## ANALISIS SISTEM GROUNDING PADA GARDU INDUK 150KV TEMANGGUNG DENGAN SIMULASI SOFTWARE ETAP
Friska Rizqi Pratiwi 1 , Agus Suryanto 2 1,2 Teknik Elektro,Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang Kampus Sekaran, Gunungpati, Semarang 50229 INDONESIA friskarizqi444@gmail.com 1 , agusku2@mail.unnes.ac.id 2
Abstract — Abstract  -  The  grounding  system  is  a  system  that connects  the  substation  components,  equipment  bodies,  and installations  with  the  ground  so  it  can  protect  people  and installation components from the danger of abnormal voltages or currents. The grounding system that is often used is a combination of  grid  and  rod.  The  purpose  of  this  study  is  to  analyze  the grounding  system  of  the  150  kV  Temanggung  substation  using ETAP 12.6.0 software and to compare the actual design with other grounding  system models,  namely  the  L,  T,  and  triangle models with the same rod and grid conductor spacing as the actual design based  on  the  IEEE  std  standard.  80-2013.  The  results  of  the analysis of this study are the permissible touch stress is 1401.6 V for body weight 50 kg and 1896.9 V for body weight 70 kg and the allowable step stress is 5018 V for body weight 50 kg and 6791.6 V for  body  weight.  70  kg.  The  actual  touch  and  step  voltages  are 1345.6 and 880.2 V. With a total conductor length of 1623 meters. Of  the  several  model  designs  applied,  the  T  model  design  is  the best  in  terms  of  economics,  according  to  the  IEEE  std  80-2013 standard, namely 1190 meters.
Intisari — Sistem  pentanahan  merupakan  sistem  yang menghubungkan  komponen  gardu  induk,  badan  peralatan,  dan instalasi  dengan  tanah  sehingga  dapat  mengamankan  manusia dan  komponen-komponen  instalasi  dari  bahaya  tegangan  atau arus abnormal. Sistem pentanahan yang sering digunakan adalah kombinasi grid dan rod. Tujuan penelitian ini yaitu menganalisis sistem  pentanahan  gardu  induk  150  kV  Temanggung menggunakan  software  ETAP  12.6.0  dan  membandingkan rancangan  sesungguhnya  dengan  model  sistem  pentanahan  lain yaitu model L, T, dan segitiga dengan jarak konduktor rod dan grid  yang  sama  dengan  rancangan  sesungguhnya  berdasarkan standar  IEEE  std  80-2013.  Hasil  analisis  penelitian  ini  yaitu tegangan  sentuh  yang  diizinkan  adalah  1401,6  V  untuk  berat badan 50 kg dan 1896,9 V untuk berat badan 70 kg serta tegangan langkah yang diizinkan adalah 5018 V untuk berat badan 50 kg dan  6791,6  V  untuk  berat  badan  70  kg.  Tegangan  sentuh  dan tegangan  langkah  sesungguhnya  adalah  1345.6  dan  880,2  V. Dengan  total  panjang  konduktor  1623  meter.  Dari  beberapa rancangan  model  yang  diterapkan  rancangan  model  T  yang terbaik dari segi ekonomis sesuai standar IEEE std 80-2013 yaitu 1190 meter.
Kata  Kunci — Gardu  induk,  sistem  pentanahan  grid;  tegangan sentuh, tegangan langkah.

## I. P ENDAHULUAN
Listrik merupakan kebutuhan utama bagi masyarakat saat ini untuk  memenuhi  kebutuhan  hidup  mereka  sehari-hari.  Oleh karena  itu,  dibutuhkan  suatu  sistem  yang  dapat  memberikan
pasokan  listrik  yang  baik  agar  dapat  mendistribusikan  energi listrik  ke  seluruh  lapisan  masyarakat.  Keberhasilan  suatu operasi  sistem  tenaga  listrik  salah  satunya  bergantung  pada kinerja gardu induk yang efektif dan efisien. Dua masalah yang terjadi pada perancangan dan operasi sistem tenaga listrik yaitu keamanan  dan  keandalan,  termasuk  perancangan  dan  operasi gardu induk.
Dalam  perencanaan  sistem  gardu  induk,  terdapat  beberapa standar  yang  di  gunakan  dan  diikuti  untuk  mendapatkan perencanaan  yang  memenuhi  keamanan  dan  keandalan sehingga  dapat  mencegah  bahaya  pada  saat  gangguan,  salah satunya  yaitu  berdasarkan  standar  IEEE  Std  80-2013.  Dalam standar  ini  terdapat  konsep-konsep  perancangan  sistem pentanahan  gardu  induk,  termasuk  hal-hal  yang  harus diperhatikan  dalam  perancangan  seperti  tahanan  jenis  tanah, ukuran  dan  jenis  konduktor  atau  elektroda  yang  digunakan sampai  langkah-langkah  dalam  perancangan  yang  dijelaskan secara rinci.
Sistem pentanahan grid biasanya dipasang pada gardu induk dengan tujuan mendapatkan nilai resistansi tanah yang sangat kecil  atau  kurang  dari  1  Ω.  Sistem  pentanahan  yang  paling umum di gunakan untuk gardu induk adalah kombinasi sistem pentanahan  grid  dan  rod.  Kombinasi  antara  jumlah  grid  dan rod-nya  serta  kedalaman  penanaman  elektroda  dengan mempertimbangkan  nilai  dari  tahanan  jenis  tanah,  pengaruh tahanan  jenis  tanah  untuk  beberapa  jenis  tanah  yang  berbeda dengan  kedalaman  yang  sama  serta  dimensi  area  pentanahan yang  akan  digunakan  sehingga  menghasilkan  nilai  tahanan pentanahan (Rg), tegangan sentuh (Em) dan tegangan langkah (Es) yang lebih aman dan lebih baik. Kombinasi antara grid dan rod akan membentuk beberapa model sistem pentanahan yaitu model persegi, persegi panjang, L, T, serta segitiga. [1]
Penelitian  ini  akan  melakukan  analisa  dan  simulasi  sistem pentahanan  grid  pada  gardu  induk  150  kV  Temanggung berdasarkan  standar IEEE  Std  80-2013  dengan menggunakan software  ETAP  12.6.0  dan  akan  membandingkan  dengan model  pentahanan  yang  lain  yaitu  model  L,  T,  dan  segitiga dengan jarak antar konduktor grid yang sama dengan keadaan yang ada untuk mendapatkan perancangan sistem pentahanan yang  paling  ekonomis  dan  aman.  Berdasarkan  hal  tersebut penulis  mencoba  untuk  melakukan  penelitian  yang  berjudul “Analisis  Sistem  Grounding  pada  Gardu  Induk  150Kv Temanggung dengan Simulasi Software ETAP ”

## II. TINJAUNAN PUSTAKA

## A. Sistem Pentanahan Grid
Pentanahan  grid  merupakan  salah  satu  sistem  pentanahan yang banyak digunakan pada gardu induk karena mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan dengan sistem pentanahan lainnya. [2]
Kombinasi antara grid dan rod terdiri dari beberapa bentuk seperti bentuk persegi, persegi panjang, segitiga, bentuk L, dan bentuk T. [3]
Gbr. 1  Model Pentanahan Grid

## B. Tegangan Langkah yang Diizinkan
Tegangan  langkah  adalah  beda  potensial  pada  permukaan tanah dari dua titik yang berjarak satu langkah (1 meter), yang dialami  oleh  seseorang  yang  menghubungkan  kedua  titik tersebut  dengan  kedua  kakinya  tanpa  menyentuh  suatu peralatan  apapun  seperti  yang  ditunjukkan  pada  gambar berikut :

## Gambar. 2 Tegangan Langkah
Manusia  dengan  berat  badan  50  dan  70  kg  dapat  dihitung tegangan langkah menurut IEEE Std 80-2013 pada persamaan dibawah ini :
𝐸 𝑠 50 =   [1000 + 6𝜌 𝑠 𝐶 𝑠 ] 0,116 √𝑡 𝐸 𝑠 70 =   [1000 + 6𝜌 𝑠 𝐶 𝑠 ] 0,157
√𝑡
C. Tegangan Sentuh yang Diizinkan
Tegangan  sentuh  adalah  tegangan  yang  terdapat  diantara suatu  objek  yang  disentuh  dan  atau  titik  berjarak  1  meter, dengan  asumsi  bahwa  objek  yang  disentuh  dihubungkan dengan kisi- kisi pengetanahan yang berada dibawahnya [4]

## Gbr .3 Tegangan sentuh
Manusia  dengan  berat  badan  50  dan  70  kg  yang  berada diantara  satu  objek  dapat  dihitung  tegangan  sentuh,  menurut IEEE Std 80-2013 pada persamaan dibawah ini :
𝐸 𝑡 50 =   [1000 + 1,5 𝜌 𝑠 𝐶 𝑠 ] 0,116 √𝑡 𝐸 𝑡 70 =   [1000 + 1,5 𝜌 𝑠 𝐶 𝑠 ]
0,157 √𝑡
Faktor  reduksi 𝐶 𝑠 sebagai  fungsi  dari  faktor  refleksi  K dan ketebalan lapisan batu koral h s adalah sebagai berikut :
𝐶 𝑠 = 1 − 0,09  (1 − 𝜌 𝜌𝑠 ) 2 ℎ 𝑠 + 0,09

## D. Tegangan Langkah Sebenarnya
Tegangan  langkah  sebenarnya  adalah  perbedaan tegangan  maksimum  yang  terdapat  diantara  kedua  kaki  bila manusia  berjalan  diatas  tanah  sistem  pengetanahan  pada keadaan  terjadi  gangguan  [5].  Tegangan  langkah  maksimum sebenarnya  dapat  dihitung  dengan  persamaan  sebagai  berikut [5]:
𝐸 𝑠 = 𝜌. 𝐾 𝑠 . 𝐾 𝑖 . 𝐼 𝐺 𝐿 𝑠

## E. Tegangan Sentuh (mesh) Sebenarnya
Tegangan  mesh  merupakan  salah  satu  bentuk  tegangan sentuh,  yaitu  tegangan  sentuh  maksimum  sebenarnya. Tegangan  mesh  ini  didefinisikan  sebagai  tegangan  peralatan yang dibumikan terhadap tengah-tengah daerah yang dibentuk kisi-kisi  (grid)  selama  gangguan  tanah.  Tegangan  ini  diambil sebagai tegangan untuk rancangan yang aman [5].
Tegangan mesh secara pendekatan adalah :
𝐸 𝑚 = 𝜌 𝐾 𝑚 𝐾 𝑖 𝐼 𝐺
𝐿 𝑀

## F. Software ETAP 12.6.0
ETAP (Electrical Transient Analysis Program) adalah suatu program yang terintegrasi yang mendesain dan mensimulasikan  untuk  menyelesaikan  permasalahan  Analysis Harmonic,  Analysis  Transient  Stability,  Analysis  Load  Flow (Aliran  Daya),  ShortCircuit  (ANSI  and  IEC),  Optimal  Power Flow,  Ground  Grid  Systems,  Manuver  Jaringan  Sistem
Detail Perancangan Selesai GPR < E t Menghitung Tegangan Sentuh dan Tegangan Langkah Sebenarnya E m < E touch E s < E step Membuat Tata Letak Grid Pentanahan Menghitung Resistansi Grid Pentanahan Menghitung Arus Grid Maksimum dan GPR Mulai Data Lapanga n Perhitungan Kriteria Tegangan Sentuh dan Tegangan Langkah yang diizinkan Perbaiki Rancang an Yes No No
Transmisi  dan  Distribusi,  Mengurangi  Losses  pada  sistem Transmisi  dan  Distribusi,  Pemasangan  Kapasitor  pada  sistem Transmisi  dan  Distribusi.  ETAP  dapat  dijalankan  dengan mikrosoft, windows, XP, Vista 7 dan 8.
ETAP 12.6 memudahkan engineer dalam melakukan analisis hubung  singkat  fasa  tanah.  Dengan  demikian,  ETAP  dapat digunakan untuk melakukan analisis hubung singkat fasa tanah untuk  menentukan  sistem  proteksi  yang  tepat  pada  Sistem Tenaga Listrik. [6]

## III. METODE PENELITIAN

## A. Desain Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  metode  penelitian  kuantitatif dengan  pendekatan  statistik  deskriptif.  Penelitian  kuantitatif merupakan suatu metode penelitian yang menggunakan proses data  berupa  angka  sebagai  alat  menganalisis  dan  melakukan kajian  penelitian,  terutama  tentang  apa  yang  sudah  diteliti sebelumnya  [7].  Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui kondisi  keamanan  sistem  pentanahan  grounding  grid  pada gardu  induk  150  kV  Temanggung,  mengetahui  tegangan langkah dan tegangan sentuh pada gardu induk serta membuat rancangan    dalam  model  sistem  grounding  grid  lain  untuk mendapatkan  model  yang  paling  efektif  untuk  sistem grounding grid yang sesuai dengan standar IEEE Std 80-2013

## B. Pelaksanaan  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.
Dalam melaksanakan penelitian, dilakukan pengumpulan data yang dibutuhkan telebih dahulu. Data yang diperoleh  selanjutnya  diolah  dan  dilakukan  simulasi  dengan bantuan software  ETAP 12.6.0  untuk  mendapatkan  bentuk sistem  pentanahan  grid  yang  paling  efektif  sesuai  dengan standar IEEE std 80-2013. Hasil perhitungan tersebut kemudian dilakukan analisis terhadapnya menggunakan Microsoft Excell.
Adapun diagram alir penelitian ini, sebagai berikut :
Gbr.4 Diagram Alir Penelitian

## IV. H ASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Penelitian
Sistem pentanahan pada gardu induk 150 kV Temanggung menggunakan sistem pentanahan kombinasi antara grid dan rod dengan model pentanahan persegi panjang. Sistem pentanahan yang menggunakan kombinasi antar grid yang ditanam secara
horizontal  dan  rod  yang  ditanam  secara  vertikal  merupakan yang  paling  sering  digunakan  di  berbagai  negara.  Alasannya adalah  karena  kombinasi  antara  grid  dan  rod  akan menyebabkan  gradien  tegangan  pada  sistem  akan  lebih  rata serta tahana pentanahan yang lebih kecil.
Sistem  pentanahan  grid  dan  rod  ini  dihubungkan  dengan seluruh bagian peralatan yang terbuat dari logam yang berada diatasnya,  titik  netral  transformator,  pagar  yang  mengelilingi gardu induk dan lainnya.
Gardu Induk yang terletak di Desa Mojotengah, Kecamatan Kedu,  Kabupaten  Temanggung,  Jawa  Tengah  ini  memiliki kapasitas sebesar 150 kV. Layout dari sistem pertanahan gardu induk 150 kV Temanggung ditunjukan pada Gambar 5.
Gbr. 5 Layout Gardu Induk Temanggung Data-data pentanahan gardu induk 150 kV Temanggung seperti pada Tabel 1.
Tabel 1. Data – data Pentanahan Gardu Induk 150 kV Temanggung
Data Keterangan Jenis konduktor grid Copper Conductor - Hard 1x150 sqm Jenis konduktor rod Copper d = 17,33 mm Kedalaman penanaman grid (h) 0,8 m Panjang konduktor rod (Lr) 2 m Tahanan jenis tanah (ρ) 93.24 Ω.m / 187.31 Ω.m dengan kedalaman 2,8 m Tahanan jenis batu koral (ρ s ) 5000 Ω.m
Ketebalan permukaan batu
koral (h s ) 0,2 m Faktor pembagi arus (S f) 0,6 Faktor pengurangan (D f )
1,128 (dengan X/R=10) Lama waktu gangguan (t f )
0,35 s
Arus gangguan (3I o ) 40000 A
Data  diatas  merupakan  data  dari  sistem  pentanahan  dari gardu  induk  150  kV  Temanggung,  dari  data  tersebut  akan disimulasikan pada Software ETAP 12.6.0, untuk mengetahui kondisi sistem pentanahan gardu induk saat ini, dan rancangan sistem pentanahan yang terbaik dengan total panjang konduktor paling  sedikit  namun  tetap  dalam  kondisi  yang  aman  sesuai dengan standar IEEE Std 80-2013

## B. Analisis Data
Pada bagian analisis data ini yang akan dilakukan adalah analisis  pada  data  yang  terdapat  pada  Tabel  1  menggunakan perhitungan manual dengan Microsoft Excel serta simulasi dan perhitungan  dengan  software  ETAP  12.6.0  .  Data  yang digunakan dalam analisis sistem pentanahan grid gardu induk 150  kV  Temanggung    menggunakan  data  yang  telah  penulis dapatkan dalam data yang telah diambil pada tanggal 1 s.d 14 Desember 2020, data tersebut telah dirangkum pada Tabel 1. Data  tersebut  digunakan  untuk  menghitung  besarnya  faktor reduksi yaitu :
𝐶 𝑠 = 1 − 0,09  (1 − 𝜌 𝜌𝑠 ) 2 ℎ 𝑠 + 0,09 𝐶 𝑠 = 1 − 0,09 (1− 127.94 5000 ) 2 . 0,2 +0,09 = 0,82
Untuk  menghitung  besarnya  tegangan  sentuh  yang diizinkan  dan  tegangan  langkah  yang  diizinkan  untuk  berat manusia 50 kg digunakan persamaan yaitu a.
Tegangan Sentuh yang Diizinkan
𝐸 𝑡 50 =   [1000 + 1,5 𝜌 𝑠 𝐶 𝑠 ] 0,116 √𝑡
𝐸 𝑡 50 =   [1000 + 1,5 𝑥 5000 𝑥 0,82] 0,116
√0,35 = 1406,4 V
b.
Tegangan Langkah yang Diizinkan
𝐸 𝑠 50 =   [1000 + 6𝜌 𝑠 𝐶 𝑠 ] 0,116 √𝑡
𝐸 𝑠 50 =   [1000 + 6 𝑥 5000 𝑥 0,82] 0,116 √0,35 = 5017,6 V Untuk  menghitung  besarnya  tegangan  sentuh  yang  diizinkan dan tegangan langkah yang diizinkan untuk berat manusia 70 kg digunakan persamaan :
c. Tegangan Sentuh yang diizinkan
𝐸 𝑡 70 =   [1000 + 1,5 𝜌 𝑠 𝐶 𝑠 ] 0,157 √𝑡
𝐸 𝑡 70 =   [1000 + 1,5 𝑥 5000 𝑥 0,82] 0,157
√0,35 = 1.897,3 V
d. Tegangan Langkah yang diizinkan
𝐸 𝑠 70 =   [1000 + 6𝜌 𝑠 𝐶 𝑠 ] 0,157 √𝑡 𝐸 𝑠 70 =   [1000 + 6 𝑥 5000 𝑥 0,82] 0,157 √0,35 = 6.793,4 V
35 m

## 1) Kondisi  Sistem  Pentanahan  Gardu  Induk  150  kV Temanggung
Kondisi  dari  sistem  pentanahan  Gardu  Induk  150  kV Temanggung adalah berbentuk persegi panjang dengan luas 95 m x 35 m dengan jarak antar grid yang sejajar dengan sumbu x adalah 3,5 m, dan 5 m untuk yang sejajar dengan sumbu y serta konduktor rod disetiap sisi sudutnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3
Gbr. 6 Pentanahan Gardu Induk Temanggung dengan Software ETAP 12.6.0
Dari  hasil  kombinasi  grid  dan  rod  diatas  maka  total  Panjang konduktor grid dan rod yang digunakan yaitu :
L = L grid + L rod = {(95x10) + (35x19) + (4x2)} = 1623 m
Dari hasil simulasi  software ETAP 12.6.0, sistem pentanahan gardu induk 150 kV Temanggung untuk berat badan manusia 50  kg  dan  70  kg  memiliki  rancangan  yang  baik  dan dikategorikan  sistem  pentanahan  yang  aman.  Sebab  besar tegangan  sentuh  sebenarnya  lebih  kecil  dari  tegangan  lebih kecil dari tegangan sentuh yang diizinkan ( 1345.6 V < 1401,6 V untuk berat badan 50 kg dan 1345,6 V < 1896,9 V untuk berat badan  70  kg  )  serta  tegangan  langkah  sebenarnya  juga  lebih kecil dari tegangan yang diizinkan ( 880,2 V < 5018 V untuk beratbadan 50 kg dan 880,2 V < 6791,6 V untuk berat badan 70 kg). Untuk tahanan pentanahnya juga sangat baik yaitu 0,759 Ohm dimana sesuai dengan rekomendasi IEEE yaitu lebih kecil dari 1 Ohm.
Optimasi  dari  sistem  pentanahan  gardu  induk  150  kV temanggung ditunjukan pada Gambar 7.
Dari  hasil  optimasi  maka  jumlah  grid  dan  rod  yang digunakan  menjadi  lebih  sedikit  namun    tetap  dalam  kondisi aman.  Sebelum  dilakukan  optimasi  total  panjang  konduktor grid dan rod yang digunakan adalah 1623 m. Setelah dilakukan optimasi  pada  software  ETAP  12.6.0  maka  total  panjang konduktor grid dan rod yang digunakan berkurang menjadi 973 m. Hal ini akan menyebabkan biaya yang digunakan menjadi lebih sedikit namun sistem pentahanannya tetap dalam kondisi aman.
Tabel 2. Hasil Simulasi dari Kondisi dan Optimasi Grid dan Rod

## 2) Rancangan  Sistem  Pentanahan  Gardu  Induk  150  kV Temanggung Model L
Rancangan sistem pentanahan gardu induk dengan model L menurut  Thapar  dan  Gerez  [8]  seperti  pada  Gambar  4.12 dengan  perbandingan  a:b  =  2:1 – 1:6,  d:c  =  4:1 – 1:8  dan besarnya a dan d = 10-80 m.
Rancangan sistem pentanahan model L dengan jarak antar grid  sama  seperti  pada  kondisi  nyata  yaitu  3,5  m  untuk  yang sejajar  dengan  sumbu  x  dan  5  m  untuk  yang  sejajar  dengan sumbu  y  serta  konduktor  rod  disetiap  sisi  sudutnya  yaitu sebanyak 6 batang ditunjukan pada Gambar 8.

## Gbr. 8 Rancangan Model L pada Software ETAP 12.6.0
Dari  hasil  simulasi  tersebut,  rancangan  sistem  pentanahan gardu induk 150 kv Temanggung model L memiliki rancangan yang  kurang  baik  dan  dikategorikan  sistem  pentanahan  yang tidak  aman.  Rancangan  ini  aman  untuk  berat  badan  70  kg. Sebab  besarnya  tegangan  sentuh  sebenarnya  lebih  kecil  dari tegangan  sentuh  yang  diizinkan  (1433,7  V  <  1896,9  V)  serta tegangan  langkah  sebenarnya  juga  lebih  kecil  dari  tegangan langkah yang diizinkan ( 1127 V < 6791,6 V). Namun untuk berat  badan  50  kg  hasilnya  tidak  aman.  Walaupun  besarnya tegangan langkah sebenarnya lebih kecil dari tegangan langkah yang  diizinkan  (  1127  V  <  5081  V  ),  namun  untuk  tegangan sentuh  sebenarnya  hasilnya  lebih  besar  dari  tegangan  sentuh
95 m
95 m 20 m 35 m 40 m
95 m
yang  diizinkan  (  1433,7  V  >  1401,6  V).  Hal  inilah  yang menyebabkan  rancangan  ini  kurang  baik  dan  dikategorikan sistem  yang  tidak  aman.  Untuh  tahanan  bentanahannya  baik yaitu 0,87 Ohm dimana sesuai dengan rekomendasi IEEE Std 80-2000  yaitu  lebih  kecil  1  Ohm.  Dengan  demikian  secara keseluruhan  model  L  ini  tidak  memenuhi  syarat  aman  dari suatu sistem pentanahan jika digunakan pada gardu induk 150 kV Temanggung.
Rancangan  ini  haruslah  dimodifikasi  lagi  agar  memenuhi syarat aman dari suatu sistem pentanahan. Salah satu cara agar sistem pentanahan menjadi lebih aman adalah dengan merubah ukuran a dan d dari rancangan model L tersebut namun panjang dan lebar utama (e dan f) tetap yaitu 95 m dan 35 m. Menurut Thapar dan Gerez, ukuran a dan d adalah berkisar 10 – 80 m. Hasil simulasi ETAP dari kombinasi yang aman ditabulasi dan  diurut  berdasarkan  total  panjang  konduktor  yang digunakan  mulai  dari  yang  paling  kecil  sampai  yang  paling besar seperti pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Simulasi dari Rancangan yang Aman
Rancangan  model  L  yang  paling  ekonomis  dan  tetap aman dengan panjang a = 20 m, d = 50 m, e = 95 m, dan f = 35 m,  dengan  total  panjang  konduktor  yang  digunakan  adalah 1312  m.  Rancangan  ini  merupakan  rancangan  dengan  total panjang konduktor yang digunakan paling sedikit namun masih tetap  dalam  kategori  aman.  Hasil  simulasi  untuk  rancangan tersebut pada Gambar 9.
Gbr. 9 Hasil Simulasi Rancangan Grid Model L yang Paling Ekonomis

## 3) Rancangan  Sistem  Pentanahan  Gardu  Induk  150  kV Temanggung Model T
Rancangan sistem pentanahan gardu induk dengan model T menurut  Thapar  dan  Gerez  [8]  seperti  pada  Gambar  4.26 dengan a : b = 3 : 1 – 1 : 4, a : d = 1 : 1 – 1 : 2, d : c = 1 : 1 = 1 : 5 dan besarnya a dan d adalah 5 m – 100 m.
Rancangan  sistem  pentanahan  model  T  dengan  jarak antar grid yang sama seperti kondisi yang ada yaitu 3,5 m untuk yang  sejajar  dengan  sumbu  x,  dan  5  m  untuk  yang  sejajar dengan  sumbu  y  serta  konduktor  rod  disetiap  sisi  sudutnya yaitu sebanyak 8 batang ditunjukkan pada Gambar 10.

## Gbr. 10 Rancangan Model T pada Software ETAP 12.6.0
Dari hasil simulasi pada Software ETAP 12.6.0, rancangan sistem pentanahan gardu induk 150 kv Temanggung model T juga memiliki rancangan yang kurang baik dan dikategorikan pada sistem pentanahan yang tidak aman. Rancangan ini aman untuk  berat  badan  70  kg,  karena  besarnya  tegangan  sentuh sebenarnya  lebih  kecil  dari  tegangan  sentuh  yang  diizinkan (1505,1 V < 1896,9 V) serta tegangan langkah yang sebenarnya juga lebih kecil dari tegangan langkah yang diizinkan (1156,8 V 6791,6 V). Namun untuk berat badan 50 kg hasilnya tidak aman. Walaupun besarnya tegangan langkah yang sebenarnya lebih kecil dari tegangan langkah yang diizinkan (1156,8 V < 5018  V),  namun  untuk  tegangan  sentuh  yang  sebenarnya hasilnya  lebih  besar  dari  tegangan  sentuh  yang  diizinkan ( 1505,1 V > 1401,6). Hal inilah yang menyebabkan rancangan ini  kurang  baik  dan  dikategorikan  sistem  yang  tidak  aman. Untuk  tahanan  pentanahannya  cukup  baik  yaitu  0,95  Ohm dimana  sesuai  dengan  standar  IEEE  Std  80-2000  yaitu  lebih kecil  dari  1  Ohm.  Dengan  demikian  secara  keseluruhan  hasil dari  rancangan  model  T  ini  tidak  memenuhi  syart  aman  dari suatu sistem pentanahan.
Rancangan ini harus di modifikasi lagi agar dapat memenuhi syarat aman dari suatu sistem pentanahan. salah satu cara agar pentanahan menjadi lebih aman adalah dengan merubah a dan d  dari  rancangan  model  T  tersebut  namun  panjang  dan  lebar utama (e dan f) tetap yaitu 95 m dan 35 m. Menurut Thapar dan Gerez, ukuran a dan d adalah berkisar 5 – 100 m.
Hasil simulasi pada ETAP 12.6.0 dari kombinasi yang aman telah ditabulasi dan diurut berdasarkan total panjang konduktor yang digunakan mulai dari yang terkecil sampai yang terbesar, tegangan  sentuh  dan  tegangan  langkah  yang  sebenarnya, tegangan  sentuh  dan  tegangan  langkah  yang  diizinkan  dan tahanan pentanahannya seperti pada Tabel 4
Tabel 4. Hasil Simulasi dari Rancangan Aman
Rancangan  model  T  yang  paling  ekonomis  namun  masih dalam kategori aman dengan ukuran e = 95 m, f = 35 m, a = 20 m  dan  d  =  30  m  dengan  total  panjang  konduktor  yang digunakan  adalah  1190  m.  Rancangan  ini  merupakan rancangan  dengan  total  panjang  konduktor  paling  sedikit namun  masih  tetap  dalam  kategori  sistem  yang  aman  karena tegangan sentuh dan tegangan langkah sebenarnya lebih kecil dari  tegangan  sentuh  dan  tegangan  langkah  yang  diizinkan. Hasil tampilan simulasi untuk rancangan tersebut ditunjukkan pada Gambar 11.

## Gbr. 11 Hasil Simulasi Rancangan Grid Model T yang Paling Ekonomis

## 4) Rancangan  Sistem  Pentanahan  Gardu  Induk  150  kV Temanggung Model Segitiga
Rancangan  sistem  pentanahan  gardu  induk  dengan  model segitiga  menurut  Thapar  dan  Gerez  [8]  seperti  pada  Gambar 4.40 dengan perbandingan f : e = 1:1 – 1:4, f = 20 m – 100 m Rancangan  sistem  pentanahan  gardu  induk  150  kV Temanggung  dengan  model  segitiga  dengan  jarak  antar  grid yang  sama  seperti  kondisi  yaitu  3,5  m  untuk  yang  sejajar
dengan sumbu x, dan 5 m untuk yang sejajar dengan sumbu y serta konduktor rod di setiap sudutnya yaitu sebanyak 3 batang ditunjukkan pada Gambar 12.
Gbr. 12 Rancangan Model Segitiga pada Software ETAP 12.6.0
Dari hasil simulasi software ETAP 12.6.0, rancangan sistem pentanahan  gardu  induk 150 kV  Temanggung  model  segitiga memiliki rancangan yang kurang baik dan dikategorikan sistem pentanahan yang tidak aman. Rancangan ini aman untuk berat badan 70 kg , sebab besarnya tegangan sentuh sebenarnya lebih kecil dari tegangan sentuh yang diizinkan (1634 V < 1896,4 V) serta  tegangan  langkah  yang sebenarnya  juga  lebih  kecil  dari tegangan langkah yang diizinkan (1267 V < 6789,3 V) . Namun untuk  berat  badan  50  kg  hasilnya  tidak  aman.  Walaupun besarnya  tegangan  langkah  yang  sebenarnya  lebih  kecil  dari tegangan langkah yang diizinkan ( 1267 V < 5016,3 V), namun untuk  tegangan  sentuh  yang  sebenarnya  hasilnya  lebih  besar dari tegangan sentuh yang diizinkan ( 1634 V > 1401,1 V ). Hal inilah  yang  menyebabkan  rancangan  ini  kurang  baik  dan dikategorikan sistem tidak aman. Untuk tahanan pentahannya cukup  baik  yaitu  0,967  Ohm  dimana  sesuai  dengan rekomendasi  IEEE  Std  2000  yaitu  lebih  kecil  dari  1  Ohm. Dengan  demikian  secara  keseluruhan  hasil  dari  rancangan model  segitiga  ini  tidak  memenuhi  syarat  aman  dari  suatu sistem pentanahan.
Rancangan  ini  haruslah  dimodifikasi  lagi  agar  memenuhi syarat aman dari suatu sistem pentanahan. Salah satu cara agar sistem  pentanahan  menjadi  lebih  aman  adalah  dengan memperkecil  jarak  antar  grid  yaitu  antar  grid  yang  sejajar dengan sumbu y menjadi 2,5 m seperti pada Gambar 13.
Gbr. 13 Modifikasi Rancangan Model Segitiga pada Software ETAP 12.6.0
Dari  hasil  modifikasi  tersebut  sistem  pentanahan  sudah dalam  kategori  aman.  Sebab  besarnya  tegangan  sentuh  yang sebenarnya  lebih  kecil  dari  tegangan  sentuh  yang  diizinkan (1386,3 V < 1401,1 V untuk berat badan 50 kg dan 1386,3 V < 1896,4 V) serta tegangan langkah yang sebenarnya juga lebih kecil dari tegangan langkah yang diizinkan  (1326,1 V < 5016,3 V untuk berat badan 50 kg dan 1326,1 V < 6789,3 V untuk berat badan 70 kg).  Namun  hal  ini tentu  membutuhkan biaya  yang lebih besar sebab konduktor grid nya bertambah sehingga total panjang konduktor yang digunakan menjadi 971 m
Dari hasil analisis pada rancangan segitiga, dapat dilakukan optimasi, dengan hasil analisis optimasi yaitu jumlah grid dan rod yang digunakan menjadi lebih banyak namun tetap dalam kondisi menjadi lebih aman karena tegangan sentuh sebenarnya berkurang.  Sebelum  dilakukan  optimasi  tegangan  sentuh sebnarnya pada rancangan yang dimodifikasi adalah 1386,3 V. Setelah optimasi tegangan sentuh sebnarnya berkurang menjadi 1285,1  V.  Namun  Namun  hal  ini  tentu  membutuhkan  biaya yang lebih besar sebab konduktor grid nya bertambah sehingga total  panjang  konduktor  yang  digunakan  menjadi  1055,5  m. Hasil  dari  ketiga  rancangan  untuk  model  segitiga  tersebut seperti pada Tabel 5.
Tabel 5. Perbandingan Grid Model Segitiga

## C. Pembahasan
Pada  bagian  pembahasan  ini,  membahas  mengenai perbandingan  antara  kondisi  sistem  pentanahan  gardu  induk 150  kV  Temanggung  dengan  rancangan  model  L,  T  dan segitiga  untuk  jarak  antar  grid  yang  sama  ditunjukkan  pada Tabel 6.
Tabel  6.  Perbandingan  antara  kondisi  sistem  pentanahan yang ada dengan rancangan model L, T dan segitiga
Dari hasil perbandingan pada tabel maka sistem pentanahan yang  paling  ekonomis  namun  tetap  aman  adalah  rancangan model T karena total panjang konduktor yang digunakan paling sedikit  namun  tetap  memenuhi  syarat  aman  suatu  sistem pentanahan gardu induk yaitu tegangan sentuh yang sebenarnya harus  lebih  kecil  dari  tegangan  sentuh  yang  diizinkan  dan tegangan langkah yang sebenarnya juga harus lebih kecil dari tegangan langkah yang diizinkan.
Rancangan model T dengan ukuran e = 95 m, f = 35 m, a = 20  m  dan  d  =  30  m  dengan  total  panjang  konduktor  yang digunakan  adalah  1190  m.  Pada  rancangan  ini  besarnya tegangan  sentuh  sebenarnya  lebih  kecil  dari  tegangan  sentuh yang diizinkan yaitu 1399,4 V < 1401,6 V untuk berat badan 50 kg dan 1399,4 V < 1896,9 V untuk berat badan 70 kg serta tegangan  langkah  sebenarnya  juga  lebih  kecil  dari  tegangan langkah  yang  diizinkan  yaitu  1086  V  <  5018  V  untuk  berat badan 50 kg dan 1086 V < 6791,6 V untuk berat badan 70 kg. Untuk  tahanan  pentanahannya  juga  cukup  baik  yaitu  0,896 Ohm dimana sesuai dengan rekomendasi IEEE Std 2000 yaitu lebih kecil dari 1 Ohm.
V. KESIMPULAN DAN SARAN

## A. Kesimpulan
Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan  terkait  sistem  pentanahan  gardu  induk  150  kV Temanggung sebagai berikut :
1) Sistem  pentanahan  gardu  induk  150  kV  Temanggung kombinasi  antara  konduktor  grid  dan  rod  nya  memenuhi persyaratan  berdasarkan  standar  IEEE  Std  80-2000  dan dikategorikan sebagai sistem pentanahan yang aman.
2) Tegangan sentuh yang sebenarnya lebih kecil dari tegangan sentuh  yang  diizinkan  yaitu  1345.6  V  <  1401,6  V  untuk berat  badan  50  kg  dan  1345,6  V  <  1896,9  V  untuk  berat badan 70 kg. Serta besar tegangan langkah sebenarnya juga lebih  kecil  dari  tegangan  yang  diizinkan  yaitu  880,2  V  < 5018  V  untuk  beratbadan  50  kg  dan  880,2  V  <  6791,6  V untuk berat badan 70 kg. Besar tahanan pentanahnya juga baik yaitu 0,759 Ohm dimana sesuai dengan rekomendasi IEEE yaitu lebih kecil dari 1 Ohm.
3) Rancangan model L memberikan ukuran paling ekonomis bila  ukuran  a  =  20 m  dan d =  50  m  dengan  total  panjang konduktor yang digunakan adalah 1312 m
4) Rancangan model T memberikan ukuran paling ekonomis bila  ukuran  a  =  20 m  dan d =  30  m  dengan  total  panjang konduktor yang digunakan adalah 1190 m
5) Rancangan  model  segitiga  dikategorikan  sebagai  sistem yang  tidak  aman.  Karena  besarnya  tegangan  sentuh sebenarnya lebih besar dari tegangan sentuh yang diizinkan untuk berat badan 50 kg
6) Rancangan  model  T  yang  terbaik  dibandingkan  dengan rancangan  model  lainnya dari  segi  ekonomis, karena  total panjang konduktor yang digunakan merupakan yang paling sebikit namun masih tetap dalam kondisi yang aman.

## B. Saran
Pada penelitian ini telah dilakukan sesuai dengan prosedur ilmiah namun masih memiliki keterbatasan, sehingga peneliti memberikan  saran  kepada  peneliti  selanjutnya  agar  dapat memperbaiki  penelitian  dan  didapatkan  hasil  penelitian  yang lebih baik, adapun saran yang dapat diberikan untuk hasil yang lebih  baik,  penelitian  selanjutnya  bisa  menggunakan  metode Unequally  Space  Grid  dimana  dalam  metode  tersebut  jarak antar  konduktor  tidaklah  sama  sehingga  akan  mempengaruhi hasil akhirnya.
R EFERENSI
[1] Aydiner, M. G. (2009). Grouding Design Analysis. February, 1 – 118.
[2] Markovic,  D  Miroslav.  “Grounding  Grid  Design  In  Electric  Power Systems” . TESLA Institute.2000
[3] Guclu,  Mustafa  Aydiner.  “Grounding  Design  Analysis”.  Middle  East Technical University. 2012
[4] Gönen, Turan. “Electric Power Distribution EngineeringThird Edition.” New York USA: CRC Press Taylor & Francis Ltd. 2014
[5] IEEE Std 80. (2013). Guide for Safety In AC Substation Grounding. In Group (Vol. 2013, Issue February). https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2013.91902 [6]
Furqon,  Z.  (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.
[7] Kasiram,  Moh.  (2010)  Metodologi  penelitian:  Kualitatif – Kuantitatif. UIN-Maliki Press, Malang. ISBN 978-602-958-280-2
[8] Thapar,  B.,  Gerez,  V.,  Balakrishnan,  A.,  &  Blank,  D.  A.  (1991). Evaluation  of  Ground  Resistance  of  a  Grounding  Grid  of  Any  Shape.
IEEE Transactions on Power Delivery , 6 (2), 640 – 647. https://doi.org/10.1109/61.131122