DASAR TEORI p1

5/10/2018 DASAR TEORI p1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-p1-55a0bb9f73854 1/7

Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103

Semester Gasal 2011-2012

DASAR TEORI

PERCOBAAN 1

Pembangunan Pusat Pembangkit dengan kapasitas produksi energi

listrik yang besar: PLTA, PLTU, PLTGU, PLTG, PLTP memerlukan

banyak persyaratan, terutama masalah lokasi yang tidak selalu bisa

dekat dengan pusat beban seperti kota, kawasan industri dan lainnya.

Akibatnya tenaga listrik tersebut harus disalurkan melalui sistem

transmisi yaitu :

- Saluran Transmisi

- Gardu Induk

- Saluran Distribusi

Apabila salah satu bagian system transmisi mengalami gangguan

maka akan berdampak terhadap bagian transmisi yang lainnya, sehingga

Saluran transmisi, Gardu induk dan Saluran distribusi merupakan satu

kesatuan yang harus dikelola dengan baik seperti

Saluran transmisi dibagi menjadi 2 bagian, yaitu :

1. Saluran Udara (Overhead Lines)Saluran Udara (Overhead Lines), saluran transmisi yang

menyalurkan energi listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada

isolator antara menara atau tiang transmisi. Keuntungan dari saluran

transmisi udara antara lain :

Mudah dalam perbaikan

Mudah dalam perawatan

Mudah dalam mengetahui letak gangguan

Lebih murah

Kerugian :

1. karena berada diruang terbuka, maka cuaca sangat berpengaruhterhadap kehandalannya, dengan kata lain mudah terjadi gangguan dari

luar, sepertigangguan hubungan singkat, gangguan tegangan bila

tersambar petir, dan gangguan lainnya.

2. dari segi estetika/keindahan kurang, sehungga saluran transmisi bukan

pilihan yang ideal untuk transmisi di dalam kota.

2. Saluran Kabel bawah tanah ( Cable )Saluran kabel bawah tanah (underground cable), saluran transmisi

yang menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam

tanah. Kategori saluran seperti ini adalah favorit untuk pemasangan

didalam kota, karena berada didalam tanah maka tidak mengganggu

keindahan kota dan juga tidak mudah terjadi gangguan akibat kondisi

cuaca atau kondisi alam. Namun tetap memiliki kekurangan, antara lain





mahal dalam instalasi dan investasi serta sulitnya menentukan titik

gangguan dan perbaikkannya.

Parameter – parameter Saluran transmisi:

Tahanan(R)

Induktansi(L)

Capasitansi(C)

Konduktansibocor(G)

KapasitansiKapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor

untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18

menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018elektron. Kemudian Michael

Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki

kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat

muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

Q = C.V

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C = nilai kapasitansi dalam F (farad)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan

mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal

(tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumus

dapat di tulis sebagai berikut :C = (8.85 x 10) (k A/t)

Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan

dielektrik yang disederhanakan.

Udara vakum k = 1

Aluminium oksida k = 8

Keramik k = 100 - 1000

Gelas k = 8

Polyethylene k = 3

Di dalam suatu transmisi terdapat kapasitansi salurannya.

Kapasitansi suatu saluran transmisi adalah akibat beda potensial antara

penghantar (konduktor); kapasitansi menyebabkan penghantar tersebut

bermuatan seperti yang terjadi plat kapasitor bila terjadi beda potensial

di antaranya. Kapasitansi antara penghantar adalah muatan per unit beda

potensial. Kapasitansi antara penghantar sejajar adalah suatu konstanta

yang tergantung pada ukuran dan jarak pemisah antara penghantar.





Untuk saluran daya yang panjangnya kuranag dari 80 km (50 mil),

pengaruh kapasitanisnya kecil dan biasanya dapat diabaikan. Untuk

saluran-saluran yang lebih panjang dengan tegangan yang lebih tinggi,

kapasitansi menjadi bertamabah penting.

Suatu tegangan bolak-balik yang terpasang pada saluran tranmisi

akan menyebabkan muatan pada penghantar-penghantarnya di setiap

titik betambah atau berkurang sesuai dengan kenaikan dan penurunan

nilai sesaat tegangan antara penghantar pada titik tersebut. Aliran

muatan adalah arus, dan arus yang disebabkan oleh pengisian dan

pengkosongan bolak-balik (alternate charging and discharging) saluran

karena tegangan bolak-balik disebut arus pengisian saluran. Arus

pengisian mengalir dalam suatu transmisi meskipun saluran itu dalam

keadaan terbuka. Hal ini mempengaruhi jatuh tegangan sepanjang

saluran tersebut merupakan salah satu bagiannya.

Jatuh tegangan pada saluran transmisi adalah selisih antara tegangan

pada pangkal pengiriman dan tegangan pada ujung penerimaan tenaga

listrik. Pada saluran bolak-balik besarnya tergantung dari impedansi dan

admitansi saluran serta pada beban dan faktor daya. Jatuh tegangan

relatif dinamakan regulasi tegangan dan dinyatakan oleh rumus :

%100 x

Vr

Vr Vs

dimana Vs = tegangan pada pangkal pengiriman

Vr = tegangan pada ujung penerimaan

Model Saluran TransmisiUntuk merepresentasikan saluran transmisi kedalam bentuk

rangkaian penggantinya, tergantung pada panjang saluran serta ketelitian

yang diinginkan. Menurut panjangnya dapat diklasifikasikan menjadi :

1. Saluran transmisi pendek (kurang dari 80 Km)

2. Saluran transmisi menengah (antara 80 Km dan 240 Km)3. Saluran transmisi panjang (lebih dari 240 Km)

Parameter-parameter saluran sangat berpengaruh terhadap tegangan

bus dan aliran daya yang mengalir pada saluran tersebut. Nilai

parameter-parameter saluran sangat tergantung pada panjang saluran

tersebut. Suatu saluran transmisi mempunyai parameter-parameter

saluran antara lain resistansi, reaktansi, kapasitansi serta konduktansi

yang tersebar sepanjang saluran.

Untuk saluran pendek dan saluran menengah, parameter-parameter

terpusat tidak tersebar secara merata sepanjang saluran. Hal ini tidak





menimbulkan perbedaan, selama pengukurannya dilakukan pada ujung-

ujung saluran.

Saluran transmisi pendek adalah saluran yang panjangnya kurang

dari atau sama dengan 100 km, admitansi kapasitansinya pada frekuensi

50 HZ sangat kecil dan dapat diabaikan. Rangkaian ekivalen transmisi

pendek terlihat pada gambar2, dimana Is dan Ir merupakan arus pada

ujung pengiriman dan ujung penerima, sedangkan Vs dan VR adalah

tegangan – tegangan saluran terhadap netral pada ujung pengiriman dan

pada ujung penerimaan..Rangkaian diatas dapat diselesaikan seperti

halnya dengan rangkaian AC seri yang sederhana. Karena tidak terdapat

cabang paralel ( shunt ), arus pada ujung- ujung pengirim dan penerima

akan sama besarnya, dan Parameter saluran terpusat ( diukur pada

ujung-ujung saluran )

Saluran transmisi menengah (80 – 250 km), dapat direpresentasikan

cukup baik dengan R dan L sebagai parameter terpusat, dengan setengahkapasitansi ke netral dari saluran terpusat pada masing-masing ujung

dari rangkaian ekivalen.

Kapasitansi pada saluran transmisi menengah dapat dipusatkan pada

suatu titik sehingga saluran menengah di bagi menjadi dua yaitu :

a) Rangkaian pengganti T

b) Rangkaian pengganti





Untuk saluran yang panjang yaitu lebih dari 240 km(150 mil)

memerlukan perhitungan yang menggunakan konstanta yang tersebar

(distributed) jika diminta ketelitian yang tinggi meskipun untuk

keperluan tertentu representasi dengan parameter terpusat dapat

digunakan untuk saluran sampai sepanjang 320 km(200 mil).

Untuk Penyelesaian yang teliti dari setiap saluran transmisi dan

dalam perhitungan saluran 60 Hz yang panjangnya kira kira lebih dari150 mil, dimana diperlukan ketelitian yang tinggi, kita harus

memperhitungkan fakta bahwa rangkaian parameter sebenarnya tak terpusat menjadi satu, melainkan tersebar secara merata diseluruh

panjang saluran.

Dalam analisis sistem tenaga listrik umumnya hanya menggunakan

rangkaian pengganti saluran transmisi pendek dan menengah saja.

Beban resistif murni adalah beban yang dapat menyerap seluruh

daya yang disuplai oleh sumber. Beban resistif menggambarkan

perbandingan antara tegangan dan arus secara proporsional. Satuan dariresistansi adalah ohm (W) . Perbandingan ini dinyatakan sebagai

resistansi. Pada beban resistif murni, tegangan sinusoidal memberikan

arus sinusoidal dengan sudut fasa yang sama. Begitu juga arus

sinusoidal menghasilkan jatuh tegangan sinusoidal yang se-fasa.

Beban induktif dan kapasitif disebut juga beban – beban reaktif.

Beban reaktif adalah beban – beban yang tidak dapat menyerap seluruh

daya yang disuplai oleh sumber, namun ada daya terbuang yang

dikirimkan kembali ke sistem. Beban induktif dihasilkan dari induktansi





yang berbanding lurus dengan frekuensi, dapat dilihat pada persamaan

berikut.

Sedangkan beban kapasitif dihasilkan dari kapasitansi yang

berbanding terbalik dengan frekuensi, dapat dilihat dari persamaan

berikut.

Beban induktif murni menggambarkan perbandingan antarategangan dan arus dengan bentuk gelombang yang sama, akan tetapi

gelombang tegangan mendahului gelombang arus sebesar 90°. Beban

kapasitif murni menggambarkan perbandingan antara tegangan dan arus

dengan bentuk gelombang yang sama, akan tetapi gelombang tegangan

ketinggalan dari gelombang arus sebesar 90°.

Pada kombinasi dari beban – beban resistif dan induktif, gelombangtegangan tetap mendahului gelombang arus, namun dengan pergeseran

fasa yang lebih kecil dari 90°. Hal ini dikarenakan sudut fasa ditentukan

oleh besar dari masing – masing resistansi dan induktansi Begitu pula

dengan kombinasi beban –

beban resistif dan kapasitif, dimanagelombang tegangan ketinggalan dari gelombang arus dengan

pergeseran fasa yang lebih kecil dari 90°

Grafik arus dan tegangan pada beban resistif induktif





Grafik arus dan tegangan pada beban resistif kapasitif

DASAR TEORI p1

Documents

Transcript of DASAR TEORI p1