BAB IPENDAHULUANA. Latar BelakangPembangunan gedunggedung baru cenderung bertingkat, hal ini sebagai solusi semakin sempitnya lahan tanah yang ada. Namun disisi lain, dengan semakin banyak berdirinya bangunan bertingkat, beberapa permasalahan mengenai keamanan bangunan menjadi hal penting untuk diperhatikan, karena bangunan bertingkat lebih beresiko mengalami gangguan, baik gangguan secara mekanik maupun gangguan alam. Salah satu dari gangguan mekanik bisa dimungkinkan kerobohan gedung karena kurang kokoknya bangunan, sedangkan gangguan alam yang sering terjadi adalah terkenanya sambaran petir.Secara geografis letak Indonesia yang dilalui garis katulistiwa menyebabkan Indonesia beriklim tropis, akibatnya Indonesia memiliki hari guruh rata-rata per tahun yang sangat tinggi. Dengan demikian bangunan bangunan di Indonesia memiliki resiko lebih besar mengalami kerusakan akibat terkena sambaran petir. Kerusakan yang ditimbulkan dapat membahayakan peralatan serta manusia yang berada di dalam gedung tersebut. Petir merusak struktur yang terbuat dari bahan, seperti batu, kayu, beton dan baja yang dapat mengalirkan arus listrik yang tinggi dari petir sehingga dapat memanaskan bahan dan akan menyebabkan potensi kebakaran atau kerusakan berbahaya lainnya.Untuk melindungi dan mengurangi dampak kerusakan dari sambaran petir maka perlu dipasang sistem pengaman pada gedung bertingkat. Sistem pengaman itu salah satunya berupa sistem penangkap petir beserta pentanahannya.

B. Identifikasi MasalahBerdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, ternyata permasalahan yang ada masih kompleks. Oleh karena itu, identifikasi masalah akan diuraikan sebagai berikut :1. Apa itu petir2. Mengapa terjadi petir?3. Apa yang disambar petir?4. Apa yang dimaksud system penangkap petir?5. Mengapa system penangkap petir harus ada di bangunan gedung?6. Bagaimana system penangkap petir dapat menetralisir bahaya petir?7. Bagaimana memasang system penangkap petir?8. Bagaimana system penangkap petir yang baik?9. Apa itu Arrester?10. Apa jenis jenis Arrester?11. Apa yang dimaksud dengan grounding?12. Bagaimana grounding yang baik?13. Bagaimana cara memasang grounding?

C. Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang tersebut, maka penulis akan mengangkat rumusan masalah sebagai berikut :1. Apa dampak dari sambaran petir?2. Mengapa gedung harus menggunakan system penangkap petir?3. Bagaimana kontruksi pemasangan system penangkap petir di gedung?4. Penjelasan tentang Arrester?5. Penjelasan tentang sistem grounding yang baik?

D. Tujuan PenulisanTujuan dibuatnya makalah ini, diharapkan mahasiswa dapat mencapai tujuan sebagai berikut :1. Menambah wawasan mahasiswa tentang sistem penangkap petir.2. Mahasiswa dapat mengetahui dampak dari bahaya petir jika bangunan tidak dipasang system penangkap petir.3. Mahasiswa dapat mengetahui kontruksi pemasangan system penangkap petir.4. Mahasiswa dapat mengetahui cara memasang dan menentukan nilai tahanan pada system grounding.

BAB IIPEMBAHASAN MATERI

A. Dampak dari Sambaran PetirSelainpetirdapat menyambar sebuah bangunan yang telah di lengkapianti petir/penangkal petirkonvensional maupun elektrostatis,petirjuga dapat menyambar melalui jaringan listrik PLN yang kabelnya terbentang di luar dan terbuka. Pada Umumnya jaringan listrik terbuka seperti ini masih ada dan di pergunakan di beberapa negara termasuk Indonesia.Arus petiryang merusak perangkat panel listrik bukan di sebabkan olehsambaran petiryang menyambar langsung ke bangunan yang telah di pasangpenangkal petiratauanti petirmelainkan sambaranpetir mengenai jaringan listrik PLN sehinggaarus petirini masuk ke bangunan mengikutikabellistrik dan merusak panel listrik tersebut.Jadi biasanya sambaranpetirmengenai sesuatu yang jauh dari bangunan yang telah terpasanginstalasipenangkap petirbaik instalasipenangkap petir konvensionalmaupunpenangkap petir elektrostatis, hal ini sudah biasa terjadi karenakabeldistribusi PLN memakaikabeldistribusi terbuka dan letaknya tinggi, seperti yang terpasang pada jaringan listrik tegangan tinggi di Indonesia.Untuk penanganan agar peristiwa ini tidak terjadi maka perlu sekali jaringan listrik pada sebuah bangunan di lengkapi dengan perangkatSuryaArrester(Pelepas tegangan lebih/over voltage). Jenis dan merkSurgeArresterini banyak sekali tersedia di pasaran umum, yang jelas pemasangan arrester harus di hubungkan dengangroundingke bumi.1. Bahaya Akibat Sambaran Petir

a. SambaranPetirLangsung Melalui BangunanSambaranpetiryang langsung mengenai struktur bangunan rumah, kantor dan gedung, tentu saja hal ini sangat membahayakan bangunan tersebut beserta seluruh isinya karena dapat menimbulkan kebakaran, kerusakan perangkat elektrik/elektronik atau bahkan korban jiwa. Maka dari itu setiap bangunan di wajibkan memasanginstalasi penangkal petir. Cara penanganannya adalah dengan cara memasang terminal penerima sambaranpetirserta instalasi pendukung lainnya yang sesuai dengan standart yang telah di tentukan. Terlebih lagi jika sambaranpetirlangsung mengenai manusia, maka dapat berakibat luka atau cacat bahkan dapat menimbulkan kematian. Banyak sekali peristiwa sambaran petir langsung yang mengenai manusia dan biasanya terjadi di areal terbuka.

b. SambaranPetirMelalui Jaringan ListrikBahaya sambaran ini sering terjadi,petirmenyambar dan mengenai sesuatu di luar area bangunan tetapi berdampak pada jaringan listrik di dalam bangunan tersebut, hal ini karena sistem jaringan distribusi listrik/PLN memakai kabel udara terbuka dan letaknya sangat tinggi, bilamana adapetiryang menyambar pada kabel terbuka ini maka aruspetirakan tersalurkan ke pemakai langsung. Cara penanganannya adalah dengan cara memasang perangkatarrestersebagai pengaman tegangan lebih (over voltage). Instalasisurge arresterlistrik ini dipasang harus dilengkapi dengangrounding system.

c. SambaranPetirMelalui Jaringan TelekomunikasiBahaya sambaranpetirjenis ini hampir serupa dengan yang ke-2 akan tetapi berdampak pada perangkat telekomunikasi, misalnya telepon dan PABX. Penanganannya dengan carapemasangan arresterkhusus untuk jaringan PABX yang di hubungkan dengangrounding. Bila bangunan yang akan di lindungi mempunyai jaringan internet yang koneksinya melalui jaringan telepon maka alat ini juga dapat melindungi jaringan internet tersebut.Pengamanan terhadap suatu bangunan atau objek dari sambaranpetirpada prinsipnya adalah sebagai penyedia sarana untuk menghantarkan aruspetiryang mengarah ke bangunan yang akan kita lindungi tanpa melalui struktur bangunan yang bukan merupakan bagian dari sistem proteksipetiratau instalasi penangkappetir, tentunya harus sesuai dengan standart pemasangan instalasinya.Ada 2 jenis kerusakan yang di sebabkan sambaranpetir, yaitu :1. KerusakanThermis, kerusakan yang menyebabkan timbulnya kebakaran.2. KerusakanMekanis, kerusakan yang menyebabkan struktur bangunan retak, rusaknya peralatan elektronik bahkan menyebabkan kematian.

2. Efek Sambaran Petir

a. Efek ListrikKetikaarus petirmelaluikabel penyalur(konduktor) menuju resistansi elektroda bumiinstalasi penangkap petir, akan menimbulkan tegangan jatuh resistif, yang dapat dengan segera menaikan tegangan sistem proteksi kesuatu nilai yang tinggi dibanding dengan tegangan bumi.Arus petirini juga menimbulkan gradien tegangan yang tinggi disekitar elektroda bumi, yang sangat berbahaya bagi makluk hidup. Dengan cara yang sama induktansi sistem proteksi harus pula diperhatikan karena kecuraman muka gelombang pulsapetir. Dengan demikian tegangan jatuh padasistem proteksi petiradalah jumlah aritmatik komponen tegangan resistif dan induktif

b. Efek Tegangan Tembus - SampingTitik sambaranpetirpada sistem proteksipetirbisa memiliki tegangan yang lebih tinggi terhadap unsur logam didekatnya. Maka dari itu akan dapat menimbulkan resiko tegangan tembus darisistem proteksi petiryang telah terpasang menuju struktur logam lain. Jika tegangan tembus ini terjadi maka sebagianarus petirakan merambat melalui bagian internal struktur logam seperti pipa besi dan kawat. Tegangan tembus ini dapat menyebabkan resiko yang sangat berbahaya bagi isi dan kerangka struktur bangunan yang akan dilindungi

c. Efek TermalDalam kaitannya dengansistem proteksi petir, efek termal pelepasan muatanpetiradalah terbatas pada kenaikan temperatur konduktor yang dilalui aruspetir. Walaupun arusnya besar, waktunya adalah sangat singkat dan pengaruhnya pada sistem proteksi petir biasanya diabaikan. Pada umumnya luas penampang konduktorinstalasi penangkap petirdipilih terutama umtuk memenuhi persyaratan kualitas mekanis, yang berarti sudah cukup besar untuk membatasi kenaikan temperatur 1 derajat celcius.

d. Efek MekanisApabilaarus petirmelaluikabel penyalurpararel (konduktor) yang berdekatan atau pada konduktor dengan tekukan yang tajam akan menimbulkan gaya mekanis yang cukup besar, oleh karena itu diperlukan ikatan mekanis yang cukup kuat. Efek mekanis lain ditimbulkan olehsambaran petiryang disebabkan kenaikan temeratur udara yang tiba-tiba mencapai 30.000 K dan menyebabkan ledakkan pemuaian udara disekitar jalur muatan bergerak. Hal ini dikarenakan jika konduktifitas logam diganti dengan konduktifitas busur api listrik, enegi yang timbul akan meningkatkan sekitar ratusan kali dan energi ini dapat menimbulkan kerusakan pada struktur bangunan yang dilindungi.

e. Efek Kebakaran Karena Sambaran LangsungAda dua penyebab utama kebakaran bahan yang mudah terbakar karenasambaran petir, pertama akibat sambaran langsung pada fasilitas tempat penyimpanan bahan yang mudah terbakar. Bahan yang mudah terbakar ini mungkin terpengaruh langsung oleh efek pemanasan sambaran atau jalur sambaranpetir. Kedua efek sekunder, penyebab utama kebakaran minyak. Terdiri dari muatan terkurung, pulsa elektrostatis dan elektromagnetik dan arus tanah

f. Efek Muatan TerjebakMuatan statis ini di induksikan oleh badai awan sebagai kebalikan dari proses pemuatan lain. Jika proses netralisasi muatan berakhir dan jalur sambaran sudah netral kembali, muatan terjebak akan tertinggal pada benda yang terisolir dari kontak langsung secara listrik dengan bumi, dan pada bahan bukan konduktor seperti bahan yang mudah terbakar. Bahan bukan konduktor tidak dapat memindahkan muatan dalam waktu singkat ketika terdapat jalur sambaran.

B. Gedung Harus Memakai SPP

1. Kebutuhan Bangunan TerhadapAncaman Bahaya PetirSuatuinstalasi penangkap petiryang telah terpasang harus dapat melindungi semua bagian dari struktur bangunan dan arealnya termasuk manusia serta peralatan yang ada didalamnya terhadap ancamanbahaya dan kerusakan akibat sambaran petir. Berikut ini akan dibahas mengenai cara menentukan besarnya kebutuhan bangunan akan proteksipetirmenggunakan beberapa standart yaitu berdasarkan Peraturan Umum Instalasi Penangkap Petir, Nasional Fire Protection Association 780, International Electrotechnical Commision 1024-1-1.Kebutuhan Bangunan TerhadapAncaman Bahaya PetirBerdasarkan Peraturan UmumInstalasi Penangkal Petir. Jenis Bangunan yang perlu diberi penangkap petir dikelompokan menjadi :1. Bangunan tinggi seperti gedung bertingkat, menara dan cerobong pabrik.2. Bangunan penyimpanan bahan mudah meledak atau terbakar, misalnya pabrik amunisi, gudang bahan kimia.3. Bangunan untuk kepentingan umum seperti gedung sekolah, stasiun, bandara dan sebagainya.4. Bangunan yang mempunyai fungsi khusus dan nilai estetika misalnya museum, gedung arsip negara.Besarnya kebutuhan suatu bangunan terhadapinstalasi proteksi petirditentukan oleh besarnya kemungkinan kerusakan serta bahaya yang terjadi jika bangunan tersebut tersambarpetir. Berdasarkan Peraturan umum InstalasiPenangkap Petirbesarnya kebutuhan tersebut mengacu kepada penjumlahan indeks-indeks tertentu yang mewakili keadaan bangunan di suatu lokasi dan dituliskan sebagai berikut;R = A+B+C+D+E

Dari persamaan tersebut maka akan terlihat bahwa semakin besar nilai indeks akan semakin besar pula resiko (R) yang di tanggung suatu bangunan sehingga semakin besar kebutuhan bangunan tersebut akansistem proteksi petir.

Bebarapa Indeks perkiraanbahaya petirdi tunjukkan ke dalam tabel berikut ini Tabel 2.1 IndeksA : Bahaya Berdasarkan Jenis BangunanPenggunaan dan IsiIndeks A

Bangunan biasa yang tak perlu diamankan baik bangunan maupun isinya-10

Bangunan dan isinya jarang dipergunakan misalnya menara atau tiang dari metal0

Bangunan yang berisi peralatan sehari-hari atau tempat tinggal misalnya rumah tinggal, industri kecil, stasiun kereta1

Bangunan dan isinya cukup penting misalnya menara air, toko barang-barang berharga dan kantor pemerintah2

Bangunan yang isinya banyak sekali orang misalnya sarana ibadah, sekolah dan atau monumen sejarah yang penting3

Instalasi gas minyak atau bensin, dan rumah sakit5

Bangunan yang mudah meledak dan menimbulkan bahaya yang tak terkendali bagi sekitarnya misalnya instalasi nuklir.15

sumber : Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. Peraturan Umum InstalasiPenangkap Petiruntuk Bangunan di Indonesia. Hal 17.

Tabel 2.2 IndeksB : Bahaya Berdasarkan Kontruksi BangunanKontruksi bangunanIndeks B

Seluruh bangunan terbuat dari logam dan mudah menyalurkan listrik0

Bangunan dengan kontruksi beton bertulang atau rangka besi dengan atap logam1

Bangunan dengan kontruksi beton bertulang, kerangka besi dan atap bukan logam2

Bangunan kayu dengan atap bukan logam3

sumber : Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. Peraturan Umum InstalasiPenangkap Petiruntuk Bangunan di Indonesia. Hal 18.

Tabel 2.3 IndeksC : Bahaya Berdasarkan Tinggi BangunanTinggi bangunan berdasarkan......(m)Indeks C

60

122

173

254

355

506

707

1008

1409

20010

Sumber: Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. Peraturan Umum Instalasi Penangkap Petir untuk Bangunan di indonesia hal.19Tabel 2.4 indeks D : Bahaya Berdasarkan Situasi BangunanSituasi bangunanIndeks D

Di anah daar pada semua ketinggian0

Di kaki bukit sampai % tinggi bukit atau pegunungan sampai 1000 metter1

Dipuncak gunung atau pegunungan yang lebih dari 1000 meter2

Sumber : Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. Peraturan Umum InstalasiPenangkap Petiruntuk Bangunan di Indonesia. Hal 19.

Tabel 2.5 Indeks E : Bahaya Berdasarkan Hari BuruhHari guruh per tahunIndeks E

20

41

82

163

324

645

1286

2567

Sumber : Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. Peraturan Umum InstalasiPenangkap Petiruntuk Bangunan di Indonesia. Hal 19.2. Prinsip perlindungan petirJika kita memperhatikan bahaya yang di akibatkan sambaran petir, maka sistem perlindunganpetirharus mampu melindungi struktur bangunan atau fisik maupun melindungi peralatan dari sambaran langsung dengan di pasangnyapenangkap petireksternal (Eksternal Protection) dan sambaran tidak langsung dengan di pasangnyapenangkap petirinternal (Internal Protection) atau yang sering di sebutsurge arresterserta pembuatangrounding sistemyang memadai sesuai standar yang telah di tentukan.Sampai saat ini belum ada alat atau sistem proteksipetiryang dapat melindungi 100 % dari bahaya sambaranpetir, namun usaha perlindungan mutlak dan wajib sangat di perlukan.Selama lebih dari 60 tahun pengembangan dan penelitian di laboratorium dan lapangan terus dilakukan, berdasarkan usaha tersebut suatu rancangan sistem proteksipetirsecara terpadu telah di kembangan olehFlash Vectron Lightning Protection"SEVEN POINT PLAN".Tujuan dari "SEVEN POINT PLAN" adalah menyiapkan sebuah perlindungan efective dan dapat di andalkan terhadap seranganpetir, "Seven Point Plan' tersebut meliputi :1. MenangkapPetirDengan cara menyediakan system penerimaan (AirTerminal 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 Flash Vectron mampu memberikan solusi sebagai alat penerima sambaranpetirkarena desainnya dirancang untuk digunakan khusus di daerah tropis.2. Menyalurkan ArusPetirSambaranpetiryang telah mengenaiterminal penangkap petirsebagai alat penerima sambaran akan membawa arus yang sangat tinggi, maka dari itu harus dengan cepat disalurkan ke bumi (grounding) melaluikabel penyalursesuai standart sehingga tidak terjadi loncatan listrik yang dapat membahayakan struktur bangunan atau membahayakan perangkat yang ada di dalam sebuah bangunan.3. MenampungPetirDengan cara membuatgrounding sistemdengan 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 instalasipenangkap petirharus dibawah 3 Ohm.4. ProteksiGrounding SistemSelain memperhatikan resistansi atau tahanan tanah, material yang digunakan untuk pembuatangroundingjuga harus diperhatikan, jangan sampai mudah korosi atau karat, terlebih lagi jika didaerah dengan dengan laut. Untuk menghindari terjadinya loncatan aruspetiryang ditimbulakn adanya beda potensial tegangan maka setiap titikgroundingharus dilindungi dengan cara integrasi atau bonding system.5. Proteksi Jalur Power ListrikProteksi terhadap jalur dari power muntak diperlukan untuk mencegah terjadinya induksi yang dapat merusah peralatan listrik dan elektronik.6. Proteksi Jalur PABXMelindungi seluruh jaringan telepon dan signal termasuk pesawat faxsimile dan jaringan data7. Proteksi Jalur ElektronikMelindungi seluruh perangkat elektronik seperti CCTV, mesin dll dengan memasang surge arrester elektronik.

C. Konstruksi Sistem Penangkap Petir

A. Bagaimana Konstruksi Pemasangan Penangkap Petir Pada GedungPenangkap petir adalah sebuah batang logam atau konduktor yang dipasang di atas gedung dan pada perangkat listrik yang terhubung ke tanah melalui kawat, untuk melindungi bangunan pada saat terjadi petir1. Jenis-jenis metode penangkap petira. PenangkapPetirKonvensional / Faraday / FrangklinKedua ilmuwan tersebut Faraday dan Frangklin menjelaskan sistem yang hampir sama, yakni system penyalur arus listrik yang menghubungkan antara bagian atas bangunan dangrounding, sedangkan sistem perlindungan yang di hasilkan ujung penerima/splitzer adalah sama pada rentang 30 - 40 derajat. Perbedaannya adalah sistem yang di kembangkan Faraday bahwakabelpenghantar berada pada sisi luar bangunan dengan pertimbangan bahwakabelpenghantar juga berfungsi sebagai material penerima sambaranpetir, yaitu berupa sangkar elektris atau biasa disebut dengan sangkar faraday.b. Penangkal Petir Radio AktifPenelitian terus berkembang akan sebab terjadinyapetir, dan semua ilmuwan sepakat bahwa terjadinyapetirkarena ada muatan listrik di awan berasal dari proses ionisasi, maka untuk menggagalkan proses ionisasi dilakukan dengan cara menggunakan zat berradiasi sepertiRadiun 226dabAmeresium 241karena kedua bahan ini mampu menghamburkan ion radiasinya yang dapat menetralkan muatan listrik awan. Maka manfaat lain hamburan ion radiasi tersebut akan menambah muatan pada ujung finial/splitzer, bila mana awan yang bermuatan besar tidak mampu di netralkan zat radiasi kemudian menyambar maka akan cenderung mengenai penangkalpetirini. Keberadaan penangkalpetirjenis ini telah dilarang pemakaiannya, berdasarkan kesepakatan internasional dengan pertimbangan mengurangi zat beradiasi di masyarakat, selain itu penangkalpetirini dianggap dapat mempengaruhi kesehatan manusia.c. PenangkalPetirElektrostatisPrinsip kerja penangkappetirelektrostatis mengadopsi sebagian system penangkalpetirradio aktif, yaitu menambah muatan pada ujung finial/splitzer agarpetirselalu melilih ujung ini untuk di sambar. Perbedaan dengan system radio aktif adalah jumlah energi yang dipakai. Untuk penangkalpetirradio aktif muatan listrik dihasilkan dari proses hamburan zat berradiasi sedangkan pada penangkalpetirelektrostatis energi listrik yang dihasilkan dari listrik awan yang menginduksi permukaan bumi.

2. Cara Pemasangan Instalasi PenangkapPetir/AntiPetirFlash VectronPenangkap petir Flash Vectronadalah terminalpetirunggulan jenis elektrostatik yang di desain khusus untuk daerah tropis mampu memberikan solusipetirterbaik khususnya di Indonesia. Selain sudah melewati uji laboratorium PLN dan laboratorium tegangan tinggi di lembaga terkait, penangkap petirFlash Vectronjuga telah di uji langsung di lapangan yang rawan akan sambaranpetir.Secara garis besar, cara pemasangan instalasi penangkappetir/antipetirFlash Vectron sebagai berikut.

Gb.1 pemasangan groundingPada tahap awal pengerjaan di mulai dengan mengerjakan bagian grounding system terlebih dahulu, dengan pertimbangan keamanan dan kemudahan. Kemudian dilakukan pengukuran resistansi/tahanan tanah menggunakanEarth Testermeter, apabila hasil pengukuran tersebut menunjukan < 5 Ohm maka tahapan kerja berikutnya dapat dilakukan. Seandainya hasil resistansi/tahanan tanah menunjukan > 5 Ohm maka di lakukan pembuatan atau penambahangroundinglagi di sebelahnya dan di pararelkan dengangroundingpertama agar resistansi/tahanan tanahnya menurun sesuai dengan standarnya < 5 Ohm.

Gb.2 memasang kabel penyalurSetelah selesai membuatgrounding, langkah berikutnya adalah memasangkabelpenyalur (Down Conductor) dari titikgroundingsampai keatas bangunan, tentunya dengan mempertimbangkan jalurkabelyang terdekat dan hindari banyak belokan/tekukkan 90 derajat sehingga kebutuhan material dan kualitas instalasi dapat efektif dan efisien.Kabelpenyalurpetiryang 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.

Gb.3 pemasangan head terminalBilakabelpenyalurpetirtelah terpasang dengan rapih, maka tahap selanjutnya pemasangan head terminalpetirFlash Vectron tentunya harus terhubung dengankabelpenyalur tersebut sampai kegroundingsistem.

D. ArresterPada umumnya pusat pembangkit tenaga listrik menyalurkan energinya melalui saluran transmisi udara dimana saluran transmisi tenaga listrik yang terpasang di udara ini sangatlah rentanterhadap gangguan yang disebabkan oleh sambaran petir. Sambaran petir ini akan menghasilkangelombang berjalan (Surja Tegangan) pada saluran transmisi dan pada akhirnya dapat masuk kepusat pembangkit tenaga listrik. Oleh alasan ini, dalam pusat pembangkit tenaga listrik harusdilengkapi denganlightening arrester(penangkap petir).Gelombang berjalan (surja tegangan) selain dihasilkan oleh gangguan petir, juga dapatterjadi karena adanya pembukaan dan penutupan pemutus tenaga listrik (Open Closing Circuit Breaker) atau adanya switching pada jaringan tenaga listrik. Pada sistem Tegangan Ekstra Tinggi (TET) yang besarnya di atas 350 kV (500 kV untuk standar tranmisi udara tegangan ekstra tinggi/SUTET di Indonesia), surja tegangan ini lebih banyak disebabkan oleh switching tenaga listrik padajaringan dibandingkan yang disebabkan oleh gangguan petir.Saluran udara yang keluar dari pusat pembangkit listrik merupakan bagian instalasi pusat pembangkit listrik yang paling rawan sambaran petir dan karenanya harus diberi lightning arrester. Selain itu, lightning arrester harus berada di depan setiap transformator dan harus terletak sedekat mungkin dengan transformator. Hal ini perlu karena pada petir yang merupakan gelombang berjalanmenuju ke transformator akan melihat transformator sebagai suatu ujung terbuka (karenatransformator mempunyai isolasi terhadap bumi/tanah) sehingga gelombang pantulannya akan saling memperkuat dengan gelombang yang datang. Berarti transformator dapat mengalami tegangan surja dua kali besarnya tegangan gelombang surja yang datang. Untuk mencegah terjadinya hal ini, lightning arrester harus dipasang sedekat mungkin dengan transformator.Lightening arrester ini akan bekerja pada tegangan tertentu di atas dari tegangan operasi yang berfungsi untuk membuang muatan listrik dari surja petir dan berhenti beroperasi pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi agar tidak terjadi arus pada tegangan operasi. Perbandingan dua tegangan ini disebut jugarasio proteksi arrester. Tingkat isolasi bahan arrester harus berada di bawah tingkat isolasi bahan transformator agar apabila sampai terjadi flashover, maka flashover diharapkan terjadi pada arrester dan tidak pada transformator.Rating arus arrester ditentukan dengan mempelajari statistik petir setempat. Misalnya di suatu tempat mempunyai data statistik yang menyatakan probabilitas petir yang terbesar adalah 15 killo ampere (kA), maka rating arrester yang dipilih adalah 15 kA.

1. PRINSIP KERJA ARRESTERPada prinsipnya arrester membentuk jalan yang mudah dilalui oleh petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang tinggi pada peralatan. Pada kondisi normal arrester berlaku sebagai isolasi tetapi bila timbul surja, arrester berlaku sebagai konduktor yang berfungsi melewatikan aliran arus yang tinggi ke tanah. Setelah itu hilang arrester harus dengan cepat kembali menjadi isolator.Pada pokoknya arrester ini terdiri dari dua unsure yaitu : 1. Sela api (spark gap); 2. Tahanan kran (valve resistor). Keduanya dihubungkan secara seri. Batas atas dan bawah dari tegangan percikan ditentukan oleh tegangan sistem maksimum dan oleh tingkat isolasi peralatan yang dilindungi. Sering kali masalah ini dapat dipecahkan hanya dengan mengeterapkan cara cara khusus pengaturan tegangan (voltage control) oleh karena itu sebenarnya arrester terdiri dari tiga unsure diantaranya yaitu :

1. Sela api (spark gap)2. Tahanan kran (valve resistor)3. Tahanan katup dan system pengaturan atau pembagian tegangan (grading system)Jika hanya melindungi isolasi terhadap bahaya kerusakan karena gangguan dengan tidak memperdulikan akibatnya terhadap pelayanan, maka cukup dipakai sela batang yang memungkinkan terjadinya percikkan pada waktu tegangannya mencapai keadaan bahaya.Dalam hal ini, tegangan system bolak balik akan tetap mempertahankan busur api sampai pemutus bebannya dibuka. Dengan menyambung sela api ini dengan sebuah tahanan, maka mungkin apinya dapat dipadamkan. Tetapi bila tahanannya mempunyai harga tetap, maka jatuh tegangannya menjadi besar sekali sehingga maksud untuk meniadakan tegangan lebih tidak terlaksana, dengan akibat bahwa maksud melindungi isolasi pun gagal.Oleh sebab itu dipakailah tahanan kran (valve resistor), yang amempunyai sifat khusus bahwa tahanannya kecil sekali bila tegangannya dan arusnya besar. Proses pengecilan tahanan berlangsung cepat sekali yaitu selama teganngan lebih mencapai harga puncaknya. Tegangan lebih dalam hal ini mengakibatkan penurunan drastic dari pada tahanan sehingga jatuh tegangannya dibatasi meskipun arusnya besar.Bila tegangan lebih habis dan tinggal tegangan normal, tahanannya naik lagi sehingga arus susulannya dibatasi kira kira 50 ampere. Arus susulan ini akhirnya dimatikan oleh sela api pada waktu tegangan sistemnya mencapai titik nol yang pertama sehingga alat ini bertindak sebagai sebuah kran yang menutup arus, dari sini didapatkan nama tahanan kran.Pada arrester modern pemandangan arus susulan yang cukup besar (200 300 A) dilakukan dengan bantuan medan magnet. Dalam hal ini, maka baik amplitude maupun lamanya arus susulan dapat dikurangi dan pemadamannya dapat dilakukan sebelum tegangan system mencapai harga nol.Dapat ditambahkan bahwa arus susulan tidak selalu terjadi tiap kali arrester bekerja, ada tidaknya tergantung dari saat terjadinya tegangan lebih. Hal ini dapat dimengerti karena arus susulan itu justru dipadamkan pada arus nol yang pertama atau sebelumnya.

2. SYARAT PEMASANGAN LIGHTENING ARRESTERSebelum melakukan instalasi lightening arrester, ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, diantaranya adalah:a. Tegangan percikan (sparkover voltage) dan tegangan pelepasannya (discharge voltage), yaitu tegangan pada terminalnya pada waktu pelepasan, harus cukup rendah, sehingga dapat mengamankan isolasi peralatan. Tegangan percikan disebut juga tegangan gagal sela (gap breakdown voltage) sedangkan tegangan pelepasan disebut juga tegangan sisa (residual voltage) atau jatuh tegangan (voltage drop) Jatuh tegangan pada arrester = I x R DimanaI = arus arrester maksimum (A)R = tahanan arrester (Ohm)b. Arrester harus mampu memutuskan arus dinamik dan dapat bekerja terus seperti semula. Batas dari tegangan system dimana arus susulan ini masih mungkin, disebut tegangan dasar (rated voltage) dari arrester.

3. JENIS-JENIS ARRESTERAdapun jenis-jenis arrester di kelompokan menjadi dua yaitu sebabagai berikut:a. Arrester jenis ekspulsi (expulsion type) atau tabung pelindung (protector tube)b. Arrester katup (valve type)Untuk jenis arrester sendiri terdiri dari beberapa jenis seperti di bawah ini:1. Arrester jenis ekspulsi atau tabung pelindung.Pada prinsipnya terdiri dari sela percik yang berada dalam tabung serat dan sela percik yang berada diluar diudara atau disebut juga sela seri lihat pada gambar. Bila ada tegangan surja yang tinggi sampai pada jepitan arrester kedua sela percik, yang diluar dan yang berada didalam tabung serat, tembus seketika dan membentuk jalan penghantar dalam bentuk busur api. Jadi arrester menjadi konduktor dengan impedansi rendah dan melalukan surja arus dan arus daya system bersama sama. Panas yang timbul karena mengalirnya arus petir menguapkan sedikit bahan tabung serat, sehingga gas yang ditimbulkannya menyembur pada api dan mematikannya pada waktu arus susulan melewati titik nolnya.Arus susulan dalam arrester jenis ini dapat mencapai harga yang tinggi sekali tetapi lamanya tidak lebih dari 1 (satu) atau 2 (dua) gelombang, dan biasannya kurang dari setengah gelombang. Jadi tidak menimbulkan gangguan. Arrester jenis ekspulasi ini mempunyai karakteristik volt waktu yang lebih baik dari sela batang dan dapat memutuskan arus susulan. Tetapi tegangan percik impulsnya lebih tinggi dari arrester jenis katup. Tambahan lagi kemampuan untuk memutuskan arus susulan tergantung dari tingkat arus hubung singkat dari system pada titik dimana arrester itu dipasang. Dengan demikian perlindungan dengan arrester jenis ini dipandang tidak memadai untuk perlindungan transformator daya, kecuali untuk system distribusi. Arrester jenis ini banyak juga digunakan pada saluran transmisi untuk membatasi besar surja yang memasuki gardu induk. Dalam penggunaan yang terakhir ini arrester jenis ini sering disebut sebagai tabung pelindung.2. Arrester jenis katupArrester jenis katup ini terdiri dari sela pecik terbagi atau sela seri yang terhubung dengan elemen tahanan yang menpunyai karakteristik tidak linier.Tegangan frekwensi dasar tidak dapat menimbulkan tembus pada sela seri. Apabila sela seri tembus pada saat tibanya suatu surja yang cukup tinggi, alat tersebut menjadi pengahantar. Sela seri itu tidak bias memutuskan arus susulan. Dalam hal ini dibantu oleh tak linier yang mempunyai karakteristik tahanan kecil untuk arus besar dan tahanan besar untuk arus susulan dari frekwensi dasar terlihat pada karakteristik volt ampere.Arrester jenis katup ini dibagi dalam dua jenis yaitu :a. Arrester katup jenis garduArrester katup jenis gardu ini adalah jenis yang paling effisien dan juga paling mahal. Perkataan gardu disini berhubungan dengan pemakaiannya secara umum pada gardu induk besar. Umumnya dipakai untuk melindungi alat alat yang mahal pada rangkaian rangkaian mulai dari 2400 volt sampai 287 kV dan tinggi.b. Arrester katup jenis saluranArrester jenis saluran ini lebih murah dari arrester jenis gardu . kata saluran disini bukanlah berarti untuk saluran transmisi. Seperti arrester jenis gardu, arrester jenis saluran ini dipakai untuk melindungi transformator dan pemutus daya serta dipakai pada system tegangan 15 kV sampai 69 kV.E. Sistem GroundingSambungan ke tanah diperlukan untuk melindungi peralatan peralatan komunikasi dan personal terhadap bahaya petir atau kesalahan pada power sistem dan juga dapat berfungsi sebagai service pada suatu sistem.Untuk merencanakan suatusistem pentanahanada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan, antara lain Tahanan Jenis Tanah, Struktur tanah, keadaan lingkungan, biaya, ukuran dan bentuk sistemnya.Biasanya tahanan pentanahan yang lebih rendah sangat efektif, tetapi biaya menjadi besar. Untuk itu perlu dipertimbangkan efek fungsi dan ekonomisnya. Oleh karena itu perlu kiranya bagi kita untuk dapat merencanakan dan membuat sistem pentanahan yang sesuai dengan keperluannya.

1. SYARAT SYARAT SISTEM PENTANAHAN YANG EFEKTIFTahanan pentanahan harus memenuhi syarat yang di inginkan untuk suatu keperluan pemakaian. Elektroda yang ditanam dalam tanah harus :a. Bahan Konduktor yang baikb. Tahan Korosic. Cukup Kuatd. Jangan sebagai sumber arus galvanise. Elektroda harus mempunyai kontak yang baik dengan tanah sekelilingnya.f. Tahanan pentanahan harus baik untuk berbagaimusimdalam setahun.g. Biaya pemasangan serendah mungkin.

2. FAKTOR-FAKTOR YANG MENENTUKAN TAHANAN PENTANAHANTahanan pentanahan suatu elektroda tergantung pada tiga faktor :a. Tahanan elektroda itu sendiri dan penghantar yang menghubungkan ke peralatan yang ditanahkan.b. Tahan kontak antara elektroda dengan tanah.c. Tahanan dari massa tanah sekeliling elektroda.Namun demikian pada prakteknya tahanan elektroda dapat diabaikan, akan tetapi tahanan kawat penghantar yang menghubungkan keperalatan akan mempunyai impedansi yang tinggi terhadap impuls frekuensi tinggi seperti misal pada saat terjadi lightning discharge. Untuk menghindarinya, sambungan ini di usahakan dibuat sependek mungkin.Dari ketiga faktor tersebut diatas yang dominan pengaruhnya adalah tahanan sekeliling elektroda atau dengan kata lain tahanan jenis tanah ().

3. TAHANAN JENIS TANAH ()Dari rumus untuk menentukan tahanan tanah dari statu elektroda yang hemisphericalR= /2rterlihat bahwa tahanan pentanahan berbanding lurus dengan besarnya . Untuk berbagai tempat harga ini tidak sama dan tergantung pada beberapa faktor :1. sifat geologi tanah2. Komposisi zat kimia dalam tanah3. Kandungan air tanah4. Temperatur tanah5. Selain itu faktor perubahan musim juga mempengaruhinya.6. Sifat Geologi TanahIni merupakan faktor utama yang menentukan tahanan jenis tanah. Bahan dasar dari pada tanah relatif bersifat bukan penghantar. Tanah liat umumnya mempunyai tahanan jenis terendah, sedang batu-batuan dan quartz bersifat sebagai insulator.

Tabel dibawah ini menunjukkan harga-harga ( ) dari berbagai jenis tanah.No.JENIS TANAHTAHANAN JENIS TANAH( ohm.meter )

1.2.3.4.5.6.7.Tanah yang mengandung air garamRawaTanah liatPasir BasahBatu-batu kerikil basahPasir dan batu krikil keringBatu5 63010020050010003000

KOMPOSISI ZAT ZAT KIMIA DALAM TANAHKandungan zat zat kimia dalam tanah terutama sejumlah zat organik maupun anorganik yang dapat larut perlu untuk diperhatikan pula.Didaerah yang mempunyai tingkat curah hujan tinggi biasanya mempunyai tahanan jenis tanah yang tinggi disebabkan garam yang terkandung pada lapisan atas larut. Pada daerah yang demikian ini untuk memperoleh pentanahan yang efektif yaitu dengan menanam elektroda pada kedalaman yang lebih dalam dimana larutan garam masih terdapat.KANDUNGAN AIR TANAHKandungan air tanah sangat berpengaruh terhadap perubahan tahanan jenis tanah ( ) terutama kandungan air tanah sampai dengan 20%.Dalam salah satu test laboratorium untuk tanah merah penurunan kandungan air tanah dari 20% ke 10% menyebabkan tahanan jenis tanah naik samapai 30 kali.Kenaikan kandungan air tanah diatas 20% pengaruhnya sedikit sekali.TEMPERATUR TANAHTemperatur bumi pada kedalaman 5 feet (= 1,5 m) biasanya stabil terhadap perubahan temperatur permukaan.Bagi Indonesia daerah tropic perbedaan temperatur selama setahun tidak banyak, sehingga faktor temperatur boleh dikata tidak ada pengaruhnya.ELEKTRODA PENTANAHANJenis Elektroda pentanahanPada dasarnya ada 3 (tiga) jenis elektroda yang digunakan pada sistem pentanahan yaitu :1. Elektroda Batang2. Elektroda Pelat3. Elektroda PitaElektroda elektroda ini dapat digunakan secara tunggal maupun multiple dan juga secara gabungan dari ketiga jenis dalam suatu sistem.

ELEKTRODA BATANG

Elektroda batang terbuat dari batang atau pipa logam yang di tanam vertikal di dalam tanah. Biasanya dibuat dari bahan tembaga, stainless steel atau galvanised steel. Perlu diperhatikan pula dalam pemilihan bahan agar terhindar dari galvanic couple yang dapat menyebabkan korosi.Ukuran Elektroda :diameter5/8 -3/4Panjang 4 feet 8 feetElektroda batang ini mampu menyalurkan arus discharge petir maupun untuk pemakaian pentanahan yang lain.

ELEKTRODA PELATBentuk elektroda pelat biasanya empat persegu atau empat persegi panjang yang tebuat dari tembaga, timah atau pelat baja yang ditanam didalam tanah. Cara penanaman biasanya secara vertical, sebab dengan menanam secara horizontal hasilnya tidak berbeda jauh dengan vertical. Penanaman secara vertical adalah lebih praktis dan ekonomis.ELEKTRODA PITAElektroda pita jenis ini terbuat dari bahan metal berbentuk pita atau juga kawat BCC yang di tanam di dalam tanah secara horizontal sedalam 2 feet. Elektroda pita ini bisa dipasang pada struktur tanah yang mempunyai tahanan jenis rendah pada permukaan dan pada daerah yang tidak mengalami kekeringan.Hal ini cocok untuk daerah daerah pegunungan dimana harga tahanan jenis tanah makin tinggi dengan kedalaman.

PENGKONDISIAN TANAHBagi daerah daerah yang mempunyai struktur tanah dengan tahanan jenis tanah yang tinggi untuk memperoleh tahanan pentanahan yang diinginkan seringkali sukar diperoleh. Ada tiga cara untuk mengkondisikan tanah agar pada lokasi elektroda ditanam tahanan jenis tanah menjadi rendah, yaitu :Dengan membuat lubang penanaman elektroda yang lebar dan dimasukkan mengelilingi elektroda tersebut bahan bahan seperti tanah liat atau cokas.Mengelilingi elektroda pada statu jarak tertentu diberi zat-zat nimia yang mana akan memperkecil tahanan jenis tanah di sekitarnya. Zat-zat kimia yang biasa di pakai adalah sodium chloride, calsium chloride, magnesium sulfat, dan coper sulfat.

1) Menggunakan bentoniteCampuran bentonite tersebut dapat menghasilkan tahanan jenis tanah yang rendah. Dengan menanamkan campuran bentonite tersebut disekeliling elektroda maka tahanan pentanahandapat diperkecil 1/10 1/15kali. Bahan: bentonite jenis bleaching earth, air dan garam CaCL2. Adonan: setiap 1 kg bentonite dicampur dengan 111 gram garam CaCL2 dan air sebanyak 2 liter. Banyaknya adonan sesuai dengan lubang yang dibuat, asal sesuai dengan perbandingan tersebut diatas. Pemasangan: buat lubang sesuai dengan ukuran yang diperlukan, tanam/masukkan kutub pentanahan apapun bentuknya, tuangkan adonan bentonite sampai menutup seluruh kutub pentanahan, urug kembali dengan tanah urug.

2) Menggunakan arang kayu Bahan: arang kayu, garam dapur dan air Adonan: tidak kritis, semuanya secukupnya Pemasangan: buat lubang sesuai dengan ukuran yang diperlukan, tanam/masukkan kutub pentanahan apapun bentuknya, tuangkan adonan arang kayu sampai menutup seluruh kutub pentanahan, urug kembali dengan tanah urug.

3) Menggunakan tepung logam Bahan: Tepung logam Pemasangan: buat lubang sesuai dengan ukuran yang diperlukan, tanam/masukkan kutub pentanahan apapun bentuknya, tuangkan adonan tepung logam sampai menutup seluruh kutub pentanahan, urug kembali dengan tanah urug.

4) Menggunakan garam Bahan: garam NaCL atau CaCL2 atau CuSO4 Adonan: campur sejumlah garam dengan air Pemasangan: Buat parit disekeliling kutub pentanahan, tuangkan cairan air garam dan tutup kembali.

5) Menggunakan semen konduktif (biasanya digunakan dengan kutub mendatar) Bahan: semen konduktif, bikin adukan secukupnya Pemasangan: Gali parit dengan kedalaman sesuai kebutuhan, tanam kutub tanah mendatar dalam adukan semen konduktif, tutup kembali dengan tanah urug

Ada empatcara menurunkan tahanan pentanahan yakni:1. Menambah Panjang/Kedalaman Elektroda Grounding (Pentanahan)Satu cara yang sangat efektif untuk menurunkan tahanan tanah adalah memperdalam elektroda Grounding (pentanahan). Tanah tidak tetap tahanannya dan tidak dapat diprediksi.Ketika memasang elektroda pentanahan, elektroda berada di bawah garis beku (frostingline). Ini dilakukan sehingga tahanan tanah tidak akan dipengaruhi oleh pembekuan tanah disekitarnya. Ada kejadian-kejadian dimana secara fisik tidak mungkin dilakukan pendalaman batang elektroda grounding (pentanahan) daerah-daerah yang terdiri dari batu, granit, dan sebagainya. Dalam keadaan demikian, metode alternatif yang menggunakan semen pentanahan (grounding cement) bisadigunakan. Darihasil penelitian,membenamkan rod duakali lebih dalam (rodnya diperpanjang) dapat memperkecil nilai tahanan grounding sebanyak 40.2. Menambah Diameter Elektroda Grounding (Pentanahan)Menambah diameter elektroda grounding (pentanahan) berpengaruh sangat kecil dalam menurunkan tahanan. Misalnya, bila diameter elektroda digandakan tahanan pentanahan hanyamenurun sebesar 10%.Grafik berikut menggambarkan hal tersebut.3. Menambah Jumlah Elektroda Grounding (Pentanahan)Cara lain menurunkan tahanan tanah adalah menggunakan banyak elektroda grounding (pentanahan). Dalam desain ini, lebih dari satu elektroda dimasukkan ke tanah dan dihubungkan secara paralel untuk mendapatkan tahanan yang lebih rendah. Agar penambahan elektroda efektif, jarak batang tambahan setidaknya harus sama dalamnya dengan batang yang ditanam. Tanpa pengaturan jarak elektroda grounding (pentanahan) yang tepat, bidang pengaruhnya akan berpotongan dan tahanan tidak akan menurun. Untuk membantu dalam memasang batang pentanahan yang akan memenuhi kebutuhan tahanan tertentu, maka dapat menggunakan table tahanan pentanahan di bawah ini. Ingatlah, ini hanya digunakan sebagai pedoman, karena tanah memiliki lapisan dan jarang yang sama (homogen). Nilai tahanan akan sangat berbeda-beda.

Tabel Desain Sistem Grounding (Pentanahan)Sistem grounding (pentanahan) sederhana terdiri dari satu elektroda grounding (pentanahan) yang dimasukkan ke tanah. Penggunaan satu elektroda pentanahan adalah hal yang umum dilakukan dalam grounding (pentanahan) dan bisa ditemukan di luar rumah atau tempat usaha perorangan lebih jelasnya perhatikan gambar berikut. Ada pula system grounding (pentanahan) kompleks terdiri dari banyak batang pentanahan yang terhubung, jaringan bertautan atau kisi-kisi, plat tanah, dan loop tanah. Sistem-sistem ini dipasang secara khusus di substasiun pembangkit listrik, kantor pusat, dan tempat-tempat menara seluler. Jaringan kompleks meningkatkan secara dramatis jumlah kontak dengan tanah sekitarnya dan menurunkan tahanan tanah.

BAB IIIPENUTUP

A. Pertanyaan1. Sistem penangkap petir sangat penting untuk bangunan bergedung tinggi untuk menghindari dari bahaya petir. Apakah akibat yang disebabkan oleh sambaran petir jika gedung tinggi tidak menggunakan system penangkap petir?2. Dalam pemasangan grounding kita diharuskan untuk mendapatkan nilai tahanan maksimal 5 ohm. Sebutkan cara cara untuk mengurangi nilai tahanan grounding?3. Arrester merupakan bagian dari system penangkap petir yang berfungsi meredam / memotong tegangan surja sebelum dialirkan ke grounding. Sebutkan jenis jenis dari arrester?

B. KesimpulanSistem Penangkap Petir (SPP) sangat penting digunakan untuk melindungi bangunan, terutama yang tinggi. Karena begitu dasyatnya akibat yang disebabkan oleh sambaran petir bahkan dapat penghancurkan gedung tersebut. Maka dalam pemasangan instalasi SPP harus memperhatikan semua faktor yang ada seperti niai tahanan yang maksimal 5 , karena jika di atas 5 maka dapat merusak peralatan elektronik dan membahayakan manusia yang terdapat di dalam gedung tersebut.

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA CEVEST BEKASI 24