SISTEM PROTEKSI PENANGKAL PETIR PADA GEDUNG BERTINGKAT | Karya Tulis Ilmiah
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
SISTEM PROTEKSI PENANGKAL PETIR PADA
GEDUNG BERTINGKAT
Sudaryanto
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Islam Sumatera Utara
Jl. SM. Raja Teladan, Medan (20217)
Abstrak
Sistem proteksi penangkal petir pada gedung bertingkat diperlukan mengingat gedung tersebut
umumnya berada pada posisi yang paling tinggi. Pada saat ini khususnya di kota-kota besar,
hampir semua gedung di bangun secara bertingkat, dari yang tingkat satu sampai tingkat puluhan.
Semakin tinggi suatu bangunan semakin tinggi pula resiko gangguan keamanan bangunan tersebut.
Salah satu kemungkinan gangguan yang terjadi ialah gangguan dari sambaran petir. Untuk
mencegah resiko tersebut maka dipasanglah proteksi pada gedung-gedung tersebut. Salah satu
proteksi yang dipasang ialah penangkal petir. Sistem proteksi petir merupakan suatu system yang
sangat diperlukan pada saat ini, mengingat peralatan listrik semakin berkembang dengan pesat. Ada
berbagai macam dampak dari sambaran petir, baik yang langsung maupun tidak langsung, keduaduanya sama-sama menimbulkan bahaya bagi gedung itu sendiri atau bagi manusia, salah satu
bahaya yang mungkin terjadi pada manusia ialah kematian. Maka proteksi penangkal petir sangat
penting untuk dipasang di gedung-gedung yang tinggi. Jenis-jenis penangkal petir ada berbagai
macam, diantaranya jenis Penangkal Petir Konvensional dan Penangkal Petir Elektrostatis.
Semuanya mempunyai fungsi yang sama yaitu mengamankan gedung dari sambaran petir.
Kata-kata Kunci: Penangkal Petir, Gedung, Pengaman
Pendahuluan
Pembangunan
gedung–gedung
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 (di Medan . 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 penangkal petir beserta
pentanahannya.
Terjadinya Petir
Petir adalah suatu fenomena alam, yang
pembentukannya berasal dari terpisahnya
muatan di dalam awan cumulonimbus. (yang
terbentuk akibat adanya pergerakan udara ke
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
1
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
atas akibat panas dari permukaan laut serta
adanya udara yang lembab). Umumnya
muatan negatif terkumpul dibagian bawah dan
ini menyebabkan terinduksinya muatan positif
di atas permukaan tanah, sehingga
membentuk medan listrik antara awan dan
tanah. Jika muatan listrik cukup besar dan
kuat medan listrik di udara dilampaui, maka
terjadi pelepasan muatan berupa petir atau
terjadi sambaran petir yang bergerak dengan
kecepatan cahaya dengan efek merusak yang
sangat dahsyat karena kekuatannya..
Petir dapat terjadi antara awan dengan awan,
dalam awan itu sendiri, antara awan dan
udara, antara awan dengan tanah (bumi),
perhatikan Gambar 1 s/d Gambar 4.
Gambar 1. Petir awan dengan awan
Gambar 2. Petir dalam awan itu sendiri
Gambar 4. Petir awan dengan tanah
Dampak Yang Ditimbulkan Adanya
Petir
Selain petir dapat
menyambar
sebuah
bangunan
yang
telah
dilengkapi anti
petir/penangkal petir konvensional maupun
elektrostatis, petir juga dapat menyambar
melalui jaringan listrik PLN yang kabelnya
terbentang di luar dan terbuka. Pada
Umumnya jaringan listrik terbuka seperti ini
masih ada dan dipergunakan di beberapa
negara termasuk Indonesia. Arus petir yang
merusak perangkat panel listrik bukan
disebabkan oleh sambaran petir yang
menyambar langsung ke bangunan yang telah
dipasang penangkal petir atau anti petir
melainkan sambaran petir mengenai jaringan
listrik PLN sehingga arus petir ini masuk ke
bangunan mengikuti kabel listrik dan merusak
panel listrik tersebut.
Jadi biasanya sambaran petir mengenai
sesuatu yang jauh dari bangunan yang telah
terpasang instalasi penangkal petir baik
instalasi penangkal petir konvensional
maupun penangkal petir elektrostatis, hal ini
sudah biasa terjadi karena kabel distribusi
PLN memakai kabel distribusi 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 dilengkapi dengan perangkat
Surya Arrester (Pelepas tegangan lebih/over
voltage). Jenis dan merk Surge Arrester
banyak sekali tersedia di pasaran umum, yang
jelas pemasangan arrester harus dihubungkan
dengan grounding ke bumi.
Bahaya Akibat Sambaran Petir
Gambar 3. Petir awan ke udara
Sambaran Petir Langsung Melalui
Bangunan
Sambaran petir yang 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 atau elektronik
atau bahkan korban jiwa. Maka dari itu setiap
bangunan diwajibkan memasang instalasi
penangkal petir. Cara penanganannya adalah
2
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
Seminar Sain dan Teknologi
dengan cara memasang terminal penerima
sambaran petir serta instalasi pendukung
lainnya yang sesuai dengan standart yang
telah di tentukan. Terlebih lagi jika
sambaran petir langsung 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.
Sambaran Petir Melalui Jaringan Listrik
Bahaya sambaran petir melalui jaringan listrik
sering terjadi, petir menyambar 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 ada petir yang menyambar pada
kabel terbuka ini maka arus petir akan
tersalurkan ke pemakai langsung. Cara
penanganannya adalah dengan cara memasang
perangkat arrester sebagai pengaman tegangan
lebih (over voltage). Instalasi surge arrester
listrik ini dipasang harus dilengkapi
dengan grounding sistem.
Sambaran Petir Melalui Jaringan
Telekomunikasi
Bahaya
sambaran petir melalui
jaringan
telekomunikasi hampir serupa dengan
sambaran petir melalui jaringan listrik, akan
tetapi
berdampak
pada
perangkat
telekomunikasi, misalnya telepon dan PABX.
Penanganannya dengan cara pemasangan
arrester khusus untuk jaringan PABX yang
dihubungkan
dengan grounding.
Bila
bangunan yang akan dilindungi mempunyai
jaringan internet yang koneksinya melalui
jaringan telepon maka alat ini juga dapat
melindungi jaringan internet tersebut.
Pengamanan terhadap suatu bangunan atau
objek dari sambaran petir pada prinsipnya
adalah sebagai penyedia sarana untuk
menghantarkan arus petir yang mengarah ke
bangunan yang akan kita lindungi tanpa
melalui struktur bangunan yang bukan
merupakan
bagian
dari
sistem
proteksi petir atau instalasi penangkal petir,
ISSN : 1693 – 6809
tentunya harus sesuai
pemasangan instalasinya.
dengan
standart
Gedung Perlu Di Beri Penangkal Petir
Kebutuhan Bangunan Terhadap Ancaman
Bahaya Petir
Suatu instalasi penangkal petir yang telah
terpasang harus dapat melindungi semua
bagian dari struktur bangunan dan arealnya
termasuk manusia serta peralatan yang ada
didalamnya terhadap ancaman bahaya dan
kerusakan akibat sambaran petir.
Mengenai
cara
menentukan
besarnya
kebutuhan bangunan akan proteksi petir
menggunakan beberapa standar yaitu salah
satunya adalah berdasarkan Peraturan Umum
Instalasi Penangkal Petir.
Kebutuhan
bangunan
terhadap ancaman
bahaya petir berdasarkan peraturan umum
instalasi penangkal petir. Jenis Bangunan yang
perlu diberi penangkal petir dikelompokan
menjadi :
a. Bangunan tinggi seperti gedung bertingkat,
menara dan cerobong pabrik.
b. Bangunan penyimpanan bahan mudah
meledak atau terbakar, misalnya pabrik
amunisi, gudang bahan kimia.
c. Bangunan untuk kepentingan umum seperti
gedung sekolah, stasiun, bandara dan
sebagainya.
d. Bangunan yang mempunyai fungsi khusus
dan nilai estetika misalnya museum,
gedung arsip negara.
Besarnya
kebutuhan
suatu
bangunan
terhadap instalasi proteksi petir ditentukan
oleh besarnya kemungkinan kerusakan serta
bahaya yang terjadi jika bangunan tersebut
tersambar petir. Berdasarkan Peraturan umum
Instalasi Penangkal Petir besarnya kebutuhan
tersebut mengacu kepada penjumlahan indeksindeks 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
ditanggung suatu bangunan sehingga semakin
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
3
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
besar
kebutuhan
bangunan
tersebut
akan sistem proteksi petir.
Indeks A: Bahaya Berdasarkan Jenis
Bangunan
Indeks B: Bahaya Berdasarkan Kontruksi
Bangunan
Indeks C: Bahaya Berdasarkan Tinggi
Bangunan
Indeks D: Bahaya Berdasarkan Situasi
Bangunan
Indeks E: Bahaya Berdasarkan Hari Guruh
Prinsip perlindungan petir
Jika kita memperhatikan bahaya yang
diakibatkan sambaran petir, maka sistem
perlindungan petir harus mampu melindungi
struktur bangunan atau fisik maupun
melindungi peralatan dari sambaran langsung
dengan dipasangnya penangkal petir eksternal
(Eksternal Protection) dan sambaran tidak
langsung dengan dipasangnya penangkal
petir internal (Internal Protection) atau yang
sering disebut surge arrester serta pembuatan
grounding sistem yang memadai sesuai
standar yang telah ditentukan.
Sampai saat ini belum ada alat atau sistem
proteksi petir yang dapat melindungi 100 %
dari bahaya sambaran petir, 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
proteksi petir secara
terpadu
telah
di
kembangan ada enam langkah yang
diistilahkan "Six Point Plan" ini adalah untuk
menyiapkan sebuah perlindungan efektive dan
dapat diandalkan terhadap serangan petir,
Keenam langkah (perhatikan Gambar 5)
tersebut meliputi :
1. Menangkap Petir
Dengan
cara
menyediakan
sistem
penerimaan (AirTerminal Unit) yang dapat
dengan cepat menyambut sambaran
arus petir, dalam hal ini mampu untuk
lebih cepat dari sekelilingnya dan
memproteksi
secara
tepat
dengan
memperhitungkan besaran petir. Terminal
Petir Flash Vectron mampu memberikan
solusi sebagai alat penerima sambaran
petir karena desainnya dirancang untuk
digunakan khusus di daerah tropis.
4
2. Menyalurkan Petir
Sambaran petir yang
telah
mengenai
terminal penangkal petir sebagai alat
penerima sambaran akan membawa arus
yang sangat tinggi, maka dari itu harus
dengan cepat disalurkan ke bumi
(grounding) melalui kabel penyalur sesuai
standart sehingga tidak terjadi loncatan
listrik yang dapat membahayakan struktur
bangunan atau membahayakan perangkat
yang ada di dalam sebuah bangunan.
3. Menampung Petir
Dengan cara membuat grounding sistem
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
instalasi penangkal petir harus di bawah 3
Ohm.
4. Proteksi Grounding Sistem
Selain memperhatikan resistansi atau
tahanan tanah, material yang digunakan
untuk pembuatan grounding juga harus
diperhatikan, jangan sampai mudah korosi
atau karat, terlebih lagi jika di daerah dekat
dengan laut. Untuk menghindari terjadinya
loncatan
arus petir yang
ditimbulkan
adanya beda potensial tegangan maka
setiap titik grounding harus dilindungi
dengan cara integrasi atau bonding sistem.
5. Proteksi Jalur Power Listrik
Proteksi terhadap jalur dari power muntlak
diperlukan untuk mencegah terjadinya
induksi yang dapat merusah peralatan
listrik dan elektronik.
6. Proteksi Jalur Data
Melindungi seluruh jaringan telepon dan
signal termasuk pesawat faxsimile dan
jaringan data, serta seluruh perangkat
elektronik.
Keenam langkah yang tergabung dalam Six
Point Plan di atas merupakan representasi dari
system proteksi petir yang sesuai dengan
standar IEC (International Electrotechnical
Comnision) TC 81/1989.
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
Gambar 6. Penangkal petir Faraday
Gambar 5. Six Point Plan
Jenis-Jenis Penangkal Petir Pada
Gedung
Penangkal Petir Konvensional
Penangkal Petir Franklin
Penangkal Petir Franklin adalah rangkaian
jalur elektris dari atas bangunan ke sisi
bawah/grounding dengan jalur kabel Tunggal
(Gambar 7).
Pengamanan sambaran petir yang cocok untuk
gedung atau bangunan adalah jenis Penangkal
Petir Konvensional, yakni pengamanan
sambaran petir sederhana berupa rangkaian
jalur instalasi penyalur petir yang bersifat
pasif atau menunggu terkena sambaran petir
baru kemudian menyalurkannya ke dalam
bumi dengan kemampuan perlindungan 45
derajat biasanya penangkal petir ini berbentuk
seperti sebuah tombak, akan tetapi
Penggunaan Terminal Udara Elektrostatik bisa
pula sebagai alternatif pilihan untuk bangunan
atau gedung.
Untuk Penangkal Petir Konvensional ada 2
sistem yang bisa digunakan :
Penangkal Petir Faraday
Penangkal Petir Faraday adalah rangkaian
jalur elektris dari bagian atas bangunan
menuju sisi bawah/grounding dengan banyak
jalur penurunan kabel (Gambar 6). Sehingga
menghasilkan selubung jalur konduktor
sehingga menyerupai sebuah sangkar yang
melindungi bangunan dari semua sisi
sambaran petir.
Gambar 7. Penangkal petir Franklin
Penangkal Petir Elektrostatis
Prinsip kerja penangkal petir elektrostatis
mengadopsi sebagian sistem penangkal
petir radio aktif, yaitu menambah muatan pada
ujung finial/splitzer agar petir selalu melilih
ujung ini untuk di sambar. Pada
penangkal petir elektrostatis energi listrik
yang dihasilkan dari listrik awan yang
menginduksi permukaan bumi. Gambar 8 dan
Gambar 9 memperlihatkan penangkal petir
elektrostatis.
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
5
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
Disaat ada mendung melintas di atas
bangunan yang dilindungi penangkal petir
elektrostatis. Elektroda terpasang di dalam
peralatan
akan
mengumpulkan
dan
menyimpan energi dari awan yang bermuatan
listrik di dalam kapasitor yang mampu diisi
ulang. Setelah cukup besar kemudian dikirim
ke unit ion generator.
Gambar 8. Penangkal petir elektrostatis
Gambar 9. Penangkal petir elektrostatis
Mekanisme kerja penangkal petir
elektrostatis
6
Disaat banyak energi petir di atmosfer maka
awan menginduksi unit ion generator.
Informasi ini diolah dalam unit ion generator
untuk
dimanfaatkan
sebagai
memicu
pelepasan energi. Akibat dari pelepasan energi
yang menghentak ini akan menghasilkan
ionisasi lidah api penuntun ke udara (Streamer
Leader) melalui batang utama penangkal petir
elektrostatis, lidah api penuntun ini yang
kemudian disambut oleh petir. Gambar 10
memperlihatkan perangkat utama dari
penangkal petir elektrostatis.
Gambar 10. Perangkat penangkal petir
elektrostatis
Batang Utama, Ujung runcing terbuat dari
logam yang bermanfaat menerima sambaran
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
Seminar Sain dan Teknologi
petir langsung. Batang runcing ini memiliki
kemampuan untuk menerima sambaran petir
hingga 300 KA.
Elektroda, Perangkat ini memainkan peran
penting dalam mengumpulkan cadangan
energi dari di luar yakni awan dan energi
inilah
yang
dimanfaatkan
untuk
membangkitkan Early Streamer Emission.
Ion Generator, Terdiri dari unit energi
kapasitor, ion pembangkit, sensor petir.
Bentuk perlindungan dari penangkal petir
elektrostatis
mirip
dengan
sangkar
(sebagaimana terlihat pada Gambar 11) jadi
semua yang di bawah dan di dalam sangkar
akan aman dari sambaran petir langsung.
ISSN : 1693 – 6809
perencanaan pemasangan proteksi penangkal
petir. Six Point Plan tersebut meliputi:
- Menangkap Petir
- Menyalurkan Petir
- Menampung Petir
- Proteksi Grounding Sistem
- Proteksi Jalur Power Listrik
- Proteksi Jalur Data
Saat
penentuan
kualifikasi
bangunan
sebaiknya memperhitungkan jenis bangunan,
kontruksi bangunan, tinggi bangunan, situasi
bangunan, dan hari guruh.
Alasan ujung penangkal petir dibuat runcing
adalah agar muatan yang terkumpul pada
ujung penangkal petir sebanyak mungkin
sehingga menghasilkan medan magnet yang
sangat kuat.
Daftar Pustaka
A.T.
Johns, J.R. Piats, Aubrey, 1992,
overvoltage Protection of Low
Voltage Systems, United Kingdom,
London.
A. Arismunandar, S.Kawahara, 1973, Buku
Pegangan Teknik Tenaga Listrik,
Jilid II, Pradnya Paramita, Jakarta.
Gambar 11. Bentuk perlindungan penangkal
petir elektrostatis
Kesimpulan
Gedung-gedung bertingkat sangat penting
untuk diberi proteksi penangkal petir, karena
petir terjadi akibat adanya perpindahan
muatan elektron dan muatan proton, dan
biasanya terjadi antara muatan yang ada di
awan dengan muatan yang ada di bumi.
Gedung-gedung yang tinggi mengandung
salah satu muatan tersebut, Oleh sebab itu
bangunan yang tinggi lebih cenderung mudah
tersambar petir.
Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan,
1983,
Peraturan
Umum
Instalasi Penangkal
Petir untuk
Bangunan di Indonesia, Jakarta.
Hutauruk, TS., 1991, Gelombang Berjalan
dan Proteksi Surja, Erlangga, Jakarta.
http://www.baliorange.web.id/petir-antaramusibah-atau-berkah/
http://solusipetir.com/petir/bahaya-petir.html
http://antipetir.com/bentuk-perlindunganpenangkal-petir
R. Zoro, 1992, Proteksi Tegangan Lebih Pada
Sistem, ITB, Bandung.
Pada
dasarnya
proteksi
perlindungan
penangkal petir dipasang untuk melindungi
struktur bangunan atau fisik maupun
melindungi peralatan pada bangunan tersebut.
"SIX POINT PLAN" merupaka metode
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
7
Seminar Sain dan Teknologi
8
ISSN : 1693 – 6809
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
Instalasi pada bangunan Pribadi /
Perumahan
- Pemasangan Arrester di Panel Utama
- Pemasangan Arrester di setiap
Perangkat-perangkat elektronik Penting
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
9
ISSN : 1693 – 6809
SISTEM PROTEKSI PENANGKAL PETIR PADA
GEDUNG BERTINGKAT
Sudaryanto
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Islam Sumatera Utara
Jl. SM. Raja Teladan, Medan (20217)
Abstrak
Sistem proteksi penangkal petir pada gedung bertingkat diperlukan mengingat gedung tersebut
umumnya berada pada posisi yang paling tinggi. Pada saat ini khususnya di kota-kota besar,
hampir semua gedung di bangun secara bertingkat, dari yang tingkat satu sampai tingkat puluhan.
Semakin tinggi suatu bangunan semakin tinggi pula resiko gangguan keamanan bangunan tersebut.
Salah satu kemungkinan gangguan yang terjadi ialah gangguan dari sambaran petir. Untuk
mencegah resiko tersebut maka dipasanglah proteksi pada gedung-gedung tersebut. Salah satu
proteksi yang dipasang ialah penangkal petir. Sistem proteksi petir merupakan suatu system yang
sangat diperlukan pada saat ini, mengingat peralatan listrik semakin berkembang dengan pesat. Ada
berbagai macam dampak dari sambaran petir, baik yang langsung maupun tidak langsung, keduaduanya sama-sama menimbulkan bahaya bagi gedung itu sendiri atau bagi manusia, salah satu
bahaya yang mungkin terjadi pada manusia ialah kematian. Maka proteksi penangkal petir sangat
penting untuk dipasang di gedung-gedung yang tinggi. Jenis-jenis penangkal petir ada berbagai
macam, diantaranya jenis Penangkal Petir Konvensional dan Penangkal Petir Elektrostatis.
Semuanya mempunyai fungsi yang sama yaitu mengamankan gedung dari sambaran petir.
Kata-kata Kunci: Penangkal Petir, Gedung, Pengaman
Pendahuluan
Pembangunan
gedung–gedung
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 (di Medan . 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 penangkal petir beserta
pentanahannya.
Terjadinya Petir
Petir adalah suatu fenomena alam, yang
pembentukannya berasal dari terpisahnya
muatan di dalam awan cumulonimbus. (yang
terbentuk akibat adanya pergerakan udara ke
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
1
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
atas akibat panas dari permukaan laut serta
adanya udara yang lembab). Umumnya
muatan negatif terkumpul dibagian bawah dan
ini menyebabkan terinduksinya muatan positif
di atas permukaan tanah, sehingga
membentuk medan listrik antara awan dan
tanah. Jika muatan listrik cukup besar dan
kuat medan listrik di udara dilampaui, maka
terjadi pelepasan muatan berupa petir atau
terjadi sambaran petir yang bergerak dengan
kecepatan cahaya dengan efek merusak yang
sangat dahsyat karena kekuatannya..
Petir dapat terjadi antara awan dengan awan,
dalam awan itu sendiri, antara awan dan
udara, antara awan dengan tanah (bumi),
perhatikan Gambar 1 s/d Gambar 4.
Gambar 1. Petir awan dengan awan
Gambar 2. Petir dalam awan itu sendiri
Gambar 4. Petir awan dengan tanah
Dampak Yang Ditimbulkan Adanya
Petir
Selain petir dapat
menyambar
sebuah
bangunan
yang
telah
dilengkapi anti
petir/penangkal petir konvensional maupun
elektrostatis, petir juga dapat menyambar
melalui jaringan listrik PLN yang kabelnya
terbentang di luar dan terbuka. Pada
Umumnya jaringan listrik terbuka seperti ini
masih ada dan dipergunakan di beberapa
negara termasuk Indonesia. Arus petir yang
merusak perangkat panel listrik bukan
disebabkan oleh sambaran petir yang
menyambar langsung ke bangunan yang telah
dipasang penangkal petir atau anti petir
melainkan sambaran petir mengenai jaringan
listrik PLN sehingga arus petir ini masuk ke
bangunan mengikuti kabel listrik dan merusak
panel listrik tersebut.
Jadi biasanya sambaran petir mengenai
sesuatu yang jauh dari bangunan yang telah
terpasang instalasi penangkal petir baik
instalasi penangkal petir konvensional
maupun penangkal petir elektrostatis, hal ini
sudah biasa terjadi karena kabel distribusi
PLN memakai kabel distribusi 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 dilengkapi dengan perangkat
Surya Arrester (Pelepas tegangan lebih/over
voltage). Jenis dan merk Surge Arrester
banyak sekali tersedia di pasaran umum, yang
jelas pemasangan arrester harus dihubungkan
dengan grounding ke bumi.
Bahaya Akibat Sambaran Petir
Gambar 3. Petir awan ke udara
Sambaran Petir Langsung Melalui
Bangunan
Sambaran petir yang 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 atau elektronik
atau bahkan korban jiwa. Maka dari itu setiap
bangunan diwajibkan memasang instalasi
penangkal petir. Cara penanganannya adalah
2
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
Seminar Sain dan Teknologi
dengan cara memasang terminal penerima
sambaran petir serta instalasi pendukung
lainnya yang sesuai dengan standart yang
telah di tentukan. Terlebih lagi jika
sambaran petir langsung 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.
Sambaran Petir Melalui Jaringan Listrik
Bahaya sambaran petir melalui jaringan listrik
sering terjadi, petir menyambar 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 ada petir yang menyambar pada
kabel terbuka ini maka arus petir akan
tersalurkan ke pemakai langsung. Cara
penanganannya adalah dengan cara memasang
perangkat arrester sebagai pengaman tegangan
lebih (over voltage). Instalasi surge arrester
listrik ini dipasang harus dilengkapi
dengan grounding sistem.
Sambaran Petir Melalui Jaringan
Telekomunikasi
Bahaya
sambaran petir melalui
jaringan
telekomunikasi hampir serupa dengan
sambaran petir melalui jaringan listrik, akan
tetapi
berdampak
pada
perangkat
telekomunikasi, misalnya telepon dan PABX.
Penanganannya dengan cara pemasangan
arrester khusus untuk jaringan PABX yang
dihubungkan
dengan grounding.
Bila
bangunan yang akan dilindungi mempunyai
jaringan internet yang koneksinya melalui
jaringan telepon maka alat ini juga dapat
melindungi jaringan internet tersebut.
Pengamanan terhadap suatu bangunan atau
objek dari sambaran petir pada prinsipnya
adalah sebagai penyedia sarana untuk
menghantarkan arus petir yang mengarah ke
bangunan yang akan kita lindungi tanpa
melalui struktur bangunan yang bukan
merupakan
bagian
dari
sistem
proteksi petir atau instalasi penangkal petir,
ISSN : 1693 – 6809
tentunya harus sesuai
pemasangan instalasinya.
dengan
standart
Gedung Perlu Di Beri Penangkal Petir
Kebutuhan Bangunan Terhadap Ancaman
Bahaya Petir
Suatu instalasi penangkal petir yang telah
terpasang harus dapat melindungi semua
bagian dari struktur bangunan dan arealnya
termasuk manusia serta peralatan yang ada
didalamnya terhadap ancaman bahaya dan
kerusakan akibat sambaran petir.
Mengenai
cara
menentukan
besarnya
kebutuhan bangunan akan proteksi petir
menggunakan beberapa standar yaitu salah
satunya adalah berdasarkan Peraturan Umum
Instalasi Penangkal Petir.
Kebutuhan
bangunan
terhadap ancaman
bahaya petir berdasarkan peraturan umum
instalasi penangkal petir. Jenis Bangunan yang
perlu diberi penangkal petir dikelompokan
menjadi :
a. Bangunan tinggi seperti gedung bertingkat,
menara dan cerobong pabrik.
b. Bangunan penyimpanan bahan mudah
meledak atau terbakar, misalnya pabrik
amunisi, gudang bahan kimia.
c. Bangunan untuk kepentingan umum seperti
gedung sekolah, stasiun, bandara dan
sebagainya.
d. Bangunan yang mempunyai fungsi khusus
dan nilai estetika misalnya museum,
gedung arsip negara.
Besarnya
kebutuhan
suatu
bangunan
terhadap instalasi proteksi petir ditentukan
oleh besarnya kemungkinan kerusakan serta
bahaya yang terjadi jika bangunan tersebut
tersambar petir. Berdasarkan Peraturan umum
Instalasi Penangkal Petir besarnya kebutuhan
tersebut mengacu kepada penjumlahan indeksindeks 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
ditanggung suatu bangunan sehingga semakin
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
3
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
besar
kebutuhan
bangunan
tersebut
akan sistem proteksi petir.
Indeks A: Bahaya Berdasarkan Jenis
Bangunan
Indeks B: Bahaya Berdasarkan Kontruksi
Bangunan
Indeks C: Bahaya Berdasarkan Tinggi
Bangunan
Indeks D: Bahaya Berdasarkan Situasi
Bangunan
Indeks E: Bahaya Berdasarkan Hari Guruh
Prinsip perlindungan petir
Jika kita memperhatikan bahaya yang
diakibatkan sambaran petir, maka sistem
perlindungan petir harus mampu melindungi
struktur bangunan atau fisik maupun
melindungi peralatan dari sambaran langsung
dengan dipasangnya penangkal petir eksternal
(Eksternal Protection) dan sambaran tidak
langsung dengan dipasangnya penangkal
petir internal (Internal Protection) atau yang
sering disebut surge arrester serta pembuatan
grounding sistem yang memadai sesuai
standar yang telah ditentukan.
Sampai saat ini belum ada alat atau sistem
proteksi petir yang dapat melindungi 100 %
dari bahaya sambaran petir, 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
proteksi petir secara
terpadu
telah
di
kembangan ada enam langkah yang
diistilahkan "Six Point Plan" ini adalah untuk
menyiapkan sebuah perlindungan efektive dan
dapat diandalkan terhadap serangan petir,
Keenam langkah (perhatikan Gambar 5)
tersebut meliputi :
1. Menangkap Petir
Dengan
cara
menyediakan
sistem
penerimaan (AirTerminal Unit) yang dapat
dengan cepat menyambut sambaran
arus petir, dalam hal ini mampu untuk
lebih cepat dari sekelilingnya dan
memproteksi
secara
tepat
dengan
memperhitungkan besaran petir. Terminal
Petir Flash Vectron mampu memberikan
solusi sebagai alat penerima sambaran
petir karena desainnya dirancang untuk
digunakan khusus di daerah tropis.
4
2. Menyalurkan Petir
Sambaran petir yang
telah
mengenai
terminal penangkal petir sebagai alat
penerima sambaran akan membawa arus
yang sangat tinggi, maka dari itu harus
dengan cepat disalurkan ke bumi
(grounding) melalui kabel penyalur sesuai
standart sehingga tidak terjadi loncatan
listrik yang dapat membahayakan struktur
bangunan atau membahayakan perangkat
yang ada di dalam sebuah bangunan.
3. Menampung Petir
Dengan cara membuat grounding sistem
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
instalasi penangkal petir harus di bawah 3
Ohm.
4. Proteksi Grounding Sistem
Selain memperhatikan resistansi atau
tahanan tanah, material yang digunakan
untuk pembuatan grounding juga harus
diperhatikan, jangan sampai mudah korosi
atau karat, terlebih lagi jika di daerah dekat
dengan laut. Untuk menghindari terjadinya
loncatan
arus petir yang
ditimbulkan
adanya beda potensial tegangan maka
setiap titik grounding harus dilindungi
dengan cara integrasi atau bonding sistem.
5. Proteksi Jalur Power Listrik
Proteksi terhadap jalur dari power muntlak
diperlukan untuk mencegah terjadinya
induksi yang dapat merusah peralatan
listrik dan elektronik.
6. Proteksi Jalur Data
Melindungi seluruh jaringan telepon dan
signal termasuk pesawat faxsimile dan
jaringan data, serta seluruh perangkat
elektronik.
Keenam langkah yang tergabung dalam Six
Point Plan di atas merupakan representasi dari
system proteksi petir yang sesuai dengan
standar IEC (International Electrotechnical
Comnision) TC 81/1989.
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
Gambar 6. Penangkal petir Faraday
Gambar 5. Six Point Plan
Jenis-Jenis Penangkal Petir Pada
Gedung
Penangkal Petir Konvensional
Penangkal Petir Franklin
Penangkal Petir Franklin adalah rangkaian
jalur elektris dari atas bangunan ke sisi
bawah/grounding dengan jalur kabel Tunggal
(Gambar 7).
Pengamanan sambaran petir yang cocok untuk
gedung atau bangunan adalah jenis Penangkal
Petir Konvensional, yakni pengamanan
sambaran petir sederhana berupa rangkaian
jalur instalasi penyalur petir yang bersifat
pasif atau menunggu terkena sambaran petir
baru kemudian menyalurkannya ke dalam
bumi dengan kemampuan perlindungan 45
derajat biasanya penangkal petir ini berbentuk
seperti sebuah tombak, akan tetapi
Penggunaan Terminal Udara Elektrostatik bisa
pula sebagai alternatif pilihan untuk bangunan
atau gedung.
Untuk Penangkal Petir Konvensional ada 2
sistem yang bisa digunakan :
Penangkal Petir Faraday
Penangkal Petir Faraday adalah rangkaian
jalur elektris dari bagian atas bangunan
menuju sisi bawah/grounding dengan banyak
jalur penurunan kabel (Gambar 6). Sehingga
menghasilkan selubung jalur konduktor
sehingga menyerupai sebuah sangkar yang
melindungi bangunan dari semua sisi
sambaran petir.
Gambar 7. Penangkal petir Franklin
Penangkal Petir Elektrostatis
Prinsip kerja penangkal petir elektrostatis
mengadopsi sebagian sistem penangkal
petir radio aktif, yaitu menambah muatan pada
ujung finial/splitzer agar petir selalu melilih
ujung ini untuk di sambar. Pada
penangkal petir elektrostatis energi listrik
yang dihasilkan dari listrik awan yang
menginduksi permukaan bumi. Gambar 8 dan
Gambar 9 memperlihatkan penangkal petir
elektrostatis.
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
5
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
Disaat ada mendung melintas di atas
bangunan yang dilindungi penangkal petir
elektrostatis. Elektroda terpasang di dalam
peralatan
akan
mengumpulkan
dan
menyimpan energi dari awan yang bermuatan
listrik di dalam kapasitor yang mampu diisi
ulang. Setelah cukup besar kemudian dikirim
ke unit ion generator.
Gambar 8. Penangkal petir elektrostatis
Gambar 9. Penangkal petir elektrostatis
Mekanisme kerja penangkal petir
elektrostatis
6
Disaat banyak energi petir di atmosfer maka
awan menginduksi unit ion generator.
Informasi ini diolah dalam unit ion generator
untuk
dimanfaatkan
sebagai
memicu
pelepasan energi. Akibat dari pelepasan energi
yang menghentak ini akan menghasilkan
ionisasi lidah api penuntun ke udara (Streamer
Leader) melalui batang utama penangkal petir
elektrostatis, lidah api penuntun ini yang
kemudian disambut oleh petir. Gambar 10
memperlihatkan perangkat utama dari
penangkal petir elektrostatis.
Gambar 10. Perangkat penangkal petir
elektrostatis
Batang Utama, Ujung runcing terbuat dari
logam yang bermanfaat menerima sambaran
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
Seminar Sain dan Teknologi
petir langsung. Batang runcing ini memiliki
kemampuan untuk menerima sambaran petir
hingga 300 KA.
Elektroda, Perangkat ini memainkan peran
penting dalam mengumpulkan cadangan
energi dari di luar yakni awan dan energi
inilah
yang
dimanfaatkan
untuk
membangkitkan Early Streamer Emission.
Ion Generator, Terdiri dari unit energi
kapasitor, ion pembangkit, sensor petir.
Bentuk perlindungan dari penangkal petir
elektrostatis
mirip
dengan
sangkar
(sebagaimana terlihat pada Gambar 11) jadi
semua yang di bawah dan di dalam sangkar
akan aman dari sambaran petir langsung.
ISSN : 1693 – 6809
perencanaan pemasangan proteksi penangkal
petir. Six Point Plan tersebut meliputi:
- Menangkap Petir
- Menyalurkan Petir
- Menampung Petir
- Proteksi Grounding Sistem
- Proteksi Jalur Power Listrik
- Proteksi Jalur Data
Saat
penentuan
kualifikasi
bangunan
sebaiknya memperhitungkan jenis bangunan,
kontruksi bangunan, tinggi bangunan, situasi
bangunan, dan hari guruh.
Alasan ujung penangkal petir dibuat runcing
adalah agar muatan yang terkumpul pada
ujung penangkal petir sebanyak mungkin
sehingga menghasilkan medan magnet yang
sangat kuat.
Daftar Pustaka
A.T.
Johns, J.R. Piats, Aubrey, 1992,
overvoltage Protection of Low
Voltage Systems, United Kingdom,
London.
A. Arismunandar, S.Kawahara, 1973, Buku
Pegangan Teknik Tenaga Listrik,
Jilid II, Pradnya Paramita, Jakarta.
Gambar 11. Bentuk perlindungan penangkal
petir elektrostatis
Kesimpulan
Gedung-gedung bertingkat sangat penting
untuk diberi proteksi penangkal petir, karena
petir terjadi akibat adanya perpindahan
muatan elektron dan muatan proton, dan
biasanya terjadi antara muatan yang ada di
awan dengan muatan yang ada di bumi.
Gedung-gedung yang tinggi mengandung
salah satu muatan tersebut, Oleh sebab itu
bangunan yang tinggi lebih cenderung mudah
tersambar petir.
Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan,
1983,
Peraturan
Umum
Instalasi Penangkal
Petir untuk
Bangunan di Indonesia, Jakarta.
Hutauruk, TS., 1991, Gelombang Berjalan
dan Proteksi Surja, Erlangga, Jakarta.
http://www.baliorange.web.id/petir-antaramusibah-atau-berkah/
http://solusipetir.com/petir/bahaya-petir.html
http://antipetir.com/bentuk-perlindunganpenangkal-petir
R. Zoro, 1992, Proteksi Tegangan Lebih Pada
Sistem, ITB, Bandung.
Pada
dasarnya
proteksi
perlindungan
penangkal petir dipasang untuk melindungi
struktur bangunan atau fisik maupun
melindungi peralatan pada bangunan tersebut.
"SIX POINT PLAN" merupaka metode
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
7
Seminar Sain dan Teknologi
8
ISSN : 1693 – 6809
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
Seminar Sain dan Teknologi
ISSN : 1693 – 6809
Instalasi pada bangunan Pribadi /
Perumahan
- Pemasangan Arrester di Panel Utama
- Pemasangan Arrester di setiap
Perangkat-perangkat elektronik Penting
Pekan Ilmiah Periode ke-XXI FT.UISU Jl. SM. Raja Teladan Medan
9