Tujuan Mata Kuliah Transmisi Daya Listrik 1. Mahasiswa mengenal peralatan Saluran Saluran transmisi transmisi daya daya listrik listrik 2. Mahas Mahasis iswa wa bisa bisa melak melakuk ukan an anali analisis sis jaringan transmisi daya listrik 3. Mahasiswa b i sa merencanakan jaringan transmisi daya lsitrik
Materi Kuliah: 1. Pendahu endahuluan luan a. Saluran Saluran Tr Transmisi AC atau atau DC b. Tegangan Transmisi c. Kompone Komponen-Ko n-Kompone mponen n Utama Utama dari saluran saluran transmisi: (Menara/tiang, (Menara/tiang, Isolator, Isolator, kawat kawat penghantar, kawat tanah)
Materi Kuliah: 1. Pendahu endahuluan luan a. Saluran Saluran Tr Transmisi AC atau atau DC b. Tegangan Transmisi c. Kompone Komponen-Ko n-Kompone mponen n Utama Utama dari saluran saluran transmisi: (Menara/tiang, (Menara/tiang, Isolator, Isolator, kawat kawat penghantar, kawat tanah)
2. Karakteristik Listrik Dari Saluran Transmisi a. Tahanan ahanan R b. Induktans Induktansii dan Reakt Reaktansi ansi Induktip Induktip dari rangkaian fasa tunggal c. Induktans Induktansii dan dan reata reatansi nsi Induktip Induktip dari dari rangkaian fasa tiga d. Kapasitan Kapasitansi si dan reakt reaktansi ansi kapasitip kapasitip
3. Representasi Saluran Transmisi, Relasi-Relasi Arus dan Tegangan a. Representasi Saluran Transmisi b. Klasifikasi Saluran Transmisi c. Diagram Pengganti Saluran Transmisi (Saluran pendek, menengah model T, PI dan panjang)
4. Konstanta-konstanta Umum Saluran Transmisi a. Rangkaian Kutub Empat b. Saluran Transmisi sebagai Kutub Empat c. Sifat-sifat kutub empat d. Dua Kutub Empat Dalam Seri dan Paralel
5. Kapasitas Hantar Arus (Current Carrying Capacity) a. Kapasitas Penyaluran Daya b. Korona
6. Kompensasi Pada Saluran Transmisi a. Kompensasi Reaktor Shunt b. Kompensasi Seri (pengaruh kapasitor Seri terhadap tegangan, pengaruh kapasitor seri terhadap penyaluran daya)
7. Perencanaan Saluran Udara Tegangan Tinggi a. Penentuan Jarak antara kawat-kawat b. Jumlah Isolator c. Perhitungan Tegangan Tarik dan andongan d. Penampang Kawat Optimum
Buku 1. Transmisi Daya Listrik, Ir. T.S. Hutauruk, M.Sc
Penilaian 1. Ujian Tengah Semester 2. Ujian Akhir Semester 3. Tugas 4. Keaktifan
Sistem Penyaluran Daya Listrik
Kurva Beban Harian
Pendahuluan Sistem Penyaluran Daya Listrik
Kurva Beban Harian
Saluran Transmisi AC Atau DC • Menurut jenis arusnya, Saluran Transmisi dibedakan menjadi: a. Saluran Transmisi AC (Alternating Current) b. Saluran Transmisi DC (Direct Current)
• Sebagian besar saluran transmisi menggunakan tegangan AC Sistem AC Sistem 1 Fasa
Sistem 3 Fasa
1. Daya yang disalurkan lebih besar 2. Nilai Sesaatnya konstan 3. Mempunyai medan maknet putar
• Penyaluran dengan tegang DC mempunyai keuntungan: 1. Isolasinya yang lebih sederhana 2. Daya guna (effisiensi) yang lebih tinggi (karena faktor daya =1) 3. Tidak adanya masalah stabilitas, sehingga memungkinkan penyaluran jarak jauh.
• Persoalan ekonominya masih harus diperhitungkan. • Sistem DC baru dianggap ekonomis bila jarak penyalurannya antara 400 sampai 600 km untuk saluran udara atau lebih panjang dari 50 km untuk saluran bawah tanah. • Hal ini terjadi karena biaya peralatan mengubah dari tegangan AC ke DC dan sebaliknya.
• Tegangan Transmisi • Untuk daya yang sama, daya guna penyaluran akan naik apabilarugi-rugi transmisi turun. • Rugi-rugi tansmisi turun apabila tegangan dinaikan, ingat rugi-transmisi berbanding lurus dengan kuadrat arus saluran.
Prugi− rugi
2 I = xR(watt)
• Pemilihan Tegangan Transmisi dengan memperhitungkan: • Daya yang disalurkan • Jumlah rangkaian • Jarak penyaluran • Keandalan (reliability) • Tegangan Nominal: 30, 66, 150, 220, 380, 500 KV
• Komponen utama saluran transmisi 1. Menara transmisi/tiang transmisi 2. Isolator-isolator 3. Kawat penghantar (conductor) 4. Kawat tanah (ground wires)
Menara
Menara/tiang Transmisi adalah suatu bangunan penopang saluran transmisi, yang bisa berupa menara baja, tiang baja, tiang beton bertulang dan tiang kayu. Tiang baja, beton atau kayu umumnya digunakan pada saluran dengan tegangan kerja relatif rendah (dibawah 70 KV) Sedangkan untuk saluran transmisi tegangan tinggi dan ekstra tinggi digunakan menara baja
Isolator • Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin atau gelas. • Menurut konstruksinya dikenal tiga jenis isolator: 1. Isolator pasak 2. Isolator Jenis pos-saluran 3. Isolator gantung
Isolator
Kawat Penghantar • Jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi adalah tembaga dengan konduktivitas 100% (CU 100%), tembaga dengan konduktivitas 97,5 % (CU 97,5%) atau aluminium dengan konduktivitas 61 % (Al 61%)
Kawat penghantar Aluminium: (All-Aluminium Conductor), kawat • AAC penghantar yang seluruhnya terbuat dari aluminium. • AAAC (All-Aluminium Alloy Conductor), kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran aluminium. • ACSR(aluminium Conductor Steel Reinforced), kawat penghantar aluminium berinti kawat baja • ACAR (Aluminium Conductor Alloy Reinforced), kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran.
Contoh kawat penghantar
Kawat Tanah • Kawat tanah (ground wire) sebagai kawat pelindung gunanya untuk melindungi kawatkawat penghantar/kawat fasa terhadap sambaran petir. Kawat tanah dipasang di atas kawat fasa.
Karakteristik Listrik Dari Saluran Transmisi Yang dimaksud dengan karakteristik listrik saluran transmisi adalah konstanta saluran yaitu • Tahanan (R) • Induktansi (L) • Konduktansi (G) • Kapasitansi (C) Pada saluran udara konduktansi (G) nilainya sangat kecil (pengaruhnya juga kecil) sehingga dapat diabaikan
Tahanan (R) Tahanan dari konduktor (kawat penghantar) dinyatakan dengan:
l R= Ω A dim ana :
= resistivitas l = panjang kawat A = luas penampang kawat
Dalam tabel sering kita jumpai penampang kawat diberikan dalam satuan “Circular Mil” (CM) CM=1973 x (Penampang dalam mm2) Atau: mm2 =5,067x10-4 x (Penampang dalam CM) Umumnya kawat penghantar terdiri-dari kawat pilin (Stranded conductor), maka sebagai faktor koreksi pengaruh dari pilin, panjang kawat dikalikan 1,02 (2% faktor koreksi)
Tahanan kawat berubah oleh temperatur, dalam batas temperatur 100 sampai 1000 ,untuk kawat tembaga dan aluminium berlaku:
Rt2
= Rt1 [1 + α t1 (t2 − t1 )]
dim ana:
= tahanan padatemperatur t2 Rt1 = tahanan padatemperatur t1 α t1 = koefisientemperatur dari tahanan pd. temperatur t1 C o Rt2
Jadi: R R
t 2
t 2
+ α
T T
+ +
o o
ana
=
t1
atau o
=
t1
dim
T
1
t1
t1
R R
α
=
t2 t1
: 1
T
o
+
t1
−
t1
:
=
1
α
t1
(t
2
−
t1
)
Untuk tembaga (Cu) yang mempunyai konduktivitas 100%, koefisien temperatur dari tahanan pada 20 derajat Celcius adalah: aê20 =0,00393 Atau :
1 0 To = − 20 = 234,5 C 0,00393
• Tegangan Transmisi • Untuk daya yang sama, daya guna penyaluran akan naik apabilarugi-rugi transmisi turun. • Rugi-rugi tansmisi turun apabila tegangan dinaikan, ingat rugi-transmisi berbanding lurus dengan kuadrat arus saluran.
Prugi− rugi
2 I = xR(watt)
• Pemilihan Tegangan Transmisi dengan memperhitungkan: • Daya yang disalurkan • Jumlah rangkaian • Jarak penyaluran • Keandalan (reliability) • Tegangan Nominal: Nominal: 30, 66, 150, 220, 380, 500 KV
• Komponen utama saluran transmisi 1. Menara Menara transmis transmisi/tiang i/tiang transmis transmisii 2. Isolator-is Isolator-isolat olator or 3. Ka Kawa watt penghant penghantar ar (conduc (conductor) tor) 4. Ka Kawa watt tanah tanah (ground (ground wires wires))
Menara
Menara/tiang Transmisi adalah suatu bangunan penopang saluran transmisi, yang bisa berupa menara baja, tiang baja, tiang beton bertulang dan tiang kayu. Tiang baja, beton atau kayu umumnya digunakan pada saluran dengan tegangan kerja relatif rendah (dibawah 70 KV) Sedangkan untuk saluran transmisi tegangan tinggi dan ekstra tinggi digunakan menara baja
Isolator • Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin atau gelas. • Menurut konstruksinya dikenal tiga jenis isolator: 1. Isolator pasak 2. Isolator Jenis pos-saluran 3. Isolator gantung
Isolator
Kawat Penghantar • Jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi adalah tembaga dengan konduktivitas 100% (CU 100%), tembaga dengan konduktivitas 97,5 % (CU 97,5%) atau aluminium dengan konduktivitas 61 % (Al 61%)
Kawat penghantar Aluminium: (All-Aluminium Conductor), kawat • AAC penghantar yang seluruhnya terbuat dari aluminium. • AAAC (All-Aluminium Alloy Conductor), kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran aluminium. • ACSR(aluminium Conductor Steel Reinforced), kawat penghantar aluminium berinti kawat baja • ACAR (Aluminium Conductor Alloy Reinforced), kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran.
Contoh kawat penghantar
Kawat Tanah • Kawat tanah (ground wire) sebagai kawat pelindung gunanya untuk melindungi kawatkawat penghantar/kawat fasa terhadap sambaran petir. Kawat tanah dipasang di atas kawat fasa.
REPRESENTASI SALURAN TRANSMISI, RELASI TEGANGAN DAN ARUS Dalam saluran transmisi persoalan tegangan sangat penting, baik dalam keadaan operasi maupun dalam perancangan. Besar perubahan tegangan yang diperbolehkan berkisar antara 10% s/d +5 %
Representasi Saluran Transmisi Pada Umumnya Saluran Transmisi adalah saluran Tiga fasa Oleh Karena Tegangan dan arusnya simetris, maka analisanya cukup dilakukan dengan berdasarkan satu fasa saja, biasanya dipilih fasa a sebagai fasa referensi
Saluran Pembangkit Beban
Saluran netral
3 fasa Z
VS
IS
VR
1 fasa
Klasifikasi Saluran Transmisi Klasifikasi Untuk Keperluan Diagram Pengganti:
• Kawat Pendek (< 80 km) • Kawat Menengah (80 – 250 km) • Kawat Panjang (>250 km)
Klasifikasi Saluran Transmisi Menurut Tegangan Kerja: Di Indonesia Standar Tegang Transmisi adalah: 66, 150, 380 dan 500 kV dan klasifikasi menurut tegangan ini belum nyata. Di USA, Canada, Rusia klasifikasi nya adalah:
• Tegangan Tinggi (sampai dengan 138 kV) • Tegangan Extra Tinggi/EHV (220 s/d765 kV) • Tegangan Ultra Tinggi/UHV (diatas 765 kV)
Klasifikasi Berdasarkan Fungsinya dalam Operasi: • Saluran Transmisi, yang menyalurkan daya besar dari pusat-pusat pembangkit. • Sub Transmisi, biasanya adalah transmisi percabangan dari saluran yg. Tinggi ke yang lebih rendah • Distribusi, di Indonesia telah ditetapkan tegangan distribusi adalah 20 kV
Diagram Pengganti Saluran Transmisi Saluran Pendek Z IR IS
R
jX ZL
VS
VS= Tegangan Pada Ujung Kirim IS = Arus pada Ujung Kirim VR= Tegang Pada Ujung Terima IR = Arus Pada Ujung Terima Z = R + JX = Impedansi Saluran
VR
Maka Relasi Tegangan dan Arusnya: VS = VR + Z.IR Disini berlaku: IS = IR
Pengaturan Tegang “Voltage Regulation” didefinisikan sebagai: VR (%) =
VR( NL )
− V R( FL )
VR( FL )
x100%
dim ana :
VR( NL )
= tegangan skalar ujung beban pd bebannol
VR( FL )
= tegangan skalar ujung beban pd beban penuh
Untuk Kawat Pendek:
= VS dan VR( FL ) = VR , maka : VS − VR VR (%) = x100% VR( NL )
VR
Saluran Menengah Pada Saluran menengah kapasitansi dapat dipusatkan pada satu titik (nominal T) atau pada dua titik (nominal PI) IS
IR Z/2
Z/2 VS
Vp
Y
VR
