Penangkal Sambaran Petir

Penangkal Petir

A. Pengertian Singkat Petir

Petir atau kilat ialah suatu gejala listrik di atmosfer. Gejala ini timbul kalau terjadi banyak kondensasi dari uap air dan ada arus udara naik yang kuat.

Sambaran Petir

Karena kondensasi akan timbul titik-titik air. Titik-titik air ini terbawa oleh arus udara naik. Titik-titik yang kecil akan naik lebih cepat daripada yang besar. Jadi akan terjadi gesekan antara titik-titik air itu. Gesekan ini menimbulkan awan yang bermuatan listrik. Kalau muatannya terus bertambah, lama kelamaan kuat Medan antara awan itu dan bumi akan menjadi sedemikian besar hingga terjadi pelepasan muatan terhadap bumi.

Pertama-tama akan terjadi suatu pelepasan awal ringan. Pelepasan awal ini membentuk saluran antara awan dan bumi. Dalam saluran ini kemudian terjadi pelepasan utamanya yang diiringi dengan gejala cahaya, yaitu cahaya petir. Cahaya petir ini terdiri dari sejumlah pelepasan bagian yang susul-menyusul dengan cepat serta mengikuti saluran yang sama.

Pelepasan-pelepasan itu berlangsung dengan kecepatan 3.104 km/s. Arus-arus yang timbul dapat mencapai 30-60 kA, kadang-kadang bahkan lebih. Akan tetapi arus ini berlangsung sedemikian singkat Hinga kalau mengalir melalui penghantar 2,5 mm 2 misalnya, penghantar ini tidak akan menjadi lebur.

Energi sangat besar yang menjadi bebas karena pelepasan-pelepasan itu diubah menjadi panas dan diserap oleh tanah.

B. Bahaya Sambaran Petir

Petir akan selalu mencari jalan yang paling mudah ke tahan, misalnya lewat lapisan-lapisan udara yang lembab dan terionisasi. Bangunan-bangunan tinggi, cerobong asap, menara, dan pohon-pohon tinggi paling besar kemungkinannya kena Sambaran petir.

Pengamanan terhadap Sambaran petir terutama perlu untuk:

a. Bangunan-bangunan yang sangat tinggi dan bangunan-bangunan yang letaknya terpincil di dataran terbuka;

b. Bangunan-bangunan dengan atap yang mudah terbakar;

c. Bangunan-bangunan yang menyimpan bahan-bahan yang dapat meledak atau mudah terbakar.

Selain itu, berhubung dengan keamanan umum, pengamanan juga diperlukan untuk:

a. Bangunan-bangunan yang dikunjungi oleh banyak orang, misalnya gedung-gedung pertunjukan, rumah ibadah, sekolah, dan sebagainya;

b. Bangunan-bangunan vital, seperti pusat-pusat listrik, rumah-rumah pompa untuk saluran air minum, dan sebagainya;

c. Bangunan-bangunan yang sulit diganti atau yang menyimpan barang-barang berharga yang tidak dapat atau sulit diganti, misalnya gedung-gedung museum, perpustakaan, arsip, monument, dan sebagainya.

Pemasangan instalasi “Penangkal Petir” tidak menambah atau mengurangi kemungkinan kena Sambaran. Akan tetapi kalau terjadi sambaran, kilatnya akan disalurkan ke tanah lewat instalasi penyalur, sehingga bangunannya dan isinya terlindung.

Penangkal Petir diatas sebuah bangunan

C. Jenis-jenis Penangkal Petir: 

Ada beberapa penangkal petir yang banyak di gunakan. Contohnya sebagai berikut:

1. Penangkal Petir Konvensional

Penangkal Petir Konvensional

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. 

2. Penangkal Petir Radioaktif

Penangkal Petir Radioaktif

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. Efek buruk radiasi dari radioaktif untuk menusia terlihat dari kerusakan organ tubuh, cacat fisik pada bayi yang baru lahir dan mutasi tumbuhan atau hewan yang tidak lazim, sehingga penangkal petir radioaktif tidak diproduksi.

3. Penangkal Petir Electrostatic

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. 

Ada pula EF Lighting Protection System yang memiliki prinsip menyalurkan arus petir dengan menggunakan terminal receiver serta kabel penghantar khusus yang mempunyai sifat isolasi tegangan tinggi.

D. Bagian-bagian Penangkal Petir

Ada 3 bagian utama pada penangkal petir yaitu Batang penangkal petir, Kawat konduktor dan Tempat pembumian. Ada juga bagian-bagian yang cukup berpengaruh contohnya adalah sambungan-sambungan antara saluran atau kawat konduktor. Berikut penjelasan serta ilustrasi instalasi penangkal petir:

Ilustrasi bagian instalasi penangkal petir

1. Batang Penangkal Petir (2)

Batang penangkal petir berupa batang tembaga yang ujungnya runcing. Dibuat runcing karena muatan listrik mempunyai sifat mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam yang runcing. Dengan demikian dapat memperlancar proses tarik menarik dengan muatan listrik yang ada di awan. Batang runcing ini dipasang pada bagian puncak suatu bangunan. Ada juga 2 macam Batang penghantar petir, namun di bedakan dari segi cara kerjanya yaitu, pasif (konvensional) dan aktif (modern).

Sementara pada komponen penangkal petir konvensional yang cenderung bersifat pasif, bagian ujungnya berbentuk menyerupai tombak, dan bagian head terminalnya tidak aktif memberikan umpan (ion) kepada petir Sedangkan pada penangkal petir yang aktif, bagian ujungnya biasanya berbentuk bulat menyerupai payung. Penangkal petir elektrostatis yang bersifat aktif pada bagian ujungnya bisa mengeluarkan ion untuk memancing sambaran petir, baik secara terus menerus maupun dalam keadaan tertentu ketika ada potensi petir saja.

2. Kawat/Kabel Konduktor (5)

Kabel konduktor ini menghubungkan batang penangkal petir dengan pembumian tanah. Kawat konduktor terbuat dari jalinan kawat tembaga. Diameter jalinan kabel konduktor sekitar 1 cm hingga 2 cm. Kabel konduktor berfungsi meneruskan aliran muatan listrik dari batang muatan listrik ke tanah. Kawat konduktor tersebut dipasang pada dinding di bagian luar bangunan dan di pasang turun ke bawah.

3. Saluran sambungan-sambungan (6)

Yaitu sambungan-sambungan las, klem, dan sebagainya, antara penangkal petir dan kabel konduktor, antara saluran dan elektroda pembumian.

4. Sambungan-sambungan Ukur (7)

Sambungan-sambungan ini dibuat dalam saluran turun dan dapat di lepas untuk mengukur tahanan pentanahan elektroda tanahnya.

5. Pembumian/Pentanahan

Bagian ini terdiri dari saluran pentanahan (8) dan elektroda tanah (9). Saluran pentanahan berfungsi mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor ke batang pembumian (ground rod) yang tertanam di tanah. Batang pembumian terbuat dari bahan tembaga berlapis baja, dengan diameter 1,5 cm dan panjang sekitar 1,8-3 m.

E. Cara Kerja Penangkal Petir

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, menuju ke ujung batang penangkal petir. Ketika muatan listrik negatif berada cukup dekat di atas atap, daya tarik menarik antara kedua muatan semakin kuat, muatan positif di ujung-ujung penangkal petir tertarik ke arah muatan negatif. Pertemuan kedua muatan menghasilkan aliran listrik. Aliran listrik itu akan mengalir ke dalam tanah, melalui kabel konduktor, dengan demikian sambaran petir tidak mengenai bangunan. Tetapi jika kabel konduktor penangkal petir terhubung dengan kawat jaringan listrik, sambaran petir dapat merambat ke dalam bangunan melalui kawat jaringan listrik tersebut 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 arrester).