## ANALISA PENTANAHAN GARDU DISTRIBUSI 20 KV DARI PENYULANG AIR SALEH
(PT. PLN (Persero) Sub Ranting Air Saleh)
Subianto 1 ,  Raden Ahmad Yani 2
1,2 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang e-mail : subiantodaeny@gmail.com 1 e-mail : ray@yahoo..com 2

## ABSTRAK
Dalam  pembangkitan  energi  listrik  dan  pendistribusiannya  dapat  mengalami  berbagai macam  gangguan  yang  dapat  menimbulkan  terhentinya  pusat  pembangkit  energi  listrik  maupun penyaluran  energi  listrik  kepada  konsumen.  Faktor-faktor  yang  dapat  menyebabkan  terjadinya gangguan pada sistem pembangkitan dan pendistribusian energi listrik ini diantaranya adalah Surja Petir  dan  Hubung  Singkat.  Untuk  menghindari  terjadinya  kerusakan  peralatan,  baik  pada pembangkitan, pendistribusian maupun pekerjanya dari gangguan tersebut, maka diperlukan suatu pengamanan  dan  perlindungan,  salah  satu  dari  pengamanan  dan  perlindungan  tersebut  adalah dengan menghubungkan peralatan dengan pemasangan sistem pentanahan. Berdasarkan PUIL 2001 nilai  tahanan  pentanahan  harus  dibawah  5  ohm.  Dari  hasil  perhitungan  tahanan  pentanahan  yang dilakukan pada Gardu Distribusi 20 KV dari Penyulang Air Saleh yaitu sebesar 4,75 ohm. Dengan demikian tahanan pentanahan tersebut masih memenuhi standar yang berlaku.
Kata Kunci :  Surja Petir, Hubung Singkat, Pembangkitan, Pendistribusian, Tahanan Pentanahan.

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Macam-macam  jenis  pembangkit  yang  menghasilkan  energi  listrik  yaitu  :  Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik Tenaga Diesel  (PLTD),  dan  masih  banyak  lagi  pembangkit  energi  listrik  lainnya.  Setelah  energi  listrik tersebut  di  bangkit  kan  maka  energi  listrik  tersebut  harus  di  distribusikan  ke  konsumen  atau pemakai.
Dalam  proses  pembangkitan  dan  pendistribusian  atau  penyaluran  energi  listrik  ini,  dapat mengalami  berbagai  macam  gangguan  yang  dapat  menimbulkan  terhentinya  pusat  pembangkit energi  listrik  maupun  penyaluran  energi  listrik  ke  konsumen.  Dan  gangguan  itu  juga  dapat mengakibatkan  rusaknya  peralatan,  baik  pada  pembangkitan  maupun  pada  pendistribusiannya. Terkadang peralatan tersebut tidak dapat langsung diperbaiki karena ketersediaan peralatan belum tentu ada, dan kerusakan peralatan tersebut dapat juga membahayakan manusia. Faktor-faktor yang dapat  menyebabkan  terjadinya  gangguan  pada  sistem  pembangkitan  dan  pendistribusian  energi listrik ini diantaranya adalah Surja Petir dan Hubung Singkat. [1]

## 1.2. Tujuan Pnelitian
Untuk  menghindari  terjadinya  kerusakan  peralatan,  baik  pada  pembangkitan, pendistribusian  maupun  pekerjanya  dari  gangguan  tersebut,  maka  diperlukan  suatu  pengamanan dan  perlindungan,  salah  satu  dari  pengamanan  dan  perlindungan  tersebut  adalah  dengan menghubungkan  peralatan  dengan  pemasangan  sistem  pentanahan.  Maka  dilakukan  suatu penelitian  dengan  menghitung  besarnya  tahanan  pentanahan  pada  Gardu  Distribusi  tersebut, sehingga didapat besarnya nilai tahanan apakah masih memenuhi standar atau tidak.

## 1.3. Manfaat Penelitian
Dengan diadakannya penelitian ini setelah mengetahui besarnya nilai tahanan pentanahan yang  ada  di  Gardu  Distribusi  20  KV  Penyulang  Air  Saleh,  masih  memenuhi  standar  atau  tidak, maka dapat terhindarnya gardu distribusi dari kerusakan.

## 1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian  dilakukan  pada  Gardu  Distribusi  20  KV  khususnya  di  Penyulang  Air  Saleh, dengan mengetahui data sistem pentanahan yang ada pada gardu distribusi tersebut.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Dari  beberapa  macam  peralatan  pengamanan  jaringan  tenaga  listrik  salah  satu  pengaman yang paling baik terhadap peralatan listrik dari gangguan seperti arus lebih ataupun hubung singkat yaitu dengan cara pentanahan. Cara ini bukan hanya dapat melindungi peralatan tetapi juga mampu melindungi  manusia  dari  adanya  bahaya  yang  dapat  memakan  korban,  caranya  adalah  dengan menghubungkan  bagian  peralatan  jaringan  listrik  tersebut  dengan  sistem  pentanahan.  Pentanahan adalah penghubung suatu titik rangkaian listrik dengan bumi dengan cara tertentu, dan apabila hal tersebut akan dilaksanakan, maka perlu dan harus dirancang dengan benar. [1]
Agar  sistem  pentanahan  dapat  bekerja  secara  efektif,  maka  harus  memenuhi  beberapa persyaratan yaitu sebagai berikut : [2]
a) Elektroda  pentanahan  yang  di  pakai  harus  mampu  dialiri  oleh  arus  hubung  singkat  yang terbesar.
b) Dapat  melindungi  dan  menyalurkan  arus  gangguan  berulang  kali  ke  tanah  akibat  surja hubung.
c) Elektroda  pentanahan  harus  mempunyai  sifat  kimia  yang  baik  sehingga  tidak  mudah mengalami korosi.
d) Bahan elektroda menggunakan material yang kuat namun mudah dalam pengerjaan.

## Fungsi Pentanahan
Adalah  untuk  mengalirkan  arus  gangguan  kedalam  tanah  melalui  suatu  elektroda pentanahan  yang  ditanamkan  kedalam  tanah  pada  saat  terjadinya  gangguan.  Disamping  itu berfungsi juga sebagai pengaman baik bagi manusia maupun peralatan.

## Macam-macam Pentanahan
Sistem pentanahan dapat dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu : [2]

## 1. Pentanahan Sistem.
Adalah  pentanahan  dari  titik  yang  merupakan  bagian  dari  jaringan  listrik,  misalnya  titik netral  generator,  titik  netral  transformator  atau  titik  pada  hantaran  tengah  atau  hantaran  netral. Suatu gangguan pentanahan pada salah satu bagian sistem harus dapat diisolir dan diamankan tanpa mematikan  atau  mengganggu  keseluruhan  sistem,  sehingga  keandalan  dan  kontinuitas  pelayanan kepada  pengguna  energi  listrik  ini  dapat  dijamin  (konsumen).  Dengan  dipasangnya  peralatan pentanahan  sistem  ini  diharapkan  gangguan  dapat  dibatasi  pada  grup  sistem  yang  mengalami gangguan saja.
Ada beberapa macam metode pengetanahan sistem, antara lain :
 Pentanahan Tanpa Impedansi / Langsung (Solid Grounding)
Dalam  sistem  ini  titik  netral  dihubungkan  langsung  pada  elektroda  yang  mempunyai  kontak dengan  tanah,  tujuan  utama  dari  pentanahan  secara  langsung  ini  adalah  untuk  membatasi kenaikan tegangan dari fasa-fasa yang terganggu mendekati harga nol, adapun tujuan lain dari
R
metode  ini  adalah  untuk  mengurangi  sebagian  atau  keseluruhan  arus  kapasitif  ke  tanah  saat terjadi hubung singkat tanah.
Gambar 1. Pentanahan Tanpa Impedansi / Langsung
 Pentanahan Melalui Tahanan (Resistance Grounding). Dalam metode ini tahanan dipasang antara titik netral transformator dengan tanah. Tahanan ini memiliki  harga  ohm  yang  tinggi  dibandingkan  dengan  reaktansi  sistem  sehingga  arus gangguan  ke  tanah  dibatasi  oleh  resistor  tersebut,  jika  harga  tahanan  ini  rendah  akan mengakibatkan  arus  gangguan  hubung  singkat  menjadi  besar  dan  kondisi  ini  mendekati metode pentanahan langsung.

## Gambar 2. Pentanahan Melalui Tahanan
 Pentanahan Efektif.
Pentanahan  dimana  tiap-tiap  titik  sistem  itu  atau  untuk  sebagian  tertentu  dari  sistem  itu diperoleh  perbandingan  harga  antara  reaktansi  urutan  nol  dan  reaktansi  urutan  positif  lebih kecil  atau  sama  dengan  satu ( ⁄ ⁄ ) untuk  setiap  macam  keadaan  kerja dari sistem itu. Keuntungan pentanahan efektif :
a. Proteksi gangguan tanah sederhana
b. Tegangan dasar frekuensi dapat dikontrol dengan baik
c. Busur tanah tidak dapat terjadi karena arus hubung singkt menghapuskan arus kapasitif dan menghilangkan pengaruhnya.
d. Pengenal tegangan arrester dapat diperbesar dengan 25%.
Sedangkan kerugian dari pentanahan efektif ini adalah :
a. Arus gangguan besar dan dapat merusak peralatan ditempat terjadinya gangguan
b. Tiap  terjadinya  hubung  singkat  selalu  mengakibatkan  terputusnya  saluran  (hal  ini  hanya dapat  dicegah  dengan  pentanahan  Kumparan  Peterson,  dengan  pentanahan  melalui
Kumparan Peterson maka arus hubung singkat kecil, jadi kontinuitas kerja dapat diteruskan selama dipandang perlu)
c. Dapat membahayakan manusia atau benda hidup bila berada didekat gangguan.
d. Dapat merusak isolator pada kawat transmisi udara yang disebabkan arus susulan.
 Pentanahan dengan Kumparan Peterson Coil.
Adalah suatu pentanahan yang menggunakan suatu belitan induktif yang dapat diatur. Prinsip Peterson  Coil  ini  adalah  bila  pada  sustu  sistem  yang  tidak  diketanahkan  terganggu  oleh hubung  singkat  kawat  tanah  maka  arus  gangguan  kapasitip  tersebut  akan  kembali  ke  sistem melalui  titik  gangguan  itu.  Suatu  keadaan  istimewa  apabila  dua  macam  arus  gangguan  yang sama  besarnya  tetapi  berlawanan  arahnya  terjadi  pada  gangguan  tersebut  sehingga menghilangkan.Hal  ini  terjadi  bila  pada  arus  gangguan  yang  kapasitif  itu  ditambahkan  arus induktif  yang  tertentu  besarnya  dengan  menambahkan  reaktor  paralel  dengan  kapasitor  pada setiap fasa ke tanah.
Gambar 3. Pentanahan Titik Netral dengan Pentanahan Coil
Gambar 4. Pentanahan Titik Netral dengan Reaktor Fasa
2. Pentanahan Penangkal Petir.
Untuk  menghindari  timulnya  kecelakaan  ataupun  kerugian  akibat  adanya  sambaran  petir, maka  diadakan  usaha  instalasi  penangkal  petir  pada  bangunan.  Sambaran  petir  ini  akan mengakibatkan kerusakan langsung pada objek yang tersambar, dengan adanya instalasi penangkal petir ini, maka diharapkan sambaran petir dapat dikendalikan melalui instalasi penangkal petir yang diteruskan ke bumi.

## 3. Pentanahan Peralatan.
Pentanahan peralatan berlainan dengan pentanahan sistem, adalah pentanahan bagian dari peralatan  yang  pada  kerja  normal  tidak  dilalui  arus.  Tujuan  dari  pentanahan  peralatan  tersebut adalah :
1) Untuk  membatasi  tegangan  antara  bagian-bagian  peralatan  yang  tidak  dilalui  arus  dan antara  bagian-bagian  ini  dengan  tanah  sampai  pada  suatu  harga  yang  aman  (tidak membahayakan)  untuk  semua  kondisi  operasi normal  atau  tidak  normal.  Untuk  mencapai tujuan  ini,  suatu  sistem  pentanahan  peralatan  sangat  dibutuhkan.  Sistem  pentanahan  ini gunanya  untuk  memperoleh  potensial  yang  merata  dalam  semua  bagian  struktur  dan peralatan,  dan  juga  agar  operator  atau  orang  yang  berada  di  daerah  instalasi  itu  pada potensial yang sama dan tidak berbahaya pada setiap waktu.
2) Untuk  memperoleh  impedansi  yang  kecil/rendah  dari  jalan  balik  arus  hubung  singkat  ke tanah. Bila arus hubung singkat ini dipaksakan mengalir ke tanah melalui impedansi yang tinggi,  ini  akan  menimbulkan  perbedaan  potensial  yang  besar  yang  berbahaya,  dan  dapat mengakibatkan kecelakaan kerja pada operator yang bertugas.
Pentanahan peralatan ini pada umumnya menggunakan dua macamsistem pentanahan yaitu :
1. Pentanahan Sistem Grid (Horizontal)
2. Pentanahan Sistem Rod (Vertikal).

## Elektroda Pentanahan [1],[2]
Adalah penghantar yang di tanamkan kedalam tanah dan membuat kontak langsung dengan tanah. Adanya kontak langsung ini dengan tujuan agar diperoleh pelaluan arus yang sebaik-baiknya apabila terjadi gangguan sehingga arus tersebut disalurkan ke tanah. Bahan konduktor merupakan bahan  yang  digunakan  sebagai  elektroda  pentanahan,  yang  berdasarkan  ketentuan  maka  bahan tersebut  adalah  besi,  aluminium,  dan  tembaga.  Dari  ketiga  bahan  tersebut  ditinjau  dari  sifat mekanis,  elektris  dan  kimiawi  maka  bahan  tembaga  mempunyai  keunggulan  yang  lebih  tinggi dibandingkan dengan bahan yang lain, namun ditinjau dari segi biaya tembaga lebih mahal.
Tahanan  tanah  disekitar  elektroda  tergantung  pada  tahanan  jenis  tanah.  Pada  sistem pentanahan  terdapat  beberapa  komponen  yang  berpengaruh  terhadap  besar  tahanan  pentanahan yaitu :
1. Tahanan elektroda pentanahan beserta sambungan-sambungan pada nya.
2. Tahanan kontak antara elektroda pentanahan dengan tanah disekitarnya.
3. Tahanan pentanahan di sekitarnya.
Dari  ketiga  komponen  diatas,  tahanan  pentanahan  merupakan  besaran  yang  paling  besar pengaruhnya pda tahanan pentanahan dibandingkan tahanan elektroda dan tahanan kontak. Untuk mendapatkan tahanan pembumian yang kecil, diperlukan elektroda pentanahan. Prinsip dasar untuk memperoleh tahanan yang kecil adalah dengan membuat permukaan elektroda bersentuhan dengan tanah sebesar mungkin, sesuai dengan rumus berikut :
Keterangan : R  =  Tahanan pentanahan (  )
 =  Tahanan jenis tanah (  m) l   =  Panjang lintasan arus pada tanah (m) A =  Luas penampangan lintasan arus pada tanah (m 2 )
Selain  ditentukan  oleh  luas  permukaan  elektroda  pentanahan  dan  tahanan  jenis  tanah, tahanan  pentanahan  ditentukan  juga  oleh  bentuk  elektroda  pentanahan  yang  dipergunakan  antara lain :
1) Elektroda Bentuk Batang.
2) Elektroda Bentuk Pita.
3) Elektroda Bentuk Plat.

## Tahanan Jenis Tanah
Faktor keseimbangan antara tahanan pengetanahan dan kapasitansi disekelilingnya adalah tahanan  jenis  tanah  yang  dipresentasikan  dengan  .  Berikut  ini  adalah  tabel  tahanan  jenis (Resistansi) untuk beberapa jenis tanah, yaitu : Tabel : Tahanan Jenis (  ) untuk Beberapa Jenis Tanah.
No. Sifat Tanah Tahanan Jenis Tanah (  m) 1. Tanah Rawa 30 2. Tanah Liat dan Tanah Ladang 100 3. Pasir Basah 200 4. Pasir Kering 1000 5. Kerikil Basah 500 6. Kerikil Kering 1000 7. Tanah Berbatu 3000 Sumber : PUIL 2001 [3]
Harga tahanan jenis tanah pada daerah kedalaman yang terbatas tergantung pada beberapa faktor, yaitu antara lain :
a. Keadaan  struktur  tanah  antara  lain  :  struktur  geologi  seperti  tanah  liat,  tanah  rawa,  tanah berbatu, tanah pasir, tanah gambut dan sebagainya.
b. Unsur kimia yang terkandung dalam tanah, seperti : garam, logam, dan mineral lainnya.
c. Keadaan iklim; basah atau kering.
d. Temperatur tanah dan jenis tanah.

## 3. METODELOGI  PENELITIAN
Sistem Pentanahan Gardu Distribusi 20 KV dari Penyulang Air Saleh.
Wilayah kerja PT. PLN (Persero) Sub Ranting Air Saleh melayani daerah kota Kecamatan Air Saleh Kabupaten Banyuasin, sumber energi listriknya disuplai dari Pembangkit Listrik Tenaga Diesel dengan satu buah penyulang yang  memiliki tegangan kerja 20 KV dan mensuplai 10 buah gardu distribusi dengan rincian sebagai berikut : Tabel : Data Gardu Distribusi Penyulang Air Saleh.
Nama Penyulang Jumlah Gardu Distribusi Jumlah KVA Air Saleh 10 510
Sumber Data : PT. PLN (Persero) Sub ranting Air Saleh

## Sistem Jaringan Distribusi.
Sistem  jaringan  distribusi  di  wilayah  kerja  PT.  PLN  (Persero)  Sub  Ranting  Air  Saleh menggunakan saluran udara yaitu SUTM, dengan sistem yang digunakan adalah sistem radial.
Peralatan Jaringan Distribusi 20 KV, yaitu :
 Konduktor , di daerah jaringan tersebut pada umumnya menggunakan jenis konduktor tipe AAAC (All Aluminium Alloy Conductor) dengan ukuran penampang 70 mm dan ada juga yang menggunakan jenis konduktor kabel tanah (NYFGbY) dengan ukuran 3 x 150 mm.
 Isolator , jenis-jenis yang digunakan antara lain :
 Isolator Tumpu sebagai tumpuan dari konduktor saluran,
 Isolator Tarik yang pada umumnya dipergunakan sebagai pegangan dari konduktor bagian  ujung  dan  pangkal  atau  pada  tiang  gardu-gardu  distribusi,  dimana  beban kerja dari isolator ini adalah beban tarikan.
Untuk melakukan perhitungan tahanan pentanahan dengan menggunakan elektroda batang tunggal ini adalah dengan persamaan berikut : [2]
( )
Keterangan : R bt 1  =  Tahanan pembumian elektroda batang (  )  =   Tahanan jenis tanah (  m) L   =   Panjang batang yang tertanam (m) d   =   diameter elektroda batang (m) ln  =   logaritmus dasar (e = 2,7182818)

## 4. PEMBAHASAN

## A. Perhitungan Tahanan Pentanahan Satu Batang Elektroda Batang.
Dalam  hal  ini  tahanan  spesifik  jenis  tanah tidak  dapat  diukur  secara langsung, jadi  untuk menentukan  besarnya  tahanan  jenis  tanah  ini  dapat  dilihat  pada  tabel  2.1,  berikut  data  yang diperoleh di lapangan :
Tabel : Data Batang Elektroda yang Ada di Lapangan.
No. Keteranagan Jenis/Ukuran 1. Bentuk Elektroda Batang
2. Bahan Elektroda Galvanis
3. Panjang Elektroda 3 meter
4. Diameter Elektroda
¼ inch =  0,01905 meter
5. Jenis Tanah Tanah  berair,  tanah  humus  pada kondisi lembab = 30 ohm
Sumber : PT. PLN (Persero) Sub Ranting Air Saleh
 Hasil Perhitungan Tahanan Pentanahan.
Dari  persamaan  perhitungan  tahanan  pentanahan  diketahui  bahwa  besarnya  resistansi pentanahan  sangat  dipengaruhi  oleh  jenis  tanah,  panjang  elektroda,  diameter  elektroda.  Berikut hasil perhitungan dari data pada tabel diatas :
( ) [   ( )    ]
[   ( )    ]
Jadi berdasarkan hasil perhitungan tahanan pentanahannya sebesar :   8,671  .
Bila dilakukan perubahan panjang elektroda menjadi 6 meter dan data yang lainnya masih tetap, maka tahanan pentanahan nya menjadi :
( )
[   ( )    ]
[   ( )    ]
Dan  bila  dilakukan  perubahan  pada  jumlah  elektroda  yang  ditanam  menjadi  dua  batang dengan kedalaman tetap 3 meter, untuk jarak elektroda s = 4 meter,
( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ( ) ( ) )
(      ) ( )
(      )               (      )
Sistem  pentanahan  dengan  menggunakan  metode  ini  yang  digunakan  pada  Gardu DistribusiAir Saleh yaitu sebesar 4,7453  . Untuk jarak antara elektroda sebesar s = 2,5 meter :
( )
(                 )
 Hasil Pengukuran Tahanan Pentanahan.
Berdasarkan  hasil  pengukuran  yang  dilakukan  dilapangan,  maka  dapat  dilihat  pada  tabel berikut ini :
Tabel :  Hasil Pengukuran Tahanan Pentanahan.
No. Nama Gardu Distribusi Hasil Pengukuran 1. Air Saleh (AS 01) 3  2. Air Saleh (AS 02) 4  3. Air Saleh (AS 03) 5 

## B. Perbandingan Hasil Perhitungan dengan Hasil Pengukuran Tahanan Pentanahan.
Setelah  dilakukan  perhitungan  dan  pengukuran  di  lapangan,  maka  dapat  dilihat  hasil  nya pada tabel berikut :
Tabel : Perbandingan Hasil perhitungan dan Pengukuran Tahanan Pentanahan Gardu Distribusi Air Saleh.
No. Nama Gardu Distribusi Hasil Pengukuran Hasil Perhitungan 1. Air Saleh (AS 01) 3  4,7453  2. Air Saleh (AS 02) 4  3. Air Saleh (AS 03) 5 
Berdasarkan  hasil  perbandingan  dari  perhitungan  dan  pengukuran  ini  terdapat  perbedaan hasil dikarenakan beberapa faktor, diantaranya adalah :
 Kurang tepatnya dalam menentukan tahanan jenis tanah.
 Kurang tepatnya menentukan panjang dan kedalaman elektroda batang yang tertanam.
 Kurang tepatnya menentukan diameter elektroda yang tertanam.
 Kondisi tanah pada saat dilakukan pengukuran
 Adanya unsur-unsur lain seperti logam yang terkandung didalam tanah
 Kurang tepatnya menentukan metode pengukuran yang dipakai.

## 5. PENUTUP
1. Nilai  tahanan  merupakan  tolak  ukur  untuk  menilai  baik  atau  buruknya  suatu  sistem pentanahan,  semakin  kecil  nilai  suatu  pentanahan,  semakin  baik  pula  sistem  pentanahan tersebut.
2. Sesuai dengan analisa melalui perhitungan dan pengukuran di lapangan, kondisi pentanahan di gardu distribusi masih tergolong cukup baik yaitu sebesar 4,7453  sehingga keamanan dapat terjamin.
3. Nilai  tahanan  di  gardu  distribusi  memenuhi  syarat  karena  sesuai  dengan  standar  nilai pentanahan yaitu kurang dari 5  .

## DAFTAR PUSTAKA
[1].    TS.  Hutauruk,  (1991),  Pengetanahan  Netral  Sistem  Tenaga  dan  Pengetanahan  Peralatan, Erlangga, Jakarta.
[2]. F. Suryatmo, (2008), Teknik Pengukuran Listrik dan Elektronika, Bumi Aksara, Jakarta.
[3]. Peraturan Umum Instalasi Listrik (PUIL), 2001.