Peta Sambaran Petir (Sumber gambar : BMKG)
I. RESIKO SAMBARAN PETIR
Petir adalah peristiwa pelepasan muatan listrik alami yang berlangsung sangat singkat dan bertegangan tinggi antara awan dan tanah atau di dalam awan. Pelepasan muatan elektrostatik yang dahsyat dan tiba-tiba ini menghasilkan kilatan cahaya dan guntur. Pada saat pelepasan muatan menuju suatu objek, ini yang dimaksud dengan sambaran petir. Tiap sambaran petir yang terjadi memiliki karakteristik yang berbeda-beda, dimana proses pelepasan muatan ini terjadi didalam awan (Intra Cloud-IC), antara awan dengan awan (Inter Cloud-CC), dari awan ke bumi (Cloud to Ground-CG) dan dari awan ke udara (Cloud to Air-CA) bahkan CC dan CG dapat terjadi secara bersamaan dalam satu sambaran.
Sambaran petir memprioritaskan jalur dengan nilai resistansi/impedansi rendah, terutama konduktor listrik yang baik semisal logam atau sejenisnya, terkadang merambat melalui unsur alami (seperti pohon) atau struktur bangunan, turbin angin dan bahkan manusia. Lonjakan petir sebenarnya berasal dari benturan langsung atau dari pengaruh elektrostatik (atau elektromagnetik).
Saat terjadi sambaran petir, suhu di udara akan meningkat menjadi sekitar 8300˚C – 33300˚C. Meskipun energi yang dihasilkan sangat besar yaitu 10-15 juta Volt, petir terjadi dalam periode waktu yang sangat singkat yaitu sekitar 70 ms sampai 250 ms.
A. SAMBARAN LANGSUNG
Sambaran petir langsung lebih jarang terjadi dibandingkan cara lain yang digunakan petir untuk menyambar manusia, tetapi kemungkinan besar merupakan cara yang paling mematikan. Lebih dari sepertiga kematian akibat sambaran petir terjadi di area terbuka. Tempat umum lainnya adalah lokasi industri dan tempat tinggal pribadi. Area konstruksi dan penanganan material seperti bongkar muat adalah dua dari aktivitas terkait pekerjaan yang paling umum di mana sambaran petir sering terjadi.
Umumnya, sambaran langsung paling sering terjadi pada orang-orang yang berada di area terbuka, sehingga orang tersebut menjadi bagian utama dari saluran pelepasan energi petir. Efek langsung dari sambaran petir dapat mencakup kerusakan jaringan, luka bakar, dan cedera pada organ vital. Selain itu, arus petir dapat menyebabkan kerusakan pada sistem kardiovaskular, menyebabkan henti jantung atau gangguan irama jantung dan bahaya besar lainnya dan kemungkinan untuk selamat dari sambaran petir bergantung pada perawatan medis segera, serta pada jumlah arus yang bergerak melalui tubuh.
Beberapa Efek Sambaran Petir Langsung
Karena energinya yang besar, jenis pelepasan ini mudah menyebabkan terjadinya kebakaran, terutama saat durasi petir relatif lama. Banyak efek termal lain juga dapat muncul, yang terkait dengan jumlah muatan yang terlibat selama sambaran petir. Efek termal ini dapat menyebabkan ekspansi udara yang cepat, menciptakan gelombang kejut yang bergerak dengan kecepatan tinggi. Efek termal dari sambaran petir juga dapat memicu kebakaran, terutama jika petir menyambar objek yang mudah terbakar, seperti pepohonan atau bangunan yang memiliki bahan bakar yang mudah terbakar. Oleh karena itu, efek termal dari sambaran petir bukan hanya mengancam dari segi suhu yang tinggi tetapi juga potensi risiko kebakaran yang dapat merugikan.
B. SAMBARAN TIDAK LANGSUNG
Sudah diketahui secara umum bahwa sambaran tidak langsung merupakan situasi di mana seseorang atau suatu bangunan secara tidak langsung terkena lonjakan arus listrik akibat pelepasan petir. Misalnya, hal ini terjadi ketika seseorang mendekati suatu objek fisik yang sebelumnya telah terkena sengatan listrik akibat sambaran petir. Selain itu, arus petir dapat disalurkan melalui jarak yang jauh melalui kabel atau permukaan logam lainnya. Gambar dibawah ini mengilustrasikan representasi cara arus petir dapat secara tidak langsung memengaruhi suatu bangunan.
Ilustrasi Sambaran Petir Tidak Langsung
Seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas, arus dapat ditransfer melalui radiasi medan elektromagnetik, kenaikan potensial bumi, konduksi, dan sebagainya. Sebagian besar cedera akibat petir dan kerusakan elektronik yang terjadi di dalam bangunan disebabkan oleh konduksi, yang diakibatkan oleh sambaran petir. Bahan logam menyediakan jalur konduktif untuk arus petir. Dengan kata lain, seseorang berisiko saat menyentuh benda yang terhubung ke kabel logam, pipa ledeng, atau permukaan selama peristiwa terjadinya petir.
Selain itu, logam yang menjorok ke luar dapat membahayakan, termasuk apa pun yang terpasang pada stop kontak listrik, keran air, telepon kabel, jendela, dan pintu.
Ketika petir menyambar pohon atau benda lain di permukaan bumi, sebagian besar energi petir disalurkan ke bumi dan menyebar di permukaan, sehingga mengakibatkan kenaikan potensial bumi. Potensi yang di induksi dapat menyambar siapa saja yang dekat dengan sambaran petir, dan lebih sering mengganggu instalasi listrik dan sistem komunikasi di daerah sekitarnya.
Proteksi terhadap petir dan transien switching merupakan suatu keharusan dalam instalasi listrik. Perlu dicatat bahwa proteksi ini bergantung pada sifat dan parameter dari tegangan lebih serta pada ukuran dan karakteristik sistem kelistrikan yang akan diproteksi.
II. PRINSIP SISTEM PROTEKSI PETIR
Dalam bidang proteksi petir, fungsi utama sistem proteksi adalah menyediakan jalur impedansi rendah untuk aliran arus petir yang efektif ke grounding (pembumian). Demi alasan keselamatan, maka sistem perlindungan petir harus memiliki kemampuan untuk menjaga struktur bangunan atau fisik serta melindungi peralatan dari sambaran langsung dengan pemasangan penyalur petir eksternal (Eksternal Protection) dan sambaran tidak langsung dengan memasang penyalur petir internal (Internal Protection) atau dikenal sebagai surge arrester, serta membangun sistem grounding yang memenuhi standar yang telah ditetapkan. Gambar dibawah ini menunjukkan representasi konfigurasi dasar yang digunakan untuk proteksi petir.
Prinsip operasinya tetap sama, tetapi desain sistemnya mungkin bisa berbeda-beda menurut beberapa kriteria seperti tingkat proteksi dan lokasi struktur. Secara keseluruhan, jenis sistem proteksi ini disebut sistem proteksi petir eksternal, yang bertanggung jawab atas intersepsi sambaran petir melalui sistem terminasi udara . Jumlah, posisi, dan teknologi terminasi udara ini bervariasi menurut struktur yang akan diproteksi. Selain itu, sistem grounding (pembumian) yang dirancang dengan baik biasanya digunakan untuk pembuangan arus petir yang aman ke bumi melalui sistem terminasi bumi.
Memang, sistem dan struktur tidak dapat dipisahkan dari area luar dan dari dampak pelepasan petir. Ini berarti bahwa struktur juga dapat dipengaruhi oleh dampak tidak langsung dari petir. Misalnya, ketika petir menyambar konduktor saluran transmisi atau distribusi, tegangan lebih dapat menjalar di sepanjang jalur konduktor dan mungkin disalurkan ke perangkat yang terletak di struktur yang terhubung. Oleh karena itu, sistem proteksi petir eksternal harus dilengkapi dengan tindakan tambahan untuk menghindari arus yang diinduksi dan/atau disalurkan. Sistem ini secara umum disebut sistem proteksi petir internal.
Semua elemen listrik, elektronik, dan komputer harus dilindungi terhadap efek tidak langsung dari petir. Elemen terpenting dalam sistem proteksi internal adalah Surge Arrester. Secara umum, Surge Arrester dimaksudkan untuk melindungi terhadap tegangan lebih transien yang disebabkan oleh petir atau dari sumber listrik lainnya. Fungsi dari Surge Arrester adalah menetralkan tegangan lebih dengan membelokkan arus yang berlebih ke dalam tanah (grounding) agar kembali netral.
Perlu dicatat bahwa sistem proteksi petir tidaklah dapat mencegah terjadinya petir. Suatu sistem proteksi petir yang dirancang dan dipasang sesuai dengan standar yang telah ditetapkan pun tidak dapat menjamin proteksi terhadap bangunan gedung, manusia atau obyek secara mutlak, namun demikian penggunaan Standar ini akan mengurangi secara nyata risiko kerusakan yang disebabkan petir terhadap bangunan gedung yang diproteksinya.
III. SISTEM PROTEKSI EKSTERNAL
Untuk melindungi suatu bangunan dari petir, sistem proteksi harus dirancang sesuai dengan standar proteksi petir seperti SNI 03-7015-2004, SNI 03-6625 : 2002, BS EN 62305 dan seterusnya. Sistem ini terdiri dari beberapa elemen untuk memastikan perlindungan integritas bangunan: sistem ini merupakan instalasi eksternal proteksi terhadap petir. Seperti yang telah ditunjukkan sebelumnya, sistem proteksi petir eksternal merupakan bagian luar dari sistem proteksi petir yang dimaksudkan untuk mencegat, menyalurkan, dan mengalirkan arus petir secara aman ke bumi. Proteksi eksternal yang umum terdiri dari :
- Batang penerima (Air Terminal/Rod)
- Penghantar penurunan (Down Conductor) yang digunakan untuk memastikan aliran arus petir ke bumi, dan
- Elektroda Bumi (Earth Electrode) termasuk perlengkapan lainnya yang merupakan satu kesatuan berfungsi untuk menangkap muatan petir dan menyalurkannya ke bumi.
A. SISTEM TERMINASI UDARA
Sistem yang berbeda pada perlindungan suatu bangunan terhadap sambaran petir adalah dengan menggunakan metode sangkar jala. Teknik yang paling mendasar terdiri dari sangkar jala luar yang dipasang di sekeliling bangunan yang akan dilindungi. Para produsen yang bergerak dibidang proteksi petir sebenarnya menawarkan banyak pilihan dan berbagai macam bahan dan komponen seperti pita tembaga atau yang lainnya dengan berbagai bentuk dan konduktor terpilin. Konduktor polos dan/atau berlapis yang digunakan untuk memadukan jaringan proteksi petir yang efektif, khususnya ke dalam fasad bangunan. Gambar dibawah ini menunjukkan contoh sangkar jala luar yang digunakan sebagai sistem terminasi udara.
Contoh model sangkar faraday
Seperti yang ditunjukkan dalam gambar tersebut diatas, solusi perlindungan pasif untuk bangunan terdiri dari sangkar jala luar, yang membentuk "sangkar Faraday" di mana sistem yang akan dilindungi harus berada di dalam sangkar ini. Dalam kebanyakan kasus, sistem ini diperkuat dengan splitzen yang ditempatkan di berbagai posisi di atap bangunan seperti di sekeliling bangunan dan di titik-titik yang tertinggi. Splitzen tersebut harus dihubungkan dengan jala yang terbentuk baik dari konduktor yang ditempatkan di atap atau dari kabel yang direntangkan melintasi atap di atas struktur yang akan dilindungi.
Kami menawarkan berbagai macam type sistem proteksi petir baik yang konvensional maupun yang elektrostatis. Selain itu, kami juga melayani konsultasi untuk pemilihan sistem proteksi petir yang sesuai dengan kondisi bangunan anda.
B. SISTEM PEMBUMIAN
Dalam peristiwa petir, arus petir yang ditangkap oleh sistem terminasi udara akan disalurkan melalui konduktor kedalam bumi. Oleh karena itu, sistem pembumian (grounding) memainkan peran penting dalam perlindungan terhadap sambaran petir. Konduktor harus memungkinkan arus petir mengalir secara efektif antara titik-titik sambaran (jaring atau tiang) dengan bumi. Konduktor bawah ini harus berukuran cukup untuk mengurangi kemungkinan risiko pemuaian pada massa logam yang terpasang. Selain itu, perhatian khusus harus diberikan pada radiasi elektromagnetik yang terkait dengan aliran arus berkekuatan tinggi.
Inilah sebabnya mengapa instalasi grounding biasanya dipasang di luar bangunan, untuk menghindari kedekatan dengan pipa listrik dan pipa gas.
Perlu diperhatikan bahwa jalur konduktor yang mengarah bawah harus dibuat selurus mungkin, mengikuti jalur terpendek dan hindari banyak tekukan untuk meminimalisir lonjakan arus yang tiba-tiba.
Contoh penempatan jalur konduktor
Gambar diatas menyajikan perbandingan antara dua posisi konduktor yang mengarah kebawah pada bangunan secara umum.
Berbagai metode yang digunakan pada sistem pembumian antara lain berupa : loop, pelat, batang, kisi pembumian atau jaringan jala seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Contoh komponen yang digunakan pada sistem grounding (pembumian)
Karakteristik instalasi pembumian ditetapkan berdasarkan hasil perhitungan sistem pembumian tertentu. Secara keseluruhan, tujuan utamanya adalah untuk menetapkan nilai resistansi rendah dari sistem pembumian yang diberikan, yang mampu secara efektif menghantarkan arus listrik kedalam tanah.
Perlu dicatat bahwa semua komponen proteksi petir harus terbuat dari bahan yang konduktif dan tahan terhadap korosi. Oleh karena itu, dimensi dan bahan konduktor harus memenuhi persyaratan standar lokal dan internasional seperti IEC 62561-2 (hal 12).
IV. SISTEM PROTEKSI INTERNAL
Lonjakan daya yang dihasilkan oleh pelepasan petir dapat memengaruhi jaringan listrik dan menyebabkan kerusakan pada peralatan rumah tangga. Selain itu, tegangan lebih transien, salah satu sumber utama insiden terkait petir, biasanya masuk ke instalasi melalui saluran kabel eksternal seperti jaringan tegangan rendah, telekomunikasi, IT, atau radiokomunikasi. Untuk memastikan perlindungan berkelanjutan terhadap sambaran petir, diperlukan tindakan tambahan untuk melindungi perangkat dan sistem elektronik terhadap lonjakan ini. Surge Arrester adalah perangkat yang dimaksudkan untuk membatasi tegangan lebih transien dan mengalirkan arus petir ke bumi. Istilah "Surge Arrester" mendefinisikan sebuah perangkat yang dirancang khusus untuk melindungi peralatan listrik lainnya dengan cara menangkap atau membuang arus lonjakan yang muncul akibat faktor eksternal seperti petir atau faktor internal seperti switching yang cepat.
Perlu dicatat bahwa efektivitas proteksi ini bergantung pada beberapa faktor seperti pilihan Surge Arreseter yang sesuai dengan jaringan yang akan diproteksi dan kualitas sambungan arrester yang akan memengaruhi efisiensi sistem proteksi.
Jika Anda memiliki pertanyaan mengenai penyalur petir atau memerlukan informasi lebih lanjut, jangan ragu untuk menghubungi kami melalui tombol WhatsApp dibawah ini :
Kantor Pusat
Jl Pangeran Jayakarta No. 65
RT. 005/001 Kel. Harapan Mulya,
Kecamatan Medan Satria, Kota Bekasi
Alamat Email
visiotekindonesia@gmail.com
turmujiazzam@gmail.com
Sumber Referensi :
[1] Permenaker No.02 Tahun 1989 tentang Pengawasan Instalasi Penyalur Petir
[2] SNI 03-7015 : 2004 tentang Sistem Proteksi Petir pada Bangunan Gedung
[3] IEC 62561-2 - Lightning protection system components
