Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
-
Upload
dedi-nugroho -
Category
Documents
-
view
327 -
download
8
Transcript of Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
1/31
BAB II
KARAKTERISTIK LISTRIK PENGHANTAR
Karakteristik listrik penghantar saluran transmisi terdiri atas konstanta-
konstanta saluran yauti resistans (R), induktans (L), konduktans (G) dan
kapasitans (C). Pada saluran udara besarnya konduktans sangat kecil sehingga
dapat diabaikan untuk mempermudah perhitungan.
2.1 Resistans
Nilai resistans dc dari kawat penghantar dapat ditentukan melalui
persamaan sebagai berikut :
A
L Rdc ρ = …………………………………………..(2.1)
Dengan Rdc = resistans kawat saluran (ohm)
L = panjang kawat (m)
A = luas penampang penghantar (m2)
ρ = resistivitas penghantar (ohm-m)
Resistans konduktor dipengaruhi oleh faktor-faktor temperatur, pemilinan, dan
frekuensi. Besarnya resistans konduktor berubah terhadap perubahan temperatur
konduktor. Untuk nilai limit temperatur 10oC sampai 100
oC, pada kawwat
tembaga dan alumuniun nilai resistans dapat ditentukan dengan rumus :
[ ])(1 12112 t t R R t t t −+= α ………………………………….(2.2)
Dengan : Rt2 = tahanan pada temperatur t2
Rt1 = tahanan pada temperatur t1
αt1 = Koefisien temperatur dari tahanan pada temperatur t1oC yang
nilainya adalah :
1
1
1
t T ot
+=α ………………………………………(2.3)
To = Konstanta temperatur yang besarnya tergantung pada jenis
material konduktor
Dengan subsitusi pers. (2.3) ke pers (2.2) maka diperoleh hubungan :
1
2
1
2
t T
t T
R
R
o
o
t
t
+
+= …………………………………….(2.4)
Harga – harga konstanta temperatur To dan koefisien temperatur α untuk bahan-
bahan konduktor standar ditunjukkan dalam tabel 2.1 dibawah ini. Pada tabel 2.2
menunjukkan harga-harga resistivitas (tahanan jenis) berbagai bahan konduktor
standar untuk kondisi berbagai temperatur.
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
2/31
Tabel 2.1 Harga-harga To dan α untuk bahan-bahan konduktor standar
Koefisien temperatur dari tahanan x 10-3
Material Too
C α0 α20 α25 α50 α75 α80 α100 Cu 100% 234,5 4,27 3,93 3,85 3,52 3,25 3,18 2,99
Cu 97,5% 241,0 4,15 3,83 3,76 3,44 3,16 3,12 2,93
Al 61% 228,1 4,38 4,03 3,95 3,60 3,30 3,25 3,05
Tabel 2.2 Resistivitas dari bahan-bahan konduktor standar untuk berbagai
temperatur
Mikro – Ohm – Cm
Materialρ0 ρ20 ρ25 ρ50 ρ75 ρ80 ρ100
Cu 100% 1,58 1,72 1,75 1,92 2,09 2,12 2,26
Cu 97,5% 1,63 1,77 1,80 1,97 2,14 2,18 2,31
Al 61% 2,60 2,83 2,89 3,17 3,46 3,51 3,74
Pada umumnya konduktor penghantar saluran transmisi merupakan
konduktor berlilit (stranded conductor ) yang dipilin, maka distribusi arus menjadi
tidak seragam pada luas penampang konduktornya dan kerapatan arus menjadi
lebih tinggi dipermukaan konduktor, hal ini akan mengakibatkan nilai resistans
arus bolak balik (Rac) konduktor menjadi lebih besar sekitar 2% dari nilai resistans
arus searan (Rdc). Peristiwa ini dikenal sebagai efek kulit (skin effect ). Oleh
sebab itu untuk mencari nilai resistansnya perlu dikoreksi dengan faktor pengali
sebagai berikut :
a. Untuk konduktor padat (solid wire), faktor pengali : 1,0b. Untuk konduktor pilin yang terdiri dari 2 lapis, faktor pengali : 1,01c. Untuk konduktor pilin yang terdiri lebih dari 2 lapis, faktor pengali : 1,02
Contoh soal 2.1
Suatu konduktor 253 mm2 memiliki konduktivitas konduktor Cu 97,5%.
a. Hitunglah resistans konduktor pada temperatur 250C dalam ohm/km
b. Berapakah nilai resistans tersebut bila tmperatur naik menjadi 500C?.
Jawab :
a. Dari tabel 2.2 , resistivitas konduktor pada temperatur 25oC : ρ25 = 1,8 µΩ-
cm, panjang l= 1km = 1x105
cm, luas penampang A = 253 mm2
= 253x10-2
cm
2.
Dengan demikian :
km x
x x
A R / 1071,0
10253
101108,1
2
56
2525 Ω=
==
−
−l ρ
Karena pada umumnya konduktor memiliki lebih dari 2 lapisan, maka
besarnya resistans diatas perlu dikoreksi dengan faktor pengali 1,02.
km R / 0726,0)0711,0(02,125 Ω==
b. Konstanta temperator To = 2410C untuk Cu 97,5% (lihat tabel 2.1)
Berdasarkan persamaan (2.4) :
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
3/31
1
2
1
2
t T
t T
R
R
o
o
t
t
+
+=
km Rt T
t T R t
o
ot / 07782,0)0711,0(
25241
502411
1
22 Ω=
+
+=
+
+=
2.2 Medan Magnet Pada Kawat Lurus Berarus Listrik Arus listrik yang mengalir pada konduktor akan menghasilkan medan
magnet disekitar konduktor tersebut
Gambar 2.1 kawat konduktor lurus dialiri arus listrik
Misalkan pada radius r dari pusat kawat konduktor lurus yang dialiri arus listrik,
maka intensitas medan magnet pada radius r dapat dicari melalui hukum Ampere
sabagai berikut :
∫ =r
r I dl H
π 2
0
………………………………….(2.5)
r
I H r
π 2= ……………………………………(2.6)
kerapatan medan magnet (untuk bahan non magnetik) pada radius r dari pusat
konduktor adalah :
r or H B µ = …………………………………….(2.7)
Subsitusi pers.(2.6) ke pes.(2.7) diperoleh :
I r Bo
π
µ
2= …………………………………….(2.8)
Dengan : B = kerapatan medan magnet (Wb/m2)
µo = permeabilitas vakum = 4πx10-7
r = jarak titik medan magnet dari pusat konduktor (m)
I - Arus listrik (A)
2.3 Induktans Konduktor Tunggal
Pandanglah sebuah kawat konduktor yang panjang, lurus dan bulat
dengan jari-jari r dan dialiri arus listrik I seperti ditunjukkan dalam gambar 2.2
dibawah ini. Medan magnet yang timbul tidak hanya ada diluar konduktor tetapi
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
4/31
terjadi juga didalam konduktor itu sendiri, oleh karena itu akan dihitung basarnya
induktans baik didalam maupun diluar konduktor
Gambar 2.2 Konduktor lurus , bulat dan panjang dialiri arus I
2.3.1 Induktans konduktor yang disebabkan oleh fluks internal
Medan magnet tidak saja terdapat diluar konduktor, tetapi sebagian ada
didalam konduktor itu sendiri (internal). Untuk memperoleh nilai induktans yang
teliti dari saluran transmisi maka baik fluks internal maupun fluks eksternalmasing-masing penghantar pelu dihitung.
Misalkan sebuah penampang kawat konduktor berjari-jari r dialiri arus I
ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.
Gambar 2.3 fluks didalam konduktor
Pada jarak x ( x < R) dari titik pusat konduktor, intensitas medan magnet Hx
dapat ditentukan melalui hukum Ampere sebagai berikut :
∫ = x
x x I dl H
π 2
0
. ……………………………………(2.9)
Dengan Ix adalah arus yang melingkunginya pada radius x.Maka intensitas medan magnetnya adalah :
x
I H x x
π 2= ……….……………………………..(2.10)
Sehingga arus yang melingkunginya adalah :
x x H x I π 2= …………………………………..(2.11)
Apabila fakor efek kulit diabaikan dan menganggap kerapatan arus
serbasama pada penampang konduktor, maka berlaku hubungan :
22 x
I
r
I x
π π = ……………………………….(2.12)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
5/31
Subsitusi pers.(2.11) ke pers. (2.12) menghasilkan :
xr
I
H x 22π = …………………………………(2.13)
Kerapatan medan magnet (pada bahan non magnetik) pada radius x adalah :
xr
I B o x 22π
µ = …………………………………(2.14)
Dengan µo = permeabilitas vakum = 4πx10-7
Fluksmagnet untuk daerah kecil dengan ketebalan dx adalah :
dx xr
I dx Bd o x x 22π
µ φ == …………………………(2.15)
Fluks lingkup :
d xr
I d
r
xd o x x
3
42
2
2π
µ φ λ =
= ………………………………..(2.16)
Fluks lingkup total adalah :
mWb I
xd xr
I o x
o / 82
0
3
4int π
µ
π
µ λ == ∫ …………………………..(2.17)
Jadi induktans internal :
m H x
I
L o / 10
2
1
8
7int
int
−==
π
µ λ ……………………………..(2.18)
Dari persamaan tersebut terlihat bahwa induktans internal tidak tergantung
dengan radius konduktor itu sendiri.
2.3.2 Induktans konduktor yang disebabkan oleh fluks lingkup eksternal
Setelah mengetahui induktans internal dalam konduktor, sekarang akan
dibahas besarnya induktans diluar konduktor. Pandanglah sebuah kawat
konduktor lurus beradius r dialiri arus I seperti terlihat dalam gambar dibawah
ini. Misalkan D1 dan D2 adalah radius diluar konduktor dengan D1 < D2.
Gambar 2.4 fluks diluar konduktor pada radius diantara D1 dan D2
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
6/31
Untuk menentukan induktans pada radius x yang terletak diantara D1 dan
D2 maka kita anggap kerapatan arus serba sama dipenampang konduktor,
sehingga jalur –jalur fluks yang ditimbulkan merupakan lingkaran konsentris,dengan demikian arus Ix yang melingkupinya pada radius x sama dengan arus I
yang mengalir pada konduktor yaitu :
I I x = ……..…………………………….(2.19)
Dengan demikian kerapatan medan magnet pada radius x :
x
I H B o xo x
π
µ µ
2== ………………………………(2.20)
Differensial fluks untuk area dengan ketebalan dx adalah :
dx x
I d Bd d o x x xπ
µ φ λ 2
=== …………………………(2.21)
Jadi dapat ditentukan fluks lingkup untuk daerah antara D1 dan D2 adalah dengan
mengintegralkan pers. (2.21) :
) / (ln102
1
22
1
27
2
1
2
1
mwb D
D I x
dx x
I dx
x
I D
D
D
D
oo
ext
−=
== ∫ ∫π µ
π
µ λ
…………………………………..(2.22)
Induktans eksternal diantara D1 dan D2 adalah :
) / (ln1021
27 m H D
D x Lext
−= ………………………………….(2.23)
2.4 Induktans pada dua kawat berfasa tunggal
Misalkan tedapat dua buah kawat fasa tunggal terbuat dari konduktor
padat dan bundar. Penghantar pertama mengalirkan arus I1 dan penghantar kedua
merupakan jalur balik dengan I2 = - I1. Kedua penghantar tersebut dipisahkan oleh
jarak D, dengan masing-masing penghantar beradius r1 dan r2. Jalur-jalur fluks
dari kedua penghantar ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.
Induktans pada kawat penghantar 1 akibat fluks internal dalam kawat itu sendiriadalah ( berdasarkan pers. 2.18) :
) / (102
1 7int1 m H x L
−= ……………………………………(2.23)
Mengacu pada pers. (2.23), maka fluks eksternal penghantar 1 :
) / (ln1021
7
1 m H r
D x L ext
−= ………………………………(2.24)
Jadi induktans total pada penghantar 1 adalah :
) / (1int11 m H L L L ext += ……………………………(2.25)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
7/31
) / (10ln22
1 7
1
1 m H xr
D
L −
+= …………………………….(2.26)
) / (ln4
1102
1
7
1 m H r
D x L
+= − …………………………….(2.27)
Karena 4 / 1ln4
1e= , maka pers. (2.27) dapat dituliskan :
) / (lnln1021
4 / 17
1 m H r
De x L
+= − ………….……………(2.28)
Gambar 2.5 dua buah penghantar dengan penghantar pertama dialiri arus I1dan penghantar kedua merupakan jalur balik dengan I2 = -I1
Persamaan (2.28 ) diatas dapat ditulis kembali menjadi :
) / (ln1024 / 1
1
7
1 m H er
D x L
−
−= ……………………..(2.29)
Dengan memisalkan : r1’= r1 e-1/4
Maka persamaan (2.29) diatas menjadi :
) / (ln102'
1
7
1 m H r
D x L −= ………………………….(2.30)
Dengan demikian dapat ditentukan induktans pada penghantar 2 yaitu :
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
8/31
) / (ln102'
2
7
2 m H r
D x L −= ……………………………(2.31)
Dengan r2’= r2 e-1/4
Induktans untuk seluruh rangkaian kedua kawat adalah :
) / (lnln102 /
2
/
1
7
21 m H r
D
r
D x L L L
+=+= − ..............(2.32)
) / (ln102 /
2
/
1
27
m H r r
D x L
= − ……………………….(2.33)
) / (ln102 /
2
/
1
2
7 m H r r
D x L
= − ……………………..(2.34)
Contoh soal 2.2
Suatu saluran fasa tunggal dengan konduktor padat dan bundar terbuat dari
97,5% tembaga, memiliki radius efektif 0,6706 cm. Apabila jarak antara kedua
konduktor 1,5 cm, tentukanlah reaktans pada seluruh rangkaian tersebut pada
frekuensi 50 Hz.
Jawab:
mcmr r 006706,06706,021 ===
m xer r 34 / 121 106107,8006706,0'' −− ===
kmmH m H
x x
r r
D x L
/ 1131,1 / 1131,1
)106107,8(
5,1ln102ln102
23
27
/
2
/
1
27
==
=
=
−
−−
µ
Reaktans untuk seluruh rangkaian :
km x fL X L / 3495,0)101131,1)(50)(14,3(223 Ω=== −π
2.5 Fluks lingkup sebuah penghantar dalam suatu kelompok penghantar
Jika sebuah penghantar terletak pada suatu kelompok penghantar lain yang
terdiri dari n penghantar, dengan jumlah arus pada semua penghantar tersebuat
adalah nol maka dapat dihitung fluks lingkup disekitar penghantar tersebut.
Misalkan dalam satu kelompok terdapat n buah penghantar yang mana setiap
penghantar dialiri arus listrik I1, I2, ……., In. Selanjutnya dimisalkan sebuah
titik P yang jauh dari penghantar-penghantar seperti diperlihatkan dalam gambar
dibawah ini, merupakan suatu titik yang akan dihitung besarnya fluks lingkup
pada titik tersebut akibat arus I1 yang mengalir pada penghantar satu.
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
9/31
PD1P
D2PD3P
DnP
D12P D13P
D1nP
1
23
n
Gambar 2.6 Kelompok penghantar yang terdiri dari n konduktor
dengan titik jauh dari seluruh penghantar
Jarak antara titi p dengan masing-masing penghantar dinyatakan dengan D1p,
D2p,…..Dnp, sedangkan jarak dari penghantar pertama dengan penghantar-
penghantar lainnya dinyatakan dengan D12, D13, …….D1n.Fluks lingkup pada penghantar 1 yang disebabkan oleh arus I1 pada penghantar itu
sendiri tetapi tidak termasuk fluks diluar jarak titik P dapat ditentukan dengan
mengacu pada pers. (2.26) dan pers. (2.30), yaitu :
7
1
11
11 10ln22
−−
+= x
r D I I Pλ ……………………..(2.35)
) / (ln102'
1
17
11 mWbr
D x PP
−
− =λ ……………………..(2.36)
Fluks lingkup pada penghantar 1 akibat arus I2 yang mengalir pada penghantar 2
(tidak termasuk fluks diluar jarak titik P adalah :
) / (ln10212
22
7
21 mWb D
D I x PP
−
− =λ ………………..(2.37)
Untuk Fluks lingkup pada penghantar 1 akibat arus I3 yang mengalir padapenghantar ke-3 (tidak termasuk fluks diluar jarak titik P )adalah :
) / (ln10213
37
31 mWb D
D I x
p
i p
−
− =λ .........................(2.38)
Fluks lingkup pada penghantar 1 akibat arus In yang mengalir pada penghantar ke-
n (tidak termasuk fluks diluar jarak titik P adalah :
) / (ln1021
7
1 mWb D
D I x
n
nP
nnP
−
− =λ ………………(2.39)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
10/31
Dengan demikian fluks lingkup pada penghantar ke-1 yang disebabkan oleh
seluruh penghantar adalah :
nPPPPP −−−− +++= 13121111 λ λ λ λ λ L ………..…………………………(2.30)
++++= −
n
nP
n
PPP
P D
D I
D
D I
D
D I
r
D I x
113
33
12
22'
1
11
7
1 lnlnlnln102 LLλ …(2.31)
( )nPnPPP
n
nP
D I D I D I D I x
D I
D I
D I
r I x
lnlnlnln102
1ln
1ln
1ln
1ln102
332211
7
113
3
12
2'
1
1
7
1
+++++
++++=
−
−
LL
LLλ (2.32)
Dengan jumlah arus total dari seluruh penghantar nol, maka :
021 =++++ ni I I I I LL …………………………………..(2.33)
Maka pada penghantar ke-n berlaku :
)( 121 −++++−= nin I I I I I LL ………………………………..(2.34)
Dengan mensubsitusikan pers (2.34) ke pers (2.32), didapat :
+++++
++++=
−−
−
np
pn
n
nP
P
np
P
np
P
n
nP
D
D I
D
D I
D
D I
D
D I x
D I
D I
D I
r I x
)1(3322117
113
3
12
2'
1
1
7
1
lnlnlnln102
1ln
1ln
1ln
1ln102
LL
LLλ
(2.35)
Dengan memindahkan titik P ke jarak yang sangat jauh mendekati tak hingga,
maka suku-suku yang mengandung :
11)1(21
≈≈≈≈≈≈ −
np
pn
np
ip
np
p
np
p
D
D
D
D
D
D
D
DLL ……………………….(2.36)
Jadi persamaan untuk fluks lingkup penghantar 1 menjadi :
) / (1
ln1
ln1
ln1
ln102113
3
12
2'
1
1
7
1 mWb D
I D
I D
I r
I xn
n
++++= − LLλ (2.37)
2.6 Induktans Pada Sistem Transmisi Tiga fasa dengan Konfigurasi Simetris
Pandanglah sebuah sistem saluran transmisi 3 fasa dengan susunan konfigurasi
delta seperti diperlihatkan dalam gambar dibawah ini. Jaran diantara masing –
masing konduktor adalah sama atau simetris. Ketiga buah konduktor masing-
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
11/31
masing memiliki ukuran yang sama dan terbuat dari bahan konduktor bulat dan
padat, dengan radius setiap konduktor adalah r.
3
2
d
d d
1
Gambar 2.7 Saluran 3 fasa konfigurasi delta simetris
Misalkan arus yang mengalir pada masing – masing fasa adalah seimbang,
dengan demikian : 0321 =++ I I I
Jarak antara konduktor adalah :
d D D D === 231312
Fluks lingkup pada konduktor fasa 1 dengan mengacu pers (2.37) adalah :
) / (1ln1ln1ln10213
3
12
2'
1
17
1 mWb D
I D
I r
I x
++= −λ ………..(2.38)
) / (1
ln1
ln1
ln102 32'1
1
7
1 mWbd
I d
I r
I x
++= −λ …….……..(2.39)
Karena : 132 I I I −=+ maka jika disubsitusikan ke persamaan (2.39) didapat :
) / (ln102
) / (1ln1ln102
'
1
1
7
1'
1
17
1
mWbr
d I x
mWbd
I r
I x
=
−=
−
−λ
……………….(2.40)
Karena ukuran konduktor sama, dengan demikian radius masing – masing
konduktor adalah sama yaitu : r r r r === 321 , dengan demikian :
) / (ln102'1
7
1 mWbr
d I x
= −λ ……………………(2.41)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
12/31
s D
d x
I L ln102 7
1
11
−== λ
……………………………..(2.42)
Dengan Dengan :4 / 1
' −
== rer Ds
Karena arus mengalir simetris pada setiap fasa, maka :
321 λ λ λ ==
Dengan demikian induktans perfasa adalah :
L L L L === 321
) / (ln2,0
) / (ln102 7
KmmH D
d
m H D
d x L
s
s
=
= −
…………………………………….(2.43)
2.7 Induktans Pada Saluran Transmisi 3 fasa Konfigurasi Tak Simetris
Apabila saluran transmisi 3 fasa dengan susunan konfigurasi yang tidak
simetris seperti diperlihatkan dalam gambar dibawah ini, maka jarak diantara
masing – masing konduktor tidak sama. Meskipun arus seimbang mengalir pada
masing – masing fasa, namun jatuh tegangan pada saluran tidak akan seimbang,
hal ini disebabkan induktans setiap konduktor fasa tidak sama.
231312 D D D ≠≠
Radius masing – masing konduktor adalah sama : r r r r === 321
Fluks lingkup pada masing – masing fasa adalah :
) / (1
ln1
ln1
ln10213
3
12
2'1
7
1 mWbd
I d
I r
I x
++= −λ ……..(2.44)
) / (1
ln1
ln1
ln10223
3'2
21
1
7
2 mWbd
I r
I d
I x
++= −λ ……..(2.45)
) / (1
ln1
ln1
ln102'3'
32
2
31
1
7
3 mWb
r
I
d
I
d
I x
++= −λ …….(2.46)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
13/31
3
1
2
d12
d13
d23
Gambar 2.8 Saluran 3 fasa konfigurasi tak simetriks
Untuk kondisi seimbang :
Gambar 2.9 Vektor perbedaan sudut pada masing-masing fasa
0
33
0
22
0
11 120,240,0 ∠=∠=∠= I I I I I I
Jika0
1201∠=a (operator), maka dengan I1 sebagai referensi :
1
2
2 I a I = dan 13 aI I =
Dengan demikian induktans pada masing – masing konduktor dapat ditentukan :
) / (1
ln1
ln1
ln1021312
2
'
7
1
11 mWb
d a
d a
r x
I L
++== −
λ ……………….(2.47)
Dengan memakai operator dan I2 sebagai referensi untuk induktans 2 dan I3
sebagai referensi untuk induktans 3 , maka diperoleh :
) / (1
ln1
ln1
ln10223
2
'
21
7
2
22 mWb
d a
r d a x
I L
++== −
λ …………..(2.48)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
14/31
) / (1
ln1
ln1
ln102'
3231
27
3
33 mWb
r d a
d a x
I L
++== −
λ …………..(2.49)
2.8 Induktans Pada Saluran 3 Fasa Tak Simetris yang Ditransposisi
Pada saluran 3 fasa yang tidak simetris, akan mengakibatkan induktans
masing-masing fasa menjadi tidak sama, keadaan ini menimbulkan sistem
menjadi tidak seimbang, akibatnya drop tegangan pada masing-masing fasa
menjadi tidak sama, meskipun arus yang mengalir pada masing-masing fasa sama
besar. Agar saluran menjadi simetris, maka perlu dilakukan transposisi yaitu
pertukaran posisi dari setiap fasa pada setiap jarak tertentu secara teratur
sedemikian rupa sehingga setiap penghantar akan mendapatkan posisi semula
penghantar yang lain pada suatu jarak yang sama. Gambar 2.10 memperlihatkan
cara-cara transposisi untui sistem saluran 3 fasa tak simetris.
11
2
3
2
D12
D23
D13 1
12
2
3
3
3
Gambar 2.10 Sistem konfigurasi transposisi saluran 3 fasa
Apabila penghantar fasa ditransposisikan secara teratur maka induktans
perfasa diperoleh dari nilai rata-ratanya yaitu :
3
321 L L L L ++
= ……………………………………………….(2.50)
Dengan harga-harga L1, L2 dan L3 yang diperoleh dari persamaan-persamaan
(2.47), (2.48) dan (2.49), yang selanjutnya disubsitukikan ke pers. (2,50), maka
diperoleh :
−−−=
−
132312
7 1ln1ln1ln'
1ln33
102
D D Dr
x L ………………………(2.51)
Catatan : 1240112012
−=∠+∠=+ ooaa
'
3 / 1
1323127
3 / 1
132312
7
)(ln102
)(
1ln
'
1ln102
r
D D D x
D D Dr x L
−
−
=
−=
……………………..(2.52)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
15/31
Atau untuk induktans perfasa per kilometer panjang adalah :
kmmH D
GMD Ls
/ ln2,0= …………………………….(2.53)
Dengan : GMD = Geometric Mean Distance (jarak rata-rata geometris)
3132312 D D DGMD =
Ds = r’ radius rata-rata geometris (GMR)
2.8 Induktans Pada Konduktor Komposit
Pada perhitungan induktans dan fluks lingkup yang telah dibahas
sebelumnya, hanya berlaku untuk konduktor bulat dan padat, namun pada
prakteknya konduktor yang digunakan merupakan konduktor berlilit (stranded
conductor) dan konduktor terpadu (composite conductor). Konduktor terpaduterbuat dari 2 buah elemen atau serat yang secara elektris terhubung paralel.
Untuk menghitung induktans pada konduktor terpadu, pandanglah saluran fasa
tunggal yang terdiri dari dua buah konduktor terpadu yaitu konduktor x dan y
seperti ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.
Gambar 2.11 Saluram 1 fasa terdiri dari dua konduktor terpadu
Konduktor x terdiri dari subkonduktor-subkonduktor yang identik satu
sama lainnya dengan jumlah subkonduktor adalah n. Konduktor y terdiri dari
subkonduktor-subkondukor yang identik satu sama lainnya yang jumlahnya
adalah m subkonduktor. Misalkan arus I ampere mengalir pada penghantar x
yang terdiri dari n buah subkonduktor, maka arus yang mengalir pada masing-masing subkonduktor adalah : I / n ampere. Misalkan penghantar y yang terdiri
dari m konduktor merupakan jalur baliknya, sehingga penghantar y dialiri arus – I
ampere, dengan demikian masing-masing subkonduktor pada penghantar y dialiri
arus : - I / m ampere.
Untuk menghitung fluks lingkup pada subkonduktor a (pada penghantar x), maka
dapat ditentukan sebagai berikut ;
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
16/31
++++−
++++=
−
−
m
n
D D D Dm
I x
D D Dr n
I x
1'13'12'11
7
11312
'
1
7
1
1ln
1ln
1ln
1ln102
1ln
1ln
1ln
1ln102
LL
LLλ
…..(2.54)
Atau dapat ditulis menjadi :
nn
mm
D D Dr
D D D D I x
113121
1'13'12'117
1'
ln102+++++
++++= −
L
Lλ …………(2.55)
Induktans subkonduktor penghantar 1 adalah :
nn
mm
D D Dr
D D D D xn
n I L
113121
1'13'12'11711
'ln102
/ +++++
++++== −
L
Lλ …………(2.56)
Induktans subkonduktor penghantar 2 adalah :
nn
mm
D Dr D
D D D D xn
n I L
223221
2'23'22'21722
'ln102
/ ++++
++++== −
L
Lλ …………(2.57)
Dengan cara yang sama seperti diatas, dapat diperoleh nilai-nilai induktans padasubkonduktor lainnya dalam kelompok penghantar x.
Induktans rata-rata pada salah satu subkonduktor dalam kelompok penghantar x
adalah :
n
L L L L L nv
++++=
L3211 ………….……………..(2.58)
Jika semua subkonduktor dalam kelompok x paralel maka dapat dicari besarnya
induktans penghantar x :
2
3211
n
L L L L
n
L
Lnv
X
++++
==
L
…………………..(2.59)
Dengan mensubsitusikan nilai-nilai induktans masing-masing subkonduktor
dalam kelompok penghantar x ( L1, L2,………,Ln) ke pers.(2.59), maka akan
dipeoleh hasil akhir sebagai berikut :
) / (ln102 7 m H GMR
GMD x L
X
X
−= ……………………….(2.60)
Dengan :
GMD (Geometric Mean Distance) yaitu jarak rata-rata geometris
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
17/31
( )( ) ( )nm nmnnmm D D D D D D D D DGMD . '2'12'22'211'12'11 LLLLL= ….(2.61)
GMR (Geometric Mean Radius) yang merupakan radius rata-rata geometris dari
penghantar yang terdiri dari n subkonduktor. Untuk penghantar x diatas maka :
( )( ) ( )2. 212222111211n nmnnnn x D D D D D D D D DGMR LLLLL= …….(2.62)
2.9 GMR Konduktor Berkas
Pada saluran transmisi tegangan ekstra tinggi ( diatas 230 kV), kontruksi
penghantar biasanya tersusun atas konduktor berkas (bundled conductor ), yang
berguna untuk mengurangi tegangan gradien permukaan konduktor ,sehingga
dapat mengurangi rugi korona, gangguan interferensi radio, dan impedans surja.
Disamping itu mengurangi reaktans saluran sehingga mampu meningkatkankapasitas saluran. Ada berbagai macam susunan konfigurasi konduktor berkas
yaitu diantaranya terdiri dari 2 , 3 dan 4 subkonduktor yang tersusun simetris.
Gambar 2.12 Beberapa bentuk susunan konfigurasi konduktor berkas
2.9.1 Dua subkonduktor berkas
Radius rata-rata geometris (GMR) untuk konduktor berkas yang tersusun
atas dua buah subkonduktor seperti ditunjukkan dalam gambar 2.13, dapat
ditentukan sebagai berikut : Jika Ds adalahGMR untuk masing-masing sub
konduktor maka GMR untuk konduktor berkas diperoleh sebagai berikut :
( )( )2222211211
D D D D Db
s
= ……………………………(2.63)
dengan
Dsb = GMR konduktor berkas
D11 = D22 = Ds ( GMR atau radius efektif) pada masing-masing subkonduktor 1
dan 2)
D12 = D21 = d (jarak antara subkonduktor)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
18/31
1
d
2
Gambar 2.13 Dua buah subkonduktor berkas
Maka persamaan diatas menjadi :
( )( )
( )
( )d D
d D
d Dd D D
s
s
ss
b
s
=
=
=
4 2
22
……………………………………(2.64)
2.9.2 Tiga subkonduktor berkas
Pada konduktor berkas yang terdiri dari 3 buah subkondukor dengan
susunan konfigurasi delta seperti ditunjukkan dalam gambar 2.14 dibawah ini,
maka GMR konduktor berkas dapat ditentukan sebagai berikut :
D11 = D22 = D33 = Ds (GMR pada masing-masing subkonduktor 1,2 dan 3)D12 = D21 = D23 = D32 =D13 = D31 = d
1
d
2
d d
3
Gambar 2.14 Tiga buah subkonduktor konfigurasi delta
( )( )( )23 333231232221131211 D D D D D D D D D Db
s = …………….(2.65)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
19/31
( )( )( )23sss
b
s Dd d d Dd d d D D =
( )3 2
9 3
d D
d d D D
s
s
b
s
=
= ……………………………(2.66)
2.9.3 Empat subkonduktor berkas
Pada konduktor berkas yang terdiri dari 4 buah subkondukor dengan
susunan konfigurasi delta seperti ditunjukkan dalam gambar 2.15 dibawah ini,
maka GMR konduktor berkas dapat ditentukan sebagai berikut :
1d
2
d d
3
4
d
Gambar 2.15 Empat subkonduktor konfigurasi bujur sangkar
D11 = D22 = D33 = D44 = Ds
D12 = D21 = D23 = D32 = D34 = D43 = D14 = D41 = d
D13 = D32 = D24 = D42 = (d2 +d
2)1/2
( )( )( )( )2
4 44434241343332312423222114131211 D D D D D D D D D D D D D D D D Dbs = … (2.67)
( )16 42 / 12d d d D D sb
s =
4 309,1 d Ds= ………………………………………….(2.68)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
20/31
Contoh soal 2.3 :
Sebuah sistem transmisi 3 fasa menggunakan konfigurasi konduktor berkas
seperti ditunjukkan dalam gambar dibawah ini. Setiap subkonduktor berkasmemiliki radius efektif 0,0142 meter. Berapakah reaktans per-fasa untuk sistem
konfigurasi seperti ini.
d dd
8m 8m
a a' b'b c'c
d = 0,45m
Jawab :
Untuk setiap fasa yang terdiri dari 2 buah subkonduktor berkas, maka GMRkonduktor berkas adalah :
md D D sb
s 080,0)45,0)(0142,0( ===
Jarak rata-rata geometris ekivalen (GMD) untuk saluran 3 fasa tersebut adalah :
m D D DGMD AC BC AB 08,10)16)(8)(8(33 ===
kmmH m H x
xm H D
GMD x L
s
/ 9673,0 / 109673,0
080,0
08,10ln102) / (ln102
06
77
==
==
−
−−
2.10 Induktans Pada Saluran Transmisi Tiga Fasa Rangkaian GandaTinjaulah sebuah saluran 3 fasa sistem rangkaian ganda dengan
konfigurasi seperti ditunjukkan dalam gambar 2.16 dibawah ini. Rangkaian
beroperasi dengan konfigurasi a1-a2 , b1-b2, dan c1-c2 paralel. Karena susunan
konfigurasi geometris tidak simetris, maka dilakukan transposisi pada masing-
masing kawat fasa dalam kelompoknya. Metoda GMD dapat dipakai untuk
menentukan induktans perfasanya. Untuk ini mari kita kelompokkan fasa-fasa
indentik secara bersama dan menggunakan persamaan (2.61) untuk mendapatkan
GMD antara fasa.
a1
a2
b2b1
c1
c2
Gambar 2.16 Rangkaian ganda yang ditransposisi
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
21/31
422122111
422122111
422122111
cacacaca AC
cbcbcbcb BC
babababa AB
D D D D D
D D D D D
D D D D D
=
=
=
………………………………(2.68)
GMD ekivalen perfasa adalah :
3 AC BC AB D D DGMD = ……………………………….(2.69)
Misalkan radius efektif (GMR) untuk masing – masing kawat fasa adalah Ds
Maka GMR untuk masing-masing fasa :
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )214 2
214
21
214 2
214
21
214 2
214
21
)(
)(
)(
12
12
12
ccsccssccccssC
bbsbbssnbbbssB
aasaassaaaassA
D D D D D D D D D
D D D D D D D D D
D D D D D D D D D
===
===
===
…………(2.70)
GMR ekivalen untuk perhitungan induktans perfasa terhadap netral diperoleh :
3sC sBsA L D D DGMR = …………………………………….(2.71)
Induktans perfasa adalah :
) / (ln102,0 7 m H GMR
GMD x L
L
−=
atau :
) / (ln2,0 kmmH GMR
GMD L
L
= ……………………………(2.72)
Contoh soal 2.4 :
Sebuah saluran transmisi 3 fasa ganda memiliki konfigurasi seperti diperlihatkan
dalam gambar dibawah ini. Konduktor pada masing – masing fasa identik terbuat
dari kawat telanjang ACSR 152mm2 , 26/7. Apabila frekwensi tegangan adalah 50
Hz, tentukanlah reaktans saluran transmisi tersebut dalam ohm/km perfasa.
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
22/31
10m
10m
18m
18m
21m
a
a'
b b'
c
c'
Jawab :
GMR (radius efektif) untuk masing-masing konduktor fasa ACSR 152mm2. 26/7
adalah : Ds = 0,7010 cm = 0,00701 m
Jarak :
m D D D D
m D D D D
cbbabcab
cbbcbaab
9,21105,19
1,105,110
22
''''
22
''''
=+====
=+====
GMD antara fasa
97,18)20)(18)(18)(20(
88,14)1,10)(9,21)(9,21)(1,10(88,14)1,10)(9,21)(9,21)(1,10(
44''''
44''''
44
''''
===
======
cacaacac AC
cbcbbcbc BC
babaabab AB
D D D D D
m D D D D Dm D D D D D
GMD ekivalen
m D D D D AC BC ABeq 1,16)97,18)(88,14)(88,14(33 ===
Jarak antar penghantar a-a’, dan c-c’ adalah :
m D D ccaa 9,26182022
'' =+==
Jarak antar penghantar b-b’ :
m Dbb 21' =
GMR masing-masing kelompok fasa
m D D D D D D D aassaaaassA 4342,0)9,26)(00701.0())(( '4
'' ====
m D D D D D D D bbssbbbbssB 3837,0)21)(00701.0())(( '4
'' ====
m D D D D D D D ccssccccssC 4342,0)9,26)(00701.0())(( '4
'' ====
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
23/31
Jadi GMR untuk rangkaian 3 fasa ke netral adalah :
m D D DGMR sC sBsA L 269,0)3837,0()4342,0()(3 23 ===
Induktans per-fasa:
kmmH
kmmH GMR
GMD L
L
/ 818,0269,0
1,16ln2,0
) / (ln2,0
==
=
Reaktans per-fasa : kmkmm X / 256,0 / 85,256)818,0)(50)(14,3(2 Ω=Ω==
2.11 Kapasitans Saluran
Pada sistem saluran transmisi akan muncul kapasitans diantara masing-
masing konduktor sebagai akibat adanya beda potensial diantara fasa. Sejumlah
kapasitans diantara konduktor merupakan fungsi dari ukuran, jarak dan ketinggian
dari permukaan tanah. Definisi kapasitans C adalah perbandingan muatan q
terhadap tegangan V, sebagaimana diberikan oleh persamaan :
V
qC = …………………………………………(2.73)
Misalkan sebuah konduktor bulat panjang dengan radius r, membawa suatu
muatan listrik q coulomb per meter panjang seperti ditunjukkan dalam gambar
dibawah ini.
Gambar 2.17 Medan listrik disekitar konduktor bulat panjang bermuatan q
Garis-garis fluks listrik keluar dari konduktor bermuatan secara radial seperti
dilukiskan dalam gambar diatas. Fluks listrik total secara numeris sama dengan
nilai muatan pada konduktor. Berdasarkan hukum Gauss, untuk satu meter
panjang konduktor, kerapatan fluks listrik pada selinder untuk radius x meter
dipenuhi dengan persamaan :
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
24/31
)1(2 x
q
A
q D
π == ………………………………………….(2.74)
Intensitas medan listrik dapat diperoleh melalui hubungan :
0ε
D E = ……………………………………………………(2.75)
Dengan εo = permitvitas udara ( 8,85x10-12
F/m)
Subsitusi persamaan (2.73) & (2.74) ke persamaan (2.75) diperoleh :
x
q E
oπε 2=
Perbedaan potensial diantara selinder dari posisi D1 ke D2 yang didefinisikan
sebagai kerja yang dilakukan untuk menggerakkan muatan 1 coulomb dari D2 keD1 melaui medan listrik yang dihasilkan oleh muatan dalam konduktor adalah :
∫ ∫ ===2
1
2
11
212 ln
22
D
D
D
Doo D
Dqdx
x
qdx E V
πε πε …………………………(2.76)
V12 merupakan jatuh tegangan dari posisi 1 relatif ke posisi 2.
2.12 Kapasitans Pada Saluran Satu Fasa
Misalkan sebuah saluran satu fasa yang terdiri dari dua buah konduktor
bulat padat yang masing-masing memiliki radius sama yaitu r. Kedua konduktor
dipisahkan dalam jarak D seperti ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.
q1 q2
D
r r
Gambar 2.18 Penampang saluran satu fasa dua konduktor
Konduktor pertama membawa muatan q1 C/m, dan konduktor kedua membawa
muatan q2 C/m.
Diasumsikan bahwa hanya konduktor pertama sendiri yang memiliki muatan q1 ,
sehingga tegangan antara konduktor 1 dan 2 adalah :
r
DqV
o
qln
21
)(12 1 πε = …………………………………………..(2.77)
Selanjutnya diasumsikan hanya konduktor ke dua saja yang memiliki muatan q2,
sehingga tegangan antara konduktor 2 dan 1 adalah :
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
25/31
r
DqV
o
qln
22
)(21 2 πε = …………………………………………(2.78)
Apabila : )(21)(12 22 qq V V −= ………………………………………..(2.79)
Maka :
D
r qV
o
q ln2
2)2(12
πε = ………………………………………..(2.80)
Berdasarkan prinsip superposisi, maka beda potensial antara konduktor 1 dan 2
akibat kedua buah muatan masing-masing q1 dan q2 adalah :
Dr q
r DqV V V
oo
qq ln2
ln2
21)2(12)1(1212
πε πε +=+= ……………………..(2.81)
Pada saluran satu fasa : q2 = - q1 = -q,
Maka jika disubsitusikan ke pers. (2.81), didapat :
r
Dq
volt r
Dq
D
r
r
Dq
D
r q
r
DqV
o
o
o
oo
ln
)(ln2
lnln2
ln2
ln2
2
2
12
πε
πε
πε
πε πε
=
=
−=
−=
Jadi kapasitans antara konduktor 1 dan 2 adalah :
) / (
ln1212 mF
r
DV
qC o
πε == ………………………………….(2.82)
1 2C12
Gambar 2.19 Kapasitans antara dua buah konduktor
Dalam model saluran transmisi, tidak hanya kapasitans antara dua buah konduktor
saja yang diperlukan untuk analis, tetapi kapasitans antara konduktor dan tanah
perlu diketahui juga. Gambar 2.20 melukiskan kapasitans antara konduktor
dengan tanah (netral), dimana harga kapasitans adalah :
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
26/31
) / (
ln
22 1221 mF
r
DC C C onn
πε === …………………………..(2.83)
1 2C1n C2n
n
Gambar 2.20 Kapasitans antara konduktor dan tanah
) / (
ln
0556,021 kmF
r D
C C nn µ == ………………………………..(2.84)
2.13 Beda Potensial Pada Konfigurasi Saluran Multikonduktor
Pandanglah suatu saluran yang terdiri dari rangkaian paralel n konduktor,
dengan masing-masing konduktor bermuatan q1, q2,……,qn coloumb/meter
seperti diperlihatkan dalam gambar 2.21 dibawah ini.
q2 q3
qn
qi
q j
Gambar 2.21 Saluran dengan konfigurasi multikonduktor
Diasumsikan bahwa muatan terdistribusi seragam disekeliling konduktor, dan
jumlah seluruh muatan adalah nol.
021 =+++ nqqq LL …………………………………(2.85)
Berdasarkan prinsip superposisi sebagaimana pers. (2.81), maka beda potensial
diantara konduktor ke-1 dan ke-2 adalah :
+++++=
141
424
31
323
21
222
11
12112
2lnlnlnlnln2
1
n
n
n
o D
Dq
D
Dq
D
Dq
D
Dq
D
DqV L
πε …(2.90)
Persamaan (2.90) secara umum dapat dituliskan dalam bentuk sederhana untuk
beda potensial antara konduktor ke-i dan ke-j:
∑=
=n
k ki
kj
k
o
ij
D
DqV
1
ln
2
1
πε
………………………………(2.91)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
27/31
Dengan k = i, dalam kasus Dii, ini berarti merupakan radius konduktor yang ke-i.
2.14 Kapasitans Saluran Sistem Tiga Fasa Dengan Jarak Pemisah Sama
Pada sistem saluran tiga fasa dengan konfigurasi delta yang memiliki jarak
simetris antar ketiga konduktor seperti ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.
3
2
D
D D
1
Gambar 2.21 Saluran tiga fasa yang simetris konfigurasi delta
Ketiga buah konduktor memiliki radius r yang sama dan jarak antar masing-
masing konduktor adalah sama : D12 = D23= D13 = D.
Kapasitans antara konduktor dapat dihitung dengan memakai persamaan (2.91).
++=
++=
D
Dq
D
r q
r
Dq
D
D
q D
D
q D
D
qV
o
o
lnlnln2
1
lnlnln2
1
321
31
323
21
222
11
12112
πε
πε
………………………………..(2.92)
++=
++=
D
r q
D
Dq
r
Dq
D
Dq
D
Dq
D
DqV
o
o
lnlnln2
1
lnlnln2
1
321
31
333
21
232
11
13113
πε
πε
………………………………..(2.93)
++=
++
++=+
D
r qq
r
Dq
D
D
D
r q
D
D
D
r q
r
DqV V
ln)(ln22
1
lnlnlnlnln22
1
321
0
321
0
1312
πε
πε ………….(2.94)
Dengan mengganggap bahwa tanah sangat jauh sehingga pengaruhnya dapat
diabaikan, dan sistem adalah simetris sehingga jumlah total ketiga muatan adalah
nol :
0321 =++ qqq …………………………………………………..(2.95)
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
28/31
112 qqq −=+
−=+
D
r q
r
DqV V lnln2
2
111
0
1312πε
=+
r
DqV V ln3
2
11
0
1312πε
…..……………………………………….(2.96)
Hubungan antara tegangan fasa – fasa dan fasa – netral adalah :
)5,0866,0(3303 10
112 jV V V nn +=∠= …………………………(2.97)
)5,0866,0(3303 10
13113 jV V V V nn −=−∠=−= ………………….(2.98)
nV V V 11312 3=+ ……………………………………………………(2.99)
Subsitusi pers.(2.99) ke pers. (2.100) diperoleh :)(ln
2 0
11 volt
r
DqV n
πε = ………………………………………….(2.100)
Jadi kapasians ke netral adalah :
) / (
ln
2 0
1
1 mF
r
DV
qC
n
πε == ………………………………………(2.101)
atau :
) / (
ln
0556,0
1
1 mF
r DV
qC
n
µ == ………………………………(2.102)
2.14 Kapasitans Saluran Sistem Tiga Fasa Dengan Jarak Pemisah Tak Sama
Pada saluran transmisi 3 fasa dengan jarak pemisah tak simetris, maka
saluran tersebut ditransposisi seperti ditunjukkan dalam gambar 2.22 dibawah
ini. Misalkan setiap konduktor memiliki radius r yang sama, dan sistem 3 fasa
dalam keadaan seimbang, sehingga muatan total dari ketiga fasa adalah nol
(seperti pada pers. 2.94)
1
1
2
3
2
D12
D23
D13 1
12
2
3
3
3
III III Gambar 2.22 Saluran 3 fasa dengan jarak tak sama yang ditransposisi
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
29/31
Anggap efek tanah diabaikan, dan saluran ditransposisikan pada jarak yang sama.
Untuk itu beda potensian antara fasa 1 dan fasa 2 (V12) dihitung masing-masing
untuk setiap seksi yang ditransposisi.Pada seksi 1 :
++=
13
233
12
212
1)(12 lnlnln2
1
D
Dq
D
r q
r
DqV
o
I πε
………………….(2.103)
Pada seksi II :
++=
12
133
23
223
1)(12 lnlnln2
1
D
Dq
D
r q
r
DqV
o
II πε
………………….(2.104)
Pada seksi III :
++=
23
123
13
213
1)(12 lnlnln2
1 D Dq
Dr q
r DqV
o
III πε
…………………..(2.105)
Nilai rata-rata adalah :
Pada seksi II :
++=
132312
1323123
132312
3
23
132312112 lnlnln
2)3(
1
D D D
D D Dq
D D D
r q
r
D D DqV
oπε …..(2.106)
+=
3 / 1
132312
2
3 / 1
132312112
)(
ln)(
ln
2
1
D D D
r q
r
D D DqV
oπε
……….………(2.107)
+=
GMD
r q
r
GMDqV
o
lnln2
12112
πε ……………..…………………..(2.108)
Dengan :
3132312 D D DGMD = ………………………………………….(2.109)
Dengan cara sama seperti diatas maka diperoleh untuk beda potensial fasa 1 dan
fasa 3 adalah :
+=
GMDr q
r GMDqV
o
lnln2
1 3113πε
………………………………….(2.110)
Persamaan (2.109) dijumlah dengan pers.(2.110) sehingga didapat :
++=+
GMD
r qq
r
GMDqV V
o
ln)(ln22
13211312
πε ……………………(2.111)
Apabila beban simetris, maka 132 qqq −=+ , sehingga jika disubsitusikan ke
pers. (2.110), memberikan hasil :
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
30/31
=
−=+
r
GMDq
GMD
r q
r
GMDqV V
o
o
ln2
3
lnln22
1
1
111312
πε
πε
…………………………(2.112)
Untuk keadaan tegangan seimbang maka :
0
1
0
113
0
1
0
112
2400
1200
−∠−∠=
−∠−∠=
nn
nn
V V V
V V V …………………………………………(2.113)
Oleh karena itu :
nV V V 11312 3=+ ……………………………………………………..(2.114)
Subsitusi pers.(2.112) ke pers.(2.114) didapat :
= r
GMDqV
o
n ln211
πε ……………………………………………(2.115)
Jadi kapasians ke netral diperoleh :
) / (
ln
2 0
1
1 mF
r
GMDV
qC
n
πε == ……………………………………….(2.116)
atau :
) / (
ln
0556,0kmF
r
GMDC µ = …………..………………………………(2.117)
Contoh soal 2.5
Sebuah sistem saluran transmisi 500 kV tersusun dari konduktor ACSR 644mm2 ,
dengan radius efektif 0,01473 m, memiliki konfigurasi seperti ditunjukkan dalam
gambar dibawah ini.
a b c
6 m 6 m
Jawab :
m D
m D D
ac
bcab
12
6
=
==
Radius efektif : r = 0,01473 m
Jarak rata-rata geometris (GMD) untuk saluran tersebut diperoleh :
m D D DGMD acbcab 56,7)12)(6(3 23 ===
) / (
ln
0556,0kmF
r
GMDC µ =
-
8/16/2019 Kawat Penghantar Transmisi Daya Listrik
31/31
) / (0089,001473,0
56,7ln
0556,0
kmF C µ ==