PERENCANAAN SISTEM INSTALASI PENANGKAL PETIR JENIS ELEKTROSTATIK BERDASARKAN PUIPP
1
Surya Parman Nasution, S.T1*, Ir. Yani Ridal, M.T.1, Ir. Arzul, M.T1 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta E-mail:
[email protected]
ABSTRAK Kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta berdiri di wilayah datar diposisi 0°47°37° LS. Rata-rata bangunan gedung terdiri dari beberapa lantai, dimana gedung-gedung tersebut merupakan tempat berlangsungnya aktivitas perkuliahan. Jumlah hari guruh rata-rata per tahun untuk wilayah kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta adalah 206 hari. Dengan demikian potensi sambaran petir pada gedung-gedung tersebut sangat tinggi, untuk itu dibutuhkan suatu sistem perlindungan dari sambaran petir yang dapat menjamin keamanan gedung dan keselamatan orang-orang yang barada diwilayah tersebut. Berdasakan Peraturan Umum Instalasi Penangkal Petir (PUIPP) besarnya kebutuhan tersebut ditentukan berdasarkan penjumlahan indeks – indeks tertentu yang mewakili keadaan bangunan disuatu lokasi. Indeks – indeks tersebut adalah macam - macam stuktur bangunan, konstruksi bangunan, tinggi bangunan, situasi bangunan, dan pengaruh kilat. Bedasarkan indeks tersebut, wilayah kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta memiliki nilai indeks 14 yang artinya sangat perlu pemasangan sistem proteksi penangkal petir. Luas wilayah kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta yang membutuhkan sistem proteksi penangkal petir adalah 43.437,44 m². Dengan puncak gedung tertinggi adalah 17,27 m. Metode sistem perlindungan penangkal petir elektrostatik yang merupakan sistem proteksi umum yang digunakan , sehingga untuk wilayah kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta digunakan metode proteksi ini. Kata Kunci : Sambaran petir, peralatan – peralatan elektronik, proteksi gedung bertingkat. 1. PENDAHULUAN
muatan yang ada di bumi. Secara teoritis petir bisa
1.1 Latar Belakang
terjadi karena proses ionisasi atau gesekan awan.
Dizaman sekarang khususnya di kota-kota
Ada berbagai macam dampak dari sambaran
besar, hampir semua gedung di bangun secara
petir, baik yang langsung maupun tidak langsung,
bertingkat, dari yang tingkat satu sampai tingkat
kedua-duanya sama-sama menimbulkan bahaya
puluhan. Semakin tinggi suatu bangunan semakin
bagi gedung itu sendiri atau bagi manusia, salah satu
tinggi pula resiko gangguan keamanan bangunan
bahaya yang mungkin terjadi pada manusia ialah
tersebut. Salah satu kemungkinan gangguan yang
kematian. Maka proteksi penangkal petir sangat
terjadi ialah gangguan dari sambaran petir. Untuk
penting untuk dipasang di gedung-gedung yang
mencegah resiko tersebut maka di pasanglah
tinggi. Jenis-jenis penangkal petir ada berbagai
proteksi pada gedung - gedung tersebut. Salah satu
macam,
proteksi yang dipasang ialah penangkal petir. Petir
konvensional, penangkal petir dengan metode radio
terjadi karena akibat perpindahan muatan negatif
aktif dan penangkal petir dengan metode elektronis.
(elektron) menuju ke muatan positif (proton).
Semuanya mempunyai fungsi yang sama yaitu
Sambaran petir yang sering terjadi di bumi ialah
mengamankan gedung dari sambaran petir.
perpindahan muatan yang ada di awan dengan
diantaranya
jenis
penangkal
petir
Pembangunan
gedung–gedung
baru
1.2 Tujuan Penelitian
cenderung bertingkat, hal ini sebagai solusi semakin
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
sempitnya lahan tanah yang ada. Namun disisi lain,
merencanakan suatu sistim instalasi penangkal petir
dengan semakin banyak berdirinya bangunan
yang sesuai untuk dipasang pada gedung di kampus
bertingkat,
mengenai
Proklamator II Universitas Bung Hatta, sehingga
keamanan bangunan menjadi hal penting untuk
gedung tersebut benar - benar dapat terlindungi dari
diperhatikan, karena bangunan bertingkat lebih
bahaya sambaran petir.
beberapa
permasalahan
beresiko mengalami gangguan, baik gangguan secara mekanik maupun gangguan alam. Salah satu dari
gangguan
kerobohan
mekanik
gedung
karena
bisa
1.3 Batasan Masalah
dimungkinkan
kurang
Agar tidak menyimpang dari pokok bahasan
kokohnya
bangunan, sedangkan gangguan alam yang sering terjadi adalah terkenanya sambaran petir.
yang telah ditentukan maka ditetapkan batasan masalah sebagai berikut :
Secara geografis letak Indonesia yang dilalui
garis khatulistiwa menyebabkan Indonesia beriklim
Membahas sistem proteksi petir dalam lingkup gedung kuliah kampus Proklamator
tropis, akibatnya Indonesia memiliki hari guruh rata
II Universitas Bung Hatta Padang.
- rata per tahun yang sangat tinggi. Dengan
demikian bangunan – bangunan di Indonesia
Metode penangkal petir yang digunakan adalah metode elektrostatik.
memiliki resiko lebih besar mengalami kerusakan akibat terkena sambaran petir. Kerusakan yang
2. TINJAUAN PUSTAKA
ditimbulkan dapat membahayakan peralatan serta manusia yang berada di dalam gedung tersebut. Petir merusak struktur yang terbuat dari bahan,
Dalam melakukan penulisan proposal ini
penulis
memperoleh
teori
yang
seperti batu, kayu, beton dan baja yang dapat
berhubungan dengan judul dari beberapa
mengalirkan arus listrik yang tinggi dari petir
referensi :
sehingga dapat memanaskan bahan dan akan menyebabkan potensi kebakaran atau kerusakan berbahaya lainnya.
Sepannur Bandri (2012) Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut
Untuk melindungi dan mengurangi dampak
Teknologi Padang Merancang instalasi
kerusakan dari sambaran petir maka perlu dipasang
penangkal petir pada gedung balai kota
sistem pengaman.
Pariaman dimana gedung balai kota tersebut terdiri dari beberapa lantai. Aan Tabrani (2009) Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercu Buana Untuk
mengetahui
pentingnya
kebutuhan akan penangkal petir pada 2
tiap
bangunan
gedung
PT
Bhakti
Penulis melakukan studi pustaka untuk mendapatkan
Wasantara Net Jakarta guna melindungi
dengan tujuan penelitian yaitu mengenai
bangunan gedung dan orang-orang yang bekerja
di
dalamnya
dan
pengamanan
terhadap
perencanaan pemasangan penangkal petir.
juga
Diskusi dan bimbingan
perangkat
Penulis
infrastruktur lainnya yang berada di
pemasangan penangkal petir.
Indra Megi Putra (2007) Jurusan Teknik
melakukan
studi
analisa
Studi analisa
Hatta
Setelah melakukan survei, pengumpulan referensi
proteksi
serta
bimbingan
tahap
selanjutnya yang akan dilakukan adalah
eksternal petir dengan metode sudut
menganalisanya secara detail.
proteksi, bola bergulir dan metode jala
Penulisan penelitian
dengan aplikasi gedung laboratorium
Akhirnya setelah penelitian dan analisa
dasar kampus Proklamator III Universitas
data sesuai dengan yang diharapkan
Bung Hatta
penulis menuliskannya dalam bentuk
Juni Arimbi (2012) Jurusan Teknik Elektro
dan
pemahaman lebih mengenai perencanaan
terjadi akibat dari sambaran petir.
Bung
arahan
dengan nara sumber lain yang memiliki
menghindari dari kerusakan yang bisa
Universitas
mendapatkan
bimbingan dari pembimbing serta diskusi
dalam bangunan gedung tersebut guna
Elektro
referensi yang relevan
Universitas
Bung
laporan sebagai tugas akhir penulis.
Hatta
melakukan studi sistem penangkal petir pada BTS (Base Transceiver Station).
4. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1.
3. METODOLOGI PENELITIAN Metodologi
yang
digunakan
Menentukan Parameter Arus Petir Menentukan parameter petir sangat berguna
dalam
penyelesaian perencanaan ini antara lain, sebagai berikut:
untuk keamanan suatu bangunan, maka dari itu harus diketahui besaran parameter petir agar pemasangan penangkal petir dapat aman dan terlindungi.
Identifikasi masalah
4.1.1. Kepadatan Sambaran Petir
Penulis melakukan survei ke lokasi yang gedung yang direncakan akan dipasang penangkal
petir
untuk
kemudian
menentukan metode yang akan dipakai.
Untuk menentukan kepadatan sambaran petir (Fg) maka dapat dipakai persamaan berikut, maka diperoleh kepadatan sambaran petir sebagai berikut
Studi Pustaka
3
Fg = 3,8371 x 10−3 x IKL0,8179 x P0,5139
4.1.4. Penentuan Besaran Sambaran Petir Selanjutnya setelah nilai arus petir didapat,
Fg = 0,003837 x78,075 x 72,508
besaran lainnya yang akan dihitung adalah sebagai 2
Fg = 21,721 sambaran/km /tahun
berikut.
4.1.2. Arus Puncak Petir Arus
puncak
petir
1. dapat
ditentukan
berdasarkan persamaan 2.12, maka diperoleh
= 29,5143 × Fg 0,332737 −4,14107 . 10−3 . Li−2,40752 . 10−4 . Ha
pukul
petir
terhadap
bangunan
berdasarkan persamaan 2.10, maka diperoleh jarak
d = 6,7 x Is
0 .8
d = 6,7 x 28,118
Io = 29,5143 × 21,721 0,332737 ×e
Jarak
pukul petir adalah
Io
×e
Striking Distance / Jarak Pukul Petir
−4,14107 . 10−3 . 47−2,40752 . 10−4 . 600
0 .8
d = 96,6636 m 2.
Besar
Arus
Sambaran
Petir
Terhadap
Io = 29,5143 × 2,785 × e 0,0281
Ketahanan Bangunan
Io = 82,197 × 1,0285
Besar arus sambaran petir terhadap ketahan
Io = 84,5396 kA
bangunan berdasarkan persamaan berikut, maka diperoleh ketahanan bangunan terhadap arus petir
4.1.3. Arus Petir
adalah.
Arus petir (Is) dapat ditentukan berdasarkan persamaan 2.11, maka diperoleh
d √ 8
0,75
Ib =
Is = 1,2358 × Io 0,7042 96,6636 √ 8
0,75
Is = 1,2358 × 84,5396 0,7042
Ib =
0,75
Is = 1,2358 x 22,7529
Ib =
Is = 28,118 kA
Ib = 27,727 kA
√12,083
Bangunan dapat menahan arus hingga 27,727 kA, tetapi jika arus yang petir muncul lebih dari 27,727 kA, maka akan ditangkap oleh penangkal petir.
4
4.2.
Konduktor Penyalur (Down Conductor)
tiang (lihat gambar). Secara detail, bentuk down conductor dapat dilihat pada gambar berikut.
Konduktor penyalur ke bawah merupakan Untuk
konduktor yang menyalurkan arus petir yang di
menentukan
luas
penampang
terima oleh terminasi udara baik itu verikal maupun
konduktor yang akan digunakan, dapat dihitung
horizontal untuk kemudian disalurkan menuju
dengan menggunakan persamaan berikut
bumi. Mengingat arus petir sangat besar, maka konduktor penyalur yang disediakan sebaiknya lebih dari satu agar arus petir tersebut dapat terbagi-
8,5 × 10−6 S A = Io√ T ( +1) log10 274
bagi. Dimana S adalah waktu gangguan yang Adapun syarat-syarat umum yang perlu
diasumsikan 0,1 detik dan T adalah temperatur
diperhatikan dalam memilih konduktor penyalur
maksimal konduktor yaitu 1000o C, maka ukuran
kebawah
minimal
(Down
Conductor)
adalah
sebagai
berikut :
luas
penampang
konduktor
yang
digunakan adalah
Konduktor
penyalur
eksternal
sebaiknya dipasang antara terminasi
8,5 × 10−6 . 0,1 A = 84,5396√ 1000 ( +1) log10 274
udara dan sistem terminasi bumi.
Konduktor
penyalur
disambung
pada
sebaiknya
titik
simpul
8,5 × 10−7 A = 84,5396√ 1000 ( +1) log10 274
sambungan jaringan terminasi udara dan dipasang secara vertikal ke titik simpul dari sistem jaringan terminasi
8,5 × 10−7 A = 84,5396√ 0,6674
bumi.
Sistem
terminasi
udara,
sistem
A = 95,4 mm2
konduktor penyalur, dan sistem terminasi
bumi
sebaiknya
4.3.
diselaraskan untuk menghasilkan lintasan
arus
petir
sependek
Pembumian Pada Penangkal Petir Seperti yang sudah diketahui bahwa fungsi
dari sistem terminasi bumi adalah:
mungkin. Jarak konduktor penyalur dengan dinding
1.
Menyalurkan arus petir ke bumi
2.
Sebagai IPP (Ikatan Penyama Potensial)
atau tiang sebaiknya 0,1 meter untuk mengurangi induksi elektromagnetik yang terjadi saat terjadi
diantara konduktor penyalur 3.
sambaran petir. Konduktor penyalur tersebut disanggah oleh suatu bracket yang diletakkan ke
Mengendalikan potensial pada sekitar daerah konduktif bangunan yang dilindungi
4.
Mencegah arus petir sewaktu menyambar pada permukaan bumi
5
Maka untuk memenuhi semua hal – hal yang disebutkan diatas, elektroda bumi pondasi
dari 5 Ω untuk dilakukan beberapa usaha untuk
dan
menghasilkan tahanan pentanahan yang kecil
elektroda bumi cincin dapat menjadi pilihan
diantaranya adalah dengan memasang paralel
didalam menentukan sistem terminasi bumi. Dari
batang
jenis – jenis pembumian tersebut , susunan
menggunakan luas penampang yang lebih luas dan
pembumian yang dipakai yaitu elektroda rod yang
memperdalam pembenaman batang konduktor.
ditanam secara vertikal.
Pembenaman
elektroda
pentanahan
atau
dengan
elektroda pentanahan dilakukan
dalam suatu bak kontrol hal ini dilakukan untuk Kabel yang disambungkan pada elektroda pembumian adalah kabel BC 70 mm2. Sedangkan
mempermudah dalam pengecekan dan dalam pemeliharaan sitem pentanahan.
elektroda pembumiannya dipilh yang juga terbuat dari tembaga. Panjang elektroda pembumiannya adalah 6 m.
Pentanahan selalu berhubungan dengan nilai tahanan
tanah,
yang
mengaibatkan
tahanan
pentanahan yang akan berubah nilainya setiap saat. Konduktor penyalur kebawah merupakan konduktor yang menyalurkan arus petor yang diterima oleh terminasi udara baik yang vertikal mauoun horozontal untuk kemudian disalurkan ke bumi. Mengingat arus petir sangat besar, maka konduktor penyalur yang disediakan sebaiknya
Jadi tampaklah bahwa tahanan pentanahan sangat tergantung pada sifat tanah, tanah pada bangunan diatas adalah tanah rawa dengan panjang batang elektroda (Le) 6m dan luas penampang batang elektroda (a) adalah 16 mm2 atau 0.0016 m maka tahanan pentanahannya:
lebih dari satu agar arus petir tersebut dapat dibagi – bagi.
R=
ρ˻ 4 .L (In − 1) 2πLe a
R=
30 4×6 (In − 1) 2 × 3,14 × 6 0,0016
Sistem pentanahan yang digunakan dalam perencanaan pemasangan penangkal petir Kurn pada kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta ini adalah sistem batang vertikal dimana
R = 6,80 Ω
dilakukan pembenaman batang elektroda dengan Jika
panjang 6 m kedalam tanah.
dilihat
pada
perhitungan
tahanan
pentanahan dengan menggunakan pemasangan Tanah pada bangunan diatas adalah tanah berair jika dilihat dari tabel pentanahan maka besarnya tahanan pentanahan jenis tanah pada bangunan-bangunan diatas adalah 30 Ω dan besarnya tahanan pentanahan untuk panjang batang elektroda 6 m jika dilihat pada tabel pentanahan menurut Peraturan Umum Instalasi Penangkal Petir
diatas
maka
belum
memenuhi
persyaratan
pentanahan menurut Peraturan Umum Instalasi Penangkal Petir (PUIPP) hal ini berarti belum baik karena tahanan pentanahan yang lebih besar dari 5 Ω
untuk
dilakukan
beberapa
usaha
untuk
menghasilkan tahanan yang kecil diantaranya dengan
memasang
paralel
batang
elektroda
(PUIPP) adalah 10 Ω hal ini berarti belum begitu baik karena tahanan pentanahan yang lebih besar
6
Tabel 4.6 Data bangunan penempatan
pentanahan maka tahanan pentanahan setelah diparalelkan adalah: R=
penangkal petir lokasi I
6,80 × 6,80 6,80 + 6,80
No
46,24 R= 13,6 R = 3,4 Ω
Besaran / parameter
Nilai
1
Panjang lokasi (m) (L)
41,34
2
Tinggi bangunan (m) (H)
17,27
3
Tinggi bangunan tanpa atap (m)
15,88
4
Lebar lokasi (m) (W)
15,83
5
Tinggi tiang penunjang (m)
5,00
Jadi dilihat dari hasil perhitungan memparalelkan elektroda pentanahan maka hasil Untuk menetukan daerah yang menarik
perhitungan sudah memenuhi persyaratan pentanahan menurut Peraturan Umum Instalasi
sambaran petir pada kampus Proklamator II
Penangkal Petir yang mengatur tentang masalah
Universitas Bung Hatta Sumatra Barat didapat
penangkal petir.
dengan menyelesaikan persamaan berikut.
4.4.
Ca = ( L x W ) + ( 4 L x H ) + ( 4 W x H )
Penentuan Tingkat Proteksi
+ 4 (3,14 x H 2 )
4.4.1. Kondisi Daerah / Lokasi I Untuk menentukan tingkat proteksi, terlebih
= ( 41,34 x 15,83 ) + ( 4 x 41,34 x 17,27 ) + ( 4 x 15,83 x 17,27 )
dahulu dilakukan perhitungan untuk menentukan luas daerah yang menarik sambaran petir (collection area).
Kemudian
diperkirakan
+ 4( 3,14 x 17,27 2 )
kemungkinan
bangunan tersambar petir dan tingkat kebutuhan
= 8.349,74 m2
akan penangkal petir yang merupakan tingkat bahaya bangunan terhadap sambaran petir. Tingkat
kebutuhan
bangunan
Bangunan ini dikelilingi oleh parkir, taman, terhadap
sambaran petir merupakan juga tingkat bahaya dari bangunan terhadap sambaran petir. Perhitungan luas daerah yang menarik sambaran petir dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan 2.13. Luas daerah yang menarik sambaran petir pada
dll. Bangunan ini memiliki rangka campuran dan atap
seng,
bangunan
berisikan
peralatan
perkantoran dan bangunan didiami pada siang hari, kemungkinan bangunan ini tersambar petir, dapat ditentukan dengan persamaan 2.14, diperoleh : Ps = Ca x Ne x IKL x 10−6 x C1
bangunan kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta yang berada didaerah dataran. Gambar dari
Berikut adalah data hari guruh perbulan
denah lokasi dan gedung dapat dilihat pada
selama satu tahun yang didata oleh petugas stasiun
lampiran skripsi ini.
meteorologi bandara internasional Minangkabau Ketaping, Padang tahun 2013.
7
Untuk itu diambil nilai maksimum yaitu 0,142 +
Tabel 4.7 Data hari guruh tiap bulan tahun
0,071 sambaran petir / hari / km2
2013 Bulan
Ne = 0,213 sambaran petir / hari km2
Jumlah Hari
Januari
17
Februari
15
Maret
37
April
15
Mei
12
Juni
16
Juli
7
Agustus
10
September
9
Oktober
40
November
15
Desember
13
Total (IKL)
C1 adalah indeks faktor kondisi lingkungan dimana untuk kondisi kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta adalah bangunan yang dikelilingi oleh taman – taman, parkir kecil yang bernilai 2,00. Sehingga dengan jumlah sambaran petir pertahun ( IKL ) untuk kota Padang tahun 2013 adalah 116, maka kemungkinan gedung di kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta tersambar petir adalah Ps = 8.349,74 × 0,213 × 206 × 10−6 x 2 Ps = 0,73 sambaran petir / tahun
206
Tingkat bahaya dari gedung di kampus Proklamator
Ne = ( 0,1 + 0,35 sin λ)(0,4 ± 0,2 )
II Universitas Bung Hatta ini dapat ditentukan Dimana
dengan persamaan 2.16, diperoleh
λ
: Garis lintang geografis daerah, untuk kota Padang adalah 47,37
Pr = Ps x C2 x C3 x C4 x C5
o
Indeks C2, C3, C4 dan C5 dapat dilihat pada tabel LS C1
: Terdapat pada lampiran
berikut. .
Tabel 4.8 Indeks C1, C2, C3, C4 dan C5
Jumlah sambaran petir perhari perkilometer Faktor Kondisi Lingkungan
diperoleh : Ne = ( 0,1 + 0,35 sin λ)(0,4 ± 0,2 )
1
Bangunan yang dikelilingi
C1 3
oleh bangunan-bangunan Ne = ( 0,1 + 0,35 x sin 47,37 ) ( 0,4 ± 0,2 )
kecil
Ne = ( 0,356 ) ( 0,4 ± 0,2 ) Ne = 0,142 ± 0,071 sambaran petir / hari / km
2
Faktor Konstruksi Bangunan 2
Rangka beton bertulang,
C2 1,4
atap campuran
8
= 96,664 m Faktor Isi Atau Kandungan 3
C3 Radius proteksi 96,664 m,tinggi bangunan
Tempat
0,5
20,88 m.
perlengkapan/peralatan Jadi radius yang dilindungi pada gambar Faktor Penghunian 4
Kadang-kadang didiami
C4
lokasi I adalah
1,5
96,664 + 20,88 = 117,544 m
oleh banyak orang Faktor Bangunan yang
C5
berpengaruh terhadap 5
lingkungan
Gedung tempat pelayanan
1,5
kebutuhan yng diperlukan R = 96,664 m
Pr = 0,73 x 1,4 x 0,5 x 1,5 x 1,5 Pr = 1,149 5m
Pr > 5 x 10−2 Jadi tingkat proteksi dari gedung kampus 15,88 m
Proklamator II Universitas Bung Hatta Padang adalah tingkat III dengan jarak inisiasi D = 60 m. Radius
ruang
proteksi
persamaan 2.19, diperoleh : R = 8.Ib
berdasarkan 117,544 m
117,544 m
0 , 75
Gambar 4.1. Radius perlindungan penangkal petir Dimana Ib = 27,727 kA
4.4.2. Kondisi Daerah / Lokasi II
Maka R = 8 x 27,727
Kurn tampak samping
0 , 75
Untuk menentukan tingkat proteksi, terlebih dahulu dilakukan perhitungan untuk menentukan
= 8 x 12,083
luas daerah yang menarik sambaran petir (collection
9
area).
Kemudian
diperkirakan
+ 4( 3,14 x 17,27 2 )
kemungkinan
bangunan tersambar petir dan tingkat kebutuhan akan penangkal petir yang merupakan tingkat
= 27.388,8 m2
bahaya bangunan terhadap sambaran petir. Tingkat
kebutuhan
bangunan
Bangunan ini dikelilingi oleh parkir, taman, terhadap
dll. Bangunan ini memiliki rangka campuran dan
sambaran petir merupakan juga tingkat bahaya dari
atap
bangunan terhadap sambaran petir. Perhitungan
perkantoran dan bangunan didiami pada siang hari,
luas daerah yang menarik sambaran petir dapat
kemungkinan bangunan ini tersambar petir, dapat
dilakukan dengan menggunakan persamaan 2.13.
ditentukan dengan persamaan 2.14, diperoleh :
Luas daerah yang menarik sambaran petir pada bangunan kampus Proklamator II Universitas Bung
seng,
bangunan
berisikan
peralatan
Ps = Ca x Ne x IKL x 10−6 x C1
Hatta yang berada didaerah dataran. Gambar dari
Berikut adalah data hari guruh perbulan
denah lokasi dan gedung dapat dilihat pada
selama satu tahun yang didata oleh petugas stasiun
lampiran skripsi ini.
meteorologi bandara internasional Minangkabau Ketaping, Padang tahun 2013.
Tabel 4.9 Data bangunan penempatan penangkal petir lokasi II No
Ne = ( 0,1 + 0,35 sin λ)(0,4 ± 0,2 )
Besaran / parameter
Nilai Dimana λ 107,96
: Garis lintang geografis daerah,
1
Panjang lokasi (m) (L)
2
Tinggi bangunan (m) (H)
o 17,27untuk kota Padang adalah 47,37
3
Tinggi bangunan tanpa atap (m)
15,88
4
Lebar lokasi (m) (W)
91,42
5
Tinggi tiang penunjang (m)
5,00C1
LS : Terdapat pada lampiran
.
Jumlah sambaran petir perhari perkilometer Untuk menetukan daerah yang menarik
diperoleh :
sambaran petir pada kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta Sumatra Barat didapat dengan menyelesaikan persamaan berikut. Ca = ( L x W ) + ( 4 L x H ) + ( 4 W x H )
Ne = ( 0,1 + 0,35 sin λ)(0,4 ± 0,2 ) Ne = ( 0,1 + 0,35 x sin 47,37 ) ( 0,4 ± 0,2 ) Ne = ( 0,356 ) ( 0,4 ± 0,2 )
2
+ 4 (3,14 x H ) Ne = 0,142 ± 0,071 sambaran petir / hari / = ( 107,96 x 91,42 )
km2
+ ( 4 x 107,96 x 17,27 ) + ( 4 x 91,42 x 17,27 )
10
Untuk itu diambil nilai maksimum yaitu 0,142 +
Maka
2
0,071 sambaran petir / hari / km
R = 8 x 27,727
0 , 75
Ne = 0,213 sambaran petir / hari km2 = 96,664 m C1 adalah indeks faktor kondisi lingkungan dimana untuk kondisi kampus Proklamator II
Radius yang dilindungi pada gambar lokasi II
Universitas Bung Hatta adalah bangunan yang
190,895 m, radius proteksi 96,664 m
dikelilingi oleh taman – taman, parkir kecil yang
Jadi tinggi penangkal petir yang dipasang
bernilai 2,00. Sehingga dengan jumlah sambaran
untuk melindungi pada lokasi II adalah
petir pertahun ( IKL ) untuk kota Padang tahun 2013 190,895 – 96,664 = 94,231 m
adalah 116, maka kemungkinan gedung di kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta tersambar
4.4.3. Kondisi Daerah / Lokasi III
petir adalah
Untuk menentukan tingkat proteksi, terlebih
Ps = 27.388,8 × 0,213 × 206 × 10−6 x 2
dahulu dilakukan perhitungan untuk menentukan Ps = 2,4 sambaran petir / tahun
luas daerah yang menarik sambaran petir (collection area).
Tingkat bahaya dari gedung di kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta ini dapat ditentukan dengan persamaan 2.16, diperoleh :
Kemudian
diperkirakan
kemungkinan
bangunan tersambar petir dan tingkat kebutuhan akan penangkal petir yang merupakan tingkat bahaya bangunan terhadap sambaran petir.
Pr = Ps x C2 x C3 x C4 x C5
Tingkat
kebutuhan
bangunan
terhadap
sambaran petir merupakan juga tingkat bahaya dari
Pr = 2,4 x 1,4 x 0,5 x 1,5 x 1,5
bangunan terhadap sambaran petir. Perhitungan luas daerah yang menarik sambaran petir dapat
Pr = 3,78
dilakukan dengan menggunakan persamaan 2.13. Pr > 5 x 10−2
Luas daerah yang menarik sambaran petir pada
Jadi tingkat proteksi dari gedung kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta Padang adalah tingkat III dengan jarak inisiasi D = 60 m.
bangunan kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta yang berada didaerah dataran. Gambar dari denah lokasi dan gedung dapat dilihat pada lampiran skripsi ini.
Radius
ruang
proteksi
persamaan 2.19, diperoleh :
berdasarkan Tabel 4.10 Data bangunan penempatan penangkal petir lokasi III
R = 8.Ib
0 , 75
Dimana Ib = 27,727 kA
11
Besaran / parameter
Nilai Ne = ( 0,1 + 0,35 sin λ)(0,4 ± 0,2 )
Panjang lokasi (m) (L)
Dimana 192,27
Tinggi bangunan (m) (H)
17,27
Tinggi bangunan tanpa atap (m)
15,88
Lebar lokasi (m) (W)
101,05
Tinggi tiang penunjang (m)
λ
: Garis lintang geografis daerah,
untuk kota Padang adalah 47,37 o LS
5,00 C1
: Terdapat pada lampiran
.
Untuk menetukan daerah yang menarik sambaran petir pada kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta Sumatra Barat didapat
Jumlah sambaran petir perhari perkilometer diperoleh :
dengan menyelesaikan persamaan berikut.
Ne = ( 0,1 + 0,35 sin λ)(0,4 ± 0,2 )
Ca = ( L x W ) + ( 4 L x H ) + ( 4 W x H )
Ne = ( 0,1 + 0,35 x sin 47,37 ) ( 0,4 ± 0,2 )
2
+ 4 (3,14 x H ) Ne = ( 0,356 ) ( 0,4 ± 0,2 ) = ( 192,27 x 101,05 ) Ne = 0,142 ± 0,071 sambaran petir / hari /
+ ( 4 x 192,27 x 17,27 ) + ( 4 x 101,05 x 17,27 )
km2 Untuk itu diambil nilai maksimum yaitu 0,142 +
+ 4( 3,14 x 17,27 2 )
0,071 sambaran petir / hari / km2 = 43.437,44 m2 Ne = 0,213 sambaran petir / hari km2 Bangunan ini dikelilingi oleh parkir, taman, dll. Bangunan ini memiliki rangka campuran dan
C1 adalah indeks faktor kondisi lingkungan
peralatan
dimana untuk kondisi kampus Proklamator II
perkantoran dan bangunan didiami pada siang hari,
Universitas Bung Hatta adalah bangunan yang
kemungkinan bangunan ini tersambar petir, dapat
dikelilingi oleh taman – taman, parkir kecil yang
ditentukan dengan persamaan 2.14, diperoleh :
bernilai 2,00. Sehingga dengan jumlah sambaran
atap
seng,
bangunan
berisikan
petir pertahun ( IKL ) untuk kota Padang tahun 2013 Ps = Ca x Ne x IKL x 10
−6
x C1
Berikut adalah data hari guruh perbulan selama satu tahun yang didata oleh petugas stasiun meteorologi bandara internasional Minangkabau
adalah 116, maka kemungkinan gedung di kampus Proklamator II Universitas Bung Hatta tersambar petir adalah Ps = 43.437,44 × 0,213 × 206 × 10−6 x 2
Ketaping, Padang tahun 2013. Ps = 3,81 sambaran petir / tahun
12
Tingkat bahaya dari gedung di kampus Proklamator
petir Kurn, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan
II Universitas Bung Hatta ini dapat ditentukan
yaitu :
dengan persamaan 2.16, diperoleh 1. Pr = Ps x C2 x C3 x C4 x C5
Kepadatan jumlah sambaran petir per tahun untuk wilayah kampus II Universitas Bung Hatta adalah 21,721 sambaran/km2/tahun,
Pr = 3,81 x 1,4 x 0,5 x 1,5 x 1,5
dengan arus puncak petir diperoleh 84,5396 kA, dan arus petirnya adalah 28,118 kA.
Pr = 6 2. Pr > 5 x 10−2
Tingkat bahaya terhadap sambaran petir pada bangunan kampus II Universitas Bung Hatta Padang yaitu 9,4. Bangunan Suka Fajar yaitu
Jadi tingkat proteksi dari gedung kampus
Pr = 0,32,dengan ketentuan jika Pr > 5 x 10-2
Proklamator II Universitas Bung Hatta Padang
maka bahaya terhadap petir berada pada
adalah tingkat III dengan jarak inisiasi D = 60 m. Radius
ruang
proteksi
berdasarkan
tingkat III 3.
Radius
perlindungan
bertambah
persamaan 2.19, diperoleh :
jika
penangkal
ketinggian
petir
pemasangan
penangkal petir bertambah. Untuk wilayah R = 8.Ib
0 , 75
proteksi I ketinggian penangkal petirnya adalah 20,88 m dengan radius perlindungan
Dimana Ib = 27,727 kA
117,544 m, untuk wilayah proteksi II ketinggian penangkal petirnya adalah 94,231
Maka
m dengan radius perlindungan 190,895 m, R = 8 x 27,727
0 , 75
dan Untuk wilayah proteksi III ketinggian penangkal petirnya adalah 307,334 m dengan
= 96,664 m
radius perlindungan 403,998 m
Radius yang dilindungi pada gambar lokasi III 403,998 m, radius proteksi 96,664 m
6. Daftar Pustaka 1. Golde, R. H. Lightning. Volume 2.
Jadi tinggi penangkal petir yang dipasang
London : Academic Press Inc, 1981.
untuk melindungi pada lokasi III adalah 2. Hasse, Peter. Overvoltage Protection of 403,998 – 96,664 = 307,334 m
Low Voltage
System. London:
Peter
PeregrimusLtd, 1987. 5. KESIMPULAN Dari
hasil
3. IEC perhitungan
perencanaan
penangkal petir dengan menggunakan Penangkal
1024-1-1:
Protection
of
StructuresAgainst Lightning. International Electrotechnical Commision 81, 1993.
13
4. Journal Teknik Elektro Universitas Kristen petra “ Proteksi eksternal petir dengan metode jala, Sudut Proteksi, Bola bergulir “Oleh
Emmy
Hosea1,
Iskanto2,
Edi
Harnyatris M.Luden3, Maret 2004. 5. Journal Teknik Elektro Universitas Bung Hatta “ Karakteristik Tegangan Induksi Petir Pada SUTM 20 kV Dengan Metoda Cornfield”
Oleh
Muktaher1,
Anizar
2
Indriani , Ari M.Jaya. 6. Journal
Teknik
Elektro
Universitas
Diponegoro “ Sistem Proteksi Penangkal Petir Pada Gedung Widya Puraya.” Oleh Syakur1, Yuning Tiyastuti2, Juni 2006. 7. NFPA 780: Lightning Protection Code. National Fire Protection Association, 1992. 8. Peraturan Umum Instalasi Penangkal Petir untuk Bangunan di Indonesia. Jakarta: Direktorat
Penyelidikan
Masalah
Bangunan, 1983 9. Standar Nasional Indonesia (SNI 03-70152004) “ Sistem Proteksi Petir Pada Bangunan Gedung”Badan Standardisasi Nasional 2004.
14
