Modul 5 Page 1

Modul 5 Dasar Konversi Energi Listrik

Saluran Transmisi

Saluran transmisi berfungsi untuk membawa tenaga listrik dari pusat – pusat

pembangkit ke pusat – pusat beban melalui saluran tegangan tinggi atau melalui tegangan

ekstra tegangan tinggi.

Tegangan tinggi dalam dunia teknik tenaga listrik ialah semua tegangan yang

dianggap cukup tinggi sehingga di perlukan pengujian dan pengukuran dengan tegangan

tinggi yang semuanya bersifat khusus dan memerlukan teknik – teknik tertentu atau dimana

gejala – gejala tegangan tinggi mulai terjadi.

Contoh :

Tegangan tinggi 150 KV

Tegangan ekstra tegangan tinggi 500 KV

Tegangan sub transmisi 70 KV

Tegangan distribusi primer 20 KV (tegangan menengah).

Peningkatan tegangan pada saluran transmisi mempunyai nilai ekonomis yang sangat

penting sehingga memberikan keuntungan.- keuntungan.

a) Untuk penyaluran daya yang sama arus yang di alirkan menjadi berkurang berarti

penggunaan bahan tembaga pada kawat penghantar akan berkurang dengan

bertambahnya tingginya tegangan transmisi.

b) Luas penampang konduktor yang digunakan berkurang, sehingga struktur

penyangga konduktor menjadi lebih kecil.

c) Oleh karena arus yang mengalur pada saluran transmisi lebih kecil maka jatuh

tegangan juga menjadi kecil.

Bertambah tingginya tegangan transmisi mengakibatkan:

Jarak bebas antara kawat penghantar harus lebih besar.

Panjang gandengan isolator harus lebih besar hal ini mengakibatkan pula:

Meningkatnya biaya menara dan konstruksi penopang.

5.1 Dikenal dua macam saluran Transmisi

1. Saluran udara (overhead line) yang menyalurkan energi listrik melalui kawat – kawat

yang di gantungkan pada tiang – tiang transmisi dengan perantara isolator.

2. Saluran bawah tanah (underground) yang menyalurkan tenaga listrik melalui kabel

bawah tanah.

Keuntungan dan kerugian:

1. Saluran udara

Biaya pembangunannya lebih murah

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 1

Modul 5 Page 2

Perbaikannya lebih murak bila terjadi kerusakan.

Terpengaruh keadaan cuaca buruk, tangan, hujan, angin, bahaya petir dan

sebagainya.

2. Saluran bawah tanah.

Dapat terpengaruh oleh cuaca buruk, tangan, hujan, angin, bahaya petir dan

sebagainya.

Lebih estetis karena tidak mengganggu pandangan.

Lebih aman

Pembangunannya jauh lebih mahal.

Bila terjadi hubung singkat, perbaikannya lebih sukar di lakukan.

5.1.1 Saluran Transmisi SC dan DC

Menurut jenis arusnya di kenal sistem arus bolak – balik (AC) dan sistem arus

searah (DC)

Pada sistem AC, penaikan dan penurunan tegangan mudah dilakukan dengan

menggunakan transformator. Sehingga saluran transmisi di dunia sebagai besar adalah

sistem AC (sistem 1 fasa dan sistem 3 fasa).

Sistem 3 fasa mempunyai kelebihan di banding dengan sistem 1 fasa karena:

a. Daya yang di salurkan lebih besar.

b. Mudah pembangkitkannya.

c. Mudah mengubah tegangannya.

Di beberapa bagian dunia, saluran transmisi dengan sistem DC sudah banyak di

gunakan sebab mempunyai beberapa keuntungan :

1. Isolasinya lebih sederhana.

2. Daya guna yang lebih tinggi

Disamping mempunyai keuntungan juga mempunyai kerugian:

Pembangunannya lebih mahal

Di perlukan biaya peralatan pengubah arus : dari inverter ke konverter yang cukup

tinggi.

5.1.2 Tegangan Transmisi.

Tegangan di indonesia pemerintah telah menyeragamkan deretan tegangan tinggi

sebagai berikut:

Tegangan nominal (KV) : ( 30 – 66 – 150 – 220 – 380 – 500

Tegangan tertinggi untuk perlengkapan (KV) : (36) – 72,5 – 170 – 245 – 420 – 525.

Penentuan deretan tegangan diatas di sesuaikan dengan rekomendasi IEC.

Apabila tegangan transmisi di tinggikan :

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 2

Modul 5 Page 3

Maka daya guna penyaluran akan naik oleh karena rugi – rugi transmisi turun. Juga terjadi

penaikkan isolasi dan biaya peralatan dan gardu induk.

Untuk merencanakan penentuan tegangan

Harus di lihat dari segi standarisasi peralatan yang ada.

Penentuan tegangan merupakan bagian dari perencabngan sistem secara

keseluruhan.

Dalam pemilihan tegangan transmisi di lakukan dengan :

Memperhitungkan daya yang di salurkan

Jumlah rangkaian.

Jarak penyaluran.

Keandalan.

Biaya peralatan untuk tegangan tertentu serta tegangan – tegangan yang sekarang

ada dan yang direncanakan.

5.1.3. Komponen – komponen utama dari saluran udara.

Terdidri dari:

a. Menara transmisi atau tiang transmisi beserta pondasinya.

b. Isolator – isolator.

c. Kawat penghantar (conduktor)

d. Kawat tanah.

Menara atau tiang transmisi

Adalah suatu bangunan penompang saluran transmisi.

Yang ada berupa:

Menara baja

Tiang baja

Tiang beton bertulang

Tiang kayu

Tiang – tiang baja, beton dan kayu di gunakan pada saluran – saluran dengan tegangan

kerja relatif rendah (dibawah 70 KV)

Menara baja untuk saluran transmisi tegangan tinggi atau ekstra tinggi.

Menara baja di bagi sesuai dengan fungsinya yaitu:

Menara dukung

Menara sudut

Menara ujung

Menara percabangan

Menara transposisi.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 3

Modul 5 Page 4

5.1.4. Isolator – isolator.

Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin atau

gelas.

Menurut penggunaan dan konstruksinya di kenal tiga jenis isolator yaitu:

Isolator jenis pendek

Isolator jenis pos saluran.

Isolator gantung.

Isolator jenis pasak dan pos saluran di gunakan pada tegangan rendah (kurang dari 22 – 33

KV).

Isolator gantung dapat di gandeng menjadi rentengan isolator yang jumlahnya di sesuaikan

dengan kebutuhan.

5.1.5. Kawat penghantar.

Jenis kawat yang biasa di gunakan pada saluran transmisi adalah tembaga dengan

konduktivitas 100 % (Cu 100%), Cu 97,5 %) atau aluminium dengan konduktivitas 61 % (Al

61 %).

Kawat penghantar aluminium terdiri dari berbagai jenis dengan lambing sebagai berikut:

AAC = “ All – Aluminium Conductor” yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari

aluminium.

AAAC = “ All – Aluminium – Alloy Conductor “ kawat penghantar yang seluruhnay terbuat

dari campuran aluminium.

ACSR = “ Aluminium Conductor, Steel Reinforced “ yaitu kawat penghantar aluminium

berinti kawat baja.

ACAR = “ Aluminium conductor , Alloy Reinforced “ yaitu kawat penghantar aluminium yang

di perkuat dengan logam campuran.

Kawat penghantar tembaga (CU) mempunyai kelebihan di banding dengan kawat

penghantar aluminium karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi.

Kelemahannya adalah:

Untuk besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dari aluminium.

Untuk saluran – saluran transmisi tegangan tinggi dimana jarak menara transmisi

berjauhan di butuhkan kuat tarik yang lebih tinggi sehingga di gunakan kawat penghantar

ACSR.

5.1.6. Kawat Tanah.

Atau ground miras disebut sebagai kaat pelindung, gunanya untuk melindungi kawat

– kawat penghantar atau kawat – kawat fasa terhadap sambaran petir.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 4

Modul 5 Page 5

Jadi kawat tanah di pasang di atas kawat fasa.

Kawat tanah biasa di pakai kawat baja.

5.1.7. Klasifikasi Saluran Transmisi.

Klasifikasi untuk keperluan diagram pengganti untuk keperluan analisa dan

perhitungan maka diagram pengganti biasa di bagi dalam 3 kelas yaitu:

a. Kawat pendek ( < 80 Km)

b. Kawat menengah ( 80 – 250 Km)

c. Kawat panjang ( > 250 Km)

Klasifikasi di atas berdasarkan panjang kawat, maka tinggi tegangan operasi maka

kemungkinan corona sangat besar.

Korona akan memperbesar kapasitansi dengan demikian mempernesar arus bocor.

klasifikasi saluran transmisi menurut tegangan kerja.

Di indonesia standard tegangan transmisi adalah : 66, 150, 380, dan 500 KV

Dinegara maju ( USA, Canada, Rusia ) tegangan transmisi : 1000 KV

Sehingga di Negara – Negara maju tersebut klasifikasi berdasarkan tegangan adalah:

a) Tegangan tinggi : 138 KV

b) Tegangan ekstra tinggi : 220 – 765 KV

c) Tegangan ultra tinggi : di atas 765 KV

Klasifikasi berdasarkan fungsinya dalam operasi

Berdasarkan fungsinya dalam operasi transmisi sering di beri nama:

a) Transmisi yang menyalurkan daya besar dari pusat – pusat pembangkit ke daerah

beban.

b) Sub – Transmisi:

Adalah transmisi percabangan dari saluran yang tinggi ke saluran yang lebih rendah.

c) Distribusi

5.1.8. Karakteristik Penyaluran Daya

Tenaga listrik di salurkan melalui jaringan transmisi dari pusat pembangkit yang di

sebut pangkal pengiriman, menuju pusat – pusat beban yang disebut ujung penerimaan.

Meskipun tenaga listrik disalurkan dengan system 3 fasa tetapi semua perhitungan di

lakukan berdasarkan hubungan satu fasa system bintang.

Dalam mempelajari karakteristik penyaluran daya yang meliputi variable – variable

tegangan , arus dan hilang daya dapat di lakukan dengan menggunakan dua pendekatan

yang berbeda yaitu:

a) Rangkaian yang parameter atau konstanta – konstanta di konsentrasikan.

Pendekatan ini di gunakan untuk analisis saluran transmisi jarak pendek.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 5

Modul 5 Page 6

b) Rangkaian yang parameter atau konstanta – konstantanya didstribusikan sepanjang

saluran transmisi.

Beberapa perhitungan penting untuk analisis transmisi adalah:

a) Menghitung perbedaan besaran anatara tegangan pada pangkal pengiriman dengan

tegangan pada ujung penerimaan.

b) Menghitung factor daya pada pangkal pengiriman dan ujung penerimaan.

c) Menghitung daya guna transmisi (daya keluaran/ daya masuk)

5.2 Diagram Pengganti Saluran Transmisi

Saluran transmisi jarak pendek

Jarak saluran transmisi kurang 20 Km

Pengaruh kapasitansi di abaikan

Konstanta saluran yang di perhitungkan hanya alas impedansi yang terdiri atas

tahanan dari saluran pendek.

Gambar di bawah ini adalah diagram pengganti dari saluran pendek

Dimana :

tegangan pada ujung pengiriman atau ujung generator.

Arus pada ujung pengiriman atau ujung generator.

Tegangan pada ujung penerimaan atau ujung beban.

Arus pada ujung penerimaan atau ujung beban.

Impedansi saluran.

Maka relasi tegangan dan arus

Pengaturan tegangan atau voltage regulation (VR) di definisikan sebagai berikut:

Dimana :

tegangan scalar ujung beban pada beban nol.

tegangan scalar ujung beban pada beban penuh.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 6

Modul 5 Page 7

Untuk kawat pendek dan

maka

5.3 Saluran Transmisi Jarak menengah

Persoalan saluran transmisi jarak menengah dapat di selesaikan dengan

memperlakukannya sebagai rangkaian T (nominal T) atau rangkaian IT

Kapasitansi di pusatkan pada satu titik (nominal T)

Kapasitansi di pusatkan pada dua titik nominal PI = (T)

Rangkaian T

Hubungan tegangan dan arus

Tetapi

Maka,

Rangkaian IT (PI)

Hubungan tegangan dan arus:

Tetapi

Jadi

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 7

Modul 5 Page 8

Pengaturan tegangan untuk rangkaian nominal PI (IT) atau T :

Maka

Contoh soal

Suatu saluran transmisi fasa tiga, 200 km, 220 KV. Konstanta kawat:

ohm/km

ohm/km

Saluran transmisi diatas menyalurkan daya sebesar 100 MW dan pf = 1,0 pada ujung

beban. Tegangan pada ujung beban 220 KV

Dengan menggunakan representasi nominal PI (IT).

Tentukanlah :

a. Tegangan dan arus pada ujung pengirim

b. Efisiensi transmisi

c. Pengaturan tegangan

Jawab

Diketahui:

Saluran saluran = 200 Km

Tegangan ( ) = 220 KV tegangan pada ujung beban

Daya ( ) = 100 MW

= 1,0 pada ujung beban

ohm/Km

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 8

Modul 5 Page 9

MW/Km

Dit :

a. Tegangan pada ujung pengirim ( ) Arus pada ujung pengirim ( )

b. Efisinsi transmisi ( )

c. Pengaturan tegangan ( )

Penyelesaian :

ohm

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 9