Gelombang Elektromagnetik EMC

Gelombang ElektromagnetikPROTEKSI PETIR (EKSTERNAL DAN INTERNAL)
UMUM1.1. Latar BelakangPetir pada masyarakat modern menjadi kendala yang sangat serius karena kemampuan untuk merusak infrastruktur sepert listrik, telekomunikasi dan informasi dan data yang semakin luas dan rumit, yang banyak menggunakan komponen elektronik dan mikroprosesor yang sangat sensitif terhadap pengaruh gelombang elektromagnetik yang ditimbulkan oleh sambaran petir.Indonesia terutama wilayah sumatera, 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 elektromagnetik 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 sistem dari bahaya pengaruh petir, maka perlu dilakukan tindakan pengamanan yang memadai melalui pemasangan sistem proteksi petir yang meliputi eksternal dan internal.1.2. Tujuan PekerjaanMenjamin tersedianya suatu sistem proteksi yang optimum sehingga kerusakan pada peralatan dapat dihindarkan.1.3. Ruang Lingkup PekerjaanSurvey sitem prtokesi petir yang ada Desqain sistem proteksi petir yang baru Perencanaan Sistem Proteksi Petir Konsep Zona Proteksi Konsep dasar desain sistem 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 standar IEC, daerah yang ditempati personil dan peralatan dibagi dalam zona-zona proteksi 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 elektromagnetik 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.Konsep perencanaan Konsep dasar desain sistem proteksi mengacu pada standar IEC 61024 - 1 tentang proteksi terhadap sambaran petir, IEC 1312 tentang proteksi terhadap impuls elektromagnetik. Konsep umum sistem proteksi petir menurut standar IEC 1024 - 1 dan IEC 1312 dikelompokan menjadi 2 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 sistem grounding. Proteksi internal untuk mencegah bahaya impuls elektromagnetik pada peralatan akibat sambaran petir, atau membentuk zona 1 dan seterusnya. Proteksi ini dilaksanakan secara bertingkat pada tiap 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 di bagian dalam. Selanjutnya sistem proteksi petir diimplementasikan 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. Selanjutnya sistem proteksi petir diimplementasikan dengan mempertimbangkan dua macam resiko :Resiko ekonomis Resiko teknis 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. Kerugian akibat hilangnya material. Kerugian akibat hilangnya keuntungan. 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, ledakan, kebakaran dan peristiwa ikutan lain 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. Kerusakkan peralatan atau struktur yang mempunyai nilai ekonomis maupun nilai non ekonomis ( nilai strategis, budaya, dan lainnya) Proteksi Terhadap Bahaya Sambaran Langsung Gedung atau struktur yang ditempati peralatan elektronik sensitif 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 antena 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 yang terhubung secara galvanik. 1. Finial UdaraFinial (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. 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. 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 ring, grounding radial, dan driven rod diprioritaskan untuk instalasi-instalasi sensitif. Grounding petir, jika karena suatu alasan tidak boleh dihubungkan dengan grounding lain, maka dibonding satu sama lain menggunakan spark gap. Sistem grounding harus senantiasa dapat diperiksa dan dipelihara dengan menyediakan bak kontrol. 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 (zone 1, 2 dan seterusnya) dengan koordinasi proteksi yang baik. Shielding dan pembenahan rute kabel bila perlu di kerjakan, guna mencegah induksi dari saluran ke saluran lain yang telah bersih. 2.4.1 BondingPola bonding dilaksanakan dengan memperhatikan aturan umum sebagai berikut:Bonding satu titik (One Point Earthing ) dianjurkan untuk instalasi dalam ruangan kecil dan titik masuk kabel berdekatan, seperti ruang radio. Bonding harus dilasanakan dengan saluran sependek mungkin dan selurus mungkin dengan impedansi rendah. Sistem bonding jaringan dan titik-titik bonding tersebut harus dihubungkan dengan grounding ring sekeliling ruangan sebanyak mungkin sejauh praktek dimungkinkan. 2.4.2 Proteksi Saluran ListrikPeralatan listrik harus dipasang arrester secara bertingkat : pada titik entri 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 pada MDP dilengkapi dengan alat monitor sambaran petir. Spesifikasi Arester harus disesuaikan dengan tegangan kerja , frekuensi kerja, daya/arus nominal serta besarnya arus petir yang harus dipotong sedemikian rupa sehingga arester berfungsi untuk memproteksi peralatan tanpa mengganggu operasi dari peralatan tersebut.2.4.3 Proteksi Saluran Data/TeleponPeralatan Data harus diproteksi dengan arester 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.2.4.4 Proteksi Saluran RadioRadio harus diproteksi dari tegangan lebih yang masuk lewat kabel antena. Bila dimungkinkan arrester dipasang pada titik entri kabel yang bersangkutan. Bila tidak dimungkinkan karena suatu sebab, maka arester dipasang pada sambungan ke equipment tetapi dengan memperhatikan pembenahan rute kabel dan integrasi titik bonding.Lingkup Pekerjaan Pekerjaan 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 Kerja Studi dan Perancangan Sistem Proteksi Petir dari tower antena , control room, instalasi listrik, sistem telekomunikasi, komunikasi data dan asistem 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 terminasi 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 control 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 control room, instalasi listrik, sistem telekomunikasi, komunikasi data dan ruang penyiaran . Menentukan tingkat proteksi dan jenis sistem proteksi yang akan dijadikan dasar untuk membuat konsep/usulan penyempurnaan Sistem Proteksi Eksternal dan Internal dari seluruh tower antena, bangunan control room, instalasi listrik, sistem telekomunikasi, komunikasi data dan ruang penyiaran. 3.5. Perancangan Proteksi Petir Melaksanakan perancangan Sistem Proteksi Eksternal terhadap bahaya sambaran petir langsung pada seluruh tower antena, bangunan control room, instalasi listrik, sistem telekomunikasi, komunikasi data dan ruang penyiar lengkap dengan gambar detail desain. Melaksanakan perancangan Sistem Proteksi Internal terhadap bahaya sambaran petir tidak langsung pada seluruh tower antena, bangunan control room, instalasi listrik, sistem telekomunikasi, komunikasi data dan ruang penyiar radio lengkap dengan gambar detail desain. Didalam melakukan perancangan Sistem Proteksi Petir tersebut di atas, diinginkan bahwa : Sistem Proteksi Petir (SPP) tersebut harus berfungsi sedemikian 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 dirancangn sedemikian rupa sehingga tidak menggangu operasi radio dan dapat dipasang tanpa mengganggu operasi radio. Konsultan harus dapat memberi garansi/warrantly dalam 1 siklus musim. Melaksanakan penyusunan engineering package yang dilengkapi dengan gambar detail desain, 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, komunikasi data dan ruang penyiar. 3.6. Laporan Akhir Membuat laporan akhir Study dan Perancanaan Sistem Proteksi Petir dari seluruh tower antena, bangunan control room, instalasi listrik, sistem telekomunikasi, komunikasi data dan ruang penyiar radio. Laporan akhir berupa engineering package, estimasi biaya dan data petir. Menyampaikan laporan akhir kepada pengawas Radio untuk mendapatkan persetujuan. Melaksanakan penyempurnaan laporan akhir sesuai komentar dan permintaan pengawas Radio. IV. Program Pelaksanaan Pekerjaan4.1. UmumDalam melaksanakan pekerjaan akan dibagi atas tahapan sebagai berikut :Tahap pelaksanaan survey untuk mereview 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 penyusunan dasar-dasar 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, peralatan DCS, telekomunikasi, peralatan elektronika, komunikasi data dan catu daya beserta jaringannya serta sistem penangkal petir, sistem penyalur arus 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 lain yang terhubung secara galvanis dan elektris dengan peralatan di tower antena, sistem kontrol, sensor dan instrumen, peralatan DCS, gedung, telekomunikasi, komunikasi data dan catu daya beserta jaringannya. Perhitungan dan analisis 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 electromagnetic 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 dirpoteksi 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, yakni IEC 61024-1/1993.Perhitungan tegangan lebih yang terjadi pada seluruh tower antena, ruang kontrol dan sensor serta instrumentasi, bangunan kantor, gedung, peralatan elektronik, telekomunikasi, komunikasi data dan jaringan, dan catu daya dilakukan dengan prinsip Lightning Protection Zone (LPZ) Concept (IEC 61024-1/1993). Dilakukan evaluasi tentang pengaruh tegangan lebih internal pada peralatan dari sisi kesesuaian elektromagnetik atau EMC - Electromagnetic Compatibility sesuai dengan standar IEC 61312/1997.
http://my-blog-its-me.blogspot.com/2008/08/gelombang-elektromagnetik.html(Ratna Febriani)