PERENCANAAN SISTEM PROTEKSI PETIR EKSTERNAL DAN INTERNAL
1. UMUM
1.1. Latar Belakang
Petir pada masyarakat modern
menjadi kendala yang sangat serius karena kemampuan untuk merusak
infrastruktur seperti listrik, telekomukasi, informasi dan data yang
semakin luas dan rumit, yang banyak menggunakan komponen electronik dan
microprosesor yang sangat sensitive terhadap pengaruh gelombang
elektromagetik yang ditimbulkan oleh sambaran petir.
Indonesia terutama wilayah
Sumatra, Tangerang, Bogor, Jakarta dan Bandung mempunyai kerapatan
sambaran petir yang cukup tinggi dengan kerapatan sambaran sekitar 5-20
sambaran/km²/tahun, sehingga kemungkinan kerusakan akibat sambaran petir
sangat tinggi.
Radio merupakan sarana
infrastruktur yang sangat sering mendapat sambaran petir baik secara
langsung maupun tidak langsung. Petir dalam setiap sambarannya
meradiasikan gelombang electromagnetic disekelilingnya. Gelombang ini
mempunyai komponen magnetis dan elektris yang dapat menimbulkan tegangan
lebih pada peralatan elektronik melalui :
- Kopling kapasitif dan kopling induktif.
- Konduksi pada hantaran konduktif yang memasuki ruangan.
- Elevasi tegangan karena adanya kopling galvanis.
Peralatan Telepon dan Radio,
Komputer dan Elektronika lainnya yang terdapat pada gedung sangat
penting untuk menunjang operasional perusahaan maka perlu dilakukan
tindakan pengaman terhadap pengaruh tegangan lebih petir. Untuk
melindungi instalasi dan system dari bahaya pengaruh petir, maka perlu
dilakukan tindakan pengamanan yang memadai melalui pemasangan sistem
proteksi petir yang meliputi eksternal dan internal.
1.2. Tujuan Pekerjaan
Menjamin tersedianya suatu sistem proteksi yang optimum sehingga kerusakan pada peralatan dapat dihindarkan.
1.3. Ruang Lingkup Pekerjaan
- Survey sistem proteksi petir yang ada
- Desain sistem proteksi petir yang baru
- Perencanaan sistem proteksi petir
- Konsep zona proteksi
Konsep dasar desain system
proteksi yang diajukan dalam laporan ini mengacu pada standar IEC
61024-1 tentang proteksi terhadap sambaran petir, IEC 1312 tentang
proteksi terhadap impuls elektromagnetik, serta standar Amerika NFPA 780
tentang proteksi petir. Menurut standard IEC, daerah yang ditempati
personil dan peralatan dibagi dalam zona-zona proteksi petir sebagai
berikut :
- Zona 0A : Daerah dengan kemungkinan disambar petir langsung.
- Zona 0B : Daerah yang terlindung dari bahaya sambaran
langsung. namun mendapat pengaruh impuls elektromagnetik seperti
sambaran petir langsung.
- Zona 1 : Daerah yang terlindung dari bahaya sambaran petir
langsung, namun mendapat pengaruh elektromagetik yang teredam struktur
bangunan
- Zona 2 : Zona dalam Zona 1 yang mendapat tambahan perlindungan seperti kabinet.
- Zona 3 : Zona dalam Zona 2 dengan mendapat tambahan perlindungan seperti casing atau shielding lainnya.
1.4. Konsep Perencanaan
Konsep dasar design system
proteksi mengacu pada standard IEC 61024-1 tentang proteksi terhadap
sambaran petir, IEC 1312 tentang proteksi terhadap konsep umum sistem
proteksi petir menurut IEC 1312 dikelompokkan menjadi 2 (dua) komponen :
Proteksi Eksternal, Untuk
mencegah bahaya sambaran petir langsung pada personil, struktur dan
peralatan. Dengan kata lain membuat Zona 0B dari Zona 0A. Proteksi ini
dilaksanakan dengan memasang finial udara, down conductor dan system
grounding.
Proteksi Internal, untuk mencegah bahaya impuls elektromagnetik pada peralatan atau membentuk Zona 1 dan seterusnya.
Proteksi ini dilaksanakan secara bertingkat pada Zona proteksi dengan cara :
- Shielding dan manajemen rute kabel
- Bonding semua komponen metal dalam Zona proteksi
- Pemasangan arrester pada semua saluran listrik dan data yang
masuk dari Zona yang lebih rendah dibagian luar struktur/bangunan ke
Zona yang lebih tinggi dibagian dalam.
Sistem proteksi petir
diimplimentasikan dengan mempertimbangkan kerugian ekonomis akibat
sambaran petir yang dirinci sebagai berikut :
- Kerugian akibat perbaikan yang harus dilaksanakan.
- Kerugian akibat tidak berfungsinya peralatan.
- Kerugian akibat hilangnya material.
- Kerugian akibat hilangnya keuntungan
Sistem proteksi petir diimplimentasikan dengan mempertimbangkan 2 (dua) macam resiko :
Resiko Ekonomis.
Nilai kerugian ekonomis tangible yang mungkin diderita akibat
sambaran petir dinyatakan sebagai resiko ekonomis. Kerugian ekonomis
akibat sambaran petir dapat dirinci sebagai berikut :
- Kerugian akibat perbaikan yang harus dilaksanakan.
- Kerugian akibat tidak berfungsinya peralatan.
- Kerugain akibat hilangnya material.
- Kerugian akibat hilangnya keuntungan.
Resiko Teknis.
Resiko teknis mencakup kerugian-kerugian tidak dapat diukur secara ekonomis, yang meliputi :
- Kerugian personil, yaitu kematian, luka dan kekacauan akibat
sambaran langsung, terkena tegangan sentuh, terkena tegangan langkah
dan
- peristiwa ikutan lainnya akibat sambaran petir.
- Timbulnya ongkos sosial, yaitu penurunan citra perusahaan di
muka publik akibat terganggunya rasa aman masyarakat sekitar karena
kebakaran, ledakan, kebocoran gas beracun dan kejadian ikutan lain
akibat sambaran petir.
Gangguan terhadap kelangsungan
operasi atau kelangsungan pelayanan publik, yaitu terputusnya supply
tenaga, terganggunya sistem Kontrol, terputusnya komando utama terhadap
sistem utama instalasi strategis akibat sambaran petir pada salah satu
komponen vital dari instalasi. Kehilangan atau korupsi data pada sistem
komputer dan pengolah data akibat sambaran petir. Kerusakan peralatan
atau struktur yang mempunyai nilai ekonomis maupun nilai non ekonomis
(nilai strategis, budaya, dan lainnya).
2. PROTEKSI TERHADAP BAHAYA SAMBARAN LANGSUNG
Gedung atau struktur yang
ditempati peralatan elektronik sensitive seperti sentral radio,
telekomunikasi dan pusat komputer harus diamankan dari bahaya sambaran
langsung serta bahaya ikutannya berupa impuls elektromagnetik. Dalam hal
ini sistem proteksi eksternal harus dilaksanakan sedemikian rupa
sehingga persoalan-persoalan berikut dapat diperkecil :
- Sambaran pada sisi menara/bangunan tinggi ke antenna induksi
elektromagnetik dari arus petir di down conductor ke peralatan
sekeliling
- Side flash dari down conductor ke struktur/peralatan yang berdekatan
- Kenaikan tegangan tanah
- Differensial tegangan antar bagian yagn terhubung secara galvanic.
2.1. Finial Udara
Finial (terminal) udara dipasang pada posisi sedemikian rupa
sehingga dapat melindungi peralatan/instalasi/personil. Finial udara
untuk gedung-gedung dipasang di atas atap struktur yang bersangkutan
sesuai dengan bentuk bangunannya.
2.2. Down Conductor
Bila tidak dinyatakan lain, ketentuan tentang down conductor
berlaku umum untuk semua jenis bangunan. Down conductor dipasang pada
rute sependek mungkin serta tidak menimbulkan bahaya side-flash pada
manusia/peralatan dan bahaya induksi terutama bagi peralatan sensitif.
Bila diperlukan, finial udara pada menara komunikasi dihubungkan
dengan down conductor jenis kabel berperisai ganda untuk memperkecil
induksi elektromagnetik dan bahaya side flash.
Down conductor pada instalasi dengan peralatan sensitif harus
dilengkapi dengan alat monitoring jumlah sambaran petir dan alat rekaman
besar arus sambaran petir.
2.3. Sistem Grounding
Bila tidak dinyatakan lain, ketentuan tentang sistem grounding
berlaku umum untuk semua jenis bangunan, sistem grounding yang
terintegrasi diimplementasikan sedemikian rupa sehingga arus petir cepat
terdissipasi tanpa menimbulkan kenaikan tegangan yang membahayakan
peralatan dan personil.
Grounding untuk menyalurkan arus petir secara efektif sebaiknya
menggunakan banyak saluran/paralel dan sependek mungkin. Kombinasi
antara grounding radia dan driven rod diprioritaskan untuk
instalasi-instalasi sensitif.
Grounding petir, jika karena suatu alasan tidak boleh
dihubungkan dengan grounding lain, maka di bonding satu sama lain
menggunakan spark gap. Sistem grounding harus senantiasa dapat diperiksa
dan dipelihara dengan menyediakan bak kontrol.
2..4. Proteksi Tegangan Lebih
Proteksi
tegangan lebih dilaksanakan dengan kombinasi dari tiga komponen proteksi
internal : Pemasangan bonding pada setiap komponen metalik yang ada
dalam daerah proteksi atau masuk ke dalam daerah proteksi. Pemasangan
arrester pada saluran listrik, telkom dan data sedapat mungkin pada
titik masuk ke daerah proteksi (Zona 1, 2 dan seterusnya) dengan
koordinasi proteksi yang baik. Shielding dan pembenahan rute kabel bila
perlu dikerjakan, guna mencegah induksi dari saluran ke saluran lain
yang telah bersih.
2.5. Bonding
Pola bonding dilaksanakan dengan memperhatikan aturan umum sebagai berikut :
Bonding satu titik (One Point Eartihing) dianjurkan untuk
instalasi dalam ruangan kecil titik masuk kabel berdekatan, seperti
ruang radio.
Bonding harus dilaksanakan dengan saluran sependek mungkin dan
selurus mungkin dengan impedansi rendah. Sistem bonding jaringan fan
titik-titik bonding tersebut harus dihubungkan dengan grounding ring
sekeliling ruangan sebanyak mungkin sejauh praktek dimungkinkan.
2.6 Proteksi Saluran Listrik
Peralatan listrik harus dipasang arrester secara bertikngkat;
pada titik dari luar ke MDP, SDP dan pada setiap stop kontak equipment.
Koordinasi proteksi dilaksanakan dengan memperhatikan karakteristik
masing-masing arrester dan memanfaatkan impedansi saluran.
Untuk mencegah induksi gangguan pada kabel yang telah
diproteksi, arrester harus dibonding dengan saluran (ground lead)
sependek dan selurus mungkin ke titik bonding terdekat. Ground lead
padaa MDP dilengkapi dengan alat monitor sambaran petir. Spesifikasi
arrester harus disesuaikan dengan tegangan kerja, daya arus/nominal
serta besarnya arus petir yang harus dipotong sedemikian rupa sehingga
arrester berfungsi untuk memproteksi peralatan tanpa mengganggu operasi
dari peralatan tersebut.
2.7. Proteksi Saluran Data/Telepon
Peralatan Data harus diproteksi dengan arrester hybrid (gabungan
antara coarse dan fine protection dengan sisipan impedansi di
tengahnya) pada konektor/peralatan atau terminal kontak. Spesifikasi
arrester harus disesuaikan dengan tegangan kerja, frekuensi kerja, serta
besarnya arus petir yang harus dipotong, sedemikian rupa sehingga
arrester dapat berfungsi tanpa mengganggu operasi normal peralatan
tersebut.
2.8. Proteksi Saluran Radio
Radio harus diproteksi dari tegangan lebih yang masuk lewat
kabel antena. Bila dimungkinkan arrester dipasang pada titik entry kabel
yang bersangkutan. Bila tidak dimungkinkan karena suatu sebab, maka
arrester dipasang pada sambungan equipment tetapi dengan memperhatikan
pembenahan rute kabel dan integrasi titik bonding.
3. LINGKUP PEKERJAAN
Pekerajaan ini meliputi kajian dan perancangan sistem proteksi
petir yang berada pada lokasi Radio. Adapun kegiatan yang dilaksanakan
untuk perancangan sistem proteksi petir adalah :
3.1. Laporan Rencana Kerja
Membuat Laporan Rencana Studi dan Perancangan Sistem Proteksi
Petir dari tower antena, control room, instalasi listrik, sistem
telekomunikasi, komunikasi data dan sistem penyiaran. Menyampaikan
Laporan Rencana Kerja kepada Pengawas Radio untuk mendapatkan
persetujuan yang meliputi :
- Cara pelaksanaan
- Urutan kerja
- Masa pelaksanaan untuk jenis-jenis pekerjaan
- Bar Chart
- Jadwal tahapan laporan dan presentasi
- Melaksanakan penyempurnaan Laporan Rencana Kerja sesuai komentar dan permintaan Pengawas Radio.
3.2. Survey/Pengumpulan Data
Melaksanakan Survey Sistem Proteksi Eksternal dan Internal pada
seluruh instalasi gedung radio, yang meliputi pemeriksaan grounding dan
surge/lightning arrester
dari peralatan power, komputer dan instrumentasi yang ada.
Melaksanakan Survey Sistem Proteksi Eksternal dan Internal pada
seluruh tower antena yang meliputi pemeriksaan terminal udara (finial),
equipotential bonding, grounding dab surge/lightning arrester dari
peralatan instrumentasi dan kontrol.
3.3. Laporan Hasil Survey
Membuat laporan hasil survey sistem Proteksi Eksternal dan
Internal dari seluruh tower antena, bangunan control room, instalasi
listrik, sistem telekomunikasi, komunikasi data dan ruangan penyiar.
Menyampaikan laporan hasil survey kepada pengawas radio untuk
mendapatkan persetujuan. Melaksanakan penyempurnaan laporan hasil survey
sesuai komentar dan permintaan pengawas Radio.
3.4. Analisa dan Evaluasi Data
Melaksanakan pengkajian, analisa dan evaluasi Sistem Proteksi
Eksternal dan Internal dari seluruh tower antena, bangunan kontrol room,
instalasi listrik, sistem telekomunikasi, komunikasi data, dan ruang
penyiaran.
Melaksanakan analisa tegangan tinggi lebih (over voltage) akibat
sambaran langsung dan tidak langsung pada seluruh tower antena,
bangunan kontrol room, instalasi listrik, sistem telekomunikasi,
komunikasi data dan ruang penyiaran.
3.5. Perancangan Proteksi Petir
Melaksanakan perancangan Sistem Proteksi Eksternal terahadap
bahaya sambaran petir langsung pada seluruh tower antena, bangunan
control room, instalasi listrik, sistem telekomunikasi, telekomunikasi
data dan ruang penyiar lengkap dengan gambar detail desain.
Melaksanakan perancangan sistem Proteksi Petir Internal terhadap
bahaya sambaran petir tidak langsung pada seluruh tower antena,
bangunan control room, instalasi listrik, sistem telekomunikasi,
telekomunikasi data dan ruang penyiar radio lengkap dengan gambar detail
desain.
Di dalam melakukan perancangan Sistem Proteksi Petir tersebut di atas, diinginkan bahwa :
Sistem Proteksi Petir (SPP) tersebut harus berfungsi sedemikian rupa sehingga didapat sambaran langsung yang minimum.
Jika terjadi sambaran petir, SPP harus berfungsi sedemikian rupa sehingga :
- Dapat mengendalikan arus petir.
- Tidak terdapat tegangan induksi yang menyebabkan spark dan merusak peralatan, atau menyebabkan ledakan/kebakaran.
- Tidak terdapat elevasi tegangan yang dapat merusak peralatan.
- Tidak membahayakan manusia.
- SPP harus dirancang sedemikian rupa sehingga tidak mengganggu operasi radio dan dapat dipasang tanpa mengganggu operasi radio.
Konsultan harus dapat memberi garansi/warranty dalam 1 siklus musim
Melaksanakan penyusunan
engineering package yang dilengkapi dengfan gambar detail design,
spesifikasi teknis peralatan, jumlah kebutuhan material (bill of
quantity), lingkup pekerjaan (scope of work) dan estimasi biaya
pembangunan Sistem Proteksi Eksternal dan Internal pada seluruh tower
antena, bangunan control room, instalasi listrik, sistem telekomunikasi,
telekomunikasi data dan ruang penyiar.
3.6. Laporan AKhir
Membuat Laporan Akhir Studi dan Perencanaan Sistem Proteksi
Petir dari seluruh tower antena, bangunan control room, instalasi
listrik, sistem telekomunikasi, telekomunikasi data dan ruang penyiar
radio. Laporan akhir berupa engineering package, estimasi biaya dan data
petir.
Menyampaikan laporan akhir kepada Pengawas Radio untuk dapat
persetujuan. Melaksanakan penyermpurnaan laporan akhir sesuai komentar
dan permintaan Pengawas Radio.
4. PROGRAM PELAKSANAAN PEKERJAAN
4.1. Umum
Dalam melaksanakan pekerjaan akan dibagi atas tahapan sebagai berikut:
Tahap pelaksanaan survey untuk mereviuw data tower antena, sistem kontrol, sensor
dan instrumen, DCS, gedung, telekomunikasi, peralatan
elektronika, komputer dan jaringan, komunikasi data dan catu daya, data
sistem proteksi petir terpasang, dan jaringan instalasi listrik yang
terkait, serta evaluasi.
Tahap evaluasi dan analisa dilakukan penilaian tentang rancangan
sistem proteksi yang ada dan perhitungan-perhitungan untuk perancangan.
Tahap penyempurnaan dan perancangan akan dilakukan penyempurnaan
terhadap rancangan sistem proteksi yang ada dengan menggunakan
hasil-hasil perhitungan, dan analisa di atas sehingga dapat diselesaikan
final design dan dapat dibuatkan engineering package.
4.2. Rencana Kegiatan
Dalam tahap survey, analisa dan pembuatan rancangan dasar dilaksanakan antara lain pekerjaan-pekerjaan berikut :
Survey tower antena, sistem kontrol, sensor dan instrumen, DCS,
gedung, telekomunikasi, peralatan elektronika, komputer dan jaringan,
komunikasi data dan catu daya, beserta jaringan serta sistem penangkal
petir sistem penyalur alur petir dan sistem grounding yang terpasang.
- Survey sistem pentanahan dan penangkal petir terpasang.
- Survey kabel penghubung jaringan-jaringan sistem tenaga listrik.
- Survey catu daya untuk beban lampu di menara dan peralatan lain yang terpasang di luar bangunan.
- Survey peralatan komunikasi data, jaringan dan proteksinya serta sistem pentanahan yang terpasang.
- Survey instalasi yang terhubung secara galvanis dan electris
dengan peralatan di tower antena, sistem kontrol, sensor dan instrumen,
DCS, gedung, telekomunikasi, peralatan elektronika, komputer dan
jaringan, komunikasi data dan catu daya beserta jaringannya.
Perhitungan dan analisa sambaran
langsung pada struktur/tower dan perhitungan tegangan lebih yang
terjadi pada instalasi dan peralatan. Melakukan evaluasi terhadap
rancangan sistem proteksi yang ada dan usulan penyempurnaannya.
Dalam tahap perancangan maka pekerjaan akan meliputi :
- Penentuan kriteria design.
- Pembuatan konsep design.
- Pembuatan preliminary design atas dasar kriteria dan konsep design yang ditentukan.
- Pembuatan detail design.
- Pembuatan spesifikasi teknik dan daftar material.
- Penyusunan anggaran biaya dan jadwal pekerjaan.
4.3. Metoda dan Standar Perhitungan
Perhitungan instalasi terhadap sambaran petir langsung dihitung
dengan metoda elektromagnetic concept dan collecting volume concept
untuk mendapatkan daerah perlindungan maksimum dengan menggunakan
karakteristik petir di daerah Bandung.
Sistem pentanahan dari sistem proteksi petir dan instalasi yang
akan diproteksi menggunakan konsep penyamaan tegangan atau equipotential
yang menggunakan rel pentanahan (PEB) yang akan ditanahkan secara
terpadu, sehingga tidak terjadi perbedaan potensial pada bagian-bagian
instalasi, komponen dan metal perlindungan, sesuai dengan standar
Internasional yang berlaku, yaitu IEC 61024/1993.
Perhitungan tegangan lebih yang terjadi pada seluruh tower
antena, ruang kontrol, sensor dan instrumen, bangunan kantor, geung,
peralatan elektronik, telekomunikasi, komunikasi data dan catu daya
dilakukan dengan prinsip Lightning Protection Zone (LPZ), concept (IEC
61024/1993). Dilakukan evaluasi tentang pengaruh tegangan lebih internal
pada peralatan dari sisi kesesuaian elektromagnetik atau
EMC-Elektromagnetic Compatibility sesuai dengan standar IEC 61312/1997.