STUDI PERENCANAAN SALURAN TRANSMISI 150 kV BAMBE INCOMER Widen Lukmantono, Ir.Syariffuddin Mahmudsyah, M.Eng, Ir.Teguh Yuwono Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih Sukolilo Surabaya 60111 Abstrak - Energi listrik sangat penting peranannya dalam kehidupan manusia. Pertumbuhan penduduk yang pesat mengakibatkan meningkatnya kebutuhan energi listrik di Indonesia. Oleh karena itu PLN sebagai penyedia energi listrik semaksimal mungkin untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Salah satu langkah yang dilakukan yaitu dengan merencanakan membangun Gardu Induk 150 kV Bambe. Dengan adanya rencana pembangunan Gardu Induk tersebut, perlu juga dilakukan perencanaan penyaluran energi listrik yaitu melalui saluran transmisi (SUTT) 150 kV. Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas tentang perencanaan pembangunan saluran transmisi 150 kV sepanjang ± 2.445,114 m mulai dari Gardu Induk 150 kV Karangpilang sampai Gardu Induk 150 kV Bambe yang melalui 2 Kota/Kabupaten dan 3 kecamatan. Pembangunan SUTT 150 kV Bambe Incomer direncanakan akan menyalurkan daya sebesar 400 MVA / sirkit. Dengan pembahasan tersebut diharapkan dapat diperoleh dasar peralatan penyaluran energi listrik melalui jaringan transmisi tegangan tinggi 150 kV yang tepat. Sehingga dapat dilakukan penyaluran energi listrik yang sesuai secara teknis dan ekonomis. Saluran transmisi 150 kV Bambe Incomer ini diharapkan dapat mensuplai energi listrik dan meningkatkan keandalan sistem kelistrikan di daerah Kabupaten Gresik dan Kota Surabaya yang merupakan daerah perkembangan industri di wilayah masing - masing.
isolator, perhitungan tegangan tarik andongan dari kawat yang dibentang, pentanahan kaki tower transmisi dan penentuan kawat pelindung petir. Sehingga hasil yang diharapkan dari perencanaan peralatan tegangan tinggi adalah dapat menghasilkan proses penyaluran energi listrik yang efektif dan efisien. 1.2 Perumusan Masalah Dari uraian tersebut, permasalahan yang timbul sebagai berikut: 1. Bagaimana menyalurkan daya untuk mengurangi beban dari GI 150 kV Karangpilang dan GI 150 kV Waru. 2. Bagaimana menentukan peralatan saluran udara tegangan tinggi 150 kV. 3. Bagaimana menentukan sistem pentanahan dari Overhead Ground Wire dan pentanahan kaki-kaki tower transmisi. 4. Bagaimana menentukan perhitungan sagging pada ketiga kawat phasa dan kawat tanah. 5. Bagaimana meminimalkan dampak lingkungan dari pembangunan saluran transmisi SUTT 150 kV Bambe Incomer. 1.3 Batasan Masalah Dalam tugas akhir ini permasalahan akan dibatasi pada perencanaan peralatan saluran udara tegangan tinggi yang digunakan untuk menyalurkan energi listrik dari Gardu Induk 150 kV Karangpilang sampai Gardu Induk 150 kV Bambe (baru). Menggunakan tegangan 150 kV dan perhitungan sistem pentanahan dari Ground Wire untuk melindungi kawat penghantar dari sambaran petir dan pentanahan kaki- kaki tower transmisi.
Kata kunci : transmisi 150 kV, energi listrik.
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi listrik sangat penting peranannya dalam kehidupan manusia. Pertumbuhan penduduk yang pesat mengakibatkan meningkatnya kebutuhan energi listrik. Oleh karena itu PLN sebagai penyedia energi listrik semaksimal mungkin untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Salah satu langkah yang dilakukan yaitu dengan merencanakan membangun Gardu Induk 150 kV Bambe. Dengan adanya rencana pembangunan Gardu Induk tersebut, perlu juga dilakukan perencanaan penyaluran energi listrik yaitu melalui saluran transmisi (SUTT) 150 kV yang direncanakan akan menyalurkan daya sebesar 400 MVA / sirkit sepanjang ± 2.445,114 m mulai dari Gardu Induk 150 kV Karangpilang sampai Gardu Induk 150 kV Bambe (baru) yang melalui 2 Kota/Kabupaten dan 3 kecamatan. Sebelum pembangunan saluran transmisi diatas tentu saja harus memperhatikan hal -hal yang mempengaruhi perancangan peralatan tegangan tinggi yang nantinya digunakan dalam proses penyaluran energi listrik misalnya kondisi tanah tempat towertower, jarak antar kawat – kawat (konduktor), pemilihan kawat (konduktor) yang ekonomis, jumlah
1.4 Tujuan Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mendapatkan perhitungan dan pemilihan peralatan saluran transmisi 150 kV yang sesuai secara teknis sehingga dapat menunjang pemenuhan kebutuhan energi listrik di daerah perkembangan industri di wilayah Kabupaten Gresik dan Kota Surabaya. 1.5 Relevansi Dengan dilakukan penelitian tentang hal - hal teknis, yang perlu dilakukan dalam perencanaan peralatan tegangan tinggi pada saluran transmisi 150 kV antara GI 150 Karangpilang ke GI 150 kV Bambe (baru), maka diharapkan penelitian ini dapat dijadikan bahan pertimbangan atau referensi sehingga dalam
1
proses pengerjaan perencanaan peralatan tegangan tinggi yang baru dapat lebih mudah.
diisolasikannya (fungsi mekanis). Oleh karena itu tingkat isolasi dan kekuatan mekanisnya harus benar benar diperhatikan sehingga tidak memungkinkan terjadinya arus bocor listrik pada suatu sistem. Tingkat isolasi ini adalah tingkat kemampuan memisahkan sistem tegangan sehingga tidak tembus ke sekelilingnya. Jenis yang digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin atau gelas.Menurut penggunaan dan kontruksinya dikenal tiga jenis isolator yaitu, isolator jenis pasak, isolator jenis pos-saluran, isolator gantung. Isolator jenis pasak dan isolator jenis possaluran digunakan pada saluran transmisi dengan kerja relatif rendah (kurang dari 22 - 33 kV), sedang isolator gantung dapat digandeng menjadi rentengan isolator yang jumlahnya disesuaikan kebutuhan.[1]
II. JARINGAN TRANSMISI TENAGA LISTRIK 2.1 Konsep Perencanaan Jaringan Transmisi Pusat - pusat listrik tenaga itu umumnya terletak jauh dari tempat - tempat dimana tenaga listrik itu digunakan atau pusat - pusat beban (load centers), karena itu tenaga listrik yang dibangkitkan harus disalurkan melalui kawat - kawat atau saluran transmisi kemudian dengan pertolongan transformator daya tegangan yang tadinya rendah yaitu 6 kV sampai 24 kV ditingkatkan ke tegangan yang lebih tinggi hingga 30 kV sampai 500 kV (bahkan di negara maju sampai 1000 kV).[1] Ada dua kategori saluran trasmisi (overhead lines) dan saluran kabel tanah (underground cable). Yang pertama menyalurkan tenaga listrik melalui kawat - kawat yang digantung pada menara atau tiang transmisi dengan perantaraan isolator - isolator, sedang kategori yang kedua menyalurkan tenaga listrik melalui kabel - kabel yang ditanam dibawah permukaan tanah. Keduanya mempunyai keuntungan dan kerugian sendiri - sendiri, dibandingkan saluran udara, saluran bawah tanah tidak terpengaruh oleh cuaca buruk , taufan, hujan angin, bahaya petir dan sebagainya.[1] Lagipula, saluran bawah tanah lebih estetis karena tidak mengganggu pemandangan. Karena alasan terakhir. saluran bawah tanah lebih disukai, terutama umtuk daerah yang padat penduduknya dan di kota kota besar. Namun biaya pembangunannya jauh lebih mahal dibandingkan dengan saluran udara, dan perbaikannya jauh lebih sukar bila terjadi gangguan hubung singkat dan kesukaran - kesukaran lain.
2.2.3 Kawat Penghantar Jenis - jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi adalah : Tembaga dengan konduktivitas 100% (CU 100%), tembaga konduktivitas 97,5% (CU 97,5%) atau aluminium dengan konduktivitas 61% (Al 61%). Kawat penghantar aluminium terdiri dari berbagai jenis dengan lambang sebagai berikut :[2] 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 ber-inti kawat baja. d. ACAR = Aluminium Conductor Alloy - Reinforced, yaitu kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran.
2.2 Komponen Utama Jaringan Transmisi Komponen - komponen utama dari saluran transmisi terdiri dari : a. Menara transmisi atau tiang transmisi beserta pondasinya, b. Isolator - isolator, c. Kawat penghantar (conductor), dan d. Kawat tanah (ground wire)
Kawat penghantar tembaga mempunyai beberapa kelebihan disbanding dengan kawat penghantar aluminium karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi. tapi kelemahan nya ialah untuk besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dari aluminium dan juga lebih mahal. Oleh karena itu kawat penghantar aluminium telah menggantikan kedudukan tembaga. Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat aluminium digunakan campuran aluminium (aluminium alloy). Untuk saluran - saluran tegangan tinggi, dimana jarak antara dua tiang/menara jauh (ratusan meter), dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi. Untuk itu digunakan kawat penghantar ACSR.
2.2.1 Menara Transmisi atau Tiang Transmisi Menara atau tiang transmisi adalah suatu bangunan penopang saluran transmisi yang dapat berupa menara baja, tiang baja, tiang beton bertulang dan tiang kayu. Tiang baja, beton atau kayu umumnya digunakan pada saluran - saluran dengan tegangan kerja relatif tinggi dan extra tinggi digunakan menara baja. Menara baja dibagi sesuai dengan fungsinya, yaitu : menara dukung, menara sudut, menara ujung, menara percabangan dan menara transposisi.
2.2.4 Kawat Tanah Kawat tanah atau “ground wires” juga disebut sebagai kawat pelindung (shield wires) gunanya untuk melindungi kawat - kawat fasa terhadap sambaran petir. Jadi kawat tanah itu dipasang diatas kawat fasa. Sebagai kawat tanah umumnya dipakai kawat baja
2.2.2 Isolator Isolator berfungsi untuk mengisolasi sistem tegangan baik antar fasa dengan tanah (fungsi elektris) serta memikul beban mekanispenghantar yang
2
(steel wires) yang lebih murah, tetapi tidak jarang digunakan ACSR.
I=
Ik = I / np
2.4 Dasar Pemilihan Tegangan Pemilihan tegangan saluran transmisi berkaitan erat dengan kapasitas daya yang disalurkan. Pada penyaluran tenaga listrik dengan daya besar dan jarak yang relatif panjang, banyak hal - hal yang perlu dipertimbangkan terutama ditinjau dari segi ekonisnya seperti efisiensi, losses, factor cuaca, jenis konduktor, temperature dan lain - lain. Untuk mengatasi hal itu, maka dalam transmisinya biasanya cenderung untuk menaikkan tegangannya ketingkat tegangan yang lebih tinggi. Dengan cara ini maka daya guna penyaluran akan lebih efektif karena rugi - rugi transmisi dapat diturunkan. Langakah - langkah yang dilakukan pada proses estimasi dan penentuan tegangan kerja adalah sebagai berikut : a. Input data daya yang dikirim Pr (MW) dan panjang saluran (km) b. Input data pemilihan tegangan standar V (kV) c. Penetuan nilai koefisien kapasitas k. d. Perhitungan daya saluran Prs (MW) dengan menggunakan rumus :[9]
.
(2.2)
Dimana : I = Arus per fasa (A) S = Daya yang dikirim (MVA) Vr = Tegangan sistem (kV) Setelah didapatkan hasil dari perhitungan perfasa selanjutnya akan dihitung besar dari arus perkonduktor dengan menggunakan rumus,
2.3 Konfigurasi Saluran Transmisi Dalam saluran transmisi udara, dikenal beberapa macam bentuk konfigurasi saluran yaitu : 1. Saluran Transmisi dengan Konfigurasi Horisontal 2. Saluran Transmisi dengan konfigurasi Vertikal 3. Saluran Transmisi dengan Konfigurasi Delta
Prs =
√
(2.3)
Dimana : Ik = Arus perkonduktor (A) I = Arus perfasa (A) np = Jumlah konduktor perfasa Dari hasil perhitungan arus perkonduktor tersebut akan ditentukan jenis dan ukuran konduktor dengan melihat pada table pemilihan ukuran konduktor. Kapasitas saluran transmisi Prs dapat dinyatakan sebagai fungsi dari tegangan pada titik penerimaan dan panjang saluran. Standar pemilihan tipe serta ukuran konduktor selalu mempertimbangkan faktor - faktor keamanan, sehingga pada pemilihannya akan dipilih ukuran diameter konduktor yang lebih besar. 2.6 Bundle Conductor (Kawat Berkas) Kawat jenis ini terdiri dari dua kawat atau lebih dalam satu fasanya masing-masing terpisah dengan jarak tertentu. Kawat ini mempunyai kelebihan-kelebihan dibandingkan kawat padat, karena dengan menggunakan kawat berkas dapat mengurangi gejala korona, juga kapasitasnya lebih besar serta reaktansinya lebih kecil. Kawat berkas (bundle conductor) lebih tepat bila digunakan pada tegangan transmisi dengan tegangan diatas 230 kV, tetapi dapat juga digunakan untuk tegangan transmisi yang lebih rendah apabila dibutuhkan kapasitas saluran transmisi yang lebih baik dan tinggi. Pada penerapannya diperlukan pula perentang (spacer) yang berfungsi untuk menghindarkan terjadinya tumbukan antar sub konduktor karena gejala elektro mekanis atau angin. Keuntungan menggunakan bundle conductor bila dibandingkan dengan menggunakan single conductor adalah : 1. Mampu menyalurkan daya yang lebih besar dengan kerugian yang kecil karena bisa dicapai efisiensi yang tinggi. 2. Mempunyai induktansi dan reaktansi perfasa yang kecil untuk konduktor dengan material yang sama. 3. Mempunyai kapasitas perfasa yang lebih besar reaktansi yang lebih rendah dan memperbesar muatan arus yang dapat memperbaiki faktor daya. 4. Mengurangi impedansi surja saluran. Untuk menentukan R ( jarak sub bundle conductor ke pusat lingkaran) dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan : [7]
(2.1)
Dengan : Prs = Kapasitas daya saluran (MW) V = Tegangan standar (kV) k = Koefisien kapasitas L = Panjang saluran (km) Nilai tegangan yang dipakai dalam perhitungan ini adalah nilai - nilai tegangan standar. Tiap nilai tegangan standar mempunyai koefisien kapasitas yang tertentu. 2.5 Pemilihan Ukuran Konduktor Perencanaan suatu jaringan juga meliputi penentuan ukuran tipe konduktor. Ukuran dan tipe konduktor ditentukan oleh arus yang lewat melalui konduktor, karena besar penampang konduktor berbanding lurus dengan kapasitas kuat arusnya. Semakin besar kuat arus yang mengalir melalui saluran transmisi maka semakin besar pula daya yang mampu dikirim oleh saluran transmisi. Kuat arus perphasa pada perencanaan ini berdasarkan pada rumus sebagai berikut :[7]
3
R = . ⁄
2.9 Penentuan Outline Tower Yang dimaksud dengan outline tower adalah informasi dan perancanangan dari sebuah menara (tower) informasi ini sangat dibutuhkan oleh seorang perencana dalam merencanakan suatu sistem jaringan transmisi. Dari data outline tower ini seorang perencana dapat menentukan tipe tower beserta ukuran-ukuran jarak bebas (clearence) yang bersangkutan dengan perancangan tower. Informasi keluaran outline tower yang dibutuhkan terdiri dari :[4] 1. Andongan, 2. Jarak bebas ke tanah (Ground Clearance), 3. Jarak vertikal dan horisontal antar kawat, 4. Diagram clearance dari jarak terhadap kawat fasa, 5. Panjang isolator set.
(2.4)
Untuk jarak yang sama maka : untuk n = 3 maka R = So / √3 untuk n = 4 maka R = So / √2 untuk n = 6 maka R = So untuk n = 8 maka R = So / (2.sin22,5°) Dimana : R = Jarak sub bundle conductor ke pusat lingkaran So = Jarak spasi antar sub bundle conductor n = Jumlah sub conductor 2.7 Rugi Daya Saluran Transmisi Rugi-rugi yang dialami oleh saluran transmisi terutama pada saluran transmisi tegangan ekstra tinggi (EHV) dipengaruhi oleh dua hal yaitu rugi tahanan dan rugi korona, adapun dalam menghitung rugi-rugi tahanan dengan menggunakan rumus : [1] Rt = 3.n.lk2.R
2.9.1 Andongan Andongan adalah jarak proyeksi yang diukur dari tinggi tower saluran transmisi terhadap jarak lingkungan penghantar yang terendah. Hal ini terjadi karena beratnya penghantar yang direntangkan antara dua tiang transmisi. Dengan diketahuinya jarak andongan, maka akan ditentukan tinggi menara minimum yang harus dibangun. Dalam perhitungan andongan, faktor yang perlu diperhhungkan adalah parameter pemuaian penghantar yang disebabkan oleh kenaikan suhu penghantar Karena pemuaian ini akan menyebabkan pertambahan panjang pada penghantar, sehingga juga akan mengakibatkan bertambah panjangnya nilai andongan dan nilai sebenarnya. Keadaan kondisi permukaan tanah yang tidak rata akan menyebabkan tiang Menara mempunyai perbedaan tinggi antara satu dengan yang lainnya. Pada kondisi seperti ini diperlukan metode perhiturtgan yang berbeda dari perhitungan andongan yang biasanya, perhitungan andongan diklasifikasikan menjadi dua jenis berdasarkan kondisi menara penyangga pada saluran penghantar, yaitu: • Menara yang tingginya sama • Menara yang tingginya berbeda
(2.5)
Dimana: Rt = Rugi-rugi tahanan saluran transmisi n = Jumlah konduktor per phasa lk = Arus per konduktor R = Nilai tahanan resistansi kawat transmisi 2.8 Perencanaan Isolasi Saluran Transmisi Dalam sistem tenaga sangat diniungkinkan limbulnya tegangan lebih. Tegangan lebih dapat disebabkan oleh kilat dan switching. Berkenaan dengan tegangan ini erat sekali hubungannya dengan isolasi. Pada perencanaan jaringan transmisi perlu juga mempertimbangkan jenis serta jumlah isolasi yang akan digunakan. Langkah-langkah dalam perencanaan isolasi sebagui berikut:[2] a. Data Input berupa tegangan sistem V (kV), konfigurasi saluran yang dipilih-KS (horisontal ataukah vertikal), Tipe Insulator yang dipilih (tipe string I atau string V ). b. Penentuan tegangan flashover lightning (Tegangan Critical flashover) VCFO dan tegangan flashover swhching (Tegangan withstand Switching Surge Crest), c. Perhitungan koefisien keamanan k, (koefisien keamanan phasa tengah) dan k2 (koefisien keamanan phasa pinggir) d. Perhitungan jumlah isolator optimal Perhitungan ini dimaksudkan untuk menentukan jumlah isolator pada tiap-tiap yang mampu menahan tegangan lebih switching dan lightning pada daerah tertentu. Sedangkan langkahlangkah perhitungan adalah sebagai berikut : Menentukan jenis isolator dan data kalalog insulator Penentuan jumlah dan panjang Isolator tiap phase
2.10 Pentanahan Kaki Menara Untuk melindungi kawat fasa terhadap sambaran langsung dari petir digunakan satu atau dua kawat tanah yang terletak diatas kawat fasa dengan sudut perlindungan lebih kecil 18°. Dengan demikian kemungkinan terjadiya loncatan api karena sambaran petir secara langsung dapat diabaikan. Kemungkinan terjadinya loncatan balik (back flashover) karena sambaran kilat secara langsung pada puncak menara atau kawat tanah letap masih ada, dan untuk mengurangi tahanan kaki menara harus dibuat tidak melebihi 10 ohm. Tahanan kaki menara 10 ohm dapat diperoleh dengan menggunakan satu atau lebih batang pengetanahan (ground road) dan atau sistem counterpoise. Pemilihan penggunaan batang pengetanahan dan atau sistem counterpoise tergantung dari tahanan jenis tanah dimana menara transmisi tersebut berada.
4
II. RENCANA JALUR TRANSMISI 150 kV BAMBE INCOMER (GI KARANGPILANG - GI BAMBE BARU) 3.1. Sekilas Tentang GI 150 kV Bambe dan SUTT 150 kV Bambe Incomer. Pengembangan GI - GI yang mensuplai kawasan Bringkang - Bambe saat ini yaitu : GI Waru dengan kapasitas 250 MVA, beban 159 MVA (70%) tegangan operasi 150/20 kV. Apabila akan dikembangkan dengan menaikkan kapasitasnya akan mengalami kendala karena jumlah trafo yang sudah ada 7 unit, total penyulang yang keluar sudah 29 buah, GI Driyorejo dengan kapasitas 110 MVA dengan jumlah penyulang 14 (empat belas) buah total beban 83 MVA (75,4%) Dari beban kedua GI tersebut yang sudah besar dan sulit dikembangkan maka dibuat alternative baru yaitu membangun GI baru dilokasi Bringkang Bambe dengan tegangan operasi 150/20 kV kapasitas 2x60 MVA. Dengan GI baru ini diharapkan pertumbuhan beban di kawasan Bambe sekitarnya, termasuk kawasan Waru dan Driyorejo ke depan dapat terpenuhi. Sasaran pembangunan GI Bringkang - Bambe (2x60 MVA) 150 kV adalah untuk : a. Mengantisipasi perkembangan beban di kawasan Bambe dan sekitarnya, termasuk kawasan Waru dan Driyorejo. b. Meningkatkan standar mutu pelayanan tenaga listrik kepada pelanggan. c. Meningkatkan keandalan pelayanan kepada pelanggan dengan memperbaiki SAIDI dan SAIFI karena panjang penyulang menjadi lebih pendek d. Menurunkan susut distribusi Pembangunan SUTT 150 kV Bambe Incomer ini dilakukan sejalan dengan rencana pemerintah dalam penyediaan percepatan sistem kelistrikan program 10.000 MW. Kegiatan pembangunan SUTT 150 kV Bambe Incomer yang meliputi kegiatan pembangunan saluran udara tegangan tinggi (SUTT) 150 kV sepanjang 2.455,114 m sebanyak 8 tower dan pembangunan gardu induk seluas 2 Ha yang untuk selanjutnya disebutkan sebagai pembangunan SUTT 150 kV Bambe incomer ini selain bertujuan untuk peningkatan kehandalan sistem kelistrikan juga dilakukan dengan memperhatikan lingkungan.
Add Trafo (MVA) 2014 Peak Load 130,60 77,10 (MW) (61%) (76%) Add Trafo (MVA) 2015 Peak Load 134,69 85,42 (MW) (63%) (84%) Add Trafo (MVA) 2016 Peak Load 162,43 93,49 (MW) (68%) (92%) Add Trafo (MVA) 2017 Peak Load 163,68 102,27 Penambahan (MW) (69%) (67%) Trafo 2 x 120 MVA Add Trafo 60 (MVA) 2018 Peak Load 161,19 111,96 (MW) (68%) (73%) Add Trafo (MVA) Sumber : KKO, KKF & ERM PT. PLN (Persero) Distribusi Jawa Timur 2009
3.3 Rencana Jalur Transmisi 150 kV. Saluran transmisi 150 kV yang digunakan untuk menyalurkan energi listrik sepanjang ± 2.445,114 m mulai dari Gardu Induk 150 kV Karangpilang sampai Gardu Induk 150 kV Bambe yang melalui 3 kecamatan antara lain Lakarsantri, Karang Pilang, Driyorejo dan 3 desa / kelurahan antara lain Bangkingan, Waru Gunung, Bambe. Lokasi jalur transmisi seperti disajikan pada Gambar 3.2
Tabel 3.1 Capacity Balance Gardu Induk Waru Bambe (Teg. (Teg. 150/20 kV) 150/20 kV)
2012 Peak Load (MW) Add Trafo (MVA) 2013 Peak Load (MW)
135,52 (64%) -
140,92 (66%)
41,10 (40%) 120
Keterangan
Gambar 3.1 Rencana Jalur SUTT 150 kV Bambe Incomer
Penambahan Trafo 2 x 120 MVA
3.4 Alasan Mengunakan SUTT 150 kV. Dalam perencanaan penyaluran daya listrik dari GI 150 kV Karangpilang menuju GI 150 kV Bambe (baru) menggunakan Saluran Udara Tegangan
60,77 (60%)
5
Tinggi (SUTT) dengan tegangan 150 kV. Pemilihan ini didasarkan pada pertimbangan sebagai berikut : 1. Jarak penyaluran pendek, 2,4 km. 2. Dengan tegangan 150 kV masih memungkinkan untuk menyalurkan daya sebesar 400 MVA / sirkit. 3.5 Pengukuran Medan Listrik dan Medan Magnet. Jaringan transmisi 150 kV ini akan mengeluarkan induksi berupa medan magnet dan medan listrik ke lingkungan. Untuk mengetahui kondisi lingkungan medan magnet dan medan listrik di daerah rencana jalur transmisi.
SAG1 = ;t=200C)
!
Lo = S +
!
=
, "
= 1,4 m
(sag normal
Lo = 300 +
, "
= 300,00005 m ≈ 300 m
Lt = Lo [ 1 + α (tm - t)] Lt = 300 [ 1 + 0,0000189 (900 - 200)] = 300,397 m
Tabel 3.2. Hasil Pengukuran Medan Magnet dan Medan Listrik di Rencana Jalur Transmisi 150 kV dan GI 150 kV Bambe
SAG2 = # SAG2 = #
$% , " %
= 6,683 m
0
(sag max ;t = 90 C)
IV. STUDI PERENCANAAN SALURAN TRANSMISI 150 kV BAMBE INCOMER (GI KARANGPILANG - GI BAMBE BARU) 4.1. Pemilihan Konfigurasi Saluran Transmisi Kapasitas daya yang dapat disalurkan oleh sirkuit bila menggunakan konduktor tunggal 5x60 MVA. Digunakan bundle conductor untuk meningkatkan kapasitas daya saluran transmisi. Untuk menjaga kontinuitas daya perlu digunakan saluran vertikal ganda, sehingga jika salah satu saluran terputus transmisi masih mampu menyalurkan daya dengan satu saluran yang lain.
D=
I=
√
!
, "
=
= 1,4 m
)
SAG1 = D &1 ( *+ = 1,36 &1 ( m (sag normal ;t=200C) Lo = S +
+ = 0,9 ,
!
Lo = 300 +
, "
= 300,00005 m ≈ 300 m
Lt = Lo [ 1 + α (tm - t)] Lt = 300 [ 1 + 0,0000189 (900 - 200)] = 300,397 m
4.2. Ukuran dan Tipe Konduktor Transmisi Rencana daya yang dialirkan sebesar 5x60 MVA menggunakan saluran vertikal ganda. Perhitungan arus dilakukan berdasarkan daya yang akan disalurkan, maka perhitungan arus adalah sebagai berikut : Rating Arus :
Untuk Dua Menara Yang Berbeda Tinggi Dengan beda tinggi antar menara H = 1 meter
m
=#
SAG2 = D2 &1 (
*
D2 = #
= 1154,7 A
$%
)
SAG2 = 6,683 &1 ( max ;t = 900C)
Arus untuk bundle konduktor dengan n = 2: , I = = 577,35 A Dengan faktor keamanan 110% maka I = 1,1 x 461,9 = 635 A Dipilih konduktor ACSR 48/7 dengan luas aluminium 340 mm2 dengan diameter = 2,5 cm atau jari - jari = 1,25 cm yang memiliki kapasitas hantar arus 790 A Dari hasil perhitungan diatas maka ditentukan saluran menggunakan kawat ACSR 48/7, 340 mm2 dengan bundle conductor dua (n=2).
+
, " %
,
+ = 6,2 m
= 6,683
(sag
4.4 Penentuan Jarak Bebas Konduktor Jaringan SUTT 150 kV (Clearance) • Penentuan Jarak Bebas Pada Bundle Conductor ke Tanah (Phase to Ground Clearence) : GC = 6,096 + (V – 50) 0,0127 + 0,73 (SAG2 – SAG1) GC = 6,096 + (150 – 50) 0,0127 + 0,73 (6,683 – 1,4) GC = 11,22 meter
4.3. Menghitung Andongan (Sag) Untuk Dua Menara Yang Sama Tinggi :
6
•
Perhitungan Jarak Bebas Bundle Conductor dengan Bundle Conductor lainnya antar phasa : Pada SUTT 150 kV Bambe Incomer VL-L nominal sebesar 150 kV. Perhitungan jarak bebas bundle conductor dengan bundle conductor lain antar phasa dapat ditentukan dengan rumusan Safety Code Formula: Perhitungan ini dilakukan dengan memperhatikan faktor Andongan yaitu 6,683 m = 250,4 inchi, pada suhu 900.
a = 0,3 inch per kV + 8 a = ( 0,3 x 150) + 8
= 45 + 36,5
a = 81,5 inchi = 2,07 meter Sehingga jarak bebas bundle conductor dengan bundle conductor lainnya dengan memperhitungkan faktor keamanan sebesar 115% maka : 1,15 x 2,07 = 2,38 meter ≈ 2,5 meter.
Gambar 4.1 Konfigurasi Konduktor Hasil Perhitungan
Tabel 4.1 Jarak Bebas Minimum Antara Penghantar SUTT 150 kV dengan Benda Lain SUT T 150 No Lokasi kV (m) 1 Lapangan Terbuka 8 2 Daerah dengan keadaan tertentu 2.1 Bangunan tidak tahan api 13,5 2.2 Bangunan tahan api 5 2.3 Lalu lintas jalan/jalan raya 9 2.4 Pohon – pohon pada umumnya, hutan, 5 perkebunan 2.5 Lapangan olahraga 13,5 2.6 SUTT lainnya, penghantar udara tegangan rendah, jaringan telkom 4 antena radio, antena televisi dan kereta gantung 2.7 Rel kereta biasa 9 2.8 Jembatan besi, rangka besi, penahan 4 penghantar, kereta listrik terdekat dsb 2.9 Titik tertinggi tiang kapal 4 padakedudukan air pasang / tertinggi pada lalu lintas air 4.5 Perhitungan jumlah isolator dan jarak sambaran. Perhitungan jumlah isolator optimal dimaksudkan untuk menentukan jumlah isolator pada tiap – tiap menara yang mampu menahan tegangan lebih switching dan litghning pada daerah tertentu. Untuk konfigurasi vertikal maka : Penentuan jumlah isolator dengan mengacu pada standart didapatkan jumlah isolator (jjs) = 11 dengan melihat tabel 4.8. maka dipilih isolator tipe normal (type A) dengan panjang / tinggi tiap isolator sebesar 146 mm sehingga : panjang rangkaian isolator (D) maka : D = 11 x 146 mm = 1606 mm Isolator berkonfigurasi double suspension jumlah isolator (jjs) = 2 jjs = 2 x 11 = 22 Untuk mencari jarak sambaran ditentukan dengan mengetahui harga kerapatan udara dengan asumsi sepanjang jalur homogen dan kondisi cuaca cerah dengan suhu 350C dan kelembaban udara 60% yaitu : SPF = D. HS. δ SPF =1,46 x 60% x 0,96 = 0,84 meter Sedangkan untuk gap arching horn phasa pinggir direncanakan yaitu : GFP =
Gambar 4.2 Ruang Bebas
–
=
–
= 0,73 meter
4.6. Pemilihan Tower
Gambar 4.4. Tower Tension Transmisi Tipe DD 4.6 Pentanahan Kaki Menara Tahanan kaki menara perlu dibuat sekecil mungkin untuk menghindarkan efek sambaran petir. Tahanan ini ditentukan oleh bentuk fisik tahanan dan tahanan jenis dari tanah (untuk ini dipilih tahanan berbentuk elektrode batang ditananm tegak lurus di dalam tanah atau menggunakan elektroda batang berselubung pipa galvanis 2”). Biasanya digunakan rod elektroda sepanjang 5,5 m dengan kedalaman yang sama yaitu 5,5 meter dengan jari – jari rod elektroda sebesar 1,27 cm. Berdasarkan standar PT. PLN (Persero) P3B pentanahan kaki menara dipasang pada setiap menara, dengan jumlah pentanahan 4 buah tiap tower. Bila tahanan pentanahan masih lebih besar dari 5 ohm, maka diusahakan dengan pentanahan counterpoise yang dibuat dari kawat baja 38 mm2 sebagai counterpoise yang ditanam secara radial. Dengan standar diatas maka kita dapat menghitung pentananhan kaki menara sesuai dengan rumus persamaan yang telah tersedia : Untuk pentanahan sistem Ground Rod : Gambar 4.3. Tower Suspension Transmisi Tipe AA
R = &./ -
0
+
• Untuk Tanah Rawa / Sawah
R=
-
1./ 4
R = 1,47 Ω
5=
,
5=
,
2
#. .3
1./ 4
1./ 4
2
,
5
,
5
#. . ,
• Untuk Ladang R=
-
1./ 4
R = 4,92 Ω
8
2
#. .3
2
#. . ,
3.
Gambar 4.5 Pemasangan Batang Pentanahan Kaki Menara Berdasar SPLN 121_1996 (Tampak Samping)
m, kerikil kering 1374,2 dan tanah berbatu 2380,2 m. b. Kawat pelindung petir menggunakan 2 buah kawat tanah baja (GSW) dengan jari - jari kawat 0,48 cm dan luas penampang 55 mm2. c. Sagging untuk dua menara yang sama tinggi antara 1,4 m - 6,683 m dan untuk dua menara yang berbeda tinggi (h = 1m) antara 0,9 m - 6,2 m Di sekitar SUTT 150 kV Bambe Incomer medan magnet sebesar 0,47x10-7 T dan medan listrik sebesar 61,35 V/m
5.2 SARAN Berdasarkan kesimpulan diatas maka kita dapat menyarankan : 1. Meskipun penempatan peralatan telah sesuai dengan standar jarak bebas, diharapkan agar manusia berhati - hati saat beraktifitas disekitar saluran transmisi.
Gambar 4.6 Pemasangan Batang Pentanahan Kaki Menara V. PENUTUP 5.1 KESIMPULAN Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya dan berdasarkan data - data yang telah tersedia maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Saluran transmisi ini menggunakan menara tower tipe AA setinggi 33,8m dan tipe DD setinggi 32,2 m, sirkuit vertikal ganda dengan 2 bundle conductor ACSR 48/7 340 mm2, isolator menggunakan double string 2x11 buah dan menggunakan menara transmisi dengan jarak antar menara 300 m. 2. a. Pentanahan kaki menara menggunakan metode : Ground rod, dengan 4 buah rod electrode panjang 5,5 m dan jari - jari 1,27 cm, pada tanah rawa/sawah didapat tahanan kaki tower 1,47 ohm dan pada tanah ladang 4,29 ohm. Counterpoise, dengan kawat baja 38 mm2, untuk jenis tanah pasir basah dibutuhkan panjang kawat 614,5 m, kerikil basah 971,7
2.
Pada perencanaan ini tidak dibahas pengaruh keberatan masyarakat terhadap pembangunan saluran transmisi dari survey jalur hingga beroperasinya saluran transmisi. Sehingga diharapkan suatu saat ada yang meneliti mengenai pengaruh keberatan masyarakat terhadap pembangunan saluran transmisi.
3.
Studi ini diharapkan bisa menjadi bahan pertimbangan untuk perencanaan pembangunan jaringan transmisi yang terletak antara GI 150 Karangpilang dengan GI 150 kV Bambe (baru).
DAFTAR PUSTAKA [1] A. Arismunandar Dr, S. Kuwara Dr, Buku Pegangan Teknik Tegangan Listrik Jilid II, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, Cetakan Ketujuh, 2004 [2] Andrew S. Timscheff, Calculation of Gradien for Phase on Three Phase Bundle Conductor Line, IEEE Trans. On Power System App, 1971 [3] Diktat Bahan Isolasi Tegangan Tinggi, Kuliah Gejala Medan Listrik, 2005 [4] Turan Gonen, Electric of Power Transmission System Engineering, Mc Graw Hill, 1988 [5] T. S Hutauruk, Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan, PT. Erlangga, Jakarta, 1991 [6] Zuhal, Dasar Teknik Tegangan Listrik dan Elektronika Daya, Pustaka Utama, Jakarta, 2000 [7] Udo T, Minimum phase to Phase Electrical Clearence Based On Switching Surge and
9
[8]
[9]
[10] [11]
[12]
[13] [14]
[15]
Lightning Surge, IEEE Trans. On Power System App. 1974 ----------, Buku Teknis Operasional P3B Jawa - Bali PT. PLN (Persero), bagian Engineering, 2006 Syariffudin M Ir., M.Eng, Perencanaan Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi, 1999 Electric Power Research, Transmission Line Reference Book, 345 kV and above, 1987 ---------, KKO, KKF & ERM GI 150 kV Bringkang Bambe 2 x 60 MVA, PT. PLN (Persero) Distribusi Jawa Timur, 2009 ----------, UKL - UPL Pembangunan SUTT 150 kV Bambe Incomer, PT. PLN (Persero) Pikitring Jawa, Bali Dan Nusa Tenggara, 2010 ----------, SPLN 10 - 1A: 1996, Isolator Renteng Jenis Kap dan Pin ----------, SPLN 13:1978, Kriteria Dasar Bagi Perencanaan Saluran Udara Tegangan Tinggi 66 kV dan 150 kV. ----------, SPLN 121:1996, Konstruksi Saluran Udara Tegangan Tinggi 70 kV dan 150 kV dengan Tiang Beton/Baja
RIWAYAT HIDUP Widen Lukmantono, lahir di Surabaya pada tanggal 10 Maret 1985. Penulis adalah anak kedua dari pasangan suami istri Pole dan Nurasih. Pada Tahun 1991 memulai pendidikannya di SDN Jambangan I lulus tahun 1997 dan sekaligus pada tahun tersebut melanjutkan ke SMPN 12 Surabaya lulus pada tahun 2000. Penulis menempuh pendidikan tingkat menengah di SMUN 16 Surabaya, mulai tahun 2000 dan lulus tahun 2003. Pada tahun 2003 penulis kuliah di D3 Teknik Elektronika-PENS-ITS Surabaya, lulus tahun 2006. Pada bulan April tahun 2009 penulis menikah, hingga saat ini telah dikaruniai 2 orang putra, kemudian pada bulan September 2009 terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
10
