TUGAS AKHIR
MENGHITUNG ANDONGAN KAWAT PENGHANTAR PADA SALURAN TRANSMISI 150 KV Diajukan untuk memenuhi syarat guna menyelesaikan program Strata Satu (S1)
Oleh : Nama
: HARMAIN SAID
NIM
: 0140311-129
Peminatan
: TEKNIK TENAGA LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas akhir ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana, pada jurusan Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana. Judul Tugas Akhir :
MENGHITUNG ANDONGAN KAWAT PENGHANTAR PADA SALURAN TRANSMISI 150 KV
Nama
: Harmain Said
NIM
: 0140311-129
Peminatan
: Teknik Tenaga Listrik
Telah Disetuji dan Diterima Oleh :
Pembimbing
Koordinator Tugas Akhir
Ir. Badaruddin
Ir. Yudhi Gunardi, MT.
Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ir. Budi Yanto Husodo, Msc.
LEMBAR PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir yang berjudul : MENGHITUNG ANDONGAN KAWAT PENGHANTAR PADA SALURAN TRANSMISI 150 KV Adalah benar karya pribadi saya dan sepanjang sepengetahuan saya belum pernah dipublikasikan oleh orang lain dan bukan duplikasi karya tulis yang sudah dipakai untuk mendapatkan gelar sarjana di Universitas lain, kecuali pada bagian-bagian sumber informasi dicantumkan dengan cara referensi yang semestinya. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya.
Jakarta, 21 April 2007 Penulis
Harmain Said
KATA PENGANTAR
Dengan mengucap Bismillaahirrahmaanirrahiim penulis mencoba memulai penulisan Skripsi ini. Syukur yang sedalam-dalamnya penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberi rahmat dan karunia-Nya berupa kesehatan, kesempatan dan kelapangan pikiran kepada penulis hingga akhirnya Skripsi ini selesai. Serta shalawat beriring salam kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW.
Penulisan Skripsi ini dimaksudkan untuk membantu pemahaman dan pengertian mengenai pentingnya andongan pada sistem transmisi. Dalam hal ini penulis mengambil pembahasan tentang ‘ MENGHITUNG ANDONGAN KAWAT PENGHANTAR PADA SALURAN TRANSMISI 150 KV’
Pada penulisan Skripsi ini penulis banyak mendapat dukungan serta bimbingan yang diberikan sehingga memungkinkan bagi penulis untuk dapat menyelesaikan Skripsi ini sesuai dengan rencana. Maka dengan segala ketulusan dan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Ayahanda (Alm) H. Baharuddin Said yang terus memberikan dukungan serta doa restunya. Semoga Allah SWT memberikan karunia-Nya dan memberikan tempat yang baik di sisi-Nya.
2.
Ibunda Hj, Nurdahlena Siregar serta saudara-saudara saya yang tercinta yang tidak pernah lelah memberikan dukungan serta doanya.
iii
3.
Bapak Ir. Badaruddin selaku Pembimbing saya yang selalu memberikan masukan-masukan untuk penulisan Skripsi saya ini.
4.
Bapak Ir. Budi Yanto Husodo, M.Sc selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercubuana.
5.
Bapak Ir. Yenon Orsa, MT selaku Direktur Perkuliahan Sabtu Minggu Universitas Mercubuana yang selalu aktif memberi masukan kepada mahasiswanya untuk dapat menyelesaikan perkuliahan ini.
6.
Seluruh Dosen dan Staf karyawan di Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercubuana.
7.
Buat adik Sapitri yang tidak bosan memberikan dukungan dan doanya hingga penulisan skripsi ini dapat diselesaikan.
8.
Buat semua sahabat-sahabat dekat saya yang selalu membantu.
9.
Buat rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercubuana dan semua pihak yang turut memberikan bantuan, saran dan kritikan demi sempurnya Skripsi ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penyajian Skripsi ini baik tulisan maupun materi masih jauh dari kesempurnaan yang disebabkan oleh keterbatasan kemampuan penulis. Sehingga kemungkinan dijumpai kekurangan-kekurangan dalam Skripsi ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan memohon maaf yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu baik secara langsung
iv
maupun tidak langsung selama penulis menyusun Skripsi ini. Semoga Penulisan Skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca umumnya.
Jakarta, 20 May 2007 Penulis
Harmain Said NIM : 0140311-129
v
ABSTRACT
The transmission lines was something that was very absolute in some system the electricity power.In the distribution of the electricity power from the centres of the generator to the burden (the consumer), where his distance quite far then was carried out through the transmission channel. In this transmission lines the voltage was increased from the centre of the generator through the transformer to the value of the voltage that was wanted. To more optimised results that will be received in building a transmission lines, here the writer tried to discuss the mechanical criterion in transmission planning especially in “ Count Andongan the escort' s Wire to the Transmission Lines 150 of kVA “ as well as several of his supportive aspects like the escort' s clearance, strong attracted the escort and the geographical situation. So as eventually will be received by results that were more optimal to build the transmission lines that in accordance with his geographical condition in order to satisfies the requirement for the electricity power that increasingly increased
vi
ABSTRAK
Saluran transmisi adalah suatu hal yang sangat mutlak dalam suatu system tenaga listrik. Dalam penyaluran tenaga listrik dari pusat-pusat pembangkit ke beban (konsumen), dimana jaraknya cukup jauh maka dilakukan lewat saluran transmisi. Pada saluran transmisi ini tegangan dinaikkan dari pusat pembangkit melalui transformator ke harga tegangan yang diinginkan. Untuk lebih mengoptimalkan hasil yang akan diperoleh dalam membangun sutau saluran transmisi, disini penulis mencoba membahas kriteria mekanis dalam perencanaan transmisi khususnya dalam “ Menghitung Andongan Kawat Penghantar Pada Saluran Transmisi 150 kVA “ serta beberapa aspek yang mendukungnya seperti jarak antara penghantar, kuat tarik penghantar dan keadaan geografis. Sehingga nantinya akan diperoleh hasil yang lebih optimal untuk membangung saluran transmisi yang sesuai dengan kondisi geografisnya guna memenuhi kebutuhan tenaga listrik yang semakin meningkat.
vii
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ……………………………………………
i
LEMBAR PERNYATAAN ……………………………………………
ii
KATA PENGANTAR ………………………………………………….. iii ABSTRACT ……………………………………………………………
vi
ABSTRAK ……………………………………………………………….. vii DAFTAR ISI ……………………………………………………………. viii BAB I
BAB II
PENDAHULUAN ………………………………………. 1 1.1.
Latar Belakang ……….………………………...... 1
1.2.
Tujuan Penulisan ……..…………………………….2
1.3.
Batasan Masalah …………………………………. 3
1.4
Metode Penulisan ………………………………… 3
1.5.
Manfaat Penulisan ……………………………...... 4
1.5.
Sistematika Penulisan ……………………………. 4
SISTEM SALURAN TRANSMISI……………………... 6 2.1.
Umum ……………………………………………. 6
2.2.
Diagram Satu Garis Sistem Daya ……………….. 7
2.3.
Saluran Transmisi ……………………………..
2.4.
Klasifikasi Saluran Transmisi …………………… 9
8
2.4.1 Berdasarkan Jenis Arus ………………….. 9 2.4.2 Berdasarkan Tegangan Transmisi ……….. 10 2.4.3 Berdasarkan Fungsinya Dalam Operasi …. 10 BAB III
PENGHANTAR SALURAN TRANSMISI…………… 12
viii
3.1.
Kawat Penghantar …………..…………………….. 12 3.1.1 Pengertian ……………………………….. 12 3.1.2 Bahan …………………………………….. 12 3.1.3 Jenis Kawat Penghantar ………………… 13 3.1.4 Tegangan Tarik Pada Penghantar …………. 14
3.2.
Jarak Antar Penghantar …………………………... 16 3.2.1 Jarak Horizontal …………………………… 16 3.2.2 Jarak Vertikal ……………………………… 17
3.3.
Menara Transmisi ………………………………… 18
3.4.
Tekanan Angin …………………………………... 19
3.5.
Jarak antara Tiang (Span) ……………………….. 20
3.6.
Andongan Kawat Penghantar …………………… 20 3.6.1 Kedua Menara Sama Tinggi ………………. 21 3.6.2 Kedua Menara Tidak Sama Tinggi ……… 22
3.7.
Rentangan Vertikal ……………………………… 24
3.8.
Template untuk Penempatan Menara……………….27 3.8.1 Penggambaran Template …………………. 28
3.9. BAB IV
Pemakaian Template ……………………………… 30
MENGHITUNG ANDONGAN KAWAT PENGHANTAR PADA SALURAN TRANSMISI 150 KV……………….. 35 4.1.
Menghitung Andongan Kawat Penghantar ACSR Pada Saluran Transmisi 150 kV ……………………..
36
4.1.1. Perhitungan Andongan Untuk Menara Sama Tinggi …………………………….. 36
ix
4.1.2. Perhitungan Andongan Untuk Menara Tidak Sama Tinggi ………………………… 39 4.2.
Menghitung Andongan Kawat Penghantar AAC Pada Saluran Transmisi 150 kV ……………………..
42
4.2.1 Perhitungan Andongan Untuk Menara Sama Tinggi …………………………….. 43 4.2.2 Perhitungan Andongan Untuk Menara Tidak Sama Tinggi ………………………… 46 BAB V
PENUTUP ……………………………………….. 50
5.1.
Kesimpulan ……………………………………..
50
5.2.
Saran …………………………………………….
50
DAFTAR PUSAKA …………………………………………………… 52 DAFTAR TABEL ……………………………………………………... xi DAFTAR GAMBAR …………………………………………………..
xx
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Karakteristik mekanik kawat aluminium Hard Drawn Kuat Tarik (kg)
Luas Penampang (mm2)
Diamater (mm)
Berat (kg/km)
15,90
4,5
13,85
Minimum
Rata-Rata
42,93
257
268
4,2
37,40
224
234
12,57
4,0
33,94
203
212
11,34
3,8
30,62
183
191
10,75
3,7
29,03
178
185
9,621
3,5
15,98
159
169
8,042
3,2
21,71
133
141
6,605
2,9
17,83
111
118
5,309
2,6
14,33
91,5
97,0
4,155
2,3
11,22
74,5
78,9
3,142
2,0
8,48
58,5
61,9
xi
Tabel 2. Karakteristik mekanik kawat aluminium campuran Hard Drawn Luas Penampang Terhitung (mm2)
Diamater (mm)
Berat (kg/km)
Kuat Tarik (kg)
Tegangan Tarik Minimum (kg/mm2)
19,64
5,0
53,03
619
31,5
15,90
4,5
42,93
501
31,5
12,57
4,0
33,94
396
31,5
10,75
3,7
29,03
339
31,5
9,621
3,5
25,98
303
31,5
8,042
3,2
21,71
253
31,5
6,605
2,9
17,83
208
31,5
5,309
2,6
14,33
167
31,5
4,155
2,3
11,22
131
31,5
3,142
2,0
8,48
99
31,5
xii
Tabel 3. Karakteristik mekanik kawat baja galvanisasi siberlilit Luas Diameter Penampang Luar Terhitung (mm) 2 (mm )
Ukuran Luas Penampang Nominal (mm2)
Jumlah Diamater (mm)
135
7/5,0
137,4
110
7/4,5
90
Berat (kg/km)
Kuat Tarik (kg)
15,0
1092
15400
11,3
12,5
884,4
12500
7/4,0
87,99
12,0
698,7
9800
70
7/3,5
67,35
10,5
535,0
7560
55
7/3,2
56,30
9,6
447,3
6300
45
7/2,9
46,24
8,7
367,3
5200
38
7/2,6
37,1
7,8
295,3
4180
30
7/2,3
29,09
6,9
231,0
3270
22
7/2,0
21,99
6,0
174,7
2470
xiii
Tabel 4. Karakteristik mekanik kawat baja galvanisasi siberlilit Hard Dawn Luas Diameter Penampang Luar Terhitung (mm) 2 (mm )
Ukuran Luas Penampang Nominal (mm2)
Jumlah Diamater (mm)
500
61/3,2
490,6
400
61/2,9
400
Berat (kg/km)
Kuat Tarik (kg)
28,8
1351
13890
402,9
26,1
1109
11420
37/3,7
397,8
25,9
1092
11290
360
37/3,5
356,0
24,5
977,6
10900
300
37/3,2
297,6
22,4
816,9
8420
240
19/4,0
238,6
20,0
652,6
6770
200
37/2,6
196,4
18,2
539,2
5560
200
19/3,7
204,3
18,5
558,2
5800
180
19/3,5
182,8
17,5
499,5
5180
150
19/3,2
152,8
16,0
417,4
4330
125
19/2,9
125,5
14,5
342,8
3560
100
19/2.6
100,9
13,0
275,5
2860
90
7/4,0
87,99
12,0
240,4
2490
70
7/3,5
67,35
10,5
184,0
1910
55
7/3,2
56,29
9,6
153,8
1590
45
7/2,9
46,24
8,7
126,3
1310
38
7/2,6
37,16
7,8
101,5
1050
30
7/2,3
29,09
6,9
79,5
825
22
7/2,0
21,99
6,0
60,1
624
xiv
16
3/2,6
15,93
5,6
43,5
451
12
3/2,3
12,47
5,0
34,1
354
10
3/2,0
9,43
4,3
25,7
267
xv
Tabel 5. Karakteristik mekanik kawat tembaga berlilit Luas Diameter Penampang Luar Terhitung (mm) 2 (mm )
Ukuran Luas Penampang Nominal (mm2)
Jumlah Diamater (mm)
1000
127/3,2
1021
850
127/2,9
725
Berat (kg/km)
Kuat Tarik (kg)
41,6
9135
40100
838,8
37,7
7651
33000
91/3,2
731,8
35,2
6655
28700
600
91/2,9
601,1
31,9
5466
23700
500
61/3,2
490,6
28,8
4448
19300
400
61/2,9
402,9
26,1
3654
15900
325
61/2,6
323,8
23,4
2937
12900
250
61/2,3
253,5
20,7
2298
10200
240
37/2,6
196,4
18,2
1776
7830
150
37/2,3
153,7
16,1
1390
6160
125
19/2,9
125,5
14,5
1129
4960
100
19/2,0
100,9
13,0
907,6
4020
80
19/2,3
78,95
11,5
710,3
3160
60
19/2,0
59,70
10,0
537,0
2410
38
7/2,6
37,16
7,8
334,4
1480
30
7/2,3
29,09
6,9
261,7
1170
7/2,0
21,99
6,0
197,9
888
14
7/1,6
14,08
4,8
126,7
574
8
7/1,2
7,92
3,6
71,1
326
22
xvi
Tabel 6. Karakteristik mekanik kawat tembaga berlilit Hard Dawn Luas Diameter Penampang Luar Terhitung (mm) 2 (mm )
Ukuran Luas Penampang Nominal (mm2)
Jumlah Diamater (mm)
240
19/4,0
238,8
200
19/3,7
180
Berat (kg/km)
Kuat Tarik (kg)
20,0
2148
9180
204,3
18,5
1838
7910
19/3,5
182,8
17,5
1645
7120
150
19/3,2
152,8
16,0
1375
5990
125
19/2,9
125,5
14,5
1129
4960
100
7/4,3
101,6
12,9
914,5
3880
75
7/3,7
75,25
11,1
677,0
2910
55
7/3,2
56,29
9,6
506,4
2210
45
7/2,9
46,24
8,7
416,0
1830
38
7/2,6
37,16
7,8
334,4
1480
30
7/2,3
29,09
6,9
261,7
1170
22
7/2,0
21,99
6,0
197,9
890
xvii
Tabel 6. Karakteristik mekanik kawat tembaga berlilit Hard Dawn Ukuran Luas Penampang Nominal (mm2)
Konstruksi (Jumlah/Diameter dalam mm)
Luas Penampang Terhitung (mm2)
Diamater Luar (mm)
Aluminium
Baja
Aluminium
Baja
Kuat Tarik Minimum (kg)
680
54/4,0
19/2,4
678,8
85,96
20310
36,00
12,0
2556
610
54/3,8
7/3,8
612,4
79,38
18150
34,20
11,4
2320
590
30/5,0
19/3,0
589,0
134,3
24250
35,00
15,0
2688
520
54/3,5
7/3,5
519,5
67,35
15600
31,50
10,5
1969
480
30/4,5
19/2,7
477,0
108,8
20160
31,50
13,5
2176
430
54/3,2
7/3,2
434,3
56,29
13080
28,80
9,6
1645
420
30/4,2
19/2,5
415,5
93,27
17390
29,30
12,5
1883
410
26/4,5
7/3,5
413,4
67,35
13890
28,50
10,5
1673
380
30/4,0
19/2,4
377,1
85,96
15930
28,00
12,2
1720
360
54/2,9
7/2,9
356,7
46,24
11010
26,10
8,7
1351
330
26/4,0
7/3,1
326,8
52,84
10930
25,30
9,3
1320
330
54/2,8
7/2,8
332,5
43,11
10290
25,20
8,4
1260
320
30/3,7
7/3,7
322,5
75,25
13630
25,90
11,1
1484
290
30/3,5
7/3,5
288,6
67,35
12170
24,50
10,5
1328
290
54/2,6
7/2,6
286,7
37,16
8964
23,40
7,8
1086
250
26/3,5
7/2,72
250,1
40,80
8670
22,16
8,16
1013
240
30/3,2
7/3,2
241,3
56,29
10210
22,40
9,6
1110
210
26/3,2
7/2,49
209,1
34,09
7260
20,27
7,47
847,0
200
30/2,9
7/2,9
198,2
46,24
8620
20,30
8,7
911,7
170
26/2,9
7/2,26
171,7
28,08
6010
18,38
6,78
696,2
160
30/2,6
7/2,6
159,3
37,16
6990
18,20
7,8
732,8
140
26/2,6
7/2,02
138,0
22,44
4860
16,46
6,06
558,1
120
30/2,3
7/2,3
124,7
29,09
5590
16,10
6,0
573,7
Berat (kg/km) Aluminium
Baja
xviii
120
12/3,5
7/3,5
115,5
67,35
9590
17,50
10,5
848,1
110
26/2,3
7/1,79
108,0
17,61
3960
14,57
5,37
437,0
97
12/3,2
7/3,2
96,50
56,29
8050
16,00
9,6
708,9
95
6/4,5
1/4,5
95,40
15,90
3180
13,50
4,5
358,2
90
6/4,3
1/4,3
87,12
14,52
2910
12,90
4,5
351,8
80
6/4,2
1/4,2
83,10
13,85
8770
12,60
4,3
335,5
79
12/2,9
7/2,9
79,26
46,24
6820
14,50
4,2
582,1
75
6/4,0
1/4,0
75,42
12,57
2510
12,00
8,7
304,6
64
12/2,6
7/2,6
63,71
37,16
5510
13,00
4,0
468,0
58
6/3,5
1/3,5
57,73
9,621
1980
10,50
7,8
233,1
50
12/2,3
1/2,3
49,86
29,09
4340
11,50
3,5
366,3
48
6/3,2
1/3,2
48,25
8,042
1660
9,6
6,9
194,8
40
6/2,9
1/2,9
39,63
6,605
1400
8,7
3,2
196,0
32
6/2,6
1/2,6
31,85
5,309
1140
7,8
2,6
128,6
25
6/2,3
1/2,3
24,93
4,155
907
6,9
2,3
100,7
19
6,20
1,20
18,85
3,142
698
6,0
2,0
76,12
xix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram Satu Garis Sistem Daya Gambar 2.2. Saluran Transmisi Rangkaian Tunggal Gambar 2.3. Gambar Saluran Transmisi Rangkaian Ganda Gambar 3.1. Kedua Menara Sama Tinggi Gambar 3.2. Kedua Menara Tidak Sama Tinggi Gambar 3.3. Rentangan Vertikal Gambar 3.4. Pergeseran Titik Terendah pada Rentangan Gambar 3.5. Rentangan Vertikal Berdasarkan Pergeseran Titik Terendah Gambar 3.6. Jarak Bebas Penghantar Terhadap Permukaan Bumi Gambar 3.7. Template Gambar 3.8. Pemakaian Template Gambar 3.9. Lengkungan Penghantar yang Tidak Memenuhi Persyaratan Jarak Bebas Gambar 3.10. Pemakaian Menara yang Lebih Tinggi Gambar 3.11. Penambahan Satu Menara
xx
xxi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Perencanaan merupakan suatu kegiatan pemikiran yang sistematis, berjangka panjang, berorientasi rasional akan pembangunan, tugas, tujuan dan kebutuhan masa depan dalam rangka mengambil langkah-langkah atau tindakantindakan pelaksanaan yang perlu ditempuh dalam persiapan sebelumnya guna mencapai sasaran yang telah ditetapkan secara optimal. Perencanaan transmisi yang terdiri atas kriteria listrik dan kriteria mekanis mempunyai tujuan untuk mencari kemungkinan-kemungkinan pengadaan saluran transmisi seoptimal mungkin guna memenuhi kebutuhan akan tenaga listrik yang terus menerus meningkat membuat perusahaan listrik yang ada lebih memaksimal potensi yang ada lebih memaksimalkan potensi yang ada, antara lain dengan mengurangi rugi-rugi yang timbul pada saat penyaluran tenaga listrik. Salah satu cara adalah dengan memperhatikan sistem transmisi yang merupakan bagian dari system tenaga listrik untuk menyalurkan daya listrik dari pusat pusat tenaga listrik ke gardu induk yang selanjutnya didistribusikan kepada konsumen. Pada perencanaan mekanis adanya tekanan angin yang merupakan gayagaya mekanis pada menara dan penghantar perlu diperhitungkan. Penghantar yang digunakan harus memiliki kekuatan mekanis yang baik. Pemakaian kawat penghantar dibatasi oleh karakteristik mekanis serta beratnya sendiri yang dapat menyebabkan andongan yang berlebihan pada suatu rentangan. Di samping itu
penghantar dapat berayun melebihi batas-batas yang telah ditetapkan bila ditiup angina dan mengganggu jarak bebas. Pada daerah-daerah dimana permukaan bumi tidak rata, misalnya daerah pegunungan, andongan kawat dapat mendekati permukaan bumi pada bagianbagian yang tinggi diantara dua menara. Untuk mencegah hal ini, diperlukan penampang peta lokasi saluran udara dan pemakaian template agar pada pemasangan kawat pada suatu rentangan, diperoleh andongan dengan jarak bebas dari permukaan bumi. Pada skripsi ini, penulis mencoba menjelaskan bagian dari perencanaan saluran transmisi yaitu “ Menghitung Andongan Kawat Penghantar Pada Saluran Transmisi 150 kV” yang dapat dipakai sebagai acuan dalam pembangunan saluran transmisi.
1.2 Tujuan Penulisan Untuk memperoleh hasil yang optimal dari saluran transmisi, maka perlu diperhatikan beberapa hal yang erat kaitannya dengan pembangunan saluran transmisi itu sendiri. Dalam Skripsi ini penulis mencoba menguraikan cara menghitung andongan kawat penghantar yang sebagai perbandingan penulis mengambil data-data di PT. PLN (Persero) P3B Region Jakarta Banten, Cililitan Jakarta Timur, yang nantinya dapat digunakan sebagai acuan atau bahan pertimbangan dalam membangun saluran transmisi sehingga akan diperoleh hasil yang lebih optimal.
2
1.3 Batasan Masalah Sesuai denan judul skripsi ini, yaitu “ Menghitung Andongan Kawat Penghantar Pada Saluran Transmisi 150 kV ” , maka penulisan Skripsi ini hanya terbatas pada aspek-aspek yang berhubungan dengan perencanaan saluran transmisi khususnya perhitungan andongan kawat penghantar sesuai dengan kondisi menara. Hal ini bertujuan agar dalam penulisan Skripsi ini lebih terarah dan lebih mudah dipahami yang juga karena kemampuan dari penulis yang terbatas.
1.4 Metode Penulisan Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis menggunakan metode-metode penelitian sebagai berikut : a. Studi literature, yaitu dengan mengumpulkan, membaca, mengolah data dari buku buku referensi, jurnal, artikel dan lain lain yang berhubungan dengan tugas akhir ini. b. Mengadakan wawancara dan diskusi, yaitu dengan meminta penjelasan mengenai informasi dan data-data yang diperlukan baik secara langsung dengan pimpinan (Kabag) maupun dari petugas terkait PT.PLN (Persero) dan diskusi dengan rekan-rekan mahasiswa. c. Memformulasikan masalah dengan memasukkan rumus-rumus yang akan digunakan dalam analisa. d. Menganalisa dan memahami hasil-hasil yang diperoleh dari data-data yang dimasukkan kedalam formulasi yang sudah dibuat.
3
1.5 Manfaat Penulisan Skripsi ini diharapkan bermanfaat bagi : 1. Mahasiswa yang ingin mempelajari hal yang sama. 2. Penulis sendiri, untuk menambah pengetahuan dan pengalaman agar mampu melakukan penghitungan andongan kawat penghantar. Dan sebagai bahan masukan dan bahan bandingan kelak ketika terjun kelapangan.
1.6 Sistematika Penulisan Skripsi ini terdiri dari 5 (lima) bab, uraian dan isi secara ringkas adalah sebagai berikut : BAB I
Pendahulan Bab ini menerangkan mengenai latar belakang pemilihan judul, pembatasan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan dan sistematika pembahasan.
BAB II
Sistem Saluran Transmisi Bab ini menerangkan tentang sistem saluran transmisi, diagram satu garis dari sistem daya, serta klasifikasi saluran transmisi.
BAB III
Penghantar Saluran Transmisi Bab ini menerangkan tentang bagian penting dari penghantar saluran transmisi berupa jenis penghantar, tegangan tarik pada penghantar, jarak antar penghantar dan menara transmisi.
BAB IV
Menghitung Andongan Kawat Penghantar Pada Saluran Transmisi 150 kV
4
Bab ini menguraikan perhitungan andongan kawat penghantar yang meliputi tekanan angina, jarak gawang (span), template untuk penempatan menara dan andongan penghantar. BAB V
Penutup Bab ini merupakan bab akhir dari penulisan yang merupakan intisari dari Skripsi ini yang berisi Kesimpulan dan Saran .
5
BAB II SISTEM SALURAN TRANSMISI
2.1. Umum Tenaga listrik dapat dibangkitkan dengan mudah dan ekonomis hanya pada tempat-tempat dimana sumber dari pembangkit tenaga seperti batubara dan air tersedia. Ini jelas bahwa sumber dari tenaga listrik tersebut tersedia tidak tersedia pada seluruh tempat, karena itu lokasi pembangkitan dibangun pada tempatyang benar-benar tersedia kebutuhan-kebutuhan untuk pembangkitan itu sendiri. Dan melalui saluran transmisi inilah penyaluran tenaga listrik ini sampai pada konsumen. Adapun komponen utama dari saluran transmisi itu sendiri adalah : a. Menara transmisi atau tiang transmisi beserrta pondasinya, b. Isolator, c. Kawat penghantar (conductor), d. Kawat tanah (ground wire). Pusat-pusat tenaga listrik, terutama yang menggunakan air (PLTA) umumnya terletak jauh dari tempat-tempat dimana tenaga listrik digunakan atau pusat-pusat beban (Load Centers). Dengan demikian tenaga listrik yang dibangkitkan harus disalurkan menggunakan kawat-kawat atau saluran trasnsmisi. Dalam transmisi energi listrik, tegangan yang digunakan adalah tegaangan tinggi agar diperoleh aliran arus yang rendah dan berarti mengurangi rugi daya (Head Loass) I² R yang menyertainya. Mengingat tegangan generator yang
6
dihasilkan pada umumnya rendah, antara 6 – 20 KV, maka tengangan ini biasanya dinaikkan ketingkat yang lebih tinggi antara 30 -500 KV dengan menggunakaan transformator penaik tegangan (Step-Up Transformator). Hal ini dilakukan untuk meningkatkan keandalan sistem tenaga pembangkit yang saling berjauhan dan saling berinterkoneksi. Dan ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut akan diturunkan kembali menjadi tegangan menengah dengan menggunakan transformator penurun tegangan (Step-Down Transformator).
2.2. Diagram Satu Garis Sistem Daya Diagram satu garis sistem daya ditunjukkan pada Gambar 2.1. Diagram satui garis ini terdiri dari sistem transmisi yang dibagi atas: 1. Transmisi sisi primer Pengiriman daya secara besar-besaran dari pusat pembangkit primer gardu induk (Primery Substation), ataupun untuk kerjasama antar beberapa buah (unit) pusat pembangkit (Inter Connection System). 2. Transmisi sisi sekunder Pengiriman daya listrik dari gardu induk sisi sekunder (Secondary Substation) ke pusat-pusat beban. Step Down Transformator
Step Up Transformator
Transmissi on line
Sisi Primer
Sisi Skunder
Gambar 2.1. Diagram satu garis sistem daya
7
2.3. Saluran Transmisi Transmisi terdiri dari seperangkat konduktor yang membawa energi listrik dan mentransmisikan dari pusat pembangkit ke gardu induk primer. Konduktor dari saluran transmisi tersebut digantungkan pada isolator yang dikaitkan dengan menara. Gambar 2.2 dan 2.3 menunjukkan sketsa dari saluran transmisi. Gambar 2.2 memperlihatkan bagian dari menara yang membawa tida bagian dari konduktor (3) tiga phasa R, S dan T, ini disebut rangkaian tunggal. Gambar 2.3 menunjukkan menara yang membawa 6 (enam) konduktor. Keenam konduktor ini tersusun diatas dua rangkaiaan yang terpisah, masing-masing kawat debgab phasa R, S dan T. Tipe yang ditunjukkan pada Gambar 2.3 disebut dengan saluran transmisi rangkaian ganda.
R S T
Gambar 2.3 Saluran transmisi rangkaian tunggal
8
R2 S2 R1 T2
S1
T1
Gambar 2.3 Saluran Transmisi rangkaian Ganda
2.4. Klasifikasi Saluran Transmisi Saluran transmisi dapat diklarifikasikan (dibagi) menjadi beberapa bagian, yaitu : 2.4.1. Berdasarkan Jenis Arus Menurut jenis arus dikenal sistem arus bolak-balik (AC) dan sistem arus searah (DC). Sistem arus bolak-balik merupakan sistem yang banyak digunakan saat ini mengingat beberapa kelebihan-kelebihannya seperti : o mudah pembangkitannya o mudah pengaturan tegangannya o dapat menghasilkan medan putar o dengan sistem tiga phasa, daya yang disalurkan melalui jaringan lebih besar.
9
Bukan berarti saluran DC tidak mempunyai kelebihan bila dibandingkan dengan saluran AC, seperti : isolasinya yang lebih sederhana, daya guna (efisiensi) yang lebih tinggi (karena power faktornya 1) serta tidak ada masalah stabilitas sehingga dimunggkinkan untuk penyaluran jarak jauh. Akan tetapiu masalah ekonomisnya masih harus diperhitungkan. Penyaluran energi listrik dengan sistem DC harus dapat dianggap ekonomis bila jarak saluran udara lebih jauh, antara 400 – 600 km, atau untuk saluran bawah tanah lebih panjang dari 50 km. Ini disebabkan karena biaya peralatan pengubah AC ke DC dan sebaliknya yang cukup tinggi.
2.4.2. Berdasarkan Tegangan Transmisi Di Indonesia standar tegangan transmisi adalah :70 KV, 150 KV, 275 KV dan 500 KV, Penentuan tegangan transmisi ini dengan memperhitungkan daya yang disalurkan, jumlah rangkaian, jarak penyaluran, keandalan, biaya peralatan serta tegangan-tegangan yang sekarang dan yang direncanakan. Kecuali itu, penentuan tegangan harus dilihat dari standarisasi peralatan yang ada.
2.4.3. Berdasarkan Fungsinya Dalam Operasi Berdasarkan fungsinya dalam operasi , saluran transmisi sering diber nama antara lain : 1. Transmisi yang menyalurkan daya besar dari pusat-pusat pembangkit ke daerah beban, antaraa dua atau lebih sistem. 2. Sub transmisi, biasanya merupakan transmisi pencabangan dari saluran yang lebih tinggi ke saluran yang lebih rendah.
10
3. Distribusi di Indonesia telah ditetapkan bahwa tegangan distribusi adalah 20 KV.
11
BAB III PENGHANTAR SALURAN TRANSMISI
3.1. Kawat Penghantar 3.1.1 Pengertian Kawat penghantar adalah kawat untuk menghantarkan arus listrik dan mempunyai sifat-sifat daya hantar listrik yang baik dan tahan panas serta mempunyai daya mekanis yang baik. Penghantar untuk saluran transmisi adalah kawat tanpa isolasi (bare) yaang terbuat dari bahan tembaga, perunggu, alumunium, logam biasa dan logam campuran yang berbentuk padat, berlilit dan berongga. Pada sistem tegangan listrik , kawat penghantar yang bertegangan dapat dijumpai pada saluran transmisi, gardu induk dan panel daya.
3.1.2 Bahan Bahan kawat penghantar yang digunakan untuk saluran energi listrik perlu memiliki sifat-sifat berikut : a. Konduktivitas tinggi b. Kekuatan tarik mekanikal yang tinggi c. Mempunyai titik berat d. Biaya murah (rendah), dan e. Tidak mudah patah Untuk keperluan ini yang paling banyak digunakan adalah tembaga aluminium dan berbagai kombinasi dari kedua bahan tersebut. Untuk saluran udara biasanya
12
digunakan kawat yang tidak solid, melainkan terdiri atas jalinan beberapa kawat. Kawat penghantar jalinan (stranded wires) biasanya terdiri atas sebuah kawat berpusat dengan sekelilingnya lapisan-lapisan 6,12,18 atau 24 kawat, untuk n lapisan, jumlah kawat adalah sebanyak [3n(n+1)+1]. Bilamana tiap kawat adalah d, maka diameter kawat jalinan seluruhnya adalah (2n+1)d.
3.1.3 Jenis Kawat Penghantar Jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi adalah kawat tembaga dengan konduktivitas 100 % (CU 100%), kawat tembaga yang konduktivitasnya 97,5% atau kawat aluminium dengan konduktivitas 61% (Al 61%). Kawat penghantar aluminium terdiri dari berbagai jenis dengan lambang sebagai berikut : a. AAC
= “All Aluminium Conductor”, Yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari aluminium.
b. AAAC
= “ All Aluminium Alloy Conductor”, Yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran aluminium.
c. ACSR
= “ Aluminium Conductor Steel Reinforced”, Yaitu kawat penghantar aluminium berinti kawat baja.
d. ACAR
= “ Aluminium Conductor Alloy Reinforced “, Yaitu kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran.
13
Kawat tembaga mempunyaai beberapa kelebihan dibandingkan dengan kawat aluminium karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi. Tetapi kelemahannya ialah, untuk besar tahanan yang sama, kawat tembaga lebih berat dari kawat aluminium dan juga lebih mahal. Oleh karena itu kaawat aluminium telah menggantikan kedudukan kawat tembaga. Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat aluminium digunakan campuran aluminium (Aluminium Alloy). Untuk saluran transmisi teganggan tinggi, dimana jarak antara 2 (dua) tiang / menara jauh (ratusan meter), dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi, untuk itu digunakan kawat ACSR.
3.1.4 Tegangan Tarik Pada Penghantar Penghantar yang digunakan harus cukup aman dalam menyalurkan tenaga listrik. Untuk itu daya kerja maksimum pada kawat karus ditambah kan dengan faktor keamanan 2,2 untuk kawat tembaga tarikan keras (hard drawn) dan 2,5 untuk kawat ACSR serta kawat-kawat lainnya. Bila tarikan sehari-hari pada kawat besar, maka penghantar mudah menjadi letih karena getaran. Hal ini perlu diperhatikan dalam mempertimbangkan besarnya kekuatan kerja maksimum. Apabila tegangan kerja maksimum telah ditetapkan, maka andongan dan tegangan tarik kawat dalam berbagai kondisi dapat dihitung. Untuk kawat yang membentuk lengkungan parabolis andongan dan tariknya adalah : Untuk mencari tegangan tarik kawat dipergunakan rumus 2) : f2² { f1 ² + ( K –
tE ) } = M
(3.1)
Dimana f1
=
Tegangan kerja kawat penghantar [ kg/mm² ]
14
=
Tegangan tarik terhadap andongan [ kg/mm² ]
t
=
Suhu maksimum pada andongan tertentu [/˚C]
E
=
Koefisien elastisitas penghantar [kg/mm2]
α
=
Koefisien permulaan linier [/˚C]
K
=
Koefisien tegangan tarik [kg/mm2]
M
=
Tegangan tarik kawat [kg/mm2]
f2
Untuk mencari andongan (D) dipergunakan rumus 2) : D=
δq 2 S 2 8f
(3.2)
2
Dimana D
=
Andongan [m]
δ
=
Berat konduktor perluas penampang [kg/mm² ]
q2
=
1,37 untuk ketegangan maksimum
q2
=
1 untuk menghitung andongan
S
=
Rentangan [m]
Untuk mencari koefisien tegangan tarik kawat (K) dipergunakan rumus 2) : K = f1
(q1δ ) 2 S 2 E f1
2
(3.3)
Sehingga berdasarkan rumus-rumus diatas didapat rumus untuk mencari tegangan tarik kawat (M) yaitu : M=
( q 2δ ) 2 S 2 E f1
2
(3.4)
Untuk mencari berat konduktor perluas penampang ( δ )
15
δ =
W A
(3.5)
Dimana : W
=
Berat Penghantar persatuan panjang [kg/m]
A
=
Luas Penampang penghantar [mm2]
Untuk mencari tegangan kerja kawat penghantar ( f1 ) dipergunakan rumus :
f1
3.2
=
T A
(3.6)
Jarak Antar Penghantar Dalam perencanaan saluran transmisi, jarak antar penghantar harus
diperhitungkan dengan kemungkinan penghantar saling mendekat terutama di tengah rentangan di mana andongan maksimum. Lompatan api tidak boleh terjadi bila penghantar saling mendekat. Untuk itu harus ditentukan jarak minimal antar kawat sehingga terhindar dari kemungkinan adanya loncatan api. Karena andongan kawat tergantung dari beberapa factor misalnya ukuran dan jenis penghantar, rentangan, cuaca dan lain sebagainya, maka sulit diadakan standar untuk jarak tersebut. Karena itu factor pengalaman sangat penting artinya dalam menentukan jarak antar penghantar. Di bawah ini diterangkan beberapa jarak antar penghantar.
3.2.1 Jarak Horizontal a. Rentangan Standar 2.5. Rangkaian Tunggal (Konfigurasi Horizontal) 1)
16
v 1,1k1
C h = 0,4 +
Dimana
(3.7)
Ch
=
jarak horizontal [m]
v
=
rentangan nominal [m]
k1
=
konstanta [20~30]
2.6. Rangkaian Ganda (Konfigurasi Vertikal)
v 1,1k 2
C h = 1,5 +
Dimana
(3.8)
Ch
=
jarak horizontal [m]
v
=
rentangan nominal [m]
k2
=
konstanta [20~30]
b. Rangkaian Besar C h = 0,0625 D + 0,021 v
Dimana
(3.9)
Ch
=
jarak horizontal [m]
v
=
rentangan nominal [m]
D
=
andongan [m]
3.2.2. Jarak Vertikal a. Rentangan Standar
C v = 1,0 + Dimana
v 1,1k 3
(3.10)
Cv
=
jarak horizontal [m]
v
=
rentangan nominal [m]
17
k3
=
konstanta [40~50]
b. Rentangan Besar C v = 2,0 +
Dimana
3.3
v 1,1k 4
(3.11)
Cv
=
jarak horizontal [m]
v
=
rentangan nominal [m]
k4
=
konstanta [50~60]
Menara Transmisi Menara atau tiang transmisi merupakan suatu bangunan penopang
saluran transmisi berupa menara baja, tiang baja, tiang beton dan tiang kayu. Menurut karakteristiknya menara transmisi terbagi atas : a. Menara kayu (rigid) b. Menara Lentur (flexible) c. Menara setengah lentur (semi flexible) Pemilihan menara untuk transmisi dilakukan secara ekonomis dengan memperhatikan faktor-faktor sebagai berikut : a. Lokasi Saluran b. Pentingnya Saluran c. Umur Saluran d. Pengadaan material e. Keadaan Cuaca f. Biaya Pendidikan g. Sistem tegangan
18
Untuk menghitung tinggi menara saluran transmisi, maka harus diperhitungkan jarak bebas terhadap permukaan bumi, jarak antar penghantar dan jarak penghantar dengan kawat tanah. Secara matematis dapat dituliskan 2) :
Tm = jb + 2 j + jt + Dmax Dimana :
(3.12)
Tm
=
tinggi minimum [m]
jb
=
jarak bebas terhadap permukaan bumi [m]
j
=
jarak antar penghantar [m]
jt
=
jarak antar penghantar dengan kawat tanah [m]
Dmax
=
andongan maksimum [m]
Untuk saluran transmisi 150 kV dipakai menara baja karena menara baja dapat menahan beban mekanis yang besar yang disebabkan oleh pemakaian kawat besar, tekanan angin yang besar serta rentangan yang jauh. Usianya dapat mencapai 45 tahun dengan pemeliharaan yang tidak terlalu ketat serta biaya perawatan yang rendah.
3.4
Tekanan Angin Dalam perencanaan transmisi cenderung dipakai tegangan yang lebih
dengan pemakaian penghantar yang memiliki diameter lebih kecil sehingga tekanan angin pada kawat penghantar dapat dikurangi, karena tekanan angin ini dapat mempengaruhi tegangan dan andongan kawat. Besarnya tekanan angin tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan berikut 2) :
P = 0,025v 2α
(4.1)
19
Dimana
: P v
= tekanan angin [ kg/m2 ] = kecepatan angin [ m/det ] = faktor keefektifan angin [ < 1 ]
Tekanan angin standar ini digunakan untuk perencanaan jenis konstruksi penampang dan jenis kawat direntang. Untuk perencanaan nilai faktor keefektifan angin ( ) diambil 0,6 untuk kecepatan angin sekitar 30 m/det. Dalam penerapan di Indonesia perlu diadakan koreksi terhadap nilaiu yang diperoleh bila digunakan nilai faktor keefektifan angin = 0.6 karena kecepatan angin = 0.6 karena kecepatan angin rata-rata di Indonesia adalah 20 m/det.
3.5
Jarak antara Tiang ( Span) Penentuan jarak antara tiang (span) sangat penting dalam perencanaan
saluran transmisi secara keseluruhan. Oleh sebab itu hal ini harus ditetapkan ditinjau dari segi teganga, konstruksi penghantar, tinggi menara transmisi, keadaan udara serta keadaan tanah.
3.6
Andongan Kawat Penghantar Kawat penghantar yang direntangkan antara dua menara transmisi tidak
akan mengikuti garis lurus, akan tetapi karena beratnya sendiri akan melengkung kebawah. Itulah yang dikatakan dengan andongan. Besar lengkungan ini tergantung dari berat dan panjang dari kawat penghantar itu sendiri. Secara matematis, lengkungan tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan-persamaan tertentu sesuai dengan keadaan dan kondisi menara.
20
3.6.1 Kedua Menara Sama Tinggi Dengan menganggap bahwa penghantar adalah satu jenis ( homogen ) , maka kurva yang terbentuk merupakan logam lengkungan sempurna.sehingga pada setiap titik yang terletak pada kurva berlaku persamaan-persamaan berikut : Pada Gambar 4.1 1) y = c cosh
l = c cosh
:
x c
(4.2)
x c
d = y-c = c ( cosh
(4.3) x -1) c
(4.4)
Dimana : l
= panjang garis lengkung dan titik terendah, sampai suatu titik dengan korodinat( ( x, y)
d
= andongan pada titik dengan koordinat (x,y) Dimensi c memberi nilai yang nyata pada kurva terhadap gaya tarik pada
penghantar, maka : c=
T [m] W
(4.5)
Dimana : T
= gaya tarik horizontal pada penghantar [kg]
W
= berat penghantar per satuan panjang [ kg/m]
c
= dimensi [m] Pada umumnya lengkungan penghantar dapat dinyatakan sebagai suatu
lengkung parabola dan persamaan-persamaan berikut dapat diterapkan.
21
D=
WS 2 [m] 8T
L = S (1 +
8 D2 [m] 3 S2
T1 = T2 = T + WD [kg]
(4.6)
(4.7) (4.8)
Dimana : S
= rentangan menara [m]
L
= panjang penghantar sebenarnya [m]
T1
= T2 gaya tarik menarik pada penghantar [kg]
Gambar 3.1 Kedua menara sama tinggi
3.6.2 Kedua Menara Tidak Sama Tinggi Bila kedua menara tidak sama tingginya, maka andongan yang dihitung adalah jarak antara garis yang ditarik diantara kedua ujung menara. Karena cukup
22
besar maka pergeseran titik terendah 0 ke titik singgung N pada gambar 4.2 dapat diabaikan dan andongan D dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan 4.6 Hubungan antara titik terendah 0 dengan titik-titik ujung menara dinyatakan dengan persamaan berikut :
Gambar 3.2 Kedua menara tidak sama tinggi D1 = D 1 −
X1 =
H 4D
S H 1− 2 4D
2
[m]
(4.9)
[m]
(4.10)
23
Gaya tarik penghantar pada puncak menara : T1 = T + WD [kg]
(4.11)
T2 = T + W ( D + H ) [kg]
(4.12)
Gaya tarik horizontal pada kedua puncak menara adalah sama. Tetapi gaya tarik vertikan pada puncak menara 1 lebih besar daripada muncak menara 2 karena menara 1 lebih tinggi ( dilihat dari titik 0 tiang terhadap garis x). Maka : T1 = T2 + W H [ kg]
3.7
(4.13)
Rentangan Vertikal Rentangan vertikal adalah jarak antara 2 titik terendah lengkungan penghantar
yang berurutan. Pada menara dengan ketinggian yang sama seperti gambar 4.3 Titik terendah kedua lengkungan penghantar O12 dan O23 tepat berada pada titik tengah rentangan sehingga 1)
Vs = Dimana
1 (S12 + S 23 ) 2 Vs
= rentangan vertikal [m]
S12
= rentangan menara 1 dan 2 [m]
S23
= rentangan menara 2 dan 3 [m]
(4.14)
Pada menara dengan ketinggian yang tidak sama seperti pada gambar .4.4 titik terendah O bergeser sejauh S dari titik tengah rentangan M.
24
Gambar 3.3 Rentangan Vertikal Pergeseran tersebut dapat dinyatakan dengan ∆S =
HT [m] WS
Dimana
(4.15)
S = pergeseran titik terendah [kg] T
= gaya tarik horizontal [kg]
H
= selisih ketinggian menara [m]
W = berat penghantar persatuan panjang [ kg/m] S = rentangan menara [rn] Selanjutnya
S pada rentangan menara yang lain dipakai dalam suatu
persamaan untuk menghitung rentangan vertikal. Pada gambar 4.5 ditarik garis horizontal melalui puncak menara 2. Garis ini dipakai sebagai garis referensi.
25
?
Gambar 3.4 Pergeseran titik terendah pada rentangan
?
?
Gambar 3.5 Rentangan vertikal berdasarkan pergeseran titik terendah
26
Apabila diketahui : S12
= rentangan menara 1 dan 2 [m]
S23
= rentangan menara 2 dan 3 [m]
S12
= pergeseran titik terendah lengkungan menara 1 dan 2 [m]
S23
= pergeseran titik terendah lengkungan menara 2 dan 3 [m]
H12
= selisih ketinggian menara 1 dan 2 [m]
H23
= selisih ketinggian menara 2 dan 3 [m]
Maka rentangan vertikal Vs : Vs
= 1/2 S12 - S12 + 1/2S23 + S23 [m]
(4.17)
Atau
Vs = 1 2(S12 + S 23 ) −
3.8
T H 12 H 23 + W S12 S 23
[m]
(4.18)
Template Untuk Penempatan Menara Pemakaian template untuk penempatan menara terutama untuk mendapatkan
jarak bebas yang baik antara penghantar dengan permukaan bumi. Pada daerahdaerah dengan permukaan bumi yang tidak rata, misalnya daerah pegunungan, bisa terjadi bahwa jarak antara lengkungan penghantar terlalu dekat dengan permukaan bumi yang menonjol. Pada gambar 4.6 jarak tersebut adalah h.
27
Gambar 3.6 . Jarak bebas penghantar terhadap permukaan bumi Untuk mencegah hal yang demikian itu diperlukan suatu templete yang dapat
memberikan
gambaran
mengenai
jarak
bebas
tersebut.
Dengan
menggunakan template dapat diketahui menara perlu ditinggikan, digeser atau menambah satu menara lagi untuk mendapatkan jarak bebas yang baik.
3.8.1 Penggambaran Template Untuk rentangan tertentu dengan ukuran dan jenis penghantar yang ditentukan, dihitung andongan maksimum yang terjadi dengan menggunakan persamaan 4.6 seperti yang terjadi dengan menggunakan persamaan 4.6 seperti telah dikemukakan diatas. Andongan maksimum diperhitungkan dengan menggunakan faktor suhu ( suhu maksimum yang dapat terjadi pada lokasi saluran ).
28
Untuk perencanaan biasanya digunakan suhu maksimum 75o C, Suhu dapat mempengaruhi andongan kawat (sag). Oleh karena itu perlu ada jarak bebas (clearence) yang cukup agar kawat tidak menimbulkan gangguan baik dari segi mekanis maupun segi elektrik. Lengkung jarak bebas dilukiskan pada template dengan mengambil jarak bebas vertikal terhadap permukaan bumi seperti pada Tabel 3.1.
Gambar 3.7. Template
29
Tabel 3.1 Jarak Bebas Vertikal 3) Tegangan 35 – 160 kV
Jarak Bebas Vertikal 6m (5m bila saluran melalui daerah pegunungan yang jarang didatangi manusia )
Diatas 160 kV
6m ditambah 1,2m untuk setiap 10 kV (5,5m bila saluran melalui daerah pegunungan yang jarang didatangi manusia)
3.9
Pemakaian Template Tahap pertama ditetapkan jarak rentangan serta tinggi menara dan
dilukiskan pada penampang peta lokasi. Template diletakkan pada penampang peta sedemikian rupa sehingga kedua puncak menara 2 dan 3 pada gambar 4.8 berada pada lengkungan template dengan ketentuan sumbu vertikal template harus tetap tegak lurus terhadap horizontal.
30
Gambar 3.8 Pemakaian Template Dapat dilihat bahwa garis lengkung jarak bebas tidak memotong permukaan bumi untuk lengkung penghantar antara menara 2 dan menara 3. Maka dalam hal ini garis lengkung template diantara puncak menara 2 dan 3 merupakan lengkungan penghantar yang akan terjadi dengan persyaratan jarak bebas yang telah terpenuhi. Bila dalam penempatan template terjadi peristiwa seperti pada gambar 4.9 yaitu ada bagian permukaan bumi yang memotong lengkung jarak bebas, maka harus diadakan perubahan terhadap gambar perencanaan.
31
Gambar 3.9 Lengkungan penghantar yang tidak memenuhi persyaratan jarak bebas Perubahan tersebut dapat dilakukan sebagai berikut : 1
Memakai menara yang lebih tinggi sehingga permukaan bumi tidak lagi memotong lengkung jarak bebas dan gambar perencanaan seperti pada Gambar 4.10.
2
Menambah menara lagi pada lokasi dimana permukaan bumi memotong lengkung jarak bebas. Pada gambar 4.11 lokasi tersebut adalah daerah 5. Disini pelukisan lengkung penghantar untuk rentangan 2-5 dan 5-3 dilakukan tersendiri.
32
Gambar 3.10. Pemakaian menara yang lebih tinggi Keputusan untuk memakai menara yang lebih tinggi atau menambah 1 menara lagi diambil dengan mempertimbangkan banyak faktor, misalnya -
Kemungkinan sambaran petir
-
Lokasi setempat
-
Keadaan geologis
-
Faktor ekonomi
33
Gambar 3.11 Penambahan satu menara
34
BAB IV MENGHITUNG ANDONGAN KAWAT PENGHANTAR PADA SALURAN TRANSMISI 150 KV
4.1 Menghitung Andongan Kawat Penghantar ACSR Pada Saluran Transmisi 150 kV Pada perhitungan ini yang dicari adalah menentukan andongan dan ketegangan kawat dengan memperhitungkan pengaruh tekanan angin dan pengaruh
panas.
Konduktor
yang digunakan
adalah
ACSR
dan
luas
penampangnya 240 mm2 sesuai dengan standar PLN. Data-data yang diambil dari saluran transmisi 150 kV diambil dari PT. PLN (Persero) P3B Region Jakarta dan Banten, Cililitan Jakarta Timur : Luas penampang nominal
: 240 mm2
Tipe kawat penghantar
: ACSR
Luas penampang terhitung
: Aluminium (Aa) = 241,3
Diameter konduktor
: Aluminium (da) = 22,4
Berat konduktor
: 1,110 kg/m
Koefisien ekspansi linier
: Aluminium ( α a) = 23x10-6
Koefisien elastisitas konduktor
: Aluminium (Ea) = 6300
Panjang span saluran transmisi 150 kV
: S = 200 m
Faktor keamanan
: 2,5 untuk ketegangan maksimum
Temperatur
: Maksimum = 75oC Minimum
= 15oC
Sehari-hari
= 50oC
35
Tegangan tarik kerja maksimum
: 10.210 kg
Kecepatan angin
: 40,0 m/s
4.1.1 Perhitungan Andongan Untuk Menara Sama Tinggi Untuk menara yang sama tinggi perhitungan dilakukan dengan panjang saluran (span) 300 m. Rumus-rumus pendekatan yang dipergunakan untuk menghitung kuat tarik maksimum sama dengan rumus yang ada pada persamaan (3.1) sampai dengan (3.6).
Diketahui
:
W
=
1,11 kg/m
S
=
200 m
A
=
240 mm2
E
=
6300 kg/mm2
t
=
75oC
T
=
10.210 kg
Maka untuk mencari andongan maksimum dari kawat penghantar dipergunakan rumus (3.2) : D=
δq 2 S 2 8f
2
[m]
Dari rumus diatas maka perlu ada besaran-besaran yang harus dicari terlebih dahulu untuk mendapatkan nilai andongan maksimum (D). Dari data yang diketahui diatas maka dapat dicari nilai dari berat konduktor perluas penampang ( δ ) dengan mempegunakan rumus (3.5):
δ =
W A
36
δ =
1,11kg / m 240mm 2
δ = 4,625 x 10-3 kg/m/mm2 Begitu juga dengan nilai tegangan kerja kawat penghantar ( f 1 ) dapat dicari dengan menggunakan rumus (3.6) :
f1
=
T A
f1
=
10.210kg 240mm 2
f1
=
42,54 kg/mm2
Sehingga setelah didapat nilai dari berat konduktor perluas penampang ( δ ) dan juga nilai tegangan kerja kawat penghantar ( f 1 ), maka dapat dicari besar gaya tarik penghantar (K) dengan menggunakan rumus (3.3), nilai q1 = 1 ( ketegangan kerja maksimum) : K = f1
(q1δ ) 2 S 2 E F1
2
2
1,11kg / m
K = 42,54kg / mm 2 −
240mm 2
200m 2 x6300kg / mm 2
(42,54kg / mm )
2 2
K = 42,54kg / mm 2 − 2,979 kg/mm2 K = 39,561 kg/mm2
Begitu juga untuk menentukan tegangan tarik penghantar (M) dengan memasukkan nilai q2 = 1,37 ( ketegangan maksimum) dan menggunakan rumus (3.4) :
37
M=
( q 2δ ) 2 S 2 E f1
2
2
1,11kg / m 240mm 2
M=
M=
x1,37
200 2 m 2 x6300kg / mm 2
24 10.117 3 kg /mm6 24
M = 421,54 kg3/mm6 Kemudian dapat ditentukan nilai tegangan tarik terhadap andongan ( f 2 ) dengan menggunakan rumus (3.1) : f 2 [ f 1 + (K − αtE )] = M 2
[
)]
(
f 2 42,54kg / mm 2 + 39.561kg / mm 2 − 2 x10 −6 x75 o x6300kg / mm 2 = 421,54kg 3 / mm 6 2
f2 = 2
421,54kg 3 / mm 6 71,23kg / mm 2
f 2 = 5,92kg 2 / mm 4 2
f 2 = 2,43kg / mm 2 Dengan demikian maka harga andongan maksimum dapat ditentukan dengan q2 =1 dan mempergunakan rumus (3.2) : D=
δq 2 S 2 8f
2
[m]
D=
1,11kg / m 240mm 2 x 200 2 m 2 8 2,43kg / mm 2
D=
185kg / mm 2 .m 19.44kg / mm 2
(
)
D = 9,52 m
38
Dari perhitungan-perhitungan diatas dapat dilihat bahwa untuk menara sama tinggi dengan panjang saluran (span) 200 meter yang menggunakan kawat penghantar ACSR 240 mm2 , maka andongan maksimumnya adalah 9,52 meter. Temperatur yang dipakai adalah temperature maksimum sebagai faktor safety untuk antisipasi jika temperatur mencapai nilai maksimum, maka saluran menara transmisi dapat bekerja dengan normal dan tidak menimbulkan bahaya bagi saluran transmisi tersebut.
4.1.2 Perhitungan Andongan Untuk Menara Tidak Sama Tinggi Untuk menara yang tidak sama tinggi perhitungan dilakukan dengan panjang saluran (span) 100 meter. Diketahui
W
=
1,11 kg/m
S
=
100 m
A
=
240 mm2
E
=
6300 kg/mm2
t
=
75oC
T
=
10.210 kg
Maka untuk mencari andongan maksimum dari kawat penghantar (D) dapat dipergunakan rumus (3.2) : D=
δq 2 S 2 8f
2
[m]
Dari data-data diatas dapat dicari berat konduktor perluas penampang ( δ ) dengan menggunakan rumus (3.5) :
δ =
W A
39
δ =
1,11kg / m 240mm 2
δ = 4,625 x 10-3 kg/m/mm2 Setelah itu dapat dicari tegangan kerja kawat penghantar ( f1 ) dengan menggunakan rumus ( 3.6) :
f1
=
T A
f1
=
10.210kg 240mm 2
f1
=
42,54 kg/mm2
Kemudian dapat ditentukan gaya tarik penghantar (K) digunakan q1= 1 dan dipergunakan rumus (3.3) : K = f1
(q1δ ) 2 S 2 E F1
2
2
1,11kg / m 240mm 2
K = 42,54kg / mm 2 −
100m 2 x6300kg / mm 2
(42,54kg / mm )
2 2
K = 42,54kg / mm 2 − 0,74 kg/mm2 K = 41,8 kg/mm2 Setelah itu dicari tegangan tarik penghantar (M) digunakan q2 = 1,37 dengan menggunakan rumus (3.4) : M=
( q 2δ ) 2 S 2 E f1
2
2
1,11kg / m M=
240mm
2
x1,37 100 2 m 2 x 6300kg / mm 2 24
40
M=
2.529,32 3 kg /mm6 24
M = 105,4 kg3/mm6 Dan dilanjutkan dengan mencari tegangan tarik terhadap andongan ( f 2 ) dengan menggunakan rumus (3.1) : f 2 [ f 1 + (K − αtE )] = M 2
[
)]
(
f 2 42,54kg / mm 2 + 36,468kg / mm 2 − 2 x10 −6 x75 o x6300kg / mm 2 = 105,4kg 3 / mm 6 2
f2 = 2
105,4kg 3 / mm 6 73,44kg / mm 2
f 2 = 1,4kg 2 / mm 4 2
f 2 = 1,2kg / mm 2 Dengan demikian maka harga andongan maksimum dapat ditentukan dengan q2 = 1 dan digunakan rumus (3.2): D=
δq 2 S 2 8f
2
[m]
D=
1,11kg / m 240mm 2 x100 2 m 2 8 1,2kg / mm 2
D=
46,25kg / mm 2 .m 9,6kg / mm 2
(
)
D = 4,82m Dengan menggunakan rumus yang sama seperti diatas maka diperoleh harga andongan maksimum untuk jarak panjang gawang 50 meter adalah 2,4 meter.
41
Dari perhitungan andongan maksimum untuk menara sama tinggi dan menara yang tidak sama tinggi dapat dilihat bahwa nilai andongan yang didapat pada menara sama tinggi lebih tinggi dari nilai andongan pada menara yang tidak sama tinggi. Hal ini untuk mencegah agar andongan tidak terlalu dekat dengan permukaan bumi.
4.2 Menghitung Andongan Kawat Penghantar AAC Pada Saluran Transmisi 150 kV Pada perhitungan ini yang dicari adalah menentukan andongan dan ketegangan kawat dengan memperhitungkan pengaruh tekanan angin dan pengaruh panas. Konduktor yang digunakan adalah AAC dan luas penampangnya 240 mm2 sesuai dengan standar PLN. Perhitungan ini untuk melihat besarnya andongan jika menggunakan kawat penghantar AAC pada saluran transmisi 150 kV.Data-data yang diambil dari saluran transmisi 150 kV diambil dari internet. Luas penampang nominal
: 240 mm2
Tipe kawat penghantar
: AAC
Luas penampang terhitung 5)
: Aluminium (Aa) = 242,54
Diameter konduktor 5)
: Aluminium (da) = 20,25
Berat konduktor
: 0.67 kg/m
Koefisien ekspansi linier
: Aluminium ( α a) = 23x10-6
Koefisien elastisitas konduktor
: Aluminium (Ea) = 6300
Panjang span saluran transmisi 150 kV
: S = 200 m
Faktor keamanan
: 2,5 untuk ketegangan maksimum
42
: Maksimum = 75oC
Temperatur
Minimum
= 15oC
Sehari-hari
= 50oC
Tegangan tarik kerja maksimum
: 10.210 kg
Kecepatan angin
: 40,0 m/s
4.2.1 Perhitungan Andongan Untuk Menara Sama Tinggi Untuk menara yang sama tinggi perhitungan dilakukan dengan panjang saluran (span) 300 m. Rumus-rumus pendekatan yang dipergunakan untuk menghitung kuat tarik maksimum sama dengan rumus yang ada pada persamaan (3.1) sampai dengan (3.6).
Diketahui
:
W
=
0,67 kg/m
S
=
200 m
A
=
240 mm2
E
=
6300 kg/mm2
t
=
75oC
T
=
10.210 kg
Maka untuk mencari andongan maksimum dari kawat penghantar dipergunakan rumus (3.2) : D=
δq 2 S 2 8f
2
[m]
Dari rumus diatas maka perlu ada besaran-besaran yang harus dicari terlebih dahulu untuk mendapatkan nilai andongan maksimum (D). Dari data yang
43
diketahui diatas maka dapat dicari nilai dari berat konduktor perluas penampang ( δ ) dengan mempegunakan rumus (3.5):
δ =
W A
δ =
0,67 kg / m 240mm 2
δ = 2,791 x 10-3 kg/m/mm2 Begitu juga dengan nilai tegangan kerja kawat penghantar ( f 1 ) dapat dicari dengan menggunakan rumus (3.6) :
f1
=
T A
f1
=
10.210kg 240mm 2
f1
=
42,54 kg/mm2
Sehingga setelah didapat nilai dari berat konduktor perluas penampang ( δ ) dan juga nilai tegangan kerja kawat penghantar ( f 1 ), maka dapat dicari besar gaya tarik penghantar (K) dengan menggunakan rumus (3.3), nilai q1 = 1 ( ketegangan kerja maksimum) : K = f1
(q1δ ) 2 S 2 E F1
2
2
0.67 kg / m K = 42,54kg / mm − 2
240mm 2
200m 2 x6300kg / mm 2
(42,54kg / mm )
2 2
K = 42,54kg / mm 2 − 1,09 kg/mm2 K = 41,45 kg/mm2
44
Begitu juga untuk menentukan tegangan tarik penghantar (M) dengan memasukkan nilai q2 = 1,37 ( ketegangan maksimum) dan menggunakan rumus (3.4) : M=
( q 2δ ) 2 S 2 E f1
2
2
0.67 kg / m 240mm
M=
M=
2
x1,37
200 2 m 2 x6300kg / mm 2
24 3686,11 3 kg /mm6 24
M = 153,59 kg3/mm6 Kemudian dapat ditentukan nilai tegangan tarik terhadap andongan ( f 2 ) dengan menggunakan rumus (3.1) : f 2 [ f 1 + (K − αtE )] = M 2
[
)]
(
f 2 42,54kg / mm 2 + 41,54kg / mm 2 − 2 x10 −6 x 75 o x6300kg / mm 2 = 153,59kg 3 / mm 6 2
f2 = 2
153.59kg 3 / mm 6 73,21kg / mm 2
f 2 = 2,098kg 2 / mm 4 2
f 2 = 1,45kg / mm 2 Dengan demikian maka harga andongan maksimum dapat ditentukan dengan q2 =1 dan mempergunakan rumus (3.2) : D=
δq 2 S 2 8f
2
[m]
0,67 kg / m 240mm 2 x 400 2 m 2 D= 8 1,45kg / mm 2
(
)
45
D=
111.67 kg / mm 2 .m 11,60kg / mm 2
D = 9,63 m Dari perhitungan-perhitungan diatas dapat dilihat bahwa untuk menara sama tinggi dengan panjang saluran (span) 200 meter yang menggunakan kawat penghantar AAC 240 mm2 , maka andongan maksimumnya adalah 9,63 meter. Temperatur yang dipakai adalah temperature maksimum sebagai faktor safety untuk antisipasi jika temperatur mencapai nilai maksimum, maka saluran menara transmisi dapat bekerja dengan normal dan tidak menimbulkan bahaya bagi saluran transmisi tersebut.
4.2.2 Perhitungan Andongan Untuk Menara Tidak Sama Tinggi Untuk menara yang tidak sama tinggi perhitungan dilakukan dengan panjang saluran (span) 100 meter. Diketahui
W
=
0,67 kg/m
S
=
100 m
A
=
240 mm2
E
=
6300 kg/mm2
t
=
75oC
T
=
10.210 kg
Maka untuk mencari andongan maksimum dari kawat penghantar (D) dapat dipergunakan rumus (3.2) : D=
δq 2 S 2 8f
2
[m]
46
Dari data-data diatas dapat dicari berat konduktor perluas penampang ( δ ) dengan menggunakan rumus (3.5) :
δ =
W A
δ =
0,67 kg / m 240mm 2
δ = 2,792 x 10-3 kg/m/mm2 Setelah itu dapat dicari tegangan kerja kawat penghantar ( f 1 ) dengan menggunakan rumus ( 3.6) :
f1
=
T A
f1
=
10.210kg 240mm 2
f1
=
42,54 kg/mm2
Kemudian dapat ditentukan gaya tarik penghantar (K) digunakan q1= 1 dan dipergunakan rumus (3.3) : K = f1
(q1δ ) 2 S 2 E F1
2
2
0,67 kg / m K = 42,54kg / mm − 2
240mm 2
100m 2 x6300kg / mm 2
(42,54kg / mm )
2 2
K = 42,54kg / mm 2 − 2,71 kg/mm2 K = 39,83 kg/mm2 Setelah itu dicari tegangan tarik penghantar (M) digunakan q2 = 1,37 dengan menggunakan rumus (3.4) :
47
M=
( q 2δ ) 2 S 2 E f1
2
2
0,67 kg / m 240mm 2
M=
M=
x1,37 100 2 m 2 x6300kg / mm 2 24
921,53 3 kg /mm6 24
M = 38,4 kg3/mm6 Dan dilanjutkan dengan mencari tegangan tarik terhadap andongan ( f 2 ) dengan menggunakan rumus (3.1) : f 2 [ f 1 + (K − αtE )] = M 2
[
)]
(
f 2 42,54kg / mm 2 + 39,83kg / mm 2 − 2 x10 −6 x75 o x 6300kg / mm 2 = 38,4kg 3 / mm 6 2
f2 = 2
38,4kg 3 / mm 6 71,50kg / mm 2
f 2 = 0,54kg 2 / mm 4 2
f 2 = 0,73kg / mm 2 Dengan demikian maka harga andongan maksimum dapat ditentukan dengan q2 = 1 dan digunakan rumus (3.2): D=
δq 2 S 2 8f
2
[m]
D=
0,67 kg / m 240mm 2 x100 2 m 2 8 0,73kg / mm 2
D=
27,92kg / mm 2 .m 5,84kg / mm 2
(
)
D = 4,78m
48
Dari perhitungan andongan maksimum untuk menara sama tinggi dan menara yang tidak sama tinggi dapat dilihat bahwa nilai andongan yang didapat pada menara sama tinggi lebih tinggi dari nilai andongan pada menara yang tidak sama tinggi. Hal ini untuk mencegah agar andongan tidak terlalu dekat dengan permukaan bumi.
49
BAB VI PENUTUP
4.1.
Kesimpulan Sebagai penutup penulisan skripsi ini, sesuai dengan masalah-masalah
yang telah diuraikan pada bab-bab sebelumnya, maka dapat diambil beberapa kesimpulan berikut : 1. Template pada perencanaan saluran transmisi berguna untuk menentukan andongan kawat penghantar serta mencegah andongan kawat penghantar serta mencegah andongan kawat penghantar tersebut terlalu dekat dengan permukaan bumi. Terutama pada daerah-daerah dimana permukaan bumi tidak rata. 2. Jika tegangan tarik penghantar semakin kecil akan mengakibatkan andongan kawat penghantar semakin kecil akan mengakibatkan andongan kawat penghantar yang makin besar, demikian juga sebaliknya, semakin besar tegangan tarik penghantar akan mengurangi besarnya andongan kawat penghantar maksimum. 3. Keadaan suhu pada daerah kawat penghantar mempengaruhi andongan kawat penghantar. Semakin tinggi suhunya maka andongan akan semakin rendah, begitu juga sebaliknya.
4.2.
Saran Dari hasil kesimpulan tersebut diatas, maka penulis memberikan saran
untuk mengoptimalkan saluran transmisi maka pada perhitungan andongan untuk
50
saluran menara transmisi selain faktor teknis seperti jenis konduktor, maka perlu diperhatikan juga aspek-aspek lingkungan seperti temperature sehingga saluran menara transmisi tersebut lebih aman, ekonomis dan mampu bekerja secara maksimal.
51
DAFTAR PUSTAKA
[1].
T.S Hutahuruk M.Sc , “ Transmisi Daya Listrik”Institut Teknologi Bandung dan Universitas Trisakti Erlangga- 1985
[2]
Arismunandar, A dan Dr. Kuwahara. S – 1975. “Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik. Jilid II Saluran Transmisi. PT. Pradnya Paramita Jakarta – 1975.
[3]
SPLN 14 :, “Kriteria Dasar Bagi Perencanaan Saluran Udara Tegangan Menengah 20 kV serta Tegangan Tinggi 66 kV dan 150 kV”, Perusahaan Umum Listrik Negara, 1979.
[4]
Buku Petunjuk Operasi dan Pemeliharaan Peralatan No.2 Untuk Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT),Perusahaan Umum Listrik Negara, 1968.
[5]
www. Sural.com , Bare Conductor Manufacturer
52
