60
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
BAB V STUDI TENTANG SISTEM PENANGKAL PETIR PADA BTS
BASE TRANSCEIVER STATION
V.1. UMUM
Proteksi petir merupakan suatu usaha untuk melindungi suatu objek dari bahaya yang diakibatkan petir, baik itu secara langsung maupun tak langsung.
Bangunan-bangunan tinggi, diantaranya menara-menara telekomunikasi Base Transceiver Station, merupakan objek yang sangat penting untuk dilindungi
terhadap bahaya petir. Menara telekomunikasi milik PT. Telkomsel salah satu operator
telekomunikasi di Indonesia yang memilki ketinggian ± 72 meter adalah objek yang sangat penting untuk dilindungi mengingat fungsinya yang sangat vital dalam
menjaga kontinuitas layanan data dan voice bagi pelanggan. Infrastruktur perangkat Infocom yang ditunjang oleh perkabelan Kabel Data
baik dari antenna di Tower maupun Jaringan Kabel pelanggan Voice, Video, dll dan Kabel Power dari sumber di luar nya adalah suatu keharusan untuk
meindunginya dari kerusakan yang diakibatkan oleh sambaran petir. Struktur bangunan menara telekomunikasi milik Telkomsel ini dapat di lihat pada Gambar
5.1.-5.4. berikut:
61
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
62
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.1. Struktur BTS Tampak Depan
63
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.2. Struktur BTS – Tampak Samping Kanan
64
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.3. Struktur BTS – Tampak Samping Kiri
65
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.4. Strukur BTS – Tampak Atas
V.2. KEBUTUHAN PROTEKSI
Sistem proteksi pada BTS dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu: 1.
Proteksi Eksternal dan 2.
Proteksi Internal. Proteksi Eksternal bertujuan agar Lingkunganarea terhindar dari kerusakan
akibat sambaran langsung dari Petir. Sedangkan Proteksi Internal bertujuan untuk mencegah kerusakan Perangkat telekomunikasi akibat Over-voltage dari sambaran
tidak langsung imbas petir atau dari perubahan akibat tegangan kejut.
Proteksi eksternal meliputi : a.
Air terminalFinial, berfungsi menerima sambaran petir langsung b.
Down Konduktor, berfungsi menyalurkanmenghantarkan arus petir dari Air terminal finial ke sistem pengetanahan.
c. Terminasi bumi, berfungsi membuang arus petir dengan aman ke tanah.
Sedangkan proteksi internal meliputi : a.
Equipotensial bonding EB, berfungsi mengurangi dan menghilangkan beda potensial akibat sambaran petir.
b. Perisaishielding, berfungsi mencegah induksi dan radiasi melalui medium udara
ke peralatan atau kabel. c.
Arrester, berfungsi sebagai pemotong pulsa untuk mencegah masuknya pulsa transient petir secara konduksi melalui kabel penghantar.
66
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.5. Proteksi Eksternal pada BTS
Gambar 5.6. Eksternal Grounding Pada BTS Telkomsel
67
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.7. Proteksi Internal BTS
Pembumian pada BTS milik Telkomsel menggunakan sistem paralel dimana semua peralatan yang akan dibumikan seperti : peralatan pada tower, internal
proteksi, eksternal proteksi, dan lain-lain dihubungkan secara paralel dengan kabel gambar 5.7., hal ini cukup efektif karena dengan sistem paralel tersebut maka arus
akan lebih kecil sehingga dapat melewati elektroda pembumian dengan mudah terutama untuk arus yang mempunyai kapasitas cukup besar seperti petir.
Arrester sebagai peralatan proteksi internal BTS yang digunakan oleh Telkomsel adalah merek OBO seperti terlihat pada Gambar berikut beserta jenis-
jenis yang digunakan :
68
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.8. Arrester yang digunakan BTS Telkomsel dengan jenis-jenisnya
Lightning Arresters
• Requirement class: B
• Type: MC 50-B
• Principle of operation: Spark
gap •
Discharge capacity: 50 kA •
Protection level: 2 kV •
Series fuse: no separate series fuse in installations up to 500 A
Lightning Arresters
• Requirement class: B
• Type: V 25-B
• Principle of operation:
Varistor technology •
Discharge capacity: 25 kA •
Protection level: 2 kV •
Series fuse: no separate series fuse in installations
below 160 A
69
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Data masukan yang dapat dipakai untuk mengetahui perlu tidaknya proteksi petir bagi bangunan menara telekomunikasi dalam hal ini menara telekomunikasi
milik PT. Telkomsel adalah : Tinggi
: 72 meter Panjang
: 5 meter Lebar
: 5 meter Hari guruh T
d
menurut data dari BMG sesuai dengan Lampiran B: 170 Hari Guruh per Tahun.
Frekuensi sambaran petir yang diperbolehkan pada bangunan: 10
-1
tahun. Maka dari data di atas, dapat dicari kebutuhan menara Telkomsel terhadap kebutuhan
proteksi petir maupun mengetahui tingkat proteksinya dengan menggunakan PUIPP Peraturan Umum Instalasi Penangkal Petir dan Standar Nasional Indonesia SNI
03-7015-2004.
V.2.1. Penentuan Kebutuhan Bangunan Akan Proteksi Petir Berdasarkan PUIPP
Penentuan kebutuhan bangunan akan proteksi petir berdasarkan PUIPP yaitu dengan menggunakan data Hari Guruh Thunderstorm Days lampiran B dan
keadaan lokasinya Lampiran A, maka untuk bangunan Menara Telkomsel, diperoleh :
70
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Indeks A : 2
Indeks B : 0
Indeks C : 7
Indeks D : 0
Indeks E : 7
Maka didapatkan indeks perkiraan bahaya sambaran petir R adalah: R = Indeks A + Indeks B + Indeks C + Indeks D + Indeks E
R = 2 + 0 + 7 + 0 + 7 R = 16
Dimana R 13, sehingga diambil kesimpulan bahwa Menara Telkomsel sangat memerlukan proteksi petir.
V.2.2. Penentuan Tingkat Proteksi Berdasarkan SNI 03-7015-2004 1. Menghitung kerapatan sambaran petir ke tanah rata-rata tahunan
N
g
N
g
dapat dihitung berdasarkan rumus 4 yaitu : N
g
= 0,04 x T
d 1,25
km
2
tahun
N
g
= 0,04 x170
1,25
N
g
= 24,5539 km
2
tahun
2. Menghitung area cakupan ekivalen Menara Telkomsel
Area cakupan ekivalen untu Menara Telkomsel yang mempunyai Tinggi h 72 meter, Panjang a 5 meter dan Lebar b 5 meter dapat di hitung
berdasarkan rumus 6 yaitu :
71
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
A
e
= ab + 6h a+b + 9 h
2
A
e
= 5x5 + 6x72 5+5 + 9 x 72
2
A
e
= 150919,1468 m
2
3. Menghitung frekuensi sambaran petir langsung N
d
yang diperkirakan pada Menara Telkomsel
Frekuensi sambaran petir langsung N
d
yan diperkirakan ke struktur yang di proteksi didapatkan berdasarkan rumus 5 yaitu :
N
d
= N
g
x A
e
x 10
-6
tahun
N
d
= 24,5539 x150919,1468 x 10
-6
N
d
= 3,71 tahun
4. menentukan efisiensi SPP Sistem Proteksi Petir lalu menentukan tingkat proteksi
Dari stasiun BMG diperoleh nilai frekuensi sambaran petir tahunan setempat N
c
yang diperbolehkan adalah 10
-1
tahun. Nilai N
d
N
c
maka diperlukan sistem proteksi petir dan efisiensi SPP dapat dihitung
berdasarkan rumus 7 yaitu : E = 1
− N
c
N
d
E = 1 − 0,1 3,71
E = 0,97 Maka berdasarkan tabel 4.1. didapat bahwa Menara Telkomsel mempunyai
tingkat proteksi I.
72
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
V.3. TERMINASI UDARA
Telah diketahui bahwa tingkat proteksi Menara Telkomsel adalah tingkat I, dan menurut tabel 4.2. dapat di lihat bahwa untuk Menara Telkomsel dimana Tinggi
h adalah 72 meter melebihi nilai 60 meter, maka tidak didapatkan sudut proteksi yang dapat dipakai. Dengan kata lain, perancangan penempatan proteksi petir
eksternal ditentukan dengan menggunakan Metode Bola Bergulir Rolling Sphere Method .
Untuk bahan yang digunakan bagi terminasi udara, maka bahan yang dipilih 35 mm
2
. Akan tetapi karena terminasi udara dihubungkan dengan konduktor penyalur, dimana luas penampang minimum untuk konduktor penyalur adalah 50
mm
2
, maka luas penampang dari terminasi udara pun lebih baik jika disesuaikan dengan konduktor penyalurnya, yaitu 50 mm
2
. Berdasarkan kriteria yang telah di buat di dalam SNI 03-7015-2004, dimana
tinggi terminasi udara adalah antara 2 – 3 meter, maka dipilihlah terminasi udara yang mempunyai ketinggian 2,5 meter.
V.3.1. Perancangan Terminasi Udara Menurut Metode Bola Bergulir
Dari tabel 4.2. di dapat jari-jari R bola bergulir yang dapat digunakan untuk merancang penempatan terminasi udara pada menera Telkomsel ini adalah 20 m.
Bola gulir dengan jari-jari 20 m tersebut digulirkan hingga menyentuh menara dan gedung yang di lindungi. Setiap bagian bangunan yang dikenai oleh bola
gulir tersebut haruslah diberi terminasi udara. Daerah yang dilingkupi oleh bola gulir tersebutmerupakan daerah proteksi terhadap petir.
73
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Adapun penempatan terminasi udara menurut metode bola gulir di dapat dilihat pada Gambar 5.9. – 5.10.
74
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.9. Penempatan terminasi udara menurut metode Bola Bergulir
75
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.10. Penempatan terminasi udara tampak atas menurut metode Bola Bergulir
76
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Setiap titik yang dikenai oleh bola bergulir disarankan untuk diberi terminasi udara.. Dapat di lihat bahwa banyaknya terminasi udara yang ada pada menara
Telkomsel hanya 1 buah , yaitu berada pada puncak menara. Untuk itu, berdasarkan analisis menggunakan metode Bola Bergulir ini, sebaiknya bangunan berupa gedung
yang berada di sebelah menara yang berisi peralatan-peralatan sistem Kontrol telekomunikasi misalnya,RBS Shelter, dan gedung-gedung lain jika ada juga harus
diberi terminasi udara pada sisi atasnya. Seperti terlihat pada Gambar 5.11. berikut.
Gambar 5.11. Sistem pengaman eksternal menara
77
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
V.4. KONDUKTOR PENYALUR DOWN CONDUCTOR
Konduktor penyalur ke bawah merupakan konduktor yang menyalurkan arus petir yang di terima oleh terminasi udara baik itu verikal maupun horizontal untuk
kemudian disalurkan menuju bumi. Mengingat arus petir sangat besar, maka konduktor penyalur yang disediakan sebaiknya lebih dari satu agar arus petir tersebut
dapat terbagi-bagi. Adapun syarat-syarat umum ang perlu diperhatikan I dalam memilih
konduktor penyalur kebawah Down Conductor adalh sebagai berkut : •
Konduktor penyalur eksternal sebaiknya dipasang antara terminasi udara dan sistem terminasi bumi
• Konduktor penyalur sebaiknya disambung pada titik simpul sambungan
jaringan terminasi udara dan di pasang secara vertical ke titik simpul dari sistem jaringan terminasi bumi
• Sistem terminasi udara, sistem konduktor penyalur, dan sistem terminasi
bumi sebaiknya iselaraskan untuk menghasilkan lintasan arus petir sependek mungkin
Jarak konduktor penyalur dengan dinding atau tiang sebaiknya 0,1 meter untuk mengurangi induksi elektromagnetik yang terjadi saat terjadi sambaran petir.
Konduktor penyalur tersebut disanggah oleh suatu braket yang dilekatkan ke tiang lihat Gambar 5.8.. secara detail, bentuk down conductor dapat dilihat pada Gambar
5.12. – 5.13. berikut.
78
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.12. Braket penyangga konduktor penyalur Dalam penentuan bahan konduktor penyalur tersebut, kita dapat melihat pada
tabel 4.6. setelah melihat tabel tersebut, maka bahan yang di pilih adalah tembaga, dimana bahan init aha terhadap bahan yang dapat menyebabkan korosi.
Setelah ditentukan jenis bahan, maka selanjutnya adalah menetukan luas penampang dari konduktor. Setela melihat tabel 4.4., maka luas penampang
minimum yang diperbolehkan adalah 16 mm
2
. Aka tetapi karena konduktor penyalur dihubungkan dengan terminasi bumi adalh 50 mm
2
, maka luas penampang dari konduktor penyalur pu lebih lebih baik jika disesuaikan dengan terminasi buminya.
Maka luas penampang konduktor penyalur yang dipilih adalah 50 mm
2
.
79
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
Gambar 5.13. Struktur pengelasan Cadweld Down Conductor
Gambar 5.14. Detail Down Conductor pada Pedestal
80
Soli Akbar Hutagaol : Studi Tentang Sistem Penangkal Petir Pada BTS Base Transceiver Station Aplikasi pada PT. Telkomsel - Banda Aceh , 2010.
V.5. TERMINASI BUMI GROUNDING SYSTEM