## Jurnal Sains dan Teknologi
Volume 11 Number 1, Tahun 2022, pp. 10-17 P-ISSN: 2303-3142 E-ISSN: 2548-8570 Open Access: https://dx.doi.org/10.23887/jst-undiksha.v11i1

## Perlindungan Kawat Fasa dengan Optimalisasi Sudut Lindung Kawat Tanah dan Penempatan Lightning Arester
Liliana1*, Aini Z 2 , Badri S 3 , Ardi G.A 4
1,2,4 Teknik Elektro, UIN Suska Riau, Pekanbaru, Indonesia
3 Teknik ELektroi, Institut Teknologi Padang, Padang, Indonesia

## A B S T R A K
Petir memiliki arus sangat besar dan waktu yang sangat singkat, sehingga dapat menimbulkan  kerusakan  yang  fatal,  terutama  pada  peralatan  listrik  di  udara terbuka.  Kawat  fasa  dan  lightning  arrester  sering  kali  terganggu  bahkan mengalami kerusakan akibat sambaran petir yang terjadi. Penelitian ini bertujuan menghasilkan  jumlah  gangguan  pada  peralatan  tersebut  akibat  sambaran  petir, menentukan sudut lindung kawat tanah, dan mendapatkan penempatan optimal lightning  arrester  untuk  memberikan  perlindungan  terhadap  saluran  udara tegangan  menengah.  Penghitungan  gangguan  dilakukan  untuk  sambaran  petir tidak  langsung  dan  langsung,  tanpa  dan  dengan  kawat  tanah.  Metode  rolling sphere  dengan  persamaan  Hasse  dan  Wiesinger  digunakan  dalam  menghitung sudut  kawat  tanah  terhadap  sambaran  petir  langsung  dan  tidak  langsung. Sedangkan metode pengali lagrange digunakan untuk menghasilkan penempatan optimal  lightning  arester.  Hasil  penghitungan  gangguan  sambaran  petir  tidak langsung dan langsung, tanpa dan dengan kawar tanah didapatkan 57.8, 43, 32.5, dan 19.9 gangguan per 100 km per tahun. Faktor perlindungan lighting arrester sebesar 30,61%. Sudut lindung optimal kawat tanah dengan variasi jarak sambar 200  m,  300  m,  400  m  didapatkan  setiap sudut  φ=70.05°,  φ=73.73°,  φ=75.93°. Sedangkan  penempatan  lightning  arrester  didapatkan  nilai  jarak  optimal  S=5.7 meter. Hasil penelitian ini dapat memberikan perlindungan yang lebih baik pada jaringan SUTM di Penyulang Muaro Paiti.

## A B S T R A C T
Lightning has a very large current and a very short time so that it can cause fatal damage, especially to electrical equipment in the air. Phase wires and lightning arresters are often disrupted and even damaged due to lightning strikes that occur. This study aims to produce the number of disturbances in the equipment due to lightning strikes, determine the ground wire protection angle, and obtain the optimal placement of lightning arresters to provide protection against 20 kV medium voltage overhead lines. Fault calculations are carried out for indirect and direct lightning strikes, without and with ground wire. The Rolling Sphere method with the Hasse and Wiesinger equations is used to calculate the angle of the ground wire to direct and indirect lightning strikes. While the Lagrange Multiplier method is used to produce the optimal placement of the lightning arrester. The results of the calculation of indirect and direct lightning strikes, without and with ground wire obtained  57.8,  43,  32.5,  and  19.9  disturbances per  100  km  per year.  lighting  arrester protection  factor  is  30.61%.  The optimal protection angle of the ground wire with variations in the striking distance of 200 m, 300 m, 400 m is obtained, each angle is =70.05°, =73.73°, =75.93°. While the placement of the lightning arrester, the optimal distance value is S = 5.7 meters. The results of this study can provide better protection for the SUTM network in Feeder Muaro Paiti.

## 1. PENDAHULUAN
Jaringan  distribusi  yang  andal  berperan  besar  dalam  mencukupi  kebutuhan  penyaluran  listrik, sehingga  penyaluran  tenaga  listrik  ke  konsumen  tidak  boleh  terputus (Marpaung  et  al.,  2020). Adanya kendala pada jaringan distribusi akan mengakibatkan kerugian yang sangat besar bagi konsumen dan PT. PLN  (Persero)  itu  sendiri.  Gangguan  pada  sistem  distribusi  dalam  berasal  dari  internal  sistem  ataupun eksternal sistem (Auliq & Pratama, 2021). Gangguan eksternal merupakan gangguan yang berasal dari luar sistem  seperti  sambaran  petir,  keadaan  alam,  sedangkan  internal  adalah  gangguan  dari  dalam  sistem (internal),  seperti  swicthing  surges  atau  surja  hubung (Masarrang  et  al.,  2019;  Matsuda  et  al.,  2019; Rahmadhani,  2018). Salah  satu  gangguan  sistem  distribusi  yang  paling  banyak  terjadi  yakni  adanya gangguan eksternal yang terjadi akibat sambaran petir. Hal ini terjadi karena wilayah Indonesia berada pada garis khatulistiwa dengan curah hujan yang tinggi dan memiliki tingkatan kerapatan petir yang besar serta curah hujan yang tinggi menimbulkan terjadinya banyak gangguan akibat sambaran petir (Oktaviani & Hati, 2019; Putra et al., 2021). Kondisi cuaca yang cenderung panas dan lembab memungkinkan adanya

## A R T I C L E   I N F O

## Article history:
Received October 19, 2021 Revised October 20, 2021 Accepted January 20, 2022 Available online April 25, 2022

## Kata Kunci:
Petir, Kawat Fasa, Lightning Arrester
Keywords: Lightning, Phase Wires, Lightning Arrester
This is an open access article under the CC BY-SA license.
Copyright © 2022  by Author. Published by Universitas Pendidikan Ganesha.
pembentukan awan cumulonimbus yang dapat menghasilkan petir (Kurniawan & Made, 2019). Hari guruh tahunan paling tinggi di dunia berkisar l80-260 per tahun dengan kerapatan sambaran petir ke tanah (Ng) menggapai  30  sambaran  per  km²  per  tahun (Zoro  et  al.,  2018). Tingginya  curah  hujan  dan  banyaknya sambaran  petir  di  berbagai  wilayah  di  Indonesia  menyebabkan  gangguan  pada  sistem  distribusi  dalam menyalurkan tenaga listrik dari gardu induk pusat beban kepada konsumen (Asna et al., 2022; Kisielewicz et al., 2017). Sangat memungkinkan bahwa saluran distribusi yang berada di sekitar perbukitan atau daerah pegunungan rawan terhadap sambaran petir. Selain daerah pegunungan, bahaya petir juga terjadi di daerah persawahan dan daerah terbuka.
Gangguan sambaran petir banyak berlangsung pada Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM). Sambaran  petir  bisa  berbentuk  sambaran  langsung  serta  sambaran  tidak  langsung (Asna  et  al.,  2022; Nugroho & Nugroho, 2022). Sambaran langsung ialah sambaran yang menuju ke konduktor fasa serta tiang (Shariatinasab  &  Gholinezhad,  2017). Sambaran  tidak  langsung  merupakan  kejadian  sambaran  yang berlangsung di sekitar sistem tenaga (Hajar & Rahman, 2018). Sambaran petir juga dapat menyebabkan terjadinya  flashover  pada  isolator.  Kejadian flashover berlangsung  apabila  tegangan  terhadap  isolator saluran  tinggi  ataupun  sama  dengan  tegangan  kritis  lompatan  api  (critical  flashover)  menyebabkan lompatan api berlangsung terhadap isolator tersebut (Luntungan et al., 2018; Sigit et al., 2021). Salah satu wilayah Indonesia yang mempunyai tingkat curah hujan yang tinggi serta rawan terhadap sambaran petir adalah provinsi Sumatera Barat. Berdasarkan data BMKG pada peta sambaran petir periode 2020 wilayah Sumatera Barat memiliki 450.000-600.000 jumlah sambaran petir cloud to ground . Gangguan yang terjadi pada  Penyulang  Muaro  Paiti      memiliki  panjang  65  kms  sering  terjadi  disebabkan  oleh  sambaran  petir, pohon tumbang yang mengenai SUTM 20 kV, kerusakan komponen SUTM 20 kV, dan beberapa gangguan yang tidak ditemukan. Pada tahun 2020 dari beberapa gangguan yang ada, gangguan akibat sambaran petir menjadi gangguan yang dominan dengan total 156 gangguan.
Upaya  yang  dapat  dilakukan  untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut  yakni  dengan  melakukan perlindungan terhadap kawat fasa dengan penempatan kawat tanah. Penempatan kawat tanah akan dapat meminimalisir jaringan SUTM dari gangguan petir sambaran langsung ataupun sambaran tidak langsung (Marlanfar  et  al.,  2020;  Nasution,  2019). Jika  terjadi  sambaran  petir  pada  SUTM,  kawat  tanah  akan menyalurkan arus surja petir ke tanah sehingga SUTM aman terhadap gangguan (Napitupulu et al., 2021; Sigit et al., 2021). Kawat tanah sebaiknya mempunyai tahanan kontak yang kecil tetapi ketahanan impuls isolasinya  besar (Manihuruk  et  al.,  2021;  Oktaviani  &  Hati,  2019;  Rahmono,  2019). Selain  kawat  tanah, lightning arrester juga dapat yang dapat melindungi peralatan SUTM 20 kV dari sambaran petir. Lightning arrester berfungsi melindungi instalasi terhadap gangguan overvoltage yang diakibatkan oleh sambaran petir ataupun oleh surja hubung (Snodgrass & Xie, 2020). Arrester bersifat sebagai jalan pintas dekat isolasi yang membentuk jalur, sehingga gampang dilewati arus. Jalan pintas ini mesti diatur dengan baik sehingga tidak mengganggu penyaluran tenaga listrik kepada konsumen (Murdiya et al., 2019).
Beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya mengungkapkan bahwa hasil perhitungan dan analisa bahwa nilai faktor perisaian kawat tanah di Gardu Induk Boom Baru sudah cukup efektif, karena mampu  mengurangi  jumlah  gangguan  petir  induksi  sebesar  35,50  gangguan  per  100  km  per  tahun (Oktaviani & Hati, 2019). Hasil penelitian lainnya juga mengungkapkan bahwa jarak lightning arrester dan transformator  di  KM  0003  menjadi  0,6  meter  membuat  arus  puncak  petir  yang  mampu  diterima  dari lightning arrester menjadi lebih tinggi yaitu 655,008 kA, dan terjadi peningkatan kinerja lightning arrester sebesar 267,36 % akibat perubahan posisi (Asna et al., 2022). Hasil penelitian lainnya juga mengungkapkan bahwa sistem proteksi di GITET (Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi) lebih tepat menggunakan arrester MOV EXLIM 550 kV, power transformer (BIL: 1425kV), CVT (BIL: 1550 kV), CT (BIL: 1550 kV), BSI (BIL: 1550 kV), dan CB (BIL: 1550 kV) dengan margin proteksi lebih dari 20% (Adiwibowo, 2019). Berdasarkan beberapa hasil penelitian tersebut dapat dikatakan bahwa kawat tanah dapat mengurangi jumlah gangguan jaringan  distribusi  akibat  sambaran  petir,  selain  itu  posisi  arrester  juga  dapat  memengaruhi  sedikit banyaknya  sambaran  petir  pada  jaringan  distribusi.  Hanya  saja  pada  penelitian  sebelumnya,  belum terdapat kajian mengenai  perlindungan kawat fasa dengan optimalisasi sudut lindung kawat tanah dan penempatan lightning  arrester .  Oleh  karena  itu,  penelitian  ini  difokuskan  pada  kajian  tersebut  dengan tujuan untuk menghasilkan jumlah gangguan pada peralatan tersebut akibat sambaran petir, menentukan sudut lindung kawat tanah, dan mendapatkan penempatan optimal lightning arrester untuk memberikan perlindungan terhadap saluran udara tegangan menengah 20 kV di penyulang Muaro Pati Payakumbuh .

## 2. METODE
Penelitian ini tergolong kedalam penelitian lapangan ( field research ) dengan metode  kuantitatif. Penelitian dilaksanakan di SUTM 20 kV pada penyulang Muaro Paiti PT. PLN (Persero) Rayon Lima Puluh Kota.  Penyulang  Muaro  Paiti mendapatkan  suplai  daya  listrik  dari Feeder 1  Pangkalan.  Data-data  yang
diperlukan dalam penelitian ini adalah data SUTM 20 kV Penyulang Muaro Pati meliputi data gangguan, data saluran, spesifikasi tiang, transformator, dan ground steel wire, disajikan pada Tabel 1, Tabel 2, Tabel 3, Tabel 4, dan Tabel 5.
Tabel 1. Data Jumlah Gangguan Penyulang Muaro Paiti 2020
Bulan Jumlah Gangguan Januari- Desember 156 Tabel 2. Data saluran penyulang Muaro Paiti Panjang (m) Jenis Penampang (mm 2 ) Arus (A) Impedansi (ohm) 25 A3CS 240 60 0.01344+ 𝑗 0.3158
Tabel 3. Spesifikasi tiang SUTM 20 kV

## Tabel 4. Data transformator
Kapasitas (kVA) Tegangan Primer (kV) Tegangan Sekunder (kV 250 20 220/380 Tabel 5. Data spesifikasi kawat tanah
Spesifikasi Jenis / Nilai Jenis kawat tanah BC Tinggi rata-rata kawat fasa di atas tanah 8.9 meter Tinggi kawat tanah di atas tanah 10 meter Jarak vertikal kawat tanah dan kawat fasa 1.1 meter
Pengumpulan data pada penelitian dilakukan dengan proses observasi langsung pada SUTM 20 kV pada  penyulang  Muaro  Paiti  PT.  PLN  (Persero)  Rayon  Lima  Puluh  Kota.  Adapun  analisis  data  yang digunakan meliputi perhitungan gangguan secara langsung dan tidak langsung, perhitungan sudut lindung kawat tanah menggunakan metode rolling sphere , Gangguan Akibat Sambaran Petir Pada Lightning Arrester, serta  perhitungan  Penempatan Lightning  Arrester Menggunakan  Metode  Pengali  Lagrange.  Pada penghitungan  penempatan Lightning  Arrester ,  untuk  memperoleh  proteksi  trafo  yang  optimal,  arrester diposisikan pada jarak tertentu (tidak boleh terlalu jauh maupun sangat dekat), pada prakteknya arrester mesti ditempatkan pada jarak tertentu, supaya proteksi dapat berlangsung optimal.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil
Berdasarkan  proses  perhitungan  sesuai  langkah-langkah  di  metodologi  penelitian  maka didapatkan 3 temuan utama pada penelitian ini. Temuan pertama , berkaitan dengan hasil perhitungan gangguan. Perhitungan gangguan akibat sambaran petir langsung dan tidak langsung, dengan dan tanpa kawat tanah pada SUTM 20 kV dan Lightning Arrester disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6. Hasil Pemghitungan Gangguan Sambaran Petir Tidak Langsung Tanpa kKwat Tanah
Pada tabel 6 dapat dilihat bahwa nilai tegangan puncak yang disebabkan oleh sambaran petir tidak langsung adalah 178 kV, probabilitas arus gangguan akibat sambaran petir tidak langsung sebesar 0.95, jumlah lompatan api yang diakibatkan oleh sambaran petir tidak langsung adalah 115.75 per 100 km per tahun dan jumlah gangguan kilat yang diakibatkan sambaran petir tidak langsung sebesar 57.87 gangguan per 100 km per tahun. Berdasarkan nilai-nilai yang sudah didapatkan bisa dilihat bahwa besarnya pengaruh gangguan  sambaran  petir  tidak  langsung  pada  SUTM  20  kV.  Hal  ini  tentunya  sangat  berbahaya  bagi kelangsungan  jaringan  listrik  pada  SUTM  20  kV  penyulang  Muaro  Paiti  yang  dapat  mengakibatkan
Panjang (m) Tinggi titik tumpu (m) Diameter (cm) Beban kerja (daN) 12 2.0 19 500
h (m) Y (m)
Vi (kV) 𝑷 𝑰𝟎 (NFL) (𝑵 𝒊 ) 8.9 30 178 0.95 115.75 57.87
pemadaman listrik. Dengan tidak digunakannya kawat tanah ( ground steel wire ) pada SUTM 20 kV jumlah gangguan pada SUTM terhadap sambaran petir tidak langsung sangat besar. Analisis selanjutnya dilakukan untuk mengetahui jumlah sambaran petir tidak langsung dengan kawat tanah. Adapun hasil penghitungan disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil Penghitungan Gangguan Sambaran Petir Tidak Langung dengan KawatTtanah
Dari  hasil  penghitungan  jumlah  gangguan  akibat  sambaran  tidak  langsung  pada  SUTM  20  kV menggunakan kawat tanah (ground steel wire) untuk penyulang Muaro Paiti dengan panjang 65 kms, tinggi tiang  JTM  dari  atas  tanah  12  m,  maka    pengaruh  pemasangan  kawat  tanah  memberikan  dampak berkurangnya gangguan pada peralatan akibat sambaran petir tidak langsung. Sebelum pemasangan kawat tanah nilai tegangan puncak sebesar 178 kV sementara setelah pemasangan kawat tanah menjadi 143.29 kV,  kemudian  nilai  probabilitas  arus  gangguan  sebelumnya  pemasangan  kawat  tanah  adalah  0.95  dan setelah  pemasangan  kawat  tanah  menjadi  0.62.  Pada  pemasangan  kawat  tanah  terhadap  gangguan sambaran  petir  tidak  langsung  dapat  menghitung  faktor  perisaian  yakni  didapatkan  hasil  sebesar  0.67, kemudian nilai jumlah lompatan api sebelum pemasangan kawat tanah adalah 115.75 kali per 100 km per tahun dan setelah pemasangan kawat tanah tanah menjadi 87 kali per 100 km per tahun, jumlah gangguan kilat sebelum pemasangan kawat tanah terhadap sambaran petir tidak langsung adalah 57.87 gangguan per 100 km per tahun dan setelah pemasangan kawat tanah menjadi 43 gangguan per 100 km per tahun. Dari perbandingan nilai gangguan sebelum pemasangan kawat tanah dan sesudah pemasangan kawat tanah dapat  dilihat  bahwa  kawat  tanah  terbukti  mampu  meminimalisir  gangguan  sambaran  petir  tidak langsung pada SUTM 20 kV. Setelah didapatkan hasil mengenai gangguan sambaran petir tidak langsung, analisis kemudian dilanjutkan pada penghitungan jumlah sambaran petir secara lagsung tanpa kawat tanah. Adapun hasil analisis disajikan pada Tabel 8.

## Tabel 8. Hasil Perhitungan Gangguan Sambaran Petir Langsung Tanpa Kawat Tanah
Pada Tabel 8 dapat dilihat bahwa nilai arus kilat yang disebabkan oleh sambaran petir langsung adalah  20  kA,  tegangan  yang  timbul  pada  kawat  akibat  sambaran  petir  langsung  sebesar  5000  kV, probabilitas  lompatan  api  yang  diakibatkan  oleh  sambaran  petir  langsung  a dalah  0.96,    jumlah sambaran yang diakibatkan sambaran petir langsung sebesar 67.71 sambaran per 100 km per tahun, jumlah  lompatan  api  adalah  65.0016  lompatan  api  per  100  km  per  tahun,  probabilitas  peralihan lompatan api menjadi busur api sebesar 32.50 gangguan per 100 km per tahun. Berdasarkan nilai-nilai yang sudah didapatkan bisa dilihat bahwa besarnya pengaruh gangguan sambaran petir langsung pada SUTM 20 kV, hal ini tentunya sangat berbahaya bagi kelangsungan jaringan listrik pada SUTM 20 kV penyulang  Muaro  Paiti  yang  dapat  mengakibatkan  pemadaman  listrik,  isolator  pecah,  dan  sambaran langsung petir kepada kawat fasa. Setelah  didapatkan hasil penghitungan tanpa kawat tanah, kemudian dilakukan  pemasangan  kawat  tanah  yang  kemudian  dihitung  kembali  jumlah  gangguannya.  Hasil analisis jumlah gangguan dengan kawat tanah disajikan pada Tabel 9.
Tabel 9. Hasil Penghitungan Gangguan Sambaran Petir Langsung dengan kawat tanah
Dari  hasil  penghitungan  jumlah  gangguan  akibat  sambaran  langsung  pada  SUTM  20  kV menggunakan kawat tanah (ground steel wire) untuk penyulang Muaro Paiti dengan panjang 65 kms, tinggi tiang  JTM  dari  atas  tanah  12  m  maka    pengaruh  pemasangan  kawat  tanah  memberikan  dampak berkurangnya gangguan pada peralatan akibat sambaran petir langsung (Ishimoto et al., 2019). Dengan menggunakan kawat tanah maka pada sambaran petir langsung didapatkan nilai impedansi surja kawat tanah  adalah  1899.07 ohm, dengan  pemasangan kawat tanah  didapat nilai tegangan puncak pada tiang 85.50 kV, kemudian didapatkan nilai besar arus minimum yang mengakibatkan lompatan api sebesar 20.13 kA,  probabilitas  terjadi  lompatan  api  adalah  0.55,  jumlah  sambaran  kilat  pada  saluran  sebesar  72.36 sambaran per 100 km per tahun, kemudian jumlah  gangguan akibat sambaran  petir langsung terhadap
h t (m) Vi (kV)
𝑷 𝑰𝟎 FP NFL 𝑵 𝒕 10 143.29 0.62 0.67 87 43 𝐡 𝐭 (m) I (kA) Vp (kV) 𝐏 𝐅𝐋 𝐍 𝐋 NFL N t 8.9 20 5,000 0.96 67.71 65.0016 32,50
𝒉 𝒕 (m) Zt (ohm) Zg (ohm) Vt (Kv) Io (kA) PFL N l N t 8.9 1899.07 179.07 85.50 20.13 0.55 20.13 0.55
kawat  tanah  adalah  19.9  gangguan  per  100  km  per  tahun.  Dari  perbandingan  nilai  gangguan  akibat sambaran  petir  langsung  memberikan  tegangan  gangguan  yang  signifikan    lebih  besar  dibandingkan sambaran  petir  tidak  langsung.  Namun,  upaya  penambahan  kawat  tanah    juga  terbukti  mampu meminimalkan dengan signifikan tegangan gangguan sambaran petir langsung pada SUTM 20 kV. Analisis selanjutnya yakni penghitungan faktor perlindungan lightning arrester terhadap gangguan sambaran petir pada transformator distribusi, yang disajikan pada Tabel 10.
Tabel 10. Penghitungan Faktor Perlindungan L ightning Arrester terhadap Gangguan Sambaran Petir pada Transformator Distribusi
𝑽 𝒎𝒂𝒙 (kV) 𝑽 𝑷 (kV) 𝑰 𝒂 (kA) FP 22 22 1.246 30.61 %
Berdasarkan  hasil  penghitungan  Lightning  Arrester  terpasang  pada  SUTM  20  kV  penyulang Muaro Paiti ditanahkan dengan tahanan rendah, TID didapatkan sebesar 24 kV,  koefisien pentanahan dipilih 100% (pentanahan tidak efektif) dengan tegangan sistem tertinggi adalah 20 kV sehingga didapat tegangan maksimum LA adalah 22 kV, tegangan pengenal LA sebesar 22 kV. Kemudian mendapatkan nilai arus pelepasan impuls LA saat melepas arus surja petir sehingga besar tegangan gelombang datang diperoleh dari Flash Over Voltage (FOV)  sebesar 490.57 ohm, untuk impedansi hantaran sebesar 500 ohm maka besar arus pelepasan impuls adalah 1.246 kA. Dengan nilai arus pelepasan impuls tersebu t maka termasuk dalam kelompok pemilihan arus 5 kA untuk tegangan pengenal 24 kV dan arus 10 kA dengan tegangan pengenal sebesar 87 kV. Hal ini berdasarkan  ketetapan dimana sebelumnya dilakukan pengujian  tegangan  percikan  terhadap  lightning  arrester.  Nilai  Tingkat  tegangan  perlindungan  (TP) yang didapatkan adalah 95.7 kV serta Faktor Perlindungan LA sebesar 30.61%. Temuan kedua pada penelitian  berkaitan  dengan  sudut lindung optimal kawat tanah ( ground steel  wire ). Hasil perhitungan Sudut lindung optimala kawat tanah disajikan pada Tabel 11.
Tabel 11. Hasil Penghitungan Sudut lLndung Optimal Kawat Tanah (G round Steel Wire )
Jarak Sambar (m) Sudut Lindung ( °) 200 70.05 300 73.73 400 75.93
Memvariasikan  jarak  sambaran  petir  terhadap  jaringan  dilakukan  dengan  tujuan  agar  dapat melihat nilai sudut lindung yang optimal berdasarkan kebiasaan jarak sambar petir pada penyulang Muaro Paiti.  Sehingga  dengan  jarak  sambaran  petir  200  m  pada  SUTM  20  kV  berdasarkan  perhitungan menggunakan metode Rolling Sphere dengan persamaan Hasse dan Wesienger didapat sudut lindung yang optimum  kawat  tanah  dalam  melindungi  peralatan  yaitu  sebesar  70.05°.  Jarak  sambaran  petir  300  m, didapat sudut lindung sebesar 73.73°. Kemudian jarak sambaran petir 400 m didapat sudut lindung sebesar 75.93°. Dalam hal ini tiap-tiap sudut lindung yang didapat dengan variasi jarak sambar 200 m, 300 m dan 400 m sudah sangat maksimal dan optimal dikarenakan nilai standar sudut perlindungan adalah berkisar 〖 25 〗 ^° sampai 〖 55 〗 ^°. Temuan ketiga, pada penelitian ini berkaitan dengan penempatan lightning arrester menggunakan  metode  pengali lagrange .  Untuk  menghitung  penempatan  optimum  lightning arrester dapat menggunakan metode Pengali Lagrange. Dalam memperoleh proteksi trafo yang optimal, lightning arrester diposisikan pada jarak tertentu. Terminal transformator (E_P) (BIL trafo) yaitu 125 kV, kemudian  tegangan  percik  arrester  (E_a)  untuk  kelas  5  kA  yaitu  87  kV,  kecuraman  muka  gelombang tegangan  impuls  (A)  yang  digunakan  oleh  pihak  penyulang  Muaro  Paiti  adalah  1000  kV/μs,  kemudian kecepatan merambat gelombang (v) yang digunakan adalah 300 m/μs.
Penentuan  jarak  penempatan  lightning  arrester  dengan  transformator  yang  didapatkan berdasarkan perhitungan metode Pengali Lagrange yaitu S=5.7 meter, sedangkan jarak S yang terpasang pada SUTM 20 kV penyulang Muaro Paiti  adalah S=3 meter, dengan demikian berdasarkan metode Pengali Lagrange jarak penempatan arrester terpasang pada SUTM 20 kV penyulang Muaro Paiti berada di bawah batas  optimum  yang  diperkenankan.  Hal  ini  berarti  tingkat  perlindungan  arrester  pada  SUTM  20  kV penyulang Muaro Paiti  dilihat dari perhitungan dengan metode pengali lagrange kurang optimal, sebab S terpasang <  S hitung.

## Pembahasan
Hasil temuan pertama pada penelitian ini menunjukkan bahwa jumlah gangguan akibat sambaran petir tidak langsung tanpa kawat tanah lebih banyak dibandingkan saat sudah dipasang kawat tanah. Hal
ini juga sejalan dengan hasil jumlah gangguan secara langsung dengan kawat tanah dan tanpa kawat tanah. Berdasarkan hasil tersebut dapat dikatakan bahwa dengan tidak digunakannya kawat tanah (ground steel wire) pada  SUTM  20  kV  jumlah  gangguan  pada  SUTM  terhadap  sambaran  petir  langsung  dan  tidak langsung sangat besar (Furqon et al., 2013; Matsuda et al., 2019; Murdiya et al., 2019). Pada dasarnya kawat tanah merupakan saluran yang dilewati arus gangguan. Kawat tanah yang memiliki hambatan dapat meminimalisir arus yang melewatinya, hal ini disebabkan karena kawat tanah akan mengalirkan arus surja petir ke tanah sehingga jaringan tegangan menengah bebas dari gangguan (Napitupulu et al., 2021;  Sigit  et  al.,  2021). Kawat  tanah  hendaknya  memiliki  tahanan  kontak  yang  rendah  namun ketahanan  impuls  isolasinya  tinggi (Rahmono,  2019). Kawat  tanah  ideal  adalah  kawat  tanah  yang mempunyai  potensial  sepanjang  kawat  sama  dengan  nol (Ikbal,  2018). Untuk  mencapai  hal  tersebut maka  diperlukan  titik  pentanahan  di  sepanjang  kawat  tanah.  Akan  tetapi  kondisi  ini  tidak  ekonomis diterapkan, sehingga pentanahan kawat tanah ditempatkan pada titik-titik tertentu saja (Oktaviani & Hati, 2019).
Temuan kedua pada penelitian ini menunjukkan bahwa penentuan sudut lindung harus didasarkan pada jarak sambaran petir. Daerah lindung menyatakan sudut yang dilindungi akibat tower yang terkena sambaran langsung petir (Luntungan et al., 2018). Dimana jika jarak sambar 200 m, maka sudut lindungnya adalah 70,05 o . Jika jarak sambar 300 m, maka sudut lindungnya adalah 73,73 o , dan jika jarak sambarnya 400 m, maka sudut lindungnya adalah 75, 93 o . Tiap-tiap sudut lindung dengan variasi jarak sambar 200 m, 300 m dan 400 m sudah sangat maksimal dan optimal dikarenakan nilai standar sudut perlindungan adalah berkisar 〖 25 〗 ^° sampai 〖 55 〗 ^°. Daerah lindung dan grounding pada tower transmisi memiliki peran penting, untuk mencegah terjadinya back flashover (Santjiatodjaja et al., 2019). Back flashover akan terjadi jika sambaran petir yang menyambar kawat perisai yang berada dibagian atas tower transmisi, tegangan yang besar itu mengalir ke bawah menara melalui kawat tanah ke grounding (Rahmono, 2019; Sigit et al., 2021). Apabila  grounding  melebihi  batas  nilai  standar  yang  di  tetapkan  maka  flashover  akan  muncul, peristiwa ini disebut back flashover (Luntungan et al., 2018).
Temuan ketiga pada penelitian menunjukkan bahwa tingkat perlindungan arrester pada SUTM 20 kV penyulang Muaro Paiti  dilihat dari perhitungan dengan metode Pengali Lagrange kurang optimal, sebab S terpasang <  S hitung. Hasil yang diperoleh pada penelitian sejalan dengan hasil penelitian yang telah dilakukan  sebelumnya  yang  mengungkapkan  bahwa  hasil  perhitungan  dan  analisa  bahwa  nilai  faktor perisaian kawat tanah di Gardu Induk Boom Baru sudah cukup efektif, karena mampu mengurangi jumlah gangguan  petir  induksi  sebesar  35,50  gangguan  per  100  km  per  tahun (Oktaviani  &  Hati,  2019). Hasil penelitian  lainnya  juga  mengungkapkan  bahwa  jarak  lightning  arrester  dan  transformator  di  KM  0003 menjadi 0,6 meter membuat arus puncak petir yang mampu diterima dari lightning arrester menjadi lebih tinggi  yaitu  655,008  kA,  dan  terjadi  peningkatan kinerja  lightning  arrester sebesar  267,36  %  akibat perubahan posisi (Asna et al., 2022). Hasil penelitian lainnya juga mengungkapkan bahwa sistem proteksi di GITET (Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi) lebih  tepat menggunakan arrester MOV EXLIM 550 kV, power transformer (BIL: 1425kV), CVT (BIL: 1550 kV), CT (BIL: 1550 kV), BSI (BIL: 1550 kV), dan CB (BIL: 1550 kV) dengan margin proteksi lebih dari 20% (Adiwibowo, 2019).

## 4. SIMPULAN
Simpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini yakni pemasangan kawat tanah terbukti mampu meminimalkan dampak gangguan sambaran petir dibandingkan sebelum pemasangan kawat tanah baik untuk sambaran petir tidak langsung maupun langsung. Hasil lainnya juga menunjukkan bahwa tingkat dan faktor  perlindungan  yang  sesuai  terhadap  lightning  arrester.  Metode  rolling  sphere  dengan  persamaan Hasse dan Wiesinger telah menghasilkan sudut kawat tanah yang tepat berdasarkan variasi jarak terhadap sambaran petir langsung dan tidak langsung. Sedangkan metode pengalilLagrange menghasilkan nilai jarak optimal penempatan optimal lightning arrester. Ketiga variabel penelitian yang telah dihasilkan diharapkan dapat memberikan perlindungan terhadap transformator terhadap bahaya sambaran petir.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Adiwibowo,  T.  S.  (2019).  Perancangan  Proteksi  Petir  SUTET  dengan  Konsep  Lightning  Performance  dan Kinerja Arrester. Energi & Kelistrikan , 11 (2), 98 – 107. https://doi.org/10.33322/energi.v11i2.769. Asna, I. M., Suriana, I. W., Sugarayasa, I. W., Sutama, W., Dikse Pancane, I. W., Adrama, I. N. G., & Sariana, I. M. (2022).  Analisis  Konstruksi  Posisi  Lightning  Arrester  di  Gardu  Distribusi  Km  0003  Penyulang Subagan Wilayah Kerja PT PLN (Persero) ULP Karangasem. Jurnal Ilmiah Telsinas Elektro, Sipil Dan Teknik Informasi , 4 (1), 46 – 55. https://doi.org/10.38043/telsinas.v4i1.2143. Auliq, M. A., & Pratama, I. B. (2021). Analisa Penentuan Estimasi Jarak Gangguan pada Sistem Distribusi
Menggunakan  Metode  ETAP  12.6.0. Jurnal  Teknik  Elektro  Dan  Komputasi , 3 (1). https://doi.org/10.32528/elkom.v3i1.4353.
Furqon, Z., Sugiono, & Minto, B. (2013). Analisis Pengaruh Pemasangan Grounding Kabel Tanah 20 Kv Di Gardu  Hubung  Sarangan  PLN  Rayon  Malang  Kota  untuk  Menurunkan  Gangguan  Penyulang Menggunakan  E-Tap  12.6. Journal  of  Chemical  Information  and  Modeling , 53 (9),  1689 – 1699. http://www.riset.unisma.ac.id/index.php/jte/article/view/1650.
Hajar, I., & Rahman, E. (2018). Kajian Pemasangan Lightning Arrester pada Sisi Hv Transformator Daya Unit Satu Gardu Induk Teluk
Betung. Energi & Kelistrikan , 9 (2), 168 – 179. https://doi.org/10.33322/energi.v9i2.42. Ikbal,  M.  (2018).  Tegangan  Pemulihan  Pada  Kontak  Pemutus  Daya  Tegangan  Tinggi  untuk  Proteksi Terhadap Gelombang Berjalan. Jurnal Qua Teknika , 8 (1), 11 – 21. https://doi.org/10.35457/quateknika.v8i1.341.
Kisielewicz, T., Piparo, G. B. Lo, & Mazzetti, C. (2017). Overall  Performance of A Surge Protection Device System in Protecting Equipment Against Lightning Surges. International Conference on Environment and Electrical Engineering , 1 – 5. https://doi.org/10.1109/EEEIC.2017.7977651.
Kurniawan, R., & Made, P. (2019). Analisis Cuaca Ekstrem Terkait Bencana Hidrometeorologi di Jayapura (Studi Kasus Hujan Lebat Tanggal 22 Februari 2014). Jurnal Meteorologi Klimatologi Dan Geofisika , 5 (3), 25 – 36. https://doi.org/10.36754/jmkg.v5i3.72. Luntungan, R. P., Patras, L. S., & Mangindaan, G. M. C. (2018). Analisis Daerah Lindung dan Grounding Ppda Tower Transmisi Akibat Terjadinya Back Flashover. Jurnal Teknik Elektro Dan Komputer , 7 (3), 199 – 206. https://doi.org/10.35793/jtek.7.3.2018.20766. Manihuruk,  J.,  Simorangkir,  T.,  &  Sitanggang,  N.  L.  (2021).  Studi  Kemampuan  Arrester  untuk  Pengaman Transformator  pada  Gardu  Induk  Tanjung  Morawa  150  KV. Journal  Electric  Power, Telecommunications & Control System , 4 (1). https://ojs.unud.ac.id/index.php/spektrum/article/download/52821/31279.
Marlanfar,  Yusmartato,  &  Pelawi,  Z.  (2020).  Analisis  Penempatan  Lightning  Arester  pada  Gardu  Induk
Tanjung Morawa. Buletin Utama Teknik , 15 (3), 229 – 233. https://jurnal.uisu.ac.id/index.php/but/article/view/2837. Marpaung,  C.  O.  P.,  Siahaan,  U.,  &  Sudarwani,  M.  M.  (2020).  Perancangan  Sistem  Microgrid  untuk Mempercepat  Akses  Terhadap  Energi  Listrik  (Energy  Access)  pada  Kawasan  Wisata  Setu Rawalumbu  Kota  Bekasi. Jurnal  Terkait  Kegiatan  Pengabdian  Kepada  Masyarakat,  Terkhusus
Bidang Teknologi, Kewirausahaan Dan Sosial Kemasyarakatan , 2 (1), 352 – 378. https://doi.org/10.33541/cs.v2i1.1659.
Masarrang, R., Patras, L. S., & Tumaliang, H. (2019). Efek Korona pada Saluran Transmisi Gardu Induk Tello
Sulawesi Selatan. Jurnal Teknik Elektro Dan Komputer , 8 (2). https://doi.org/10.35793/jtek.8.2.2019.23980. Matsuda, Y., Michishita, K., Yokoyama, S., & Sato, T. (2019). Analysis of Surge Arrester Damage Accident on Distribution  Line  Due  to  Winter  Lightning. 2019  11th  Asia-Pacific  International  Conference  on Lightning (APL) , 1 – 6. https://doi.org/10.1109/APL.2019.8816054. Murdiya,  F.,  Febrizal,  F.,  Stevany,  C.,  Sano,  H.  A.,  &  Firdaus,  F.  (2019).  The  Effect  of  Lightning  Impulse Characteristics and Line Arrester to The Lightning Protection Performance on 150 kV Overhead Lines: ATP-EMTP Computational Approach. Journal of Mechatronics, Electrical Power, and Vehicular Technology , 10 (2), 49 – 59. https://doi.org/10.14203/j.mev.2019.v10.49-59. Napitupulu, J., Safarudin, I., Hernandez, A., & Hutapea, G. (2021). Studi Kegagalan Perlindungan Kawat Tanah terhadap  Sambaran  Petir  pada  Saluran  Transmisi  150  KV. Jurnal  Teknik  Elektro , 10 (1),  60 – 67. http://jurnal.darmaagung.ac.id/index.php /teknologienergi/article/view/1356.
Nasution, R. (2019). Analisa Penempatan Lightning Arrester sebagai Pengaman Gangguan Petir di Gardu Induk Langsa. Buletin Utama Teknik , 14 (3), 205 – 209. https://jurnal.uisu.ac.id/index.php/but/article/view/1274.
Nugroho, E., & Nugroho, S. A. (2022). Perancangan Sistem Proteksi pada Peralatan Elektromedis terhadap Sambaran  Petir  Tidak  Langsung. Jurnal  Informatika,  Sains,Dan  Teknologi , 1 (1),  23 – 30. https://journals.itspku.ac.id/index.php/ifst/article/view/119/45.
Oktaviani, W. A., & Hati, I. P. (2019). Efektifitas Perlindungan Kawat Tanah  Jaringan SUTM 20 kV Gardu Induk  Boom  Baru  Palembang. PROtek :  Jur nal  Ilmiah  Teknik  Elektro , 6 (2),  85 – 89. https://doi.org/10.33387/protk.v6i2.1234.
Putra,  K.  D.  D.,  Arjana,  G.  D.,  &  Rinas,  W.  (2021).  Studi  Pengaruh  Pemasangan  Spike  untuk  Melindungi Saluran Distribusi Tegangan Menengah  pada Penyulang Buduk. Jurnal Spektrum , 8 (1), 222 – 229. https://ojs.unud.ac.id/index.php/spektrum/article/download/ 71675/38963. Rahmadhani, S. N. (2018). Evaluasi Efektivitas Pengendalian Internal pada Jaringan Distribusi di Sistem 20
kV  (kilo  Volt)  Studi  Kasus:  PT  PLN  (Persero)  Wilayah  Sumatera  Utara. Jurnal  Program  Studi Akuntansi , 4 (2), 24. https://doi.org/10.31289/jab.v4i2.1816.
Rahmono, B. C. (2019). Studi Perhitungan Tegangan Back Flashover di Terminal Isolator pada Sutet 275 kV Bengkayang-Mambong  Akibat  Sambaran  Petir  Langsung. Jurnal  Teknik  Elektro  Universitas Tanjungpura , 1 (1). https://jurnal.untan.ac.id/index.php/jteuntan /article/view/32006. Santjiatodjaja, C. A., Patras, L. S., & Mangindaan, G. M. C. (2019). Analisa Gelombang Berjalan pada Saluran Transmisi  70  KV  Gardu  Induk  Teling. Jurnal  Teknik  Elektro  Dan  Komputer , 8 (1). https://doi.org/10.35793/jtek.8.1.2019.23646.
Shariatinasab, R., & Gholinezhad, J. (2017). The Effect of Grounding System Modeling on Lightning-Related Studies  of  Transmission  Lines. Journal  of  Applied  Research  and  Technology , 15 (6),  545 – 554. https://doi.org/10.1016/j.jart.2017.06.003.
Sigit, S. W., Duanaputri, R., Wibowo, S. S., Dali, S. W., & Prasetyo, A. (2021). Evaluasi Pentanahan terhadap Sambaran  Petir  pada  SUTT  70  kV  Menggunakan  Electro  Magnetic  Transient  Program  (EMTP). ELPOSYS: Jurnal Sistem Kelistrikan , 8 (3), 41 – 46. https://doi.org/10.33795/elposys.v8i3.75. Snodgrass, J., & Xie, L. (2020). Overvoltage Analysis and Protection of Lightning Arresters in Distribution Systems with Distributed Generation. International Journal of Electrical Power & Energy Systems , 123 (1), 106209. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2020.106209. Zoro, R., Widodo, K. E., & Laksmiwati, H. (2018). External Lightning Protection System at Pulp and Paper Industry  in  Areas  with  High  Lightning  Density. 2018  Conference  on  Power  Engineering  and Renewable Energy (ICPERE) , 1 – 5. https://doi.org/10.1109/ICPERE.2018.8739688.