## Analisa Sistem Pentanahan Gardu Induk Teling Dengan Konstruksi Grid (Kisi-kisi)
Agus Pranoto, Hans Tumaliang, Glanny M.Ch. Mangindaan Teknik Elektro Universitas Sam Ratulangi Manado, Jl. Kampus Bahu-Unsrat Manado, 95115 Email: se.aguest17@gmail.com, hanstumaliang@gmail.com, glanny_m@unsrat.ac.id
Abstract---  The  grounding  system  of  the  Teling  substation  is one  of  the  most  important  parts  in  the  delivery  of  electrical quality  and  continuously.  Due  to  the  Teling  substation  must work  well  together  by  using  a  large  disturbance  that  result  in the  computer  equipment  that  is  the  main  cause  of  damage  to the  substation  equipment.  This  is  due  to the  ineffectiveness  of the  grounding  system,  which  is  due  to  the  earth  resistance greater than the standard IEEE Std 2000-80 limit of 0-1 ohm. Therefore  it  is  necessary  to  do  an  analysis  of  whether  the grounding  system  of  substation  Teling  still  meet  the  above favorable standards.
In  this  final project,  the  system analysis  is done  by  using the grid construction method by considering the mesh voltage, voltage,  maximum  grid,  GPR,  and  soil  resistivity.  From  the research  result,  it  is  found  that  the  grounding  system  of  the grounding  system  resistance  of  substation  equipment  that meets  the  standard  is  0.10  Ω  to  0.8  Ω,  compared  with  the calculation of the grid of groundless grid of ground resistance grid (Rg = 0.47 Ω) and earthing grid with grounding rod (Rg = 0.18Ω). The maximum grid current of the ground substation is capable of delivering power to the ground up to 9307.8 A, with a grid size of conductor 38.72 mm2
Keywords:  GPR,  Ground,  Grid,  Substation,  Step  Voltage, Touch Voltage
Abstrak----  Sistem  pentanahan  pada  gardu  induk  Teling adalah  salah  satu  dari  bagian  penting  dalam  penyaluran kualitas  listrik  dan  secara  kontinyu.  Dikarenakan  gardu induk  Teling  harus  bekerja  sama  dengan  baik  dengan menggunakan  gangguan  yang  besar  yang  berakibat  pada peralatan  komputer  yang  menjadi  penyebab  utama kerusakan pada peralatan gardu induk. Hal ini diakibatkan oleh tidak bekerjanya sistem pentanahan dengan baik, yaitu akibat  resistansi  pentanahan  lebih  besar  dari  batasan standar yaitu 0-1 ohm. Oleh karena itu perlu dilakukan satu analisis apakah sistem pentanahan gardu induk teling masih memenuhi standar yang menguntungkan diatas.
Dalam  tugas  akhir  ini,  dilakukan  analisis  sistem  secara khusus gardu induk Teling menggunakan metode konstruksi grid  dengan  mempertimbangkan  tegangan  mesh,  tegangan, grid  maksimum,  GPR,  dan  resistivitas  tanah.  Dari  hasil penelitian  yang  diperoleh  adalah  sistem  pentanahan  nilai resistansi  sistem  pentanahan  peralatan  gardu  induk  yang memenuhi standar yaitu 0,10 Ω sampai 0,8 Ω, dibandingkan dengan  hasil  perhitungan  yaitu  grid  pentanahan  tanpa batang  pentanahan  grid  resistansi  (Rg  =  0,47  Ω)  dan pentanahan  grid  dengan  batang  pentanahan  (Rg  =  0,18Ω). Arus  grid  maksimum  pentanahan  gardu  induk  teling  yang mampu  mengalirkan  tenaga  ke  tanah  hingga  9307,8  A, dengan ukuran grid konduktor 38,72 mm2 Kata  Kunci:  GPR,  Pentanahan,  Grid,  Gardu  Induk, Tegangan langkah, Tegangan sentuh

## I. PENDAHULUAN
Gardu induk merupakan salah satu bagian dari sistem tenaga  listrik  yang  berpotensi  mengalami  gangguan  yang disebabkan  oleh  sambaran  petir,  yaitu  tegangan  impuls petir, tegangan impuls hubung buka, dan tegangan impuls petir  terpotong  dan  arus  gangguan.  Tegangan  impuls  dan arus  gangguan  yang  ditimbulkan  dapat  merusak  fungsi peralatan  sistem  tenaga  listrik,  sehingga  tegangan  impuls dan arus bocor  yang ditimbulkan harus dialirkan ke bumi untuk  mendapatkan  batas  keamanan  peralatan  sistem tenaga  listrik  dan  tubuh  manusia  disekitar  area  gardu induk.
Sistem  pentanahan  ( grounding  system )  menjadi bagian  dari  sistem  tenaga  listrik  yang  memiliki  fungsi mengetanahkan apabila terjadi muatan tegangan atau arus lebih  sehingga  dapat  meminimalisir  gangguan  yang ditimbulkan.  Untuk  nilai  pentanahan  yang  ideal  harus memenuhi syarat dengan nilai R mendekati nilai 0 atau ≤ 1  Ohm.    Tegangan  dan  arus  gangguan  diatas  tidak mengalir  kedalam  tanah  diakibatkan  karena  kegagalan isolasi peralatan dan nilai tahanan pentanahan yang cukup besar.
Oleh  karena  sistem  pentanahan merupakan  peralatan untuk  membatasi  tegangan  antara  alat  –  alat  yang  tidak dilalui  listrik  dan  diantara  bagian  alat  –  alat  ini  dengan tanah sampai didapatkan harga tertentu. Begitu pentingnya  sistem  pentanahan untuk  mengamankan peralatan-peralatan  pada  gardu  induk  yang  memiliki fungsi  memikul  beban  tegangan  dan  arus  yang  sangat tinggi  secara  kontinyu.  Peralatan  tersebut  juga  harus mampu  menahan  arus  gangguan,  tegangan  impuls  petir, tegangan impuls  hubung buka,  dan tegangan impuls petir terpotong dalam hitungan beberapa sekon.
Pentanahan  gardu  induk  awalnya  dilakukan  dengan cara  menanamkan  batang  konduktor  secara  vertikal terhadap  permukaan  tanah.  Hal  ini  tidak  efektif dikarenakan  saat  muncul  arus  dan  tegangan  tidak terdistribusi  sempurna  sehingga  menyebabkan  batang konduktor  rusak  akibat  tidak  dapat  menahan  arus  dan tegangan  yang  sangat  tinggi.  Oleh  karena  itu  dibutuhkan desain pentanahan gardu induk Teling horizontal terhadap permukaan  tanah  dan  dihubungkan  dengan  konduktor yang lain membentuk suatu jaring – jaring yang kemudian disebut sistem pentanahan jaringan ( grid ).
Gambar 1 Pentanahan dengan driven ground
Gambar 2 Pentanahan dengan counterpoise
Dari  permasalahan  yang  diatas  sehingga  penulis mengambil  judul  “Analisa  Sistem  Pentanahan  Gardu Induk Teling Dengan Konstruksi Grid (Kisi-kisi)”.

## A. Sistem Pentanahan (Grounding System)
Sistem pentanahan adalah sistem hubungan penghantar  yang  menghubungkan  sistem,  peralatan  dan instalasi dengan bumi/tanah sehingga dapat mengamankan    manusia    dari    sengatan    listrik,    dan mengamankan komponen-komponen instalasi dari bahaya tegangan/arus  abnormal.  Oleh  karena  itu,  sistem pentanahan  menjadi  bagian  esensial  dari  sistem  tenaga listrik.

## B. Sistem Pentanahan Peralatan (Equipment Grounding System)
Sistem pentanahan peralatan adalah menghubungkan badan  atau  rangka  peralatan  listrik  (motor,  generator, transformator,  pemutus  daya,  dan  bagian-bagian  logam lainnya  yang  pada  keadaan  normal  tidak  dialiri  arus) dengan tanah.
Tahanan  pentanahan  adalah  besarnya  tahanan  pada kontak/hubung antara masa ( body ) dengan tanah. Faktor – faktor  yang  mempengaruhi  besarnya  tahanan  pentanahan yaitu :
Gambar 3 Pentanahan menara dengan counterpoise
Gambar 4 Pentanahan Grid / mesh pada gardu induk
1) Resistivitas ( resistivitas ) tanah 2) Panjang elektroda pentanahan
3) Luas penampang elektroda pentanahan

## C. Metode Sistem Pentanahan
Ada  beberapa  metode  sistem  pentanahan  yaitu dijelaskan sebagai berikut :
1) Pentanahan dengan driven ground
Pentanahan dengan driven ground adalah pentanahan  yang  dilakukan  dengan  cara  menancapkan batang elektroda ke tanah, lihat gambar 1.

## 2) Pentanahan dengan counterpoise
Pentanahan  dengan counterpoise adalah  pentanahan yang  dilakukan  dengan  cara  menanam  kawat  elektroda sejajar atau radial, beberapa cm dibawah tanah (30 cm – 90 cm), lihat gambar 2.
Pentanahan  counter  poise  biasanya  digunakan apabila  resistansi  tanah  terlalu  tinggi  dan  tidak  dapat dikurangi  dengan  cara  pentanahan  driven  ground, biasanya  karena  resistivitas  tanah  terlalu  tinggi,  lihat gambar 3.

## 3) Pentanahan dengan mesh atau grid
Pentanahan  dengan  mesh  atau  grid  adalah  cara pentanahan  dengan  jalan  memasang  kawat  konduktor elektroda  membujur  dan  melintang  dibawah  tanah,  yang satu  sama  lain  dihubungkan  disetiap  tempat  sehingga membentuk jala ( mesh/grid ).
Sistem  pentanahan  mesh/grid  biasanya  dipasang  di gardu  induk  dengan  tujuan  mendapatkan  nilai  resistansi tanah yang sangat kecil (kurang dari 1 Ω), lihat gambar 4.

## D. Konduktor
Setiap  bagian  sistem  grounding,  termasuk  konduktor grid , koneksi, dan semua elektroda primer, harus didesain sedemikian  rupa  sehingga  untuk  umur  desain  instalasi yang diharapkan, elemen akan :
1) Memiliki konduktivitas yang cukup
2) Sekering  dapat  menahan  dan  mekanis  dengan kombinasi besaran gangguan dan durasinya
3) Kemampuan mekanik yang tinggi.
4) Mampu  mempertahankan  fungsinya  bahkan  saat terkena korosi.

## E. Ukuran Konduktor
Ukuran  konduktor  menjadi  pertimbangan  dalam menentukan  kualitas  dari  besarnya  arus  gangguan  yang didistribusikan ke tanah dapat dilihat dipersamaan (1).
(1)
Dimana :
I
= Arus rms (kA)
A mm 2 = Penampang konduktor (mm 2 )
T m = Suhu maksimum yang diijinkan (°C)
T a
= Suhu sekitar (°C)
T r
= Suhu referensi untuk konstanta material
(°C)
∝ = Koefisien resistivitas termal pada
0°C (1/°C)
∝ = Koefisien resistivitas termal pada suhu
referensi Tr (1 / °C)
= Resistivitas konduktor tanah pada suhu
referensi Tr (μΩ-cm)
K o = 1 / ∝ atau (1 / ∝ ) - Tr (°C)
T c = Durasi arus (s)
TCAP = Kapasitas termal per satuan volume dari
Tabel 1, dalam J / (cm3 ° C)
Rumus dalam unit bahasa Inggris dapat disederhanakan persamaan (2) berikut:
(2)
Dimana :
A kcmil = Luas bidang konduktor (kcmil) I = Arus gangguan rms (kA)
t c = Durasi saat ini  (s)
Kf = Konstanta  dari  untuk  material  pada ber- bagai  nilai T m (suhu  peleburan  atau  suhu
konduktor   terbatas   berdasarkan      dan menggunakan suhu lingkungan (T a ) 40 ° C

## F. Rentang Arus yang dapat ditoleransi
Efek  fisiologis  yang  paling  umum  dari  arus  listrik pada tubuh, yang dinyatakan dalam rangka meningkatkan besaran  arus,  adalah  persepsi  ambang  batas,  kontraksi otot,  ketidaksadaran,  fibrilasi  jantung,  penyumbatan  saraf respirasi, dan pembakaran. Arus nonfibrilasi magnitudo I B pada  durasi  berkisar  antara  0,03-3,0  s  terkait  dengan energi  yang  diserap  oleh  tubuh  seperti  yang  dijelaskan. Dengan persamaan (3) berikut :
S B = ( I B ) 2 x t s (3)
Dimana :
I B = rms besarnya arus yang melalui tubuh (A) t s
= Durasi dari paparan arus (s)
S B = Konstanta  empiris  yang  berhubungan
dengan energi sengatan listrik yang di tole- ransi oleh persen tertentu dari populasi
tertentu

## G. Batas Arus yang  di Toleransi
Besar  dan  durasi  arus  yang  dilakukan  melalui  tubuh manusia  pada  50  Hz  atau  60  Hz  harus  kurang  dari  nilai yang dapat menyebabkan fibrilasi ventrikel jantung.
Dimana, selain persyaratan yang sebelumnya didefinisikan untuk persamaan (5) :
k =
Dalziel  menemukan  bahwa  energi  kejut  yang  bisa bertahan  dengan  berat  sekitar  50  kg    rumus  untuk  arus tubuh yang diijinkan menjadi persamaan (5) :
I B = . untuk berat badan 50 kg
(5)
Dimana  Persamaan  (3)  didasarkan,  menghasilkan nilai  alternatif  k  =  0,157  dan  SB  =  0,0246  yang  berlaku untuk orang dengan berat 70 kg (155 lb). Demikian, dapat dapat dilihat pada persamaan (6) :
I B = . untuk berat badan 70 kg
(6)

## H. Pengaruh Lapisan Tipis bahan Permukaan
Lapisan  bahan  resistivitas  tinggi  0,08-0,15  m  (3-6 in), seperti kerikil, sering menyebar di permukaan bumi di atas  grid  tanah  untuk  meningkatkan  resistansi  kontak antara tanah dan kaki manusia di gardu induk. Kedalaman material  permukaan  yang  relatif  rendah,  dibandingkan dengan  jari-jari  kaki  yang  setara,  menghalangi  asumsi resistivitas  seragam  pada  arah  vertikal  saat  menghitung resistansi dasar kaki.
Persamaan resistansi tanah pada bahan permukaan :
Gambar 5 Keadaan dasar Kejut
R f = C s (8)
(9)
C s = 1 - . . . ,
(10) (11)
ρ = .    . . . (12)
Dimana :
Cs = Faktor derating lapisan permukaan
K = Faktor refleksi antara  resistivitas material
yang berbeda
= Resistivitas bahan permukaan ( Ω.m )
ρ = Resistivitas  bumi  di bawah  material
permukaan ( Ω.m )
ℎ = Ketebalan material permukaan (m)
b = Jari-jari  cakram  logam  melingkar  yang mewakili kaki ( m )
( ) = Resistansi timbal balik antara dua
lempeng koaksial serupa, paralel, di-
pisahkan oleh jarak (2nhs), dalam medium resistivitas tak terbatas, , ( Ω.m )

## I. Kriteria  Toleransi  Tegangan  Sentuh  dan  Tegangan Langkah
Dapat  dilihat  pada  gambar  5  dan  gambar  6  bahwa berbagai  bentuk  keadaan  kejut  terhadap  pentananahan dalam gardu induk.  Yaitu gambar 5 adalah keadaan dasar kejut  dan  gambar  6  adalah  keadaan  tipikal  potensi perpindahan yang diperluas.
Gambar 6 Keadaan tipikal potensi perpindahan yang diperluas
Untuk  Tegangan  langkah  limitnya  persamaan  (12)  dan Persamaan (13) adalah :
(untuk berat badan 50 kg) (12) (untuk berat badan 70 kg) (13)
Begitu  pula  dengan  batas  tegangan  sentuh  dengan persamaan (14) dan persamaan (15) :
(untuk berat badan 50 kg) (14) (untuk berat badan 70 kg) (15)
Dimana :
E step = Tegangan step (V)
E touch = Tegangan sentuh (V)
C s = Faktor derating lapisan permukaan
r s
= Resistivitas material permukaan ( Ω.m )
t s = Durasi arus bocor (s)
Jika  tidak  ada  pelindung  lapisan  permukaan  yang digunakan, maka Cs = 1 dan ρ s =  ρ.

## J. Pengukuran Resistivitas Tanah
Estimasi berdasarkan klasifikasi tanah hanya menghasilkan perkiraan kasar resistivitas. Oleh karena itu, pengukuran  resistivitas  sebenarnya  sangat  penting  dan harus  dilakukan  di  sejumlah  tempat  lokasi  gardu  induk dimana,  tanah  dapat  memiliki  resistivitas  seragam  di seluruh  area  dan  kedalaman  yang  cukup  baik  ditemukan. Biasanya,  ada  beberapa  lapisan,  masing-masing  memiliki resistivitas yang berbeda, lihat tabel I.
Gambar 7 Pengukuran resistivitas metode empat pin  wenner
Metode Wenner adalah  metode  empat  pin Wenner , seperti  yang  ditunjukkan  pada  gambar  7  adalah  teknik pengukuran  resistivitas  tanah  yang  paling  umum digunakan. Singkatnya, empat probe ditanamkan ke bumi sepanjang  garis  lurus,  pada  jarak  yang  sama  terpisah, dengan  kedalaman  b.  Tegangan  antara  dua  elektroda dalam  (potensial)  kemudian  diukur  dan  dibagi  oleh  arus antara  dua  elektor  terluar  (arus)  untuk  memberi  nilai ketahanan R.
(16)
Dimana  :
ρ a : resistivitas nyata dari tanah  (Ω.m)
R : resistansi yang diukur (Ω)
a : jarak antara elektroda yang berdekatan (m)
b : kedalaman elektroda (m)
Jika kedalam b kecil persamaan (16) dapat disederhanakan menjadi persamaan (17) :
(17)
Arus  cenderung  mengalir  di  dekat  permukaan  untuk jarak probe kecil, sementara lebih banyak arus menembus tanah  yang  lebih  dalam  untuk  jarak  yang  jauh.  Jadi, biasanya pendekatan yang masuk akal untuk mengasumsikan  bahwa  resistivitas  yang  diukur  untuk jarak  probe  tertentu  menunjukkan  resistivitas  nyata  dari tanah  sampai  kedalaman  resistivitas  lapisan  tanah  bila kontras  tidak  berlebihan.  Persamaan  (16)  dan  Persamaan (17) dapat digunakan untuk menentukan resistivitas nyata ρ a pada kedalaman a.

## K. Resistansi Grid rod
Resistansi  tanah  antara grid dan rod  grid pada persamaan (18) :
(18)
Resistansi  ground  gabungan  dari  grid  dan  rod  bed akan  lebih  rendah  dari  resistansi ground dari  kedua komponen  saja,  namun  tetap  lebih  tinggi  dari  pada kombinasi paralel.

## TABEL I RANGE RESISTIVITAS TANAH
Jenis Tanah ( Type of earth ) Average Resistivity (Ω·m) Tanah Organik Basah ( Wet organic soil) 10 Tanah Lembab( Moist soil ) 10 2 Tanah Kering ( Dry soil ) 10 3 Batuan dasar ( Bedrock ) 10 4

## Sumber : PUIL 2000, 3.18.3.1

## L. Arus  grid  maksimum  dan  faktor  pembagi  arus gangguan
Faktor yang merupakan kebalikan dari perbandingan arus  gangguan  simetris  terhadap  bagian  arus  yang mengalir di antara grid grounding dan bumi di sekitarnya dapat dilihat pada persamaan (19) :
(19)
Dimana :
S f : Faktor pembagi arus gangguan
I g : Arus grid simetris rms (A)
I 0 : Arus gangguan urutan nol (A)
Nilai desain arus grid  maksimum,  yang didefinisikan dengan persamaan (20) :
I G = D f × I g (20)
Dimana :
I G = Arus grid maksimum (A) D f
= Faktor penurunan untuk seluruh durasi gangguan t f , (s) I g = Arus grid simetris rms (A)
GPR   = I G . R g (21)

## M. Tegangan Mesh
Nilai  tegangan  mesh  diperoleh  sebagai  produk  dari faktor  geometris,  K m ;  Faktor  korektif,  K i ,  yang menjelaskan beberapa gangguan  yang diperkenalkan oleh asumsi  yang  dibuat  dalam  memperoleh  K m ;  Resistivitas tanah  ρ ; Dan rata-rata arus per unit panjang pengeboran efektif dari grounding system conductor (I G / L M )  dengan persamaan (22) :
(22)

## N. Tegangan Langkah
Nilai  tegangan  langkah  diperoleh  sebagai  hasil  dari faktor  geometris  (K s );  Faktor  korektif  (K i );  Resistivitas tanah (ρ); dan arus rata-rata per unit konduktor grounding ground terkubur (I G / L S ) dengan persamaan (23) :
(23)
Agus Pranoto – Analisa Sistem Pentanahan Gardu Induk Teling Dengan Konstruksi Grid (Kisi-kisi)

## II. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  mempertimbangkan tahapan-tahapan yang dikaji dengan melakukan pertimbangan studi literatur, pengambilan data, pengolahan  data,  proses  eksekusi  /  penentuan  keputusan, perbaikan atau modifikasi dan eksekusi akhir
Adapun  tahapan-tahapan  penelitian  “Analisa  Sistem Pentanahan  Gardu  Induk  Teling  dengan  Konstruksi Grid (kisi-kisi)”  dapat  dilihat  pada  gambar  7  Flowchart Penelitian.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan  pentanahan  grid  gardu  induk  dihitung dengan  2  mode  yaitu  perhitungan  pentanahan  grid  tanpa batang  pentanahan  dan  perhitungan  pentanahan  grid dengan batang pentanahan.
A. Perhitungan pentanahan grid tanpa batang pentanahan (ground rod).
1) Resistivitas tanah
Hasil  pengukuran  resistansi  tanah  pada  lokasi  sekitar gardu  induk  teling,  sehingga  resistivitas  tanah  dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (12) berikut :
ρ = .    . . .
= .    .    .   ,
. , = 34,11 Ω.m

## TABEL II HASIL PENGUKURAN RESISTANSI TANAH DI AREA GARDU INDUK TELING
No. Kedalaman Batang Pentanahan (m) Resistansi Terukur (Ω) 1. 0,40 32,8 2. 0,80 24,6 3. 1,2 13,9 4. 1,6 12,3 5. 2,0 9,8
Sumber : Pengukuran resistansi tanah pada area gardu induk Teling

## TABEL III ARUS GANGGUAN PADA BUSBAR GARDU INDUK
TELING Busbar GI Teling MAX Short Circuit Current Ip (kA) Ikss (kA) skss (MVA) 3 phase 15,513 6,408 723,6 Sumber : PT. PLN (Persero) Wilayah Suluttenggo, AP2B Sistem Minahasa

## TABEL IV PENTANAHAN GARDU INDUK TELING TAHUN 2016
No Bay Peralatan Gardu Induk Resistansi (Ω) R S T
1. Trafo 1 CT 0,10 0,18 0,10 LA 0,29 0,30 0,29 PMS - - - PMT 0,10 2. Trafo 2 CT 0,90 0,30 0,10 LA 0,11 0,10 0,10 PMS - - - PMT 0,10 3. Trafo 3 CT 0,18 0,17 0,17 LA 0,37 0,37 0,36 PMS 0,8 0,8 0,8 PMT 0,15
Sumber : PT. PLN (Persero) Wilayah Suluttenggo, AP2B Sistem Minahasa
Dari  perhitungan  resistivitas  tanah  adalah  34,11  Ω.m dan  area  gardu  induk  berbentuk  persegi  yaitu  30  x  50  m maka luas areanya adalah 1500 m 2

## 2) Ukuran konduktor
Ukuran  konduktor  yang  akan  digunakan  dengan mengetahui  terlebih  dahulu  besarnya  arus  gangguan tertinggi  yaitu  15.513  A  (lihat  tabel  3.2).  Dengan menggunakan  tabel  nilai  tipikal  Df  (lihat  lampiran  3) untuk  durasi  gangguan  0,5  s,  faktor  penurunan  D f 1,0 maka arus  asimetris rms adalah 15.513 A.
A kcmil = I . K f . √ = 15.513 . 7,06 0,5 = 77,44 kcmil
= 38,72 mm 2

## 3) Kriteria tegangan sentuh dan tegangan langkah
Untuk  ketebalan  lapisan  permukaan  batu  pecah ( crushed  rock )  yaitu  h s =  0,102  m,  dengan  resistivitas (ρ s )=  2500    Ω.m  dan  resistivitas  tanah  (ρ)  =  289  Ω.m, sehingga  K  dapat  dihitung  dengan  persamaan  (13)  dan persamaan (15) berikut:
E step 70 = (1000 + 6 . C s . ρ s ) . , √ , = (1000 + 6 . 0,70 . 2.500) . , √ ,
= 2553 V
E step 70 = (1000 + 1,5 . C s . ρ s ) . , √ , = (1000 + 1,5 . 0,70 . 2.500) . , √ , = 804,75 V

## Gambar 9 Tata letak Grid rod

## 4) Bentuk tata letak grid
Dari gambar layout gardu induk Teling (lihat gambar 8 dan lihat lampiran 4)  diasumsikan  A = 50 x 30 dengan jarak konduktor  yang sama yaitu D = 10, kedalaman grid h  =  0,5,  panjang  total  konduktor  L T =  (6x30)  +  (4x50)  = 380 m.

## 5) Resistansi grid
Dari  persamaan  L T =  380  m  dan  luas  area  A  =  1500 m 2 ,  resistansi  grid  dapat  dihitung  dengan  persamaan  (18) berikut :
Rg   = ρ + √ . 1 +
=34,11 + √ . 1 +
,
= 0,47 Ω

## 6) Arus grid maksimum
Arus  grid  maksimum  dapat  dihitung  menggunakan persamaan  (19)  mengacu  untuk  D f =  1,0  dan  faktor pembagi  arus  S f =  0,6.  Maka  I G dapat  dihitung  dengan persamaan (20)  berikut:
I G = D f . S f . 3I 0 = 1 . 0,6 . 15.513

## = 9307,8 A
7) GPR (Ground Potential Rise)
Perbandingan  I G dan  R g atau  GPR  dengan  tegangan sentuh  yang  dapat  ditoleransi  E touch  70 dihitung  dengan persamaan (21) berikut :
GPR   = I G . R g = 9307,8 . 0,47 = 4.374,66 V
8) Tegangan mesh
E m dihitung dengan persamaan (22) :
E m = . . . .
Agus Pranoto – Analisa Sistem Pentanahan Gardu Induk Teling Dengan Konstruksi Grid (Kisi-kisi)
TABEL  V  HASIL  PERHITUNGAN  PENTANAHAN  GRID  TANPA BATANG  PENTANAHAN  DAN  PENTANAHAN  GRID  DENGAN BATANG PENTANAHAN
No. Indikator Pentanahan Grid Tanpa Batang Pentanahan Dengan Batang Pentanahan 1. Resistansi grid 0,47 Ω 0,18 Ω 2. Arus grid maksimum 9307,8 A 9307,8 A 3. GPR 4374,66 V 1675,40 V 4. Tegangan Mesh 461,42 V 500,92 V 5. Tegangan Langkah 63,47 V 63,47 V = , . ,  .   , .   ,
. = 461,42 V 9) E m vs E touch
Dari  perhitungan  diatas  E mesh lebih  rendah  dari tegangan sentuh yang dapat ditoleransi yaitu 461,42 V dan 829,84 V

## B. Perhitungan grid dengan batang pentanahan (ground rod).
Untuk  perhitungan  grid  dengan  batang  pentanahan, resistivitas tanah, ukuran konduktor dan kriteria  tegangan sentuh  dan  tegangan  langkah  sama  dengan  perhitungan grid  sebelumnya.  Sehingga  langsung  ke  tata  letak  grid berikut:

## 1) Bentuk tata letak grid
Perhitungan dengan jarak grid D = 10 m, dan ukuran grid  50  x  30  m,  pola  konduktor  grid  6x4  diasumsikan dengan  menggunakan  24  batang  pentanahan  masing- masing  panjang  panjang  2  meter,  panjang  gabungan konduktor grid L T adalah (4 x 50 m) + (6 x 30 m) = 380 m dapat dilihat seperti gambar (9) :

## 2) Resistansi grid
Untuk  menghitung  R g seperti  langkah  pada perhitungan  sebelumnya  tentukan  L T adalah  380  +  (24  x 2) = 428 m dan luas area A = 1500 m 2 , R g dapat dihitung dengan persamaan (18) berikut :
Rg   = ρ + √ . 1 +
= 34,11 + √ . 1 + ,
= 0,18 Ω

## TABEL  VI  PERBANDINGAN  TEGANGAN  MESH  DENGAN BATAS KRITERIA TEGANGAN SENTUH
No. Indikator Tegangan Mesh Batas Kriteria Tegangan Sentuh 1. Sistem pentanahan grid tanpa batang pentanahan 461,42 V 829,84 V 2. Sistem pentanahan grid dengan batang pentanahan 500,92 V 829,84 V

## 3) Arus grid maksimum dan GPR
Arus  grid  maksimum  sama  seperti    dihitung menggunakan  persamaan  (20)  seperti  sebelumnya  yaitu 9.307,8 V dan R g = 0,18 Ω, maka :
GPR
= I G . R g = 9307,8 . 0,18
= 1675,40 V
4) Tegangan mesh
Teganan mesh dapat dihitung dengan persamaan (22), K m dengan nilai n yang akan berbeda yaitu :
E m = . . .
, ,
= , . ,  .    .   ,
,
, ( ) ( )
= . . , ,
= 500,92 V
5) E m vs E touch
Dari  hasil  perhitungan  diatas  E m lebih  rendah  dari E Touch yang dapat ditoleransi yaitu 500,92 V dan 804,75 V
6) Tegangan langkah (E step )
Dimana L c = 160 m, L R = 380 m maka :
L s =  0,75 . L C + 0,85 . L R
= 0,75 . 160 + 0,85 . 380
= 443
Maka E s dapat ditentukan dengan persamaan (22):
E s = . . .
= . .   , .   , . ,
=  63,47 V

## C. Pembahasan sistem pentanahan gardu induk Teling
Dari  hasil    perhitungan  dapat  dianalisa  beberapa  hal yang menjadi perhatian dalam menentukan besarnya nilai resistansi  pentanahan  yang  sesuai  dengan  standar  pada gardu induk yaitu 0 – 1 Ω.

## 1) Resistivitas tanah,
Resistivitas  tanah  menjadi  parameter  yang  penting yaitu menentukan jenis pentanahan seperti apa yang akan digunakan  sesuai  dengan  kondisi  tanah  tersebut.  Dalam perhitungan yang telah dilakukan resistivitas yang didapat dari  penelitian  ini  adalah  34,11  Ω.m,  dengan  kedalaman tanah 2 meter.

## 2) Ukuran konduktor
Ukuran  konduktor  menjadi  hal  yang  penting dikarenakan  dapat  menentukan  besarnya  arus  gangguan yang  akan di distribusikan  ke  tanah.  Dari  hasil  perhitu- ngan didapatkan ukuran konduktornya adalah 38,72 mm 2

## 3) Tegangan sentuh dan tegangan langkah,
Keadaan  aman  ( safety )  seseorang  dalam  area  gardu induk  bergantung  pada  pencegahan  terhadap  besarnya nilai  energi  kejut  listrik  agar  diserap  baik  pada  kondisi normal  atapun  gangguan.  Energi  yang  dimaksud  adalah tegangan  sentuh dan tegangan langkah, tegangan tersebut memiliki  batas  kriteria  yang  diizinkan  dari  hasil perhitungan  adalah    E step  70  kg =  2553  V  dan  E touch  70  kg = 804,75 V
4) Resistansi  grid,  arus  grid  maksimum,  GPR  (Ground Potential Rise), tegangan mesh, tegangan langkah
Dari tabel V dapat dilihat bahwa ada perbedaan nilai resistansi  grid  karena  dipengaruhi  oleh  penambahan jumlah batang pentanahan, nilai GPR akan lebih kecil, dan perbedaan nilai tegangan mesh juga.
Dari  tabel  VI  dapat  dilihat  bahwa  tegangan  mesh lebih rendah dari batas kriteria tegangan sentuh, sehingga tegangan  mesh  memenuhi  standar  keamanan  ( safety ) terhadap seseorang disekitar gardu induk.
Untuk perbandingan tegangan langkah terhadap batas kriteria  tegangan  sentuh  lebih  rendah  yaitu  63,47  V  dan 2533  V  sehingga,  tegangan  langkah  memenuhi  standar keamanan  ( safety )  terhadap  seseorang  disekitar  gardu induk.
5) Solusi modifikasi
Solusi modifikasi bentuk pentanahan untuk mendapatkan  nilai  resistansi  pentanahan  yang  rendah yaitu :
1) Menambahkan  batang  elektroda  pentanahan  dengan jumlah lebih banyak
2) Menambah  kedalaman  pentanahan  dengan  tujuan mendapatkan nilai resistansi yang lebih rendah
3) Menambahkan  konduktor  grid  dengan  memperkecil ukuran  jarak  antar  konduktor  grid  sehingga  nilai resistansi grid akan lebih rendah.

## IV. PENUTUP

## A. Kesimpulan
Dari  hasil  analisa  dan  pembahasan  dapat  diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1) Nilai  resistansi  sistem  pentanahan  peralatan  gardu induk  memenuhi  standar  yaitu 0,10 Ω sampai 0,8 Ω, dibandingkan dengan hasil perhitungan yaitu pentanahan  grid  tanpa  batang  pentanahan  resistansi grid (R g =0,47 Ω) dan  pentanahan grid dengan batang pentanahan  (R g =0,18Ω).  Semakin  rendah  nilai resistansi  pentanahan  maka  semakin  rendah  GPR ( Ground Potential Rise)
2) Arus  grid  maksimum  pentanahan  gardu  induk  teling mampu  meneruskan  arus  gangguan  ke  tanah  hingga 9307,8 A, dengan ukuran konduktor grid 38,72 mm 2
3) Tegangan  mesh  lebih  rendah  dari  batas  kriteria tegangan sentuh memenuhi standar yaitu 461,42 V vs 829,84 V dan   500,92  V vs 829,84 V
4) Tegangan  langkah  lebih  rendah  dari  batas  kriteria tegangan  sentuh  memenuhi  standar  yaitu  63,47  V  vs 2533 V
5) Penambahan  jumlah  batang  elektroda  dan  konduktor grid  akan  memberikan  solusi  modifikasi  untuk mendapatkan nilai resistansi yang lebih rendah

## B. Saran
Setelah  melakukan  penelitian  ini  dapat  diberikan saran kepada terhadap nilai pentanahan gardu induk yaitu dengan melakukan perawatan terhadap kondisi sambungan  konduktor  grid  dan  pemeriksaan  secara berkala  kondisi  bahan  konduktor  apakah    masih  dalam kondisi  baik  atau  tidak  karena  terdapat  perbedaan  nilai resistansi pentanahan yang bervariasi

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  A.  Arismunandar,  DR.M.A.Sc, Teknik  Tenaga  Listrik ,  Pradnya Paramita, Jakarta, 1997
[2]  C.K,  Romesh. EHV-AC,  HVDC  Transmission  &  Distribution Engeneering . Delhi, India : Khanna Publishers, 1999.
[3]  IEC 60479-2:1987. Guide to effects of current on human beings and livestock. Special aspects relating to human beings.
[4]  IEEE  Std  142-2000.  Recommended  Practice  for  Grounding  of Industrial and Commercial Power Systems. New York, USA: The Institute of Electrical And Electronics Engineers,inc. 2000.
[5]      IEEE  Std 80-2000. Guide  for  Safety in  AC  Substation  Grounding . New  York,  USA  :  The  Institute  of  Electrical  And  Electronics Engineers,inc. 2000
[6]   IEEE, Transactions on Power Apparatur And System. 1980
[7]    Hutauruk,  T.S. Pengetanahan  Netral  Sistem  Tenaga  dan Pengetanahan Peralatan .Jakarta:Erlangga.1999.
[8]  PT. PLN (Persero) AP2B Tomohon, Gardu Induk Teling.
[9]    PUIL  2000. Persyaratan  Umum  Instalasi  Listrik  2000 .  Jakarta  : Badan Standarisasi Nasional. 2000
Agus  Pranoto  lahir  di  Kobisonta,  17 Agustus  1992,  memulai  pendidikan Strata  1  pada  tahun  2011.  Di Universitas  Sam  Ratulangi,  Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro mengambil  konsentrasi  minat  Tenaga Listrik.
Penulis  pernah  mengambil  kerja  praktek  di  PT.  PJBS PLTU  Amurang  selama  2  bulan  pada  Agustus  – September tahun 2015