BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
(underground). Saluran udara menyalurkan tenaga listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada tiang-tiang transmisi dengan perantara isolator-isolator, sedangkan saluran bawah tanah menyalurkan listrik melalui kabel-kabel bawah tanah. Kedua saluran ini mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing, misalnya saluran udara lebih ekonomis biaya pembangunannya dan lebih mudah untuk perawatannya bila terjadi gangguan yang mengakibatkan kerusakan pada saluran transmisi serta kekurangannya lebih cenderung mengalami gangguan dari cuaca buruk atau sambaran petir.
Sedangkan saluran bawah tanah tidak terpengaruh cuaca buruk dan saluran bawah tanah lebih estetis karena tidak tampak. Saluran bawah tanah lebih disukai di Indonesia terutama untuk kota-kota besar, tetapi biaya pembangunannya lebih mahal dibandingkan dengan saluran udara dan perbaikannya lebih sukar jika terjadi hubung singkat. Peningkatan tegangan pada saluran transmisi mempunyai nilai ekonomis yang sangat penting dan keuntungannya sebagai berikut:
2 Penyaluran daya yang sama arus yang dialirkan menjadi berkurang, ini berarti penggunaan bahan tembaga pada kawat penghantar akan berkurang dengan bertambah besarnya tegangan transmisi;
3 Luas penampang konduktor yang digunakan berkurang, karena itu struktur penyangga konduktor lebih kecil;
4 Arus yang mengalir di saluran transmisi menjadi lebih kecil, maka jatuh tegangan juga menjadi kecil.
Mudah pembangkitannya (generator sinkron);
Mudah pengubahan tegangannya (transformator);
Dapat menghasilkan medan magnet putar;
Dengan sistem tiga phasa, daya yang disalurkan lebih besar dan nilai sesaatnya konstan [4].
2.2 Kebijakan Pengembangan Transmisi
Pengembangan saluran transmisi secara umum diarahkan kepada tercapainya keseimbangan antara kapasitas pembangkitan di sisi hulu dan permintaan daya pada distribusi di sisi hilir secara efisien dengan kriteria keandalan tertentu. Disamping itu pengembangan saluran transmisi juga dimaksudkan sebagai usaha untuk mengatasi bottleneck penyaluran, perbaikan tegangan pelayanan dan fleksibilitas operasi. RUPTL 2010 – 2019 Sejalan dengan kebijakan pengembangan pembangkitan untuk mentransfer energi listrik dari wilayah yang mempunyai sumber energi primer tinggi ke wilayah lain yang mempunyai sumber energi primer terbatas, maka sistem Sumatera yang pada saat ini tengah berkembang pesat memerlukan jaringan interkoneksi utama (backbone) yang kuat mengingat jarak geografis yang sangat luas. Sebagai dampak dari kebijakan tersebut dalam RUPTL ini direncanakan pembangunan jaringan interkoneksi dengan tegangan 275 kV AC pada tahap awal dan tegangan 500 kV AC pada saat diperlukan, yaitu mulai tahun 2018.
loopingantar sub-sistem dengan pola operasi terpisah untukmeningkatkan keandalan pasokan. Pada saluran transmisi yang tidak memenuhi kriteria keandalan N-1 akan dilaksanakan reconductoring dan uprating. Perluasan jaringan transmisi dari grid yang telah ada untuk menjangkau sistem isolated yang masih dilayani PLTD BBM (grid extension) dilaksanakan dengan mempertimbangkan aspek ekonomi dan teknis. Penentuan lokasi GI dilakukan ataspertimbangan keekonomian biaya pembangunan fasilitas sistem transmisi tegangan tinggi, biaya pembebasan tanah, biaya pembangunan fasilitas sistem distribusi tegangan menengah dan harus disepakati bersama antara unit pengelola sistem distribusi dan unit pengelola sistem transmisi.
Pemilihan teknologi seperti jenis menara transmisi, penggunaan tiang, jenis saluran (saluran udara, kabel bawah tanah) dan perlengkapan (pemutus, pengukuran dan proteksi) dilakukan oleh manajemen unit melalui analisis dan pertimbangan keekonomian jangka panjang, dan pencapaian tingkat mutu pelayanan yang lebih baik, dengan tetap memenuhi standar SNI, SPLN atau standar internasional yang berlaku. Kebijakan lebih rinci mengenai pengembangan transmisi adalah sebagai berikut:
3 Pengembangan GI baru juga dimaksudkan untuk mendapatkan tegangan yang baik di ujung jaringan tegangan menengah.
4 Trafo daya (TT/TM) pada dasarnya direncanakan mempunyai kapasitas sampai dengan 60 MVA, namun dalam situasi tertentu seperti pasokan untuk konsumen besar dan daerah padat beban dapat digunakan unit size hingga 100 MVA. Trafo IBT GITET (500/150 kV dan 275/150 kV) dapat dipasang hingga 4 unit per GITET dengan pola operasi terpisah dengan 2 unit per sub-sistem.
5 Spare trafo IBT 1 phasa disediakan per lokasi untuk GITET jenis GIS, dan 1 phasa per tipe per provinsi untuk GITET jenis konvensional [1].
2.3 Struktur Sistem Tenaga Listrik
Sistem ketenagalistrikan merupakan sekumpulan pusat pembangkit dan pusat beban dimana antara satu sama lain dihubungkan oleh jaringan transmisi. Oleh karena itu sistem tenaga listrik secara umum terdiri dari tiga komponen utama yaitu pusat pembangkit, transmisi, dan distribusi beban. Transmisi listrik menghubungkan pusat pembangkit dengan sistem distribusi. Pusat pembangkit dalam sistem tenaga listik terdiri dari beberapa unit pembangkit yang kerap kali tersebar luas pada pelayanan interkoneksi tersebut.
Dalam pengoperasian sistem tenaga listrik sangat perlu diperhatikan tiga aspek penting sebagai berikut:
Kualitas
Ekonomi
Keamanan
Gambar 2.1 Aspek dalam operasi sistem tenaga listrik
Operasi ekonomis yang dimaksud tidak sekadar memaksimalkan pengoperasian pembangkit-pembangkit yang biaya operasinya murah namun juga harus menjaganya agar tidak melewati batasan keamanan dan kualitas sistem. Sistem bekerja aman apabila sistem dapat bertahan terhadap gangguan tak terduga tanpa menyebabkan terjadinya pemadaman pada sisi konsumen. Sistem disebut memiliki kualitas yang baik apabila sistem tersebut memiliki kemampuan untuk memberikan pelayanan dengan tegangan dan frekuensi yang sesuai standar.
Pada pelaksanaan pengendalian operasi sistem tenaga listrik ini, urutanprioritas dari ketiga aspek yang harus diperhatikan seperti yang telah di jelaskan diatas bisa berubah-ubah tergantung pada kondisi real time.Pada saat terjadi gangguan, maka keamanan adalah prioritas utama sedangkanmutu dan ekonomi bukanlah hal yang utama.
2.4 Tegangan Transmisi Tenaga Listrik
keandalan (reability), biaya peralatan untuk tegangan tertentu, serta tegangan-tegangan yang sekarang ada dan yang direncanakan.
Kecuali itu, penentuan tegangan harus juga dilihat dari segi standarisasi peralatan yang ada. Penentuan tegangan merupakan bagian dari perancangan sistem secara keseluruhan. Meskipun tidak jelas menyebutkan keperluannya sebagai tegangan transmisi di Indonesia, pemerintah telah menyeragamkan deretan tegangan tinggi [6].
P
Gambar 2.2 Diagram satu garis sistem tenaga listrik
a. Penerepan Tegangan Tinggi pada Transmisi
Peninggian tegangan transmisi akan mengurangi rugi-rugi daya, peninggian itu tetap ada batasnya karena tegangan tinggi menimbulkan beberapa masalah, antara lain:
a. Tegangan tinggi dapat menimbulkan korona pada kawat transmisi. Korona ini menimbulkan rugi-rugi daya dan dapat menimbulkan gangguan terhadap komunikasi radio.
b. Jika tegangan transmisi semakin tinggi, maka peralatan transmisi dan peralatan gardu induk membutuhkan bahan isolasi yang volumenya semakin besar agar peralatan mampu memikul tegangan tinggi tersebut. Hal ini mengakibatkan kenaikan biaya investasi.
c. Saat terjadi pemutusan dan penutupan rangkaian transmisi (switching
operation), timbul tegangan lebih surja hubung sehingga isolasi
peralatan sistem tenaga listrik harus dirancang mampu memikul tegangan lebih tersebut. Hal ini juga mengakibatkan kenaikan biaya investasi.
e. Peralatan sistem perlu dilengkapi dengan peralatan proteksi untuk menghindarkan kerusakan akibat adanya tegangan lebih surja hubung dan surja petir. Penambahan peralatan proteksi ini menambah biaya investasi dan perawatan.
Pada poin e di atas memberi kesimpulan, bahwa peninggian tegangan transmisi akan menambah biaya investasi dan perawatan sistem tenaga listrik. Tetapi, telah dijelaskan sebelumnya bahwa mempertinggi tegangan transmisi akan mengurangi biaya kerugian daya. Oleh karena itu, tegangan transmisi harus dipilih sedemikian rupa sehingga jumlah biaya investasi dan biaya kerugian daya pada pilihan tegangan tersebut minimum [8].
b. Saluran Transmisi
(b)
Gambar 2.3 (a) Saluran Transmisi Tunggal, (b) Saluran Tranmsisi Ganda
c. Penghantar Berkas
Pada tegangan ekstra tinggi (ekstra high voltage), yaitu tegangan diatas 200 kV, korona dengan akibatnya yang berupa rugi daya dan terutama timbulnya interferensi dengan saluran komunikasi, akan menjadi sangat berlebihan jika rangkaiannya hanya mempunyai sebuah penghantar per phasa. Dengan menggunakan dua penghantar atau lebih per phasa yang disusun berdekatan dibandingkan dengan jarak pemisah antar phasa-phasanya, maka gradien tegangan tinggi pada penghantar dalam daerah tegangan ekstra tinggi dapat banyak dikurangi. Dengan menggunakan dua atau lebih konduktor per phasa maka reaktansi saluran juga akan lebih kecil dan kapasitas hantar bertambah besar. Saluran sejenis ini dikatakan sebagai tersusun dari penghantar berkas (bundled conductor).
tidak dilakukan transposisi penghantar-penghantar dalam berkas, tetapi perbedaannya tidak begitu penting dalam prateknya, dan metode GMD sudah cukup teliti untuk perhitungan-perhitungan. Keuntungan lain yang sama pentingnya yang diperoleh dari pemberkasan ialah penurunan reaktansi. Peningkatan jumlah penghantar dalam suatu berkas mengurangi efek korona dan mengurangi reaktansi. Pengurangan reaktansi disebabkan oleh kenaikan GMR berkas yang bersangkutan. Perhitungan GMR sudah tentu tepat sama dengan perhitungan untuk penghantar berupa lilitan [5].
Jarak (d)
Kawat 1
Kawat 2
Jari-jari (r)
Gambar 2.4 Susunan penghantar berkas 2 subkonduktor
d. Klasifikasi Saluran Transmisi
tinggi meskipun untuk keperluan tertentu reprsentasi dengan parameter terpusat dapat digunakan untuk saluran sampai sepanjang 320 km.
Penghantar dari campuran aluminium mempunyai kekuatan-tarik (tensile
strenger) yang lebih besar dari daripada penghantar aluminium biasa. ACSR
(Aluminium Conductor, Steel-Reinforced), penghantar aluminium yang diperkuat dengan baja. ACSR terdiri dari inti serat baja di tengah, yang dikelilingi oleh lapisan-lapisan dari serat aluminium. Lapisan-lapisan serat penghantar secara berturutan dipilin dan dililit dengan arah yang berlawanan agar tidak terlepas kembali dan supaya jari-jari luar suatu lapisan sesuai besarnya dengan jari-jari dalam lapisan berikutnya [9].
KULIT BAJA
LARUTAN ALUMINIUM SUMBER
DAYA
KARBON ANODA
Biji aluminium oksida dilarutkan dalam cairan garam
Reduksi sel dari aluminium oksida untuk aluminium
LARUTAN CRYOLITE (1750 °F)
KARBON KATODA
Gambar 2.5 Bentuk fisik kawat penghantar pada Aluminium
Berikut beberapa keuntungan menggunakan kawat penghnatar aluminium: 1. Sepertiga lebih ringan dari baja
2. Suhu dan konduktivitas listriknya baik 3. Sangat kuat sebanding dengan beratnya 4. Tidak mengandung magnet
SERAT BAJA SERAT ALUMINIUM
Gambar 2.6Penampang penghantar ACSR dengan penguatan baja, 7 serat baja, dan 55 serat aluminium
Pada gambar di atas menunjukkan bahwa penampang suatu penghantar ACSR yang banyak digunakan. Penghantar tersebut terdiri dari 7 serat baja yang membentuk inti tengah, sedangkan di sekelilingnya terdapat tiga lapisan serat aluminium. Diketiga lapisan tersebut terdapat 54 serat aluminium. Penghantar lilitan semacam ini dispesifikasikan sebagai 54 A1/7st, atau 55/7 saja. Dengan menggunakan bermacam-macam kombinasi baja dan aluminium diperoleh beraneka ragam kekuatan-tarik, kapasitas arus, dan ukuran penghantar.
2.8.1 Saluran Transmisi Jarak Pendek
Oleh karena pengaruh kapasitansi dan konduktansi bocor dapat diabaikan pada saluran transmisi pendek, maka saluran tersebut dapat dianggap sebagai rangkaian impedansi yang terdiri dari tahanan dan induktansi.
Rangkaian ekivalen saluran transmisi pendek seperti pada Gambar 2.7 dapat diselesaikan dengan perhitungan rangkaian arus bolak-balik biasa.
Vs VR
+
-+
-R
IS IR
Beban
jX
Z
Gambar 2.7 Rangkaian Ekivalen Saluran Transmisi Jarak Pendek Dengan demikian maka impedansi (Ż) dan admitansinya (Ẏ) dinyatakan
oleh persamaan berikut ini:
Ż = żl = (r + jx) = R + jX ...(2.1) Ẏ =ẏl = (g + jb) = G + jB ...(2.2) Dimana,
r = tahanan kawat (Ω/km)
Pada rangkaian ekivalen transmisi pendek ini, admitansi shunt diabaikan. Karena tidak terdapat cabang paralel (shunt), arus pada ujung-ujung pengiriman dan penerima akan sama besarnya.
Is = IR(Ampere) ... .(2.3)
Dimana Isdan IRmerupakan arus pada ujung pengirim dan ujung penerima.
Tegangan pada ujung pengiriman adalah
Vs = VR + IRZ(volt) ... .(2.4)
Dimana Z adalah zl, yaitu impedansi seri keseluruhan saluran dan Vsdan VR
merupakan tegangan saluran terhadap netral pada ujung pengiriman dan ujung penerima [3].
2.8.2Saluran Transmisi Jarak Menengah
Saluran transmisi jarak menengah seperti pada Gambar 2.8dimodelkan dengan memasukkan admitansi shuntnya. Admitansi shunt di sini merupakan kapasitansi murni.
Untuk mendapatkan suatu rumus untuk Vs kita lihat bahwa arus dalam
kapasitansi pada ujung penerima adalah VRY/2 dan arus dalam cabang seri
Vs VR
Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Saluran Transmisi Jarak Menengah 2.5.1 Saluran Transmisi Jarak Jauh
Perhitungan parameter saluran transmisi menggunakan perhitungan saluran transmisi jarak panjang lebih sering digunakan karena hasil yang diperoleh lebih akurat.Pada perhitungan saluran transmisi panjang, parameter R, L dan C tidak dianggap sebagai lumped parameter (tertumpuk), tetapi dianggap sebagai nilai yang nyata dengan artian bahwa nilai-nilai tersebut tersebar di sepanjang saluran(distributed parameter).
Saluran transmisi memiliki memiliki empat parameter lain yang digunakan dalam perhitungan arus dan tegangan di sisi pengirim dan penerima. Dalam saluran transmisi berlaku :
C
Z l
C =sinhγ ... ..(2.10)
Baik
γ
maupun Zckedua-duanya merupakan bilangan kompleks.Dimana
γ
merupakan konstanta rambatan dan Zc merupakan impedansikarakterstik. Dari persamaan diatas, maka dapat diperoleh penyelesaian VR
,VS , IR,dan IS sebagai suku-sukunya.
Nilai tegangan pada persamaan di atas adalah tegangan saluran ke netral (line to neutral voltage) dan nilai arus adalah arus saluran. Dari persamaan di atas, maka dapat diketahui pengaruh parameter transmisi terhadap nilai tegangan dan arus baik dari sumber maupun penerima [5].
2.6Parameter Saluran Transmisi
Untuk menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat-pusat beban (gardu induk). Secara umum, kapasitas saluran transmisi diketahui melalui level tegangan saluran tersebut. Namun dalam pengoperasiannya, karakteristik saluran transmisi tersebut harus diketahui secara rinci agar rugi-rugi daya, jatuh tegangan,dan kapasitas saluran (kemampuan hantar arus) itu tidak melanggar batasan-batasan pengoperasian.
∆Pt = 3I2R ...(2.13)
Dimana,
∆Pt= rugi-rugi daya total transmisi (Watt)
I = arus pada kawat transmisi (Amper)
R = tahanan kawat transmisi per phasa (Ohm)
Dengan mengabaikan arus kapasitif pada transmisi, maka arus di sepanjang kawat transmisi dapat dianggap sama dan besarnya adalah sama dengan arus pada ujung penerima transmisi:
I = �
√3Vr Cos ϕ ...(2.14) Dimana:
P = daya beban pada ujung penerima transmisi (Watt)
Vr = tegangan phasa ke phasa ujung penerima transmisi (Volt)
Cos ϕ= faktor daya beban
Subsitusi persamaan 2.13 dengan persamaan 2.14, diperoleh: ∆Pt =
�2R
��2���2ϕ(Watt)...(2.15)
2.9.1 Resistansi
Resistansiadalah penyebab utama dari terjadinya rugi-rugi daya (power loss) pada saluran transmisi. Rugi-rugi daya yang dihasilkan yaitu berupa panas. Resistansi suatu penghantar dirumuskan dengan:
2 I
P
R= ∆ ...(2.16)
Dimana:
R = resistansi efektif pada penghantar(Ω/m) ΔP = rugi-rugi daya pada saluran (Watt)
I = arus transmisi (Amper)
Resistansi efektif suatu penghantar dipengaruhi oleh jenis arus yang mengalir pada penghantar dan konstruksi dari penghantar tersebut. Nilai resistansi efektif suatu jenis penghantar akan berbeda jika penghantar digunakan pada sistem dengan arus AC, jika arus diasumsikan tidak terdistribusi merata, maka resistansi tersebut disebut sebagai resistansi AC. Resistansi AC diberikan oleh rumus di bawah ini [5] :
R = ρ�
�(Ω) ...(2.17)
dimana,
ρ = resistivitas penghantar (ohm-meter)
l = panjang konduktor (m)
A = luas penampang konduktor (m2) i. Induktansi
arus.Persamaan untuk induktansi per phasa dari saluran tiga-phasa rangkaian tunggal adalah sebagai berikut :
LX = 2 x 10-7 ln ������ H/m ...(2.18)
dimana,
GMD = Geometri Mean Distance GMR = Geometri Mean Radius
LINE 1 LINE 2
1C
1B
1A 2A
2B 2C
d2 CB
d1B-2B
d1 A-2 A
d1 CB
d1BA
d1 C-2 C
d2B-2 A
d2 CA
d1CA
Gambar 2.9 Susunan konduktor dari suatu saluran ganda tiga phasa
Pada umumnya semua konduktor adalah identik dengan radius r1, Jadi:
I1A = I2C
I1B = I2B
I1C = I2A
dari saluran ganda tersebut dapat digunakan metode GMD dan GMR [9]. Jadi, untuk memperjelas persamaan 2.18 dapat dijelaskan bahwa:
GMD = 13��1���1���1���1�2��1A2B�1B2A�1B2B�1�2��1�2��1�2�
�2���2���2�� ...(2.19) dan GMR untuk penghantar dua berkas adalah
GMR = �(�1′ )2�1�2��1�2�
4
...(2.20) dimana,
�1′= GMR (jari-jari) masing-masing penghantar yang membentuk berkas penghantar
d = jarak antara penghantar ii. Kapasitansi
Kapasitansi saluran transmisi didefinisikan sebagai akibat adanyabeda potensial antar penghantar (konduktor) maupun penghantar dengan permukaan tanah, kapasitansi menyebabkan penghantar bermuatan seperti yang terjadi pada plat kapasitor bila terjadi beda potensial diantaranya. Kapasitansi antara penghantar adalah muatan perunit 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),
Dalam bentuk persamaan, kapasitansi per satuan panjang saluran
q = muatan pada saluran (coloumb per meter)
v = beda potensial antara kedua penghantar (volt)
Kapasitansi ke netral di rumuskan sebagai berikut:
)
k= permitivitas relatif (F/m)
D = Kerapatan fluks listrik (C/m2)
r = jari-jari luar penghantar (m)
b. Faktor Daya
Daya rata-rata bukan fungsi rms dan tegangan saja, tetapi ada unsur perbedaan sudut phasa arus dan tegangan. Jika arus dan tegangan dari persamaan sephasa dan φ = 00; maka persamaan daya (P) menjadi,
P = V⋅I cos φ (Watt) ...(2.23) Nilai maksimum dari daya yang selalu berubah-ubah, yang ditandai dengan
Q dinamakan daya reaktif atau daya voltamper yang akan sangat berpengaruh
dalam melukiskan bekerjanya suatu sistem tenaga. Hal ini akan menjadi semakin mudah dalam pembahasan-pembahasan selanjutnya. Daya reaktif adalah
Q = V⋅Isin φ (VAR) ...(2.24) maka, Daya semu (S) merupakan akar dari jumlah kuadrat P dan Q sama dengan V dan I, karena
S = �(V⋅I cos φ)2+ (V⋅I sin φ)2 = V⋅I (VA) ...(2.25) Atau
S = ��2 +�2 ...(2.26)
P dan Q mempunyai satuan dimensi yang sama, tetapi biasanya untuk Q
dinyatakan dengan voltamper reaktif. Satuan yang praktis Q adalah kilo voltamper reaktif atau mega voltamper reaktif [5].
Tegangan dikalikan dengan arus disebut daya semu. Daya nyata dibagi daya semu disebut faktor daya. Untuk arus dan tegangan sinusoid, faktor daya dapat dihitung dengan rumus [4]:
Faktor daya (cos φ) = �
�⋅� = �
c. Jatuh Tegangan
Jatuh tegangan (drop voltage) pada saluran transmisi adalah selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman (sending end) dan tegangan pada ujung pengirim (receiving end) tenaga listrik.
Vs = Vr + IZ ...(2.28) Dimana, Vs = Tegangan pengiriman
Vr = Tegangan penerimaan I = Arus (Ampere)
Z = Impedan (Ohm)
Pada saluran bolak-balik besarnya tergantung pada impedensi dan admitansi saluran serta pada beban dan faktor daya. Jatuh tegangan relativ dinamakan regulasi tegangan (voltage regulation), dan dinyatakan oleh rumus [3]:
Vd = ��−��
�� x 100% ...(2.29)
dimana:
Vs = tegangan pada pangkal pengiriman
Vr = tegangan pada ujung penerimaan
d. Korona
suara berdesis, dan mengeluarkan bau Ozon (O3). Dengan adanya arus yang
mengalir pada kawat yang disebut dengan arus korona dan arus korona tersebut tergantung kepada [7]:
A. Besarnya tegangan pada kawat, B. Polaritas tegangan yang diberikan, C. Tekanan udara,
D. Diamater udara.
Dengan kata lain korona merupakan peluahan sebagian (partial discharge) dan terjadi pada permukaan konduktor saluran transmisi ketika tekanan elektris yaitu intensitas medan listrik (gradien potensial permukaan) melampaui kekuatan breakdown pada udara sekitar. Korona ditandai dengan timbulnya cahaya violet, suara mendesis (hissing) dan bau Ozon (O3). Korona makin nyata kelihatan pada
bagian yang kasar, runcing dan kotor. Peristiwa korona akan semakin sering terjadi jika pada saluran transmisi diterapkan tegangan yang lebih tinggi daripada tegangan kritis dan udara yang lembab. Penyaluran energi listrik dari pembangkit energi listrik ke beban membutuhkan saluran transmisi. Jauhnya jarak antara pembangkit energi listrik dengan pusat-pusat beban membutuhkan saluran transmisi energi listrik yang panjang.
digunakan tingkat tegangan yang lebih tinggi akan timbul peristiwa korona. Korona menyebabkan rugi korona dan dampak negatif terhadap lingkungan berupa Audible Noise (AN) dan Radio Interference (RI). Nilai AN dan nilai RI perlu diperhatikan dalam perencanaan Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) karena dikawatirkan dapat mengganggu lingkungan sekitar saluran transmisi udara. Jarak kawat antar phasa merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi nilai rugi korona. Meningkatnya jarak penghantar antar phasa berbanding terbalik dengan gradien tegangan permukaan konduktor sehingga mengurangi resiko terjadi korona. Rugi-rugi korona akan semakin besar jika tegangan saluran terus dinaikkan melebihi tegangan kritis disruptif. Besar rugi korona pada kondisi cuaca hujan akan menghasilkan rugi korona yang lebih besar.
Bentuk Permukaan dan kondisi dari konduktor juga mempengaruhi pembentukan korona. Pada permukaan yang tidak rata dan kotor akan mengurangi nilai dari tegangan kegagalan awal korona sehingga korona dapat terjadi pada tegangan yang lebih rendah. Ini dikarenakan medan listrik pada permukaan yang kasar akan lebih besar dibandingkan dengan konduktor yang memiliki permukaan yang halus. Sehingga pada permukaan kasar, korona yang terjadi lebih besar dibandingkan kawat halus. Untuk kawat transmisi terdapat suatu faktor yang dinamakan faktor ketidakteraturan (m0). Maksudnya merupakan ketidakteraturan
Table 2.1 Hubungan Kondisi Permukaan Kawat dengan Nilai m0
No. Kondisi Permukaan Kawat m0
1 Halus 1,0
2 Kawat padat yang kasar 0,93 − 0,98
3 Kawat tembaga rongga 0,90 − 0,94
4 Kawat lilit 7 0,82 − 0,87
5 Kawat lilit 19 - 61 0,80 − 0,85
2.12.1 Tegangan Kritis untuk Gejala Korona
Gradien tegangan yang menyebabkan gagalnya gaya dielektrik udara adalah 30 kV/cm pada keadaan standar. Tegangan dimana korona mulai terjadi disebut tegangan kritis. Gradien tegangannya pada permukaan kawat oleh [3],
Eg0 =
30
√2δ
2/3
(1+0,301
√δr ) (kV/cm nilai effktif) ...(2.30) Dimana,
b = tekanan udara (mmHg) t = suhu udara (0C)
r = jari-jari kawat (cm)
Gradien tegangan pada permukaan kawat untuk saluran transmisi 3 phasa dinyatakan oleh,
Eg =
0,4343�
������ (kV/cm) ...(2.31)
Dimana,
D = jarak ekivalen antara kawat (cm) i. Rugi-rugi Daya Akibat Korona
Ada beberapa perhitungan-perhitungan teoritis dan empiris mengenai hilang-korona, tetapi teoritisnya masih belum diketahui dengan pasti. Menurut Sato hilang-korona dinyatakan oleh [3]:
�= �δ (f + 25)r2(Eg − mδE′g0)10-2 (kW/km-1 kawat) ...(2.32)
dimana:
E′g0 = 21,1 kV/cm
A = 0,448 untuk kawat padat (solid) dan 0,375 untuk kawat lilitan
f = frekuensi sumber tenaga (Hz) r = jari-jari penghantar (cm) m = m0 x m1
m0 = kondisi faktor permukaan kawat
m1 = faktor untuk udara baik 1,0 dan untuk hujan 0,8
b. Daya Guna Transmisi
Daya guna (efficiency) saluran transmisi adalah perbandingan antara daya yang diterima dan daya yang disalurkan [3],
η = ��
�� x 100% ...(2.33) Atau,
η = ��
�� + �� x 100% ...(2.34) Dimana,
Ps = daya yang dikirimkan (kW)
PH = hilang daya (kW)
Daya guna transmisi rata-rata tahunan dinyatakan oleh, ηT = ����
�� x 100% ...(2.35) Atau,
ηT = � ���
�� + ��� x 100% ...(2.36) Dimana,
UrT = tenaga tahunan yang diterima (kWh)
UsT = tenaga tahunan yang dikirimkan (kWh)
UHT = hilang tenaga tahunan (kWh)
c. Pembumian Titik Netral
