## EVALUASI PERLINDUNGAN GARDU INDUK 150 KV PANDEAN LAMPER DI TRAFO III 60 MVA TERHADAP GANGGUAN SURJA PETIR
Ihwan Ernanto Wibowo 1) , Luqman Assaffat 2) , M. Toni Prasetyo 3)
1,2,3) Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Semarang
One  of  the  main  causes  of  damage  to  existing  equipment  in  the  substation  was  struck  by lightning  attack  that  cause  the  conductor  wave  and  make  over  voltage    and  flames  leap  peak voltage exceeds BIL.
The aim of this study was to calculate and analyze the level of protection, against power transformer  arrester,  the  safe  distance  between  arrester  and  transformer  power  to  get  a  good protection against harmful lightning surges, comparing both arresters installed.
To  solve  the  problems  of  interference  caused  by  lightning  surge  lightning  arrester  is installed as close as possible to put on the transformer clamps to protect electrical equipment.
The  results  of  calculations  for  a  distance  of  6  m,  4 MBA  type  2  arrester  capable  of  with standing the wavefront steepness of 500 kV / µ s, while type exlim P 700 kV / µ s. The greater the arrester capable of withstanding surge wavefront tilting the better the equipment in substations are protected. The evaluation shows that the distance between arrester and transformer installed in the 150  kV  substation  Pandean  Lamper  less  than  the  maximum  to  protect  electrical  equipment, especially power transformers.
Key words : lightning attack, arrester distance, level of protection.
Pendahuluan Sistem tenaga listrik adalah hubungan antara pusat listrik
(pembangkit)  dan  konsumen  (beban) dimana diantara keduanya terdapat saluran  transmsi,  gardu  induk,  dan saluran  distribusi  sehingga  energi  listrik yang  dihasilkan  pusat  listrik  dapat dipergunakan oleh konsumen.
Salah  satu  komponen  utama  pada sistem  transmisi  adalah  gardu  induk, dimana gardu induk merupakan kumpulan  peralatan  listrik  tegangan tinggi  yang  mempunyai  fungsi  dan kegunaan  dari  masing-masing  peralatan
yang  satu  sama  lain  terkait  sehingga penyaluran energi listrik dapat terlakasana  dengan  baik.  Salah  satu penyebab  terjadinya  kerusakan  peralatan utama  maupun  peralatan  lainnya  seperti instrument  gardu  induk  atau  gagalnya isolasi peralatan adalah gangguan sambaran surja petir, baik secara langsung  maupun  tak  langsung  pada peralatan di dalam gardu induk. Gangguan dapat disebabkan bila terjadinya sambaran pada kawat penghantar  di  saluran  transmisi  yang menyebabkan  gelombang  surja  petir merambat  menuju  perlatan  di  gardu
induk,  di  mana  besar  dan  ketajamannya dapat menggagalkan isolasi peralatan.
Sambaran surja petir dapat mengakibatkan  timbulnya  gelombang berjalan  yang  berbentuk  impuls  pada penghantar. Gelombang berjalan ini akan menyebabkan  terjadinya  tegangan  lebih (over voltage), dan juga dapat mengakibatkan  terjadinya  lompatan  api (flash  over),  apabila  tegangan  puncaknya melebihi  ketahanan  impuls  isolasi  atau BIL  (Basic  Imfulse  Insulation  Level).
Namun  pengaruh  gelombang  berjalan akan  menimbulkan  tegangan  yang  lebih tinggi  di  tempat-tempat  yang  agak  jauh dari  arrester.  Oleh  karena  itu  jarak optimal  yang  diizinkan  antara  arrester dan  peralatan  yang  dilindungi  dapat ditentukan dengan memperhatikan kecuraman  dari  gelombang  surja  yang datang, kecepatan perambatan gelombang,  tegangan  percik  arrester, sehingga  konsep  perlindungan  terhadap peralatan dalam hal ini koordinasi isolasi dapat tercapai secara optimal.
Dengan demikian, pada sebuah gardu induk  sangat  diperlukan  perlindungan terhadap  gangguan  surja  petir.  Untuk membuat  jalan  yang  mudah  dilalui  oleh surja  petir  maka  harus  dipasang  sebuah alat  yang  disebut  arrester.  Arrester merupakan  alat  proteksi  bagi  peralatan sistem  tenaga  listrik  terhadap  gangguan gangguan surja petir.
Pada keadaan normal arrester tersebut  berlaku  sebagai  isolator,  bila timbul surja petir arrester berlaku sebagai konduktor,  dan  setelah  surja  itu  hilang arrester  harus  dengan  cepat  kembali sebagai  isolator,  sehingga  pemutus  daya tidak  sempat  membuka.  Disamping  itu arrester  mampu  memutus  arus  susulan (follow  current)  tanpa  menimbulkan gangguan,  inilah  salah  satu  fungsi terpenting dari arrester.

## 2. Tinjauan Pustaka
Saluran transmisi memegang peranan penting  dalam  proses  penyaluran  daya dari  pusat-pusat  pembangkit  hingga  ke pusat-pusat  beban.  Agar  dapat  melayani kebutuhan  tersebut  maka  diperlukan sistem  transmisi  tenaga  listrik  yang handal  dengan  tingkat  keamanan  yang memadai. Salah satu penyebab terjadinya kerusakan  peralatan utama  maupun peralatan  lainnya  seperti  instrument gardu  induk  adalah  sambaran  surja  petir baik  secara  langsung  maupun  tak langsung  pada  peralatan  di  dalam  gardu induk.  Dengan  demikian,  pada  sebuah gardu induk sangat diperlukan perlindungan  terhadap  gangguan  surja petir.  Untuk  membuat  jalan  yang  mudah dilalui  oleh  surja  petir  harus  dipasang sebuah alat yang disebut arrester.
Menurut  Suyono  dan  T.  Haryono arrester  Zinc-oxide  produk  ABB  tipe
exlim-P  bekerja  sangat  baik,  yaitu  dapat memotong  semua  surja  tegangan  baik surja  cepat  maupun  surja  lambat  pada muka gelombangnya.
Kuffel  W.  S.  Zaengldalam  Warmi  Y menyatakan bahwa perlindungan peralatan  pada  gardu  induk  biasanya menggunakan arrester yang dapat membatasi harga tegangan surja di bawah tingkat  isolasi  dasar  peralatan.  Namun pengaruh gelombang berjalan akan menimbulkan  tegangan  yang  lebih  tinggi di  tempat-tempat  yang  agak  jauh  dari arrester.
Menurut Zoro dan Merfiadhi gangguan    sambaran  petir  menjadi temporer akibat adanya short circuit pada jaringan.  Hal  ini  mungkin  terjadi,  bila tegangan  lebih  akibat  sambaran  petir menyebabkan  tembus  pada  isolator  yang sudah  tua,  peralatan  pada  jaringan  yang mengalami kondisi serupa (trafo, arrester) atau jaringan menjadi putus, atau hal lain yang merupakan rentetan kejadian seperti penuaan  atau  pengotoran  pada  isolator sehingga  rentan  terhadap  tegangan  lebih petir.
Trafo  dibagi  atas  dua  bagian  yaitu trafo  tenaga  (Power  Transformer)  dan trafo instrumen (Instrumen Transformer). Trafo tenaga gunanya untuk menyalurkan menyalurkan  daya  listrik  pada  tegangan yang  berbeda  sesuai  dengan  kebutuhan, bisa  step  up/step  down.  Trafo  instrumen
gunanya  untuk  mengukur,  memonitor  & mengamankan  kebesaran  listrik  (Volt, kilo  Volt,  Ampere,  kilo  Ampere)  pada sisi primer.
Trafo Instrumen gunanya untuk mengukur, mengamankan, dan memonitor  kebesaran  listrik  pada  sisi primer.  Terdiri  dari  atas  trafo  tegangan (PT)  dan  trafo  arus  (CT).  Desain  dari trafo  instrument  sama  sekali  berbeda dengan trafo tenaga. Pada trafo arus, arus primer tidak tergantung pada kondisi arus sekunder, bahakan arus primer merupakan faktor dominan.
Gardu  Induk  (GI)  adalah  adalah tempat  peralatan-peralatan  listrik  untuk menghubungkan  dan  memutuskan  serta mengatur tegangan listrik yang dibangkitkan dari pembangkit dan merupakan  penghubung  saaluran  sistem transmisi  dan  saluran  distribusi.  Peranan dari  gardu  induk  itu  sendiri  adalah menerima dan menyalurkan tenaga listrik (KVA,  MVA)  sesuai  dengan  kebutuhan pada tegangan tertentu (TET, TT, TM). Adapun  klasifikasi  gardu  induk  menurut tegangannya :
1. Gardu Induk Transmisi adalah  gardu  induk  yang  tegangan keluarannya  berupa  tegangan  ekstra tinggi atau tegangan tinggi.
2. Gardu Induk Distribusi dalah  gardu  induk  yang  menerima suplai  tenaga  dari  gardu  induk
transmisi untuk diturunkan tegangannya melalui trafo daya menjadi tergangan menengah (20 kV) Perlindungan Gardu Induk Pada  umumnya  GI  dilindungi  untuk mendapatkan  pengamanan  dari  macam- macam  gangguan.  Pada  GI  dipasang suatu pengamanan supaya dapat beroperasi  sebagaimana  fungsinya,  dan supaya  alat-alat  yang  terdapat  di  dalam GI  juga  tidak  mudah  rusak.Perlindungan gardu induk terbagi dalam 2 bagian :
1. Perlindungan terhadap sambaran langsung
2. Perlindungan terhadap gelombang yang datang dari kawat transmisi
Sepanjang  perambatannya  pada  kawat transmisi, gelombang
mengalami redaman  dan  distorsi  yang  disebabkan oleh  korona,  resistivitas,  tanah,  pengaruh kulit dan gandengan. Selain itu, bentuknya  juga  dapat  berubah  karena pantulan ketika mencapai gardu.
Redaman  dimisalkan  mengikuti  formula empiris dari FOUST and MENGER,

## E 1  + K E x
Keterangan :
= tegangan ( ) pada  titik  sejauh  mil dari titik  mula.
= jarak perambatan (mil)
= tegangan surja ( ) pada titik
mula.
= konstanta redaman
= 0,0006 untuk gelombang-gelombang terpotong (   )
= 0,0003 untuk gelombang-gelombang pendek (   )
= 0,00016 untuk gelombang-gelombang panjang (   )
Semakin  tinggi  tegangan,  makin besar redaman dan gelombang- gelombang  pendek  diredam  lebih  cepat dari gelombang panjang.
Apabila  surja  dengan  tegangan  e mencapai  gardu,  terjadi  pantulan  dan tegangan puncak pada gardu menjadi :
=     =
Dimana: = ! " # ! $ !%" $ !

## =  indeks terusan
Jadi  b  merupakan  perbandingan  antara tegangan  total  selama  pantulan  dengan gelombang masuk.

## Sambaran Petir
Bila  ada  suatu  awan  yang  berada  di atas  bumi  dalam  jarak  tertentu,  muatan positif  mengumpul  pada  bagian  atas  dan muatan  negatif  berada  pada  bagian bawah.  Bumi  dapat  dikatakan  sebagai benda  yang  mempunyai  muatan  positif pada  permukaan.  Muatan  negatif  yang berada  di  awan  akan  ditarik  oleh  muatan
positif  pada  permukaan  bumi.  Proses pengaliran  muatan  negatif  dari  awan menuju ke bumi dinamakan petir.
Petir  merupakan  loncatan  elektron dari  awan  yang  merupakan  kilatan  yang umumnya disertai dengan suara gemuruh. Muatan dari awan cenderung mengumpul pada tempat-tempat yang runcing, sehingga  petir  seringkali  menuju  pada tempat-tempat  tersebut.  Elektron  dari awan mempunyai jumlah yang besar, jika mengalir  ke  permukaan  bumi  akan mengalirkan pula arus listrik yang sangat besar,  dimana  nilainya  dapat  mencapai ratusan kilo amper.
Pada  sistem  tenaga  listrik  yang dipasang  diatas  tanah,  kemungkinan terkena  sambaran  petir  sangat  besar sekali, maka sistem tenaga listrik perlu di beri perlindungan terhadap adanya sambaran  petir.  Keadaan  awan  yang bermuatan  positif  dan  negatif  tersebut tidak merata diseluruh angka, hal ini akan mempengaruhi  cara-cara  masuk  dan macam-macam proteksi untuk Sambaran  Petir  Sebagai  Gelombang
Berjalan
Bentuk  umum  suatu  gelombang berjalan digambarkan seperti pada gambar  (2.1),  sedangkan  spesifikasi  dari suatu  gelombang  berjalan  antara  lain meliputi :
a. Puncak  (crest)  gelombang,  E  (kV), yaitu  amplitude  maksimum  dari gelombang.
b. Muka  gelombang,  t 1 (mikro  detik), yaitu  waktu  dari  permulaan  sampai puncak.  Dalam  praktek  ini  diambil dari 10% E, lihat gambar (2.1b).
c. Ekor gelombang, yaitu bagian dibelakang puncak. Panjang
gelombang,  t 2 (mikro  detik),  yaitu waktu  dari  permulaan  sampai  titik 50% E pada ekor gelombang.
d. Polaritas, yaitu polaritas dari gelombang, positif atau negative.
Gambar 1. Spesifikasi gelombang
berjalan
Suatu gelombang berjalan (surja) dinyatakan sebagai :
, # # 1
dengan,
:  Tegangan puncak
# # 1 :  Rasio muka gelombang
terhadap ekor gelombang surja
Jadi suatu gelombang dengan polaritas positif, puncak 1000 kV, maka tiap 3 mikro detik, dan panjang 21 mikro detik dinyatakan sebagai : + 1000, 3/21.
Ekspresi dasar dari gelombang berjalan secara sistematis dinyatakan dengan persaman dibawah ini :
e  t

## E  e 23 t – e 256
Dimana E, a dan b adalah konstanta. Dari  variasi  a  dan  b  dapat  dibentuk berbagai  macam  bentuk  gelombang  yang dapat  dipakai  sebagai  pendekatan  dari gelombang berjalan. Gambar 2.
(a) (b)
Gambar 2. Macam Gelombang surja.
Keterangan gambar 2.
a. Gelombang sinus teredam.
7  8 – 9:
;  8  9:
<  < = > 29

## < < = 29 ⁄ A 2BC A DEC2 A 2DEC
A 2BC sin :F
b. Gelombang kilat tipikal.
a b         terbatas serta riil E
Bila  gelombang  berjalan  menemui titik  peralihan  misalnya  :  hubungan terbuka, hubungan singkat, atau perubahan  impedansi,  maka  sebagian gelombang  itu  akan  dipantulkan  dan sebagian  lagi  akan  diteruskan  kebagian lain dari titik tersebut.
Pada  titik  peralihan  itu  sendiri, besar  tegangan  dan  arus  dapat  dari  0 sampai  2  x  besar  tegangan  gelombang yang datang.
Gelombang yang datang dinamakan gelombang  datang  (incident  wave),  dan kedua gelombang lain yang timbul karena titik  peralihan  itu  dinamakan  gelombang pantulan (reflected wave) dan gelombang terusan (transmitted wave), lihat gambar 3.
Gambar 3. Perubahan impedansi pada titik peralihan
Keterangan gambar : e 1 :  Gelombang datang (incident wave) e 1 ’    :  Gelombang pantulan (reflected wave) e 1 ’’  :  Gelombang terusan (transmitted wave)
Karakteristik Arrester
Basic  Impulse  Insulation  Level (BIL)  adalah  batas  kumparan  suatu peralatan  terhadap  surja-hubung  atau surja  petir.  Pada  G.I  150  kV  diperlukan kekuatan  BIL  sekitar  750  kV  atau  lima kali tegangan sistem.
Pemilihan Arrester Dalam  pemilihan  jenis  arrester  yang sesuai  untuk  suatu  perlindungan  tertentu, beberapa faktor harus diperhatikan : 1. Kebutuhan perlindungan
Kebutuhan  perlindungan  berhubungan dengan  kekuatan  isolasi  peralatan yang harus dilindungi
dan
karakteristik impuls dari arrester.
2. Tegangan sistem Tegangan sistem adalah tegangan pada terminal arrester.
3. Arus hubung singkat Arus  hubung  singkat  sistem  ini  hanya diperlukan pada arrester jenis ekspulsi.
4. Faktor kondisi luar Faktor kindisi luar apakah normal atau tidak  normal  (200  meter  atau  lebih  di atas  permukaan  laut),  temperatur  atau kelembapan yang tinggi serta pengotoran.
5. Faktor ekonomi
Faktor  ini  adalah  perbandingan  antara biaya pemeliharaan dan kerusakan bila tidak  ada  arrester  atau  dipasang arrester yang lebih rendah mutunya. Pengenal Arrester
Pada umumnya pengenal atau
(rating) arrester hanya pengenal tegangan.  Pada  beberapa  jenis  arrester perlu  juga  diketahui  pengenal  arusnya untuk  menentukan  kapasitas  thermal arrester tersebut.
Supaya  pemakaian  arrester  lebih efektif  dan  ekonomis,  peril  diketahui  4 karakteristiknya :
1. Pengenal  tegangan  ini  paling  sedikit sama  dengan  tegangan  maksimum yang  mungkin  timbul  selama  terjadi gangguan.
2. Karakteristik perlindungan atau karakteristik
karakteristik  impuls  ini  adalah  untuk koordinasi  yang  baik  antara  arrester dan peralatan yang dilindungi.
3. Kemampuan  pemutus  arus  frekuensi dasar.
Penentuan Tegangan Dasar Arrester Tegangan  dasar  arrester  ditentukan berdasarkan  tegangan  sistem  maksimum yang  mungkin  terjadi.  Tegangan  ini dipilih  berdasarkan  kenaikan  tegangan dari fasa-fasa  yang sehat pada waktu ada gangguan 1 fasa ke tanah ditambah suatu toleransi :
=  G H I " dengan :
: Tegangan dasar arrester ( )
G : Koefisien pembumian
H :  Toleransi  guna  memperhitungkan fluktuasi  tegangan,  effek  ferranti,  dan sebagainya
I " :    Tegangan  sistem  maksimum
( )
Koefisien α menunjukkan  kenaikan tegangan dari fasa yang sehat pada waktu ada gangguan 1 fasa ke tanah, tergantung dari  impedansi-impedansi  urutan  positif, negatif  dan  nol  dilihat  dari  titik gangguan.
Jarak Maksimum Arrester Dan Transformator Yang Dihubungkan Dengan Saluran Udara Di sini akan dibahas jarak
maksimum  arrester  dan  transformator bila dihubungkan langsung dengan saluran udara dan transformator dianggap sebagai jepitan terbuka.
Gambar 4. Transformator dan arrester
terpisah sejarak S
Perlindungan  yang  baik  diperoleh bila arrester ditempatkan sedekat mungkin  pada  jepitan  transformator. Tetapi,  dalam  praktek  sering  arrester  itu harus ditempatkan sejarak S dari transformator  yang  dilindungi.  Karena itu,  jarak  tersebut  harus  ditentukan  agar perlindungan  dapat  berlangsung  dengan baik.
Keterangan gambar :
: Tegangan percik arrester ( )
:  Tegangan  pada  jepitan  transformator
( )
A : KL K6 : Kecuraman gelombang datang, dan dianggap konstan ( kV μs 1
S   : Jarak arrester dan transformator " v : Kecepatan merambat gelombang m μs 1

## Q  R S 1
Dalam pembahasan penggunaan data komputer  dalam  gambar  2  dan  tabel  2.1 digunakan symbol-simbol sebagai berikut :
:  Harga  puncak  tegangan  surja  yang masuk gardu
K T K U :  Kecuraman  muka  gelombang
kV µ det 1 V : Impedansi surja kawat transmisi W
:  Tegangan  arrester  dalam  pada  arus nol,
ditentukan  dari  karakteristik  arrester

## karakteristik (W)
# : Laju kenaikan maksimum arus arrester
Y Q1 Z
[ : Arus maksimum arrester yang terletak diujung suatu saluran ( Q) , yang  terletak  di  ujung  suatu  saluran
2 V
Dimana adalah  tegangan  arrester yang tergantung dari arrester [ itu sendiri.
Untuk  menghindarkan  kesulitan  tersebut dibuatkan asumsi  bahwa  arrester  itu  mempunyai karakteristik  V-I  yang  linier  antara  5.000 amper dan 10.000 amper.
Jadi: e 3 E = R I maka,
I ^ L2 _ ` ab c atau ,
[ 2 V  X
Keterangan : d # : Tegangan pada kawat arrester : Harga puncak tegangan sistem, fasa netral : Perubahan tegangan maksimum pada lokasi arrester
: Perubahan tegangan maksimum pada  transformato : tegangan uji gelombang terpotong, kV e :Tegangan maksimum pada lokasi arrester dibagi laju kenaikan surja yang datang
# 1 : X [  d # 1
L          : Induktansi kawat arrester (0,4 mikro-henry pert kaki)
K f K6 2 KL K6 1 c F h _ i KL K6 1 ,dimana
E 3 E j k E K E = IR  L Km K6 E n E o k E K
Gambar 5. Tegangan maksimum peralatan yang dilindungi dinyatakan sebagai perbandingan terhadap tegangan arrester. (Menurut Clayton-Powell)
Tabel  1.  Karakteristik  perlindungan arrester  jenis  gardu  induk  dan  jenis saluran, serta tegangan pelepasan maksimum untuk gelombang arus pelepasan 10 x 20 µ det

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  mengambil  lokasi  di  Gardu Induk  150  kV  Pandean  Lamper  yang
beralamat di JL. Unta Raya komp. PLN 2 Semarang  Timur,  Jawa  Tengah.  Dari adanya  gangguan  surja  petir  pada  gardu
induk 150 kV Pandean Lamper, memperoleh kesimpulan untuk menghitung  dan  menganalisa  jarak  aman
antara  arrester  dengan  transformator sebagai dasar pengukuran untuk melindungi  transformator  daya  pada gardu induk.
Gambar 6. Lokasi Gardu Induk 150 kV Pandean Lamper Alat dan bahan penelitian antara lain:
1. Data spesifikasi arrester tipe exlim P
2. Data spesifikasi arrester  tipe 2 MBA
4
3. Data Transformator daya
4. Meteran
5. Program Matlab versi 9.00
Variabel Data
Variabel  data  yang  diukur  dalam penelitian untuk arrester tipe 2 MBA 4 : a.)   Harga puncak tegangan surja yang masuk ke gardu ( e
b.)   Impedansi transmisi Z
c.)   Induktansi kawat arrester L
d.)   Laju kenaikan maksimum arrester
Km K6
e.)   Tegangan peluahan arrester E 3
f.)   Tegangan pada jepitan transformator
< q
Variabel  data  yang  diukur  dalam penelitian    untuk arrester tipe exlim P : a.)   Tingkat isolasi dari isolator x
b.)   Harga puncak tegangan surja yang masuk ke gardu e
c.)   Induktansi kawat arrester L
d.)   Laju kenaikan maksimum arrester
Km K6
e.)   Tegangan peluahan arrester E 3
f.)   Tegangan pada jepitan transformator
< q
Tahapan Penelitian
Untuk  menyelesaikan  penelitian  ini dilakukan  melalui  beberapa  tahapan sebagai berikut :
1. Studi  literatur  tentang  gangguan  surja petir  pada  gardu  induk  150  kV, perlindungan  arrester  yang  terpasang pada  gardu  induk  150  kV  terhadap transformator.
2. Pengambilan  data-data  arrester  dan transformator daya guna untuk menghitung parameter-parameter yang ada.
3. Perhitungan  tegangan  pada  jepitan transformator  menggunakan  batuan program  software  matlab  yang  mana
untuk  tingkat  kecuraman  gelombang dan jarak dibuat variabel.
4. Penarikan Kesimpulan.
Jalan Penelitian
mulai
Masukkan data : [ E,  I, E 0 , R, Z, v, panjang kawat Dari arrester ke tanah, tingkat Isolasi dari isolator]
Menghitung : e, Z, L, r s r t , E a , tingkat isolasi dari isolator.
μ 0 = 200          tidak     tingkat perlindungan μ 95= 10000                        arrester yang s 0 = 1 m                       terpasang  tidak bisa s 5 = 10 m                   dihitung dan dianalisa
ya
menghitung tegangan jepitan traf0 (E P )
analisa dan membandingkan kedua arrester yaitu tipe 2 MBA 4 dan exlim P
mengetahui jarak aman antara arrester terhadap transformator daya
selesai
Gambar 7. Jalan penelitian

## Hasil Dan Pembahasan
Perhitungan  Jarak  Maksimum  Arrester Dengan Transformator
Evaluasi  perlindungan  gardu  induk 150  kV  Pandean  Lamper  dapat  ditinjau dengan  mengevaluasi  jarak  maksimum arrester  dengan  transformator  melalui perbandingan  jarak  yang  terpasang  di lapangan  dan  jarak  dengan  menganalisa hubungan antara tingkat kecuraman muka gelombang  terhadap tegangan  pada jepitan transformator.
Menurut  hasil  pengamatan,  jarak terpasang antara arrester dengan
transformator  adalah  6  meter  dan  jarak arrester ke tanah adalah 3 meter. Adapun hasil  analisa  jarak  maksimum  arrester dengan transformator berdasarkan
parameter-parameter  yang  diperoleh  dari data-data  peralatan  di  gardu  induk
Pandean Lamper
menggunakan perhitungan adalah sebagai berikut.
Metode Perhitungan Untuk arrester tipe 2
MBA 4
a. Arus maksimum arrester ([) = 10 kA
b. Tegangan arrester pada arus nol (E = ) = 290 kV
c. Tahanan arrester (R) = 6 Ω
d. Panjang kawat dari arrester ke tanah = 3 meter
e. Tingkat isolasi dari isolator 950 kV
f. Kecepatan rambat surja (v) = 300 m µ s 1
Sedangkan untuk tingkat kecuraman gelombang dan jarak dibuat variabel. Metode Perhitungan Untuk arrester tipe 2 MBA 4 a. Arus maksimum arrester ([) = 10 kA
b. Tegangan arrester pada arus nol (E = )
= 342 kV
c. Tahanan arrester (R) = 6 ,6 Ω
d. Panjang kawat dari arrester ke tanah = 3 meter
e. Impedansi transmisi 735 Ω
f. Kecepatan rambat surja v) = 300
m µ s 1 .
Perhitungan Tegangan Jepitan Trafo

## Untuk Jarak 6 Meter
Untuk  jarak (R) = v " dan # =
variabel  antara  200  hingga  10000 1
(diambil  3  perhitungan  sebagai  contoh) pada  arrester  tipe  2  MBA  4,  maka tegangan  pada  jepitan  transformator adalah :
# = , maka . # . x R S y
z{z, |v . . v |
z} , |v
# , maka . # . x R S y z{z, |v . . v |
z~z, |v
# , maka . # . x R S y z{z, |v . . v | z, |v
Untuk  jarak
R v " dan # variabel  antara  200  hingga  10000 1
(diambil  3  perhitungan  sebagai  contoh) pada  arrester  tipe  Exlim  P,  maka tegangan  pada  jepitan  transformator adalah
# , maka . # . x R S y
zz , v . . v | zz}, v
# , maka
. # . x R S y
zz , v . . v | zv , v # , maka . # . x R S y
zz , v . . v | z} , v
Gambar 8.  Hubungan antara tegangan jepitan trafo dengan kecuraman muka gelombang surja untuk jarak 6 meter 420 440 460 480 500 520 540 7 0 0 9 0 0 1 1 0 0 1 3 0 0 1 5 0 0 tipe 2 MBA 4 tipe exlim P
Tabel  2.  Perhitungan  antara  fungsi kecuraman        muka  gelombang  surja dengan jarak keseluruhan ( 1, 2, 4, 6, 8,
10 meter) Jarak (m) K T K U 1 (kV/ µ s) K T K U 2
(kV/ µ s) 1 3900 9000 2 2000 4500 4 1000 2300 6 700 1500 8 500 1200 10 400 900
Ket : K T K U 1  = kecuraman muka gelombang surja tipe 2 MBA 4
K T K U 2 = kecuraman muka gelombangsurja untuk tipe exlim P
Untuk teganga pada jepitan  trafo kedua  arrester = 500 kV .
Gambar 9.  Hubungan antara kecuraman muka gelombang surja dengan jarak keseluruhan
Tabel  3.    perhitungan  antara  fungsi tegangan  pada  jepitan  trafo  dengan jarak  keseluruhan  (1,  2,  4,  6,  8,  10 meter) Jarak (m) E • 1 (kV) E • 2 (kV) 1 500.352  500.648 2 501.019  500.648 4 501.019  501.981 6 502.352  500.648 8 501.019  504.648 10 501.019  500.648
Ket  : E • 1 = Tegangan jepit trafo untik arrester tipe 2 MBA 4
E • 2 = Tegangan jepit trafo untuk arrester tipe exlim P
Untuk kecuraman muka gelombang surja  dibuat variabel 200- 10000(kV/ µ s).
Dari  hasil  perhitungan  tegangan  jepitan pada transformator berdasarkan jarak dan tingkat  kecuraman  muka  gelombang, diperoleh  hasil  bahwa  jarak  antara arrester terhadap transformator sepanjang 6  meter  pada  Gardu  Induk  Pandean Lamper  150  kV,  kurang  maksimal  untuk melindungi  transformator  dari  sambaran surja petir. Hal tersebut dapat dilihat dari hasil  perhitungan  untuk  jarak  =  6  meter pada arrester tipe 2 MBA 4 dan tegangan pada  jepitan  transformator  =  500 kV , kecuraman muka gelombang yang mampu  ditahan  oleh  arrester  adalah  700 kV µ s 1 ,  pada  arrester  tipe  exlim  P  dan tegangan  pada  jepitan  transformator  = 500 kV ,  kecuraman  muka  gelombang
0 2000 4000 6000 8000 10000 1 2 4 6 8 10 tipe 2 MBA 4 tipe
exlim P
yang mampu ditahan oleh arrester adalah 1500 kV µ s 1 . Bahkan untuk jarak 1 meter pada arrester tipe 2 MBA 4 dan tegangan pada  jepitan  transformator  =  500 kV , kecuraman muka gelombang yang mampu ditahan oleh arrester adalah 3900 kV µ s 1 ,  pada  arrester  tipe  exlim  P  dan tegangan  pada  jepitan  transformator  = 500 kV ,  kecuraman  muka  gelombang yang mampu ditahan adalah 9000 kV µ s 1 . Pada  jarak  1  meter  untuk  arrester  tipe  2 MBA  4  apabila  kecuraman  muka gelombang  surja  melebihi  3900  kV/ µ s transformator  daya  yang  terpasang  akan kebakar  atau  meledak,  sedangakan  untuk arrester  tipe  exlim  P  apabila  kecuraman muka  gelombang  surja  melebihi  9000 kV/ µ s transformator daya yang terpasang akan kebakar atau meledak.
Pada  jarak  6  meter  untuk  arrester  tipe  2 MBA  4  apabila  kecuraman  muka gelombang  surja  melebihi  700  kV/ µ s transformator  daya  yang  terpasang  akan kebakar  atau  meledak,  sedangakan  untuk arrester  tipe  exlim  P  apabila  kecuraman muka  gelombang  surja  melebihi  1500 kV/ µ s transformator daya yang terpasang akan kebakar atau meledak . Dapat dilihat dari perhitungan diatas dengan jarak yang berbeda-beda  dan  tegangan  pada  jepitan transformator  yang  sama,  arrester  tipe exlim  P  ternyata  lebih  baik    kualitasnya daripada  arrester  tipe  2  MBA  4  karena
arrester  tipe  exlim  P  mampu  menahan kecuraman  muka  lebih  besar  daripada arrester  tipe  2  MBA  4.  Karena  semakin besar arrester mampu menahan kecuraman muka gelombang maka semakin  baik  pula  peralatan  pada  gardu induk terlindungi. Dapat dilihat juga dari perhitungan  diatas  membuktikan  secara teori  menyebutkan  bahwa  semakin  dekat jarak  arrester  terhadap  peralatan  listrik, semakin baik arrester tersebut melindungi peralatan  listrik  dalam  hal  ini  adalah transformator daya, dengan jarak tertentu.

## Kesimpulan
1. Berdasarkan  hasil  pengamatan  yang ada  di  gardu  induk  150  kV  Pandean Lamper, jarak terpasang antara arrester  dan  transformator  adalah  6  m dengan  tegangan  jepitan  pada  trafo 500  kV  kurang  maksimal  untuk melindungi  peralatan  listrik,  untuk arrester  tipe  2  MBA  4  mampu menahan kecuraman muka gelombang surja  sebesar  700  kV/ µ s,  untuk arrester  tipe  exlim  P  sebesar  1500 kV/ µ s.  Untuk  arrester  tipe  2  MBA  4 apabila  kecuraman  muka  gelombang surja melebihi 700 kV/ µ s transformator  daya  yang  terpasang akan  kebakar  atau  meledak,  untuk arrester  tipe  exlim  P  transformator daya  akan  kebakar  atau  meledak apabila  kecuraman  muka  gelombang surja melebihi 1500 kV/ µ s.
2. Jarak aman untuk gardu induk 150 kV
Pandean  Lamper  adalah  1  m  dengan tegangan  jepitan  trafo  500  kV.  Untuk arrester  tipe  2  MBA  4  mampu menahan kecuraman muka gelombang surja  sebesar  3900  kV/ µ s,  untuk arrester  tipe  exlim  P  sebesar  9000 kV/ µ s.
3. Kualitas  arrester  tipe  exlim  P  lebih baik  daripada  arrester  tipe  2  MBA  4 karena  arrester  dengan  tipe  exlim  P mampu  menahan  kecuraman  muka gelombang  surja  lebih  besar  daripada arrester dengan tipe 2 MBA 4.

## Daftar Pustaka
Azhari,  Perlindungan  Gardu  Induk  150
kV Pedan Terhadap Gangguan Surja Petir, Jurusan Teknik Elektro-
Sekolah  Tinggi  Teknologi  Nasional Yogyakarta, 2009.
Bonggas  L.  Tobing,  2003,  “Peralatan
Tegangan Tinggi” Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Dian
Saefulloh,
Perencanaan
Pengembangan  Gardu  Induk  Untuk
10  Tahun  Ke  Depan,  Jurusan  Teknik
Elektro  Fakultas  Teknik-Universitas Diponegoro,  2004.
Dasman, Rudy Harman, Pengaruh Tahanan  Kaki  Menara  Saluran Transmisi 150 kV Terhadap
Tegangan  Lebih  Transient  Akibat Surja  Petir  Dengan  Menggunakan
Elektromagnetic Transients Program (EMTP)  (GI Kilirianjao – GI Muaro Bungo  ),  Jurusan  Teknik  Elektro Fakultas  Teknologi  Industri-Institut Teknologi Padang, 2008.
Yusreni  Warmi,  Evaluasi  Koordinasi Pada Gardu Induk 150 kV Umbilin – Kiliran  Jao  Akibat  Sambaran  Petir Pada  Saluran  Transmisi,  Jurusan Teknik  Elektro  Fakultas  Teknologi Industri-Institut  Teknologi  Padang, 2011.
Dwi  Harjanto,  Optimasi  Penempatan
Arrester Terhadap Tegangan Lebih Transien  Pada  Transformator  Daya Menggunakan PSO (Particle Swarm Optimization),
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik-Universitas Diponegoro,2010. Hutauruk, T.S, 1989, “Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja” Erlangga, Jakarta. Taufiq Alif Kurniawan, Achmad Bambang Sumadiyana, Sistem Proteksi Petir
Internal  dan  Ekternal,  Departemen
Teknik Elektro Universitas Indonesia. Zoro R dan Mefiarhdi R., 2002. Evaluasi Gangguan  Akibat  Sambaran  Petir Pada  Jaringan  Dan  Gardu  Induk Menggunakan  Data  Petir,  Jurusan Teknik  Elektro,  Institut  Teknologi Bandung.