Paper Performa Saluran Transmisi

PERFORMA PADA SALURAN TRANSMISI

Anang Setiyono(1) Tulus Pamuji(2) Carenina Zabo(3) Aryawa Prasada(4)

1) Jurusan Teknik Elektro ITS, Surabaya 60111, email: [email protected]) Jurusan Teknik Elektro ITS, Surabaya 60111, email: [email protected]

3) Jurusan Teknik Elektro ITS, Surabaya 60111, email: [email protected]) Jurusan Teknik Elektro ITS, Surabaya 60111, email: [email protected]

Abstark : Saluran transmisi merupakan salah satu bagian yang penting dalam sistem komunikasi nir kabel,yang berfungsi sebagai penghubung antara pemancar dan antena. Agar diperoleh transfer daya maksimum ke antena diperlukan suatu kondisi yang sesuai (matched) antara impedansi antena dan impedansi saluran transmisi. Pada pengujian kali ini dilakukan pada saluran transmisi yang berbeda-beda untuk mengetahui karak teristik masin-masing saluran.Dengan menggunakan modul transmisi maka dapat dilakukan beberapa yaitu uji coba untuk saluran pendek, saluran menengah, dan saluran panjang, saluran dengan beban ohm-induktif dan induktif murni, saluran dengan beban ohm-induktif dan kapasitif murni juga percobaan pengkompensasian pada saluran, baik kompensasi seri maupun paralel.

Kata kunci : Saluran transmisi,kompensasi

1. PENDAHULUAN

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana karakteristik saluran transmisi tanpa beban maupun yang berbeban. Untuk tanpa beban berguna untuk mengetahui konsep kerja kapasitansi,dimana kapasitansi tersebut muncul di saluran menengah dan panjang. Untuk berbeban diterapkan pada saluran yang dipasang dengan beban campuran antara ohm-induktif dengan induktif murni, dan beban ohm-induktif dengan beban kapasitif murni sehingga dapat menginterpresentasikan rasio arus dan tegangan. Begitu juga untuk percobaan pengkompensasian saluran transmisi akan dipasang kompensasi secara seri dan paralel sehinnga dapat menginvestigasikan efek kompensasi tersebut terhadap stabilitas tegangan pada bebean dan rugi-rugi saluran transmisi.

2. DASAR TEORI

Saluran transmisi adalah suatu sistem penyaluran energi listrik dari satu tempat ke tempat lain, seperti dari stasiun pembangkit ke substation (gardu induk). Sistem transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban melalui saluran transmisi, karena adakalanya pembangkit tenaga listrik dibagun ditempat yang jauh dari pusat-pusat beban (load centres).

Model Saluran Transmisi

Untuk merepresentasikan saluran transmisi ke dalam bentuk rangkaian penggantinya, tergantung pada panjang saluran serta ketelitian yang diinginkan. Menurut panjangnya dapat diklasifikasikan menjadi :

1. Saluran transmisi pendek (kurang dari 100 km)2. Saluran transmisi menengah (antara 100 km -

240 km)3. Saluran transmisi panjang (lebih dari 240 km)

Saluran Transmisi Pendek(< 80 km)

Saluran transmisi pendek adalah saluran yang panjangnya kurang dari atau sama dengan 80 km, admitansi kapasitansinya pada frekuensi 50 HZ sangat kecil dan dapat diabaikan.

Gambar 2.1 Rangkaian ekivalen saluran transmisi pendek

PRAKTIKUM SIMULASI SISTEM TENAGA LISTRIK 2010/2011

mailto:[email protected]



Saluran transmisi menengah (antara 80 Km dan 240 Km)

Untuk saluran transmisi menengah (80 – 250 km), dapat direpresentasikan cukup baik dengan R dan L sebagai parameter terpusat, dengan setengah kapasitansi 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

Nominal T Nominal p

a) Rangkaian pengganti T

Gambar 2.2 rangkaian ekivalen saluran transmisi menengah model T

b) Rangakaian pengganti p

Gambar 2.3 rangkaian ekivalen saluran transmisi menengah model p

Saluran Transmisi Panjang (> 250 km)

Persamaan-persamaan umum yang menghubungkan tegangan dan arus pada saluran transmisi memperhitungkan juga fakta bahwa keempat parameter saluran trasmisi yaitu R,L,C,dan G sebenarnya tersebar merata disepanjang saluran. Khusus 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 (200mil). [1]

Gambar 2.4 rangkian ekivalen saluran transmisi panjang

dimana :

Z = impedansi seri per phasa persatuan panjang Y = Admitansi shunt per phasa persatuan panjang L = panjang saluran Zc

= impedansi karakteristik (√Z/Y)Z = Z. l

γ = konstanta propagasi (√Z. Y)Pengaruh R, L, DAN C Pada Transmisi

P = S. Cosφ ...(1) S = V/Z ...(2) Z = R+jX, dengan X = ω ...(3)

Sehingga dengan V, P, dan R tetap:

Jika L>, maka Z>, S<, cosφ > Jika L<, maka Z<, S>, cosφ<

Untuk R,

R=ρ l/A, dengan ρ dan A tetap ...(4) Jika l > (panjang), maka R > ...(5) Pkirim =Pout + Prug ...(6)

Pengaruh Kapasitansi Pada Saluran Transmisi

Pengaruh kapasitansi pada transmisi

V = ...(7) Z = 1/Y ...(8) Y = YBUS + Y charging(kapasitansi) ...(9) Jika Y>>, maka Z<< dan V<<

Kompensasi Seri

Kompensasi seri adalah suatu rangkaian kompensasi dimana sebuah kapasitor static dihubungkan dengan saluran transmisi sehingga reaktansi induktif antara pasokan dan beban menjadi berkurang. [1]

Rangkaian kapasitor seri biasanya dipasang pada saluran transmisi yang panjang karena sangat efektif untuk mengurangi drop tegangan.


I Z

Gambar 2.5 rangkaian ekivalen kompensasi seri

Zekiv = R+j (Xl-Xc) ...(10)ΔV = I. Zekiv ...(11)Dimana :

Zekiv = impedansi ekivalenR = resistansi saluranXl = reaktansi induktif saluranXc = reaktansi kapasitif sebagai kompensasi seri saluranI = arusΔV = tegangan outputKompensasi Paralel

Kompensasi paralel adalah adalah suatu rangkaian kompensasi dimana sebuah kapasitor static dihubungkan dengan saluran transmisi secara parallel sehingga reaktansi induktif antara pasokan dan beban menjadi berkurang. [1]

Hal tersebut dikarenakan kapasitor mensupplai daya reaktif sehingga saluran transmisi dapat mensuplai daya reaktif ke beban lebih sedikit Kompensasi paralel pada umumnya dipergunakan untuk saluran transmisi menengah.

Gambar 2.6 rangkaian ekivalen kompensasi paralel

Zekiv = ZRL // XC // ZL ...(12)P = S cos φ ...(13)S = V/Z ...(14)Dimana :Zekiv = impedansi ekivalenR = resistansi saluranL = induktansi saluranXc = reaktansi kapasitif sebagai kompensasi seri saluranP = daya aktifS = daya kompleksV = tegangan

3. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

3.1 Percobaan Performa Saluran Transmisi

Percobaan ini dilakukan dengan 4 kondisi, yaitu saluran pendek, menengah, panjang, dan dengan penambahan kapasitor pada saluran panjang.

Berikut gambar rangkaian dan hasil percobaan:

Gambar 3.1 saluran transmisi pendek

Gambar 3.2 saluran transmisi menengah

Gambar 3.3 saluran transmisi panjang

Gambar 3.4 saluran transmisi dengan penambahan kapasitor

Untuk hasil percobaan dari gambar di atas adalah :


Tabel 3.1 hasil percobaan beberapa jenis saluran transmisi

Jenis Transmisi

U1 (V)

U2 (V)

Ratio U2/U1

Qc (Var)

Pendek 350 360 25 1,028

Menengah 360 370 64 1,027

Panjang 360 390 62 1,083

Penambahan Kapasitansi

365 440 105 1,205

Dari data pada percobaan Untuk Kerja Tanpa Beban diatas dapat dilihat bahwa Ratio U2/U1 memiliki nilai yang berbeda beda. Semakin panjang saluran transmisi maka semakin besar nilai ratio U2/U1 dan makin besar daya reaktif yang dibutuhkan. Sedangkan penambahan kapasistansi menyebabkan tegangan pada sisi terima (U2) menjadi naik daripada sebelumnya sehingga ratio U2/U1 semakin besar. Hal ini disebabkan karena kapasitor mempunyai kemampuan menyimpan tegangan

3.2 Percobaan Performa Karakteristik Beban Ohm-Induktif Dan Induktif Murni

Berikut merupakan gambar rangkaian beserta hasil percobaan :

Gambar 3.5 Saluran transmisi dengan beban ohm-induktif dan indukif murni

Tabel 3.2 Hasil percobaan dengan beban ohm-induktif dan induktif murni untul L= 1,2 H

R

(%)

U1

(V)

I1

(A)

P1

(W)

Q1

(Var)

U2

(V)

I2

(A)

Cosφ2

*

100 340 0.15 40 25 300 0.3 0.52

80 340 0.2 45 30 300 0.35 0.6

60 335 0.22 58 35 290 0.4 0.7

40 335 0.35 80 50 280 0.6 0.82

*) Cosφ2 lagging

Dari data percobaan tersebut arus pada sisi terima I2

nilainya lebih tinggi dari pada arus pada sisi kirim I1. Hal ini disebabkan oleh sifat Induktor yang mempunyai kemampuan untuk menyimpan arus, sehingga arus pada sisi terima menjadi naik. Apabila nilai Arus maka nilai daya, baik daya real P2 maupun daya reaktif Q2 nilainya juga meningkat. Semakin besar nilai beban induktif L maka semakin besar nilai I2, pada sisi terima nilai tegangan U2 nilainya lebih rendah daripada tegangan sisi kirim. Hal ini disebabkan adanya losses pada jaringan sehingga terjadi drop tegangan pada sisi terima.

Gambar 3.6 Grafik karakeristik respon saluran terhadap beban ohm-induktif dan induktif murni

3.3 Percobaan Performa Karakteristik Beban Ohm- Kapasitif Dan Kapasitif Murni

Berikut merupakan gambar rangkaian beserta hasil percobaan :


Gambar 3.7 Saluran transmisi dengan beban ohm-kapasitif dan kapasitif murni

Tabel 3.3 Hasil percobaan dengan beban ohm- kapasitif dan kapasitif murni untuk C= 2 μF

R

(%)

U1

(V)

I1

(A)

P1

(W)

Q1

(Var)

U2

(V)

I2

(A)

Cosφ2*

100 355 0.5 60 65 410 0.15 0.88

80 350 0.52 70 60 400 0.25 0.91

60 350 0.55 90 45 390 0.35 0.95

40 340 0.65 120 20 365 0.55 0.98

*) Cosφ2 leading

Gambar 3.8 Grafik karakeristik respon saluran terhadap beban ohm-kapasitif dan kapasitif murni

Dapat dilihat dari data tersebut diperoleh bahwa beban yang bersifat kapasitif akan menyebabkan tegangan pada sisi terima (U2) menjadi lebih tinggi daripada tegangan sisi kirim (U1). Hal ini disebabkan karena kapasitor mempunyai kemampuan menyimpan tegangan. Untuk nilai C yang sama, jika pembebanan R diturunkan maka I2 dan Cos φ2 akan meningkat.

3.4 Percobaan Kompensasi Paralel

Gambar 3.9 Saluran transmisi dengan kompensasi paralel

Tabel 3.4 Hasil percobaan saluran dengan kompensasi paralel dengan L = 2,4 H dan C= 2 μF

R

(%)

U1

(V)

I1

(A)

P1

(W)

Q1

(Var)

U2

(V)

I2

(A)

Cosφ2*

100 350 0.2 50 30 360 0.15 0.94

80 350 0.25 60 24 355 0.2 0.96

60 345 0.35 75 10 345 0.3 0.97

40 340 0.52 105 20 330 0.54 0.99

*) Cosφ2 leading

Gambar 3.10 Grafik karakeristik respon saluran terhadap kompensasi paralel

Kompensasi yang dipasang pararel akan meningkatkan power factor yang dimiliki sistem. Apabila nilai R turun tetapi nilai L dan C tetap, maka power factor beban atau Cosφ2akan semakin baik. Selain itu dengan diturunkannya nilai kapasitor maka daya reaktif yang disalurkan pada saluran juga akan semakin kecil. Dari gambar tersebut juga dapat dilihat bahwa nilai tegangan pada sisi terima lebih besar dari pada tegangan pada sisi kirim. Hal itu menunjukkan bahwa dengan menggunakan kompensasi paralel ini dapat mengurangi drop tegangan pada sisi terima.

3.5 Percobaan Kompensasi Seri

Berikut adalah gambar rangkaian beserta hasil percobaan :


Gambar 3.11 Saluran transmisi dengan kompensasi seri

Tabel 3.4 Hasil percobaan saluran dengan kompensasi paralel dengan C= 2 μF

L (H)

R (%)

U1 (V)

I1 (A)

P1 (W)

Q1 (Var)

U2 (V)

I2 (A)

Cosφ2*

2,4 80 360 0,5 20 95 170 0,1 0,84

1,2 40 362 0,5 10 96 80 0,1 0,8

1 30 360 0,45 10 95 60 0,08 0,8

*)Cosφ2 lagging

Gambar 3.12 Grafik karakeristik respon saluran terhadap kompensasi seri

Dari data pada percobaan Kompensasi Seri diata seharusnya terlihat bahwa dengan semakin bertambahnya nilai L, maka daya reaktif yang disalurkan pada sisi terima juga akan semakin besar sehingga daya reaktif yang diterima menjadi semakin kecil. Selain itu dengan kompensasi seri, maka drop tegangan juga akan semakin kecil.

4. KESIMPULAN

Dari hasil percobaan tersebut diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Pengaruh panjang transmisi terhadap sistem transmisi :Semakin panjang sistem transmisi yang dipakai maka rugi – rugi saluran akan semakin bertambah. Hal ini dikarenakan panjang saluran akan semakin besar sehinga komponen – komponen resistansi dan induktansi saluran akan semakin besar. Pada saluran transmisi menengah akan timbul kapasitansi antar fasa, hal inipun akan menimbulkan rugi – rugi tersendiri. Pada saluran transmisi panjang akan timbul juga kapasitansi antara saluran dengan ground, hal ini akan dapat menimbulkan kenaikan tegangan pada sisi terima.

2. Bila nilai inductor diperbesar maka cosφ akan semakin besar dengan kondisi lagging tetapi cosφ pada sisi terima tetap lebih kecil daripada sisi kirim.

3. Bila nilai capasitor diperkecil akan menyebabkan kenaikan nilai cosφ dengan kondisi leading tetapi nilai cosφ pada sisi terima tetap lebih kecil daripada sisi kirim.

4. Pengaruh induktansi (L) pada saluran transmisi :Semakin panjang saluran transmisi cosφ pada sisi terima akan semakin kecil, hal ini berarti rugi – rugi pada saluran semakin besar.

5. Pengaruh kompensasi seriDengan pemasangan kapasitor seri, reaktansi ekivalen berkurang, dengan demikian jatuh tegangan berkurang, jadi pengaturan tegangan lebih baik.

6. Pengaruh kompensasi pararelDengan pemasangan kapasitor paralel akan menyebabkan nilai cosφ menjadi lebih baik.

5. DAFTAR PUSTAKA

1. www.scribd.com/ doc/52776373

2. Slide presentasi P.Wahyudi “Transmisi sebagai penyalur daya”


http://www.scribd.com/doc/52776373

http://www.scribd.com/doc/52776373

Paper Performa Saluran Transmisi

Documents

Transcript of Paper Performa Saluran Transmisi