapat terhindar darikerusakan.

Batasan Masalah1

Pada percobaanpenangkal petir

dilakukan secarasimulasi pada

tegangan tinggiimplus

2

Pengambilan data untuk kondisimusim hujan

dilakukan denganmetode penyiraman

air pada masing –masing elektroda

secara merata.

TujuanKhusus

1. Menghasilkan suatu sistem penangkal petirmenggunakan pentanahan dengan berbagai bentukelektroda untuk melindungi peralatan denganLaboratarium Konversi Energi dari sambaran petir.

2. Melengkapi sarana Praktikum Transmisi danDistribusi Energi Listrik di Laboratorium SistemTransmisi dan Distribusi Politeknik Negeri UjungPandang

3. Membuat Job Sheet untuk Praktikum Transmisi danDistribusi dengan Metode Pentanahan ElektrodaBatang dan Plat yang Bervariasi

METODE PENELITIANStruktur Perangkat Sistem Peralatan

Penangkal Petir Eksternal ditujukanuntuk menghindari terjadinya bahayalangsung maupun tidak langsungakibat suatu sambaran petir padainstalansi-instalansi, peralatan-peralatan yang terpasang di luargedung bangunan, menara danbagian-bagian luar bangunan

Penangkal

Petir

Eksternal

Penangkap

Petir ( Finial)

Penampung

Petir ( Sistem

Pentanahan )

sistem pentanahan harus dirancang dandiinstalasikan sedemikian rupa sehinggatahanan instalasi penangkal petirserendah mungkin. Pada penelitian iniakan dirancang model pentanahan daribeberapa jenis elektroda

Fungsi finial penangkalan petir adalah”menangkap petir” atau merupakan ”obyek

sambaran petir” sehingga petir tidakmenyambar atau mengenai tempat lain

Penangkap Petir (Finial )

Penampung Petir ( Elektroda batang )

EDCBA

LABORATORIUM

TEKNIK KONVERSI ENERGI

A = 1 m x 1 m

B = 0,75 m x 0,75 m

C = 0,5 m x 0,5 m

D = 0,35 m x 0,35 m

E = 0,25 m x 0,25 m

20 m

Penangkal Petir

Kabel

Pentanahan Plat

15 m

50 m

12 m 9 m

Pentanahan batang

7 m 5 m 3 m

Dalam perancangan elektroda plat, digunakan

elektroda berbentuk plat dengan 5 variasi

ukuran luas penampang plat masing adalah 1 x

1 m2, 0.75 x 0.75 m2, 0.5x0,5 m2, 0.35 x 0.35 m2

dan 0.25 x 0.25 m2 terbuat dari tembaga dengan

masing-masing kedalaman 2 meter di bawah

permukaan tanah.

Pembuatan Penangkal Petir dengan

Menggunakan Elektroda Plat dan Batang

•Elektroda

Batang

( Rod )

•Elektroda Plat

Dalam perancangan ini elektroda batang (rod )

dibuat dari bahan tembaga yang tujuannya

untuk mengurangi faktor korosi. Dimensi

elektroda yang dirancang berdiameter 1 inci

dengan 5 variasi kedalaman pasak masing-

masing 12 m, 9 m, 7 m, 5 m dan 3 m sehingga

nantinya dapat digunakan oleh mahasiswa

sebagai praktikum pentanahan pada

laborotarium distribusi dan proteksi dengan

banyak variasi kedalaman

Langkah-Langkah PerancanganDan Pengujian

Rancang Bangun

1. Pembuatan Finial Penangkal Petir2. Pengadaan Sistem Penyaluran Arus Petir3. Pembuatan Sistem Pentanahan4. Penentuan Besaran Listrik dan pentanahan

yang Akan Diukur

TeganganArusTahanan jenis pentanahanTahanan Pentanahan

Pengujian Hasil Rancang Bangun

Metode Pengujian

Metode analitis-komparatifMetode deskriptif

Parameter Pengujian

Parameter utama, yaitu

besaran tegangan

pentanahan dan tahanan

pentanahan.Parameter tambahan,

yaitu besaran tahanan

jenis tanah

pentanahan.

Prosedur Pengujian

1. Memasang hubungan finial petir sebagai penangkap petir dengan sistem

pentanahan sebagai penampung petir

dengan konduktor sebagai penyalur petir.

3. Mengaktifkan semua instrumen dan mencatat nilai-nilai

pembacaannya.

Hasil pengujian digunakanuntuk mengoreksi rancangan danmelakukan penyetelan/rancangan

ulang jika dijumpai ketidaksesuaianyang signifikan.

2. Mencatu sistemperalatan dengandaya listrik sambilmelakukan survei

deskriptif.

Implementasi Hasil Rancang Bangun

Membantu pelaksanaan kurikulum dan silabus pada institusi pendidikanmenengah dan tinggi.

Penjajakan kemungkinan penerapan di industri

Memulai

Merancang Penangkal

Petir ( Finiall )

Merancang Tower Finial

Koreksi

Merancang Sistem

Pentanahan

Tidak

Menentukan Sistem

Penangkal Petir danPentanahan Eksternal

Menentukan Lokasi Penangkal Petir

Koreksi

Mengobservasi

Ya

Sele

sai

Selesai

Merakit dan membuat Sistem Penangkal Petir dan

Pentanahan

Menguji Hasil Rancang Bangun

Mengimplementasi Hasil

Rancang Bangun

Koreksi

Gambar 3.4. Diagram alir langkah-langkah Perancangan.

Waktu dan Lokasi Penelitian

• Penelitian dilakukan

dilaboratorium Teknik Konversi

Energi Jurusan T. Mesin PNUP.

• Penelitian dilakukan selama 6

bulan mulai dari Bulan Juni s/d

Bulan November 2009.

HASIL DAN PEMBAHASAN

No

Terminal Ukuran Kedalaman (meter)

E-P P-C

3 5 7 9 12

R R R R R

(Ω) (Ω) (Ω) (Ω) (Ω)

14 5 15,7 8 5,3 3,1 2,0

2 5 6 15,7 7,7 5,5 3,1 2,1

3 6 7 15,4 7,6 5,6 3,2 2,1

4 7 8 15,3 7,7 5,6 3,2 2,2

5 8 9 15,4 7,8 5,7 3,3 2,3

Tabel 1. Data Hasil Percobaan PengukuranTahanan Pentanahan Pada Elektroda Batang

dalam Keadaan Lembab. ( Pada tanggal 10 juni2009 ), dengan tegangan ( 0,1 Volt )

No


E-P P-C

3 5 7 9 12

R R R R R

(Ω) (Ω) (Ω) (Ω) (Ω)

1 4 5 180,6 10,6 9,2 7 6,2

2 5 6 180,3 10,9 9,3 7,1 6,2

3 6 7 184 11,2 9,5 7,2 6,3

4 7 8 184,7 11,7 10 7,7 6,8

5 8 9 185 13,5 11,4 9 8,1

Tabel 2. Data Hasil Percobaan PengukuranTahanan Pentanahan Pada Elektroda BatangDalam Keadaan Kering. ( Pada tanggal 24 juni2009 ), dengan tegangan ( 0,1 Volt )

No


E-P P-C

3 5 7 9 12

R R R R R

(Ω) (Ω) (Ω) (Ω) (Ω)

1 4 5 120,1 7,0 7,0 3,0 2,2

2 5 6 120,9 7,0 7,0 3,0 2,2

3 6 7 121,1 7,1 7,1 3,1 2,3

4 7 8 120.1 7,2 7,1 3,2 2,3

5 8 9 122,1 7,2 7,1 3,3 2,4

Tabel 3. Data Hasil Percobaan PengukuranTahanan Pentanahan Pada Elektroda Batang

Dalam Keadaan Basah. ( Pada tanggal 5 Oktober2009 ), dengan tegangan ( 0,1 Volt )

No

Terminal Ukuran Plat (meter2)

E-P P-C

1 x 1 0,75 x 0,75 0,5 x 0,5 0,35 x 0,35 0,25 x 0,25

R R R R R

(Ω) (Ω) (Ω) (Ω) (Ω)

1 4 5 5,8 6,9 9,0 10,0 11,2

2 5 6 5,6 6,9 9,0 10,0 11,2

3 6 7 5,6 6,9 9,1 10,1 11,1

4 7 8 5,4 7,0 9,1 10,1 11,3

5 8 9 5,4 7,0 9,2 10,3 12,3

Tabel 4. Data Hasil Percobaan PengukuranTahanan Pentanahan Pada Elektroda Plat DalamKeadaan Basah. ( Pada tanggal 5 Oktober 2009 ),

dengan tegangan ( 0,1 Volt )

No


E-P P-C

1 x 1 0,75 x 0,75 0,5 x 0,5 0,35 x 0,35 0,25 x 0,25

R R R R R

(Ω) (Ω) (Ω) (Ω) (Ω)

1 4 5 5,4 6,7 8,4 10,1 11,9

2 5 6 5,6 6,9 8,7 10,3 12,1

3 6 7 5,7 7,1 8,9 10,5 12,3

4 7 8 5,8 7,1 8,9 10,6 12,5

5 8 9 5,9 7,1 9,0 10,6 12,6

Tabel 5. Data Hasil Percobaan Pengukuran TahananPentanahan Pada Elektroda Plat Dalam KeadaanLembab. ( Pada tanggal 10 Juni 2009 ), dengan

tegangan ( 0,1 Volt )

No


E-P P-C

1 x 1 0,75 x 0,75 0,5 x 0,5 0,35 x 0,35 0,25 x 0,25

R R R R R

(Ω) (Ω) (Ω) (Ω) (Ω)

1 4 5 5,4 6,7 8,4 10,1 11,9

2 5 6 5,6 6,9 8,7 10,3 12,1

3 6 7 5,7 7,1 8,9 10,5 12,3

4 7 8 5,8 7,1 8,9 10,6 12,5

5 8 9 5,9 7,1 9,0 10,6 12,6

Tabel 6. Data Hasil Percobaan PengukuranTahanan Pentanahan Pada Elektroda Plat Dalam Keadaan Kering. ( Pada tanggal 24 Juni2009 ), dengan tegangan ( 0,1 Volt )

No

Terminal

E-P P-CPararel Rod Pararel Plat

Pararel Rod dan

Plat

Rtotal Rtotal Rtotal

(Ω) (Ω) (Ω)

1 4 5 2,1 3,8 1,4

2 5 6 2,3 3,8 1,4

3 6 7 2,2 3,9 1,5

4 7 8 2,4 3,9 1,5

5 8 9 2 3,9 1,4

Tabel 7. Data Hasil Percobaan PengukuranTahanan Pentanahan Dengan MenggunakanSistem Grid ( Penyambungan ) Dalam KeadaanKering. ( Pada tanggal 2 September 2009 ), dengan tegangan ( 0,1 Volt )

No

Terminal


Pararel Rod dan

Plat


(Ω) (Ω) (Ω)

1 4 5 2,0 4,2 1,9

2 5 6 2,0 4,2 1,9

3 6 7 2,0 4,1 1,8

4 7 8 2,1 4,2 1,9

5 8 9 2,1 4,4 2,1

Tabel 8. Data Hasil Percobaan Pengukuran TahananPentanahan Dengan Menggunakan Sistem Grid (

Penyambungan ) Dalam Keadaan Basah. ( Pada tanggal5 Oktober 2009 ), dengan tegangan ( 0,1 Volt )

No

Terminal


Pararel Rod dan

Plat


(Ω) (Ω) (Ω)

1 4 5 2,7 4,7 2,1

2 5 6 2,5 5,2 2,0

3 6 7 2,3 5,3 2,0

4 7 8 2,3 5,3 2,1

5 8 9 2,3 5,4 2,0

Tabel 9. Data Hasil Percobaan Pengukuran Tahanan PentanahanDengan Menggunakan Sistem Grid ( Penyambungan ) Dalam

Keadaan Lembab. ( Pada tanggal 3 September 2009 ), dengantegangan ( 0,1 Volt )

Menghitung Nilai Tahanan

Elektroda Plat

• Kedalaman Pasak (s) = 2 m

• Luasan Pasak ( w.l ) = 1 x 1

• Rp = 5,4

Sebagai contoh perhitungan diambil data no 1

Pada tabel 5 untuk kondisi tanah Lembab

dengan kedalaman 2 meter dan ukuran Plat 1

x 1 meter, pada hari rabu, 10 juni 2009 dengan

data sebagai berikut :Dari data no.1 pada tabel 5 diketahui bahwa

Untuk Mendapatkan Nilai , dan Rth digunakan Persamaan Sebagai Berikut :

.

.

= Kedalaman x Rp

= 2 x 5,4

= 10,8 Ωm

2,4

sLW

16,0

.

1

2,4

10,8

2

16,0

11

1

x

Tahanan Secara Teoritis (Rth )

Rth =

=

= 2,57 ( 1 + 0,08 )

= 2,77 Ω

Dengan cara yang sama, diperoleh hasilanalisa data yang lain selengkapnya dapatdilihat pada Tabel 12.

Menghitung Nilai Tahanan Elektroda Batang


Pada tabel 1 untuk kondisi tanah Lembab dengan

kedalaman 3 meter, pada hari rabu, 10 juni 2009

dengan data sebagai berikut :

Dari data no.1 pada tabel 1 diketahui bahwa :

a. L = 3 m

b. Rp = 15,7 Ω

c. a = 0,0254 m

Untuk Mendapatkan Nilai , dan Rth digunakan Persamaan Sebagai Berikut :

= Rp x L

= 15,7 x 3

= 47,1 Ωm

Tahanan Secara Teoritis (Rth )

L

2

14

a

LLn

3.2

47,1

1

0254,0

3,4Ln

Rth =

=

= 15,7 Ω

Dengan cara yang sama, diperoleh hasilanalisa data yang lain selengkapnya dapatdilihat pada Tabel 11

Meghitung Nilai Tahanan ( Sistem Grid ) Pararel Elektroda

Batang

Untuk Mendapatkan Nilai RPararel

digunakan Persamaan Sebagai Berikut

Rpararel

1

6,180

1

= 6,10

1

2,9

1

7

1

2,6

1

= 0,055 + 0,094 + 0,108 + 0,142 + 0,161

= 0,56 Ω

Rpararel = 56,0

1

= 0,178 Ω

Dengan cara yang sama, diperoleh hasil analisa datayang lain selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 10.

Sebagai contoh perhitungan diambil data

no 1 Pada tabel 2 untuk kondisi tanah

Kering dengan kedalaman 3 meter, 5

meter, 7 meter, 9 meter, 12 meter pada

hari rabu, 24 Juni 2009 dengan data

sebagai berikut :

Menghitung Nilai Tahanan ( Sistem Grid ) Pararel

Elektroda Plat


Pada tabel 5 untuk kondisi tanah Kering dengan

Ukuran 1 x 1 meter2, 0,75 x 0,75 meter2, 0,5 x 0,5

meter2, 0,35 x 0,35 meter2, 0,25 x 0,25 meter2

pada hari rabu, 10 Juni 2009 dengan data sebagai

berikut :

Untuk Mendapatkan Nilai RPararel digunakan Persamaan Sebagai Berikut :

Rpararel

19,5

1

1,7

1

0,9

1

6,10

1 6,12

1

592,0

1

=

= 0,169 + 0,140 + 0,111 + 0,093 + 0,079

= 0,592 Ω

Rpararel =

= 1,684 Ω

Dengan cara yang sama, diperoleh hasilanalisa data yang lain selengkapnyadapat dilihat pada Tabel 10

Menghitung Nilai Tahanan ( Sistem Grid ) Pararel

Elektroda Batang dan Plat

Rpararel

1

1,2

1

8,3

1

739,0

1

Sebagai contoh perhitungan diambil data no 1 Pada tabel 7

untuk kondisi tanah Kering dengan kedalaman 3 meter, pada hari

rabu, 2 September 2009 dengan data sebagai berikut :

Untuk Mendapatkan Nilai RPararel digunakan Persamaan

Sebagai Berikut :=

= 0,476 + 0,263

= 0,739 Ω

Rpararel =

= 1,35 Ω

Dengan cara yang sama, diperoleh hasilanalisa data yang lain selengkapnyadapat dilihat pada Tabel 10

No

Terminal

E-P P-C ELEKTRODA

BATANG

ELEKTRODA

PLAT

ELEKTRODA

BATANG DAN

PLAT

(Ω) (Ω) (Ω)

1 4 5 0,178 1,572 1,35

2 5 6 0,179 1,62 1,4

3 6 7 0,968 1,655 1,4

4 7 8 0,998 1,672 1,48

5 8 9 1,069 1,684 1,32

Tabel 10. Data hasil Analisa (Sistem Grid) PararelElektroda Batang, Elektroda Plat, dan ElektrodaBatang dan Plat.

No

Terminal Resivisitas Tanah (Ωm)Tahanan (Ω)

Pengukuran Teoritis

E-P P-C 3 m 5 m 7 m 9 m 12 m 3 m 5 m 7 m 9 m 12 m 3 m 5 m 7 m 9 m 12 m

1 4 5 47,1 40 37,1 27,9 24 15,7 8 5,3 3,1 2,0 12,87 7,22 5,07 3,09 2,08

2 5 6 47,1 38,5 38,5 27,9 25,2 15,7 7,7 5,5 3,1 2,1 12,89 6,95 5,26 3,09 2,19

3 6 7 46,2 38 39,2 28,8 25,2 15,4 7,6 5,6 3,2 2,1 12,65 6,86 5,35 3,19 2,19

4 7 8 45,9 38,5 39,2 28,8 26,4 15,3 7,7 5,6 3,2 2,2 12,57 6,95 5,35 3,19 2,29

5 8 9 46,2 39 39,9 29,7 27,6 15,4 7,8 5,7 3,3 2,3 12,65 7,04 5,45 3,29 2,40

Tabel 11. Hasil Analisa Percobaan Pengukuran TahananPentanahan Pada Elektroda Batang.

Pada Tanggal 10 juni 2009. Pada Kondisi Tanah Lembab

No Terminal

Resivisitas Tanah (Ωm)Tahanan (Ω)

Pengukuran Teoritis

E-P P-C 1 x 1 0,75 x

0,75

0,5 x

0,5

0,35 x

0,35

0,25 x

0,25

1 x 1 0,75 x

0,75

0,5 x

0,5

0,35 x

0,35

0,25 x

0,25

1 x 1 0,75 x

0,75 0,5 x 0,5

0,35 x

0,35

0,25 x

0,25

1

4 5 8,479 5,92 3,30 1,98 1,17 5,4 6,7 8,4 10,1 11,9 2,26 6,8 16,3 39,65 91,21

2

5 6 8,792 6,09 3,41 1,98 1,19 5,6 6,9 8,7 10,3 12,1 2,88 6,35 16,30 40,32 94,18

3

6 7 8,949 6,27 3,49 2,02 1,21 5,7 7,1 8,9 10,5 11,3 2,93 6,55 17,29 41,22 95,71

4

7 8 9,106 6,27 3,49 2,04 1,23 5,8 7,1 8,9 10,6 12,5 2,98 6,55 17,29 41,22 96,48

5

8 9 9,236 6,27 3,53 2,04 1,24 5,9 7,1 9,0 10,6 12,6 3,03 6,55 17,29 41,61 97,31

Tabel 12. Hasil Percobaan Pengukuran Tahanan

Pentanahan Pada Elektroda Plat.

Pada Tanggal 10 juni 2009. Pada

Kondisi Tanah Lembab

Data hasil percobaan penangkal petir dilab. Tegangan tinggi

JARAK JARUM KE

PENANGKAL PETIR

JARAK SELA

BOLA

ARUS

BOCOR

( mA )

TEG.

TEMBUS

( KV )

TEG. PETIR

( KV )

KET

5 MM 10 MM 4.6 14 17.64 KV TEMBUS

7 MM 10 MM 4.6 14 17.64 KV TEMBUS

9 MM 10 MM 4.6 14 17.64 KV TEMBUS

10 MM 10 MM 4.4 14 17.64 KV TEMBUS

12 MM 10 MM 4.4 14 17.64 KV TEMBUS

14 MM 10 MM 4.2 14 17.64 KV TEMBUS

15 MM 10 MM 4.2 14 17.64 KV TEMBUS

P = 95,5 Cm Hg / 955 mmHg T = 29 ⁰C

TANGGAL 13 JUNI 2009

Tabel 13. Hasil Pengukuran

Elektroda Jarum dengan Penangkal

Petir.

JARAK JARUM KE

PENANGKAL PETIR

BOLA-BOLA

JARAK SELA

BOLA

ARUS BOCOR

( mA )

TEG.

TEMBUS

( KV )

TEG. PETIR

( KV )

KET

5 MM 10 MM 5.8 15 19.11 KV TEMBUS

7 MM 10 MM 5.4 14 17.64 KV TEMBUS

9 MM 10 MM 5.4 14 19.11 KV TEMBUS

10 MM 10 MM 5.2 14 17.64 KV TEMBUS

12 MM 10 MM 4.8 14 18.22 KV TEMBUS

14 MM 10 MM 5.4 14 17.64 KV TEMBUS

15 MM 10 MM 4.8 14 17.64 KV TEMBUS

Tabel 14. Hasil Pengukuran Elektroda

Jarum dengan Penangkal Petir

dengan bola.

JARAK BOLA KE

PENANGKAL PETIR

JARAK SELA

BOLA

ARUS

BOCOR

( mA )

TEG.

TEMBUS

( KV )

TEG. PETIR

( KV )

KET

5 MM 10 MM 5,6 14 13,64 KV TEMBUS

7 MM 10 MM 5,4 14 13,64 KV TEMBUS

9 MM 10 MM 5,2 14 13,64 KV TEMBUS

10 MM 10 MM 5 14 13,64 KV TEMBUS

12 MM 10 MM 4,8 14 13,64 KV T. TEMBUS

14 MM 10 MM 4,8 14 13,64 KV T. TEMBUS

15 MM 10 MM 5,4 14 17,64 KV T. TEMBUS

Tabel 15. Hasil Pengukuran Elektroda

Bola dengan Penangkal Petir .

JARAK BOLA KE

PENANGKAL PETIR

BOLA-BOLA

JARAK

SELA BOLA

ARUS

BOCOR

( mA )

TEG.

TEMBUS

( KV )

TEG. PETIR

( KV )

KET

5 MM 10 MM 4,8 13 11,76 KV TEMBUS

7 MM 10 MM 4,8 13 11,76 KV TEMBUS

9 MM 10 MM 5 14 14,70 KV TEMBUS

10 MM 10 MM 5,2 14 17,64 KV TEMBUS

12 MM 10 MM 5,8 14 17,64 KV TEMBUS

14 MM 10 MM 6 14 17,64 KV TEMBUS

15 MM 10 MM 6,4 14 29,58 KV TEMBUS


Elektroda Bola dengan

Penangkal Petir dengan bola .

JARAK PLAT KE

PENANGKAL PETIR

JARAK SELA

BOLA

ARUS

BOCOR

( mA )

TEG.

TEMBUS

( KV )

TEG. PETIR

( KV )

KET

5 MM 10 MM 5,2 14 10,29 KV TEMBUS

7 MM 10 MM 5,4 14 14,70 KV TEMBUS

9 MM 10 MM 5,6 14 17,05 KV TEMBUS

10 MM 10 MM 5,4 14 22,05 KV T. TEMBUS

12 MM 10 MM 5,4 14 17,64 KV T. TEMBUS

14 MM 10 MM 4,8 13 17,64 KV T. TEMBUS

15 MM 10 MM 4,8 13 17,64 KV T. TEMBUS


Elektroda Plat dengan Penangkal

Petir .

JARAK PLAT KE

PENANGKAL PETIR

BOLA-BOLA

JARAK SELA

BOLA

ARUS

BOCOR

( mA )

TEG.

TEMBUS

( KV )

TEG. PETIR

( KV )

KET

5 MM 10 MM 5,6 14 11,76 KV TEMBUS

7 MM 10 MM 5,8 14 17,64 KV TEMBUS

9 MM 10 MM 5,8 15 24,99 KV TEMBUS

10 MM 10 MM 5,8 15 24,99 KV T. TEMBUS

12 MM 10 MM 6 15 24,99 KV T. TEMBUS

14 MM 10 MM 6,2 15 23,52 KV T. TEMBUS

15 MM 10 MM 6,4 15 23,52 KV T. TEMBUS


Elektroda Plat dengan Penangkal

Petir dengan bola .

Menghitung Tegangan Tembus Pada Penangkal Petir Tanpa Bola.

Sebagai contoh perhitungan Analisa data Petir diambil data no 1 pada tabel 10 untuk elektroda jarum dengan penangkal petir.


P = 955 mmHg

T = 29 0C

effV

kVxxeff

V 24,943264,172max

V a.

kV22,4375

29273

20273

1013

955943,42

273

20273

1013maxVV b. B

x

T

Px

0,89955943,24

4375,22

max

. V

BV

FCc

= 17,64 kV

Untuk Mendapatkan Nilai VMax, VB, FC digunakan Persamaan Sebagai Berikut :


Menghitung Tegangan Tembus Pada Penangkal Petir

Bola-bola.

effV

kVxxeff

V 27,02152 19,112max

V a.

kV24,3073

29273

20273

1013

955327,0215

273

20273

1013maxVV b. B

x

T

Px

0,8995527,0215

24,3073

max

. V

BV

FCc

Sebagai contoh perhitungan Analisa data Petir diambil data no 1 pada tabel 11 untuk elektroda jarum dengan penangkal

petir bola-bola.


P = 955 mmHg

T = 29 0C

= 19,11 kV

Untuk Mendapatkan Nilai VMax, VB, FC digunakan Persamaan Sebagai Berikut :


JARAK JARUM

KE

PENANGKAL

PETIR (mm)

JARAK

SELA

BOLA

(mm)

ARUS

BOCOR

(mA)

TEG.

TEMBUS

(kV)

TEG.

PETIR

(kV)

Vmax

(kV)

Vb

( kV)Fc

5 10 4.6 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

7 10 4.6 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

9 10 4.6 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

10 10 4.4 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

12 10 4.4 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

14 10 4.2 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

15 10 4.2 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

.

Tabel 19. Hasil Analisa

Percobaan Pengukuran

Elektroda Jarum dengan

Penangkal Petir Tanpa Bola

JARAK JARUM KE

PENANGKAL PETIR

BOLA-BOLA (mm)

JARAK

SELA

BOLA (mm)

ARUS

BOCOR (

mA )

TEG.

TEMBUS ( KV

)

TEG.

PETIR (

KV )

Vmax (kV)VB (

kV)Fc

5 10 5.8 15 19.11 27.0215 24.3073 0.89955

7 10 5.4 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

9 10 5.4 14 19.11 27.0215 24.3073 0.89955

10 10 5.2 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

12 10 4.8 14 18.22 25.7631 23.1753 0.89955

14 10 5.4 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

15 10 4.8 14 17.64 24.943 22.4375 0.89955

Tabel 20. Hasil Analisa

Percobaan Pengukuran

Elektroda Jarum dengan

Penangkal Petir Bola-bola.

Pembahasan

Dari hasil pengujian sistem pentanahan yang

terpakai pada lokasi laboratorium energi dan

lokasi laboratorium tegangan tinggi dan

pentanahan elektroda pasak yang ditanam

masing-masing sedalam 3 m, 5 m, 7 m, 9 m, 12 m

dan elektroda plat dengan ukuran 1 x 1 meter2,

0,75x0,75 meter2, 0,5x0,5 meter2, 0,35x0,35

meter2, 0,25x0,25 meter2 yang umumnya layak

terpakai didapat nilai tahanan pentanahan

berkisar antara 2,5 – 180 Ohm.

Dari data diperoleh untuk pentanahan Elektroda batang untuk kedalaman

3 meter diperoleh tahanan pantanahan pada kondisi tanah kering berkisar 180 -

185 Ohm , Untuk kondisi tanah lembab berkisar 120 – 121,4 Ohm, Untuk

kondisi tanah basah berkisar 33,43 – 35,82 Ohm. Untuk elekroda batang yang

ditanam sedalam 5 meter diperoleh tahanan pantanahan pada kondisi tanah

kering berkisar 1,6 -13,5 Ohm, Untuk kondisi tanah lembab berkisar 7,71 –

7,723 Ohm, Untuk kondisi tanah basah berkisar 7,1 – 7,2 Ohm. Untuk elektroda

batang yang ditanam sedalam 7 meter diperoleh tahanan pantanahan pada

kondisi tanah kering berkisar 9,2 – 11,4 Ohm, Untuk kondisi tanah lembab

berkisar 7,0 – 7,2 Ohm, Untuk kondisi tanah basah berkisar 5,11 – 5,25 Ohm,

Untuk elektroda batang yang ditanam sedalam 9 meter diperoleh tahanan

pantanahan pada kondisi tanah kering berkisar 7,1 – 9,0 Ohm, Untuk kondisi

tanah lembab berkisar 3,09 – 3,35 Ohm, Untuk kondisi tanah basah berkisar 2,2

– 2,4 Ohm, Untuk elektroda batang yang ditanam sedalam 12 meter diperoleh

tahanan pantanahan pada kondisi tanah kering berkisar 6,2 – 8,1 Ohm, Untuk

kondisi tanah lembab berkisar 2,41 -3,09 Ohm, Untuk kondisi tanah basah

berkisar 1,8 – 2,1 Ohm.

Sedangkan untuk elektroda Plat dengan ukuran 1 x 1

meter2 didapat nilai tahanan untuk tanah kering berkisar

antara 5,6 – 6,2 Ohm, Untuk tanah lembab berkisar 5,29 –

5,38 Ohm, Untuk tanah basah berkisar 5,2 – 5,9 0hm, pada

elektroda plat ukuran 0,75 x 0,75 meter2 didapat nilai

tahanan untuk tanah kering berkisar antara 6,9 – 7,4 Ohm,

Untuk tanah lembab berkisar 6,39 – 6,65 Ohm, Untuk tanah

basah berkisar 5,6 – 6,2 Ohm, pada elektroda plat ukuran 0,5

x 0,5 meter2 didapat nilai tahanan untuk tanah kering

berkisar antara 9,1 – 9,6 Ohm, Untuk tanah lembab berkisar

8,4 – 10,6 Ohm, Untuk tanah basah berkisar 8,6 – 8,7 Ohm,

pada elektroda plat ukuran 0,35 x 0,35 meter2 didapat nilai

tahanan untuk tanah kering berkisar antara 10,1 – 10 ,7

Ohm, Untuk tanah lembab berkisar 9,88 – 16,72 Ohm,

Untuk tanah basah berkisar 9,5 – 9,8 Ohm, pada elektroda

plat ukuran 0,25 x 0,25 meter2 didapat nilai tahanan untuk

tanah kering berkisar antara 11,6 – 12,5 Ohm, Untuk tanah

lembab berkisar 11,5 – 13,2 Ohm, Untuk tanah basah

berkisar 11,0 – 11,1 Ohm.

Data yang diperoleh finial petir dilakukan dilaboratorium

tegangan tinggi dengan bebagai variasi elektroda yang berbeda.

Variasi yang dilakukan pengujian ada 3, yaitu elektroda jarum,

elektroda bola, elektroda plat. Pengujian yang dilakukan

dengan elektroda jarum dengan penangkal petir tanpa bola

diperoleh nilai tegangan tembus berkisar 5,88 – 30,87 KV, dan

elektroda jarum dengan penangkal petir memakai bola-bola

diperoleh nilai tegangan tembus berkisar 19,11 – 33,81 KV,

pengujian dengan menggunakan elektroda bola-bola dengan

penangkal petir tanpa bola diperoleh nilai tegangan tembus

berkisar 4,41 – 17,64 KV, dan elektroda bola-bola dengan

penangkal petir memakai bola-bola diperoleh nilai tegangan

tembus berkisar 11,76 – 29,58 KV, pengujian dengan

menggunakan elektroda plat dengan penangkal petir tanpa

bola-bola diperoleh nilai tegangan tembus berkisar 5,29 –

27,93 KV, dan elektroda plat dengan penangkal petir memakai

bola-bola diperoleh nilai tegangan tembus berkisar 11,76 –

32,34 KV.

Dari hasil pengamatan pun ditemukan

beberapa faktor yang dapat mempengaruhi

sistem pentanahan yang senantiasa dapat

menentukan baik tidaknya sistem

pentanahan.

Faktor – faktor tersebut antara lain :

perubahan iklim, kandungan air dan zat

elektrolit yang didalamnya terdapat

mineral-mineral dan garam-garam.

Data yang diperoleh finial petir dilakukan dilaboratorium

tegangan tinggi dengan bebagai variasi elektroda yang berbeda.

Variasi yang dilakukan pengujian ada 3, yaitu elektroda jarum,

elektroda bola, elektroda plat. Pengujian yang dilakukan dengan

elektroda jarum dengan penangkal petir tanpa bola diperoleh nilai

tegangan tembus berkisar 5,88 – 30,87 KV, dan elektroda jarum

dengan penangkal petir memakai bola-bola diperoleh nilai

tegangan tembus berkisar 19,11 – 33,81 KV, pengujian dengan

menggunakan elektroda bola-bola dengan penangkal petir tanpa

bola diperoleh nilai tegangan tembus berkisar 4,41 – 17,64 KV,

dan elektroda bola-bola dengan penangkal petir memakai bola-

bola diperoleh nilai tegangan tembus berkisar 11,76 – 29,58 KV,

pengujian dengan menggunakan elektroda plat dengan penangkal

petir tanpa bola-bola diperoleh nilai tegangan tembus berkisar

5,29 – 27,93 KV, dan elektroda plat dengan penangkal petir

memakai bola-bola diperoleh nilai tegangan tembus berkisar

11,76 – 32,34 KV.

Metode – metode Pentanahan yang Baik :

Metode yang paling sederhana dan biasa digunakan

adalah metode merger tanah, metode ini menggunakan

elektroda tanah (batang pasak).

Metode merger menjelaskan bahwa elektroda tanah

dari pasak E yang ditanam, dan diandaikan ada potensial

antara pasak E dan pasak R yang ditanam pada jarak

tertentu (lihat Gambar 4). Arus yang mengalir diukur dengan

amperemeter, pada potensial antara pasak E dengan pasak

P akan terukur oleh voltmeter. Menurut hukum Ohm, beda

potensial ini berbanding lurus dengan tahanan-tahanan yang

dirumuskan dengan :

V = I R

Dimana :V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere)

R = Tahanan (Ohm)

V

A

Sumber

bolak-balik

PRE

Metode Merger Tanah

•Keadaan tanah kering

1. Warnanya coklat kemerah-merahan.

2. Temperaturnya 29C (kondisi cerah).

•Keadaan tanah basah :

1. Warnanya coklat kehitam-hitaman.

2. Temperaturnya 20C- 25C.

3. Terdapat genangan air (kondisi hujan).

•Keadaan tanah lembab

1. Warnanya coklat kekuningan.

2. Temperaturnya 25C- 28C.

3. Kondisi berawan (setelah/sebelum hujan).

Berdasarkan pada waktu pengambilan data kondisi tanah bermacam-macam.

Di bawah ini djelaskan keterangan tentang keadaan tanah tersebut:

PENUTUPKesimpulan

pentanahan elektroda batang dan plat

1. Dari hasil pengujian sistem pentanahan yang terpakai pada lokasi

laboratorium energi dan lokasi laboratorium tegangan tinggi dan

pentanahan elektroda pasak yang ditanam masing-masing sedalam 3

meter, 5 meter, 7 meter, 9 meter, 12 meter dan elektroda plat dengan

ukuran 1 x 1 meter2, 0,75x0,75 meter2, 0,5x0,5 meter2, 0,35x0,35 meter2,

0,25x0,25 meter2 yang umumnya layak terpakai didapat nilai tahanan

pentanahan berkisar antara 2,5 – 180 Ohm.

2. Dari data diperoleh untuk pentanahan Elektroda batang untukkedalaman 3 meter, 5 meter, 7 meter, 9 meter, 12 meter dalamkondisi kering diperoleh nilai tahanan pentanahan berkisar 1,6 –9,0 Ohm. Untuk Kondisi tanah lembab diperoleh nilai tahananpentanahan berkisar 2,41 – 7,72 Ohm. Untuk kondisi tanah basahdiperoleh nilai tahanan pentanahan berkisar 1,8 – 5,25 Ohm.

3. Dari data diperoleh untuk pentanahan Plat batang untuk ukuran 1x 1 meter2, 0,75 x 0,75 meter2, 0,5 x 0,5 meter2, 0,35 x 0,35 meter2, 0,25x 0,25 meter2 dalam kondisi kering diperoleh nilai tahananpentanahan berkisar 5,6 – 12,5 Ohm. Untuk Kondisi tanah lembabdiperoleh nilai tahanan pentanahan berkisar 5,29 – 11,5 Ohm.Untuk kondisi tanah basah diperoleh nilai tahanan pentanahanberkisar 5,2 – 9,8 Ohm

4. Dari data yang diperoleh untuk Pengukuran Tahanan yang terkecil untuk

elektroda Batang yaitu elektroda yang kedalaman 12 meter dengan nilai

tahanan 2,9 Ohm kondisi tanah kering, dan kondisi tanah lembab nilai

tahanannya 2,34, dan kondisi tanah basah bernilai 2,2 Ohm. Untuk

Pengukuran Tahanan yang terkecil untuk elektroda Plat yaitu elektroda

yang mempunyai luas 1 x 1 m2 dengan nilai tahanan 6,2 Ohm kondisi

tanah kering, dan kondisi tanah lembab nilai tahanannya 5,82 Ohm, dan

kondisi tanah basah bernilai 5,3 Ohm.

5. Dari hasil data yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa hasil perhitungansecara teori dan praktek pada elektroda Batang sudah sangat mendekati,sedangkan untuk elektroda Plat ukuran 1x1 m2 sampai 0,5 m2 sudahmendekati secara pengukuran, tetapi ukuran 0,35 m2 sampai 0,25 m2 jauhlebih besar dari tahanan secara teoritis.

6. Data yang diperoleh untuk Penangkal petir dilakukan dilaboratoriumtegangan tinggi dengan bebagai variasi elektroda yang berbeda maka dapatdisimpulkan bahwa Penangkal Petir tanpa Bola-bola mempunyai tegangantembus berkisar 4,41 – 30,87 KV. Sedangkan Penangkal Petir dengan Bola-bola mempunyai tegangan tembus berkisar 11,76 – 33,81 KV.

7. Untuk Elektroda Bola dengan Penangkal petir tanpa bola di peroleh nilaitegangan tembus berkisar 4,41 – 17,64 kV, dan Penangkal petir memakaibola-bola diperoleh nilai tegangan tembus berkisar 5,88 – 29,58 kV. UntukElektroda Plat dengan penangkal petir tanpa bola diperoleh nilai tegangantembus berkisar 5,29 – 27,93 kV, dan penangkal petir memakai bola-boladiperoleh nilai tegangan tembus berkisar 5,29 – 32,34 kV. Jadi dapatdisimpulkan bahwa jika penangkal petir memakai bola-bola nilai tegangantembusnya akan semakin besar, dan dapat mengamankan peralatanLaboratorium Teknik Konversi Energi dari sambaran Petir.

Saran

1. Berdasarkan hasil yang diperoleh pada penelitian ini maka

disarankan supaya dapat mempertimbangkan akan

pentingnnya pentanahan pada semua hal yang berhubungan

dengan aliran listrik sebagai elemen pengaman jika ada

gangguan baik berupa sambaran petir, hubung singkat atau

kerusakan isolasi pada sumber yang menggunakan aliran

listrik.

2. Dalam hal Percobaan Penangkal Petir Kami hanya

melakukan percobaan di Laboratorium Tegangan Tinggi

Implus, diharapkan Kedepannya dapat di lakukan

Percobaan Langsung dengan Petir.

VI. LAMPIRAN

Lampiran 1. Finial petir, Kawat pentanahan,Batang Pentanahan dan Plat Tembaga

Lampiran 2. Pengecetan Menara penangkal petir

Lampiran 3. Lubang sedalam 2 meter untuk pentanahan plat

Lampiran 4. Pembuatan Elektroda Plat

Lampiran 5. Pemasangan Pentanahan Elektroda Batang

Lampiran 6. Pemasangan pentanahan Elektroda Batang

Lampiran 7. Pembuatan Elektroda Plat

Lampiran 8. Pemasangan Elektroda Plat

Lampiran 9. Pengeboran untuk Pentanahan Elektroda Batang

Lampiran 10. Peneboran telah mencapai kedalam 3 meter

Lampiran 11. Pemasangan Menara untuk Finial Petir

Lampiran 12.Pemasangan Papan Nama

Lampiran 13. Mahasiswa IIIB sementara menyambungkan Alat

Ukur dengan Elektroda Pentanahan. Dalam rangka Praktikum

Pentanahan.

Lampiran 14 Mahasiswa IIIB sementara mencatat data Pengukuran

Pentanahan

Lampiran 15. Pembuatan dan Penelitian Finial Petir yang telah selesai.

PEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLAT

Engineering

Transcript of PEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLAT