SISTEM PROTEKSI PETIR

Petir adalah suatu fenomena alam, yang pembentukannya berasal dari terpisahnya muatan di dalam awan cumulonimbus. (yang terbentuk akibat adanya pergerakan udara keatas 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. Indonesia terletak didaerah katulistiwa yang panas dan lembab mengakibatkan terjadinya hari guruh (IKL) yang sangat tinggi dibanding daerah lainnya (100 -200 hari pertahun) , bahkan daerah cibinong sempat tercatat pada Guiness Book of Records 1988, dengan jumlah 322 petir per tahun. Kerapatan sambaran petir di Indonesia juga sangat besar yaitu 12/km2/tahun yang berarti pada setiap luas area 1 km2 berpotensi menerima sambaran petir sebanyak 12 kali setiap tahunnya. Energi yang dihasilkan oleh satu sambaran petir mencapai 55 kwhours. Statistik menunjukan bahwa besaran arus Petir umumnya berkisar antara 30-80KA (pernah pula terdeteksi sampai 300KA) dan untuk lengkapnya dapat dilihat pada tabel disamping ini.Semakin besar arus petir pada gilirannya akan menyebakan kenaikan tegangan yang semakin besar.

BAHAYA SAMBARAN PETIR

Kerusakan harta benda dan kematian umat manusia yang disebabkan oleh sambaran petir di negara kita relatif tinggi, mulai dari meninggalnya seorang petani yang sedang bekerja di sawah sampai terhentinya produksi sebuah kilang minyak penghasil devisa negara disebabkan oleh sambaran petir baik secara langsung maupun tidak langsung yaitu melalui radiasi, konduksi atau induksi gelombang elektromagnetik petir. Semakin hari semakin besar jumlah kerusakan yang di timbulkan, karena semakin banyaknya pemakaian komponen elektronik oleh masyarakat luas dan industri. Seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa letak negara Indonesia berada pada daerah tropis Hari guruh per tahun (IKL) Argentina 30 – 80 , Brazil 40 – 200, Hong Kong 9 – 100, Indonesia 180 – 260, Malaysia 180 – 260, Singapore 160 – 200, Thailand 90 – 200, dengan tingkat resiko kerusakan yang cukup tinggi dibandingkan dari negara pembuat peralatan tersebut, yaitu di daerah sub-tropis, karena jumlah sambaran petir didaerah tropis jauh lebih banyak dam lebih rapat. Dengan demikian ancaman sambaran petir (LEMP) pada peralatan canggih perlu diwaspadai dan upaya perlindungan terhadap instalasi, bangunan yang berisikan peralatan elektronik seperti pada industri, bank, instalasi penting, militer, bahkan perorangan perlu ditingkatkan. Kerugian juga berdampak terhadap operasional sebuah perusahaan dimana sambaran petir dapat menimbulkan kerusakan yang cukup parah terhadap instrument kerja perusahaan dan mengakibatkan terhentinya operasional. Apalagi pada saat sekarang ini tidak ada satupun perusahaan yang tidak memakai komponen yang berhubungan dengan elektronika. Sejalan dengan pesatnya perkembangan teknologi pada dewasa ini, maka pelepasan muatan petir dapat merusak jaringan listrik dan peralatan elektronika yang sensitive. Sambaran petir pada tempat yang jauh +/- 1,5 km sudah dapat merusak sistem elektronika dan peralatan, seperti instalasi komputer, telekomunikasi kantor dan instrumentasi serta peralatan elektonik sensitif lainnya. Untuk mengatasi hal tersebut, maka perlindungan yang sesuai harus diterapkan pada peralatan atau instalasi terhadap bahaya sambaran petir secara langsung maupun tidak langsung.

PRINSIP PROTEKSI PETIR

Memperhatikan bahaya yang diakibatkan sambaran petir di atas, maka sistem proteksi petir harus mampu melindungi fisik maupun peralatan dari bahaya sambaran langsung (external protection) dan sambaran petir tidak langsun (internal protection) serta penyediaan grounding sistem yang memadai serta terintegrasi dengan baik. Hingga dewasa ini belum ada satupun alat/sistem yang dapat melindungi 100% dari bahaya sambaran petir. Namun usaha perlindungan mutlak diperlukan. Untuk itu selama lebih dari 60 tahun pengembangan dan penelitian di laboratorium dan lapangan terus dilakukan dan berdasarkan usaha tersebut suatu rancangan proteksi petir secara terpadu telah dikembangkan oleh ERICO Lightning Technologies yang disebut “SIX POINT PLAN” Tujuan dari “SIX POINT PLAN” adalah menyiapkan sebuah perlindungan yang sangat effective dan dapat diandalkan terhadap serangan petir

1. Menangkap Petir

Dengan jalan menyediakan system penerimaan (air terminal) yang dapat dengan cepat menyambut luncuran arus petir, dalam hal ini mampu untuk lebih cepat dari sekelilingnya dan memproteksi secara tepat dengan memperhitungkan besaran petir

2. Menyalurkan Petir

Luncuran petir yang telah ditangkap dilasurkan ke tanah/arde secara aman tanpa mengakibatkan terjadinya loncatan listrik (imbasan) ke bangunan atau manusia.

3. Menampung Petir

Dengan cara membuat system pertanahan sebaik mungkin (maximum tahanan tanah 5 ohm). Hal ini lebih di karenakan agar arus petir yang turun dapat sepenuhnya diserap oleh tanah dan menghindari terjadinya step potensial.

4. Proteksi Grounding

Mencegah terjadinya loncatan yang ditimbulkan adanya perbedaan potensial tegangan antara satu sistem pentanahan dengan yang lainnya.

5. Proteksi Jalur Power

Proteksi terhadap jalur dari power mutlak diperlukan untuk mencegah induksi ke peralatan melalui jalur power (yang umumnya bersumber dari jaringan listrik yang cukup jauh).

6. Proteksi Jalur Data/Komunikasi

Memproteksi seluruh jalur data yang melalui peralatan telephone data dan signaling.

LIGHTNING ARRESTER

Pusat pembangkit listrik umumnya dihubungkan dengan saluran transmisi udara yang menyalurkan tenaga listrik ke pusat-pusat konsumsi tenaga listrik, yaitu gardu-gardu induk (GI). Sedangkan saluran transmisi udara ini rawan terhadap sambaran petir yang menghasilkan gelombang berjalan (surya tegangan) yang dapat masuk ke pusat pembangkit listrik. Oleh karena itu, dalam pusat listrik harus ada lightning arrester (penangkal petir) yang berfungsi menangkal gelombang berjalan dari petir yang akan masuk ke instalasi pusat pembangkit listrik. Gelombang berjalan juga dapat berasal dari pembukaan dan penutupan pemutus tenaga atau circuit breaker (switching).

Pada sistem Tegangan Ekstra Tinggi (TET) yang besarnya di atas 350 kV, surya tegangan yang disebabkan          oleh                    switching         lebih besar  dari   pada surya  petir.

Saluran udara yang keluar dari pusat pembangkit listrik merupakan bagian instalasi pusat pembangkit listrik yang paling rawan sambaran petir dan karenanya harus diberi lightning arrester. Selain itu, lightning arrester harus berada di depan setiap transformator dan harus terletak sedekat mungkin dengan transformator. Hal ini perlu karena pada petir yang merupakan gelombang berjalan menuju ke transformator akan melihat transformator sebagai suatu ujung terbuka (karena transformator mempunyai isolasi terhadap bumi/tanah) sehingga gelombang pantulannya akan saling memperkuat dengan gelombang yang datang. Berarti transformator dapat mengalami tegangan surja dua kali besarnya tegangan gelombang surja yang datang. Untuk mencegah terjadinya hal ini, lightning arrester harus dipasang sedekat mungkin dengan transformator.

Lightning arrester bekerja pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi untuk membuang muatan listrik dari surja petir dan berhenti beroperasi pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi agar tidak terjadi arus pada tegangan operasi, dan perbandingan dua tegangan ini disebut

 

Rasio Proteksi Arrester.

 

Tingkat isolasi bahan arrester harus berada di bawah tingkat isolasi bahan transformator agar apabila sampai terjadi flashover, maka flashover diharapkan terjadi pada arrester dan tidak pada transformator.

Transformator merupakan bagian instalasi pusat listrik yang paling mahal dan rawan terhadap sambaran petir, selain itu jika sampai terjadi kerusakan transformator, maka daya dari pusat listrik tidak dapat sepenuhnya disalurkan dan biayanya mahal serta waktu untuk perbaikan relatif lama.

Salah satu perkembangan dari lightning arrester adalah penggunaan oksida seng Zn02 sebagai bahan yang menjadi katup atau valve arrester. Dalam menentukan rating arus arrester, sebaiknya dipelajari statistik petir setempat. Misalnya apabila statistik menunjukkan distribusi probabilitas petir yang terbesar adalah petir 15 kilo Ampere (kA), maka rating arrester diambil 15 kilo Ampere.

 

Sumber : http://i-listrik.tk