pengaturan tegangan

VII. PENGATURAN TEGANGAN PADA SISTEM DISTRIBUSI(Distribution system voltage regulation)

7.1. Umum

Tujuan utama dari kendali tegangan sistem ialah penggunaan setiap daya dan tegangan menjadi ekonomis; yaitu tegangan yang digunakan sesuai dengan tegangan yang di-disain dari peralatan yang dipakai, sampai pada suatu batas tertentu. Kebanyakan hampir semua peralatan yang dipakai, dibuat untuk tegangan tertentu, yaitu tegangan terminalnya yang besarannya sudah tertentu, dan tegangan ini tercantum pada papan pengenalnya (name plate). Secara ekonomis, tidaklah mungkin bagi setiap pelanggan, tegangan pelayan-nya dibuat konstan sesuai dengan tegangan yang tertera pada papan-namanya. Untunglah semua peralatan listrik mempunyai toleransi-tegangan, seperti yang tertera papan pengenalnya.

Seperti diketahui, tegangan catu untuk setiap pelanggan tidak mungkin sama, hal ini disebabkan karena adanya impedansi dari jaringan pemasoknya. Jadi, jatuh tegangan selalu ada pada setiap bagian dari sistem tenaga, mulai dari sumber sampai ke para pelanggan. Jatuh-tegangan juga terdapat pada instalasi dalam rumah. Jatuh-tegangan berbanding lurus dengan besarnya arus dan sudud pasanya, yaitu arus yang mengalir di seluruh sistem tenaga. Agar para pelanggan pada titik penerimaan tidak mengalami terlalu banyak penurunan tegangan, maka tegangan pengirim dinaikkan. Akibat tegangan pengirim dinaikkan, maka para pelanggan yang dekat sumber akan menerima tegangan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan para pelanggan yang jauh dari sumber.

Dalam kenyataannya, setiap pelanggan menggunakan jenis-jenis peralatan yang sejenis, oleh karena itu tegangan pelayanan bagi setiap pelanggan paling sedikit harus sama. Untuk itu perlu adanya toleransi tegangan dari setiap peralatan yang dipakai, yaitu batas atas dan batas bawah dari tegangan nominal-nya; batas toleransi tegangan suatu peralatan tercantum pada papan-namanya. Toleransi tegangan pelayanan, yaitu catu tegangan sampai meter pelanggan untuk beberapa negara, sebagai perbandingan adalah sebagai berikut :

Inggris ±6% Perancis ±10%

Amerika ± 5% Rusia ± (5 dan6%)

Indonesia + 5% s/d - 10%

Pengaturan tegangan sistem, tidak lebih dari, membuat tegangan yang diterima pelanggan masih dalam batas-batas yang diizinkan, yaitu dengan menggunakan peralatan pengatur tegangan dan menempatkannya pada tempat yang strategis pada sistem tersebut.

Dalam bab ini kita akan membahas penggunaan alat pengatur tegangan, dan berbagai ragam cara mengendalian tegangan pada sistem distribusi.

Pengaturan Tegangan 197

7.2. Beberapa defmisi dasarUntuk membahas lebih lanjut mengenai sistem pengaturan tegangan, perlu dijelaskan terminologi yang umum dipakai.

JATUH-TEGANGANJatuh-tegangan adalah perbedaan antara tegangan-ujung kirim (Vk) dan tegangan ujung terima (Vt)

dari penyulang. Jatuh-tegangan bukan merupakan jatuh-tegangan pada impedansi (IZ) dari penyulang, saluran dan lain-lain tetapi perbedaan nilai mutlak dari Tegangan ujung kirim dan Tegangan ujung terima. Jatuh-tegangan IZ, bila ditambahkan secara vektoris dengan Tegangan ujung terima, akan sama dengan Tegangan ujung kirim.

TEGANGAN NOMINALTegangan nominal dari suatu sirkuit atau sistem ialah nilai nominal yang dirancang untuk sirkuit

atau sistem tersebut untuk kelas tegangan tertentu, sehingga karakteristik kerja tertentu yang disyaratkan dari sistem itu dipenuhi.

TEGANGAN TERTINGGI DAN TERRENDAH DARI SUA TU SISTEM

a. Tegangan tertinggi suatu sistem Tegangan tertinggi suatu sistem ialah nilai tertinggi yang terjadi dalam keadaan kerja normal pada

setiap saat dan disetiap titik pada sistem itu. Keadaan ini tidak termasuk gejala-gejala peralihan tegangan, misalnya yang terjadi karena pemutusan sistem dan variasi tegangan temporer.

b. Tegangan terrendah suatu sistem Tegangan terrendah suatu sistem ialah tegangan terrendah yang terjadi pada keadaan kerja normal

pada setiap saat dan disetiap titik sistem itu. Keadaan ini tidak termasuk gejala-gejala peralihan tegangan, misalnya yang terjadi karena pemutusan sistem dan variasi tegangan temporer.

TEGANGAN TERTINGGI UNTUK PERALA TANTegangan tertinggi untuk peralatan ialah nilai maksimum "Tegangan Tertinggi" dari tersebut pada (a)

diatas, untuk mana peralatan tersebut dapat dipergunakan. Tegangan tertinggi peralatan tersebut ditentukan dengan memperhatikan :

(a) isolasi;(b) karakteristik lain yang ada hubungannya dengan tegangan tertinggi ini sesuai dengan rekomendasi

peralatan yang bersangkutan.

TEGANGAN PENGENAL (Rated voltage)Tegangan pengenal adalah tegangan operasinya dan tegangan dari karakteristik

performancenya. Tegangan pengenal dari suatu peralatan, umumnya adalah tegangan pada papan-namanya dan pada tegangan ini dicapai performance yang optimum:

TEGANGAN PELAYANAN (Service voltage)Tegangan pelayanan ialah tegangan yang diukur pada terminal dari peralatan pembatas atau

meter(Kwh-meter) milik PLN pada pelanggan.


VARIASI TEGANGAN PELAYANANVariasi tegangan pelayanan ialah perubahan nilai tegangan pelayanan pada kerja normal terhadap

nilai tegangan nominal, yang disebabkan adanya perubahan beban (tidak termasuk gejala peralihan dan tidak normal), serta usaha untuk pengaturan tegangan.

TEGANGAN PEMAKAIAN (Utilization voltage)Tegangan pemakaian ialah tegangan yang diukur pada terminal dari suatu peralatan.

PENGATURAN TEGANGAN (Voltage regulation)

Pengaturan tegangan adalah jatuh tegangan dalam prosen, dengan tegangan ujung terima sebagai referensinya.

Pengaturan tegangan dalam prosen ¿|Ek|−|Et|

|Et|×100 %

dimana : Ek = tegangan-ujung kirim dan Et = tegangan Et = tegangan-ujung terima

Jatuh-tegangan dari setiap komponen sistem distribusi selalu dinyatakan dalam jatuh tegangan dalam %. Jatuh tegangan dalam % untuk setiap komponen sistem distribusi dinyatakan dalam basis tegangan yang sama.

7.3. Mutu catu-daya listrik dan tegangan standar

7.3.1. UMUMSecara umum, sistem pelayanan listrik yang didambakan oleh para pelanggan ialah

terjaminnya kelangsungan penyaluran tenaga listrik secara terus menerus dengan mutu yang memadai.

Mutu listrik yang memadai, mencakup sejumlah kriteria dasar, antara lain :- variasi tegangan- variasi frekwensi- kedip tegangan (voltage-dip)- kelip tegangan (voltage flicker)- harmonisa- tegangan tak seimbang- pemadaman

7.3.2 TEGANGAN STANDARSebagai pengarahan dari standar-standar tegangan di negara-negara dunia ini, IEC

(International Electrotechnical Commission), menyarankan standar tegangan-tegangan; standar mana telah disetujui untuk dipakai sebagai dasar oleh sebagian besar negara-negara di dunia ini.

Dalam publikasinya no.38 tahun 1967, untuk standar tegangan-tegangan diantara 1 - 47 Kv (dipergunakan untuk tegangan Distribusi Primer); dapat dilihat pada Tabel VII. 1 Sebagai tindak lanjut dari pengarahan IEC, mengenai tegangan standar, maka pada tahun 1978, PLN telah menetapkan tegangan-tegangan standar; yaitu SPLN 1:1978.-Dalam SPLN 1:1978, selain "tegangan standar", tercantum juga "Variasi Tegangan Pelayanan". Dalam Tabel 1 SPLN 1:1978, tercantum seri tegangan rendah standar dari sistem-sistem arus bolak-balik fasa tunggal bertegangan nominal 100 V sampai dengan 1000 V.


Tabel VII. 1 Tegangan Standar menurut IEC(Publikasi no. 38 tahun 1967)

Series I (for 50 Hz) _ Series II (for 60 Hz) Highest Voltage for equipment

(kV)

Nominal Voltage (kV)

Highest Voltage for equipment (kV)

Nominal System Voltage (kV)

3,6 3,3 3 2,75*) 2,47,2 6,6 6 2,75/4,76**) 2,4/4,16

5,5 4,812 11 10 8,25 7,2

5,5/9,52 4,8/8,32

13,2 127,92/13,7 7,2/12,5

8,32/14,5 7,6/13,217,5 15 14,5 13,2

15,5 14,424 22 20 25,8 2336 33 30 31 27,6

52 47 45 38 34,5

48,3 46

* The values are voltage between phases ** Where two values are indicated, they refer to 4-wire system; the lower values is the

voltage between phases and neutral, the higher value being the voltage between phases.Where only one value is indicated, it refers to 3-wire system without netral, and specifies the values between phases.

Note : 1) It is recommended that in public distribution system, voltage below 10 kv should notcheq.

2) It is recommended that in any one country the ratio between two adjacent nominal voltages should not less than two.

Tabel I. SPLN 1:1978 Tegangan nominal (V)

127 @ 220 @@@ akan dihilangkan secara bertahap@@ Penggunaan dengan sistem fasa tunggal dengan 3-kawat dimungkinkan.Dalam Tabel II SPLN 1:1978, diberikan seri tegangan rendah standar dari sistem-sistem arus bolak-balik fasa tiga bertegangan nominal antara 100 V sampai dengan 1000 V*, sebagai berikut

Tabel II SPLN 1:1978, seri tegangan rendah standar, sistem pasa tiga Tegangan nominal (V) 127/220 @ 220/380 @@


Dimana tercantum dua harga, menyatakan untuk sistem dengan empat kawat, harga yang lebih, rendah adalah tegangan kawat fasa dan netral, harga yang lebih tinggi adalah tegangan-tegangan antar kawat pasa. Dimana tercantum satu harga, menyatakan untuk sistem dengan tiga-kawat, tanpa kawat netral; khusus tegangan antar kawat fasa.@ Akan dihilangkan secara bertahap@@ Harga tegangan ini tidak berlaku untuk sistim distribusi umum.Selanjutnya pada tabel III SPLN 1:1978, diberikan satu seri seri tegangan menengah Standart dari sistim-sistim arus bolak-balik fasa-tiga,bertegangan nominal antara 1 kV sampai dengan 20 kV* berserta satu seri tegangan tertinggi untuk peralatan yang bersangkutan.Pada Tabel IV SPLN 1:1978, diberikan satu seri tegangan Tinggi Standar sistem arus bolak-balik fasa-tiga bertegangan nominal 30 kV* ke atas, dan satu seri tegangan tertinggi untuk peralatan yang bersangkutan. Tabel III SPLN 1:1978, seri Tegangan Menengah standar, fasa tiga Tegangan nominal 1) Tegangan tertinggi sistem untuk peralatan kV kV 3@ 3,6 6 7,,2 10 @@ 12 20 24/13,86 20/11,5 24/13,86* Dimana tercantum dua harga menyatakan sistem fasa-tiga empat kawat. @ Harga tegangan ini tidak berlaku untuk sistem distribusi umum. @@ Tidak dikembangkan lagi.

Catatan : Sesuai dengan rekomendasi IEC, perbandingan antara dua tegangan nominal yang berdekatan dalam suatu negara tidak boleh kurang dari dua kali

Tabel IV.SPLN 1 :1978, serf Tegangan Tinggi Standar, fasa-tiga. Tegangan nominal Tegangan tertinggi Sistem untuk peralatan kV kV 30 @ 36 66 @@ 72,5 150 170 *** **** Harga-harga ini adalah tegangan antar fasa @ Tidak dikembangkan lagi @@ Biasa disebut transmisi 70 Kv*** Standar untuk tegangan lebih tinggi sedang dipertimbangkan.

Dalam bagian kedua dari SPLN 1:1978, tercantum ketentuan Variasi Tegangan Pelayanan. Pedoman ini berlaku bagi jaring distribusi tegangan rendah (JTR), yang memberikan ketentuan mengenai batas-batas Variasi Tegangan Pelayanan yang diperbolehkan untuk dapat memberikan pelayanan tenaga listrik yang sebaik mungkin bagi pelanggan. Ketentuan-ketentuan tersebut berkaitan erat dengan turun naiknya tegangan pelayanan sebagai akibat jatuh tegangan (IZ), perobahan beban dan pengaturan tegangan di gardu induk sebagai pedoman dan pengusahaan JTR.


7.3.3. MUTU LISTRIKSeperti telah diuraikan pada bagian sebelumnya, mutu listrik atau mutu listrik yang

disalurkan, didasarkan pada sejumlah kriteria dasar. Parameter (kriteria dasar) tersebut menggambarkan ciri-ciri mutu penyalurannya. Dapat juga dikatakan bahwa mutu listrik yang disalurkan akan mengalami pengurangan, bila terjadi penyimpangan pada :

- tegangan, mengalami penyimpangan yang tetap dari batas toleransi;- frekwensi, adanya hubung singkat serta pemasukan/pengeluaran beban yang besar atau

sekelompok pelanggan;- keandalan, adanya gangguan serta kejadian-kejadian yang tidak direncanakan sebelumnya pada

unsur jaringan.Mempertahankan mutu listrik dan penyalurannya, merupakan tugas dari badan/perusahan yang

mengelolanya dan juga sebagai pelanggan harus mempertahankan mutu pemakaian tenaga listriknya, misalnya dalam syarat penyambungan, pelanggan dituntut untuk memperhatikan dan menjaga:

- faktor daya (cos φ );- ketidak seimbangan beban;- kadar frekwensi lebih.

7.3.3.1 VARIASI TEGANGAN

Seperti diketahui, pen-catuan tenaga listrik kepada para pelanggan tegangannya (tegangan pelayanan), tidak dapat konstan, karena adanya impedansi dari jaring yang mencatu Dengan kata lain Tegangan Pelayanan bervariasi pada setiap pelanggan.Variasi tegangan pelayanan ini, tentu saja ada batas-batas toleransinya. Untuk Indonesia, toleransi Tegangan Pelayanan yang diizinkan, didasarkan pada standar PLN, yaitu SPLN 1:1978, dimana ditentukan bahwa variasi Tegangan Pelayanan, sebagai akibat jatuh-tegangan, karena adanya perobahan beban, maximum +5% dan minimum -10% dari tegangan nominalnya.Sebagai ilustrasi, adanya variasi Tegangan Pelayanan pada para pelanggan, maka pada gambar 7.1, terlihat bahwa pada keadaan beban-berat, pelanggan yang terdekat pada sumber tegangan (A), misalnya 224 V dan pelanggan yang terjauh (B) 204 V. Pada beban ringan, tegangan pelanggan yang dekat sumber 226 V dan yang terjauh dari sumber 216V, dengan catatan bahwa trafo distribusinya tanpa sadapan (tapping), dan di gardu Induk, tegangan JTM nya dapat diatur.Untuk menjaga agar batas toleransi tegangan pelayanan, masih dalam batas-batas yang diperbolehkan, maka pada Gardu Induknya tegangan jaring primernya dikendalikan; dinaikkan pada keadaan beban-berat dan diturunkan pada beban-ringan.

Selain di gardu induk, trafo distribusinya juga dilengkapi sadapan tanpa beban (no-load tap changing) baik disisi TM maupun disisi TR-nya guna menanggulangi jatuh-tegangan pada sistem penyalurnya.

Sebagai gambaran, jaring distribusi di Inggris, terlihat pada gambar 7.2, dimana saluran 11 KV nya men-catu sejumlah penyulang cabang; peyulang cabang ini mencatu pula trafo-trafo distribusi, dimana tegangan sekundernya 420 V; dan setiap fasanya melayani beban yang terpisah.

Yang menjadi masalah pokok dari disainnya, ialah menjaga agar tegangan yang diterima oleh pelanggan 415 V dengan toleransi ±6%.


Untuk itu pada trafo utama di gardu induk 33/11 KV, tegangan 11 kv nya dapat dinaikkan 5% antara beban nol dan beban penuh. Trafo distribusinya pada sisi TM 2,5 %, keluaran sekundernya 250 volt atau 4% dari nilai nominalnya 240 volt.

Macam jatuh tegangan distribusinya adalah sebagai berikut:- penyulang utama 6% - trafo distribusi 3% - JTR 7% - sambungan rumah 1,5%

diperkirakan 1,5%

Jumlah 17,5% 1,5%Untuk mengimbangi jatuh tegangan tersebut, diatur sebagai berikut : Trafo utama di gardu induk +5

% (pada beban ringan 0 %); trafo distribusi, sisi TR + 4%, sisi TM 2,5%; sehingga tegangan pada pelanggan bervariasi antara (-17,5% +11,5%) = -6% dan (0+4+2,5)% - 1,5% = +5%; jadi masih dalam batas yang diperbolehkan.Untuk Indonesia, trafo tenaga yang ada di G.I., tegangannya dapat diatur + 5% dari nilai nominalnya. Pada trafo distribusinya, sisi primernya dilengkapi dengan sadapan tanpa beban (No-load tap changing) + 5%; sedangkan tegangan sekundernya dibuat 231/399 V atau 5% dari nilai nominalnya 220/380 V.

Macam jatuh tegangan distribusinya adalah sebagai berikut:- penyulang utama 7% - trafo distribusi 4% - JTR 5%- sambungan rumah 2%

diperkirakan 2%

Jumlah 18% 2%


Untuk mengimbangi jatuh tegangan tersebut, diatur sebagai berikut : Trafo utama di gardu induk +5 % pada beban-penuh dan -3% pada beban ringan; trafo distribusi, sisi TR + 5%, sisi TM 5%; sehingga tegangan pada pelanggan bervariasi antara (-18% +15%) = -3% dan (-3+5+5)% - 2% = +5%; jadi masih dalam batas yang diperbolehkan (+5% s/d -10%). Dari sini terlihat bahawa, jumlah jatuh-tegangan pada system Distribusi masih bias lebih besar dari18%.. Sebagai gambaran, pada gambar7.3, dilukiskan perkiraan profil jatuh-tegangan berdasarkan data diatas, mulai dari GI sampai ke-pelanggan yang paling ujung.

7.3.3.2. PENGARUH VARIASI TEGANGAN PADA PERALATAN LISTRIK Karakteristik kerja dan suatu peralatan listrik, dipengaruhi oleh tegangan yang

diterapkan padanya; yaitu tegangan yang dipakai pada terminal peralatan listrik tersebut. Oleh karenanya, tegangan pelayanan yang dipakai oleh peralatan listrik tersebut berbeda dengan tegangan yang tertera pada papan namanya, sehingga performance karakteristik juga akan berbeda demikian pula umurnya. LAMP U PIJAR Pada lampu pijar, variasi tegangan pelayanan akan mempengaruhi kapasitas terangnya (lumen) maupun umurnya. Seperti yang terlihat pada gambar 7.3; turunnya tegangan sebesar 10% dan nominalnya, kapasitas terangnya (lumen) berkurang menjadi 70% dan nominalnya dan pemakaian dayanya juga berkurang menjadi 85% dan teraannya. Jadi penurunan daya sebesar 15% yang diperoleh Perusahaan Listrik. Umur teoritis dan lampu pijar naik menjadi 350%. Pada tegangan 10% diatas nominalnya, umur teoritisnya berkurang kira-kira 30% dan kapasitas terangnya (lumen) naik menjadi 140% dan pemakaian dayanya naikmenjadi 115%. LAMP U NEON (FL UORESCENT LAMP) Karakteristik dan lampu neon sebagai fungsi dan tegangan yang diterapkan pada ballasnya dapat dilihat pada gambar 7.4.


Kapasitas terangnya (lumen) dan lampu neon, akibat pengaruh variasi tegangan tidak begitu terasa bila dibandingkan dengan lampu pijar. Secara umum, untuk perubahan sebesar 1% dan tegangannya; baik di atas maupun dibawah nominalnya, lumennya berkurang sesuai dengan perubahan tegangannya. Pada lampu neon tegangan merupakan faktor yang menentukan dalam kemampuan mengasut (starting); bila tegangannya kurang lebih 90% dan nominalnya atau kurang dan itu, lampu neon tidak dapat diasut. Umur teoritis dan lampu neon berbeda dengan lampu pijar, terhadap pengaruh variasi tegangan. Pada lampu jenis ini, pengaruh variasi tegangan, diatas maupun dibawah tegangan nominalnya, akan mengurangi umur dan jenis lampu ini sedangkan pada lampu pijar tidak demikian halnya.

Pada umumnya, umur lampu neon didasarkan atas 3 jam operasi untuk setiap di-asut. Bila pada tegangan normal, frekwensi asutnya meningkat, yaitu bila jam operasinya per kali asut menjadi 10, maka umur lampu meningkat + 35%. LAMP U MERCURI Pada lampu mercuri (mercury vapor atau mercury floorescent) variasi tegangan pelayanan akan mempengaruhi kemampuan asutnya, kapasitas terangnya dan juga pemakaian dayanya,lihat gambar 7.5. ALA T PEMANAS LISTRIK Energi yang masuk pada tahanan pemanas, berbanding lurus dengan kwadrat tegangannya, jadi dengan demikian outputnya juga sebagai fungsi dan kwadrat tegangannya. Pemakaian tahananan pe-manas pada rumah tangga, pengaruh variasi tegangan tidak begitu penting, lain halnya untuk industri.

Pada gambar 7.6 terlihat bagaimana daya-masukan untuk beban yang berupa tahanan bervariasi terhadap tegangan yang diterapkan padanya. Pada industri, tegangan yang rendah memerlukan waktu yang lebih lama dan ini mempengaruhi produksi. Dalam setiap kasus tegangan-lebih yang berlebihan memberi dampak terhadap umur dan elemen-pemanasnya.


MOTOR INDUKSI Sebagian besar pelanggan Industri menggunakan motor induksi, variasi tegangan pelayanan akan mempengaruhi kerja motor tersebut. Karakteristik motor induksi standar sebagai fungsi dan tegangan . yang diterapkan padanya, dapat dilihat pada gambar 7.7. Bila tegangan turun dibawah normalnya, maka kopel asutnya merosot secara cepat, hal mi disebabkan karena kopel asut tersebut berbanding lurus dengan kwadrat tegangan yang diterapkan padanya.Pada tegangan 10% dibawah nominalnya, kopel asutnya merosot menjadi 81% dan kopel nominalnya.

Pada umumnya tegangan ± 10% dan tegangan nominalnya masih dalam batas yang diizinkan.MOTOR SINKRON Pengaruh vaniasi tegangan pada motor sinkron hampir sama seperti motor induksi.PERALATAN ELEKTRONIK Pada umumnya batas variasi untuk peralatan elektronik dirancang untuk ± 5% dan tegangan nominalnya.

7.3.3.3. VARIASI FREKWENSI Selain tegangan yang diusahakan stabil, frekwensinya juga diusahakan stabil mungkin.

Karena adanya perubahan frekwensi, akan menyebabkan perubahan impedansi sistem secara keseluruhan. Batas variasi ± 0,2% (sama dengan 0,1 Hz) selama 24 jam misalnya, perlu dipertahankan sebagai suatu pedoman. Penyimpangan frekwensi, disebabkan antara lain: - terjadinya perubahan yang besar yang berlangsung secara cepat; - terjadinya gangguan, yang menyebabkan adanya Pusat-Pusat Pembangkit yang terlepas dan

jaringannya; - terjadi hubung singkat. Akibat adanya perubahan frekwensi, amat berpengaruh pada moment

putar maupun moment puntir dan motor-motor sinkron dan asinkron, akan tetapi peralatan penerangan dan pemanas listrik, tidak begitu peka terhadap perubahan frekwensi in Pengaturan frekwensi, dilakukan pada pusat-pusat pembangkit (generator).

7.3.3.4. FLUKTUASI TEGANGAN Secara umum, fluktuasi tegangan dan kedip lampu (lamp flicker) pada sistem distribusi,

disebabkan oleh peralatan listrik yang digunakan para pelanggan. Kedip lampu, didefinisikan sebagai “perubahan mendadak dan intensitas terang (lumen)”, yang disebabkan oleh perubahan mendadak tegangan terminal dan lampu tersebut”. Kebanyakan kedip ini, disebabkan oleh arus asut motor. Adanya arus asut yang besar dan motor mi, menimbulkan turunnya intensitas terangnya dan lampu pijar atau lampu neon, hal mi disebabkan karena intensitas terangnya merupakan fungsi dan tegangan.


Oleh karenanya, dilihat dan segi mutu pelayanan, Perusahaan yang mengelola listrik, selalu mencoba agar pelanggan tidak mengalami kedip tegangan diluar batas yang diperbolehkan. Untuk itu, setiap proses penyambungan baru bagi calon pelanggan, selalu menjadi pertimbangan, apakah calon pelanggan mi dapat menimbulkan kedip yang berlebihan dan standar. Jadi, sebelum calon pelanggan tersebut diterima, terlebih dahulu diperiksa jaringan distribusi yang akan disambungkan pada calon pelanggan baru ini, untuk menentukan apakah beban dan calon pelanggan ini, akan menambah kedip tegangan yang sudah ada,sehingga melebihi dan yang diperbolehkan. Keputusan, disambung tidaknya calon pelanggan ini, didasarkan pada, lokasi calon pelanggan (bebannya), macam beban, tegangan pelayanan yang disyaratkan oleh calon pelanggan,kekerapan meng-asut motor, daya motor. Beban yang turun naik, diperhitungkan per satuan waktu,baik dan segi keperluan meng-asut maupun perubahan daya.

Kedip lebih banyak disebabkan oleh beban yang turun naik (pulsating load) dan pada arus asut motor. Biasanya beban yang turun naik itu, antara lain dapur listrik, mesin las listrik,mesin pemecah batu dan sebagainya,dimana untuk kasus seperti ini diperlukan studi khusus dalam hal penyambungan kejaringan. Jadi dapat dikatakan, bahwa karakteristik dan kedip ditentukan oleh: - besarnya perubahan tegangan; - frekwensi kedip dan - lamanya setiap kedip terjadi. Batas kemungkinan terjadinya kedip lampu, akibat beban yang berfluktuasi dapat dilihat pada gambar 7.8. Tegangan yang berubah-ubah, menghasilkan kedip lampu, dapat berupa siklis maupun non-siklis, akan tetapi kedip siklis pengaruhnya amat buruk.

Kedip tegangan, akibat meng-asut motor dapat dikurangi dengan jalan, antara lain: 1. Gunakan motor yang sedikit memerlukan Kva/Tk untuk mengasutnya; 2. Pilihlah motor yang kopel mulanya rendah, bila motor bekerja pada beban ringan; 3. Gantilah motor ukuran besar dengan beberapa motor ukuran kecil; 4. Menggunakan motor-asut, untuk mengurangi arus asut pada motor utamanya; 5. Pakailah kapasitor shunt atau seri untuk mengkoreksi faktor dayanya.Kapasitor shunt digunakan pada waktu mengasut, yang waktunya singkat, tidak lebih dan 10 detik. Setelah mencapai putaran nominalnya, kapasitor ini dilepas dan sirkitnya. Hubungan kapasitor untuk sistem fasa-tiga umumnya hubungan delta, sedangkan teraan tegangan kapasitornya adalah tegangan fasa, sehingga pada waktu kapasitor tersebut dalam hubungan delta, tegangan yang diterapkan lebih besar √3 kali tegangan teraannya.

Jadi teraan KVA efektif, selang waktu sesaat (waktu meng-asut) dan kapasitor menjadi tiga kali (V/Vf)2 teraannya (rating). Sebaliknya, bila dipakai/dipasang kapasitor seri, maka kapasitor ini dipasang antara gardu distribusi dan pelanggan rumah tangga, seperti yang terlihat pada gambar 7.9. Gambar 7.9. Lokasi kapasitor seri, dalam mengatasi kedip tegangan dan beban yang berfluktuasi

Memasang kapasitor antara beban rumah dan beban yang berfluktuasi, tidak akan mengurangi kedip tegangan karena pada keadaan ini impedansi antara sumber dan titik beban rumah tangga tidak berkurang. Karenanya kapasitor seri yang dipasang permanen pada penyulang utama harus dipasang alat khusus untuk melindungi terhadap tegangan lebih akibat tegangan resonansi.


7.3.3.5. MENG-ASUT MOTOR (Motor Starting) Jatuh tegangan yang diakibatkan oleh arus asut dan motor induksi, tergantung pada

ukuran motor, faktor dayanya waktu diasut, impedansi sistemnya dan cara mengasutnya. Untuk motor pasa tiga, jatuh tegangannya didapat dengan cara extrapolasi, yaitu menganalisa ekivalen satu fasanya. Jadi untuk satu fasanya; jatuh-tegangannya adalah:

V=Ek−E t=I × R c osφas+ I × X sinφa dimana:

Ek = tegangan supply, pasa ke netral Et = tegangan beban, pasa ke netral I = arus asut motor R = tahanan sistem X = reaktansi sistem

cosφ as = faktor daya beban pada waktu meng-asut

Sedang jatuh tegangan dalam prosen ¿ VV f

× 100 %=√3(IR cosφas+ IX sinφas)

EJJ

× 100

dimana: EJJ = tegangan jala Untuk mudahnya, pada waktu meng-asut, diambil faktor dayanya 0,3 dan arus asut

motor besarnya berkisar antara 4 sampai 7 kali dan arus beban nominalnya (biasanya 6 kali dan nominalnya bila tidak ada ketentuan lainnya). Arus asut motor dapat dikurangi dengan memakai alat pengasut, seperti pengasut-auto-trafo atau pengubah hubungan bintang/delta. Arus asut motor dengan menggunakan pengasut autotrafo adalah:

I asut=(V m2

V m)× I a1

dimana :Vm= tegangan sekunder autotrafo V1 = tegangan supply1a1 = arus asut hubungan langsung

Pada alat pengubah hubungan bintang/delta

I=I a 1

3

7.3.3.6. PENGOPERASIAN SERENTAK Bilamana disuatu tempat terdapat banyak peralatan listrik yang sama, yang instalasinya

sedemikian rupa sehingga alat-alat tersebut dapat beroperasi secara terpisah atau sendiri-sendiri


dan setiap alat tersebut bekerja dalam waktu tertentu, persoalan kedip mungkin tidak akan timbul. Akan tetapi bila alat-alat tersebut bekerja secara serentak, maka mungkin akan terjadi tegangan kedip yang melebihi batas. Peralatan seperti thermostat pengkontrol panas, mesin las, instalasi dan sejumlah motor-motor, termasuk kategori ini, yaitu yang dapat menimbulkan kedip. Contoh 7.1. Sebuah motor dari 50 Tk., 400 V, dihubungkan langsung ke jaring. Tentukanlah toleransi kedip tegangannya terhadap para pelanggan yang disupply dan jaring yang sama. Penyelesaian: Misalkan faktor-daya motor 85%, efesiensi maximumnya 90%. Panjang kabel TR yang menghubungkan motor ini 100 meter, tahanannya 0,0326 ohm dan reaktansinya 0,0084 ohm.

Besar arus beban penuh motor I n=50 ×746 ×100

√3 × 400×0,85 × 90=70,376

Karena tidak ada data lainya, besarnya arus asut motor hubung langsung = lal 6 x In = 422,25 A..-

Bila memakai alat hubung bintang/delta; arus asutnya menjadi: ¿422,25

3=140,75

a. Hubung langsung (tanpa alat) Faktor daya waktu asut = cos φ = 0,3; sin φ = 0,954 maka jatuh tegangan per fasa = ΔV=Ia1Rcos φ as = 422,25 ( 0,326 x 0,8 + 0,0084 x 0,954 ) = 7,513

Jatuh tegangan dalam prosen = (∆ VV f

)×100%=7,513×√3

400× 100%=3,25

b. Bila dengan alat hubung bintang/delta

(∆ V )%=3,25 %3

=1,08

Dan gambar 7.8., kurva(2); yang dapat merangsang timbulnya kedip hanya pada 8 kali meng-asut setiap jam-nya. Dengan bantuan alat hubung (bintang/delta) didapat 15 kali mengasut permenitnya. Keadaan 15 kali meng-asut per menit,dalam praktek tidak pernah terjadi. Jadi untuk menghindari persoalan kedip dan motor ini dipakai alat asut hubung bintang/delta.

7.3.3.7. HARMONISA Meskipun tegangan yang dicatu pada sistem distribusi normalnya sinusoida, pengaruh

banyaknya penggunaan alat-alat yang parameternya non-linier seperti pengarah arus, inventer, dapur busur listrik dan peralatan elektromagnitis yang memakai inti besi, menimbulkan resultan arusnya tidak sinusoida lagi. Akibatnya jatuh-tegangan naik, dan menghasilkan tegangan tidak sinusoida lagi pada setiap titik dan sistern.

Arus atau tegangan yang tidak sinusoida, seperti yang terlihat pada gambar 7.10 dapat dinyatakan dalam jumlah dari seri harmonisa - harmonisa yang frekwensinya kelipatan dari frekwensi dasarnya dengan menggunakan analisis Fourier.

I(t) = a0 + a1 cosvt + a2cos2vt + a3cos3vt + ................. + ancosnv b1 sinvt + b2sin2vt + b3 sin3vt + ................. + bn sin nvt = a0 + c1sin ( vt + φ1 ) + c2 sin ( 2vt + φ2 ) + ................. + an sin nv

Dimana

Cn=(an2+bn

2 )0,5dan φn=arctan (an

bn)a1 cosωt

Pengaruh harmonisa pada jaring Harmonisa dalam jaring distribusi, dapat menyebabkan akibat-akibat sebagai berikut:


a. Pembebanan lebih, karena kapasitor yang digunakan sebagai koreksi faktor-daya, disetel pada frekwensi tertentu.

b. Resonansi antara kapasitor dan reaktansi dan trafo yang menghasilkan tegangan dan arus yang berlebih.

c. Interferensi dengan saluran telepon dan pemancar yang disebabkan oleh arus harmonisa urutan nol.

d. Tidak bekerjanya peralatan kontrol/pengatur, sebagai akibat distorsinya bentuk gelombang, yang mempengaruhi titik kerja sirkuit thyristor.

e. Kesalahan pengukuran Energi (kWh) dan meter-meter yang menggunakan piringan berputar. f. Mesin-mesin yang berputar, mengalami panas yang berlebihan (Over heating), akibat

meningkatnya rugi besi yang disebabkan oleh arus-arus eddy. g. Belitan delta dan trafo mengalami pembebanan lebih, karena adanya harmonisa ke-3 yang

berlebihan atau arus pemagnit yang berlebihan yang disebabkan mengalirnya arus searah pada belitan trafo tersebut.

7.3.3.8. KETIDAK SEIMBANGAN TEGANGAN Secara umurn dapat dikatakan bahwa suatu sistem dengan n fasa tegangan (arus) yang

tidak seimbang dapat diuraikan menjadi (n-I) sistem seimbang dan sebuah sistem pasa tunggal. Jadi untuk sistem pasa tiga yang tidak seimbang, tegangan (arus) nya dapat diuraikan menjadi sistem fasa tiga sirnetris yang mempunyai urutan positip, sistem fasa tiga simetris yang mempunyai urutan negatip dan sistem urutan nol. Terjadinya tegangan (arus) yang tak seimbang disebabkan oleh: - Impedansi pada ketiga pasanya tidak sama, - Beban pada ketiga pasanya tidak sama. Pengaruhnya: - Menyebabkan pembebanan thermis lebih pada motor - motor, mempengaruhi momen dan

umurnya. Tegangan urutan negatif tidak akan lebih 3% pada JTR.


- Arus urutan negatif umumnya membahayakan generator - generator. Menurut konstruksi, lamanya pembebanan arus urutan negatif ini 3 sampai 15% masih diperbolehkan pada generator. Arus urutan negatif dapat mencapai 3 sampai 6% pada JTT dan 10% pada JTR.

- Arus urutan nol akan dapat menyebabkan Rele-gangguan tanah pada pentanahan tidak efektif, tidak bekerja menurut semestinya. Pada pentanahan titik bintang yang efektif, besarnya tidak boleh melebihi 5%.

7.4. Pengendalian tegangan Untuk menjaga agar tegangan sirkit distribusi masih dalam batas-batas yang

diperbolehkan, maka ini berarti bahwa tegangan perlu dikendalikan , misalnya menaikkan tegangan sirkit bila rendah dan menurunkannya bila tinggi. Ada beberapa cara/jalan guna memperbaiki pengaturan tegangan secara keseluruhan dan sistem distribusi.

Cara-cara tersebut adalah: 1. Menggunakan pengatur tegangan pada generator; 2. Memakai alat pengatur tegangan pada Gardu Induk (G.I.); 3. Memasang kapasitor pada Gardu Induk; 4. Beban penyulang dibuat seimbang; 5. Memperbesar penampang penyulang; 6. Merubah penyulang fasa-tunggal menjadi penyulang fasa-tiga; 7. Memindahkan beban ke penyulang yang baru; 8. Membangun Gardu Induk dan penyulang TM yang baru; 9. Menaikan kelas tegangan penyulang TM; 10. Memakai alat pengatur tegangan pada penyulang TM; 11. Memasang kapasitor shunt pada penyulang TM, dan 12. Memasang kapasitor seri pada penyulang TM.

Tehnik mana yang dipilih, tergantung pada keperluan tertentu dan sistem tersebut. Akan tetapi, pengatur tegangan otomatis (automatic voltage regulation), selalu dilengkapi: (1) Pengatur tegangan rel pada G1 (2) Pengatur tegangan individu penyulang pada G1, dan (3) Dilengkapi alat pengatur tegangan saluran, yang dipasang pada tiang SUTM - nya.

Trafo utama di GI-nya, dilengkapi dengan sadapan berbeban (on load tap changing = LTC), yang bekerja secara otomatis terhadap setiap perubahan bebannya, sehingga tetap dapat dijaga agar tegangan yang diinginkan dapat dicapai. Bila beban meningkat, alat pengatur tegangan ini, menaikkan tegangan penyulang TM nya di G1, guna mengkompensir jatuh - tegangan pada saluran distribusinya. Pada kasus dimana pelanggan letaknya cukup jauh dan gardu atau jatuh - tegangan pada saluran utamanya sudah cukup besar atau melebihi dan yang diperbolehkan, maka hal ini dapat ditanggulangi baik dengan menggunakan sadapan tanpa beban dan trafo distribusinya maupun dengan tambahan alat pengatur lainnnya, misalnya kapasitor, yang ditempatkan sedemikian rupa pada saluran, sehingga didapatkan kenaikan tegangan yang optimum.

Kapasitor umumnya tidak dipasang seri pada saluran utama, dan pada G1, kapasitor dipasang hanya untuk mendapatkan faktor daya yang ekonomis. Kebanyakan instalasi kendali desainnya cukup rumit agar saklarnya dapat berfungsi sebagai sakelar hubung otomatis. Tentu saja kapasitor - tetap (fixed capacitors) bukan merupakan alat pengatur tegangan dan tidak bisa


dibandingkan dengan alat pengatur tegangan, tetapi dalam hal tertentu, seperti kapasitor yang dilengkapi saklar hubung otomatis, dapat menggantikan pengatur tegangan type sadap (tap) yang konvensional, untuk mengontrol tegangan pada saluran Distribusi.

7.5. Pengubah sadapan berbeban (ON LOAD TAP CHANGING = LTC) padatransformator Untuk dapat rnengkendalikan tegangan primer jaring distribusi, dan menjaga tegangan

sistem yang sampai pada pelanggan Industri maupun domestik masih memenuhi syarat, sekarang lebih umum dan praktis, rnelengkapinya dengan suatu alat, seperti pengatur-tegangan berbeban pada sebagian besar Gardu Induk-nya. Untuk itu trafo utama di G1, yang memasok jaringan distribusi primer, trafonya dilengkapi dengan peralatan pengubah sadapan berbeban (on load tap changing), yaitu tegangan dapat diubah tanpa mernutus sirkitnya. Sadapan (tap) ini dapat mengubah perbandingan belitan dan trafonya, tap dapat dibuat pada belitan Tegangan Tingginya maupun di sisi tegangan rendahnya. Pemilihan diantara kedua sisi ini, didasarkan pada tegangan per lilitan sedapat mungkin kontan. Menurut standar Jerman, sadapan (tapping) dipasang pada belitan Tegangan Tinggi dan trafo yang bersangkutan. Untuk trafo dengan tegangan sampai dengan 66 kV, daerah pengaturan ± 16% dengan 19 posisi, diatas 66 kV, daerah pengaturan ± 22%, dengan 27 posisi.

Pada gambar 7.lla terlihat salah satu sirkuit dan pengubah sadapan berbeban. Belitan trasformator ab, disadap di lima tempat pada sakelar 1,2,3,4,5. Disini terdapat autotransformator / reactor cd dengan sadapan di tengah tengahnya yaitu titik e. Reactor ini berfungsi mencegah hubungan singkat dan tap sewaktu terjadi peralihan hubungan dan diperolehlah tegangan antara kedua tapnya.

Pada rangkaian reaktor yang tidak dilengkapi sakelar s, urutan perubahan dudukan sadap, dapat dilihat pada gambar 7.1 lb. Dalam posisi pertama, sakelar 1 masuk, arus beban melewati separuh/setengah belitan reaktor, yaitu ce. Untuk mengubah sadap dalarn 1 posisi, sakelar 2 dimasukkan, sementara itu sakelar 1 masih masuk; arus beban terbagi dua arah , yang berlawanan masing-masing melalui ½ belitan reaktor. Pada posisi ini selain arus beban pada reaktor, akan mengalir juga arus sirkulasi. Langkah perubahan tap selanjutnya; sakelar 1 dibuka, sakelar 2 masih tetap menutup, sehinga arus beban mengalir pada ½ belitan reaktor.

Untuk transformator yang besar - besar, dirnana diperlukan sakelar dengan kapasitan memutus arus besar, maka pada rangkaian reaktornya dipasang sakelar S. lihat gambar 7.11 b atau dengan dua sakelar pembagi, lihat gambar 7.llc. Pada gambar 7.lIc, tunggal pengubah(slector) dan sakelar pembagi, bekerja saling mengunci, sehingga (a) sakelar pembagi 1 terbuka,(b) tungkai pengubah 1 bergerak,(c) sakelar pembagi 1 menutup,(d) sakelar pembagi 2 membuka, (e) tungkai pengubah 2 bergerak dan (f) sakelar pembagi 2 menutup. Pada dasarnya sirkuit mi sama dengan gambar 7.lla, kecuali jatuh tegangan impedansi pada reaktor dapat dihilangkan pada waktu perubahan posisi tap. Perobahan sadapan berbeban dan transformator ini, biasanya digerakkan secara mekanis oleh motor dan dapat juga dilengkapi peralatan yang dapat dikerjakan secara manual, ini diperlukan untuk menjaga bila alat mekanis motornya mengalami gangguan. Untuk mengantisipasi tegangan masukan transformator berubah-ubah yang disebabkan oleh perubahan beban sehingga jatuh-tegangan juga berubah-ubah, maka secara umum, transformator dilengkapi sadapan agar tegangan sekundernya konstan. Agar supaya peralatan kendali tegangan dapat bekerja, diperlukan trafo-tegangan untuk mendeteksi tegangan yang akan kita kendalikan. Rangkaian sekunder dan trafo tegangan ini merupakan sumber energy untuk rele tegangan yang akan dikendalikan, dan meneruskannya kesuatu alat sehingga tap dapat berubah. Biasanya perlu adanya tenggang waktu


(tirne delay) pada elemen-elemennya baik yang terpisah dan relenya maupun yang ada pada relenya, untuk mencegah hal-hal yang tidak dikehendaki sewaktu pengoperasian perubahan sadap.

Pada gambar 7.12, terlihat sebuah transformator dengan 3 buah reaktor fasa-tunggal, yang dirancang untuk type perubahan sadapan beban. Untuk dapat mengikuti perkembangan beban, perubahan sadapan beban selalu dilengkapi dengan kompensator beban. Ada untungnya menata sampai berapa kenaikan tegangan dipertahankan dengan adanya kenaikan beban, dan ini dapat dicapai dengan menggunakan kompensator jatuh-tegangan-saluran (Line drop compensation LDC). Peralatan ini terdiri dan kombinasi resistor / tahanan dan reaktor yang dapat disetel nilainya, dialiri arus sekunder dan trafo arus dimana belitan primernya dilalui arus bebannya dan kernudian diatur jatuh-tegangan dirangkaian sekunder ini, sehingga tergambar jatuh tegangan akibat beban sebenarnya pada rangkaian primernya. Pembahasan lebih lanjut mengenai ini, lihat “kompensator saluran”

7.6. Sadapan tanpa beban (no-load tap changing) pada trafo distribusi Salah satu perlengkapan untuk mengusahakan agar tegangan pelayanan masih dalarn

batas-batas yang diperbolehkan, maka trafo distribusinya dilengkapi dengan sadapan tanpa beban pada sisi tegangan tingginya, disamping itu pada sisi tegangan rendahnya, tegangan keluarannya atau tegangan terminal sisi sekunder trafonya sudah dibuat 231/400 V atau +5% diatas nilai


nominalnya 220/380 V. Pengaturan sadapan tanpa beban pada trafo distribusi ini, harus dikaitkan dengan pengaturan tegangan sadapan berbeban pada trafo utama di Gardu-Induk yang bersangkutan.

Gambar-7.12. Transformator fasa-tiga , 20 MVA; 33/11-kV, dilengkapi sadapan berbeban

Dalarn mengatur tegangan pelayanan dengan mengunakan dua sadapan dan trafo utarna maupun trafo distribusinya, hanya dimungkinkan pada jaringan yang beroperasi radial. Pemanfaatan sadapan tampa beban dan trafo distrbusi, umumnya dilakukan pada SUTM yang panjang, didaerah yang kepadatan bebannya relatip masih rendah.

Ada transformator distribusi yang mempunyai 3(tiga) sadapan tanpa beban yaitu +5%, 0% dan -5%; pada sistem 20 kV, ekivalen dengan 2 1kv, 20kV dan 19kv. Pada trafo distribusi yang mempunyai 5 (lima) sadapan tanpa beban, sadapannya adalah +10%, 5%, 0%, -5% dan -10%; pada sistem 20kV, ekivalen dengan 22kV, 21 kV, 20kV, 19kv dan 18kv.

Sisi Tegangan Rendah (TR) dan kedua macam trafo tersebut diatas, tegangan terminal sekundernya (tanpa beban) sudah dibuat 231/400 V atau +5% diatas nilai nominalnya 220/3 80 V. Pengetrapan tiga sadapan tanpa beban disisi TM. trafo distribusi.


Pada daerah yang kepadatan bebannya masih rendah dan SUTM-nya cukup panjang, maka pengetrapan sadapan dan trafo distribusi yang mempunyai tiga sadapan dilakukan dengan membagi panjang saluran TM tersebut dalam tiga seksi.

Pada seksi I, trafo distribusinya dioperasikan pada sadapan 21 kV, pada seksi II diopersikan pada sadapan 20 kV dan pada seksi III, trafo distribusinya dioperasikan pada sadapan 19 kV. lihat gambar 7.13. Misalkan data dan trafo distribusinya diketahui UX = 3,57% dan UR = 1,8%, maka susut tegangan pada beban penuh dengan faktor-daya 80% adalah 1,8 x 0,8

+ 3,57 x 0,6 3,56% atau ekivalen seharga 720 volt, bila dilihat dan sisi TT. Dengan demikian pada keadaan beban penuh tegangan disisi Ti’ & TR dan trafo distribusinya, diperkirakan seperti yang tertera pada tabel VII.2.-

Tabel VII.2. Tegangan sisi TT & TR dari transformator distribusidengan 3 sadapan, pada beban penuh

LokasiSisi

Seksi I Seksi II Seksi IIIE

A B B C C D-TT (kV) 21,72 20,72 20,72 19,72 19,72 18,72

209 *)-TR (V) 231 220 231 220 231 220

* Jatuh tegangan pada JTR -5%


Tegangan pelayanan = (209 - 2% x 220 ) = 204,6 V. Profit tegangan JTM dan JTR pada beban penuh kurang lebih seperti yang terlihat pada gambar 7.14. Dari kurva A, dapat dilihat bahwa pada saat beban penuh, tegangan di Gardu Induk dibuat 21,7 kV.Pada saat beban nol, tegangan di GI. harus diturunkan menjadi 19 kV, dan profit tegangan terminal sekunder trafo distribusi, dapat dilihat pada gambar 7.15.-


Pengetrapan 5 sadapan tanpa beban dan trafo distribusi. Pada pengetrapan 5 sadapan tanpa beban dan trafo distribusi, panjang salurannya kita bagi dalam 5 seksi, lihat gambar 7.16.

Sama seperti halnya dengan 3 sadapan, maka pada keadaan beban penuh, tegangan disisi TT dan TR dan trafo distribusi, diperkirakan seperti yang tertera pada Tabel V1I.3.-

Tabel VII.3 Tegangan sisi TT/TR dari trafo Distribusi dengan 5 sadapanpada keadaan beban penuh

Seksi IPosisi sadapan

22 kV

Seksi IIPosisi sadapan

21 kV

Seksi IIIPosisi sadapan

20 kV

Seksi IVPosisi sadapan

19 kV

Seksi VPosisi sadapan

18 kVA B B C C D D E E F

TT ( kV ) 22,7 21,7 21,7 20,7 20,7 19,7 19,7 18,7 18,7 17,7

TR ( V ) 231 220 231 220 231 220 231 220 231 220


Profil tegangan TM dan TR pada beban penuh kurang lebih seperti yang terlihat pada gambar 7.17. Pada keadaan beban ringan (30% dan beban penuh), tegangan di-Gardu Induknya harus diturunkan menjadi 19 kV, dan profil tegangan terminal sekunder dan dan trafo distribusi dapat dilihat pada gambar 7.18. Jatuh tegangan pada trafo distribusi pada beban ringan = 0,33 x 720 V = 240 V (dilihat dan sisi TT), maka tegangan di sisi TT dan TR dan trafo distribusi, diperkirakan seperti yang tertera pada Tabel VII.4.

Tabel VII.4 Tegangan sisi TT/TR dari trafo Distribusi dengan 5 sadapan pada keadaan beban ringan

Seksi IPosisi sadapan

22 kV

Seksi IIPosisi sadapan

21 kV

Seksi IIIPosisi sadapan

20 kV

Seksi IVPosisi sadapan

19 kV

Seksi VPosisi sadapan

18 kVA B B C C D D E E F

TT ( kV ) 20,9 20,5 20,5 20,1 20,1 19,7 19,7 19,3 19,3 18,9

TR ( V ) 219 215 225 221 231 227 239 235 248 243


Sebagai contoh Iainnya, pada gambar 7.19 diperlihatkan profil tegangan dan sisi TM maupun tegangan pelayanan dengan mengunakan tap yang sama pada semua trafo distribusinya, yaitu sadapan ± 0% (sisi TM), pada beban penuh maupun pada beban ringan. Dari profil tegangan gambar 7.19a, jelas terlihat kisar dan tegangan menengahnya untuk mendapatkan variasi tegangan pelayanan ±5%. Pada gambar 7.20, kita memanfaatkan sadapan sisi TM dan trafo distribusinya, dengan sasaran agar mendapatkan variasi tegangan pelayanan sama dengan ±5%. Dengan meperhatikan kedua gambar-7.19 dan gambar-7.20, dapat disimpulkan:

- Untuk mendapatkan variasi tegangan ± 5 %, maka dapat dilakukan dengan : (a) cara pertama, sadapan sisi TM semua trafo distribusi sama, yaitu ± 0 %

(b) cara kedua, kedudukan sadapan sisi TM dari trafo distribusinya tidak sama. - daerah pengaturan dari TM-nya pada cara kedua lebih besar, dibandingkan dengan cara pertama; artinya jatuh-tegangan pada JTM dapat lebih besar Contoh 7.2. Menghitung panjang Jaring Tegangan Menengah 20 kV, dengan memanfatkan 5 sadapan dari trafo distribusinya.

SUTM 20 kV, 3-fasa menggunakan penghantar AAAC 95 mm2, dimana r = 0,351 /km per pasa dan x = 0,35 /km per pasa. Beban maximum dari penghantar ini 180 amper.

Tentukan panjang/lokasi masing-masing sadapan dari trafo distribusi pada saluran TM-nya. Penyelesaian: SUTM tersebut kita bagi dalam 5 seksi, lihat gambar 7.21-

Beban pada masing-masing seksi, diasumsikan seperti yang tercantum pada gambar 7,21 dengan factor-daya 0,8 (tertinggla/lagging). Jatuh-tegangan antar sadapan adalah 1 kV, jadi panjang saluran dapat dihitung secara pendekatan sebagai berikut:


1.00

√3=I a× L1 (r cosφ+ x sin φ )

1.00

√3=180 × L1 (0,351 × 0,8+0,35 ×0,6 )

L1=1.000

√3× 180 (0,351× 0,8+0,35 ×0,6 )=6,5 km .

Dengan cara yang sama, maka ddapat:L2 = 8,4 km; L3 = 11,8 km; L4 = 19,6 km dan L5 = 58,9 km. Rugi daya (I2)R x Fr

Diasumsikan faktor rugi = 0,36, maka rugi-daya per seksi adalah sebagai berikut:L1→ 3×1802 × (0,351 ×6,5 )× 0,36=¿79.834,2480 w


L2→ 3×1402 × (0,351 ×6,5 )× 0,36=¿62.411,7312 w

L3→ 3×1002 × (0,351 ×6,5 )× 0,36=¿44.731,4400 w.

L4 → 3× 602× (0,351 ×6,5 ) ×0,36=¿ 26.747,8848 w.

L5→ 3×202× (0,351 × 6,5 )× 0,36=¿ 8.931,1248 w.

Jumlah rugi daya = 222.656,1996 w.

Bila diasumsikan pula factor-beban 0,6, maka jumlah daya yang disalurkan adalah:

√3×20×180×cos ϕ×F b ( kw)

√3×20×180×0,8×0,6 (kw )=2 . 993 kW

Jadi rugi daya dalam prosen ¿222,656

2.993× 100 %=7,44 %

7.7. Pengaturan tegangan pada saluranPengaturan tegangan pada saluran banyak digunakan untuk mengatur tegangan setiap

penyulang secara terpisah, untuk menjaga agar tegangan yang sampai pada pelanggan masih berada dalam batas-batas yang diizinkan. Ada dua tipe cara pengaturan tegangan ini: (1) tipe induksi dan (2) tipe sadapan.Pengaturan tipe sadapan ini lebih banyak digunakan dan praktis menggantikan tipe induksi. Pengaturan tegangan tipe sadapan dapat berupa: (1) tipe GI, fasa-tunggal atau fasa-tiga dan dipakai di GI untuk mengatur tegangan pada rel atau tegangan masing-masing dari penyulang TMnya dan (2) type distribusi yang hanya berupa fasa tunggal dan di-pasang di tiang SUTMnya. Pengaturan tegangan type sadapan pada dasarnya merupakan sebuah auto-transformator dengan sadapan pada belitan serinya, lihat gambar 7.22.Kebanyakan pengaturan tegangan jenis ini di-disain untuk mengoreksi tegangan jala ± 10 % dalam 32 sadapan dan terdiri dari dua unsur pokok yaitu:

- Sebuah autotransformator- Mekanisme pengatur/pengubah dudukan sadapan

Umumnya .pengatur tegangan dilengkapi dengan alat kendali yang tanggap terhadp perobahan serta dilengkapiperlengkapan lainnya, sehingga perobahan dudukan sadapan berkerja secara otomatis berdasarkan keadaan beban, dengan demikian tegangan keluaran dapat dijaga pada tingkat tertentu. Dengan berobahnya dudukan sadapan pada outotransformator, tegangan keluaran juga akan berubah.

Selain dua jenis diatas, dikenal juga pengatur tegangan tegangan lainnya, yaitu transformator-booster. Penempatan transformator booster ini pada saluran utama pada dasarnya sama seperti pada kedua jenis yang disebutkan terdahulu. Misalkan, dalam hal tertentu tidak dimungkinkan


lagi untuk menaikkan tegangan pada saluran utama distribusi pada jarak tertentu dari GI, maka dipasanglah transformator-booster pada titik tersebut.

Pada gambar 7.23, dapat dilihat, peralatan pengatur tegangan pengatur tegangan yang dimaksud, yang cocok untuk hal ini, yang terdiri dari transformator pengatur yang mempunyai beberapa titik sadap dan sebuah transformator booter. Tegangan pada titik PP dibuat konstan dengan bantuan sadapan berbeban (on load tap changing) pada trafo utama di Gl-nya, dan beban-beban sesudah titik QQ diatur oleh trafo pengatur dan trafo-booster, lihat gambar 7.23a.

Pada gambar 7.23b, terlihat booster yang bekerja secara otomatis, kerjanya berdasarkan arus bebannya. Jelaslah bahwa ketelitiannya tergantung pada besarnya arus beban, yang variasinya jauh lebih besar dari pada variasi tegangan yang hanya 10 %. Kesalahan 1 atau 2 % pada trafo-tegangannya menyebabkan kesalahan pengautran 10 atau 20%. Kesalahan yang serupa juga terdapat pada trafo arusnya. Kontak-kontak R dan S dioperasikan oleh kumparan (solenoid) yang sama dan secara mekanis saling mengunci, yaitu bila yang satu terbuka yang lainnya menutup. Rele arus, mempunyai dua pasang kontak, salah satu dari kontak ini menutup, bila arus mencapai suatu nilai yang diperlukan oleh trafo boost. Kontak ini menutup sirkuit kumparan, kumparan diberi energi, menutup kontak S dan membuka kontak R (kontak-kontak ini disusun sedemikian rupa sehingga berada pada peralatan autotransformator, jadi selalu dilalui arus beban).

7.8. Kompensator saluran (Line Drop Compensation = LDC)Dalam mengatur tegangan primer jaring Distribusi dengan memakai Pengubah Sadapan

Berbeban (on load changing) pada transformator utama di Gl-nya, maka untuk dapat bekerja secara otomatis, perlu dilengkapi dengan Kompensator Saluran (line drop compensation) pada saluran yang dikontrol. Fungsi kompensator saluran ialah untuk mempertahankan tegangan di suatu titik/ tempat pada saluran tersebut, yang letaknya jauh dari GI. Suatu titik / tempat yang


akan dipertahankan tegangannya, dilakukan secara otomatis dengan mengatur dudukan/setting dari tahanan dan reaktansi dari rangkaian pengendali dari kompensator saluran.

Pada gambar 7.24, digambarkan bagan sederhana dari kompensator saluran berikut dengan diagram pasor dari sirkit pengendalinya.Pada kompensator saluran terdapat trafo-arus dan tegangan untuk mendeteksi tegangan dan arus beban. Rele pengatur tegangan pada kompensator jaringan, mengontrol kerja pengatur tegangan. Misalkan, tegangan pada titik/tempat pada saluran yang akan dipertahankan adalah ER, maka setiap perobahan ER oleh arus beban akan menyebabkanperobahan ERO, yaitu tegangan keluaran (output) dari pengatur tegangan di GI. Adanya perobahan ERO menyebabkan rele pengatur tegangan (RPT) bekerja, sehingga tegangan keluaran mengatur kembali ke harga ER lagi. Jadi disini, ER dipegang konstan dan dari diagram pasornya, jelaslah bahwa untuk mendapatkan ER yang konstan, bila arus beban berubah-ubah , maka nilai tahanan /reaktansi dari rangkaian pengaturnya harus dirubah, atau nilai RL dan XL perlu diatur kembali. Penyetelan atau pengaturan kembali nilai RL dan XL, tergantung ada tidaknya beban yang disadap antara GI (tempat alat pengatur tegangan) dan titik yang menjadi pedoman (tegangan yang dipertahankan tetap pada nilai tertentu).Bila tidak ada beban yang disadap diantara itu, setelan R dapat ditentukan sebagai berikut:


R set=

TA p

PT ( N1

N2)

× Reff V……………………………………….(7.1)

dimana TAp = arus nominal dari trafo arus = Inl arus nominal sisi primernya.

( N1

N2)=¿ perbandingan belitan trafo tegangan

Reff = tahanan efektip pengantar saluran dari GI sampai titik pengatur dalam ohm.

Reff =r ×L−S1

2Ω………………………..………………(7.2)

dimana:r = tahanan per fasa per Km dari penghantar mulai dari GI sampai titik pengatur. S1,= jarak antara GI dan titik pengatur dalam km. L = panjang total penyulang utama.

Juga, X perlu disetel sebagai berikut :

X set=

I n 1

( N1

N2)

× X eff V …..……………………………..(7.3)

dimana Xeff = reaktansi efektip penghantar utama dari GI sampai titik pengatur dalam ohm.Besarnya Xeff ditentukan oleh persamaan berikut:

X eff=X L ×L−S1

2Ω ………………………………………(7.4)

dan X L=Xa+ Xd Ω/km ……………………….…………..(7.5)

dimana xa =reaktansi induktip dari masing-masing kawat penghantar penyulang,Ω/ km Xd= faktor spacing dari reaktansi-induktip, Ω/ km XL = reaktansi-induktip dari penghantar saluran, .Ω/ km

Dalam perhitungan tahanan/reaktansi efektip, tidak termasuk tahanan dan reaktansi dari trafo-trafonya.

Bila antara GI dan titik pengatur terdapat beban-beban sadapan, setelan R masih dapat ditentukan oleh persamaan (7.1), tetapi dalam menentukan Reff yang memadai, Lokay memberikan persamaan dalam menghitung Rcff sebagai berikut :


Reff =

∑i=1

n

|∆ V R|

|I L|Ω

…………………………………………(7.6)

∑i=1

n

|ΔV R|i=|LL1|×r 'ai×I 1+|LL2|×ra 2×I 2 . . .. .. . .+|LLn|×r an×I n Ω ………………….

(7.7)dimana :

|ΔV R|i= jatuh tegangan yang diakibatkan oleh tahanan saluran seksi ke-i dari penyulang

antara pengatur di GI dan titik pengaturan, dalam V/seksi.

∑i=1

n

|ΔV R|i= jatuh tegangan total, yang disebabkan oleh tahanan penyulang antara pengatur di GI

dan titik pengaturan, dalam V.|I L|= besar arus beban pada GI, dalam amper.

|I L1|= arus beban pada seksi i feeder, dalam amper.

|r ai|= tahanan penghantar saluran pada seksi i, dalam Ω/km.

| |Li|=panjang seksi i dari saluran, dalam km.

Demikian juga, untuk setelan X dari kompensator jatuh-tegangan pada saluran, masih dapat juga ditentukan oleh persamaan (7.3), tetapi dalam menentukan Xeff yang lebih memadai. Lokay memberikan persamaan sebagai berikut:

X eff=

∑i=1

n

|ΔV X|i

|I L|Ω

………………………………………….(7.8)dan

∑i=1

n

|ΔV X|i=|LL ,1|×XL ,1×I 1+|LL ,2|×XL ,2×I 2+. .. . .. .. .|LL ,n|×X L,n×I n V……..…..(7.9)

dimana :

|ΔV X|i= jatuh-tegangan yang diakibatkan oleh reaktansi pada seksi ke-I dari penyulang

antara pengaurdi GI sampai titik pengatur, V/seksi

∑i=1

n

|ΔV X|i=jatuh-tegangan total yang diakibatkan oleh reaktansi induktip dari penyulang

antara pengatur-tegangan di GI dan titik pengaturan, V X L, n= reaktansi induktip (sebagaman ditentukan oleh pers.7.5) dari seksi ke-i dari penyulang, Ω/km.

Meskipun cara yang baru dijelaskan di atas dalam menentukan R dan X efektip sedikit. Lokay menyarankan sebagai alternatip dan cara praktis untuk menghitung arus (IL) dan tegangan pada lokasi regulator dan tegangan titik pengatur. Perbedaan antara dua nilai tegangan merupakan jatuh tegangan antara


pengatur (GI) dan titik pengatur, yang mana dapat ditentukan sebagai berikut :

ΔV =|I L|×Reff×cos ϕ+|I L|×Xeff ×sin ϕ V

……...………………(7.10)

Pada gambar 7.25, terlihat suatu bagian dari sistem distribusi tegangan menengah dengan beberapa penyulang radial yang dicatu oleh suatu GI. GI itu sendiri dicatu melalui suatu sistem transmisi.

primer distribusinya (Vp), dimana tegangan Vp diatur konstan, sedangkan tegangan transmisi (VTT) dan IZT jatuh-tegangan pada trafo tenaganya tergantung dari beban. Bila jatuh tegangan pada penyulang utamanya dibatasi pada nilai tertentu, maka penyulang ini masih dapat diperluas/diperpanjang atau dan bebannya ditambah lagi bila pada penyulang ini dipasang alat pengatur tegangan. Pada gambar-7.25 pengatur tegangan penyulang dinyatakan dengan si,mbol O, dipasang pada lokasi y=y1; naik dan turunna posisi sadapan pada alat pengatur ini bekerja secara otomatis dengan mengacu pada tegangan dititik sasaran, yaitu Ysp, yang besarnya sesuai dengan apa yang kita hendaki.

Sadapan berbeban (LTC) pada Transformator Tenaganya dipakai untuk mengatur tegangan rel

Macam sadapan berbeban dan data pengatur tegangan.Rele Pengatur Tegangan disingkat RPT dapat diatur berkisar antara 110 sampai 125 V untuk basis 120 V, berkisar antara 200 V sampai 230 V untuk basis 220 V. Bila menggunakan kompensator saluran (Line drop compensator=LDC) RPT mengatur tegangan pada titik sasaran pengaturan yTP, yaitu tegangan ER , lihat gambar 7.24.

R dan X pada kompensator saluran, lihat gambar 7.24 besarnya dapat diatur.Lebar jalur variasi dari RPT dan berkisar ± 3/4 V sampai ± 1 !/2 V pada basis 120 V dan untuk basis

220 V ± 1Y2 sampai ± 2,75 V.Lokasi titik sasaran pengaturan (SP) dikendalikan oleh pengaturan dari R dan X dari

peralatan kompensator-saluran tersebut. Bila R dan X dibuat pada nilai 0, maka alat pengatur mengatur tegangan pada terminal lokalnya, jaitu pada yTP

=y,, disini keadaannya RPT ± Lebar jalur variasi.

Contoh:7.3. Pada gambar 7.25, data dari Gl adalah sebagai berikut: Trafo Tenaga 30 MVA,3-fasa, 70/20 KV, 13,5%; hubungan delta/bintang.

Trafo tenaga ini dilengkapi sadapan berbeban yang dapat mengatur tegangan ± 10% dalam 32 langkah, yang setiap langkahnya 5/8 %. Data aliran beban


Misalkan tegangan maximum dari Transmisi VTT maksimum.= 73,50 KV atau 1,05 pu yang terjadi selama diluar beban puncak dan arusnya 0,25 pu Kiloamper dengan faktor-daya 0,95 mendahului. Tegangan transmisi VTT minimum.= 70 KV atau 1,00 pu yang terjadi selama periode beban puncak dan arusnya 1,00 pu Kiloamper dengan faktor daya 0,85 tertinggal. Data tegangan dan norm a teganganMisalkan tegangan sekunder maximum adalah 231 V atau 1,05 pu V (basis 220 V) dan tegangan sekunder minimum 198 V atau 0,90 pu V, dan jatuh tegangan maximum pada JTRnya adalah 0,005 pu V.Misalkan pula tegangan maximum dari distribusi primernya Vp maksimum= 1,0417 pu pada beban nol dan pada beban puncak tahunannya, adalah 1,09.17 pu V (1,0417+0,05) yang merupakan besarnya tegangan yang terdekat dengan alat pengatur dan tegangan minimum adalah 0,95 (0,9+0,005) pu V yang merupakan besarnya tegangan pada tempat yang terjauh dari alat pengatur. Data penyulang

Misalkan beban puncak tahunannya adalah 9000 KVA pada faktor-daya 0,85 dan tersebar disepanjang saluran ,yang panjang SUTM utamanya 20 Km. SUTM utama ini memakai penghantar AAC 150 mm2 dimana impedansinya (0,1961+j0,3305) /km.

Misalkan GI tersebut menggunakan trafo tenaga yang dilengkapi "Sadapan berbeban", guna mengatur tegangan rel 20 KV nya.Gunakan Lebar Jalur Variasi ± 2,0 V atau 0,00909 (2/220) pu V. Selanjutnya untuk perhitungan gunakan pembulatan untuk nilai- nilai Tegangan max. dan Tegangan min. dari penyulang TM pada beban puncak masing-masing menjadi 1,09 pu dan 1,00 pu V.(a) Tentukanlah pengaturan dari RPT nya (Rele Pengatur Tegangan) untuk tegangan primer yang tertinggi (Vp) dengan. Lebar-jalur variasi seperti tersebut diatas, ambil bilangan bulat yang memadai untuk penempatan posisinya.(b) Tentukanlah jumlah step maximum yang diperlukan dalam pengurangan dan penaikan.(c) Sket profil dari penyulang pada beban nol dan pada beban puncak tahunannya.

Penyelesaian.(a) Karena kompensator saluran (LDC) tidak digunakan, maka:

Rset= 0 dan Xset = 0Besaran dari Rele pengatur tegangan (RPT) untuk tegangan yang tertinggi yang diperkenankan pada beban nol dan dengan mempertimbangkan lebar jalur variasi, adalah:

RPT = (Vp)max - Lebar jalur variasi

= 1,0417 - 0,00909 = 1,03261 puV≈ ,033 puV = 227,26 V

(b) Untuk mendapatkan angka maximum dari step/langkah pengurangan dan penaikan yang diperlukan, perlu diketahui terlebih dahulu tegangan primer distribusi yang tertinggi yang diperkenankan diluar beban puncak dan pada saat beban puncak. Jadi tegangan primer tertinggi yang diperkenankan diluar beban puncak adalah:

V P, pu=V TT , pu−I P, pu × ZT , pu

dimana: V TT , pu = tegangan transmisi pu

= 1,05/0° pu V, diluar beban puncak.


= 1,00/0° pu V pada saat beban puncak.

I P, pu = arus beban trafo tenaga disisi TT dalam pu = 0,25 pu A ; cos φ = 0,95 mendahului pada beban nol; l,00 pu A; cos φ = 0,85 tertinggal

pada beban puncak.ZT , pu= impedansi trafo tenaga dalam pu. = 0+j0,125pu.

Jadi tegangan distribusi primer yang tertinggi yang diperkenankan diluar beban puncak adalah: V P, pu=V TT , pu−I P, pu × ZT , pu

=1 ,05∠0o−0 ,25∠18 ,19o×0 , 125∠90o

=1 ,05∠0o−0 ,03125∠108 , 19o

= 1,05975 – j0,02967

|V P , pu|=1 , 0616 pu V

dan pada beban puncak: V P, pu=V TT , pu−I P, pu × ZT , pu

¿1,05∠0o−0,25∠18,129o ×0,125∠90o

= 1,05 – 0,06585 – j0,10625 = 0,93415 – j0,10625

|V P , pu|=0 ,941 pu V

Sadapan berbeban (LTC) dari trafo tenaga di GI dapat mengatur ±10% dalam 32 langkah, yang setiap langkahnya 20%/32 = (5/8)% atau 0,00625 pu V. Jumlah langkah menurun maximum yang diperlukan untuk diluar beban puncak adalah:

Jumlah langkah ¿V P, pu−RPT pu

0,00625=1,0616−1,33

0,00625=4,6 atau ≈ 5 langkah

Jumlah langkah menaik yang diperlukan pada saat beban puncak adalah:

Jumlah langkah ¿RPT pu−¿ V P ,pu

0,00625=1,33−1,0616

0,00625¿ ≈ 15 langkah

(c) Untuk membuat sket profil tegangan penyulang pada beban puncak tahunan, perlu dihitung terlebih dahulu jatuh tegangannya.

(∆ V )%=S × L (r cosφ+x sin φ )

V 2× 100%

atau(∆ V )%=S × L × k %

Dimana


k=(rcos φ+x sin φ )

V 2× 100

Untuk penghantar AAC 150 mm2; nilai k pada cos φ = 0,85 tertinggal adalah:

k=(0,1961× 0,85+0,3305 ×0,5268 )

V 2×100=0,0851981

Beban 9000 Kva atau 9 MVA tersebar disepanjang saluran, maka jatuh tegangan dalam % untuk panjang saluran 20 Km. adalah:

(∆ V )%=S ×12

L ×k %=¿9×12

×20 ×0,0851981 ≈ 7,6680 % atau

∆ V =0,07668 puVJadi tegangan minimum penyulang primer diujung saluran, adalah

VPpu Min. = 1,035 - V pu = 1,035-0,07668 = 0,95832 pu V

Norma Tegangan pada beban puncak tahunan, adalah (dengan pembulatan):Vppu Max. = 1,075 - Lebar Jalur Variasi = 1,075 - 0,00909 VPJ>U Max. = 1,06591 pu V.Vppu Min. = 1,00 + Lebar Jalur Variasi = 1,00 + 0,00909 VPJ)U Min. = 1,00909 pu V.

Dari gambar 7.26 terlihat bahwa tegangan minimum pada ujung penyulang mendekati norma tegangan minimum pada beban puncak tahunannya. Oleh karena itu pengatur tegangan harus digunakan.


Norma Tegangan pada beban nol, adalah:VP, pu Max. = 1,0417 - Lebar Jalur Variasi

= 1,0417-0,00909

VP, pu Max. = 1,033 pu Vdan VP, pu Min. = 1,00 - + Lebar Jalur Variasi VP, pu Min. = 1,00909 pu V

Contoh 7.4Gunakan informasi pada contoh 7.3, dan tentukan lokasi alat pengatur tegangan penyulang

dari GI sehingga tegangan masukan pada alat tersebut: (a)VP,pu = 1,010puV (b) VP,pu = 1,000puV

Penyelesaian:(a) Vp,pu = 1,010 pu V merupakan tegangan masukan pada alat pengatur tegangan pada jarak yl dari GI, seperti yang terlihat pada gambar 7.27, maka jatuh tegangan pu sampai pada lokasi alat pengatur adalah: ∆ V y1=RPT pu−V p , pu

= 1,035 – 1,010 = 0,025 pu


Jadi jatuh tegangan dalam pu pada jarak y, dari GI = 0.025 pu V. Mengitung letak lokasi alat pengatur = y1

Beban total 9000 KVA; itot=9.000

√3 × 20=¿259,876 A.

Beban ini merata disepanjang saluran, jadi arus per satuan panjang = i

i=itot

20 km=259,876 A

20 km=12,966638

Akm

.

Untuk beban merata sebesar i A/km, maka jatuh tegangan pada jarak y dari GI adalah:

∆ V =(r cosφ+ x sin φ )(i× L × y−12

×i× y2)volt

dimana L = panjang total saluran = 20 Km.(lihat bab V)

∆ V y=(0,1961 ×0,85+0,3305 × o , 5268 )(12,966638 ×20 × y−12

×12,966638 × y2) volt

∆ V ypu=

∆ V y

( 20.000√3 )

=0,00767 y−1,475674 ×10−5 y2

Pada soal (a) ∆ V y , pu=0,025 pu V ; jadi 0,025=0,00767 y−1,47567 × y2

atauy2−40 y+130,42=0 ; dari persamaam kwadrat ini didapat dua nilai dari y yang

memenuhi persamaan tersebut, yaitu y1,= 3,5 km dan y2= 36,5 km. Jadi nilai y yang memenuhi adalah y,= 3,5 km.

(b)Bila V ppu=1,00 pu ∆ V y1=RPT pu−V ppu

= 1,035 – 1,000 = 0,035 pu V.Sama seperti soal (a) diatas, maka 0,035=0,00767 y−1,475674 ×10−5 atau y2 - 40y + 182,58 = 0

Dari persamaam kwadrat ini didapat dua nilai dari y yang memenuhi persamaan tersebut, yaitu y1= 5,255 km dan y2= 34,745 km. Jadi nilai y yang memenuhi adalah y1= 5,255 km.

Contoh 7.5Lokasi alat pengatur tegangan penyulang y1 =3,5 Km. sesuai dengan hasil yang didapat dari contoh 7.4 dan misalkan titik sasaran pengaturan tegangan ysp =y1, dengan kata lain titik sasaran pengaturan tegangan berada pada lokasi dari alat pengatur itu sendiri.(a) Tentukanlah penyetelan yang terbaik R dan X dari alat Konpensator Saluran (LDC) dan ten-tukan

juga RPT-nya (Rele- Pengatur Tegangan),(b) Gambarkan sket profil-tegangan dalam keadaan beban nol dan beban puncak tahunannya

Cantumkan beberapa nila tegangan yang penting pada kurva tersebut,(c) Apakah tegangan dari penyulang primer ini memenuhi persyaratan terhadap norma tegangan-nya?.Penyelesaian.


(a) Karena titik sasaran pengaturan tegangan berada pada lokasi alat pengatur tegangan, maka penyetelan yang terbaik dari konpensator saluran adalah R dan X nilainya dibuat nol, jadi:

RPTpu = Vsp= l,035pu V

(b) Jatuh tegangan antara titik lokasi alat pengatur tegangan sampai ujung saluran dapat dihitung sebagai berikut:

(∆ V )%=S . L. k % ;untuk beban yang merata disepanjang saluran, jatuh tegangan dalam % menjadi:

(∆ V )%=S .12

L. k %

dimana S= beban total dari titik y, sampai ujung saluran ¿( L− y1 )

L× Beban total keseluruhan

saluran ¿(20−3,5 )

20×9 MVA=7,425 MVA .

Besarnya jatuh-tegangan pada bagian saluran antara alat-pengatur sampai ujung saluran adalah:

(∆ V )( y 1−20)=7,425 ×12

× (20−3,5 ) ×0,0851981=5,2189 % %atau 0,00522 pu V.

Jadi tegangan pada pada ujung saluran dalam keadaan beban puncak tahunannya adalah: Vp20= 1,035-0,0522

Vp 20 = 0,9828 pu V.

Besarnya jatuh tegangan pada setiap titik pada jarak y dari GI untuk beban yang merata disepanjang saluran dapat dihitung sebagai berikut:

∆ V =i (r cos φ+x sin φ )(Ly−12

y2) volt (lihat bab V), dimana beban I per

satuan panjang dal I = beban total = iL, jadi

∆ V = IL

(r cosφ+x sin φ )(Ly−12

y2)I= S

√3 × V sehingga dapat ditulis:

∆ V =S (r cos φ+x sin φ )

L×√3× V (Ly−12

y2) volt

Jadim jatuh-tegangan dalam % = ∆ VV f

× 100 %=S (r cos φ+x sin φ )V J × L ××√3×V

×100 ×(Ly−12

y2)Sehingga didapat :

(∆ V )%=(S × y− S2 L

× y2)k %

dimana k=(rcos φ+x sin φ )

V 2× 100=0,085198

S = beban total dalam MVA.Jadi jatuh-tegangan disetiap titik jarak y dari GI sampai alat pengaturb tegangan adalah:


( ΔV ) %=(9 y− 9

2×20y2)0 ,085198

( ΔV ) %=0,766782y-0,0191635 y2 % untuk (3,5<y<20)

Nilai (AV)y dan Vppu untuk berbagai harga dari y dapat dilihat pada label 7.5.

Tabel 7.5. Jatuh-tegangan dan Vp,pu Tabel.7.6. Jatuh-tegangan dan Vp,pu

pada beban puncak tahunan pada beban punca tahunany

kmΔV y

(pu V)

Vp,pu

(pu, V)y’km

ΔV y

(pu V)

Vp,pu

(pu, V)

0,00,51,01,52,02,53,03,5

00,0037860,0074760,0110700,0145680,0179140,0212780,0244489

1,0351,0311241,0275141,0239301,0205311,0170291,0137221,010511

0,02,55,07,510,012,515,016,5

00,0146180,0268370,0366620,0440900,0491220,0517580,052189

1,0351,0203831,0081630,9983380,9909090,9858780,9832420,982811

Jatuh tegangan setiap titik antara alat pengatur sampai ujung saluran (3,5<y<20) dasarnya sama seperti yang terdahulu, hanya saja beban totalnya yang berubah. Beban total dari y=3,5 sampai y=20 adalah:

S '=L '

L×Stot .=

20−3,520

×9 MVA=7 , 425 MVA .

Jadi besarnya jatuh tegangan pada setiap titik dari alat pengatur sampai ujung saluran adalah:

( ΔV ) %=(S ' y− S '

2×L'y2)×k %


( ΔV ) %=(7 , 425 y− 7 , 425

2×16 , 5y2)×0 , 085198 %

Nilai (A V)y dan Vppu untuk berbagai harga dari y’ dapat dilihat pada label 7.6.

Pada gambar 7.28 dapat dilihat profil jatuh tegangan dari penyulang tersebut.(c) Norma tegangan minimum pada beban nol adalah Vppu = 1,00909 pu V, lihat contoh 7.2.,sedangkan pada gambar 7.28 tegangan minimumnya pada beban nol 1,035 pu V. Jadi tidak memenuhi norma tegangan yang ditetapkan.

Contoh 7.6. Misalkan alat pengatur ditempatkan pada jarak 3,5 km dari GI, yaitu sesuai dengan hasil yang didapat pada contoh soal 7.3. bagian a, tetapi sasaran titik pengaturan dipindah pada ujung saluran, jadi ysp - 20 km.(a) Tentukan penyetelan yang baik untuk harga-harga dari RPT, R dan X sehingga semua Vpp

memenuhi noma tegangan, bila hal ini memungkinkan..(b) Gambarkan sket profil tegangannya. Penyelesaian.

Imepedansi saluran = Z= (0,1961+j0,3305)/km.Panjang saluran dari lokasi alat pengatur sampai ujung saluran = 20-3,5 = 16,5 km. dan impedansinya = 16,5(0,1961+j0,3305) = 3,23565 +j5,45325 . atau Reff = 3,23565 dan Xeff = 5,45325 Beban total pada titik 3,5 km dari GI = 7,425 MVA atau per fasanya = 2,475 MVA. Daya

nominal dari alat pengatur Ssp=

(%Rmaks .) Ssp

100=10×2 ,475

100=o ,2475 MVA .


Tar0 arus : 300/5A; ratio trafo-tegangan =20 . 000/√3

100 /√3=200

Penyetelan R dan X, dihitung sebagai berikut:

R set=

I P ,trafo−arus

a×Reff =

300200

×3 ,23565=4 , 85475 V .

R set=4 ,85475 V220 V

=0 ,02206 pu V .

X set=

I P , trafo−arus

a×Xeff =

300200

×5 ,45325=8 , 179875 V .

X set=8 ,179875 V220 V

=0 ,03718 pu V .

Misalkan dikehendaki tegangan pada titik sasaran pengaturan = Vsp =1,0138 pu V, yang didapat dengan menyetel R dan X dari alat Kompensator-Saluran, sehingga Vsp selalu sama pada saat beban nol atau pada saat beban puncak tahunnya.

Oleh karena itu, tegangan saluran dari alat pengatur dapat dihitung sebgai berikut:

V alat=V sp−ΔV pu V .

dimana AF= jatuh-tegangan titik ujung saluran (titik sasaran pengatur tegangan) terhadap lokasi alat pengatur tegangan, dalam pu V.

( ΔV ) pu=

I (Reff ×cos ϕ+ Xeff ×sin ϕ )V f

Beban pada titik alat pengatur L = 3,5 km.=

(20−3,5 )20

×9 MVA=7 , 425 MVA .

Besar arusnya I= 7 .425

√3×20=214 ,34 A .

Perlu diketahui, tegangan keluran dari alat pengatur secara otomatis menyesuaikan beban pada setiap saat agar tegangan pada titik Sasaran Pengaturan sesuai dengan yang dikehendaki.

Pada Tabel 7.7 terlihat harga-harga dari Vppu berdasarkan hasil perhitungan pada beban puncak tahunan dan beban nol dan norma tegangan sebagai pembanding.

Tabel-7.7. Hasil perhitungan tegangan primer Vp,pu

TeganganVp,pu

Maksimum

Tegangan berdasarkan hasilPerhitunganPu V

Norma TeganganPu V

Pada bebanPuncak

Pada beban nol

Pada bebanPuncak

Pada beban nol

MaksimumMinimum

1,0659981,0138

1,01381,0138

`,065911,00909

1,0331,00909


Dari Tabel-7.7. terlihat bahwa orma tegangan primer dapat dipenuhi dengan penyetelan R dan X

(b) Jatuh tegangan pada setiap titik dari alat pengatur sampai ujung saluran (lihat contoh 7.5) adalah:(A V)% = 0,632596 y - 0,0191696 y2 %

Nilai (V)y dan Vppu untuk berbagai harga dari y' dapat dilihat pada Tabel 7.8.Profil tegangan dari saluran tegangan menengah pada beban puncak tahunan dan beban nol diperoleh

dengan bantuan Tabel 7.7 dan Tabel 7.8.

Tabel-7,8. Jatuh-tegangan dan Vp,pu pada beban punca tahunany

kmΔV y

(pu V)

Vp,pu

(pu, V)y’km

ΔV y(pu V)

Vp,pu

(pu, V)

0,02,55,07,5

00,0146180,0268370,036662

1,0659981,0513801,0391611,029336

10,012,515,016,5

0,0440900,0491220,0517580,052198

1,0219081,0168761,01422401,013800

Contoh 7.7. Suatu penyulang 20 Kv fasa-tiga mencatu sebuah Trafo-Tenaga 5 MVA, 20/6 Kv. fasa-tiga dengan jarak 10 km dari GI. Impedansi saluran (0,6555+jO,3266) /km per fasa Impedansi Trafo Tenaga 7%, hubungan delta bintang dimana titik bintangnya ditanahkan, lihat gambar 7.30.


Pelanggan menginginkan agar tegangan sisi sekunder trafo tenaganya diatur besarnya 6,125 Kv.(a) Tentukan penyetelan dari Rele Pengatur Tegangannya (RPT).(b) Misalknperbandingntrafo-arusnya 150/5 A dan perbandingan trafo tegangannya a = 200,

(20000 )/(100/S); tentukan penyetelan dari R dan X dari kompensator salurannya.Penyelesaian:

(a) Tegangan pada titik Sasaran Pengaturan V sp=

6 ,125−kV6−kV

=1 ,02083 pu V ..

Vsp = 1,02083 pu V

Jadi penyetelan Rele Pengatur Tegangan (RPT)

= Tegangan fasa−20−kV

Tegangan trafo−tegangan=20 .000 /√3

20 .000 /√3×1 ,02083

RPT = 1,02083 pu V atau 6,125-kV.

Jadi RPTset =

20 . 000/√3200

×1 , 02083≈59 volt .

RPTsel dapat juga dihitung dari:

RPTset = V RP×V Bsek

RPT set=1 ,02083×20 .000

√3×200≈59 volt .

(b) Trafo 5MVA, 7%; Zb=

202

5=80Ω

; Z T =7 %×80Ω= j 5,6 Ω

Jumlah tahanan dan reaktansi sampai ke pelanggan:

R

eff=10 (0 , 65550+ j 0 )= j 6 , 555 Ω

X

eff=10 ( j0 , 3266+ j5,6 )= j 8 ,866 Ω

Jadi penyetelan R dan X dari kompensator saluran adalah:

R set=

Arus primer trafo−arusa

×Reff


R set=

150200

×6 ,555 Ω

X set=

150200

× j 8 , 8666= j6 ,64955 Ω

Contoh 7.8. Suatu penyulang 20 Kv dengan panjang 20 km. seperti pada contoh 7.3. Misalkan pada GI nya tegangan relnya dapat diatur dengan bantuan sadapan berbeban dari trafo tenaganya dan tegangan primer penyulang ini Vp disetel oleh Rele Pengatur Tegangan sehingga Vp=l,035 pu V. Misalkan pula beban puncak tahunannya 9 MVA pada faktor daya 0,85 tertinggal dan beban ini dianggap tersebar merata disepanjang penyulang tersebut.(a) Tentukan besarnya kapasitas dari kapasitor-tetap (Qtetap) agar didapat pengurangan rugi yang

maximum.(b) Gambarkan sket profil tegangan dari saluran sebelum dan sesudah dipasangnya kapasitor.(c) Pada ujung salurannya ditambah kapasitor tidak-tetap, dengan tujuan agar tegangan ujung dari

saluran ini menjadi 1,00 pu V pada beban puncak tahunannya. Tentukanlah besar kapasitor tidak-tetap ini dan gambarkan profil tegangannya sekarang.

Penyelesaian:(a) Daya optimal kapasitor agar terjadi pengurangan rugi yang maximum, didasarkan pada pers.(6.94), yaitu:

CT=

23×Fb

'

Fb = 0,53

CT=

23×0 ,53=0 ,3533 pu

S = P + jQ 9 = 7,65 + j4,741Jadi

CT=0 , 533×4 , 741 MVAR=1 , 6751 MVARLokasi optimum kapasitor ini sesuai dengan pers.(7.31), yaitu:

Lopt .=

23×20 km=13 ,3 km

; lihat gambar-7.31


Kenaikan tegangan akibar dipasangnya kapasitor-tetap pada jarak y=92/30L, dihitung berdasarkan persamaan:

( ΔV C )%=

L×x×Qtetap

V 2×100 %

( ΔV C )%=1 , 84535% atau 0 ,0184535 pu V

(b) Besarnya jatuh tegangan pada setiap titik dari saluran, sebelum dipasang kapasitor-tetap (lihat contoh 7.4) dapat dihitung menurut persamaan

( ΔV ) %=(9 y− 9

2×20y2)×0 , 0851981 %

Untuk y +(2/3)x20 kim, nilai ( ΔV ) % adalah:

( ΔV ) %=6 , 8157% atau 0 ,068157 pu V

Jadi tegangan pada jarak (2/3 )L

Vypu = 1,035-0,068 1 57 = 0,966843 pu V

Untuk y=L=20 km, ∑ ( ΔV ) % adalah:

∑ ( ΔV ) %=0 ,07668 pu V

Jadi tegangan pada ujung saluran sebelum dipasang kapasitor tetap adalah:

Sebaliknya bila pada jarak (2/3)x20 km ini dipasang kapasitor tetap, maka tegangan pada titik ini menjadi: Vy,pu baru =Vy,pu + VC

Vy,pu baru = 0,966843 + 0,0184535 = 0,985296 pu V

Selanjutnya tegangan pada ujung saluran menjadi:

VL,pu baru = VL,pu + VC

Profil tegangan dari saluran ini dapat dilihat pada gambar 7.32.(c) Pada ujung saluran dipasang kapasitor tidak-tetap sehingga tegangannya menjadi 1,00 pu V pada beban puncak tahunannya, maka untuk itu diperlukan kenaikan tegangan sebesar:

( ΔV )=1 , 00−V y , pu baru = 1,00 – 0,976773 = 0,0023227 pu V atau 2,3227 %\

Untuk mendapatkan kenaikan tegangan sebesar 2,3227% , besarnya kapasitas kapasitor dihitung


menurut persamaan:

( ΔV ct )=

L×x×Q tidak tetap

V 2×100 %

Sehingga didapat

Qtidak tetap=1 ,40557 MVAR

Pda beban penuh.Tegangan pada jarak (2/3)x20 km dan pada ujung saluran akibat dipasangnya kapasitor-tetap dankapasitor tidak-tetap pada beban puncak tahunnya adalah sebagai berikut:Tegangan pada jarak (2/3)x20 km.

Vy,pu = Vy,pu baru + Vct

Vy,pu baru = 0,966843 + 0,0184345 = 0,985296 pu V. Vy,pu = ,985296 + 0,023444 = 1,00874 pu V

Tegangan pada ujung saluran (jarak=20km)

VL,pu = VL,,pu baru + Vct

Sedangkan VL,,pu baru = VL,pu + VC


= 0,95832 + 0,0184535 = 0,976773 pu V Jadi VL,pu = 0,976773 + 0,023227 = 1,00 pu V.

Pada beban nol. Tegangan pada jarak (2/3)x20 km.

Vy,pu = Vp,pu + VC + Vct = 1,035 + 0,018236 + 0,023444 = 1,07668 pu VTegangan pada ujung saluran (jarak=20km) Vy,pu = Vp,pu + VC + Vct = 1,035 + 0,0184535 + 0,023227 = 1,07668 pu V

Pada gambar 7.32, terlihat bahwa sebelum dipsang kapasitor, teganga pada beban nol pada jarak (2/3) dari panjang saluran sama dengan tegangan pada ujung salurannya, yaitu sebesar 1.035 puV.

7.9 SOAL-SOAL1. Ulangi contoh soal 7.3, dengan memisalkan penghantarnya sekarang AAC 120 mm2 dan beban puncak tahunnya 8500 kva dengan faktor-daya 0,90 tertinggal.

2. Ulangi contoh soal 7.4, dengan memisalkan penghantarnya sekarang AAC 120 mm2 dan beban puncak tahunnya 8500 kva dengan faktor-daya 0,90 tertinggal.





7. Suatu sistem distribusi fasa-tiga 20 kV radial seperti yang terlihat pada gambar 7.33.Saluran utama dari GI sampai titik c menggunakan penghantar AAC 150 mm2, sedangkan saluran cabang memakai penghantar AAC 70 mm2

Tegangan pada relnya diatur tetap pada 1.04 pu V dengan bantuan alat pengatur tegangan. Tegangan pu dari titik-titik c, d, e dan f pada beban puncak tahunnya masing-masing adalah sebesar 1,0049; 0,9815; 0,9605; 0,8793; 0,8793 dan 0,8793 pu V. Beban antara GI dan titik a adalah 5 MVA merata. Beban saluran cabang-cabang C-d, c-e, dan c-f masing-masing sebesar 2 MVA. Diasumsikan beban-beban tersebut faktor dayanya 0,85 tertinggal.


Dalam usaha memperbaiki kondisi tegangan, perlu dipertimbangkan beberapa kombinasi cara penanggulangannya dari beberapa cara dibawah ini: a. Memasang tumpuk-kapasitor b. Memasang alat pengatur tegangan dari 32-langkah yang maximum pengaturannya ± 10%. c. Menambah kawat fasa penghantar.

Gunakanlah cara penanggulangan tersebut diatas agar dicapai norma tegangan primer: a. Tegangan primer maximum harus 1,04 pu V pada beban nol. b Tegangan primer maximum harus 1,07 pu V pada beban puncak. c. Tegangan primer maximum harus 1,00 pu V pada beban puncak.Bila dipilih alternatip pertama, tentukanlah hal-hal sebagai berikut:(a) Daya nominal dari tumpuk-kapasitor.;(b) Lokasi dari tumpuk-kapasitor.;(c) Apa dibutuhkan atau tidak saklar pengatur-tegangan otomatis.Bila dipilih alternatip kedua, tentukanlah hal-hal sebagai berikut:(a) Lokasi dari alat pegatur tegangan.(b) Daya nominal dari alat-pengatur-tegangan.;(c) Lokasi titik sasaran pengaturan tegangan(d) Setelan dari Rele-Pengatur-Tegangan (RPT).;(e) Peyetelan R dan X dari alat kompensator-saluran.

8. Pada gambar 7.34 terlihat Saluran Udara Tegangan Menengah 20 kV yang bebannya merata disepanjang saluran. Tegangan rel sisi 20 kVnya dibuat sebesar 1,03 pu V dengan bantuan alat pengatur tegangan. Pada saat tidak dipasang kapasitor Qtetap pada saluran, tegangan pada ujung saluran adalah 0,97 pu V. Misalkan beban diluar beban puncak adalah 25% dari beban puncak tahunannya. Misalkan pula reaktansi salurannya = 0,3572 Ω/km per fasa, tentukanlah: a) Bila kapasitor belum dipasang pada ujung saluran ini, tentukanlah tegangan Vx pada beban puncak da dilua beban puncak.3(b) Pada jarak 8 km dipasang kapasitor-tetap, tentukan besarnya tumpuk-kapasitor agar tegangan pada titik x 1,05 pu V pada saat beban nol. Tentukan pula tegangan Vx pu dan Vi pu pada saat beba puncak.


pengaturan tegangan

Documents

Transcript of pengaturan tegangan