BAB VI KAPASITAS HANTAR ARUS
6.2. Korona
6.2.5 Gangguan Radio
6.2.5.1 Interferensi Radio
Interferensi radio (disebut juga pengaruh radio) adalah sebuah tipe gangguan yang terjadi dalam penangkapan radio AM, termasuk pita standard siaran dari 0.5 sampai 1.6 MHz. Ini tidak terjadi dalam band FM.
Gambar 8.7 menggambarkan cara dan jalan dimana gangguan tersebut ditransmisikan ke penerima radio. Secara ringkas diberikan oleh Chartier [17], “Inteferensi energi dapat dikirimkan dengan salah satu, atau secara simultan, berikut dua atau tiga cara transmisi: (1) pengiriman ini dengan konduksi melalui trafo atau melalui kawat netral ke catu daya penerima atau saluran kabel.
(2) pengiriman ini dengan induksi ketika saluran konduktor listrik atau catu daya utama membawa interferensi energi cukup dekat ke antenna atau beberapa bagian dari rangkaian penerima untuk beberapa interferensi energi ke penerima. (3) pengirima oleh radiasi ketika energ ini diluncurkan ke luar angkasa oleh saluran udara atau saluran yang bertindak sebagai sebuah antenna penyiaran. Dalam hal ini, energi dapat dipantulkan atau dipancarkan kembali dari pagar di dekatnya, saluran listrik, atau struktur logam. Transmisi dengan dua metode pertama adalah paling penting pada frekuensi rendah karena saat ini konduksi arus menurun secara lambat dengan jarak sepanjang saluran frekuensi akan dikurangi. Pada frekuensi tinggi, radiasi menjadi relatif lebih efesien dan lebih mungkin menjadi penyebab interferensi dari arus konduksi atau medan konduksi.
Dalam kasus tertentu, namun, interferensi saluran listrik cenderung menjadi kurang lebih berbanding terbalik dengan frekuensi, yaitu semakin tinggi frekuensi, semakin rendah tingkat interferensi mutlak.
Gambar 6.7. Jalur yang dilalui energi interferensi dari sumber ke penerima radio. (Dari Ref. 17. Izin dengan menggunakan. 1976 IEEE.)
Frekuensi diatas 100 MHz, interferensi saluran listrik masih sangat mungkin dilakukan dalam sumber jarak 6-8 kutub saluran mencakup penerima yang terpengaruh. Namun, dalam kasus radiasi interferensi saluran listrik ada laporan interferensi yang tidak objektif berasal dari sumber
134KAPASITAS HANTAR ARUS
sejauh 30 mil. Menurut sebuah laporan yang diterbitkan oleh Iowa State University [17], 25 persen dari semua kasus RI bisa dilacak pada peralatan rumah tangga, sementara 15 persen dari kasus itu dalam penerimanya sendiri. Kasus tersisa di distribusikan sebagai berikut: 30 persen, peralatan industry; 17 persen, pembangkit, transmisi dan peralatan distribusi; dan 13 persen, lain-lain.
Gambar 8.8 menunjukkan keluhan tentang RI dan TVI selama tahun 1959-1975 dibandingkan dengan jumlah pelanggan pada perusahaan Southern California Edison.
Sifat RI dari konduktor saluran transmisi dapat ditentukan dengan radio influence voltage (RIV) yang dihasilkan pada permukaan konduktor. Istilah ini mengacu pada besarnya tegangan saluran ke pertanahan yang ada pada perangkat seperti saluran listrik atau sebuah perangkat pemancar pada suatu frekuensi tertentu dibawah 30 MHz.
Gambar 6.8. Keluhan interferensi radio dan televisi selama tahun 1959-1975 dibandingkan dengan jumlah pelanggan pada perusahaan Southern California Edison:____, jumlah pelanggan listrik;_____, total keluhan RI dan TVI;____, keluhan utility-caused. (Dari Nelson dan Schlinger, 1976. Izin dengan menggunakan. 1976 IEEE.)
Ambang RIV bertepatan dengan munculnya korona visual. Pada tegangan korona visual, RIV memiliki regangan elastik yang kecil, tetapi dengan munculnya awal korona, tingkat RIV meningkat dengan cepat, mencapai nilai yang sangat tinggi untuk peningkatan kecil diatas tegangan korona visual. Tingkat kenaikan RI dipengaruhi oleh permukaan konduktor dan diameter, menjadi lebih tinggi untuk konduktor halus dan konduktor berdiameter besar. Masalah korona dan RI dapat dikurangi atu dihindari dengan pilihan tepat dari ukuran konduktor dan penggunaan bundling konduktor. Sering diperlukan untuk persyaratan desain saluran lain. Gambar 8.9 menunjukkan nilai khusus diameter konduktor yang menghasilkan tingkat yang dapat diterima interferensi elektromagnetik. Presipitasi kenaikan RI, seperti halnya kelembaban tinggi. Instrumentasi untuk mengukur medan interferensi medan elektromagnetik dan untuk menentukan spectrum frekuensi
KAPASITAS HANTAR ARUS 135 telah dikembangkan dan dibakukan. Nilai quasi-peak (QP) dari komponen medan listrik diperoleh dengan keuntungan standar dari ukuran penguat pita yang sempit yaitu dikenal sebagai wakil efek yang menggangu gangguan korona khusus.
Gambar 6.9. Nilai khusus diameter konduktor yang menghasilkan tingkat interferensi.
Gangguan radio (RI atau TVI) biasanya dinyatakan dalam milivolt per meter atau dalam decibel diatas 1 V/m. Gambar 8.10 memberikan perbandingan yang terukur dari profil RN cuaca cerah dan perhitungan profil RN hujan deras pada saluran 735 kV. Dengan bertambahnya umur konduktor, tingkat RN cenderung menurun. Karena korona merupakan sebuah fungsi utama gradien potensial pada konduktor dan RN berkaitan dengan korona, RN serta korona akan meningkat dengan tegangan tinggi, hal-hal lain menjadi sama. RN juga bergantung pada tata letak saluran, termasuk jumlah dan lokasi dari phase dan ground konduktor, dan panjang saluran.
RN diukur berdekatan dengan saluran transmisi oleh sebuah antenna yang dilengkapi dengan radio meter gangguan. Standar operasi meter gangguan pada 1 MHz (dalam standar band penyiaran AM) dengan bandwith 5 KHz, menggunakan sebuah detector quasi-peak yang memiliki waktu pengisian konstan 1 ms dan waktu pemakaian konstan 600 ms. Untuk pengukuran dalam rentang RI, sebuah antenna batang biasanya digunakan untuk menentukan medan listrik E, dan sebuah antenna loop biasanya digunakan untuk menentukan komponen medan magnetik H.
Secara ringkas, RI dihasilkan oleh pita korona yang disebabkan oleh pergerakan muatan ruang dalam konduktor medan listrik.
136KAPASITAS HANTAR ARUS
Gambar 6.10. perbandingan terukur dari profil RN cuaca cerah dan perhitungan profil RN hujan deras pada saluran 735 kV. (Dari Ref. 27. Izin dengan menggunakan 1971 IEEE.)
Sebagaiamana dijelaskan sebelumnya, muatan ini disebabkan oleh ionisasi udara di sekitar konduktor. Sebagai sumber RI, pita tersebut biasanya digambarkan sebagai arus generator. Oleh karena itu, arus yang diinjeksikan dari generator ke konduktor hanya bergantung pada karateristik pita. Adams telah melakukan penelitian luas tentang fenomena RI [18-23] dan menunjukkan [18]
representasi ini agak tidak sempurna dan bahwa, pada kenyataannya, pita korona diinduksi arus di semua konduktor dari sistem multiwire dan oleh karena itu tidak hanya dalam konduktor yang menghasilkan seperti ini. Arus ini tergantung pada karateristik konduktor di bawah korona dan kapasitansi sendiri serta kapasitansi bersama dari konduktor. Oleh karena itu, arus RI dalam saluran konduktor yang berbeda tidak selalu sama dengan satu saluran yang lain bahkan jika keduanya dihasilkan oleh pita korona identik. Menurut Adams [18], istilah ini menggambarkan karateristrik pita korona yaitu fungsi eksitasi. Kemudian, untuk memprediksi RI yang terkait dengan desain saluran yang berbeda, pengukuran diambil dalam tes cages yang dibangun untuk berbagai konduktor bundles. Dari pengukuran RI ini menghasilkan panjang saluran pendek tertutup, arus gangguan efektif (yaitu, fungsi eksitasi) yang dimasukkan ke dalam setiap phase dari saluran yang telah disimpulkan. Gambar 8.11 menggambarkan fungsi eksitasi sebagai fungsi dari permukaan maksimum gradien untuk konduktor bundled terbuat dari konduktor dengan diameter yang ditampilkan. Oleh karena itu, arus gangguan yang disuntikkan dalam setiap phase saluran dapat ditentukan untuk fungsi eksitasi. Setelah fungsi eksitasi konduktor diketahui, RI (atau RN) yang memiliki saluran konduktor yang sama dapat dihitung.
Nilai kira-kira dari RI dapat ditentukan dari rumus empiris berikut:
(6.13) dimana RI = gangguan radio dalam decibel diatas 1 V/m pada 1 MHz
K = 3 untuk saluran 750-kV
= 3.5 untuk yang lain, batas gradient 15-19 kV/cm
KAPASITAS HANTAR ARUS 137 Em = maksimum medan listrik pada konduktor (gradient) dalam kilovolt per centimeter rms d = (sub) diameter konduktor dalam centimeter
Fn = -4dB untuk satu konduktor
= 4.3422 ln(n/4) untuk n 1, n = jumlah konduktor dalam bundle D = jarak jari-jari dari konduktor ke antenna dalam meter
h = tinggi saluran dalam meter
R = jarak ke samping dari antenna ke phase terdekat dalam meter = untuk cuaca buruk
= 0 untuk cuaca cerah
Gambar 6.11. Fungsi eksitasi radio interferensi dalam hujan deras dari bundle yang berbeda sebagai fungsi dari maksimum permukaan gradient (tambahan 7 dB untuk n = 2, dan 0 dB untuk n = 3, dimana n yaitu jumlah subkonduktor). (Dari Ref. 27. Izin dengan menggunakan.
1971 IEEE.)
Alternatif, RI dari saluran transmisi dapat juga ditentukan dengan menggunakan metode Booneville Power Administration (BPA) [25]. Metode ini berhubungan dengan RI dari setiap saluran yang diketahui dari RI (dibawah kondisi meteorology yang sama) untuk setiap RI yang diketahui melalui pengukuran. Oleh karena itu, RI dari saluran tertentu dapat ditentukan dari
(6.14) dimana = interferensi radio dari saluran referensi
138KAPASITAS HANTAR ARUS
g = gradient rata-rata maksimum (bundle) dalam kilovolt per centimeter d = (sub) konduktor dalam millimeter
h = tinggi saluran dalam meter
D = jarak langsung (jari-jari) dari konduktor ke antenna dalam meter 6.2.5.2. Interferensi Televisi
Secara umum, sumber saluran listrik RN mengganggun penerimaan televise yang disebabkan oleh sumber noncorona. Seperti interferensi saluran listrik dalam pita VHF (30-300 MHz) dan UHF (300-3000 MHz) hampir selalu disebabkan oleh lompatan bunga api. TVI dapat dikategorikan sebagai TVI cuaca cerah dan TVI cuaca buruk. Karena percikan api biasanya korslet selama hujan, percikan api ini dianggap sebagai masalah cuaca cerah daripada cuaca buruk. TVI pada cuaca buruk pada dasarnya dari korona tetesan air pada sisi permukaan bawah konduktor, dan oleh karena itu, tidak memerlukan sumber lokasi. Jika RI pada saluran transmisi diketahui, TVI cuaca buruk dapat ditentukan dari persamaan berikut [14]
(6.15)
dimana TVI = interferensi televise, dalam decibel (quasi-peak) diatas 1 V/m pada sebuah frekuensi f dalam megahertz
RI = interferensi radio dalam decibel (quasi-peak) diatas 1 V/m pada 1 MHz dan pada lokasi standar referensi dari 15 m ke arah samping dari phase terluar
f = frekuensi dalam megahertz
R = jarak ke samping dari antenna ke phase terdekat dalam meter H = tinggi phase terdekat dalam meter
Alternatif, TVI cuaca buruk dari saluran transmisi dapat juga ditentukan dengan menggunakan metode BPA [25]. Metode ini berhubungan dengan TVI dari setiap saluran yang diketahui dari saluran referensi (dibawah kondisi meteorology yang sama) untuk setiap TVI yang diketahui melalui pengukuran. Oleh karena itu, TVI dari saluran tertentu dapat ditentukan dari
(6.16)
dimana = interferensi televisi dari saluran referensi
g = gradient rata-rata maksimum (bundle) dalam kilovolt per centimeter d = (sub) konduktor dalam millimeter
h = tinggi saluran dalam meter
D = jarak langsung (jari-jari) dari konduktor ke antenna dalam meter