Abstrak— Penyaluran  energi  listrik  pada  jaringan  transmisi  70 kV  yang  menghubungkan  antara  GI  Tomohon  dan  GI  Teling perlu  diperhatikan,  karena  pada  daerah  ini  sering  terjadi gangguan  akibat  sambaran  petir.  Dimana  berdasarkan  hasil analisa  pada  tahun  2011,  jumlah  sambaran  petir  pada  jaringan transmisi  ini  kurang  lebih  sebanyak  89  kali  sambaran  dan  salah satu  sambarannya  mengakibatkan  terjadinya  black  out  pada Sistem Minahasa. Oleh karena itu, diperlukan alat proteksi untuk melindungi jaringan transmisi ini.
Proteksi  utama  terhadap  sambaran  petir  pada  jaringan transmisi  adalah  lightning  arrester.  Dimana,  untuk  menentukan atau  memilih  arester  yang  handal  untuk  digunakan,  perlu diperhatikan  nilai  pengenal/rating  dari  arester  tersebut  apakah tepat untuk digunakan pada jaringan transmisi 70 kV Tomohon – Teling.  Dari  penelitian  ini,  hasil  analisa  dan  perhitungan  nilai pengenal/rating  dari  arester yang akan digunakan  pada jaringan transmisi  ini  adalah  sebagai  berikut:  tegangan  pengenal arester(U C )  = 57,94 kV,  tegangan kerja arester(U A )  = 208,79  kV, arus  kerja  arester(I A )  =  2,99  kA,  dan  faktor  perlindungan(FP)  = 29%.
Kata Kunci:  Jaringan Transmisi , Lightning Arrester, Nilai - -pengenal, Petir, Proteksi

## I. PENDAHULUAN
Didalam  penyaluran  energi  listrik  pada  jaringan  transmisi dan  distribusi  tidak  lepas  dari  adanya  gangguan  yang  dapat mengganggu  proses  penyaluran  energi  listrik,  baik  itu gangguan  dari  dalam  atau  gangguan  dari  luar.  Untuk  itu diperlukan alat-alat proteksi untuk memproteksinya. Salah satu gangguan  dari  luar  yang  menyebabkan  kegagalan  pada peralatan di jaringan transimisi yaitu sambaran petir . Peralatan  yang  biasa  digunakan  untuk  memproteksi gangguan  akibat  sambaran  petir  di  sebut  Lightning  Arrester. Alat  ini  biasanya  dipasang  pada  gardu-gardu  induk  dan  juga dijaringan-jaringan transmisi. Yang berfungsi untuk melindungi  peralatan-peralatan  di  gardu  induk  dan  jaringan- jaringan  transmisi  dari  tegangan  surja  (baik  surja  hubung maupun surja petir) dan pengaruh follow current.
Pada Sistem Minahasa terdapat beberapa daerah yang sering mengalami sambaran petir, salah satunya daerah antara Gardu Induk  Tomohon  dan  Gardu  induk  Teling.    GI  Teling merupakan salah satu gardu induk di sistem Minahasa dengan sistem  tegangan  70  kV,  sedangkan  GI  Tomohon  merupakan gardu  induk  yang  memiliki  2  sistem  tegangan  yaitu  sistem tegangan  70  kV  dan  system  tegangan  150  kV  serta  berfungsi sebagai  penghubung  2  sistem  tegangan  pada  sistem  Minahasa karena mempunyai trafo IBT(Inter Bus Transformator).
Karena jumlah sambaran petir yang tinggi  pada daerah ini, mengakibatkan  terjadinya  sambaran  pada  jaringan  transmisi sehingga  membuat  sistem  Minahasa  menjadi  collapse/Black Out.  Hal  ini  dikarenakan,  tidak  dipasangnya  alat  proteksi terhadap  sambaran  petir  atau    Lightning  Arrester  pada jaringan.  Oleh  karena  itu,  saya  mengajukan  judul  tugas  akhir “Analisa  Rating  Lightning  Arrester  di  Jaringan  Transmisi 70kV Tomohon – Teling”.

## II. LANDASAN TEORI

## A. Penangkapan Petir di Saluran Transmisi
Suatu  saluran  transmisi  di  atas  tanah  dapat  dikatakan membentuk  bayang-bayang  listrik  pada  tanah  yang  berada  di bawah saluran transmisi itu. Lebar bayang-bayang listrik untuk suatu saluran transmisi telah ditentukan oleh Whitehead, yaitu:
[5] (1)
Dimana,
b  =  jarak  pemisah  antara  kedua  kawat  tanah,meter (bila kawat tanah hanya satu, b=0)
h  = tinggi rata-rata kawat tanah diatas tanah, meter h t = tinggi kawat tanah pada menara, meter.
Sesuai    pada  gambar  1,  dengan  keadaan  geometris lintasan,  Whitehead 6 membagi  tiga  jenis  lintasan  terhadap tinggi rata-rata kawat di atas tanah yaitu:
(a) Tanah Datar :
h = h t - 2/3 andongan
(b) Tanah Bergelombang :
h = h t
(c) Tanah Bergunung-gunung
h = 2h t

## Analisa Rating Lightning Arrester Pada
Jaringan Transmisi 70 kV Tomohon-Teling
M. S. Paraisu, F. Lisi, L. S. Patras, S. Silimang Jurusan Teknik Elektro-FT. UNSRAT,  Manado-95115, Email: hiroz5431@gmail.com
( ) meter 1,09 4h b W + =
( ) (km) -3 10 09 1 4 (km) 100 × + × = , h b A
( ) saluran km 100 per 2 km 09 1 4 0,1 , h b A + = kV 3 10 75 , 0 2 1 % 50 × + =       t K K U
Jadi, untuk luas bayang-bayang untuk 100 km panjang saluran transmisi,
[5]
(2)
Atau, [5]

## (3)

## B. Jumlah Sambaran Petir ke Bumi
Dalam  perencanaan  pengaman  terhadap  sambaran  petir, angka  kepadatannya  harus  ditinjau  dulu,  untuk  menentukan mutu  pengaman  yang  akan  dipasang.  Hal  tersebut  dapat diketahui  dengan  mempergunakan  peta  hari  guruh  pertahun (Iso Keraunic Level). Kemudian cari harga korelasinya dengan kepadatan petir ditanah.
Semakin  besar  harga  kepadatan  sambaran  petir  pada  suatu daerah,  maka  kegagalan  perlindungan  dari  saluran  transmisi atau  gardu  induk  semakin  besar.  Banyak  para  penyelidik memberikan  perhatian  dengan  memberikan  rumus-rumus tersendiri. Untuk indonesia digunakan rumus sebagai berikut:
[5]
(4) Dimana,
N     =  Jumlah sambaran per km 2 per tahun IKL   =  Jumlah hari guruh per tahun
Untuk  jumlah  sambaran  pada  saluran  transmisi sepanjang 100 km adalah,
[5]
(5) Atau

## (6)

## C. Kecepatan Rambat Gelombang
Suatu gelombang yang merambat dengan konstanta L dan C di  sepanjang  kawat,  membuat  gelombang  tegangan  dan  arus merambat  dengan  dengan  kecepatan  yang  sama.  Selain  itu, kecepatan  rambat  dari  gelombang  tersebut  juga  dipengaruhi oleh  suatu  faktor  proporsional,  yaitu  karakteristik  dari  kawat yang dilalui. Maka didapat kecepatan rambat gelombang untuk kawat udara sebagai berikut:
...............................(2.25)

## (7)
Dimana,  r  merupakan  jari-jari  kawat  dan  h  adalah tinggi kawat diatas tanah.
Dari persamaan diatas didapat nilai kecepatan rambat gelombang (v) pada kawat udara ada sebesar 300 m/ µ det.

## D. Impedansi Surja
Impedansi  surja  merupakan  nilai  impedansi  yang  didapat pada  saat  terjadi  surja  baik  itu  merupakan  surja  petir  ataupun surja hubung. Impedansi surja juga dipengaruhi oleh konstanta L dan C yang merambat pada kawat penghantar, dimana kedua konstanta  itu  juga  dipengaruhi  oleh  karakterik  dari  kawat  itu juga.
Impedansi surja untuk kawat udara adalah sebagai berikut:
[5]
(8) Dimana,  r  merupakan  jari-jari  kawat  dan  h  adalah tinggi kawat diatas tanah.

## E. Tegangan Tembus Isolator Udara
Besaran  tegangan  yang  timbul  pada  isolator  transmisi tergantung  pada  kedua  parameter  petir,  yaitu  puncak  dan kecuraman  muka  gelombang  petir.  Tidak  semua  sambaran petir  dapat  mengakibatkan  lompatan  api  (flashover)  pada isolator  karena  juga  bergantung  dari  besar  tegangan  yang timbul  dan  tidak  melebihi  tegangan  tembus  pada  isolator (U 50% ).
[5] (9)
Dimana, U 50% =  tegangan tembus isolator, kV
K 1 =  0,4 W K 2 =  0,71 W W
=  panjang rentengan isolator, meter
t =  waktu tembus atau waktu lompatan api pada isolator, µ det

## F. Lightning Arrester
Lightning Arrester merupakan peralatan yang didesain untuk melindungi  peralatan  lain  yang  ada  didalam  sistem  tenaga listrik  dari  tegangan  surja  (baik  surja  hubung  maupun  surja petir) dengan cara membatasi surja tegangan lebih yang datang dan mengalirkannya ketanah serta harus dapat melakukan surja arus ke tanah tanpa mengalami kerusakan.
Gambar 2 Skematik diagram  level tegangan  yang mungkin timbul pada peralatan gardu induk,  menggunakan LA ataupun tidak. [2]
IKL , N 15 0 = A N L N × = ( ) per tahun km 100 per sambaran 09 1 4 015 0 , h b IKL , L N + = det m/ 300 cm/detik 10 10 x 3 9 10 . / 2 ln 2 11 10 . / 2 ln 18 / 1 µ = = − = = r h r h LC v ) ( / 2 ln 60 / Ω = = r h C L z

## G. Pengenal Arester
Pada  umumnya  pengenal  atau  “rating”  arester  hanya pengenal  tegangan.  Pada  beberapa  jenis  arester  perlu  juga disebut  pengenal  arusnya  yang  menentukan  kapasitas  termal arester tersebut.
Supaya pemakaian arester lebih efektif dan ekonomis, perlu diketahui faktor-faktor yang mempengaruhi yaitu :
1. Perkiraan  Besarnya  Tegangan  Nominal/  Pengenal
Arrester (U C ) (Nominal Voltage Arrester)
Rating  dari arrester biasanya  dinyatakan dalam dalam frekuensi  dan  nilai  tegangan  dalam  kV.  Dimana tegangannya  adalah  tegangan  nominal  atau  tegangan pengenal  (U C )  yang  juga  merupakan  tegangan  disaat penangkap  petir  masih  dapat  bekerja  sesuai  dengan karakteristiknya.  Penangkap  petir  tidak  dapat  bekerja pada  tegangan  maksimum  sistem  yang  direncanakan, tetapi  masih mampu memutuskan arus  ikutan dari sistem secara efektif.
Tegangan  pengenal  dari  suatu  penangkap  petir (rating arester) adalah :
U C = Tegangan rms phasa ke phasa tertinggi × koefisien pentanahan = Tegangan rms phasa × 1,10 × koefisien Pentanahan [3]
(10) Dimana : - Tegangan sistem tertinggi umumnya diambil harga 110% dari harga  tegangan nominal sistem.
- Koefisien pentanahan merupakan perbandingan antara tegangan rms phasa ke tanah dalam keadaan gangguan pada tempat dimana penangkap petir dipasang, dengan tegangan rms phasa ke phasa tertinggi dari sistem dalam keadaan tidak ada gangguan.
Pengaruh koefisien pentanahan terhadap tegangan maksimum  yang  mungkin  timbul  pada  kawat  dalam gangguan kawat ke tanah adalah sebagai berikut :
Sistem  yang  tidak  diketanahkan  atau  sistem terisolasi Pada  sistem  ini,  tegangan  yang  mungkin  timbul pada arester dapat lebih besar dari tegangan jala- jala.  Arester  dengan  tegangan  ini  dinamakan arester 100%.
Sistem yang diketanahkan dengan impedansi. Pada  sistem  ini  terbagi  lagi  atas  2  kelas  yaitu diketanahkan  efektif  dan  tidak  efektif.  Pengenal arester  yang  dipakai  tergantung  dari  harga-harga R 0 /X 1 dan X 0 /X 1 di tempat arester.
Umumnya  arester  dibagi  dalam  3  macam  angka pengenal tegangan: 100%, 80%, dan 75%. Untuk tegangan  arester  yang  lebih  rendah  dari  75% harus ditambahkan 7,5% sebagai faktor keselamatan.
Gambar 3 lekung-lekung tegangan maksimum tanah untuk sistem yang diketanahkan dengan impedansi [5]
2. Penentuan Arus Pelepasan Nominal (Nominal

## Discharge Current)
Arus pelepasan nominal adalah arus dengan harga puncak  dan  bentuk  gelombang  tertentu  yang digunakan untuk menentukan kelas dari arester sesuai dengan kemampuan arus dan karakteristik pelindungnya.
Berikut  merupakan  spesifikasi  dari  Nominal Discharge Current:
- Menurut standar Inggris/Eropa (IEC) 8 µ det/20 µ det.
- Menurut standar Amerika 10 µ s/20 µ s dengan kelas PP 10 kA;  2.5 kA dan 1.5 kA.
a. Kelas arus  10  kA,  untuk perlindungan gardu induk yang besar dengan frekuensi sambaran petir  yang  cukup  tinggi  dengan  tegangan sistem diatas 70kV.
b. Kelas  arus  5  kA,  untuk  tegangan  sistem dibawah 70kV.
c. Kelas  arus  2.5  kA,  untuk  gardu-gardu  kecil dengan  tegangan  sistem  dibawah  22  kV, dimana  pemakaian  kelas  5  kA  tidak  lagi ekonomis.
d. Kelas  arus  1.5  kA,  untuk  melindungi  trafo- trafo kecil.
Untuk  arus  pelepasan  dalam  peristiwa gelombang  berjalan  dapat  ditunjukkan  dengan persamaan sebagai berikut:
[3]
(11)
Dimana:    I a = Arus Pelepasan Arrester [kA] U d = Tegangan gelombang datang [kV] U A = Tegangan kerja / Tegangan Sisa [kV]
Z =  Impedansi surja [ Ω ]
3. Tegangan  Pelepasan/Tegangan  Kerja  (U A )  dari Lightning Arrester
Tegangan kerja atau tegangan pelepasan merupakan  salah  satu  faktor  yang  menentukan  tingkat perlindungan dari penangkap petir. Jika tegangan kerja penangkap petir ada di  bawah BIL dari  peralatan yang dilindungi,  maka  faktor  keamanan  yang  cukup  untuk perlindungan peralatan yang optimum dapat diperoleh. Tegangan kerja tergantung pada :
- Arus pelepasan dari arrester
- Kecuraman gelombang arus (di/dt)
4. Faktor Perlindungan (Protection Margin)
Faktor  perlindungan  adalah  besar  perbedaan tegangan  antara  BIL  dari  peralatan  yang  dilindungi dengan  tegangan  kerja  dari  arester.  Pada  waktu menentukan  tingkat  perlindungan  peralatan  yang dilindungi  oleh  arester  umumnya  diambil  harga  10% diatas  tegangan  kerja  dari  arester,  tujuannya  untuk mengatasi  kenaikan  tegangan  pada  kawat  penghubung dan  toleransi  pabrik.  Besar  faktor  perlindungan  ini umumnya  20%  dari  BIL  peralatan  untuk  arester  yang dipasang dekat peralatan yang dilindungi.
FP = BIL peralatan – Tingkat perlindungan arrester [3]
Dimana : Tingkat perlindungan arester  = U A + 10% ( panjang kawat + toleransi pabrik)

## H. Koordinasi Isolasi
Hubungan  antara  kemampuan  isolasi  peralatan-peralatan listrik  dan  sirkuit  listrik  di  satu  pihak  dan  alat-alat  pelindung dilain  pihak  membuat  isolasi  dari  peralatan  terlindung  dari bahaya-bahaya  tegangan  lebih  hal  ini  disebut  sebagai koordinasi isolasi dari sistem tenaga listrik.
Koordinasi  Isolasi  yang  baik  akan  menjamin  kurva  dari peralatan  harus  selalu  berada  diatas  kurva  alat  pelindung (Lightning  Arrester  /  Penangkap  Petir)  pada  seluruh  daerah pada kurva tersebut.

## I. Jarak maksimum arrester dengan transformator yang dihubungkan dengan saluran udara.
Perlindungan  yang  baik  diperoleh  bila  arester  ditempatkan sedekat  mungkin  pada  jepitan  transformator.  Tetapi  didalam praktek  sering  arester  itu  harus  ditempatkan  sejarak  S  dari transformator  yang  dilindungi. Karena itu jarak tersebut harus ditentukan agar perlindungan dapat berlangsung baik.
Sebuah  gelombang  terpa  yang  berjalan  menuju  gardu  akan dipotong  amplitudonya  oleh  arester  hingga  hanya  mempunyai amplitudo sebesar tegangan kerja dari arester itu sendiri. Dapat dilihat pada gambar 5.
Tegangan  gelombang  datang  maksimum  yang  terjadi  pada trafo setelah pantulan pertama adalah :
[5]
(12)
U t =  tegangan pada jepitan tranformator [kV] U A =  tegangan kerja arester/penangkap petir [kV] du/dt  =  kecuraman dari gelombang datang [kV/ µ det] v          =  kecepatan rambat gelombang [di udara : 300 m/ µ det]
S          =  jarak antara trafo ke penangkap petir [m]

## III. METODE PENELITIAN

## A. Prosedur Penelitan
• Mengumpulkan  dan  mempelajari  literatur-literatur  yang berhubungan  dengan  analisa  sistem  tenaga  listrik  dan penentuan pengenal/ rating arester.
• Menentukan  data-data  atau  parameter-parameter  apa  saja yang  diperlukan  dalam  perbandingan  dan  perhitungan untuk penentuan pengenal/ rating dari arester.
• Mengumpulkan  data  melalui  pengukuran  langsung, mengumpulkan  data  langsung  dari  instansi  terkait    dan dokumentasi terhadap objek dari penelitian.
• Mengolah  data  dan  mengevaluasi  data-data  yang  telah diperoleh   berdasarkan teori-teori yang ada.
• Melalukan  penulisan  berdasarkan  penelitian  yang  telah dilakukan.
Z A - U d U a I 2 = v S dt du A U t U × + = 2

## B. Data Teknis
Adapun data-data yang dikumpulkan didalam penelitian ini, adalah sebagai berikut:
1. Data-data  teknis  peralatan  seperti  data  teknis  dari transformator  yang  ada  di  gardu  induk  Tomohon, gardu  induk  Teling,  serta  transformator  pembangkit yang  ada  di  PLTP  Lahendong  unit  4.  Dapat  dilihat pada tabel I.
2. Data  teknis  saluran  transmisi,  meliputi  data  panjang saluran, dan nilai impedansi dari saluran. Dapat dilihat pada tabel II.
3. Data  Teknis  Generator,  meliputi  data  daya  terpasang, tegangan, dan  reaktansi. Dapat dilihat pada tabel III.
4. Data  Thunderstorm  atau  hari  guruh  pada  tahun  2011. Data ini diambil dari stasiun geofisika Manado. Dapat dilihat pada lampiran
5. Data  untuk  menentukan    tegangan  kerja(U C )  dari arester  dan  kecuraman  dari  gelombang  datang(du/dt) dapat dilihat pada  tabel IV berikut.
6. Jarak  rentengan  isolator  yang  ada  pada  jaringan transmisi  70  kV.  Dimana  digunakan  isolator  pin dengan jumlah piringan 6 buah
Berdasarkan  pengukuran  jarak  rentengan  isolator dengan jumlah piringan 6 buah adalah 88,6 cm.
7. Data  besar  jari-jari  kawat  penghantar,  dimana  kawat penghantar yang digunakan adalah jenis ACSR.
8. Data  untuk  menentukan  Tingkat  Isolasi  Dasar  (TID)  / Basic Insulation Level (BIL) peralatan yang dilindungi. Didalam hal ini peralatan yang dilindungi adalah trafo. Dapat dilihat pada tabel V.
Tabel I. Data Teknis Transformator
Tabel II. Data Teknis Saluran Transmisi
Tabel III. Data Teknis Generator
Tabel IV.  Maximum Impulse Sparkover Test Voltages
( ) saluran km 17 per 2 km 09 1 4 017 0 , h b , A + =
Tabel V Penetapan Tingkat Isolasi Transformator dan
Penangkap Petir

## C. Urutan Analisa Data
Setelah  mendapatkan  data-data  yang  diperlukan,  maka langkah selanjutnya adalah menganalisa data-data tersebut.
1. Langkah  pertama,  melakukan  analisa  data  untuk menentukan  jumlah  sambaran  petir  di  bumi  yang terjadi didaerah disekitar saluran transmisi GI Teling – GI Tomohon, dengan memperhatikan IKL(Iso Keraunic  Level)  dan  pengaruh  keadaan  geografis dimana penempatan diletakan tiang transmisi.
2. Melakukan  analisa  sistem  sebagian  dari  sistem minahasa  untuk mencari nilai impedansi urutan positif dan  impedansi  urutan  nol  dari  rangkaian.    Dimana untuk  daerah  yang  dianalisa  berada  di  sekitar  GI Tomohon dan GI Teling, atau dari PLTP Lahendong 4 ke gardu induk Teling.
3. Mencari nilai pengenal dari arester dengan memperhatikan  nilai  impedansi  urutan  positif  dan urutan nol dari analisa yang dilakukan.
4. Menentukan  jarak  lindung  arester  terhadap  peralatan yang  akan  dilindungi.  Didalam  hal  ini  peralatan  yang dilindungi  adalah  transformatorPerhitungan  termis dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu:

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam  menentukan  jumlah  atau  banyaknya  sambaran  petir yang  terjadi  disaluran  transmisi  70  kV  GI  Tomohon  –  GI Teling,  maka  diperlukan  beberapa  data  atau  parameter- parameter  yang  digunakan  untuk menghitungnya. Diantaranya adalah  luas  bayang-bayang  listrik,  dan  jumlah  hari  guruh  per tahun atau IKL (Iso Keraunic Level)
A. Luas Bayang-Bayang Listrik(A)
Untuk  menentukan  luas  bayang-bayang  listrik  di  saluran transmisi  70  kV  GI  Tomohon  –  GI  Teling  digunakan persamaan 2, namun untuk panjang saluran transmisi adalah 17 km sesuai panjang saluran transmisi Tomohon-Teling.
Dimana :    b  =  0(untuk satu kawat tanah) h  =  tinggi rata-rata kawat tanah diatas tanah.
Untuk  keadaan  geometris  lintasan  saluran transmisi  GI  Tomohon  –  GI  Teling merupakan  lintasan  jenis  tanah  bergunung- gunung  h  =  2h t .  dimana  h t =  28,5  meter (sesuai lampiran).
h  =  2h t =  2(28,5)
=  57 meter.
Maka,
A  = 0,017 (0 + 4. 57 1,09 )  km 2 per 17 km saluran = 0,017 ( 4 . 82,01) = 0,017 (328,06)
= 5,57 km 2 per 17 km saluran
B. Jumlah sambaran petir (N L ) pada saluran transmisi
Untuk menentukan jumlah sambaran petir (N L ) pada saluran transmisi 70 kV Tomohon-Teling diperlukan data thunderstorm atau hari guruh untuk mencari banyaknya jumlah hari  guruh  atau IKL (Iso Keraunic Level) pada daerah sekitar saluran  transmisi  ini.  Berdasarkan  data  hari  guruh  pada  tahun 2011 (sesuai lampiran)   maka nilai IKL = 107.
Berdasarkan persamaan 5, N L = N × A = (0,15 x 107)(5,57) = (16,05)(5,57) = 89,39 kali sambaran per 17 km per tahun

## C. Impedansi Surja (z)
Untuk  kawat  transmisi  70  kV  pada  saluran  transmisi tomohon  teling  menggunakan  kawat  jenis  ASCR.  Dimana untuk diameter dari kawat tersebut adalah 17,1 mm
r (jari-jari kawat) = D(diameter kawat) / 2 = 17,1 / 2  = 8,55 mm = 8,55 x 10 -3 m
Berdasarkan persamaan 8,
z   =  60 ln 2(28,5) / 8,55 x 10 -3
=  60 ln 57/8,55 x 10 -3 =  60 ln 6666,667 =  60 . 8,8
=  528 Ω ) ( / 2 ln 60 / Ω = = r h C L z
( ) kV 894 3 10 544 , 0 35 , 0 3 10 14 , 1 62 , 0 35 , 0 3 10 75 , 0 2 , 1 62 , 0 35 , 0 kV 3 10 75 , 0 2 1 % 50 = × + = × + = × + = × + =                   t K K U

## D. Tegangan Tembus Isolator Udara
Berdasarkan  persamaan  9,  maka  tegangan  tembus  isolator dapat  ditentukan.  Namun  diperlukan  data-data  untuk menentukannya, yaitu sebagai berikut:
Dimana, W  =  panjang rentangan isolator untuk tegangan 70 kV 0,886 meter (lampiran) K 1 =  0,4 W  = 0,4 x 0,886  = 0,35 K 2 =  0,7 W  = 0,7 x 0,886  = 0,62 t   =  tegangan yang dihitung berdasarkan waktu muka gelombang, 1,2 µ det maka,

## E. Penentuan Pengenal / Rating Arester
Seperti  yang  dijelaskan  pada  landasan  teori,  pengenal/ rating arester umumnya hanya pengenal tegangan, namun pada skripsi  untuk  pengenal/  rating  dari  arester  dibahas 4 hal yang sangat  diperlukan  dalam  menentukan  arester  yang  ekonomis dan efektif yang akan digunakan pada saluran transmisi 70 kV antara GI Tomohon dan GI Teling.
1. Tegangan Pengenal Arester (U C ) Didalam  mencari  nilai  tegangan  pengenal  arester diperlukan  beberapa  parameter,  diantaranya  tegangan tertinggi  sistem  dan  koefisien  pentanahan.  Dimana koefisien  pentanahan  sangat  penting  dalam  menentukan kelas  dari  arester  yang  akan  digunakan.  Pada  saluran transmisi  70  kV  antara  GI  Tomohon  dan  GI  Teling merupakan  saluran  yang  diketanahkan  dengan impedansi. Untuk  itu  diperlukan  nilai  R 0 /X 1 dan  X 0 /X 1 untuk menentukan kelas dari arester yang akan digunakan.
Berdasarkan analisa sistem, didapatkan nilai impedansi urutan positif dan impedansi urutan nol sebagai berikut : - Z eq urutan positif  =  0,008 + j0,155 Ω - Z eq urutan nol       =  0,008 + j0,16 Ω
Dari data diatas maka kita dapat menentukan nilai dari R 0 /X 1 dan  X 0 /X 1 yang  sebentar  akan  digunakan  dalam menentukan koefisien pentanahan.
;
Setelah diperoleh nilai R 0 /X 1 dan X 0 /X 1 , maka nilai koefisien pentanahannya  sudah  bisa  ditentukan  dan  dapat  ditentukan dengan menggunakan pendeketan lewat gambar 3.
Berdasarkan  gambar  diatas,  maka  dapat  diperoleh  nilai koefisien  pentanahan  atau  kelas  dari  arester  yang  digunakan pada  saluran  transmisi  tomohon-teling  yaitu  70%  atau  0,7. Maka untuk menentukan nilai pengenal dari arester digunakan persamaan 2.9.
Karena kelas atau koefisien pentanahan arester dibawah 75%, maka perlu ditambahkan 7,5% untuk faktor keselamatan. Jadi pengenal arester adalah
2. Tegangan pelepasan/ tegangan kerja arester(U A ) Berdasarkan tegangan pengenal (U C ) dari arester maka kita  dapat  menentukan  tegangan  pelepasan  /  tegangan kerja dari arester itu. Berdasarkan Tabel 3.4 dan  lampiran nilai tegangan kerja dari arester adalah 208,79 kV.
05 , 0
155 , 0 008 , 0
1 / 0 = = X R 03 , 1 155 , 0 16 , 0
1 / 0 = = X X kV 53,9 0,7 1,1 70 pentanahan Koefisien 1,1 sistem Tegangan = × × = × × = C U kV 57,94 075 , 1 9 , 53 = × = C U
3. Arus pelepasan/ arus kerja arester (I A )
Dalam  penentuan  arus  pelepasan/  arus  kerja  dari arester,  maka  diperlukan  beberapa  parameter  yang digunakan  diantaranya  tegangan  gelombang  datang(U d ), tegangan  pelepasan/  tegangan  kerja(U A )  arester  dan impedansi  surja(z)  .  Untuk  tegangan  gelombang  datang diambil  nilai  tegangan  tembus  isolator( % 50 U ),  karena tegangan yang muncul dari tegangan tembus isolator akan sama  dengan  tegangan  kawat  penghantar  sehingga tegangan dari kawat juga merupakan tegangan gelombang yang datang.
Dimana, U d = 894 kV (berdasarkan tegangan tembus isolator
% 50 U )
U A = 208,79 kV z      = 528 Ω
maka,
Dari hasil perhitungan arus pelepasan (I A ) diatas, maka untuk  pemilihan  kelas  arus  pelepasan  dari  arester  yang digunakan  adalah  kelas  arus  10  kA  dan  5  kA.  Dimana, untuk  arus  10  kA  tugas  ringan  dan  5  kA  seri A(berdasarkan Tabel 5).
4. Faktor perlindungan (Protection Margin)
Seperti  yang  telah  dijelaskan  pada  landasan  teori dimana,  Faktor  perlindungan  adalah  besar  perbedaan tegangan  antara  BIL  dari  peralatan  yang  dilindungi dengan  tegangan  kerja  dari  arester,  dan  pada  umumnya besar  faktor  perlindungan  adalah  20%  dan  untuk  faktor perlindungan yang baik tidak boleh kurang dari 20%.
FP = BIL peralatan – Tingkat perlindungan arester
Dimana,
- Tingkat perlindungan arester  = U A + 10% ( panjang kawat + toleransi pabrik)
=  208,79 x 1,1
=  229,6 kV
- Tingkat  Isolasi  Dasar  (TID)  berdasarkan  peralatan yang  dilindungi  yaitu  transformator.  Maka  TID  untuk transformator berdasarkan tabel 5 adalah 325 kV
Maka, FP  =  325 – 229,6 =  95,4 =  95,4/325 =  0,29 = 29 %
Sehingga,  pemilihan  penangkap  petir  sudah  memberikan faktor perlindungan(FP) yang baik.
Berdasarkan  hasil  perhitungan  untuk  pengenal  arester/ rating  arester,  maka  didapatkan  nilai-nilai  pengenal  untuk arester  yang  akan  digunakan pada jaringan transmisi 70 kV Tomohon – Teling dapat dilihat pada tabel VI
F. Jarak  arester  dan  transformator  yang  dihubungkan dengan saluran udara
Perlindungan  yang  baik  diperoleh  bila  arester  ditempatkan sedekat  mungkin  pada  jepitan  transformator.  Tetapi  didalam praktek  sering  arester  itu  harus  ditempatkan  sejarak  S  dari transformator  yang  dilindungi.  Untuk  itu  dalam  menentukan jarak  arester  yang  akan  diletakkan  untuk  melindungi transformator,  maka  diperlukan  parameter-parameter  untuk menentukannya  diantaranya  tegangan  kerja  arester(U A ), tegangan  pada  jepitan  transformator  (U t ),  kecuraman gelombang  yang  datang(du/dt),  dan  kecepatan  merambat gelombang(v).  Untuk  mendapatkan  nilai  jarak  yang  tepat diletakkanya  arester  untuk  melindungi  transformator,  maka digunakan persamaan 12..
Dimana, U t =  nilai tegangannya diambil dari TID transformator pada tabel V yaitu 325 kV. U A = tegangan kerja arester yaitu 208,79 kV du/dt.    =    482,83  kV/ µ s  berdasarkan  Tabel  4  dan pendekatan pada lampiran.
v                    =   kecepatan rambat gelombang [di  udara : 300 m/ µ s] maka,
Tabel VI Hasil Perhitungan Untuk Pengenal/ Arester pada jaringan transmisi 70 kV Tomohon - Teling
( ) kA 99 , 2 528 21 , 1579 528 79 , 208 1788 528 79 , 208 894 2 kA 2 = = − = − = = z A - U d U a I m 10 , 36 66 , 965 34863 300 . 66 , 965 21 , 116 30 . ) 83 , 482 ( 2 79 , 208 325 2 = = = − = = . v dt du . A -  U t U S
Dari  perhitungan,  batas  jarak  maksimum  arester  untuk perlindungan transformator yang  dihubungkan dengan saluran udaran adalah 36,10 meter.’

## V. P ENUTUP

## A. Kesimpulan:
Berdasarkan  dari  hasil  analisa  dan  pembahasan  diperoleh kesimpulan adalah sebagai berikut :
1. Untuk  jumlah  sambaran  petir  (N L )  pada  saluran transmisi  70  kV  Tomohon  -  Teling  pada  tahun  2011 berdasarkan  data  thunderstorm  atau  hari  guruh  dan luas  bayang-bayang  listrik  (A)  didapatkan  jumlah sambaran  sebesar  89,39  kali  atau  89  kali  dalam setahun.
Dari  jumlah  sambaran  petir  pada  saluran  transmisi  70 kV  Tomohon  –  Teling  pada  tahun  2011  sebesar  89 kali,  jadi  ada  sekitar  89  hari  atau  24,39%  hari  dalam tahun  2011  terjadi  sambaran  petir  pada  saluran transmisi ini.
2. Dari  hasil  perhitungan  nilai  pengenal  atau  rating arester pada saluran transmisi tomohon – teling dengan tegangan  system  70  kV  ,  didapatkan  nilai-nilainya adalah sebagai berikut :
- Tegangan Pengenal(U C )  = 57,94 kV - Tegangan Kerja(U A )  = 208,79 kV - Arus Pelepasan(I A )  = 2,99 kA - Faktor Perlindungan(FP) = 29%
3. Hasil  perhitungan  untuk  jarak  maksimum  arester  dan transformator yang dihubungkan dengan saluran udara untuk  saluran  transmisi  70  kV  Tomohon  –  Teling adalah 36,10 meter.

## B. Saran
1. Dari hasil analisa dan pembahasan untuk nilai pengenal atau  rating  arester  pada  saluran  transmisi  70  kV Tomohon  –  Teling,  kiranya  dapat  digunakan  sebagai referensi untuk jenis arester yang digunakan.
2. Untuk  pengembangan  penelitian    ini  kiranya  dapat diaplikasikan pada jaringan transmisi yang lain

## DAFTAR PUSTAKA
[1] D,  Marsudi.,    Operasi  Sistem  Tenaga  Listrik  ,  Balai      Penerbit  & HUMAS ISTN,  Jakarta, 1990.
[2] Anonimous.,  Buku  Petunjuk  Operasi  dan  Pemeliharan  Peralatan, Perusahaan Listrik Negara, Jakarta, 1984.
[3] Z, Reynaldo., Proteksi Terhadap Tegangan Lebih Pada Sistem Tenaga Listrik, Penerbit ITB, Bandung.
[4] Anonimous, Diktat Teknik Tegangan Tinggi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
[5] T.S.  Hutauruk,.  Gelombang  Berjalan  Dan  Proteksi  Surja  ,  Penerbit Erlangga, Jakarta, 1991.
[6] W,  Stevenson,.  Elements  Of  Power  System  Analysis  Third  Edition  – Terjemahan  indonesia,  Lembaga  Penerbitan  Universitas  Brawijaya,
Malang, 1982
[7] T, Gonen,. Electric Power Transmission System Engineering: Analysis and  Design.  California  State  University  Sacramento:  A  Wiley- Interscience Publication, California, 1988.
[8] SPLN 7_1978, Pedoman Pemilihan Tingkat Isolasi Transformator Dan Penangkal Petir.
[9] SPLN 41-7_1981, Hantaran Aluminium Berpenguat Baja (ACSR).