Mekanisme Petir

MEKANISME SAMBARAN PETIR

Medan listrik yang ditimbulkan oleh awan bermuatan gambar 2.1 (a), akanmenyebabkan ionisasi udara disekitarnya. Proses ionisasi udara berkembang terus danmembentuk kanal yang sangat konduktip dengan didahului oleh alur pandu yangdiikuti cahaya dan disebut pelopor pelepasan. Alur pandu bergerak turun mendekati bumi sebagai pelopor kebawah seperti ditunjukan pada gambar 2.1 (b). Muatan akanmengalir melalui kanal dan akan mempercepat proses ionisasi pada ujung kanal ataualur pandu, sehingga kanal bertambah panjang. Proses pertambahan panjang kanalterjadi secara lompat-lompat sekitar 3 sampai dengan 50 m, dengan interval waktusekitar 10 sampai dengan 100μdet dan kecepatan sekitar 1 sampai dengan 80 m/μdet [Golde, 1977 ]. Arah lompatan setiap langkah berubah-ubah, tergantung prosesionisasi ujung kanal, sehingga secara keseluruhan akan terbentuk kanal yang berliku-liku.

Gambar 2.1. Proses sambaran petir

Pada saat alur pandu mencapai titik yang dekat dengan permukaan bumi, maka medanlistrik pada celah antara alur pandu dan permukaan bumi mencapai harga yang dapat terbentuknya kanal bermuatan dari bumi menuju awan , gambar 2.1 (c). Kedua kanaltersebut akan saling bertemu (gambar 2.1 (d)), yang selanjutnya terjadi sambaran balik pertama, seperti ditunjukan pada gambar 2.1 (e).Pada saat terjadinya sambaran balik dari bumi ke awan akan mengalir arus yangsangat besar dengan kecepatan pada umumnya 20 sampai dengan 110 m/µdet [Golde,1977 ]. Muatan tersebut untuk menetralisir muatan pada pusat muatan awan, sehingga potensial muatan awan tersebut turun dengan cepat. Akibatnya terjadi perbedaan potensial antara pusat muatan pertama yang sudah dinetralisir dengan pusat muatankedua pada awan yang sama. Perbedaan potensial ini mengakibatkan berlanjutnyagerakan sambaran petir memasuki awan dan terjadilah loncatan antara kedua pusatmuatan tersebut, dengan demikian terbentuklah sebuah jalur dari pusat muatan keduadi awan ke bumi. Pelepasan muatan dari pusat muatan kedua ke bumi dimulai dengan pelopor pelepasan yang bergerak melalui jalur yang dilalui sambaran balik sebelumnya. Pelopor pelepasan pada sambaran kedua tidak meloncat-loncat, tidak ada percabangan dan kecepatannya tinggi sekitar 2 m/μdet. Interval waktu antarasambaran balik sebelumnya dengan pelopor panah berikutnya sekitar 40μdet. Setelah pelopor pelepasan mencapai bumi akan terjadi sambaran balik dari bumi ke awanseperti sambaran balik sebelumnya.Muatan dari pusat muatan kedua akan tersalurkan atau dinetralisir oleh sambaran balik. Kemudian timbul proses yang sama pada muatan ketiga seperti proses padamuatan kedua, sehingga terjadilah sambaran beruntun. Hasil pemotretan dengankamera biasa dan kamera putaran cepat (kamera Boys) pada proses sambaran petir ditunjukan pada gambar 2.2 .[Uman,1969]

 Gambar 2.2. Potret proses sambaran petir

ARUS PETIR

 Arus petir merupakan pelepasan muatan awan yang dialirkan ke bumi dengan bentuk gelombang yang naik dengan cepat sekali kemudian disusul dengan penurunan yanglebih lambat menuju nol. Bentuk umum dari besar gelombang arus petir dinyatakandalam bentuk persamaan hiperbolik sebagai berikut :

dengan  :A = Konstante penentu harga puncak

  α= konstanta penentu muka gelombang

  β= konstanta penentu ekor gelombangBesar arus petir sambaran langsung yang terukur diatas tower 500 kV di Jakartaminimum 0,2 kA polaritas negatif dan maksimum 102 kA, sedangkan polaritas positif minimum 1 kA dan maksimum 61 kA. Probabilitas arus sambaran petir dapat dilihat pada gambar 2.4 [Soetjipto S. et al., 1993], di San Salvatore minimum 2 kA danmaks. 80 kA negatif; maksimum 250 kA positif [Golde, R.H., 1977].

Gambar 2.4 Kemungkinan sambaran arus petir dengan magnetic link

METODE PENGUKURAN TAHANAN JENIS TANAH

METODE PENGUKURAN TAHANAN JENIS TANAH

        Adapun pemilihan jenis-jenis metode pengujian yang sering dilakukan untuk mengukur tahanan jenis tanah adalah:

1. Susunan Wenner

      Susunan Metode Wenner dapat ditunjukkan seperti Gambar 1 dibawah ini :

Gambar 1. Susunan Wenner

      Dalam Metode Wenner, ke empat elektroda untuk masing-masing tes direnggangkan dengan setiap pemasangan masing-masing berukuran sama secara berdekatan. Susunan Wenner mempunyai dua perspektif pelaksanaan. Pada sisi negatifnya metode ini membutuhkan kabel yang panjang, elektroda yang besar dan setiap jarak renggangnya membutuhkan satu orang per elektroda untuk melengkapi penelitian sesuai dengan waktu yang dibutuhkan. Dan juga karena ke empat elektroda yang dipindahkan itu mudah terbaca dengan berbagai macam pengaruh.

      Sedangkan sisi positifnya susunan ini sangat cocok dan efisien untuk mengetahui perbandingan tegangan yang masuk per unitnya dari arus yang mengalir. Pada kondisi yang tidak baik seperti, tanah kering atau tanah padat membutuhkan waktu yang lama untuk mengetahui kontak tahanan antara elektroda dengan tanah. Tahanan Jenis Tanah dengan metode Wenner dapat dihitung dengan persamaan (1.1).

     Persamaan 1.1

  Dimana :
ρa= Tahanan Jenis Tanah [Ω.m]

R = tahanan yang terukur [Ω]

a = jarak antara elektroda [m]

b = elektroda yang tertanam [m]

2. Susunan Schlumberger

      Susunan Metode Schlumberger dapat ditunjukkan seperti Gambar 2 dan 3 di bawah ini :

Gambar 2. Susunan Schlumberger

Gambar 3. Susunan Schlumberger Balik

       Pada Gambar 2 untuk mengukur jarak pisah elektroda bagian luar adalah 4 atau 5 kali dari jarak pisah elektroda bagian dalam. Berkurangnya jumlah elektroda bagian dalam untuk mengetahui jarak pisah elektroda bagian luar juga berdampak pada berkurangnya efek samping dalam hasil tes.

      Untuk memperoleh hasil tes sesuai dengan waktu yang disediakan, itu dapat diperoleh dengan cara menukar antara jarak pisah elektroda bagian dalam dengan elektroda bagian luar dari susunan schlumberger seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, ketika ada masalah pada tahanan kontak. Selama tahanan kontak dalam keadaan normal yang mengakibatkan elektroda arus lebih besar tegangannya dari jarak pisah elektroda bagian dalam yang diubah itu, kedua-duanya dapat digunakan sebagai elektroda arus dan konfigurasinya ini disebut susunan schlumberger balik. Penggunaan metode schlumberger balik menambahkan tingkat keamanan seseorang ketika dialirkan arus yang besar. Penampang kabel yang lebih besar itu dibutuhkan jika aliran arusnya juga besar. Susunan schlumberger balik mengurangi panjangnya kabel yang lebih besar dan sesuai dengan waktu yang tersedia. Jarak pisah antara elektroda bagian luar adalah sejarak 10 meter dan untuk elektroda bagian dalam adalah ½ dari elektroda bagian luar. Dalam hal ini, jarak kerenggangan pada elektroda bagian luar harus lebih kecil.

Metode Schlumberger dapat dirumuskan sebagai berikut:

Dimana :

ρ= Tahanan Jenis Tanah [Ω.m]

R = Tahanan yang terukur [Ω]

c = Jarak antara elektroda bagian luar dengan bagian dalam [m]

d = Jarak antara elektroda bagian dalam [m]

b = elektroda yang tertanam [m]

3. Metode Driven Rod

Metode Driven Rod (tiga pancangan) atau Metode Fall Of Potential cocok digunakan dalam keadaan normal, seperti garis transmisi pada sistem pembumian atau permasalahan dalam area, kesemuanya ini disebabkan karena pemasangan yang dangkal, kondisi tanah, penempatan pengukuran area dan tidak samanya jenis tanah pada dua lapisan tersebut. Metode Driven Rod ditunjukkan seperti Gambar 4 di bawah ini:

Gambar 4. Metode Driven Rod

Metode Schlumberger dapat dirumuskan sebagai berikut:

Dimana :

R = Tahanan pembumian elektroda batang [Ω]

ρ = Tahanan jenis tanah [Ω.m]

L = Panjang batang yang tertanam [m]

a = Jari-jari elektroda batang [m]


Terima Kasih

Tahanan Pembumian Elektroda Batang Paralel

Tahanan Pembumian Elektroda Batang Paralel

        Jika dengan menggunakan satu batang elektroda, tahanan pembumian tidak mencapai yang diinginkan maka digunakan beberapa elektroda yang diparalel seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah.

Gambar. Susunan elektroda batang parallel

Tahanan pembumian sistem pembumian paralel adalah :

Dimana :

Rt = Tahanan Pembumian yang mempunyai beberapa elektroda (Ohm)

 ρ= Tahanan Jenis Tanah (Ohm-meter)

L = Panjang Elektroda (meter)

a = Diameter Elektroda (meter)

N = Jumlah elektroda

F = Faktor yang nilainya bervariasi menurut jumlah elektroda nilainya terdapat dalam Tabel

Tabel Harga dari Faktor F

Jumlah Elektroda	F
2	1.16
3	1.29
4	1.36
8	1.68
12	1.80
16	1.92
20	2.00
24	2.16

Terima Kasih

A. SISTEM PENTANAHAN/GROUNDING SYSTEM
  Sistem pentanahan (grounding system) adalah sebuah rangkaian/jaringan yang terdiri dari kutub pentanahan (elektroda), hantaran penghubung (konduktor) sampai terminal pentanahan, yang berfungsi untuk menyalurkan arus lebih ke bumi, agar perangkat (elektronika maupun listrik) dapat bekerja sesuai dengan semestinya serta terhindar dari sambaran petir atau tegangan asing lainnya.
B. Tujuan pembumian peralatan adalah sebagai berikut :
1. Untuk mencegah terjadinya tegangan kejut listrik yang berbahaya bagi manusia bila pada peralatan listrik terjadi kebocoran listrik.
2. Untuk memungkinkan timbulnya arus tertentu baik  besarnya maupun lamanya dalam keadaan gangguan tanah tanpa menimbulkan kebakaran atau ledakan pada bangunan atau isinya.
C. Tahanan Pentanahan
Adalah besarnya tahanan pada kontak/hubung antara masa (body) dengan tanah. Faktor-faktor yang mem pengaruhi besarnya pentanahan:
• Tahanan jenis tanah.
• Panjang jenis elektroda pentanahan.
• Luas penampang elektroda pentanahan.

Harga pentanahan makin kecil makin baik. Pentanahan yang ideal harus memberikan nilai tahanan pentanahan mendekati nol atau ≤ 1 ohm.
D. Faktor-faktor yang menentukan tahanan pentanahan
Tahanan pentanahan suatu elektroda tergantung pada tiga faktor :
1. Tahanan elektroda itu sendiri dan penghantar yang menghubungkan ke peralatan yang ditanahkan.
2. Tahan kontak antara elektroda dengan tanah.
3. Tahanan dari massa tanah sekeliling elektroda.

  Namun demikian pada prakteknya tahanan elektroda dapat diabaikan, akan tetapi tahanan kawat penghantar yang menghubungkan keperalatan akan mempunyai impedansi yang tinggi terhadap impuls frekuensi tinggi. Dari ketiga faktor tersebut diatas yang dominan pengaruhnya adalah tahanan sekeliling elektroda atau dengan kata lain tahanan jenis tanah (ρ).



E. TAHANAN JENIS TANAH (ρ)
Untuk berbagai tempat harga ρ ini tidak sama dan tergantung pada beberapa factor:
1. sifat geologi tanah
2. Komposisi zat kimia dalam tanah
3. Kandungan air tanah
4. Temperatur tanah
5. Selain itu faktor perubahan musim juga mempengaruhinya.

Tabel dibawah ini menunjukkan harga-harga ( ρ ) dari berbagai jenis tanah.

No.	JENIS TANAH	TAHANAN JENIS TANAH( ohm.meter )
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	Tanah yang mengandung air garam Rawa Tanah liat Pasir Basah Batu-batu kerikil basah Pasir dan batu krikil kering Batu	5 – 6 30 100 200 500 1000 3000

F. Jenis Elektroda pentanahan
Pada dasarnya ada 3 (tiga) jenis elektroda yang digunakan pada sistem pentanahan yaitu :
1. Elektroda Batang
2. Elektroda Pelat
3. Elektroda Pita
Elektroda – elektroda ini dapat digunakan secara tunggal maupun multiple dan juga secara gabungan dari ketiga jenis dalam suatu sistem.





• ELEKTRODA BATANG

Elektroda batang terbuat dari batang atau pipa logam yang di tanam vertikal di dalam tanah. Biasanya dibuat dari bahan tembaga, stainless steel atau galvanised steel. Perlu diperhatikan pula dalam pemilihan bahan agar terhindar dari galvanic couple yang dapat menyebabkan korosi. Elektroda batang ini mampu menyalurkan arus discharge petir maupun untuk pemakaian pentanahan yang lain.


• ELEKTRODA PELAT

Bentuk elektroda pelat biasanya empat perseguí atau empat persegi panjang yang tebuat dari tembaga, timah atau pelat baja yang ditanam didalam tanah. Cara penanaman biasanya secara vertical, sebab dengan menanam secara horizontal hasilnya tidak berbeda jauh dengan vertical. Penanaman secara vertical adalah lebih praktis dan ekonomis.



• ELEKTRODA PITA

Elektroda pita jenis ini terbuat dari bahan metal berbentuk pita atau juga kawat BCC yang di tanam di dalam tanah secara horizontal sedalam ± 2 feet. Elektroda pita ini bisa dipasang pada struktur tanah yang mempunyai tahanan jenis rendah pada permukaan dan pada daerah yang tidak mengalami kekeringan. Hal ini cocok untuk daerah – daerah pegunungan dimana harga tahanan jenis tanah makin tinggi dengan kedalaman.

Sekian.