BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Perencanaan merupakan suatu kegiatan pemikiran yang sistematis, berjangka panjang dan tindakan tindakan pelaksanaan yang perlu ditempuh dalam persiapan sebelumnya, guna mencapai sasaran yang telah di tetapkan secara optimal. Perencanaan transmisi yang terdiri atas kriteria listrik dan kriteria mekanis, mempunyai tujuan untuk mencari kemungkinan-kemungkinan pengadaaan saluran transmisi secara optimal, baik untuk memenuhi kebutuhan listrik di kota besar maupun di pedesaan. Kebutuhan akan tenaga listrik yang terus menerus meningkat, membuat perusahaan listrik yang ada lebih memaksimalkan potensi yang ada, antara lain dengan mengurangi rugi- rugi yang timbul pada saat penyaluran tenaga listrik mulai dari pembangkit sampai kepada konsumen. Salah satu cara adalah dengan memperhatikan sistem transmisi, yang merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Hal ini menjadi bagian dari sistem tenaga listrik, untuk menyalurkan daya listrik dari pusat pembangkit listrik ke gardu induk yang kemudian disalurkan kepada konsumen. Pada perencanaan mekanis,
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perencanaan merupakan suatu kegiatan pemikiran yang sistematis,
berjangka panjang dan tindakan tindakan pelaksanaan yang perlu ditempuh dalam
persiapan sebelumnya, guna mencapai sasaran yang telah di tetapkan secara
optimal.
Perencanaan transmisi yang terdiri atas kriteria listrik dan kriteria mekanis,
mempunyai tujuan untuk mencari kemungkinan-kemungkinan pengadaaan saluran
transmisi secara optimal, baik untuk memenuhi kebutuhan listrik di kota besar
maupun di pedesaan. Kebutuhan akan tenaga listrik yang terus menerus
meningkat, membuat perusahaan listrik yang ada lebih memaksimalkan potensi
yang ada, antara lain dengan mengurangi rugi-rugi yang timbul pada saat
penyaluran tenaga listrik mulai dari pembangkit sampai kepada konsumen.
Salah satu cara adalah dengan memperhatikan sistem transmisi, yang
merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Hal ini menjadi bagian dari sistem
tenaga listrik, untuk menyalurkan daya listrik dari pusat pembangkit listrik ke
gardu induk yang kemudian disalurkan kepada konsumen. Pada perencanaan
mekanis, adanya gaya-gaya mekanis pada menara dan penghantar perlu
diperhitungkan. Penghantar yang digunakan harus memiliki kekuatan mekanis
yang sangat baik. Penggunaan kawat penghantar dibatasi oleh karakteristik
mekanis serta beratnya sendiri, yang dapat menyebabkan andongan yang
berlebihan pada suatu rentangan pada suatu saluran transmisi. Disamping itu
penghantar dapat berayun melebihi batas-batas yang telah ditetapkan bila ditiup
angin dan akan mempengaruhi jarak bebas.
Pada daerah permukaan bumi yang tidak rata misalnya daerah
pegunungan, andongan kawat penghantar dapat mendekati permukaan bumi pada
bagian-bagian yang tinggi diantara 2 menara. Untuk mencegah hal ini diperlukan
penampang peta lokasi saluran udara, supaya pemasangan kawat pada suatu
rentangan, diperoleh andongan maksimum dengan jarak bebas dari permukaan
bumi.
Pada skripsi ini, penulis mencoba menjelaskan satu bagian dari
perencanaan satu saluran transmisi listrik yaitu menghitung besar andongan kawat
penghantar ACSR ( Aluminum Cable Steel Reinforced) pada saluran transmisi
150 KV dengan menggunakan program komputer, untuk mempermudah
perhitungan. Skripsi ini mempunyai judul yaitu ‘Menghitung Andongan (Sagging)
Kawat Penghantar Saluran Transmisi 150 KV Dengan Program Matlab”.
1.2 Rumusan Masalah
Dalam Tugas Akhir ini dapat dirumuskan :
1. Bagaimana menghitung besar andongan kawat penghantar saluran
transmisi 150 KV yang terbentuk bila dipengaruhi oleh perubahan
suhu dan adanya tekanan angin.
2. Bagaimana cara menghitung besar andongan pada saluran transmisi
dengan bantuan program Matlab.
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk dapat mengetahui besar andongan maksimum kawat penghantar
yang terbentuk pada saluran transmisi 150 KV.
2. Dapat menggunakan program Matlab untuk menghitung besar
andongan kawat penghantar saluran transmisi 150 KV.
1.4 Batasan Masalah
Sesuai dengan judul skripsi ini yaitu ” Menghitung Andongan Kawat
Penghantar Saluran Transmisi 150 KV Dengan Program Matlab”, maka penulis
hanya membatasi pada aspek-aspek yang berhubungan dengan perencanaan
saluran transmisi khususnya dalam perhitungan andongan kawat penghantar, yang
disesuaikan dengan menggunakan program Matlab.
1.4 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir, maka penulis
menyusun sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan
Bab ini menerangkan tentang latar belakang permasalahan,
batasan masalah, tujuan, dan sitematika laporan.
BAB II : Landasan Teori
Bab ini membahas tentang teori umum saluran transmisi,
perencanaan saluran udara tegangan tinggi, perhitungan andongan
dan tegangan, dan teori Matlab.
BAB III : Metodologi Penulisan
Bab ini membahas tentang alat penelitian, data penelitian serta
jalanya proses penelitian.
BAB IV : Analisa dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang pembahasan penelitian dan hasil
perhitungan dalam pemakaian program Matlab.
BAB V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini merupakan bab akhir dari penulisan yang merupakan inti
sari penulisan skripsi ini.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 UMUM
Tenaga listrik sangat berguna karena tenaga listrik itu dapat dengan
mudah disalurkan dan dapat membuat hidup manusia menjadi sejahtera. Tenaga
listrik dibangkitkan di PLT (Pusat Listrik Tenaga), seperti : PLTA (Pembangkit
Listrik Tenaga Air), PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), PLTP (Pembangkit
Listrik Tenaga Panas Bumi), PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas), PLTD
(Pembangkit Listrik Tenaga Diesel), PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir),
dan lain sebagainya.
Saluran transmisi biasanya dibedakan dari saluran distribusi karena
teganganya. Di Jepang, saluran transmisi mempunyai tegangan 7 KV ke atas,
sedang saluran distribusi 7 KV ke bawah. Di Amerika Serikat, dikenal 3 jenis
saluran, yaitu :
1. Saluran distribusi dengan tegangan primer 4 sampai 23 KV.
2. Saluran subtransmisi dengan tegangan 13 sampai 138 KV.
3. Saluran transmisi dengan tegangan 34,5 KV ke atas.
Tingkat tegangan yang lebih tinggi, selain untuk memperbesar daya hantar
dari saluran yang berbanding lurus dengan kuadrat tegangan, juga memperkecil
rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran. Penurunan tegangan dari tingkat
tegangan transmisi pertama-tama dilakukan pada gardu induk (GI), dimana
tegangan diturunkan ke tegangan yang lebih rendah, misalnya : dari 500 kV ke
150 KV atau 150 KV ke 70 KV. Kemudian penurunan kedua dilakukan pada
gardu induk distribusi dari 150 KV ke 20 KV atau dari 70 KV ke 20 KV.
Tegangan 20 KV ini disebut dengan tegangan distribusi primer.
Ada dua kategori saluran transmisi : saluran udara (overhead lines) dan
saluran kabel tanah (underground cable). Yang pertama menyalurkan tenaga
listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada menara atau tiang transmisi
dengan perantaraan isolator-isolator, sedang kategori kedua menyalurkan tenaga
listrik melalui kabel-kabel yang ditanam dibawah permukaan tanah. Kedua cara
penyaluran di atas mempunyai untung ruginya sendiri-sendiri. Dibandingkan
dengan saluran udara, saluran bawah tanah tidak terpengaruh oleh cuaca buruk,
taufan , hujan angin, bahaya petir dan sebagainya. Lagi pula, saluran bawah tanah
lebih estetis karena tidak menggangu pandangan. Karena alasan terakhir ini,
saluran-saluran bawah tanah lebih disukai, terutama untuk daerah yang padat
penduduknya dan kota-kota besar. Namun biaya pembangunanya jauh lebih mahal
dibandingkan dengan saluran udara,dan perbaikanya lebih sukar bila terjadi
gangguan hubung singkat dan kesukaran-kesukaran lainya.
2.2 Sistem Tenaga Listrik
Menurut jenis arusnya dikenal sistem arus bolak-balik (AC= Alternating
Current) dan sistem arus searah (DC= Direct Current). Di dalam sistem AC
penaikan dan penurunan tegangan mudah dilakukan yaitu dengan menggunakan
transformator. Itulah sebabnya maka dewasa ini saluran transmisi di dunia
sebagian besar adalah saluran AC. Di dalam sistem AC ada sistem satu fasa dan
sistem tiga fasa. Sistem tiga fasa mempunyai kelebihan dibandingkan dengan
sistem satu fasa karena :
1. Daya yang disalurkan lebih besar.
2. Nilai sesaatnya (Instantaneous Value) konstan.
3. Mempunyai medan magnet putar.
Berhubung dengan keuntungan-keuntungannya, hampir seluruh
penyaluran tenaga listrik di dunia dewasa ini dilakukan dengan arus bolak balik.
Namun, sejak beberapa tahun terakhir ini penyaluran arus searah mulai
dikembangkan di beberapa bagian di dunia ini. Penyaluran DC mempunyai
keuntungan karena misalnya, isolasinya yang lebih sederhana, daya guna
(efficiency) yang lebih tinggi (karena faktor dayanya 1) serta tidak adanya
masalah stabilitas, sehingga dimungkinkan penyaluran jarak jauh. Tetapi
persoalan ekonominya masih harus diperhitungkan. Penyaluran tenaga listrik
dengan sistem DC baru dapat dianggap ekonomis (dapat bersaing dengan sistema
AC) bila jarak saluran udara lebih jauh, antara 400 sampai 600 km, atau untuk
saluran bawah tanah lebih panjang dari 50 km. Ini disebabkan karena biaya
peralatan pengubah dari AC ke DC dan sebaliknya (converter dan inverter
equipment) mahal. Dalam skripsi ini hanya dibicarakan sistem arus bolak balik.
Penyaluran sistem tenaga listrik dapat kita lihat pada gambar 2.1 berikut ini :
Gambar 2.1 Penyaluran Sistem Tenaga Listrik
2.3 Klasifikasi Saluran Transmisi
Sesuai dengan fungsi, kebutuhan dan tegangan kerjanya maka saluran
transmisi dapat dikelompokkan dalam beberapa macam diantaranya :
2.3.1 Klasifikasi saluran transmisi untuk keperluan diagram
pengganti
Untuk keperluan analisa maka diagram pengganti biasanya dibagi dalam 3
kelas saluran yaitu :
Saluran Transmisi Pendek (< 80 Km)
Saluran Transmisi Jarak Menengah (80-250 Km)
Saluran Transmisi Panjang (>250 Km)
Klasifikasi saluran transmisi harus didasarkan atas besar kecilnya
kapasitansi ke tanah. Maksudnya jika kapasitansi kecil maka arus bocor ke tanah
kecil terhadap arus beban, sehingga kapasitansi ke tanah dapat diabaikan. Hal ini
dapat disebut dengan saluran transmisi pendek. Tetapi jika kapasitansi mulai besar
sehingga tidak dapat diabaikan, tetapi jika kapasitansi belum begitu besar dapat
dianggap sebagai kapasitansi terpusat (lumped capacitance) dan hal ini sering
disebut dengan saluran transmisi jarak menengah. Dan jika kapasitansi tersebut
sangat besar sekali dan tidak dapat dianggap sebagai kapasitansi terpusat dan
harus dianggap terbagi rata sepanjang saluran maka hal ini dapat disebut dengan
saluran transmisi panjang.
2.3.2 Klasifikasi saluran transmisi menurut tegangan kerja
Di Indonesia standar tegangan transmisi adalah 70 KV, 150
KV,275 KV dan 500 KV, dan klasifikasi menurut tegangan ini masih
belum nyata. Tetapi di Negara-negara maju terutama dibidang transmisi
listrik, seperti : USA, Rusia, Canada dimana tegangan pada saluran
transmisi bisa mencapai 1000 KV. Maka disana klasifikasi berdasarkan
tegangan adalah :
Tegangan Tinggi bisa mencapai 138 KV
Tegangan Extra Tinggi (Extra High Voltage) antara 220-765 KV
Tegangan Ultra Tinggi (Ultra High Voltage) diatas tegangan 765
KV
2.3.3 Klasifikasi saluran transmisi berdasarkan fungsinya dalam
operasi
Berdasarkan fungsinya dalam operasi saluran transmisi dapat
disebutkan dengan :
Transmisi : yang menyalurkan daya besar dari pusat-pusat
pembangkit ke daerah beban antara dua atau lebih sistem.
Sub transmisi : transmisi percabangan dari saluran yang tinggi ke
saluran yang rendah.
Distribusi : di Indonesia telah ditetapkan bahwa tegangan
distribusi adalah 20 KV.
2.4 Parameter-Parameter Saluran Tranmisi
Adapun parameter-perameter pada saluran transmisi diantaranya
adalah :
2.4.1 Induktansi
Ada 2 persamaan dasar yang dipakai untuk menjelaskan dan
merumuskan induktansi yaitu :
Persamaan yang pertama menghubungan tegangan imbas dengan
kecepatan perubahan fluks yang meliputi suatu rangkaian. Tegangan imbas
dapat dinyatakan dengan persamaan :
e = ...........................................2.1
dimana :
e = Tegangan imbas (volt)
τ = Banyaknya fluks gandeng rangkaian (weber- turns)
dt = Perubahan waktu (s)
Persamaan kedua dapat dinyatakan apabila arus pada rangkaian berubah-
ubah, maka medan magnet yang ditimbulkan juga akan berubah-ubah. Dan
apabila medan magnet yang ditimbulkan memiliki permebialitas yang
konstan, maka banyaknya fluks gandeng berbanding lurus dengan arus,
sehingga tegangan imbasnya sebanding dengan kecepatan perubahan arus.
Hal ini dapat dinyatan dengan persaman berikut :
e =L ...........................................2.2
dimana :
e = Tegangan imbas (Volt)
L = Induktansi rangkaian (H)
di/dt = kecepatan perubahan arus (A/s)
2.4.2 Kapasitansi
Kapasitansi saluran transmisi adalah akibat beda potensial antara
penghantar (konduktor), kapasitansi menyebabkan penghantar tersebut
bermuatan seperti yang terjadi pada plat kapasitor bila terjadi beda
potensial diantaranya. Kapasitansi antara penghantar adalah muatan per
unit beda potensial. Kapasitansi antara penghantar sejajar adalah suatu
konstanta yang tergantung pada ukuran dan jarak pemisah dan penghantar.
Untuk saluran daya yang panjangnya kurang dari 80 km (50 mil),
pengaruh kapasitansinya kecil dan biasanya dapat diabaikan. Untuk
saluran-saluran yang lebih panjang dengan tegangan yang lebih tinggi,
kapasistansinya menjadi bertambah kering. Kapasitansi antara dua
penghantar pada saluran dua kawat didefenisikan sebagai muatan pada
penghantar itu per unit beda potensial diantara keduanya. Dalam bentuk
persamaan, kapasitansi per satuan panjang saluran adalah :
C = ...............................................2
dimana :
C = kapasitansi per satuan panjang (F/m)
q = muatan pada saluran (C/m)
v = beda potensial antara kedua penghantar (Volt)
2.4.3Resistansi
Resistansi penghantar saluran transmisi adalah penyebab terpenting
dari rugi daya (power loss) pada saluran transmisi. Jika tidak ada
keterangan lain maka resistansi yang dimaksud adalah resisitansi efektif.
Resistansi efektif dari suatu penghantar dinyatakan dengan persamaan
berikut :
R = ...............................2.4
dimana :
R = resistensi efektif dari suatu penghantar (Ω)
I = arus rms (A)
Daya = watt (w)
Sedangkan resistansi dc dinyatakan dengan persamaan :