UMUM PRINSIP PROTEKSI TERHADAP SAMBARAN PETIR DENGAN MENGGUNAKAN LIGHTNING CONDUCTOR

36 Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.

BAB IV PROTEKSI BANGUNAN TERHADAP BAHAYA PETIR

IV.1. UMUM

Keadaan geografis yang dekat ke khatulistiwa menyebabkan Indonesia termasuk sebagai wilayah yang memiliki hari guruh pertahun Thunderstorm Days tinggi dengan jumlah sambaran petir yang banyak sehingga memungkinkan banyak terjadi bahaya dan kecelakaan akibat sambaran petir. 37 Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010. Sambaran petir dapat menimbulkan gangguan pada sistem tenaga listrik. Pada bangunan atau gedung bertingkat, efek gangguan akibat sambaran petir ini semakin besar sesuai dengan semakin tinggi dan luasnya areal bangunan tersebut. Penyebab dari kerusakan-kerusakan yang diakibatkan oleh sambaran petir, terutama adalah besar amplitudo dari arus petir berkisar antara 5 sampai 200 kA. Kerusakan- kerusakan pada bangunan yang tersambar dapat berupa kerusakan thermis, misalnya bagian yang tersambar terbakar, dan dapat pula berupa kerusakan mekanis, misalnya bagian atap bangunan retak atau tembok bangunan retak atau runtuh. Bila terjadi aktivitas pengumpulan atau pembentukan muatan pada awan, maka induksi muatan dengan polaritas yang berlawanan terjadi di permukaan bumi. Pada penangkal petir, ujungnya di buat runcing dengan tujuan agar saat terjadi penumpukan muatan di awan, ujung yang runcing itulah yang pertama terinduksi. Dengan demikian di harapkan petir akan menyambar ujung batang penangkap petir terlebih dahulu karena sifat muatan listrik dari petir yang selalu mencari daerah konduktif dan yang kuat medan listriknya tinggi. Penangkap petir dihubungkan dengan konduktor pembumian yang akan meneruskan arus petir ke bumi dan kemudian disebarkan oleh elektroda pembumian.

IV.2. BESARNYA KEBUTUHAN BANGUNAN AKAN SISTEM PROTEKSI PETIR

Kebutuhan bangunan akan proteksi petir ditentukan dengan cara klasifikasi area tempat bangunan atau dengan perhitungan menggunakan parameter hari guruh 38 Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010. dimana gedung itu berada dan koefisien-koefisien lain yang diperlukan tergantung dari standar yang di pilih atau digunakan. Suatu instalasi proteksi petir harus dapat melindungi semua bagian dari suatu bangunan, termasuk manusia dan peralatan yang ada didalamnya terhadap bahaya dan kerusakan akibat sambaran petir. Di dalam tilisan ini akan di bahas penentuan besar kebutuhan bangunan akan proteksi petir menggunakan standar Peraturan Umum Instalasi Penangkal Petir PUIPP, Standar Nasional Indonesia SNI 03-7015- 2004. Instalasi-instalasi bangunan yang berdasarkan letak, bentuk, penggunaannya dianggap mudah terkena sambaran petir dan perlu diberi penangkal petir adalah : 1. Bangunan-bangunan tinggi, seperti menara-menara, gedung-gedung bertingkat, cerobong-cerobong pabrik 2. Bangunan-bangunan penyimpanan bahan mudah terbakar atau meledak misalnya seperti pabrik amunisi, gudang penyimpanan bahan peledak, gudang penyimpanan cairan atau gas yang mudah terbakar, dan lain-lain 3. Bangunan-bangunan untuk umum, misalnya gedung-gedung bertingkat, gedung pertunjukan, gedung sekolah, stasiun, dan lain-lain 4. Bangunan-bangunan yang berdasarkan fungsi khusus perlu dilindungi secara baik, misalnya museum, gedung arsip Negara, dan lain-lain.

IV.2.1. Menurut Standar PUIPP

39 Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010. Besarnya kebutuhan suatu bangunan akan suatu instalasi penangkal petir ditentukan oleh besarnya kemungkinan kerugian serta bahaya yang di timbulkan bila bangunanan tersebut tersambar petir Besarnya kebutuhan tersebut dapat ditentukan secara empiris berdasarkan indeks-indeks yang menyatakan factor-faktor tertentu seperti ditunjukan pada lampiran A dan merupakan penjumlahan R dari indeks-indeks tersebut. Sehingga di dapat perkiraan bahaya akibat sambaran petir R adalah : R = A + B + C + D + E 3 Dimana A : Bahaya berdasarkan jenis bangunan B : Bahaya berdasarkan konstruksi bangunan C : Bahaya berdasarkan tinggi bangunan D : Bahaya berdasarkan situasi bangunan E : Bahaya berdasarkan hari guruh yang terjadi Apabila menurut data-data yang ada dimassukkan ke dalam persamaan … diatas, maka selanjutnya dapat di ambil kesimpulan mengenai perlu atau tidaknya sistem proteksi petir eksternal digunakan. Jika nilai nilai R 13, maka bangunan tersebut dianjurkan menggunakan sistem proteksi petir. Besar indeks dapat di lihat pada lampiran A. Jelas bahwa semakin besar nilai R, semakin besar pula bahaya serta kerusakan yang ditimbulkan oleh sambaran petir, berarti semakin besar pula kebutuhan bangunan tersebut akan adanya suatu sistem penangkal petir. 40 Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.

IV.2.2. Menurut Standar Nasional Indonesia SNI 03-7015-2004

Berdasarkan Standar Nasional Indonesia SNI 03-7015-2004, pemilihan tingkat proteksi yang memadai untuk suatu sistem proteksi petir berdasarkan pada frekuensi sambaran petir langsung setempat N d yang diperkirakan ke struktur yang di proteksi dan frekuensi sambaran petir tahunan setempat N c yang diperbolehkan. Kerapatan kilat petir ketanah atau kerapatan sambaran petir ke tanah rata-rata tahunan di daerah tempat suatu struktur barada dinyatakan sebagai : N g = 0,04 x T d 1,25 km 2 tahun 4 Diman T d adalah jumlah hari guruh per tahun yang diperoleh dari data isokeraunic level di daerah tempat struktur yang akan di proteksi yang dikeluarkan oleh Badan Meteorologi dan Geofisika BMG. Frekuensi rat-rata tahunan sambaran petir langsung N d ke bangunan dapat di hitung : N d = N g x A e x 10 -6 tahun 5 Dimana A e adalah area cakupan ekivalen dari bangunan m 2 yaitu daerah permukaan tanah yang di anggap sebagai struktur yang mempunyai frekuensi sambaran langsung tahunan. Adapun area cakupan ekivalen A e tersebut dapat di hitung berdasarkan persamaan di baawah ini : A e = ab + 6h a+b + 9 h 2 6 Dimana : a : panjang dari bangunan tersebut m b : lebar dari bangunan tersebut m 41 Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010. h : tinggi bangunan yang di proteksi m pengambilan keputusan perlu atau tidaknya memasang sistem proteksi petir pada bangunan berdasarkan perhitungan N d dan N c dilakukan sebagai berikut : a. Jika N d ≤ N c tidak perlu ssitem proteksi b. Jika N d N c diperlukan sistem proteksi petir dengan efisiensi : E = 1 − N c N d 7 Maka setelah di hitung nilai E efisiensi Sistem Proteksi Petir sesuai dengan persamaan 7, setelah itu dapat ditentukan tingkat proteksinya sesuai dengan tingkat proteksi table 4.1. Tabel 4.1. Efisiensi Sistem Proteksi Petir Tingkat Proteksi Efisiensi SPP I 0,98 II 0,95 III 0,90 IV 0,80 Setelah diketahui tingkat proteksi berdasarkan table 4.1, maka dapat ditentukan sudut proteksi ° dari penempatan suatu terminasi udara, radius bola yang di pakai, maupun ukuran jala konduktor horizontal sesuai dengan tabel 4.2. di bawah ini : Tabel 4.2. Daerah Proteksi dari Terminasi Udara sesuai dengan tingkat proteksi Tingkat h m 20 30 45 60 Lebar 42 Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010. proteksi R m ° ° ° ° Jala m I 20 25 5 II 30 35 25 10 III 45 45 35 25 15 IV 60 55 45 35 25 20 Hanya menggunakan metode bola bergulir dan jala dalam kasus ini

IV.3. PRINSIP PROTEKSI TERHADAP SAMBARAN PETIR DENGAN MENGGUNAKAN LIGHTNING CONDUCTOR

Prinsip utama proteksi terhadap sambaran petir menggunakan lightning conductor aalah mengalihkan sambaran petir ke lightning conductor sehingga tidak menyambar objek yang di proteksi. Sebagai alat proteksi, ada dua fungsi utama lightning conductor pada posisi ini; pertama sebagai tameng atau perisai, dan kedua sebagai pemberi jalan termudah untuk disambar petir. 43 Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010. Gambar 4.1. prinsip proteksi terhadap sambaran petir dengan menggunakan lightning conduktor Sebagaimana terlihat pada gambar 4.1.a, ketika step leader turun mendekati bumi, maka pada saat itu pembentukan upward streamer dari lightning conductor lebih cepat dan lebih tinggi daripada benda yang di proteksi. Hal ini terjadi karena posisi lightning conductor yang lebih tinggi da lebih runcing sehingga muatan yang terkumpul juga kemungkinan lebih banyak dan lebih cepat. Pada tahap ini, lightning conductor bersifat “mengorbankan diri” sebagai jalan termudah bagi step leader untuk melepaskan muatan membentuk sambaran petir yang sempurna. Kemudian pada gambar 4.2.b, karena upward streamer dari lightning conductor lebih tinggi, maka kemungkinan untuk lebih dahulu tersentuh atau masuk ke zona jarak sambaran lebih besar, sehingga pertemuan antara upward streamer dari lightning conductor dengan step leader terjadi lebih dahuludan sambaran petir yang 44 Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010. terjadi menyambar lightning conductor. Pada tahap ini lightning conductor berfungsi sebagai tameng atau perisai yang mengambil alih sambaran petir. Selanjutnya, muatan yang d i lepaskan saat sambaran ini dialirkan kebumi melalui elektroda pentanahan sehingga tidak merusak objek yang dilindungi sampai akhirnya sambaran petir berhenti.

IV.4. ZONA PROTEKSI LIGHTNING CONDUCTOR