Perlindungan lonjakan yang efektif tidak hanya dipasang begitu saja.Itu harus dikoordinasikan secara individual – dengan sistem yang akan dilindungi dan kondisi sekitar yang lazim di lokasi.Untuk itu, desain dan konsep harus konsisten.Ini berarti banyak detail yang harus diperhitungkan, mulai dari mempertimbangkan standar dan ketentuan hingga klasifikasi menurut zona proteksi petir.

Standar perlindungan petir dan lonjakan

Standar nasional dan internasional memberikan panduan untuk menetapkan konsep proteksi petir dan surja serta desain perangkat proteksi individu.

Proteksi petir menurut IEC 62305:

Bagian 1: Karakteristik sambaran petir
Dalam Bagian 1 standar ini [1], sifat karakteristik sambaran petir, kemungkinan terjadinya, dan potensi bahaya diperhitungkan.

Bagian 2: Analisis risiko
Analisis risiko menurut Bagian 2 dari standar ini [2] menjelaskan proses yang, pertama-tama, kebutuhan proteksi petir untuk sistem fisik dianalisis.Berbagai sumber kerusakan, misalnya, sambaran petir langsung di gedung, menjadi fokus, seperti halnya jenis kerusakan yang diakibatkannya:
• Dampak terhadap kesehatan atau hilangnya nyawa
• Hilangnya layanan teknis untuk publik
• Hilangnya benda-benda penting budaya yang tak tergantikan
• Kerugian finansial
Manfaat finansial ditentukan sebagai berikut: bagaimana total biaya tahunan untuk sistem proteksi petir dibandingkan dengan biaya potensi kerusakan tanpa sistem proteksi?Evaluasi biaya didasarkan pada pengeluaran untuk perencanaan, perakitan, dan pemeliharaan sistem proteksi petir.

Bagian 3 dan 4: Alat bantu perencanaan dan spesifikasi
Jika penilaian risiko menentukan bahwa proteksi petir diperlukan dan hemat biaya, maka jenis dan cakupan tindakan khusus untuk proteksi dapat direncanakan berdasarkan Bagian 3 [3] dan 4 [4] dari standar ini.Tingkat proteksi petir yang ditentukan oleh manajemen risiko sangat menentukan untuk menentukan jenis dan ruang lingkup tindakan.
Untuk struktur fisik yang membutuhkan tingkat keamanan yang sangat tinggi, hampir semua serangan harus ditangkap dan dilakukan dengan aman.Untuk sistem di mana risiko residual yang lebih tinggi dapat diterima, pemogokan dengan amplitudo yang lebih rendah tidak ditangkap.

Perlindungan lonjakan menurut IEC 60364-4-44

Standar ini [5] menjelaskan kondisi di mana perangkat pelindung lonjakan arus akan digunakan dalam sistem tegangan rendah untuk melindungi instalasi listrik terhadap tegangan lonjakan.Area aplikasi dengan demikian terbatas pada tegangan surja yang disebabkan oleh pengaruh atmosfer atau sebagai konsekuensi dari prosedur switching yang ditransmisikan oleh sistem catu daya.Sambaran petir langsung dalam sistem struktur tidak dipertimbangkan, hanya sambaran di dalam atau di sekitar jalur suplai.
Demikian juga, sistem struktural dengan risiko ledakan serta aplikasi struktural yang dapat menyebabkan kerusakan lingkungan (misalnya, sistem petrokimia atau pembangkit listrik tenaga nuklir) tidak termasuk dalam penerapan standar.Untuk proses ini, standar sambaran petir IEC 62305 akan digunakan secara eksklusif.
Perangkat pelindung lonjakan arus harus digunakan jika tegangan lebih transien dapat memiliki efek sebagai berikut:
• Kehidupan manusia, misalnya, sistem keselamatan, rumah sakit
• Lembaga publik dan budaya, misalnya, hilangnya layanan publik, pusat TI, museum
• Kegiatan industri atau bisnis, misalnya hotel, bank, sistem produksi, peternakan.

Langkah-langkah dan peralatan perlindungan dasar

Untuk secara konsisten melindungi sistem struktural dari sambaran petir dan tegangan lonjakan, diperlukan berbagai tindakan perlindungan atau peralatan yang disesuaikan satu sama lain.Pembagian yang luas dapat dibuat sebagai berikut:
• Proteksi petir eksternal
• Proteksi petir internal
• Pembumian dan ikatan ekuipotensial
• Sistem SPD terkoordinasi

Proteksi petir eksternal

Proteksi petir eksternal (Gbr. 15) bertujuan untuk mengalihkan sambaran yang mendekati objek yang akan dilindungi dan untuk mentransmisikan arus petir dari titik di mana ia mengenai ke tanah.Dengan demikian, tidak ada kerusakan yang dapat disebabkan oleh efek termal, magnetik, atau listrik.Proteksi petir eksternal bersifat sistematis: terdiri dari terminal udara, arester, dan sistem pentanahan.

Proteksi petir internal

Sistem proteksi petir internal harus mencegah pembentukan percikan api yang berbahaya di dalam sistem.Percikan api dapat disebabkan oleh arus petir di sistem proteksi petir eksternal atau di bagian konduktif lain dari sistem struktural.
Sistem proteksi petir internal terdiri dari ikatan ekuipotensial dan isolasi listrik dari sistem proteksi petir eksternal.
Ikatan ekuipotensial proteksi petir adalah kombinasi tindakan yang mencegah perbedaan potensial.Mereka terutama menghubungkan sistem proteksi petir ke instalasi logam, sistem internal, serta sistem listrik dan elektronik di dalam sistem.Ini terjadi melalui jalur ikatan ekuipotensial, perangkat pelindung lonjakan arus atau isolasi celah percikan.

Pembumian dan ikatan ekuipotensial

Sistem pentanahan bertujuan untuk mendistribusikan dan melepaskan arus petir yang ditangkap ke tanah.Di sini, jenis sistem pentanahan lebih penting daripada resistansi pentanahan.Arus petir adalah pulsa yang sangat pendek yang berperilaku seperti arus frekuensi tinggi.Ikatan ekuipotensial yang efektif juga penting.Ikatan ekuipotensial menghubungkan semua bagian konduktif listrik satu sama lain melalui konduktor – konduktor aktif dilindungi oleh perangkat pelindung lonjakan arus.Dengan demikian, melindungi terhadap semua jenis kopling.

Sistem SPD terkoordinasi

Sistem SPD terkoordinasi dipahami sebagai sistem multi-level perangkat pelindung lonjakan arus yang dikoordinasikan satu sama lain.
Langkah-langkah berikut direkomendasikan untuk mencapai sistem SPD berkinerja tinggi.
• Bagi sistem struktur menjadi zona proteksi petir
• Menggabungkan semua garis yang melintasi antara zona yang berbeda ke dalam ikatan ekuipotensial lokal menggunakan SPD yang sesuai
• Mengkoordinasikan berbagai jenis SPD: perangkat harus saling menangani secara selektif untuk mencegah masing-masing komponen kelebihan beban
• Gunakan jalur suplai pendek untuk koneksi paralel SPD antara konduktor aktif dan ikatan ekuipotensial
• Letakkan garis terlindungi dan tidak terlindungi secara terpisah
• Hanya peralatan darat melalui SPD masing-masing (disarankan)

Zona proteksi petir

Memutuskan tempat untuk memasang perangkat proteksi surja dalam sistem struktur didasarkan pada konsep zona proteksi petir yang dijelaskan dalam Bagian 4 dari standar proteksi petir IEC 62305 [4].

Ini membagi sistem struktural menjadi zona proteksi petir (LPZ), dan melakukannya dari luar ke dalam dengan penurunan tingkat proteksi petir.Di zona eksternal hanya peralatan tahan yang dapat digunakan.Namun, di zona internal, peralatan sensitif juga dapat digunakan.Zona individu ditandai dan diberi nama sebagai berikut:

LPZ 0A
Area yang tidak terlindungi di luar gedung yang memungkinkan terjadinya sambaran petir langsung.Kopling langsung arus petir dalam garis, medan magnet yang tidak dilemahkan dari sambaran petir.

LPZ 0B
Area di luar gedung yang terlindung dari sambaran petir langsung melalui terminal udara.Medan magnet yang tidak dilemahkan dari sambaran petir hanya menginduksi arus lonjakan pada saluran.

LPZ 1
Area di dalam gedung yang mungkin masih terkena tegangan surja energi tinggi atau arus surja dan medan elektromagnetik kuat.

LPZ 2
Area di dalam gedung yang mungkin masih terkena tegangan surja atau arus surja dan medan elektromagnetik yang telah melemah secara signifikan.

LPZ 3
Area di dalam gedung yang hanya dapat dikenai tegangan surja atau arus surja yang sangat rendah atau hampir tidak ada dan medan elektromagnetik yang sangat lemah atau tidak ada sama sekali.

Semua jalur yang melintasi zona harus menggunakan perangkat pelindung lonjakan terkoordinasi.Nilai kekuatannya didasarkan pada kelas perlindungan yang ingin dicapai, yang ditentukan menurut spesifikasi hukum atau melalui analisis risiko.Ketika memilih perangkat pelindung lonjakan arus, gunakan standar sebagai dasar, dengan asumsi bahwa 50% dari arus petir akan dibuang ke tanah.50% lainnya dari arus petir diarahkan ke instalasi listrik melalui ikatan ekuipotensial utama dan dari sana harus dilakukan jauh dari sistem SPD.