RANCANG BANGUN MINIATUR SALURAN
TRANSMISI DAYA ARUS SEARAH (TDAS)
Oleh:
Alry Purwariyadi1), Didik Notosudjono2), Agustini Rodiah Machdi3)
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Pakuan Bogor, Jl. Pakuan, Bogor 16143
e-mail : alry_purwariyadi@yahoo.co.id ABSTRAK
Pemakaian High Voltage Direct Current transmission (HVDC) atau dalam istilah Bahasa Indonesia dikenal sebagai Transmisi Daya Arus Searah (TDAS). Penggunaan arus bolak-balik di sini menyebabkan timbulnya kerugian-kerugian pada proses transmisi, salah satu dari kerugian tersebut disebabkan karena adanya reaktansi pada saluran transmisi. Semakin panjang sistem transmisi maka akan semakin besar pula kerugian dayanya. TDAS adalah teknologi pengiriman (transmisi) daya listrik dalam bentuk arus searah tegangan tinggi (puluhan sampai ratusan kV) yang dapat mengurangi rugi-rugi yang disebabkan karena adanya reaktansi pada saluran.
Prinsip dasar teknologi ini adalah pengubahan sumber arus bolak-balik (AC), sumber arus dari pembangkit, menjadi arus searah (DC) yang kemudian akan ditransmisikan oleh transmitter menuju ke daerah lain yang letaknya berjauhan dan selanjutnya akan dilakukan proses pengubahan kembali sumber DC ke AC. Proses pengubahan sumber AC menjadi DC membutuhkan konverter, sedangkan proses pengubahan sumber DC menjadi AC membutuhkan inverter. Berdasarkan uraian singkat di atas dapat diketahui bahwa penerapan teknologi transmisi dengan menggunakan TDAS memberikan hasil yang lebih efektif dan efisien.
Kata kunci : High Voltage Direct Current (HVDC), Transmisi Daya Arus Searah (TDAS),
Konverter, Inverter
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan dalam dunia teknologi power semi konduktor dalam transmisi tenaga listrik semakin bertumbuh dengan pesat contohnya penggunaan thyristor. Komponen ini yang menjadi dasar perkembangan dari teknologi Transmisi Daya Arus Searah (TDAS) karena bisa dibuat untuk keperluan daya besar.
Prinsip dasar teknologi ini adalah pengubahan sumber arus bolak-balik (AC), sumber arus dari pembangkit diubah menjadi arus searah (DC) yang kemudian akan ditransmisikan oleh transmitter menuju ke daerah lain yang letaknya berjauhan selanjutnya akan dilakukan proses pengubahan kembali sumber DC ke AC. Proses pengubahan sumber AC menjadi DC dan sebaliknya membutuhkan konverter. Berdasarkan uraian singkat di atas dapat diketahui bahwa penerapan teknologi transmisi dengan menggunakan TDAS memberikan hasil yang lebih efektif dan
efisien. Sistem TDAS baru dianggap ekonomis bila jarak saluran udara lebih jauh dari 640 km atau saluran bawah tanah lebih panjang dari 50 km.
1.2. Maksud dan Tujuan
Membuat alat miniatur saluran transmisi ini dengan menggunakan perbandingan skala dari segi konstruksinya untuk mengetahui bagaimana sistem transmisi daya arus searah bekerja, analisa rugi tegangan dan rugi daya pada saluran, menggunakan sistem penyearah setengah gelombang tiga phasa dengan dioda daya sebagai media penyearah atau konverter dan pada ujung saluran disambungankan ke beban dengan uji coba mengunakan inverter.
2. TEORI DASAR
2.1. Umum
Kebutuhan pembangkit dan saluran transmisi tenaga listrik dalam jumlah yang besar membutuhkan tegangan tinggi, ekstra tinggi, atau ultra tinggi untuk menyalurkan daya listrik tersebut dari pusat pembangkit
yang umumnya terletak pada lokasi yang jauh dari pusat-pusat beban.
Sistem Tenaga Listrik
Pada suatu “Sistem Tenaga Listrik”, energi listrik yang dibangkitkan dari pusat pembangkit listrik ditransmisikan ke pusat-pusat pengatur beban melalui suatu saluran transmisi, saluran transmisi tersebut dapat berupa saluran udara, namun pada umumnya berupa saluran udara. Berikut adalah skema dari sistem tenaga listrik seperti terlihat pada gambar 2.1 di bawah ini :
Gambar 2.1 : Sistem Tenaga Listrik Tegangan Transmisi
Untuk daya yang sama, efisiensi penyaluran akan naik oleh karena hilang daya transmisi turun, apabila tegangan transmisi ditinggikan. Namun peninggian tegangan saluran berarti pula menaikkan tingkat isolasinya (berarti lebih mahal) dan juga akan menaikkan biaya peralatan.
2.1. Komponen Utama Saluran
Transmisi Udara
Tenaga listrik yang disalurkan lewat sistem transmisi umumnya menggunakan kawat telanjang sehingga mengandalkan udara sebagai media isolasi antara kawat penghantar tersebut dengan benda sekelilingnya. Berikut adalah komponen-komponen utama dari saluran transmisi udara adalah :(Sumber : Aslimeri dkk, 2008: 161).
- Menara atau Tiang Transmisi - Isolator
- Kawat Penghantar - Kawat Tanah
2.3. Jaringan Pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik
Pada jaringan sistem distribusi tegangan menengah (Primer 20kV) dapat dikelompokkan menjadi lima model, yaitu jaringan radial, jaringan hantaran penghubung (tie line), jaringan lingkaran (loop), jaringan spindel dan sistem gugus atau
kluster.(Sumber:http://repository.usu.ac.id/b itstream/)
2.4. Transmisi Daya Arus Searah
(TDAS)
Transmisi Daya Arus Searah (TDAS) adalah teknologi pengiriman (transmisi) daya listrik dalam bentuk arus searah tegangan tinggi (puluhan sampai ratusan kV) yang dapat mengurangi rugi-rugi yang disebabkan karena adanya reaktansi pada saluran. Karena arus yang mengalir pada saluran merupakan arus searah maka tidak akan ada reaktansi, baik reaktansi induktif maupun reaktansi kapasitif pada saluran sehingga kapasitas daya kirim dapat maksimal, seperti pada gambar 2.25 berikut.
Gambar 2.25 : Sistem TDAS Perbandingan Transmisi Ac dan DC
Ada beberapa faktor perbandingan antara transmisi arus bolak-balik dan arus searah antara lain dari segi : evaluasi biaya transmisi, pertimbangan teknis, dan keandalan yang ditawarkan guna sebagai acuan pilihan perencanaan sistem transmisi alternatif yang diperlukan, menggunakan transmisi arus bolak-balik atau transmisi arus searah.
Jenis Sistem Transmisi Daya Arus Searah Ada tiga jenis sistem saluran dc secara umum sering digunakan dalam aplikasi TDAS sebagai berikut :
1. Saluran Monopolar
Pada konfigurasi ini dua gardu induk konverter dipisahkan menggunakan satu saluran arus searah berjarak jauh. Saluran arus searah yang dipakai hanya memiliki satu kutub tegangan, bisa positif saja atau negatif saja, sehingga tanah diperlukan sebagai saluran balik arus. Gambar (a) menunjukan rangkaian jenis saluran Monopolar.
Sumber : Vijay K. Sood, 2004 : 13 Gambar 2.29 : Saluran Monopolar
2. Saluran Bipolar
Pada konfigurasi ini dua gardu induk konverter dipisahkan menggunakan dua saluran arus bolak-balik yang berbeda kutub tegangan, satu positif dan satu lagi negatif. Relatif terhadap tanah, konfigurasi bipolar merupakan dua buah konfigurasi monopolar yang berbeda kutub tegangan, sehingga
masing-masing monopolar dapat
dioperasikan secara independen. Gambar (b) menunjukan rangkaian jenis saluran bipolar.
Sumber : Vijay K. Sood, 2004 : 13
Gambar 2.30 : Saluran Bipolar 3. Saluran Homopolar
Pada konfigurasi ini titik tengah dapat dihubungkan dengan tanah pada satu atau kedua ujung, tiap saluran dapat dioperasikan secara tersendiri. Saluran homopolar memiliki dua konduktor atau lebih yang keduanya memiliki polaritas yang sama, biasanya dipakai sebagai hantaran kembali. Gambar (c) menunjukan rangkaian jenis saluran homopolar.
Sumber : Vijay K. Sood, 2004 : 13
Gambar 2.31 : Saluran Homopolar 2.5. Rangkaian Penyearah Setengah
Gelombang Tiga Phasa
Penyearah dioda tiga phasa merupakan penyearah yang sederhana dan lebih murah dan efisien dari penyearah secara umum berada diatas 95%. Jenis penyearah yang digunakan dalam perancangan alat ini adalah konverter setengah gelombang tiga phasa, terlihat pada gambar 2.34.
Sumber : Muhammad H. Rashid, 1999 : 145 Gambar 2.34 : Penyearah Setengah
Gelombang Tiga Phasa
Tegangan keluaran rata-rata yang terjadi adalah sebagai berikut : (Muhammad H. Rashid, 1999 : 145).
𝑉𝑑𝑐=3√3𝑉2𝜋𝑚 ...(2.1)
Keterangan :
Vdc = Tegangan Keluaran (Volt) Vm = Tegangan Maksimum (Volt) Inverter
Inverter merupakan suatu rangkaian yang digunakan untuk mengubah sumber tegangan DC tetap menjadi sumber tegangan AC dengan frekuensi tertentu. Rugi-rugi atau losses yang terjadi pada inverter biasanya berupa dissipasi daya dalam bentuk panas. Inverter paling efisien ketika memberikan 50% sampai 90% dari rating daya terus-menerus pada beban.
Dioda
Dioda adalah komponen aktif yang merupakan komponen penyearah. Dioda terbuat dari semikonduktor jenis silicon dan germanium.
MOSFET
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah suatu transistor dari bahan semikonduktor (silikon) dengan tingkat konsentrasi ketidakmurnian tertentu.
IC Regulator
IC regulator di sini mempunyai fungsi untuk menstabilkan tegangan DC. LM78xx memiliki tegangan keluaran tertentu tergantung dari jenis IC tersebut.
Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, pemotong (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau fungsi lainnya.
Transformator
Transformator adalah alat statis yang digunakan untuk mentransfer energi dari satu rangkaian AC ke rangkaian yang lain, kemungkinan menaikan atau menurunkan tegangan namun frekuensinya akan sama pada kedua rangkaian.
Kondensator atau Kapasitor
Kondensator ini biasa diberi dengan simbol dengan notasi C. Dalam bidang elektronika yang dimaksud dengan kapasitas adalah kemampuan untuk menyimpan elektron-elektron atau energi listrik.
Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengatur serta menghambat listrik. Resistor diberi lambang R yang juga disebut “Werstand”.
Induktor
Induktor adalah kumpaaran dengan bermacam-macam ukuran yang dirancang untuk menghasilkan sejumlah induktansi yang tertentu ke dalam sebuah rangkaian. Untuk mencari nilai induktansi dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan
2.2 di bawah ini : (Sumber:
http://elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/ teknik_rangkaian_listrik2/12_induktor.pdf). L= µ0 𝑁2𝐴 ℓ [MikroHenry]…….…….…(2.2) Keterangan : L = Induktansi (μH)
μo = permeabilitas ruang hampa (4π × 10−7
wb/A.m)
N = Jumlah lilitan A = Luas inti (m2) ℓ = Panjang lilitan (m) Printed Circuit Board (PCB)
Papan sirkuit cetak printed circuit board atau PCB adalah papan yang terbuat dari bahan isolator dan permukaaanya dilapisi tembaga.
Tahanan Listrik
Definisi tahan listrik adalah suatu besaran yang menyatakan adanya hambatan dari bahan peenghantar di dalam menyalurkan arus listrik. Untuk mencari tahan listrik dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan 2.3 di bawah ini : (Budiono Mismail, 1983 : 56)
R =ρ.ℓA [𝑂ℎ𝑚]...(2.3) Keterangan :
A : luas penampang (m2) ℓ : Panjang penghantar (m) ρ : Tahanan jenis penghantar (Ω.m) R : Tahanan penghantar (Ω)
Rugi-Rugi Penghantar
Semakin tinggi resistansi konduktor rangkaian, semakin besar tegangan jatuh di seluruh rangkaian. Susut Tegangan dapat dicari dengan perhitungan jatuh tegangan (∆V) seperti berikut : (Hasan Basri 1997 : 71)
∆ V = │Vk│-│Vt│...(2.4) Keterangan :
∆V = Jatuh tegangan (Volt)
Vk = Nilai tegangan ujung kirim (Volt) Vt = Nilai tegangan ujung terima (Volt)
Untuk mencari luas penampang penghantar dengan persamaan 2.5 di bawah ini : (Hasan Basri 1997 : 71)
(∆V) = I x R [Volt] ...(2.5) Keterangan :
∆V = Jatuh tegangan di ujung penghantar (Volt)
I = Arus beban total (Amper) R = Tahanan penghantar (Ohm)
Dengan berubahnya kualitas daya yang dihantarkan, maka akan timbul rugi daya yang dapat diperoleh dengan persamaan 2.6 di bawah ini : (Hasan Basri 1997 : 71) (ΔP) = 𝐼2x 𝑅 [𝑊𝑎𝑡𝑡]...(2.6)
Keterangan :
∆P = Rugi daya pada penghantar (Watt) I = Arus beban total (Amper)
R = Tahanan penghantar (Ohm)
3. PERANCANGAN ALAT
3.1. Waktu dan Tempat Perancangan Alat
Dalam perancangan dan pembuatan rancang bangun miniatur saluran transmisi daya arus searah (TDAS) ini dilaksanakan pada tanggal 24 Maret 2015 sampai dengan 31 Juli 2015 di Laboratorium Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan.
3.2. Gambaran Umum
Perancangan alat ini di tunjukan untuk contoh aplikasi dalam pengiriman tenaga listrik sistem arus searah dalam bentuk miniatur, dengan memanfaatan komponen elektronika daya sebagai salah satu bagian penting dalam sistem transmisi daya arus searah. Dalam perancangan alat ini dibagi dalam dua tahap, antara lain adalah :
- Tahap Konstruksi dan Pengukuran - Tahap Instalasi atau Pemasangan
Sistem kerja dari saluran transmisi daya arus searah terdapat pada gambar 3.1 di bawah ini :
Menara
Transmisi Beban
Sumber AC
3 Phasa Konverter Busbar Inverter
Filter
Gambar 3.1 : Skema Sistem Saluran Transmisi Daya Arus Searah
3.3. Peralatan Perancangan Alat
Dalam perancangan saluran transmisi daya arus searah sebagai media pengiriman tenaga listrik ini menggunakan peralatan-peralatan sebagai berikut:
- Solder - Multimeter - Penggaris - Obeng - Lem tembak - Kikir - Tang
- Mesin gulung kawat email - Gergaji
- Mesin Bor
3.4. Perancangan Konstruksi Alat
Pada perancangan konstruksi alat pada tahap ini di bagi tiga bagian penting, yaitu antara lain :
1. Perancangan bidang alas permukaan menara transmisi.
2. Perancangan dan penyusunan menara transmisi keseluruhan.
3. Pemasangan komponen pelengkap saluran transmisi.
3.5. Perancangan Komponen Pelengkap Saluran Transmisi Daya Arus Searah (TDAS)
Dalam sistem transmisi daya arus searah terdapat beberapa komponen diantaranya sudah dijelaskan pada sub bab di atas, namun ada komponen yang sangat penting dalam perancangan saluran transmisi daya arus searah yaitu :
1. Perancangan gardu induk (G.I) konverter.
2. Perancangan gardu induk (G.I) inverter.
Perancangan Gardu Induk (G.I)
Konverter
Pada dasarnya gardu induk diperlukan dalam transmisi daya listrik sebagai pusat kendali beban atau penghubung, tidak terkecuali pada sistem saluran transmisi daya arus searah.
1. Pengaman panas (thermis)
Dalam rangkaian penyearah setengah gelombang 3 phasa memiliki tiga buah dioda daya yang dipasang berjajar, ketiga dioda daya tersebut dipasangkan pada sebuah besi pendingin (heatsink) berbentuk persegi panjang. Pemasangan heatsink pada rangkaian penyearah ditunjukan pada gambar 3.7 di bawah ini :
Gambar 3.7 : Pemasangan Dioda Pada Heatsink
2. Pengaman transien tegangan.
Pada rangkaian penyearah setengah gelombang 3 phasa mutlak diperlukan tiga buah induktor sebagai pengaman transien tegangan yang mengalir ke komponen dioda daya. Berikut adalah pemasangan posisi induktor ditujunkan oleh gambar 3.8 di bawah ini :
Gambar 3.8 : Hasil Pemasangan Komponen Induktor
Pada perancangan alat ini rangkaian penyearah yang digunakan adalah rangkaian penyearah setengah gelombang tiga phasa. Pada rangkaian tersebut memerlukan tiga buah dioda daya yang disusun secara sejajar. Berikut adalah rangkaian penyearah yang digunakan dalam perancangan pada alat di tunjukan pada gambar 3.9 di bawah ini :
Gambar 3.9 : Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Tiga Phasa
Setelah komponen disusun seperti gambar rangkaian di atas, maka terlihat hasil pemasangan seperti pada gambar 3.10 di bawah ini :
Gambar 3.10 : Hasil Perancangan Rangkaian Penyearah
Perancangan Gardu Induk (G.I) Inverter Pada perancangan alat ini inverter dipasangkan pada sisi ujung penerima saluran transmisi yang berfungsi sebagai pembalikan dari arus DC ke AC agar jenis beban yang dipakai bisa beragam. Berikut adalah rangkaian inverter yang digunakan pada alat ini adalah seperti pada gambar 3.11 di bawah ini :
Gambar 3.11 : Rangkaian Inverter Setelah komponen disusun seperti gambar rangkaian di atas, maka terlihat hasil pemasangan perancangan rangkaian inverter, seperti pada gambar 3.12 di bawah ini :
Gambar 3.12 : Hasil Perancangan Rangkaian Inverter
3.6. Perancangan Sistem Transmisi Daya Arus Searah (TDAS)
Model transmisi arus searah yang digunakan dalam perancangan alat ini adalah tipe saluran jenis bipolar yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya. Pada dasarnya saluran jenis ini memiliki dua polaritas yaitu kutub positif dan negatif, dalam sistem transmisi daya arus searah hanya bagian transmisinya saja yang berarus searah. Hasil perancangan dari sistem transmisi daya arus searah terdapat pada gambar 3.14 di bawah ini :
Gambar 3.14 : Hasil Perancangan Sistem TDAS
3.7. Cara Kerja Pengoperasian Miniatur Saluran Transmisi Daya Arus Searah (TDAS)
Cara kerja alat miniatur saluran transmisi daya arus searah pada hampir seperti pengoperasian sistem transmisi pada umumnya. Alat ini adalah penggabungan dari 3 rangkaian yaitu : rangkaian G.I konverter, kabel penghantar transmisi, dan rangkaian G.I inverter. Cara kerja alat ini sangat sederhana, akan tetapi pada pengoperasiannya benar-benar harus memperhatikan aspek keselamatan.
4. PENGUJIAN DAN ANALISA
PERANCANGAN ALAT 4.1. Rancangan dan Pengujian
Miniatur saluran transmisi daya arus searah (TDAS) yang dirancang adalah dengan menggabungkan tiga rancangan peralatan utama yaitu terdiri dari peralatan gardu induk (G.I) konverter, media transmisi dan peralatan gardu induk (G.I) inverter.
Selanjutnya peralatan-peralatan tersebut dipasang atau disusun menyerupai sistem TDAS pada umumnya. Untuk melakukan pengujian tersebut diperlukan alat uji atau alat ukur, adapun alat-alat tesebut yaitu :
1. AVO Meter atau Multi Meter 2. Osiloskop Digital
3. Watt Meter
4. Potensio Transformator 3 phasa 5. Clamp Meter
4.2. Analisa Pada Gardu Induk (G.I) Konverter
Dalam pengujian pada peralatan konverter diperlukan alat ukur multimeter untuk mengukur tegangan keluaran pada konverter. Tegangan input tiga phasa untuk pengujian adalah : 320 𝑉𝐿−𝐿, 340 𝑉𝐿−𝐿, 360 𝑉𝐿−𝐿 dan 380 𝑉𝐿−𝐿.
Perhitungan Tegangan Keluaran Pada Konverter
Untuk menghitung tegangan keluaran dari suatu konverter dapat dicari dengan menggunakan persamaan 2.1 pada bab sebelumnya, dalam perancangan ini jenis konverter yang digunakan adalah konverter tiga phasa setengah gelombang.
Perhitungan untuk tegangan input 320 𝑉𝐿−𝐿 : 𝑉𝑑𝑐=3√3 𝑉2𝜋𝑚
𝑉𝑑𝑐=3√3 𝑥 320 𝑉 𝑥 √22𝜋 𝑥 √3
𝑉𝑑𝑐= 216,18 𝑉𝑜𝑙𝑡
Dengan cara yang sama maka didapat perhitungan nilai tegangan keluaran (Vdc) untuk tegangan input lainnya yang telah ditentukan, terdapat pada tabel 4.1 di bawah ini :
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Tegangan Keluaran Konverter
Pengukuran Tegangan Keluaran Pada Konverter
Setelah pendekatan teoritis telah dilakukan dengan cara menghitung tegangan keluaran dengan persamaan di atas, maka selanjutnya adalah membuktikan dengan mengukur tegangan keluaran dengan menggunakan avometer, avometer yang digunakan adalah merk SANWA PC 500a. Berikut adalah hasil pengukuran tegangan keluaran dari konverter terdapat pada tabel 4.2 di bawah ini :
Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran Konverter
Analisa Tegangan Keluaran Pada
Konverter
Setelah mendapatkan hasil perhitungan dan pengukuran maka bisa dianalisa bahwa tegangan keluaran hasil perhitungan dan pengukuran ini memiliki selisih yang tidak jauh berbeda, hal ini bisa diamati melalui gambar 4.3 di bawah ini :
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Tegangan Keluaran Konverter
Berdasarkan data pada gambar grafik diatas bisa di analisa bahwa persentase selisih hasil perhitungan dan pengukuran terdapat di bawah ini :
Persentase selisih untuk tegangan input 320 𝑉𝐿−𝐿. (%) = 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 − 𝑃𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 100% = 216,20 𝑉𝑜𝑙𝑡 − 216,18 𝑉𝑜𝑙𝑡 216,20 𝑉𝑜𝑙𝑡 × 100 % = 0,0092 %
Dengan cara yang sama, maka didapat persentase selisih hasil perhitungan dan pengukuran keluaran (Vdc) untuk tegangan input lainnya yang telah ditentukan terdapat pada tabel 4.3 di bawah ini :
Tabel 4.3. Persentase Tegangan Keluaran Konverter
4.3. Analisa Rugi – Rugi Saluran Pada Sistem Transmisi Daya Arus Searah (TDAS)
Pada pembahasan sebelumnya telah dibahas tentang analisa tegangan output dari rangkaian konverter pada sistem TDAS. Dalam pembahasaan kali ini adalah menganalisis tentang rugi-rugi pada saluran sistem TDAS, antara lain adalah pada saluran kabel transmisi. Perlu diingat dalam sistem TDAS tidak memiliki sifat kapasitansi dan induktansi pada saluran, dikarenakan arus searah tidak memiliki frekuensi.
Percobaan Pengukuran Pada Saluran Transmisi
Dalam percobaan ini subjek
tegangan penerima di awal dan di ujung saluran transmisi, alat ukur yang digunakan adalah voltmeter. Berikut adalah skema rangkaian pengukuran pada saluran kabel transmisi yang di tunjukan pada gambar 4.4 di bawah ini :
Gambar 4.4 : Skema Pengukuran Untuk Saluran Transmisi
Hasil Pengukuran Tegangan Pada
Penghantar Saluran Transmisi
Setelah dilakukan pengujian
pengukuran tegangan pada penghantar saluran transmisi berdasarkan dengan prosedur skema rangkaian di atas, maka didapat hasil pengukuran yang dihimpun ke dalam Tabel 4.4 di bawah ini :
Tabel 4.4. Hasil Pengukuran Tegangan Pada Penghantar Saluran Transmisi
Berdasarkan data pengujian di atas maka dapat dihitung jatuh tegangan disisi pengiriman dan penerima pada penghantar saluran transmisi menggunakan persamaan 2.6 yang terdapat pada bab sebelumnya. Berikut adalah perhitungan jatuh tegangan pada penghantar saluran transmisi :
∆V = Vk – Vt
= 216,2 Volt – 215,1 Volt = 1,1 Volt
Jadi nilai jatuh tegangan pada penghantar saluran transmisi adalah 1,1 volt, maka persentase jatuh tegangan adalah sebagai berikut :
∆V (%) = 216,2 𝑉𝑜𝑙𝑡 −215,1 𝑉𝑜𝑙𝑡216,2 𝑉𝑜𝑙𝑡 𝑥 100 %
= 1,1 𝑉𝑜𝑙𝑡
216,2 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑥 100 %
∆V (%) = 0,508 %
Selanjutnya dengan cara yang sama, dapat menghitung tegangan uji yang lainnya. Hasil perhitungan keseluruhan dihimpun pada tabel 4.5 di bawah ini :
Tabel 4.5. Hasil Analisa Jatuh Tegangan Pada Penghantar Saluran Transmisi
Berikut adalah grafik jatuh tegangan pada penghantar saluran transmisi yang ditunjukan pada gambar 4.5 di bawah ini :
Gambar 4.5 : Grafik Jatuh Tegangan Pada Saluran Transmisi
4.4. Analisa Rugi – Rugi Pada Gardu Induk (G.I) Inverter
Pada pembahasan kali ini adalah inti dari pembahasan-pembahasan sebelumnya yang menitik beratkan pada analisis rugi daya dari penyaluran hingga ke rangkaian inverter yang selanjutnya dihubungkan ke beban yang telah ditentukan. Pada pengujian ini tegangan transmisi diturunkan antara 12 Volt s/d 15 Volt, hal ini dikarenakan atas pertimbangan sebagai berikut :
1. Input tegangan kerja pada suatu inverter adalah 12 Volt s/d 20 Volt.
2. Menurunkan tegangan transmisi arus searah sangat sukar dilakukan karena keterbatasan peralatan.
3. Mempertimbangkan aspek keselamatan pada saat pengujian.
Pengujian Pengukuran Pada Rangkaian Inverter
Skema pengujian sangat perlu dilakukan dalam pengujian alat agar prosedur pengujian tersusun dengan baik. Berikut adalah beban yang digunakan pada pengujian rangkaian inverter yang telah dihimpun dalam tabel 4.6 di bawah ini :
Tabel 4.6. Daftar Jenis Beban Untuk Pengujian
Skema pengukuran pada pengujian rangkaian inverter terlihat seperti pada gambar 4.6 di bawah ini :
Gambar 4.6 : Skema Pengukuran Untuk Pengujian Rangkaian Inverter Hasil Pengukuran Pada Rangkaian Inverter
Setelah dilakukan pengujian
pengukuran tegangan pada penghantar saluran transmisi berdasarkan dengan prosedur skema rangkaian di atas, maka didapat hasil pengukuran yang dihimpun ke dalam tabel 4.7 di bawah ini :
Tabel 4.7. Hasil Pengukuran Pada Rangkaian Inverter
Berikut adalah grafik dari hasil pengukuran tegangan pada rangkaian inverter ditunjukkan pada gambar 4.8 di bawah ini :
Gambar 4.8 : Grafik Pengukuran Tegangan Pada Inverter
Berikut adalah grafik dari hasil pengukuran arus pada rangkaian inverter di tunjukan pada gambar 4.9 di bawah ini :
Gambar 4.9 : Grafik Pengukuran Arus Pada Inverter
Analisa Efisiensi Daya Pada Rangkaian Inverter
Pengujian Efisiensi daya pada rangkaian inverter sangat perlu dilakukan agar optimal dalam penyaluran tenaga listriknya. Seperti pada pengujian di atas diketahui bahwa inverter tanpa beban pasti memiliki rugi-rugi pada rangkaiannya. Berikut adalah skema pengujian analisa efisiensi pada rangkaian inverter yang ditunjukkan pada gambar 4.9 di bawah ini :
Gambar 4.10 : Skema Pengukuran Daya Untuk Pengujian Rangkaian Inverter
Setelah dilakukan pengujian pengukuran Pengujian Efisiensi pada rangkaian inverter berdasarkan dengan prosedur skema rangkaian di atas, maka didapat hasil pengukuran yang dihimpun ke dalam tabel 4.8 di bawah ini :
Tabel 4.8. Hasil Pengukuran Daya Pada Rangkaian Inverter
Maka efisiensi pada rangkai inverter bisa dihitung dengan cara di bawah ini : Efisiensi (η) = 3 𝑊𝑎𝑡𝑡5 𝑊𝑎𝑡𝑡𝑥 100 %
= 0,6 𝑥 100 % Efisiensi (η) = 60 %
Selanjutnya dengan cara yang sama, dapat menghitung tegangan uji yang lainnya. Hasil perhitungan keseluruhan dihimpun pada tabel 4.9 di bawah ini :
Tabel 4.9. Hasil Analisa Efisiensi Daya Pada Rangkaian Inverter
Dari hasil pada tabel 4.9 di atas dapat nilai efisiensi (η) pada inverter berkisar 60 % sampai dengan 80 %, nilai efisiensi ini sudah sesuai dengan kisaran efisiensi inverter pada umumnya yaitu antara 50% - 90%.
5. KESIMPULAN
Setelah melakukan pengamatan dan pengujian alat, selanjutnya dapat diperoleh kesimpulan yaitu sebagai berikut :
1. Tegangan keluaran dari rangkaian konverter antara perhitungan dengan pengukuran selisihnya adalah 0,009 % sampai dengan 1,3 %.
2. Jatuh tegangan akibat kabel penghantar pada saluran transmisi selisihnya adalah 1,1 Volt sampai dengan 1,5 Volt serta persentase rata-rata 0,5 %, hal ini dikarenakan sistem TDAS tidak memiliki rugi kapasitif dan induktif. 3. Walaupun inverter tidak dipasang beban
akan tetapi tetap menghasilkan tegangan 14,51 Volt dan arus 0,38 Amper yang mengakibatkan trafo pada inverter sedikit bergetar dan pada kenyataannya inverter sendiri adalah beban walaupun tanpa dikopel beban.
4. Bahwa inverter tanpa beban memiliki efisiensi sekitar 60 % dan bila inverter dipasang dalam keadaan berbeban memiliki efisiensi lebih dari 62,5 %.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Artono Arismunandar, 2004, Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik II, Pradnya Paramita, Jakarta.
[2] Aslimeri, dkk, 2008, Teknik Transmisi Tenaga Listrik, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Jakarta.
[3] Budiono Mismail, 1983, Analisa Sistem Tenaga, Lembaga Penerbitan Universitas Brawijaya, Malang.
[4] Cekmas Cekdin dan Taufik Barlian, 2013, Transmisi Daya Listrik, Andi Offset, Yogyakarta. [5] Frank Petruzella, 1996, Elektronika
Industri, Andi Offset, Yogyakarta.
[6] Hamzah Berahim, 1996, Pengantar Dasar Teknik Tenaga Listrik, Andi Offset, Yogyakarta.
[8] Hasan Basri, 1997, Sistem Distribusi Daya Listrik, ISTN, Jakarta.
[9] Muhammad H. Rashid, 1999,
Elektronika Daya Jilid I, Prenhallindo, Jakarta.
[10] Panitia SNI, 2001, Ruang Bebas dan Jarak Bebas Minimum pada Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) dan Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET), BSN, Jakarta. [11] Vijay K. Sood, 2004, HVDC and
FACTS Controllers
Applications of Static Converters in Power Systems, Kluwer Academic Publishers, Boston.
[12]...,https://ehendra.files.wordpress. com/2011/06/stl-llll3.jpg (Diakses pada tanggal 10 April 2015)
[13]...,http://www.ee.co.za/wpcontent /uploads/2015/01/TDAS-powerline.jpg (Diakses pada tanggal 10 April 2015) [14]...,https://c1.staticflickr.com/3/21
29/2260834899_3366a67a5a.j pg (Diakses pada tanggal 21 April 2015)
[15]...,http://steelheadmetals.com/ima ges/energy-pic.jpg (Diakses pada tanggal 21 April 2015) [16]...,http://www.datcllc.com/wpcon
tent/uploads/2013/03/HVDC-art.jpg (Diakses pada tanggal 14 Mei 2015)
[17]...,http://img1.tradeget.com/2513 74/806247564.JPG (Diakses pada tanggal 14 Mei 2015) [18]...,http://repository.usu.ac.id/bitstr
ter%20II.pdf (Diakses pada tanggal 12 Juni 2015)
[19]...,http://elektronikadasar.web.id/ artikelelektronika/converter-dc-12v-ke-ac-220v/ (Diakses pada tanggal 12 Juni 2015) [20]...,http://duniaelektonika.blogspot
.com/2013/01/jenis-jenis-dioda-beserta-fungsinya.html (Diakses pada tanggal 29 Juli 2015)
[22]...,http://teknisielektro.blogspot.co m/2012/08/cara-membuat-pcb-menggunakansetrika.html (Diakses pada tanggal 29 Juli 2015)
PENULIS :
1) Alry Purwariyadi ST., Alumni (2015)
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan.
2) Prof. Dr. Ir. H. Didik Notosudjono,
M.Sc.Guru Besar Staf Dosen Program
Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor.
3) Agustini Rodiah Machdi, ST.,MT.
Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor.
