Jenis Penangkal Petir, Surge arrester, Mekanisme Prinsip Kerja, dan Cara Pemasangan Skala Rumahan dan Bangunan Tinggi

Petir adalah fenomena alam yang sering muncul pada saat musim hujan. Yakni dimana langit memunculkan sebuah kilatan cahaya yang sangat terang kemudian disusul dengan suara gemurung keras (geluduk / geledek). Mengapa petir sering terjadi pada musim penghujan? Sederhana saja, pada saat musim penghujan, udara banyak mengandung kadar air lebih tinggi. Hal ini menyebabkan daya isolasinya turun serta arus lebih mudah mengalir, ingat dengan teori tentang air sebagai penghantar listrik yang baik. Dengan adanya awan yang bermuatan negatif serta awan bermuatan positif, maka dari itu petir juga bisa terjadi pada antar awan yang berbeda muatan.

Namun, sering kali para ilmuwan menganalogikan petir sebagai kapasitor besar dimana lempeng pertama adalah awan yang dianggap lempeng negatif maupun lempeng positif serta lempeng kedua adalah bumi yang dianggap netral. Pada dasarnya petir terjadi hanya karena adanya perbedaan diantara potensial awan serta bumi maupun dengan awan lainnya, yangmana menyebabkan adanya perbedaan waktu signifikan dari kemunculan kilatan petir dan suara gemurung lantaran antara kecepatan suara (340 m/s) dan kecepatan cahaya (300.000.000 m/s).

Indonesia termasuk negara yang memiliki kepadatan sambaran petir didunia, hal ini dibuktikan dengan data dari stasiun geometrologi dan fisika mencatat indonesia mengalami guruh sebanyak 30hari /tahunnya, bahkan ada stasiun yang mencatat hingga 200hari guruh/tahunnya. Yakni dengan kecepatan petir berkisar 5 - 15 sambaran petir perkilometer persegi.

Sambaran petir dibedakan menjadi 2 jenis, yakni sambaran petir langsung dan tak langsung. Kalo sambaran petir langsung, artinya petir langsung merusak objek yang disambarnya seketika itu juga, misalnya seperti pohon yang terbelah sambaran petir. Namun kalo sambaran tak langsung yakni, sambaran yang menghasilkan induksi petir yang dapat mengakibatkan kerusakan alat elektronik dirumah, akibat kuat arus yang mendadak meingkat akibat energi yang terpancar disekitaran sambaran petir itu. Dan langkah terbaik untuk meminimalisir hal tersebut adalah perlunya pemasangan perangkat Surge Arrester / (Pelepas tegangan lebih ).
Prinsip kerja Surge Arrester adalah membuang tegangan berlebih kedalam bumi / kutub netral, sehingga tegangan yang ada didalam peralatan akan cenderung stabil. Instalasi listrik perrumahan saat ini kebanyakan sudah menggunakan teknik sejenis ini, namun tanpe penggunaan alat surge arrester yang ditandai dengan penggunaan kabel listrik 3 pin (3kawat dalam 1 kabel yangmana salahsatunya adalah ground/earth/bumi sebagai penetral tegangan berlebihnya) yangmana dibutuhkan ground <1Ω (ohm)

Baca juga : Mengenal berbagai jenis pondasi bangunan

Namun, apabila kita berniat memasang penangkal petir / surge arrester ini, baiknya dihubungkan kedalam panel induk rumah atau bangunan yang akan digunakan, karena akan percuma bila hanya memasang internal protection, sedangkan tanpa penangkal petir eksternalnya, tentunya pemasangan penangkal eksternal ini membutuhkan keterampilan khusus, seperti misalnya dibutuhkan ground < 5Ω (ohm). Saat ini penangkal petir sudah menggunakan teknologi modern yang terbukti mampu menangkal sengatan petir dan mencegah keruskan hebat yang dapat disebabkan oleh sambaran petir. Teknologi ini bekerja sebagai penyedia jalan bagi aliran listrik untuk langsung menuju ke permukaan bumi, yangmana teori penangkal petir bersumber dari 2 cara kerja yakni :

Sistem Penangkal Petir Thomas (Banyak digunakan untuk skala rumahan)

sistem penangkal petir thomas adalah sebuah jalur rangkaian kabel tembaga yang difungsikan sebagai jalan atau aliran bagi petir menuju ke permukaan bumi atau ground, sehingga petir tidak akan merusak benda-benda yang dilewatinya. Sistem penangkal petir thomas berupa batang tembaga murni yang ujung tembaganya runcing. Batang sistem penangkal petir thomas dibuat menjadi runcing karena muatan listrik mempunyai sifat mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam sistem penangkal petir thomas. Dengan demikian dapat memperlancar proses tarik menarik dengan muatan listrik yang ada di awan. sistem penangkal petir thomas ini dipasang pada bagian puncak sebuah bangunan atau gedung.
Kabel konduktor atau kabel tembaga dibuat dari jalinan kawat tembaga. Diameter jalinan kabel konduktor tembaga ini sekitar 1 cm hingga 2 cm . Kabel konduktor tembaga berfungsi meneruskan aliran muatan listrik dari batang sistem penangkal petir thomas yang bermuatan listrik ke tanah. Kabel konduktor sistem penangkal petir thomas dipasang pada dinding di bagian luar bangunan. Tempat pembumian (grounding) berfungsi mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor sistem penangkal petir thomas ke batang pembumian (ground rod) yang ditanam di tanah. Batang pembumian terbuat dari bahan tembaga berlapis baja, dengan diameter 1,5 cm dan panjang sekitar 1,8 – 3 m .
Saat muatan listrik negatif di bagian bawah awan sudah tercukupi, maka muatan listrik positif di tanah akan segera tertarik. Muatan listrik kemudian segera merambat naik melalui kabel konduktor sistem penangkal petir thomas, menuju ke ujung batang sistem penangkal petir thomas pada saluran transmisi. Ketika muatan listrik negatif berada cukup dekat di atas atap, daya tarik menarik antara kedua muatan semakin kuat, muatan positif di ujung-ujung sistem penangkal petir thomastertarik ke arah muatan negatif. Pertemuan kedua muatan menghasilkan aliran listrik. Aliran listrik yang melewati kabel tembaga sistem penangkal petir thomasitu akan mengalir ke dalam tanah, melalui kabel konduktor sistem penangkal petirthomas dengan demikian sambaran petir tidak mengenai bangunan sistem penangkal petir thomas pesawat. Tetapi sambaran petir dapat merambat ke dalam bangunan melalui kawat jaringan listrik dan bahayanya dapat merusak alat-alat elektronik di bangunan yang terhubung ke jaringan listrik itu, selain itu juga dapat menyebabkan kebakaran atau ledakan. Untuk mencegah kerusakan akibat jaringan listrik tersambar petir, biasanya di dalam bangunan dipasangi alat yang disebut penstabil arus listrik (surge arrestor), yaitu semacam internal proteksi sistem penangkal petir thomas.
Sistem penangkal petir thomas adalah memberikan saluran elektrik dari atas bangunan ke tanah menggunakan kawat tembaga dengan tujuan bila ada sambaran petir yang mengenai atas bangunan maka arus petir bisa mengalir ke bumi atau ground dengan baik. Standart kabel yg di gunakan adalah minimal 50 mm” (SNI), untuk memilih kabel di bawah 50 mm” tidak di sarankan walau kenyataan di lapangan banyak di gunakan dan dipastikan penangkal petir tersebut tidak akan bekerja efektif dan efisien. Ingat sistem penangkal petir thomas yang bekerja sempurna harus mempunyai nilai hambatan jauh dibawah satu ohm atau mendekati nilai nol ohm.
Sistem Penangkal Petir Neoflash (Banyak digunakan untuk Gedung tinggi)
Head terminal Penangkal Petir NeoFlash adalah alat penerima sambaran petir yang berbasis kerja ESE ( Early Streamer Emission Lightning Conductor) atau istilahlainnyaelektrostatic system, yakni ujung penerima petir dengan sistem kerja Mengumpulkan dan menyerap energi awan yang mengandung energi statik. Ujung penerima NeoFlash bekerja dengan mengumpulkan muatan awan (energi statik) yang dihasilkan proses induksi elektromagnetis dan menghimpunnya . Bila muatan yang disimpan ini cukup besar kemudian melepasnya di ujung utama , akibat proses ini maka terminal mengeluarkan lidah api penuntun keudara (disebut streamer).
Setelah streamer tertembak ke udara dengan muatan netral akan memancing pengarahan sambaran dari petir , pada akhirnya mengarahkan Sambaran di satu titik dengan meniti jalur streamer kemudian Penangkal Petir Neoflash menerima seluruh Hantaman energi petir dan menyalurkannya ke tanah melalui kabel penurunan, dengan demikian maka sistem ini akan menghilangkan kemungkinan kemungkinan sambaran liar dari akar akar petir.
Penangkal petir neoflash ini Memiliki 4 seri tipe :Head NeoFLASH TZ 03Head NeoFLASH TZ 04Head NeoFLASH TZ 05Head NeoFLASH TZ 06
dari ke 4 type diatas memiliki spesifikasi yang dibedakan berdasarkan radius perlindungan area :

H(m)	3	4	5	6	7	8	9	10	20
TZ.03	67	78	87	95	103	110	117	123	174
TZ.04	78	90	100	110	119	127	135	142	204
TZ.05	87	100	112	123	133	142	151	159	225
TZ.06	95	110	123	135	146	156	166	175	247

Ketika awan bermuatan listrik melintas diatas sebuah bangunan yang terpasang penangkal petir neoFlash ini mengumpulkan dan menyimpan energi listrik awan pada unit kapasitornya. Setelah energi ini cukup besar maka dilepas dan diperbesar beda potensialnya pada bagian Ion Generator. Kabel Penghantar harus minimal 50mmGrounding maksimal 5 Ohm. Dari tabel diatas akan tampak bahwa semakin Tinggi Posisi Terminal Neoflash dari Tinggi Areal sekitar maka akan menghasilkan Radius yang panjang

Head terminal NeoFLASH sangat cocok untuk Penangkal Petir Gedung bertingkat atau di install di lokasi yang memiliki areal luas sebab memiliki proteksi petir yang berfariasi dan cukup luas. semisal Kawasan Pergudangan , Pertambangan , Lapangan Golf etc.
MEKANISME KERJAPelepasan muatan listrik pada unit Ion Generator ini dipicu oleh sambaran, yakni ketika lidah api menyambar permukaan bumi maka semua muatan listrik dibagian ion generator dilepaskan keudara melalui penuntun keatas (Stremer Leader) untuk menyambut sambaran petir yang terjadi kemudian menuntutnya masuk kedalam satu titik sambar yang terdapat unit neoFlash ini
KERJA SIMULTANPada unit Penangkal Petir NeoFlash secara simultan bekerja bergantian dari masing-masing unit penerima induksi, jumlahnya tergantung dari tipe dan modelnya. Bekerjanya secara bergantian dimana bila salah satu bagian unit melepaskan muatan ke udara / streamer maka ada bagian lain yang dalam proses pengisian muatan awan. Tentu akurasi dan kemampuan Penangkal Petir Neoflash masih tergantung dari 2 hal pendukung installasi yaitu :
Bila 2 syarat pendukung ini sudah terpenuhi maka kemampuan Penangkal Petir Neoflash akan maksimal.
Beberapa keuntungan penangkal petir NeoFlash adalah sbb

Lebih Estetik, di rancang oleh ilmuwan petir Indonesia dan Arsitek dari Jerman
Mempunyai Unit Terminal yang Kokoh, di rancang agar tidak ada rongga yang menyebabkan masuknya air hujan sebagai penyebab korosi
Bebas Perawatan, tidak ada Power Supply or Solar Cells, No Radio Aktif, discharge Current 150 kA
Lebih Praktis, di rancang agar mempermudah kita dalam hal instalasi penangkal petir di lapangan
Bahan Baku Berkualitas, bahan dan material untuk memproduksi penangkal petir NeoFlash adalah bahan dan material pilihan sesuai standar SNI dan IEC
Lebih Ekonomis, dengan harga yang cukup bersaing bahkan jika di bandingkan dengan produk lain bisa lebih murah
Di rancang khusus untuk daerah tropis yang cocok untuk di pasang di Indonesia
Lebih terpercaya dan bisa diandalkan

Pada prinsipnya, ada tiga bagian dari penangkal petir, yaitu batang penangkal yang diletakkan di puncak banguan, kabel konduktor yang menghubungkan batang penangkal dengan permukaan bumi, serta tempat pembumian sebagai media untuk meredam sengatan petir yang tertanam di bawah tanah.Berikut adalah jenis-jenis penangkal petir yang banyak digunakan masyarakat saat ini.

Penangkal petir konvensional
Tidak lepas dari sosok Benjamin Franklin, ilmuwan dan politikus terkenal yang menemukan penangkal petir pertama . Alat penangkal petir menjadi populer, terutama digunakan untuk dipasang pada gedung-gedung tinggi seperti perkantoran, hotel maupun gedung yang menaungi perangkat vital. Pada dasarnya penangkal petir bukanlah alat yang rumit dan memiliki komponen yang komplek. Penangkal petir hanyalah merupakan rangkaian jalur yang memiliki fungsi sebagai jalan bagi kilatan petir untuk menuju ke arah permukaan bumi, tanpa merusak benda-benda sekitar yang dilewatinya. Sistem penangkal petir semacam ini dianggap sebagai penangkal petir konvensional dan dikenal memiliki 3 bagian terutama, yakni batang penangkal petir, kabel konduktor serta tempat pembumian/grounding

Untuk bagian batang penangkal petir biasanya berupa bahan tembaga yang didirikan tegak berdiri dengan ujung runcing. Ujung runcing tersebut bukan tanpa sebab dan alasan. Hal ini karena muatan listrik mempunyai sifat yang mudah berkumpul serta lepas pada ujung logam yang runcing. Selain itu ujung runcing batang mampu memperlancar proses tarik-menarik dengan muatan listrik pada awan. Batang ini sering dipasang pada bagian teratas bangunan gedung. Untuk bagian kedua adalah kabel konduktor. Masih sama yakni dengan bahan tembaga dan biasanya memiliki diameter jalinan sekitar 1 cm sampai 2 cm, tergantung kebutuhan.Fungsi kabel konduktor tentu adalah untuk meneruskan aliran muatan listrik yang masuk ke batang muatan listrik ke tanah. Bagian ini sering terpasang dibagian luar dinding gedung. Untuk yang ketiga adalah tempat pembumian atau sering disebut dengan istilah Grounding. Fungsi Grounding adalah "mengubur" muatan listrik dari petir ke tanah. Itulah mengapa bagian Grounding sering dipasang didalam tanah dengan bahan yang terbuat dari bahan tembaga berlapis baja.
Penangkal petir Radioaktif
Penangkal petir diatas merupakan yang konvensional. Dan kali ini penangkal petir Radioaktif menjadi metode yang kurang populer dan bahkan terlarang. Kinerjanya adalah dengan menggagalkan proses ionisasi menggunakan zat beradiasi karena penelitian terbaru menyebutkan bahwa muatan listrik pada awan disebabkan oleh proses ionisasi. Bahan zat beradiasi yang mampu menggagalkan proses ini adalah Radium 226 serta Ameresium 241. Kedua bahan ini dianggap bisa menghamburkan ion radiasinya serta menetralkan muatan listrik awan. Metode ini sudah terlarang untuk mengurangi pemakaian zat beradiasi.
Penangkal petir Electrostatic
Penangkal Petir Electrostatic tidak terlarang, tetapi kurang populer digunakan. Prinsip kerjanya penangkal dianggap meniru sebagian dari metode dan sistem penangkal petir Radioaktif, yaitu dengan menambah muatan pada bagian ujung finial atau splitzer agar petir selalu menuju ujung komponen ini untuk disambar. Komponen kondukor dan Gounding tetap dibutuhkan untuk mengubur muatan listrik.
Penangkal petir EF Lighting Protection System

yang memiliki prinsip menyalurkan arus petir dengan menggunakan terminal receiver serta kabel penghantar khusus yang mempunyai sifat isolasi tegangan tinggi.

Cara Pasang Penangkal Petir
Secara garis besar, cara pemasangan instalasi penangkal petir/anti petir Viking sebagai berikut :

Pada tahap awal pengerjaan di mulai dengan mengerjakan bagian grounding system terlebih dahulu, dengan pertimbangan keamanan dan kemudahan. Kemudian dilakukan pengukuran resistansi/tahanan tanah menggunakan Earth Testermeter, apabila hasil pengukuran tersebut menunjukan < 5 Ohm maka tahapan kerja berikutnya dapat dilakukan. Seandainya hasil resistansi/tahanan tanah menunjukan > 5 Ohm maka di lakukan pembuatan atau penambahan grounding lagi di sebelahnya dan di pararelkan dengan grounding pertama agar resistansi/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/tekukkan 90 derajat sehingga kebutuhan material dan kualitas instalasi dapat efektif dan efisien. Kabel penyalur petir yang biasa di gunakan antara lain BC (Bare Copper), NYY atau Coaxial. Untuk tempat - tempat tertentu sebaiknya di beri pipa pelindung (Conduite) dengan maksud kerapihan dan keamanan.

Bila kabel penyalur petir telah terpasang dengan rapih, maka tahap selanjutnya pemasangan head terminal petir tentunya harus terhubung dengan kabel penyalur tersebut sampai ke grounding system.

Standart Tinggi Pemasangan

Terminal Penerima Petir Neoflash haruslah di pasang minimal lebih tinggi sejauh 3 mtr dari rata rata tinggi bangunan disekitarnya , hal ini sudah menjadi standart dari kerja perangkat ini.Bila pemasangan bisa lebih tinggi akan lebih baik sebab secara otomatis pengumpulan energi akan semakin terpusat yang akan menghasilkan radius perlindungan lebih besar.

Standart Kabel Pemasangan

Secara teknis penggunaan besar kawat penghantar 50 mm sudah mencukupi untuk menghantarkan arus petir , Bila memperbesarnya akan jauh kami sarankan sebagai bentuk antisipasi overload arus . Untuk daerah terbuka yang kurang pengawasannya atau rawan pencurian ( tower BTS ) kami menyarankan untuk menggunakan kabel Alumunium sebab kawat ini tidak laku di pasar loak.

Penggunaan penghantar berisolasi dan isolator berperisai induksi juga bisa dipakai ( NYY , Coaxial , HVSC )

Standart Hambatan Grounding
Titik berat pembuatan grounding ada di nilai tahanan sebaran di sebuah lokasi , bila nilai hambatan grounding di bawah 5 ohm maka nilai ini sudah di anggap baik tapi bila diatasnya jelek. Material grounding bisa berbahan logam apa saja asal tahan korosi di daerah tersebut tingkat korosif di sebuah lokasi berbeda beda . Daerah berkadar garam tinggi memiliki tingkat korosif yang sangat tinggi tetapi daya hantar listriknya sangat bagus.

Penggunaan Pipa Galfanise Hotdif mampu bertahan di kisaran 10 tahun pada lahan payau , bila menggunakan bahan dengan standart atas akan lebih baik ( kawat Tembaga , As Tembaga , Stainles )

Baca Juga : Cara membuat colokan stopkontak paralel sendiri dirumah