## STUDI ANALISIS SISTEM PENTANAHAN EKSTERNAL PADA GEDUNG UNIT PELAKSANA TEKNIS TEKNOLOGI INFORMASI DAN KOMUNIKASI UNIVERSITAS LAMPUNG

## Riza Ariesta, Dikpride Despa, Herri Gusmedi, Lukmanul Hakim
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung rizaariesta18@gmail.com, despa@eng.unila.ac.id, herri.gusmedi @ eng . unila . ac . id ., lukmanul.hakim @ eng . unila . ac . id

## Abstrak
Analisis  sistem  pentanahan  gedung  Unit  Pelaksana  Teknis  Teknologi  Informasi  dan  Komunikasi Universitas  Lampung  (UPT  TIK  UNILA)  menyesuaikan  dengan  kondisi  gedung,  penggunaan gedung,  dan  sistem  pentanahan  yang  ada  saat  ini.  Analisis  dilakukan  dengan  cara  melakukan pengumpulan  data  curah  hujan,  data  gedung  dan  data  pentanahan.  Luas  daerah  yang  menarik sambaran  petir  9.742,21m 2 ,  jumlah  sambaran  petir  0,079  per  hari  per  km 2 dan  kemungkinan gedung tersambar petir 0,4 sambaran petir per tahun.  Hasil analisis penelitian pada gedung UPT TIK  UNILA  membutuhkan  sistem  pentanahan  eksternal  menggunakan  sistem  franklin  dengan batang pentanahan parallel dengan perkiraan biaya Rp.3.429.435,-
Kata kunci : Sistem Pentanahan, Kmponen Sistem Pentanahan, UPT TIK.

## Abstract
Analysis  of  the  building  grounding  system  Unit  Service  Technic  Technology  Information  and Communication,  University  of  Lampung  (UPT  TIK  UNILA)  adapted  with  the  application  building  space, grounding system and grounding systems technology at now. Attractive area 9.742,21m 2 , amount of lightning strikes  0.079  day  /  km 2 and  possibility  lightning  strike  to  building  0.4  lightning  strikes  /  year Procedure performed by collecting rainfall data, building data and grounding data. Results of research UPT TIK  UNILA  require  external  grounding  system  franklin  with  parallel  earthing  rod  with  estimated  cost Rp.3.429.435,-
Keywords: grounding system, grounding system components, UPT TIK UNILA

## I. P ENDAHULUAN
Dalam
sebuah gedung
terdapat penggunaan barang elektronik yang menggunakan  energi  listrik  agar  dapat  bekerja. Penggunaan  energi  listrik  disesuaikan  dengan spesifikasi,  kapasitas,  dan  kebutuhan  peralatan elektronik.  Ketika  terjadi  aliran  energi  listrik yang  tidak  sesuai  maka  peralatan  tidak  dapat bekerja secara normal.
Salah satu penyebab ketidaksesuain energi listrik yang mengalir adalah terjadinya sambaran  petir  disekitar  gedung.  Untuk menghindari bahaya sambaran petir yang dapat merusak  peralatan  elektronik  digunakan  sistem pentanahan eksternal.
Gedung  UPT  TIK  UNILA  didalamnya terdapat  banyak  perangkat  elektronik,  sehingga diperlukan  sistem  pentanahan  eksternal  untuk
mengalirkan kelebihan muatan akibat sambaran petir  yang  terjadi  disekitar  gedung.  Dalam penelitian  ini  dibahas  tentang  analisis  sistem pentanahan yang sesuai  pada gedung UPT TIK UNILA  berikut  biaya  bahan  dari  pemasangan sistem pentanahan eksternal.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Petir Petir  adalah  suatu  fenomena  alam,  yang pembentukannya berasal dari terpisahnya muatan  di  dalam  awan  kumolonimbus.  Awan kumolonimbus  adalah  sebuah  awan  vertikal menjulang  yang  sangat  tinggi,  padat,  dan terlibat  dalam  badai  petir  dan  cuaca  dingin lainnya[11]. Umumnya muatan negatif terkumpul dibagian bawah dan ini menyebabkan  terinduksinya  muatan  positif  di atas  permukaan  tanah,  sehingga  membentuk
medan listrik antara awan dan tanah. Terdapat 2 teori yang mendasari proses terjadinya petir :
1. Proses Ionisasi
Sambaran  Petir  merupakan  peristiwa  alam yaitu proses pelepasan muatan listrik ( Electrical Discharge )  yang  terjadi  di  atmosfer,  hal  ini disebabkan berkumpulnya ion bebas bermuatan negatif  dan  positif  di  awan,  ion  listrik dihasilkan  oleh  gesekan  antar  awan  dan  juga kejadian ionisasi ini disebabkan oleh perubahan bentuk  air  mulai  dari  cair  menjadi  gas  atau sebaliknya, bahkan padat (es) menjadi cair. Ion bebas menempati permukaan awan  dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan  terkumpul  di  suatu  tempat  maka awan  bermuatan  ion  tersebut  akan  memiliki beda  potensial  yang  cukup  untuk  menyambar permukaan  bumi  maka  inilah  yang  disebut petir.
2. Gesekan Antar Awan Pada  awalnya  awan  bergerak  mengikuti arah angin, selama proses bergeraknya awan ini maka  saling  bergesekan  satu  dengan  yang lainya, dari proses ini terlahir elektron-elektron bebas yang memenuhi permukaan awan. Proses ini  bisa  di  simulasikan  secara  sederhana  pada sebuah penggaris plastik yang digosokkan pada rambut  maka  penggaris  ini  akan  mampu menarik potongan kertas. Pada suatu saat awan ini  akan  terkumpul  di  sebuah  kawasan,  saat inilah  petir  dimungkinkan  terjadi  karena elektron-elektron  bebas  ini  saling  menguatkan satu  dengan  lainnya.  Sehingga  memiliki  cukup beda  potensial  untuk  menyambar  permukaan bumi.
Ancaman  sambaran  petir  pada  peralatan perlu  diwaspadai  dan  upaya  perlindungan terhadap  instalasi,  bangunan  yang  berisikan peralatan elektronik seperti pada industri, bank, instalasi  penting,  militer,  bahkan  perorangan perlu ditingkatkan. Sambaran petir pada tempat yang jauh + 1,5 km sudah dapat merusak sistem elektronika  dan  peralatan,  seperti  instalasi komputer, telekomunikasi kantor dan instrumentasi serta peralatan elektornik lainnya.
2.2. Sistem Pentanahan Franklin Sistem pentanahan
sistem franklin menempatkan  sebuah  batang  penangkal  petir dengan  ujungnya  dibuat  runcing  di  bagian teratas dari bagian yang akan dilindungi. Ujung batang  penangkal  petir  ini  dibuat  runcing dengan tujuan agar pada keadaan dimana terjadi aktivitas  penumpukan  muatan  di  awan,  maka diujung  itulah  akan  terinduksi  muatan  dengan rapat  muatan  yang  relatif  lebih  besar  bila
dibandingkan  dengan  rapat  muatan  dari muatan-muatan  yang  terdapat  pada  bagian- bagian  lain  dari  bangunan,  dengan  demikian dapat  diharapkan  bahwa  kilat  akan  menyambar ujung  dari  batang  penangkal  petir  itu  terlebih dahulu. Batang penangkal petir ini kemudian di ketanahkan  melalui  penghantar  turun  ke elektroda pengetanahan. Tujuan dari penghantar turun  dan  elektroda  pengetanahan  adalah sebagai jalan  “by  pass“  bagi  muatan  bumi  dan juga  arus  kilat  untuk  keluar  atau  memasuki bumi  sehingga  muatan  bumi  atau  arus  kilat tidak  mengambil  jalan  melalui  bagian-bagian lain dari bangunan yang bersangkutan.
Penangkal Petir Franklin merupakan rangkaian jalur konduktor dari atas bangunan ke sisi  bawah  / grounding dengan  jalur  kabel tunggal (satu buah kabel BC penurunan) terlihat pada gambar 1. dengan dasar pemikiran bahwa petir  akan  condong  menyambar  dari  sisi  atas, sehingga  efisiensi  dan  penghematan  material bahan  bisa  dilakukan. Sistem  Franklin  Rod berupa kerucut tembaga dengan daerah perlindungan  berupa  kerucut  imajiner  agar daerah  perlindungan  besar.  Franklin  Rod  dapat dilihat  berupa  tiang-tiang  di  bubungan  atap bangunan.  Pengamanan  bangunan  terhadap sambaran  kilat  dengan  menggunakan  sistem penangkal  petir  Franklin  merupakan  cara  yang tertua  namun  masih  sering  digunakan  karena hasilnya dianggap cukup memuaskan, terutama untuk  bangunan-bangunan  dengan  bentuk tertentu,  seperti  misalnya  :  menara,  gereja  dan bangunan-bangunan lain yang beratap runcing.
Gambar 1. Sistem Pentanahan Sistem Franklin. [5]

## III. P ERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
Dalam  penelitian  dilakukan  perhitungan dan  analisa  mengenai  perencanaan  instalasi penangkal  petir  sistem  franklin  pada  Gedung UPT TIK UNILA. Adapun kondisi, situasi dan lokasi  dari  gedung  tersebut  adalah  sebagai berikut:
1. Gedung  UPT  TIK  UNILA  terletak  di Kota  Bandar  Lampung  dimana  secara geografis  Kota  Bandar  Lampung  terletak pada 5 0 20’ sampai dengan 5 0 30’ lintang selatan dan 105 0 28’ sampai dengan 105 0
37’ bujur timur.[9]
2. Konstruksi  gedung  terdiri  dari  beton bertulang dengan ukuran :
Tinggi gedung = 19 meter
Panjang gedung = 39,50 meter Lebar gedung = 19,1 meter 3. Gedung  berdiri  di  daerah  dataran  rendah dengan  ketinggian  700  meter  dari permukaan laut. [10]
4. Curah  hujan  per  tahun  di  daerah  gedung memiliki rata-rata 133 hari pertahun. [8]
5. Hari guruh per tahun (IKL) untuk daerah Bandar Lampung : 260 hari pertahun. [7] Untuk  merencanakan  instalasi  penangkal petir, sebelumnya ditentukan tingkat kebutuhan pada bangunan tersebut dengan cara :
1.Menentukan  kepadatan  sambaran  petir (Ft). [12] Ft = 0,25 .T sambaran/km2/tahun......(3.1)
Ft = 0,25 x 260
= 65 sambaran/km 2 /tahun 2. Menentukan  tingkat  perkiraan  bahaya Gedung UPT TIK UNILA Untuk mengetahui diperlukan atau tidaknya  Gedung  UPT  TIK  UNILA menggunakan  instalasi  penangkal  petir dapat ditentukan berdasarkan nilai
perkiraan bahaya (R) = A + B + C + D + E ..................(3.2) dengan indek-indek sebagai berikut : [9]
1) Indek A, penggunaan dan isi Gedung  UPT  TIK  UNILA  merupakan salah  satu  gedung  perkantoran  tempat pusat  komputer  yang  digunakan  untuk menyimpan  arsip  dan  dokumen  penting lainya , nilai = 2.
2) Indek B, konstruksi bangunan
Gedung  UPT  TIK  UNILA  termasuk bangunan dengan menggunakan
konstruksi  beton  bertulang  dan  atap bukan logam, nilai = 2.
3) Indek C, tinggi bangunan Gedung UPT  TIK UNILA mempunyai ketinggian 19 meter, nilai = 4.
4) Indek D, situasi bangunan
Gedung  UPT  TIK  UNILA  berdiri  di daerah  dataran  tinggi dengan  ketinggian 700 meter dari permukaan laut, nilai = 0
5) Indek E, pengaruh kilatHari guruh per tahun  di  daerah  Kota  Bandar  Lampung adalah 260, nilai = 8 Jadi jumlah R = A + B + C + D + E = 2 + 2 + 4 + 0 + 8 = 16.
Karena nilai R = 16 maka indeks perkiraan bahaya  pada  Gedung  UPT  TIK  UNILA terhadap  sambaran  petir  adalah  sangat  besar. Dengan sendirinya pengamanan gedung terhadap sambaran petir sangat perlu.
3.Menentukan  luas  daerah  bangunan  yang menarik sambaran petir (Ca).
Perhitungan  luas  daerah  bangunan  yang menarik sambaran petir dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut: [9] Ca = (L x W) + (4L x H) + (4W x H) + 4(πH 2 )................................................(3.3)
Berdasarkan  rumus  tersebut  dan  data  yang diperoleh  mengenai  Gedung  UPT  TIK  UNILA dengan  tinggi  gedung  (H)  19  meter,  panjang gedung  (L)  39,5  meter,  dan  lebar  gedung  (W) 19,1  meter  maka  luas  daerah  yang  menarik sambaran petir adalah:
Ca = (39,5 m x 19,1 m) + ((4 x 39,5 m) x 19 m) + ((4 x 19,1 m) x 19 m) + 4 (3,14 x 19 2 )  m 2
Ca = (754,45 + 3002 + 1451,6 + 4534,16) m 2
Ca = 9.742,21 m 2 4.Menentukan perkiraan kemungkinan Gedung  UPT  TIK  UNILA  tersambar petir.
Dari  luas  daerah  yang  menarik  sambaran petir  tersebut  (Ca),  maka  kemungkinan  daerah Gedung UPT TIK UNILA tersambar petir dapat diketahui  dengan  menggunakan  rumus  berikut: [9]
Ps = Ca x NE x IKL x C1..................(3.4) Karena  terkait  dengan  jumlah  sambaran petir per hari per km 2 (NE) dengan I untuk Kota Bandar  Lampung  adalah    0,005 0 20’  maka  dari persamaan : [4]
NE = (0,1 + 0,35 sin I) (0,4 ± 0,2)….(3.5)
= (0,1 + 0,35 sin 5,2 0 ) (0,4 ± 0,2) =  (0,1317)  (0,4  ±  0,2)  sambaran petir/hari/ km 2
untuk ini diambil nilai maksimum yaitu = (0,1317) (0,6) sambaran petir/hari/ km 2 . = 0,079 sambaran petir/hari/ km 2 . Sehingga: Ps = 9.742,21. 10 -6 km2 x  0,079 x 260 x 2,0 = 0,4 sambaran petir/tahun
Perhitungan Tahun Tersambar Petir : 1/0,4 = 2,5 Tahun / Sambaran Petir
5.Menentukan tingkat kebutuhan pengamanan  Gedung  UPT    TIK  UNILA terhadap sambaran petir.
Berdasarkan  perhitungan  di  atas  maka tingkat  kebutuhan  pengamanan  dari  daerah Gedung  UPT  TIK  UNILA  adalah  berdasarkan persamaan : [9]
Pr = Ps x C2 x C3 x C4 x C5.............(3.6) Pr = 0, 4 x 1,4 x 2 x 1,5 x 1,5 = 2,52 sehingga  tingkat  proteksi  dari  daerah Gedung  UPT  TIK  UNILA  termasuk  proteksi tingkat  III  dengan  nilai  jarak  inisiasinya  (D)  = 20 m.
Dalam  perencanaan  instalasi  penangkal petir  pada  Gedung  UPT  TIK  UNILA  adalah penangkal petir sistem franklin . Proses pemilihan  penangkal  petir  sistem  franklin adalah :
Bangunan  Gedung  UPT  TIK  UNILA memiliki atap jurai. Dapat digunakan penangkal petir sistem franklin. Tiap-tiap Finial penangkal petir Franklin dihubungkan dengan menggunakan  kawat  BC  ±  10  mm 2 ,  dimulai dari ujung atap bangunan sampai dengan tengah atap  bangunan.  Radius  perlindungan  (Rp)  pada sistem franklin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : [4] Rp = h√±(D/h)-1……………………...(3.7) Rp = 0,3√±(20/0,3)-1 Rp = 1,7 meter Sehingga dapat dihitung luas area perlindungan : [4] Ap = π. Rp 2 ……...……………………(3.8) Ap = 3,14 . 1,7 2
Ap = 9,0746 m 2
Luas  penghantar  turun  dari suatu instalasi penangkal petir dengan arus gangguan berlangsung  selama  0,001  detik,  arus  petir maksimum  220  kA  dan  temperatur  konduktor yang diizinkan 1000 0 C adalah dari persamaan :
[3] A = Io√(8,5.10 -6 S/log10 ((T/274)+1) ...........(3.9)
A = 220.10 3 √(8,5.10 -6 0,001/log10 ((1000/274)+1)

## A = 9,406 mm 2
Karena  hasil  perhitungan  didapatkan  lebih kecil,  maka  dapat  digunakan  kawat  atau  kabel dengan  luas  penampang  yang  mendekati  hasil perhitungan dan tidak diizinkan lebih kecil dari hasil  perhitungan  [2].  Menurut  diameter  dari penangkal  petir  yang  digunakan  maka  luas penampang penghantar turun yang cocok untuk penangkal petir ini adalah 10 mm 2 .
Untuk sistem pentanahan dilakukan beberapa  pengukuran  tahanan  tanah  di  daerah
sekitar  Gedung  UPT  TIK  UNILA  yang menggunakan  Earth  Tester  Type  3235.  Dari hasil  pengukuran  resistansi  pentanahan  dapat dicari  nilai  besarnya  tahanan  pentanahan  dari batang elektroda dengan persamaan : [1]
X = ( L / (Ln48L /a-1) ) / d………….(3.10) X = ( L / (Ln48L /a-1) ) / d X = ( 0,5 / (Ln48.0,5 /0,012-1) ) / 7,81
X = ( 0,5 / (-1,959))/7,81 X = -0,255/7,81 X = -0,0326 Dan ; R = (1 + x )/2 ohm...............................(3.11)
R = (1 + (-0,0326)) / 2 R = 0,9674 / 2 R = 0,4837 ohm
Bahan-bahan  dan  material  yang  dibutuhkan dalam perencanaan instalasi penangkal petir ini adalah :
Tabel 1. Bahan Sistem Pentanahan dan Perkiraan Biaya

## IV. P ENUTUP

## 5.1 Kesimpulan
Hasil  analisis  dan  pembahasan  perencanaan instalasi  penangkal  petir  Gedung  UPT  TIK UNILA dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Berdasarkan  hasil  perhitungan  diperoleh besarnya  indeks  perkiraan  bahaya  16 sehingga mempunyai tingkat bahaya yang tergolong  besar  dan  membutuhkan  suatu instalasi  penangkal  petir  yang  baik  dan andal.
2. Dalam  satu  tahun  kepadatan  sambaran petir di Kota Bandar Lampung sebesar 65
sambaran/km 2 /tahun.
3. Luas daerah yang menarik sambaran petir pada  daerah  sekitar  gedung  UPT  TIK
UNILA  sebesar  9.742,21  m 2 dengan jumlah  sambaran  petir  0,079  per  hari  per km 2 dan  kemungkinan  gedung  tersambar petir 0,4 sambaran petir per tahun.
4. Jenis  penangkal  petir  yang  diusulkan digunakan Franklin, karena gedung tersebut  mempunyai  atap  yang  luas berbentuk jurai.
5. Total  perkiraan  biaya  untuk  pemasangan sistem  pentanahan  pada  Gedung  UPT TIK UNILA adalah Rp. 3.429.435,- (Tiga Juta  Empat  Ratus  Dua  Puluh  Sembilan
Ribu  Empat  Ratus  Tiga  Puluh  Lima Rupiah) 5.2 Saran Berdasarkan hasil perencanaan dan kesimpulan, maka  penulis  mengemukakan  beberapa  saran yaitu:
1. Sehubungan  penggunaan  alat  elektronik di  UPT  TIK  UNILA  terbilang  banyak, untuk  itu  diperlukan  keselamatan  gedung dari  bahaya  sambaran  petir,  dengan memasang penangkal petir.
2. Karena Gedung UPT TIK UNILA berada didaerah yang mempunyai hari guruh dan curah hujan yang cukup tinggi, sebaiknya dilakukan  pemeliharaan  dan  pemeriksaan secara berkala untuk menjaga atau dalam mengamankan gedung dari bahaya sambaran petir yang sewaktu-waktu dapat terjadi.
Daftar Pustaka:
[1] A.S. Pabla, Sistem Distribusi Daya Listrik, Erlangga Jakarta, 1994.
[2]  Andrias, Theoretisches Kodieren. Textanalyse in der Grounded Theory, 2000
[3]  Departemen Pekerjaan Umum, Pedoman Perencanaan Instalasi Penangkal Petir, Jakarta : Yayasan Bandung, Penerbit PU, 1987.
[4]  Golde, R.H Lightning. Volume 2. London : Academic Press Inc. 1981
[5]  Http://antipetir.com/penangkal-petir-rumah- konvensional, diunduh tanggal 27 Juli 2013
[6]  Https://id.wikipedia.org/wiki/Kota_ Bandar_Lampung diunduh tanggal 17
Oktober 2013 [7]  Https://ml.scribd.com/doc/229820415/ ANALISA-PEMETAAN-KONTUR-DAN- KERAPATAN-PETIRDENGAN-
LIGHTNING-2000-DAN-METODE- KRIGINGDI-SURABAYA-TAHUN-2000. Diunduh tanggal 17 Maret 2014
[8]  Observatorium BMKG dan Observatorium Polinela
[9]  Standar National Fire Protection Association, 1994, -781.
[10]Wikimapia.org/#lang=en&lat=-5.362719& lon=105.241433&z=18&m=b]
[11]Wikipedia, Awan Kumolonimbus diunduh tanggal 9 September 2015
[12] Zoro Reynaldo.co. Computation of Lightning Protection, Bandung.pdf. 1999. 2000.