PERFORMA PADA SALURAN TRANSMISI

Januar Adi PerdanaJurusan Teknik Elektro, Surabaya 60111, email : januar@elect-eng.its.ac.id

Institut Teknologi Sepuluh Nopember SurabayaIndonesia

Abstrak – Pada sistem transmisi , ada beberapa parameter penting yang harus diperhatikan karena transmisi adalah hal yang penting dalam Sistem Tenaga Listrik. Adapun parameter tersebut adalah panjang saluran, karakteristik saluran dan kapasitansi. Masing-masing mempunyai pengaruh tersendiri bagi performa pada saluran transmisi.

Kata Kunci: Transmisi,Kapasitansi

1. PENDAHULUAN

Sistem transmisi merupakan rantai penghubung antara pusat pembangkit dan sistem distribusi melalui hubungan-hubungan antar sistem dapat pula menuju ke sistem-sistem tenaga yang lain. Komponen-komponen utama system transmisi antara lain: Pusat Pembangkit Listrik Merupakan tempat energi listrik pertama kali dibangkitkan, dimana terdapat turbin sebagai penggerak mula (prime mover) dan generator yang membangkitkan listrik. Transmisi Tenaga Listrik Merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga listrik (power plant) hingga saluran distribusi listrik (substation distribution), sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumen pengguna listrik. Sistem Distribusi Merupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari : Pusat Pengatur (Distribution Control Center/DCC), saluran tegangan menengah yang juga biasa disebut tegangan distribusi primer yang merupakan saluran udara atau kabel tanah, gardu distribusi tegangan menengah yang terdiri dari panel-panel pengatur tegangan menengah dan trafo sampai dengan panel-panel tegangan rendah (380 V, 220V) yang menghasilkan tegangan kerja atau tegangan jala-jala untuk industri dan konsumen. Beban Merupakan pengguna atau konsumen listrik.

Selama ini ada pemahaman bahwa yang dimaksud transmisi adalah proses penyaluran energi listrik dengan menggunakan tegangan tinggi saja. Bahkan ada yang memahami bahwa transmisi adalah proses penyaluran energi listrik dengan menggunakan tegangan tinggi dan melalui saluran udara (over head line). Namun sebenarnya, transmisi adalah proses penyaluran energi listrik dari satu tempat ke tempat lainnya, yang besaran tegangannya adalah Tegangan Ultra Tinggi (UHV), Tegangan Ekstra Tinggi (EHV), Tegangan Tinggi (HV), Tegangan Menengah (MHV), dan Tegangan Rendah (LV).

Berupa kawat-kawat yang di pasang pada menara atau tiang dan bisa juga melalui kabel yang di pendam di bawah permukaan tanah, saluran transmisi berfungsi menyalurkan energi listrik dari pusat pembangkit, yang umumnya terletak jauh dari pusat beban, ke gardu induk penurun tegangan yang memiliki transformer penurun tegangan dari tegangan transmisi ke tegangan distribusi (menengah). Saluran transmisi ini mempunyai tegangan yang tinggi agar dapat meminimalkan rugi-rugi daya (power losses) disaluran. Contoh dari saluran transmisi di Indonesia adalah : SUTT (Saluran Udara Tegangan Tinggi, dengan tegangan kerja 70--150 kV), SUTET (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi, dengan tegangan kerja 500 kV).

Sedangkan Penurunan tegangan dari tingkat tegangan transmisi pertama-pertama dilakukan pada gardu induk (GI), dimana tegangan diturunkan ke tegangan yang lebih rendah, misalnya dari 500 kV ke 150 kV atau dari 150 kV ke 70 kV. Kemudian penurunan kedua dilakukan pada gardu induk distribusi dari 150 kV ke 20 kV atau dari 70 kV ke 20 kV. Tegangan 20 kV ini disebut tegangan distribusi primer.

Yang dimaksud dengan karakteristik listrik dari saluran transmisis adalah konstanta-konstanta saluran, yaitu tahanan, induktansi, konduktansi, dan kapasitansi. Pada saluran udara konduktansi sangat

kecil sehingga dengan mengabaikan kanduktansi itu perhitungan-perhitungan akan jauh lebih mudah dan pengaruhnya pun masih dalam batas-batas yang dapat diabaikan.Tahanan

Tahanan pada suatu kawat penghantar diberikan oleh :

R = l / ADimana : = resistivitas,

l = panjang kawat,A = luas penampang kawat.

Dalam table yang sering kita jumpai, penampang kawat diberikan dalam satuan “Circular Mil”, disingkat CM. definisi dari CM adalah penampang kawat yang mempunyai diameter 1 mil. Induktansi

Dalam penurunan rumus-rumus untuk induktansi dan reaktansi induktip dari suatu konduktor biasanya diabaikan dua factor, yaitu :

a. Efek kulit (skin effect) danb. Efek sekitar (proximity effect)

Efek kulit adalah gejala pada arus bolak-balik, bahwa kerapatan arus dalam penampang konduktor tersebut makin besar kea rah permukaan kawat. Tetapi bila kita hanya meninjau frekuensi kerja maka pengaruh efek kulit itu sangat kecil dan dapat diabaikan.Efek sekitar ialah pengaruh dari kawat lain yang berada di samping kawat yang pertama (yang ditinjau) sehingga distribusi fluks tidak simetris lagi. Tetapi bila radius konduktor kecil terhajap jarak antara kedua kawat maka efek sekitar ini sangat kecil dan dapat diabaikan.

KapasitansiKapasitansi suatu saluran transmisi adalah

akibat beda potensial antara konduktor (penghantar); kapasitansi mengakibatkan penghantar tersebut bermuatan seperti yang terjadi pada pelat kapasitor bila terjadi beda potensial diantaranya. Kapasitansi antara penghantar adalah muatan per unit beda potensial. Kapasitansi antara penghantar sejajar suatu konstanta yang tergantung pada ukuran dan jarak pemisah antara penghantar.untuk saluran daya yang panjangnya kurang dari 80 km, pengaruh kapasitansinya kecil dan biasanya dapat diabaikan. Untuk saluran-saluran yang lebih panjang dengan tegangan yang lebih tinggi, kapasitansi bertambah lebih penting.

Kapasitansi antara dua penghantar pada saluran dua kawat didefinisikan muatan pada penghantar itu per unit beda potensial diantara keduanya. Dalam bentuk persamaan, kapasitansi per satuan panjang adalah

C = q/v F/m

Kompensasi Pada Saluran TransmisiAlat-alat kompensasi pada saluran-saluran

transmisi adalah reactor shunt, kaparitor seri, kapasitor seri, atau kombinasi antara keduanya. Kompensasi dengan reactor shunt biasanya digunakan pada saluran transmisi jarak menengah dan kompensasi dengan kapasitor atau kombinasi reactor shunt dan kapasitor seri digunakan pada saluran yang lebih panjang.

Kompensasi Reaktor Shunt

Kompensasi reactor shunt dilakukan dengan memasang reactor shunt pada salah satu ujung atau pada kedua ujung saluran. Bila saluran itu panjang sekali, maka saluran dibagi dalam beberapa bagian dan setiap bagian dikompensasi

Kompensasi SeriKompensasi seri dilakukan dengan kapasitor

seri. Kapasitor seri dipasang pada salah satu ujung saluran dan bila saluran lebih panjang maka dipasang pada kedua ujung saluran. Pemasangan kapasitor ditengah-tengah saluran adalah lebih baik tetapi lebih mahal karena harus menambah gardu khusus untuk instalasi kapasitor tersebut.

Kapasitor seri lebih efektif untuk menkompensasikan reaktansi seri, dengan demikian menaikkan limit daya statis atau menaikkan stabilitas saluran. Kompensasi seri dilengkapi dengan suatu “spark gap” untuk perlindungan terhadap hubung singkat. Salah satu yang perlu diperhatikan dengan kompensasi seri adalah derajat kompensasi. Derajat kompensasi tidak boleh terlalu besar, karena akan menimbulkan resonansi seri.

Dengan pemasangan kapasitor seri, reaktansi ekivalen berkurang, dengan demikian jatuh tegangan berkurang, jadi pengaturan tegangan lebih baik. Selain itu eraktansi seri berkurang, jadi limit daya statis bertambah besar.

2. KLASIFIKASI SALURAN TRANSMISI

Ada dua kategori saluran transmisi , saluran udara (overhead lines) dan saluran kabel tanah (underground cable). Untuk saluran udara menyalurkan tenaga listrik melalui isolator-isolator, sedangkan saluran kabel tanah menalurkan tenaga listrik melalui kabel-kabel yang ditanam dibawah permukaan tanah. Kedua cara penyaluran diatas mempunyai untung dan ruginya. Dibandingkan dengan saluran udara, saluran bawah tanah tidak terpengaruh oleh cuaca buruk, taufan, hujan angin, bahaya petir. Lagi pula saluran bawah tanah lebih estetis karena tidak mengganggu pandangan. Karena itu saluran bawah tanah banyak digunakan di kota-kota besar. Namun biaya pembangunannya cukup mahal dibandingkan dengan saluran udara, dan perbaikannya lebih sukar bila terjadi gangguan hubungan singkat

3. PARAMETER SALURAN TRANSMISI

3.1. Panjang Saluran

Dari percobaan yang telah dilakukan didapatkan data sebagai berikut :

Transmisi Pendek

U1 = 355 V U2 = 360 V ratio U2/U1 = 1,014 Qc = 30 Var

Transmisi Menengah

U1 = 360 V U2 = 380 V ratio U2/U1 = 1,056 Qc = 65 Var

Transmisi Panjang

U1 = 360 V U2 = 395 V ratio U2/U1 = 1.097 Qc = 70 Var

Saluran Transmisi Penambahan Kapasitansi

U1 = 370 V U2 = 445 V ratio U2/U1 = 1.203 Qc = 110 Var

Berdasarkan data dari percobaan terlihat bahwa panjang saluran mempengaruhi besar kenaikan tegangan di sisi terima. Semakin panjang salurannya maka tegangan di sisi terima semakin besar pula. Hal ini karena adanya line charging. Kemudian semakin

panjang saluran maka rasio U2/U1 nya semakin besar pula. Selain itu dapat diamati bahwa Semakin panjang saluran maka semakin besar pula daya reaktif (Q) yang dibutuhkan.

Saluran transmisi juga membutuhkan daya aktif sebab saluran transmisi sendiri merupakan suatu penghantar yang mengandung resistansi, sehingga dalam saluran transmisi tanpa beban juga membutuhkan daya aktif. Nilainya dapat dilihat pada wattmeter yang terpasang. Daya aktif ini timbul akibat adanya rugi-rugi transmisi yang disebabkan oleh adanya resistansi saluran yang berbentuk panas.

Semakin panjang saluran daya reaktif yang dibutuhkan juga akan semakin besar. Hal ini disebabkan adanya rugi – rugi pada saluran transmisi yang bersifat induktif.

Hasil pengukuran untuk panjang saluran 100% tanpa menggunakan kapasitansi. Dari data dapat kita lihat jika tanpa menggunakan kapsitansi tegangan disisi terima tidak terlalu besar tetapi setelah ditambahkan kapasitansi tegangan disisi terima bertambah besar.

3.2 Karakteristik Beban

a. Beban Ohm-Induktif dan Induktif Murni

Karakteristik yang umum untuk tegangan dari semua pengukuran adalah bahwa penurunan beban ohm-induktif tidak berpengaruh dengan besar tegangan kirim, begitu pula dengan tegangan terima.

Dari percobaan yang telah dilakuakan didapatkan data sebagai berikut :

L = 1.2 H

R (%)

U1

(V)U2

(V)Pt

(W)Qt

(VAR)U2

(V)I2

(A)Cos φ

100 345 0.15 40 20 300 0.30.5 lag

80 345 0.15 50 30 300 0.40.6 lag

60 345 0.2 60 35 300 0.450.7 lag

40 340 0.4 85 50 285 0.570.8 lag

Berdasarkan data yang diperoleh melalui suatu percobaan Dengan nilai R yang berbeda didapatkan untuk nilai induktor (L) yang sama, maka nilai daya pada sisi primer (aktif dan reaktif) akan semakin besar jika nilai R semakin kecil.

Tegangan sisi primer dan sisi sekunder tidak mengalami perubahan untuk nilai resistansi yang berubah, sedangkan tegangan antara sisi sumber akan mengalami drop tegangan sehingga tegangan pada sisi beban akan lebih kecil daripada tegangan sisi sumber,

Nilai cos j akan semakin besar jika nilai resistansi semakin kecil. Hal ini dikarenakan semakin kecil nilai R maka beban akan semakin induktif dan tegangan akan menjadi drop.

Terlihat bahwa penurunan beban ohm-induktif sebanding dengan besar tegangan kirim, begitu pula dengan tegangan terima. Hanya saja karena panjangnya saluran transmisi dan bebannya induktif menyebabkan tegangan pada sisi terima mengalami drop tegangan. Hal ini sesuai dengan teori bila beban L-nya semakin dinaikkan maka pada tegangan terima mengalami drop, namun bila saluran transmisinya panjang maka drop tegangan dapat dikurangi dengan adanya line charging.

Beban induktif mengkonsumsi daya reaktif karena daya reaktif besarnya dipengaruhi oleh beban L, di mana semakin besar beban L maka daya reaktifnya semakin kecil. Hal ini dikarenakan beban induktif menyerap daya reaktif. Oleh karena daya reaktif yang menurun maka cos φ nya menjadi naik.

b. Beban Ohm-Kapasitif dan Kapasitif MurniDari percobaan yang telah dilakuakan didapatkan

data sebagai berikut :

C = 2µF

R (%)

U1

(V)U2

(V)Pt

(W)Qt

(VAR)U2

(V)I2

(A)Cos φ

100 360 0.51 60 75 410 0.250.9 lead

80 360 0.55 75 65 410 0.250.92 lead

60 360 0.62 90 50 400 0.30.95 lead

40 350 0.65 130 15 370 0.60.97 lead

Berdasarkan percobaan diperoleh penurunan beban ohm-kapasitif menyebabkan tegangan sisi kirim semakin kecil, begitu pula dengan tegangan di sisi terima yang semakin mengecil. Hanya saja karena panjangnya saluran dan bebannya yang kapasitif menyebabkan tegangan terima menjadi lebih besar dari tegangan kirim, hal ini berkebalikan dengan beban induktif.

Untuk nilai setiap beban kapasitor yang diberikan, tegangan sisi sekunder selalu lebih besar daripada sisi primer.

Pada saat diberikan beban C sebesar 2 mF, semakin kecil beban resistifnya maka semakin besar nilai cos j - nya, tegangan di sisi sekunder menurun sedangkan arusnya meningkat.

Dapat dilihat dari data yang didapat bahwa dengan adanya beban yang bersifat kapasitif akan menyebabkan daya yang ada pada sisi terima memiliki power factor minus yaitu leading. Ini artinya daya pada sisi terima berlawanan phasa dengan pada sisi kirim. Hal ini disebabkan pada sisi kirim harus memenuhi beban yang berupa rugi-rugi sepanjang saluran yang dilaluinya yang bersifat induktif sedangkan pada beban bersifat kapasitif maka nilainya akan berlawanan phasa.

Pelepasan Beban Resistif dengan C = 2 mF, terlihat pada data bahwa tegangan dan arus di sisi penerima mengalami kenaikan. Jadi sesuai dengan teori bahwa dengan penambahan kapasitor akan memperbaiki cos j. Beban yang bersifat kapasitif merupakan beban yang sifatnya berlawanan dengan beban induktif sehingga beban ini hanya akan bersifat sebagai pengurang bagi beban induktif

3.3PENGKOMPENSASIANDari percobaan yang telah dilakuakan

didapatkan data sebagai berikut :

Kompensasi Paralel

L = 2.4 H dan C = 4µF

R (%)

U1

(V)U2

(V)Pt

(W)Qt

(VAR)U2

(V)I2

(A)Cos φ

100 355 0.4 63 55 390 0.20.98 lead

80 360 0.45 75 50 390 0.250.97 lead

60 355 0.55 90 35 380 0.35 0.99

lead

40 350 0.71 125 5 360 0.570.99 lead

Kompensasi seri

C = 4µF

L (H)

R (%)

U1

(V)U2

(V)Pt

(W)Qt

(VAR)U2

(V)I2

(A)Cos φ

2.4 80 365 0.5 20 100 435 0.10.85 lag

1.2 40 370 0.5 12 100 440 0.10.83 lag

1.0 30 370 0.5 10 100 440 0.10.8 lag

Berdasarkan percobaan di atas diperoleh Kesimpulan sebagai berikut :

Percobaan Pengkompensasian (Kompensasi Pararel)

Kompensasi yang dipasang pararel akan meningkatkan power factor yang dimiliki system. Sehingga dengan turunnya nilai R sedang nilai L dan C tetap, power factor beban akan semakin baik. Selain itu dengan diturunkannya nilai kapasitor maka daya reaktif yang disalurkan pada saluran juga akan semakin kecil.

Percobaan Pengkompensasian (Kompensasi Seri)

Dari data percobaan terlihat bahwa dengan semakin bertambahnya nilai L, maka daya reaktif yang disalurkan pada sisi terima juga akan semakin besar sehingga daya aktif yang diterima menjadi semakin kecil. Selain itu dengan kompensasi seri, power factor akan semakin kecil dengan berkurangnya resistensi.

4. KESIMPULANSistem transmisi merupakan rantai penghubung

antara pusat pembangkit dan sistem distribusi melalui hubungan-hubungan antar sistem dapat pula menuju ke sistem-sistem tenaga yang lain.Komponen-komponen utama system transmisi antara lain:

Pusat Pembangkit Listrik Merupakan tempat energi listrik pertama kali

dibangkitkan, dimana terdapat turbin sebagai penggerak mula (prime mover) dan generator yang membangkitkan listrik.

Transmisi Tenaga Listrik Merupakan proses penyaluran tenaga listrik

dari tempat pembangkit tenaga listrik (power plant) hingga saluran distribusi listrik (substation distribution), sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumen pengguna listrik.

Sistem Distribusi Merupakan subsistem tersendiri yang terdiri

dari : Pusat Pengatur (Distribution Control Center/DCC), saluran tegangan menengah yang juga biasa disebut tegangan distribusi primer yang merupakan saluran udara atau kabel tanah, gardu distribusi tegangan menengah yang terdiri dari panel-panel pengatur tegangan menengah dan trafo sampai dengan panel-panel tegangan rendah (380 V, 220V) yang menghasilkan tegangan kerja atau tegangan jala-jala untuk industri dan konsumen.

Beban Merupakan pengguna atau konsumen listrik.

Dari seluruh percobaan dapat disimpulkan :1. Panjang saluran mempengaruhi besar kenaikan

tegangan di sisi terima. Semakin panjang salurannya maka tegangan di sisi terima semakin besar pula.

2. Penurunan beban ohm-induktif sebanding dengan besar tegangan kirim, begitu pula dengan tegangan terima.

3. penurunan beban ohm-kapasitif menyebabkan tegangan sisi kirim semakin kecil, begitu pula dengan tegangan di sisi terima yang semakin mengecil.

DAFTAR PUSTAKA

[1] www.elektroindonesia.com[2] www.dunialistrik.blogspot.com

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Januar Adi Perdana lahir di Surabaya pada tanggal 27 Januari 1990. Penuis memulai pendidikannya di SD Negeri

Wonokusumo 5 Surabaya pada tahun 1995 dan lulus pada tahun 2002. Setelah itu melanjutkan pendidikannya ke SMP Negaeri 11 Surabaya pada tahun2002 dan lulus pada tahun 2005. Setelah menyelesaikan pendidikan SMP, Januar melanjutkan untuk jenjang SMA di SMA Negeri 8 Surabaya pada tahun 2005 dan lulus pada tahun 2008. Pada tahun yang sama yaitu 2008, Januar melanjutkan pendidikannya di Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya dan diterima di jurusan teknik elektro hingga saat ini dan pada tahun 2010 Januar menetapkan hatinya untuk memilih bidang studi Teknik Sistem Tenaga. Januar memilih bidang studi Teknik Sistem Tenaga karena bidang studi ini merupaka n bidang studi yang terbaik dibandingkan dengan universitas lain. Sejak masa pendidikannya, Januar pernah meraih Juara II Patroli Keamanan Sekolah dan Harapan I Drum Band se-Surabaya pada masa SD nya. Menjadi delegasi SMA Negeri 8 untuk mengikuti IMO (Olimpiade Matematika) se-Jawa Timur. Dan pada masa perkuliahannya telah 2 kali menerima dana Dikti dalam Program Kreativitas Mahasiswa.