Analisis Transfer Daya pada Saluran Transmisi 150 kv dari Gardu Induk Air Anyir ke Gardu Induk Sungailiat PLN Area Bangka

Transkripsi

1 OE Provided by Universitas Bangka Belitung: Open Journal ystems Metadata, citation and similar papers at core.ac.uk Analisis Transfer aya pada aluran Transmisi 150 k dari Gardu nduk Air Anyir ke Gardu nduk ungailiat PLN Area Bangka iaz wiky Feranda 1, Asmar, udy Kurniawan 3 1,,3 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung diazdwikyferanda77@gmail.com ABTAT The availability of sufficient and quality electrical energy is a demand that must be fulfilled by PT. PLN (Persero). istribution of electricity through the 150 k transmission line with a relatively long distance and using aluminum type conductive wire always experiences changes in current and voltage, giving rise to the ability to send electricity power unstable. Other influences can also be obtained from changes in power factor and phase angle. The method used is the method of analyzing equations in the form of hyperbolis. n this study shows that the power transfer ability is influenced by phase angles. The maximum active power transfer capability is kw on which is ⁰ and which is 150 0⁰ with phase angle difference is 75⁰. Whereas in = ⁰ and = 145 0⁰ the transfer ability of active power is kw with the difference in the same phase angle of 75⁰. This study shows that the transfer ability of active power is influenced by voltage. The maximum active power transfer capability for values = 150 0⁰ at which is constant, which is ⁰ is kw. Whereas for the value = at which is constant which is ⁰ is equal to kw. Keywords : Hyperbolis, Phase angle, Power transfer NTA Ketersediaan energi listrik yang cukup dan berkualitas merupakan tuntutan yang harus dipenuhi oleh PT. PLN (Persero). Penyaluran tenaga listrik melalui saluran transmisi 150 k dengan jarak yang relatif panjang dan menggunakan kawat penghantar jenis aluminium selalu mengalami perubahan arus dan tegangan sehingga menimbulkan kemampuan pengiriman daya listrik menjadi tidak setabil. Pengaruh lainnya juga dapat diperoleh dari perubahan faktor daya dan sudut fasanya. Metode yang digunakan adalah metode analisis persamaan dalam bentuk hiperbolis. Pada penelitian ini menunjukkan bahwa kemampuan transfer daya dipengaruhi oleh sudut fasa. Kemampuan transfer daya aktif maksimum adalah sebesar 196,71 kw pada yaitu ⁰ dan yaitu 150 0⁰ dengan selisih sudut fasa adalah 75⁰. edangkan pada = ⁰ dan = 145 0⁰ kemampuan transfer daya aktif adalah sebesar 1911,97 kw dengan selisih sudut fasa yang sama yaitu 75⁰. Penelitian ini memperlihatkan bahwa kemampuan transfer daya aktif dipengaruhi oleh tegangan. Kemampuan transfer daya aktif maksimum untuk nilai = 150 0⁰ pada yang konstan yakni ⁰ adalah sebesar 134,49 kw. edangkan Untuk nilai = 145 0⁰ pada yang konstan yakni ⁰ adalah sebesar 078,03 kw. Kata kunci: Hiperbolis, udut fasa, Transfer daya. PENAHULUAN Listrik merupakan salah satu kebutuhan yang paling penting untuk menunjang kehidupan manusia saat ini dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari, baik dalam rumah tangga maupun dalam bisnis. Oleh sebab itu ketersediaan energi listrik yang cukup dan berkualitas merupakan tuntutan yang harus dipenuhi oleh PT. PLN (Persero). Penyaluran tenaga listrik melalui saluran transmisi 150 k dengan jarak yang relatif panjang dan menggunakan kawat penghantar jenis aluminium selalu mengalami perubahan arus dan tegangan sehingga menimbulkan kemampuan pengiriman daya listrik menjadi tidak setabil. Pengaruh lainnya juga dapat diperoleh dari perubahan faktor daya dan sudut fasanya. ehingga akan berpengaruh pada daya listrik yang diterima di saluran transmisi ke Gardu nduk ungailiat ayon ungailiat untuk didistribusikan ke konsumen. Hal yang harus diperhatikan dari transfer daya adalah kestabilan tegangan pada saluran transmisi. engan menggunakan aliran 1

2 daya melalui saluran transmisi dapat diperoleh batas kemampuan pengiriman daya listrik berdasarkan tegangan terkirim dan tegangan diterima serta sudut fasanya. Metode yang digunakan adalah metode analisis persamaan dalam bentuk hiperbolis.. LANAAN TEO A. istem aluran Transmisi Pusat pembangkit tenaga listrik biasanya terletak jauh dari titik-titik pusat beban. Oleh karena itu, tenaga listrik yang telah dibangkitkan disalurkan oleh penghantar-penghantar dari pusat pembangkit ke pusat-pusat beban tersebut, baik itu secara langsung ataupun melalui saluran penghubung seperti Gardu nduk. Pada persamaan berikut ini menunjukkan impedansi karakteristik saluran adalah sebagai berikut: z (1) y dan zy () dimana merupakan impedansi karakteristik dan ɣ merupakan konstanta perambatan (propagation constant). B. Kawat Penghantar Untuk saluran transmisi tegangan tinggi, dimana jarak antar tiang/menara jauhnya sampai ratusan meter maka dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi. Untuk itu digunakan kawat penghantar A. Penghantar dari campuran aluminium mempunyai kekuatan-tarik (tensile strength) yang lebih besar daripada penghantar aluminium biasa. A terdiri dari serat baja ditengah yang dikelilingi oleh lapisan-lapisan dari serat aluminium yang ditunjukkan pada Gambar 1. [9] Gambar 1. Penampang penghantar dengan penguatan baja, 7 serat baja, dan 4 serat aluminium [9]. nduktansi aluran Tiga Fasa dengan Jarak Pemisah Tidak imetris nduktansi rata-rata per fasa ditunjukkan pada Persamaan 3. 7 eq La x10 ln H/m (3) dimana 3 eq (4) s adalah GM penghantar, eq yaitu rata-rata geometris dari ketiga jarak pada saluran tidak simetris, adalah jarak pemisah ekivalen sama-sisi. Jika dimisalkan adalah GM penghantar berkas dan s adalah GM masing-masing penghantar yang membentuk berkas, maka didapatkan persamaan berikut Untuk berkas dua penghantar, b 4 d s d Untuk berkas tiga penghantar, s (5) s d (6) b 9 d d 3 3 s Untuk berkas empat penghantar, b 16 s d d d 1/ 4 3 1,09 s d (7). aluran Transmisi Jarak Panjang: Persamaan dalam Bentuk Hiperbolis Bentuk persamaan yang lebih mudah untuk menghitung arus dan tegangan pada suatu saluran tenaga diperoleh dengan memperkenalkan fungsi 4 13

3 hiperbolis. Fungsi hiperbolis didefinisikan dalam bentuk eksponensial sebagai berikut [9] : inh θ = (8) osh θ = (9) Persamaan 10 dan 11 untuk mendapatkan tegangan dan arus pada ujung pengirim, didapatkan : coshl coshl sinh l sinhl (10) (11) Persamaan 1 dan 13 dapat diselesaikan untuk dan dengan dan sebagai suku-sukunya, diperoleh : coshl sinhl (1) coshl sinhl (13) engan meneliti persamaan-persamaan ini dapat dilihat bahwa konstanta rangkaian umum untuk saluran yang panjang ditunjukkan pada persamaan berikut ini: A coshl sinhl B sinhl coshl (14) Persamaan-persamaan berikut ini memberikan uraian tentang sinus dan cosinus hiperbolis dari argumen kompleks dalam bentuk fungsi lingkaran dan hiperbolis dari argumen nyata: cosh sinh l jl cosh lcosl jsinh lsin l l jl sinh lcosl jcosh lsinl E. Aliran aya Melalui aluran Transmisi (15) (16) Meskipun aliran daya pada setiap titik di sepanjang saluran transmisi selalu dapat diperoleh jika tegangan, arus dan faktor daya diketahui atau dapat dihitung beberapa persamaan yang sangat menarik dapat diturunkan untuk daya dengan konstanta AB sebagai suku-sukunya. engan mengulang persamaan sebelumnya untuk arus ujung penerima maka dihasilkan persamaan berikut: A B (17) engan membuat A B A = A B = B = 0 = δ (18) ehingga diperoleh Persamaan 19 berikut ini: A (19) B B Maka daya kompleks * pada ujung penerima ditunjukkan pada persamaan berikut: A P jq B B (0) Gambar. Faktor-faktor persamaan 0 dilukiskan dalam bidang kompleks [9] Komponen-komponen nyata dari P + j Q adalah P cos (1) dan Q sin () Pada Persamaan 1 dan, θ adalah sudut fasa dengan mana mendahului. aya nyata dan daya reaktif pada ujung penerima adalah: 14

4 A P cos cos (3) B B dan Q B sin A B sin (4). METOE PENELTAN Untuk mengetahui kemampuan transfer daya pada saluran transmisi dari Gardu nduk Air Anyir ke Gardu nduk ungailiat, maka dilakukan melalui prosedur seperti pada Gambar 3. Gambar 4. ingle line diagram transmisi Area Bangka [7] Tabel 1. ata transmisi T/L 150 k Pangkalpinang - Air Anyir dan T/L 150 k ungailiat - Air Anyir [8] NO KETEANGAN AT NLA 1 Panjang Jaringan - Pangkal Pinang - Air Anyir Kmc - ungai Liat - Air Anyir Kmc x 1x40 qmm x 8.18 x 1x40 qmm x ukong - uge Kmc 19 ize Konduktor mm 1x15 3 Type Konduktor - A Jumlah Konduktor Tiap 4 Phase - 1 AA4 dan 5 Type Tower yang ominan - 4AA4 (Terlampir dalam Gbr Autocad) 6 Gambar/ukuran Tower - 7 ata Transmisi - T/L 70 k uge - Tanjung Pandan ( cct) Tower 83 Gambar 3. iagram alir langkah penelitian. HAL PENELTAN AN ANAL A. Kondisi Transmisi Area Bangka Pada sistem kelistrikan di area Bangka kondisi pembangkitan saat ini mengalami peningkatan sehingga membutuhkan jalur transmisi yang baik serta memadai untuk dapat menyalurkan daya listrik. Tabel. incian ata Tower Transmisi istem Bangka [8] Jumlah No Uraian Tower Keterangan Km t (set) 1 T/L 150 k A ANY - PK PNANG T/L 150 k A ANY -. LAT 11 cct & 4 cct 6 8 cct 63 Jumlah Untuk mencari nilai GM yaitu sebagai berikut: 15

5 Gambar 5. usunan kawat penghantar pada saluran transmisi Untuk posisi asli jarak penghantar a ke b : z x y 14, ,76 ft Untuk posisi asli jarak penghantar a ke b : z x y 14,76 7,55 31,5 ft Untuk posisi asli jarak penghantar a ke a : z x y 9,5 7,55 40,37 ft GM antara fasa-fasa adalah sebagai berikut: p ab p ca sehingga: eq eq 3 3 p bc 14,76 31,5 1,47 ft 4 9,5 7,55 8,51ft ,47 1,47 8,51 3,60 4 ft mpedansi seri per satuan panjang per fasa sebagai berikut: z 0,107 j 0,44 0,3856 0,107 j 0,8096 0, ,41 Admitansi paralel per satuan panjang per fasa ke netralsebagai berikut: 6 y j1/ 0,098 0, j5, , Ʊ Untuk menghitung admitansi paralel total per fasa ke netral, yaitu: yl z yl 0,030 8,70 Ʊ Karena dan ingin diketahui dalam perhitungan fungsi hiperbolis dan menentukan konstanta AB maka sudut fasa admitansi paralel total per fasa ke netraldirubah ke dalam radian adalah sebagai berikut: adian 360 0, maka: 8,70 0, , yl 0,0040 j 0,3179 sehingga diperoleh: 0,0040 dan 0, 3179 dengan menggunakan Persamaan 1, maka: z / y 401,0886 7,9 z l 0, ,41 1, ,41 Untuk menghitung fungsi hiperbolis dan mementukan konstanta AB sebagai berikut: cosh l cosh 0,0040 cos 0,0317 sinh l 15,37 j sinh 0,0040 sin 0,0317 0,9995 0,0074 sinh 0,0040 cos 0,0317 j cosh 0,0040 sin 0,0317 0,030 8,70 dengan mengacu pada Persamaan 14, konstanta AB adalah sebagai berikut: A cosh l 0,9995 0,0074 B sinh l 1, ,41 sinh l 7, ,00 A cosh l 0,9995 0,0074 engan mengacu pada Persamaan 19, untuk mengetahui nilai adalah sebagai berikut: A B B 86, ,41 1,8559 0, ,605 0,007 1,8559 9,53759,57 A Berdasarkan pada Persamaan 11, untuk mengetahui nilai adalah sebagai berikut. 75,41 16

6 cosh l 9,53759,57 sinh l 86, ,0886 7,9 0,99950,007 0,0308,70 9,54959,60 A engan mengacu pada Persamaan 1 dan 3, P dan P adalah sebagai berikut: Pf cos 90 59,60 0, dan P P P P 0,86 cos 1509,5490,86 13,3498 kw 3 13, ,495 kw B A B cos cos 75,41 1,8559 0, cos 1, ,037 kw cos 90 75,41 0,007 ditunjukkan pada Gambar 7 adalah sebagai berikut: Gambar 7. Lingkaran daya pada ujung penerima (P ) untuk berbagai = 150 1⁰ sampai 150 4⁰ dan = 150 0⁰ Perbandingan lingkaran daya untuk berbagai nilai yang tidak konstan terhadap nilai yang konstan ditunjukkan pada Gambar 7. emakin besar sudut fasa pada nilai maka semakin besar pula lingkaran daya pada ujung penerima apabila nilai tetap yaitu150 0⁰. Jika dibuat konstan dan lingkaran daya pada ujung penerima (P) digambarkan untuk nilai yaitu 150 1⁰sampai150 4⁰ maka lingkaran yang dihasilkan akan konsentris karena pusat lingkaran daya pada ujung penerima (P) tidak tergantung pada. Gambar 8. Karakteristik perubahan P danp berdasarkan = 150 0⁰ sampai ⁰ dan = 150 0⁰ Gambar 6. iagram daya yang diperoleh dengan menggeser titik asal sumbu koordinat pada Gambar engan menganalisis pada Gambar 6 terlihat bahwa jika suatu nilai dengan sudut yang berbeda untuk nilai yang sama, maka letak titik n tidak berubah namun akan diperoleh suatu lingkaran baru dengan jari-jari nk yang 17

7 153,03 kw pada tegangan terkirim yakni ⁰dan tegangan yang diterima 150 0⁰. Gambar 9. Karakteristik perubahan P dan P berdasarkan = 150 0⁰ sampai ⁰ dan = 145 0⁰ Pada Gambar 8 menunjukkan karakteristik perbandingan antara daya terkirim (P) dan daya diterima (P) berdasarkan tegangan terkirim () = 150 0⁰ sampai150 90⁰ dan teganganditerima () = 150 0⁰.Untuk daya yang terkirim (P), daya aktif maksimum yang dapat terkirim yaitu sebesar 134,49 kw pada tegangan yang terkirim () yaitu ⁰ dan tegangan yang diterima () yaitu 150 0⁰. Pada Gambar 9 menjelaskan bahwa perubahan daya yang terjadi dipengaruhi oleh semakin kecilnya nilai dari yakni 145 0⁰ dan sudut fasa yang semakin besar. Untuk daya aktif maksimum terkirim sebesar 078,03 kw pada tegangan terkirim yakni ⁰. Gambar 10. Karakteristik perubahan P dan P berdasarkan = ⁰ dan = 150 0⁰ sampai 145 0⁰ Pada Gambar 10 menunjukkan bahwa perubahan daya aktif yang terjadi dipengaruhi oleh nilai yakni 150 0⁰ sampai dengan 145 0⁰ pada yang konstan yakni ⁰. Untuk daya aktif maksimum terkirim sebesar 134,49 kw dan daya aktif maksimum yang diterima sebesar. KEMPULAN Berdasarkan penjelasan yang telah dikemukakan pada bab-bab sebelumnya maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Pada penelitian ini menunjukkan bahwa kemampuan transfer daya dipengaruhi oleh sudut fasa. Kemampuan transfer daya aktif maksimum adalah sebesar 196,71 kw pada yaitu ⁰ dan yaitu 150 0⁰ dengan selisih sudut fasa adalah 75⁰. edangkan pada = ⁰ dan = 145 0⁰ kemampuan transfer daya aktif adalah sebesar 1911,97 kw dengan selisih sudut fasa yang sama yaitu 75⁰.. Penelitian ini memperlihatkan bahwa kemampuan transfer daya aktif dipengaruhi oleh tegangan. Kemampuan transfer daya aktif maksimum untuk nilai = 150 0⁰ pada yang konstan yakni ⁰ adalah sebesar 134,49 kw. edangkan Untuk nilai = 145 0⁰ pada yang konstan yakni ⁰ adalah sebesar 078,03 kw. AFTA PUTAKA [1] ekdin,. dan Barlian, T. (013). Transmisi aya Listrik. Andi Publisher, Yogyakarta. [] Gonen, T. (1986). Electric Power Transmission ystem Engineering. Wiley ntersclence Publication, New York. [3] Hutauruk (1966). Transmisi aya Listrik. Erlangga, Jakarta. [4] rdha, Q. dan Maula,. (017). Pembatasan Transfer aya Maksimum an Pemasangan Kapasitor Untuk tabilisasi Tegangan. Jurnal JETri, ol. 15, No. 1, Jakarta. [5] Kadir, A. (1998). Transmisi Tenaga Listrik. Universitas ndonesia (U-Press), Jakarta. 18

8 [6] Marsudi, jiteng (005). Pembangkitan Energi Listrik. Erlangga, Jakarta. [7] PLN ektor Bangka. (018). ingle Line iagram Transmisi istem Bangka. PLN ektor Bangka: Buku Operasi istem, Bangka [8]. (018). ata Transmisi istem Bangka. PLN ektor Bangka: Buku Operasi istem, Bangka [9] tevenson, W.. (1983). Analisis istem Tenaga Listrik. Erlangga, Jakarta. [10] ujatmiko, H. (009). Analisis Kerugian aya Pada aluran Transmisi Tegangan Ekstra Tinggi 500 k di P.T. PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat Pengaturan Beban (P3B) Jawa Bali egional Jawa Tengah dan Y Unit Pelayanan Transmisi emarang. Jurnal Teknik Elektro ol. 1 No.1, emarang. [11] Utari,. (017). Analisis ata Medan Magnet di Bawah Andongan Jaringan Transmisi UTT 150 k dengan Menggunakan Metode Bayangan. Jurnal Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan lmu Pengetahuan Alam Universitas umatera Utara, Medan. 19