PERFORMA PADA SALURAN TRANSMISI

Gani Priandana1), Arias Rahadian Nugraha2), Gunawan Muhammad3), M. Reza Rajasa4)

1)2)3)4) Jurusan Teknik Elektro ITS, Surabaya 60111Email: Gunawan_ei@yahoo.com

Abstrak:Fungsi penghantar atau transmisi adalah menyalurkan tenaga listrik

dari pusat pembangkit tenaga listrik ke pusat beban yakni yang disebut Gardu Induk. Kemampuan transmisi dari suatu saluran dengan tegangan tertentu tidak dapat ditetapkan dengan pasti, karena kemampuan ini masih tergantung lagi pada batasan-batasan termal dari penghantar, jatuh tegangan yang diperbolehkan, keterandalan, dan persyaratan kestabilan sistem, yaitu penjagaan bahwa mesin-mesin pada sistem tersebut tetap berjalan serempak satu terhadap lain. Kebanyakan faktor-faktor ini masih tergantung pula pada panjangnya saluran. Dalam konsepnya transmisi dibagi dalam dua kategori, yaitu saluran udara dan saluran kabel tanah.Dalam paper ini akan dijelaskan penambahan beban pada saluran transmisi dan pengaruhnya terhadap tegangan pada sisi terima. Penambahan beban tersebut meliputi beban induktif dan kapasitif serta dilakukan kompensasi untuk mengurangi drop tegangan.

Kata kunci : saluran transmisi, penambahan beban, kompensasi

1. PendahuluanTahanan, induktansi,

kapasitansi dan konduktansi bocor dari saluran transmisi dinamakan konstanta saluran (line constans). Konduktansi kebocoran pada umumnya dapat diabaikan dalam perhitungan karakteristik saluran. Nilai tahanan akan berubah mengikuti perubahan suhunya. Penghantar-panghantar dengan garis

tengah (diameter) yang besar mempunyai harga tahanan bolak-balik efektif yang lebih besar karena efek kulit meskipun demikian pengaruh ini tidak besar dan dapat diabaikan. Induktansi kawat tiga fasa pada umumnya berlainan untuk masing-masing kawat. Namun, karena perbedaannya kecil, nilai induktansi dari penghantar

yang ditransposisikan yang diambil, bila ketidak seimbangannya tidak besar. Bila saluran seimbang (balanced) maka harga pendekatan (approximate) untuk kapasitansi (seperti induktansi) dapat digunakan. Sementara kapasitansi positif dan negatif jarang dipengaruhi oleh kawat tanah, sehingga dalam perhitungan dapat diabaikan. Tetapi, kapasitansi urutan nol naik kira-kira 8% untuk rangkaian tunggal dan kira-kira 17% untuk rangkaian ganda bila ada kawat tanah.

Model Saluran TransmisiUntuk merepresentasikan

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

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

Parameter-parameter saluran sangat berpengaruh terhadap tegangan bus dan aliran daya yang mengalir pada saluran tersebut. Nilai parameter-parameter saluran sangat tergantung pada panjang saluran tersebut. Suatu saluran

transmisi mempunyai parameter-parameter saluran antara lain resistansi, reaktansi, kapasitansi serta konduktansi yang tersebar sepanjang saluran.Untuk saluran pendek dan saluran menengah, parameter-parameter terpusat tidak tersebar secara merata sepanjang saluran. Hal ini tidak menimbulkan perbedaan, selama pengukurannya dilakukan pada ujung-ujung saluran.

Gambar 1 Rangkaian ekivalen

saluran transmisi

Saluran Transmisi PendekSaluran transmisi pendek

adalah saluran yang panjangnya kurang dari atau sama dengan 100 km, admitansi kapasitansinya pada frekuensi 50 HZ sangat kecil dan dapat diabaikan. Rangkaian ekivalen transmisi pendek terlihat pada gambar2, dimana Is dan Ir merupakan arus pada ujung pengiriman dan ujung penerima, sedangkan Vs dan VR

adalah tegangan – tegangan saluran terhadap netral pada ujung pengiriman dan pada ujung penerimaan..Rangkaian diatas dapat diselesaikan seperti halnya dengan rangkaian AC seri yang sederhana. Karena tidak terdapat cabang paralel ( shunt ), arus pada ujung- ujung pengirim dan

penerima akan sama besarnya, dan Parameter saluran terpusat ( diukur pada ujung-ujung saluran )

Gambar 2 Rangkaian ekivalen saluran transmisi pendek

Parameter kapasitansi biasanya diabaikan

Saluran Transmisi MenengahUntuk 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 :

(a) Nominal T(b) Nominal

a) Rangkaian pengganti T

Gambar 3 Rangkaian ekivalen saluran transmisi menengah model T

b) Rangkaian pengganti

Gambar 4 Rangkaian ekivalen saluran transmisi menengah model

Saluran Transmisi Panjang 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(200 mil).Untuk Penyelesaian yang teliti dari setiap saluran transmisi dan adalam perhitungan saluran 60 Hz yang panjangnya kira kira lebih dari 150 mil, dimana diperlukan ketelitian yang tinggi, kita harus memperhitungkan fakta bahwa rangkaian parameter sebenarnya tak terpusat menjadi satu, melainkan tersebar secara merata diseluruh panjang saluran.

Gambar 5 Rangkaian ekivalen saluran transmisi panjang

dimana :

: impedansi seri per phasa persatuan panjang

: admitansi shunt per phasa persatuan panjang

: panjang saluran

: impedansi karakteristik

:: konstanta

propagasi

Dalam analisis sistem tenaga listrik umumnya hanya menggunakan rangkaian pengganti saluran transmisi pendek dan menengah saja.

1. Jenis – jenis kompensator yaitu :

a. Kompensasi SeriKompensasi seri adalah suatu rangkaian kompensasi dimana sebuah kapasitor static dihubungkan dengan saluran transmisi sehingga reaktansi induktif antara pasokan dan beban menjadi berkurang. Rangkaian kapasitor seri biasanya dipasang pada saluran transmisi yang panjang karena sangat efektif untuk mengurangi drop tegangan. Hal tersebut dikarenakan kapasitor mensuplai daya reaktif sehingga saluran transmisi dapat mensuplai daya reaktif ke beban lebih sedikitKeuntungan :

- Mengurangi daya reaktif yang diperlukan oleh beban reaktif pada saluran tranmisi

- Dapat diperoleh peningkatan tegangan sehingga dapat mengurangi drop tegangan pada saluran transmisi.

Kerugian :- Tegangan lebih

yang tinggi yang dihasilkan melintasi apitan kapasitor

pada kondisi hubung singkat.

- Arus gangguan dapat mencapai 20 kali arus beban penuh pada kondisi hubung singkat.

Gambar 1.21 Rangkaian Ekivalen Kompensator Seri

b. Kompensasi ParalelKompensasi 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. Hal tersebut dikarenakan kapasitor mensupplai daya reaktif sehingga saluran transmisi dapat mensuplai daya reaktif ke beban lebih sedikitKeuntungan :

- Penggunaan kapasitor shunt memberikan pasokan daya reaktif yang

diperlukan beban daya reaktif sehingga daya reaktif yang disalurkan melalui saluran transmisi menjadi berkurang.

- Tegangan pada beban dapat diatur sehingga kenaikan tegangan terpelihara pada batas – batas yang diinginkan.

- Kapasitor yang dipasang langsung pada rel gardu atau melalui suatu kumparan tersier (tertiary wunding) transformator utama, sedapat mungkin sepanjang saluran tranmisi membuat rugi – rugi tegangan menjadi turun.

Kerugian :- Dengan turunnya

tegangan di suatu tempat tertentu maka nilai cos phi akan naik sehingga daya reaktif yang diperlukan akan menjadi turun.

Pada beban yang ringan pada saat beban reaktif tambahan tidak begitu diperlukan, keluaran kapasitor justru tinggi

Gambar 1.22 Rangkaian Ekivalen Kompensator Paralel

5. KESIMPULAN1. Pengaruh induktansi (L)

terhadap cosφ pada R = 22 ΩBila nilai inductor diperbesar maka cosφ akan semakin besar dengan kondisi lagging tetapi cosφ pada sisi terima tetap lebih kecil daripada sisi kirim.

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

3. 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.

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

5. Pengaruh kompensasi pararelDengan pemasangan kapasitor pararel akan menyebabkan cos phi menjadi lebih baik.

DAFTAR REFERENSI[1] Wahyudi, “Diktat Kuliah

Transmisi Tenaga Listrik, 2009.

[2] A. Arismunandar,”Teknik Tegangan Tinggi Suplemen”, Galia Indonesia, 1983.