BAB IPENDAHULUAN

1.1 Sistem Tenaga ListrikBerdasarkan bentuk dayanya sistem tenaga listrik dapat terdiri atas sistem

daya arus searah dan sistem daya arus bolak balik. Pada awal sejarah kelistrikan, sistem pertama yang digunakan secara komersial adalah menggunakan sistem daya arus searah, namun sistem ini menemui banyak kendala terutama masalah rugi-rugi daya yang besar, sehingga sistem penyaluran daya ini memiliki luas area yang terbatas. Sejak diketemukannya transformator daya, sistem daya listrik arus searah diganti dengan sistem daya arus bolak balik yang memiliki keunggulan seperti rugi-rugi daya yang kecil sehingga memungkinkan pengiriman daya dapat menempuh jarak yang jauh. Didalam sistem daya arus bolak balik itu sendiri terbagi atas sistem satu fasa dan sistem 3 fasa. Pengiriman daya dengan sistem 3 fasa lebih menguntungkan karena kapasitas daya yang disalurkan lebih besar, nilai sesaatnya konstan, dan memiliki medan magnet putar.

Secara garis besar sistem tenaga listrik dapat diklasifikasikan menjadi 3 bagian yaitu sistem pembangkit tenaga listrik , sistem transmisi daya listrik dan sistem distribusi daya listrik

Gambar 1.1 Sistem tenaga listrik

Pada sistem pembangkit, energi listrik diproduksi melalui proses konversi energi, dimana energi primer di ubah menjadi energi listrik. Beberapa sumber energi primer konvensional adalah energi minyak bumi, batu bara, gas alam, panas bumi, potensial air, dan nuklir. Beberapa istilah penyebutan sistem pembangkit dikaitkan dengan jenis sumber energi yang digunakan untuk memutar generator listrik seperti : PLTU ( tenaga uap ), PLTG ( tenaga gas), PLTP ( panas bumi), PLTA (tenaga air), PLTGU ( tenaga gas – uap), PLTN ( tenaga nuklir), PLTD (tenaga diesel), , dan sebagainya. Dewasa ini dikembangkan pula beberapa pusat tenaga listrik alternatif seperti pusat-pusat listrik tenaga surya, tenaga angin, panas laut, gelombang laut, biogas, sampah, mikrohidro, magneto hydro dynamic, dan sebagainya. Tegangan keluaran dari generator listrik pada pusat pembangkit biasanya berkisar antara 6 kV s/d 24 kV, oleh karena itu untuk mengirimkan daya listrik dari pusat – pusat pembangkit yang umumnya jauh dari pusat-pusat beban, maka tegangan generator tersebut dinaikkan ke tingkat tegangan yang lebih tinggi melalui transformator daya dan dikirimkan melalui saluran-saluran transmisi daya .

Penaikan tegangan berguna untuk menekan rugi-rugi daya yang terjadi sepanjang kawat penghantar saluran transmisi.

Sistem penyaluran daya melalui sistem transmisi dapat dilakukan melalui saluran udara dimana kawat penghantar merupakan konduktor telanjang (bare conductor) yang digantung pada tiang-tiang menara transmisi. Sedangkan yang kedua adalah saluran bawah tanah (underground) dimana kabel-kabel daya ditanam didalam tanah. Pada umumnya saluran transmisi memakai jenis saluran udara karena biayanya jauh lebih murah dibandingkan sistem bawah tanah, namum kerugiannya sistem transmisi peka terhadap gangguan eksternal. Sistem transmisi bawah tanah meskipun mahal terutama harga kabel dayanya, namum memiliki beberapa keuntungan yaitu diantaranya sistem tidak mudah terpengaruh oleh gangguan eksternal, memiliki nilai estetika, dan memberikan faktor keamanan yang lebih baik, itulah sebabnya sistem ini biasanya hanya dipakai didaerah perkotaan atau kawasan industri.

Ketika saluran transmisi mendekati pusat –pusat beban, tingkat tegangan diturunkan ketingkat tegangan menengah dan rendah melalui transformator distribusi, untuk selanjutnya dikirimkan atau didistribusikan secara langsung ke beban – beban listrik. Sistem pengiriman daya ini dikenal sebagai sistem distribusi. Berdasarkan tingkat tegangan yang dikenakan, maka dikenal sistem distribusi primer ( tegangan menengah ) dan sistem distribusi sekunder (tegangan rendah). Pada beban – beban industri besar yang membutuhkan daya tinggi, maka biasanya suplai daya listrik diperoleh langsung dari tingkat tegangan transmisi, sedangkan untuk industri menengah biasanya suplai daya diambil dari saluran distribusi primer. Pada sistem distribusi, beban – beban listrik biasanya diklasifikasi atas beban industri, komersial dan rumah tangga.

Berdasarkan nilai tingkat tegangannya, maka dikenal pula istilah – istilah yang umum digunakan

UHV ( Ultra High Voltage ) …V > 1000 KV EHV (Extra High Voltage)..275 kV < V < 800 kV HV (High Voltage) …. 110 kV <V< 230 kV MHV (Medium High Voltage) ..1kV < V < 70 kV LV (Low Voltage) … V < 1 kV

1.2 Tegangan TransmisiUntuk daya yang sama, maka daya guna penyaluran karena rugi-rugi daya

menjadi turun. Semakin tinggi tingkat tegangan, maka semakin turun harga rugi-rugi dayanya, namun akan berdampak semakin tingginya biaya isolasi, peralatan-peralatan listrik dan gardu induk. Oleh karena itu perencanaan pemilihan tingkat tegangan yang akan diterapkan perlu meperhitungkan faktor-faktor besarnya daya yang disalurkan, jumlah rangkaian, jarak penyaluran, keandalan, biaya peralatan untuk tegangan tertentu, dan sebagainya. Tingkat tegangan transmisi standar yang dikenakan disuatu negara biasanya berbeda dengan dinegara lain. Beberapa standar tegangan transmisi yang dikenakan dibeberapa negara adalah 132kV , 330 kV, 380 kV, 440 kV, 700 kV, dan dinegara maju seperti Amerika telah diatas 1000 kV. Untuk di Indonesia tingkat tegangan transmisi yang saat ini dipakai adalah 150 kV ( HV) dan 500 kV (EHV).

1.3 Tegangan JatuhJatuh tegangan pada saluran transmisi adalah selisih antara tegangan pada

pangkal pengiriman (sending end) dan tegangan pada ujung penerimaan (receiving end) tenaga listrik. Pada sistem arus bolak balik besarnya jatuh tegangan bergantung pada impedans, dan admitans saluran, serta beban dan faktor daya. Sebuah saluran transmisi pendek dapat direpresentasikan seperti pada gambar dibawah ini.

Vs VR

Is IRZ = R + jX

VD

RS II = RRS VZIV += ZIV RD = RSD VVV −=Dengan : IS = arus disisi pengirim IR = arus disisi penerima VS = tegangan disisi pengirim VR = tegangan disisi penerima Z = impedans saluran VD = tegangan jatuh

tegangan jatuh relatif dinamakan regulasi tegangan dinyatakan melalui persamaan :

%100% xV

VVV

R

RsD

−=

Untuk jarak dekat regulasi tegangan tidak berarti (hanya beberapa % saja), tetapi untuk jarak sedang dan jauh dapat mencapai 5 - 15%.

1.4. Rugi Daya TransmisiRugi daya pada saluran transmisi ditimbulkan oleh resistans penghantar

konduktor. Untuk sistem tiga fasa tiga kawat pada saluran transmisi pendekm rugi daya dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut : lRIPloss

23=Dengan : R = resistans konduktor per-fasa ( ohm/km)

I = arus beban (A) l = panjang saluran (km)

Pada saluran panjang, arus pengisi perlu diperhitungkan , jika jatuh tegangan diabaikan sehingga distribusi arus pemuat linier maka rugi daya dutentukan melalui persamaan :

)3

1sin.(3 22

ccloss IIIIRlP +−= φ

Dengan Ic = Arus pengisi pada titik pengiriman (A) cosφ = faktor daya

Rugi-rugi daya yang terjadi selama waktu tertentu merupakan energi listrik yang hilang. Pada operasi ekonomis, kehilangan energi pertahun perlu dipertimbangkan. Faktor rugi - rugi tahunan (annual loss factor) merupakan perbandingan kehilangan energi tahunan rata-rata dan rugi daya pada beban maksimum yang dinyatakan dalam bentuk persamaan sebagai berikut :

)(8760)(max

)(

jamxkWimumbebandayaRugi

kWHtahunanhilangyangEnergiFRT =

Dalam hubungan dengan faktor beban (load factor), dapat dipakai persamaan pendekatan sebagai berikut :

2)(7,03,0 BTBTRT FFF +=

8760max xP

WF t

BYT =

Dengan : FRT = faktor rugi tahunan FBT = faktor beban tahunan Wt = energi diterima beban selama setahun (kWH) Pmax= daya maximum beban (kW)

1.5 Efisiensi TransmisiEfisiensi (daya guna) dari saluran transmisi adalah perbandingan antara

daya yang diterima dengan daya yang dikirimkan ke beban.

LossR

R

S

R

PP

Px

P

P

+== %100η

Dengan : PR = daya yang diterima oleh beban (kW) PS = daya yang dikirim ke beban (kW) PLoss = rugi-rugi daya pada saluran transmisi (kW)

Efisiensi transmisi rata-rata tehunan adalah :

LossR

R

S

R

WW

Wx

W

W

+== %100η

Dengan : WR = energi yang diterima oleh beban (kWh) WS = energi yang dikirim ke beban (kWh) WLoss = hilang energi pada saluran transmisi (kWh) 1.6 Komponen-komponen Utama Saluran Transmisi Udara

Secara umum komponen – komponen utama dari saluran transmisi daya listrik arus bolak balik terdiri atas :

a. Menara transmisi (tower)b. Isolator – isolatorc. Kawat Penghantar (conductor)d. Kawat tanah (ground wire)

1.6.1 Menara transmisi Menara atau tiang transmisi adalah suatu bangunan penopang saluran transisi. Menara ini dapat terbuat dar bahan baja, tiang-tiang baja, beton bertulang dan kayu. Tiang-tiang baja, beton atau kayu umumnya digunakan pada tegangan kerja rendah (< 70kV), sedangkan untuk transmisi tegangan tinggi dan ekstra tinggi digunakan menara baja.

Gambar Bermacam-macam kontruksi menara transmisi

1.6.2 IsolatorIsolator-isolaator selain digunakan sebagai penyekat antara bagian-bagian

kawat fasa dengan bagian kontruksi menara/tiang atau tanah, juga berguna sebagi pengait atau penopang kawat – kawat saluran transmisi udara. Isolator ini terbuat dari bahan porselen yang memiliki beberapa jenis seperti isolator gantung (suspension type ), pasak ( pin type ) dan pos saluran (line post type). Isolator gantung terdiri dari dua macam yaitu clevis type dan ball and socket type, yang masing-masing terbuat dari bahan porselen dengan tutup dari besi tempa disatu pihak dan pasak baja dipihak lain yang keduanya diikatkan pada porselennya dengan semen berkwalitas baik. Pada jenis isolator gantung ini, masing-masing isolator memiliki kekuatan dielektrik, sehingga untuk menyesuaikan dengan tingkat kebutuhan tegangan transisi, isolator gantung dapat dirangkai secara seri untuk meningkatkan kekuatan dielektrik isolator agar mampu menahan tegangan kerja transmisi. Isolator gantung yang saling dirangkaikan satu sama lainnya ini biasanya dikenal sebagai isolator rantai. Untuk jenis pasak dan pos saluran, bagian bawahnya diberi tutup (cap) besi cor yang disemenkan dengan porselin dan pasak besi yang disekrupkan padanya. Karena itu untuk kedua jenis isolator ini tidak dapat dirangkai satu sama lainnya, namun berdiri sendiri, sehingga kekuatan mekanisnya rendah, sehingga untuk jenis ini tidak dibuat untuk ukuran besar.

Gambar Macam-macam isolator saluran transmisi daya

Isolator jenis pin dan pos saluran biasanya digunakan untuk jaringan distribusi hantaran udara tegangan menengah dan dipasang pada tiang tanpa beban tekuk

Gambar isolator pin dipasang pada tiang tanpa beban tekuk

Isolator pos saluran biasanya digunakan untuk distribusi hantaran udara tegangan menengah, dipasang pada tiang yang mengalami gaya tekuk.

Hal yang terpenting dari isolator adalah memahami karakteristik isolator guna mencegah kegagalan isolasinya. Ada dua karakteristik isolator yaitu karakteristik listrik dan karakteristik mekanis. Pada karakteristik listrik isolator berkaitan dengan distribusi tegangan yang dikenakan pada isolator. Pada dasarnya isolator merupakan suatu kapasitans. Pada isotor gantung yang dirangkai menjadi isolator rantai, distribusi tegangan pada masing-masing kapasitor tidak merata karena pengaruh kapasitans.

c1

c1

c1

c1

c2

c2

c2

c3

c2

c2

Konduktor

Konduktor

Menara

Gambar isolator yang identik dengan kapasitans

Aplikasi isolator pada saluran transmisi akan menemui permasalahan yang disebabkan oleh kehadiran bahan – bahan polutan seperti debu, garam, kelembaban,

dan sebagainya. Sebagai contoh misalnya pada saluran-saluran transmisi yang melintasi daerap pantai, kontaminasi garam pada permukaan isolator merupakan hal yang sering terjadi. Kehadiran bahan-bahan polutan ini berdampak pada degradai kekuatan bahan dielektrik pada isolator yang terkontaminasi tersebut. Bahan-bahan kontaminaasi dapat menyebabkan nilai kapasitans membesar, disamping itu penurunan kekuatan bahan isolasi dapat menimbulkan busur api yang dapat berkembang menjadi loncatan api (flash over). saat konduktor dikenakan tegangan tinggi. Beberapa tindakan yang dapat dilakukan untuk menanggulangi kontaminasi garam dan debu adalah :

1. Penambahan isolator gantung pada rangkaian isolator rantai untuk meningkatkan kekuatan dielektriknya.

2. Pencucian isolator dengan menyemprotkan air pada permukaan isolator (umumnya dilakukan pada keadaan bertegangan)

3. Melapisi permukaan isolator dengan campuran silikon untuk menangkal air.Pemburukan isolator (deteorisation) dapat terjadi akibat penuaan isolator akibat usia pakai, atau kecacatan atau keretakan pada bagian isolasinya akibat faktor-faktor kimia, flash over, dsb. Pemburukan isolator dapat mengakibatkan kegagalan isolasi atau breakdown.

Karakteristik mekanis isolator merupakan sifat isolator terhadap kekuatan mekanis isolator dalam memikul beban kerja kawat penghantar saluran transmisi. Porselen sebagai bahan isolasi isolator tersebut memiliki sifat sebagai besi cor dengan kuat tekan yang besar dan kuat tarik lebih kecil. Kuat tariknya biasanya 400 – 900 kg/cm2, sedangkan kuat tekannya mencapai 10 kali lebih besar.

1.6.3 Kawat Penghantar1.6.3.1 Macam-macam penghantar

Kawat penghantar pada saluran transmisi udara berupa kawat-kawat tanpa isolasi atau kawat telanjang (bare conductor) yang dapat berbentuk padat (solid), berlilit(stranded) dan berongga (hollow) dan berkas (bundled)

solid stranded holow bundled

Gambar macam-macam penampang konduktor

Kawat konduktor tersebut dapat terbuat dari logam biasa seperti alumunium, tembaga, besi), logam campuran (alloy) yaitu logam alumuniun atau tembaga yang diberi campuran dalam jumlah tertentu untuk menaikkan kekuatan mekanisnya, dan logam paduan (composite) yang terdiri dari dua buah jenis logam atau lebih yang dipadukan dengan cara kompresi, peleburan atau pengelasan, dengan cara paduan ini dikenal kawat baja berlapis tembaga atau alumunium. Jenis-jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi adalah

tembaga dengan konduktivitas 100%(Cu 100%), tembaga dengan konduktivitas 97,5% (Cu 97,5%) atau alumunium dengan konduktivitas 61% (Al 61%).Beberapa jenis kawat penghantar terbuat dari alumuniun adalah :

1. AAC ( All Alumunium Conductor ), kawat konduktor terbuat seluruhnya dari bahan alumunium

2. AAC (All Alumunium Alloy Conductor) , kawat konduktor yang seluruhnya terbuat dari campuran alumunium.

3. ACSR (Alumunium, Conductor Steel Reinforced), kawak konduktoor alumunium berinti kawat baja

4. ACAR (Alumunium Conductor Alloy Reinforced) yaitu kawat konduktor alumunium yang diperkuat dengan logam campuran

Masing-masing jenis penghantar memiliki karakteristik berbeda, misalnya pada kawat tembaga tarikan (hard-drawn) memiliki konduktivitas tinggi namun kuat tariknya (tensile strength) tidak cukup tinggi untuk instalasi tertentu. ACSR memiliki konduktivitas lebih rendah, namum memiliki kekuatan mekanis lebih tinggi dan berat lebih ringan dibandingkan jenis tembaga tarikan. Disamping itu ACSR memiliki diameter lebih besar untuk nilai resistans yang sama dibandingkan kawat tembaga tarikan, sehingga ACSR sangat cocok untuk penggunaan tegangan tinggi dilihat dari segi korona. Pada kawat tembaga campuran (alloy) memiliki konduktivitas lebih rendah tetapi memiliki kekuatan tarik lebih tinggi dibandingkan kawat tembaga tarikan, sehingga cocok untuk penggunaan pada gawang (span) yang lebih besar. Untuk kawat alumunium campuran memiliki kekuatan mekanis yang lebih tinggi dibandingkan alumunium murni, sehingga jika digunakan diperkuat baja (alumunium alloy conductor steel) dapat dipakai untuk gawang yang lebih besar.

Kawat konduntor baja memiliki kuat tarik mekanis yang tinggi, namun memiliki konduktivitas yang rendah, namum demikian kawat ini digunakan untuk gawang yang besar atau kawat tanah. Untuk meningkatkan konduktivitas, kawat baja dapat dilapisi oleh alumuniun maupun tembaga. Beberapa hal penting yang perlu diketahui dalam kawat penghantar adalah karekteristik listrik, karakteristik mekanis kapasitas penghantar (Ampacity), dan andongan penghantar.

Gambar Contoh kawat penghantar jenis ACSR

1.6.3.2 Karakteristik PenghantarKarakteristik listrik meliputi resistans, induktans dan kapasitans yang akan

dibahan secara terperinci pada bab berikutnya. Pada dasarnya besarnya resistans penghantar bergantung pada resistivitas jenis penghantar, panjang penghantar dan luas permukaan penghantar seperti ditunjukkan dalam pesamaan berikut ini :

A

LRdc ρ=

Dengan : Rdc = resistans kawat saluran (ohm) L = panjang kawat (m) A = luas penampang penghantar (m2) ρ = resistivitas penghantar (ohm-m). Sedangkan nilai resistans itu sendiri dapat berubah-ubah sesuai dengan perubahan temperatur konduktor [ ])(1 12112 ttRR ttt −+= αDengan : Rt2 = tahanan pada temperatur t2 Rt1 = tahanan pada temperatur t1

αt1 = Koefisien temperatur dari tahanan pada temperatur t1oC yang

nilainya adalah :Temperatur konduktor dipengaruhi baik secara internal (rugi-rugi daya) maupun secara eksternal ( temperatur ambient, dan radiasi matahari ).

Karakteristik mekanis merupakan kekuatan tarik dari penghantar. Besarnya kuat tarik ini bergantung pada jenis konduktor yang digunakan. Kekuatan tarik akan meningkat dengan bertambahnya jumlah atau banyaknya campuran yang

digunakan. Disamping itu kawat penghantar konduktor ini dapat terjadi pemanjangan (elongation) yang diakibatkan oleh pemuaian konduktor saat temperatur konduktor mengalami kenaikan. Pemanjangan ini menunjukkan elastisitas bahan konduktor.

1.6.3.4 Kapasitas PenghantarKapasitas Penghantar menyatakan arus maksimun yang diizinkan mengalir

pada penghantar itu sendiri. Kapasitas ini dibatasi oleh temperatur konduktor. Sedangkan temperatur maksimum yang diizinkan pada konduktor adalah 90oC untuk pembebanan kontinyu. Menurut Ts Hutauruk (1985) menjelaskan bahwa kemampuan hantar arus kawat telanjang dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

R

DW

HH

I

erw φπη

πφ.

++

= )

( )( )D

vT

H w123,02/2732

00572,0

φ++=

φ

φ 44

100

273

100

273

000576,0

+−

++

=

TT

H r

Tahanan konduktor adalah :

R = R20 [ 1 + α(t – 20o) ] …………………………(2.7)

Kenaikan temperatur konduktor :

φ = t – T (o C) ………………………………………..(2.8)

dengan

I = Rating termis konduktor (A) Hw = Koefisien didipasi panas konveksi Hr = Koefifien disipasi panas radiasi (Wo/C-cm2) R = tahanan konduktor pada temperatur t (ohm/cm) R20 = tahanan konduktor pada temperatur 20o φ = Kenaikan temperatur konduktor (oC) T = temperatur sekeliling (oC) Ws = energi radiasi matahari (W/cm2), diasumsikan 0,1 η = koefifien permukaan, diasumsikan 0,1

D = diamater total konduktor V = kecepatan angin (m/detik) α = koefisien temperatur tahanan (1/oC) t = temperatur konduktor (oC)Dengan mengamati persamaan diatas maka terlihat bahwa tahanan konduktor dipengaruhi oleh perubahan temperatur konduktor, sementara besarnya temperatur konduktor sangat dipengaruhi oleh arus listrik yang mengalir pada konduktor dan perubahan temperatur sekeliling konduktor. Berdasarkan hal itu maka dapat dinyatakan bahwa besarnya kapasitas penghantar dipengaruhi oleh perubahan temperatur pada konduktor itu sendiri.

1.6.3.5 Gejala KoronaPada saat konduktor bertegangan, maka disekitar konduktor timbul medan

listrik dan medan listrik tertinggi terjadi pada permukaan konduktor. Besarnya medan listrik ini bergantung kepada jari-jari atau diameter kondukor dan kehalusan permukaan konduktor. Semakin kecil diameter konduktor maka kuat medan listrik dipermukaan konduktor semakin besar. Jika kuat medan listrik dipermukaan konduktor melebihi kekuatan dielektrik udara atau kuat medan disekitarnya, maka pada udara atau media disekitar konduktor tersebut akan terjadi pelepasan muatan sebagian (partial discharge) yang akan menimbulkan panas. Corona dapat dilihat secara jelas pada kondisi gelap berupa munculnya cahaya-cahaya putih disekitar konduktor dan menimbulkan suara. Kerugian corona antara lain dapat menimbulkan degradasi kekuatan dielektrik isolator jika corona terjadi pada konduktor dekat isolator, menimbulkan gangguan suara berupa audible noise, rugi-rugi daya dan interferensi komunikasi. Untuk mengurangi corona dapat dilakukan dengan memperbesar diameter konduktor atau dengan konduktor berkas. Penambahan diameter konduktor jarang dilakukan karena selain tidak ekonomis, juga membuat konduktor menjadi kaku, oleh karena itu konduktor berkas lebih banyak digunakan untuk mengurangi korona. Konduktor berkas memiliki banyak konfigurasi, seperti penggunaan 2 buah kondukor, 3 buah konduktor, 4 buah konduktor, dan seterusnya. Banyaknya jumlah konduktor berkas ini bergantung pada kapasitas saluran daya listriknya, dan diameter penghantar yang digunakannya. Beberapa contoh konfigurasi konduktor berkas diperlihatkan dalam gambar dibawah ini.

d

d

d d

d

d

d

d

2 konduktor berkas 3 konduktor berkas 4 konduktor berkas

Contoh konfigurasi konduktor berkas

1.7 Kawat tanah Saluran transmisi merupakan tempat yang paling rawan terjadinya sambaran

petir, karena luas dan panjangnya saluran tersebut, untuk melindungi dari sambaran langsung pada fasa digunakan kawat tanah yang dipasang diatas kawat fasa, sehingga jika terjadi sambaran maka kawat tanah yang akan terkena, gelombang petir akan merambat melalui kawat tanah menuju ke grounding system. Kawat tanah (ground wire) sering disebut sebagai kawat pelindung (shield wire), dimana kawat ini biasanya memakai kawat baja yang lebih murah, tetapi ada juga yang menggunakan kawat ACSR.

Gambar kawat tanah pada saluran transmisi

1.8 Gangguan Pada Saluran TransmisiSaluran transmisi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang memliki

daerah layanan paling jauh dan luas dapat mencapai ratusan bahkan ribuan kilometer yang melintasi berbagai daerah yang memiliki karakteristik alam berbeda, oleh karena itu gangguan yang sering terjadi pada saluran transmisi adalah gangguan yang disebabkan oleh faktor alam seperti sambaran petir, angin, banjir, gempa, dan sebagainya. Gangguan-gangguan diatas dapat menimbulkan tegangan lebih (over voltage) dan hubung singkat (short circuit).

Dari semua gangguan alam yang terjadi pada saluran transmisi, gangguan sambaran petir (lightning stroke) adalah jenis gangguan yang paling banyak terjadi.

Gambar sambaran petir pada saluran transmisi

Jika saluran transmisi terkena sambaran petir, maka akan menimbulkan tegangan lebih transien (tegangan surja) , tegangan ini berupa tegangan impuls dengan waktu muka tegangan yang curam (1,2 µs / 50µs standar IEC) seperti ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.

Gambar bentuk tegangan lebih petir

Gambar sambaran petir pada saluran transmisi

Gelombang tegangan impuls petir ini akan berjalan menuju gardu induk dan jika tidak diproteksi terhadap tegangan lebih ini, maka akan menimbulkan kerusakan pada peralatan gardu induk, khususnya pada bagian isolasi pealatan.Perlindungan terhadap tegangan lebih akibat sambaran petir dilakukan dengan memasang peralatan proteksi yang berupa sela batang (rod gap) dan arrester. Peralatan proteksi ini akan bersifat sebagai isolator pada saat sistem bertegangan normal, dan sebaliknya akan bersifat sebagai penghantar pada saat sistem dikenai tegangan surja petir. Pada prinsipnya kedua peralatan proteksi ini bertugas memotong gelombang tegangan lebih petir dan mengalirkan arus petir ke tanag, sehingga gelombang yang menuju gardu induk atau peralatan listrik cukup kecil sehingga tidak merusak peralatan listrik.

Gambar Bentuk gelombang tegangan lebih yang terpotong oleh arrester

Gambar gelombang surja petir yang terpotong arrester menuju gardu induk

Gambar pemasangan arrester pada kawat penghantar