IG Suputra Widharma 1 , Putri Alit WS 2 , DA Indah Cahya Dewi 3 , IM Sajayasa 4 IN Sunaya 5 , IGN Sangka 6 , IGK Sri Budarsa 7

## STUDI PENGARUH PEMASANGAN SISTEM COUNTERPOISE PADA LIGHTNING ARRESTER DI GARDU DISTRIBUSI BERBASIS SOFTWARE ETAP
IG Suputra Widharma 1 , Putri Alit WS 2 , DA Indah Cahya Dewi 3 , IM Sajayasa 4 IN Sunaya 5 , IGN Sangka 6 , IGK Sri Budarsa 7 1234567 Jurusan Teknik Elektro, Politeknk Negeri Bali Kampus Bukit Jimbaran, Kuta Selatan, Badung, Bali 80364 E-mail: suputra@pnb.ac.id, putrialit@pnb.ac.id, ayuindah@pnb.ac.id, msajayasa@pnb.ac.id, nengahsunaya@pnb.ac.id, kmgsangka@pnb.ac.id, sribudarsa@pnb.ac.id
Abstrak – Keandalan  sistem  distribusi  tenaga  listrik  sangat  diperlukan  untuk  menjaga  kontinuitas penyaluran  energi  listrik  dari  gardu  induk  sampai  ke  pelanggan  melalui  gardu  distribusi.  Ini  terjadi karena  lightning  arrester  yang  mengalami  kegagalan  dalam  menyalurkan  tegangan  impuls  ke  tanah karena resistansi pembumian yang cukup tinggi. Pada bagian ini transformator merupakan komponen terpenting dari  gardu distribusi.  Oleh  sebab itu,  transformator  harus  dilindungi  oleh  lightning  arrester dengan  nilai  resistansi  pembumian  yang  kecil  yaitu  ≤3 Ω. Penelitian  ini bertujuan  untuk mengetahui perbandingan hasil perhitungan counterpoise di Gardu Induk. Dalam menentukan efisiensi penyaluran daya listrik  dipergunakan simulasi dengan memanfaatkan perangkat  lunak ETAP sehingga diperoleh besarnya efisiensi penyaluran daya listrik pada gardu tersebut. Kualitas tegangan yang diamati di sisi beban  dari  penyulang  yang  diperoleh  dari  hasil  simulasi  menggunakan  program  ETAP  diketahui sebesar  95,65%.  Berdasarkan  hasil  pengujian  ketiga  konstruksi  pembumian  counterpoise  untuk memperbaiki  nilai  resistansi  pembumian  lightning  arrester,  maka  yang  paling  efektif  dan  tepat diimplementasikan  di  lapangan  yaitu  konstruksi  III  dengan  hasil  perhitungan  counterpoise  didapat hasil 2,5 Ω, sedangkan pengujian di lapangan diperoleh hasil 2,78 Ω dengan persentase penurunan yaitu 87,96% dari resistansi awal sebesar 23,1 Ω. Memperhatikan hasil analisis dan kesimpulan, maka disarankan kepada pihak terkait agar melakukan kajian lebih mendalam untuk mendapatkan nilai yang lebih  sesuai  (actual).  Analisis  ini  juga  bisa  menjadi  bahan  pertimbangan  kepada  pihak  terkait  untuk pengembangan jaringan ke depannya.
Kata kunci :  Lightning Arrester; Pembumian; Counterpoise; Software ETAP.
Abstract  - Reliability of the electric power distribution system is needed to keep the electrical energy can  be  distributed  continuously  from  substation  to  the  customer  through  the  distribution  substation. However,  the  distribution  system  often  has  disruption  due  to  lightning  surges  striking  distribution substation.  The transformer is the most important component of the distribution substation. Therefore, the transformer must be protected by lightning arrester with a small earthing resistance value that is ≤3 Ω.  This  research  aims  to  compare  the  results  of  the  counterpoise  calculation  in  the  substation.  To determine  the  efficiency  of  power  distribution  in  the  substation  by  using  ETAP  software,  so  that  the efficiency of  distribution  in  the  substation  can  be found.  Quality  of  voltage  noticed at  the  load  sector from  the  feeder  that  found  from  simulation  result  by  using  software  ETAP,  found  electric  power transmission is 95,65%. Based on the test  results of the three counterpoise earthing constructions to repair  the  lightning  arrester  earthing  resistance  value,  the  most  effective  and  appropriate implementation in the field is construction III with counterpoise calculation got value 2,5 Ω, while test result  in  the  field  got value 2,78 Ω with percentage decrease is 87,96% from the initial resistance of 23,1 Ω. Considering to analysis result and conclusions, it’s important inform for stakeholders who will using this data to do optimal study anymore to  find actual value of distribution system reliability. This analysis results can be a good reference  for stakeholders in their programs who want to improve the distribution network in the future.
Keyword : Lightning Arrester; Grounding; Counterpoise; ETAP Software.
IG Suputra Widharma 1 , Putri Alit WS 2 , DA Indah Cahya Dewi 3 , IM Sajayasa 4 IN Sunaya 5 , IGN Sangka 6 , IGK Sri Budarsa 7

## PENDAHULUAN
Keandalan  suatu  sistem  distribusi  tenaga  listrik sangat  diperlukan  untuk  menjaga  kontinuitas penyaluran energi listrik dari gardu induk sampai ke pelanggan  melalui  gardu  distribusi.  Namun,  pada kenyataannya  sistem  distribusi  sering  mengalami gangguan,  salah  satunya  yaitu  gangguan  akibat surja  petir  yang  menyambar  gardu  distribusi, dimana  lightning  arrester  atau  disingkat  LA  gagal menyalurkan  tegangan  impuls  ke  tanah  karena resistansi pembumian yang cukup tinggi. Sambaran petir dapat merusak peralatan listrik yang diakibatkan  oleh  adanya  gelombang  amplitudo transien  yang  berjalan  sepanjang  jaringan  dan tegangan  yang  tinggi  dari  sambaran  petir. Sambaran  petir  dapat  berupa  sambaran  langsung maupun tidak langsung yang bisa  menyambar dari berbagai  titik.  Adapun  komponen  terpenting  dari gardu  distribusi  adalah  transformator,  karena transformator  terhubung  dengan  saluran  udara  20 kV  dan  penempatannya  berada  pada  tempat  yang terbuka,  sehingga  pada  transformator  dapat  terjadi gangguan  tegangan  lebih  akibat  sambaran  petir secara  langsung  atau  sambaran  petir  tidak langsung (induksi).
Sambaran petir akan menghasilkan tegangan lebih yang tinggi melebihi kemampuan isolasi transformator sehingga dapat menyebabkan kerusakan  isolasi  yang  fatal[1].  Oleh  sebab  itu, transformator  harus  dilindungi  oleh  lightning arrester  dengan  nilai  resistansi  pembumian  yang kecil.  Sistem  pembumian  pada  jaringan  distribusi digunakan  sebagai  pengaman  langsung  terhadap peralatan  dan  manusia  bila  terjadinya  gangguan tanah atau kebocoran arus akibat kegagalan isolasi dan  tegangan  lebih  pada  peralatan  jaringan distribusi  [2].  Sistem  pembumian  diharapkan memiliki nilai resistansi pembumian sekecil mungkin,  agar  tegangan  lebih  dapat  disalurkan langsung  ke  tanah.  Penyulang  Panji  sering mengalami  gangguan  akibat  surja  petir.  Selama kurun  waktu  2019  sampai  dengan  Februari  2021, pada  Penyulang  tersebut  tersebut  mengalami gangguan  akibat  surja  petir  sebanyak  7  kali.  Ini menunjukkan  bahwa  sistem  pembumian  belum optimal  menyalurkan  tegangan  impuls  ke  tanah yang  diakibatkan  oleh  surja  petir.  Hal  ini  tentunya disebabkan karena nilai resistansi pembumian yang
kurang  baik  dan  belum  memenuhi  standar. Dari  beberapa  data  hasil  pengukuran  nilai resistansi pembumian lightning arrester pada Penyulang  Panji,  masih  terdapat  nilai resistansi pembumian yang lebih besar dari 3 Ω  dan  bahkan  ada  yang  sampai  41  Ω.  Nilai resistansi  pembumian  tersebut  tentunya memerlukan  upaya  perbaikan,  sehingga diperoleh nilai resistansi pembumian
lightning  arrester  yang  sesuai  standar Instruksi Kerja
Pembangunan Gardu Distribusi Unit Induk Distribusi Bali yaitu ≤3 Ω.

## METODE
Dengan maksud dan tujuan ingin mengetahui kondisi  terkini  dari  gardu    khususnya berkenaan dengan efisiensi penyaluran daya listrik dan kualitas tegangan yang disalurkan. Penyulang tersebut sering mengalami gangguan  akibat  surja  petir.  Selama  kurun waktu  2019  sampai  dengan  Februari  2021, pada Penyulang tersebut mengalami gangguan  akibat  surja  petir  sebanyak 7  kali. Ini  menunjukkan  bahwa  sistem  pembumian belum optimal menyalurkan tegangan impuls ke  tanah  yang  diakibatkan  oleh  surja  petir. Hal  ini  tentunya  disebabkan  karena  nilai resistansi  pembumian  yang  kurang  baik  dan belum memenuhi standar.
Dari  beberapa  data  hasil  pengukuran  nilai resistansi pembumian lightning arrester pada Penyulang  tersebut,  masih  terdapat  nilai resistansi pembumian yang lebih besar dari 3 Ω  dan  bahkan  ada  yang  sampai  41  Ω.  Nilai resistansi  pembumian  tersebut  tentunya memerlukan  upaya  perbaikan,  sehingga diperoleh nilai resistansi pembumian lightning  arrester  yang  sesuai  standar
Instruksi Kerja Pembangunan Gardu Distribusi Unit Induk Distribusi Bali yaitu ≤3 Ω maka  Penulis  mencoba  melakukan  analisis jaringan  melalui  simulasi  menggunakan perangkat  lunak ETAP  12.6.0.  Adapun  data- data  yang  digunakan  dasar  dalam  simulasi sistem  tersebut  adalah  bersumber  dari Laporan  Tahunan  ( Annual  Report )  dan  data Penyulang,  beserta  data  dari Library ETAP. Di mana hasil simulasi melalui respon sistem
IG Suputra Widharma 1 , Putri Alit WS 2 , DA Indah Cahya Dewi 3 , IM Sajayasa 4 IN Sunaya 5 , IGN Sangka 6 , IGK Sri Budarsa 7
yang  ditunjukan  ETAP  akan  dilakukan  perhitungan serta dianalisis terhadap besaran efisiensi penyaluran  daya  listrik,  begitu  juga  akan  dihitung dan  dianalisis  terhadap  kualitas  tegangan  di  sisi ujung beban Penyulang tersebut. Dalam melakukan analisis,  Penulis  menggunakan  metode  kuantitatif dan komparatif, di mana hasil analisis terhadap dua kondisi  Penyulang  tersebut  akan  dibandingkan dengan SPLN no. 72 Tahun 1987.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Berikut  merupakan  gambar single  line  diagram yang  menggambarkan  sistem  kelistrikan  dalam kondisi existing ,  mulai  dari  sumber  daya  yang mensuplai  unit  transformator  distribusi  seperti ditunjukkan gambar 1 di bawah.
Adapun  tujuan  yang  ingin  dicapai oleh  penulis  dari penelitian ini adalah untuk mengetahui
perbandingan  hasil  pengukuran  resistansi counterpoise di Penyulang tersebut, mengetahui  perbandingan  hasil  perhitungan counterpoise  dengan  hasil  pengujian  di lapangan, untuk mengetahui efisiensi penyaluran  daya  listrik  di    Penyulang tersebut. Langkah awal yang perlu dilakukan adalah  membuat  diagram  satu  garis  ( single line diagram ) dan kemudian meng- input data teknik masing-masing peralatan listrik
pendukung sistem. Setelah semua data-data teknik yang diperlukan di- input dan di- setting sesuai  kebutuhan,  selanjutnya  ETAP  di- run melalui Run  Load  Flow  Analysis .  Berikut gambar single line diagram yang ditampilkan pada  ETAP  berturut-turut  seperti  gambar  2 dan  gambar  3.  Sedangkan  cuplikan  respon hasil  simulasi  ETAP  seperti  ditunjukkan gambar 4 di bawah.
Gambar 1 Simulasi Single Line Diagram Penyulang  dengan Software ETAP
IG Suputra Widharma 1 , Putri Alit WS 2 , DA Indah Cahya Dewi 3 , IM Sajayasa 4 IN Sunaya 5 , IGN Sangka 6 , IGK Sri Budarsa 7
11
Gambar 2. Simulasi Load Flow pada Penyulang menggunakan ETAP
Gambar 3. Simulasi Penyulang menggunakan ETAP
IG Suputra Widharma 1 , Putri Alit WS 2 , DA Indah Cahya Dewi 3 , IM Sajayasa 4 IN Sunaya 5 , IGN Sangka 6 , IGK Sri Budarsa 7
Gambar 4. Cuplikan respon hasil simulasi load flow menggunakan ETAP
Berdasarkan  hasil  perhitungan  counterpoise, kemudian  dibandingkan  hasil  perhitungannya dengan pengujian di lapangan, serta menentukan persentase penurunan.
Pekerjaan  pemasangan  counterpoise  dilakukan di  Gardu  pada  Penyulang  Panji  yang  berlokasi di  Desa  Silangjana  Utara.  Dari  pengamatan yang  dilakukan  di  lapangan,saat  pekerjaan pemasangan  pembumian  metode  counterpoise dan  wawancara  dengan  pengawas  pekerjaan, proses pemasangan pembumian metode counterpoise  untuk  lightning  arrester  di  Gardu SK  082  dilakukan  hasil  simulasi  terhadap load flow penyulang    dalam  kondisi existing menggunakan perangkat lunak ETAP.
Pengujian sistem pembumian metode counterpoise  untuk  lightning  arrester  dengan membandingkan pembumian counterpoise telah dilakukan  di  wilayah  kerja  di  Gardu  SK  082 Penyulang.
Perbaikan  nilai  resistansi  pembumian  lightning arrester  dilakukan  dengan  menerapkan  ketiga konstruksi  pembumian  counterpoise  secara bergantian.  Dengan hasil perhitungan resistansi pembumian counterpoise (R) sebesar 2,51 ohm. Pada  perhitungan  persentase  nilai  resistansi pembumian dapat dihitung besarnya persentase yaitu sebagai berikut.
IG Suputra Widharma 1 , Putri Alit WS 2 , DA Indah Cahya Dewi 3 , IM Sajayasa 4 IN Sunaya 5 , IGN Sangka 6 , IGK Sri Budarsa 7
Dari  hasil  perhitungan  di  atas  diperoleh persentase  adalah sebesar 89,96%.
Berdasarkan hasil perhitungan counterpoise (R) konstruksi  III  untuk  lightning  arrester,  diperoleh hasil  resistansi  pembumian  lightning  arrester dengan  2  elektrode  masing-masing  10  meter  di tingkat pertama yaitu 5 Ω. Kemudian ditambah 2 elektrode.
Konstruksi  pembumian  metode  counterpoise yang  paling  efektif  menurunkan  nilai  resistansi pembumian  ≤3  Ω  yaitu  konstruksi  pembumian counterpoise  1  elektrode  40  meter  dengan metode 1 tingkat dengan persentase penurunan sebesar 89,96%, tetapi di lapangan akan sangat sulit  mengimplementasikan  konstruksi  tersebut karena membutuhkan lahan yang luas, sehingga yang paling tepat digunakan.
Gambar 5. Rangkaian Paralel Ekuivalen
Konstruksi pembumian counterpoise 4 elektrode 10  meter  dengan  metode  2  tingkat  dirangkai paralel  dengan  persentase  penurunan  sebesar 87,96%.
Dari  hasil  perhitungan  maupun  hasil  pengujian di lapangan diperoleh hasil resistansi
pembumian
lightning arrester
metode
counterpoise konstruksi III yaitu dengan perhitungan  counterpoise  serta  perhitungan rangkaian  paralel  didapat  hasil  2,5  Ω. Sedangkan  hasil  pengujian  di  lapangan  setelah dilakukan perbaikan diperoleh hasil 2,78 Ω. Jadi, nilai  resistansi  hasil  percobaan  sedikit  berbeda dengan hasil perhitungan.

## SIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  analisis  di  atas,  maka  dapat disimpulkan  dan  sekaligus  menjadi  bahan pertimbangan kepada pihak terkait beberapa hal sebagai berikut :
1.  Hasil pengujian konstruksi pembumian
counterpoise  1  elektrode  40  meter  dengan metode counterpoise diperoleh nilai resistansi  sebesar  2,32  Ω,  sehingga konstruksi counterpoise ini yang paling efektif menurunkan nilai resistansi pembumian ≤3 Ω dengan  persentase  penurunan  sebesar 87,96%.
2.  Kualitas tegangan yang diamati di sisi beban dari  Penyulang  yang  diperoleh  dari  hasil simulasi menggunakan program ETAP diketahui sebesar 95,65%.
IG Suputra Widharma 1 , Putri Alit WS 2 , DA Indah Cahya Dewi 3 , IM Sajayasa 4 IN Sunaya 5 , IGN Sangka 6 , IGK Sri Budarsa 7
3.  Memperhatikan hasil analisis dan kesimpulan di  atas,  maka  disarankan  kepada  pihak terkait agar melakukan kajian lebih mendalam  untuk  mendapatkan  nilai  yang lebih  sesuai  ( actual ).  Analisis  ini  juga  bisa menjadi  bahan  pertimbangan  kepada  pihak terkait  untuk  pengembangan  jaringan  ke depannya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan  terpublikasinya  artikel  ini,  Penulis mengucapkan  terima  kasih  kepada  redaktur Jurnal  Vastuwidya  dan  pihak  PT  PLN  (Persero) Distribusi Bali atas bantuan data pendukungnya.

## DAFTAR PUSTAKA
Baykuni W.S. 2019. Evaluasi Perhitungan Susut Daya  Listrik  Pada  Jaringan    Distribusi Penyulang  JJR-7  Gardu  Induk  Jajar . Sekrepsi diterbitkan. Univeristas Muhammadiyah Surakarta. Faridah. “Evaluasi Sistem Pembumian
Penyulang  Gontang  Gardu  Induk  Tanjung Bunga Makasar.” ILTEK, Volume 11, Nomor 02, Oktober 2016. ISSN: 1907- 0772.
Laginda, Tumaliang dan Silimang. 2018. Perbaikan Kualitas Tegangan Pada Jaringan  Distribusi  Primer  20  KV  Di  Kota Tahuna . Jurnal Teknik Elektro dan
Komputer. Vol  7,  no  2 . Universitas  Sam Ratulangi Manado.
Permana  Kadek  Adi.  2021. Analisis  Simulasi Perencanaan Rekonfigurasi Penyulang Ponjok  Batu  untuk  Meningkatkan  Efisiensi penyaluran  daya  listrik  dan  Kualitas
Tegangan .  Tugas  Akhir  tidak  diterbitkan.
Politeknik Negeri Bali.
Peukasa  D.  2014. Analisa  Jatuh  Tegangan
Jaringan  Distribusi  20  kV  Pada  Feeder Syiah  Kuala  PT.PLN  (Persero)  UPT  Tragi
Banda Aceh. Sekrepsi diterbitkan . Universitas Syiah Kuala. PT  PLN  (Persero).  1987. SPLN  72:  1987 Spesifikasi Desain untuk Jaringan Tegangan  Menengah  (JTM)  dan  Jaringan
Tegangan Rendah (JTR). Jakarta Selatan.
Shokooh Farrokh. 1986. ETAP (Electric
Transient  and  Analysis  Program)  software . Irvin California. Sunaya, IN, IGS Widharma, IM Sajayasa. 2017. Analisis Posisi Recloser Terhadap
Keandalan  Kinerja  Penyulang  Sempidi Berbasiskan Software ETAP Power Sation . Logic vol 17 (3).
Simon  Patabang,  Sistem  Pentanahan,  Fakultas Teknik  Jurusan  Teknik  Elektro  Universitas Atma Jaya Makassar, 2016.
Surat  Edaran  Direksi  PT  PLN  (Persero)  No.
0017.E/DIR/2014,  Metode  Pemeliharaan Trafo Distribusi Berbasis Kaidah
Manajemen Aset, PT PLN (Persero), 2014
Widharma,  IGS,  IN  Sunaya,  Arka,  IGP,  IM Sajayasa. 2017. Effect of using ground wire to  lightning  surge  interference  at  20  KV medium  voltage  distribution  system  based on genetics algorithm. IRJEIS vol 3 (3).
Yosua  Seto  Dwi  Nugroho,  Proteksi  Trafo Distribusi 20 kV terhadap Bahaya Sambaran  Petir  dengan  Menggunakan Lightning  Arrester  di  Gardu  Distribusi  MB 053  PT  PLN  (Persero)  Rayon  Tuban  Jawa Timur, 2015.
Yuntyansyah,  Wibawa  dan  Utomo,  2015.  Studi
Perkiraan  Susut  Teknis  dan  Alternatif Perbaikan pada Penyulang Kayoman Gardu Induk  Sukorejo. Jurnal  Mahasiswa  Teknik Elektro . Universitas Brawijaya Malang