Penangkal Petir Konvensional

Tiang Penyangga

Splitzen Air Terminal

Teflon

Alat penyalur petir / penangkal petir pertama yang ditemukan adalah jenis penyalur petir / penangkal petir konvensional, ditemukan pada Juni 1752 oleh seorang seorang ilmuwan dan tokoh politikus yang bernama Benjamin Franklin. Dari hasil pengamatannya dengan menggunakan layang layang diberi kunci logam, disimpulkan bahwa petir dan listrik adalah hal yang sama. Mengenal jenis, sifat, bentuk dan bahan

JENIS PENANGKAL PETIR KONVENSIONAL

Tombak
Trisula

SIFAT PENYALUR PETIR / PENANGKAL PETIR KONVENSIONAL

Penyalur Petir /Penangkal Petir Konvensional berbentuk batang Rod sederhana berujung runcing dan bersifat pasif yakni menunggu datangnya sambaran petir dan menyalurkannya kedalam tanah.
Penyalur Petir / Penangkal Petir Konvensional setiap batang air terminalnya memiliki radius sekitar 40- 45derajat (±2 meter)
Rancangan Sistem Penangkal Petir Konvensional harus melalui perhitungan matang untuk mendapatkan area proteksi petir yang baik, Perhitungan Proteksi Petir dapat dihitung menggunakan beberapa metode. Seperti:

METODE BOLA GULIR
Cocok untuk bentuk bangunan gedung rumit.
METODE SUDUT PROTEKSI
Cocok untuk bangunan gedung atau bagian kecil dari bangunan gedung yang lebih besar.
METODE JALA
Untuk keperluan umum dan khususnya cocok untuk proteksi permukaan datar.

SISTEM PEMASANGAN PENYALUR PETIR / PENANGKAL PETIR KONVENSIONAL

Sistem Pemasangan Penyalur Petir / Penangkal Petir Konvensional ada 2 macam seperti:

1. JALUR TUNGGAL (FRANKLIN CONE)

Metode ini adalah metode awal atau tertua, memiliki satu jalur turunan / Tunggal konduktor dan dianggap sudah cukup memberikan perlindungan yang memadai. Dan metode ini paling hemat material dan biaya Instalasi Penyalur Petir / Penangkal Petir Konvensional. cocok untuk Perlindungan Proteksi Petir Rumah atau sifat perlindungan zona kecil.

Sejarah Franklin Rod

Penemu penangkal petir adalah Benjamin Franklin

, seorang ilmuwan, penulis, dan pemikir besar dari Amerika Serikat pada abad ke-18. Dalam eksperimennya terkait sifat listrik, ia menyimpulkan bahwa petir memiliki sifat yang sama dengan listrik statis. Dari pemahaman dan eksperimen inilah, Franklin mengembangkan Franklin Rod sekitar tahun 1750–1753. Franklin merancang batang logam (sering tembaga atau besi), ujungnya dibuat runcing, yang dipasang di titik tertinggi bangunan. Ujung yang runcing ini diyakini Franklin mempercepat pelepasan muatan listrik ke udara di sekitarnya, sehingga mengurangi kemungkinan sambaran langsung yang merusak.

PRINSIP KERJA SISTEM FRANKLIN ROD

Prinsip kerja Franklin Rod dapat di jelaskan secara lengkap sebagai berikut :

1. Pengumpulan Muatan

– Batang Logam dengan ujung runcing dipasang dititik tertinggi struktur

– Ketika awan mengandung listrik statis, medan listrik di ujung batang meningkat tajam sehingga menarik muatan listrik dari awan.

2. Pengalihan Arus ke Tanah

– Batang tersebut terhubung ke tanah melalui konduktor kabel

– Petir cenderung memilih jalur dengan hambatan rendah, sehingga arus listrik dari sambaran akan mengikuti jalur konduktor ke grounding / pembumian

3. Proteksi Struktur

Dengan begitu arus petir tidak akan melewati bagian struktur yang bersifat non – konduktif seperti kayu, beton, dll yang dapat mengakibatkan kerusakan atau kebakaran

KOMPONEN UTAMA SISTEM FRANKLIN ROD

Sistem ini memiliki beberapa komponen utama yang terdiri dari :

1.Terminal Penyalur / Penangkal (Air Terminal)

Batang logam yang berujung runcing di atas struktur tertinggi yang menangkap / menerima sambaran petir

2.Kabel Penyalur (Conductor Cable)

Kabel Logam yang bersifat konduktor dengan diameter penampang kabel 50 mm yang mengalirkan arus petir / listrik dari Air Terminal ke tanah / ground

3.Pembumian (Grounding)

Titik di dalam tanah yang berfungsi melepaskan arus petir/listrik secara aman kedalam bumi

METODE PERHITUNGAN ZONA PROTEKSI

Secara umum terdapat dua metode yang digunakan untuk menghitung zona proteksi Franklin Rod :

1. Metode Sudut Perlindungan (Protection Angle Method)

|
| ← Franklin Rod (tinggi h)
|
|\
| \
| \ ← Sudut proteksi (α)
| \
________|____\________

zona proteksi digambarkan sebagai kerucut imajiner dengan puncak di ujung Franklin Rod.

Sudut Proteksi (α)

Nilai sudut tergantung tinggi penyalur petir / penangkal petir dan standar yang digunakan

Tinggi Franklin Rod (h)	Sudut Proteksi (α)
≤ 20 m	45°
20 – 30 m	35°
> 30 m	25°

Rumus Perhitungan Radius Proteksi

Keterangan:

r = jari-jari zona proteksi (meter)
h = tinggi Franklin Rod dari objek yang dilindungi (meter)
α = sudut proteksi (derajat)

2. Metode Bola Bergulir (Rolling Spher Method)

Metode ini digunakan dalam standarisasi modern seperti IEC 62305 dan SNI 03-7015

Petir di ilustrasikan sebagai bola imajiner dengan radius tertentu yang “digelindingkan” di atas bangunan.

Jika bola menyentuh bangunan berpotensi sambaran petir
Jika bola menyentuh Franklin Rod area tersebut terlindungi

Radius Bola Petir

Radius tergantung tingkat proteksi:

Tingkat Proteksi	Radius Bola (R)
Level I (sangat tinggi)	20 m
Level II	30 m
Level III	45 m
Level IV	60 m

dengan rumus radius proteksi :

r= √2Rh−h2

Keterangan:

r = radius zona proteksi (m)
R = radius bola petir (m)
h = tinggi Franklin Rod (m)

PERBANDINGAN METODE

Aspek	Sudut Proteksi	Bola Bergulir
Akurasi	Sedang	Tinggi
Kompleksitas	Sederhana	Lebih rumit
Cocok untuk	Rumah, bangunan kecil	Gedung tinggi & industri
Digunakan dalam standar modern	Terbatas	Ya

2. SANGKAR FARADAY (FARADAY CAGE)

Sangkar Faraday juga dikenal sebagai Perisai Faraday, merupakan penutup yang digunakan untuk melindungi objek yang dikurung dari medan elektromagnetik statis dan non statis.

Sangkar Faraday bekerja dengan prinsip perisai elektomagnetik. Ketika medan listrik eksternal diterapkan pada sangkar, muatan positif akan tetap dan electron bebas akan didistribusikan kembali di sepanjang bahan konduktif karena induksi elektrostatik. Berarti bahwa sangkar yang terkena gaya listrik akan menghasilkan gaya yang berlawanan dan sama besar.

Dengan pemasangan Rangkaian jalur elektris bagian atas bangunan menuju tanah dengan beberapa jalur penurunan kabel sehingga menghasilkan jalur konduktor berbentuk sangkar yang melindungi bangunan dari sambaran petir. Dengan penempatan Kabel Penyalur berada disisi luar bangunan.

Pemanfaatan Struktur logam sebuah bangunan bisa dimanfaatkan sebagai penyalur petir / penangkal petir kedasar. Seperti rangka baja, konstruksi beton, Frame Almunium,

Metode ini didasarkan pada penemuan fisikawan Michael Faraday. Prinsipnya adalah: muatan listrik yang melewati sebuah konduktor hanya akan mengalir di bagian luar konduktor tersebut dan tidak akan masuk ke bagian dalam.
Dalam konteks penyalur petir / penangkal petir, gedung “dibungkus” oleh jaringan kabel konduktor mendatar dan tegak lurus sehingga membentuk sebuah sangkar pelindung. Jika petir menyambar, arus listrik akan didistribusikan ke seluruh jaringan kabel dan langsung dibuang ke tanah tanpa merusak isi bangunan atau melukai penghuninya.

Komponen Utama Sistem
Untuk membangun perlindungan Sangkar Faraday yang sempurna, diperlukan tiga bagian utama:
A. Air Termination Network (Rangkaian Penangkap)
Ini adalah jaringan konduktor (biasanya tembaga atau aluminium) yang dipasang di atas atap bangunan. Terdiri dari:
– Finial/Spit: Batang logam pendek yang dipasang di titik-titik tertinggi.
– Mesh Conductor : Jaringan kabel yang membentuk pola kotak-kotak di seluruh permukaan atap.
B. Down Conductor (Penyalur Turun)
Kabel yang menghubungkan jaringan atap ke sistem pembumian. Kabel ini dipasang secara vertikal di sisi luar dinding bangunan dengan jarak antar kabel yang telah ditentukan berdasarkan level proteksi gedung.
C. Earth Termination System (Sistem Pembumian)
Bagian yang berfungsi melepaskan arus petir ke dalam tanah. Biasanya terdiri dari batang tembaga (grounding rod) yang ditanam jauh ke dalam tanah dengan nilai resistansi ideal di bawah 5 Ohm.
Prinsip Pemasangan dan Ukuran Grid
Keunggulan Sangkar Faraday terletak pada kerapatan jaringannya. Menurut standar internasional, ukuran kotak (grid) pada atap ditentukan oleh Level Proteksi Petir (LPL) bangunan:

| Level Proteksi | Ukuran Grid (Mesh) | Jarak Down Conductor |

| Level I (Sangat Tinggi) 5 x 5 meter 10 meter
| Level II (Tinggi) 10 x 10 meter 10 meter
| Level III (Sedang) 15 x 15 meter 15 meter
| Level IV (Standar) 20 x 20 meter 20 meter
Keuntungan Menggunakan Sangkar Faraday
* Perlindungan Maksimal: Sangat efektif untuk gedung yang luas dan datar (seperti pabrik, gudang, atau bandara).
* Menghilangkan Efek Induksi: Meminimalisir risiko kerusakan perangkat elektronik di dalam gedung akibat medan elektromagnetik petir.
* Keamanan Struktur: Arus petir dibagi ke banyak jalur (down conductor), sehingga beban panas pada satu kabel tidak terlalu besar.
* Estetika: Karena menggunakan kabel yang mengikuti jalur gedung, sistem ini seringkali lebih “tersembunyi” dibandingkan tiang penyalur petir / penangkal petir tunggal yang tinggi.
Langkah-Langkah Instalasi Singkat
* Analisis Risiko: Menentukan level proteksi berdasarkan luas, lokasi, dan fungsi gedung.
* Pemasangan Jalur Atap: Memasang konduktor melintasi keliling atap dan membuat jaringan mesh sesuai ukuran grid.
* Pemasangan Down Conductor: Menarik kabel dari atap ke bawah melalui jalur terpendek dan menghindari tikungan tajam (untuk mencegah side flashing).
* Pembuatan Grounding: Menanam elektroda bumi dan memastikan koneksi antara kabel turun dan batang pembumian tersambung sempurna (biasanya menggunakan las eksotermik).
* Pengujian: Mengukur nilai tahanan tanah menggunakan Earth Tester.

Metode Sangkar Faraday adalah investasi keamanan jangka panjang untuk bangunan modern, terutama yang menyimpan aset elektronik sensitif.

BAHAN PENYALUR PETIR / PENANGKAL PETIR KONVENSIONAL :

Penangkal Petir Konvensional harus terbuat dari bahan logam yang bersifat konduktor seperti material logam Tembaga, Almunium, Stainless Stell, Kuningan Lapis Tembaga

JENIS DAN UKURAN PENYALUR PETIR/ PENANGKAL PETIR KONVENSIONAL :

1. Bahan Tembaga