6 hery setijasa, eksergi sept 2012

Upload: marganasmr

Post on 28-Oct-2015

50 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Penangkal Petir Elektrostatis Dan Konvensional

(Hery Setijasa)Eksergi Jurnal Teknik Energi Vol 8 No. 3 September 2012; 111 - 116

PENANGKAL PETIR ELEKTROSTATIS DAN KONVENSIONAL

Hery Setijasa

Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang Jl Prof Sudarto,SH Tembalang Semarang 50275AbstrakAir terminal Penangkal Petir Elektro statis adalah alat penerima sambaran petir yang berbasis kerja ESE (Early Streamer Emission Lightning Conductor). Dengan sistim kerja mengumpulkan energi awan disaat ada awan energi melintas di area perlindungan, kemudian menjemput kilatan petir dengan mengeluarkan lidah api penuntun keudara (streamer), menangkap dan menyalurkan ke bumi. Penangkal Petir Elektrostatis bertujuan untuk melindungi bangunan dari bahaya sambaran petir dengan sisitim radius jangkauanya sesuai tipe penangkal petir ,misal tipe 150 maka bangunan akan terlindungi dari bahaya sambaran selebar radius jari jari 150 m dari ujung penangkal petir arah melingkar dengan sudut 90 deraja penangkal petir Elektrostatis di rancang khusus untuk digunakan didaerah yang beriklim tropis seperti di Indonesia.Kata kunci : Penangkal petir,Spit elektrostatis,Spit

I PENDAHULUAN

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.Proteksi eksternal adalah instalasi dan alat-alat di luar suatu struktur bangunan untuk menangkap dan menghantarkan arus petir ke sistem pembumian (grounding). Dengan kata lain, proteksi eksternal berfungsi sebagai ujung tombak penangkap muatan listrik dan arus petir di areal yang telah dipasang sistem proteksi petir. Terminal Udara (Air Termination) adalah bagian sistem proteksi petir eksternal yang di khususkan untuk menangkap sambaran petir, berupa elektroda logam yang dipasang secara tegak maupun mendatar. Penangkap petir di tempatkan sedemikian rupa sehingga mampu menangkap semua sambaran petir tanpa mengenai bagian struktur yang dilindungi.

ESE Terminal adalah Head Unit yang di pasang pada bagian puncak tiang penangkal petir, ESE Terminal bekerja dengan mengeluarkan emisi "upward streamer" dari bumi, makin cepat early streamer di projeksikan ke atas maka akan makin cepat downward leader muatan listrik yang terdapat di dalam awan.2.TUJUANDengan mengenal dan membaca akan mengetahui prinsip kerja dan fungsi penagkal petir penghantar penghubung ,pentanahan selanjutnya mampu menempatkan letak titik penangkal petir Elektrostatis sebagai perlindungan terhadap bangunan.3. PETIRPetir 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.PROSES TERJADINYA PETIR

Terdapat 2 teori yang mendasari proses terjadinya petir :

1. Proses Ionisasi

2. Proses Gesekan antar awan3.1. Proses IonisasiPetir 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.3.2.Gesekan antar awanPada 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.4.SISTIM PENANGLKAL PETIR

Manusia selalu mencoba untuk menjinakkan keganasan alam, salah satunya adalah Sambaran Petir. danmetode yang pernah dikembangkan:4.1. Penangkal Petir Kovensional / Faraday / FrangklinKedua ilmuan diatas Faraday dan Frangklin mengketengahkan system yang hampir sama, yakni system penyalur arus listrik yang menghubungkan antara bagian atas bangunan dan grounding . Sedangkan system perlindunga yang dihasilkan ujung penerima / Splitzer adalah sama pada rentang 30 ~ 45 . Perbedaannya adalah system yang dikembangkan oleh Faraday bahwa Kabel penghantar terletak pada sisi luar bangunan dengan pertimbangan bahwa kabel penghantar juga berfungsi sebagai penerima sambaran, Berupa sangkar elektris atau biasa disebut sangkar Faraday.4.2. Penangkal Petir RadioAktifPenelitian terus berkembang akan sebab terjadinya petir , dan dihasilkan kesimpulan bahwa petir terjadi karena ada muatan listrik di awan yang dihasilkan oleh proses ionisasi, maka penggagalan proses ionisasi di lakukan dengan cara memakai Zat berradiasi misl. Radiun 226 dan Ameresium 241 , karena 2 bahan ini mampu menghamburkan ion radiasinya yang bisa menetralkan muatan listrik awan.

Sedang manfaat lain adalah hamburan ion radiasi akan menambah muatan pada Ujung Finial / Splitzer dan bila mana awan yang bermuatan besar yang tidak mampu di netralkan zat radiasi kemuadian menyambar maka akan condong mengenai penangkal petir ini.

Keberadaan penangkal petir jenis ini sudah dilarang pemakaiannya , berdasarkan kesepakatan internasional dengan pertimbangan mengurangi pemakaian zat beradiasi dimasyarakat.4.3. Penangkal Petir ElektrostaticPrinsip kerja penangkal petir Elektrostatik mengadopsi sebagian system penangkal petir Radioaktif , yakni menambah muatan pada ujung finial / splitzer agar petir selalu memilih ujung ini untuk disambar .

Perbedaan dari sisten Radioaktif dan Elektrostatik ada pada energi yang dipakai. Untuk Penangkal Petir Radioaktif muatan listrik dihasilkan dari proses hamburan zat berradiasi sedangkan pada penangkal petir elektrostatik energi listrik dihasilkan dari Listrik Awan yang menginduksi permukaan bumi.5.CARA KERJA PENANGKAL PETIR ELEKTROSTATIK5.1 Ketika awan bermuatan listrik melintas diatas sebuah bangunan yang terpasang penangkal petir Elektrostatis, maka elektroda penerima pada bagian samping penangkal petir ini mengumpulkan dan menyimpan energi listrik awan pada unit kapasitornya . Setelah energi ini cukup besar maka dilepas dan diperbesar beda potensialnya pada bagian Ion Generator.

Pelepasan muatan listrik pada unit Ion Generator ini di picu oleh sambaran, yakni ketika lidah api menyambar permukaan bumi maka semua muatan listrik di bagian ion generator dilepaskan keudara melalui Central Pick Up agar menimbulkan lidah api penuntun keatas ( Streamer leader ) untuk menyambut sambaran petir yang terjadi kemudian menuntunya masuk kedalam satu titik sambar yang terdapat unit Spit penangkal petir Elektrostatis.5.2 Kerja Simultan Pada unit Penangkal Petir Elektrostatis secara simultan bekerja bergantian dari masing-masing unit penerima induksi, jumlahnya tergantung dari tipe dan modelnya. Bekerjanya secara bergantian dimana bila salah satu bagian unit melepaskan muatan ke udara / streamer maka ada bagian yang dalam proses pengisian muatan awan.

Tentu akurasi dan kemampuan Penangkal Petir Elektrostatik masih tergantung dari 2 hal pendukung instalasi, yaitu:1. Kabel Penghantar harus minimal 50 mm2. Grounding maksimal 5 Ohm

Bila 2 syarat pendukung ini sudah terpenuhi maka kemampuanpenangkal PetirElektroststis akan maksimal.6.JENIS SAMBARANAnti Petir dan Penangkal Petir mungkin itu adalah istilah yang sudah salah kaprah dalam bahasa kita, kesan yang ditimbulkan dua istilah ini adalah aman 100 % terhadap petir, akan tetapi kejadiannya tidak demikian.

Dalam penanganan bahaya petir memang ada beberapa faktor yang sangat mempengaruhi, bilamana kita ingin solusi/penyelesaian total akan bahaya petir kita harus melihat faktor lain.6.1 Sambaran Tidak Langsung pada bangunan yakni petir menyambar diluar areal perlindungan dari penangkala petir yang terpasang , kemudian arus petir ini merambat melalui instalasi listrik , kabel data atau apa saja mengarah ke bangunan. Akhirnya arus petir ini merusak unit peralatan listrik kita.

Masalah ini semakin runyam disaat ini karena peralatan elektronik menggunakan tegangan kerja kecil , DC , dan sensitiv.6.2 Maka pada dasarnya pengaman sambaran petir langsung bukan membuat posisi kita aman 100 % terhadap petir, akan tetapi membuat posisi bangunan kita terhindar dari kerusakan fatal akibat sambaran Langsung, serta mengurangi efek kerusakan pada peralatan elektronik bila ada petir yang menyambar bangunan kita.mungkin Penyalur Arus Petir adalah istilah tepatnya.7. KOMPONEN SPLIT PENANGKAL PETIR

7.1. Main Rod, adalah batang utama berbentuk runcing terbuat dari logam yang berfungsi sebagai penerima sambaran petir langsung, Pointy Spear ini memiliki kemampuan untuk menerima sambaran petir hingga 300 KA

7.2. Elektroda, perangkat ini memainkan peran yang sangat penting sebagai bilah pemicu untuk mengumpulkan cadangan energi awan dari luar, dan energi tersebut di manfaatkan untuk membangkitkan Early Streamer Emission Conductor. Bilah pemicu ini aktif bekerja dengan 2 system, pertama-tama menerima dan mengumpulkan energi awan dengan menggunakan system induksi serta sensor, sedangkan yang kedua menggunakan karbon inti mengumpulkan energi awan dari induksi awan tersebut.

7.3. Ion Generator, terdiri dari unit kapasitor, ion pembangkit, sensor petir. Ion Generator adalah perangkat kunci penangkal petir Elektrostatis.

7.4. Spear Shooter, bagian ini adalah konduktor di sisi atas untuk menembak ion ke udara. System ini aktif bekerja, sifatnya menarik petir untuk menyambar pada bagian kepala terminal petir Elektrostatis dengan cara memancarkan ion - ion ke udara. Kerapatan ion makin besar bila jarak ke kepalanya

(Gambar 1 Spit Elektrostatis )

Daerah perlindungan

( Gambar 2 Sistim perlindungan)

semakin dekat. Pemancaran ion dapat menggunakan generator listrik atau batere cadangan (generated ionization) atau secara alamiah (natural ionization). Area perlindungan system ini berupa bola dengan radius mencapai 150 meter dan radius ini akan mengecil sejalan dengan bertambahnya waktu. system ini dapat di kenali dari kepalanya yang di kelilingi 3 bilah pembangkit (bilah pemicu) beda tegangan dan di pasang pada tiang tinggi.8. DELAPAN POINT PLANTujuan dari "SEVEN POINT PLAN" adalah menyiapkan sebuah perlindungan efective dan dapat di andalkan terhadap seranganpetir, "Seven Point Plan' tersebut meliputi :8.1 MenangkapPetirDengan cara menyediakan system penerimaan (Air Terminal Unit) yang dapat dengan cepat menyambut sambaran aruspetir, dalam hal ini mampu untuk lebih cepat dari sekelilingnya dan memproteksi secara tepat dengan memperhitungkan besaranpetir.Terminal Petir Elektrostatis mampu memberikan solusi sebagai alat penerima sambaranpetir karena desainnya dirancang untuk digunakan khusus di daerah tropis.8.2 Conecting sleeveConnecting Sleeve penangkalpetir adalah alat yang dipasang di suatuinstalasi penangkal petir berfungsi sebagai isolator antaraterminal petir denganpipa penyangga, maksudnya ketika sebuahinstalasi penangkal petir sudah terpasang dengan baik dan benar, connecting sleeve ini dapat membantu mengurangi kemungkinan terjadinya induksi yang di sebabkan aruspetir. Terlebih lagi bila instalasinya berada di atas bangunan yang di dominasi unsur logam, misalnya bangunan dengan atap seng atau logam lainnya.Meskipun secara teknis bahwasannya connecting sleeve dapat membantu mengurangi induksi karena peranannya sebagai isolator, namun masih ada beberapa ilmuwan yang menyatakan connecting sleeve ini sebagai titik kelemahan sebuahinstalasi penangkal petir, karena bilapetir menyambar mengenai connecting sleeve tersebut secara langsung maka kemungkinan besar alat tersebut akan hancur dantiang penyangga akan runtuh. Hal ini tidak akan terjadi bila kualitas connecting sleeve di perhatikan, mulai dari ukuran dan kualitas bahan. 8.3. Menyalurkan ArusPetirSambaranpetir yang telah mengenaiterminal penangkal petir sebagai alat penerima sambaran akan membawa arus yang sangat tinggi, maka dari itu harus dengan cepat disalurkan ke bumi (grounding) melaluikabel penyalur sesuai standart sehingga tidak terjadi loncatan listrik yang dapat membahayakan struktur bangunan atau membahayakan perangkat yang ada di dalam sebuah bangunan.8.4. MenampungPetirDengan cara membuatgrounding system 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 instalasipenangkal petir harus dibawah 3 Ohm.8.5. ProteksiGrounding SystemSelain memperhatikan resistansi atau tahanan tanah, material yang digunakan untuk pembuatangrounding juga harus diperhatikan, jangan sampai mudah korosi atau karat, terlebih lagi jika didaerah dengan dengan laut. Untuk menghindari terjadinya loncatan aruspetir yang ditimbulakn adanya beda potensial tegangan maka setiap titikgrounding harus dilindungi dengan cara integrasi atau bonding system.8.6. ProteksiPetir Jalur Power ListrikProteksi terhadap jalur dari power muntak diperlukan untuk mencegah terjadinya induksi yang dapat merusah peralatan listrik dan elektronik.8.7. ProteksiPetir Jalur PABXMelindungi seluruh jaringan telepon dan signal termasuk pesawat faxsimile dan jaringan data8 8. ProteksiPetir Jalur ElektronikMelindungi seluruh perangkat elektronik seperti CCTV, mesin dll dengan memasang surge arrester elektronik9. KEISTIMEWAAN PENANGKAL PETIR ELEKTROSTATIS 1.Tidak banyak membutuhkan material maupun kabel2.Area perlindungan lebih luas antara 50 Meter sampai 150 Meter3.Cenderung lebih ekonomis jika diterapkan pada area yang sangat luas4.Pada umumnya hanya membutuhkan 1 titik arde atau resistansi < 5 Ohm5.Hanya membutuhkan 1 unit terminal untuk radius tertentu6.Perawatan dan pemasangan sangat mudah dan tidak mengganggu estetika7.Bertindak sebagai pencegah interferensi perangkat elektronik kita8.Lebih aman bagi pekerja yang akan melakukan perawatan instalasi10. KESIMPULANDAN SARAN1.Pemasangan spit elektrostatis harus sedapat mungkin melindungi seluruh bangunan2. Sudut perlindungan mengikuti tipe spit elektrostatis3..pemasangangrounding sistem sesuai dengan standart yang telah ditentukan.tidak boleh lebih dari 5 ohm.SARAN1.Tipe atau jenis sistem instalasi penangkal petir sebaiknya mempertimbangkan secara detail mulai dari tahap perancangan suatu struktur bangunan baru, sehingga bagian bangunan yang secara listrik bersifat konduktif dapat dimanfaatkan secara maksimum. 2.Kabel pentanahan sebisa mungkin tidak melalui belokan belokan.3. Tata letak Spit penangkal petir sedapat mungkin di tengah tengah lokasi bangunanDAFTAR PUSTAKA : 1. IEC 6-1024-1, Protection of Structures Against Lightning - Part 1 : General Principles.

2. IEC 6-1024-1-1, Protection of Structures Against Lightning - Part 1 : General Principles. Section 1 : Guide A - Selection Levels For Lightning Protection System.

3. IEC 6-1024-1-2, Protection of Structures Against Lightning - Part 1 : General Principles. Section 2 : Guide B - Design, Installation, Maintenance and Inspection of Lightning Protection System.

4.IEC 6-1312-1, Protection Against Lightning Electromagnetic Impilse - Part 1 : General Principles

116115