## PERENCANAAN SISTEM PENYALUR PETIR ELEKTROSTATIS DENGAN METODE SANGKAR FARADAY PADA GEDUNG KEUANGAN NEGARA KUPANG
Agusthinus S. Sampeallo 1) , Evtaleny R. Mauboy 2) , Yeremias M. Moron 3)
1, 2, 3) Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana Kupang-NTT, Telp. (0380) 881557, HP.081339442255
1 Email: agussampeallo65@gmail.com ,
2 Email:evtalenymauboy@staf.undana.ac.id
3 Email:lamorenzjimmy@gmail.com Info Artikel ABSTRACT Histori Artikel: Diterima Sep 13, 2020 Direvisi Sep 14, 2020 Disetujui Sep 22, 2020
Gedung Keuangan Negara (GKN) of Kupang is the office for the affairs of the state finance and assets. The Franklin type lightning in the State Finance Building is not functioned properly and the value of resistance is quite large plus the number of thunder days in Kupang city reaches 80 thunder days and 128,504 lightning strikes in 2019 according to data from the Kampung Baru Kupang Geophysical Station.
The  results  of  primary  and  secondary  data  collection  according  to Indonesian  National  standards  (SNI  03-7015-2004)  Gedung  Keuangan Negara must be protected from lightning induction because the value of the annual average frequency of direct lightning strikes (Nd) > the allowed local annual  lightning  strike  frequency  (Nc).  Electrostatic  protection  is  selected for the electrostatic type with a Flash Vectron FV6 type with a radius of 50 to  150  combined  with  a  Faraday cage  of 8  finials  and  funneled through  a Bare Cooper conductor 50 mm^2 to grounding system planted in the ground with a rod type electrode diameter of 12 millimeters in length. The electrodes planted  varied,  namely  0.5  meters,  1  meter  and  1.5  meters.  The  value  of grounding resistance R<5 Ω is in accordance with the PUIL 2011 standard. The  value  of  earthing  resistance  R_average  L_(0,5  m)=171,6  Ω,  L_(1.0 m)=128,6 Ω and L_(1,5 m)=73,4 Ω. To fulfill the requirements according to the PUIL standard, the number of rods in L_(0,5 m) must be added with the value of R_paralel = 3,7065 Ω for 100 electrode rods, for L_(1 m) with a value  of  R_paralel=  3,9682  Ω  for  70  electrode  rods,  and  for  L_(1,5  m)= 3,1708 Ω for 50 electrode rods.
Keywords : Lightning Strike, Faraday Cage, Ground Resistance

## ABSTRAK
Gedung Keuangan Negara (GKN) Kupang merupakan kantor urusan bidang keuangan dan kekayaan Negara. Penyalur petir tipe Franklin yang ada pada Gedung Keuangan Negara sudah tidak berfungsi dengan baik sehingga nilai tahanan  pentanahan  cukup  besar  di  tambah  besarnya  hari  guruh  kota kupang  mencapai  80  hari  guruh  dan  128.504  kali  sambaran  petir  2019 sesuai data dari Stasiun Geofoisika Kampung Baru Kupang.
Hasil  pengumpulan  data  primer  dan  sekunder  sesuai  standar  Nasional Indonesia (SNI 03-7015-2004) Gedung Keuangan Negara wajib dilindungi dari induksi petir karena nilai frekuensi rata-rata tahunan sambaran petir langsung (Nd) > frekuensi sambaran petir tahunan setempat (Nc) yang

## 1. PENDAHULUAN
Seiring dengan berkembangnya zaman dan semakin sempitnya area tanah yang dapat digunakan, maka pembangunan gedung di wilayah Indonesia  mengalami kendala pada  perluasan bangunan yang  mengakibatkan pembangunan gedung-gedung  baru  lebih  cenderung  bertingkat sebagai  solusi  menghadapi  permasalahan  tersebut. Dengan  semakin  banyak  berdirinya bangunan bertingkat, beberapa  permasalahan  mengenai keamanan
bangunan perlu diperhatikan. Bangunan bertingkat lebih rawan  mengalami gangguan  baik  gangguan  secara  mekanik  maupun gangguan  alam.  Salah  satu  gangguan  alam  yang sering terjadi adalah sambaran petir. Kerusakan yang ditimbulkan akibat sambaran petir dapat membahayakan manusia beserta peralatan yang berada di dalam gedung tersebut [1], [2]. Gedung  Keuangan  Negara  (GKN)  berletak  di  Jalan El-Tari  II  Walikota  Kupang  memiliki  halaman parkir 555 m 2 , taman 200 m 2 dan mempunyai 7 buah lantai. Dalam bangunan terdapat peralatan- peralatan  elektronik  seperti  komputer,  televisi, air conditioner (AC), Pesawat Telepon, Closed Circuit  television (CCTV),  lift,  faksimili, sound system, dan  peralatan  elektronik  lainnya.  Gedung dan peralatan tersebut tentunya perlu dilindungi dari
kemungkinan gangguan- gangguan yang terjadi, salah satunya perlindungan terhadap sambaran petir.
Berdasarkan data yang diperoleh (wawancara) dengan teknisi Gedung
Keuangan  Negara,  penyalur  petir  konvensional Tipe Franklin sudah  terpasang,  namun  pada tahun  2012  terjadi  sambaran  petir  yang  membuat peralatan  mengalami  kerusakan dan beberapa penyalur petir Franklin tersebut  mengalami pembengkokan  akibat  sambaran  petir.  Penyalur petir Franklin mempunyai  daerah  perlindungan terbatas, serta cenderung merusak  estetika struktur  bangunan  dan  radius  hanya  2  meter atau 45 derajat  [3]  .  Kekurangan  penangkal  petir  tipe Franklin adalah tidak mampu pada daerah yang memiliki  frekuensi  sambaran  petir  yang  tinggi, tidak  mampu melindungi peralatan elektronik pada  bangunan akibat medan magnet yang ditimbulkan  oleh  petir  dan  jangkauan  tipe  ini sangat terbatas. Dengan mempertimbangkan keterbatasan  penyalur  petir Franklin tersebut, maka akan direncanakan  penggunaan  sistem penyalur  petir  elektrostatis  yang menggunakan  dua unit air  terminal serta  area  perlindungan  lebih luas  antara  50  meter  sampai  150  meter dengan menggunakan
metode Sangkar Faraday .
Sangkar Faraday dipilih untuk mengatasi kelemahan Franklin karena adanya daerah yang tidak terlindungi  dan  daerah  perlindungan  melemah bila  jarak  makin  jauh  dari  Franklin  Rod-nya. Sangkar Faraday mempunyai sistem pemasangannya  di  seluruh  permukaan  atap  yang luas.  Metode  Sangkar Faraday ini  mempunyai banyak  terminal  udara  atau finial menjulang ke atas langit dan digabungkan
diperbolehkan.  Proteksi  petir  dipilih  jenis  elektrostatis  dengan  tipe  Flash Vectron FV6 radius 50 sampai 150 meter dikombinasikan dengan Sangkar Faraday berjumlah 8 finial dan disalurkan melalui konduktor   Bare Cooper 50 〖 mm 〗 ^2 ke sistem pembumian yang ditanam di dalam tanah dengan diameter  elektroda jenis batang berdiameter  12  milimeter dengan panjang elektroda yang ditanam bervariasi yakni 0,5 meter, 1 meter daan 1,5 meter. Nilai tahanan pentanahan R<5 Ω sesuai dengan standar PUIL 2011. Nilai tahanan pentanahan R_(rata-rata) L_(0,5 m)=171,6 Ω, L_(1.0 m)=128,6 Ω dan L_(1,5 m)=73,4 Ω. Untuk memenuhi syarat sesuai dengan standar PUIL, maka harus ditambah jumlah rod pada L_(0,5 m) dengan nilai R_Paralel= 3,7065  Ω  sebanyak  100  elektroda  rod,untuk  L_(1  m)  dengan  nilai R_Paralel=  3,9682  Ω  sebanyak  70  elektroda  rod,  dan  untuk  L_(1,5  m) dengan nilai R_Paralel= 3,1708 Ω sebanyak 50 elektroda rod.
Kata Kunci : Penyalur petir, Sangkar Faraday, Tahanan Pentanahan
Penulis Korespondensi:
Agusthinus S. Sampeallo, Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana, Jl. Adisucipto Penfui - Kupang. Email: agussampeallo65@gmail.com
dengan kawat tembaga menjadi satu kesatuan saling berhubungan pada jalur diatas sampai ke  bawah sehingga membentuk sangkar berjala - jala yang tidak melebihi 30-meter dan pada tiap - tiap pertemuannya terdapat terminal udara ( finial ).
Berdasarkan  pengukuran  yang  dilakukan  pada tanggal  27  November  2019,  Gedung  Keuangan Negara  memiliki  nilai  tahanan  pentanahan  205  Ω, 204  Ω,  198,6  Ω  dan  44,4  Ω.  Nilai  ini  tidak  sesuai dengan  standar  PUIL,  maka  direncanakan  sistem pentanahan yang baik yang nilai resistansi pentanahan total seluruh sistem < 5 Ω tujuannya agar bila  terjadi  arus  gangguan,  dapat  mengalir  kedalam tanah secara cepat dan dalam jumlah yang besar [3]. Berdasarkan  latar  belakang  masalah  diatas, maka diajukkan penelitian
dengan judul “ Perencanaan Sistem Penyalur Petir Elektrostatis  Dengan  Metode  Sangkar  Faraday (Studi Kasus Gedung Keuangan Negara Kupang )”.

## 2. Petir
Petir  merupakan  gejala  alam  yang  biasanya muncul  pada  musim  hujan  dimana  di  langit muncul  kilatan  cahaya  sesaat  yang  menyilaukan  dan beberapa  saat  kemudian  disusul  oleh  suara  yang menggelegar. Sambaran  petir  terjadi  dalam  dua tahap  yaitu  perpindahan  elektron  dari  awan  ke bumi  akibat ionisasi di udara dan sambaran balik.
Gambar 1. Peta Distribusi Petir di Dunia
Sumber : [4]
Daerah  hitam  di  Afrika  Tengah  adalah  tempat terjadinya  petir  dengan  intensitas  tertinggi  di dunia,  daerah  yang  berwarna  merah,  oranye  dan kuning adalah daerah dengan intensitas petir tertinggi kedua. Sedangkan daerah yang berwarna biru adalah daerah  dengan  intensitas  petir  rendah  Dari  gambar Indonesia termasuk  dalam  kategori  daerah  dengan intensitas petir tinggi [4], [5].
2.1 Penyalur  Petir  Elektrostatis  Flash  Vectron Penyalur petir Flash Vectron merupakan penyalurpetir elektrostatis berbasis kerja Early
Streamer Emision (ESE) yang di desain khusus untuk daerah  tropis  mampu  memberikan  solusi  petir khususnya  di  Indonesia.  Penyalur  petir  elektrostatis Flash  Vectron bersifat  aktif  dalam  menjemput  petir dan  menetralkan  ke  tanah  tanpa  radioaktif,  radius proteksi maksimum hingga 150 meter dan terkecil 50 meter. Flash Vectron dapat menggunakan jenis kabel Bare Cooper (BC). Perawatan dan pemasangan sangat mudah karena hanya menggunakan satu head terminal dan tidak mengganggu estetika. Selain sudah melewati uji laboratorium PT. PLN (Persero) dan Laboratorium Tegangan Tinggi Hamburg Laboratory Inc (HLI) dan Germany  Electrotechnical  Commission (GEC), Penyalur petir Flash Vectron telah di uji langsung di lapangan yang rawan akan sambaran petir dan bahan serta  material  pilihan  sesuai  Standar  Nasional Indonesia  (SNI)  dan International  Electrotecnical Commission (IEC)
Gambar 2. Penyalur Petir Flash Vectron
Sumber : [6] Adapun penjelasan Perangkat Penyalur petir elektrostatis Flash Vectron FV 6 1.
Main Rod merupakan  batang  utama berbentuk runcing terbuat dari logam yang berfungsi sebagai penerima sambaran petir langsung, Main Rod ini  memiliki  kemampuan  untuk  menerima  sambaran petir hingga 300 KA.
2. Elektrodaperangkat ini memainkan peran yang sangat penting sebagai bilah pemicu untuk mengumpulkan  cadangan  energi  awan  dari  luar,  dan energi tersebut  di  manfaatkan  untuk membangkitkan Early Streamer Emission Conductor . Bilah pemicu ini aktif  bekerja  dengan  dua  sistem,  pertama-tama menerima  dan  mengumpulkan  energi  awan  dengan menggunakan sistem induksi serta sensor,  sedangkan
yang kedua menggunakan karbon inti mengumpulkan energi awan dari induksi awan tersebut.
3. Ion  Generator  terdiri  dari  unit  kapasitor,  ion pembangkit,  sensor  petir.  Ion  Generator  adalah perangkat kunci penyalur petir Flash Vectron .
4. Wing Diseminator bagian ini adalah konduktor di sisi atas untuk menembak ion ke udara.
2.2 Penempatan dan Tinggi Tiang
Penyalur Petir .
Penempatan  dan  tinggi  tiang  penangkal  petir yang akan dipasang haruslah mencakup bagian bagunan-bangunan yang dilindungi sesuai
dengan jarak perlindungan. Maka harus diketahui  luas  wilayah  dan  tinggi  bangunan  yang akan diproteksi.
Gambar 3. Konstruksi instalasi penyalur petir Flash Vectron FV6 pada dak beton dan kuda-kuda
Sumber : Flash [6]
𝐼 0 = Arus puncak petir T = Temperatur konduktor

## 2.4 Elektroda Batang
Elektroda  batang  adalah  elektroda  dari  baja  pipa, baja profil, atau batang logam lain yang dipancangkan ke dalam tanah. Elektroda ini merupakan elektroda yang pertama kali digunakan dan  teori-teori  berawal  dari  elektroda  jenis  ini. Elektroda  ini  banyak  digunakan  di  gardu  induk- gardu  induk.  Secara teknis, elektroda batang ini mudah pemasangannya, yaitu tinggal memancangkannya  ke  dalam  tanah.  Di  samping itu,  elektroda  ini  tidak  memerlukan  lahan  yang luas.
Gambar 5. Elektroda Batang Rumus  tahanan  pentanahan  untuk  elektroda  batang tunggal yang ditanam secara vertikal (Suyamto, dkk, 2015):

## 2.3 Konduktor Penyalur
Konduktor  penyalur  adalah  bagian  dari  sistem proteksi eksternal yang
dimaksudkan untuk  melewatkan  arus  petir  dari  sistem  terminasi udara ke sistem pembumian. 𝑅 𝑥𝑡𝑢𝑛𝑔𝑔𝑎𝑙
................(2.7)
= 𝜌 2 𝜋𝐿 [ 𝑙𝑛 ( 4 𝐿 𝑎 ) –1 ]
batang banyak ( multiple rod ) menggunakan rumus : 𝜌 4 𝐿
Gambar 4. Kabel Bare Cooper dan E.F Carier
𝑅 𝑥𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑙𝑒𝑙 = F ....................(2.8) 2 𝜋𝐿 [ 𝑙𝑛 ( 𝑎 ) – 1] × 𝑛

## (konduktor penyalur)
Sumber : [7]
.
Untuk  perhitungan  diameter  atau  luasan  penampang konduktor yang akan digunakan pada penyalur petir, dapat dihitung menggunakan rumus:
Sedangkan  perhitungan  besarnya  nilai  tahanan pentanahan yang ditanam secara horisontal menggunakan rumus :
𝑅 = 𝜌 ( 𝑙𝑛 2 𝐿 ) ............................................(2.9)
𝜋𝐿 𝑎
(8.5 × 10 − 6 ) × 𝑆 0 = 𝐼 0 × √ 𝑙𝑜𝑔 ( 𝑇 + 1  ) 274
...............................................(2.4)
dimana :
𝐴 0 = Luas penampang penghantar
S = Lamanya waktu sambaran petir
dimana : R : Tahanan pentanahan batang tunggal (Ω).
𝑅 𝑥𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙 : Tahanan pentanahan batang banyak (Ω).
𝜌 : Tahanan jenis tanah (Ω-m).
L : Panjang batang elektroda (m).
a : Jari-jari batang elektroda (m).
n : Jumlah elektroda batang.
F : Faktor perkalian (tabel 1)
𝐴

## 2.5 Metode Sangkar Faraday
Sistem  yang  dikembangkan  Faraday  bahwa  kabel penghantar berada  pada  sisi  luar bangunan dengan  pertimbangan  bahwa  kabel  penghantar juga berfungsi  sebagai  material  penerima  sambaran petir, yaitu sangkar elektris seperti yang ditunjukan  pada gambar 6.
Gambar 6 . Metode Sangkar Faraday
Sumber : [8] Metode ini digunakan
untuk keperluan
permukaan  atap  yang  panjang  dan  lebar  karena bisa  dilindungi seluruh permukaan bangunan.
Sistem Faraday ini bekerja dengan cara mengamankan  bagian  dalam  sangkar  dari  pengaruh lompatan  muatan  listrik  saat terjadi sambaran petir dan langsung meneruskannya ke  dalam tanah.  Ketika  terjadi  lompatan  muatan,  medan listrik di dalam bagian  sangkar  petir  tidak terpengaruh,  karena  hanya  bagian  permukaan sangkar  saja  yang  terpengaruh.  Saat  ini  aplikasi penyalur petir Faraday juga dikombinasikan menggunakan head atau air terminal dari
radius  penyalur petir elektrostatis. Penyalur petir  konvensional  sistem  Faraday  ini  sampai sekarang  masih digunakan. Biasanya, sistem penyalur  petir  Faraday ini untuk melindungi ruangan tempat  menyimpan  peralatan  elektronik seperti komputer.

## 2 . METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan
di Gedung Keuangan  Negara  Kupang.  Waktu  penelitian  selama 6 bulan  terhitung  sejak  Maret  2020  sampai Agustus  2020.  penyelesaian  pada  penelitian  ini dilakukan  dengan  bantuan  alat  dan  bahan  seperti Laptop  Acer Windows 10  Prosesor  Intel(R) Core i3 , Software matlab  2013, Digital  Earth  Tester Kyoritsu  Model
4105 A Palu, Meter,Kalkulator dan Elektroda Batang.
2 .1 Diagram alir Penelitian
diagram alir dapat dilihat pada gambar 7.
Mulai Studi literatur Pengumpulan data primer dan data sekunder Pengolahan Data Analisis Perlu tidak gedung untuk diproteksi berdasarkan Standar Nasional
Ya
Tahanan pentanahan terukur > 5 Ω
Perencanaan sistem pentanahan
Tahanan pentanahan < 5
Ω
Tidak
Ya Perhitungan Manual Perhitungan menggunakan Aplikasi MATLAB 2013
Kesimpulan Selesai

## 2
.2 Jenis dan Sumber Data
Data-data yang diperlukan dalam penelitian ini diperoleh dari data primer/ data yang diperoleh langsung di lapangan yakni data panjang, lebar dan tinggi gedung keuangan negara, data tahanan pentanahan pada gedung keuangan negara dan data sekunder/data historis yang didapatkan dari Kantor Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG) yakni Data hari guruh pertahun dan Data Sambaran Petir Pertahun.
2 .3 Langkah-Langkah Penelitian
• Mempersiapkan alat ukur dan bahan.
• Rangkaikan alat ukur pembumian.
• Mengecek tegangan baterei dengan menghidupkan digital  earth  resistance tester KYORITSU Model 4105 A . Jika layar bersih  tanpa  simbol  baterai  lemah  berarti kondisi  dalam  keadaan  baik,  jika  layar menunjukan  simbol  beterai  lemah  atau bahkan  layar  dalam  keadaan  gelap  berarti baterai perlu diganti.
• Membuat  rangkaian  pengujian  dengan menjepit  elektroda  utama  yang  diuji  dan menanamkan elektroda bantu.
• Menanamkan  elektroda  bantu  dengan memukul  kepala  elektroda  menggunakan martil/palu,  jika  menjumpai  lapisan  tanah yang  keras  sebaiknya  jangan  memaksakan menanamkan elektroda.
• Menentukan  jarak  elektroda  bantu  minimal 5 meter dan maksimal 10 meter.
• Mengecek  penghubungan  dan  penjepitan pada  elektroda  utama  dan  elektroda  bantu dengan mensetting “PRESS TO TEST” jika tahanan  elektroda  utama  terlalu  tinggi  atau menunjukan  symbol  “…”  yang  berkedip- kedip  yang  perlu  dicek  penghubung  atau penjepit pada elektroda utama.
• Melakukan  pengukuran.  Mensetting range switch ke  posisi  yang  diinginkan  dan tekan simbol  “PRESS  TO  TEST”  Selama beberapa detik.
• Mencatat  nilai  ukur  tahanan  yang  muncul dari digital earth resistance tester.
• Mengembalikan posisi tombol “PRESS TO TEST” ke posisi awal.
3 . HASIL DAN PEMBAHASAN
3 .1 Gambaran Umum Gedung Keuangan Negara
Gedung  Keuangan  Negara  Kupang  Pertama  kali dibentuk  pada  tahun  1990  hingga  sekarang,Kantor wilayah (Kanwil) XXII Direktorat Jenderal
(Ditjen)  Perbendaharaan Kupang berlokasi di Gedung  Keuangan  Negara  (GKN)  Jl.  Eltari  II Walikota Baru - Kupang. Fungsi Gedung Keuangan  Negara  (GKN)  sebagai perwakilan Kementerian Keuangan dalam memberikan pelayanan masyarakat serta penyelenggaraan urusan bidang keuangan dan  kekayaan  negara  di  daerah.  Saat  ini  selain Kanwil  XXII  Ditjen  Perbendaharaan  Kupang, GKN  juga  ditempati  oleh  instansi  lainnya  di lingkungan  Departemen Keuangan. Lantai 2 ditempati Kantor Pelayanan Perbendaharaan Negara  (KPPN)  Kupang,  Lantai  3  ditempati  oleh Kantor Wilayah (Kanwil)  XXII Direktorat Jenderal Perbendaharaan Negara (DJPBN)
Kupang,  lantai  4  ditempati  Kantor Pelayanan Pengurusan  Piutang  dan  Lelang  Negara  (KP2LN) Kupang  dan  lantai  5  ditempati  Oleh  Kantor Pelayanan  Pajak  (KPP)  Pratama  Atambua.  Saat ini  Kantor  Wilayah  XXII  Ditjen  Perbendaharaan Kupang  membawahi
6 (enam) Kantor
Pelayanan  Perbendaharaan  Negara  (KPPN)  yang tersebar di  beberapa Kabupaten/Kota dalam wilayah  Propinsi Nusa  Tenggara  Timur,  yaitu: KPPN  Kupang,  KPPN  Atambua,  KPPN  Larantuka, KPPN Waingapu, KPPN Ende, KPPN Ruteng.

## 3 .2 Data dan Hasil Pengukuran
3 .2.1 Data Luas Gedung Keuangan Negara
Kupang
Data  luas  wilayah  digunakan  untuk  menentukan penempatan penyalur petir elektrostatis degaan  metode  sangkar  faraday  pada  Gedung Keuangan  Negara  diketahui  panjang  66  meter  lebar 27,60 meter dan tinggi 31 meter.
Penggunaan  bangunan  pada  Gedung  Keuangan Negara Kupang sebagai kantor urusan bidang  keuangan  dan  kekayaan  Negara.  Isi bangunan  adalah  peralatan-peralatan elektronik seperti  komputer, air  condisioner (AC),  Pesawat Telepon, sound  system,  Closed  Circuit  television (CCTV), lift, faksimili.
3 .2.2 Data Hari Guruh dan Sambaran Petir yang diperbolehkan Pertahun
Penentuan  kebutuhan  bangunan  akan  diproteksi petir  berdasarkan  Standar  Nasional  Indonesia [9]  yaitu  dengan  menggunakan  data  hari  guruh yang didata  oleh  petugas  stasiun  Meteorologi  Kelas II  El Tari Kupang seperti pada lampiran. Data
10 10
hari guruh kota kupang perbulan selama satu (1) tahun terakhir  yakni  tahun  2019  sebanyak  80  hari  guruh/ tahun,  data  sambaran  petir  kota  Kupang  pada  tahun 2019 yakni 108.504 dan frekuensi sambaran petir yang diperbolehkan pada bangunan ( N c ) yakni 10 −1 /Tahun. Angka 10 −1 ini  ditetapkan  oleh  Badan  Meteorolgi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG).
3 .3 Pengolahan Data
3 .3.1 Perhitungan Proteksi Petir Gedung Keuangan
Negara Berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI 03-7015-2004)
1. Untuk  menghitung  kerapatan  sambaran  petir  ke tanah rata-rata tahunan ( N g ) adalah :
N g = 0,04 ×  T d1,25 /km 2 /Tahun N = 0,04 × 80 1,25
bangunan dapat menggunakan persamaan 2.3 sebagai berikut :
N d = N g × A e × 10 −6 /Tahun
N d = 9,5702 × 46.389,06 × 10 −6 N d = 4,43 /Tahun
Dari  hasil  wawancara  dengan  pegawai  Stasiun Geofisika Kelas I Kampung Baru Kecamatan Oebobo Kupang  diperoleh  nilai  frekuensi  sambaran  petir tahunan  setempat  ( N c )  yang  diperbolehkan  adalah 10 −1 /Tahun . Karena diketahui nilai N d = 4,43/tahun sedangkan  nilai N c = 10 −1 /Tahun atau  0,1  maka disimpulkan N d >  N c maka diperlukan sistem proteksi petir pada Gedung Keuangan Negara.
4. Perhitungan  Titik  Tengah  dan  Tinggi  Tiang Penyalur Petir Flash Vectron FV6
M = ( 𝑥 1 + 𝑥 2 , 𝑦 1+ 𝑦 2 ) g 3 3 N g = 9,5702 /km 2 /Tahun
2. Area cakupan ekivalen untuk Gedung Keuangan Negara yang mempunyai panjang (a) 66 meter, lebar (b) 27,60 meter dan tinggi (h) 31 meter dapat dihitung sebagai berikut :
A e = ab + 6h (a + b) + 9 π h ² A e = ( 66 × 27,60 ) + 6 × 31 (66 + 27,60) + 9 × 3,14 × (31) ² A e = 46.389,06  m ² 3. Frekuensi sambaran petir langsung ( N d )  ke
M = ( 0 +66 , 0 + 27,60 ) 3 3
M = (22 ; 9,2)
Pemasangan  tiang  penyangga  untuk  penyalur  petir elektrostatis Flash  Vectron  FV6 dipasang  pada  titik tengah  dengan  tinggi  4  meter  sesuai  buku  panduan penyalur petir elektrostatis.
Gambar 8. Penempatan Penyalur petir flash vectron dari tampak depan
Konduktor
(8.5 × 10 − 6 ) × 𝑆 3 .3.2 Perhitungan Diameter
Penyalur
diketahui : 𝐼 0 = 5 KA -220 KA (diambil nilai paling besar untuk
𝐴 0 = 𝐼 0 × √ 𝑙𝑜𝑔 ( 𝑇 + 1 ) 274
(8.5 × 10 −6 ) × ( 0,01)
keamanan 220 KA) S = 0,01 detik T=1000°C
𝐴 0 =( 220 ×10 3 ) √ 𝑙𝑜𝑔 ( 1000 + 1 ) 274

## GEDUNG KEUANGAN NEGARA

## 𝐴 0 = 29,744 mm 2
Karena  hasil  perhitungan  didapatkan  lebih kecil, dan luas penampang kabel diperoleh dari perhitungan  tidak  ada,  maka  dapat  digunakan kawat  atau  kabel  dengan  luas  penampang  yang mendekati  hasil  perhitungan  dan  tidak  diizinkan lebih  kecil  dari  hasil  perhitungan.  Berdasarkan Standar  Nasional Indonesia  yang  berlaku,  maka luas  penampang  penghantar  yang  cocok  untuk penyalur  petir  pada  Gedung  Keuangan  Negara (GKN) Kupang ini adalah 50 mm 2 .
3 .3.3 Perhitungan Tahanan Pentanahan Gedung Keuangan Negara Kupang 1. Penanaman Elektroda Batang Secara Vertikal dengan kedalaman 0,5 meter

## R xparallel = 3,7065 Ω
Nilai  yang  didapat  memenuhi  standar  dalam  sistem pentanahan  karena R xparallel <  5  Ω.  Jika  untuk mendapatkan nilai tahanan pentanahan yang memenuhi  syarat,  harus  ditambah  menjadi  100 rod yang dipasang secara parallel.
2. Penanaman Elektroda Batang Secara Vertikal dengan kedalaman 1 meter
Perhitungan  nilai  tahanan  jenis  tanah  pada  Gedung Keuangan Negara dengan menggunakan metode tiga titik ( three point metode )
Jadi, 𝜌 = 2 𝜋𝐿𝑅 ( 𝑙𝑛 4 𝐿 − 1) 𝑎
𝜌 = 2×3,14 ×1 × 128,6
Perhitungan nilai tahanan jenis tanah pada Gedung Keuangan Negara dengan menggunakan metode tiga
( 𝑙𝑛 4 × 1 6 × 10 − 1)
titik ( three point metode )
Jadi, 𝜌 = 2 𝜋𝐿𝑅
( 𝑙𝑛 4 𝐿 − 1) 𝑎 ρ= 2×3,14 ×0,5 × 171,6
( 𝑙 n 4 ×0,5 - 1 ) 6 × 10 -3
𝜌 = 146,7791 (Ω-m)
Jadi tahanan jenis tanah adalah 146,7791 (Ω-m)
a. Perhitungan nilai tahanan pentanahan menggunakan  elektroda  batang  tunggal  pada Gedung Keuangan Negara 𝜌 = 112,0425 (Ω-m) Jadi, R xtunggal = ρ 2πL [ 𝑙𝑛 ( 4L a ) - 1 ] a. R xtunggal = 146,7791 (2 ×3,14 )1 [ 𝑙𝑛 ( 4 ×1 6 × 10 −3 ) - 1 ] Perhitungan nilai
tahanan pentanahan menggunakan  elektroda  batang  tunggal  pada Gedung Keuangan Negara
Jadi, R xtunggal = ρ [ 𝑙𝑛 ( 4L 2πL a ) - 1 ]
R xtunggal = 112,0425 (2 ×3,14 )0,5 [ 𝑙𝑛 ( 4 ×0,5 6 ×10 −3 ) - 1 ]
R xtunggal = 128,6 Ω
Dikarenakan tahanan pentanahan yang dihasilkan elektroda batang tunggal tidak mencapai ohm standar yakni 5 ohm, maka sebaiknya elektroda batang dikombinasikan batang banyak ( multiple rod ).
b. Perhitungan elektroda batang banyak dengan kedalaman 1 meter
ρ [ 𝑙𝑛 ( 4L R xtunggal = 171,6 Ω
Dikarenakan  tahanan  pentanahan  yang  dihasilkan elektroda  batang  tunggal  tidak  mencapai  ohm standar  yakni      5      ohm,      maka      sebaiknya elektroda  batang dikombinasikan  batang  banyak ( multiple rod ).
Jadi, R xparallel = 2πL a × F n 146,7791 [ 𝑙𝑛 ( 4 ×1 ) – 1]
b. Perhitungan elektroda Batang Banyak kedalaman
R xparallel = (2 ×3,14)1 6 ×10 −3 × 2,16 70
0,5 meter pada Gedung Keuangan Negara
ρ [ 𝑙𝑛 ( 4L R xparallel = 3,9682 Ω
3. Penanaman Elektroda Batang Secara  Vertikal
Jadi, R xparallel = 2πL a ) – 1] × F n
dengan kedalaman 1,5 meter diketahui :
112,0425 [ 𝑙𝑛 ( 4 ×0,5 ) – 1] R xparallel = (2 ×3,14 ) 0,5
6 × 10 −3 × 2,16
100
−3
) – 1]
Jadi, ρ = 2πLR
( 𝑙𝑛 4L − 1) a ρ = 2×3,14 ×1,5 × 73,4 Ω Dikarenakan tahanan
pentanahan yang
dihasilkan    elektroda    batang    tunggal    tidak mencapai ohm standar yakni 5 ohm, maka sebaiknya elektroda  batang  dikombinasikan  batang  banyak ( multiple rod ). ( 𝑙𝑛 4 × 1,5 6 × 10 − 1)
a. Perhitungan elektroda batang banyak dengan
ρ = 117,0373 (Ω-m)
kedalaman 1,5 meter
ρ 4L Jadi tahanan jenis tanah adalah 117,0373 (Ω-m) a. Perhitungan elektroda batang tunggal  dengan Jadi, R xparallel = 2π L [ 𝑙𝑛 ( a ) – 1] × F n 117,0373 [ 𝑙𝑛 ( 4 ×1,5 ) – 1] kedalaman 1,5 R xparallel = (2 ×3,14)1,5 6 ×10 −3
50 × 2,16
Jadi, R xtunggal = ρ 2πL [ 𝑙𝑛 ( 4L a ) - 1 ] R xparallel = 3,1708 Ω R xtunggal = 117,0373 (2 ×3,14 )1,5 [ 𝑙𝑛 ( 4 ×1,5 ) − 1 ]
6 ×10 −3
R xtunggal = 73,4 Ω
Gambar 9. Penempatan Penyalur Petir Elektrostatis dan Sangkar Faraday
Dari  hasil  analisis  perencanaaan  penyalur  petir Elektrostatis
Flash Vectron FV6
dikombinasikan  dengan  Sangkar  Faraday  akan disalurkan  melalui down  conductor jenis Bare Cooper (BC)  menuju  ke system  pembumian  untuk mengamankan arus dan tegangan petir. Pemasangan  tiang  penyangga  untuk penyalur  petir elektrostatis Flash  Vectron  FV6 dipasang  pada titik  tengah  dengan  tinggi  4  m  sesuai  buku panduan penyalur petir elektrostatis. Untuk mendapatkan perlindungan maksimal, maka dipasang finial sebagai terminasi udara tambahan yang  dipasang pada garis bubungan atap dikelilingi  konduktor yang saling terhubung
sehingga  membentuk tipe Sangkar Faraday. Untuk finial Sangkar  Faraday  yang  akan  dipasang pada  Gedung  Keuangan  Negara  berjumlah  delapan (8) finial , empat
(4) pada depan gedung dan empat (4) lainnya di belakang gedung dengan jarak tiap finial adalah 30 meter sesuai standar yang berlaku.
Hasil yang didapatkan dari perhitungan diameter konduktor penyalur adalah 29,7  mm 2 , maka dipilih  diameter  yang  mendekati  hasil  perhitungan yaitu  35 mm 2 dengan  pertimbangan  kabel  ini  cukup mampu menahan induksi petir. Konduktor penyalur ke bawah  merupakan  konduktor  yang menyalurkan  arus petir  yang  diterima  oleh  terminasi  udara  untuk disalurkan  menuju  bumi  mengingat  arus  petir  sangat besar,  maka  konduktor  penyalur  dalam  perencanaan ini  lebih  dari  satu  agar  arus  petir  tersebut  dapat terbagi-bagi.
Dari  nilai  penentuan  kebutuhan  proteksi  petir berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI 03-
Gambar 10. Grafik perbandingan nilai tahanan Pentanahan  dengan  kedalaman  elektroda  batang  0,5 meter, 1 meter dan 1,5 meter pada Gedung Keuangan Negara
Pada  perbandingan  perhitungan  nilai  tahanan pentanahan  dengan  cara  manual  dan  matlab  di temukan kesamaan nilai dan hanya 1 (satu) ataupun 2 (dua)  angka  dibelakang  koma  yang  kebanyakan berbeda.  Perbandingan  perhitungan  menggunakan sofware Matlab sendiri hanya mengkonfirmasi apakah perhitungan secara manual nilainya sudah sesuai
tanah (L) dengan kedalaman yang berbeda yakni 0,5 meter,  1  meter  dan  1,5  meter.  Dari  data  pengukuran untuk pentanahan elektroda batang dengan kedalaman 0,5 meter diperoleh tahanan jenis tanah 112,0425 Ω- m dan nilai tahanan pantanahan berkisar 163 - 178 Ω. untuk  memenuhi  syarat  R  <  5  Ω  harus  ditambah jumlah rod terpasang  100  agar  R  =  3,70  Ω.  Untuk elekroda  batang  yang  ditanam  dengan  kedalaman  1 meter  diperoleh  tahanan  jenis  tanah  146,7791  Ω-m dan  nilai  tahanan  pantanahan  berkisar  124  -  134  Ω. Untuk  memenuhi  syarat  R  <  5  Ω  harus  ditambah jumlah rod terpasang  70  agar  R  =  3,96  Ω.  Untuk elektroda batang yang ditanam dengan kedalaman 1,5 meter  diperoleh  tahanan  jenis  tanah  117,0373  Ω-m dan nilai tahanan pantanahan berkisar 71,6  - 74,2 Ω. Untuk  memenuhi  syarat  R  <  5  Ω  harus  ditambah jumlah rod terpasang  50  agar  R  =  3,17  Ω.  Setelah didapatkan  hasil  perhitungan  manual,  hasil  ini dibandingan  dengan  perhitungan  menggunakan aplikasi MATLAB 2013a.
7015-2004) yaitu dengan menggunakan data hari guruh di Kota Kupang yang diperoleh dari Stasiun Meteorologi Kelas II El  Tari Kupang yakni jumlah hari guruh mencapai 80 (dapat dilihat pada lampiran), kerapatan   sambaran   petir   ke   tanah    ( N g )   yakni 9,5702/km/tahun, ukuran Gedung Keuangan Negara dengan panjang 66  meter, lebar gedung 27,60  meter dan  tinggi 31  meter, mempunyai area cakupan ekivalen sebesar 46.389,06 m² dan  frekuensi sambaran langsung setempat ( N d ) yakni 4,43/Tahun dan data dari Stasiun Geofisika Kelas I Kampung Baru Kecamatan Oebobo menyatakan sambaran petir yang terjadi  di  Kota  Kupang  pada  tahun  2019 sebanyak 108.504 sedangkan frekuensi sambaran tahunan ( N c ) yang ditetapkan oleh Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika yakni 10 −1 untuk tiap satu tahun pada struktur yang akan diproteksi. Setelah dianalisis, didapatkan nilai N d > N c , kaarena itu berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI 03-7015-2004) Gedung Keuangan Negara layak diproteksi penyalur petir.
Jenis  elektroda  yang  dipakai  dalam  penelitian  ini adalah  batang  tembaga  dengan  diameter  12  mm dengan panjang elektroda yang ditanam kedalam
seperti  pada  matlab  karena  matlab  memiliki kemampuan penghitungan, visualisasi, dan pemrograman  dalam  suatu  lingkungan  yang  mudah untuk digunakan karena permasalahan dan pemecahannya  dinyatakan  dalam  notasi  matematika. Nilai tahanan jenis tanah dan nilai tahanan pentanahan menggunakan perhitungan manual dapat dilihat pada tabel berikut
Tabel 1. Hasil Perhitungan secara manual nilai tahanan pentanahan  pada  Gedung  Keuangan  Negara  dengan menggunakan elektroda batang tunggal ( single rod ) dan batang banyak ( multiple rod )
4 . KESIMPULAN
1. Dalam perencanaan penyalur petir elektrostatis dengan metode Sangkar Faraday pada  Gedung  Keuangan  Negara  dipasang  2 penyalur petir Elektrostatis Flash Vecron FV6 dengan  8  finial  Sangkar  Faraday  sebagai  air terminal dengan jarak tiap 30 meter  yang
kedalaman 1,5 m kedalaman 1 m r paralel r horisontal r tunggal rho rata-rata kedalaman 0,5 m 400 350 300 250 200 150 100 50
0 Kedalaman elektroda batang 0,5 meter 1 meter 1,5 meter 𝑅 𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 > 5 Ω (Ω) 171,6 128,6 73,4 𝜌 (Ω-m) 112,0425 146,7791 117,0373 𝑅 𝑡𝑢𝑛𝑔𝑔𝑎𝑙 (Ω) 171,6 128,6 73,4 𝑅 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑙𝑒𝑙 (Ω) 3,7065 3,9682 3,1708 𝑅 𝐻𝑜𝑟𝑖𝑠𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 (Ω) 365,1009 271,5478  154,4246 Jumlah batang parallel 100 70 50
disalurkan melalui konduktor penyalur ke sistem pembumian.
2. Nilai  tahanan  pentanahan  dengan  kedalaman 0,5  meter  diperoleh  R  =  178  Ω  untuk memenuhi syarat R < 5 Ω harus ditambah 100 rod terpasang  sehingga  nilai  R  =  3,7065  Ω.
Kedalaman  1  meter  diperoleh  nilai  tahanan tertinggi  yakni  R  =  134  Ω  untuk  memenuhi syarat  R  <  5  Ω  harus  ditambah  70 rod terpasang sehingga nilai R = 3,9682 Ω. Nilai tahanan pentanahan terendah yakni R = 71,6 Ω dengan kedalaman elektroda batang 1,5 meter. Untuk  memenuhi  syarat  R  <  5  Ω  harus ditambah  jumlah rod terpasang  50  sehingga nilai R = 3,1708 Ω
3. Penyalur  petir  elektrostatis  dengan  metode
Sangkar Faraday diandalkan dalam menyalurkan petir menuju sistem pentanahan dikarenakan  ketika  arus  dan  tegangan  petir bisa terbagi menjadi beberapa kabel konduktor yang disalurkan ke dalam sistem pembumian.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Gue Leonardo Jordan, “Perencanaan sistem penyalur petir  Laboratorium  Riset Terpadu  Lahan  Kering Undana,”  Universitas  Nusa  Cendana,  Tugas  Akhir,
2017.
[2] Dermawan  Arif,  Juningtyastuti,  and  Syakur  Abdul, “Analisis  Perbandingan  Nilai  Tahanan  Pentanahan Yang  Ditanam  Di  Tanah  Dan  Di  Septictank  Pada Perumahan,” Jurnal  Teknik  Elektro,  Universitas Diponegoro , 2014.
[3] Gilbert  Fernando  Lasut,  “Perencanaan  Sistem
Penangkal  Petir  Pada  Laboratorium  Sistem  Tenaga Dan  Bengkel  Jurusan  Teknik  Elektro  Politeknik
Negeri Manado,” POLITEKNIK NEGERI
MANADO, Tugas Akhir.
[4] Persyaratan Umum  Instalasi Listrik  (PUIL) .  Jakarta, 2011.
[5] B.  Sepannur,  “Sistem  Proteksi  Petir  Internal  Dan Ekternal,” Jurnal  Teknik  Eletro  Institut  Teknologi Padang, vol. 3, no. 1, 2014.
[6] Suyamto, Taufik, and Kudus Abdul Idrus, “Evaluasi Dan  Perencanaan  Grounding  Untuk  Penangkal  Petir Gedung Siklotron,” Jurnal Pusat Sains dan Teknologi Akselerator , 2015.
[7] “Instalation Manual Book Flash Vectron TM Lightning Protection System,” Flash Vectron Indonesia , 2009.
[8] Hutagol Akbar Soli, “Studi Tentang Sistem Penangkal
Petir  Pada  BTS  (Base  Transceiver  Station)(Aplikasi Pada  PT.  Telkomsel-Banda  Aceh),” Universitas Sumatra Utara, Tugas Akhir, 2019.
[9] “Penjelasan sangkar Faraday,” Data Centric Techonlogy , 2016.
[10] “Standar Nasional Indonesia (SNI 03-7015-2004) ‘Sistem Proteksi  Petir  Pada  Bangunan’,”  Jakarta:  Badan Standarisasi Nasional.