PEKERJAAN STRINGING

Wind Span, Weight Span & Equivalent

(Ruling) Span   5 comments

Untuk menentukan wind span (bentangan angin) dan weight span

(bentangan berat) dari tower yang kita tinjau (yang diapit

oleh dua buah tower) dapat dilihat dari ilustrasi berikut :

L1 dan L2 adalah jarak datar antara tower (span), kiri dan

kanan. Satuan dalam meter.

a1 dan a2, adalah jarak antara tower (yang tengah) ke titik

lendutan terendah atau titik berat konduktor sebelah kiri dan

kanan tower. Satuan dalam meter.

maka :

wind span (wds) = (L1 + L2) / 2

weight span (wts) =a1 + a2

dan Weight span to wind span ratio (R) = wts / wds.

Wind span berguna untuk mengitung gaya (Force) akibat beban

angin horizontal pada konduktor. Weight span berguna untuk

menghitung berat konduktor pada struktur tower.

Weight to wind span ratio (R) berguna untuk menentukan apakah

struktur tower terjadi uplift atau tidak. Nilai R berada dalam

suatu rentang nilai tertentu dari hasil pengetesan, umumnya

0.7 – 1.3. Bila tower yang kita tinjau, semula adalah tower

dengan tipe suspension (lurus), namun bila setelah digambar

sagging curve dan kita hitung nilai R-nya berada diluar

rentang nilai tersebut, maka tower terkena beban uplift

sehingga tipe diganti menjadi tower tension (sudut) yang

jenisnya didasarkan dari besar sudut belokannya.

Untuk menentukan equivalent span atau dikenal dengan ruling

span , lihat ilustrasi berikut :

Equivalen span ditentukan berdasarkan span (bentang atau

gawang) antara 2 buah tower tension (sudut), maka dari gambar

diatas kita mencoba menghitung Equivalen span dengan rumus :

Es = √ ( Σ Li^3/Σ L1) atau

Es = √ ( L1^3 + L2^3 +….+L6^3 / L1 + L2 + … + L6) ..lihat gbr

diatas.

Nilai Es dapat juga ditentukan berdasarkan suatu rumus

pendekatan, tapi tidak kita bahas dlm blog ini, karena kita

dapat menghitung secara real dengan rumus diatas.

Equivalen span ini berguna bila kita akan menggambar lendutan

dengan memilih sagging template dengan equivalen span yang

cocok.

Sebagai contoh kasus bila dari perhitungan kita memperoleh Es

= 287.23 m, sedangkan sagging template yg kita telah buat

hanya ada untuk equivalen span 250m, 300m, dan 350m saja. Maka

untuk menggambar lendutan pada diagonal profile disarankan

untuk menggunakan template dengan equivalen span 300 m,

sehingga kita dapat memperkirakan safety clearance-nya.

Jenis Konduktor  

Ada beberapa standar jenis konduktor yang digunakan di

Indonesia.

untuk konduktor dengan berbagai standard lainnya dapat

diperoleh di :

Untuk di Indonesia menggunakan standar SPLN 41:7-1981 –

Hantaran Alumunium Berpenguat Baja (ACSR) :

Selain konduktor diatas, untuk keperluan re-conductoring

dipergunakan jenis thermal konduktor seperti T-ACSR , dan

untuk konduktor pada daerah dengan tinkat polusi yang tinggi

menggunakan ACSR/AS dan T-ACSR/AS, spesifikasi teknis dapat

mengacu pada standar seperti ASTM,BS, DIN, IEC, JEC dll.

Pekerjaan Penarikan  

Pekerjaan ini meliputi tahapan:

1. Pemasangan Insulator (Insulation)

2. Pekerjaan Penarikan dan Penegangan Kabel (Stringing

and Sagging)

3. Pemasangan Asesoris pada kabel

4. Pemasangan Asesoris pada badan struktur

5. Pekerjaan Bush Clearing / ROW

Definisi kabel disini adalah berupa :

1. Konduktor (Conductor) penghantar listrik

2. Kabel Pentanahan (Ground Wire)

3. Kabel telekomunikasi (Optical Ground Wire)

Pada tiap kabel terdapat material bantu (accessories) untuk

melengkapinya.

Berdasarkan jumlah konduktor dalam 1 phase circuit dikenal

sebutan :

– Single-Bundle (satu kabel), misalnya : 1 x ACSR “Hawk”

Double Bundle atau twin-conductor (dua kabel) : 2 x

ACSR/AS “Zebra”

– Quadruple Bundle (emp4t kabel), misalnya 4 x ACSR

“Gannet”

Jenis-jenis kabel yang dipasang, untuk :

1. Conductor , seperti jenis ACSR, T-ACSR, ACSR/AS dll

sesuai dengan keperluan TL yang akan dibangun yang

dilengkapi dengan material asesories seperti Conductor

Spacer, Armour Rod, dll

2. Ground Cable atau Earth Wire , seperti GSW, AS dengan

berbagai ukuran. Material pelengkap yang mungkin dipasang

adalah Aircraft Warning Sphere

3. Optical Ground Wire/OPGW , dengan berbagai ukuran dan

spesifikasi yang telah ditentukan, dan material pelengkap

yang dibutuhkan adalah OPGW Joint Box

Sagging and Tension Calculation & Curve

(still draft)

Perhitungan sagging and tension umumnya digunakan untuk

penggambaran andongan (sag) diatas kertas gambar kerja profil

memanjang (longitudinal profile) yang dengan skala gambar

tertentu (umumnya digunakan skala vertikal 1 : 400, dan skala

horizontal 1 : 2000).

Untuk membantu penggambaran biasanya hasil kurva sagging

ini dicetak keatas permukaan plastik (dipasaran dikenal dengan

sebutan mika) yang transparan, untuk pembuatan template

(sebutan lain  adalah mal atau sablon) biasanya dipesan ke

toko khusus yang ada, biasanya tebal mika setebal penggaris

yang biasanya kita gunakan untuk menggambar dikertas ( 2-3mm).

Kurva diberikan skala sesuai dengan gambar longitudinal

profile.

gambar andongan pada tower, kita dapat melihat apakah

jarak minimum (ground clearance) dari konduktor paling bawah

kepenghalang (obstruction) pada kontur tanah memenuhi

persyaratan, jika tidak, mungkin saja tindakan lebih lanjut

dapat dilakukan, seperti meninggikan tower, perubahan route

jaringan, pengupasan lahan, pembuatan pengaman dan lain-lain.

Proses penggambaran andongan pada gambar profil denganmenggunakan template

(sag curve)

Gambar diatas adalah pekerjaan dalam pembuatan gambarlongitudinal profil dan andongannya langsung pada programAutoCAD, penggunaan template biasanya dilakukan guna keperluanapproval kepada klien.

Berikut ini adalah metode perhitungan sagging dan tension yang

penulis gunakan, dari berbagai referensi yang ada. Dari

Technical Requirement suatu Jaringan Transmisi 150 kV

menggunakan Conductor 2 x ACSR Zebra yang beroperasi untuk

suhu minimum 10 derajat Celsius dan maksimum 75 derajat

Celsius dengan tegangan maksimum konduktor yang diizinkan 3400

kg dan tekanan angin maksimum 40 kg/m².

Catatan : ACSR Zebra ekivalen(setara) dengan ACSR 435/55 akibat penggunaan

standar yang berbeda (British Standard dan DIN (German) standard). Dan suhu

dalam pengoperasian adalah suhu pada konduktor yang mungkin terjadi

akibat pengaruh suhu cuaca dan aliran listrik pada saat digunakan

(energizing).

Asumsi kita menggunakan data material hasil uji dari fabrikan

(vendor) konduktor :

Diameter konduktor (mm

: 28.8

konduktor per satuan panjang (kg/m) : 1.668 pada

suhu 20°C

penampang Alumunium (mm2               : 434.3

penampang kawat baja (mm2)                  :

56.3

Modulus elastisitas konduktor (kg/mm2)       : 7000

Koefesien muai panjang (1/derajat Celsius)   :

19.3E-06

Solusi :

1 kg = 1 kgf = 9,81 N

dc = overall diamter of conductor (mm) = 28.8

A = Conductor Area (mm2) = Al Area + St Area =

434.3+56.3=490.6

to = Basic temperature (°C) = 20

wo = Basic weight per length of conductor at basic temperature

(kg/m) = 1.668

t1 = Initial condition temperature (°C) = 10

t2 = Final condition temperature (°C) = 75

ε = Linear coeffecient of expansion (1/°C) = 0.0000193

E = Modulus elasticity of conductor (N/mm²) = 7000 x 9.81 =

68670

P = Wind pressure (kg/m²) = 40

wp = wind load (kg/m) = P . (dc / 1000) = 40 x (28.8/1000) =

1.152

we = Effective weight of conductor per unit length (kg/m) = √

(wp² + wo²) = √(1.152²+1.668²)=2.0271

we adalah berat resultan pada konduktor yang vertikal kebawah

akibat berat dan horizontal kesamping akibat angin.

Dari hukum fisika kita ketahui bahwa tarikan (tegangan)

konduktor akan semakin membesar seiring semakin rendah suhu

(dingin) material,  untuk daerah tropis (Indonesia) dimana

tidak terjadi musim dingin (salju), suhu merendah pada malam

hari dari suhu siang hari.

Panjang konduktor dari kondisi suhu awal 20 °C menjadi 10 °C,

dengan menggunakan rumus fisika untuk muai panjang :

lt = lo (1 + ε (t1-to))

lt = 1 ( 1 + 0.0000193x(10-20)) = 1 ( 1 – 0.000193)

lt = 0.999807 m (atau konduktor menjadi pendek akibat

penurunan suhu)

sehingga w1 pada suhu 10 °C = 2.0271/0.999807 = 2.0275 kg/m

(dapat difahami bahwa nilai berat per satuan panjang jadi

membesar)

Panjang konduktor dari kondisi suhu awal 20 °C menjadi 75 °C,

dengan mengunakan rumus serupa diperoleh :

lt = 1 (1 + 0.0000193(75-20)) = 1(1+ 0.0010615) = 1.0010615 m

sehingga w2 pada 75 °C menjadi 2.0275/1.0010615 = 2.0253 kg/m

γ1 = Initial condition weight of conductor per unit volume

(N/mm².m) = (2.0275 x 9.81)/490.6 = 0.04054

γ2 =Final condition weight of conductor per unit volume

(N/mm².m) = (2.0253 x 9.81)/490.6 = 0.04050

σ1 = Initial condition tension of  conductor or Maximum

Working Tension (Allowable) (N/mm²) = (3400 x 9.81) / 490.6  =

67.9861

dari perhitungan diatas kita akan mencari tarikan konduktor,σ2

pada suhu 75 °C. Formula yang digunakan adalah sebagai berikut

:

dengan Leq= ekuivalen span atau rulling span, untuk definisi

Ruling Span (ekuivalen span) dapat dilihat dalam blog ini.

Nilai Leq guna pembuatan template kita ambil misalnya untuk

250, 300 dan 350 m, dan dapat diambil nilai lainnya sesuai

dengan data perhitungan jalur jaringan tranmsisi yang kita

laksanakan.

untuk template, kita ambil nilai 350 m, sehingga :

σ2² x (σ2 – 67.9861 + 68670 x 350² x 0.04054² / ( 24

x 67.9861²) + 68670 x 0.0000193 x (75 – 10)) = 68670 x 350² x

0.04050²/24

Dengan menggunakan iterasi melalui komputer atau dengan metode

Newton – Rhapson secara manual, diperoleh :

σ2 = 54.0141 N/mm² atau σ2=(54.0141 x 490.6)/9.81 =

2702.18 kgf.

maka template yang akan kita buat adalah didasarkan  suhu

maksimum 75 °C untuk ekivalen span 350 m yang menghasilkan

andongan maksimum.

Untuk andongan maksimum dipergunakan rumus :

Dengan M = Leq, sehingga s = 0.04050 x 350² / (8x

2702.18)+0.04050^3 x 350^4 / (384 x 2702.18^3)

maka andongan ditengah bentang (mid-span sag), s = 11.491 m

dari Standar SNI 04-6918-2002:Ruang Bebas dan Jarak Bebas

Minimum pads Saluran Udara Tegangan Tinggi

(SUTT) dan Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) ,

safety clearance (jarak aman minimum) yang maksimum untuk

jaringan transmisi 150 kV , c = 13.5 m

maka kita mendapat koordinat dari kalkulasi ke dalam bentuk

tabel seperti berikut :

x =M (meter)                        y=s (meter)              

clearance=y-c(meter)

0 (mid-span)                         0                        

-13.500

50                                              0.234        

-13.266

100                                           0.937          

-12.563

150                                           2.108          

-11.392

200                                          3.749            

-9.751

250                                           5.859          

-7.641

300                                          8.440            

-5.060

350                                         11.491            

-2.009

400                                         15.016            

1.516

Dalam sagging template berdasarkan rulling span, dikenal

beberapa curve dengan tujuan tertentu antara lain :

Cold Curve :

– dengan kondisi Minimum Temperature, no ice, no wind, initial

sag curve

– digunakan untuk mencek uplift dan hardware swing

Normal Curve :

– dengan kondisi Evereyday Temperature, no ice, no wind, final

sag curve

– digunakan untuk mengecek normal clearances dan hardware

swing

Hot Curve :

– dengan kondisi Maximum Operating Temperature=Maximum

Ambient Temperature,no ice, no wind, final sag curve

– digunakan untuk menegecek minimum vertical clearance

Loaded Curve :

– dengan kondisi Temperature beku, with ice, no wind, final

sag curve

– digunakan untuk mengecek minimum vertical clearance

Ground Clearance Curve:

– digambar secara paralel terhadap hot curve , dan dibawah hot

curve (biasa di Indonesia)

– digunakan untuk mengecek batas clerance di permukaan tanah