SUPPLY DAN BIAYA KONDUKTOR UTK SISTEM OVERHEAD DAN

UNDERGROUND

SISTEM SUPPLY

Energi listrik umumnya dibangkitkan di Power Station yang berjarak jauh dari pemukiman penduduk.

Namun permasalahannya adalah bagaimana melakukan transmisi daya dalam jumlah besar pada jarak yang jauh (ke pusat beban) dan dg biaya yang seekonomis mungkin.

TRANSMISI & DISTRIBUSI DENGAN SISTEM DC

Diperlukan hanya 2 konduktor saja untuk transmisi, dan memungkinkan untuk melakukan transmisi hanya dengan 1 konduktor dengan menggunakan bumi sebagai returning konduktor. Ini sangat menghemat copper.

Tanpa masalah induktansi, kapasitansi, pergeseran phase dan surge di proses transmisi.

Tidak ada skin efek Potensial stress pada insulasi adalah 1/√2 kali dari sistem ac untuk tegangan kerja yang

sama. Sehingga untuk tegangan kerja yang sama, kebutuhan insulasi lebih sedikit. Arus charging yang memberikan kontribusi terhadap rugi-rugi kontinyu, tidak ada. Rugi-rugi corona lebih sedikit dan interferensi dengan rangkaian komunikasi berkurang. Kabel underground bisa digunakan karena tekanan potensial lebih kecil dan rugi-rugi

dielektrik diabaikan. Untuk beban dan tegangan sending end yang sama regulasi tegangan saluran

transmisi dc lebih baik. Tidak diperlukan stabiliser untuk jarak transmisi yang cukup panjang. Kesulitan untuk sistem ini adalah mendapatkan tegangan tinggi untuk transmisi daya

listrik, karena tegangan tidak bisa di step up.

TRANSMISI & DISTRIBUSI DENGAN SISTEM AC Keuntungan utama sistem ac adalah tegangan bisa di step up untuk

proses transmisi dan step down pada distribusi, sehingga dapat meningkatkan efisiensi.

Keuntungan lain daya bisa dibangkitkan pada tegangan tinggi dengan mudah dan perawatan GI ac lebih mudah dan lebih murah.

Adapun kerugiannya, pada kasus saluran overhead, jarak antar konduktor lebih dijaga dalam rangka meningkatkan adequate insulasi dan untuk menghindari rugi-rugi corona.

Diperlukan copper lebih banyak. Semakin panjang saluran transmisi maka kapasitansi saluran lebih

besar. Ada rugi-rugi kontinyu arus charging bahkan ketika saluran terbuka.

Kontruksi saluran transmisi tidak semudah seperti pada sistem dc. Alternator-alternator harus disinkronisasi sebelum dipararel. Kecepatan yang bervariasi dari alternator harus dikontrol.

PERBANDINGAN SISTEM OVERHEAD DAN SISTEM UNDERGROUND

Transmisi dan distribusi daya listrik bisa dibawa oleh sistem overheadSebaik sistem underground. Perbandingan antara keduanya adalah

sbb: Public safety : sistem underground lebih aman dari pada overhead Initial cost : sistem underground lebih mahal. Flexibility : Sistem overhead lebih flexibel dari pada sistem

underground. Dalam sistem overhead konduktor baru dapat ditempatkan pada sepanjang saluran yang ada untuk expansi beban. Sedangkan pada sistem underground, konduktor baru harus ditempatkan pada saluran baru.

Working voltage : sistem underground tidak bisa bekerja pada tegangan diatas 66Kv karena faktor insulasi, tetapi overhead bisa didisain utk tegangan s/d 400Kv.

Maintenance Cost : biaya perawatan sistem underground sangat rendah dibanding sistem overhead.

PERBANDINGAN SISTEM OVERHEAD DAN SISTEM UNDERGROUND

Frequency of Accidents : peluang kecelakaan pada sistem underground sangat rendah dibanding sistem overhead.

Voltage Drop : drop tegangan di sistem underground rendah krn jarak yg kecil antara konduktor2nya dibanding saluran overhead.

Fault Location and Repair : Meski jarang terjadi gangguan di underground, tetapi jika terjadi maka sulit utk mencari lokasi gangguan serta perbaikannya sulit dan mahal.

Charging Current : Pada kabel dg jarak konduktor2 pendek dihasilkan kapasitansi yang besar, shg menghasilkan arus charging yg lebih besar.

PENGARUH TEGANGAN KERJA TERHADAP UKURAN FEEDER

Beberapa keuntungan dari penggunaan

tegangan tinggi transmisi dan distribusi

energi listrik pada sistem dc.

Mengurangi ukuran feeder dan distributor Meningkatkan effisiensi transmisi

PERBANDINGAN KEBUTUHAN COPPER UTK SISTEM OVERHEAD DAN UNDERGROUND

Sulit utk membandingkan dan memutuskan mana yg labih baik antara sistem overhead atau underground. Shg perlu ada prioritas utk dijadikan referensi dasar pembanding, yaitu masalah penghematan copper.

PERBANDINGAN KEBUTUHAN COPPER UTK SISTEM OVERHEAD DAN UNDERGROUND

Utk transmisi dg sistem overhead, dg konduktor2nya diinsulasi dari x-arm dan menara pendukung, sehingga tegangan max antara tiap konduktor dan bumi menjadi dasar pembanding volume copper.

Sedang transmisi dg sistem underground, tekanan disruptive max terjadi antara 2 konduktor, sehingga tegangan max antar konduktor menjadi dasar pembanding volume copper.

Perbandingan biaya konduktor Sistem Overhead untuk berbagai macam Sistem Transmisi Daya.

Dalam semua kasus berikut dibuat asumsi :

Daya yang ditransmisikan sama (P). Jarak transmisi sama (l) Losses sama (W) Tegangan max ke bumi sama (Vm).

SISTEM DC 2 KAWAT DG 1 KONDUKTOR DIBUMIKAN

Karena tegangan max antar konduktor = Vm volt.

Arus beban, I1 = P/Vm Losses,

)(4

2

2

22

2

22

1

2

2

1

1

2

21

RferensiKWV

PadiperlukanygChopperVolume

WV

PaadalahKonduktorPermukaanLuasan

aV

PRIW

m

m

m

SISTEM DC 2 KAWAT DG MID POINT DIBUMIKAN

Maka tegangan max antar konduktor

= 2 Vm volt. Arus beban, I2 = P/2Vm Losses,

Maka copper yg dibutuhkan utk sistem ini adalah ¼ dari kebutuhan copper sistem di atas.

KWV

PadiperlukanygChopperVolume

WV

PaadalahKonduktorPermukaanLuasan

aV

PRIW

m

m

m

25,02

2

222

2

22

2

2

2

2

2

2

222

SISTEM DC 3 KAWAT

Tegangan antara phasa ke ground= Vm volt.

Asumsi luas permukaan konduktor netral = ½ luas konduktor phasa.

KWV

PacopperVol

WV

Pa

aV

PRIWSaluranLosses

V

P

V

P

IbebanArus

m

m

m

mm

3125.02

5.25.2

2

222,

22,

2

22

3

2

2

3

3

2

323

3

SISTEM AC 1 PHASA, 2 KAWAT DG 1 KONDUKTOR DITANAHKAN.

Teg rms antar konduktor = Vm/√2.

222

22

4

22

2

4

224

2

4

2

424

4

cos

2

cos

82

cos

4

cos

4

cos

222,

cos

2

cos2

,

K

WV

PacopperVol

WV

Pa

Va

P

aV

PRIWLosses

V

PV

PIbebanArus

m

m

mm

mm

SISTEM AC 1 PHASA, 2 KAWAT DG MID PONT DITANAHKAN

Teg peak antar konduktor = 2Vm. Teg rms antar konduktor = 2Vm/√2.

222

22

5

22

2

5

225

2

5

2

525

5

cos

5.0

cos

22

cos

coscos222,

cos2,

K

WV

Pacoppervol

WV

Pa

Va

P

aV

PRIWLosses

V

PIbebanArus

m

m

mm

m

SISTEM AC 1 PHASA 3 KAWAT Teg rms antara outer

dan ground = Vm/√2.

222

22

6

22

2

6

226

2

6

2

626

6

cos

625.0

cos

5.25.2

2/1,

cos

coscos222,

cos2cos2

2/,

K

WV

PacopperVol

outerluasnetralkawatluasanAsumsi

WV

Pa

Va

P

aV

PRIWLosses

V

PVP

IbebanArus

m

m

mm

mm

SISTEM AC 2 PHASA, 4 KAWAT

Teg rms antar outer = 2Vm/√2. Supply beban tiap phasa = P/2.

222

22

7

22

2

7

27

2

2

7

2

727

7

cos

5.0

cos

24

cos2

cos2cos2244,

cos22,

K

WV

PacopperVol

WV

Pa

aV

P

aV

PRIWLosses

V

PIbebanArus

m

m

mm

m

SISTEM AC 2PHASA, 3 KAWAT

Maka Vphase rms = Vm/√2 volt.

Arus pada tiap konduktor phasa,

22

..

2

cos2cos2

2/

8

8

8888

828

28

R

I

IR

I

IRRnetral

IIInetralkawatdiArus

V

PVP

I

n

mms

SISTEM AC 2PHASA, 3 KAWAT Asumsi kerapatan arus konstan, dan asumsi luas

konduktor netral = √2 luas konduktor phasa. Losses Saluran,

KWV

P

WV

PaacopperVol

WV

Pa

aV

P

aI

RIRIW

m

m

m

m

2

2

22

22

2

22

22

88

22

22

8

822

22

8

28

82

8828

cos

457.112

cos2

22cos2

22

22cos2

22cos2

222

22

SISTEM AC 3 PHASA 3 KAWAT Vphase rms = Vm/√2 volt. Arus beban perphasa,

KWV

PacopperVol

WV

Pa

aV

P

aV

P

RIWSaluranLosses

V

PVP

I

m

m

mm

mm

222

22

9

22

2

9

922

2

9

2

929

9

cos

5.0

cos

23

cos3

2

cos3

2

cos3

23

3,

cos3

2

cos2

3/

Dalam semua kasus berikut dibuat asumsi :

Daya yang ditransmisikan sama (P). Jarak transmisi sama (l) Losses sama (W) Tegangan max anatara 2 konduktor

sama (Vm).

Perbandingan biaya konduktor Sistem Underground untuk berbagai macam Sistem Transmisi Daya.

SISTEM DC 2 KAWAT

Tegangan antar 2 konduktor = Vm. Arus beban, I1 = P/Vm. Losses,

)(4

2

2

22

2

22

1

2

2

1

12

2

121

referensiKWV

PacopperVol

WV

Pa

aV

PRIW

m

m

m

SISTEM DC 2 KAWAT DG TITIK TENGAH DIBUMIKAN

Sistem ini memiliki vol konduktor sama dengan sistem dc 2 kawat.

SISTEM AC 1 PHASA

Teg max antar outer = Vm. Teg rms antar outer = Vm/√2.

222

22

4

22

2

4

422

2

4

244

24

cos2

4

cos

2

cos

82

cos

4

cos

422,

cos2

,

K

WV

PacopperVol

WV

Pa

aV

P

aIRIWLosses

VP

IbebanArus

m

m

m

VP

mm

SISTEM AC 1 PHASA, 2 KAWAT DG MID POINT DITANAHKAN Sistem ini sama dengan sistem

ac 1 phasa 2 kawat maka vol copper yg diperlukan adalah 2/cos2ɸ kali K.

SISTEM AC 1 PHASA, 3 KAWAT

Asumsi beban balance. Dg luas konduktor netral = ½ luas outer.

Maka kebutuhan copper =

.2cos

5.2

cos

5.2

cos

105.2

2

222

22

4

kawatdcsistempadakebutuhankalidibutuhkanygcoppervolMaka

K

WV

Pa

m

SISTEM AC 2 PHASA, 3 KAWAT

Tegangan antar phase rms = Vm/√2. V phase rms = Vm/√2√2 = Vm/2.

2

mv

2

mv

Vm√2I8

I8

2

2

22

22

88

22

2

8

822

2

8

2

88

28

8

8

cos

914.2

22cos

22

22cos

22cos

222,

2

2

coscos2.2

K

WV

PaacopperVol

WV

Pa

aV

P

aI

aIWLosses

phasakawatluasantengahkawatLuasan

ItengahkawatdiArus

V

PVP

I

m

m

m

mm

SISTEM AC 2 PHASA, 4 KAWAT

Sistem ini ekivalen dg 2 buah sistem ac 1 phasa 2 kawat.

Luasan konduktor phase = ½ luasan konduktor sistem ac 1 phasa 2 kawat, tetapi utk 4 kawat perlu 2x kawatnya.

Shg kebutuhan copper = 2/cos2ɸ kali K.

SISTEM AC 3 PHASA, 3 KAWAT Tegangan max antar konduktor = Vm. Tegangan rms antar konduktor = Vm/√2. Tegangan phasa rms = Vm /√2 √3 = Vm/√6. Arus beban,

KWV

PacopperVol

WV

Pa

aV

P

aIWSaluranLosses

V

PVP

I

m

m

m

mm

222

22

9

22

2

9

922

2

9

29

9

cos

5.1

cos

63

cos

2

cos9

.6.33,

cos3

6

cos6

3

SISTEM AC 3 PHASA, 4 KAWAT

Asumsi beban balance. Sistem ini sampai dengan luas

penampang konduktor = sistem di atas.

Shg vol copper

222

22

9 cos

75.1

cos

75.3

K

WV

PaVol

m