Sistem Perlindungan Kilat Bangunan7 min read

Negara kita terletak di kawasan yang kerap berlakunya kilat kerana berada di atas garisan khatulistiwa di mana suhu lebih tinggi daripada tempat lain. Kadar taburan kilat di atas bumi tidak sama. Gambarajah di bawah menunjukkan kawasan atas muka bumi ini yang kerap berlakunya kilat. Lain tempat mempunyai kadar yang berlainan. 70% kilat berlakunya di kawasan tropika dan Malaysia termasuk dalam kawasan ini. Kilat akan menyambar sesuatu yang memberi jalan paling mudah untuk arus elektrik menuju ke bumi. Dalam erti kata lain, kilat akan menyambar apa-apa yang paling dekat dengannya. Di kawasan luar bandar, banyak pokok yang sering disambar kilat. Manakala, di kawasan bandar, bangunan tinggi sering menjadi mangsa. Tidak hairanlah, di bandar pesat seperti Kuala Lumpur, kita sering nampak bangunan sering disambar kilat. Ini menjadi satu cabaran buat jurutera untuk melindungi bangunan daripada disambar kilat. Oleh itu, terdapat sistem perlindungan kilat pada bangunan untuk menyelesaikan masalah ini.

NASA/GHRC/NSSTC Lightning Team, Public domain, via Wikimedia Commons

Mengapa perlu lindungi bangunan daripada kilat?

1. Melindungi struktur bangunan

Mengapa perlu untuk ada perlindungan daripada kilat? Oleh kerana bangunan pada hari ini berdiri tinggi sebagai pencakar langit, ianya sangat mudah untuk disambar kilat. Jika bangunan tersebut tidak mempunyai sistem penahanan kilat atau sistem tersebut tidak dipasang dengan betul, ianya akan menyebabkan bahagian luar bangunan tersebut rosak. Gambar di bawah menunjukkan bucu sebuah bangunan yang rosak akibat serangan kilat. Untuk pengetahuan anda, bahagian bucu bangunan tajam sering kali disambar kilat.

An example of a lightning strike damage which occurred near to an ESE air terminal.  
Protection from Lightning Strikes oleh Zainalabidin Hartono

2. Keselamatan bangunan

Bayangkan apabila kilat menyambar sesebuah premis yang kritikal seperti pelantar minyak atau pusat pemprosesan bahan api. Bencana akan berlaku seterusnya menyebabkan kerugian. Inilah yang berlaku ada 2006 di sebuah tangki simpanan minyak di Pasir Gudang, Johor yang menyebabkan kebakaran besar berlaku.

Kebakaran boleh berlaku di premis kritikal.

3. Kerosakan pada sistem elektronik dalam bangunan

Dunia moden dilengkapi dengan pelbagai alatan elektronik di rumah mahupun di pejabat. Peralatan elektronik menggunakan voltan dan kuasa yang sangat rendah. Teknologi elektronik yang semakin maju dan kecil bermaksud lebih sedikit voltan diperlukan untuk merosakkannya. Sisem elektronik juga sangat sensitif kepada pengaruh gelombang elektromagnetik. Kilat salah satu sumber yang menghasilkan denyutan elektromagnetik kilat (LEMP) yang mengganggu operasi sistetm elektronik.

Komponen Sistem Perlindungan Kilat

Pernakah anda terfikir kenapa kita selamat berada di dalam bangunan sewaktu kilat? Juga, kenapa struktur bangunan tidak rosak jika disambar kilat? Ini kerana, terdapat sistem perlindungan kilat yang yang melindungi dan mengurangkan kerosakan pada bahagian luar bangunan disebabkan kilat. Tiga unsur penting dalam sistem ini adalah terminal udara, konduktor dan rod pengebumian.

Sistem perlindungan atau penahan kilat pada bangunan

1. Terminal Udara

Berfungsi untuk memintas penyambaran kilat dan menghalakan arus melalui konduktor terus ke rod pengebumian. Justeru, melindungi struktur bangunan daripada kilat. Boleh terdiri daripada susunan mesh konduktor tembaga atau aluminium yang disusn secara menegak atas bumbung dan bahagian luar dinding. Jarak antara terminal udara dinyatakan di dalam standard antarabangsa.

2. Konduktor

Konduktor memberi laluan impedans rendah untuk arus kilat daripada terminal ke rod pengebumian. Secara amnya, terdiri daripada beberapa konduktor, mempunyai jarak yang sama di sekitar struktur. Konduktor perlu memberi laluan arus elektrik yang terus dan lurus ke rod pengebumian.

3. Rod Pengebumian

Merupakan sebuah sistem yang melesapkan arus kilat kedalam tanah atau batu dibawah struktur yang ingin dilindungi. Rod pengebumian biasanya terdiri daripada rod elektrod aloi tembaga yang diletakkan secara menegak ke dalam tanah pada kaki setiap konduktor. Terletak lebih kurang satu meter daripada struktur tersebut. Kedalaman rod pengebumian bergantung kepada jenis tanah.

Sistem perlindugnan kilat bangunan

Cara menentukan lokasi terminal udara

Kita sudah pun tahu bahawa terminal udara dalam sistem perlindungan kilat pada bangunan fungsinya adalah untuk memintas kilat dan salurkan arus elektrik ke rod pengebumian melalui konduktor. Namun, bagaimana kita nak tahu di mana lokasi yang perlu diletakkan terminal udara ? Terdapat beberapa kaedah yang telah pun difikirkan sejak 200 tahun dahulu untuk menentukan lokasi terminal udara yang sesuai.

1. Kaedah sudut perlindungan

Kaedah sudut perlindungan dicipta oleh saintis bernama Gay Lussac pada tahun 1823. Ianya merupakan kaedah yang pertama untuk menentukan lokasi terminal udara.

Sistem perlindungan kilat pada bangunan
BS EN IEC 62305 standard series

Untuk memahami konsep keadah ini, bayangkan anda berdiri disebelah sebuah batang terminal udara, anda dilindungi daripada kilat kerana berada di kawasan selamat umpama payung berbentuk kon sebesar 45 darjah daripada batang terminal udara. Selagi bangunan berada di bawah kawasan kon tersebut, maka bangunan tersebut selamat daripada kilat.

2. Kaedah jaring

Kaedah jaring atau dalam bahasa inggeris dianggil “mesh” dicipta oleh seorang saintis bernama James Clerk Maxwell pada tahun 1876. Ianya sesuai digunakan untuk bumbung bangunan berbentuk rata atau struktur bumbung cerun dan tidak sesuai untuk bumbung berkeluk. Terminal udara perlu diletakkan pada hujung garis bumbung dan bucunya membentuk jaring. Ini kerana, kajian moden mendapati hujung dan bucu bumbung adalah yang paling kerap rosak akibat kilat.

SIstem perlindungan kilat pada bangunan
BS EN IEC 62305 standard series

3. Kaedah sfera berguling

Semakin bangunan dibina tinggi pada abad ke-20, kaedah PAM dan MM dilihat tidak cukup untuk melindungi bangunan ini daripada serangan kilat. Masalah ini di selesaikan oleh seorang profesor daripada Hungary, Tibor Horvath yang memperkenalkan kaedah sfera berguling. Dalam bahasa inggeris, ianya dipanggil “The Rolling Sphere method” (RSM).

Sistem penahan kilat pada bangunan
BS EN IEC 62305 standard series

Cara untuk memahami kaedah ini, bayangkan sebuah sfera gergasi yang bersaiz lebih kurang bangunan tersebut. Sfera gergasi ini digulingkan keatas bangunan yang ingin ditentukan lokasi terminal udaranya. Bahagian bangunan yang terkena sfera tersebut ialah lokasi dimana kilat mungkin menyambar dan terminal udara perlu diletakkan. Manakala, bahagian yang tidak terkena sfera tersebut adalah bahagian yang selamat daripada kilat.

Bagaimana untuk mengetahui saiz sfera tersebut? Ianya bergantung kepada tahap perlindungan kilat yang dingini atau “Lightning Protection Level” (LPL). Kebiasannya, radius sfera bersaiz 45m digunakan.

Kelas LPLRadius Sfera Berguling (m)
I20
II30
III45
IV60

Rujukan

https://www.equiptest.co.uk/lightning-protection-what-it-is-and-why-you-need-it/

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/lightning-protection-system/pdf

http://www-public.tnb.com/eel/docs/furse/BS_EN_IEC_62305_standard_series.pdf

https://www.dehn-international.com/sites/default/files/media/files/lpg-2015-e-complete.pdf

http://www.electrical-knowhow.com/2014/05/Rolling-Sphere-Method-for-Lightning-Protection-Design.html

https://www.nst.com.my/opinion/letters/2018/03/346776/malaysian-solves-lightning-problem

https://newsbeezer.com/malaysia/a-malaysian-woman-has-changed-the-worlds-view-of-lightning-but-what-did-she-discover-cilisos/

1 thought on “Sistem Perlindungan Kilat Bangunan7 min read

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *