Surge Arrester / Penangkal Petir Internal

INTERNAL PROTECTION (SURGE ARRESTER)

Internal protection atau surge arrester merupakan sebuah instalasi penangkal petir yang berfungsi untuk mengantisifasi induksi listrik yang disebabkan oleh sambaran petir. Induksi arus petir dapat mempengaruhi bahkan merusak jaringan listrik, jaringan PABX, jaringan elektronik dan jaringan LAN atau internet. Dalam sebuah instalasi yang menggunakan kabel baik didalam atau diluar bangunan tidak menutup kemungkinan menjadi jalan masuk untuk dilalui induksi arus petir.

Misalnya :

Jaringan listrik disebuah bangunan menggunakan supply daya dari listrik melalui kabel udara PLN. Sambaran petir terjadi diluar areal bangunan dan mengenai kabel udara tersebut, maka arus petir ini akan masuk dan merambat ke dalam sebuah bangunan, meski telah dipasang eksternal protection. Bila hal ini terjadi maka jaringan listrik, jaringan PABX, jaringan elektronik atau jaringan internet yang sedang aktif akan mengalami kerusakan.

Pada dasarnya jaringan kabel udara PLN sudah dilengkapi perangkat Penahan Petir (Surge Arrester) di setiap gardu induk, gardu distribusi, travo distribusi, akan tetapi sambaran petir sangat sulit diprediksi (waktu, tempat dan kekuatan arusnya). Maka sebaiknya kita melindungi instalasi yang menggunakan kabel yang ada didalam bangunan. Pertimbangan yang mendasar adalah di saat petir menyambar sebuah tempat maka arus petir akan merambat kemana saja mengikuti kabel jaringan listrik, komunikasi atau struktur logam bangunan.

Teknik yang standart adalah dengan memasang internal protection dengan menggunakan surge arrester listrik secara berlapis :

–  Level 1 Lightning Current Arrester / Anti Petir atau Penangkal Arus Petir
–  Level 2 Surge Arrester / Anti Petir atau Penangkal Tegangan Kejut Petir
–  Level 3 Device Arrester / Penangkal tegangan Induksi Petir

Pemasangan surge arrester dengan 3 level sekaligus dan pemasangan anti petir atau penangkal petir Flash Vectron akan menahan segala kemungkinan kerusakan.

Merancang Pengaman Bahaya Petir Untuk Jaringan Listrik

1. Perlindungan Penuh
Yang dimaksud dengan perlindungan penuh bahaya petir adalah segala kemungkinan yang akan terjadi akibat sambaran petir telah disiapkan pengamanannya. Sesuai yang telah kita bahas di atas bahwasannya sambaran petir sulit diprediksi waktu, tempat dan besarannya, jadi sangat perlu untuk memasang surge arrester petir sampai 3 tahap pengamanan. Untuk tipe perangkat dan jenis surge arrester di sesuaikan dengan besar kebutuhan daya penggunaan. Berdasarkan kebutuhan daya kami pisahkan menjadi 3 kategori :

a. Industri
– Level 1 Dengan tipe FLASHTRAB FLT PLUS
– Level 2 Dengan tipe VALVELTRAB Compact
– Level 3 Dengan tipe Rail Mountable

b. Perkantoran
– Level 1 Dengan tipe FLASHTRAB FLT PLUS
– Level 2 Dengan tipe VALVELTRAB-MS/F-MS
– Level 3 Dengan tipe Rail Mountable

c. Rumah Tinggal
– Level 1 Dengan tipe  …
– Level 2 Dengan tipe …
– Level 3 Dengan tipe …

2. Perlindungan Menengah
Perlindungan menengah bahaya petir adalah mempertimbangkan bahwasannya bahaya sambaran petir langsung yang mengenai jaringan listrik didekat bangunan, berkemungkinan kecil terjadi, misalnya lokasi bukan daerah dengan curah petir tinggi, maka surge arrester yang akan digunakan bisa dikurangi untuk level 1, tetapi hal ini sebatas inisiatif penghematan.

3. Perlindungan Khusus
Perlindungan khusus maksudnya perlindungan perangkat akan bahaya petir hanya sampai kepada masing-masing peralatan saja, hal ini dipilih dengan pertimbangan jumlah peralatan elektronik yang penting hanya sedikit, pengguna rumah tinggal, kantor kecil yang cocok untuk sistem ini.

Kami menyediakan peralatan instalasi Penangkal Petir Flash Vectron beserta Surge Arrester merk Phoenix Contact.

I. SURGE ARRESTER UNTUK JARINGAN LISTRIK

FLASHTRAB Compact Plus

A. Single Phase

  

                                         

 

                                       

  

Surge Protector atau Surge Arrester Elektronik dipergunakan untuk melindungi perangkat elektronik yang aktif bekerja dalam sebuah jaringan kabel sehingga dapat terhindar dari over voltage dan over current yang disebabkan oleh induksi sambaran petir tidak langsung dan induksi noise.

     

      

EFEK SAMBARAN PETIR

Efek Listrik
Ketika arus petir melalui kabel penyalur (konduktor) menuju resistansi elektroda bumi instalasi penangkal petir atau anti petir, akan menimbulkan tegangan jatuh resistif, yang dapat dengan segera menaikan tegangan sistem proteksi kesuatu nilai yang tinggi dibanding dengan tegangan bumi. Arus petir ini juga menimbulkan gradien tegangan yang tinggi disekitar elektroda bumi, yang sangat berbahaya bagi makluk hidup. Dengan cara yang sama induktansi sistem proteksi harus pula diperhatikan karena kecuraman muka gelombang pulsa petir. Dengan demikian tegangan jatuh pada sistem proteksi petir adalah jumlah aritmatik komponen tegangan resistif dan induktif.

• Efek Tegangan Tembus – Samping
  Titik sambaran petir pada sistem proteksi petir bisa memiliki tegangan yang lebih tinggi terhadap unsur logam didekatnya. Maka dari itu akan dapat menimbulkan resiko tegangan tembus dari sistem proteksi petir yang telah terpasang menuju struktur logam lain. Jika tegangan tembus ini terjadi maka sebagian arus petir akan merambat melalui bagian internal struktur logam seperti pipa besi dan kawat. Tegangan tembus ini dapat menyebabkan resiko yang sangat berbahaya bagi isi dan kerangka struktur bangunan yang akan dilindungi.
• Efek Termal
  Dalam kaitannya dengan sistem proteksi petir, efek termal pelepasan muatan petir adalah terbatas pada kenaikan temperatur konduktor yang dilalui arus petir. Walaupun arusnya besar, waktunya adalah sangat singkat dan pengaruhnya pada sistem proteksi petir biasanya diabaikan. Pada umumnya luas penampang konduktor instalasi penangkal petir atau anti petir dipilih terutama untuk memenuhi persyaratan kualitas mekanis, yang berarti sudah cukup besar untuk membatasi kenaikan temperatur 1 derajat celcius.
• Efek Mekanis
  Apabila arus petir melalui kabel penyalur pararel (konduktor) yang berdekatan atau pada konduktor dengan tekukan yang tajam akan menimbulkan gaya mekanis yang cukup besar, oleh karena itu diperlukan ikatan mekanis yang cukup kuat. Efek mekanis lain ditimbulkan oleh sambaran petir yang disebabkan kenaikan temeratur udara yang tiba-tiba mencapai 30.000 K dan menyebabkan ledakkan pemuaian udara disekitar jalur muatan bergerak. Hal ini dikarenakan jika konduktifitas logam diganti dengan konduktifitas busur api listrik, enegi yang timbul akan meningkatkan sekitar ratusan kali dan energi ini dapat menimbulkan kerusakan pada struktur bangunan yang dilindungi.
• Efek Kebakaran Karena Sambaran Langsung
  Ada dua penyebab utama kebakaran bahan yang mudah terbakar karena sambaran petir, pertama akibat sambaran langsung pada fasilitas tempat penyimpanan bahan yang mudah terbakar. Bahan yang mudah terbakar ini mungkin terpengaruh langsung oleh efek pemanasan sambaran atau jalur sambaran petir. Kedua efek sekunder, penyebab utama kebakaran minyak. Terdiri dari muatan terkurung, pulsa elektrostatis dan elektromagnetik dan arus tanah.
• Efek Muatan Terjebak
  Muatan statis ini di induksikan oleh badai awan sebagai kebalikan dari proses pemuatan lain. Jika proses netralisasi muatan berakhir dan jalur sambaran sudah netral kembali, muatan terjebak akan tertinggal pada benda yang terisolir dari kontak langsung secara listrik dengan bumi, dan pada bahan bukan konduktor seperti bahan yang mudah terbakar. Bahan bukan konduktor tidak dapat memindahkan muatan dalam waktu singkat ketika terdapat jalur sambaran.

Cara lain untuk mengantisipasi gangguan listrik yaitu dengan pemasangan surge arrester sebagai internal protection system proteksi petir. Adapun gangguan listrik yang sering terjadi diantaranya :

• Power Failure / Outages
  Power Failure atau Outages sumber listrik utama mati, kalau di Indonesia boleh dikatakan mati lampu atau PLN mati. Penyebabnya mungkin karena konsleting atau hubungan listrik singkat, sumber listrik kelebihan beban, peralatan listrik ada yang rusak sehingga breaker atau MCB PLN turun. Atau bisa juga disebabkan oleh adanya bencana alam. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada hardware komputer atau peralatan elektroniknya, kehilangan data, system komputer menjadi crash.
  
• Power SAG
  Yaitu tegangan listrik turun dalam waktu sesaat sampai dengan dibawah 80-85% dari tegangan normal, jika di Indonesia tegangan normalnya 220 Volt. Penyebabnya adanya startup beban yang cukup besar, biasanya disebabkan peralatan elektronik. Kita pasti pernah mengalami pada saat kita menyalakan televisi atau monitor komputer terkadang bohlam lampu di rumah kita redup sesaat kemudian normal kembali, itulah yang dinamakan SAG alias tegangan turun sesaat. Atau bisa juga disebabkan oleh adanya peralatan elektronik kita yang rusak, kapasitas listrik di rumah kita yang lebih kecil dibandingkan dengan kebutuhan. Gangguan listrik seperti ini dapat menyebabkan kerusakan pada system komputer yang berkemungkinan terjadi crash.
  
• Power Surge / Spike
  Yaitu tegangan listrik naik dalam waktu sesaat sampai dengan diatas 110 % dari tegangan normal. Jika di Indonesia tegangan normalnya 220 Volt. Sedangkan Spike merupakan kejadian dimana tegangan listrik naik begitu cepat dalam sesaat sehingga dapat mencapai 5 KV-60KV. Penyebabnya biasanya pada saat kita mematikan beban yang berat atau bisa juga jaringan listrik terkena induksi petir. Gangguan ini dapat menyebabkan kerusakan pada hardware.
  
• Under Voltage
  Dikenal juga dengan istilah Brown Out, terjadi saat tegangan listrik turun atau berkurang dalam waktu beberapa lama bisa hitungan menit, sampai hitungan hari. Penyebabnya beban listrik yang berlebihan sehingga pasokan listrik berkurang atau adanya beban pada saat beban puncak misalnya malam hari. Hal ini dapat menyebabkan perlalatan listrik atau elektronik menjadi rusak.
  
• Over Voltage
  Hal ini kebalikan dari under voltage, kejadian ini dapat menyebabkan peralatan listrik atau elektronik menjadi panas dan cepat rusak.
  
• Electrical Line Noise / Common Mode Disturbances
  Gelombang listrik terganggu sehingga bentuk gelombangnya tidak bersih tetapi seperti berambut. Hal ini terjadi karena gangguan frekuensi radio, sambaran petir, netral grounding pada instalasi listrik jelek, atau bisa disebabkan oleh peralatan listrik atau elektronik yang menghasilkan frekuensi tinggi. Hal ini dapat menyebabkan error pada hard disk dan kerusakan pada hard ware komputer.
  
• Frequency Variation
  Listrik mempunyai dua istilah yaitu tegangan atau voltase dan frekuensi. Jadi frekuensi variation ini adalah frekuensi listrik yang selalu berubah-ubah. Umumnya di Indonesia frekuensi listriknya 50 Hz. Hal ini dapat menyebabkan hilang data, sistem menjadi crash dan rusaknya peralatan.
  
• Switching Transient
  Turunnya tegangan secara tiba-tiba dalam waktu kisaran beberapa nano second atau nano detik. Waktu yang terjadi lebih pendek daripada sebuah spike dan hanya terjadi beberapa nano second. Gangguan ini menyebabkan kerusakan yang terlalu cepat atau premature failure.
  
• Harmonic Distortion
  Gelombang listrik yang terdistorsi sehingga gelombang listriknya kacau tidak sinusoidal lagi. Hal ini dapat disebabkan karena switching power supply, motor listrik seperti pompa air, mesin fax, mesin foto copy dan lain-lain. Gangguan ini menyebabkan komunikasi data misalnya pada jaringan LAN menjadi error, peralatan listrik atau elektronik cepat panas dan kerusakan pada hard ware komputer.

ANTI PETIR – PENANGKAL PETIR EKSTERNAL (EKSTERNAL PROTECTION)

Manusia selalu mencoba untuk menjinakan keganasan alam, salah satunya adalah bahaya sambaran petir, metoda yang pernah di kembangkan terkait tentang industri penangkal petir atau anti petir di dunia adalah :

• Penangkal Petir Konvensional

Kedua ilmuwan tersebut Faraday dan Franklin menjelaskan system yang hampir sama, yakni system penyalur arus listrik yang menghubungkan antara bagian atas bangunan dan grounding, sedangkan system perlindungan yang di hasilkan ujung penerima/splitzer adalah sama pada rentang 30 – 40 derajat. Perbedaannya adalah system yang di kembangkan Faraday bahwa kabel penghantar berada pada sisi luar bangunan dengan pertimbangan bahwa kabel penghantar juga berfungsi sebagai material penerima sambaran petir, yaitu berupa sangkar elektris atau biasa di sebut dengan sangkar faraday.

• Penangkal Petir Radioaktif

Penelitian terus berkembang akan sebab terjadinya petir, dan semua ilmuwan sepakat bahwa terjadinya petir karena ada muatan listrik di awan berasal dari proses ionisasi, maka untuk menggagalkan proses ionisasi dilakukan dengan cara menggunakan zat berradiasi seperti Radiun 226 dab Ameresium 241 karena kedua bahan ini mampu menghamburkan ion radiasinya yang dapat menetralkan muatan listrik awan. Maka manfaat lain hamburan ion radiasi tersebut akan menambah muatan pada ujung finial/splitzer, bila mana awan yang bermuatan besar tidak mampu di netralkan zat radiasi kemudian menyambar maka akan cenderung mengenai anti petir atau penangkal petir ini. Keberadaan anti petir atau penangkal petir jenis ini telah dilarang pemakaiannya, berdasarkan kesepakatan internasional dengan pertimbangan mengurangi zat beradiasi di masyarakat, selain itu anti petir atau penangkal petir ini dianggap dapat mempengaruhi kesehatan manusia.

• Penangkal Petir Elektrostatis

Prinsip kerja anti petir atau penangkal petir elektrostatis mengadopsi sebagian system penangkal petir radio aktif, yaitu menambah muatan pada ujung finial/splitzer agar petir selalu melilih ujung ini untuk di sambar. Perbedaan dengan system radio aktif adalah jumlah energi yang dipakai. Untuk anti petir atau penangkal petir radio aktif muatan listrik dihasilkan dari proses hamburan zat berradiasi sedangkan pada penangkal petir elektrostatis energi listrik yang dihasilkan dari listrik awan yang menginduksi permukaan bumi. Penangkal petir elektrostatis saat ini menjadi solusi petir terbaik di dunia, bahkan Anti Petir Flash Vectron telah di design khusus untuk di terapkan didaerah tropis seperti di Indonesia.

CARA PASANG INSTALASI PENANGKAL PETIR EKSTERNAL

• Pada tahap awal pengerjaan di mulai dengan mengerjakan bagian grounding system terlebih dahulu, dengan pertimbangan keamanan dan kemudahan. Kemudian dilakukan pengukuran resistansi atau tahanan tanah menggunakan Earth Testermeter, apabila hasil pengukuran tersebut menunjukan < 5 Ohm maka tahapan kerja berikutnya dapat dilakukan. Seandainya hasil resistansi atau tahanan tanah menunjukan > 5 Ohm maka di lakukan pembuatan atau penambahan grounding lagi di sebelahnya dan di pararelkan dengan grounding pertama agar resistansi atau tahanan tanahnya menurun sesuai dengan standarnya < 5 Ohm.
• Setelah selesai membuat grounding, langkah berikutnya adalah memasang kabel penyalur (Down Conductor) dari titik grounding sampai keatas bangunan, tentunya dengan mempertimbangkan jalur kabel yang terdekat dan hindari banyak belokan atau tekukkan 90 derajat sehingga kebutuhan material dan kualitas instalasi dapat efektif dan efisien. Kabel penyalur petir yang biasa di gunakan antara lain kabel BC (Bare Copper), kabel NYY atau kabel Coaxial. Untuk tempat – tempat tertentu sebaiknya di beri pipa pelindung (Conduite) dengan maksud kerapihan dan keamanan.
• Bila kabel penangkal petir telah terpasang dengan rapih, maka tahap selanjutnya pemasangan head terminal petir tentunya harus terhubung dengan kabel penyalur tersebut sampai ke grounding system.

ISTILAH PENANGKAL PETIR ATAU ANTI PETIR

Penangkal Petir atau Anti Petir adalah istilah yang sudah keliru dalam bahasa kita, kesan yang ditimbulkan dua istilah ini adalah aman 100 % dari bahaya petir, akan tetapi pada kenyataannya tidak demikian. Dalam penanganan bahaya petir memang ada beberapa faktor yang sangat mempengaruhi, bilamana kita ingin mencari solusi total akan bahaya petir maka kita harus mempertimbangkan faktor tersebut.

Sambaran petir tidak langsung pada bangunan yaitu petir menyambar di luar areal perlindungan dari instalasi penangkal petir atau anti petir yang telah terpasang, kemudian arus petir ini merambat melalui instalasi listrik, kabel data atau apa saja yang mengarah ke bangunan, akhirnya arus petir ini merusak unit peralatan listrik dan elektronik di dalam bangunan tersebut. Masalah ini semakin runyam karena peralatan elektronik menggunakan tegangan kecil, DC yang sangat sensitif.

Pada dasarnya system pengamanan sambaran petir langsung bukan membuat posisi kita aman 100 % dari petir melainkan membuat posisi bangunan kita terhindar dari kerusakan fatal akibat sambaran langsung serta mengurangi dampak kerusakan peralatan listrik dan elektronik bila ada sambaran petir yang mengenai bangunan kita. Maka istilah yang paling tepat untuk pengamanan petir adalah PENYALUR PETIR.

PRINSIP PROTEKSI PETIR

Jika kita memperhatikan bahaya yang di akibatkan sambaran petir, maka sistem perlindungan petir harus mampu melindungi struktur bangunan atau fisik maupun melindungi peralatan dari sambaran langsung dengan di pasangnya anti petir atau penangkal petir eksternal (Eksternal Protection) dan sambaran tidak langsung dengan di pasangnya anti petir atau penangkal petir internal (Internal Protection) atau yang sering di sebut surge arrester serta pembuatan grounding system yang memadai sesuai standart yang telah di tentukan. sampai saat ini belum ada alat atau system 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 system proteksi petir secara terpadu telah di kembangan oleh Flash Vectron Lightning Protection “SEVEN POINT PLAN”.

Tujuan dari “SEVEN POINT PLAN” adalah menyiapkan sebuah perlindungan efective dan dapat di andalkan terhadap serangan petir, “Seven Point Plan’ tersebut meliputi :

1. Menangkap Petir
   Dengan cara menyediakan system penerimaan (Air Terminal 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 designnya dirancang untuk digunakan khusus di daerah tropis.
2. Menyalurkan Arus 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 system 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 atau anti petir harus dibawah 3 Ohm.
4. Proteksi Grounding System
   Selain memperhatikan resistansi atau tahanan tanah, material yang digunakan untuk pembuatan grounding juga harus diperhatikan, jangan sampai mudah korosi atau karat, terlebih lagi jika didaerah 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 system.
5. Proteksi Petir Jalur Power Listrik
   Proteksi terhadap jalur dari power mutlak diperlukan untuk mencegah terjadinya induksi yang dapat merusak peralatan listrik dan elektronik.
6. Proteksi Petir Jalur PABX
   Melindungi seluruh jaringan telepon dan signal termasuk pesawat faxsimile dan jaringan data.
7. Proteksi Petir Jalur Elektronik
   Melindungi seluruh perangkat elektronik seperti CCTV, mesin dll dengan memasang surge arrester elektronik.

ANTI PETIR – PENANGKAL PETIR FLASH VECTRON

Air Terminal Petir Flash Vectron adalah alat penerima sambaran petir yang berbasis kerja ESE (Early Streamer Emission Lightning Conductor). Dengan sistim kerja mengumpulkan energi awan disaat ada awan energi melintas di area perlindungan, kemudian menjemput kilatan petir dengan mengeluarkan lidah api penuntun keudara (streamer), menangkap dan menyalurkan ke bumi. Meskipun seluruh terminal unit penangkal petir jenis elektrostatis berbasis kerja yaitu ESE (Early Streamer Emission Lightning Conductor), akan tetapi penangkal petir atau anti petir Flash Vectron di rancang khusus untuk digunakan didaerah yang beriklim tropis seperti di Indonesia.

Proteksi eksternal adalah instalasi dan alat-alat di luar suatu struktur bangunan untuk menangkap dan menghantarkan arus petir ke sistem pembumian (grounding). Dengan kata lain, proteksi eksternal berfungsi sebagai ujung tombak penangkap muatan listrik dan arus petir di areal yang telah dipasang sistem proteksi petir. Terminal Udara (Air Termination) adalah bagian sistem proteksi petir eksternal yang di khususkan untuk menangkap sambaran petir, berupa elektroda logam yang dipasang secara tegak maupun mendatar. Penangkap petir di tempatkan sedemikian rupa sehingga mampu menangkap semua sambaran petir tanpa mengenai bagian struktur yang dilindungi.

ESE Terminal adalah Head Unit yang di pasang pada bagian puncak tiang penangkal petir, ESE Terminal bekerja dengan mengeluarkan emisi “upward streamer” dari bumi, makin cepat early streamer di projeksikan ke atas maka akan makin cepat downward leader muatan listrik yang terdapat di dalam awan.

FILOSOFI KERJA PENANGKAL PETIR FLASH VECTRON

System ini aktif bekerja, sifatnya menarik petir untuk menyambar pada bagian kepala terminal petir Flash Vectron dengan cara memancarkan ion – ion ke udara. Kerapatan ion makin besar bila jarak ke kepalanya semakin dekat. Pemancaran ion dapat menggunakan generator listrik atau batere cadangan (generated ionization) atau secara alamiah (natural ionization). Area perlindungan system ini berupa bola dengan radius proteksi mencapai 150 meter dan radius proteksi ini akan mengecil sejalan dengan bertambahnya waktu. System ini dapat di kenali dari kepalanya yang di kelilingi 3 bilah pembangkit (bilah pemicu) beda tegangan dan di pasang pada tiang tinggi.