Made Dwi Krisna Putra Sudiharta 1404405013
-
Upload
namaku-krisnha-poetra -
Category
Documents
-
view
27 -
download
0
description
Transcript of Made Dwi Krisna Putra Sudiharta 1404405013
TRANSMISI DAN DISTRIBUSI
PENYULANG/FEEDER DALAM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
Made Dwi Krisna Putra Sudiharta
1404405013
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTERFAKULTAS TEKNIK
UNIVRSITAS UDAYANA2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan tenaga listrik di Indonesia terus meningkat sesuai dengan laju pertumbuhan ekonomi dan industri serta pertambahan penduduk. Dalam menuju era tinggal landas, semua sektor pembangunan diarahkan untuk mampu mempersiapkan diri untuk menghadapi era industrialisasi. Berbagai investasi dalam bidang industri saat ini telah banyak dilakukan oleh pihak swasta baik melalui penanaman modal dalam negeri (PMDN) maupun penanaman modal asing (PMA). Sedangkan dari pihak pemerintah sendiri rupanya sudah cukup banyak yang dikerjakan melalui sektor industri, antara lain melalui kiprah Badan Usaha Milik Pemerintah (BUMN) yang tergabung dalam kelompok industri strategis dan juga melalui industri petrokimia, industri semen, industri logam dan industri berat lainnya.
Tidak bisa dipungkiri bahwa semua kegiatan industri seperti diatas dapat berjalan apabila tenaga listrik yang tersedia cukup memadai. Untuk mengatasi kebutuhan tenaga listrik tersebut, pihak pemerintah juga sudah memikirkannya antara lain melalui pembangunan pembangkit tenaga listrik berskala besar seperti yang ada di PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) Suralaya (Jawa Barat), PLTU Payton (Jawa Timur) dan PLTU Ujung Jati (Jawa Tengah) yang pada saat ini sedang dalam tahap pembangunan. Oleh sebab itu ketersediaan energi listrik yang cukup dan berkualitas merupakan tuntutan yang harus dipenuhi oleh PLN (Perusahaan Listrik Negara). Sistem kelistrikan antar pusat-pusat pembangkit dan pusat-pusat beban pada umumnya terpisah dalam ratusan bahkan ribuan kilometer. Hal ini terjadi karena beban (konsumen) terdistribusi disetiap tempat, sementara lokasi pembangkitan umumnya terletak dipusat-pusat sumber energi (PLTA) dan di lokasi yang memudahkan transportasi bahan bakar (PLTU), yang biasanya dibangun di tepi laut.
Karena itu tenaga listrik yang dibangkitkan harus disalurkan melalui kawat-kawat saluran transmisi. Saluransaluran transmisi membawa tenaga listrik dari pusat-pusat pembangkitan ke pusatpusat beban melalui saluran tegangan tinggi 150 kV atau melalui saluran transmisi tegangan ekstra tinggi 500 kV. Trafo penurunan akan merendahkan tegangan ini menjadi tegangan subtransmisi 70 kV yang kemudian di gardu induk diturunkan lagi menjadi tegangan distribusi primer 20 kV. Pada gardu induk distribusi yang tersebar di pusat-pusat beban tegangan diubah oleh trafo distribusi menjadi tegangan rendah 220/380
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana Pengaruh posisi atau letak beban terhadap pemilihan jenis
penyulang ?
2. Bagaimana perhitungan panjang penyulang atau saluran ?
3. Bagaimana pemilihan jenis dan ukuran penghantar ?
4. Bagaimana sistem pengaman saluran ?
5. Apa saja bagian bagian penyulang ?
1.3 Tujuan1. Mengetahui pengaruh posisi atau letak beban terhadap pemilihan jenis
penyulang.
2. Mengetahui perhitungan panjang penyulang atau saluran.
3. Mengetahui pemilihan jenis dan ukuran penghantar pada sistem
penyulang.
4. Mengetahui sistem pengaman saluran.
5. Mengetahui bagian bagian penyulang
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Menaikkan daya guna saluran transmisi adalah dengan menaikkan tegangan setinggi – tinggi mungkin. Batas ketinggian tegangan transmisi pada masing – masing negara berbeda - beda tergantung pada kemajuan teknologi tenaga listrik di negara – negara tersebut. Transmisi teganga tinggi Indonesia pada saat ini adalah tegangan 70 kV dan 150 kV, sedangkan untuk transmisi tegangan ekstra tinggi menerapkan tegangan 500 kV. Ada dua kategori saluran transmisi, yaitu saluran udara (overhead line) dan saluran bawah tanah (underground). Saluran udara menyalurkan tenaga listrik melalui kawat – kawat yang digantung pada tiang – tiang transmisi dengan perantara isolator – isolator, sedang saluran bawah tanah menyalurkan listrik melalui kabel – kabel bawah tanah. Kedua saluran ini mempunyai keuntungan dan kerugian, dibandingkan dengan saluran udara, saluran bawah tana tidak terpengaruh cuaca buruk dan saluran bawah tanah lebih estetis karena tidak tampak. Saluran bawah tanah lebih disukai di Indonesia terutama untuk kota – kota besar, tetapi biaya pembangunannya lebih mahal dibandingkan dengan saluran udara dan perbaikannya lebih sukar jika terjadi hubung singkat. Peningkatan tegangan pada saluran transmisi mempunyai nilai ekonomis yang sangat penting, keuntungannya sebagai berikut:
a) Penyaluran daya yang sama arus yang dialirkan menjadi berkurang, ini berarti penggunaan bahan tembaga pada kawat penghantar akan berkurang dengan bertambah tingginya tegangan transmisi.
b) Luas penampang konduktor yang digunakan berkurang karena itu struktur penyangga konduktor lebih kecil.
c) Arus yang mengalir di saluran transmisi menjadi lebih kecil maka jatuh tegangan juga menjadi kecil. Tegangan transmisi yang semakin besar maka jarak bebas antar kawat 36 penghantar harus lebih lebar. Panjang gandengan isolator harus lebih besar dan berarti meningkatkan biaya menara dan konstruksi penopang.
1. Resistan
Nilai resistan saluran transmisi dipengaruhi oleh resitivitas konduktor dan temperature. Resistan (R) dari sebuah penghantar sebanding dengan panjang l dan berbanding terbalik dengan luas penampangnya.
R = ρlA
dengan :
ρ = Resitivitasnya (Ω)
R = Resistan arus searah (Ω m)
l = Panjang Konduktor (m)
A = Luas Penampang (m²)
2. Induktan Saluran
Induktan kawat tiga fasa umumnya berlainan untuk masing – masing kawat. Namun karena perbedaannya kecil nilai induktannya dari penghantar yang ditransposisikan yang diambil, bila ketidakseimbangannya tidak besar. Susunan kawat seperti tertera pada gambar 2.1. reaktan induktif urutan positif (positive sequence inductive reactance) dari saluran yang ditransposisikan dinyatakan oleh W. A. Lewis sebagai
dengan :
f = Frekuensi
GMD = Geometric mean distance = 3√ Dab Dbc Dca
GMR = Geometric mean radius = rK
K = Konstanta
Induktannya dapat dihitung :
L = l + 0,4605 log10
dengan :
l = Induktansi karena fluks magnet dalam kawat = 0,05 untuk kawat dengan penampang bulat (μ = 1)
3. GMR, GMD
Radius rata-rata geometris (GMR) dari suatu luas ialah limit dari jarak rata-rata geometris (GMD) antara pasangan elemen dalam suatu luas itu sendiri bila jumlah elemen itu diperbesar sampai tak terhingga.
a. Teori GUYE
Pada suatu lingkaran dengan radius r terdapat n titik yang jaraknya satu sama lain sama besar maka GMD antara titik titik adalah :
Jarak-jarak bersama antara pasanganpasangan titik itu adalah sama dengan n x (n-1) jarak-jarak, dan hasil perkalian dari semua jarak-jarak itu adalah sama dengan pangkat n(n - 1) dari GMD-nya.
b. GMD dari suatu titik terhadap lingkaran adalah jarak dari titik itu terhadap pusat lingkaran.
c. GMD dari dua lingkaran dengan jarak titik-titik pusatnya d12 adalah d12.
4. Kapasitan Saluran
Kapasitan adalah kemampuan dua konduktor yang dipisahkan oleh isolator untuk menyimpan muatan listrik pada tegangan yang diberikan diantara keduanya. Bila pada dua konduktor yang terpisah oleh jarak tertentu dialirkan arus listrik maka akan terbentuk fluks elektrostatik dan dua konduktor tersebut berfungsi sebagai kapasitor. Nilai kapasitasnya semata-mata tergantung dari jari-jari konduktor dan jarak antara kedua konduktor tersebut serta tidak dipengaruhi oleh besarnya medan magnet. Rumus untuk menentukan kapasitas saluran adalah :
dengan :
C = kapasitas
GMD = geometri mean distance (cm)
r = jari-jari penghantar
5. Jatuh Tegangan
Jatuh tegangan pada saluran transmisi adalah selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman (sending end) dan tegangan pada ujung penerimaan (receiving end) tenaga listrik. Pada saluran bolak balik besarnya tergantung pada impedan dan admitansi saluran serta pada beban dan faktor daya. Jatuh tegangan relative dinamakan regulasi tegangan (voltage regulation), dan dinyatakan oleh rumus:
dengan :
Vs = Tegangan pada pangkal pengiriman
Vr = Tegangan pada ujung penerimaan
6. Hilang Daya Dan Daya Guna Transmisi
Hilang daya atau rugi daya utama pada saluran transmisi adalah hilangdaya resistan pada penghantar. Disamping itu ada hilang daya korona dan hilang daya karena kebocoran isolator terutama pada saluran tegangan tinggi. Pada saluran bawah tanah ada hilang daya elektrik dan hilang daya pada saluran kabel (sheath). Hilang daya resistan untuk saluran tiga fasa tiga kawat untuk saluran transmisi yang pendek dinyatakan oleh persamaan:
Dan hilangnya korona dengan persamaan :
Dengan :
E’go = 21,1 kV/cm
A = 0,448 untuk kawat padat dan 0,375 untuk kawat lilitan
f = frekuensi sumber tenaga (Hz)
r = jari-jari penghantar (cm)
m = mo x m1
mo = faktor permukaan kawat, untuk kawat lilitan = 0,83 – 0,87
mI = faktor udara, untuk udara baik 1,0 dan untuk hujan 0,8
δ = kepadatan udara relatif
= 0,4343 E
rLog Dr
Eg = 0,386 b273+ t (kV/cm)
D = jarak ekivalen antar kawat (cm)
7. Karakteristik Penyaluran Daya
Tenaga listrik disalurkan melalui jaringan transmisi dari pusat pembangkit yang disebut pangkal pengiriman menuju pusat-pusat beban yang disebut ujung penerimaan. Meskipun tenaga listrik disalurkan dengan sistem tiga fasa tetapi semua perhitungan dilakukan berdasarkan hubungan satu fasa sistem bintang. Dalam mempelajari karakteristik penyaluran daya yang meliputi variabel-variabel tegangan, arus, dan hilang daya dapat dilakukan dengan menggunakan dua pendekatan yang berbeda yaitu:
a. Rangkaian yang parameter atau konstankonstannya dikonsentrasikan (lumped), pendekatan ini digunakan untuk analisis saluran transmisi jarak pendek.
b. Rangkaian yang parameter atau konstankonstannya didistribusikan sepanjang saluran transmisi.
Beberapa perhitungan penting untuk analisis sistem transmisi adalah:
a. Menghitung perbedaan besaran antara tegangan pada pangkal pengiriman (Vs) dengan tegangan pada ujung penerimaan (Vr).
b. Menghitung faktor daya pada pangkal pengiriman dan ujung penerimaan.c. Menghitung daya guna transmisi (daya keluar/ daya masuk)
8. Konduktor Berkas
Tegangan ekstra tinggi yaitu tegangan diatas 230 kV, korona dengan akibatnya yaitu berupa rugi daya dan terutama timbulnya interferensi dengan saluran komunikasi akan menjadi sangat berlebihan jika rangkaiannya hanya mempunyai sebuah komunikasi dan hanya mempunyai sebuah penghantar perfasa. Dengan menggunakan dua penghantar atau lebih perfasa yang disusun berdekatan dibandingkan dengan jarak pemisah antara fasa-fasanya, maka gradien tegangan tinggi pada penghantar dalam daerah EHV dapat banyak dikurangi. Saluran
semacam ini dikatakan sebagai tersusun dari penghantar berkas (bundled conductors). Berkas ini dapat terdiri dari dua, tiga, atau empat penghantar.
Berkas tiga penghantar biasanya menempatkan penghantarpenghantarnya pada sudut-sudut suatu segi tiga sama sisi dan berkas empat penghantar menempatkan penghantar-penghantarnya pada sudut-sudut suatu bujur sangkar. Arus tidak akan terbagi rata dengan tepat antara penghantar-penghantar dalam berkas jika tidak dilakukan transposisi penghantar penghantar dalam berkas tetapi perbedaannya tidak begitu penting dalam praktek, metode GMD sudah cukup teliti untuk perhitungan-perhitungan. Keuntungan lain yang sama pentingnya yang diperoleh dari pemberkasan ialah penurunan reaktan. Peningkatan jumlah penghantar dalam suatu berkas mengurangi efek korona dan mengurangi efek reaktan. Pengurangan reaktan disebabkan oleh kenaikan GMR berkas yang bersangkutan. Perhitungan GMR sudah tentu tepat sama dengan perhitungan untuk penghantar berupa lilitan. Masing-masing penghantar pada berkas dua penghantar misalnya dapat diperlakukan sebagai sebuah serat atau lilitan suatu penghantar dua lilitan.
2.2 Saluran Transmisi
Pusat - pusat listrik tenaga itu umumnya terletak jauh dari tempat - tempat dimana tenaga listrik itu digunakan atau pusat - pusat beban (load centers), karena itu tenaga listrik yang dibangkitkan harus disalurkan melalui kawat - kawat atau saluran transmisi kemudian dengan pertolongan transformator daya tegangan yang tadinya rendah yaitu 6 kV sampai 24 kV ditingkatkan ke tegangan yang lebih tinggi hingga 30 kV sampai 500 kV (bahkan di negara maju sampai
1000 kV).
Ada dua kategori saluran trasmisi yaitu :
1. overhead lines, overhead lines menyalurkan tenaga listrik melalui kawat - kawat yang digantung pada menara atau tiang transmisi dengan perantaraan isolator - isolator,
2. saluran kabel tanah (underground cable).
Saluran kabel tanah menyalurkan tenaga listrik melalui kabel - kabel yang ditanam dibawah permukaan tanah.
Keduanya mempunyai keuntungan dan kerugian sendiri - sendiri, dibandingkan saluran udara, saluran bawah tanah tidak terpengaruh oleh cuaca buruk , taufan, hujan angin, bahaya petir dan sebagainya. Lagipula, saluran bawah tanah lebih estetis arena tidak mengganggu pemandangan. Karena alasan terakhir.
saluran bawah tanah lebih disukai, terutama untuk daerah yang padat penduduknya dan di kota - kota besar. Namun biaya pembangunannya jauh lebih mahal dibandingkan dengan saluran udara, dan perbaikannya jauh lebih susah bila terjadi gangguan hubung singkat dan lain lain.
2.3 Menara Transmisi atau Tiang Transmisi
Menara atau tiang transmisi adalah suatu bangunan penopang saluran transmisi yang dapat berupa menara baja, tiang baja, tiang beton bertulang dan tiang kayu. Tiang baja, beton atau kayu umumnya digunakan pada saluran - saluran dengan tegangan kerja relatif tinggi dan extra tinggi digunakan menara baja. Menara baja dibagi sesuai dengan fungsinya, yaitu : menara dukung, menara sudut, menara ujung, menara percabangan dan menara transposisi.
2.3.2 IsolatorIsolator berfungsi untuk mengisolasi sistem tegangan baik antar fasa
dengan tanah (fungsi elektris) serta memikul beban mekanispenghantar yang diisolasikannya (fungsi mekanis). Oleh karena itu tingkat isolasi dan kekuatan mekanisnya harus benar - benar diperhatikan sehingga tidak memungkinkan terjadinya arus bocor listrik pada suatu sistem. Tingkat isolasi ini adalah tingkat kemampuan memisahkan sistem tegangan sehingga tidak tembus ke sekelilingnya. Jenis yang digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin atau gelas.Menurut penggunaan dan kontruksinya dikenal tiga jenis isolator yaitu,isolator jenis pasak, isolator jenis pos-saluran, isolator gantung.
Isolator jenis pasak dan isolator jenis possaluran digunakan pada saluran transmisi dengan kerja relatif rendah (kurang dari 22 - 33 kV), sedang isolator gantung dapat digandeng menjadi rentengan isolator yang jumlahnya disesuaikan kebutuhan.
2.3.3 Kawat PenghantarJenis - jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran
transmisi adalah : Tembaga dengan konduktivitas 100% (CU 100%), tembaga konduktivitas 97,5% (CU 97,5%) atau aluminium dengan konduktivitas 61% (Al 61%). Kawat penghantar aluminium terdiri dari berbagai jenis dengan lambang sebagai berikut :
a. AAC = All - Aluminium Conductor, yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari aluminium.
b. AAAC = All Aluminium - Alloy Conductor, yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran aluminium.
c. ACSR = Aluminium Conductor Steel - Reinforced, yaitu kawat penghantar aluminium ber-inti kawat baja.
d. ACAR = Aluminium Conductor Alloy - Reinforced, yaitu kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran.
Kawat penghantar tembaga mempunyai beberapa kelebihan disbanding dengan kawat penghantar aluminium karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi. tapi kelemahan nya ialah untuk besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dari aluminium dan juga lebih mahal. Oleh karena itu kawat penghantar aluminium telah menggantikan kedudukan tembaga. Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat aluminium digunakan campuran aluminium (aluminium alloy). Untuk saluran - saluran tegangan tinggi, dimana jarak antara dua tiang/menara jauh (ratusan meter), dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi. Untuk itu digunakan kawat penghantar ACSR.
2.3.4 Kawat Tanah
Kawat tanah atau “ground wires” juga disebut sebagai kawat pelindung (shield wires) gunanya untuk melindungi kawat - kawat fasa terhadap sambaran petir. Jadi kawat tanah itu dipasang diatas kawat fasa. Sebagai kawat tanah umumnya dipakai kawat baja (steel wires) yang lebih murah, tetapi tidak jarang digunakan ACSR.
2.3.5 Konfigurasi Saluran Transmisi
Dalam saluran transmisi udara, dikenal beberapa macam bentuk konfigurasi saluran yaitu :
1. Saluran Transmisi dengan Konfigurasi Horisontal
2. Saluran Transmisi dengan konfigurasi Vertikal
3. Saluran Transmisi dengan Konfigurasi Delta
2.4 Dasar Pemilihan Tegangan
Pemilihan tegangan saluran transmisi berkaitan erat dengan kapasitas daya yang disalurkan. Pada penyaluran tenaga listrik dengan daya besar dan jarak yang relatif panjang, banyak hal - hal yang perlu dipertimbangkan terutama ditinjau dari segi ekonomisnya seperti efisiensi, losses, factor cuaca, jenis konduktor, temperature dan lain - lain. Untuk mengatasi hal itu, maka dalam transmisinya biasanya cenderung untuk menaikkan tegangannya ketingkat tegangan yang lebih tinggi. Dengan cara ini maka daya guna penyaluran akan lebih efektif karena rugi – rugi transmisi dapat diturunkan. Langakah - langkah yang dilakukan pada proses estimasi dan penentuan tegangan kerja adalah sebagai berikut :
a. Input data daya yang dikirim Pr (MW) dan panjang saluran (km)
b. Input data pemilihan tegangan standar V (kV)
c. Penetuan nilai koefisien kapasitas k.
d. Perhitungan daya saluran Prs (MW) dengan menggunakan rumus :
Prs = V 2
1000. Lk
Dengan :
Prs = Kapasitas daya saluran (MW)
V = Tegangan standar (kV)
k = Koefisien kapasitas
L = Panjang saluran (km)
Nilai tegangan yang dipakai dalam perhitungan ini adalah nilai - nilai tegangan standar. Tiap nilai tegangan standar mempunyai koefisien kapasitas yang tertentu.
2.5. Bundle Conductor (Kawat Berkas)
Kawat jenis ini terdiri dari dua kawat atau lebih dalam satu fasanya masing-masing terpisah dengan jarak tertentu. Kawat ini mempunyai kelebihan-kelebihan dibandingkan kawat padat, karena dengan menggunakan kawat berkas dapat mengurangi gejala korona, juga kapasitasnya lebih besar serta reaktansinya lebih kecil. Kawat berkas (bundle conductor) lebih tepat bila digunakan pada tegangan transmisi dengan tegangan diatas 230 kV, tetapi dapat juga digunakan untuk tegangan transmisi yang lebih rendah apabila dibutuhkan kapasitas saluran transmisi yang lebih baik dan tinggi. Pada penerapannya diperlukan pula perentang (spacer) yang berfungsi untuk menghindarkan terjadinya tumbukan antar sub konduktor karena gejala elektro mekanis atau angin. Keuntungan menggunakan bundle conductor bila dibandingkan dengan menggunakan single conductor adalah :
1. Mampu menyalurkan daya yang lebih besar dengan kerugian yang kecil karena bisa dicapai efisiensi yang tinggi.
2. Mempunyai induktansi dan reaktansi perfasa yang kecil untuk konduktor dengan material yang sama.
3. Mempunyai kapasitas perfasa yang lebih besar reaktansi yang lebih rendah dan memperbesar muatan arus yang dapat memperbaiki faktor daya.
4. Mengurangi impedansi surja saluran. Untuk menentukan R ( jarak sub bundle conductor ke pusat lingkaran) dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :
R =S0
2.sin ( πn)
Untuk jarak yang sama maka :
untuk n = 3 maka R = So / √3
untuk n = 4 maka R = So / √2
untuk n = 6 maka R = So
untuk n = 8 maka R = So / (2.sin22,5°)
Dimana :
R = Jarak sub bundle conductor ke pusat lingkaran
So = Jarak spasi antar sub bundle conductor
n = Jumlah sub conductor
2.6 Rugi Daya Saluran TransmisiRugi-rugi yang dialami oleh saluran transmisi terutama pada saluran
transmisi tegangan ekstra tinggi (EHV) dipengaruhi oleh dua hal yaitu rugi tahanan dan rugi korona, adapun dalam menghitung rugi-rugi tahanan dengan menggunakan rumus :
Rt = 3.n.lk2.R
Dimana:
Rt = Rugi-rugi tahanan saluran transmisi
n = Jumlah konduktor per phasa
lk = Arus per konduktor
R = Nilai tahanan resistansi kawat transmisi
2.8 Perencanaan Isolasi Saluran Transmisi
Dalam sistem tenaga sangat diniungkinkan limbulnya tegangan lebih. Tegangan lebih dapat disebabkan oleh kilat dan switching. Berkenaan dengan tegangan ini erat sekali hubungannya dengan isolasi. Pada perencanaan jaringan transmisi perlu juga mempertimbangkan jenis serta jumlah isolasi yang akan digunakan. Langkah-langkah dalam perencanaan isolasi sebagui berikut:
a. Data Input berupa tegangan sistem V (kV),b. konfigurasi saluran yang dipilih-KS (horisontal ataukah vertikal), Tipe
Insolator yang dipilih (tipe string I atau string V ).c. Penentuan tegangan flashover lightning (Tegangand. Critical flashover) VCFO dan tegangan flashover swhching (Tegangan
withstand Switching Surge Crest),e. Perhitungan koefisien keamanan k, (koefisien keamanan phasa tengah) dan
k2 (koefisien keamanan phasa pinggir)f. Perhitungan jumlah isolator optimal
Perhitungan ini dimaksudkan untuk menentukan jumlah isolator pada tiap-tiap yang mampu menahan tegangan lebih switching dan lightning pada daerah tertentu. Sedangkan langkahlangkah perhitungan adalah sebagai berikut :
Menentukan jenis isolator dan data kalalog insolator Penentuan jumlah dan panjang Isolator tiap phase
2.7 Penentuan Outline Tower
Yang dimaksud dengan outline tower adalah informasi dan perancanangan dari sebuah menara (tower) informasi ini sangat dibutuhkan oleh seorang perencana dalam merencanakan suatu sistem jaringan transmisi. Dari data outline tower ini seorang perencana dapat menentukan tipe tower beserta ukuran-ukuran jarak bebas (clearence) yang bersangkutan dengan perancangan tower. Informasi keluaran outline tower yang dibutuhkan terdiri dari :
1. Andongan,
2. Jarak bebas ke tanah (Ground Clearance),
3. Jarak vertikal dan horisontal antar kawat,
4. Diagram clearance dari jarak terhadap kawat fasa,
5. Panjang isolator set.
2.7.1 Andongan
Andongan adalah jarak proyeksi yang diukur dari tinggi tower saluran transmisi terhadap jarak lingkungan penghantar yang terendah. Hal ini terjadi karena beratnya penghantar yang direntangkan antara dua tiang transmisi. Dengan diketahuinya jarak andongan, maka akan ditentukan tinggi menara minimum yang harus dibangun. Dalam perhitungan andongan, faktor yang perlu diperhhungkan adalah parameter pemuaian penghantar yang disebabkan oleh kenaikan suhu penghantar karena pemuaian ini akan menyebabkan pertambahan panjang pada penghantar, sehingga juga akan mengakibatkan bertambah panjangnya nilai andongan dan nilai sebenarnya. Keadaan kondisi permukaan tanah yang tidak rata akan menyebabkan tiang Menara mempunyai perbedaan tinggi antara satu dengan yang lainnya. Pada kondisi seperti ini diperlukan metode perhiturtgan yang berbeda dari perhitungan andongan yang biasanya, perhitungan andongan diklasifikasikan menjadi dua jenis berdasarkan kondisi menara penyangga pada saluran penghantar, yaitu:
• Menara yang tingginya sama• Menara yang tingginya berbeda
2.7.2 Pentanahan Kaki Menara
Untuk melindungi kawat fasa terhadap sambaran langsung dari petir digunakan satu atau dua kawat tanah yang terletak diatas kawat fasa dengan sudut perlindungan lebih kecil 18°. Dengan demikian kemungkinan terjadiya loncatan api karena sambaran petir secara langsung dapat diabaikan. Kemungkinan terjadinya loncatan balik (back flashover) karena sambaran kilat secara langsung pada puncak menara atau kawat tanah letap masih ada, dan untuk mengurangi tahanan kaki menara harus dibuat tidak melebihi 10 ohm. Tahanan kaki menara 10 ohm dapat diperoleh dengan menggunakan satu atau lebih batang pengetanahan (ground road) dan atau sistem counterpoise. Pemilihan penggunaan batang pengetanahan dan atau sistem counterpoise tergantung dari tahanan jenis
BAB III
PEMBAHASAN
3.1. Pengaruh Letak beban Perencanaan penyulang
Pesatnya pembangunan pada suatu daerah akan sangat menentukan saluran
yang akan dibangun sehingga dibutuhkan data data yang akan digunakan untuk
menganalisa terkait dengan pembangunan penyulang yang meliputi :
a. Perkembangan jumah penduduk dari tahun ke tahun, sesuai dengan hasil
survey
b. Jumah rata – rata anggota rumah tangga.
c. Elektrifikasi rasio
d. Kebutuhan beban terpasang per – pelanggan
e. Kehilangan energy listrik
f. Factor beban, factor daya, factor kebutuhan.
Bila dicari rata – rata untuk pertumbuhan penduduk dengan rumus :
r=n√ P1
P0−1
Dimana :
r = rata – rata pertumbuhan penduduk.
P0 = banyaknya penduduk tahun awal.
P1 = banyaknya penduduk tahun ke n
n = banyaknya tahun.
Sehingga jika suatu daerah memiliki pembangunan yang cukup pesat dengan permintaan energi yang cukup banyak maka akan dibangun juga penyulang yang cukup handal.
3.2. Pemilihan Jenis dan Ukuran Penghantar
3.2.1. Pemilihan Jenis penghantar
Jenis - jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi adalah : Tembaga dengan konduktivitas 100% (CU 100%), tembaga
konduktivitas 97,5% (CU 97,5%) atau aluminium dengan konduktivitas 61% (Al 61%). Kawat penghantar aluminium terdiri dari berbagai jenis dengan lambang sebagai berikut :
a. AAC = All - Aluminium Conductor, yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari aluminium.
Gambar 1 .Kawat AAC
b. AAAC = All Aluminium - Alloy Conductor, yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran aluminium. Kabel ini terbuat dari aluminium-magnesium-silicon campuran logam, keterhantaran elektris tinggi yang berisi magnesium silicide, untuk memberi sifat yang lebih baik. Kabel ini biasanya dibuat dari paduan aluminium 6201. AAAC mempunyai suatu anti karat dan kekuatan yang baik, sehingga daya hantarnya lebih baik.
Gambar 2. Kawat AAAC
ACSR = Aluminium Conductor Steel - Reinforced, yaitu kawat penghantar aluminium ber-inti kawat baja. Kabel ini digunakan untuk
saluran-saluran Transmisi tegangan tinggi, dimana jarak antara menara/tiang berjauhan, mencapai ratusan meter, maka dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi, untuk itu digunakan kawat penghantar ACSR.
Gambar 3.Kawat ACSR
ACAR = Aluminium Conductor Alloy - Reinforced, yaitu kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran sehingga lebih kuat daripada ACSR.
Gambar 4. Kawat ACAR
Kawat penghantar tembaga mempunyai beberapa kelebihan disbanding dengan kawat penghantar aluminium karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi. tapi kelemahan nya ialah untuk besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dari aluminium dan juga lebih mahal. Oleh karena itu kawat penghantar aluminium telah menggantikan kedudukan tembaga. Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat aluminium digunakan campuran aluminium (aluminium alloy). Untuk saluran - saluran tegangan tinggi, dimana jarak antara dua tiang/menara jauh (ratusan meter), dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi. Untuk itu digunakan kawat penghantar ACSR.
3.2.2. Pemilihan Ukuran Penghantar
Perencanaan suatu jaringan juga meliputi penentuan ukuran tipe konduktor. Ukuran dan tipe konduktor ditentukan oleh arus yang lewat melalui konduktor, karena besar penampang konduktor berbanding lurus dengan kapasitas kuat arusnya. Semakin besar kuat arus yang mengalir melalui saluran transmisi maka semakin besar pula daya yang mampu dikirim oleh saluran transmisi. Kuat arus perphasa pada perencanaan ini berdasarkan pada rumus sebagai berikut :
I = S
√3 .VrDimana :I = Arus per fasa (A)S = Daya yang dikirim (MVA)Vr = Tegangan sistem (kV)
Setelah didapatkan hasil dari perhitungan perfasa selanjutnya akan dihitung besar dari arus perkonduktor dengan menggunakan rumus :
Ik = I / npDimana :Ik = Arus perkonduktor (A)I = Arus perfasa (A)np = Jumlah konduktor perfasa
Dari hasil perhitungan arus perkonduktor tersebut akan ditentukan jenis dan ukuran konduktor dengan melihat pada table pemilihan ukuran konduktor. Kapasitas saluran transmisi Prs dapat dinyatakan sebagai fungsi dari tegangan pada titik penerimaan dan panjang saluran. Standar pemilihan tipe serta ukuran konduktor selalu mempertimbangkan faktor - faktor keamanan, sehingga pada pemilihannya akan dipilih ukuran diameter konduktor yang lebih besar.
3.3. Sistem Pengaman Saluran
3.3.1 Fuse Cut Out
Fuse Cut Out merupakan sebuah alat pemutus rangkaian listrik yang
berbeban pada jaringan distribusi yang bekerja denga cara meleburkan bagian dari
komponennya (fuse link) yang telah dirancang khusus dan disesuaikan dengan
ukurannya itu. Disamping itu FCO merupakan peralatan proteksi yang bekerja
apabila terjadi gangguan arus lebih. Alat ini akan memutuskan rangkaian listrik
yang satu dengan yang lain apabila dilewati arus yang melewati kapasitas
kerjanya. Prinsip kerjanya adalah ketika terjadi gangguan arus maka fuse pada cut
out akan putus, dan tabung ini akan lepas dari pegangan atas, dan menggantung di
udara, sehingga tidak ada arus yang mengalir ke sistem.
Adapun cara perlindungannya adalah dengan melelehkan fuse link,
sehingga dapat memisahkan antara bagian yang sehat dan yang terganggu.
Sedangkan fuse link itu sendiri adalah elemen inti dari FCO yang terletak di
dalam fuse holder dan mempunyai titik lebur tertentu. Jika beban jaringan sesudah
FCO menyentuh titik lebur tersebut, maka fuse link akan meleleh dan akan
memisahkan jaringan sebelum FCO dengan jaringan sesudah FCO.
Pada LBS ,Fuse Cut Out ini dipasang untuk mengamankan jaringan atau system
dari arus hubung singkat pada VT . Jika terjadi masalah/kerusakan pada VT
sehingga FCO akan segera memutus rangkaian listrik agar jaringan aman dari arus
hubung singkat pada VT.
Gambar 5. Fuse Cut Out
3.3.2 Arrester
Arrester adalah suatu alat pelindung bagi peralatan system tenaga listrik
terhadap surya petir. Alat pelindung terhadap gangguan surya ini berfungsi
melindungi peralatan system tenaga listrik dengan cara membatasi surja tegangan
lebih yang datang dan mengalirkannya ke tanah. Berhubung dengan fungsinya itu
ia harus dapat menahan tegangan system 50 Hz untuk waktu yang terbatas dan
harus dapat melewatkan surja arus ke tanah tanpa mengalami kerusakan. Ia
berlaku sebagai jalan pintas sekitar isolasi. Arrester membentuk jalan yang mudah
untuk dilalui oleh kilat atau petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang
tinggi pada peralatan.
Selain melindungi perlatan dari tegangan lebih yang diakibatkan oleh
tegangan lebih external, arrester juga melindungi peralatan yang diakibatkan oleh
tegangan lebih internal seperti surja hubung, selain itu arrester juga merupakan
kunci dalam koordinasi isolasi suatu system tenagan listrik. Bila surja dating ke
gardu induk arrester bekerja melepaskan muatan listrik serta mengurangi tegangan
abnormal yang akan mengenai peralatan dalam gardu induk. Arrester terhubung
dengan fuse cut out.
Gambar 6. Arrester
3.3.3 Load Break Switch (LBS)
Load Break Switch (LBS) merupakan saklar atau pemutus arus tiga fase
untuk penempatan di luar ruas pada tiang pancang, yang dikendalikan secara
elektronis. Switch dengan penempatan di atas tiang pancang ini dioptimalkan
melalui control jarak jauh dan skema otomatisasi. Swich pemutus beban juga
merupakan sebuah sistem penginterupsi hampa yang terisolasi oleh gas SF6 dalam
sebuah tangki baja anti karat dan disegel. Sistem kabelnya yang full-insulated dan
sistem pemasangan pada tiang pancang yang sederhana yang membuat
proses instalasi lebih cepat dengan biaya yang rendah.
Sistem pengendalian elektroniknya ditempatkan pada sebuah kotak
pengendali yang terbuat dari baja anti karat sehingga dapat digunakan dalam
berbagai kondisi lingkungan. Panel pengendali (user-friendly) dan tahan segala
kondisi cuaca. Sistem monitoring dan pengendalian jarak jauh juga dapat
ditambahkan tanpa perlu menambahkan Remote Terminal Unit (RTU).
Gambar 7. Load Break Switch (LBS)
3.3.4 Isolator
Fungsi utamanya adalah sebagai penyekat listrik pada penghantar terhadap
penghantar lainnya dan penghantar terhadap tanah. Tetapi karena penghantar yang
disekatkan tersebut mempunyai gaya mekanis berupa berat dan gaya tarik yang
berasal dari berat penghantar itu sendiri, dari tarikan dan karena perubahan akibat
temperatur dan angin, maka isolator harus mempunyai kemampuan untuk
menahan beban mekanis yang harus dipikulnya. Untuk penyekatan terhadap tanah
berarti mengandalkan kemampuan isolasi antara kawat dan batang besi pengikat
isolator ke travers, sedangkan untuk penyekatan antar fasa maka jarak antara
penghantar satu dengan yang dilakukan adalah memberi jarak antara isolator satu
dengn lainnya dimana pada kondisi suhu panas sampai batas maksimum dan
angin yang meniup sekencang apapun dua penghantar tidak akan saling
bersentuhan.
Bahan isolator untuk SUTM adalah porselin / keramik yang dilapisi glazur
dan gelas, tetapi yang paling banyak adalah dari porselin ketimbang dari gelas,
dikarenakan udara yang mempunyai kelembaban tinggi pada umumnya di
Indonesia isolator dari bahan gelas permukaannya mudah ditempeli embun.
Warna isolator pada umumnya coklat untuk bahan porselin dan hijau-bening
untuk bahan gelas.
Gambar 8. Isolator Tumpu
3.4 Bagian – Bagian Penyulang
3.4.1. Tiang Penyulang
tiang penyulang/feeder pada distribusi tenaga listrik terbuat dari tiang
beton dengan karakteristik semakin keatas, semakin kecil diameter tiang
penyulang tersebut. Tiang penyulang pada umumnya merupakan tiang tunggal,
namun ada juga yang ganda terutama yang dipasangkan dengan transformator
distribusi. Perencanaan material dan ukuran tiang listrik ditentukan oleh faktor-
faktor mekanis seperti momen, kecepatan angin, kekuatan tanah, besar beban
penghantar, kekuatan tiang dan sebagainya. Gambar dari tiang penyulang tunggal
dan ganda adalah sebagai berikut:
Gambar 9. Tiang Penyulang Tunggal
Gambar 10. Tiang Penyulang Ganda
3.4.2. Lengan Tiang / Cross Arm
Cross Arm dipakai untuk menjaga penghantar dan peralatan yang perlu
dipasang diatas tiang. Material Cross Arm terbuat dari besi. Cross Arm dipasang
pada tiang yang pemasangannya dapat dengan memasang klem-klem, disekrup
dengan baut dan mur secara langsung. Pada Cross Arm dipasang baut-baut
penyangga isolator dan peralatan lainnya, biasanya Cross Arm ini dibor terlebih
dahulu untuk membuat lubang-lubang baut
3.4.3. Isolator
Isolator adalah alat untuk mengisolasi penghantar dari tiang listrik atau
Cross Arm. Jenis-jenis isolator yang digunakan biasanya dipakai untuk SUTM
adalah isolator tumpu. Isolator tarik biasanya dipasang di tiang tarik atau akhir
dan isolator tumpu biasanya dipasang pada tiang penyangga.
Gambar 11. Isolator Pada Tiang Penyulang
2.1.3 Transformator
Transormator adalah merupakan salah satu komponen instalasi tenaga
listrik yang terpasang di jaringan distribusi. Berfungsi sebagai trafo daya penurun
tegangan dari tegangan menengah ke tegangan rendah, dan selanjutnya tegangan
tersebut disalurkan ke konsumen. Trafo ini sering disebut Gardu Tiang Trafo
(GTT). Mengingat fungsi dan harga trafo tersebut cukup mahal bila dibandingkan
dengan peralatan distribusi lainnya, maka pemeliharaan preventif yang dilakukan
secara intensif, dengan kriteria pemeliharaan yang jelas untuk setiap komponen
GTT dan ditangani oleh tenaga yang terampil dengan peralatan yang memadai
agar pemeliharaan tersebut berjalan dengan efektif.
Gardu Tiang Trafo(GTT) berlokasi dekat dengan konsumen, trafo
dipasang pada tiang listrik dan menyatu dengan jaringan listrik. Untuk
mengamankan trafo dan sistemnya, GTT dilengkapi dengan unit-unit pengaman
yang ditempatkan pada Perangkat Hubung Bagi Tegangan Rendah (PHB-TR)
Trafo daya step down berfungsi untuk menurunkan dari tegangan menengah 20kV
ke tegangan rendah 380/200 V(referensi tegangan trafo 400/231 V).
Gambar 12. Transformator
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
1. Saluran Transmisi merupakan media yang digunakan untuk mentransmisikan
tenaga listrik dari Generator Station/ Pembangkit Listrik sampai distribution
station hingga sampai pada konsumen pengguna listrik. Tenaga listrik di
transmisikan oleh suatu bahan konduktor yang mengalirkan tipe saluran
transmisi listrik.
2. Transformator adalah salah komponen elektro yang berkerja untuk menaikan
tegangan serta menurunkan tegangan sehingga dapat digunakan oleh
konsumen.