STUDI SISTEM TELEKOMUNIKASI MELALUI SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT)

STUDI SISTEM TELEKOMUNIKASI MELALUI SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas – tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Elektro

Disusun Oleh:

INGOT BARTALA. HUTASOIT NIM: 040 422 014

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008 Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

STUDI SISTEM TELEKOMUNIKASI MELALUI SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) TUGAS AKHIR Tugas Akhir ini disusun sebagai syarat untuk mendapatkan gelar Strata-1 Fakultas Teknik Depertemen Teknik Elektro OLEH: Ingot Bartala Hutasoit NIM: 040422014

Disetujui Oleh : Pembimbing

Ir. Eddy Warman NIP: 130 809 911

Diketahui Oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Ir Nasrul Abdi, MT NIP : 131 459 554

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui ii Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

ABSTRAK

Kebutuhan informasi yang akurat dan handal di lingkungan PLN membawa para ahli merancang suatu sistem komunikasi dan informasi, karena akan ditumpangkan ke sistem jaringan Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150 KV maka dibutuhkan suatu teknik khusus agar gelombang carrier itu dapat di tumpangkan. Salah satu peralatan yang mendukung cara kerja tersebut adalah Capasitor Voltage Transformer (CVT) atau penggabungan beberapa kapasitor sebagai komponen kopling pada Power Line Carrier (PLC). Setelah dilakukan studi ini diperoleh besar kapasitansi dari coupling capasitor dan jenis – jenis sistem kopling pada sistem PLC ini yaitu : Kopling satu phasa ke bumi, Kopling dua kawat phasa, kopling phasa ke phasa, Kopling antar sirkuit. Dari empat sistem diatas kopling antar circuit adalah yang paling layak dipakai, karena lebih ekonomis dan menjamin keselamatan kerja pada saat perbaikan jaringan.

Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui i Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis mampu menyusun dan menyelesaikan tugas akhir ini. Penyusunan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan program studi pendidikan sarjana ekstension pada jurusan teknik elektro Universitas Sumatera Utara. Adapun

judul

Tugas

Akhir

TELEKOMUNIKASI MELALUI

ini

adalah:

SALURAN

“

STUDI

UDARA

SISTEM

TEGANGAN

TINGGI (SUTT)”. Penulis menyadari bahwa tanpa adanya bimbingan dan bantuan baik moril maupun materi dari para dosen serta dukungan dari berbagai pihak, tugas akhir ini akan sulit diselesaikan. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT sebagai Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Rahmat Fauzi, ST. MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Eddy Warman, sebagai Dosen Pembimbing. 4. Seluruh Staf Dosen Pengajar Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Seluruh Staf Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU. Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui ii Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

6. Lion Hard. Hutasoit dan Herlina Br. Sitorus selaku orang tua penulis yang tercinta dan tersayang, serta keluarga. 7. Rekan-rekan Stambuk 2003 PPSE Teknik Elektro Ekstension Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 8. Seluruh teman – teman seperjuangan dalam penyusunan tugas akhir.

Akhirnya dengan segala kerendahan hati, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua yang memerlukannya.

Medan, April 2008 Penulis,

Ingot Bartala Hutasoit NIM: 040422014

DAFTAR ISI

ABSTRAK.....................................................................................................

i

KATA PENGANTAR..................................................................................

ii

Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui iii Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

DAFTAR ISI.................................................................................................

iv

DAFTAR GAMBAR....................................................................................

vii

BAB I

PENDAHULUAN..........................................................................

1

I.1

Latar Belakang....................................................................

1

I.2

Batasan Masalah.................................................................

2

I.3

Tujuan Penulisan................................................................

2

I.4

Manfaat Penulisan..............................................................

2

I.5

Sistematika Penulisan.........................................................

3

BAB II TEORI DASAR POWER LINE CARRIER.............................

4

II.1.

Sistem Telekomunikasi PLC .............................................

4

II.2.

Peralatan PLC Outdoor......................................................

5

II.2.1. Saluran Udara Tegangan Tinggi..............................

5

II.2.2. Teknik Perambatan Sinyal Informasi.....................

6

II.2.3. Teknik Resonansi...................................................

9

II.2.4. Wave Trap..............................................................

10

II.2.5. Kopling Kapasitor (Coupling Capacitor)...............

14

II.2.6. Line Matching Unit................................................

17

II.2.7. Protective Device...................................................

17

BAB III PEMBAHASAN...........................................................................

19

III.1. Sistem Modulasi Komunikasi PLC.....................................

19

III.2. Aplikasi Capacitor Voltage Transformer (CVT) Pada Sistem Power Line Carrier (PLC)................................................... Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui iv Saluran Udara Tegangan Tinggi USU Repository © 2009

21 (SUTT), 2008.

III.2.1. Terminal PLC..........................................................

22

III.2.2. Bidang Pembicaraan................................................

23

III.2.3. Bidang Penerimaan..................................................

34

III.3. Modul – Modul PLC...........................................................

25

III.3.1. TF (Transmitter Filter).............................................

25

III.3.2. TA (Transmitter Amplifer).......................................

25

III.3.3. DF (Directional Filter).............................................

26

III.4. Karakteristik Kopling Dari Capacitor Voltage Transformer (CVT) Pada Power Line Carrier (PLC)................................

26

III.5. Metode – Metode Kopling ...................................................

28

III.5.1. Kopling Satu Fasa Ke Bumi.....................................

30

III.5.2. Kopling Dua Kawat Fasa .......................................... 32 III.5.3. Kopling Fasa Ke Fasa................................................ 33 III.5.4. Kopling Antar Sirkuit.................................................. 34 III.6. Rugi – Rugi Peralatan Kopling.............................................. 36

BAB IV DATA DAN ANALISIS DATA....................................................... 37 IV.1. Data........................................................................................ 37 IV.2. Analisis Data........................................................................... 38 IV.2.1. Menghitung Besar Kapasitansi C1............................. 41 Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui v Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

IV.2.2. Menghitung Besar Kapasitansi C2............................. 42 BAB V KESIMPULAN................................................................................ 45 V.1.

Kesimpulan............................................................................ 45

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

2.1.

Hubungan Saluran Komunikasi Satu Arah ................................ 4

2.2.

Rangkaian Ekivalen Saluran ..................................................... 7

2.3a.

Resonansi Seri .......................................................................... 9

Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui vi Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

2.3b.

Resonansi Paralel...................................................................... 9

2.4.

Rangkaian Wave Trap .............................................................. 11

2.5.

Kopling Capacitor Voltage Transformer .................................. 16

2.6.

Rangkaian Protective Device .................................................... 18

3.1.

Modulasi SSBC ........................................................................ 19

3.2.

Line Diagram Aplikasi CVT Pada Sistem PLC ......................... 21

3.3.

Blok Diagram Dari Jaringan PLC Antara Station A dan B ....... 28

3.4.

Kopling Satu Fasa Ke Bumi ...................................................... 30

3.5.

Kopling Dua Kawat Fasa .......................................................... 32

3.6.

Kopling Fasa Ke Fasa .............................................................. 33

3.7.

Kopling Antar Sirkuit ............................................................... 34

4.1.

Rangkaian Dasar Kapasitor Pembagi Tegangan ........................ 38

4.2.

Rangkaian Pengganti untuk Menentukan Besar C1 ................... 41

4.3.

Rangkaian pengganti Untuk Menentukan Besar C2................... 42

Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui vii Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Penulisan Kebutuhan

akan energi listrik selama ini selalu meningkat sejalan dengan

meningkatnya pertumbuhan ekonomi dan kesejahteran masyarakat. Perkembangan permintaan energi listrik tersebut perlu di imbangi dengan peningkatan pembangkit energi listrik dan kemampuan infrastruktur yang ada, sehingga sangat diperlukan pengamanan sistem secara terus menerus agar diperoleh suatu kontinyuitas operasi sistem kelistrikan yang tinggi. Pada suatu sistem jaringan listrik yang luas, untuk mendapatkan hasil koordinasi yang optimal, maka sangat diperlukan untuk melakukan pengamanan pada pusat beban dan pusat pembangkit. Sarana telekomunikasi sangatlah diperlukan untuk menerima dan menyalurkan perintah dari dan kepusat pembangkit dan gardu induk. Salah satu jenis peralatan telekomunikasi yang dipergunakan PLN (persero) untuk keperluan tersebut adalah power line carrier (PLC). Salah satu alat yang dapat mendukung kerja PLC tersebut adalah Capasitor Voltage Transformer (CVT), yang mampu bekerja sebagai komponen kopling gelombang carrier, juga mampu sebagai transformator tegangan. Berdasarkan hal diatas maka pada kesempatan ini penulis berusaha untuk meneliti penggunaan Capasitor Voltage Transformer (CVT) sebagai kopling pada Power Line Carrier (PLC) melalui Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT).

Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 1 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

I.2. Batasan Masalah Pada penulisan ini batasan masalah yang akan diteliti adalah : 1. Peralatan Capasitor Voltage Transformer (CVT). 2. Metode kerja Capasitor Voltage Transformer (CVT) sebagai Coupling Capasitor. 3. Pengaruh aplikasi Capasitor Voltage Transformer (CVT) terhadap gelombang Power Line Carrier.

I.3. Tujuan Penulisan Adapun tujuan studi ini adalah : a. Untuk menunjukkan bagaimana Capacitor Voltage Transformer (CVT) difungsikan sebagai Coupling Capacitor terhadap gelombang

Power Line

Carrier. b. Untuk memberikan informasi tentang keuntungan dan kerugian pemakaian Capacitor Voltage Transformer (CVT).

I.4. Manfaat Penulisan Studi ini bermanfaat untuk menarik minat yang lebih besar dari praktisi dibidang Power Communication System, khususnya dalam pengembangan teknik kopling pada sistem power line carrier ini.


I.5. Sistematika Penulisan

BAB I

: Pendahuluan Berisikan latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penulisan dan sistematika penulisan

BAB II

: Teori Dasar Power Line Carrier Berisikan dasar teori dari power line carrier

BAB III

: Pembahasan Berisikan teori capasitor voltage transformator (CVT) sebagai kopling pada sistem power line carrier (PLC).

BAB IV

: Data dan Analisis Data Berisikan data dan analisis data dari capasitor voltage transformator (CVT) yang dipakai pada sistem PLC.

BAB V

: Kesimpulan Berisikan kesimpulan dari bab - bab yang dibahas sebelumnya


BAB II TEORI DASAR POWER LINE CARRIER

II.1.

Sistem Telekomunikasi PLC Sistem telekomunikasi PLC digunakan sebagai media komunikasi suara, data,

telemetering, indikasi peralatan pemutus beban dikendalikan dari gardu – gardu induk ke pusat kendali Area Control Center (ACC). Sinyal yang diterima di ACC merupakan Voice Band Signal melalui transduser. Transduser disini adalah suatu alat pengubah sinyal dari suatu bentuk ke bentuk lain. Jika suatu sinyal elektronika disampaikan ke satu tujuan melalui suatu kawat penghantar dengan suatu kecepatan mendekati kecepatan cahaya, maka ditempat tujuan dibutuhkan suatu transduser lain untuk mengubah sinyal elektronika tersebut, untuk kembali ke sinyal aslinya.

Sambungan penghantar

Sumber Informasi

Transduser

Amplifier

Sinyal Elektronik +Gangguan

Amplifier

Transduser Sinyal Elektronik +Gangguan

Informasi yang diterima +gangguan

Gambar 2.1. Hubungan Saluran Komunikasi Satu Arah

Penggunaan fasilitas saluran PLC tergantung pada kebutuhan secara nyata dan hal ini dapat direncanakan untuk perluasan jalur beban Load Dispatching Centre untuk masa – masa yang akan datang. Penggunaan PLC untuk kebutuhan komunikasi yang relatif kecil, memang sangat baik karena sistem ini hanya membutuhkan biaya yang Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 4 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

relatif lebih murah bila dibandingkan dengan sistem – sistem yang lain, karena sistem PLC ini menggunakan fasilitas atau perkembangan dari sistem telekomunikasi. Hal ini disebabkan karena telah sesaknya frekuensi yang ada yang telah dipakai dari sistem tersebut. Selain hal tersebut diatas, karena sistem PLC menggunakaan fasilitas saluran transmisi maka akan timbul beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu: 1.

Adanya gangguan pada saluran transmisi yang dapat mengurangi keandalan dari sistem tersebut.

2.

Karena pada saluran transmisi membutuhkan perawatan sehingga akan mengakibatkan berkurangnya keandalan dan daya guna sistem PLC tersebut.

3.

Adanya perubahan susunan atau konfigurasi dari saluran penghantar serta adanya trapping (jebakan) pada saluran penghantar apabila diperlukan oleh kebutuhan – kebutuhan sistem tenaga listrik, sehingga akan mengakibatkan adanya perubahan (modifikasi) dari sistem PLC tersebut yang akan mengurangi fleksibilitas dari sistem pengoperasiannya.

II.2.

Peralatan PLC Outdoor

II.2.1. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) Selain digunakan membawa energi dari sumber ke beban, Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) ini digunakan juga sebagai media perambatan dalam menyalurkan sinyal informasi. Untuk dapat menyalurkan sinyal informasi melalui Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) maka dilakukan dengan cara menggandengkan peralatan terminal ke kawat phasa dari SUTT tersebut. Adapun pengkoplingan tersebut dilaksanakan dengan bantuan peralatan kopling tuning, dimana selain digunakan untuk menguhubungkan sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah dari sistem PLC, juga Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 5 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

berfungsi sebagai filter yaitu untuk melalukan sinyal pembawa yang mengandung informasi dan memblok sinyal berfrekwensi 50 Hz yang berasal dari peralatan terminal. Saluran Udara Tegangan Tinggi digunakan untuk menyalurkan energi pada power frekuensi (pf), dengan demikian bahwa rugi - rugi (I2 R) harus sekecil mungkin antara 0,1 – 1,5%. Ada beberapa jenis saluran transmisi tergantung kepada aplikasi dan frekuensi yang digunakan. Panjang saluran dapat berupa bagian dari panjang gelombang. Misalnya untuk saluran distribusi daya 60 Hz dimana panjang gelombang kira – kira 5 x 106 meter atau radar yang beroperasi pada 30.000 MHz dimana panjang gelombangnya hanya 1 cm.

II.2.2. Teknik Perambatan Sinyal Informasi Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) dipakai untuk menyalurkan energi listrik dari suatu tempat ke tempat yang lain dengan memperhitungkan rugi-rugi daya (I2R) sekecil mungkin. Begitu pula didalam teknik telekomunikasi yang memakai saluran kawat terbuka sebagai media komunikasi, akan diperlukan pemancar yang cukup tinggi diantara 10 dB sampai 100 dB. Suatu transmisi tidak hanya memiliki nilai resistif saja, akan tetapi juga mempunyai reaktansi (X) yang terdiri dari; induktansi (XL) dan kapasitansi (XC) antara kawat – kawatnya, dimana: Reaktansi dari L adalah : XL = 2 π f L Reaktansi dari C adalah : XC =

(Ω)...........................(2.1)

1 2π fC

Keterangan : XL

: Reaktansi induktif (Ω)

XC

: Reaktansi Kapasitif (Ω)


L

: Induktansi (Henry)

C

: Kapasitansi (Farad)

F

: Frekuensi (Hertz)

Adanya nilai reaktansi ini akan mengakibatkan timbulnya rugi – rugi daya. Nilai reaktansi ini merupakan besaran – besaran yang terdistribusi sepanjang saluran yaitu besaran R (hambatan) dan L (induktansi) yang terhubung seri, serta G (admintansi) dan C (kapasitansi) yang terhubung paralel dengan saluran seperti gambar yang terlihat pada gambar 2.2 dibawah ini.

L

R

R

C

~

G

R

L

C

L

G

ZL

Gambar 2.2 Rangkaian Ekivalen Saluran Transmisi Jika sumber tenaga listrik diberikan pada terminal masukan dari saluran transmisi, maka arus dan tegangan yang akan mengalir disepanjang saluran akan terdiri dari dua macam yaitu tegangan yang mengalir dari sisi pengiriman menuju ke sisi penerima dan tegangan yang mengalir dari sisi penerima menuju ke sisi pengirim. Perbandingan antara masing – masing tegangan dan arus tersebut sepanjang saluran disebut impedansi karakteristik (Zo) yang dinyatakan dalam satuan ohm dengan rumus sebagai berikut:

Zo =

R + jωL

..........................................................................(2.2)

G + jωC Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 7 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

Pada suatu telekomunikasi dimana gelombang pembawa menggunakan frekuensi tinggi maka dari rumus diatas dapat disimpulkan bahwa jωL >>> R dan jωC>>>G sehingga besarnya R dan G dapat diabaikan.dengan dimikian impedansi karakteristik saluran pada daerah frekuensi pembawa yang digunakan PLC dapat dinyatakan sebagai: Zo = √ L / C ......................................................................................(2.3)

Dimana: Zo

= Impedansi karakteristik (Ohm)

L

= Induktansi (Henry)

C

= Kapasitansi (Farad)

Jadi dapat diasumsikan bahwa sinyal informasi merambat disepanjang saluran transmisi tanpa mengganggu frekuensi jala – jala 50 Hz yang mengalir dipenampang kawat. Dengan kata lain bisa dianggap oleh PLC bahwa Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) berfungsi sebagai antena saja.


II.2.3. Teknik Resonansi Untuk menyalurkan sinyal pembawa dari terminal PLC ke SUTT, maka diperlukan sistem kopling yang memiliki fungsi memblok frekuensi dari terminal PLC agar tidak masuk ke peralatan gardu induk dan ada yang bertugas melewatkan frekuensi 150 KHz dari terminal. Untuk keperluan ini dipergunakan teori – teori tentang rangkaian osilasi yang terdiri dari rangkaian resonansi seri dari resonansi paralel.

i

input

L

~ C

XL

= j ω L = j2 π ƒ.L

XC

= 1/ j ω C = 1/ j2 π ƒ.C

Gambar 2.3a. Resonansi Seri

i iC

iL

input

~

Jadi,

XL

= XC 1

C

L

2πƒL = 2π ƒC ƒ2

= 1/ 4 π2 L C ............ (2.4)

Dimana ƒ = ƒo Gambar 2.3b. Resonansi Paralel Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 9 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

Untuk resonansi seri arus maksimum : i = iL + iC Untuk resonansi paralel arus minimum: iL berlawan arah karena sifat coil sehingga menjadi, i = (-iL ) + iC i=

iC - iL ................................................................................(2.5)

dimana: XL

= Impedansi induktansi

XC

= Impedansi kapasitansi

L

= Induktansi

C

= Kapasitansi

iL

= Arus induktansi

iC

= Arus kapasitansi

ƒo

= Frekuensi resonansi

Dari persamaan rumus diatas dapat diasumsikan bahwa pada resonansi seri akan mempunyai sifat berimpedansi minimum dan arus maksimum sedangkan resonansi paralel akan mempunyai sifat berimpedansi maksimum dan arus minimum.

II.2.4. Wave Trap Wave Trap sering juga disebut dengan Line Trap atau Blocking Coil. Wave Trap adalah suatu peralatan yang merupakan rangkaian resonansi yang dipasang secara seri pada saluran transmisi dan berfungsi menyaring arus frekuensi tinggi yang datang dari stasiun lawan maupun dari pancaran stasiun sendiri agar tidak masuk keperalatan Gardu Induk seperti transformator, alat – alat pengukuran kepanel kendali yang di hubungkan


ke tanah, sehingga kedua fungsi peralatan listrik dan komunikasi tidak saling mempengaruhi (interferensi). Cara pemasanganya yaitu hubung seri dengan line media tegangan tinggi dan harus memperhatikan rating maksimum arus beban secara terus menerus. Demikian juga konstruksinya harus mampu menahan maksimum arus gangguan serta tekanan dan gerak pada instalasi jaringan listrik. Penempatan wave trap bisa diletakkan diatas CVT dan bisa juga digantung tersendiri. Wave trap dirangkai dari tiga komponen – komponen utama seperti terlihat pada gambar 2.4 dibawah ini, yaitu: L

= Kumparan (Henry)

LA = Lightning Arrester C = Kapasitor Penala (Farad) L

LA GARDU

TO LINE SUTT

C

Gambar 2.4 Rangkaian Wave Trap

a. Kumparan (L) Kumparan ini berfungsi untuk menyalurkan arus listrik 50 Hz yang datang dari pembangkit menuju gardu induk. Dengan demikian kumparan ini harus dapat bertahan terhadap arus nominal dan arus hubung singkat yang mungkin dan bisa timbul pada jaringan tegangan tinggi. Biasanya kumparan terbuat dari aluminium atau tembaga dan mempunyai harga induktasi yang bermacam-macam: misalnya 0,2 mH; 0,32 mH; 0,4 mH; 1mH, yang akan menghasilkan suatu resonansi untuk keperluan komunikasi


b. Lightning Arrester (LA) Berfungsi untuk mengamankan wave trap dari tegangan yang lebih yang disebabkan oleh sambaran petir pada saluran transmisi.

c. Kapasitor Penala (C) Kapasitor ini dipasang secara paralel bersama dengan kumparan yang membentuk suatu resonansi sampai diperoleh lebar bidang tertentu yang dapat memblokir frekuensi penala sehingga tidak masuk ke gardu induk. Untuk memperoleh nilai kapasitor yang sesuai dengan kebutuhan dapat dilakukan dengan kombinasi seri dan paralel. Frekuensi resonansi dapat dihitung dengan : XL

= XC

ωL

1 ωC = 1/ LC

ω2 ω

=

= √1/LC

1 √ LC

2πf = ƒR =

1 2π√LC

Frekuensi ƒR adalah resonansi wave trap yang harus sama dengan frekuensi PLC. Dengan demikian sifat alat ini adalah menahan atau memblokir frekuensi carrier. Hal ini dapat terjadi karena besarnya frekuensi wave trap dicapai pada frekuensi resonansi dari wave trap itu sendiri. Impedansi rangkaian L dan C dapat dituliskan dalam bentuk:

Z=

jXL (-jXC) jXL (-jXC) ωL / ωC

Ingot Bartala Hutasoitj(ω : Studi Sistem L-1/ω C) Telekomunikasi Melalui 12 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

Z=

Z=

ωL j(ω2LC – 1)

..........................(Ω)

Jadi fungsi utama wave trap pada jaringan PLC adalah : 1. Menetapkan secara pasti impedansi line tegangan tinggi terhadap perubahan konfigurasi primer switchyard. 2. Mencegah perubahan atau penurunan level signal akibat propagasi line media dan switchyard. 3. Memblokir signal RF (frekuensi tinggi) ke bagian – bagian lain peralatan power sistem. Adapun cara kerja wave trap dapat dijelaskan sebagai berikut: Reaktansi sebuah kumparan adalah: XL = 2 π f L . Besar kecilnya nilai reaktansi tergantung dari nilai kumparan L (Henry) dan harga frekuensi yang melewatinya HZ (Hertz). Wave trap akan mempunyai nilai reaktansi yang tinggi terhadap frekuensi tinggi, sebaliknya reaktansi akan rendah pada frekuensi rendah. Dengan nilai kumparan di kombinasikan dengan tuning unit yang sesuai dengan band frekuensi kerja PLC akan menahan frekuensi kerja terminal PLC sedangkan untuk frekuensi power sistem 50 Hz akan tetap terlewatkan tanpa hambatan yang berarti. Contoh : Wave Trap

= 0,5 mH

Frekuensi PLC = 150 KHz •

Reaktansi XL untuk frekuensi 150 KHz: = 2 x 3,14 x 150000 x (0,5 x 10-3) = 471 Ohm

•

Reaktansi XL untuk frekuensi 50 Hz:


= 2 x 3,14 x 50 x (0,5 x 10-3) = 0,157 Ohm Terlihat bahwa reaktansi untuk arus listrik (50Hz) = 1/3000 dari reaktansi untuk arus frekuensi tinggi, dengan demikian frekuensi tinggi akan di tahan dan arus listrik 50 Hz tetap dilewatkan.

II.2.5. Kopling Kapasitor (Coupling Capacitor) Kopling Kapasitor (CC) adalah suatu peralatan yang menghubungkan dua buah sistem yang berbeda. Kedua sistem yang dimaksud adalah sistem tenaga listrik dan sistem telekomunikasi PLC, yang mempunyai karakteristik yang berbeda yaitu karakteristik frekuensi, tegangan dan impedansi. Fungsi dari kopling kapasitor ini adalah untuk menyalurkan informasi antara peralatan pemancar dan penerima dengan saluran transmisi tegangan tinggi atau dengan kata lain meneruskan frekuensi tinggi yang dibangkitkan oleh transmiter ke saluran transmisi tegangan tinggi dan sebaliknya menerima frekuensi tinggi dari penghantar tegangan tinggi untuk diteruskan ke receiver. Kopling kapasitor (CC) akan mencegah tegangan tinggi dari (SUTT) untuk memasuki peralatan Single Side Band (SSB). Hal ini dapat disebabkan oleh berubahnya impedansi dari kapasitor yang berbanding terbalik dengan frekuensi, hubungan ini ditulis dengan:

XC = 1

ωc

=

1

2πfC

(Ω).............................................................(2.6)

Dimana : Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 14 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

XC

= Impedansi reaktif kapasitif (ohm)

C

= Kapasitansi kopling kapasitor (Farad)

ƒ

= Frekuensi jala – jala (Hertz)

Nilai reaktansi besar atau kecil tergantung harga kapasitansi C (farad) dan nilai frekuensi f (Hertz) yang melalui kopling kapasitor. Kopling kapasitor akan mempunyai nilai reaktansi yang kecil terhadap frekuensi yang tinggi dan akan mempunyai reaktansi yang besar terhadap arus frekuensi rendah (50Hz). Contoh : CC

= 60.000 pF

Frekuensi PLC = 150 KHz •

Harga Xc untuk frekuensi 150 KHz: = 1 / (2 x 3,14 x 150.000 x (60.000x 10-9)) = 0,0176 Ohm

•

Harga Xc untuk Frekuensi 50 Hz: = 1 / (2x 3,14 x 50 x (60.000 x10-9)) = 53,08 Ohm

Ternyata bahwa harga reaktansi untuk frekuensi 50 Hz adalah 3015 kali lebih besar dari pada reaktansi yang ditimbulkan oleh frekuensi tinggi 150 KHz. Kopling kapasitor biasanya terbuat dari beberapa elemen kapasitor kertas yang dihubungan seri dan dicelupkan dalam minyak. Badan kapasitor terbuat dari silinder porselin yang dibuat berlekuk – lekuk seperti susunan piring yang dilengkapi dengan elektroda metal yang terpasang kuat pada ujung – ujungnya. Konstruksi ini harus kuat menahan gaya tekan maupun gaya listrik yang ditimbulkan oleh kawat penghantar pada lokasi operasinya. Tegangan nominal kapasitor adalah tegangan phasa ke phasa saluran transmisi yang digunakan, walaupun tegangan kerjanya adalah phasa ke tanah.


Jenis kapasitor yang digunakan harus tahan pada tegangan kejut atau tengan surja petir, tegangan surja saat memutus dan menghubungkan saklar atau tegangan lebih yang berlangsung lama saat terjadi gangguan. Kemampuan tegangan untuk satu unit kapasitor adalah sekitar 34,5 sampai 161 KV. Untuk tegangan yang lebih besar digunakan kombinasi dari beberapa unit kapasitor. Konstruksi kopling kapasitor ini adalah menjadi satu dengan kopling Capacitor Voltage Transformer (CVT).

Gambar 2.5 Kopling Capasitor Voltage Transformer I.2.6. Line Matching Unit Line Matching Unit (LMU) digunakan untuk menghubungkan kapasitor kopling dengan peralatan terminal PLC, dengan fungsi untuk: 1. Menyesuaikan karakteristik impedansi saluran udara tegangan tinggi dengan impedansi kabel coaxial yang menuju terminal PLC. 2. Menjaga peralatan terminal PLC terhadap tegangan dan arus lebih yang mungkin timbul pada saluran tegangan tingginya. Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 16 Saluran Udara USU Repository © 2009

Tegangan Tinggi (SUTT), 2008.

3. Mengatur supaya reaktansi kapasitif kopling kapasitor memberikan beban resistif bagi alat pemancar sinyal pembawa tersebut. Sebagai interface antara media tegangan tinggi dengan peralatan PLC, maka LMU harus dapat menyalurkan energi pancaran PLC ke media line dengan minimal loses. Selain itu juga harus bisa menerima dan kompatible peralatan satu dengan yang lain terutama dalam hal ini impedansi dan frekuensi. II.2.7. Protective Device Protective Device (PD) berfungsi untuk menyalurkan arus yang tembus keluar dari kopling kapasitor ke tanah. Arus yang dimaksud adalah arus dengan frekuensi rendah 50 Hz yang tidak diperoleh dari PLC. Perangkat ini juga berfungsi sebagai pelindung dan pengaman terhadap sisi tegangan rendah dari induksi yang berasal dari sisi tegangan tinggi, oleh sebab itu sistem dari peralatan ini harus dihubung singkat ke bumi. To CC

S

LA

L

Gambar 2.6 Rangkaian Protective Device Keterangan : L : Kumparan, berfungsi menyalurkan arus yang terdapat dibagian bawah kopling kapasitor (CC) ke tanah. LABartala : Lightning Arrester Protection, berfungsi mengamankan tegangan Ingot Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 17 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009 lebih yang mengalir dari CC.

S

: Grounding Switch, berfungsi sebagai keamanan kerja.

Grounding Switch di gunakan pada saat akan memeriksa kumparan, untuk keamanan bekerja maka grounding switch tersebut dimasukkan, sedangkan saat keadaan normal operasi dibuka.

BAB III PEMBAHASAN

III.1. Sistem Modulasi Komunikasi PLC Untuk mewujudkan komunikasi PLC maka perlu dilihat sistem modulasinya yang disebut dengan sistem Single Side Band Suppressed carrier (SSBC) yang dibentuk dari dua tingkat modulasi yaitu Intermedia Frekuensi (IF) carrier dan High Frekuensi (HF) Carrier. IF Carrier, untuk membentuk kanal sedangkan HF carrier untuk carrier pembawa informasi ke stasiun lawan dan sebaliknya. IF TRANSLATION IF - CARRIER

VFT

Speak

0,3

2,0 2,61 3,4

Sinyal telepon 3,6 KHz

F1

CH-1

12

CH-1

12

CH-2

16

HF TRANSLATION HF - CARRIER

F2

CH-2

16

20KHz

CH-2

CH-1 16 KHz

CH-2

CH-1

20KHz HF TRANSMITTING BAND


Gambar 3.1. Modulasi SSBC

Pertama informasi frekuensi (speak 0,3 – 2 KHz ), Voice frekuensi telegraph band (VFT band 2,61 – 3,4 KHz) dikonversi dengan menggunakan modulasi IF carrier sebesar 16 KHz band IF menjadi 12 – 20 KHz. Apabila ada dua kanal, maka kanal kedua dimodulasikan juga dengan IF yang sama, sehingga sisi bawah 12 – 16 merupakan konversi yang mengandung informasi kanal 1 dan band frekuensi 16 – 20 KHz mengandung informasi kanal 2. Selanjutnya frekuensi carrier IF sebesar 16 KHz juga dikirim sebagai pilot guna keperluan rangkaian Automatic Gain Control (AGC) pada sistem PLC yang lain. AGC tidak menggunakan sinyal IF carrier sebagai sarana AGC melainkan dengan menggunakan pilot sinyal. Dengan demikian AGC bisa diterapkan per kanal. Lain halnya bila menggunakan IF carrier, rangkaian AGC untuk pengaturan penguatan otomatis dipakai bersama kanal 1 dan 2. Power Line Carrier telepone terminal yang bekerja secara single side band (SSB) pada frekuensi sampai 500 Kc perlu bekerja dengan dua tingkat modulasi. Apabila digunakan frekuensi pada range rendah maka dapat digunakan elemen – elemen rangkaian biasa untuk memadamkan single side band bersama carrier secara langsung. Lain halnya apabila digunakan frekuensi tinggi. Alasannya adalah sebagai berikut : misalkan batas bawah bidang suara sebesar 300 Hz, jarak kedua SB frekuensi rendah adalah sebesar 600 c/s, untuk carrier sebesar 12 Kc/s maka jarak kedua SB ini, dinyatakan dalam persen adalah sama dengan 5. pada carrier sebesar 120 Kc/s, maka harga ini menjadi 0,5%. Jika SSB yang akan dipancarkan, maka baik carrier maupun satu SB nya harus dihilangkan.


Hal ini dapat dilakukan dengan band pass filter biasa apabila jarak / spasi antara kedua side band (SB) paling kecil 5% dari frekuensi carrier. Dalam hal spasi filter sebesar 0,5% maka komponen band pass filter harus dapat memenuhi persyaratan kestabilan frekuensi yang tinggi dan loss yang rendah . Persyaratan ini dapat dipenuhi dengan menggunakan filter crystal. Pada frekuensi yang berada antara 15 kc – 500kc, pemisah SB berada antara 4% dan 0,12%. Untuk tidak menggunakan filter crystal, maka digunakan cara modulasi dua tahap. Pada tahap pertama, frekuensi antara intermediate frekuensi ditentukan sebesar 12 kc dimodulasi dengan bidang suara. Spasi antara kedua SB yang dihasilkan besarnya 5% daripada frekuensi antara sehingga meniadakan satu SB dan frekuensi antara dapat dilakukan dengan cara sederhana. Untuk mendapatkan hubungan fase yang harus ada, pada SB tunggal dengan carrier lebih sederhana daripada 2 SB dengan carrier. Pada SSBC maka pengaktifan kembali carrier harus sedekat mungkin dengan carrier asli.

III.2. Aplikasi Capacitor Voltage Transformer (CVT) Pada Sistem Power Line Carrier (PLC)

GI A

VXN = 150 KV

GI B

C1

VYN LMU C2

LA

DS SSB

100V

PAX


TELP

Gambar 3.2. Line Diagram Aplikasi CVT pada Sistem PLC

Aplikasi dari kopling CVT pada sistem PLC dapat dilihat pada gambar3.2 diatas, pada gambar tersebut dapat dilihat bagian – bagian dari peralatan aplikasi CVT pada sistem PLC. Adapun peralatan – peralatan aplikasi pada sistem PLC dapat dibagi dalam 3 (tiga) bagian yaitu : 1. Terminal PLC yang terdiri dari alat pemancar dan penerima seperti halnya peralatan radio, dengan menggunakan frekuensi kerja 50 KHz sampai dengan 500 KHz. 2. Peralatan kopling dan peralatan pengaman, yang menghubungkan terminal PLC dengan kawat phasa dari saluran udara tegangan tinggi dan peralatan ini biasanya dipasang pada switchyard. 3. Saluran Udara Tegangan Tinggi itu sendiri digunakan sebagai medium perambatan dalam menyalurkan sinyal informasi.

III.2.1. Terminal PLC Peralatan utama komunikasi dengan memanfaatkan saluran media tegangan tinggi adalah terminal Power Line Carrier (PLC). Sepasang terminal PLC seperti halnya peralatan komunikasi yang lain yaitu terdapatnya perangkat pemancar dan penerima. Dengan menerapkan sistem modulasi / demodulasi (penumpangan signal informasi terhadap frekuensi pembawa ). Biasanya terminal PLC menggunakan sistem modulasi amplitudo (AM). Pada mulanya masih menggunakan double side band modulasi, tapi dengan kemajuan Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 21 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

teknologi saat ini menggunakan sistem pengiriman dan penerimaan PLC menggunakan teknik modulasi single band suppresed carrier dengan menerapkan rangkaian balanced modulator dan rangkaian filter atau sistem modulasi yang lebih baik. Bahkan saat ini sudah dibuat PLC dengan sistem digital yang bisa menghemat alokasi frekuensi yang tersedia untuk PLC dengan feature dan performansi yang lebih baik. Terminal PLC merupakan peralatan pemancar dan penerima yang bekerja pada bidang frekuensi pembawa 32 – 600 KHz. Pada tiap kanal dengan lebar band 4 KHz dengan rincian 0,3 – 2,0 KHz untuk speech band 2,61 – 3,4 KHz voice frekuensi telegraph (VFT) band dan 3,6 KHZ ± 30 Hz untuk telephone signaling. Karena rendah frekuensi dan terbatasnya alokasi frekuensi carrier biasanya sistem pengiriman dan penerimaan terminal PLC mampu sampai 4 kanal.

III.2.2. Bidang Pembicaraan Arus speak (pembicaraan) dikirim dari 4 kawat peralatan PAX atau lainnya masuk terminal TA pada standard level 8 dBm. Arus pembicaraan mengalir HPF (High Pass Filter) untuk menekan noise frekuensi lebih rendah dari 300Hz guna dimasukkan kerangkaian compressor yang terpasang pada modul command, rangkaian comandor dan expandor berguna untuk meningkatkn signal to noise rasio. Dipasangnya rangkaian noise limit didalam TEF guna membatasi tegangan puncak voice menjadi terlalu tinggi sehingga dapat mencegah Transmiting Amplifier (TA) dari over load dengan memperhatikan kanal VFT. Setelah dimodulasikan dengan 16 KHz. IF frekuensi carrier dari master osilator digunakan untuk memodulasi signal voice dengan membentuk band IF pada 12 – 20 KHz dan selanjutnya dikirim ke group modulator module (G.Modem). Didalam modul G.Modem, frekuensi intermedia (IF Band) dikonversikan ke band frekuensi tinggi yang di injeksikan oleh carrier frekuensi HF dengan membuang Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 22 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

band atas yang tidak dikehendaki oleh sebuah band pass filter (G.MBF) didalam modul G.Modem. Band bawah HF yang berisi informasi kanal satu dan dua memerlukan penguatan dalam G.Modem untuk diumpankan ke High Power Amplifier (TA). Signal keluaran dari TA melewati Directional Filter (DF). Setelah salah satu sisi band yang tidak dikehendaki dibuang oleh Transmit Directional Filter (TDF) kemudian signal dikirim melalui protector (PTU) yang digunakan untuk proteksi peralatan dari induksi tegangan petir dari media dan selanjutnya melalui coaxial kabel dengan impedansi 75 ohm lewat LMU ke media Line.

III.2.3. Bidang Penerimaan Melalui pilot amplifier Unit (PLU) dan Directional Filter (DF) arus signal penerimaan diatur level ditahan oleh sebuah attenuator didalam DF module dengan memperhitungkan kebutuhan level penerimaan yang dikehendaki dan kenyataan losses media line. Didalam receiving band pass filter (G.DBF) komponen frekuensi yang tidak dikehendaki dibuang. Arus penerima frekuensi tinggi kemudian dikonversi menjadi IF Band didalam HF demodulasi modul (G.Modem) oleh HF carrier frekuensi. Sisi atas band yang tidak dikehendaki dan frekwensi interferensi yang lain ditekan di dalam band pass filter (G.DBF) modul G.Modem. Didalam AGC modul band IF (12 – 20 KHz) yang diterima dari modul G.Modem dan signal pilot amplifier Unit (PLU). Pilot signal yang telah dikuatkan pada tingkat pilot stage dikonversi kedalam arus DC dan dikuatkan oleh field effect transistor (FET) untuk melakukan fungsi Automatic Gain Control (AGC). Lebih daripada itu AGC modul digunakan bersama dengan rangkaian deteksi pilot alarm. Pilot alarm mendeteksi dan mengeluarkan pilot alarm juga kontak (free contact) keperalatan lain.


Selain itu pilot signal 16 KHz yang diperoleh dari PLU stage out diberikan ke Automatic Frekwensi Control (AFC) stage dan modul M-OSC, signal juga digunakan untuk Sinkronisasi dengan membandingkan phase-nya dari IF carrier frekuensi lain. Sinkronisasi carrier IF carrier frekuensi diberikan ke IF DEM. Rangkaian automatic gain control menekan level keluar dari AGC panel dalam ± 1db bila variasi line loss pada media saluran adalah +20 dB dan -20 dB. Didalam IF Modem modul, sisi band frekuensi yang tidak dikehendaki selanjutnya ditekan oleh Reciving Band Pass Filter (RBF) dan IF band receving di konversi ke voice band.

III. Modul – Modul Power Line Carrier (PLC) III.3.1. TF (Transmitter Filter) Berfungsi

untuk menekan band atas frekuensi pancaran beserta carriernya

dengan level keluaran -10 dB/ 75 ohm. Selanjutnya diumpankan ke transmitter amplifier (TA).

III.3.2. TA (Transmitter Amplifier) Untuk mengirim frekuensi maka diperlukan level frekuensi pancaran tertentu dan cukup kuat. Modul TA dengan transistor power dengan gain yang besar melaksanakan tugas ini. Dengan masukan transmitter frekuensi -10dB/ 75 ohm yang diterima dari G.MBF oleh TA dikuatkan menjadi +30 dB. III.3.3. DF (Directional Filter) Terdiri dari dua buah band pass filter yang berdaya besar untuk menghilangkan frekuensi – frekuensi yang tidak diinginkan, dimana losses filter ini biasanya sebesar 2 dB. Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 24 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

Secara keseluruhan dapat ditulis bahwa PLC adalah suatu sistem telekomunikasi yang hanya dipergunakan PLN dimana SUTT adalah sebagai sarana pembawa dari frekuensi tinggi dengan kata lain bahwa carrier frekuensi tinggi ditumpangkan pada penghantar yang bertegangan tinggi, seolah – olah frekuensi tersebut sebagai antena. PLC ini bekerja pada daerah frekuensi 50 KHz – 500 KHz. Saluran udara tegangan tinggi digunakan sebagai media perambatan dalam menyalurkan sinyal informasi dan hal ini dapat dilakukan dengan cara mengkopling peralatan terminal ke kawat phasa dari SUTT tersebut. Adapun pengkoplingan tersebut dilaksanakan dengan bantuan peralatan kopling dan tuning, dimana selain digunakan untuk menghubungkan sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah dari sistem PLC dan juga berfungsi sebagai filter yaitu melalukan sinyal pembawa yang mengandung informasi dan memblok sinyal yang berfrekuensi 50 Hz yang berasal dari peralatan terminal.

III.4. Karakteristik Kopling Dari Capacitor Voltage Transformer (CVT) Pada Power Line Carrier (PLC) Suatu kapasitor mempunyai karakteristik berimpedansi rendah untuk frekuensi tinggi dan berimpedansi tinggi untuk frekuensi rendah oleh dari karakteristik tersebut, maka kapasitor kopling disini berfungsi untuk meneruskan frekuensi tinggi yang dihasilkan dari terminal PLC dan memblok frekuensi jala – jala 50 Hz yang membawa energi listrik. Jika masih ada frekuensi 50 Hz yang melalui kapasitor kopling tersebut tergantung dari kelas saluran transmisi tenaga listrik yang digunakan. Ditinjau dari sistem PLC kapasitor kopling mempunyai tugas utama untuk meneruskan frekuensi tinggi dari terminal PLC ke SUTT sedangkan bila ditinjau dari sistem ketenaga listrikan, kapasitor kopling berfungsi sebagai alat konversi untuk pengukuran perbedaan potensial dimana akan menghasilkan besaran tegangan listrik Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 25 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

110 V untuk keperluan meter – meter pengukuran tegangan dipanel kontrol. Besar kecilnya tegangan pada SUTT akan sebanding dengan besar kecilnya tegangan sekunder yang dihasilkan oleh transformator tegangan yang menuju ke terminal input pengukuran. Adapun cara kerja sebuah kapasitor kopling dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut : Xc =

=

1 2πfC

Dari rumus diatas jelaslah bahwa besar kecilnya tahanan Xc tergantung dari besar kecilnya harga C itu sendiri, dan besar kecilnya frekuensi yang melalui kapasitor kopling tersebut. Kapasitor kopling akan mempunyai tahan yang besar terhadap frekuensi rendah 50 Hz yang membawa arus listrik untuk tenaga.

III.5.

Metode – Metode Kopling

A

Station A

B

SUTT WT

WT

CB

CB

Station B

LA PLC

PLC CVT

TX

LMU

RX

Voice

CVT

RX

LMU

TX

Voice


PD

PD

Data

Data

Signal

Signal

Gambar 3.3. Blok Diagram dari jaringan PLC antara Station A dan B Untuk dapat menyalurkan sinyal informasi melalui penghantar, maka hal ini dapat dilaksanakan dengan cara mengkopling peralatan terminal PLC ke kawat phasa dari saluran tersebut dengan bantuan peralatan kopling dan tuning, peralatan – peralatan pada sistem PLC dapat dibagi dalam tiga bagian yaitu : 1. Terminal PLC yang terdiri dari alat pemancar seperti halnya peralatan radio, dengan menggunakan frekuensi kerja dalam bidang frekuensi antara 50 KHz sampai dengan 500 KHz. Karena perangkat ini terpasang dalam ruangan khusus telekomunikasi pada gardu induk / pembangkit maka dapat disebut sebagai peralatan PLC indoor. 2. Peralatan kopling tuning dan peralatan pengaman yang memberikan suatu cara dalam menghubungkan terminal PLC dengan kawat phasa dari saluran tegangan tinggi yang dapat disebut sebagai peralatan PLC outdoor karena terpasang di ruang terbuka. 3. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) itu sendiri yang digunakan sebagai medium perambatan dalam menyalurkan sinyal informasi. Saluran udara tegangan tinggi yang digunakan untuk PLC ini yaitu : SUTT 30 KV, 70 KV, 150 KV dan yang tertinggi saat ini adalah 500 KV. Dimana sinyal pembawanya selain digunakan untuk menghubungkan sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah dari sistem PLC juga berfungsi sebagai filter Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 27 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

yaitu untuk melalukan sinyal pembawa yang berfrekuensi tinggi dan memblok frekuensi tenga listrik 50 Hz. Peralatan tuning harus ditala pada frekuensi untuk menyempurnakan sinyal pembawa di kedua kopling tersebut. Agar sinyal pembawa yang dipancarkan dari kedua terminal PLC tidak masuk kedalam peralatan gardu seperti transformator tenaga, alat pemisah untuk rel dan alat – alat pengukuran listrik lainnya maka harus dipasang peralatan Wave Trap. Pada alat ini dilengkapi pula kondensator penala yang dihubungkan secara paralel dengan lilitan. Lighting Arrester adalkah peralatan harus selalu dipasang di depan menghadap penghantar sedangkan peralatan kopling untuk PLC berada dibelakangnya. Hal ini dimaksudkan jika terjadi gangguan akibat petir pada saluran transmisi maka peralatan kopling akan diamankan karena adanya alat penangkap petir tersebut. Sinyal frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh perangkat SSB yang terpasang di ruangan khusus telekomunikasi disalurkan ke LMU dengan kabel coaxial yang berimpedansi 75 atau 125 ohm. Biasanya panjang kabel coaxial yang digunakan sebagai penghubung antara switchyard dan gedung kendali gardu diantara 100 m sampai yang terpanjang sekitar 500 m. Adapun metode pengkopelan dari sistem PLC terdiri dari 4 macam yaitu: 1. Kopling Satu Phasa ke Bumi (phase ground coupling) 2. Kopling Dua Kawat Phasa (two phase coupling) 3. Kopling Phasa ke Phasa (phase to phase coupling) 4. Kopling Antar Sirkuit (inter circuit coupling)

III.5.1. Kopling Satu Phasa ke Bumi T Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 28 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

WT

Ke Station PLC

S

R CC

LMU

Ke PLC

PD

Gambar 3.4. Kopling Satu Phasa ke Bumi

Metode kopling ini hanya membutuhkan setengah dari jumlah kapasitor kopling dan wave trap yang digunakan pada metode pengkopelan lainnya. Cara ini umumnya banyak dipakai pada sistem jaringan 70 KV atau yang lebih rendah lagi disamping banyak disukai karena lebih ekonomis. Pada kopling satu phasa ke bumi ini sinyal pembawa dipancarkan melalui phasa S yang dikopling, sedangkan tanah digunakan sebagai saluran kembali dari arus pembawa tersebut. Oleh karena metode pengkoplingan ini tidak bisa digunakan untuk menyalurkan sinyal informasi dengan jarak yang cukup jauh. Hal ini disebabkan karena adanya arus pusar dalam tanah. Selain itu pada saluran tenaga listrik tiga phasa kedua kawat phasa yang tidak dipergunakan mempunyai pengaruh terhadap kondisi penyaluran sinyal informasi. Kekurangan lain dari metode kopling

satu phasa ke bumi ini adalah jika terjadi

kerusakan atau gangguan pada kawat phasa yang dipergunakan PLC misalnya kawat putus atau terhubung singkat ketanah karena adanya pepohonan yang tumbang disekitar penghantar maka akan mengakibatkan gangguan komunikasi. Karena adanya hubung Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 29 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

tanah pada penghantar tersebut maka frekuensi tinggi yang dipancarkan oleh kedua sisi terminal PLC akan mengalir ke tanah. Pada saat gangguan tersebut muncul maka dengan sendirinya sistem penyaluran tenaga listrik pada kawat itu pun akan terputus. Terputusnya aliran daya dan tegangan tinggi akan diamankan oleh lepasnya pemutus dikedua sisi yang dikerjakan oleh relai – relai proteksi berupa relai hubung tanah, relai arus lebih dan relai jarak. Kehandalan sistem ini juga kurang jika dibandingkan dengan penggunaan metode pengkopelan lainnya karena setiap ada pekerjaan pemeliharaan transmisi disepanjang saluran, dimana untuk keselamatan kerja selalu ketiga kawat phasanya dihubungkan ketanah pada tempat petugas bekerja maka jalur PLC-nya akan terjadi kopling satu phasa ke bumi. Metode ini dipergunakan untuk saluran transmisi yang lebih panjang dan untuk tegangan saluran yang lebih tinggi. III.5.2. Kopling Dua Kawat Phasa

T

WT

Ke Station PLC

S R

WT

CC LMU

PD

Ke PLC

Gambar 3.5. Kopling Dua Kawat Phasa Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 30 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

Sistem kopling pada dua kawat phasa ini digunakan untuk memperbaiki keadaan penyaluran sinyal informasi, yaitu jika salah satu kawat phasa yang dikopling tersebut mengalami gangguan. Keandalan sistem ini setingkat lebih baik dari sistem kopling satu phasa ketanah. Sisi tegangan rendah dari kedua kopling kapasitor dihubungkan secara paralel dengan line matching unit dan protective device. Biasanya sistem ini sering digunakan pada saluran transmisi yang hanya mempunyai satu sirkuit saja, dimana didalam sirkuit terdapat tiga kawat phasa. Jika terjdi gangguan, kawat putus atau ada yang hubung singkat ke tanah pada salah satu kawat phasa, maka sinyal informasi masih tetap dapat tersalurkan melalui kawat phasa yang lainnya. Kelemahan dari sistem ini, yaitu jika akan melakukan pemeliharaan, maka sinyal komunikasi akan terganggu karena ketiga kawat phasanya selalu dibumikan, sehingga sistem ini tidak ekonomis.

III.5.3. Kopling Phasa ke Phasa

T

WT

Ke Station PLC

S WT

R CC

PD

Gambar 3.6. Kopling Phasa ke

LMU

Ke PLC


Sistem kopling ini menghasilkan keandalan setingkat lebih baik dari sistem dua kawat phasa didalam satu sirkuit transmisi. Dua buah perangkat Line Matching Unit dan Protective Device di hubungkan kemasing – masing kopling kapasitor secara terpisah. Dalam sistem ini perbedaan tingkat kehandalan dengan dua kawat phasa yaitu terletak pada line matching unit phasa R, maka sinyal informasi tetap dapat disalurkan ke terminal PLC dengan melalui line matching unit phasa T. Namun cara ini tetap tidak menyelesaikan masalah gangguan, jika ada pemeliharaan pada saluran udara tegangan tinggi maka ketiga phasanya selalu diketanahkan. Pada kopling phasa – phasa, sebagian besar energi sinyal pembawa disalurkan melalui kawat phasa yang dikopling. Sedangkan energi sinyal pembawa yang mengalir diantara kawat phasa dan bumi adalah sangat kecil jika dibandingkan dengan kedua kawat phasa tersebut, dengan demikian kerugian energi dari kopling phasa – phasa sangat kecil jika dibandingkan dengan kerugian energi yang terdapat pada kopling phasa ke bumi.

III.5.4. Kopling Antar Sirkuit

T WT

Ke stasiun PLC

S

R

T S

WT

Ke stasiun PLC

Ingot R Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 32 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

CC

LMU PD

Ke PLC

Gambar 3.7. Kopling Antar Sirkuit

Kopling antar dua sirkuit ini menggunakan dua kawat phasa, dimana masing – masing kawat phasa tersebut diambil dari dua buah sirkuit tiga phasa yang dipasang pada menara SUTT yang sama. Dengan memperkirakan bahwa 90% gangguan saluran tersebut terjadi pada salah satu kawat phasa tersebut, maka diharapkan metode ini dapat memberikan kehandalan yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode yang lain. Dengan sistem kopling dua sirkuit ini maka masalah terganggunya sinyal informasi yang disebabkan oleh sedang berlangsungnya pemeliharaan menara, isolator atau kawat phasa akan dapat teratasi sehingga sinyal informasi akan dapat beroperasi secara terus menerus. Hal ini disebabkan karena dalam hal pelaksanaan pemeliharaan tersebut selalu bekerja pada salah satu sirkuit saja atau secara bergantian, yang artinya sirkuit lainnya tetap beroperasi sehingga sinyal informasi akan tetap tersalurkan dan komunikasi maupun sistem telekomunikasi data akan tetap beroperasi dengan baik. Pemilihan kawat phasa yang akan dipergunakan adalah phasa S pada kedua sirkuitnya, agar didapat keseimbangan impedansi LMU. Di Indonesia metoda ini adalah yang paling banyak


dipakai terutama pada jaringan listrik 150 KV yang PLC nya dipergunakan pula untuk keperluan relay proteksi jarak, karena merupakan sistem yang paling handal..

III.6.

Rugi – Rugi Peralatan Kopling Rugi – rugi ini terjadi karena adanya ketidak seimbangan antara impedansi

terminal PLC, kabel coaxial dan impedansi karakteristik saluran. Pada saat sekarang ini lebih praktis menggunakan Broad Band Coupling Filter untuk mencapai keseimbangan peralatan PLC dengan impedansi karakteristik saluran yang setepat mungkin. Karena jika digunakan rangkaian peralatan kopling biasa maka penyesuaian impedansi dari dua frekuensi saja, sehingga rugi – rugi yang terjadi karena adanya ketidak seimbangan impedansi yang diizinkan adalah tidak lebih dari 1,3 dB. Disamping itu ditambahkan lagi rugi – rugi yang berasal dari kapasitor kopling dan kumparan – kumparan yang terdapat pada rangkaian penala, yang keseluruhannya lebih kurang 0,4 dB sehingga total redaman dari rangkaian kopling tersebut adalah 1,7dB. Faktor lain yang harus diperhatikan adalah redaman yang berasal dari saluran penghubung yang digunakan untuk membuat hubungan ke rangkaian kopling. Besarnya redaman ini diukur pada frekuensi 300 KHz adalah 33,2 dB/mile


BAB IV DATA DAN ANALISIS DATA

IV.1. Data Adapun data kopling CVT yang diperoleh penulis hanya berdasarkan dari name plate peralatan yaitu : Tabel 4.1 Data Kopling CVT Merek

Balteau

Pabrik

Enertec Schlumberg

Buatan

France


IV.2.

Tegangan Terminal X – N

150.000 / √3 Volt

Tegangan Terminal Y – N

11.000 / √3 Volt

Tegangan Pada Alat Ukur

100 / √3 Volt

Kapasitansi Total

6200 pF - 10 %

Kelas

1/3 P

Frekwensi

50 Hz

Tahun Pembuatan

1986

Berat Total

410 Kg

Oil

65 Kg

Standart

IEC. 186 Ampere

Tipe

CCV 170

Tegangan Maksimum

1.5 Vn – 30 s

Burden

200 VA

Analisis Data Untuk menentukan besar dari kapasitansi kapasitor yang digunakan pada

transformator tegangan kapasitip, maka rangkaian pada gambar 3.2 dapat

diubah

menjadi bentuk rangkaian di bawah ini :

C1 V XN C2


LA

V YN

Gambar 4.1. Rangkaian Dasar Kapasitor Pembagi Tegangan Dimana : VXN = Tegangan tinggi yang akan diukur (150 KV / √3) VYN = Tegangan menengah (11 KV / √3) C1

= Kapasitor tegangan tinggi (farad)

C2

= Kapasitor tegangan menengah (farad)

CT

= Kapasitor total (6200 pF)

Dari data – data tersebut diatas, maka dapat ditentukan besar C1 dan C2 yang digunakan, dimana dari gambar 4.1 diatas dapat kita lihat bahwa :

VXN = IC . XCCT……………………………………….(4.1) Sedangkan besar reaktansi kapasitip total adalah :

1 XCT =

ω CT

……………………………………..……(4.2)

Dimana kapasitansi total adalah :

C1C2 CT =

…………………………………………(4.3) C1+C2

Besar tegangan VYN adalah : VYN = IC . XCC2 ……………………………………………(4.4) Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 37 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

Dimana : Xc =

1 ........................................................................(4.5) ωC 2

Dari persamaan – persamaan (4.1) dan (4.4) dapat diperoleh perbandingan tegangan terminal yang akan diukur terhadap tegangan terminal PLC (tegangan menengah) yaitu : VXN Ic. XCCT = VYN IcXCC 2

Atau : VXN XCCT = ...........................................................................(4.6) VYN XCC 2

Dengan mensubtitusikan persamaan (4.2) dan persamaan (4.5) ke persamaan (4.6) maka akan diperoleh :

VXN VYN

1 = ωC T 1 ωC T

VXN C 2 = VYN CT

Sehingga : VXN C2 = C1.C 2 VYN C1 + C 2 VXN C1 + C 2 ........................................................................(4.7) = VYN C1

Maka tegangan pada terminal adalah : Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 38 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

VXN = VYN =

C1 + C 2 ...............................................................(4.8) C1

Sedangkan rasio kapasitor pembagi tegangan adalah : m=

C 2 C1 + C 2 = .................................................................(4.9) CT C1

Maka besarnya kapasitansi kapasitor yang digunakan pada transformator tegangan kapasitif adalah sbb :

XCT =

=

1 2πfCT

1 2 x3,14 x50 x6200 x10−12

= 513663,4477 ohm

Maka : IC =

VXN 150.000 3 = = 0,1686 ampere XCT 513663,4477

Karena C1 dan C2 terhubung seri maka arus yang mengalir pada C1 dan C2 adalah sama yakni 0,1686 ampere.

IV.2. 1. Menghitung Besar Kapasitansi C1 Maka dengan demikian dapat dibuat rangkaian untuk mencari C1 :

VXN - VYN

C1


Gambar 4.2 Rangkaian Pengganti Untuk menentukan Besar C1

Dari gambar 4.2 diatas diperoleh persamaan : XC1 =

VXN − VYN .....................................................................(4.10) IC

Dengan memasukkan nilai – nilai dari data maka akan diperoleh reaktansi kapasitip C1 yaitu : XC1 =

(150.000 / 3 ) − (11.000 / 3 ) 0,1686

= 475988,656 ohm Telah diketahui bahwa : XC1 =

1 1 = ωC1 2πfC1

C1 =

1 1 = 2 x3,14 x50 x 475988,656 2πfXC1

= 6,691x10−9 farad

= 6691x10−12 farad Maka

C1 = 6691 pF

IV.2.2. Menghitung Besar Kapasitansi C2 Dari gambar 4.1 dapat dibuat rangkaian pengganti untuk menentukan besar C2 yaitu :

VYN

C2


Gambar 4.3 Rangkaian Pengganti Untuk Menentukan Besar C2 Dari gambar 4.1 dapat diperoleh persamaan : XC 2 =

VYN .....................................................................(4.11) IC

Dengan memasukkan nilai dari data maka akan diperoleh harga reaktansi kapasitip dari C2 yakni : XC 2 =

11.000 / 3 0,1686

= 37668,167 ohm Telah diketahui bahwa : XC 2 =

1 1 = ωC 2 2πfC 2

Sehingga :

C2 =

1 2π f X C 2

= 8,455 x10−8 farad

= 84550 x 10−12 farad Maka : C2 = 84550 pF Sedang untuk menentukan rasio antara VXN dengan VYN yaitu : m=

VXN C1 + C 2 = VYN C1

m=

150.000 / 3 6691 + 84550 = 6691 11.000 / 3

m = 13,636 Ingot Bartala Hutasoit : Studi Sistem Telekomunikasi Melalui 41 Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), 2008. USU Repository © 2009

Dengan telah diketahui besar kapasitansi C1 dan C2 dapat dihitung besar harga VYN dengan berbagai keadaan VXN yang diukur. Untuk : VXN = 140 KV VXN C1 + C 2 = VYN C1 VYN =

=

VXNC1 C1 + C 2

140 KV x 6691 pF 6691 pF + 84550 pF

= 10,267 KV Untuk : VXN = 145 KV VYN =

=

VXNC1 C1 + C 2

145 KV x 6691 pF 6691 pF + 84550 pF

= 10,633 KV

Data yang lainnya dapat ditabelkan sebagai berikut : Tabel 4.2 Hasil Perhitungan VXN (KV)

C1 (pF)

C2 (pF)

VYN (KV)

140

6691

84550

10,267

145

6691

84550

10,633


150

6691

84550

11,000

155

6691

84550

11,367

160

6691

84550

11,733

BAB V KESIMPULAN

V.

Kesimpulan


1.

Dari analisis data diperoleh perbandingan antara tegangan tinggi terminal (VXN) terhadap tegangan menengah terminal (VYN) adalah sebesar 13,6 kali, sedangkan setelah mengalami pengurangan 10% dari rugi-rugi maka perbandingan antara kapasitansi C1 dengan kapasitansi C2 menjadi sebesar 12,6 %.

2. Metode kopling pada jaringan transmisi yang layak dipakai hanya metode kopling antar sirkit karena masalah terganggunya sinyal informasi yang disebabkan oleh sedang berlangsungnya pemeliharaan menara misalnya: isolator atau kawat phasa akan dapat teratasi dan komunikasi maupun sistem teleinformasi data akan tetap beroperasi dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA


1. Aris Munandar,A.Prof.Dr,”Teknik Tegangan Tinggi” Cetakan Ke Tujuh 1994. PT.Pradya Paramita, Jakarta. 2. Dennis Roddy, John Coolen, 1992, ”Komunikasi Elektronika” Jilid 1, Edisi Ke Tiga, Erlangga, Jakarta 3. Enertec Schlumberger “Capacitor Voltage Transformer” Part 1. 4. Ir. TS. Hutauruk,MSc “Transmisi Daya Listrik” Cetakan Pertama, Erlangga, Jakarta. 5. Ir. Muslim Marpaung “Rangkaian Listrik” CV. Armico, Bandung. 6. PT.PLN (Persero) “Pengendalian Operasi dan Telekomunikasi” Unit Pendidikan dan Pelatihan, Tuntungan. 7. PT.PLN (Persero) Kitlur Sumbagut “Sistem Telekomunikas” Unit Pengatur Beban Sistem Sumut. 8. “Power

Line

Communication”

–

Wikipedia,

en.wikipedia.org/wiki/

Power_line_co.id


STUDI SISTEM TELEKOMUNIKASI MELALUI SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT)

Recommend Documents