TUGAS 2INSTALASI LISTRIK DAN PENERANGANINSTALASI SALURAN TRANSMISI

DIBUAT OLEH :

NAMA : MUKIT ALMALIKNIM: 14221743

TEKNIK ELEKTRO TENAGA LISTRIKINSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONALCIKINI2016Instalasi Saluran Transmisi Daya

Saluran Transmisi merupakan media yang digunakan untuk mentransmisikan tenaga listrik dari Generator Station/ Pembangkit Listrik sampai distribution station hingga sampai pada konsumer pengguna listrik. Tenaga listrik di transmisikan oleh suatu bahan konduktor yang mengalirkan tipe Saluran Transmisi Listrik. Berdasarkan sistem transmisi dan kapasitas tegangan yang disalurkan terdiri:1. Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200kV-500KvPada umumnya saluran transmisi di Indonesia digunakan pada pembangkit dengan kapastas 500 kV. Dimana tujuannya adalah agar drop tegangan dari penampang kawat dapat direduksi secara maksimal, sehingga diperoleh operasional yang efektif dan efisien. Akan tetapi terdapat permasalahan mendasar dalam pembangunan SUTET ialah konstruksi tiang (tower) yang besar dan tinggi, memerlukan tanah yang luas, memerlukan isolator yang banyak, sehingga memerlukan biaya besar. Masalah lain yang timbul dalam pembangunan SUTET adalah masalah sosial, yang akhirnya berdampak pada masalah pembiayaan.

2. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 30kV-150kVPada saluran transmisi ini memiliki tegangan operasi antara 30kV sampai 150kV. Konfigurasi jaringan pada umumnya single atau doble sirkuit, dimana 1 sirkuit terdiri dari 3 phasa dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan penghantar netralnya diganti oleh tanah sebagai saluran kembali. Apabila kapasitas daya yang disalurkan besar, maka penghantar pada masing-masing phasa terdiri dari dua atau empat kawat (Double atau Qudrapole) dan Berkas konduktor disebut Bundle Conductor.

3. Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT) 30kV-150kVSaluran 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 mahal dalam instalasi dan investasi serta sulitnya menentukan titik gangguan dan perbaikkannya.Saluran transmisi ini menggunakan kabel bawah tanah, dengan alasan beberapapertimbangan : Ditengah kota besar tidak memungkinkan dipasang SUTT, karena sangat sulit mendapatkan tanah untuk tapak tower. Untuk Ruang Bebas juga sangat sulit karena padat bangunan dan banyak gedung-gedung tinggi. Pertimbangan keamanan dan estetika. Adanya permintaan dan pertumbuhan beban yang sangat tinggi.

Kapasitas Saluran TransmisiKapasitas saluran transmisi jarak dekat dibatasi oleh besarnya arus yang dapat disalurkan dengan aman dan oleh jatuh tegangannya. Untuk saluran transmisi jarak jauh kapasitasnya harus dihitung dengan menggunakan rumusrumus daya pada titik titik pengiriman dan penerimaan atau dengan memakai diagram lingkaran seperti diuraikan di atas. Untuk saluran jarak jauh pertimbangannya adalah stabilitas perali hannya dan besarnya kapasitas pengubah fasa (phase modifier), oleh karena membe sarnya perbedaan sudut fasa antara titiktitik pengiriman dan penerimaan. Untuk me nentukan ha! ini perlu dipertimbangkan Iaktorfaktor sebagai berikut:(a)perbedaan fasa yang serasi antara titik pengiriman dan titik penerimaan (misalnya, antara 30 40);(b)kapasitas yang serasi dari pengubah fasa; (c)effisiensi penyaluranyang sempurna.Kriteria untuk menentukan kapasitas saluran dilakukan dengan dua cara:(1)Pembebanan lmpedansi Surja (Surge Impedance Loading). (2)Koeffisien Kapasitas

Cara pembebanan impedansi surjaBeban saluran transmisi P dinyatakan :

Gambar Koefisien Pembebanan Impedansi Surja

Cara Koefisien KapasitasKapasitas saluran transmisi P, dapat dinyatakan sebagai fungsi dari tegangan pada titik penerimaan E(kV) dan panjang L (km)

Hasil kedua cara di atas sama untuk panjang saluran kawat tunggal 480 km, Z, = 400 dan k = 1200

Tegangan TransmisiUntuk daya yang sama, maka dayaguna penyaluran naik oleh karena hilangdaya transmisi turun, apabila tegangan transmisi ditinggikan. Namun, peninggian tegangan transmisi berarti juga penaikan isolasi dan biaya peralatan dan gardu induk.Oleh karena itu, pemilihan tegangan transmisi dilakukan dengan memperhitungkan daya yang disalurkan, jumlah rangkaian, jarak penyaluran, keandalan (reliability), biaya peralatan untuk tegangan tertentu, serta tegangantegangan yang sekarang ada dan yang diren canakan. Kecuali itu, penentuan tegangan harus juga dilihat dari segi standarisasi peralatan yang ada. Penentuan tegangan merupakan bagian dari perancangan sistim secara keseluruhan.Di Jepang, tegangan kawat antara dua fasa (linetoline) pada saluran transmisi distandarisasikan sebagai berikut :

Di sesuatu daerah tertentu, hanya dipakai salah satu dari dua tegangan dalam tanda kurung. Di negaranegara lain juga dipakai tegangantegangan nominal 132 kV, 330 kV, 380 kV, 440 kV dan 700 kV.Meskipun tidak jelas menyebutkan keperluannya sebagai tegangan transmisi, di Indonesia, Pemerintah telah menyeragamkan deretan tegangan tinggi sebagai berikut Tegangan Nominal Sistim (kV): (30) 66 110 (150) 220 380 500Tegangan Tertinggi untuk Perlengkapan: (36) 72,5 123 ( 170) 245 420 525Tegangan nominal 30 kV hanya diperkenankan untuk daerah asuhan dimana tegangan distribusi primer 20 kV tidak dipergunakan. Tegangan nominal 150 kV tidak dianjurkan dan hanya diperkenankan berdasarkan hasil studi khusus. Penentuan deretan tegangan di atas disesuaikan dengan rekomendasi International Electrotechnical Commission.

Jatuh TeganganJatuh tegangan pada saluran transmisi adalah selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman (sending end) dan tegangan pada ujung penerimaan (receiving end) tenaga listrik. Pada saluran bolakbalik besarnya tergantung dari impedansi dan admitansi saluran serta pada beban dan faktor daya. Jatuh tegangan relatip dinamakan regulasi tegangan (voltage regulation), dan dinyatakan oleh rumus

Untuk jarak dekat regulasi tegangan tidak berarti (hanya beberapa % saja), tetapi untuk jarak sedang dan jauh dapat mencapai 515 %,Bila beban pada saluran EHV tidak berat, sistim tenaga dioperasikan pada regulasi yang konstan, karena pengaruh arus pemuat (charging current) besar. Untuk memung kinkan regulasi yang kecil, saluran transmisi dioperasikan pada tegangan yang konstan pada ujung penerimaan dan pangkal pengiriman tanpa dipengaruhi oleh beban. Bila tegangan pada titik penerimaan turun karena naiknya beban, maka dipakai pengatur tegangan dengan beban (onload voltageregulator), guna memungkinkan tegangan sekunder yang konstan, meskipun tegangan primemya berubah.

Hilang Daya dan DayaGuna TransmisiHilangdaya (rugidaya) utama pada saluran transmisi adalah hilangdaya tahanan pada penghantar. Disamping itu ada hilangdaya korona dan hilang daya karena kebo coran isolator, terutama pada saluran tegangan tinggi. Pada saluran bawahtanah ada hilangdaya dielektrik dan hilangdaya pada sarung kabel (sheath).

Hilang Daya TahananHilangdaya tahanan untuk saluran tigafasa tigakawat untuk saluran transmisi yang pendek dinyatakan oleh persamaan

Dalam persamaan di atas jatuhtegangan diabaikan, sehingga distribusi arus pemuat adalah linier. Untuk menghitung hilangdaya pada saluran jarak jauh secara tepat harus digunakan rumusrumus tersebut.Hilangdaya seperti dinyatakan di atas dihitung atas dasar I (arus) pada waktu tertentu. Dari segi ekonomis, hilangtenaga tahunan atau hilangtenaga tahunan rata rata perlu dipertimbangkan juga. .Faktor hilangtahunan (annual loss factor) adalah perbandingan antara hilang tenaga tahunan ratarata dan hilangdaya pada bcban maksimum, atau

Dalam hubungannya dengan faktor beban (load factor), sering digunakan persamaan pendekatan (approximate)

Faktor beban dapat didefinisikan secara umum sebagai perbandingan antara beban ratarata selama suatu perioda tertentu dan beban puncak yang terjadi dalam perioda tersebut.Faktor hilangtahunan terutama dipakai untuk memungkinkan studi mengenai evaluasi hilang tenaga; namun, ia dapat juga digunakan untuk menetapkan jam ekivalen, yaitu jumlah jam ratarata dalam sehari dimana beban puncak harus dipertahankan sehingga dihasilkan jumlah hilangtenaga yang sama dengan beban yang berubah (variable load). Dengan demikian maka jam ekivalen tahunan adalah

Hilang KoronaBila garistengah (diameter) kawat kecil dibandingkan dengan tegangan transmisi, maka terjadilah gejala tegangan tinggi yang disebut korona. Biasanya gejala korona baru terjadi bila tegangannya mencapai 77 kV atau lebih. Di luar negeri hilangkorona baru dipertimbangkan pada ketinggian tertentu dari muka laut dan bila tegangannya rnelebihi EHV.

Hilang Kebocoran pada IsolatorIsolator mempunyai hilangdaya dielektrik dan hilangdaya karena kebocoran (leakage) pada permukaannya. Yang terakhir ini kecil, kecuali bila udaranya kotor (polluted)

Daya Guna TransmisiDayaguna (efficiency) saluran transmisi adalah perbandingan antara daya yang diterima dan daya yang disalurkan

Konduktor Kawat dengan bahan konduktor untuk saluran transmisi tegangan tinggi selalu tanpa pelindung/isolasi kawat. Ini hanya kawat berbahan tembaga atau alumunium dengan inti baja (steel-reinforced alumunium cable/ACSR) telanjang besar yang terbentang untuk mengalirkan arus listrik. Jenis-jenis kawat penghantar yang biasa digunakan antara lain : 1. Tembaga dengan konduktivitas 100% (cu 100%) 2. Tembaga dengan konduktivitas 97,5% (cu 97,5%) 3. Alumunium dengan konduktivitas 61% (Al 61%)Kawat tembaga mempunyai kelebihan dibandingkan dengan kawat penghantar alumunium, karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi. Akan tetapi juga mempunyai kelemahan yaitu untuk besaran tahanan yang sama, tembaga lebih berat dan lebih mahal dari alumunium. Oleh karena itu kawat penghantar alumunium telah mulai menggantikan kedudukan kawat tembaga. Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat alumunium, digunakan campuran alumunium (alumunium alloy). Untuk saluran transmisi tegangan tinggi, dimana jarak antara menara/tiang berjauhan, maka dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi, oleh karena itu digunakan kawat penghantar ACSR. Kawat penghantar alumunium, terdiri dari berbagai jenis, dengan lambang sebagai berikut : 1. AAC (All-Alumunium Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari alumunium. 2. AAAC (All-Alumunium-Alloy Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran alumunium. 3. ACSR (Alumunium Conductor, Steel-Reinforced), yaitu kawat penghantar alumunium berinti kawat baja. 4. ACAR (Alumunium Conductor, Alloy-Reinforced), yaitu kawat penghantar alumunium yang diperkuat dengan logam campuran.

IsolatorIsolator terdiri dari badan porselin yang diapit oleh elektrodaelektroda, Dengan demikian maka isolator terdiri dari sejumlah kapasitansi. Kapasitansi ini diperbesar oleh terjadinya lapisan yang menghantarkan listrik karena kelembaban udara, debu dan bahanbahan lainnya pada permukaan isolator tersebut. Karena kapasitansi ini, maka distribusi tegangan pada sebuah gandengan isolator tidak seragam. Potensial pada bagian yang terkena tegangan (ujung saluran) adalah paling besar. Dengan rnemasang tanduk busur api (arcing horn), maka distribusi tegangan diperbaiki.Tegangan /ompatan api (flashover voltage) pada isolator terdiri atas tegangan tegangan lompatan api frekwensi rendah (bolakbalik), impuls dan tembus dalam minyak (bolakbalik frekwensi rendah). Tegangan lompatan api frekwensi rendah kering adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan diterapkan di antara kedua elektroda isolator yang bersih dan kering permukaannya; nilainya konstan serta merupakan nilai

dasar dari karakteristik isolator. Tegangan lompatan api basah adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan diterapkan di antara kedua elektroda isolator yang basah karena hujan, atau dibasahi untuk menirukan keadaan hujan. Di Jepang, tahanan jenis (specific resistance, resistivity) air yang dipakai adalah 10000 Ocm dan jumlah penyiramannya 3 mm/menit.Tegangan lompatan api impuls adalah tegangan lompatan apj yang terjadi bilategangan impuls dengan gelombang standar diterapkan. Di Jepang gelombang ini adalah 1,5 x 40 s, menurut International Electrotechnical Commission gelom bangnya adalah 1,2 x 50 s. Karakteristik impuls terbagi atas polaritas positip dan negatip. Biasanya, tegangan dengan polaritas positip (yang memberikan nilai lompatan api yang lebih rendah) yang dipakai. Untuk polaritas positip tegangan lompatan api basah dan kering sama.Tegangan ternbus (puncture) frekwensi rendah menunjukkan kekuatan dielektrik dari isolator, dan terjadi bila tegangan frekwensi rendah diterapkan antara kedua elek troda isolator yang dicelup dalam minyak sampai isolator tembus. Untuk isolator dalam keadaan baik tegangan tembus ini lebih tinggi dari tegangan lompatan api frekwensi rendah, dan nilainya kirakira 140 kV untuk isolator gantung 250 mm.Karakteristik MekanisKecuali harus memenuhi persyaratan listrik tersebut di atas, isolator harus merniliki kekuatan mekanis guna memikul beban mekanis penghantar yang diisolasikannya. Porselin, sebagai bagian utama sebuah isolator, mempunyai sifat sebagai besi cor, dengan kuattekan (compressive strength) yang besar dan kuattarik (tensile strength) yang lebih kecil. Kuattariknya biasanya 400900 kg/cm2, sedang kuattekannya 10 kali lebih besar.Porselin harus bebas dari lubanglubang (blowholes), goresangoresan, keretakan keretakan, dsb., serta mempunyai ketahanan terhadap perubahan suhu yang mendadak dan turnbukantumbukan dari luar.

Gambar Diagram Distribusi Kekuatan Mekanis Isolator Gantung 250 mmPengujian Isolator

Pengujian (testing) pada isolator terdiri dari:(1) Pengujian konstruksi.(2) Pengujian semu (appearance). (3) Pengujian listrik.(4) Pengujian mekanis.(5) Pengujian elektromekanis. (6) Pengujian termis.(7) Pengujian keporian (porosity). (8) Pengujian galvanisasi

Tanduk Api dan Cincin PerisaiBila terjadi lompatan api (flashover) pada gandengan isolator, maka isolatornya akan rusak karena busur apinya. Untuk menghindarkan kerusakan ini, maka pada gandengan isolator gantung dan isolator longrod dipasang tanduktanduk api (arcing horns). Tanduk api dipasang pada ujung kawat dan ujung tanah dari isolator, serta dibentuk sedemikian sehingga busur api tidak akan mengenai isolator waktu lompatan api terjadi. Jarak antara tanduk atas dan bawah biasanya 7585 % dari panjang gandengan. Tegangan lompatan api untuk gandengan isolator dengan tanduk api ditentukan oleh jarak tanduk ini; periksa Bab 8. Tanduk api biasanya dipakai untuk saluran transmisi dengan tegangan di atas 110 kV, atau di atas 66 kV di daerahdaerah dengan tingkat isokeronik yang tinggi.

Cincin perisai (shield ring) dipasang pada ujung kawat dari isolator untuk mencegah terjadinya korona pada ujung tersebut. Effek pencegah korona juga dimiliki oleh tanduk api

Gambar Gandengan Isolator Gantung Tunggal

Karakteristik Lompatan Api dari Isolator KotorUntuk isolator gantung 250 mm yang dikotori (polluted) berlaku rumus tegangan lompatan api sbb

Pada umumnya garam merupakan pengotoran terhadap isolator. Namun, untuk memperhitungkan pengaruh bahanbahan yang tidak dapat dilarutkan, pengujiannya dilakukan dengan garam dan serbuk poles (polishing powder). Kepadatan serbuk K dianggap bernilai 0.1 mg/cm2Pemburukan IsolatorKarena dipakai selama bertahuntahun, isolator berkurang daya isolasinya, misalnya, Jcarena mengalarni keretakan pada porselinnya. Proses ini dinamakan pem burukan (deterioration) isolator. Sebabsebab utama dari pemburukan isolator adalah pengembangan kimiawi dan pengembangan pembekuan dari semen, perbedaan dari pengembangan karena panas di berbagai bagian isolator, pengembangan panas karena arus bocor dan berkaratnya pasanganpasangan Iogam. Untuk mencegah proses pemburukan dilakukan halhal sebagai berikut: (1) Meninggikan kuatmekanis dari bagian porselin.(2) Membatasi pengembangan kimiawi dari bagianbagian semen(3) Mengecat (buffer paint) bagianbagian semen(4) Tidak menggunakan semen di dalam lapisan porselin.Isolator jenis pasak (pintype) paling banyak mengalami proses pemburukan sehing ga sering menyebabkan gangguan pada saluran transmisi. Isolator gantung, isolator longrod dan isolator linepost jarang menyebabkan gangguan karena pemburukan. Dengan kemajuan teknologi, maka isolator yang dibuat akhirakhir ini sedikit sekall mengalami pemburukan

KONSTRUKSI PENOPANG SALURAN TRANSMISIMenara Baja dan Tiang BajaJenisjenis bangunan penopang saluran transmisi yang dikenal adalah menaramenara baja, tiangtiang baja, tiangtiang beton bertulang dan tiangtiang kayu. Menara baja adalah bangunan tinggi terbuat dari baja yang bagianbagian kakinya mempunyai pondasi sendirisendiri, sedang tiang baja mempunyai satu pondasi untuk semua bagian kakinyaTiangtiang baja segitiga adalah konstruksi yang terdiri dari tiga kaki yang mempunyai bagianbagian segitiga samasisi (equilateral) dan diagonaldiagonal seperti pada tiangtiang persegi. Tiangtiang jenis ini dipakai pada kawatkawat transmisi yang bebannya ringan. Tiang pipa baja dibuat dari pipa baja dengan penampang bulat. Tiang Panzer terbuat dari platplat baja tipis yang dipasang di tempat dengan penopang tiang. Menaramenara transmisi terbagi menurut karakteristiknya menjadi menara baja kaku (rigid), lentur (flexible) dan setengahlentur (semiflexible). Menara kaku diren canakan untuk rnenahan beban yang diperkirakan oleh menara itu sendiri, sedang menara lentur dan setengahlentur direncanakan tanpa atau sedikit sekali beban pada arah kawat. Menara transmisi baja dibagi menurut objek atau tujuan penggunaannya sebagai bagan berikut

Tiang Beton BertulangTiang beton bertulang (steel reinforced concrete poles) dapat dikelasifikasikan mcnurut cara pcmbuatannya dan menurut cara menghimpunnya (assembling).

Beban pada Konstruksi PenopangDalam merencanakan konstruksikonstruksi penopang (supporting structure) diandaikan sesuatu beban tertentu. Behan ini biasanya ditetapkan dalam standar standar. Oleh karena standar di Indonesia tidak ada, atau kurang sesuai, dalam buku ini akan digunakan standar Jepang.

Tekanan AnginKecepatan angin untuk perencanaan" di Jepang adalah 40 m/sekon untuk masa April sampai Nopember, diukur pada ketinggian 15 m di atas tanah. Nilai ini didapat dari penyelidikan di seluruh negara dengan mengukur kecepatan angin maksimum ratarata selama 10 menit. Kecepatan naiknya kecepatan angin tergantung dari kondisi permukaan tanah dan skala kecepatan angin. Naiknya kecepatan angin di udara dapat ditulis dengan persa maan yang dihasilkan dari datadata di beberapa negara sebagai berikut:

Beban yang disebabkan karena tekanan angin terhadap konstruksi penopang, kawatkawat dan gandengan isolator dinyatakan oleh persamaan:

Kuattarik kerja maksimum untuk kawat yang direntang Beban tegak terhadap titik topang adalah jumlah berat kawat dan gandengan isolator ditambah dengan komponen tegak dari tarikan penghantar. Beban tegak pada titik B dinyatakan oleh persamaan

Menara Baja TransmisiRencana Menara Baja TransmisiPenentuan gawang (span) standar merupakan kunci dalam perencanaan (design) menara dan saluran transmisi secara keseluruhan. Oleh sebab itu hal ini harus dite tapkan mengingat pertimbanganpertimbangan ekonomis dilihat dari segi tegangan, jumlah rangkaian, konstruksi penghantar dan menara, keadaan udara serta peng gunaan tanah. Lehar kaki (stance) menara ditentukan secara ekonomis mengingat jenis menara, beban, tinggi menara, jenis bagianbagian menara, keadaan tanah dan penggunaan tanah.

Pondasi TiangAda duajenis pondasi untuk tiang baja: (a) pondasi beton dan (b) pondasi kerangka baja. Untuk pondasi kerangka baja dasamya diberi kerikil atau beton untuk menguatkan kuatpikulnya, Di sisi pondasi dipasang anker (guy anchor)

Gambar Pondasi Tiang Baja

Pembumian (Pentanahan) Titik NetralUntuk saluran transmisi tegangan rendah jarakdekat tidak diharapkan terjadinya gangguangangguan meskipun titik netral tidak ditariahkan (ungrounded neutral). Tetapi hat ini tidak berlaku untuk saluran transmisi tegangan tinggi jarakjauh, Gang guangangguan yang mungkin terjadi pada saluransaluran tersebut terakhir ini ber sumber pada gangguan stabilitas pada hubungsingkat satufasa, gangguan (interfe rence) telpon karena induksi, kapasitas interupsi dari pemutus beban yang kurang mema dai, serta daya isolasi peralatan yang tidak sesuai.

Macam Sistim PembumianMacam sistim pernbumian digolongkan menurut jenis impedansi titik netral terhadap tanah sebagai berikut

Gambar Sistem Pembumian

Pembumian disebut effektif bila impedansi pentanahannya ditekan. sehingga tegangan pada fasa yang tidak terkena hubungsingkat, bila terjadi hubungsingkat satu fasa, kurang dari 1,3 kali tegangannya dalam keadaan normal (tanpa hubungsingkat). Kondisi pembumian effektip didapat bila

Menghitung Hubung SingkatOleh karena saluran dan sistem transmisi berbeda pada karakteristiknya tempat, maka digunakan sistem satuan m.k.s , perhitungan hubungsingkat digunakan kebesaran yang sesuai, misalnya 1.000.000 kVA. Kebesaran yang dihitung merupakan persentase dari kebesaran referensi itu (caranya disebut cara persentase) atau merupakan kelipatan dari kebesaran itu (caranya disebut cara perunit).Nilai 100% atau 1 perunit (disingkat p.u.) dipilih untuk dua satuan listrik, misalnya untuk daya dan tegangan antarfasa (line voltage), kemudian dicari nilai pcrscntasc atau perunit dari satuansatuan lainnya, misalnya arus kawat. Dengan demikiandidapat: