TUGAS AKHIR OPTIMASI RADIUS PROTEKSI PENYALUR PETIR … · 2016. 5. 25. · Gambar 2.2 Pembentukan awan petir 7 Gambar 2.3 Pembentukan badai petir dan ionisasi natural 8 Gambar 2.4

i

TUGAS AKHIR

OPTIMASI RADIUS PROTEKSI PENYALUR PETIR

EKSTERNAL DI INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM CIKOKOL - TANGERANG

Diajukan guna melengkapi sebagian syarat

dalam mecapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)

Disusun oleh:

Nama : Yusuf Sudarmono

NIM : 41412110066

Program Studi : Teknik Elektro

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MERCU BUANA

JAKARTA 2014

ii

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini,


NIM : 41412110066

Jurusan : Teknik Elektro

Fakultas : Teknik

Judul Skripsi : Optimasi Radius Proteksi Penyalur Petir Eksternal

Di Instalasi Pengolahan Air Minum Cikokol-

Tangerang

Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya

buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di

kemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan

terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan

sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas

Mercu Buana.

Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak

dipaksakan.

Penulis,

[Yusuf Sudarmono]

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Optimasi Radius Proteksi Penyalur Petir Eksternal Di Instalasi Pengolahan

Air Minum Cikokol - Tangerang

Disusun Oleh:


NIM : 41412110066

Jurusan : Teknik Elektro

Pembimbing,

[ Ir. Badaruddin, MT.]

Mengetahui,

Koordinator Tugas Akhir / Ketua Program Studi

[ Ir. Yudhi Gunardi, MT.]

iv

ABSTRACT

Cikokol Water Treatment Plant is an open space with a fairly wide area conditions with lots of buildings / equipment processes scattered in the area. The

condition is very vulnerable to the dangers of lightning strikes, especially the lack of evaluation of theoretical studies of radius protection of external lightning

protection that has been there. This study was conducted to analyze radius protection of the external

lightning protection at Cikokol-Tagerang Water Treatment Plant Cikokol, which consists of air termination system, system suppliers and system grounding

conductor that is, so as to know the effectiveness of the existing lightning

protection, Lightning Protection System requirements for the protection of

buildings and process areas of water treatment plant from lightning strikes as well

as the protection system planning, installation and placement of proper lightning

protection point.

Rolling sphere method is used as a way to determine the area of lightning

protection in accordance with the bolt closest distance, as well as determination

of the amount of lightning parameters according to the level or degree of

protection. From the analysis, the existing system is not enough to meet the

protection radius of the existing area, so it needs to be optimized based on the

proposals contained in this thesis.

Keywords: External lightning protection system, lightning risk analysis, rolling

sphere method.

ABSTRAK

Instalasi Pengolahan Air Cikokol merupakan suatu tempat terbuka dengan

kondisi area yang cukup luas dengan banyak bangunan/peralatan proses yang

tersebar pada area tersebut. Kondisi tersebut sangat rentan akan bahaya sambaran

petir, apalagi belum adanya evaluasi kajian secara teoritis terhadap radius

proteksi penyalur proteksi petir yang telah ada.

Penelitian ini dilakukan untuk menganalisis radius proteksi dari penyalur

petir eksternal pada Intalasi Pengolahan Air Cikokol Tangerang, yang terdiri dari

sistem terminasi udara, sistem konduktor penyalur dan sistem pentanahan yang

ada, sehingga dapat diketahui efektifitas penyalur petir yang ada, kebutuhan sistem proteksi petir untuk perlindungan bangunan dan area-area proses Intalasi

Pengolahan Air, akibat sambaran petir serta perencanaan sistem proteksi, pemasangan dan penempatan titik proteksi petir yang tepat.

Metode bola bergulir digunakan sebagai cara dalam menentukan daerah proteksi petir sesuai dengan jarak sambaran terdekat, serta penentuan besarnya

parameter-parameter petir sesuai dengan level atau tingkat proteksi. Dari hasil analisa, sistem eksisting belum cukup untuk memenuhi radius perlindungan dari

luas area yang ada, sehingga perlu dilakukan optimasi berdasarkan usulan yang

tertuang dalam tugas akhir ini.

Kata kunci: Sistem proteksi petir eksternal, analisa resiko sambaran petir, metode bola bergulir.

v

KATA PENGANTAR

Dengan mengucap puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT

karena dengan taufik dan hidayah-Nya, kuasa dan ridho-Nya lah sehingga penulis

dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul “Optimasi Radius Proteksi

Penyalur Petir Eksternal Di Instalasi Pengolahan Air Minum Cikokol-

Tangerang” dapat terselesaikan. Tujuan penulisan Tugas Akhir ini agar

mahasiswa dapat lebih memahami dan menyempurnakan serta mengintegrasikan

pengetahuan teoritis yang didapat dari bangku kuliah dengan kenyataan

persoalan-persoalan yang didapat di lapangan.

Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini tak lupa saya

mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah mendukung

dalam pembuatan tugas akhir ini kepada:

1. Bapak Ir. Badarudin MT, sebagai dosen pembimbing, dengan kebesaran

hatinya untuk meluangkan waktu dan banyak memberikan bimbingan selama

penulisan tugas akhir ini.

2. Bapak Ir.Yudhi Gunardi MT, sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro dan

Koordinator Tugas Akhir.

3. Bapak Ir. Jos Tupamahu sebagai Presiden Direktur PT. Tirta Kencana Cahaya

Mandiri, Bapak Ir. Yudy Nurpriyantono sebagai Plant Manager PT. Tirta

Kencana Cahaya Mandiri, dan seluruh teman-teman karyawan PT. Tirta

Kencana Cahaya Mandiri yang telah banyak memberikan support dan

dorongan dalam perkuliahan dan tugas akhir ini.

4. Kedua orang tua saya yang telah membesarkan, membimbing, mendidik,

melindungi, dan selalu mendo’akan yang terbaik.

5. Istriku tercinta, Esti Astuti dan anak-anakku tercinta Afifah Az-Zahra, Ghaida

Nur Rahma dan Farah Fikria yang telah memberikan semangat dan doa.

Dan semua unsur-unsur yang secara langsung dan tidak langsung telah

membantu, hingga terselesaikannya Tugas akhir ini. Keterbatasan kemampuan

penulis merupakan penyebab kurang sempurnanya tugas akhir ini, karenanya

vi

setiap kritik dan saran yang membangun akan disambut dengan senang hati serta

terima kasih yang sebesar-besarnya.

Jakarta, 1 Januari 2014

Penulis,

Yusuf Sudarmono

vii

DAFTAR ISI

Halaman

Halaman Judul ............................................................................................... i

Halaman Pernyataan ...................................................................................... ii

Halaman Pengesahan ...................................................................................... iii

Abstrak .......................................................................................................... iv

Kata Pengantar .............................................................................................. v

Daftar Isi ........................................................................................................ vi

Daftar Tabel .................................................................................................. xi

Daftar Gambar .............................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah ..................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .............................................. 3

1.3 Batasan Masalah ................................................. 4

1.4 Maksud dan Tujuan ............................................ 4

1.5 Metodologi ......................................................... 4

1.4 Sistematika Penulisan ......................................... 5

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Teori Tentang Petir ............................................. 6

2.2 Proses Terjadinya Petir ....................................... 7

2.2.1 Pembentukan Awan Bermuatan ............... 7

2.2.2 Downward Leader .................................... 9

2.2.3 Upward Leader ......................................... 9

2.2.4 Return Stroke ............................................ 10

2.2.5 Mekanisme Sambaran Petir ...................... 10

2.3 Parameter dan Karakteristik Gelombang Petir ..... 11

2.4 Efek Sambaran Petir ............................................ 13

2.4.1 Terhadap Manusia ..................................... 13

2.4.2 Terhadap Bangunan ................................... 13

2.4.3 Terhadap Jaringan dan Instalasi Listrik ..... 14

viii

2.4.4 Terhadap Peralatan Elektronik dan Listrik .. 14

2.4.5 Kerusakan Akibat Sambaran Langsung ..... 14

2.4.6 Kerusakan Akibat Sambaran Tidak Lang-

sung ........................................................... 14

2.5 Frekuensi Sambaran Petir .................................... 16

2.6 Taksiran Resiko (Risk Assesment) ...................... 17

2.6.1 Berdasarkan Peraturan Umum Instalasi Pe-

nyalur Petir (PUIPP) ................................... 18

2.6.2 Berdasarkan Standar NFPA 780 ................ 20

2.6.3 Berdasarkan Standar IEC 1024-1-1 .......... 24

BAB III SISTEM PROTEKSI PETIR

3.1 Sejarah Proteksi Petir .......................................... 27

3.2 Jenis-Jenis Proteksi Petir ..................................... 27

3.2.1 Franklin Rod (Metoda Konvensional) ...... 27

3.2.2 Sangkar Faraday (Metoda Konvensional) . 28

3.2.3 Early Streamer Emission (Metode Non

Konvensional) ............................................ 29

3.2.4 Ionisasi Korona (Metode Non Konven-

sional) ......................................................... 30

3.2.5 Radioaktif (Metode Non Konvensional) ... 30

3.3 Sistem Proteksi Petir Eksternal ............................. 30

3.3.1 Terminasi Udara (Air Terminal) ................ 30

3.3.1.1 LPI Lightning Guardian System ... 35

3.3.2 Konduktor Penyalur Arus Petir (Down

Conductor) ................................................ 37

3.3.3 Pembumian (Grounding) ........................... 39

3.3.3.1 Disipasi Energi Petir ...................... 39

3.3.3.2 Pengurangan Loop Pembumian ..... 40

3.3.3.3 Karakteristik Tanah ....................... 41

3.3.3.4 Komposisi Tanah ........................... 41

3.3.3.5 Pengaruh Temperatur ..................... 43

ix

3.3.4 Elektroda Pembumian ............................... 43

3.3.4.1 Jenis Elektroda Pembumian .......... 43

3.3.4.2 Pemasangan dan Susunan Elektroda

Bumi ............................................... 46

3.3.4.3 Pemilihan Bahan ............................ 48

3.4 Tahap-Tahap Evaluasi Sistem Proteksi Petir ....... 49

BAB IV ANALISA DAN EVALUASI DATA

4.1 Lokasi Pengambilan Data .................................... 50

4.1.1 Lokasi Intake ............................................. 50

4.1.2 Lokasi Area Kantor, Gudang Perawatan,

Bangunan Proses, dan Bangunan Kelistrik-

an serta Area Perpompaan Distribusi ........ 51

4.2 Instalasi Proteksi Petir Eksternal ......................... 54

4.3 Lokasi Eksisting Pemasangan Proteksi Petir Eks-

ternal ..................................................................... 57

4.4 Perhitungan Analisis Resiko Sambaran Petir ....... 58

4.4.1 Taksiran Resiko Kebutuhan Bangunan atau

Suatu Area akan Proteksi Petir Berdasarkan

PUIPP ....................................................... 60



Standar NFPA 780 ................................... 60



Standar IEC 1024-1-1 .............................. 61

4.5 Analisa Perhitungan Zona Proteksi ...................... 64

4.5.1 Analisa dengan Metode Bola Bergulir (Rol-

Ling Sphere Method) ............................... 64

4.5.1.1 Perbandingan Radius Proteksi Bola

Bergulir dengan Luas Daerah ......... 67

4.5.2 Analisa dengan Metode LPI Guardian ...... 68

x

4.6 Penghantar Penyalur ............................................ 71

4.7 Elektroda Pembumian .......................................... 72

4.8 Sistem Pembumian .............................................. 72

4.9 Evaluasi Penyalur Petir ........................................ 73

4.9.1 Penempatan Ulang Penyalur Petir Pada Lo-

kasi Intake ................................................. 73

4.9.2 Penempatan Ulang dan Penambahan Penya-

lur Petir Pada Lokasi Area Kantor, Gudang

Perawatan, Bangunan Proses, dan Bangun-

an Kelistrikan Serta Area Perpompaan Dis-

tribusi ......................................................... 75

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .......................................................... 78

5.2 Saran .................................................................... 79

Daftar Pustaka ............................................................................................... 80

Lampiran ....................................................................................................... 81

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Indeks A (Bahaya Berdasarkan Penggunaan dan Isi) 18

Tabel 2.2 Indeks B (Bahaya Berdasarkan Konstruksi Bagunan) 19

Tabel 2.3 Indeks C (Bahaya Berdasarkan Tinggi Bangunan) 19

Tabel 2.4 Indeks D (Bahaya Berdasarkan Situasi Bangunan) 19

Tabel 2.5 Indeks E (Bahaya Berdasarkan Pengaruh Kilat/Hari Guruh) 20

Tabel 2.6 Indeks R (Perkiraan Bahaya Sambaran Petir Berdasarkan

PUIPP) 20

Tabel 2.7 Indeks A (Jenis Struktur) 21

Tabel 2.8 Indeks B (Jenis Konstruksi) 22

Tabel 2.9 Indeks C (Lokasi Bangunan) 22

Tabel 2.10 Indeks D (Topografi) 23

Tabel 2.11 Indeks E (Penggunaan dan Isi Bangunan) 23

Tabel 2.12 Indeks F (Isokeraunic Level) 23

Tabel 2.13 Perkiraan Bahaya Sambaran Petir Berdasarkan NFPA 780 24

Tabel 2.14 Efisiensi Sistem Proteksi Petir 25

Tabel 2.15 Penempatan Terminasi Udara Berdasarkan Tingkat Proteksi 26

Tabel 3.1 Sudut lindung menurut IEC-62305 34

Tabel 3.2 Radius proteksi dari beberapa tipe LPI Guardian CAT Ter-

Minal 37

Tabel 3.1 Sudut Lindung Menurut IEC-62305 34

Tabel 3.2 Radius Proteksi dari Beberapa Tipe LPI Guardian CAT Ter-

minal 37

Tabel 3.3 Ukuran minimum penghantar penyalur arus petir 39

Tabel 3.4 Tahanan pembumian 42

Tabel 3.5 Ukuran dan besar elektroda pembumian 46

Tabel 3.6 Ukuran dan besar elektroda pembumian 47

Tabel 4.1 Data daftar bangunan pada lokasi Intake Pengolahan Air

Cikokol 51

xii

Tabel 4.2 Data daftar bangunan pada lokasi Proses Pengolahan Air

Cikokol 52

Tabel 4.3 Data pengecekan lapangan sistem proteksi petir di Instalasi

Pengolahan Air Cikokol 54

Tabel 4.4 Perhitungan taksiran resiko berdasarkan PUIPP 60

Tabel 4.5 Perhitungan taksiran resiko berdasarka NFPA 780 61

Tabel 4.6 Jumlah hari guruh tahun 2008 62

Tabel 4.7 Radius Proteksi dari Beberapa Tipe LPI Guardian CAT Ter-

minal 69

Tabel 4.8 Koordinat penempatan proteksi petir eksisting & rencana

Usulan 77

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Lokasi area perpompaan, tempat pengambilan air baku

dari sungai Cisadane 2

Gambar 1.2 Lokasi area tempat proses pengolahan air dan area perpom-

paan pendistribusian air 2

Gambar 2.1 Petir 6

Gambar 2.2 Pembentukan awan petir 7

Gambar 2.3 Pembentukan badai petir dan ionisasi natural 8

Gambar 2.4 Downward Leader 9

Gambar 2.5 Upward Leader 9

Gambar 2.6 Return Stroke 10

Gambar 2.7 Distribusi muatan pada awan yang umum terjadi 11

Gambar 2.8 Bentuk gelombang first short stroke current 12

Gambar 2.9 Long stroke current 13

Gambar 2.10 Sambaran petir mengenai tangki penyimpanan bahan bakar

di Greensboro, North Carolina 14

Gambar 2.11 Mekanisme kopling resistif 15

Gambar 2.12 Mekanisme kopling induktif 15

Gambar 2.13 Mekanisme kopling kapasitif 16

Gambar 2.14 Area cakupan ekivalen bangunan gedung 17

Gambar 2.15 Grafik nilai kritis efisiensi SPP sebagai fungsi dari Nd & Nc 25

Gambar 3.1 Sistem Proteksi Kerucut 28

Gambar 3.2 Metoda Sangkar Faraday 28

Gambar 3.3 Perbandingan jenis proteksi Franklin Rod dengan Early

Streamer Emission (ESE) 29

Gambar 3.4 Zona proteksi metoda bola bergulir (rolling sphere method) 32

Gambar 3.5 Ilustrasi Penggunaan proteksi metode bola bergulir 33

Gambar 3.6 Daerah lindung metode bola bergulir dengan r > h 35

Gambar 3.7 Cara kerja LPI Guardian CAT Terminal 36

xiv

Gambar 3.8 Terminal udara LPI Guardian CAT Terminal 37

Gambar 3.9 Susunan material pada kabel HVSC 38

Gambar 3.10 Eleminate Earth Loops 40

Gambar 3.11 Grafik hubungan antara konsentrasi air dengan tahanan jenis

tanah 41

Gambar 3.12 Grafik hubungan antara temperatur dengan tahanan jenis

tanah 43

Gambar 3.13 Pembumian dengan satu batang elektroda 43

Gambar 3.14 Pembumian dengan dua batang elektroda 44

Gambar 3.15 Cara pemasangan elektroda pita 46

Gambar 4.1 Photo Google earth denah lokasi Intake 50

Gambar 4.2 Photo Google earth denah lokasi area proses pengolahan air 52

Gambar 4.3 Proteksi petir lokasi Intake 55

Gambar 4.4 Bak elektroda petanahan & counter petir lokasi Intake 55

Gambar 4.5 Proteksi petir lokasi zona 1 55

Gambar 4.6 Bak kontrol elektroda pentanahan zona 1 55





Gambar 4.11 Peralatan-peralatan penunjang terminal udara proteksi petir 56

Gambar 4.12 Peralatan-peralatan sistem pentanahan 57

Gambar 4.13 Denah lokasi pemasangan proteksi petir pada area Intake

dan gambar lingkaran area radius perlindungan 57

Gambar 4.14 Denah lokasi pemasangan proteksi petir pada area proses

pengolahan air dan gambar lingkaran area radius perlindung-

an 58

Gambar 4.15 Flowchart diagram perencanaan dan evaluasi sistem protek-

si petir 59

Gambar 4.16 Persebaran hari guruh di wilayah Indonesia 61

xv

Gambar 4.17 Radius proteksi sambaran petir yang dilingkupi oleh sistem

proteksi petir di lokasi Intake dengan metode bola bergulir 67

Gambar 4.18 Radius proteksi sebenarnya sistem proteksi petir di lokasi

Intake 69

Gambar 4.19 Radius proteksi sebenarnya sistem proteksi petir di lokasi

Proses Pengolahan Air 71

Gambar 4.20 Radius proteksi kedepannya di lokasi Intake, jika tinggi ter-

minasi udara menjadi 30 m 75

Gambar 4.21 Radius proteksi penyalur petir eksisting di lokasi area Proses

Pengolahan Air, jika tinggi terminasi udara menjadi 30 m 76

Gambar 4.22 Radius proteksi penyalur petir rencana kedepannya di lokasi

area Proses Pengolahan Air, dengan penempatan ulang posisi

penyalur petir dan penambahan 2 buah penyalur petir lagi 77

Documents

TUGAS AKHIR OPTIMASI RADIUS PROTEKSI PENYALUR PETIR … · 2016. 5. 25. · Gambar 2.2 Pembentukan awan petir 7 Gambar 2.3 Pembentukan badai petir dan ionisasi natural 8 Gambar 2.4