Penangkal Petir – Lightning Protection

Gedung-gedung tinggi seperti hotel, perkantoran dan gedung yang menaungi perangkat vital yang rawan terjadi bahaya  sambaran petir harus dipasang Penangkal Petir.

petir1

Petir yg timbul bisa mencapai Jutaan Volt

Petir merupakan gejala alam yang tidak bisa dicegah. Terjadinya petir dapat mengakibatkan arus impuls yang tinggi, dalam waktu yang singkat serta mengakibatkan bahaya yang besar. Peluahan muatan listrik antara awan dengan tanah terjadi karena adanya kuat medan listrik antara muatan di awan dengan muatan induksi di permukaan tanah. Semakin besar muatan yang terdapat di awan, semakin besar pula medan listrik yang terjadi. Apabila kuat medan ini melebihi kuat medan tembus udara, maka akan terjadi peluahan muatan. Peristiwa peluahan muatan ini dinamakan kilat atau petir. Statistik menunjukkan pada umumnya pada lapisan bawah awan bermuatan negatif dan di bagian atas berkumpul muatan positifnya. Sambaran petir awan ke tanah sebagian besar merupakan sambaran petir awan negatif.

Langkah awal perencanaan penangkal petir adalah diketahuinya besaran parameter arus petir penyebab kerusakan. Dengan data-data parameter arus petir, tingkat perlindungan sistem penangkal petir ditentukan oleh sifat, fungsi, kondisi bangunan yang dilindungi dengan resiko dampak yang dapat ditimbulkannya. Perencanaan sistem penangkal petir meliputi sistem penangkal petir eksternal dan sistem penangkal petir internal. Sistem penangkal petir eksternal melindungi bangunan dari bahaya sambaran langsung petir dengan pengadaan finial penangkal petir, penyalur arus petir dan pentanahan, harus juga mampu mengurangi sekecil mungkin propagasi tegangan dan arus petir yang memasuki bangunan, yang dapat dimungkinkan melalui kabel antene, saluran telepon, listrik, pentanahan dll. Sedang sistem penangkal petir internal dengan didasarkan pada konsepsi Dynamic Zoning menyamakan potensial di setiap titik peralatan yang dilindunginya.

petir20

Penjelasan sederhana terjadinya petir

Penangkal petir adalah rangkaian jalur yang difungsikan sebagai jalan bagi petir menuju ke permukaan bumi, tanpa merusak benda-benda yang dilewatinya.

Ada 3 bagian utama pada penangkal petir yaitu :

1. Batang penangkal petir

petir15

Finial diatas gedung

Batang penangkal petir berupa batang tembaga yang ujungnya runcing. Dibuat runcing karena muatan listrik mempunyai sifat mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam yang runcing. Dengan demikian dapat memperlancar proses tarik menarik dengan muatan listrik yang ada di awan. Batang runcing ini dipasang pada bagian puncak suatu bangunan.

2. Kabel konduktor

petir13

Kabel BCC 50 mm sbg Konduktor

Kabel konduktor terbuat dari jalinan kawat tembaga. Diameter jalinan kabel konduktor sekitar 1 cm hingga 2 cm . Kabel konduktor berfungsi meneruskan aliran muatan listrik dari batang muatan listrik ke tanah. Kabel konduktor tersebut dipasang pada dinding di bagian luar bangunan.

3. Tempat pentanahan

petir14

Rod tanam

Tempat pentanahan (grounding) berfungsi mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor ke batang pentanahan (ground rod) yang tertanam di tanah. Batang pentanahan terbuat dari bahan tembaga berlapis baja, dengan diameter 1,5 cm dan panjang sekitar 1,8 – 3 m .

Cara kerja

Saat muatan listrik negatif di bagian bawah awan sudah tercukupi, maka muatan listrik positif di tanah akan segera tertarik. Muatan listrik kemudian segera merambat naik melalui kabel konduktor , menuju ke ujung batang penangkal petir. Ketika muatan listrik negatif berada cukup dekat di atas atap, daya tarik menarik antara kedua muatan semakin kuat, muatan positif di ujung-ujung penangkal petir tertarik ke arah muatan negatif. Pertemuan kedua muatan menghasilkan aliran listrik. Aliran listrik itu akan mengalir ke dalam tanah, melalui kabel konduktor, dengan demikian sambaran petir tidak mengenai bangunan. Tetapi sambaran petir dapat merambat ke dalam bangunan melalui kawat jaringan listrik dan bahayanya dapat merusak alat-alat elektronik di bangunan yang terhubung ke jaringan listrik itu, selain itu juga dapat menyebabkan kebakaran atau ledakan. Untuk mencegah kerusakan akibat jaringan listrik tersambar petir, biasanya di dalam bangunan dipasangi alat yang disebut penstabil arus listrik (surge arrestor).

petir9

Arrester yg terpasang di PDB (Power Distribution Point (lokasi : Telkom Purwokerto)

Perlindungan terhadap Sambaran Petir

Manusia selalu mencoba untuk menjinakkan keganasan alam, salah satunya adalah bahaya sambaran petir. Ada beberapa metode untuk melindungi diri dan lingkungan dari sambaran petir. Metode yang paling sederhana tapi sangat efektif adalah metode Sangkar Faraday Yaitu dengan melindungi area yang hendak diamankan dengan melingkupinya memakai konduktor yang dihubungkan dengan pentanahan.

Bumi memiliki jumlah besar electron maupun proton dan terjadilah medan listrik yang saling tarik menarik untuk mencapai keseimbangan.
Petir pada dasarnya merupakan loncatan listrik dari awan2 yang bermuatan ke bumi, dan benda2 yang berada dipermukaan bumi berfungsi sebagai penghantar muatan listrik ke tanah.
Namun, kilat atau sambaran petir bisa terjadi antara awan dengan awan atau awan dengan bumi.

Diagram Penangkal Petir

Diagram Penangkal Petir dan Arrester

Sambaran petir mempunyai kemampuan merusak yang sangat berat dan merugikan bagi banyak obyek di bumi :
*  Merusak secara mekanik berupa hancurnya bangunan2 tinggi maupun bangunan 2 rendah;
*  Meledakkan, membakar dan memanaskan pada pada tangki minyak atau gas maupun bahan peledak serta kebakaran hutan;
*  Menyebabkan tegangan induksi pada obyek sekitar karena menamcarkan medan listrik dan medan magnet yang dapat merusak perangkat elektronik baik diluar maupun didalam gedung; dan
*  Kematian atau cedera manusia atau makhluk hidup secara mengerikan.

 

Akibat yang ditimbulkan Petir
Akibat elektrikal : terjadinya arus listrik berkekuatan tinggi dapat mencapai ribuan ampere
Akibat Thermal : terjadinya panas sehingga dapat membakar benda2 yang terkena petir. (pohon hangus)
Akibat Mekanikal : Terjadinya pergeseran atau pergerakan benda-benda yang dilalui arus listrik akibat getaran., ledakan atau pemuaian.

Daerah Sambaran Petir

1. Daerah yang basah dan berair (airadalah penghantar listrik yang baik)
2. Daerah yang terbuka
3. Pohon yang tinggi
4. Bangunan tingi maupun rendah
5. Tiang listrik (teg tinggi, menengah atau rendah)
6. Gardu2 distribusi listrik
Sistem Penangkal Petir

1. Sistem Franklin (sistem Konvensional)

Penangkal Petir sederhana

Penangkal petir Sistem Franklin

Sebuah batang yang runcing dari bahan cooper spit yang dipasang pada paling atas bangunan, dan dihubungkan dengan batang tembaga menuju elektroda tanah (mencapai permukaan air ). Daerah yang dilindungi sari sambaran petir berbentuk segitiga kerucut dengan ujung penyalur petir pada puncaknya. Disistem ini hanya menggunakan sebuah spit pengangkal petir yang dipasang pada tempat tertinggi.

2. Sistem Faraday (sangkar faraday) atau Strapping

Penangkal Petir Sistem Faraday

Penangkal Petir Sistem Faraday / Strapping

Pada prinsipnya seperti franklin tetapi dibuat memanjang atau berbentuk sangkar sehingga jangkauan lebih luas. Sistem ini dipakai pada bangunan yang punya atap yang luas. Dalam satu bangunan menggunakan lebih dari 4 spit sebagai penangkal petir.

3.  Sistem Radio Aktif

radio aktif

Batang Finial Sistem Penangkal 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. Keseluruhan kebocoran pada alat ini dapat mengakibatkan radiasi. Oleh karena itu, alat ini dilarang.

Sebagai gantinya ada system penangkal petir model Energi Froide (electrostatic Field) atau yang terkenal dengan EF.

EF Lightning Protection System

merupakan system penangkal petir modern. Ada 3 prinsip yang sangat penting dimiliki oleh EF :
Penyaluran arus petir yang sangat kedap atau tertutup terhadap obyek sekitar dengan menggunakan terminal penerima dan kabel penghantar khusus yang memiliki sifat isolasi tegangan tinggi
Menciptakan electron bebas awal yang besar sebagai streamer emission pada bagian puncak dari system terminal
Penggabungan EF Terminal dengan EF Carier yang memiliki isolasi tegangan tinggi memberikan jaminan keamanan terhadap obyek yang dilindungi.
Sistem penangkal petir ini terbagi dalam 2 yaitun EF Terminal yang diletakkan dipuncak bangunan sebagai penangkal petir dan EF Carier (kabel Penghantar ) yang masuk kedalam tanah.

terminal EF

EF LIGHTNING TERMINAL

kabel EF

EF Carier (kabel Penghantar )

EF Stroke Counter

EF Lightning Stroke Counter

Identifikasi Bahaya dan Analisa Resiko

Terhadap Manusia
Apabila aliran listrik akibat sambaran petir mengalir melalui tubuh manusia maka organ-organ tubuh yang dilalui oleh aliran tersebut akan mengalami kejutan (shock). Arus tersebut dapat menyebabkan berhentinya kerja jantung. Selain itu efek rangsangan dan panas akibat arus petir pada organ-organ tubuh dapat juga melumpuhkan jaringan-jaringan / otot-otot bahkan bila energinya besar dapat menghanguskan tubuh manusia.

Perlu diketahui yang menyebabkan kematian bukan saja karena sambaran langsung tapi juga sambaran tidak langsung, karena di sekitar titik / tempat yang terkena sambaran akan terdapat muatan listrik dengan kerapatan muatan yang besar dimana muatan itu akan menyebar di dalam tanah dengan arah radial. Penyebaran muatan ini akan menyebabkan adanya tegangan langkah pada manusia yang ada di sekitar titik sambaran, serta dapat membahayakan. Tegangan langkah merupakan tegangan yang timbul antara dua bagian tubuh manusia yang berada pada suatu gradien tegangan, sehingga antara kedua bagian tubuh tersebut timbul beda tegangan dan menyebabkan arus listrik mengalir di dalam tubuh

Terhadap bangunan

Penyebab dari kerusakan bangunan yang diakibatkan oleh sambaran petir terutama adalah karena besar dari arus petir dan kecuraman arus petir, yang mana besarnya dapat mencapai 200 kA. Kerusakan tersebut dapat berupa kerusakan thermis, seperti terbakar pada bagian yang tersambar, bisa juga berupa mekanis, seperti atap runtuh, bangunan retak dan lain-lain. Bahan bangunan yang paling parah bila terkena sambaran petir adalah yang bersifat kering, isolasi maupun semi-isolasi.

 

 Prosedur Tentang Petir

  • Bila terjadi badai dan kelihatan ada petir, hindari tempat-tempat seperti: tempat yang basah / perairan, tempat terbuka, berlindung di bawah pohon tinggi, bangunan tinggi tanpa penangkal petir, tempat yang dekat dengan pentanahan penangkal petir, trafo pada gardu listrik, dekat bahan peledak dan lain-lain.
  • Bila mengoperasikan benda-benda yang tinggi, seperti pipa bor, sebaiknya direndahkan.
  • Bila kita berdiri di daerah terbuka, usahakan menunduk serendah mungkin, dan Jangan Menjadi Objek Yang Paling Tinggi, Jangan Merebahkan atau menelentangkan badan / tiarap di tanah.

 Instalasi Penangkal Petir

Ialah suatu sistem dengan komponen-komponen dan peralatan-peralatan yang secara keseluruhan berfungsi untuk menangkap petir dan menyalurkannya ke tanah. Sistem tersebut harus dipasang sedemikian rupa sehingga semua bagian dari bangunan beserta isinya atau benda-benda yang dilindunginya terhindar dari bahaya sambaran petir baik secara langsung atau tidak langsung.

 Komponen-Komponen dari Penangkal Petir :

  • Penangkap petir adalah penghantar-penghantar di atas bangunan yang berupa elektroda logam yang dipasang tegak dan mendatar
  • Penghantar Penyalur Utama adalah penghantar dari logam dengan luas penampang serta bahan tertentu yang berfungsi untuk menyalurkan arus petir ke tanah.
  • Penghantar pembantu yaitu semua penghantar lainnya yang dimanfaatkan sebagai pembantu penyalur arus petir, misalnya pipa air hujan dari logam, konstruksi logam dari bagian bangunan.
  • Penghantar Hubung yaitu penghantar dari logam yang menghubungkan masing-masing penangkap petir atau dengan bagian-bagian logam di dalam atau di dalam bangunan.
  • Terminal Hubung yaitu suatu dudukan dari logam yang berfungsi sebagai titik hubung bersama dari beberapa penghantar penyalur dan benda logam lain yang akan dibumikan.
  • Sambungan Ukur yaitu sambungan listrik antara penghantar penyalur dengan pengebumian dengan cara penyambungan yang dapat dilepas untuk pengukuran besar tahanan penghantar dan tahanan pengebumian.
  • Pengebumian yaitu elektrode dari logam yang di tanam di dalam tanah yang berfungsi untuk menyebarkan arus petir ke tanah, dapat berupa elektroda pita, batang atau plat.

****

(Berbagai sumber)

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s