ILMU TEKNIK : Surja Petir dan Jenis-Jenis Sambaran Petir

Kejadian surja petir dan surja hubung singkat merupakan suatu hal yang selalu dihadapi dan ditanggulangi pada suatu instalasi listrik. Surja hubung timbul karena proses pembukaan dan penutupan PMT, baik karena disengaja atau karena adanya kejadian tidak normal pada suatu sitem tenaga listrik. 

Sedangkan surja petir karena adanya peristiwa sambaran petir yang menyambar ke suatu benda di bumi terjadi akibat pelepasan muatan listrik dari awan petir ke bumi. Dalam prosesnya, pelepasan muatan listrik tersebut terjadi dalam orde Second Besarnya muatan listrik di awan petir, mewakili besarnya arus petir uníuk rneneĺralisir ke bumi. (bumi berfungsi sebagai gudang penampungan muatan listrik). Arus petir adalah arus listrik yang pola ritasnya bisa positif bisa pula negatif terhadap referensinya (bumi) dan mengalir dalam waktu singkat, sebagai gelombang berjalan. 

Apabila petir menyambar di suatu titik misal pada jaringan listrik, maka gerak dari gelombang petir itu menjalar ke segala arah menuju suatu titik Iain yang dapat menetralisir arus petir tersebut. Yaitu menuju ke titik pembumian, dengan kata lain terjadi gelombang yang disebut gelombang berjalan, yang berjalan sepanjang jaringan, gelombang ini menyebabkan adanya beda potensial antara fasa dengan tanah, sehingga arus petir akan mengalir ke tanah melalui kawat yang dekat dengan bumi seperti isolator (pin), traves, tiang dan belitan trafo tenaga yang terpasang pada jaringan listrik tersebut. Peralatan listrik yang di lalui gelombang petir dapat menyebabkan kerusakan, pada  keretakan, bila petir melalui trafo tenaga (lapat menimbulkan kerusakan prunernya, Sebagai pengaman pada jaringan listrik untuk memotong petir atau surja hubung, di pergunakajl peralatan yang di sebut arrester. Fungsi sangat vital pada kondisi adanya kedua jenis surja di atas, bila arrester gagal bahaya besar mengancam pembangkit, transformator tenaga dan peralatan listrik pendukungya. Kebakaran hebat bisa terjadi dengan sangat spat dan kerugian milyaran rupiah sudah pasti akan dialami, sehingga penting sekali peralatan ini dipelihara dan diamati kinerjanya setiap saat. 

Surja petir dapat juga menyambar peralatan lain pada benda-benda yang banyak mengandung logam di atas permukaan bumi yang lebih tinggi dari lingkungannyaseperti manusia, pepohonan, rumah atau menara antena. 

Suatu petir bisa terjadi apabila ada awan yang bermuatan berada diatas bumi dalam jarak tertentu. Pada awan tersebut, muatan positif mengumpul pada bagian atas dan yang negatif berada disebelah bawah. Karena bumi dikatakan sebagai benda yang mempunyai muatan positif pada pemukaannya. Oleh karena itu muatan negatif yang berada dibagian bawah awan akan tertarik oleh muatan positif yang ada di bumi, proses pengaliran muatan negatif dari awan menuju kebumi inilah yang dinamakan Petir. Jadi petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan karena dia bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya. Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar maka akan terjadi pembuangan muatan negatif (elektron) dari avvan ke bumiatau sebaliknya untuk mencapai kesetimbanagn. Pada proses pembuangan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah terjadi ledakan suara. Jadi Petir lebih sering terjadi pada musim hujan, karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus lebih mudah mengalir. Karena ada bemuatan negatif dan awan bennuatan positif,maka petir juga bisaterjadi antar awan yang berbeda muatan.

Bila gelombang petir dekat dengan bumi akan melepas muatannya yang disebut discharge melalui benda-benda dekat dengan bumi yang mengandung logam atau air. karena benda ini dapat menghantarkan aliran listrik, adapun benda sebagai pemicu aliran gelombang petir ke bumi:

• Manusia atau  pepohonan.
• Gedung-gedung bertingkat. tiang saluran udata tegangan menengah. Tiang transmisi. menara antena katena mengandung logam.
• Benda-benda lain yang lebih tinggi dan lingkungannya atau bumi yang banyak mengandung logam.

Negara-negara yang terletak di daerah khatulistiwa yang panas dan lembab seperti Indonesia. Energi yang dihasilkan oleh satu sambaran petir mencapai 55 kWhours. Hal ini pcrlu pengamanan yang baik pada peralatan listrik yang lebih tinggi dari lingkungannya.

Ada beberapa sambaran petir sebagai berikut :

• Sambaran Langsung 

Sambaran langsung adalah sambaran petir yang langsung mengenai benda yang di atas bumi. Sambaran petir ini yang paling besar dengan arus dan tegangan yang besar dan paling hebat diantara gelombang petir lainnya yang datang kebenda di atas permukaan bumi. Sambaran langsung menyebabkan tegangan lebih yang sangat tinggi, tidak mungkin dapat ditahan oleh isolasi yang ada(>BIL). 

• Sambaran Induksi 

Bila terjadi sambaran kilat ketanah di dekat saluran maka akan terjadi fenomena transien yang diakibatkan oleh medan elektromagnetis dan kanal kila. Fenomena kilat ini terjadi pada kawat penghantar. Akibat dari kejadian ini timbul tegangan lebih dan gelombang berjalan yang Inerambat pada kedua sisi kawat tenlpat sambaran berlangsung. Tegangan induksi dapat berubah-ubah tergantung dari keadaannya, secara umum besar tegangan lebih akibat Allibaran induksi antara 100-200 kV, muka gelojnbangnya (Wave front) lebih dan IO dan ekor gelombang (wave tail) IIS, dimana gelonlbang sebagai ancaman bagi peralatan distnbusi, Atau peralatan listnk dekat clengan Induksl dari sambaran induksi.

• Sambaran dekat 

Dimana gelombang berjalan yang melalui penghantar dekat dengan peralatan listrik. 

• Sambaran jauh 

Bila penghantar dilindungi dengan penghantar tanah- sehinuga gelombang berjalan cukup jauh mengenai penghantar fasa. 

Kerusakan akibat tegangan lebih :

• Tegangan tembus luar (External Flashover) merusak isolator, bagian permukaan peralatan. Ini disebabkan oleh amplitude gelombang datangTegangan tembus dalam (Internal Flashover), merusak isolasi utama dari peralatan ketanah, merusak isolasi antara bagian-bagian dalam peralatan (Isolasi antara gulungan dari trafo). Ini disebubkan oleh kecuraman gelombang datang. 
• Tegangan tembus luar dan dalam (Internal and External Flashover) yang mungkin terjadi akibat osilasi yang terjadi pada peralatan. Ini disebabkan oleh kecuraman gelombang datang dengan ekor gelombang yang panjang. 
• Sambaran petir dapat merambat ke dalam bangunan (rumah) melalui kawat jaringan listrik dan bahayanya dapat merusak alat-alat elektronik di bangunan yang terhubung ke jaringan listrik itu.