5/10/2018 DASAR TEORI p1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-p1-55a0bb9f73854 1/7
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Gasal 2011-2012
DASAR TEORI
PERCOBAAN 1
Pembangunan Pusat Pembangkit dengan kapasitas produksi energi
listrik yang besar: PLTA, PLTU, PLTGU, PLTG, PLTP memerlukan
banyak persyaratan, terutama masalah lokasi yang tidak selalu bisa
dekat dengan pusat beban seperti kota, kawasan industri dan lainnya.
Akibatnya tenaga listrik tersebut harus disalurkan melalui sistem
transmisi yaitu :
- Saluran Transmisi
- Gardu Induk
- Saluran Distribusi
Apabila salah satu bagian system transmisi mengalami gangguan
maka akan berdampak terhadap bagian transmisi yang lainnya, sehingga
Saluran transmisi, Gardu induk dan Saluran distribusi merupakan satu
kesatuan yang harus dikelola dengan baik seperti
Saluran transmisi dibagi menjadi 2 bagian, yaitu :
1. Saluran Udara (Overhead Lines)Saluran Udara (Overhead Lines), saluran transmisi yang
menyalurkan energi listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada
isolator antara menara atau tiang transmisi. Keuntungan dari saluran
transmisi udara antara lain :
Mudah dalam perbaikan
Mudah dalam perawatan
Mudah dalam mengetahui letak gangguan
Lebih murah
Kerugian :
1. karena berada diruang terbuka, maka cuaca sangat berpengaruhterhadap kehandalannya, dengan kata lain mudah terjadi gangguan dari
luar, sepertigangguan hubungan singkat, gangguan tegangan bila
tersambar petir, dan gangguan lainnya.
2. dari segi estetika/keindahan kurang, sehungga saluran transmisi bukan
pilihan yang ideal untuk transmisi di dalam kota.
2. Saluran Kabel bawah tanah ( Cable )Saluran kabel bawah tanah (underground cable), saluran transmisi
yang menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam
tanah. Kategori saluran seperti ini adalah favorit untuk pemasangan
didalam kota, karena berada didalam tanah maka tidak mengganggu
keindahan kota dan juga tidak mudah terjadi gangguan akibat kondisi
cuaca atau kondisi alam. Namun tetap memiliki kekurangan, antara lain
5/10/2018 DASAR TEORI p1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-p1-55a0bb9f73854 2/7
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Gasal 2011-2012
mahal dalam instalasi dan investasi serta sulitnya menentukan titik
gangguan dan perbaikkannya.
Parameter – parameter Saluran transmisi:
Tahanan(R)
Induktansi(L)
Capasitansi(C)
Konduktansibocor(G)
KapasitansiKapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor
untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18
menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018elektron. Kemudian Michael
Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki
kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat
muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :
Q = C.V
Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farad)
V = besar tegangan dalam V (volt)
Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan
mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal
(tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumus
dapat di tulis sebagai berikut :C = (8.85 x 10) (k A/t)
Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan
dielektrik yang disederhanakan.
Udara vakum k = 1
Aluminium oksida k = 8
Keramik k = 100 - 1000
Gelas k = 8
Polyethylene k = 3
Di dalam suatu transmisi terdapat kapasitansi salurannya.
Kapasitansi suatu saluran transmisi adalah akibat beda potensial antara
penghantar (konduktor); kapasitansi menyebabkan penghantar tersebut
bermuatan seperti yang terjadi plat kapasitor bila terjadi beda potensial
di antaranya. Kapasitansi antara penghantar adalah muatan per unit beda
potensial. Kapasitansi antara penghantar sejajar adalah suatu konstanta
yang tergantung pada ukuran dan jarak pemisah antara penghantar.
5/10/2018 DASAR TEORI p1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-p1-55a0bb9f73854 3/7
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Gasal 2011-2012
Untuk saluran daya yang panjangnya kuranag dari 80 km (50 mil),
pengaruh kapasitanisnya kecil dan biasanya dapat diabaikan. Untuk
saluran-saluran yang lebih panjang dengan tegangan yang lebih tinggi,
kapasitansi menjadi bertamabah penting.
Suatu tegangan bolak-balik yang terpasang pada saluran tranmisi
akan menyebabkan muatan pada penghantar-penghantarnya di setiap
titik betambah atau berkurang sesuai dengan kenaikan dan penurunan
nilai sesaat tegangan antara penghantar pada titik tersebut. Aliran
muatan adalah arus, dan arus yang disebabkan oleh pengisian dan
pengkosongan bolak-balik (alternate charging and discharging) saluran
karena tegangan bolak-balik disebut arus pengisian saluran. Arus
pengisian mengalir dalam suatu transmisi meskipun saluran itu dalam
keadaan terbuka. Hal ini mempengaruhi jatuh tegangan sepanjang
saluran tersebut merupakan salah satu bagiannya.
Jatuh tegangan pada saluran transmisi adalah selisih antara tegangan
pada pangkal pengiriman dan tegangan pada ujung penerimaan tenaga
listrik. Pada saluran bolak-balik besarnya tergantung dari impedansi dan
admitansi saluran serta pada beban dan faktor daya. Jatuh tegangan
relatif dinamakan regulasi tegangan dan dinyatakan oleh rumus :
%100 x
Vr
Vr Vs
dimana Vs = tegangan pada pangkal pengiriman
Vr = tegangan pada ujung penerimaan
Model Saluran TransmisiUntuk merepresentasikan saluran transmisi kedalam bentuk
rangkaian penggantinya, tergantung pada panjang saluran serta ketelitian
yang diinginkan. Menurut panjangnya dapat diklasifikasikan menjadi :
1. Saluran transmisi pendek (kurang dari 80 Km)
2. Saluran transmisi menengah (antara 80 Km dan 240 Km)3. Saluran transmisi panjang (lebih dari 240 Km)
Parameter-parameter saluran sangat berpengaruh terhadap tegangan
bus dan aliran daya yang mengalir pada saluran tersebut. Nilai
parameter-parameter saluran sangat tergantung pada panjang saluran
tersebut. Suatu saluran transmisi mempunyai parameter-parameter
saluran antara lain resistansi, reaktansi, kapasitansi serta konduktansi
yang tersebar sepanjang saluran.
Untuk saluran pendek dan saluran menengah, parameter-parameter
terpusat tidak tersebar secara merata sepanjang saluran. Hal ini tidak
5/10/2018 DASAR TEORI p1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-p1-55a0bb9f73854 4/7
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Gasal 2011-2012
menimbulkan perbedaan, selama pengukurannya dilakukan pada ujung-
ujung saluran.
Saluran transmisi pendek adalah saluran yang panjangnya kurang
dari atau sama dengan 100 km, admitansi kapasitansinya pada frekuensi
50 HZ sangat kecil dan dapat diabaikan. Rangkaian ekivalen transmisi
pendek terlihat pada gambar2, dimana Is dan Ir merupakan arus pada
ujung pengiriman dan ujung penerima, sedangkan Vs dan VR adalah
tegangan – tegangan saluran terhadap netral pada ujung pengiriman dan
pada ujung penerimaan..Rangkaian diatas dapat diselesaikan seperti
halnya dengan rangkaian AC seri yang sederhana. Karena tidak terdapat
cabang paralel ( shunt ), arus pada ujung- ujung pengirim dan penerima
akan sama besarnya, dan Parameter saluran terpusat ( diukur pada
ujung-ujung saluran )
Saluran transmisi menengah (80 – 250 km), dapat direpresentasikan
cukup baik dengan R dan L sebagai parameter terpusat, dengan setengahkapasitansi ke netral dari saluran terpusat pada masing-masing ujung
dari rangkaian ekivalen.
Kapasitansi pada saluran transmisi menengah dapat dipusatkan pada
suatu titik sehingga saluran menengah di bagi menjadi dua yaitu :
a) Rangkaian pengganti T
b) Rangkaian pengganti
5/10/2018 DASAR TEORI p1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-p1-55a0bb9f73854 5/7
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Gasal 2011-2012
Untuk saluran yang panjang yaitu lebih dari 240 km(150 mil)
memerlukan perhitungan yang menggunakan konstanta yang tersebar
(distributed) jika diminta ketelitian yang tinggi meskipun untuk
keperluan tertentu representasi dengan parameter terpusat dapat
digunakan untuk saluran sampai sepanjang 320 km(200 mil).
Untuk Penyelesaian yang teliti dari setiap saluran transmisi dan
dalam perhitungan saluran 60 Hz yang panjangnya kira kira lebih dari150 mil, dimana diperlukan ketelitian yang tinggi, kita harus
memperhitungkan fakta bahwa rangkaian parameter sebenarnya tak terpusat menjadi satu, melainkan tersebar secara merata diseluruh
panjang saluran.
Dalam analisis sistem tenaga listrik umumnya hanya menggunakan
rangkaian pengganti saluran transmisi pendek dan menengah saja.
Beban resistif murni adalah beban yang dapat menyerap seluruh
daya yang disuplai oleh sumber. Beban resistif menggambarkan
perbandingan antara tegangan dan arus secara proporsional. Satuan dariresistansi adalah ohm (W) . Perbandingan ini dinyatakan sebagai
resistansi. Pada beban resistif murni, tegangan sinusoidal memberikan
arus sinusoidal dengan sudut fasa yang sama. Begitu juga arus
sinusoidal menghasilkan jatuh tegangan sinusoidal yang se-fasa.
Beban induktif dan kapasitif disebut juga beban – beban reaktif.
Beban reaktif adalah beban – beban yang tidak dapat menyerap seluruh
daya yang disuplai oleh sumber, namun ada daya terbuang yang
dikirimkan kembali ke sistem. Beban induktif dihasilkan dari induktansi
5/10/2018 DASAR TEORI p1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-p1-55a0bb9f73854 6/7
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Gasal 2011-2012
yang berbanding lurus dengan frekuensi, dapat dilihat pada persamaan
berikut.
Sedangkan beban kapasitif dihasilkan dari kapasitansi yang
berbanding terbalik dengan frekuensi, dapat dilihat dari persamaan
berikut.
Beban induktif murni menggambarkan perbandingan antarategangan dan arus dengan bentuk gelombang yang sama, akan tetapi
gelombang tegangan mendahului gelombang arus sebesar 90°. Beban
kapasitif murni menggambarkan perbandingan antara tegangan dan arus
dengan bentuk gelombang yang sama, akan tetapi gelombang tegangan
ketinggalan dari gelombang arus sebesar 90°.
Pada kombinasi dari beban – beban resistif dan induktif, gelombangtegangan tetap mendahului gelombang arus, namun dengan pergeseran
fasa yang lebih kecil dari 90°. Hal ini dikarenakan sudut fasa ditentukan
oleh besar dari masing – masing resistansi dan induktansi Begitu pula
dengan kombinasi beban –
beban resistif dan kapasitif, dimanagelombang tegangan ketinggalan dari gelombang arus dengan
pergeseran fasa yang lebih kecil dari 90°
Grafik arus dan tegangan pada beban resistif induktif
5/10/2018 DASAR TEORI p1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-p1-55a0bb9f73854 7/7
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Gasal 2011-2012
Grafik arus dan tegangan pada beban resistif kapasitif