Regulasi Tegangan by Muhammad Kennedy Ginting

9
Muhammad Kennedy Ginting, 120402057 2013 Dasar Konversi Energi Listrik Regulasi Tegangan Regulasi tegangan adalah bagaimana pengaturan tegangan baik dari Gardu Induk, saluran transmisi ataupun pada pembangkit. Regulasi tegangan erat kaitannya dengan Drop Tegangan atau Susut tegangan. Susut Tegangan adalah besarnya tegangan yang diakibatkan oleh arus yang mengalir pada suatu media yang punya impedansi. Untuk sistem satu arah besarnya susut tegangan sama dengan arus dikalikan resistansi hantaran tersebut, sedangkan pada saluran bolak balik besarnya susut tegangan merupakan fungsi dari arus beban dan cosinus sudut impedansi dari beban. Pada jaringan distribusi primer, susut tegangan dan rugi daya sebagian besar terjadi di saluran dan transformator. Oleh karena itu dalam perencanaan sistem harus dipilih saluran dan transformator yang bisa menghantarkan arus beban tanpa menyebabkan susut tegangan yang berlebihan dan dengan temperatur/suhu yang aman. Berbagai faktor bisa menyebabkan susut tegangan. Biasanya faktor utama susut tegangan adalah jenis material, peralatan maupun konstruksi jaringan tersebut. Efektivitas kerja yang Dasar Konversi Energi Listrik Page 1

description

Regulasi Tegangan adalah materi dalam mata kuliah Dasar Konversi Energi Listrik semester 3.

Transcript of Regulasi Tegangan by Muhammad Kennedy Ginting

Page 1: Regulasi Tegangan by Muhammad Kennedy Ginting

Muhammad Kennedy Ginting, 120402057 2013

Dasar Konversi Energi Listrik

Regulasi Tegangan

Regulasi tegangan adalah bagaimana pengaturan tegangan baik dari Gardu Induk,

saluran transmisi ataupun pada pembangkit. Regulasi tegangan erat kaitannya dengan Drop

Tegangan atau Susut tegangan. Susut Tegangan adalah besarnya tegangan yang diakibatkan

oleh arus yang mengalir pada suatu media yang punya impedansi. Untuk sistem satu arah

besarnya susut tegangan sama dengan arus dikalikan resistansi hantaran tersebut, sedangkan

pada saluran bolak balik besarnya susut tegangan merupakan fungsi dari arus beban dan

cosinus sudut impedansi dari beban. Pada jaringan distribusi primer, susut tegangan dan rugi

daya sebagian besar terjadi di saluran dan transformator. Oleh karena itu dalam perencanaan

sistem harus dipilih saluran dan transformator yang bisa menghantarkan arus beban tanpa

menyebabkan susut tegangan yang berlebihan dan dengan temperatur/suhu yang aman.

Berbagai faktor bisa menyebabkan susut tegangan. Biasanya faktor utama susut

tegangan adalah jenis material, peralatan maupun konstruksi jaringan tersebut. Efektivitas

kerja yang diinginkan dari sebuah salurna distribusi adalah jika saluran distribusi tersebut

mempunyai kontinuitas dalam menyalurkan daya listrik dan punya tingkat keandalan yang

tinggi, rugi daya dan susut tegangan yang rendah. Untuk memenuhi kriteria tersebut harus

diperhatikan beberapa penyebab susut teganggan dan rugi daya pada saluran distribusi

tersebut antara lain adalah tegangan sistem, frekuensi, faktor daya, keandalan dan faktor

beban.

Dalam sistem penyaluran tenaga listrik berbagai upaya dilakukan untuk memperkecil

nilai susut tegangan dan rugi daya yang terjadi pada saluran distribusi. Hal ytersebut mutlak

dilakukan karena merugikan perusahaan penyedia tenaga listrik dan pelanggan/konsumen

dari listrik itu sendiri.

Dasar Konversi Energi Listrik Page 1

Page 2: Regulasi Tegangan by Muhammad Kennedy Ginting

Muhammad Kennedy Ginting, 120402057 2013

Beberapa langkah untuk mengatasi hal tesebut antara lain :

1.Penggunaan generator regulasi tegangan

2.Memasang Voltage regulator pada Gardu Induk

3.Penyeimbangan beban yang ada

4.Memperbesar penampang konduktor

5.Mengganti sistem satu fasa menjadi multi fasa

6.Membangun gardu induk dan feeder baru

7.Meningkatkan besar tegangan primer

8.Memasang voltage regulator, kapasitor seri maupun shunt pada feeder

I. Penggunaan generator regulasi tegangan

Dalam sistem tenaga listrik yang dilayani langsung oleh sumber pembangkit, maka

penurunan tegangan secara mudah dapat diatasi dengan mengatur eksitasi generator. Eksitasi

akan mengalisrkan arus DC pada generator yang berputar sehingga pengarunya ada pada

teganag out put yang dihasilkan, apabila ketika dipasang beban tegangan menurun maka akan

dialirkan arus yang lebih besar sehingga tegangan dapat naik kembali dan begitu sebaliknya.

Dalam praktikya di lapangan bahwa suatu sistem yang punya jaringan distribusi yang sangat

panjang akan mengakibatkan tegangan pada ujung penerima mengalami penurunan yang

cukup rendah dibawah standar. Hal ini tentu saja dapat diatasi dengan membangun suatu

pembangkit baru pada daerah dimana tegangan sudah dibawah standar pelayanan. Namun

demikian perlu dipertimbangkan dari segi efektif dan efisiennya, mengingat biaya investasi

sebuah pembangkit sangat mahal.

II. Memasang voltage regulator pada gardu induk

Regulator tegangan atau yang biasa disebut voltage regulator adalah otto trafo dimana

lilitan primer dan lilitan sekunder dihubungkan menjadi satu selanjutnya pada gambar

Dasar Konversi Energi Listrik Page 2

Page 3: Regulasi Tegangan by Muhammad Kennedy Ginting

Muhammad Kennedy Ginting, 120402057 2013

dibawah ini terlihat bahwa ditambahkan peralatan yang mengatur tegangan keluaran,sehingga

tegangan keluaran akan diatur pada nilai yang tetap sesuai kemampuan sadapannnya untuk

bebagai nilai tegangan masukan yang bervariasi.

Dalam praktek pemasangan regulator dapat dipasang diatas tiang sedangkan regulator

dengan kapasitas tertentu dimana beratnya sudah tidak memungkinakan lagi dipasang diatas

tiang maka dipilih konstruksi pemasangan diatas tanah. Regulator pada gardu induk

beroperasi secara otomatis mengatur tegangan berdasarkan perubahan beban menggunakan

On Load Tap Changer (OLTC). Beberapa cara pemasangan regulator tegangan pada gardu

induk antara lain dengan cara :

1.Menyatu dengan transformer dan bekerja atas dasar perubahan beban

2.Dipasang terpisah pada sisi sekunder transformator tenaga, pada incoming feeder

yang  menuju bus bar

3. Dipasang pada out going feeder

III. Penyeimbangan beban

Pengaruh beban yang tidak seimbang pada masing-masing fasa sangat besar, karena

kondisi tersebut pada hantaran netral mengalir arus yang nilainya tidak terukur dan sangat

merugikan dalam sistem perusahaan penyedia listrik. Pada fase yang berbeban berat, nilai

jatuh tegangan akan lebih besar dibandingkan fasa yang berbeban ringan. Untuk memperkecil

nilai rugi tersebut selalu diupayakan langkah-langkah pengukuran beban secara real time,

terutama pada saat beban puncak, untuk data pelaksanaan perataan beban. Dengan adanya

keseimbangan beban maka dapat dihasilkan :

1.Arus pada setiap fasa mendekati harga yang sama

2.Susut tegangan di masing-masing fasa akan sama

Dasar Konversi Energi Listrik Page 3

Page 4: Regulasi Tegangan by Muhammad Kennedy Ginting

Muhammad Kennedy Ginting, 120402057 2013

IV. Memperbesar penampang hantaran/konduktor

Ukuran penampang konduktor mempengaruhi terhadap besar kecilnya nilai susut

tegangan maupun rugi daya yang terjadi. Oleh karena itu dalam merencanakan saluran

distribusi harus diperhatikan besar kecilnya penampang hantaran yyang akan dipasang dan

harus disesuaikan dengan program jangka panjang. Memperbesar penampang penghantar

saluran berarti mengurangi besarya nilai impdansi saluran tersebut, sehingga untuk bena yang

sama pada masing-masing fasa nilai susut tegangannya akan semakin kecil.

V. Mengganti sistem satu fasa menjadi multi fasa

Metode ini menggunakan perbandingan susut tegangan antara satu fasa dan tiga fasa.

VI. Membangun gardu induk dan feeder baru

Metode perbaikan dengan cara membangun gardu induk atau feeder baru ini pada

dasarnya sama dengan memindahkan beban ke sumber yang baru. Dengan penambahan

jaringan baru maka kemampuan penyaluran arus akan lebih besar, sehingga susut tegangan

susut tegangan dapat diperkecil.

VII. Meningkatkan besarnya tegangan primer

Untuk nilai impedansi yang tetap pada suatu saluran transmisi maka memperbesar

tegangan kirim akan berdampak kepada ujung tegangan penerima menjadi lebih besar

sehingga regulasi tegangan menjadi lebih baik.

VIII. Memasang voltage regulator, kapasitor seri maupun shunt pada feeder

Akibat dari suatu susut tegangan adalah besarnya nilai tegangan suatu titik pada ujung

terima akan lebih kecil daripada tegangan ujung kirim. Regulator yang dipasang pada

masing-masing feeder incoming ataupun out going akan memperbaiki tegangan ke arah

beban. Peralatan pengatur tegangan dirancang untuk menjaga secara otomatis suatu nilai

tegangan tertentu yang akan bervariasi terhadap perubahan beban yang ada. Pada saat beban

bertambah peralatan pengatur tegangan akan memperbesar tegangan keluaran pada gardu

Dasar Konversi Energi Listrik Page 4

Page 5: Regulasi Tegangan by Muhammad Kennedy Ginting

Muhammad Kennedy Ginting, 120402057 2013

induk untuk mrngkompensasi bertambahnya susut tegangan pada saluran distribusi.

Pemasangan kapasitor akan membuat sumber daya reaktif yang dapat membangkitkan

maupun menyerap daya reaktif diluar batas toleransi. Daya reaktif adalah daya yang tidak

menghasilkan kerja dan selalu tersimpan dalam sistem yaitu dalam bentuk energi magnetis.

Untuk daya reaktif yang berlebihan maka faktor daya akan rendah sehingga mempengaruhi

susut tegangan.

Memasang kapasitor secara seri juga dapat digunakan untuk memperbaiki tegangan

pada jaringan tenaga listrik dengan cara berusaha mengurangi susut tegangan dengan

mengkompensasi komponen induktif yang terjadi pada jaringa tersebut. Susut tegangan

akibat impdansi jaringan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :

Vd = I (RL cos Ø + XL sin Ø)

Dengan dipasangnya kapsitor seri maka persamaannya berubah menjadi berikut :

Vd = I RL cos Ø + I (XL - XC) sin Ø

Apabila (XL - XC) = 0, maka besarnya susut tegangan hanya akan dipengaruhi oleh

tahanan saluran saja sehingga nilainya lebih kecil daripada tanpa dipasang kapasitor. Untuk

pemasangan kapasitor shunt pada jaringan akan dijelaskan gambar berikut. Dari gambar

diatas dapat dinyatakan bahwa pemasangan shunt kapasitor akan memberikan dampak

sebagai berikut :

1.Mengurangi komponen arus induktif yang bersifat mengikuti tegangan.

2.Menambah level tegangan pada sisi beban.

3.Memperbaiki regulasi tegangan

4.Mengurangi rugi-rugi daya aktif = I2 R karena berkurangnya arus.

5.Mengurangi rugi-rugi daya reaktif = I2 X karena berkurangnya arus.

6.Menambah besarnya faktor daya pada sisi sumber.

7.Mengurangi KVA pada sumber

Dasar Konversi Energi Listrik Page 5

Page 6: Regulasi Tegangan by Muhammad Kennedy Ginting

Muhammad Kennedy Ginting, 120402057 2013

Kapasitor shunt yang dipasang pada jaringan distribusi akan memperbaiki tegangan

pada titik dimana kapasitir tersebut dipasanag menuju ke arah sisi sumber tegangan.

Kapasitor menggambarkan adanya arus yang mendahului tegangan dan arus ini mengalir

melalui reaktansi seri pada jaringan yang mengakibatkan adanya kenaikan tegangan pada titik

pemasangan kapasitor yang besarnya sama dengan reaktansi jaringan dikalikan arus

kapasitor. Prosentase kenaikan tegangan pada titik pemasangan adalah :

%V = (capacity of capacitor KVA) (d) (X) (10) (KV)2

dimana :

d = panjang jaringan

X = reaktansi jaringan pada satuan panjang

Dasar Konversi Energi Listrik Page 6