STUDI MENGENAI TRANSPOSISI LINE TRANSMISI

Ricky Cahya Andrian

Area Penyaluran dan Pengaturan Beban (AP2B)PT. PLN (Persero) Wilayah VIII Sulsel dan Sultra

Jl. Letjen. Hertasning Blok B No. 1, Makassar, Sulawesi SelatanEmail : arrester97@yahoo.com

Abstrak : Transposisi line transmisi adalah suatu teknik untuk menyeimbangkan besaran kapasitansi atau induktansi dari masing-masing fasa. Transposisi fasa mempunyai arti berpindahnya jalur fasa ke jalur fasa lainnya secara bergantian. Transposisi ini biasanya dilakukan di gardu induk. Dalam paper ini, penulis beranggapan, transposisi tidak perlu dilakukan karena efeknya sangat kecil sekali dan hanya mempersulit petugas pemeliharaan.

Kata kunci : transposisi, fasa, induktansi, kapasitansi

PENDAHULUAN

Transposisi digunakan untuk menyeimbangkan fluks magnetik di penghantar jika jarak antar fasa di penghantar itu tidak sama. Tetapi jika jarak antar fasa itu sama, transposisi tidak perlu digunakan. Switching Station untuk transposisi harus memiliki jarak yang sama.

PEMBAHASAN

Line yang tidak perlu ditransposisikan

Gambar 1. Konfigurasi kawat fasa yang seimbang (equilateral triangle)

Asumsikan tidak ada kawat netral dan arus fasa dalam keadaan seimbang, IR = -( IS + IT ), maka fluks magnetiknya adalah

………………………(1)

Asumsi IR = -( IS + IT ), maka

……………………… (2)

Sehingga

……………………….(3)

D = distance (jarak antar fasa)DS= GMR (Geometric Mean Ratio), sama dengan r’ untuk satu fasa, didapat dari tabel kawat.

Karena susunan konfigurasi fasa di atas seimbang, maka harga LR ini juga sama untuk harga LS dan LT. Persamaan (3) di atas berlaku jika masing-masing terdiri dari satu konduktor, artinya bukan berupa bundled conduktor (berkas).

Line yang ditransposisikan

Bagaimana jika halnya konfigurasi fasa tidak sama atau tidak seimbang, maka transposisi di sini sangat perlu untuk menyeimbangkan fluks magnetik tadi yang berpengaruh terhadap harga L (induktansi penghantar). Lihat gambar berikut :

Gambar 2. Konfigurasi kawat fasa yang tidak seimbang

Gambar 3. Transposisi cycle

Jika konfigurasi fasa tidak seimbang seperti gambar 2, maka penentuan harga L (induktansi) menjadi sangat rumit. Fluks magnetik dan induktansi masing-masing fasa menjadi tidak sama. Oleh karena itu digunakan transposisi untuk menyeimbangkan hal tersebut di atas seperti gambar 3 sehingga masing-masing fasa dapat menempati posisi dengan jarak yang berbeda-beda tersebut. Artinya, tiap fasa akan mempunyai harga induktansi rata-rata yang sama.

Sebenarnya, transposisi jika tidak dilakukan juga tidak apa-apa, karena di beberapa negara yang mempunyai power sistem yang lebih maju, sudah tidak pernah menggunakan transposisi ini karena memang perbedaan jarak antar fasa itu sangat kecil, artinya sudah relatif sama. Walaupun berbeda, pengaruh transposisi ini juga sangat kecil, sehingga kadang-kadang diabaikan dalam perhitungan induktansi. Sehingga dalam perhitungan, engineer tetap menggunakan perhitungan dengan mengasumsikan jarak antar fasa tersebut sama (persamaan (3)).Untuk menentukan harga induktansi rata-rata dari satu fasa yang ditransposisikan ini, pertama-tama kita harus menentukan harga fluks magnetik dari fasa tersebut di tiap posisi yang ditempati di dalam transposisi cycle tersebut, kemudian baru menentukan harga rata-ratanya.

Fasa R di posisi 1 :

…………………..(4)

Fasa R di posisi 2 :

………………….(5)

Fasa R di posisi 3 :

………………….(6)

Rata-rata dari fluks magnetik di atas adalah :

…………(7)

IR = -( IS + IT )

……………………………(8)

Rata-rata induktansi per fasa adalah

………………

………………………………..(9)

Dimana

…………………………………………...(10)

Jika kita bandingkan antara persamaan (9) dengan persamaan (3), maka dapat dilihat secara keseluruhan bentuk matematisnya adalah sama. Yang berbeda hanya di harga D atau Deq, disebut dengan GMD (Geometric Mean Distance) atau jarak antar fasa.

Persamaan (3) :

Persamaan (9) :

Persamaan (3) di atas untuk persamaan line yang tidak ditransposisikan karena mengasumsikan jarak antar fasa sama, sedangkan persamaan (9) untuk persamaan yang ditransposisikan karena adanya perbedaan jarak antar fasa. Mari kita bandingkan!!!

…………………………….(11)

Deq dan DS dalam feet karena disesuaikan dengan tabel jenis konduktor.

, karena nilai 0 < DS < 1, maka nilai 0.0628 x ln DS menjadi (+ ) dan bisa digantikan dengan konstanta (K), sehingga persamaan tersebut menjadi

…………………………………………….(12)

Persamaan (12) ini mempunyai arti bahwa nilai XL ini hanya dipengaruhi dari susunan konfigurasi fasa atau jarak antar fasa tersebut (apakah transposisi atau tidak transposisi)

…………………(13)

Dari persamaan 13 di atas, dapat dilihat nilai untuk transposisi dan yang tidak transposisi :

Untuk yang tidak transposisi :

karena D12 = D23 = D31, maka

……………………………………..(14)

Untuk yang transposisi :

……

……………………..…………..(15)

Nilai D di atas dalam feet karena harus disesuaikan dengan tabel konduktor!!!

Nilai dari ln D tidak jauh berbeda dengan nilai

, sehingga fasa yang

ditransposisi mempunyai nilai XL yang tidak jauh berbeda dengan fasa yang tidak ditransposisi.

Pembuktian :

Untuk tower type Aa (susunan seperti gambar 2b) : D12 = 30 feet, D23 = 15 feet dan D31 = 15 feet, maka

Untuk yang transposisi nilai

,

sedangkan untuk yang tidak transposisi, nilai ln D = ln 30 = 3.4 (ambil jarak terjauh), ∆ = 3.4 – 2.9 = 0.5 (<<)

Untuk tower type Bb, Cc, Dd dan DRd (susunan seperti gambar 2b) :D12 = 28 feet, D23 = 14 feet dan D31 = 14 feet, maka

Untuk yang transposisi nilai

,

sedangkan untuk yang tidak Transposisi, nilai ln D = ln 28 = 3.3 (ambil jarak terjauh), ∆ = 3.3 – 2.8 = 0.5 (<<).

Dari hal di atas membuktikan bahwa line yang ditransposisikan dan yang tidak ditransposisikan tidak signifikan bedanya. Sehingga tidak perlu ditransposisikan!!!

PENGARUH TERHADAP VOLTAGE DROP

Besarnya voltage drop ini dipengaruhi oleh besarnya capasitansi line terhadap netral. Mari kita lihat sebagai berikut :

Untuk yang tidak ditransposisikan :

Gambar 4. Konfigurasi kawat fasa yang seimbang (equilateral triangle)

………………….(16)

…………………(17)

Persamaan (16) dan (17) dijumlah, sehingga

……………..(18)

-qR = qS + qT, sehingga

Volt

……………………(19)

Gambar 5.Diagram fasor untuk tegangan yang seimbang

……………..(20)

………….…(21)

Persamaan (20) ditambah dengan persamaan (21), sehingga

VRT + VRS = 3 VRn ……………….(22)

…………….(23)

Untuk yang ditransposisikan :

Gambar 6. Konfigurasi kawat fasa yang tidak seimbang

Persamaan voltage drop untuk sistem yang ditransposisikan pada prinsipnya sama seperti kita menghitung induktansi

…………………

…………………………..(24)

Persamaan (24) di atas prinsipnya sama dengan persamaan (23) seperti halnya waktu kita menghitung nilai induktansi, yaitu persamaan (3) dan persamaan (9).

Artinya, voltage drop akibat pengaruh transposisi, nilainya juga tidak begitu berbeda dengan yang tidak ditansposisikan. Sehingga dalam hal hubungannya dengan voltage drop, penulis juga menganjurkan fasa tidak perlu ditransposisikan.

KESIMPULAN

Fasa atau line yang ditransposisikan memiliki nilai induktansi dan voltage drop yang tidak jauh beda dengan fasa atau line yang tidak

ditransposisikan. Sehingga penulis merekomendasikan fasa atau line tersebut tidak perlu ditransposisikan. Jika memang harus ditransposisikan, hal ini tidak sesuai dengan aturan transposisi karena syarat transposisi, jarak antar switching station harus sama.

Profil Penulis

Ricky Cahya Andrian dilahirkan di Jakarta, 3 Mei 1979. Menyelesaikan S1 di Institut Teknologi Bandung (ITB) pada tahun 2002 dan S2 di Universitas Jayabaya pada tahun 2004. Saat ini bertugas sebagai Supervisor Operasi Unit Pengatur Beban (UPB) Kendari di Sulawesi Tenggara.