INSTALASI BANGUNAN
PENANGKAL PETIR
DISUSUN OLEH :
BUDHI DHARMA,ST
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
DAFTAR ISI BAB I
: PENDAHULUAN
BAB II
: PEMBAHASAN MASALAH
2.1. Bagian Instalasi 2.2. Faktor Pertimbangan 2.3. Tempat Sambaran Petir 2.4. Tempat yang terhindar Sambaran Petir 2.5. Analisa biaya manfaat sistematika atas Proteksi Sambaran Petir 2.6. Penangkal Petir External 2.6.1. Pengadaan Susunan Finial Penangkal Petir 2.6.2. Pengadaan Sistem Penyaluran Arus Petir 2.6.3. Pembuatan Sistem Pentanahan 2.7. Penangkal Petir Internal 2.8. Kerusakan yang diakibatkan oleh Petir 2.8.1. Kerusakan akibat sambaran langsung 2.8.2. Kerusakan akibat sambaran tidak langsung 2.9. Sistem Perlindungan Peralatan 2.10. Konsep daerah Proteksi dan Tingkat Proteksi 2.11. Sistem Perlindungan Petir 2.12. Sistem Perlindungan Petir pada Transmisi Tenaga Listrik KESIMPULAN
BAB I PENDAHULUAN Petir
adalah suatu gejala listrik di atmosfer yang timbul bila terjadi banyak
kondensasi dari uap air dan ada udara naik yang kuat. Instalasi penangkal petir adalah instalasi suatu sistem dengan komponen komponen dan peralatan-peralatan yang secara keseluruhan berfungsi untuk menangkap petir dan menyalurkan ke tanah, sehingga semua bagian dari bangunan beserta isinya atau benda-benda yang dilindunginya terhindar dari bahaya sambaran petir.
BAB II PEMBAHASAN MASALAH 2.1. BAGIAN INSTALASI. Instalasi ini terdiri bagian-bagian sebagai berikut; 1. Pengahantar di atas tanah, yaitu penghantar yang dipasang diatas atap sebagai penangkap petir, biasanya berupa elektroda logam yang dipasang tegak dan elektroda logam yang dipasang mendatar 2. Penghantar pada dinding atau di dalam bengunan sebagai penyalur arus petir ke tanah, biasanya terbuat dari tembaga, baja galvanish atau alumunium. 3. Elektroda-elektroda tanah, antara lain; a. Elektroda pita (strip), yang ditanam minimum 0,5-1 m dari permukaan tanah. b. Elektroda batang , dari pipa atau besi baja profil yang dipancangkan tegak lurus kedalam tanah ∀ 2 m c. Elektroda pelat, ditanam minimum 50 cm dari permukaan tanah. 2.2. FAKTOR PERTIMBANGAN Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam merencanakan dan memasang sistem penangkal petir yaitu: 1. Keamanan secara teknis, tanpa mengabaikan factor keserasian Arsitektur, perhatian utama harus ditunjukkan kepada diperolehnya nilai perlindungan terhadap sambaran petir yang efektif. 2. Penampang hantaran-hantaran pentanahan yang digunakan. 3. Ketahanan mekanis 4. Ketehanan terhadap korosi 5. Bentuk dan ukuran bangunan yang dilindungi 6. Faktor ekonomis. 2.3. TEMPAT SAMBARAN PETIR Tempat-tempat yang tidak terhindarkan dari sambaran petir: 1. Tempat yang basah dan berair
2. Tempat terbuka (seperti lapangan) 3. Pohon-pohon yang tinggi 4. Daerah pinggiran hutan 5. Bangunan yang tinggi yang tidak dilengkapi dengan instalasi penangkal petir 6. Transformator pada gardu induk listrik. 2.4. TEMPAT YANG TERHIDAR SAMBARAN PETIR Tempat-tempat yang memungkinkan untuk terhindarkan dari sambaran petir: 1. Bangunan yang dilengkapi dengan instalasi penangkal petir 2. Kendaraan yang mempunyai karoseri baja 3. Dalam hutan yang pohon-pohonnya hampir sama tinggi Tabel tentang pengaruh arus listrik pada badan manusia Tegangan pada bagian-bagian yang Kuat arus yang mengalir melalui
ditanahkan, jika R Pengaruh pada organ
Waktu tahan
pentahanan
badan 0.5 mA
badan manusia Terasa mulai kaget
Tidak tentu
=5000Ω 2.5 V
1 mA
Terasa jelas
Tidak tentu
5V
2 mA
Mulai kejang
Tidak tentu
10 V
5 mA
Kejang keras
Tidak tentu
25 V
10 mA
Sulit untuk melepaskan Tidak tentu
50 V
melepaskan pegangan
15 sekon
75 V
20 mA
Nyeri berat
5 sekon
100 V
30 mA
Nyeri tak tertahankan
1 sekon
150 V
40mA
Mulai tak sadar, bahaya 0.2 sekon
200 V
pegangan 15 mA
Kejang dengan terasa nyeri, tidak mungkin
maut
Arus listrik antara 15-30 mA dapat mengakibatkan kematian, karena sudah sulit untuk melepaskan pegangan. Tahanan kulit manusia : ♦
Untuk kulit kering : ±100-500 KΩ
♦
Untuk kulit basah (missal karena keringat) : 1 KΩ
Tegangan arus bolak-balik yang dianggap aman adalah 50 Volt nominal bawah.
Jenis bahan ukuran terkecil dari instalasi penangkal petir No 1 1.1
Nama komponen Penangkap petir Penangkap tegak
Jenis Bahan
Bentuk
Ukuran terkecil
Tembaga Baja Galvanis
1.2
Batang tegak
Tembaga
Silinder Pejal Pita Pejal Pipa silinder pejal Pipa pejal Silinder pejal Pita Pejal Silinder Pejal Pita Pejal Silinder pejal Pita pejal Pilin Silinder pejal Pita pejal Silinder pejal Pita pejal Pilin Silinder pejal Pita pejal Silinder pejal Pita pejal Silinder pejal Pita pejal
∅ 10 mm 25 mm x 3 mm ∅ 1`` 25mm x 3mm ∅ 8 mm 25 mm x 3 mm ∅ 8mm 25 mm x 3 mm ∅ 8 mm 25 mm x 3 mm 50 mm2 ∅ ½ `` 25 mm x 4 mm ∅ 8 mm 25 mm x 3 mm ∅ 8 mm2 25 mm x 3 mm
Baja galvanis 1.3
Penangkap datar
Tembaga Baja galvanis
2.
Penghantar
Tembaga Baja galvanis
3.
Elektroda pentanahan Tembaga Baja galvanis
∅ ½ `` 25 mm x 4 mm ∅ ½` 25 mm x 4 mm
2.5. ANALISA BIAYA MANFAAT SISTEMATIK ATAS PROTEKSI SAMBARAN PETIR Hal-hal yang berkaitan dengan sistem proteksi, teknologi dan biaya investasi yang diperlukan ditentukan oleh tingkat perlindungan penangkal petir yang diinginkan. Sedang tingkat perlindungan yang diinginkan ditentukan oleh jenis, type dan fungsi bangunan dan peralatan yang akan dilindungi serta resiko yang timbul jika terjadi kegagalan perlindungannya. Tingkat perlindungan suatu sistem proteksi sambaran petir dikelompokkan dalam : Tingkat perlindungan biasa atau normal, yaitu untuk bangunan-bangunan biasa yang bila terjadi kegagalan perlindungan tidak menyebabkan bahaya beruntun, seperti bangunan perumahan, gedung-gedung. Tingkat perlindungan tinggi, yaitu untuk bangunan-bangunan atau instalasi yang lain jika terjadi kegagalan perlindungan dapat berbahaya bagi keselamatan jiwa, atau dapat menimbulkan bahaya ikutan yang lebih besar,seperti instalasi eksplosif mudah meledak, bangunan-bangunan dengan tingkat penggunaan tinggi dan banyak orang berada di dalamnya, instalasi komunikasi penting dan lain-lain. Tingkat Perlindungan Sangat Tinggi, yaitu untuk bangunan atau instalasi yang jika terjadi kegagalan perlindungan dapat menyebabkan bahaya ikutan yang tidak terkendali seperti pusat instalasi nuklir. Biaya investasi yang diperlukan untuk ketiga tingkat perlindungan di atas pada dasarnya terbagi dalam biaya investasi Penangkal Petir Eksternal dan biaya investasi Penangkal Petir Internal dan minimalissasi biaya total dapat dilakukan dengan menerapkan konsepsi bahwa penangkal petir eksternal merupakan bagian tak terpisahkan dari penangkal petir internal.
2.6. PENANGKAL PETIR EKSTERNAL Instalasi penangkal petir eksternal meliputi : 1. Pengadaan susunan finial penangkal petir 2. Pengadaan sistem penyaluran arus petir 3. Pembuatan sistem pentanahan 2.6.1. Pengadaan Susunan Finial Penangkal Petir Susunan finial penangkal petir dapat berupa finial batang tegak; susunan finial mendatar dan finial-finial lain dengan memanfaatkan benda logam yang terpasang di atas bangunan seperti atap bangunan, menara logam, dll. Tingkat perlindungan yang diinginkan menentukan jumlah finial, dimensi dan jenis bahan finial serta konstruksinya dan semua ini secara besaran arus petir ditentukan oleh tingginya Arus Puncak Petir (I) dan Muatan Arus Petir (Q). a. Finial batang tegak biasanya digunakan untuk bangunan atap runcing, menara telekomunikasi, dll. Satu hal yang perlu dipertimbangkan untuk bangunan tinggi seperti menara komunikasi adalah kemungkinan kejadian sambaran samping, yang berarti harus dapat diantisipasi bahwa petir dapat menyambar mengenai antenna-antena dari samping. Antena yang tersambar akan dialiri arus petir dan arus petir yang mengalir dapat diperkirakan besarnya berdasar sudut lindung finial terpasang, yang dengan demikian akan dapat diperkirakan pula resiko yang timbul. b. Finial mendatar biasa digunakan pada bangunan atap datar dengan menggunakan penghantar yang dipasang mendatar, dengan menggunakan atap bangunan atau atap tangki suatu kilang minyak. Konsepsi yang diterapkan adalah konsepsi sangkar Faraday. Hal yang perlu diperhatikan jika atap tangki yang berisi bahan mudah meledak akan digunakan sebagai finial adalah ketentuan bahwa atap tangki tidak ada kemungkinan gas buang atau gas yang keluar dan pada atap tangki tidak ada kemungkinan ceceran bahan mudah meledak, atap tangki tidak memiliki lubang-lubang atau hubungan pelat-pelat, atap benar-benar dapat dijamin konduksinya yang baik, dan hal yang paling penting bahwa kenaikan
temperatur pelat atap karena tersambar petir tidak mencapai temperatur nyala dari bahan bakar isi tangki. 2.6.2. Pengadaan Sistem Penyaluran Arus Petir Arus sambaran petir yang mengenai finial harus secara cepat dialirkan ke tanah dengan pengadaan sistem penyaluran arus petir melalui jalan terpendek.Dimensi atau luas penampang, jumlah dan rute penghantar ditentukan oleh kuadrat arus impuls sesuai dengan tingkat perlindungan serta tingginya arus puncak petir. Resiko bahaya yang dapat ditimbulkan dari penyaluran arus petir ini terutama adalah adanya arus induksi elektromagnetik pada peralatan elektronik di dalam bangunan. 2.6.3. Pembuatan Sistem Pentanahan Sistem pentanahan berfungsi sebagai sarana mengalirkan arus petir yang menyebar ke segala arah ke dalam tanah. Hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan sistem pentanahan adalah tidak timbulnya bahaya tegangan langkah dan tegangan sentuh. Kriteria yang dituju dalam pembuatan sistem pentanhan adalah bukannya rendahnya harga tahanan tanah akan tetapi dapat dihindarinya bahaya seperti tersebut di depan. Selain itu sistem pentanahan sangat menentukan rancangan sistem penangkal petir internal, semakin tinggi harga tahanan pentanahan akan semakin tinggi pula tegangan pada penyama potensial (potential equalizing bonding) sehingga upaya perlindungan internalnya akan lebih berat.
2.7. PENANGKAL PETIR INTERNAL Implementasi konsepsi penangkal petir internal pada dasarnya adalah upaya menghindari terjadinya beda potensial pada semua titik di instalasi atau peralatan yang diproteksi di dalam bangunan. Langkah-langkah yang dapat dilakukan merupakan integrasi dari sarana penyama potensial, pemasangan arrestor tegangan dan arus, perisaian dan filter. Biaya investasi yang diperlukan untuk pengadaan penangkal petir internal adalah sangat besar karena berbagai mekanisme dapat menyebabkan terjadinya beda potensial di dalam peralatan yang diproteksi yang
dapat berupa propagasi tegangan lebih melalui saluran telepon, antene, supply daya listrik, pentanahan dan berbagai induksi elektromagnetik. Upaya minimisasi biaya dapat dilakukan dengan lengkah pendefinisian Zoning Area proteksi dan terutama dengan upaya mengurangi menjadi sekecil mungkin semua arus atau tegangan impuls petir yang menjalar ke dalam bangunan dan instalasi. Pengalaman menunjukkan bahwa dengan upaya maksimal dalam penyempurnaan penangkal petir eksternal dan penerapan perisaian akan dapat memperkecil biaya penangkal petir internal. Khusus pengadaan sistem proteksi petir untuk instalasi eksplosif, mudah meledak, terdapat tiga utama yang harus diperhatikan sebagai berikut : 1. Aspek pengaruh luar, yang dalam hal ini adalah aspek kejadian sambaran petir. Upaya pengamanan yang harus dilakukan adalah mencegah terjadinya percikan busur listrik, didekat atap bangunan, didalam bangunan yang dilindungi dan pada
sistem
pentanahannya.
pembenaransusunan
finial,
Cara
yang
penyaluran
dapat
arus
petir
diterapkan pentanahan
adalah dan
penghubungnya serta mencegah terjadinya mekanisme “Faraday Hole”. 2. Aspek operasional, yang dalam hal ini menyangkut masalah mixture bahan gas yang sangat menentukan temperatur, tegangan dan energi penyalaannya. 3. Aspek kemampuan Internal, yang dalam hal ini upaya meningkatkan kemampuan internal instalasi, misalnya tangki, yang memiliki ketahanan lebih tinggi dan mampu mengeliminasi akibat yang akan terjadi jika ternyata ada kegagalan dari upaya dua aspek diatas. 2.8. KERUSAKAN YANG DIAKIBATKAN OLEH PETIR 2.8.1. Kerusakan akibat sambaran langsung. Kerusakan ini biasanya langsung mudah diketahui penyebabnya, karena jelas petir menyambar sebuah gedung dan sekaligus peralatan listrik / elektronik yang ada di dalamnya rusak, kemungkinan mengakibatkan : - Kebakaran gedung -
PABX, Kontrol AC, Komputer, Alat pemancar, dll. Rusak/hancur.
2.8.2. Kerusakan akibat sambaran tidak langsung. Kerusakan ini sulit di identifikasi dengan jelas, karena petir yang menyambar pada satu titik lokasi sehingga hantaran induksi melalui aliran listrik/kabel PLN, telekomunikasi, pipa dan peralatan besi lainnya dapat mencapai 1 km dari tempat petir menyambar. Sehingga tanpa disadari dengan tiba-tiba peralatan elektronika terbakar tanpa sebab yang jelas. 2.9. SISTEM PERLINDUNGAN PERALATAN (PENANGKAL PETIR) Sistem proteksi yang dibutuhkan berkaitan erat dengan konsep zone atau induksi yang mungkin timbul diakibatkan dari petir itu sendiri dan keinginan untuk memperoleh data petir akan terpenuhi dengan semakin banyaknya dana dan daya yang diarahkan ke permasalahan petir. Di samping pemahaman tentang masalah atau pengaruh yang ditimbulkan perlu ditingkatkan sehingga usaha perlindungan yang dilakukan dapat maksimal. Sistem perlindungan yang diaplikasikan pada instalasi yang mudah dibangun akan menjadi lebih mahal daripada dilakukan perlindungan pada saat instalasi baru pada tahap perencanaan. Proses terjadinya awan bermuatan ini akan semakin sering jika semakin dekat ke khatulistiwa yang berudara lembab. Semakin banyak terbentuknya awan bermuatan akan semakin tinggi jumlah sambaran petir yang terjadi. Jumlah sambaran ini sering juga disebut sebagai jumlah hari guruh per tahun ( thunderstormdays ). Dari pengalaman bertahun-tahun para peneliti petir telah menunjukkan bahwa sistem proteksi petir yang didasarkan pada sistem proteksi eksternal dan internal yang klasik, misalnya seperti yang diberikan pada standard DIN VDE 0185, sudah tidak memadai lagi untuk sistem yang rumit dan menggunakan banyak fasilitas jaringan telekomunikasi yang padat seperti pabrik, pusat komputer dan pembangkit listrik. Standar yang konvensional hanya menentukan komponen secara individual, seperti finial, down conductor, sistem pentanahan, sistem penyama tegangan (Equipotential Bonding – EB), pembatasan medan, atau pembatasan gelombang berjalan pada hantaran.
Ada satu referensi umum untuk semua peraturan yang berlaku pada bidang teknik telekomunikasi, misalnya standar Jerman SIN VDE 0800 dan DIN VDE 0845. Standar ini pun belum tentu sesuai dengan standar lainnya, karena itu
suatu metode telah
dikembangkan untuk memungkinkan perencanaan suatu sistem proteksi yang bisa mengintregasikan seluruh individual sistem tersebut. Proteksi petir untuk instalasi telekomunikasi pada dasarnya adalah masalah Electromagnetic Compartibility – EMC. Peralatan elektronik harus tahan terhadap gangguan dari induksi petir pada akibat sambaran langsung atau sambaran dekat dan bahkan tidak boleh “upset” atau terputusnya komunikasi. Untuk mengintegrasikan seluruh sistem proteksi tersebut, dikenal istilah Lighting Protection Zones (LPZ) yang telah digunakan sebagai standar di Hankam milik Jerman. Prinsipnya adalah sistem proteksi dibagi menjadi beberapa bagian dengan intersection yang jelas antara masing-masing zone. Untuk daerah proteksi, kondisi electromagnetic dapat diidentifikasikan, misalnya besarnya medan listrik dan medan magnet akibat pengaruh petir atau besarnya tegangan lebih yang berjalan pada hantaran yang memasuki daerah tersebut. Dari besaran dapat ditentukan ukuran hantaran dan karakteristik alat proteksi yang dibutuhkan. Metode ini telah dibahas untuk dijadikan sebagai standar pada International Electrotechnical Comiddion (IEC) TC 81.
LPZ ini dimulai dari Zone O, daerah yang
memungkinkan terjadinya sambaran petir (LEMP) langsung yaitu : 1. Arus transient akibat sambaran petir langsung 2. Arus transient yang mengalir melalui hantaran (konduksi) 3. Medan elektromagnetik akibat sambaran langsung atau sambaran dekat. Model ini dapat dikembangkan untuk proteksi akibat tegangan lebih, akibat proses switching (SEMP) di dalam industri, sehingga proteksi yang lengkap bisa diperoleh. 2.10. KONSEP DAERAH PROTEKSI (LPZ) DAN TINGKAT PROTEKSI (PL). Untuk sistem yang rumit umumnya digunakan Metode Bola Petir (Rolling Sphere Methode) untuk menentukan letak finial. Dengan demikian ada daerah yang kemungkinan mendapatkan sambaran petir langsung ( LPZ O ), juga ada daerah yang tidak akan mendapat sambaran petir langsung karena terproteksi oleh finial ) LPZ O/E ).
Dapat ditentukan klasifikasi dari daerah proteksi dan tingkat proteksi, misalnya untuk pusat komputer. Hantaran yang dating dari LPZ O masuk ke LPZ 1 harus dihubungkan dengan alat proteksi yang sesuai dan dilengkapi dengan Equipotential Bonding (EB). Pada sambaran petir diberikan besaran arus petir yang mengalis pada sistem listrik akibat sambaran petir langsung pada instalasi. Sesuai dengan ketentuan International Electrotechnical Comission TC 81 yang disyahkan bulan Agustus 1989 maka sistem penangkal petir yang sempurna harus terdiri atas 3 bagian : 1. Proteksi Eksternal. Yang disebut Proteksi Eksternal adalah instalasi dan alat-alat di luar sebuah struktur untuk menangkap dan menghantar arus petir ke sistem pembumian atau berfungsi sebagai ujung tombak penangkap muatan listrik/arus petir di tempat tertinggi. Proteksi eksternal yang baik terdiri atas :
Air terminal atau Interseptor
Down Conductor
Equipotensialisasi
2. Proteksi pembumian / pentanahan Bagian terpentung dalam instalasi sistem penangkal petir adalah sistem pembumiannya. Kesulitan pada sistem pembumian biasanya karena berbagai macam jenis tanah. Hal ini dapat diatasi dengan menghubungkan semua metal (Equipotentialisasi) dengan electrode tunggal yang kebumi. Hal ini sesuai dengan IEC TC 81 bab 2.3 3. Proteksi Internal. Proteksi internal berarti proteksi peralatan elektronik terhadap efek dari arus petir. Terutama efek magnet dan medan magnet listrik pada instalasi metal atau sistem listrik. Sesuai dengan standar DIV VDE 0185, IEC 1024-1. Proteksi Internal terdiri atas :
Pencegahan sambaran langsung
Pencegahan sambaran tidak langsung
Equipotentialisasi
4. Peralatan Proteksi petir Untuk dapat mengantisipasi perkembangan peralatan listrik dan elektronika, maka peralatan proteksi salam konsep daerah proteksi yang berorientasi pada EMC juga mempunyai tugas yang disesuaikan dengan kebutuhan tersebut. 2.11. SISTEM PERLINDUNGAN PETIR Mengingat kerusakan akibat sambaran petir yang cukup berbahaya, maka muncul usaha untuk mengatasi sambaran petir. Teknik penangkal petir pertama kali ditemukan oleh Benyamin Franklin dengan menggunakan interseptor (terminal udara) yang dihubungkan dengan konduktor metal ke tanah. Teknik ini selanjutnya terus dikembangkan untuk mendapatkan hasil yang efektip. Sekilas mengenai penangkal petir, dikenal 2 macam sistem yaitu : 1. Sistem penangkal Petir. Sistem ini menggunakan ujung metal yang runcing sebagai pengumpul muatan dan diletakkan pada tempat yang tinggi sehingga petir diharapkan menyambar ujung metal tersebut terlebih dahulu. Sistem ini memiliki kelemahan dimana apabila sistem penyaluran arus petir ke tanah tidak berfungsi baik, maka ada kemungkinan timbul kerusakan pada peralatan elektronik yang sangat peka terhadap transien. 2. Dissipation Array System (DAS). Sistem ini menggunakan banyak ujung runcing (point discharge) dimana tiap bagian benda yang runcing akan memindahkan muatan listrik dari benda itu sendiri ke molekul udara di sekitarnya. Sistem ini mengakibatkan turunnya beda potensial antara awan dengan bumi sehingga mengurangi kemampuan awan untuk melepaskan muatan listrik.
2.12. SISTEM PERLINDUNGAN PETIR PADA TRANSMISI TENAGA LISTRIK. Petir akan menyambar semua benda yang dekat dengan awan. Atau dengan kata lain benda yang tinggi akan mempunyai peluang yang besar tersambar petir. Transmisi tenaga listrik didarat dianggap lebih efektif menggunakan saluran udara dengan mempertimbangkan factor teknis dan ekonomisnya. Tentu saja saluran udara ini akan menjadi sasaran sambaran petir langsung. Apabila saluran udara yang melewati perbukitan sehingga memiliki jarak yang lebih dekat dengan awan dan mempunyai peluang lebih besar untuk disambar petir. Selama terjadinya pelepasan petir, muatan positif awan akan menginduksi muatan negatif pada saluran tenaga listrik. Muatan negatif tambahan ini akan mengalir dalam 2 arah yang berlawanan sepanjang saluran. Desain isolasi untuk tegangan tinggi (HV) dan tegangan ekstra tinggi (EHV) cenderung untuk melindungi saluran dari adanya tegangan lebih akibat surya hubung dan surya petir. Untuk tegangan ultra tinggi (UHV), desain isolasi lebih cenderung kepada proteksi terhadap durya hubung. Adanya tegangan lebih ini akan mengakibatkan naiknya operasi yang tentunya dapat merusak peralatan listrik. Dalam melindungi saluran tenaga listrik tersebut, ada beberapa cara yang dapat diterapkan. Salah satu cara yang paling mudah adalah dengan menggunakan kawat tanah (overhead groundwire) pada saluran. Prinsip dari pemakaian kawat tanah ini adalah bahwa kawat tanah akan menjadi sasaran petir sehingga melindungi kawat phasa dengan daerah/zona tertentu. Overhead groundwire yang digunakan untuk melindungi saluran tenaga listrik, diletakkan pada ujung teratas saluran dan terbentang sejajar dengan kawat phasa. Groundwire ini dapat ditanahkan secara langsung atau secara tidak langsung dengan menggunakan sela yang pendek. Dalam melindungi kawat phasa tersebut daerah proteksi groundwire dapat digambarkan pada gambar 1.
Gambar 1. Daerah proteksi dengan menggunakan 1 buah groundwire
Groundwire 0,2h
h bx hx
0,6 h 1,2 h
Dari gambar diatas, misalkan groundwire diletakkan setinggi h meter dari tanah. Dengan menggunakan nilai-nilai yang terdapat pada gambar tersebut, titik b dapat ditentukan sebesar 2/3 h. Sedangkan zona proteksi groundwire terletak didalam daerah yang diarsir. Didalam zona tersebut diharapkan tidak terjadi sambaran petir langsung sehingga di daerah tersebut pula kawat phasa dibentangkan. Apabila h, merupakan tingi kawat phasa yang harus dilindungi, maka lebar b, dapat ditentukan dalam 2 kondisi, yaitu : untuk hx > 2/3 h, bx = 0,6 h ( 1 – hx / h ) untuk hx < 2/3 h, bx = 1,2 h ( 1 – hx / 0,8h )
Dalam beberapa kasus, sebuah groundwire dirasa belum cukup untuk memproteksi kawat phasa sepenuhnya. Untuk meningkatkan performa dalam perlindungan terhadap sambaran petir langsung, lebih dari satu groundwire digunakan. Bila digunakan 2 buah groundwire dengan tinggi h, dari tanah dan terpisah sejauh s, perhitungan untuk menetapkan zona proteksi petir dilakukan seperti halnya menggunakan 1 buah groundwire. Gambar 2 menunjukkan zona perlindungan dari penggunaan 2 buah groundwire.
Gambar 2 Zona perlindungan dari penggunaan 2 buah groundwire
5/4 s
0,2 h
h bx ho=h-s/4
hx
0,6h 1,2h
s
Dari gambar tersebut, apabila h, menyatakan tinggi titik dari tanah di tengah-tengah 2 groundwire yang terlindungi dari sambaran petir, maka h, dapat ditentukan : ho = h – s/4 Sedangkan daerah antara 2 groundwire dibatasi oleh busur lingkaran dengan jari-jari 5/4 s dengan titik pusat terletak pada sumbu di tengah-tengah 2 groundwire.
Seperti disebutkan sebelumnya bahwa hadirnya groundwire dimaksudkan sebagai tempat sambaran petir langsung dan dapat melindungti kawat phasa. Zona perlindungan groundwire dapat dinyatakan dengan parameter sudut perlindungan, yaitu : sudut antara garis vertical groundwire dengan garis hubung antara groundwire dan kawat phasa. Jika sudut perlindungan tersebut dinyatakan dalam a dan tinggi groundwire adalah h, maka probabilitas sambaran petir pada groundwire (p) dapat ditentukan sebagai berikut : a√h Log p =
-4 90
Dari persamaan tersebut, terlihat bahwa makin tinggi groundwire dan sudut perlindungan yang besar, akan mengakibatkan probabilitas tersebut meningkat. Untuk itu diperlukan pemilihan tinggi groundwire dan sudut perlindungan yang tepat untuk mendapatkan performa perlindungan yang baik dari sambaran petir.
Usaha untuk meningkatkan performa perlindungan. Usaha yang paling mudah untuk menigkatkan performa perlindungan adalah dengan menggunakan lebih dari satu groundwire. Dengan cara ini diharapkan petir akan selalu menyambar pada groundwire, sehingga memperkacil probabilitas kegagalan perlindungan. Cara ini dapat disertai dengan menggunakan couterpoise, yaitu konduktor yang ditempatkan di bawahsaluran (lebih sering dibenamkan dalam tanah) dan dihubungkan dengan sistem pentanahan dari menara listrik. Hasilnya, implementasi surya akan lebih kecil. Usaha-usaha lain diantaranya : Memasang couplingwire di bawah phasa (konduktor yang disertakan di bawah saluran transmisi dan dihubungkan dengan sistem pentanahan menara listrik). Mengurangi resistansi pentanahan menara listrik dengan menggunakan elektroda pentanahan yang sesuai. Menggunakan arrester.
Cara yang terakhir ini boleh dikatakan sebagai alat pelindung yang paling baik terhadap gelombang surja. Arester inilah yamg terus dikembangkan oleh para ahli untuk mendapatkan performa perlindungan yang makin baik. KESIMPULAN. Pemakaian overhead groundwire dalam saluran transmisi tenaga listrik mempunyai harapan agar sambaran petir tidak mengenai kawat phasa. Luas zona/daerah perlindungan groundwire tergantung dari ketinggian groundwire itu sendiri. Probabilitas kegagalan dalam perlindungan akan naik dengan makin tingginya groundwire dan besarnya sudut perlindungan. Untuk itu diperlukan pemilihan ketinggian serta sudut perlindungan yang sesuai untuk mendapatkan perlindungan yang baik. Peningkatan performa perlindungan transmisi tenaga listrik dari sambaran petir yang paling mudah dilakukan dengan jumlah groundwire. Kombinasi pemakaian groundwire dengan peralatan lainnya sangat diharapkan untuk memperoleh performa perlindungan yang ;ebih tinggi di antaranya dengan pemakaian arester yang merupakan alat pelindung modern.
