PERHITUNGAN BESAR RUGI-RUGI DAYA KORONA PADA SISTEM
SALURAN TRANSMISI 275 KV GI MAMBONG MALAYSIA – GI
BENGKAYANG INDONESIA
Luthfi Mulya Dirgantara1), Danial2), Usman A. Gani3) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura,
Jln. Prof.H.Hadari Nawawi, Pontianak, Indonesia Email : deftyamalia@gmail.com
ABSTRAK
Fenomena korona adalah suatu permasalahan yang perlu untuk diperhatikan dalam sistem transmisi daya listrik dengan tingkatan tegangan yang lebih tinggi. karena dampak korona, selain merusak peralatan, berisik, dan mengganggu gelombang radio, korona juga menimbulkan rugi-rugi daya yang besarnya berbanding lurus dengan panjang saluran transmisi. Tugas akhir ini membahas mengenai rugi-rugi korona pada saluran transmisi 275 kV yang menghubungkan gardu induk Mambong (Serawak Malaysia) dengan gardu induk (Bengkayang). Dimana hasil akhir didapatkan bahwa nilai rugi-rugi daya korona pada saluran transmisi GI Mambong – GI Bengkayang bervariasi selama satu tahun dengan nilai rata-rata rugi-rugi korona perbulannya adalah sebesar 28,25264253 kW. Perbedaan nilai rata-rata faktor kerapatan udara perbulannya menyebabkan kenaikan besar rugi-rugi daya korona yang cukup signifikat, namun dari hasil perhitungan tersebut dan data daya yang disalurkan pada saluran transmisi maka efisiensi saluran transmisi apabila ditinjau dari rugi-rugi korona adalah sebesar 99,976%.
Kata Kunci : Rugi-Rugi Daya Korona, Saluran Transmisi 275 kV, GI Mambong Malaysia – GI BengkayangIndonesia.
I. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang
Penerapan tingkatan tegangan yang lebih tinggi dalam penyaluran daya listrik memang sudah lama dilakukan, selain dapat meningkatkan efisiensi serta penurunan jatuh tegangan, penerapan tingkatan tegangan yang lebih tinggi juga dapat meningkatkan kapasitas daya yang ditransmisikan. Namun ada beberapa permasalahan yang timbul dalam penggunaan tingkatan tegangan yang lebih tinggi, karena seiring dilakukan peningkatan tegangan tersebut juga menimbulkan suatu gejala yang disebut korona. Korona menyebabkan rugi korona dan dampak negatif terhadap lingkungan berupa Audible Noise (AN) dan Radio Interference (RI) yang terjadi pada saluran transmisi udara tegangan diatas 100 kV. Tegangan 275 kV merupakan tingkat tegangan yang umum digunakan di Indonesia untuk SUTET sehingga perlu dilakukan analisis dampak korona nya.
Tugas Akhir ini penulis akan melakukan penelitian yang berjudul “Perhitungan Besar
Rugi-rugi Daya Korona Pada Sistem Saluran Transmisi 275 kV GI Mambong Malaysia – GI Bengkayang Indonesia” yaitu tentang perhitungan rugi-rugi daya korona serta analisa pengaruh kondisi cuaca dan konfigurasi jaringan saluran transmisi tersebut terhadap efisiensi saluran transmisi ditinjau dari rugi-rugi korona .
1.2 Tujuan
Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui dan mengidentifikasi dan menganalisis besarnya rugi–rugi daya korona yang terjadi pada saluran transmisi tegangan ekstra tinggi 275 kV sepanjang saluran antara gardu induk Mambong Malaysia dan gardu induk Bengkayang Indonesia dengan memperhitungkan faktor–faktor yang mempengaruhi besarnya rugi–rugi daya korona tersebut.
1.3 Pembatasan Masalah
Untuk menyederhanakan permasalahan dalam Tugas Akhir ini diperlukan adanya batasan-batasan sebagai berikut :
1. Perhitungan besarnya rugi–rugi daya korona dilakukan pada saluran transmisi 275 kV yang menghubungkan gardu induk Mambong dengan gardu induk Bengkayang dengan menggunakan satu sampel konfigurasi saluran yang berada di wilayah Indonesia saja khususnya wilayah Kabupaten Bengkayang.
2. Data tekanan udara (b) dan temperature (t) daerah saluran transmisi dihitung dari pendekatan rumus regresi yang diambil dari data BMKG untuk rata-rata perbulan dalam rentang waktu (2012-2016). 3. Formula yang digunakan pada
perhitungan ini adalah formula Peek’s.
4. Kuat medan tembus udara di permukaan penghantar menggunakan nilai kondisi standar atau kering yaitu 21,1 kVrms/cm (20ºC dan 760 mbar). II. Dasar Teori
2.1 Saluran Transmisi
Saluran udara ataupun saluran bawah tanah yang berguna menyalurkan daya listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban satu ke pusat beban yang lain dengan tegangan lebih besar dari 20 kV.
Berdasarkan panjang saluran transmisi daya listrik dibedakan menjadi tiga yaitu : saluran pendek (1<80km), saluran menengah (80km<1<250km) dan saluran panjang (1>250 km). sedangkan menurut jumlah sirkit yang digunakan menjadi dua yaitu : sirkit tunggal dan sirkit ganda.
2.2 Proses Terjadinya Korona
Bila dua kawat sejajar yang luas penampangnya kecil dibandingkan dengan jarak antar kawat tersebut diberikan tegangan tinggi bolak balik, maka akan terjadi fenomena korona. Pada tegangan yang cukup rendah tidak terlihat apa–apa, namun bila tegangan tersebut terus dinaikkan maka akan terjadi korona secara bertahap. Pertama kawat akan terlihat bercahaya berwarna ungu muda, mengeluarkan suara berdesis (hissing) dan berbau ozon, jika tegangan terus dinaikkan maka karakteristik diatas akan terlihat semakin jelas, terutama pada bagian yang kasar dan runcing atau kotor serta cahaya tersebut akan semakin terang dan jelas, bila tegangan tadi terus dinaikkan maka akan terjadi busur api.
2.3 Kerapatan Udara
Kerapatan udara adalah faktor yang perlu di hitung sebagai pengaruh dari cuaca yang ada
pada objek penelitian. adapun rumus dari faktor kerapatan udara adalah sebagai berikut :
δ =
0.289 b273+t
(2.1)
Keterangan :
b = Tekanan udara (mbar) t = Temperatur (˚C) δ = Kerapatan Udara
2.4 Tegangan Disruptif Kritis
Tegangan disruptif kritis didefinisikan sebagai tegangan dimana kerusakan dielektrik terjadi dengan sempurna. Tegangan ini dipengaruhi oleh gradient pada permukaan penghantar yang besarnya sama dengan kuat medan tembus dari udara.
Kuat medan tembus ini biasanya di notasikan dengan Em. Em pada kondisi standar yaitu pada tekanan udara 76 cmHg dan suhu 25 °C adalah 21,1 kVrms/cm. Berikut di bawah ini merupakan rumus tegangan kritis disruptif :
Vd = Em δ m₀ r ln D
𝑟 kV (2.2) Dimana :
Em = Kuat medan di permukaan penghantar pada kondisi standar.
= 21,1 untuk cuaca baik = 16,9 untuk cuaca basah δ = Faktor kerapatan udara D = Jarak antara kawat phasa (cm) Vd = Tegangan disruptif kritis (disruptive
critical voltage)
mo = Faktor ketidakteraturan untuk terjadinya korona (0 < mo≤ 1)
= 1,00 untuk kawat yang berpermukaan halus, mengkilat kuat dan bulat. = 0,93 - 0,98 untuk kawat pejal dan
silinder.
= 0,70 – 0,75 untuk kawat penghantar berlilit (stranded) .
= 0,80 – 0,85 untuk korona tampak umum pada kondisi kawat penghantar berlilit (stranded).
2.5 Rugi – Rugi Daya Korona
Ion dan elektron yang bergerak pada udara dapat bergerak dan memiliki percepatan karena energi kinetik yang diberikan. Energi kinetik tersebut didapat dari sistem dan dikatakan energi yang hilang. Energi yang hilang ini terdisipasi dalam bentuk panas, suara, dan cahaya. Energi yang terdisipasi dalam bentuk panas, suara, dan cahaya inilah yang dimaksud dengan rugi daya korona.
1 ACSR Zebra British 484,5 28,62 0,0674 1621 835 2 ACSR Drake Canada 468,45 28,11 0,0716 1624 611
R DC 20º C (ohm/km) Berat (kg/km) Kapasitas hantar arus (amp) no Tipe konduktor Jenis
konduktor Negara asal Luas penampang
(mm2)
Diameter (mm) Menurut formula Peek, rugi – rugi daya korona
perphasa dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
Pk = 241δ (f + 25)√Dr
(v-v
d)
210
-5 (2.3) keterangan :δ = Faktor kerapatan udara f = frekuensi (Hz)
r = Jari-jari kawat (cm) D = Jarak antara kawat (cm)
V = Tegangan fasa ke netral (kVrms) Vd = Tegangan disruptif kritis (kVrms)
III. Metode Perhitungan Dan Data 3.1. Metode Perhitungan
Sesuai dengan formula Peek’s maka perhitungan rugi-rugi korona dimulai dari perhitungan nilai kerapatan udara rata-rata yang ada diwilayah Bengkayang (2012-2016), setelah itu menghitung nilai tegangan kritis disruptif saluran transmisi per fasa, dan menghitung rugi-rugi korona sepanjang saluran transmisi 275 kV GI Mambong Malaysia – GI Bengkayang Indonesia.
3.1.1 Diagram Alir Penelitian
gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
3.2 Data
Data-data yang akan digunakan nantinya dalam perhitungan rugi-rugi daya korona akan disesuaikan dengan objek penelitian yaitu
saluran udara tegangan ekstra tinggi 275 kV yang berlokasi di kabupaten Bengkayang.
3.2.1 Lokasi Saluran Transmisi
Gambar 3.2 Diagram Satu Garis Saluran Transmisi Tegangan Ekstra Tinggi 275 kV GI
Mambong Malaysia – GI Bengkayang Indonesia
3.2.2 Menara Transmisi
Jumlah total menara sepanjang saluran transmisi 275 kV dari gardu induk Mambong Malaysia hingga gardu induk Bengkayang Indonesia adalah berjumlah 355 buah menara sepanjang 128,2 km.
gambar 3.2. Menara Transmisi 275 kV GI Bengkayang Indonesia – GI Mambong
Malaysia
3.2.3. Kawat Penghantar
Tabel 3.1 Data Spesifikasi Konduktor Saluran Transmisi 275 kV Mambong Bengkayang
IV. Perhitungan Dan Analisis Data
4.1 Parameter Transmisi 275 kV Mambong Bengkayang
MULAI
PENGAMBILAN DATA KOMPONEN - KOMPONEN UTAMA SALURAN
TRANSMISI MAMBONG - BENGKAYANG
PENGAMBILAN DATA YANG DI PERLUKAN UNTUK MENGHITUNG RUGI-RUGI DAYA
KORONA DENGAN FORMULA PEEK’S
MASUKAN DATA-DATA TRANSMISI MAMBONG BENGKAYANG
PERHITUNGAN RUGI-RUGI DAYA KORONA DENGAN FORMULA PEEK’S
HASIL PERHITUNGAN KONVERGEN CETAK HASIL SELESAI TIDAK
1 JANUARI 27,75270238 1012,028303 0,972488784 2 FEBRUARI 27,41352356 1011,516604 0,973097313 3 MARET 27,21932706 1011,223631 0,973436665 4 APRIL 27,37095995 1011,45239 0,973166251 5 MEI 27,11823847 1011,071124 0,973621646 6 JUNI 26,74713694 1010,511265 0,974284876 7 JULI 27,08831093 1011,025974 0,973674707 8 AGUSTUS 27,08498565 1011,020958 0,973676898 9 SEPTEMBER 27,11890353 1010,828193 0,973381985 10 OKTOBER 27,21467167 1011,216607 0,973444652 11 NOVEMBER 27,70947371 1011,963086 0,972560898 12 DESEMBER 27,90566538 1012,259069 0,972210727 No Bulan Temperatur udara (°C) Tekanan Udara (mbar) Faktor kerapatan udara
1 JANUARI 0,972488784 156,5364303 31,89272023 2 FEBRUARI 0,973097313 156,6338262 29,02590035 3 MARET 0,973436665 156,6894964 27,33417244 4 APRIL 0,973166251 156,6458116 28,53984767 5 MEI 0,973621646 156,7187367 26,59285699 6 JUNI 0,974284876 156,8260508 23,85639645 7 JULI 0,973674707 156,7273944 26,37400301 8 AGUSTUS 0,973676898 156,7284945 26,42342173 9 SEPTEMBER 0,973381985 156,6806558 27,61040938 10 OKTOBER 0,973444652 156,6909151 27,3385607 11 NOVEMBER 0,972560898 156,5482858 31,23056663 12 DESEMBER 0,972210727 156,4918057 32,81285474 Tegangan Kritis Disruptif Pc Total (kW) No Bulan Faktor kerapatan udara
Tabel 4.1 Parameter Saluran Transmisi 275kV Mambong-Bengkayang
Parameter Nilai
Tegangan Sisi terima (V) 275 kV Frekuensi (f) 50 Hz Jarak Span antar Tower (S) 400 m Jarak antar fasa (D) 7,45 m Spacer (S) 0,40 m Diameter Konduktor (d) 28,62 mm Jumlah berkas konduktor (N) 2
Faktor Ketidakteraturan
Permukaan Konduktor (mo) 0,85 Kuat medan tembus udara
pada permukaan penghantar kondisi kering (Em)
21,1 kV/cm
Data perhitungan rugi-rugi korona untuk tahun 2017 dihitung berdasarkan perhitungan kerapatan udara rata-rata perbulan (2012-2016) yang diambil dari BMKG wilayah Bengkayang Kalimantan Barat.
Tabel 4.2 Rata-Rata Faktor Kerapatan Udara Wilayah
Bengkayang Tahun 2017
Gambar 4.1 Grafik Faktor Kerapatan Udara Perbulan Wilayah Bengkayang Tahun 2017
Tabel 4.3 Rugi-Rugi Korona Pada SUTET 275 kV GI Mambong –GI Bengkayang tahun 2017
Gambar 4.2 Grafik Rugi-Rugi Korona Pada SUTET 275 kV GI Mambong –GI Bengkayang tahun 2017 4.2 Analisis dan Diskusi
4.2.1 Rata-rata Rugi-rugi korona SUTET 275 kV Mambong-Bengkayang
Total rugi-rugi daya korona selama tahun 2017 setelah dijumlahkan adalah sebesar 339,0317103 kW sepanjang saluran transmisi, maka rata-rata perbulan rugi-rugi korona SUTET 275 kV Mambong-Bengkayang yaitu :
Pc rata-rata = (ΣPcbulan)/12 kW = (339,0317103)/12 = 28,25264253 kW
Pada kurva rugi-rugi korona rata-rata perbulan SUTET 275 kV Mambong-Bengkayang tahun 2017, terjadi peningkatan besar nilai rugi-rugi korona pada bulan-bulan di awal dan akhir tahun.
Berikut adalah kurva hubungan antara rugi-rugi korona saluran transmisi 275 kV dengan faktor kerapatan udara di wilayah Bengkayang rata-rata perbulan selama lima tahun.
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Rugi-rugi Korona SUTET 275 kV Mambong-Bengkayang Terhadap Rata-rata
Perbulan Faktor Kerapatan Udara Wilayah Bengkayang
Dilihat dari kurva diatas maka dapat kita ketahui nilai rugi-rugi daya korona mempunyai hubungan keterbalikan dengan nilai faktor kerapatan udara.
kurva hubungan kerapatan udara dengan peningkatan nilai rugi-rugi daya korona selama setahun tersebut tidak dapat membuktikan lebih jauh tentang formula peek’s yang menyebutkan bahwa nilai rugi-rugi korona akan semakin besar pada saat cuaca yang lembab karena data-data
tekanan udara dan suhu tidak dapat membuktikan kelembaban udara daerah tersebut.
penulis berasumsi bahwa mungkin ada hubungan antara peningkatan rugi-rugi korona yang terjadi pada saluran transmisi 275 kV GI Mambong – GI Bengkayang dengan jumlah curah hujan yang ada pada wilayah saluran tersebut.
Berikut adalah kurva hubungan antara rugi-rugi korona saluran transmisi 275 kV Mambong-Bengkayang dengan curah hujan daerah Bengkayang yang di ambil dari data BMKG setempat.
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Rugi-rugi Daya Korona Terhadap Besar Curah Hujan Wilayah Bengkayang
Seperti yang telah dilihat pada kurva diatas, terlihat bahwa curah hujan yang terjadi pada wilayah Bengkayang selama satu tahun memang terlihat ada hubungannya dengan besar rugi-rugi daya korona sebagaimana nilai rugi-rugi korona yang terbesar dan terkecil terjadi pada saat yang sama curah hujan yang tinggi dan rendah pada daerah tersebut.
Hasil kurva diatas menimbulkan pertanyaan apakah ada hubungan secara empiris bahwa intensitas curah hujan mempengaruhi faktor kerapatan udara serta mempengaruhi nilai rugi-rugi daya korona pada saluran transmisi.
Hal tersebut menarik untuk diteliti kedepannya untuk mengidentifikasi intensitas curah hujan yang mempengaruhi faktor cuaca terutama kelembaban udara terhadap rugi-rugi korona. Karena parameter cuaca pada suatu daerah selalu berubah-ubah setiap waktu. Akan tetapi dari hasil yang didapat tersebut,. penulis menyimpulkan bahwa pada kondisi curah hujan yang tinggi di awal dan akhir tahun tersebut mempengaruhi kelembaban udara, sehingga menyebabkan rendahnya faktor kerapatan udara yang membuat nilai rugi-rugi korona pada saluran transmisi juga ikut menjadi tinggi pada saat itu.
4.2.2. Efisiensi Saluran Transmisi Dilihat Dari
Rugi-rugi korona
Karena nilai rugi-rugi korona yang berupa energi maka perlu untuk mengetahui efisiensi dari saluran transmisi ditinjau dari rugi-rugi korona yang terjadi. Karena rugi-rugi korona juga termasuk juga faktor dalam rugi-rugi daya total pada saluran transmisi.
Efisiensi saluran transmisi apabila ditinjau dari besar rugi-rugi korona dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
𝜂 =𝑃 − 𝑃𝑐 𝑃 × 100% 𝜂 =120.000 − 28,25264253 120.000 × 100%
= 99,976%
keterangan :η =Efisiensi Saluran Trasnsmisi P = Daya yang dikirim
Pc = Rugi-rugi Korona
Nilai rugi-rugi korona yang hanya mempengaruhi sekitar 0,024% dari daya yang disalurkan pada saluran transmisi ini membuktikan bahwa kondisi saluran transmisi yang menghubungkan gardu induk Mambong (Malaysia) dengan gardu induk Bengkayang (Indonesia) dianggap sangat baik dari konfigurasi jaringan yang digunakan, daya yang disalurkan, serta kondisi cuaca pada daerah saluran transmisi setelah diperhitungkan.
V. Kesimpulan Dan Saran 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil perhitungan rugi-rugi korona pada SUTET 275 kV yang menghubungkan gardu induk Mambong (Sarawak) dengan gardu induk Bengkayang (Kalimantan Barat) maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1 Nilai rugi-rugi daya korona pada saluran transmisi GI Mambong–GI Bengkayang bervariasi selama satu tahun, dengan nilai rata-rata rugi-rugi korona perbulannya sebesar 28,25264253 kW
2. Terjadi peningkatan rugi-rugi daya korona pada SUTET 275 kV pada awal dan akhir tahun 2017.
3. Rata-rata perbulan rugi-rugi daya korona pada saluran transmisi 275 kV Mambong-Bengkayang dengan data rata-rata perbulan curah hujan pada daerah Bengkayang memiliki bentuk kurva yang sama persis. 4. Rata-rata perbulan rugi-rugi korona sebesar
28,25264253 kW dan daya yang dikirim rata-rata sebesar 120 MW, maka efisiensi saluran transmisi apabila ditinjau dari rugi-rugi korona tersebut adalah sebesar 99,976%.
5.2 Saran
Adapun saran yang pada penelitian ini adalah : 1. Peneliti selanjutnya diharapkan dapat
menghitung besar rugi-rugi daya korona dengan formula yang lain selain formula peek’s yang mampu menghitung rugi-rugi
daya korona seluruh fasa sekaligus pada saluran udara tegangan ekstra tinggi
2. Peneliti selanjutnya diharapkan dapat melakukan perhitungan pengaruh konfigurasi konduktor berkas terhadap gangguan berisik dan interferensi radio pada tegangan ekstra tinggi 275 kV di wilayah beriklim tropis khususnya wilayah kalimantan Barat.
3. selanjutnya peneliti diharapkan dapat membuat perbandingan besar rugi-rugi daya korona dengan bentuk konfigurasi dan jenis menara yang lain
Referensi
[1] Dr.Artono Arismunandar, Teknik Tegangan
Tinggi : cetakan keempat,Pradnya Paramita,
Jakarta, 1978
[2] Simanungkalit, Jhon Kennedi, “Pengaruh
Variasi Konduktor Berkas Terhadap Rugi – Rugi Daya Akibat Korona Pada Tegangan Ekstra Tinggi 275 kV”, Tugas Akhir Jurusan
teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara, 2012
[3] L. Adi Susanto, “Perhitungan Rugi – Rugi
Daya Korona Pada SaluranTransmisi 150 Kv PT.PLN (PERSERO) Wilayah V Cabang Pontianak”, Tugas AkhirJurusan Teknik
Elektro, UniversitasTanjungpura Pontianak Kalimantan Barat, 1998
[4] Nadir M. Aljaidi, “Analisa Pengaruh Korona
Terhadap Distorsi Harmonik Gelombang Tegangan Pada Kubikel”, Tugas Akhir
Department Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, 2010.
[5] Herman Said, “Menghitung Andongan
Penghantar Pada Saluran Transmisi 150 Kv”
Tugas akhir Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas MercuBuana, Jakarta, 2007.
[6] Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia, tentang “Pengesahan
Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik PT Perusahaan Listrik Negara (PERSERO) Tahun 2016 s.d 2025”.
[7] UntungSusilo,“Analisis Pengaruh Konfigurasi
Konduktor Berkas Terhadap efisiensi, Regulasi Tegangan Dan Korona Pada Saluran Transmisi Udara” e-journal UNDIP,
2009.
[8] Standarisasi Gambar Outline Dan Arrangement Tower Transmisi 2 Sirkit 150 kV/275kV/500kV Dalam Rangka Proyek 35000 MW, PT Perusahaan Listrik Negara (Persero).
[9] Peraturan Menteri Dan Sumber Daya Mineral, Nomor 18 Tahun 2015, tentang Ruang Bebas Dan Jarak Bebas Minimum Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET), Dan Saluran Udara Tegangan Tinggi Arus Searah (SUTTAS) Untuk Penyaluran Tenaga Listrik.
Biografi
Luthfi Mulya Dirgantara
lahir di Singkawang, 07 Oktober 1994. Menempuh pendidikan dasar di SDN 07 Singkawang, lulus tahun 2006, melanjutkan ke SMPN 03 Singkawang sampai tahun 2009, dan melanjutkan ke SMAN 3 Singkawang sampai tahun 2012. Memperoleh gelar Sarjana dari Program Studi Teknik Elektro Universitas Tanjungpura Pontianak pada tahun 2018
