PERENCANAAN SISTEM TRANSMISI TENAGA LISTRIK

Transkripsi

1 PERENCANAAN SISTEM TRANSMISI TENAGA LISTRIK Hendra Rudianto ( ) Pryo Utomo ( ) Sapridahani Harahap ( ) Taruna Iswara ( ) Teddy Firmansyah ( ) Oleh : Kelompok 3

2 Pemilihan Sistem Transmisi Transmisi tenaga listrik merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga listrik sampai ke saluran distribusi sehingga dapat disalurkan sampai pada pengguna consumer listrik. Dalam dunia kelistrikan, dikenal dua kategori arus listrik, yaitu arus bolak-balik (Alternating Current/AC) dan arus searah (Direct Current/DC). Maka berdasarkan jenis arus listrik yang mengalir di saluran transmisi, saluran transmisi terdiri dari: Saluran transmisi AC Saluran Transmisi DC

3 Pemilihan Tegangan Transmisi adalah proses penyaluran energi listrik dari satu tempat ke tempat lainnya, yang besaran tegangannya adalah Tegangan Ultra Tinggi (Ultra High Voltage / UHV), Tegangan Ekstra Tinggi (Extra High Voltage / EHV), Tegangan Tinggi (High Voltage / HV), Sedangkan Transmisi Tegangan Tinggi, adalah : Berfungsi menyalurkan energi listrik dari satu gardu induk ke gardu induk lainnya. Terdiri dari konduktor yang direntangkan antara tiang-tiang (tower) melalui isolator-isolator, dengan sistem tegangan tinggi. Standar tegangan tinggi yang berlaku di Indonesia adalah : 30 KV, 70 KV dan 150 KV.

4 Berikut ini disampaikan pembahasan tentang transmisi ditinjau dari klasifikasi tegangannya: 1. Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200 KV 500 KV Pada umumnya digunakan pada pembangkitan dengan kapasitas di atas 500 MW. Tujuannya adalah agar drop tegangan dan penampang kawat dapat direduksi secara maksimal, sehingga diperoleh operasional yang efektif dan efisien. Permasalahan mendasar pembangunan SUTET adalah: konstruksi tiang (tower) yang besar dan tinggi, memerlukan tapak tanah yang luas, memerlukan isolator yang banyak, sehingga pembangunannya membutuhkan biaya yang besar. Masalah lain yang timbul dalam pembangunan SUTET adalah masalah sosial, yang akhirnya berdampak pada masalah pembiayaan, antara lain: Timbulnya protes dari masyarakat yang menentang pembangunan SUTET, Permintaan ganti rugi tanah untuk tapak tower yang terlalu tinggi tinggi, Adanya permintaan ganti rugi sepanjang jalur SUTET dan lain sebagainya. Pembangunan transmisi ini cukup efektif untuk jarak 100 km sampai dengan 500 km.

5 2. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 30 KV 150 KV Tegangan operasi antara 30 KV sampai dengan 150 KV. Konfigurasi jaringan pada umumnya single atau double sirkuit, dimana 1 sirkuit terdiri dari 3 phasa dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan penghantar netralnya digantikan 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. Jika transmisi ini beroperasi secara parsial, jarak terjauh yang paling efektif adalah 100 km. Jika jarak transmisi lebih dari 100 km maka tegangan jatuh (drop voltaje) terlalu besar, sehingga tegangan diujung transmisi menjadi rendah. Untuk mengatasi hal tersebut maka sistem transmisi dihubungkan secara ring system atau interconnection system. Ini sudah diterapkan di Pulau Jawa dan akan dikembangkan di Pulau-pulau besar lainnya di Indonesia

6 3. Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT) 30KV 150KV SKTT dipasang di kota-kota besar di Indonesia (khususnya di Pulau Jawa), dengan beberapa pertimbangan : Di tengah kota besar tidak memungkinkan dipasang SUTT, karena sangat sulit mendapatkan tanah untuk tapak tower. Untuk Ruang Bebas juga sangat sulit dan pasti timbul protes dari masyarakat, karena padat bangunan dan banyak gedung-gedung tinggi. Pertimbangan keamanan dan estetika. Adanya permintaan dan pertumbuhan beban yang sangat tinggi. Jenis kabel yang digunakan: Kabel yang berisolasi (berbahan) Poly Etheline atau kabel jenis Cross Link Poly Etheline (XLPE). Kabel yang isolasinya berbahan kertas yang diperkuat dengan minyak (oil paper impregnated). Inti (core) kabel dan pertimbangan pemilihan : Single core dengan penampang 240 mm2 300 mm2 tiap core. Three core dengan penampang 240 mm2 800 mm2 tiap core. Pertimbangan fabrikasi. Pertimbangan pemasangan di lapangan.

7 Jatuh Tegangan Jatuh tegangan pada saluran transmisi adalah selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman (sending end) dan tegangan pada ujung penerimaan (receiving end) tenaga listrik. Pada saluran bolak balik besarnya tergantung dari impedansi dan admintasi saluran serta pada beban dan factor daya. Jatuh tegangan relative dinamakan regulasi tegangan (voltage regulation) dan dinyatakan oleh rumus : Dimana : (vs-vr)/vr x 100%, vs = tegangan pada pangkal pengiriman vr = tegangan pada ujung penerimaan Untuk jarak dekat regulasi tegangan tidak berarti (hanya beberapa % saja), tetapi untuk jarak sedang dan jauh dapat mencapai 5-15 %.

8 Tegangan Transmisi dan Rugi-rugi Daya Pada saat sistem tersebut beroperasi, maka pada sub-sistem transmisi akan terjadi rugi-rugi daya. Jika tegangan transmisi adalah arus bolak-balik (alternating current, AC) 3 fase, maka besarnya rugi-rugi daya tersebut adalah: dimana: ΔPt = 3I 2 R (watt).(1) I = arus jala-jala transmisi (ampere) R = Tahanan kawat transmisi perfasa (ohm) arus pada jala-jala suatu transmisi arus bolak-balik tiga fase adalah : dimana: I= P/Ö3.Vr.Cos φ (2) P = Daya beban pada ujung penerima transmisi (watt) Vr = Tegangan fasa ke fasa pada ujung penerima transmisi (volt) Cos φ = Faktor daya beban

9 Jika persamaan (1) disubstitusi ke persamaan (2), maka rugi-rugi daya transmisi dapat ditulis sebagai berikut : ΔPt = P 2.R/Vr 2.cos 2 φ Terlihat bahwa rugi-rugi daya transmisi dapat dikurangi dengan beberapa cara, antara lain : meninggikan tegangan transmisi memperkecil tahanan konduktor memperbesar faktor daya beban Pertimbangan yang ketiga, yaitu dengan menaikkan tegangan transmisi adalah yang cenderung dilakukan untuk mengurangi rugi-rugi daya pada saluran transmisi. Kecenderungan itupun dapat terlihat dengan semakin meningkatnya tegangan transmisi di eropa dan amerika.

10 Masalah Penerapan Tegangan Tinggi Pada Transmisi 1. Tegangan tinggi dapat menimbulkan korona pada kawat transmisi. korona ini pun akan menimbulkan rugi-rugi daya dan dapat menyebabkan gangguan terhadap komunikasi radio. 2. Jika tegangan semakin tinggi, maka peralatan transmisi dan gardu induk akan membutuhkan isolasi yang volumenya semakin banyak agar peralatan-peralatan tersebut mampu memikul tegangan tinggi yang mengalir. Hal ini akan mengakibatkan kenaikan biaya investasi. 3. Saat terjadi pemutusan dan penutupan rangkaian transmisi (switching operation), akan timbul tegangan lebih surja hubung sehingga peralatan sistem tenaga listrik harus dirancang untuk mampu memikul tegangan lebih tersebut. Hal ini juga mengakibatkan kenaikan biaya investasi. 4. Peninggian menara transmisi akan mengakibatkan trasnmisi mudah disambar petir. sehingga peralatan-peralatan sistem tenaga listrik harus dirancang untuk mampu memikul tegangan lebih surja petir tersebut. 5. Peralatan sistem perlu dilengkapi dengan peralatan proteksi untuk menghindarkan kerusakan akibat adanya tegangan lebih surja hubung dan surja petir. Penambahan peralatan proteksi ini akan menambah biaya investasi dan perawatan.

11 Penentuan Kabel Optimum Konduktor adalah media untuk tempat mengalirkan arus listrik dari Pembangkit listrik ke Gardu Induk (GI) atau dari GI ke GI lainnya, yang terentang lewat tower-tower. Kawat Tanah atau Earth Wire (kawat petir / kawat tanah) adalah media untuk melindungi kawat fasa dari sambaran petir. Kawat ini dipasang di atas kawat fasa dengan sudut perlindungan yang sekecil mungkin, karena dianggap petir menyambar dari atas kawat.

12 1. Bahan Konduktor Bahan konduktor yang dipergunakan untuk saluran energi listrik perlu memiliki sifat sifat sebagai berikut : konduktivitas tinggi. kekuatan tarik mekanikal tinggi titik berat biaya rendah tidak mudah patah

13 Konduktor jenis Tembaga (BC : Bare copper) merupakan penghantar yang baik karena memiliki konduktivitas tinggi dan kekuatan mekanikalnya cukup baik. Namun karena harganya mahal maka konduktor jenis tembaga rawan pencurian. Aluminium harganya lebih rendah dan lebih ringan namun konduktivitas dan kekuatan mekanikalnya lebih rendah dibanding tembaga. Pada umumnya SUTT maupun SUTET menggunakan ACSR (Almunium Conductorn Steel Reinforced). Bagian dalam kawat berupa steel yang mempunyai kuat mekanik tinggi, sedangkan bagian luarnya mempunyai konduktifitas tinggi. Karena sifat electron lebih menyukai bagian luar kawat daripada bagian sebelah dalam kawat maka ACSR cocok dipakai pada SUTT/SUTET. Untuk daerah yang udaranya mengandung kadar belerang tinggi dipakai jenis ACSR/AS, yaitu kawat steelnya dilapisi dengan almunium. Pada saluran transmisi yang perlu dinaikkan kapasitas penyalurannya namun SUTT tersebut berada didaerah yang rawan longsor, maka dipasang konduktor jenis TACSR (Thermal Almunium Conductor Steel Reinforced) yang mempunyai kapasitas besar tetapi berat kawat tidak mengalami perubahan yang banyak. Konduktor pada SUTT/SUTET merupakan kawat berkas (stranded) atau serabut yang dipilin, agar mempunyai kapasitas yang lebih besar dibanding kawat pejal.

14 2. Urutan Fasa Pada sistem arus putar, keluaran dari generator berupa tiga fasa, setiap fasa mempunyai sudut pergerseran fasa 120º. Pada SUTT dikenal fasa R; S dan T yang urutan fasanya selalu R diatas, S ditengah dan T dibawah. Namun pada SUTET urutan fasa tidak selalu berurutan karena selain panjang, karakter SUTET banyak dipengaruhi oleh faktor kapasitansi dari bumi maupun konfigurasi yang tidak selalu vertikal. Guna keseimbangan impendansi penyaluran maka setiap 100 km dilakukan transposisi letak kawat fasa

15 3. Penampang dan Jumlah Konduktor Penampang dan jumlah konduktor disesuaikan dengan kapasitas daya yang akan disalurkan, sedangkan jarak antar kawat fasa maupun kawat berkas disesuaikan dengan tegangan operasinya. Jika kawat terlalu kecil maka kawat akan panas dan rugi transmisi akan besar. Pada tegangan yang tinggi (SUTET) penampang kawat, jumlah kawat maupun jarak antara kawat berkas mempengaruhi besarnya corona yang ditengarai dengan bunyi desis atau berisik.

16 Luas penampang Penghantar Fasa dan Penghantar Netral

17 Kabel dan Ketentuan Tentang Tegangan Pengenal dan Tegangan Kerja 1. Tegangan pengenal kabel dibedakan dalam tingkatan sebagai berikut : Kabel Tegangan Rendah : 230/400 (300) V; 300/500 (400) V; 400/690 (600) V; 450/750 (690) V; 0,6/1 kv (1,2 kv) Kabel Tegangan Menengah : 3,6/6 kv (7,2 kv); 6/10 kv (12 kv); 8,7/15 kv (17,5 kv); 12/20 kv (24 kv) dan 18/30 kv (36 kv) 2. Pada keadaan kerja terus menerus yang tidak terganggu, kabel tanah harus mampu diberi tegangan kerja maksimum sesuai dengan tegangan tertinggi.

18 Luas Penampang Nominal Kabel dan Kabel Tanah

19 The End