Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.

## KONTAK PEMUTUS DAYA PADA TEGANGAN PEMULIHAN DALAM MELINDUNGI  JARINGAN TRANSMISI TEGANGAN TINGGI

## Bambang Satria Purwita
Institut Teknologi Nasional Jl. Bendungan Sigura-Gura No. 2, Lowokwaru, Malang
Pada  umumnya  kita  telah  mengetahui  seringnya  gangguan  terhadap  jaringan  transmisi adalah  gangguan  alam,  seperti  gangguan  kilat  terhadap  jaringan  transmisi  disebabkan  jaringan transmisi  yang  melalu  udara,  panjang,  tinggi  dan  tersebar  diberbagai  daerah  terbuka  serta beroperasi  dalam  segala  macam  kondisi.  Diantara  pertimbangan-pertimbangan  yang  diambil dalam perancangan pemerisaian saluran transmisi adalah letak kawat tanah terhadap kawat fasa. Karena kawat tanah saja, sehingga persentase kecil saja pada kawat fasa. Dan sampai sekarang belum ada sarjana-sarjana yang menunjukan kegunaan kilat bagi kehidupan, belum mendapat jalan untuk  mencegah  atau  memanfaatkan  energi  yang  ditimbulkan  oleh  petir  tersebut.  Walaupun demikian ilmu pengetahuan menusia tetap berkembang dengan kemajuan teknologi. Dengan salah satu alat pengaman, kawat udara (Overhead Ground Wire) untuk melindungi kawat- kawat fasa dari jaringan transmisi.

## 1.   PENDAHULUAN
Pada  akhir  abad  ke-19  sistem  tenaga  listrik  dibumikan.  Hal  ini  dapat  dimengerti  karena pada waktu itu sitem-sistem tenaga listrik masih kecil, jadi bila ada gangguan kawat bumi arus gangguan masih kecil (± 5 A). Pada umumnya bila arus gangguan itu sebesar 5A atau lebih kecil  busur  listrik  yang  timbul  pada  kontak-kontak  antara  kawat  yang  terganggu  dan  bumi masih dapat padam sendiri (Self Extinguishng). Tetapi sistem-sistem tenaga itu makin lama makin  besar  baik  panjangnya  maupuan  tenaganya.  Dengan  demikian  arus  yang  timbul  bila terjadi lagi gejala-gejala “Arching Grounds” semakin menonjol. Gejalan ini sangat berbahaya karena akan menimbulkan tegangan lebih transient yang dapat merusak alat-alat.Oleh karena itu  mulai  abad-20,  pada  saat  sistem-sistem  tenaga  mulai  besar  sistim-sistem  itu  tidak  lagi dibiarkan  terisolasi  (Isolated)  yang  dinamakan  system  delta  tetapi  titik  netral  system  itu dibumikan  mulalui  tahanan  atau  reaktansi.  Pembumian  itu  umunya  dilakukan  dengan menghubungkan  netral  transformator  ke  bumi.Pada  umumnya  di  Indonesia,  pemakaian jaringan transmisi tegangan tinggi.  yang terletak pada daerah khatulistiwa, jumlah hari guruh sangat tinggi. Di pulau Jawa jumlah hari buruh berkisar antara 90 – 200an. Sumber ganguan yang  paling  besar  disalurakan  transmisi  adalah  gangguan  sambaran  kilat  dan  kemudian menyusul kaarena gangguan alam lainnya.
Tujuan  dari  Penelitian  ini  adalah  untuk  memperoleh  pemahaman  yang  jelas      mengenai perhitungan pelindungan pada jaringan transmisi tegangan tinggi. Dan pada gilirannya penulis ini juga untuk memenuhi syarat kelulusan/pencapaian gelar sarjana.
Penulisan hanya ingin membicarakan mengenai pengaman pendukung jaringan transmisi tegangan  tinggi  seperti  pembumian  untuk  penyaluran  daya  yang  berlebih  akibat  yang ditimbulkan  sambaranpetir  mengenai  kawat  tanah  udara  (Overhead  Ground  Wire)  sebagai
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
pelindung(Shielding)  jaringan  transmisi  tegangan  tinggi.Penggunaan  kawat  tanah  ditujukan untuk  pengaman  mengenai  kawat  fasa.  Disini  kawat  tanah  berfungsi  sebagai  pelindung (Shielding),  energi  sambaran  kilat  akan  dialirkan  kedalam  bumi  melalui  tiang  atau  menara yang  dibumikan  setelah  lebih  dahulu  ditangkap  oleh  kawat  tanah  tersebut.Kita  telah mengetahui  bahwa  kilat  merupakan  aspek  gangguan  yang  berbahaya  terhadap  seluran transmisi  yang  menggagalkan  keandalan  dan  keamanan  sistem  tenaga  dan  tak  mungkin dihindarkan, sedangkan alat-alat pengaman seperti : Arester, Fuse Gap dan Rodgap terbatas kemampuannya maka untuk mengurangi akibat yang di timbulkan sambaran petir digunkanla kawat tanah udara (Overhead Ground Wire) sehigga koordinasi isolasi akan lebih ekonomis.

## 2.   METODE
Teori gelombang berjalan pada kawat transmisi telah disusun secara intensif sejak tahun 1910, terlebih-lebih dalam 1930-an. Persoalan gelombang berjalan ini sangat sukar, sehingga harus  diadakan  banyak  penyederhanaan  supaya  dapat  dipergunakan  untuk  keperluan  teknik pada saat ini gelombang berjalan telah diselidiki pada :
a. Kawat Tunggal
b. Kawat Majemuk
c. Kecepatan mejemuk dari gelombang berjalan
Bagian terbesar dari suatu mengenai gangguan pada system ialah teori gelombang berjalan, yaitu  mengenai  sumber  gelombang,  karakteristik  serta  keadaan  pada  titik  peralihan  dari transmisi.

## 3. TEORI

## 3.1 Sumber-Sumber Gelombang Berjalan
Sampai saat ini sebab-sebab dari gelombang berjalan yang di ketahui ialah :
a. Sambaran kilat secara langsung pada kawat fasa
b. Sambaran kilat tidak langsung pada kawat fasa (Induksi)
c. Operasi hubung (Switching Operation)
d. Gangguan-gangguan pada sistem oleh berbagai kesalahan
e. Tegangan stady state
Semua macam sebab-sebab ini menimbulkan seya (surge) pada kawat fasa disebebkan oleh kelebihan  energi  secara  tiba-tiba  pada  kawat.  Energi  ini  merambat  pada  kawat  fasa,  sama halnya seperti kita melemparkan baru pada air yang tenang pada sebuah kolam. Energi yang merambat  ini  terdiri  dari  arus  dan  tegangan.  Kecepatan  merambat  gelombang  berjalan tergantung  dari  konstanta-konstanta  kawat  fasa.  Pada  kawat  hantaran  udara,  kecepatan merambat  ini  kira-kira  1000ft/µ  sec,  jadi  sama  dengan  kesepatan  cahaya.  Pada  kebel  tanah kira-kira 500  ft/  µ sec.Dengan sendirinya segala  macem  diskontinuitas pada transmisi  tidak mempunyai efek pada gelombang, sebelum gelombang mencapainya. Tetapi bila gelombang mencapai  titik  peralihan,  terjadi  perubahan  gelombang  sehingga  terdapat  sedikit  perbedaan dengan gelombang semula.

## Kecepatan Merambat
Apabila suatu gelombang energi listrik merambat sepanjang kawat fasa dengan konstanta L  dan  C,  maka  gelombang  tegangan  dengan  arus  merambat  dengan  kecepatan  yang  sama. Kedua besaran ini dihubungkan oleh suatu factor proposional yaitu karakteristik fasa itu.
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
Gambar 3.1 Kawat Transmisi dengan batere
Bila gelombang tegangan E sampai pada titik a, maka arus yang bersamaan dari tegangan itu akan mengisi kapasitor C pada tegangan E.Muatan yang dibutuhkan untuk menaikan tegangan pada satu satuan panjang dama dengan CE.Bila kecepatan merambat gelombang itu v cm/detik, maka jumlah muatan yang dibutuhkan untuk mengisi kawat sepanjang v cm tiap detik sama dengan C E v. Muatan ini diberikan oleh arus uniform yang mengalir pada kawat, dan memberikan muatan C E v dalam satu detik dibutuhkan arus sebesar :
I = C E v  ................................................................................................... (3.1)
Bila gelombang itu merambat sejauh x cm, maka energi elektrostatik pada bagian ini (x cm) ialah:
Wc = ½ C x E 2 ......................................................................................... (3.2)
Bila  L  sama  dengan  induktansi  kawat  per  cm,  maka  dalam  waktu  yang  sama,  energi elektromagnetik pada kawat sepanjang x itu :
W L = ½ L x I 2 .......................................................................................... (3.3) Dimana : Wc = Energi elektrostatik W L = Energi elektromagnetik C  = Kapasitor L   = Induktansi E  = Tegangan batere
I = Arus yang mengantar pada kawat fasa
Satu-satunya  sumber  energi  disini  batere.  Bila  dibutuhkan  waktu  t  entuk  merambat sepanjang x cm,
v = x / t  ..................................................................................................... (3.4) Energi yang diberikan oleh batere W e = E I t W e = Wc + W L Jadi :        E I t = ½ C x E 2 + ½ L x I 2
E I    = ½ C v E 2 + ½ L v I 2
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
2 v =  ......................................................................................................       (3.5)
CE/I+LI/E Dari, I = C E v
E I = I          CV Substitusikan, diperoleh 2 v = I / v + L C v
I v = atau LC
𝑣 = ±√ 1 𝐿𝐶 ……………………………………………………………..(3.6)
Kedua harga + v dan – v berlaku, yaitu v positif = gelombang maju v negative = gelombang mundur
Untuk  kawat  hantaran  udara  jari-jari  r  dan  tinggi  h  diatas  tanah,  mempunyai  harga induktansi dan kapasitas masing-masing:
𝐿 = ( 1 2 + 2ℎ 𝑟 ) 10 −9 Henry/cm ………………………………………(3.7)
Faktor ½ yang ditimbulkan pada induktansi persamaan (3.7), disebabkan oleh adanya fluks didalam  kawat  (Internal  Flux(,  dengan  pemisahaan  distribusi  arus  merata.  Tetapi  pada gelombang  berjalan,  “Transient  Skin  Effect”  sangat  besar,  sehingga  arus  berkumpul  pada permukaan kawat. Dengan demikian internal fluks lingkup sangat kecil dan dapat diabaikan, menjadi :
2h
L = 2In 10 -9 Henry / cm …………………………………………(3.8)
2
𝐶 = 10 −11 18 ln( 2ℎ 𝑟 ) Farad/cm ……………………………………………….(3.9)
jadi  dengan  mensubtitusi  persamaan  (3.8)  dan  (3.9)  kepersamaan  (3.6)  akan  diperoleh kecepatan gelombang berjalan sebesar :
v = 3.10 10 cm / detik  ............................................................................ (3.10)
Dari  persamaan  (3.10)  terlihat  bahwa  kecepatan  gelombang  berjalan  pada  kawat  hantaran udara  adalah  sama  dengan  kecepatan  cahaya  dalam  hampa  udara.Sedangkan  untuk  kabel
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
konduktor padat dengan jari-jari (r) dan isolasi pembungkus berjari-jari (R) serta permitivitas (ε) :
R         1          r 2 r 4 r 6
L = 2 (In        +          -          +          +         ) 10 -9
r          2        3R 2 12R 4 60R 6
Tetapi fluks lingkup dalam dapat diabaikan, karena r jauh lebih kecil dari R maka r 2 dan seterusnya dapat diabaikan, maka akan didapat : 3R 2
R
L = 2.10-9 In       (Henry/cm) ................................................................... (3.11) r
ε.10 -11
C =               (Farad/cm)  ........................................................................... (3.12)
R
18 I       r Jadi kecepatan merambat pada kabel adalah : 3.10 v =         cm /detik  .................................................................................... (3.13)
√ ε
Untuk kabel-kabel yang tersedia umumnya ε – 2.5 – 4 jadi kecepatan merambat dalam kabel kira-kira ½ sampai 2 / 3 kecepatan cahaya.

## 3.2 Bentuk dan Spesifikasi dari Gelombang
Bentuk umum suatu gelombang berjalan digambar sebagai berikut : Gambar 3.2 : Spesifikasi gelombang
a. Spesifikasi gelombang berjalan
b. Muka dan ekor gelombang Spesifikasi dari suatu gelombang berjalan :
a. Tegangan  puncak  (Crest)  dari  gelombang,  E  (KV),  yaitu  amplitude  maksimun  dari gelombang.
b. Muka  gelombang  (Front),  t 1 (mikrodetik),  yaitu  waktu  dari  permulaan  sampai  puncak. Dalam praktek ini diambil dari 10% E samapi 90%E, lhat gambar 3.2b.
c. Ekor gelombang (Tail) yaitu bagian kebelakang puncak. Panjang gelombang (Lengght) t 2 (mikrodetik) yaitu waktu dari permulaan sampai titik 50% E pada tail.
d. Polaritas (Polarity) yaitu polaritas dari gelombang positif atau negative. Suatu gelombang berjalan (surja) dinyatakan sebagai berikut :
E, t 1 x t 2
Jadi suatu gelombang dengan polaritas positif, crest = 1000 KV, front 3 mikrodetik, dan panjang 21 mikrodetrik dinyatakan sebagai : + 1000, 3 x 21.

## 3.3 Ekspresi Matematis Gelombang Berjalan
Ekspresi  dasar dari  gelombang berjalan secara  matematis  dinyatakan dengan persamaan dibawah ini :
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
e (t) = E (e –a t – e –bt ) E, a dan b adalah konstanta.
Dari variasi a dan b dapat dibentuk berbagai macam bentuk gelombang yang dapat dipakai sebagai pendekatan dari gelombang berjalan, misalkan : a. Gelombang persegi yang sangat panjang : a.   = 0 b    = ∞ e     = E b. Gelombang eksponsial a    = ∞ e    = E e -at
c. Gelombang dengan muka linier a    = 0 b
0              bE terbatas (Finite)
E       ∞ e = E (1 – e –bt ) / b = E (bt – b t / 2 + ……) =(bE)t d. Gelombang Snus Teredam a. = α – jw b. = α + jw E  = E 0 / 2 j e.  = E / 2j e –α t (e jwt – e –jwt )  = E e –α t sin wt e  Gelombang kilat tipikal a b Terbatas serta riil
c
Bentuk-bentuk  gelombang  yang  lain  dapat  dimisalkan  sebagai  kombinasi  dari  bentuk- bentuk diatas.
Gambar. 3.4 Gelombang Kombinasi
Gelombang persegi  yang sangat panjang sering digunakan dalam mengitung gelombang berjalan  terhadap  keamanan  sistem,  kerena  gelombang  seperti  ini  paling  berbahaya  bagi peralatan. Kecuraman gelombang akan menyebabkan gradient yang maksimun sedangkan ekor yang panjang menyebabkan osilasi maksimun pada belitan kumparan mesin.Gangguan kilat tipikal  merupakan  bentuk  yang  paling  mirip  dengan  bentuk  gelombang  surja  petir(Lighting surge) yang dilihat pada osiloskop. Bentuk gelombang ini tergantung dari a dan b, sebaliknya bila  spesifikasi  gelombang  diberi  a,  b,  dan  E  dapat  dicari.  Bila  E,  a,  b,  diketahui  dapat ditentukan puncak, muka, dan panjang gelombang itu.

## 3.3.1 Puncak dan Ekor (Crest dan Tail)
Crest terjadi pada saat t = t 1 , yaitu waktu untuk mencapai tegangan puncak d e t E (-a e -at – b e –bt ) = 0 dt ae –at1 = be -bt1
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
Maka
In b / a In b / a t1 =                     = 1/a                   = B / a ........................................... (3.14) b – a b / a – 1 dan
E puncak = E (e -B – e Bb/a )  ......................................................................... (3.15)

## 3.3.2 Panjang Gelombang
Waktu sampai ½ puncak = t 2 E puncak /2 = E (e –Bt2/t1 – e –bt 2 ) = E (e –Bt 2 / t1 – e (b/a)Bt 2 /t 1 ) ½ E (e -B – e -Bb/a ) = E (e Bt2/t1 – e -(b/a)Bt 2 /t 1 ) Persamaan ini menyatakan hubungan antara t 2 /t 1 untuk berbagai tertentu dari b/a. Tetapi karena persamaan ini transcendental, maka untuk mencari t 2 /t 1 karena dengan jalan mengisi harga-harga  tertentu  (membuat  grafik)  atau  dengan  jalan  pendekatan.Grafik  yang dipergunakan dibawah ini :
Gambar. 3.5 Grafik Panjang Gelombang Grafik ini menunjukan hubungan-hubungan : at 1 sebagai b/a dari persamaan (3.11) E erest / E sebagai b/a dari persamaan (3.15) t 2 /t 1 sebagai fungsi b/a dari persamaan (3.16).
Contoh  penggunaan  grafik  untuk    menetukan  konstanta-konstanta  a,  b,  dan  E,  untuk gelombang + 1000, 3 x 21 : t 2 /t 1 = 7. Dari lengkungan t 2 /t 1 didapat b/a = 28.5, Selanjutnya dari b/a ini didapat at 1 = 0,122/3 = 0,28 Jadi
: a = 0,122/t 1 = 0,122/3 = 0,041 b = 28,5 a = 28,5 x 0,041 = 1,15 E = E 1 /0,825 = 1000/0,825 = 1175 Gelombang tersebut adalah E = 1175 (e -0,041 – e -1,151 )

## 4.   HASIL PENELITIAN DAN IMPLEMENTASI
Seperti kita ketahui bahwa kilat merupakan suatu aspek gangguan yang berbahaya terhadap saluran transmisi yang dapat menggagalkan keandalan dan keamanan system tenaga dan tak mungkin dihindari, sedangkan alat-alat pengaman seperti, arrester, fusegap dan rodgap terbatas kemampuanya, maka untuk mengurangi akibat yang ditimbulkan digunakan kawat sehingga koordinasi isolasi akan ekonomis .Penggunaan kawat tanah di tujukan untuk pengaman saluran transmisi terhadap sambaran kilat. Khususnya sambaran langsung mengenai kawat fasa. Disini kawat tanah berfungsi sebagai perisai. Energi sambaran kilat akan dialirkan ke dalam tanah melalui  menara  atau  tiang  yang  ditanahkan  oleh  tanah  tersebut.Diantara  pertimbangan- pertimbangan  yang  diambil  dalam  perancangan  pemeriaian  saluran  transmisi  adalah  letak kawat tanah terhadap kawat fasa. Karena kawat tanah harus diletakkan sedemikian rupa, maka sembaran-sambaran kilat terpusat pada kawat tanah saja sehingga persentase kecil saja pada kawat fasa.
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.

## 4.1 Kawat Tanah UDara (Overhead Ground Wire)
Kawat tanah udara adalah kawat konduktor, st atau AsCR ditempatka diatas kawat-kawat fasa. Mulanya kawat ini dimaksudkan sebagai proteksi terhadap induced stroke (induksi yang disebabkan oleh sambaran kilat disekitar kawat transmisi, jadi sambaran tidak langsung). Akan tetapi kemudian ternyata dari praktek maupun teori sebagi utama yang menimbulkan gangguan adalah sambaran langsung atau direct stroke.

## 4.1.1 Sambaran Tak Langsung (Induced Stroke)
Ketika arus listrik  melalui awan jatuh kebumi,  arus listrik  tersebut  menginduksi  ditanah terhadap pengkutuban yang berlawanan dengn awan itu (Gambar.4.1).Bentuk kawasan awan tersebut terhadap menyebar dan menutup sebagian permukaan tanah, permukaan tanah yang tertutup itu lebih besar dari pada permukaan awan itu sendiri. Dasar bagian bawah dari pada awan itu biasanya bersifat negatif, jadi induksi arus listrik di bumi biasanya bersifat positif. Jika kawat transmisi merupakan suatu garis pemisah antara permukaan awan dan tanah, arus listrik akan kelihatan di permukaan garis konduktor dan kawat tanah.
Gambar 4.1. Daerah awan dan batasan dari anah dan jaringan transmisi Kumpulan arus listrik pada garis konduktor disebabkan oleh kebocoran sekliling isolator dan  perputaran  dari  pada  konudktor  diluar  pengaruh  awan.  Arus    listrik  lebih  mudah mengumpul  diatas  kawat  tanah  dengan  perpindahan  tegak  lurus  terhadap  menata  dari tanah.Jika sambaran yang berasal dari awan mengenai tanah dekat garis pemisah, daerah awan akan  runtuh  pada  waktu  tertentu  dan  lompatan  arus  listrik  digaris  konduktor  dan  bebas bergerak  berlawanan  arah,  membentuyk  putaran  gelombang  mungkin  berakhir  membentuk dataran aliran arus (Gambar 4.2).
Gambar. 4.2. Induksi tegangan di jaringan transmisi dengan keruntuhan daerah awan.
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
Gambar.4.3. Induksi  potensial  diantara  konduktor  dan  tanah  dekat  stroke  dari  awan  ke tanah.  Didalam  diagram  terbuka  digambarkan  jaringan  konduktor.,  dan lingkaran hitam kawat tanah udara.
Arus  listrik  pada  bawah  kawat  tanah  berbatasan  dengan  menara-menara  dan  pada  garis konduktor bergerak sangat cepat dan menghilangkan secara brangsur-angsur di corona serta kehilangan  muatan.  Tegangan  listrik  muncul  digaris  abtas  tergantung  kepada  perbandingan (ukuran) dari pada keruntuhan daerah awan dan kapasitas kemampuan ruangan antara jaringan dan tanah, kalau circuit tanpa kawat-kawat tanah udara, dan kalau terjadi keruntuhan daerah awan  pada  waktu  nol,  tegangan  listrik  di  konduktor  akan  sebanding  dengan  peningkatan potensial  gradien dari pengadaan pembesaran ketinggian awan dari pada  kawat  tanah udara diatas  permukaan  tanah  menambah  kekautan  penghantar  dibumi,  dan  dengan  peningkatan awan  yang  banyak  mendatangkan  lingkaran  cahaya,  kapasitas  selanjutnya  bertambah  sebab efektif diameter tanah bertambah dengan lingkaran cahaya.
Gambar  4.3.  menunjukkan  induksi  tegangan  listrik  antara  penghantar  dan  tanah  untuk perbedaan  gradien  awan  dan  tanpa  kawat  tanah,  untuk  jaringan  diatas  ketinggian  tanah  dan jarak antara konduktor dari pada rata-rata jaringan tegangan tinggi.Perbandingan perhitungan- perhitungan  tegangan  dari  konduktor  dengan  proteksi  kawat  tanah  dengan  perbandingan tegangan  yang  ada  pada  konduktor  tanpa  proteksi  kawat  tanah.Gambar  4.3.  Menunjukkan perbandingan  pengaman  kira-kira  0,25  untuk  bagian  dalam  konduktor,  apabila  dalam perbandingan perhitungan lingkaran cahaya.
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
Gambar 4.4. Menghitung harga dari puncak tegangan induksi pada jaringan transmisi dekat stroke, menggambarkan dari arus stroke, jarak saluran dari arus stroke, jarak saluran darai ketinggian konduktor
Tegangan  menghasilkan  keseimbangan  ketinggian  dari  konduktor  jaringan  transmisi puncak dari arus listrik  kepada sambaran ke tanah dan ajrak dari saluran sambaran.Gambar 4.4.  memberikan  perhitungan  tertinggi  dari  pada  penginduksian  arus  listrrik  yang bergelombang  pada  sebuah  konduktor  yang  tidak  dilindungi  oleh  kawat  tanah  udara  dan berfungsi  sebagai  sambaran  arus,  jarak  dari  aliran  samabran  dan  ketinggian  dari  pada penghantar.  Perhitungan  pada  kurva  seperti  terlihat  pada    Gambar  4.4.  dapat  diketahui kecepatan  arus  listrik  bolak-balik  untuk  perbedaan  arus  listrik  pada  suatu  tempat  sebagai berikut : 0-50.000 ampere 120 kaki per us; 50.000-10.000 amperes, 400 kaki per us.Gambar 4.4. memperlihatkan keadaan  yang kurang baik dari pada gambar arus  yang tinggi, susunan transmisi  yang  tinggi  dan  sambaran  kepermukaan  tanah  dekat  susunan  transmisi,  puncak tegangan  yang  pertama  pada  ukuran  1000  KV  mungkin  dapat  menginduksi  dibawah konduktor.  Pengurangan  isi  dapat  terlihat  jika  kawat-kawat  tanah  udara  yang  melalui  udara dapat dikurangi.

## 4.1.2.Sambaran Langsung Pada Menara
Untuk  sambaran  langsung,  kawat  tanah  melindungi  (shileding)  kawat  fasa,  dan  untuk memperoleh  perlindungan  yang  baik  kedudukan  kawat  tanah  harus  memenuhi  beberapa persyaratan yang penting.
a. Kawat tanah harus cukup tinggi diatas kawat fasa dan diatur sedemikian rupa agar dapat mencegah sambaran pada kawat-kawat fasa.
b. Pada tengah gawang kawat tanah harus mempunyai jarak yang cukup di atas kawat fasa untuk  mencegah  terjadinya  loncatan  sebagian  pada  waktu  yang  diperlukan  untuk
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
gelombang  pantulan  negatif  dari  menara  kembali  ke  tengah  gawang  dan  ini  akan mengurangi tegangan pada tengah gawan.
c. Tahanan kaki  menara harus cukup rendah untuk  membatasi tegangan pada isolator agar tidak terjadi loncatan api pada isolator.
d. Bila  dipakai  untuk  proteksi  terhadap  gardu  induk,  kawat  tanah  harus  cukup  panang sehingga surja   yang masuk  dapat  diredam  sampai harga  yang tidak berbahaya sewaktu mencapai gardu induk
Sambaran  langsung  merupakan  sebab  utama  dari  gangguan  yang  disebabkan  oleh kilat.Bila sambaran mengenai menara transmisi, arus yang besar sekali mengalir ke tanah dan sepasang gelombang berjalan merambat pada kawat tanah.Untuk memudahkan perhitungan, untuk sementara impedansi surja  menara dapat diabaikan dan diasumsikan menara dibumikan melalui tahanan yang konstan R.Gambar 4.5. menunjukkan sambaran kilat dengan impedansi surja  z ke menara, pada keadaan ideal.Bila diperhatikan persamaa-persamaan diatas, terlihat bahwa hasil yang sama akan diperoleh bila kilat tersebut mempunyai  surja  Z, menara pertama dibumikan melalui tahanan R, dan kawat  fasa serta kawat  tanah hanya menuju  satu  jurusan dari menara 1 (Gambar 4.9).
Gambar. 4.9. Rangkaian Ekivalen circuit dari gambar 4.5

## 4.1.3.Efek Tahanan Kaki Menara
Tahanan kaki menara yang rendah mempunyai lima kebaikan :
1. Mengurangi tegangan kawat tanah
2. Mengurangi tegangan kawat fasa
3. Mengurangi tegangan apa isolator
4. Membatasi gangguan pada jarak yang kecil
5. Memperpendek lama terjadinya tegangan yang berbahaya Gangguan  yang menyebabkan  sambaran langsung  yang mempengaruhi kawat bukanlah sautu  gelombang  sederhana  yang  dirambatkan  sepanjang  transmisi,  melainkan  gelombang yang timbul oleh pantulan berulang, dan ini harus dibatasi pada jarak yang pendek serta harus cepat dibatasi.

## 4.1.4.Efek Bentuk Gelombang
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
Makin  panjang  front  gelombang  serta  makin  rendah  tegangan  akan  menyebabkan gelombang pantulan yang timbul dan telah mulai memperkecil gelombang datang.

## 4.1.5.Sambaran pada Pertengahan Dua Menara (Midspan)
Tegangan-tegangan tersebut tetap ada sampai reduksi oleh gelombang-gelombang refleksi dari menara-menara.Bila panjang span dalam mikro detik adalah T, maka waktu tersebut harus melampaui sebelum reduksi terjadi. Selama itu, flashover antara kawat tanah dan  kawat fasa harus  cukup  jauh  sehingga  sparkover  voltage  (tegangan  tembus)  tidak  tercapai  sebelum gelombang releksi tiba yang akan mereduksi tegangan midspan itu.

## 4.1.6.Perlindungan Gardu Induk
Perlindungan gardu induk terbagi dalam 2 bagian :
a.Perlindungan terhadap sambaran langsung
b.Perlindungan terhadap gelombang yang datang dari kawat transmisi
Perlindungan terhadap sambaran langsung ialah dengan kawat tanah. Bila perlindungan ini sempurna,  maka  yang  perlu  diperhatikan  adalah  gelombang  yang  datang  dari  kawat transmisi.Bila  kawat-kawat  fasa  cukup  terlindung  dari  sambaran  langsung,  maka  sumber gelombang berjalan biasanya adalah lompatan api dari isolator, umumnya tegangan ini lebih tinggi dari tingkat isolari dasar (ITD) dari peralatan gardu, tegangan lebih iniharus dilakukan ke tanya oleh arrester atau alat-alat perlindungan lainnya.
Untuk menghitung tegangan impuls pada gardu, didefenisikan dengan dua hal:
a.Daerah bahaya atau vulnarable zone, ialah jarak diluar kawat dimaan suatu gelombang surja dapat timbul dan membahayakan gardu.
b.Indeks terusan gardu atau “station refraction index” ialah ukuran dari perubahan puncak dan muka gelombang yang dialaminya ketika memasuki gardu.
Panjang dari bahaya merupakan fungsi dari :
a. Redaman dan distorsi gelombang pada saluran b.Indeks terusan dari gardu induk Sedang indeks terusan itu sendiri tergantung pada :
a. Bentuk gelombang datang
b. Karakteristik peralihan dari peralatan gardu dan alat-alat perlindungan.
Sepanjang  perambatan  pada  kawat  transmisi,  gelombang  mengalami  redaman  dan  distorsi yang  disebabkan  oleh  korona,  pengaruh  kulit,  resitivitas  tanah,  dan  gendengan.  Selain  itu, bentuknya juga dapat berubah karena pantulan ketika mencapai gardu.

## 4.2  Akibat Pelindung Kawat Tanah
Sebagai  akibat  dari  mengalirnya  energi  sambaran  ke  dalam  tanah,  maka  tegangan  lebih yang  timbul  pada  isolator  saluran  akan  dapat  dibatasi,  dengan  demikian  penembusan  pada isolator  dapat  dibatasi.  Untuk  memperoleh  hasil  yang  unik  maka  penempatan  kawat  tanah haruslah memenuhi syart, antara lain :
1. Kawat  tanah  harus  cukup  tinggi  di  atas  fasa  dan  diatur  sedemikian  rupa  agar  dapat mencegah sambaran langsung pada kawat-kawat fasa.
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
2. Pada tengah gawang kawat tanah harus mempunyai kawat fasa untuk mencegah terjadinya loncatan sebagian
3. Tahanan kaki menara harus cukup rendah.

## 4.3  Kegagalan Pelindung
Mulai  tahun  1920-an  telah  banyak  teori-teori,  percobaan-percobaan  dan  pengalaman- pengalaman  dikemukakan  para  penyelidik  mengenai  fungsi  kawat  tanah  untuk  melindungi kawat  fasa  pada  saluran  transmisi.Pada  tahun  1960  Provoost  mengemukakan  suatu  resume yang  sangat  baik  mengenai  peranan  kawat  tanah.  Berdasarkan  teori  itu  Provoost  menarik kesimpulan bahwa :
1. Untuik sudut pelindung  < 18 0 perisaian kawat transmisi itu baik
2. Untuk sudut pelindung 18 0 <  < 30 0 kurang baik 3. Untuk sudut pelindung  30 0 jelek
Kemudian konstenko, Poloroy dan Rosenfeld dalam tahun 1961 mengemukakan karangan yang lebih menari lagi. Mereka menunjukkan bahwa jumlah gangguan kilat karena kegagalan pelindung adalah sebagai fungsi dari sudut perisaian  dan tinggi menara h t seperti terlihat dari relasi empiris persamaan (4.41)
4 90 log 1   h   ....................................................................... (4.42)
Dimana :
 =  Hasil  bagi  dari  jumlah  kilat  yang  menenai  kawat  fasa  dan  jumlah  kilat  yang mengenai saluran transmisi.
 =  Sudut pelindung pada menara, derajat
h t =  tinggi kawat tanah pada menara, meter Jadi jumlah gangguan karena kegagalan pelindung, N SF =  N L  .............................................................................. (4.43)
Pada waktu itu persamaan (4.42) dianggap oleh sebagian besar insinyur saluran transmisi lebih unggul dari cara-cara yang lain.

## 4.4.  Perhitungan  untuk  Menentukan  Sudut  Perlindungan  Pada  Jaringan  Transmisi Tegangan Tinggi
Besarnya  sudut  perlindungan  mempunyai  hubungan-hubungan  dengan  tinggi  menara, dimana  semakin  tinggi  menara  transmisi  semakin  tinggi  kemungkinan  kegagalan perlindungan.
Untuk  melindungi  (mengurangi)  kegagalan  perlindungan  ini,  haruslah  dipilih  sudut perlindungan  yang  kecil.  Rumus  yang  dapat  dipakai  dalam  menghitung  sudut  perlindungan seperti persamaan :
 = arc tan h x ............................................................................. (4.43)
Dimana : h = jarak antara kawat tanah dengan garis horizontal yang    menghubungkan      kawat fasa.
x =  selisih antara panjang cross arm kawat tanah dengan kawat fasa
 =  sudut perlindungan
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
a. Perhitungan sudut pelindung antara kawat tanah dengan kawat fasa R
x 1 = 3,2 – 2,8 = 0,4 m
h 1 = 5,22 m
 1 = arc tan h x  1 = arc tan 22 , 5 4 , 0  1 = 4,38 0
b. Perhitungan sudut pelindung antara kawat tanah dengan kawat fasa S
x 1 = x 2 = 0,4 m
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.
h 2 = 5,22 + 4,38 = 9,6 m
 2 = arc tan 2 2 h x  2 = arc tan 6 , 9 4 , 0
 2 = 2,39 0
c. Perhitungan sudut pelindung antara kawat tanah dengan kawat fasa T
x 1 = x 2 = x 3 = 0,4 m h 3 = 5,22 + 4,38 = 13,98 m
 3 = arc tan
3 3 h x  3 = arc tan 98 , 13 4 , 0  3 = 1,63 0
Jurnal Qua Teknika, Vol. 6 No. 1 Maret 2016 p-ISSN:  2088-2424; e-ISSN: 2527-3892 UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id Bambang Satria Purwita. 2016. Kontak Pemutus Daya Pada Tegangan Pemulihan Dalam Melindungi Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi. Jurnal Qua Teknika , (2016), 6(1):16-31.

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Dari  pembahasan  pada  bab-bab  sebelumnya  maka  penulis  mengambil  beberapa kesimpulan antara lain :
1. Seringnya gangguan terhadap jaringan transmisi adalah gangguan alam, seperti seringnya gangguan petir terhadap jaringan transmisi yang disebabkan bangunan jaringan transmisi panjang dan terbesar diberbagai daerah serta dalam segala macam kondisi udara.
2. Pada pembangunan jaringan transmisi yang sangat perlu diperhatikan adalah perancangan proteksi saluran transmisi terhadap letak kawat fasa
3. Konfigurasi kawat transmisi ini harus mendapat perhatian yang lebih besar dan serius.
4. Sudut pelindung kawat tanah sesuai dengan contoh perhitungan diperoleh untuk :
a. Nilai dari sudut pelindung antara kawat tanah dengan kawat fasa R adalah  1 = 4,38 0 b. Nilai dari sudut pelindung antara kawat tanah dengan kawat fasa S adalah  2 = 2,39 0 c. Nilai dari sudut pelindung antara kawat tanah dengan kawat fasa T adalah  3 = 1,63 0 Jadi untu sudut pelindung  < 18 0 pelindung kawat transmisi itu baik
5. Kawat  tanah  udara  berfungsi  sebagai  pengaman  guna  mengurangi  akibat  dari  sambaran petir secara tidaklangsung.
6. Menara jaringan transmisi dapat menjadi pembumian dengan mengalirkan arus lebih pada kawat tanah melalui menara transmisi.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdul M. Mousa, 1976, Shielding of High Voltage And Extra High Voltage Substation , IEEE Transaction on Power Apparatus and System; Vol. PAS-95.
A. Aris Munandar DR., 1978, Teknik Tegangan Tinggi , PT. Pradaya Paramita, Jakarta. A.  Aris  Munandar  DR.,  S.  Kuwahara  DR.,  1975, Teknik  Tenaga  Listrik ,  Jilid  II  Saluran Transmisi, PT. Pradaya Paramita, Jakarta.
Hutauruk T. S., 1976. Pengetanahan Netral Sistem-sistem Tegangan Tinggi , Departemen Elektro Teknik Fakultas Teknologi Industri, ITB.
Hutauruk T. S., 1987. Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan , Institut Teknologi Bandung dan Univeristas Tri Sakti.
Hutauruk T. S., 1985. Transmisi Daya Elektrik , Institut Teknologi Bandung dan Univeristas Tri Sakti.
Hutauruk  T.  S.,  1976. Gelombang  Berjalan  Pada  Sistem  Transmisi  dan  Proteksi  dan Perlatan Pada Surja , Institut Teknologi Bandung.