TEKNIK TENAGA LISTRIK BUKU PEGANGAN. l== JILID II. t * I. -ffi DR. S. KUWAHARA DR. A. ARISMUNANDAR ,..' 1. ffiffi ffiffi USTAKAAN

BUKU PEGANGAN

TEKNIK TENAGA LISTRIK JILID

II

DR. A. ARISMUNANDAR

DR. S. KUWAHARA

-ffi USTAKAAN RSIPAN TWATIMUR

iiii:.l

iil.'.,':,:l

.'.i::ifi

:iri.l::s

t * I

-. O '-.., ::ii - i;

e l==rT r,'rl IX-t

i.vt v\t!t t\-/l

,..' 1

--r-Irt ---

rtal iiil:l

..:r.r..

ffiffi ffiffi

r;lt r-1t lt-d

I

:

.3

SALUFII\N TRA,NSMISI

BUKU PEGAI.{GA[{

TEKNIK TENAGA TISTRIK JILID

II:

SALURAN TRANSMISI

OLEH

Dn. AnroNo

ARTsUUNANDAR,

M.A.Sc.

Dn. Susuuu Kuwanen.l Executive Director, Electric Power Development Co., Ltd. (EPDC) Tokyo, Japan

Cetakan Ketujuh

PT PRADNEA BRA}TITA JAKA

R

TA

Perpustakaan Nasional : katalog dalam terbitan (KDT)

Arismunandar, Artono

Buku pegangan teknik tenaga listrik / Artono Arismunandar, Susumu Kuwahara, - Cet. 7.- Jakarta: Pradnya Paramita,2004

jil.

: 26 cm. Isi : Jil. I. Pembangkitan dengan tenaga air Jil. II Saluran Transmisi; Jil. III Gardu Induk. 3

:

rsBN 979-408-176-0 (iil. 1). rsBN e79-408-t77-9 (iil. 2). rsBN 979-408-t78-7 (iil. 3). 1. Listrik, Tenaga. I. Judul. II. Kuwahara, Susumu. 621.31

v4L.W(

lBrc (PPo

Lb

BUKU PEGANGAN TEKNIK TENAGA LISTRIK Oleh : DR. Artono Arismunandar M.A. Sc.

II

DR. Susumu Kuwahara

@ Association for International Technical Promotion @ Hak Cipta dilindungi undang-undang Diterbitkan

oleh :

PT Pradnya Paramita

JalanBungaS-8A l3I4O Anggota IKAPI

Jakarta

Cetakan

Dicetak

Ketujuh

:

oleh

: PT Percetakan Penebar Swadaya

2004

PRAKATA Penulisan buku ini didorong oleh keinginan penulis untuk ikut mengisi kelangkaan kepustakaan teknik, ltrususnya teknik tenaga listrik, dalam bahasa Indonesia. Kelangkaan (scarcity) ini disebabkan karena berbagai hal, antara lain, karena mereka yang mendalami persoalannya biasanya terlalu sibuk untuk dapat menyisihkan sebagian waktunya guna menulis buku, atau karena mereka menganggapnya kurang menguntungkan dilihat dari segi keuangan. Sebab yang lain adalah terbatasnya pasaran, yang dipengaruhi oleh jumlah tenaga ahli dan tenaga kejuruan (yang merupakan lingkungan pembaca buku-buku teknik) yang relatif kecil, serta iklim masyarakat yang memang belum gandrung-buku (book-minded). Daya beli masyarakat yang masih terbatas juga merupakan faktor yang menentukan. Berhubung dengan hal-hal di atas, maka penulis bersedia mempertimbangkan tawaran Tuan Koichi Fukui, Sekretaris Jenderal Badan Promosi Teknik Internasional (AITEP Jepang), untuk bersama seorang pengarang Jepang menulis sebuah buku pegangan dalam bidang teknik tenaga listrik. Badan ini merupakan organisasi tanpaJaba (non-profit) yang pembentukannya disahkan oleh Menteri Luar Negeri Jepang pada tanggal 6 Desember 1967. Tujuannya adalah ikut membantu perkembangan ekonomi wilayah Asia Tenggara dengan cara menerbitkan buku-buku pegangan dalam bidang teknik yang ditulis bersama (co-authorship) oleh pengarang-pengarang Jepang dan penulis-penulis wilayah dalam bahasa tersebut terakhir. Oleh karena tujuannya yang baik itu serta mengingat akan kekosongan akan kepustakaan teknik tenaga listrik yang kian hari kian terasa, maka tawaran Tuan Fukui sungguh menarik bagi penulis ini waktu itu. Namun, bila penulis teringat akan kenyataan bahwa tidak mungkin merubah jumlah jam dalam sehari serta kesibukan-kesibukan penulis sebagai scorang administrator, maka uluran tangan persahabatan itu berat rasanya untuk dircrima. Pcnulis ini memerlukan waktu berpikir beberapa malam untuk menimbang-nimbang manfaat buku ini bagi masyarakat luas pada umumnya, dunia teknik tenaga listrik pada khususnya, dibandingkan dengan kelipat-gandaan usaha yang harus diberikan oleh penulis untuk menyisihkan scbagian kecil dari waktunya bagi buku ini. Setelah merundingkan masalahnya dengan atasannya, Ir. Abdul Kadir, Direktur Utama Perusahaan Umum Listrik Negara, serta bcrkat pcngertian, dorongan dan izin beliau, penulis berketetapan untuk membantu usaha badan promosi tersebut terdahulu. Demikianlah, maka naskah perjanjian kerjasama ditandatangani pada tgl 27 September l97l,dua bulan sesudah Tuan Fukui menyodorkannya kepada penulis. Buku ini didasarkan atas naskah dalam Bahasa Inggeris berjudul ELECTRIC POWER ENGINEERING HANDBOOK yang ditulis olch Dr. Susumu Kuwahara, salah seorang Direktur dari Electric Power Development Company, Ltd. (EPDC), satu-satunya perusahaan listrik yang dimiliki negara di Jepang. Oleh karena itu, mudah dimengerti mcngapa dasar penulisannya adalah keadaan di Jepang sendiri. Dalam BUKU PEGANGAN TEKNIK TENAGA LISTRIK ini dicoba menyesuaikan penulisannya dengan keadaan di Indoncsiatentu saja dalam batas-batas kemungkinan yang ada-serta melcngkapinya dengan keadaan di negara-negara lain di luar Jepang, baik yang didapat dari kepustakaan, maupun dari pengalaman kcrja penulis ini sendiri di Kanada dan Amerika Serikat. Penyesuaian dengan keadaan Indonesia tidak mudah karena ketentuan-ketentuan, peraturan-peraturan dan standar-

(4)

Pralata

standar kurang sekali, tidak ada atau belum ada. Lagi pula, konsultasi penulis dengan lingkungan teknik yang lebih luas mengenai pengalaman-pengalaman praktis dalam bidang tenaga listrik di Indonesia dewasa ini belum dimungkinkan. Kekurangan ini diharapkan dapat diatasi pada edisi berikutnya. Buku pegangan (handbook) yang lengkap mengenai teknik tenaga listrik seharusnya memuat segala aspek pembangkitan (generation), transformasi, penyaluran (transmission) dan distribusi tenaga listrik. Namun, karena berbagai hal, pada tahap pertama ini hanya akan diterbitkan tiga jilid, yakni: I. Pembangkitot dengan Tenaga Air.

U. Saluran Transmisi. IIII. Gardu Induk.

Jilid I memuat hal-hal yang berhubungan dengan berbagai aspek pembangkitan tenaga listrik dari tenaga air, mulai dari prinsipprinsipnya, hubungannya dengan aliran sungai, perencanaan pusat listrik tenaga air (PLTA), bangunan sipilnya, turbin air, pembangkit, pembangunan dan pengujiannya bila selesai, sampai kepada operasi serta pemeliharaannya. Jilid II berisi berbagai aspek penyaluran tenaga listrik, antara lain tentang penghantar, isolator, bangunan penopang, karakteristik listrik, gangguan-gangguan dan pengamanannya, perencanaan dan konstruksinya, serta penyaluran bawah-tanah. Jilid III menyangkut alat-peralatan serta halikhwal dalam gardu induk, misalnya tentang peralatan listrik yang ada, rangkaiannya, isolasi, dan sebagainya. Karena sifat penerbitannya sebagai satu buku, tetapi yang terbagi menjadi tiga jilid agar dapat dicapai oleh daya-beli masyarakat, maka apa yang sudah diuraikan dalam jilid yang satu tidak akan dibahas lagi dalam jilid yang lain. Contohnya, koordinasi isolasi yang dibahas dalam Jilid III tidak akan diungkapkan lagi dalam jilid-jilid yang lain, meskipun ceritanya berlaku pula di sana. Buku ini ditujukan kepada masyarakat luas yang ingin mengetahui sedikit-banyak tentang teknik tenaga listrik. Namun, pemanfaatannya secara optimal baru akan terasa bila pembaca memiliki pengetahuan sekurang-kurangnya sederajat dengan sarjana muda teknik tenaga listrik. Dalam rangka partisipasi penulis dalam pembinaan bahasa nasional, maka dalam buku ini diusahakan sebanyak mungkin penggunaan istilah-istilah Bahasa Indonesia, baik yang sudah lazim dipakai, maupun yang di sana-sini baru kadang-kadang saja digunakan oleh para teknisi Indonesia. Apabila dalam hal terakhir ini penulis dianggap terlalu berani, maka penulis bersedia menerima kecaman yang membangun dari para pembaca. Yang penting adalah bahwa dari kecaman-kecaman ini akan lahir istilah-istilah yang definitip, sehingga lambat-laun Bahasa Indonesia dapat berkembang menjadi bahasa teknik dan ilmu pengetahuan, setaraf dengan bahasa-bahasa lain di dunia. Seperti telah disinggung di atas, buku ini masih jauh dari sempurna. Scbabnya adalah waktu persiapannya yang terlalu singkat, sehingga kurang kesempatan untuk melihat sampai di mana kondisi-kondisi yang berlaku di luar negeri (terutama Jepang dan Amerika Serikat) dapat diterapkan di Indonesia. Tetapi penulis bcserta rekan-rekannya bersedia mencantumkan nama mereka pada buku ini karena mereka yakin bahwa adanya sesuatu pegangan, standar atau ketentuan, lebih baik dari pada ketiadaan pegangan sama sekali. Yang jelas, di dalam buku ini ada satu pegangan yang menurut pendapat penulis penting artinya bagi kaum teknisi lndonesia, yaitu adanya uraian tentang pemeliharaan (maintenance) dalam tiap-tiap jilid. Mudah-mudahan dari satu segi ini saja buku ini sudahboleh dikatakan ada gunanya. Sebagai buku pegangan, presentasi dalam buku ini ditekankan pada pokok-pokok yang diperlukan dalam praktek teknik tenaga listrik sehari-hari. Oleh sebab itu di sini akan lebih

6)

Prakata

banyak terlihat tabcl-tabel dan gambar-gambar dari pada rumus-rumus yang rumit; apabila persamaan-persamaan diperlukan juga, maka penurunannya tidak diberikan oleh karena hal ini sudah ada dalam karya yang direferensikan. Dalam penentuan bahan referensi, yang dipertimbangkan adalah kebenaran isi dan kepentingannya. Meskipun penutis sudah berusaha untuk memasukkan semua karya asli yang penting sebagai referensi dalam buku ini, masih ada kemungkinan bahwa beberapa diantaranya belum tersebut. Bila yang terakhir ini terjadi,

penulis mohon dimaafkan. Di atas disinggung bahwa pada tahap pertama ini hanya akan diterbitkan sebagian saja dari bahan'bahan yang seharusnya ada dalam suatu buku pegangan tentang teknik tenaga listrik. Bagian'bagian yang lain, misalnya yang menyangkut pembangkitan tenaga Iistrik dari tenaga termis (uap, diesel, gas, nuklir, panas bumi) serta distribusi tenaga listrik akan diterbitkan pada waktunya, bila keadaan telah memungkinkan. Karena berbagai hal, antara lain, berlakunya Ejaan Bahasa Indonesia Yang Disempurnakan, bagian-bagian yang sudah dapat diterbitkanpun tidak keluar menurut urutan nomor jilidnya. Sangat besar kemungkinannya bahwa Jilid Il akan terbit paling awal. Buku ini merupakan hasil karya sebuah kelompok Jepang-lndonesia yang terdiri dari Dr. S. Kuwahara tersebut terdahulu, dibantu oleh Tuan-Tuan Toshiyasu Tako, Hiroshi Horie dan Bunichi Nishimura, serta pejabat-pejabat Lembaga Masalah Ketenagaan, yakni Ir. Ibnu Subroto, Ir, Supartomo, Ir. Komari dan penulis sendiri. Tanpa kerjasama yang baik, buku ini tidak mungkin dapat muncul dalam bentuknya yang sekarang ini. Dalam hal terakhir, kepercayaan penerbit kepada penulis juga merupakan faktor pendorong yang tak ternilai artinya. Para penulis sangat berterima-kasih kepada Ir. Abdul Kadir, Direktur Utama Perusahaan Umum Listrik Negara, atas pengertian yang baik, pemberian izin pencrbitan serta sambutan beliau untuk buku ini; dan kepada Tuan Haruki Watanabe, Penasehat Ahli (Pemerintah Jepang) pada Lembaga Masalah Ketenagaan, atas bantuan serta jasa-jasanya dalam berbagai bentuk. Penulis Prakata ini berhutang budi kepada kedua orang tuanya yang telah banyak memberikan dorongan kepada anak-anak mereka untuk maju dan berguna bagi masyarakat. Akhirulkalam, penulis ini ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada isteri dan anak-anaknya yang telah banyak mengorbankanjam-jam rekreasi, hari-hari Minggu dan hari-hari libur untuk kepentingan penulisan buku ini oleh suami dan ayah mereka; dan khusus kepada isterinya atas pengertiannya yang mendalam serta bantuannya yang tak terhingga dalam pengerjaan gambar-gambar, tabel-tabel dan daftar-daftar. Jokarta, Agustus 1972.

/4/;,n, "a.JIID

A. Ansxuxaxom

SAMBUTAN Buku-buku dalam bidang teknik yang ditulis dalam Bahasa [ndonesia sedikit sekali jumlahnya. Buku-buku dalam bidang teknik tenaga listrik (electric power engineering) pada umumnya, yang mencakup hal-hal yang perlu diketahui oleh seorang sarjana muda ke atas pada khususnya, boleh dikatakan tidak ada. Padahal, kebutuhan akan buku-buku tadi makin hari makin terasa. Betapa tidak. Permintaan masyarakat akan tenaga listrik melonjak dengan pesat, meskipun kemampuan Negara memenuhinya masih terbatas. Sesudah mengalami rpasa suram sebelum tahun 1966, sekarang sudah mulai terlihat titik-titik terang, meskipun belum

sepenuhnya memenuhi harapan masyarakat. Dari Anggaran Pembangunan Lima Ta'hun (PELITA) Pertama didapatkan dana untuk menambah kapasitas terpasang schingga jumlahnya pada tahun 1974 akan mencapai kurang lebih I juta kilowatt. Jumlah anggaran yang disediakan dalam PELITA Kedua diharapkan akan bertambah besar, berhubung dengan meningkatnya peranan sektor tenaga listrik karena aksentuasi PELITA Kedua, Ketiga, dan seterusnya, pada industrialisasi secara bertahap. Dengan perkembangan ekonomi sebesar 7 /. setahun dalam PELITA Kedua, diharapkan akan dicapai laju pertumbuhan sektor tenaga listrik sebesar 12,51setahun, sehingga jumlah daya terpasang pada akhir masa PELITA tersebut akan meniapai 1,75 juta kilowatt. Oleh karena itu, kami menyambut dengan gembira terbitnya buku ini di tengah-tengah kita. BUKU PEGANGAN TEKNIK TENAGA LISTRIK ini berguna sekali bagi mereka yang ingin mcngetahui sedikit-banyak mengenai teknik tenaga listrik, serta bagi para sarjana dan sarjana muda teknik tenaga listrik yang ingin mempelajari kembali hal-hal yang telah mereka perdapat di bangku kuliah guna kepentingan kerja praktek mereka sehari-hari. Meskipun dalam buku ini masih banyak digunakan ketentuan-ketentuan serta norma-norma Iuar negeri, tetapi hal ini tidak mengurangi nilainya sebagai buku, karena prinsipprinsip yang digunakan tetap berlaku. Penggunaan ketentuan serta norma tadi semata-mata adalah karena belum adanya ketentuan dan norma Indonesia sendiri. Bila pengaturan di Indonesia kelak diadakan, maka prinsip yang universil ilu tentu saja akan diterapkan pada ketentuan dan

norma Indonesia. Sekian sambutan kami. Kami ucapkan "selamat'atas terbitnya buku ini. Semoga buku-

buku lain menyusul. Jakarta, September 1972

hnusrxmx Unuu Lrsrnrr Nnclu Direksi

Direktur Utama.

DAFTAR ISI (3)

PRAKATA

....(7) ...... (ls)

SAMBUTAN DAFTAR TABEL

(17)

DAFTAR GAMBAR BAB

l.l

1.

KARAKTERISTIK I.'MI.'M SALURAN TRANSI\{ISI

1.2 Sistim Tenaga Listrik 1.3 Tegangan Transmisi 1.4 Jatuh Tegangan .. 1.5 Hilang-Daya dan Daya-Guna

1.6

2 2 3

Transmisi

3

1.5.1 Hilang-Daya Tahanan 1.5.2 Hilang Korona 1.5.3 Hilang Kebocoran pada Isolator.. ... 1.5.4 Hilang-Hilang I-ain 1.5.5 Daya-Guna Transmisi .. ...

4 4 4

Referensi

5

BAB 2.r

I I

Umum

2.

5

PENGHANTAR I'NTUK SALURAN TRANSMISI UDARA

Kelasifikasi Kawat Penghantar 2.1.1 Ktasifikasi Kawat menurut Konstruksinya 2.1.2 Klasifikasi Kawat menurut Bahannya 2.1.3 Sifat-Sifat Kawat Logam

7

..

.

E

l0 l3 l3

Karakteristik Penghantar

2.2.1 Karakteristik Listrik 2.2.2 Karakteristik Mekanis 2.2.3 Kapasitas Penyaluran Arus dari Penghantar. 2.3

t4 15

Andongan (Sag) Penghantar

2.3.1 2.3.2

Penghantar Ditunjang oleh Tiang yang sama Tingginya' Penghantar Ditunjang oleh Tiang yang tidak sama Tingginya ' '

PerlengkapanPenghantar

l8 l8 l9 20 20

...

2.4.1 Sambungan Penghantar (Joints) 2.4.2 Perentang(Spacer) 2.4.3 Batang-Batang Pelindung (Armor Rods) .... 2.4.4 Peredam(Danpers)

7

2l .

2t 2t 2L

Referensi

BAB

3.

ISOLTTOR PORSELIN

3.1

Jenis Isolator Porselin

23

3.2

Karaktcristik Isolator 3.2.1 Karakteristik Listrik

24

u

(10)

Daftar Isi

3.2.2 Karakteristik Mekanis 3.2.3 Pengujian Isolator

3.3

25 28

Pasangan Isolator 3.3.1 Pasangan Isolator

28

3.3.2 Tanduk Api dan Cincin Perisai 3.3.3 Jepitan

29

Pengotoran Isolator

29

3.4.1 Karakteristik Lompatan Api dari Isolator Kotor 3.4.2 Kelasiflkasi Daerah-Daerah Pengotoran 3.4.3 Cara-Cara Penanggulangan Pengotoran Garam dan Debu

30

3.5

Pemburukan Isolator

32

3.6

Referensi

32

3.4

BAB

4.1

4.

28 28

3l 3l

KONSTRUKSI PENOPANG SALURAN TRANSIUISI

Jenis Penopang

33

4.1.1 Menara Baja dan Tiang Baja 4.1.2 Tiang Beton Bertulang 4.1.3 Tiang Kayu 4.2 Beban pada Konstruksi Penopang .. . 4.2.1 Tekanan Angin 4.2.2 Kuat-Tarik Penghantar 4.2.3 Tegangan pada Bagian-Bagian Baja 4.3

4.4 4.5 4.6 4.7

34 35

37 37

40

4t

Menara Baja Transmisi 4.3.1 Rencana Menara Baja Transmisi 4.3.2 Pondasi Menara Tiang Transmisi Baja 4.4.1 Perencanaan Tiang 4.4.2 Pondasi Tiang. Tiang Beton Bertulang 4.5.1 Perencanaan Tiang

42 42 44 45 45 47 47 47

Tiang Kayu

48

4.6.1 Perhitungan Tegangan 4.6.2 Pondasi dan Kawat Penguat

48

Referensi

5l

BAB

5.1

33

5.

50

KARAI(TERISTIK LISTRIK DARI SALURAN TRANSMISI

Konstanta Saluran

53

Tahanan lnduktansi 5.1 .3 Kapasitansi 5.2 Gejala Korona 5.1.1 5.1.2

5.2.1 Tegangan Kritis untuk Gejala Korona 5.2.2 Hilang-Korona .. . 5.2.3 Berisik Korona

53 53

55

56 56

.. r .,.

.. ...

.

.

57 57

Daftar Isi

5.3

Karakteristik Penyaluran Daya

.

5.3.1 Saluran Transmisi Jarak-Pendek 5.3.2 Saluran Transmisi Jarak-Menengah 5.3.3 Saluran Transmisi Jarak-Jauh 5.3.4 Diagram Lingkaran Daya 5.3.5 Hilang-Daya (Rugi) Transmisi 5.4

5.5

5.6

5.7

Stabilitas Sistim Transmisi 5.4.1 Stabilitas Keadaan-Tetap .. . 5.4.2 Stabilitas Peralihan Kapasitas Saluran Transmisi 5.5.i '"Cara Pembebanan Impedansi Surja 5.5.2 Cara Koeffisien Kapasitas . . .. Pembumian (Pentanahan) Titik Netral 5.6.1 Macam Sistim Pembumian 5.6.2 Perbandingan Sistim Pentanahan Titik Netral Referensi

BAB

6.1 6.2 6.3

(ll) 58

58 59 59

6t 62 62 63

64 65

6s 66

66 66 67 67

6. GANGGUAN PADA SALURAN TRANSIVIISI DAN INTERFERENSI PADA SALURAN KOMUNIKASI KARENA INDUKSI MAGNETIS

Transmisi .. Cara Menghitung Hubung-Singkat 6.3.1 Satuan Perhitungan Sebab-Sebab Gangguan pada Saluran

69

Jenis Gangguan

69

7l 7l

6.3.2 Perhitungan Hubung-Singkat Tak-Seimbang dengan Cara Komponen

Simetris

6.4

7l

6.3.3 Cara Menghitung Tegangan dan Arus pada Titik Gangguan 6.3.4 Cara Menghitung Arus Hubung-Singkat 3-Fasa 6.3.5 Cara Menghitung Arus Tanah Interferensi Elektro-Magnetis terhadap Saluran Komunikasi 6.4.1 Tegangan Induksi Elektro-Magnetis karena Arus Urutan Nol .. 6.4.2 Cara Melindungi terhadap Induksi Elektro-Magnetis..

6.4 Referensi

75 76 76 77

7.

PENERAPAN RELE PENGAMAN

Umum

79

.l

Pertimbangan mengenai Kemampuan Pengamanan 7.1.2 Pertimbangan mengenai Kondisi Sistim Tenaga 7.1 Contoh Penerapan Sistim Pengamanan Pengamanan menurut Jenis Rangkaian Saluran Transrnisi.

19

7.2.1 '7.2.2 7,2.3 7.2.4 7.2.5

Saluran Radial

87

Saluran Tertutup Saluran Ganda Sejajar dengan Dua Terminal . . . .

E8

Saluran Banyak-Terminal

88

Saluran Kabel.

E9

7.1

.3

7.2

73

77

BAB 7.1

72

80 80 87

8E

(12) 7.3

f,hftar Isi

7.2.6 Saluran dengan Kapasitor Seri

89

Pengamanan menurut Sistim Pembumian

89

1,i:L

:llll:ffii"'ffi'ff ";;;;;;;; ::::::::::::::::::::

:::::

7.3.3 Sistim Pembumian dengan Gulungan Petersen 7.3.4 Sistim Pembumian Langsung (Effektip) 7.4

Penutupan

:

Kembali

Rele Pelepas

92

Sistim

93

E.l

8.2

8.3

8.4

94 94

8.

94

PERENCANAAN DAN KONSTRUKSI SALURAN UDARA

Perencanaan Listrik 8.1.1 Tegangan Transmisi dan Jumlah Saluran 8.1.2 Perencanaan Isolasi Saluran Transmisi 8.1.3 Perencanaan Tahan Petir . Perencanaan Mekanis

95 95

95 100

t02

8.2.1 Tekanan Angin 8.2.2 Penghantar

102

Pemilihan Konstruksi Penopang

105

8.3.1 Jenis Konstruksi.... 8.3.2 Macam Beban Konstruksi

r05 r06 r06

102

Pembangunan Saluran Udara

8.4.1 Survey 8.4.2 Pondasi Menara dan Tiang Baja 8.4.3 Pendirian Tiang dan Menara Baja .. 8.4.4 Pendirian Tiang Kayu dan Tiang Beton 8.4.5 Pemasangan Kawat

.

8.5 Referensi

BAB

9.

...... 106 .. .. .. 107 .. .. 108 . .. .. 109 .. .. .. 109 .... lll

PEMELIHAR.AAN SALI.JRAN TRANSNflSI

9.1

Tujuan Pemeliharaan.....

9.3

Pekerjaan Patroli dan Inspeksi 9.3.1 Pekerjaan Patroli 9.3.2 Pekerjaan Inspeksi

l13 l13

....

9.4 PekerjaanPemeliharaan

9.4-1 TujuandanJenisPeket'aan 9.4.2 PekerjaanpadaKonstruksiPenopang .... 9.4.3 Pekerjaanpadalsolator ....

L,-r

94

Referensi BAB

90 90 91

7.5.1 Sistim Pelepas Hubung-Singkat Tetap 7.5.2 Sistim Pelepas Keadaan Tak-Serempak . . . . 7.5.3 Sistim Pelepas Frekwensi Tak-Normal 7.6

89

9l

7.4.1 BeberapaDefinisi ......:..,....... 7.4.2 Jenis Sistim Penutupan Kembali 7.5

89

::

lt4 l14

ll5

.. 116 ...... 116 .... 116 .... 116

DAFTAR GAMBAR I 2 3

4

Pengaruh Ketakmurnian terhadap Konduktivitas Listrik untuk Tembaga .. Pengaruh Ketakmurnian terhadap Konduktivitas Listrik untuk Aluminum. . Karakteristik Mekanis dan Listrik dari Kawat Tembaga Hard-Drawn Hubungan antara Diameter dan Karakteristik Mekanis serta Listrik untuk Kawat Tembaga

Hard-Drawn

l4 t4

l5 15

Hubungan antara Jumlah Jam Pendinginan dengan Konduktivitas Kawat Tembaga

Hard-Drawn

16

Hubungan antara Suhu Pendinginan dan Karakteristik Mekanis Kawat Tembaga

Hard-Drawn 7

8.

9

t2

l3 t4 l5 l6 t7 l8 l9 20

2t 22 23 24

... Kawat-Berkas

Sambungan Kompressi untuk A.C.S.R. Perentang Per Jenis Ball & Socket untuk

l0 Batang Pelindung

ll

16

(a) Tiang Penunjang sama Tingginya .. (b) Tiang Penunjang tidak sama Tingginya

Stockbridge Isolator Gantung 250 mm Isolator Jenis Pasak Isolator Batang Panjang. Isolator Pos Saluran Peredanr

Distribusi Tegangan pada Gandengan lsolator (Tanpa Tanduk Busur Api) Distribusi Tegangan Pada Gandengan Isolator (Dengan Tanduk Busur Api) Diagram Distribusi Kekuatan Mekanis pada Isolator Gantung 250 mm Karakteristik Lompatan Api Isolator Gantung 250 mm Gandengan Isolator Gantung Tunggal Gandengan Isolator Tarik Tunggal .. .. Gandengan Isolator Tarik Ganda Karakteristik yang Direkomendasikan untuk Perencanaan Tegangan Ketahanan Isolator Gantung 250 mm Karakteristik yang Direkomendasikan untuk (Perencanaan) Tegangan Ketahanan Isolator Batang-Panjang (Long-Rod) ..

25 26 27

Jenis-Jenis Menara Baja Jenis-Jenis Tiang-Baja Kelasifikasi Tiang Baja Bertulang dan Tiang Kayu menurut.Cara

28

Menghimpunnya . Koeffisien Tahanan untuk Menara Persegi

29

32 33 34

19

20

20

2l 2l 23 23 23

23

24 24 25 2E

29 30 30

3l 3l 34 34 34 39

40 40

30

3l

18

Pondasi Menara Baja Pondasi Tiang Baja Penampang Tiang Beton Bertulang Susunan Kawat untuk Saluran Ganda

45 47 ,t8 54

Dafatr Gambar

(18)

35 36 37 38 39

N 4l

Rangkaian dengan Saluran Kembali lewat

Penghantar Faktor Koreksi Berisik Korona

Tanah

45

K

47 48 49 50

5l

55 58

Rangkaian Ekivalen untuk Saluran Transmisi Jarak-Pendek .. . . Rangkaian Ekivalen untuk Saluran Transmisi Jarak-Menengah. . . Diagram Lingkaran Daya . Diagram Lingkaran Hilang-Daya

42 RangkaianKonstantaKutub'Empat... 43 Diagram Lingkaran Daya untuk Tegangan Pengiriman dan Penerimaan

U

54

Susunan

58 59

.......

62

....... Konstan.

I-engkung Daya Sebagai Fungsi Perbedaan Sudut Fasa Hubungan antara Daya dan Sudut Fasa dalam Cara Sama-Lu?s .. Hubungan antara Daya dan Sudut Fasa bila Terjadi Hubung-Singkat yang Kemudian Ditiadakan Koeffisien Pembebanan Impedansi Surja Sistim Pembumian ....... Data Gangguan di Jepang menurutSebabnya(1955- 1964) . Data Gangguan di Jepang menurut Jenisnya (1955 - 1964) Data Cangguan di Jepang menurut Akibat (Kerusakannya) terhadap Peralatan

(ress

-

6l

r964)

62

.

63

63 64 64 65

66 70 70 70

52

Lengkung Arus Hubung Singkat Tiga-Fasa

75

53

Nilai K.

75

Posisi Saluran Transmisi Tenaga terhadap Saluran Komunikasi Pengamanan Saluran dengan Rele Arus Lcbih . Pengamanan Saluran dengan Rele Jarak (a) Sistim Rele Pilot-Kawat dengan Prinsip Tegangan Berlawanan (b) Sistim Rele Pilot-Kawat dengan Prinsip Arus Bersirkulasi . Prinsip Perbandingan Arah pada Sistim Rele Carrier Prinsip Perbandingan Fasa pada Sistim Rele Carrier (a) Prinsip Transferred Tripping pada Sistim Rele Carrier untuk Pengamanan

77

v 55 56 57 58 59

60

83 83 85 85 85 86 87

Saluran

(b) Prinsip Transferred Tripping pada Sistim Rele Carrier dalam hal HubungSingkat pada Transformator

6l

87

(a) Diagram Urutan Waktu Penutupan Kembali Pemutus Beban (b) Contoh Waktu Tanpa-Tegangan Minimum...

62 Contoh Diagram Jarak-Bebas 63 Besarnya Arus Petir yang Diukur pada Menara Baja 64 Effisiensi Perisaian Sebuah Karvat Tanah 65 Perisaian 100/. dari Kawat Tanah Ganda 66 Diagram Toleransi Menara 67 Pondasi Beton dengan Penggalian Biasa 68 Penggalian Tabung Pondasi 69 CaraMendirikanTiangdenganMenegakkannya.. 70 Dua Cara Mcndirikan Tiang dengan Menggantungkannya

7l CaraPemasanganKawat.... 72 Pasangan Drum dan Penegang Kawat 73 CaraMenegangkanKawat ....

92 92 98

. l0l .. .. .. l0l . . . . .. l0l .. . . .. 107 ...... 107 ...... 108 .... 109 .. 109 .... ll0 '. ll0 .. 110 .

(1e)

Ehftar Gambar

74 7

5

76 77 78 79 80

8l

82 83

Contoh Bagan Organisasi Dinas Pemeliharaan Alat Pencuci Isolator untuk Saluran Bertegangan (Hot Linc) Prinsip Kerja Penemu Gangguan Jenis B Prinsip Kerja Penemu Gangguan Jenis C Prinsip Kerja Penemu Gangguan Jenis F Peralatan Pengait untuk Komunikasi Pembawa (PLC) Peralatan Pengait (Coupling Equipment) dalam Gardu

.. ll4 . I 17 .. . . . . 120 .. . . .. 120 .. .. .. l2l .. .... 127 .. .. .. 128 .. 129 ...... l2g .. 132 .....

Sistim Rangkaian Transmisi dengan Pembawa (PLC) Contoh Konstanta Attenuasi Saluran Transmisi Contoh Peralatan Radio (a) Peralatan Radio 60/150 MH Band VHF untuk Stasion Tetap dan Stasion

Pangkalan

......

132

(b) Peralatan Radio 150 MH Band VHF untuk Stasion Mobil ....., 132 ... 132 (c) Peralatan Radio 150 MH Band VHF untuk Stasion Jinjingan. (d) Peralatan Radio 7000 MH Band All Solid State Microwave Repeater ., 132 F4 85 86 8'7

88

Contoh Antena Contoh Sistim Komunikasi Radio Mobil untuk Pemeliharaan Saluran Lintasan Gelombang Mikro yang Dipantulkan oleh Reflektor Pasif Reflektor Pasif (A) dan Antena Parabolis (B) Gelombang Mikro Contoh Konfigurasi Sistim Bawah-Tanah . . ..

..

..

133

i34 136

. ..

...

136 138

l

I

Daftar Isi

(t 3)

9.4.4 9.4.5 9.5 9.6

Pekerjaan pada Kawat Penghantar Pekerjaan pada Saluran Bertegangan Biaya Pekerjaan Pemeliharaan Penemu Gangguan

9.6.1 Tujuan dan Sifat 9.6.2 PenemuGangguanJenisB 9.6.3 Penemu Gangguan Jenis C . ! .. . t 9.6.4 Penemu Gangguan Jenis F

9.7 Referensi

Il6 tt7

ll8 ll8 .. ll8 ...... ll9 ...... l2l .. .... l2l ....121

BAB 10. TELEKOMI.JNIKASI UNTUK INDUSTRI TENAGA LISTRIK

I0.l

Kelasifikasi .. 10.1.1 Komunikasi untuk Pembagian Beban 10.1.2 Komunikasi untuk Pemeliharaan .. . 10.1.3 Komunikasi untuk Keperluan Administratip

Fasilitas Kawat Telekomunikasi Transmisi Tenaga Pengait Transmisi PLC Radio. VHF Mikro 10.5 Referensi . ... 10.1.4 Jenis 10,2 Komunikasi dengan 10.2.1 Saluran 10.2.2 Sistim 10.3 Komunikasi dengan Pembawa Saluran 10.3.1 Peralatan 10.3.2 Rangkaian 10.3.3 Peralatan 10.4 Komunikasi 10.4.1 Komunikasi 10.4.2 Komunikasi Gelombang

BAB

1I.

...... 123 .. 123 . .. 123 .. 123 ...... 123 . . .. . . 125 .. 125 ..,. l1s .. .... 125 .. l2S . . .. 128 .... 129 ....... 129 .. 133 .. 134 . . .. .. 136

SALURAN TRANSMISI BAWAH-TANAH

l.l

Sistim Transmisi Il.l.l Sistim Listrik I 1.1.2 Konfigurasi Sistim ll.2 Kelasifikasi Kabel'fenaga ll.3 Sistim Menaruh Kabel . I 1.4 Kapasitas Transmisi ll.5 Pemeliharaan . I 1.5.1 Patroli dan Inspeksi .... 11.5.2 Pengukuran Isolasi .... 11.5.3 Pengukuran Lokasi Gangguan I 1.6 Referensi I

DAFTAR

ISTILAH

137 137 137

r38 r39

l4l t43 t43 143

r44 t44

.. ".

I45

DAFTAR TABEL I 2 3 4 5 6 7 8 9 l0 I

I

Sifat-Sifat Fisik Kawat Tanpa Isolasi (Bare) Kawat Tembaga Tanpa Isolasi (Bare) Kabel Tembaga Berlilit Tanpa Isolasi (Bare, Stranded) . Kabel Tembaga Berlilit Hard-Drawn untuk Saluran Udara

Kelasifi.kasi Daerah Perbandingan Sifat dan Kekuatan Tiang Kayu Amerika dan

19

Tekanan Angin dan Koeffisien Tahanan (pada 40 Tekanan Angin Ekivalen pada Menara Bqja

20

2l

l0

Kawat Aluminum Hard-Drawn Kabel ACSR (Aluminum Cable Steel Reinforced) Kawat Aluminum Campuran Hard-Drawn Kabel Aluminum Campuran Berlilit Hard-Drawn Kabel Baja Galvanisasi Berlilit untuk Saluran Udara Telangan-Tarik dan Pemanjangan untuk Kawat Aluminum Hard-Drawn dan Kawat Baja Galvanisasi Kapasitas Penyaluran Arus untuk Berbagai Penghantar Saluran Udara Karakteristik Lompatan Api Isolator Gantung 250 mm Karakteristik Isolator Jenis Pasak (Pin Type) Karakteristik Isolator Jenis Batang-Panjang (Long Rod) Karakteristik Isolator Jenis Pos Saluran (Line Post)

12 13 14 15 16 17

l8

8 9

Pengotoran

Nilai-Nilai K, Gawang

Ko,

Kp

Standar

K2

....

..

m/s)

Indonesia

.

32 33 34 35 36 37 38

12

12 13 13

l5 16

26 27 27 27

3l 36 38

39

.......

22 Lebar Kaki (Stance) Menara Baja 23 Kombinasi Beban pada Menara Baja 24 Kondisi-Kondisi untuk Perhitungan Pondasi 25 Kombinasi Beban pada Tiang Baja .. 26 Nilai I pada Kawat Lilit.. 27 Faktor Permukaan Kawat 28 Konstanta Kutub-Empat untuk Berbagai Rangkaian 29 Perbandingan Berbagai Sistim Pembumian (Pentanahan) .... 30 Rumus-Rumus untuk Perhitungan Tegangan dan Arus Hubung-Singkat

3l

ll ll

Reaktansi Mesin Serempak(%) Reaktansi Transformator (%) Sistim Pengamanan Saluran Transmisi Kelasifikasi Rele Jarak Jumlah Isolator Saluran Yang Diperlukan Guna Pengamanan terhadap Surja Hubung (Tanpa Tanduk Api) . Jumlah Isolator Yang Diperlukan dan Lebar Sela Tanduk Guna Pengamanan terhadap Surja Hubung ..... Jarak Isolasi Standar dan Jarak Isolasi Minimum Jarak-Bcbas Tegak terhadap Tanah

42 42 43 43

4 45 54 56

60 68 73

74 74

8l 82 96 97 97 99

(16) 39

0 4l

42

Dafrsr Teble

Jrrrnllh Isolator Gantung Standar dalam suatu Gandcngan untuk Kcadaan

...... Udara C,cmar Nilai Tahanan Spcsifik bsrbagai Jqnis Tanah .... Tekanan Angin untuk Perencanaan (Keccpatan Angin 40 m/s) ...... Batas Harga Tegangan Harian (EDS) schingga Tidak Terjadi Pemutusan Kawat ...... karena Lctih

43 ContohMasalnspcksi

U

45

6

Biaya Pemeliharaan(I-angsung) Saluran Transmisi di Penemu Jenis Fasilitas Telekomunikasi untuk Industri Tenaga

Gangguan

Jepang Listrik

47 Karakteristik dan Struktur Kabel Tclekomunikasi 48 Contoh Spesifikasi Peralatan Pembawa Saluran Tenaga (LPC) 49 Contoh Spesifikasi Pcralatan 50 Kelasifikasi Kabel dan Tegangannya .. ..

5l

52 53

Ciri Bebcrapa Sistim Menaruh (Lay) Kabel Contoh Arus yang Diperbolehkan untuk Kabel Contoh Frekwensi Inspcksi Saluran Bawah Tanah

t00 102 103 105

.... ll5 ...... ll8 .. ll9 ...... 124 .... 126 .. .... 130 .... l3l .. .. .. 139 .. .. 140 ...... 142 .... 144

KARAKTERISTIK UMUM SALURAN TRANSMISI 1.1

Umum Pusat-pusat listrik, biasa juga disebut sentral-sentral listrik (electric power stations), terutama yang menggunakan tenaga air, biasanya jauh letaknya dari tempat-tempat

dimana tenaga listrik itu digunakan. Karena itu, tenaga listrik yang dibangkitkan harus disalurkan melalui kawat-kawat (saluran-saluran) transmisi. Saluran-saluran ini membawa tenaga listrik dari Pusat-Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA) atau Pusat-Pusat Listrik Tenaga Termis (PLTT) ke pusat-pusat beban (load centers), baik langsung maupun melalui saluran-saluran penghubung, gardu-gardu induk (substations) dan gardu-gardu rele (relay substations) Saluran transmisi biasanya dibedakan dari saluran distribusi karena tegangannya. Di Jepang, saluran transmisi mempunyai tegangan 7 kV ke atas, sedang saluran distribusi 7 kV ke bawah. Di Amerika Serikat, dikenal tiga jenis saluran, yakni, saluran distribusi dengan tegangan primer 4 sampai 23 kV, saluran subtransmisi dengan tegangan 13 sampai l38kV, dan saluran transmisi dengan tegangan 34,5kV ke atas.r) Saluran transmisi yang hrtegangan 230 kV sampai 765 kV dinamakan saluran Extra High Voltage (EHV),2' yang bertegangan di atas 765 kV dinamakan saluran Ultra High Voltage

(uHv;.,, Ada dua kategori saluran transmisi:'saluran udara (overhead line) dan saluran bawah-tanah (underground). Yang pertama menyalurkan tenaga listrik melalui kawatkawat yang digantung pada tiang-tiang transmisi dengan perantaraan isolator-isolator, sedang saluran kategori kedua menyalurkan listrik melalui kabel-kabel bawah-tanah. Kedua cara penyaluran mempunyai untung-ruginya sendiri-sendiri. Dibandingkan dengan saluran udara, saluran bawah-tanah tidak terpengaruh oleh cuaca buruk, taufan, hujan angin, bahaya petir, dan sebagainya. Lagi pula, saluran bawah-tanah lebih estetis (indah), karena tidak tampak. Karena alasan terakhir ini, saluran-saluran bawah-tanah lebih disukai di Indonesia, terutama untuk kota-kota besar. Namun; biaya pembangunannya jauh lebih mahal daripada saluran udara, dan perbaikannya lebih sukar bila terjadi gangguan hubung-singkat dan kesukaran-kesukaran.

1.2

Sistim Tenaga Listrik Menurut jenis arusnya dikenal sistim arus bolak-balik (A.C. atau alternating current) dan sistim arus searah (D.C. atau direct current). Di dalam sistim A.C, penaikan dan penurunan tegangan mudah dilakukan yaitu dengan menggunakan transformator. Itulah sebabnya maka dewasa ini saluran transmisi di dunia sebagian besar adalah saluran A.C. Di dalam sistim A.C. ada sistim satu-fasa dan sistim tiga-fasa. Sistim tigafasa mempunyai kelebihan dibandingkan dengan sistim satu-fasa karena (a) daya yang

Eab

l.

Karaktcristik Umum Saluran Transmisi

disalurkan lebih bcsar, (b) nilai sesaatnya (instantaneous value) konstan, dan (c) medan magnit putarnya mudah diadakan. Berhubung dengan keuntungan-keuntungannya hampir scluruh pcnyaluran tenaga listrik di dunia dewasa ini dilakukan dengan

arus bolak-balik. Namun, sejak bebcrapa tahun terakhir ini penyaluran arus searah mulai dikembangkan di beberapa bagian dunia ini. Penyaluran D.C. mempunyai keuntungan karcna, misalnya, isolasinya yang lebih sederhana, daya-guna (efficiency) yang tinggi (karena faktor dayanya l) serta tidak adanya masalah stabilitas, sehingga dimungkinkan pcnyaluran jarak jauh. Namun persoalan ekonominya masih haruq dipcrhitungkan. Penyaluran tenaga listrik dengan sistim D.C. baru dianggap ekonomis bilajarak saluran udara lebihjauh dari 640 km atau saluran bawah-tanah lebih panjang dari 50 km.2r Ini disebabkan karena biaya peralatan pengubah dari A.C. ke D.C. dan sebaliknya (converter dan inverter equipment) mahal.

1.3

Tegangan Transmisi Untuk daya yang sama, maka daya-guna penyaluran naik oleh karena hilang-daya ransmisi turun, apabila tegangan transmisi ditinggikan. Namun, peninggian tegangan transmisi berarti juga penaikan isolasi dan biaya peralatan dan gardu induk. Oleh karena itu, pemilihan tegangan transmisi dilakukan dengan memperhitungkan daya yang disalurkan, jumlah rangkaian, jarak penyaluran, keandalan (reliability), biaya peralatan untuk tegangan tertentu, serta tegangan-tegangan yang sekarang ada dan yang direncanakan. Kecuali itu, penentuan tegangan harus juga dilihat dari segi standarisasi peralatan yang ada. Penentuan tegangan merupakan bagian dari perancangan sistim secara keseluruhan. Di Jepang, tegangan kawat antara dua fasa (line-to-line) pada saluran transmisi distandarisasikan sebagai berikut :') Tegangan Nominal -22 - 33 - (66, 7'7) - | l0 - (154, 187)

(kV):

ll

(22A, Tegangan Kerja Maksimum

Di

-

275)

-

500

(kV): ll,5 - 23 - 34,5-69230 -287,5 - 525

80,5

-

l15

-

161- 195,5-

sesuatu daerah tertentu, hanya dipakai salah satu dari dua tegangan dalam tanda

kurung.

Di

negara-negara lain juga dipakai tegangan-tegangan nominal 132

kV,

330 kV,

kV, 440 kV dan 700 kV. Meskipun tidak jelas menyebutkan keperluannya sebagai tegangan transmisi, di Indonesia, Pemerintah telah menyeragamkan deretan tegangan tinggi sebagai berikut:5' (30) - 66 - l r0 - (r50) - 220 - 380- s00 Tegangan Nominal Sistim (kV): Tegangan Tertinggi untuk Perlengkapan : (36) - 72,5 - 123 - ( I 70) - 245 - 420 - 525 Tegangan nominal 30 kV hanya diperkenankan untuk daerah asuhan dimana tegangan distribusi primer 20 kV tidak dipergunakan. Tegangan nominal I50 kY tidak dianjurkan 380

dan hanya diperkenankan berdasarkan hasil studi khusus. Penentuan deretan tegangan di atas disesuaikan dengan rekomendasi International Electrotechnical Commission.6)

1.4

Jatuh Tegangan Jatuh tegangan pada saluran transmisi adalah selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman (scnding end) dan tegangan pada ujung penerimaan (recciving end) tenaga

1.5

Hilang-Daya dan Gaya-Guna Transmisi

listrik. Pada saluran bolak-balik besarnya tergantung dari impedansi dan admitansi saluran serta pada beban dan faktor daya. Jatuh tegangan relatip dinamakan regulasi tegangan (voltage regulation), dan dinyatakan oleh rumus:

,* dimana

x $o%

V,: Y,:

(t)

legangan pada pangkal pengiriman tegangan pada ujung penerimaan

Untuk jarak dekat regulasi tegangan tidak berarti (hanya beberapa /o saja), tetapi untuk jarak sedang dan jauh dapat mencapai 5-15|l. Bila beban pada saluran EHV tidak berat, sistim tenaga dioperasikan pada regulasi yang konstan, karena pengaruh arus pemuat (charging current) besar. Untuk memungkinkan regulasi yang kecil, saluran transmisi dioperasikan pada tegangan yang konstan pada ujung penerimaan dan pangkal pengiriman tanpa dipengaruhi oleh beban. Bila tegangan pada titik penerimaan turun karena naiknya beban, maka dipakai pcngatur tegangan dengan beban (onJoad voltage-regulator), guna memungkinkan tegangan sekunder yang konstan, meskipun tegangan primernya berubah.

1.5

Hilang-Daya dan Daya-Guna Transmisi Hilang-daya (rugi-daya) utama pada saluran transmisi adalah hilang-daya tahanan pada penghantar. Disamping itu ada hilang-daya korona dan hilang-daya karena kebocoran isolator, terutama pada saluran tegangan tinggi. Pada saluran bawah-tanah ada hilang-daya dielektrik dan hilang-daya pada sarung kabel (sheath).

1.5.1. Hilang-Daya Tahenan Hilang-daya tahanan untuk saluran tiga-fasa tiga-kawat untuk saluran transmisi yang pendek dinyatakan oleh persamaan:

Pt: 3I2Rl

(2)

sedang untuk saluran panjang dimana arus pemuat diperhitungkan Pt

:

: R: /: cos 9r : .f : /" :

dimana

Pr

3Rt(Iz

-

I.I"sin 9, +

{r31

(3)

hilang-daya tahanan (W) tahanan kawat per fasa (O/kn) panjang saluran (km) faktor-daYa beban orus bcban (A) arus pemuat pada titik pengiriman (A)

Dalath persamaan di atas jatuh-tegangan diabaikan, sehingga distribusi arus pemuat adalah linier. Untuk menghitung hilang-daya pada saluran jarak jauh sccara tepat harus digunakan rumus-rumus tersebut dalam 5.3.5. Hilang-daya sepcrti dinyatakan di atas dihitung atas dasar I (arus) pada waktu tertcntu. Dari segi ekonomis, hilang-tenaga tahunan atau hilang-tenaga tahunan ratarata pcrlu dipertimbangkan juga.-Faktor hilang-tahunan (annual loss factor) adalah

Bab

l.

Karaktcristik Umum Saluran Transmisi

perbandingan antara hilang tenaga tahunan rata-rata dan hilang-daya pada beban maksimum, atau

faktor hilang-tahunan

:

(4)

Dalam hubungannya dengan faktor beban (load factor), sering digunakan persamaan pendekatan (approximate)7)

far:0,3fn *

: fn :

dimana ,frr

0,7Uo),

(s)

faktor hilang-tahunan

faklor beban-tahunan UT

: : 8760 :

dimana Ur P".

P"- x

(6)

8760

tenaga (yang diterima oleh beban) setahun, daya maksimum pada beban (kW) jumlah jam dalam setahun

kwh

Faktor beban dapat didefinisikan secara umum sebagai perbandingan antara beban rata-rata selama suatu perioda tertentu dan beban puncak yang terjadi dalam perioda tersebut.t)

Faktor hilang-tahunan terutama dipakai untuk memungkinkan studi mengenai evaluasi hilang tenaga; namun, ia dapat juga digunakan untuk menetapkan jam ekivalen, yaitu jumlah jam rata-rata dalam sehari dimana beban puncak harus dipertahankan sehingga dihasilkan jumlah hilang-tenaga yang sama dengan beban yang berubah (variable load).e) Dengan demikian maka jam ekivalen tahunan adalah tahunan (kWh) ,, _ hilang-tenaga ,._@ r7 -,'. -:-j:16*'?::"-:'

(7)

1.5.2. Hileng Korona Bila garis-tengah (diameter) kawat kecil dibandingkan dengan tegangan transmisi, maka terjadilah gejala tegangan tinggi yang disebut korona. Korona menyebabkan hilang-korona yang akan dibahas lebih lanjut dalam 5.2.2. Biasanya gejala korona baru terjadi bilategangannyamencapaiTTkY atau lebih. Di luar negeri hilang-korona baru dipertimbangkan pada ketinggian tertentu dari muka laut dan bila tegangannya melebihi EHY (periksa Jilid III, Buku ini).

1.5.3. Hilang Kebocoren

pede Isolrtor

Isolator mempunyai hilang-daya dielektrik dan hilang-daya karena kebocoran (leakage) pada permukaannya. Yang terakhir ini kecil, kecuali bila udaranya kotor (polluted).

1.5.4. Hilang-Hihng Lein Kecuali hilang-hilang daya pada saluran transmisi yang telah disebutkan, terdapat hilang-hilang daya pada peralatan-peralatan dalam gardu dan pusat-pusat listrik (misalnya transforurator, periksa Jilid III, Buku ini).

1.6

Referrnsi

1S.5. Drye-Grnr Trensulcl Daya-guna (efEciency) saluran transmisi adalah perbandingan antara daya yang diterima dan daya yang disalurkan

q:*xfio/":ffxtoo%

(8)

dimana P, : daya yang dircrima (kW)

: P, : P,

daya yang dikirimkan (kW)

hilang-daya (kW)

Daya-guna transmisi rata-rata tahunan dinyatakan oleh

ftol

,,:*x

(e)

-wG U,r

: dimana

U,r: U,r: Uxt :

tenaga tahunan yang diterima

(kwh)

tenaga tahunan yang dikirimkan (kWh)

hilang-tenaga tahunan (kwh)

Referensi

Di dalam Bab I ini digunakan referensi terhadap sumber-sumber yang berasal dari luar, yang ditandai oleh angka-angka yang dinaikkan (superscript), sebagai berikut: l) D.N. Reps, "Subtransmission and Distribution Substations", Distribution Systems, Westinghouse, East Pittsburgh, Pa., USA 1959, Tabel 13, hal. 87. 2) L. O. Barthold, E. M. Hunter, "The Electrical Design of Future EHV Systems: An Over-All View", Proceedings, American Power Conference, vol. XXIV, t962.

3) J. G. Anderson, et al, "Ultrahigh-Voltage Power Transmission", Proceedings, IEEE, vol. 59, No. ll, November 1971, hal. 1548-1556. 4) Japanese Electrotechnical Committee, Standard Voltage, JEC-158, Denki Shoin, 5)

t970. Keputusan Direktur Jendral Tenaga dan Listrik No. 39iK/1971, 16 Mei

6)

tentang Tegangan Tinggi. Publications 38,International Electrotechnical Commission, Fourth Edition, 1967,

7)

F. H. Buller, C. A. Woodrow, "Load Factor: Equivalent Hour Values Com-

hal.5,

ll,

13.

pared", Electrical World, vol. 92, No. 2, July 14 1928, hal. 59-60. Terms, Group 35, Generation, Transmission and Distribution, ASA C.42-35-1957. L. W. Manning, *Load Characteristics", Distribution Systems. Westinghouse, East Pittsburgh, Pa., USA" 1959, hal. 28.

8) American Standard Definitions of Electical 9)

1970,

BAB

2,1

2.

PENGHANTAR UNTUK SALURAN TRANSMISI UDARA

Klasifikasi Kawat Penghantar Penghantar untuk saluran transmisi lewat udara (atas tanah) adalah kawat-kawat tanpa isolasi (bare, telanjang) yang padat (solid), berlilit (stranded) atau berrongga (hollow) dan terbuat dari logam biasa, logam campuran (alloy) atau togam paduan (composite). Untuk tiap-tiap fasa penghantarnya dapat berbentuk tunggal maupun sebagai kawat berkas (bundled conductors). Menurut jumlahnya ada berkas yang terdiri daridua, tiga atau empat kawat. Kawat berkas dianggap ekonomis untuk tegangan EHV dan UHV.I)

2.1.1. Klasifikasi Kawat

menurut Konstruksinya

Yang dinamakan kawat padat (solid, wire) adalah kawat tunggal yang padat (tidak

berrongga) dan berpenampang bulat; jenis

ini

hanya dipakai untuk penampang-

penampang yang kecil, karena penghantar-penghantar yang berpenampang besar sukar ditangani (handle) serta kurang luwes (flexible). Apabila diperlukan penampang yang besar, maka digunakan 7 sampai 6l kawat padat yang dililit menjadi satu, biasanya secara berlapis dan konsentris. Tiaptiap kawat padat merupakan kawat komponen dari kawat berlilit tadi. Apabila kawatkawat komponen (component wire) itu sama garis-tengahnya maka persamaan-persamaan berikut berlaku:

N:3n(l*n)*l D: d(l * 2n\ A: an W: wN(t * k,) .R: (l I kr)r[N dimana Y: jumlah kawat komponen 7 : jumlah lapisan kawat komponen 2 : garis-tengah luar dari kawat berlilit al: garis-tengah kawat komponen ,{ : luas penampang kawat berlilit ll/ : berut kawat berlilit rv : trerat kawat komponen per satuan panjang &r : perbandingan berat terhadap lapisan R : tahanan kawat berlilit r : tahanan kawat komponen per satuan panjang k, : perbandingan tahanan terhadap lapisan

(10)

(t

l)

(12) (13)

(t4)

Kawat rongga (hollow Conductor) adalah kawat berrongga yang dibuat untuk mendapatkan garis-tengah luaryang besar. Ada duajenis kawat rongga: (a) yang rong-

2.

B8b

Fcnghantar untuk Saluran Transmisi Udara

ganys dibuat oleh kawat lilit yang ditunjang oleh sebuah batang "I" ([-beam), dan (b) yang rongganya dibuat oleh kawat-kawat komponen yang membentuk segmen-segmen scbuah silinder. I(awat berkas terdiri dari dua kawat atau lebih pada satu fasa, yang masingmasing terpisah dengan jarak tertentu. Kawat berkas mempunyai kelebihan dibandingkan dengan kawat padat karena mengurangi gejala korona, mempunyai kapasitansi yang lebih besar dan reaktansi yang lebih kecil. Pada umumnya kawat berkas digunakan pada tegangan EHV dan UHV atau pada tegangan transmisi yang lebih rendah bila dibutuhkan kapasitas saluran yang lebih tinggi.

2.1.2. Khsifikrsi Keret

menurut Brbennye

Kawat logan biasa dibuat dari logam-logam biasa seperti tembaga, aluminum, besi, dsb.

Kawat logam campuran (alloy) adalah penghantar dari tembaga atau aluminum yang dibcri campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain guna menaikkan kekuatan mekanisnya. Yang sering digunakan adalah "copper alloy", tetapi "aluminum alloy" juga lazim dipakai. Tebel

l.

Sifet-Sifet Fisik Kewet Tenpa Isolasi (Bare)

lesi3tivitrs prds

Sifrt Fisik

Icnir

Krvrtt

Tc8aBerat rgan-Tarik (Tcnsilc fahanar Jcnir Strcss) padr ,lrEm(1.3/mmt)

iicn

Yil,as

,itas l3i AO cm)

Batas

Kocffisicn

Tirik

Kocffisicn

Pa nar

Elastis k8/mm!)

El.stisitas

Lcbur

Pcmuaian

Spc-

(kB/mm.)

("c)

Linicr (/dcr)

sifik

25-29,5

1,2-tt,2

5.mG12.000

Suhu

Resisti-

vitrr (%)

Kcffi-

20'c

Kondukri.

Massa

20'c

(O mr)

Intcmstioill

lm

1,724t

0, I 5!2t

0,(n393

t,69

l0l-97 I,7070

0,15176

0,m397

E,19

t,7774

0, l 5802

0,003Et

8,89

1,7593

0, I 56,1 I o, I 5967

0.m3E5 0,00377

8,E9

34-/18

7,5-3 I,5

9.000-12.r@

0,18033 0,10656

0,m334

8,t9 t,89

50-65

2812

50-70

28{5

0.000-l 3.000 0.000-r 1.000

Strndard Anacalcd Coppcr Annalcd Coppcr

r.083

0,00@17

0,094

Hard-Drrvn Coppcr

9t-96

r,7958 Cedmium Coppcr

85

2.,OzE,.

Sili.on Eronzc

50

3,4t2 l,t3l3

't5

Herd-Drawn

0,1'l(Xz

0,00197 0,@177

0,00001 7

0,0@017

Coppcr Silvcr Altoy Coppcr Niclrel Silicon Alloy

96 45 ll()

0, I 5967 0,34062

0,@l8r

t,E9 E,E'

7,5-3t ,5 ,t0-56

9.m0-12.500

0,m177

3+-50 70-90

0,00001 7

l

1.000- I 3.000

0,000017

4,3 103

0,tEl20

0,oolr7

Aluminum Hard-Drrwn Aluminum Alloy Thcrmtl Rcristrnt Aluminum Alloy

5t

2,t265

o,7ffi2

0,0040

2,70

l5-17

k.l.9,t

k.l.6.300

52

3,3

15

0,t95 l9

0,0035

2,70

k.1.20

k.t.7.0q)

,t

2,9726

0.toat

0.0039

2,10

k.t.9,8

k.1.6.5m

Bcai (lrotr)

l6

I0,3-r

min

13,262

Galvenizcd Iron Grlvenizcd Stccl

ll I

t,795t

I,rl

r

l

5

t0,3.157

2-t

0,005 0,005

Alumioum Clrd

Stcl

.

{,197 I

0,1$55

t0

,.t523

0,'17?7t

m

t,a93r

0.r5970

0,m3t 0.q)r6

t

35-.a5

7,80

7,t0 7,m

tlo

min.

rr-tt

0,006t

G.lvrniz.d StcGl for A.C.S.R. Coppcr Chd Stccl

ll.5

t,20

I

t7,5-r9,5

l5-.a5 55-100

17,5-45,0

25- r a{l

7(F95

t

too-l

6,59

t00-r,o

[email protected](

k.l. 2l

80-t l0

t,l5

5.5q

100

658,7

0,000021 0,000021 0,000021

z

*, I.400

0,0000

r.3@

o,m@u5

I

0,00001 2

k.l.16.900

o,oml]

k.l. 15.t00

0,0qnt3

30

Istilah sengaja tidak diterjenuhkan karena salinaruya belum serogam

o,2t2

0,u3

2.1 E 8-

R-

.i

Err

Q Q a O - d a I t n € F € 6 g - N 6 !t n €F o a Q tli =

-'

"i

| :t n g h

9Q

q Q

E5

2It

EB

3- e. q q 3. ? A q A { t A q i i to' t-oi.dt- trs 8-d t-$ 8.ri qri 8.j E+ t Rd e- Eai tci 8.ci 8. 8--: e E 8- t 3-i i -: dd d d d dd i d d d d d d dd d d

TC -E

r8 iE

9

Klasifikasi Kawat Fcnghantar

i!$r

dio€doo€idao-lGadFd6 -€i-6o9ha6-oo6-FF6€6 j J Jaff dd----

=

s. q d d

N !! ! n 9EO

a o€o-o€F€6? h l+litaa6oa O OdOdOOOOOO

-CtoCtOOOO

!.{

3E ar E€

q

dE

FE c,

i

e

&e

t E.:'t

iE .E

!

*

-o .=

F.E

:

al

qqqqqqq

o- c- o- o- o- o- o-

q

o- o-

o. o- q o- q q q q

o- oj of o.

Lg

E,qt

e tA !l tr cE

I

E at

F I D

I

I

c 'rI

is$t

qqqqqqq

o- o_ o-

q

h66h€€9€6€96O6tsFFFFF NNNNNNdddNdNNdddNddN

o- o- o- o- o- o- o-

q

q

o- q

o- o- o-

qqq

- OrO@€OOE N NdddddNN

C

li

ooooooooooooo6600000 FFFFFFFFFFF FFFNFF6€9 o66600q6606666666660

r;

Ee c o

ri$s sttttttttStStSsttttS

v

o-q

€ ! 6 A J

i i$s

r-

3,

E9

t! E.{}

E

.o-

?d

-? !.i

3i

qq

qqqqq

o.

q q q qo. q

o.

q

6-F

Fado--6-i€ €daFh6-aFh 6ddEF--

"s3B ] R3l3*3;; 0 000000000c € 66464OO600 €€i99999!O9\9 6

iR

ss

a

- ; - -

Is* EEAEEsE:;:rFRi::3Bii

N

xa

-N

oocrcrcrooFF-F€-ahh-oid i!FoN6lF-FA;h6iOl-6F ?o? 1q nq -6 E€hloa{d Odd-r--

EJ

v

'3e x) )c

h 6

a-N6lo6-€dFd9aN96-69 O o-dOlah99F ni d t{ cd d d d J -'.I.i di ?i ii j j i vi vi d vi .d d d 6 d d d 6 d 6 6o666il!!!!!!lailiii ! lal!?!!!!!

!i

E6 ED

qqqqqqqqq q q

h h6600eaeQQeoohh6na6

Ess

E

iE

o-

hhhhcooooooodociooyih6

tE

q q q o- o-o-o-o-o-q qq'l.lFlFlo.o.q

qqqq

o. q

d j ja

e h o ! j

I 88t88ttte8eetrttr3t t t

dat96FF-O F€60-66€60!FO-66tsts6 hNFh96dao--l-6-Filvr-F - d d a I h I F 6 - { € d 9. q d- 9-

a

FaNF6A6!_

i6OO-S496 d6-6O66hF{dd!O66F?6 h-F!l-OdFOF6!-il@FFO -dd6!hgF6OaF-9d-!FhN OOOOOOOOOq!-Ndath9€-

+ N

n99;8eBRN-6arr!666 i"j j j iei..iFjoiod dvi.d j;

^ rr} Yl !. o: sl q 9. @- 6- d- q 9dddo'ddddd ji.i.i.idiiviF.cdO- j : N Fif S --S ip ; ! $

Nl;a66FoOa@-6aNh6F{ rE,dNalh.-=:

66d6{6a6-

N I 6 - O a N € ? F h I F d C\ 6 I o I j@F6FidFFi bohENn--!--o COQI!Oh-Fl-€Fhi6NN-C6hi6NddE:E

a6doo---O 6 e i ! 6 Y) -iq!--. @. qvI r.nq.l--o €hraNNd---OOOOOOOOO

- s33F83!s:!3:ESSREFE

a S

t1

O

g

oO

-

-.i

Ic

E.*a ,EC

,E! 'ib c o^ OEE

EEc

*!o

6EE

3

-dh6qen-a 3 !N6a6N6-^ F - xsF33FF38ESt8B3f,35B q. E r.G"qaqqR.e.3.q8.Et8.t3.B.8.5. -.qc.5.s.=.\F-3.aqG.r.8.a:.:.{5.3. 6@oo€6@r!ohdaoo9hl6daiii ooooooooooooooooooo o o -ts6666dd---

66066

+t

+#+++

t

q

?.

q

g.

+l

a?

++++#

+r

+++++

i i -q i

R.

4

=q

8,

i

?

+1

8. 8.

6

0

3 388S88855655E5tt8t8 to to o ooooooooooooooooooo + + + + + +r +i + + + tl # + + + + + + + + + +

8ttt8tttt88383383388 oooooooooooooooooooo

e.

+1

e 8. t

? i. q

^8.

Ii

1 !.

i I i i I I :. : :. i

:

l0

Eab

2.

Pcnghantar untuk Saluran Transmisi Udara

Kawat logam paduan (composite) adalah penghantar yang terbuat dari dua jenis logam atau lebih yang dipadukan dengan cara kompressi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding). Dengan cara demikian maka dikenal kawat baja berlapis tembaga atau aluminum.

Kawat lilit cantpuraz adalah kawat yang lilitannya terdiri dari dua jenis logam atau lebih. Yang paling terkenal adalah kawat ACSR (aluminum cable steel reinforced) dan "aluminum alloy cable steel reinforced". Beberapa sifat fisik dari kawat tanpa isolasi (bare) untuk berbagai macam bahan tertera pada Tabel l.

2,1.1. Sifet-sifet Kawat Logam Kawat tembaga tarikan (hard-drawn) banyak dipakai pada saluran transmisi karena konduktivitasnya tinggi, meskipun kuat-tariknya (tensile strength) tidak cukup tinggi untuk instalasi tertentu (periksa Tabel 2, 3 dan 4). Dibandingkan dengan kawat tembaga tarikan (hard-drawn), konduktivitas kabel Aluminum Cable Steel Reinforced (ACSR) lebih rendah, meskipun kekuatan mekanisnya lebih tinggi dan lebih ringan, sehingga banyak dipakai sebagai saluran transmisi. Karena garis-tengah luarnya lebih besar dibandingkan dengan kawat tembaga-tarikan untuk tahanan yang sama, ACSR sangat cocok untuk penggunaan pada tegangan tinggi

dilihat dari segi korona. Data-data untuk kabel ACSR dan aluminun dapat dilihat pada Tabel 5 dan 6. Kawat tembaga campuran (alloy) konduktivitasnya lebih rendah dari kawat tembaga tarikan, tetapi kuat-tariknya lebih tinggi, sehingga cocok untuk penggunaan pada gawang (span) yang lebih besar. Tebel

Jumhh dan

3.

Kabel Tembaga Berlilit Tanpa Isolasi (Bare, Stranded) Tahanan Listrik pada 20'C (O/km)

Kemt

Luas Pcnempang Terhitun3

(mmr)

Gnm)

(mmt)

l.0q)

t27lx,2

850 725' 600 500

12712,9

83t,t

9t13,2

731,8

9.315 7,651 6.655

9t12.,9

60t,l

5.16

l!,2

4m

5l12,9

490,6 102,9

37s 250

6117,6

323,t

1,11E 3.654 2,937

6t12,3

253,5

2,298

7& tr0

3712,6 3712,3

196,,1

t25 t00

to

t912,3

7t,95

60

t9l2,o

59,70

907,5 7I O,J 537,0

3t

712,6 712,1

!7,t6

3}t,{

7,t

29,09 21,99

261,7

6,9

r97,9 t26,7

6,0

Ukurrn Nominrl

30

Diemetcr

6t

t.02t

Berat

(kr/km)

31,7

35,2 31,9

28,t 26,1

Hard-Drawn Coppcr

Strrndcd Crblc

Strlnded Crble

0,0173 0,02r I 0,02.1t 0,0293 0,0159 0,0436

0,0179

0,o2t7 0,02/t8 0,0303 0,0370 0.oa50 0,0560 0,0715 0,0920

Kuat-Trrik Minimum (Hard-Drewr Coppcr Strrndcd

qbk) (kr) 40.1@ 33.m0 28.7@ 23.7@

t9.!m t5.9S t2.900

157,7

L776 t.390

0,1

t9lt,g

tzs,5

t.129

t4,5

0,! 39

0,

l/t3

4.960

t9l2,o

rm,9

3,0 I t,5

0,171

0,1?8

o,22t

0,22t

{.020 !. r60

t0,0

0,292 0,'t70 0,@0

0,301

2.11O

I

71t,6 71r,2

,,5

7lt,o

,,a91

71,19 a9,16

3,5

1lo,t

3,5

l9

3r,55

2,0

710,6 710,5 710,1

1,979

17,80 12,37 7,9t

0.9

11,6

Anncalcd Coppcr

23,1 20,7 18,2 r6, t

112,O

1,1

Luer

(nm)

xl l.l

Diamctcr

l,l,0t 7,917

r,375 0,87E'

t

4.t 3,6 3,0 2,1 1,8

l

t,5 t,2

0,05/13

0,0694 0.0893

t4

0,793 1,21 2,20

0,r

tt

10.2@

7.t30 6.100

0,{8tt

t.ato

0,61t

t.t70

0,ilr

8tt

t,z9

574

2,30

3,t7

,,31

t26 xt1

1,96

5,17

Irflt

t,E2

9,t8

tt,2

82 s7

m,7

l6

12,7 20,0

2.1

Klasifikasi Kawat

Penghantar

lt

Kawat aluminum carnpuran (alloy) ini mempunyai kekuatan mekanis yang lebih tinggi dari kawat aluminum murni, sehingga sebagai "aluminum alloy cable steel reinforced" ia dipakai untuk gawang (span) yang lebih besar dan untuk kawat tanah (overhead ground wire). Bila diperlukan kapasitas penyaluran arus yang lebih besar dapat dipakai kawat "heat-proof aluminum alloy" yang mempunyai daya tahan yang lebih besar terhadap panas. Datadata mengenai kawat aluminum campuran dapat dilihat pada Tabel 7 dan 8. Karena kawat baja mempunyai kuat-tarik yang lebih tinggi, maka ia banyak dipakai untuk gawang yang besar atau untuk kawat tanah, meskipun konduktivitasnya rendah. Untuk menghindarkan dari karat, kawat baja biasanya digalvanisasikan (perilsa Tabel 9). Kawat baja berlapis tembaga (copper clad steel, Tabel l) mempunyai kekuatan mekanis yang besar, dan biasanya dipakai untuk gawang yang besar atau sebagai kawat tanah. Kawat baia berlapis aluminum (aluminum clad steel, Tabel l) mempunyai kekuatan mekanis yang besar, tetapi konduktivitasnya lebih kecil dibandingkan dengan yang berlapis tembaga meskipun ia lebih ringan. Kawat campuran aluminum ini dipakai untuk gawan9yang besar, untuk kawat-tanah dan sebagai inti kawat "greased aluminum cable steel reinforced".

4.

Tabel Ukuran Nominal (mm2)

Kabet Temhga Berlilit Hard-Drawn untuk Sduran Udan

Jumlah dar Luas PenamTahanan pang TerDiameter Listrik Kawat pada 20'C hitung (mm) (mmz; (o/km)

Kuat Tarik (kg)

Diamcter Luar

Bcrat

(ke/km)

(mm)

240 200

1914,O

238,8

0,07531

9.1E0

20,0

2.148

1913,1

20/,3

7.9t0

180 150 125 100

1913,5

182,E

0,08804 0,09838

1.838 1.645

1913,2

r

75

713,7

55

713,2

7.120

18,5 I 7,5

52,8 125,5

o,ll77

5.990

16,0

t.375

600 700 800 1.000

0,1433

4.9@

t.tD

l.m0

0l,6

0,t170 0,2390 0,3195

112,6

75,25 56,29 46,24 37,16

3.880 2.910 2.21O 1.830

14,5 12,9

712,3

29,@

712,0

2t,99

t9l2,e 114,t

45 38 30 22

t

712,9

Tabel

)irmctcr (mm)

1,5 1,2 /a,O 3,t 3,7 3,5 3,2 2,9 2,6 2,3 2,o

Tolcransi Diameter (mm)

Tcgan3an Tarik

(kg/mmt)

Minimum Rata-rata

0,3E90

t.480

0,4840 0,6185 0,8178

5.

l.170 890

PemrnjaLuas lgan Mini. Penamprni mum

(%,

16,E7

r0,(X

t6,17 t6,17

16,87

u,0 I,O

.6,t7

t,9

r5,90 t3,85 t2,57

+0,o{ *0,O{

16,17

1,9

I l,3a

I,E

10,75

to,(x

t6,52 t6,52 r5,87 17,2' t?,93

6,87 7,23 7,58

+0,0.1

to'03 *0,03 +o'03 +o'03

18,63

7,5t 7,93 8,28 8,98 19,59

l,l

'600

677,0

700

t.m0

E,7

506,4 416,0

7,8 6,9 6,0

334,4 261,7 197,9

9,6

t,7 t,7

9,621

Kuat-Tr.ik

Bcrat

1.000 1.000 1.200

t.2N

31,$ 33,9r1

30,62 29,03 25,98

257 224 203

Konduk.

tivitr3

26t

t,7t

5t,0

211

2,(x 2.2t

6t,0 6t,0 5r,0

Minimum R.t -rati 12,93

Trhrnrn

LLtrik

(kc)

(kg/km)

(mmt)

t6,1 7

16,52

l

914,5

Karat Aluminum flatd-Drewa

+qO4 t0,O4

Panjeng Standar (m)

2t2

183 178

t9t

t59

t69 l,l I

r85

(o/tn)

2,19 2,63 2,91

<%)

6t,0 61,0

E,O{2 6,6(15

21,71

1,6

t,5

5,3(B

t{,33

9t,5

91,0

5,32

6t,0 6t,0 5t,0

'1,155

tt,xz t./tt3

7a,5

7t,9 6t.9

6,m

6t,0

9,ql

61.0

1,5

t,l

t,112

t7,t3

133

ilt

5t,5

llt

3,51

1,2t

l2

2.

Bab Tebcl

5.

Penghantar untuk Shluran Transmisi Udara

Krbel ACSR (Alunlnun Crblc Steel Relnforced)

Konttruksi

Ukur.n Nominrl

(Jutnlrh/Dirmct.r

drlrtn

(mmt) Aluminum

Brj.

Aluminum

5111,0

t9t2,1

5{/3,t

71t,8

s90 520

30/5,0

t4lt,5

l9/3,0 7l!,5

4m

30/{,5

t912,7

19,5 177,O

290 290 250

30/3,7 30/3,5 5112,6 2613,5

210

30/3,2

210 200

2613,2

170

2612,9 3012,6 2612,6 3012,3

t60 140

30/2,9

7lx,t 712,8 713,7

250, r

lo,6t

8.670

241,1

56,29

t0.210

l

34,09 16,24

7.zfi

2t,08 37,t6

6.0r0 6.990

I

22,14 29,@

,1.860

16,/t6

t6,l

56,29

5.550 9.590 3.960 8.050

5,90 14,52

3.t80 2.9t0

I 3,5 12,6

67,35

712,6 712,72 711,2 712,19 712,9 712,26 712,6 712,02

286,7

37,

209,

19t,2 t7 t,1 I 59,3 l 38,0 124,7 I 15,5

87,t2

613,2 612,9

6i2,6

12 25

612,3

t9

612,O

14,2

712,e l /4,0 712,6

Diemcter (mm)

5.0 1,5

Tolcransi

Diamctcr (mm)

t7,61 I

E,1

24,91

901

7,8 6,9

8,t5

3,112

69t

6,0

2,O

Kual Tarik (ks) 619 501

396 339

r0,O{ +0,03 +0,03 +0,03 +0,03

9,62r t,042 6,605 5,309

't,l 55 t,112

0,1 69

511,7 848,1

0,210 0,233 0,251

o,269 0,301

t28,6

0,304 0,329 0,345 0,366 0,380 0,456 0,497 0,589 0,594 0,723 0,900

100,7

I,l

35t,8 335,5 582, t

3,5

0,1 E2

l@,0

76,12

5

1,52

Krwet Aluninum Cerpuran Herd'Drawn

15,90

t0,o{

0,r47

696,2 732,8 5J8, I

304,6 46t,O 233, I 366,3 I 94,8

t40

t9,64

3,5 1,2 2,9 2,6 2,1

0,1 39

4,0

9,6

7.

847,0

43?,0 708,9 385,2

r.400

0,

9l t,?

5,37 9,6 4,5 4,3 1,2 8,7

1.650

+0,04 +0.o4

10,75

l6

1,t

!',,0

l0l l0l 20

8,042 6,605 5,309 4,155

I

l./184

0,1

6,9 3,2 2,9 2,6 2,3

l

0,0888 0,0871 0,09@

L260

0,1

10,5 I 1,5

3t,t5

0,08 r 4

I .320

l.l t0

/1.340

12,51

4,5 12,0

r

0,0?70

l,15 I

I .013

63,71

48,25 39,63

t2,57

t2,9

0,0721

t.720

t,l6

10,5

t6,0

0,0428 0,0474 0,0493 0,0559 0,0609 0,0669 0,0699 0,0702

0,

8.770 6.8?0 2.510 5.510 1.980

rl!,2

+0,0/t

t7,5 t4,57

r.673 t.544

Lisrrik

(o/km)

r.328 t.086

9,6 7,47 8,7 6,?8 7,8 6,06 6,0

t,2

1.6.15

Tahanan

7.8

10,5

I 3,85

29,O9

(mmr)

u,r

46,24

57,1!

Luas Pcnampang Tcrhirung

2.688

t3,t0

/19,86

| 12,9 | 12,6 | 12,3 tl2,o

l5,o

79,26 75,42

11,5

|

*0,04

2,O

67,35

712,1

3,7

't,0

8.620

37,16 9,621

Tebel

t-

E.964

75,25

2.556 2.320

9,3 12,0 8,7 9,3 8,4

26,t

l6

,22,5

|

79,3 28,5 27,9 28,0

l 3.t90

l

28t,6

I J1,1

50 48 10

r.88]

7lt,s

611,3

58

12,5 10,5

43,1

r11,5

6/4,0

2t,8

I

l !,4

t

25,1 25,2 25,9 21,5 21,1 22,16 22,1 20,27 20,3 I 8,38

611,5

t212,6 6/3.5 t212,3

2.1'16

3.080 7.390

3,5 9,6

16,21 52,81

97 95 90 80 79 75

3l ,5

356,7 126,8 332,5

713,2

u

t.969

20. I 60

712,9

t213,2

6t4,2

10,5

15.930 I l 010 10.930 10.290 13,530 12.170

ll0

t212,9

t,5

t5,96

108,0 96,50 95,40

tzll,5

3

377, r

.ll

2612,3

r20

t5.6m

108,t

112,t 71r,5 71t,79

t20

673s

12.2&

711,5

330 320

36,0 11,2 35,0

52,t4

2611,5 ,4/3, r 30//1,0 5112,9 2611,0 5112,8

380 3@ 330

14,3

18.r50 24.250

.to7,6

al r,5

Baja

20.3 l 0

113,t t912,1

a3,r,3

t912,5

Aluminum

79.3t

3,/a

711,2

{14,2

Bcrat

(kg/km)

t5,95

I

5113,2

120

(nm)

lz,o

56,29 91,27 67,15

.130

4t0

I

5

Dirmetcr Lurr

Tsrik Minimum (kg)

Baja

678,8 612,1 589,0

680

5r0

/tl0

Ku.t-

Luas Pcnampang

Tcrhitung (mmt)

mm)

303

25t 208

t61

l3l 99

TcSangsn

l1 ( 3l ,5 3l ,5 3l (

ll ,5 3: ,5 ,5 ,5

l

,5 .5

Trhanan

Pemaniangan

Minimum daTarik lam 250 mm Minimum (%) (k8/mmt) 4 1 4 1 1 1 3 3 3 3

Bcrst

Listrik

pada

(kt/km)

20"c (o/km)

53,03

1,69 2,@ 2,64 3,08 3,45

42,9! 33,94 29,03 2s,98

2t,71 17,t3 t4,33 t1,22 6.483

4,t2 5,02 6,25 7,98

t0,6

Minimum (%) 52,0 52,0 52,0 52,0 52,0 52,0 52,0 52,0 52,0 52,0

2.2 Tebel

500 400 400

6t13,2 6t12,9

360

3713,s

E.

Kabet Alumhum Csmprra Bcrllltt Hsrd'Drawr

r713,2

l9/4,0

240 200 200 180

3712,6

t911,7 t913,5 t913,2

t50 t25

28,t 25,t

't 13,2

8r5,9

0,1 13

m.0

652,5

0,141

5.560

18,2

5.8qt

r8,5

o,112 0,164

5.1 80 4.330 3.560 2.860

17,5 15,0 14,5 13,0 12,0

s39,2 558"2 199,5

8.420

25,9 24,5 22,1

6,770

t,v92

0,t84 0,2t9

4t7,1

It4,0 153,8

t26,3

o,726

101,5

0,9(x

825

9,6 8,? 7,8 6,9

624

6,0

5,93

451

12,47

354 267

5,6 5,0 4,3

2.490

67,35 56,29

1.910 1.590

t.3r0

712,9 112,6 112,3 112,0

46,24 17,16 29,09

1.050

2t,99

l6

312,6

t

t2

312,3

IO

312.O

9,426

9.

l

10,5

87,99

55 45 38 30 aa

Tabel

1.351 109

0,267 0,333 0,382 0,499 0,595

r00,9

711,s

977,6

0,0689 0,0839 0,0847 0,0948

t0.090

1s2,8 125,s

t912,6 7l4,O

90 70

r3.8q) I 1.,120 I t.290

182,t

t9l?,e

100

190,6 4p.2,9

397,8 356,0 297,6 238,6 196,4 20!.,1

3713,7

lm

13

Karakteristik Pengbantar

112,8 275,5 240,1

79,48 60,09

I,l5

,13,51

2,tt

3.1,06

2,69 3,58

1,53

25,75

Kabel Baja Galvanisasi Berlilit untuk Saluran Udara Kawat Pad.t

Konstruksi Ukuran

Luas

(Jumlah/Dia. Penampang Terhitung (mm2) mm)

Diamcter

Bcrat

Luar

(ke/km)

Nominal meter dalam (mmz)

(mm)

Kuat. Tarik (kc)

PcnanjeDiamctcr (mm)

Tolcransi

Dirmctcr

(+

KuatTarik

715,O

t37,4

15,0

u0

714,s 714,o 713,5 713,2 712,9 712,6

I

il,3

I 3,5

90 70 55 45 38

30 22

2.2

87,99 67,1s

56,30 46,24 37,

r6

112,!

29,O9

712,o

21,99

12,0 10,5

9,6 8,7 7,8 6,9 6,0

0,l3

2.450 1,990 1.570

4,O

3,5 3,2

2,9

0,0E

2,6 2,3

0,(x

&

0,06 0,06

519

5,0 4,5

9.8m

4,0

7.5&

t,0

3.270 2.170

23

t74,7

(v)

0,10 0,10 0,10 0,08

l5..l0O 12.5@

6.300 5.200 4.1E0

Tarik

,1,0

1,092 884,4 698,? 535,0 447,3 367,1 295,3

2,O

Tegangar

250 mm

mm)

(ks) r35

a8a! Mini.

1.2m 1.000 826

393

(k8/mmr

4,0 4,0

{,0

t25

3,0 3,0 3,0 3,0

Karakteristik Penghantar 2.2,1. Kerekteristik Listrik Tahanan R dari sebuah penghantar sebanding dengan panjangnya ldan berbanding terbalik dengan luas penampangnya A:

R:+

(ls)

dimana p adalah resistivitasnya. Konduktivitas (C%) berbanding teroalik dengan resistivitas:

:

l/58 x

f{o/m.mm,)

(16)

B8b

l4

2.

Pc,nghantar untuk Saluran Transmisi Udara

Konduktivitas biasanya besar bila kemurnian bahan tinggi dan berkurang bila jumlah campuran bertambah; periksa Gbr. I dan Gbr. 2. Tahanan berubah dengan suhu sesuai dengan persamaan:

R,: R,.[l * c(t - lo)] dimana R, : tahanan pada suhu roC R. : tahanan pada suhu IooC o : koefisien suhu massa konstan

(17)

Apabila diperlukan perhitungan yang lebih teliti, digunakan persamaan yang menun-

jukkan ketergantungan a dari suhu:

d,:TirrF7_rll I

dimana a : d,

:

(1

8)

koefisien suhu pada suhu standar 20"C (Jepang) koefisien suhu Pada /oC

lto

{ l_

\

-cd

-l

Eto

.:

t

Elo c x

\\t

l

AI

\rp -;--T.\l\

+ Ar

0 t 2 3 I 5 6 7 E 9 1011t2

0

131115

0,t

xlr.r.-nmi-r[(%) Gbr.

1

0,2

0,3 0,1

0,5

Ketrknmiu (%) Gbr.

Pengaruh Ketakmurnian terhadap Konduktivitas Listrik untuk

2

Pengaruh Ketakmurnian terhadap Konduktivitas Listrik untuk

Aluminum.

Tembaga.

2.2.2. Karekteristik Mekanis Kuat-tarik (tensile strength) sebuah penghantar naik dengan bertambahnya jumlah campuran dan meningkatnya derajat pengerjaannya (processing). Untuk tembaga "hard-drawn" berlaku rumus-rumus kuat-tarik sebagai berikut:

Untuk kawat komponen Untuk kawat lilit (stra0ded)

f: f:

47,1

-

l,ld

0,9aNf (kg)

(kg/mm'z)

(le) (20)

2.2

Karakteristik

Penghantar

15

: a:

garis-tengah kawat-komponen (mm) luas penampang kawat-komponen (mm)

1g:

jumlah kawat-komponen dalam kawat

dimana

af

lilit

Pemanjangan (elongation) menunjukkan elastisitas bahan. Pemanjangan minimum

dari kawat tembaga dinyatakan oleh: S

:0,24d +

0,24 (%)

(21)

Pemanjangan untuk kawat aluminum "hard-drawn" dan kawat baja yang digalvanisasikan tertera dalam Tabel 10. Beberapa data mengenai karakteristik mekanis dan

listrik untuk kawat tembaga "hard-drawn" dapat dilihat pada Gbr. 3, 4, 5, dan

10.

Tabel

Tegangan-Tarik dan Pemanjangan untuk Kawat Aluminum Hard-Drawn dan Kawat Baja Galvanisasi

Kawat Aluminum Hard-Drawn

;

I

Kawat Baja Galvanisisi

Tegangan Tarik

Pemanjangan'

Minimum

Minimum (%)

Diameter

(.*)

(kg/mmz)

5,0-3,8 3,8-3,0

16,11 16,52

3,0-2,8

1

2,8-2,s

', <_,

1

t25

5r0

r30

4,5

135

4,0

rl02 ta 3

7

\ .r4

\i

+/\

EJO

F

F

22

L -\

l

-

diameter 2.6 mml

pemanlangao

''1-+ -f'-i-,

lz

oi

R

=

o'E x9

3oG; :-

2oEg

aE

)oda !; U Az

?A

€

o d

l:,

_c

t F 0 I 2 J 4 5 6 7 8 9 10 il t2

0 t0 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Berkurangnye penampang ( l)

Gbr.

3

Minimum (%)

5,H,0

1l0O

E

(ke/mmz)

4,0-3,0 3,0-2,0

1,6 1,5 1,5

l'r]..,*.n * 'ik

Pemanjangan

Minimum

I,8-l,7

6,87

rrLl

Tegangan Tarik

Diameter (mm)

2,{J-.1,9

11,23 17,93

konduktivitrs-

it

6.

l;

s

,c I

E

0r

Diemeter

Gbr.4

Hubungan antara Diameter dan

Karakteristik Mekanis dan Listrik dari kawat Tembaga Hard-

Karakteristik Mekanis serta Listrik untuk Kawat Tembaga

Drawn.

Hard-Drawn.

2.2.3,

I

Kapasitas Penyaluran Arus dori Penghantar

Arus yang diperbolehkan (allowable current) untuk saluran transmisi udara dibatasi oleh kenaikan suhu yang disebabkan oleh mengalirnya arus dalam saluran tersebut. Suhu maksimum yang dapat ditoleransikan dalam waktu singkat tertentu untuk kawat

tembaga hard-drawn, kawat aluminum dan kawat aluminum campuran (alloy) ditetapkan pada 100"C (Jepang); periksa Tabel ll.2) Tetapi, karena karakteristik mekanis dari kawat dan sambungannya fioints) memburuk oleh pemanasan, maka 90"c dianggap sebagai suhu kerja kontinu maksimum untuk penghantar.

Bab

16

2.

Penghantar untuk Saluran Transmisi Udara

50 350'

^99

00'

lt,'

a

.:

Ees t x

V,'

1n u

,

7

!

ia

t

'i it

L-

lim. ter I m

i-t ,"

20

F E I

U

c 6

208

Brn8rn T utf,

I

t

Zto I

97

30E I

!.-

E

?--

10

-f--.

l0

o

tN"

o

0

o o,s. t,o 1,5 2,0 2,5 3,0 3,s 4,0 1'5

0

5'0

200

5

5N

600

Hubungan antara Jumlah Jam Pendinginan dengan Kondukti-

Gbr.6

Hubungan antara Suhu Pendinginan dan Karakteristik Meka-

vitas Kawat Tembaga Hard-

nis Kawat Tembaga

Drawn.

Drawn.

Tabel

11.

Hard-

Kapasitas Penyaluran Arus untuk Berbagai Penghantar Saluran Udara

Macam Penghantar

Ukuran Nominal (mm2)

Hard-Drawn Copper Stranded Cable

320 245

22

160

175

610

1.070 960 840

L210

410 330 160 120

Alloy Stranded Cable

Hard-Drawn Aluminum

Sdhu Yang Ditoleransikan Maksimum 100"C

38

240

Hard-Drawn Aluminum

bebanan Kontinu 90'C

290 225

75

s20 Steel Reinforced

Suhu Maksimum untuk Pem-

740

150 100 55

Aluminum Cable

Kapasitas Penyaluran Arus pada Suhu Keliling 40"C (A)

660 540 420 350

200

Stranded Cable

],oo0

Suhu Pendinginen ("C)

Jumhh Jrm Pendinginrn

Gbr.

100

720 600 460 390

610

470 395

1.090 940 810

670 510 440

300

620

240

535

695 600

150 100

395

450

310

345

55

2t5

235

38

165

185

150 100

420

475

330

365

265 230

285 250

70 55

2.2

11

Karakteristik Penghantar

Untuk kawat telanjang (bare) arus yang diperbolehkan dinyatakan oleh rumus:2)

*u ;:, _h" - (h, -ft), rAr tr*dimana

h.: --J'm.572

p"*ffi:4a

ft.

dimana

lV

:

0,000576

7 : 0: 4: /: 7: BR:

f: I: Z: f:

(22)

(w/"c'cm2)

(23)

t273+r+A\1 /273+T\. \m--/-\=m-l

(W/'C.cmz;

(24)

jumlah sinar matahari (W/cmr) kenaikan suhu ("C)

perbandingan dengan koefisien radiasi sebuah badan hitam (black body) garis-tengah penghantar (cm) panjang penghantar (cm)

I

tahanan bolak-balik (AC) penghantar dengan panjang akhir (e) tahanan bolak-balik dibagi tahanan searah suhu keliling ("C)

pada suhu

kecepatan angin (m/s) arus (A)

Apabila terjadi hubung-singkat pada saluran transmisi, maka suhu penghantar naik karena arus sesaat dari hubung-singkat tadi. Dalam hal demikian, maka kenaikan suhu untuk kuat-tarik yang sama dianggap 200"C untuk kawat tembaga hard-drawn dan 180"C untuk kawat aluminum.3) Nilai arus yang ekivalen dengan batas suhu ini dinamakan kapasitas penyaluran sesaat. Bila dimisalkan bahwa radiasi panas tidak terjadi dalam waktu kurang dari 2-3 detik, dan suhu penghantar permulaan adalah 40'C, maka kapasitas itu dinyatakan oleh persamaan-persamaan sebagai berikut:3)

(l)

Untuk kawat tembaga hard-drawn dengan 0

I: (2)

:

160"C

l52,tSl,:fl

(2s)

Untuk kawat aluminum hard-drawn dengan 0

:

140'C

I :93,2651,r,T

(3)

(26\

Untuk kawat aluminum campuran (alloy) dengan

0:

ll0"C

I :79,2551Jlr dimana

(27)

f:arus(A)

: s: ,: 0

kenaikan suhu ("C) penampang penghantar (mm2)

waktu pembebanan arus (s)

fl-*' = : iL,!i" !*

tr t I

lt

,tl:.' '

-'

. t .-'l. '.

..i;,8 r"! .

?ill

Bab

18

2.3

2. Penghantar untuk Saluran Transmisi Udara

Andongan (Sag) Penghantar Karena beratnya maka penghantar yang direntangkan antara dua tiang transmisi mempunyai bentuk lengkung tertentu (catenary curve) yang dapat dinyatakan oleh persamaan-persamaan tertentu.

2.3.1. Penghrnter Ditunigng

oleh Tiang yeng Sama Tingginya

Bila penghantar ditunjang oleh tiang-tiang yang sama tingginya, maka p€rsarlasr. nya adalah (periksa Gbr. 7(a)):

.I:ccosh*t.l 'e l:csinh*frl c

(28) (.2e)

: ! -c : c (coshl!- - l) (m) (30) (3 l) c: TllY (m) dimana I: tegangan mendatar dari penghantar (kg) l4' : brurat penghantar per satuan panjang (kg/m) / : panjang penghantar sebenarnya dari titik terrendah sampai titik dengan d

d:

koordinat (x, y) (m) andongan (sag) pada

titik (x, y) (m)

Pada umumnya bentuk lengkungan penghantar dianggap parabolis, sehingga bila gawang adalah S (m), maka andongan (sag) D dan panjang penghantar sebenarnya Lo dinyatakan oleh

o:${^)

(32)

tro:s+W:s+St-l

(33)

Gbr.

(e)

Tiang

Pcuniud SsDr Tlrgginya.

2.3 2.3,2.

Andongan (Sag)

Penghantar Ditunjrng oleh

Penghantar

19

fieng yang Tidrk Sama Tingginya

Apabila tiang-tiang penunjang tidak sama tingginya maka yang dihitung adalah andongan yang miring (obligue), yang dinyatakan oleh rumus

o:ff{^)

(34)

yakni jarak D antara garis AB (periksa Gbr. 7(b)) dan garis singgung pada lengkungan kawat yang sejajar dengan garis AB tersebut. Hubungan antara andongan miring dan andongan pada titik-titik penunjang dinyatakan oleh

oo: o(r -

#|

(3s)

Do+H:r(,*#) Tegangan tarik pada

titik-titik penunjang A

(36) dan

I

dinyatakan oleh

Tt:T+WD

(37)

Ta:T+W(Do+H)

(38)

Gbr.

7(b)

Tiang Penunjang Tidak Sama Tingginya.

Bab

20

2.4

2.

Penghantar untuk Saluran Transmisi Udara

Perlengkapan Penghantar

2.4.1.

Sambungan Penghantrr (Joints)

Sambungan (oints) penghantar harus mempunyai konduktivitas listrik yang baik serta kekuatan mekanis dan ketahanan (durability) yang tangguh. Sambungansambungan yang biasanya dipakai adalah: (l) Sambungan kompressi: Di sini kelongsong (sleeves) sambungan yang terbuat dari bahan yang sama dengan penghantar dipasang pada sambungan peng' hantar dengan tekanan minyak; periksa Gbr. 8. Cara ini dapat diandalkan dan banyak dipakai untuk penghantar-penghantar berukuran besar. Poros Kawat Baja

KelongsongAluminum KelongsongBaia Gbr.

(2)

(3)

8

A.C.S.R.

Sambungan Kompressi untuk A.C.S.R.

belit: Dalam hal ini

penghantar-penghantar yang hendak kelongsong berbentuk bulat telor yang kemudalam disambung dimasukkan dian dibelit beberapa kali dengan kunci belit (twisting wrench). Karena pengerjaannya sederhana dan mudoh, cara ini banyak dipakai untuk kawat lilit dengan penampang kurang dari 125 mm2. Sambungan untuk penghantar yang berlainan: apabila permukaan kontak antara dua penghantar yang berlainanjenis basah, maka salah satu penghantar akan berkarat. Oleh karena itu digunakan kelongsong khusus dengan logam tertentu untuk memungkinkan disambungnya dua penghantar tadi.

Sambungan

Gbr.9

d :25,6

mm untuk A.C.S.R. 330 mm

d :22,7

mm untuk A.C.S.R. 240 mm

Perentang Per ienis Ball & socket untuk Kawat-Berkas.

2.5 2.4.2.

2t

Referensi

Perentang (Spacer)

Untuk sistim kawat-berkas, dipasang perentang (spacer) untuk menghindarkan agar kawat-kawat penghantar dalam satu fasa tidak mendekat atau bertumbukan karena gay^-gaya elektromekanis atau angin, periksa Gbr. 9. Perentang ini dipasang pada jarak I 5-40 m satu sama lain di dekat tiang-tiang penunjang dan 60-80 m di tengah rentangan (midspan).

2,4.3.

Batang-batang Pelindung (Armor Rods)

Guna menghindarkan kelelahan penghantar karena getaran (vibrat-ion fatigue) maka dipasang batang-batang pelindung (arrnor rods) sebagai penguatan di tempat penghantar digantungkan. Bentuk batang-batang ini terlihat pada Gbr. 10.

2.4,4.

Peredam(Dampers)

Peredam (dampers) dipasang dekat pengapit (clamps) untuk menghindarkan kelelahan kawat-kawat komponen karena getaran (vibration). Banyak jenis peredam yang dikenal, antara lain, Stockbridge (Gbr. ll), torsional, dsb.

Pelinduog

Gbr.

2.5

l0

Batang Pelindung.

Kawat Baja

Gbr.

11

Peredam Stockbridge.

Referensi

Di dalam Bab 2 digunakan referensi terhadap sumber-sumber dari luar sebagai berikut: l) J. G. Anderson et al, "Ultrahigh-Voltage Power Transmission", Proceedings IEEE, vol. 59, No. ll, November 1971,hal.1548-1556.

2)

3)

Study Committee, Research Report concerning Improvement of Power Transmission Function, vol. I (Overhead Transmission Lines), Central Research Institute of Electric Power Industry (Japan), 1965, hal. 15. Handbook of Electrical Engineering, Institute of Electrical Engineers of Japan, 1967, hal. 357.

BAB

3.

ISOLATOR PORSELIN

3.1 Jenis Isolator Porselin Isolator untuk saluran transmisi diklasifikasikan menurut penggunaan dan konstruksinya menjadi isolator gantang (suspension), jenis pasak (pin-type), jenis batang panjang (long-rod) dan jenis pos-saluran (line post).

Gandengan isolator gantung pada umumnya dipakai pada saluran transmisi tegangan tinggi, sedang isolator batang-panjang dipakai di tempat-tempat dimana pengotoran udara karena garam dan debu banyak terjadi. Keduajenis yang lain dipakai pada saluran transmisi yang relatip rendah (kurang dari 22-33 kv). Pada isolator gantung dikenal dua jenis, yakni clevis type dan ball-and-socket type, yang masing-masing terbuat dari porselin dengan tutup (cap) dari besi tempaan (malleable iron) di satu pihak dan pasak baja di lain pihak, yang keduanya diikatkan pada I6

-.1

F

\s )-

I

5,,'',

1E6'\-) 2546

(e) Jenir Clevia

Gbr.

Gbr.

13

12

\

<)__r .2slo

(b) Jcnic B.ll & Sockcr

Isolator Gantung 250 mm.

(LP-6,0)

(LC{0r0)

Isolator Jenis pasek.

Gbr.

l4

Isolator

Batang Panjang.

Gbr.

15

Isolator

Pos Saluran.

Bab

24

3.

Isolator Porselin

porselinnya dengan semen berkwalitas baik. Ukuran yang dikenal adalah dengan piringan bergaris-tengah 250mm (di Jepang ukuran standar), l80mm,280mm. dan 320 mm, masing-masing dengan gaya mekanis 12000 kg dan 16500 kg (standar), 6000 kg,

21000 kg dan 30000 kg. Isolator gantung digandeng-gandengkan menurut kebutuhan isolasi karena tegangannya. Jenis pasak dan line-pos, terbuat dari porselin, yang bagian bawahnya diberi tutup (thimble, cap) besi cor yang disemenkan pada porselin serta pasak baja yang disekrupkan padanya. Karena jenis-jenis ini dipakai sendiri (tidak dalam gandengan) serta kekuatan mekanisnya rendah, maka mereka tidak dibuat dalam ukuran-ukuran

yang besar. Jenis batang-panjang mempunyai sedikit bagian logam sehingga

tidak mudah

menjadi rusak. Oleh karena rusuknya yang sederhana maka ia mudah tercuci oleh hujan, sehingga jenis ini sesuai sekali untuk penggunaan pada tempat-tempat yang banyak dikotori garam dan debu.

Karakteristik Isolator

3.2

3.2.1, Karekteristik Listrik Isolator terdiri dari badan porselin yang diapit oleh elektroda-elektroda. Dengan demikian maka isolator terdiri dari sejumlah kapasitansi. Kapasitansi ini diperbesar oleh terjadinya lapisan yang menghantarkan listrik karena kelembaban udara, debu dan bahan-bahan lainnya pada permukaan isolator tersebut. Karena kapasitansi ini, maka distribusi tegangan pada sebuah gandengan isolator tidak seragam. Potensial pada bagian yang terkena tegangan (ujung saluran) adalah paling besar; periksa Gbr. 16. Dengan memasang tanduk busur api (arcing horn), maka distribusi tegangan diperbaiki; periksa Gbr. 17. Tegangan lompatan api (flashover voltage) pada isolator terdiri atas tegangan-tegangan lompatan api frekwensi rendah (bolak-balik), impuls dan tembus dalam minyak (bolak-balik frekwensi rendah). Tegangan lompatan api frekwensi rendah kering adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan diterapkan di antara kedua elektroda isolator yang bersih dan kering permukaannya; nilainya konstan serta merupakan nilai G

a30 {2a a26 221 O .t v-

11 I E

2a

€ra lt6 ltl e

E10

"#l^w

,,

6

sl

a

Ez &>

o

d=

Ei,

Id

l-6 a

$a

${, F:

;to t-

1t c2 lo &

l2

t 2 3 1 5 6 7 E 9 l0ll'12 13lll5l6l7lE Uiuor

Turt

Nomor

Unit

hsur

APD.

3 1 5 6 7 I 9 l0 ll 12 13tl 15 t6 Nomor Unit Uiung

Uiung 19

Uiung Selurm

pada Gan(TanPa Tanduk Isolator dengan

Gbr. 16 Distribrsi Tepngan

12 Tenrh

Gbr.

Selurrn

17 Distribusi legangan Gandengan Isolator Tanduk Busur Api).

pada (Dengan

3.2

Karakteristik Isolator

25

dasar dari karakteristik isolator. Tegangan lompatan api basah adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan diterapkan di antara kedua elektroda isolator yang basah karena hujan, atau dibasahi untuk menirukan keadaan hujan. Di Jepang, tahanan jenis (specific resistance, resistivity) air yang dipakai adalah 10000 Ocm dan jumlah penyiramannya 3 mm/menit. t Tegangan lompatan api impuls adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan impuls dengan gelombang standar diterapkan. Di Jepang gelombang ini adalah 1,5 x 40 ps;2) menurut International Electrotechnical Commission gelombangnya adalah 1,2 x 50 ps.3) Karakteristik impuls terbagi atas polaritas positip dan negatip. Biasanya, tegangan dengan polaritas positip (yang memberikan nilai lompatan api yang lebih rendah) yang dipakai. Untuk polaritas positip tegangan lompatan api basah dan kering sama. Tegangan tembus (puncture) frekwensi rendah menunjukkan kekuatan dielektrik dari isolator, dan terjadi bila tegangan frekwensi rendah diterapkan antara kedua elektroda isolator yang dicelup dalam minyak sampai isolator tembus. Untuk isolator dalam keadaan baik tegangan tembus ini lebih tinggi dari tegangan lompatan api frekwensi rendah, dan nilainya kira-kira 140 kV untuk isolator gantung 250 mm. )

3.2.2. Karakteristik Mekanis Kecuali harus memenuhi persyaratan listrik tersebut di atas, isolator harus memiliki kekuatan mekanis guna memikul beban mekanis penghantar yang diisolasikannya. Porselin, sebagai bagian utama sebuah isolator, mempunyai sifat sebagai besi cor, dengan kuat-tekan (compressive strength) yang besar dan kuat-tarik (tensile strength) yang lebih kecil. Kuat-tariknya biasanya 40G-900 kgfcm2, sedang kuat-tekannya l0 kali lebih besar.r) Porselin harus bebas dari lubang-lubang (blowholes), goresan-goresan, keretakankeretakan, dsb., serta mempunyai ketahanan terhadap perubahan suhu yang mendadak dan tumbukan-tumbukan dari luar. Gaya-tarik terhadap isolator yang telah dipasang relatip besar, sehingga kekuatan porselin dan bagian-bagian yang disemenkan padanya harus dibuat lebih besar dari kekuatan bagian-bagian logamnya, periksa Gbr. 18.

KurGParah tron)

bnjtung B

c

Gbr.

Brsirn i Pek B.sa I Tutup Bcsi TcmPrnl Poerin I lrolator

18

Contoh

lslator Clcvis{yts 25omm H.ny. Turupnya U.ii

d.n8.n

P.gl

Khus6 dan Tutup ysng Kurt

Diagram Disnibusi Kekuatan Mekanis pada Isolatoi Gantung 250 mm.

Bab

26

3.

Isolator Porselin

Kekuatan mekanis dari isolator gantung dan isolator batang-panjang (long-rod) harus diuji untuk mengetahui kemampuan mekanis dan keseragamannya. Kekuatan jenis pin-type dan line-post ditentukan oleh kekuatan pasaknya (pin) terhadap momen tekukan (bending mcment) oleh penghantar. Pengujian kekuatannya karena itu dilakukan dengan memberikan beban kawat secara lateral terhadap pasak. Karakteristik listrik dan mekanis dari isolator gantung, isolator jenis pin, jenis long-rod dan jenis line-post menurut standar Jepang tertera dalam Tabel 12, 13, 14, dan l5.a-7) Dalam perencanaan isolasi saluran transmisi udara, tegangan lebih merupakan faktor penting. Di tempat-tempat dimana pengotoran udara tidak mengkhawatirkan, surja-hubung (switching-surge) merupakan faktor penting dalam penentuan jumlah isolator dan jarak isolasi. Karakteristik lompatan-api dari surja-hubung lain dari karakteristik frekwensi rendah dan impuls. Contoh karakteristik lompatan-api untuk isolator gantung 250 mm terlihat pada Gbr. 19.

Trbet

12.

Karakteristik fompatan Api Isolator Gantung 450 mm5' Tegangan Lompatan

Jumlah Piringan

Kering

,

Api

Frekwensi Rendah (kV) Basah

Tegangan Lompatan Api

Impuls 50% (kV) Positip

155

90

255

130 170

355

4

215 270

5

325

2t5

525

6

3E0

255 295

610 69s 780

3

8

9 10

ll

t2

l3

435 485 540 590 640

690 735

945 r025

l0l

490

r 105

I 105

525 565

I 185

I 190 1275 I 360 1440 1530

l6

E75

t1

920

670

l8

965

705

t9

l0l0

140

r665

20

1055 I 100 I r45 I 190

775 810 845

l23s

915

1745 l 825 1905 l 985 2065

1280

950

2145

23 24 25

760

600 635

880

Catatan: Clevis Type (JIS C 3810): Kekuatan Elektro-Mekanis: (JIS C SEID: 16.5N ke

845 930

860

l5

22

255 345 415 495 585 670

335 375 415 455

1265 I 345 1425 I 505 l 585

2r

Negatip

40

785 830

t4

6)

12.000 kS; Bail

t

5

6l5

1700 I 785 1870 1955

2040

zt2s

xilo & Socket

Type

3.2 Tabel Jumlah

Tcgangan

13.

Tcgangan Lompatan

Diamctcr

(Sbcd)

(mm)

Porslin

A,pi Frekwcnsi Rendah

Tinggi Minimum

Maksimufi

(mm)

(mm)

t0

il

2

200

r20

2t0

20 30 40 50 60

22

3

240

:

3

300 350 400

245 310 375

255 330 400

4t5 490

3

4 4

6

4t0

14.

Tabel

Tegangan

Model

Jumlah

Di.mctcr Kupingan (mm)

PanjanS

Kupingan

(kv)

(mm)

(Shed)

7m

t35

95

200

7(x)

65

160 185

lt5

2$

2r0

2t0 3m

2r,o

515

135 155

850 850

l.(m

38,5

Diametcf Badrn (mm)

5

l/45

485

7

l.t5

LC{510

66 1)

5E5 385 /tE5

l0

145 160

7

t60

55 65 80 80

585 725

l0 l3

160 160

875

t7

160

I,025

2t

l@

80 80

t,t

24

160

EO

LC-E02,1

ll0

u0

5

75

EO

t0

Tcgangan TcSirrurn LompataE Api Frekwemi Rcndgh Lompetsn Impuls B$rh 50% Flarh. Kcring

over (kU

Modcl

LP.IO

It

LP.2O

z2

LP.30

3l

LP{O

I,l{o LP.M

6

n

1 6

t

t0

t2 t4

I t,5 I 7,0

(kv)

(kv)

il5

55 95 125 65 95

2Xt

t25

2q)

t60

380 170 560 650

t50 t85

ll5 r50 t85 235 285

200

335 3E5

280

170

230 170

230

2$

15. Ihrektcrlsdk

Isoletor Jents Pos Sduran (Lhc Tcgangrn Lomprtrn Api Frckwcnri Xhnd$

Diunaar

Di.mtcr

Kupirurn (DE)

Brdrn (em)

Tinssi (mm)

Kcrins (LV)

ta5

6t

tt0

2$

?0

,25

t60 t6lt

x) t5

lm

to t0t t3t

tm 125

190

lot

70

170

240

tf,,

t90

r0t

6t0

2N

2r0

ilt

Belah (kY)

Bcrat (L3)

(tr)

7,sm ,,500 7,vx)

7

9

t0

t\mo

t0

t2

12,m0 t2,000

l{ t8

t2,m0 12,(m

x2 26

t\mo

t,

t2,mo

keduo ujungnya. Ada jenis yang dengan clevis pada satu ujung dan mata pada uiung yarrg lain.

Icglnai.!. ,urLh Nominrl f,upmSJl (Lv) (s,hd)

3,4 6,1

Ku.tPrt h

Catatan: Isotator di atas mempunyai clevis(cantolan)pada

Trbcl

BG3i

(kB)

700

33

LC-8021

r.n8

120

65

ic-80t7

dG-

njan Be-

t60

385

LC-801 3

tilcvcr) (ks)

Bcilt

55 75

85

lr0

22

66 77 77

Basah

Kurt-Psn. crng (Crn-

Kerakteristik Isolator Jenis Batarry-Penjang (Iong-Rod)?'

Nominal

33

Kcring

Tegan3rn Lompatan Api Impuls 50%

(kY)

LC-5505 LC-6507 LC-8005 LC-8007 LC-8010

27

Karakteristik Isolator Jenis PasakT) (Pin Tne)

llodcl Nominal Kupingan vlaksimum

(kv)

Karakteristik Isolator

lain(LE)

fcgt'

TcirnSrn Lomortrn tnpul3

n%$9

!t(,

lm

7t

t6lt

xn ns 3t5

4

Kurt. Pracrnf

D.fri

(t!)

(ts) 7tD

5,7

tu

?m

nn ?u TN

7,7 t

t.5

t5.l 27,6

3t.t

28

Bab

3.

Isolator Porsclin

3.2.3. Penguiirn Isolrtor A-Tc FiarLatuI+h E-Tq nl.rr Loortrr ScF Hfur(Nrrrb. lrreD C - Tturulo+iuFtrolR-drf G.t h)

Pengujian (rcsting) pada isolator

terdiri dari:

(l)

(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

Pengujian konstruksi. Pengujian semu (appearance). Pengujian listrik. Pcngujian mekanis. Pengujian elektromekanis. Pengujian termis. Pengujian keporian (porosity). Pengujian galvanisasi.

Dalam pembelian isolator, Perlu dilakukan pengujian jenis dan pengu' jian penerimaan (acceptance) sesuai

tg $o

A t2so

Y

a

a ?tm o E

s

!a

Ia

75(r

%

I

t

/

dengan cara-cara yang berlaku.

3.3

/ ,2

Pasangan Isolator Dalam kategori pasangan isolator (fittings) termasuk pasangan-pasangan logam dan perlengkapan'perlengkapan lainnya guna menghubungkan penghantar, isolator dan tiang transmisi.

33.1.

05t01520 Jumhh

Gbr.

19

Pirinjm

Karakteristik Lompeten Api Isolator Gantung 250 rnm.

Prsengen Isolator

Pasangan isolator terbuat dari besi atau baja tempaan (malleable) yang ukurannya

disesuaikan dengan tegangan, jenis dan ukuran penghantar, kekuatan mekanisnya, serta konstruksi penopangnya (supporting structure). Dengan demikian maka dikenal baut-U, klevis (clevis), link, mata (eye), ball and socket (bola-dan-lekuk), dsb., yang mudah dihubung-hubungkan, dan mudah dipertukarkan; periksa Gbr. 20. Permukaan pasangan logam ini biasanya digalvanisasikan'

3.3.2. Tanduk Api

dan Cincin Perisri

Bila terjadi lompatan api (flashover) pada gandengan isolator, maka isolatornya akan rusak karena busur apinya. Untuk menghindarkan kerusakan ini, maka pada gandengan isolator gantung dan isolator long-rod dipasang tanduk-tanduk api (arcing horns). Tanduk api dipasang pada ujung kawat dan ujung tanah dari isolator, serta dibentuk sedemikian sehingga busur api tidak akan mengenai isolator waktu lompatan api terjadi. Jarak antara tanduk atas dan bawah biasanya 7185% dari panjang gan' dengan (periksa Gbr. 20). Tegangan lompatan api untuk gandengan isolator dengan tanduk api ditentukan oleh jarak tanduk ini; periksa Bab 8. Tanduk api biasanya dipakai untuk saluran transmisi dengan tegangan di atas ll0kV,ataudiatas66kV di daerah-daerah dengan tingkat isokeronik yang tinggi. Cincin perisai (shield ring) dipasang pada ujung kawat dari isolator untuk mencegah tcrjadinya korona pada ujung tcrscbut. Effck pencegah koronajuga dimiliki oleh tanduk api.

3.4

Pcngotoranlsolator

29

htr-U U-Cl'th

--Pc64rTroddt

Trrdrk Api

lr tt

Grdengrl

!l

Pclugu Tudrk nlrpit G6h![

Gbr.

333.

20

Gendengan Isoletm Gentrmg Turggel.

Jcpltrn

Untuk penghantar dipakai pengapit gantungan (suspension clamps) dan pengapit tarikan (tension elamps) sedang untuk kawat tanah dipakai pengapit sederhana. Ada dua jenis,pengapit gantung, yang satu dengan, dan yang lain tanpa batang pelindung (armor rods). Pengapit-pengapit dipilih dengan memperhatikan macam dan ukuran kawat, kuat tarik maksimumnya, serta dibentuk sedemikian rupa sehingga tidak menimbulkan kerusakan dan kelelahan karena getaran (vibration) dan sudut andongan dari kawat. Gandengan isolator gantung tunggal terlihat pada Gbr. 20, gandengan isolator tarik tunggal pada Gbr. 21, dan gandengan isolator tarik ganda pada Gbr. 22, masingmasing lengkap dengan pasangan isolatornya.

3.4

Pcngotorenlsolator Tahanan isolasi dari permukaan isolator yang bersih besar sekali. Nilainya menjadi sangat berkurang menjadi beberapa mega ohm saja, bila permukaannya menjadi kotor (polluted) karena isolator tersebut terpasang di daerah-daerah industri atau di tepi laut. Bila tegangan tinggi diterapkan pada isolator ini, lapisan permukaannya yang lembab

menguap dan menimbulkan busur api setempat, yang kemudian bertambah besar schingga menimbulkan lompatan api. Mekanisme dari gejala ini sukar diterangkan.

Karakteristik lompatan api yang digunakan sebagai standar perencanaan (design) didapat dari pengalaman operasi dan pemeliharaan pada saluran transmisi, serta dari

Bab

30

3.

Isolator Porsclin

data-data pengujian lompatan api pada isolator yang sengaja (artificially) dikotori atau yang dikotori secara alamiah.

3.4.1. Krnlderistih Lomptm Apt drri Isoletor Kotor Untuk isolator gantung 250 mm yang dikotori (polluted) berlaku mmus tegangan lompatan api sbb:r)

":ffi

dimana

Y: : K: ff:

W

(3e)

lq$anEan lompatan api minimum untuk gandengan isolator gantung dengan rY piringan (kY) kegadatan adhesi garam (mg/cm') kepadatan adhesi serbuk poles (polished) (ngFr jrrml4fu piringan isolator

Pada umumnya garam merupakan pengotoran terhadap isolator. Namun, untuk memperhitungkan pengaruh bahan-bahan yang tidak dapat dilarutkan, pengujiannya dilakukan dengan garam dan serbuk poles (polishing powder). Kepadatan serbuk /( dianggap bcrnilai 0,1 mg/cm2.

Grdarrn Irclrtq

Tuirt

ADi

I

l--**", *,,, I

I

Tr.Lt

ADi

Ocvir

Lld. Patrpit Jcoit

fosri

Gtr.21

GenAcogrn

Ishtor Tarlk Tuggd.

Ghr.

/2

Gendeogrn Isolator Tsrik Gerd8.

3,4

Ecngotoran Isolator

31

Guna menampung perbedaan antara pcrcobaan dcngan keadaan scbenarnya, dipakai faktor koreksi fr, yakni L

_ tegangan ketahanan

,.g

untuk perencanaan

(4o)

Pada umumnya dipakai harga k: 1,25, meskipun untuk saluran-saluran transmisi penting atau tempat-tempat khusus, nilai /r diatur menurut kepcrluannya antara 1,0

dan

1,25.

Dalam Gbr. 23 diberikan contoh karakteristik tcgangan ketahanan (withstand voltage) untuk isolator gantung 250 mm, sedang Gbr. 24 menunjukkan karakteristik yang sama untuk isolator long-rod. t9 IE

l7

?t6 a

.l

'rs

4

tt1 g ali a

4,,

i,, a A

7to

It

Ee E

7

0,0t Gbr.

0,t 0,2 0,3 0s fcpr&r.r Adhai Gro (rr/c!)

Zi

0,02 o,03 4,05

0,07

X.O.d.tu Adt6i Grm (rr/cr!)

Kerelteristikyeng"Dfuekomco" drsiten untuk Percncemen Tegangsn Ketehanen Isoletor

Gbr.

2|

Ifunktcrlsdf yrrgDlrekom' drsltrn untuk (Pcrmnren) Tegrryrn Kctrhanen Isolrtor

Gentung 230 mm.

Betery-Pen[ng (Irog-R.od).

3.4.2. Klasifikesi Drerrhdrereh

Pengotoran

Berdasarkan pengalaman mengenai kerusakan terhadap saluran transmisi, maka

daerah-daerah pengotoran (contamination) dikelasifikasikan menurut Tabcl 16. Pembagian ini dipengaruhi oleh kondisi geografis, misalnya, daerah yang banyak mengalami banyak taufan (typhoon), daerah pegunungan, daerah dataran, dsb.

3.4.3. Crn-crre Penrngguhngrn Pengotorrn Genm

den l)cbu

Untuk menanggulangi pengotoran yang menyebabkan penurunan tcgangan ketaTrbel Kelasifikasi

A

Kcpadatan Adhcsi Garam

di bawah 0,01

16.

Kdesffittesl

Dsr[

PcoSpaoru

B

c

D

E

0,014,03

0,0H,06

0,064,12

o,l?4,?s

F di

etg

0*,

(mg,/cm2)

B. E,F .

Catatan: A,

..Pcngotoral Ritgaa ..PengolorutBcrat

C,D.

..Pcttgotorusa-rt

32

BEb

3. IcoLtor Ponclin

hanan pada Isolator, (periksa Gbr. 23 dan Gbr. 24) ditempuh cara.cara boikut: (l) Menambah isolasi (misalnya dengan menambah jumlah piringan dalsm gandengan).

(2)

Mencuci isolator, yaitu dengan menyemprotnya dengan air, birsanya dalam keadaan bertegangan (hot-line washing). (3) Memberi lapisan campuran silikon pada isolator untuk mcnangkal air (walcr rcpcllcnt). (4) Menurunkan tegangan sistim atau memutuskan arus saluran transniri bila dipcrkirakan akan terjadi gangguan. Data-data tentanB pengotoran di Indonesia tidak ada, sehingga urgensi penerapan cara-cara di atas belum diketahui.

3.5

Pemhuuken Isolator Karena dipakai selama bertahun-tahun, isolator berkurang daya isolasinya, misalnya, karena mengatarni keretakan pada porselinnya. Proses ini dinamakan pemburukan (deterioration) isolator. Sebab-sebab utama dari pemburukan isola.tor adalah pcngembangan kimiawi dan pengembangan pembekuan dari semen, perbedaan dari pcngembangan karena panas di berbagai bagian isolator, pengembangan panas karena arus bocor dan berkaratnya pasangan-pasangan logam. Untuk mencegah proses pemburukan dilakukan hal-hal sebagai berikut: (l) Meninggikan kuat-mekanis dari bagian porselin. (2) Membatasi pengembangan kimiawi dari bagian-bagian semen (3) Mengecat (buffer paint) bagian-bagian semen (4) Tidak menggunakan semen di dalam lapisan porsclin. Isolatorjenis pasak (pin-type) paling banyak mengalami proses pemburukan sehingga sering menyebabkan gang.guan pada saluran transmisi. Isolator gantung, isolator long-rod dan isolator line-post jarang menyebabkan gangguan karena pemburukan. Dengan kemajuan tcknologi, maka isolator yang dibuat akhir-akhir ini sedikit sekali mengalami pemburukan.

3.6

Referensi Rcfcrensi yang digunakan dalam Bab 3 adalah sebagai berikut:

l) Testing Methods of Innlators, Japanese Standards Association, JIS-C-3801, 1966. 2) Impulse Yoltage Testing, Japanese Electrotechnical Committee, JEC-!06, 1944.. 3) Rccommcndation on High-Yolta9e Test Techniques, International Elcctrotcchnical Commission, Publication 60, 1938 (Rcviscd l%2). mm Clevis-Type Suspension Insulators, Japanese Standards Association, JIS-G

4\

250

5)

250 mm Ball-and-Socket-Type Suspension Insulators, Japanese Standards Associa-

3810, 1966.

6) 7) E)

tion, JIS-C-3817, 1971. Iang-Rod Insilators, Japanese Standards Association, JIS-C-3816, 1962. Lin*Post Insulatorn, Japanesc Standards Association, JIS-C-3E12, 1968. Spccial Study Committee, 'Coun&erplan for Salt Pollution of Transmission Linc-, Results of lYorkshop on Transmission lfues, Electrical Coopcrativc Re*arch Associatron of Japan, vol. 20, No. 2, April 1964, hal. l0l.

BAB

4.1

4.

KONSTRUKSI PENOPANG SALURAN TRANSMISI

Jenis Penopang

4.1.1. Menrn Beie den Tieng Brir Jenis-jenis bangunan penopang saluran transmisi yang dikenal adalah menaramenara baja, tiang-tiang baja, tiang-tiang bcton bertulang dan tiang-tiang kayu. Menara baja adalah bangunan tinggi terbuat dari baja yang bagian-bagian kakinya mempunyai pondasi sendiri-sendiri, sedang tiang baja mempunyai satu pondasi untuk semua bagian kakinya. Menara baja untuk saluran transmisi dibagi menurut bentuk dan sifat konstruksinya menjadi menara persegi, menara persegi panjang, menara jenis korset, menara gantry, menara rotasi, menara M.c. dan menara bertali (guyed tower), periksa Gbr. 25. Tiang baja terbagi menjadi tiang persegi, tiang segitiga, tiang pipa baja dan tiang Panzer, periksa Gbr. 26. Menara-menara persegi dan tiang-tiang persegi sama bentuk dan kekuatannya dan paling banyak disukai" Jenis-jenis ini banyak dipakai untuk saluran transmisi ganda (double). Menara persegi panjang sama bagian atas dan bawahnya, serta banyak dipakai untuk saluran tunggal dan saluran banyak (multicircuit). Menara jenis korset sempit di bagian tengahnya, dan biasanya dipakai untuk saluran tegangan tinggi rangkaian tunggal (single circuit), serta untuk gawang (span) yang lebar. Menara gantry digunakan bila saluran menyeberangi jalan kereta api, jalan raya s€rta kanal-kanal air. Menara rotasi adalah menara yang bagian atasnya diputar45o di atas bagian bawahnya. Menara M.C. terbuat dari pipa-pipa baja yang diisi beton. Menara bertali mempunyai konstruksi berengsel yang menunjang beban mekanisnya dengan kawat-kawat penahan (stay wires). Tiang-tiang baja segitiga adalah konstruksi yang terdiri dari tiga kaki yang mempunyai bagian-bagian segitiga samasisi (equilateral) dan diagonal-diagonal seperti pada tiang-tiang persegi. Tiang-tiang jenis ini dipakai pada kawat-kawat transrnisi yang bebannya ringan. Tiang pipa baja dibuat dari pipa baja dengan penampang bulat. Tiang Panzer terbuat dari plat-plat baja tipis yang dipasang di tempat dengan penopang tiang. Menara-menara transmisi terbagi menurut karakteristiknya menjadi menara baja kaku (rigid), lentur (flexible) dan setengahJentur (semi-flexible). Menara kaku direncanakan untuk rhenahan beban yang diperkirakan oleh menara itu sendiri, sedang menara lentur dan setengah-lentur direncanakan tanpa atau scdikit sckali bcban pada arah kawat. Menara transmisi baja dibagi menurut objek atau tujuan penggunaannya sebagai bagan berikut:

34

Bab

4.

Kmstnrlsi Pcoopang Saluran Transmisi menara singgung (tangent tower; diterapkan bila sudut mendatar kurang dari 3')

Menara-mcnara baja untuk gawang standar kadang-kadang disebut juga menara standar.

4.1.2. fieng Beton Bertutug .:

Tiang beton bertulang (steel reinforced concrete poles) dapat dikelasifikasikan

menurut cara pembuatannya dan menurut cara menghimpunnya (assembling). Kelasi-

tr.

gBHffi tl ,r--r tr Fcryi

GmtrY

Fcrt{iDraiuf l(orrt

Gbr, 25

ffififfi t]

O

Rotari GDt

Zt

Bcrtali (GuYcd)

Tuacgal

C,V.n

M. C. Jcol&Jcnls

T A o o

Persegi

Mcnrn

B$'

Jcnis

Scgitiga Pipo Baja Panzer

Jcrds-Jcds Ttrry-EolL

H

Jcois

A

Jenis Gcrbang'

KehslEkasl Ttsrg Bots B€rtulrng drn Thg IfuYu mcnunat

Cera MeoghlnFnnys.

4.1

Jcnis Pcnopang

35

fikasi menurut objek sama dengan menara baja. Tiang beton bertulang dikelasifikasikan menurut cara pembuatannya dalam pembuatan dipabrik atau pembuatan setempat (on-site). Tiangbeton bertulang dikelasifikasikan menurutcaramenghimpunnya sebagai tiang tunggal, jenis H, jenis A, atau jenis gerbang-kuil (shrine'gate), seperti terlihat pada Gbr.2'1.

4.1..3. Tiang Kayu Oleh karena penanganannya (handling) yang sederhana dan harganya yangjauh lebih murah dibandingkan dengan tiang atau menara baja, maka penggunaannya sangat direkomendasikan untuk Indonesia. Harga yang lebih murah ini disebabkan karena perencanaan untuk penopang baja biasanya lebih konservatip dibandingkan dengan perencanaan tiang kayu. Pada umumnya, konstruksi baja direncanakan untuk dapat menampung secara aman putusnya satu atau dua kawat, sedang konstruksi kayu tidak. Oleh karena itu, masuk akal bahwa alasan untuk memilih konstruksi baja yang lebih mahal harus dikaitkan dengan kebutuhan akan perencanaan yang konservatip,

dan bahwa kondisi yang dapat membenarkan pemakaian konstruksi kayu yang lebih ri-rurah dan berumur lebih pendek dikaitkan dengan bahaya gangguan yang sifatnya lebih teoritis. Keuntungan yang lain adalah bahwa kayu merupakan isolasi yang baik terhadap petir. Tiang kayu yang terhubung seri dengan isolator porselin memberikan perlindungan terhadap petir yang sama dengan isolator keramik yang ditanahkan apabila jumlah isolator dalam gandengan terakhir ini lebih banyak. Rencana konstruksi penopang tergantung dari karakteristik penopang tersebut, artinya apakah ia kaku (rigid) atau ada kelenturannya (flexible) menurut arah saluran. Tiang kayu dan beberapa jenis konstruksi penopang baja (periksa 4.1.1) termasuk dalam kategori terakhir, dan dalam perencanaannya biasanya hanya dihitung tekanan angin melintang (transverse) terhadap saluran dan konstruksi penopangnya. Tarikan longitudinal oleh kawat biasanya diseimbangkan pada kedua belah pihak konstruksi. Tetapi bila satu atau dua kawat putus pada satu pihak, maka terjadilah beban yang tidak seimbang yang mungkin jauh lebih besar dari tekanan angin melintang tadi. Konstruksi penopang yang lentur (flexible) dapat menyerap dengan cepat ketidakseimbangan ini. Konstruksi pada kedua pihak gawang (span) melentur ke arah gawanggawang yang berdekatan, dan pergerakan dari puncak tiang memungkinkan pengendoran tegangan kawat pada gawang-gawang tadi karena andongannya (sag) bertambah. Defleksi dari tiang yang kedua dan ketiga sesudah gawang yang lepas (putus) juga keiihatan, meskipun defleksinya makin lama makin kecil lbiasanya tidak tampak lagi pada tiang kelima). Makin besar kelenturan konstruksi penopang, makin kecil beban tambahan yang harus dipikul oleh tiang manapun. Meskipun demikian, diadakan juga sekedar kekakuan longitudinal dengan memasang menara-menara penahan (anchoring towers) yang kaku denganjarak antara 2 km, dengan maksud untuk menahan putusnya satu (di antara tiga) kawat pada satu pihak atau beban melintang. Cara menghimpun tiang kayu sama seperti tiang beton, periksa Gbr. 27. Di Amerika Serikatjenis H telah dipakai untuk saluran dengan kelas tegangan I l0 kV, 132 kV, 154 kV dan 230 kV sejak 42 tahun yang lalu. Berdasarkan atas pengalaman ini, maka jenis H atau jenis gerbang-kuil telah dipakai untuk saluran dengan tegangan 345 kV sejak l0 tahun y4ng lalu. Penggunaan tiang kayu (biasanya tunggal) untuk saluran 66 kY adalah

Bab

36

4.

Konstrutsi Pcnopang Saluran Transmisi

hal yang biasa di Amerika Serikat; karena itu penggunaan tiang baja hanya dibenarkan bila salurannya berat sekali. Bentuk A atau H dipakai bila dikehendaki kekuatan melin' tang yang lebih besar (1-5 kali) dibandingkan dengan tiang tunggal. Kira-kira 40 tahun yang lalu di Inggris telah dikembangkan tiang ganda (double-pole structures) yang lebih efrsien, misalnya tiang Rutter," yang memiliki ketahanan yang tinggi terhadap keruntuhan karena kekuatannya enam kali lebih besar dari tiang tunggal. Ada tiga jenis kayu yang dipakai sebagai konstruksi p€nopang di Amerika Scrikat, yaitu Douglas Fir (pohon den), Southern Yellow Pine (sejenis cemara) dan Westcrn Rcd C.edar (pohon aras), yang semuanya diawetkan. Penggunaan kayu yang tidak diawetkan dianggap tidak ekonomis lagi, sesudah persediaan kayu keras (Chestnut dan Northern Cedar) habis. Pengawetan (preservative treatment) diperlukan karena kayu mcnjadi rusak oleh sejenis cendawan (fungus). Cendawan memerlukan udara, kelembabaa dan makanan untuk hidupnya; makanan ini diambilnya dari kayu. Bahan pcngawct mengandung racun yang mematikan cendawan tadi. Ada dua kelas pengawet, yaitu yang larut air (water borne) dan yang larut minyak (oil borne). Pengawet larut air, misalnya CCA (Copper-Chrome-Arsenate), lebih bersih daripada pengawet larut minyak, seperti Creosote dan Pentachlorophenol (PCP). Kecuali itu, CCA mempunyai daya lekat yang kuat sehingga praktis tidak berkurang konsentrasinya setelah 20 tahun dan tidak memerlukan pemeliharaan. Namun, karena pengalaman lain yang memberikan hasil positip di Amerika Serikat ada kecenderungan untuk menggunakan pengawet larut minyak, terutama PCP. Di Indonesia terdapat berjuta-juta hektar hutan kayu dengan k.l. 90 jenis kayu bangunan dan k.l. l0 jenis kayu yang dapat digunakan sebagai tiang transmisi. Menurut survey yang dilakukan oleh Lembaga Masalah Ketenagaan dalam tahun 1961, jenis kayu yang banyak dipakai oleh Perusahaan Listrik Negara terutama untuk distribusi adalah kayu Ulin (Eusidiroxylon Zwageri), Jati (Tectona Grandis), Rasamala (Altanghia Exelsa Noronha, sejak tahun 1938), Nani (Metrosideros Petiolata/Vera), Giam Tsbel

17.

Perbanding$ Sifat dgn Kekuaten Tiang Kayu Amerlka dan Indonesie Kuat

Jenis

Tegangan Serat

Moduius

/o

Elastisitas

Kelembaban

Gm/cm3)

(kg/cm2)

(kg/cmz)

Tindast ) (ks/cmz)

DOUGLAS FTR

t2

0,41

548

137.000

SOUTHERN YELLOW PINE

t2

0,51

548

127.m0

t2

0,33

422

79.(m

353

r5,1

0,45

281

54.000

295

14,1

0.80

575

92.000

598

I 5,5

1,04

l1t3

184.000

73,4

Berat Jcnis Kayu

d

l.

a)

E

a

T e

)1

WESTERN RED

CEDAR DAMAR (Agathis

c 0

6

.E,

g

xal

v

I-aronthyfolia,

498

RASAMALA (Altinehia Exelsa Noronha)

ULIN

(Eusidi-

roxylon Zwagcri).

rr

522,

Crushtng StrcBth; Tckanan Scialo dengan Scrat (Grain).

,tli

r',@!.hr:-trl

..rl. .

I

12

Eebro

g.dt Konctrutsi

Fcoopang

37

(Cotylebolium mula Utxylon Pcrc) dan Bakau (Shorea Elliptica). Kecuali kayu Ulin yang keras, kayu-kayu lainnya diawetkan dengan berbagai cara. Perbandingan sifat antara kayu Indoncsia dan Amerika tertera pada Tabcl 17. Dari Tabcl ini dapat dilihat bahwe kayu Rasamala mempunyai sifat-sifat yang menyerupai Douglas Fir dan Southern Ycllow Pine. Menurut pengalaman PLN umur tiang kayu Rasamala yang diawctkan berkisar antzra lt-20 tahun. Karena kckcrasan dan kckuatannya, kayu Ulin dapat digunakan tanpa diawetkan. Kayu Ulin yang tidak diawetkan rclah dipasang di kota Jepara (Iawa Tengah) lebih dari 30 tahun yang lalu dan masih dalam keadaan baik. Menurut pengalaman di Swedia, Amerika Serikat, Australia, dll. penggunaan tiang kayu ternyata menghasilkan penghematan biaya investasi yang tidak kecil. Di Amerika Serikat, penghematan tiang kayu terhadap tiang baja mencapai l0/. dari biaya konstruksi (k.1. bcberapa ribu dollar per km).2) Dalam pcnghematan ini rcrmasuk pula penghematan dalam biaya pembebasan tanah untuk jalur transmisi. Penghematau juga terjadi karena pemeliharaan hampir dapat diabaikan. Sebaliknya, menara-menara baja memerlukan pemeliharaan yang tidak kecil. Sesudah 20-125 tahun menara-menara baja harus dicat kembali seluruhnya. Pengecatan itu perlu diulangi tiap-tiap 7-8 tahun sesudah itu. Menurut pengalaman,2) biaya pengecatan setahun untuk menara 69 kV sepanjang 350 mil bcrjumlah $70.000. Berdasarkan atas kenyataan di luar negeri ini, dan pengalaman dengan tiang distribusi di dalam negeri, maka dewasa ini usaha memperluas penggunaan tiang kayu terus dikembangkan.

4,2

Beban pada Konstruksi Penopang Dalam merencanakan konstruksi-konstruksi penopang (supporting structure) diandaikan sesuatu beban tertentu. Beban ini biasanya ditetapkan dalam standarstandar. Oleh karena standar di lndonesia tidak ada, atau kurang sesuai, dalam buku ini akan digunakan standar Jepang.

4.2,1. Telonrn Angin Kecepalan angin untuk perencaruors) di Jepang adalah 40 m/sekon untuk masa April sampai Nopember, diukur pada ketinggian 15mdi atastanah. Nilai ini didapat dari penyelidikan di seluruh negara dengan mengukur keccpatan angin maksimum rata-rata selama l0 mcnit. Untuk musim suhu-rendah Desember sampai Maret kecepatan perencanaan

adalah 27 m/sekon. Apabila kecepatan maksimumnya besar, misalnya pada penyeberangan sungai atau untuk ketinggian yang lebih besar, kecepatan perencanaannya disesuaikan dengan hasil pengukuran. Kecepatan naiknya kecepatan angin tergantung dari kondisi permukaan tanah dan skala kecepatan angin. Naiknya kecepatan angin di udara dapat ditulis dengan pe6amaan yang dihasilkan dari data-data di beberapa negara sebagai berikut:

dimana

Yr: Yo(hlh)'i' Vt: kecepatan angin perencanaan pada ketinggian i % - kecepatan angin perencanaan standar (m/s) io : ketinggian standar (15 m) i : tinggi dari permukaan tanah (m)

(41)

meter (m/s)

Tabet

lE.

Tekanan

(,

A4in dsn Koefrstcn Talrmn (pedll{l n/s)

6

Tckanan Kelasifikasi

Angin (ks/m2)

Kocffisicn Tahanan

80

0,8

80

0,E

Penampang Segitiga atau Jajaran Genjang

190

1,9

Penampang Persegi terdiri dari Pipa-pipa Baja

t50

1,5

Bila Penguat (Bracing) dipasang pada Arah yang sama di kedua Muka, Depan dan Belakang, ke arah Tekanan Angin

220

2,2

Jcnis

LainJain

2&

2,4

Penopang

Penampang Bulat

80

0,8

Tiang Kayu Penampang Bulat

Tiang Baja Lainlain

Tiang Beton Bertulang

Menara Baja

Crtatan

E' D

LainJain

120

t,2

Terdiri Pipa-pipa Baja

170

t,7

I-ain-lain

290

2,9

Palang Tunggal

160

1,5

[.ain-lain

220

2,2

Penghantar Tunggal

100

1,0

C

Tiang Kisi-kisi Terdiri dan Baja Siku

i x o E' 6

3 F b n o

t, o

rc D

E' GI

(n D

c T E

Palang (Travers) pada

Tiang Kayu, Tiang Baja atau Tiang Beton Bertulang

Kawat Berkas

Gandengan Isolator

#i-

....-;.'-

-;;.,-"

c tr a

Jenis Kawat yang

Direntang

Fl

E.

o

90

0,9

Sctiap Dua Kawat Bcrkas Dipasang Mendatar dcngan Jarak Kurang dari Dua puluh kali Diamcter Pcnghantar

1,{()

1,4

Hanya untuk Saluran Tegangan Tinggi Khusus

4.2

Beban pada Konstruksi Penopang

39

Beban yang disebabkan karena tekanan angin terhadap konstruksi penopang, kawat-kawat dan gandengan isolator dinyatakan oleh persamaan:

P

:

(42\

Cl(l1z)pY'zls

P: beban karena tekanan angin (kg) C: koeffisien tahanan yang berubah menurut bentuk barang Z : kecepatan angin (m/s) / : kepadatan udara (kgs/ma) 5 : permukaan yang kena angin (m2)

dimana

Oleh karena harga C berubah dengan barang yang kena angin, maka pengujianpengujian di terowongan angin perlu diadakan untuk menentukan koeffisien tahanan apabila menara baru dibangun. Koeffisien ini sukar ditentukan, apalagi untuk bendabenda tiga dimensi seperti menara atau tiang baja, karena ia tergantung bukan saja kepada bentuk seksional dari bagian0'7 bagiannya, tetapi juga kepada faktor substansialitas, yaitu perbandingan Ar antara luas bagian-bagian pada suatu o,1 Ar: Ilt Pmmprn3 yrn3 panel terhadap luas seluruh panel, dan \ Torkm Angiu faktor magnifikasi, yaitu perbandingan ) p A: Ianr ParmD.r3 SclFruhnye(Dimmi I{r, antara jarak bagian depan dan bela- E "t \

'_I--r--

kang terhadap lebar bagian. Contoh dari ketergantungan koeffisien tahanan

dari substansialitas ini terlihat pada Gbr. 28. Koeffisien tahanan untuk

\ tor .lcn![ Ar)

\r

E

o',

E

I

o,t

benda-benda yang penampangnya bulat

seperti tiang kayu, pipa-pipa baja dan

kawat-kawattergantungdarikecepatan

0

I,5

2,0

angin (40 m/s) dan diameter luarnya.

2,5

3,O

Xefiria Trhrnrn

Koeffisien tahanan untuk berbagai jenis konstruksi tertera pada Tabel 18. Untuk kecepatan 2G-40 m/s koeffisien

Gbr.2t

3,5

1,0

C

Koeffsien Tahanan untuk Menara Persegi.

tahanan dapat dianggap konstan. Dalam perhitungan tekanan angin untuk menara dan tiang baja daerah proyeksi dari satu permukaan konstruksi adalah daerah yang terkena angin, dengan mengaTabel

19.

Tekanan Angin Ekivalen pada Menara Baja Menara Pipa

Menara Sudut

Tinggi Menara Biasa

Untuk EHV

Biasa

Untuk EHV

(kg/m2)

(ke/m2)

(ke/m2)

(ke/m2)

40

290

3t0

170

180

50

310

330

180

190

60

330

350

lm

200

(m) kurang

dari

'to

370

2t0

80

390

220

40

Bab

4.

Konstrutsi Penopang Saluran Transmisi

baikan kemiringan (inclination) bagian-bagian komponennya. Daerah proyeksi (projected area) untuk tiang kayu, tiang beton bertulang dan gandengan isolator adalah daerah konstruksi yang terkena angin.

Untuk perencanaan konstruksi penopang digunakan tekanan angin standar, yang contohnya tertera dalam Tabel 18. Dalam praktek perencanaan menara-menara tegangan tinggi EHY, menara-menara banyak-rangkaian dan menara-menara penyeberang sungai atau lembah, tekanan angin untuk menara-menara baja dinaikkan untuk menampung kenaikan kecepatan karena ketinggian tempat serta kenaikan koeffisien tahanan

karena substansialitas menurun. OIeh karena itu untuk menara-menara baja yang tingginya lebih dari 40 meter digunakan harga-harga seperti pada Tabel 19.

4.L2.

Kuat-TerilPenghenter

Kuat-tarik kerja maksimum untuk kawat yang direntang diandaikan sbb: 2 kali kuat-tarik maksimumnya (ultimate tensile strength), kUrang dad

(l)

{,

untuk penghantar tembaga "hard-drawn"'

(2)r,rangoua},5kalikuat-tarikmaksimumnya'untukpenghantarlilit. goya terdapal komponen Bila ada ,udr, .ina"tar pada saluran transmisi, maka rumus (periksa Gbr' oleh ini dinyatakan mendatar karena tarikan kawat. Komponen 29\: dalam hal biasa: H. : 2P sin 01, dalam hal khusus: H,: Pr sin01 * P, sin0, II. : komponen gaya mendatar (kg) dimana P : tarikan kawat yang diandaikan (kg) Q' 0 P 0z: sudut-sudut mendatar

(43) (44)

Bebantegakterhadaptitiktopangadalahjumlahberatkawatdangandenganisola. penghantar' Beban tegak pada tor ditambah dengan to,,pon"n regat Oari iarikan titik B (Gbr. 30) dinyatakan oleh persamaan: t w,: )1$,t

dimana 7, rl,

w,XS,

* sr) * P(tao * tan d') t w'

(4'

'r

:iumlahbcbantcgak(kg)

:

bcrat $atuan Penghantar (kg/m)

,,: u"'li *t*"'u"'a"-u"oo"J"ii : wr : P:

pada penghantar' misalnya es dan

salju (kg/m) o untuk Indonesia (kg) berat gandengan isolator (kg) tegangBn kawat mcndatar

h

rdr

Gbr.29

Gh.30

t.2

: 6p 6r:

Bcber pada Konctnrtli

Falopang

4l

lebar gawang scbclah menyebclah (m) sudut tegak terhadap tiang-tiang scbelah menyebclah

Sr, Sz

Kecuali beban-beban di atas, beban-beban lain scperti beban eksentrik tegak drn beban-beban tak-seimbang perlu diperhitungkan bila ada.

4.2.3.

Tegrngen pade Begian.Bagian Brie

Tegangan (slress) yang diperbolehkan terhadap bagian-bagian mcnara transmisi ditetapkan dalam standar-standar. Di Jepang, misalnya digunakan standar-standar sebagai Ssriftul'r,rt

tegangan-tarik (tensile stress) yang diperbolehkan (asal kurang

*, q#)

6. 1,5

(46)

tegangan-tekan (compression stress) yang diperbolehkan

_[5 -Oy

(17)

tegangan-lentur (bending stress) yang diperbolehkan

_ -Oy

(48)

:#

(4e)

: l,loy

(50)

i;5

tegangan-geser (shearing stress) yang diperbolehkan O,1oa

r

\

(asal kuran8 duri

t,sJT I

tegangan-pikul (bearing stress) yang diperbolehkan tegangan-lekuk (buckling stress) yang diperbolehkan dinyatakan oleh persamaan-persamaan berikut:

bila0
r,

bila A

: *\K - K, (*7",) - x,(fu),l o

(

d

vk.

asatA

(51)

t

.1.:

I

nzE

(52)

a a 't2 LsL Ak

:"Jffi

: tegangan lumer (yielding stress) dari bahan (kg/cm,) oa: tegangan-tarik rnaksimum dari bahan (kgicm,) (53) Ir : perbandingan kerampingan efektip : -L. [ : panjang "buckling" dari bahan (cm) 7 : jari-jari girasi (gyration) dari daerah permukaan bahan (cm) .E: modulus elastisitas : 2,1 x 106 (kg/cmr) A : nilai batas dari l,* K, Ko, Kr, Kr: koeffisien yang tergantung dari konstruksi dan bentuk bagian

dimana

or

bahan seperti tertera dalam Tabel

20.

Perbandingan kerampingan (lylr) dari bagian-bagian yang tertekan dibatasi oleh hal-hal sebagai berikut: (a) tidak lebih dari 200 untuk bagian-bagian utama (termasuk lengan/palang); (b) tidak lebih dari 220 untuk bagian-bagian yang tertekan, kecuali bagianbagian utama;

Eab.l.

42

Kmctrukci Fcoopang Saluran Transmisi

Trbd

20. Nlhl-Nlhl

Ekscntrisitas

(t) Kccil

sckali, misalnya peda pipr bqp,

pcnampanS pctscgi, dsb.

(2) Rclatip kccil, misalnya poda bafienbagian utama yang terdiri dsri bqia siku sama-sisi

@a

K, X6 K1, K2

x

Ko

0r6

1,0

0

0,352

0,5

0,945

0,0123

0,315

0'3

0,939

0,424

o

Kt

Kz

satu lapisen.

(3) Bcsar, scpcrti bile bsgian-begian kccil tcrhubungkan pede satu f,angp.

Calatan: Unt* (3\ digumkor persornun

o*.:#o, (c)

tidak lebih dari 250 untuk bagian-bagian pelengkap (auxiliary) yang memperkuat bagian-bagian yang tertekan. Dalam standar-standar ditetapkan ketebalan minimum dari bagian-bagian menara dan tiang baja sebagai berikut:s) (a) Untuk lempeng baja biasa: 4 mm untuk bagian-bagian utama dari tiang (termasuk palang), 5 mm untuk bagian-bagian utama dari menara, s€rta 3 mm untuk bagian-bagian lainnya. (b) Untuk pipa baja: 2 mm untuk bagian-bagian utama dari tiang baja, 2,4 mm untuk bagian-bagian utama dari menara baja, serta 1,6 mm untuk bagianbagian lainnya. Untuk melindungi bagian-bagian baja dari karat dipakai cara mengecat dan cara galvanisasi. Cara tcrakhir lebih disukai di Jepang, yaitu dengan "hot-dipping".

4.3

Menara Baja Transmisi 4.3.1. Rencrnr Menere Brie Trrnsmisi Penentuan gawang (span) standar merupakan kunci dalam perencanaan (design) menara dan saluran transmisi secara keseluruhan. Oleh sebab itu hal ini harus ditetapkan mengingat pertimbangan-pertimbangan ekonomis dilihat dari segi tegangan, jumlah rangkaian, konstruksi penghantar dan menara, keadaan udara serta penggunaan tanah. Sebagai contoh, Tabel 2l menunjukkan gawang standar yang dipakai

di Jepang.6)

I*bu

kaki (stance) menua ditentukan s@ara ekonomis mengingat jenis menara, beban, tinggi menara, jenis bagian-bagian menara, keadaan tanah dan penggunaan tanah. Untuk menara standar (ienis pcrsegi) lebar kaki ini diberikan dalam Tabel22. Trbel

21.

Gawrqg

Strillsr

Tegangan Nominal

Gawang Standar (m)

dari

kurang

77

kY

2@-250

r54

kY

250

-

300

275kv

300

-

350

4.3 Mcnara Bqia Transnisi Trbel2e

Lebor

X.kl (Stuce)

43

B{.

IVlcorrs

kbar IGki

Jenis Menara

-* d*i Tinggi Menara *-* a"ri Tinggi Menara

Menara Singgung atau Menara Sudut-Kccil

+

Menara Sudut-Besar atau Menara Ujung

Tabel

23.

Komblnest Bcban pads Memre Bah KoEbhrli B.D.a

Arah Angi!

fair Mann

Kondiri

Noml Mcoan

SiagCung

Tcrhadap

Kawat

Dcbra ltlcodrler

Ldsiuliorl

w,

Ht

Ec

Ht

Tqst lurut

o

o

o

o

o

Scjrjrr

o

o

o

o

o

o

o o

o

o

o

o

o

U

o

Tcsat Kawat Putug

luur

Scjsjar

Norml

r

Mclirtrn8

Wt

atau

Mcorrr Sudut

Bcb.a Mcod.t

Bcbro

Vcrtitsl

Tegak

Iuru

Scjsj.r

e

o

Scjejer

o

TcSAk

Normal

o

o

Catatan:

o

o

Scjsjrr

o

o

U

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

Scjejar

Kswat Putus

o

o

Mcnara Pencgaag

T4ak lurut

q'

o

o o

o

Pt

o o

o o

lurut

o

o

Mcaare ujuaS

Krwrt Putu!

Pr

o

a)

Tcgal lurur

Hi

o o

o

o

Beban yang ditandai dengan

: Hi : H" : W,

Ho:

.

4,e' P1 P2

: : :

o diperhitungkan secara Simultqn. Berat Saluran Udara dan Isolator' Tekanan Angin pada Menara karena Angin Tegaklurus pda Saluran (atau Sejqlar) Tekanan Angin pada Saluraa dan Isolator karena Angin Tegaklurus pada Saluran Komponen Mendatar Melintang dari Tegangon Moksimum Saluran kareru Sudut Mendatar dari Saluran. (atau Sejajar) Gaya Putar (Torsional) karena Putusnya Kawat TeganganTak-Seimbang Normal Tegangan Tak-Seimbang karena putusnya l(awat

Bcrat Menara, W"

:

Ada dua jenis bebu yang diandaikan (assumed), yang peitama beban yang nonnal dimana kawat tidak putus, yang kedua beban tidak normal dimana kawat putus. Dalam Tabel 23 ditunjukkan contoh berbagai jenis beban yang diterapkan pada beberapa jenis menara. Gaya-gaya yang tidak seimbang berubah menurut jenis menara, jumlah rangkaian, dsb. Oleh karena itu hal ini ditetapkan dalam standar-standar. sesuai dengan kombinasi berbagai beban yang diandaikan maka gaya yang bckerja setiap bagian menara dihitung. Harga maksimum dari perhitungan ini ditetapkan sebagai tegangan perencanaon normal dan luar-biasa. Dalam hal palangnya (arms), nilai yang tertinggi dari tegangan perencanaan normal dan tegangan perencanaan luarbiasa ditetapkan scbagai tegangan lrcrencanaan (design stress).

4

Bab

4.

Konstruksi Pcnopang Saluran Transmisi

Perhitungan gaya (tegangan-stress) untuk bagian-bagian menara dilakukan dengan cara diagramatik dan cara komputasi; cara diagramatik lebih mudah dan lebih disukai. Dewasa ini perhitungan-perhitungan banyak dilakukan dengan komputer. Untuk tegangan perencanaan normal, gaya yang diperbolehkan untuk perencanaan normal adalah sepefti diuraikan dalam 4.2.3, serta untuk gaya perencanaan luar biasa gaya yang diperbolehkan sebesar I,5 kali gaya normal juga dipakai; yang terbesar diantaranya dipakai untuk penampang bagian-bagian menara.

4.3,2,

Pondesi Menara

Kuat-pikul tekanan (compression bearing strength) dari pondasi adalah kuat-pikul tekanan pada tanah di dasar pondasi. Kuat-pikul angkatan (uplift bearing strength) dari pondasi adalah jumlah berat pondasi, berat tanah pada dasar pondasi serta gaya tahanan pada permukaan sorong (sliding surface). Kuat-pikul mendatar dari pondasi (horizontal bearing strength) terdiri dari kuatpikul dari tanah di sisi pondasi serta gaya Bergeseran pada dasarnya. Dengan memperhatikan faktor-faktor seperti tertera dalam Tabel 24 maka perhi'tungan perencqnaan pondasi dilakukan dengan cara berikut: (l) Perhitungan kuat-pikul untuk pondasi dimana gaya tekan ditambahkan dinyatakan oleh persamaan:

q:>C+ G_+w" A Fdimana q' : kuat-pikul tekanan terhadap tanah (t/m'z) F: faktor keamanan C : gaya tekan (yang dihitung) oleh menara (t) G : berat pondasi (t) W,: berat tanah pada pondasi (t) ,{ : luas permukaan pada dasar pondasi (m2) (2)

(54)

Perhitungan kuat-pikul untuk pondasi dimana gaya angkat ditambahkan dinyatakan oleh persamaan

:

,-(v-,-!)-!-9.> t-

dimana r' : Y" : :

r

(ss)

berat tanah per satuan isi ekivalen (t/m3)

isi piramid terbalik pada pondasi dihitung dengan sudut effektip dari tanah terhadap gaya angkatnya D'(Bz

+ zBD' tan0 * ! p'r

: f, o'g, + 2BD'tan 0 f ! untuk teras bundar (circular

1un,0) untuk

o'z

piramid

(56)

tanz 01

core)

V',: T : gaya angkat yang dihitung dari menara (t) B, D' : jarak-jarak seperti pada Gbr. 3l 0: sudut effektip dari tanah yang menentang gaya angkat. isi pondasi di bawah permukaan tanah (mr)

(51)

4.4

2|.

Tebel

Kondlsi-Kondlsl

Ettt*

Faktor

FerhltumSnn Pondssl Kasus-I

Kasus-II

Kasus-III

30'

200

100

0'

t.6

t,5

l14

l'3

@

40

20

t0

Sudut Efrcktif dari Tekanan terhadap Pcngangkatan Bcrat

Tanah

Kuat-Pikul

45

Tiang Transmisi Baja

r'(t/m3)

Tekanan e'(tlmz1

Kasus.IV

Tanah Keras (di Daerah Pegunungan, dsb) Kasus-II: Tamh Lembek (di Sawah, dsb) Kosus-III: Tanah Sangat Lembek (di Rawa, dsb) Kasus-IY: Taruh Sangat Lembek dan Banyak Air Memancar Keluar

Catatan: Kasus-I:

(3)

Gaya mendatar tergantung dari keadaan waktu menimbun tanah kembali (backfilling) dan biasanya diperkirakan sebesar +-l kuat-tekan dari tanah. Gaya ini tidak penting untuk pondasi-pondasi beton, tetapi perlu diperhatikan dalam hal pondasi kerangka baja.

t,

Gbr.31

4.4 Tiang Transmisi Baja

Poodrsi Mcnere Blts.

4.4.1. PerencenunTirrg Dalam pemasangan tiang baja harus diperhatikan bagaimana caranya agar pekerjaan-pekerjaan pada tiang (termasuk perawatannya) dapat dengan mudah dilakukan; juga agar terjamin jarak-bebas (clearance) dengan penghantar dan kawat penahan (guy wire). I*bar kaki tiang persegi adalah t-* dari tinggi tiang untuk tiang singgung

TrDel25. Komblnrsl

Beban pede Tlrng Brje

Konbinri Bcbrn Bcb.! V.nikrl

Bcbrn Mcndrtrr

Bcbrn Mcnd.t

Mcliotru

Jcnir

TiuS

terhrdrp Srluna

Komponcn

Bcnt

firng

BGr.t

Pmahantrr

V6tikrl

krnm Krwrt

Pcnehrn Tiena

Sifunl Tieni Sudut

Ti.na

Ujunt

Tirnf Pcocrrnr

TGt k Lurut

o

o

Sejrhr

o

o

o

o

o

o

o

Tqrt

Iurur

Scjrhr

o

Tcl(rDra Anain

Tckrnen Anain

prdr

p.dr

Tirn8

Kawat

t

Londtudinrl

Anh Aqia Komponca

Tc3rnjen

Tckrnrlt

MclintroS

Ujunt drn

Atrain

krrcnr

Tsrrqrn

prdr

Sudut

Trl-Scimb.o3

ThoS

Mcndrtrr

o

o

o

Tqrh lurur

o

o

o

Sehirr

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o J

I r;_

)-

,',:

o ""..

o 1t

.ltrt:i

Bab

46

4.

Konstruksi Penopang Saluran Transmisi

(tangent pole) dan tiang sudut (angle pole) serta {

-{

dari tinggi tiang untuk tiang sudut-

besar dan tiang ujung. Beban yang diandaikan pada tiang baja serupa dengan beban pada menara baja,

sedang kombinasi bebannya diterapkan pada kondisi bahwa berbagai beban seperti tertera dalam Tabel 25 dijumlahkan secara simultan' Kuat-tarik dalam keadaan tidak seimbang karena putusnya penghantar tidak dipertimbangkan untuk tiang singgung dan tiang sudut; tetapi untuk tiang ujung (dead end poles) kuat-tarik tidak seimbang ini dipertimbangkan. Untuk tiang penegang (tension) beban yang tidak seimbang sebesar ] dari gaya kerja maksimum diterapkan. Bila digunakan tali penahan (stay wires) direncanakan penahanan j dari tekanan angin terhadap penghantar dan tiang oleh tiangnya sendiri. Seperti juga pada menara baja perhitungan tegangan (stress) pada tiang baja dilakukan dengan cara diagramatik dan cara komputasi. Karena konstruksinya yang lebih sederhana, cara komputasi digunakan: (l) Tegangan pada bagian-bagian utama:

p, :z#sec d+ f,{w,

dinrana Pn:

*

zw,)

(s8)

tegangan bagian utama (kg)

: jumlah momen terhadap beban mendatar (kg.m) : jarak antara bagian-bagian utama (m) W,: berat tiang baja (kg)

ZM 3

ZW": c: nt, n :

* : (2)

jumlah beban tegak dari kawat dan isolator (kg) kemiringan bagian utama koeffisien yang tergantung dari jenis tiang: m -- 2n : 4 untuk tiang persegi dan rn : I n : 3 untuk tiang segitiga * artinya tegangan-tekan dan-artinya tegangan-tarik

Tegangan pada bagian-bagian penguat (bracing member)

po:

dimana Po: ZH :

/: z:

*zH

sec B

(se)

gaya terhadap bagian penguat (kg)

jumlah beban mendatar yang tergantung di atas titik tertentu (ke) sudut gradien terhadap garis mendatar dari bagian penguat

koeffisien yang tergantung dari jenis tiang, seperti pada bagian utama

Tegangan yong diperbolehkan serta pemilihan bagian-bagiannya serupa dengan

ketentuan pada menara-menara baja, meskipun di sini tidak ada pemisahan antara beban normal dan luar biasa. Semua perhitungannya dilakukan seperti dalam keadaan normal pada menara baja. Gaya tarik pada kawat penahan (stay-wire) adalah jumlah dari { kali tekanan udara terhadap tiang dan kawat, beban sudut mendatar serta kuat-tarik tak-seimbang. Perhitungan dilakukan dengan beban-beban tadi pada arah kawat penahan. Beban tarik yang diperbolehkan kurang dari 112,5 dari kuat-tarik maksimum dari kawat penahan dengan harga maksimum 440 kg.

I

I Hl

i .ii

4.5 4.4,2.

Tiang Beton Bertulang

47

Pondasi Tirng

Ada duajenis pondasi untuk tiang baja: (a) pondasi beton dan (b) pondasi kerangka baja. Untuk pondasi kerangka baja dasarnya diberi kerikil atau beton untuk menguatkan kuat-pikulnya. Di sisi pondasi dipasang anker (guy anchor), periksa Gbr. 32.

Bagian Utama Beton

Pelindung

Siku ---1

Bagian Anker

Pelindung

Gbr.32

4.5

Permukaan Tanah

Pondasi Tiang Baia.

Tiang Beton Bertulang 4.5,1.

PerencanaanTiang

Beban yang diandaikan serta kombinasi-kombinasinya serupa dengan tiang baja. Oleh karena itu, hanya hal-hal lain yang dianggap perlu terutama dalam hal tiang beton yang dibuat setempat yang akan diuraikan dibawah. Tegangan yang diperbolehkanl) untuk tulang (reinforcement) baja adalah 1800

kglcmz untuk tegangan-tarik dan tegangan-tekan, bila baja SS-41 dipakai. Tegangan tekan sesudah 4 minggu untuk betonnya adalah 2W-240 kg/cm2. Tegangan tekanan standar yang diperbolehkan adalah I dari gaya tekanan sesudah 4 minggu. Tegangan geser yang diperbolehkan adalah 4,Skglcmz bersama dengan tegangan adhesi yang diperbolehkan sebesar 5,5 kg/cm2.

Kekuatan tiang beton bertulang jenis bulat dinyatakan oleh persamaan-persamaan:7)

O:A -/V

(60)

(61)

(62\

dimana s : jaruk eksentrik ekivalen dari poros tengah penampang (cm) 7' : jumlah momen-lentur karena beban yang diandaikan pada titik

19:

o,: o,:

ditentukan (kg/cm) jumlah beban vertikal karena beban yang diandaikan pada ditentukan (kg) tegangan-tekan maksimum dari beton (kg/cmr) tegangtn-tarik maksimum dari tulang baja (kg/cmr)

titik

yang yang

Brba.

48

r

:

Loefisien yang untuk perbandingan baja dan beton

:15

: o: 5:

p

Konstrutri EcnopangSalunn Trrnsmfui

garis tcngah tiang (cm); periksa Gbr. 33 dalamnya penulangan (cm); pcriksa Gbr. 33 jarak sntara ujung tekanan sampai poros netral yang dinyatakan olch pc$amaan

Gbr.

*

Xt

: ! - c *$

a.os"o pengandaian (periksa Gbr. 33)

x:r(I-cosg) Gt: ltryO *

r,: ,"lo(|*

Pcormpory Tierg Bcto Bertuleng'

(64) cos2

9)

.o''r)

+

dimana

: r, : P: 7

(63)

-

9c!6 P

sin e

-

rzrcoe

f)

(65)

"* n(|| + {.*'e)

nEPi1+(?)'

* "*,r}]

(66)

jari-jari tiang (cm) jari-jari sampai titik berat dari tulang baja (cm) perbandingan pcnulangan

4.6 fieng Kayu 4.6.1. Pertttungrn Tegrngrn Kccuali untuk tiang-tiang kayu khusus, perhitungan tegangan drlakukan atas dasar tekanan angin tcrhadap kawat dan tiang. Bila ada sudut mendatar dan tegangan tidak-scimbang pada gawang yang lebar, tiang harus dilengkapi dengan kawat-kawat

pcnahan. Faktor keamanan untuk tiang kayu adalah 3,0 dan perhitungan gaya dila-

kukan scsuai dcngan Pc$amaan-persamaan scbagai berikut:" (l) Untuk tiang tunggal tanpa kawat penguat:

fi>rcxry

(67)

4.6 (2)

Untuk jenis

- t2aj-*

11 atau

or,

,O*4ODoHz F"-'-T

(4)

49

Untuk tiang tunggal dengan kawat penguat:

g; >_ tox2oDoH2 (3)

Tiang Kayu

Untukjenis

II

o,Ss(Ztodh)

A tanpa kawat penguat:

24Ht

* O,SS(ElOdh)

2t

:

11:

: F: i(:

d,

(6e)

atau A dengan kawat penguat:

or, ,O*2ODoH'z - l2H!DroI0,255(2l0dh) F - '-" dimana S: gawang pembebanan (m) af : garis tengah kawat yang direntang (mm) lr : tinggi titik topang dari kawat (m)

"' :

(68)

r'f ;:;ff1'fi"

(70)

Pada Permukaan tanah

garis tengah tiang pada puncaknya (cm) panjang tiang di atas permukaan tanah (m) tegangan-patah (breaking strength) dari tiang (kg/cmr) faktor keamanan dari tiang koeffisien angin (1,0 atau 0,5)

Di dalam empat persamaan di atas ruas kanan menyatakan beban yang harus dipikul, sedang ruas kiri menunjukkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh tiang kayu untuk memikul beban tadi. Untuk keperluan terakhir ini tiang kayu harus diuji. Di Amerika Serikat, misalnya, kemampuan tiang kayu dapat diketahui dari hasil pengujian (dengan Cantilever Method), yaitu dengan menghitung tegangan serat maksimum (maximum fibre stress) pada permukaan tanah:t)

__F_ or: 32n2Pa dimana

ot: P: a: C:

(71)

te9angan serat maksimum pada permukaan tanah (kg/cm'z) beban pada saat patahnya tiang (kg) jarak dari permukaan tanah ketitik pembebanan (cm) keliling (circumference) tiang pada permukaan tanah (cm)

Bila tegangan serat maksimum di tempat patahnya tiang ingin diketahui, maka rumus yang digunakan adalah:t) 32n2Pa' or: -E-

dimana

or: P: s' : C, :

(72)

tegangan serat maksimum (kg/cm2) beban pada saat tiang patah (kg) jarak dari titik patah ke titik pembebanan (cm) keliling tiang pada titik patah (cm)

Tegangan serat menyatakan kekuatan tiang kayu, karena tegangan (stress) adalah gaya dalam (internal force), yang melawan gaya luar, per satuan luas. Gaya luar ini bcrbcntuk

bcban yang disebabkan oleh beratnya kawat dan isolator, tekanan angin, dsb. Oleh

50

Bab

4.

Konstnrtsi Faropang Saturan Transmisi

karcna gaya luar ini, maka tiang melentur, sehingga tegangan serat maksimum sama dengan tcgangan lcntur maksimum (ultimate bending strength) atau tegangan lentur patah, atau, scperti di atas, tegangan patah (breaking strength). ' Faktor keamanan (safety factor) ^F dalam persamaan-persamaan di atas digunakan sebagai jaminan keandalan dan keamanan, karena kekuatan kayu serta konstruksi tiangnya dipcngaruhi oleh berbagai faktor, dan karena diperlukan toleransi dalam ketelitian perhitungan, kesalahan pada pengujian, dsb. Karena dalam perencanaan tiang saluran transmisi selalu diperhitungkan dua keadaan, yaitu keadaan normal (tanpa kawat putus) dan keadaan abnormal (dengan kawat putus), maka faktor keamanannyapun berbeda. Untuk beberapa jenis kayu Indonesia direkomendasikan faktorfaktor keamanan 3,U,2 untuk keadaan normal dan2,4-2,8 untuk keadaan tidak normal. Di bcberapa negara yang sudah lama menggunakan tiang kayu, spesifikasi dan ukuran tiang ditetapkan dalam standar. Di Amerika, tiang kayu dibagi menjadi l0 kelas; pembagiannya diatur sehingga kekuatannya (nominal ultimate strength) sama untuk semua ukuran panjang dan semua jenis untuk kelas yang sama.e) Dalam standar ini juga ditetapkan ukuran keliling tiang 183 cm (: 6 feet) dari pangkalnya, untuk setiap kelas dan jenis kayu dengan kekuatan tertentu. Kekuatan nominal ini didapat dari pcrhitungan rata-rata yang konservatip dari tegangan serat maksimum dari sejumlah tiang kayu yang diuji. Ukuran puncak tiang juga ditetapkan, tetapi hanya diameter minimumnya saja dan besarnya sama untuk semua jenis kayu.

4.6.2. Pondrsi

dan Kewet Penguat

Kedalaman tiang kayu ditanam ditentukan dalam standar-standar. Di Jepang ditentukan bahwa bila panjang tiang kurang dari 15 m, maka { dari tiang ditanam dalam tanab. Bila panjang tiang lebih dari 15 m, maka tiang ditanam sedalam lebih dari 2,5 m Dita kondisi tanah kurang baik, maka dipakai angker-angker penguat. Kawat-kawat penahan (stay wire) dipasang sesuai dengan ketentuan-ketentuan yang bcrlaku untuk tiang baja dan tiang beton bertulang. Kekuatan pondasi tiang kayu sukar dinyatakan dalam angka-angka dan tidak begitu penting dilihet dari segi keamanan konstruksi seperti pada menara baja. Kegagalan pondasi tiang kayu, dalam artian seperti pada perencanaan menara baja (yaitu pergerakan kaki menara dalam tanah), tidak besar akibatnya kecuali bahwa tiang harus ditegakkan dan kawatnya harus direntang kembali. Atas dasar pemikiran ini serta pengalaman beberapa puluh tahun, maka di Amerika Serikat kedalaman tiang kayu ditetapkan sebagai berikut: Panjang tiang

(m):

Kedalaman tanam (m)

:

9.15 10,65 12,20 13,7A 15,25 16,75 18,30 19,80 I ,68 1,63 I ,83 I ,98 2,12 2,12 2,28 2,43

Kedalaman ini kelihatannya kurang masuk akal oleh karena kekuatan tiang atau kondisi tanah (seperti pada standar Jepang di atas) tidak diperhatikan. Namun, apa yang ditetapkan tadi dapat diterima, bila diingat bahwa tujuan penanaman dengan kedalaman tertentu adalah untuk mencegah terangkatnya tiang (kicking out of) dari tanah timbunannya, dan bukan untuk mendapatkan pondasi yang kuat (rigid). Sejalan dengan jalan pikiran ini maka, seperti di Jepang, di Amerika Serikat juga digunakan

4,7

Referensi

5l

kawat-kawat penahan (guy wires) untuk memperkuat pasangan tiang serta guna menahan lenturan karena beban yang berat. Berdasarkan pengalaman di Swedia dibedakan antara dua jenis tanah, yakni tanah friksi dan tanah kohesi. Untuk kedua jenis tanah ini digunakan pondasi normal dan pondasi khusus. Dalam kelompok pondasi normal termasuk pondasi dari batu dan penimbunan kembali dengan tanah. Pondasi khusus digunakan bila kondisi tanah kurang baik.

4.7

Referensi

l) 2) 3)

4) 5) 6) " 7)

8)

9)

Di dalam Bab 4 digunakan referensi terhadap karya-karya sebagai berikut: W. B. Woodhouse, "Overhead Electric Lines", lournal LE.E.E., vol. 67, 1929, hal. 2l'1. T. W. Schroeder, J. E. O'Neil, "Investigations on Wood Pole 345-kV Test Line", Proceedings, American Power Codereace, vol. XXII[, 1961, hal, 737-744. Japanese Electrotechnical Committee, Design Standard for Steel Transmission Towers, JEC-127, Denki Shoin. 1965. Japanese Electrotechnical Committee, Design Standard for Steel Transmission Poles, JEC-128, Denki Shoin, 1965. Notice of Ministry of International Trade and Industry regarding the Detailed Technical Standards of Electrical Installations (Japan), June 1968. Handbook of Electical Engineering, Institute of Electrical Engineers of Japan, 1967, hal. 1202. Ibid,hal.1205. Standard Methods of Static Tests of Wood Poles, ASTM Designation: D1036-58, Adopted, 1938, American Society for Testing Materials, Philadelphia, USA. Specifications and Dimensions for Wood Poles,05.l-1963, Approved March 5, 1963, American Standards Assocation.

BAB

5.

KARAKTERISTIK LISTRIK DARI SALURAN TRANSMISI

5.1 Konstanta Saluran Tahanan, induktansi, kapasitansi dan konduktansi bocor dari saluran transmisi dinamakan konstanta saluran (line constants). Konduktansi kebocoran pada umumnya dapat diabaikan dalam perhitungan karakteristik saluran.

5.1.1.

Tehenen

Tahanan dari penghantar-penghantar yang sering digunakan tertera dalam TabelTabel2 sampai dengan 9; nilaitahanan ini berubah dengan suhu menurut rumus

x,

:

dimana R, : R,, : a:

R,.

Il

+ a(t -

(73)

,o)]

tahanan pada suhu ,oC tahanan pada suhu looC koeffisien suhu massa konstan

Penghantar-penghantar dengan garis tengah (diameter) yang besar mempunyai harga tahanan bolak-balik effektip yang lebih besar karena effek kulit; meskipun demikian pengaruh ini tidak besar dan dapat diabaikan.

5.1.2,

Induktansi

Induktansi kawat tiga-fasa pada umumnya berlainan untuk masing-masing kawat. Ndmun, karena perbedaannya kecil, nilai induktansi dari penghantar yang ditransposisikan yang diambil, bita ketidak-seimbangannya tidak besar. Untuk susunan kawat seperti tertera pada Gbr. 34 reaktansi induktip urutan positip (positive sequence inductive reactance) dari saluran yang ditransposisikan dinyatakan oleh W. A. Lewis sebagai:r)

x r.

:

dimana /:

: GMR : r: K: $

f

(74)

0,004657 tos*ffi(Q/mile) frekwensi

geometric mean distance geometric mean radius

:

: tffi*4

(75)

(76)

i

jari-jari kawat konstanta

Oleh karena itu maka induktansinya dapat dihitung:

L: l+ 0,4605tog,oi (mH/km) dimana / : induktansi karena fluks magnet dalam kawat : 0,05 untuk kawat dengan penampang bulat (p :

(77)

1;

54

Bab

5.

Karaktcristik Listrik Dari Saluran Transrnisi

Harga-harga / untuk kawat lilit tertera dalam Tabel 26. Induktansi urutan negatip sama dcngan induktansi urutan positip. Tebel

26.

Nilal I rmtuk Krwet Lllit

Kawat Lilit Tak-Magnetik

A.C.S.R. Baja I

lilit

titit

l9 lilir

37

0,(541

0,0555

0,0529

7

I /l

{

\

I

\\ o\'

D"o

\t D*l

\ f

c

Gbr.34

/

o,,

V

\

lilir

0,0517

d

a

Das

61

Susunan Kawat untuk Saluran Ganda.

Baja 7

Aluminum 5

Bajal

Aluminum 30 Aluminum 54

o,ull

0,u40

q0435

rT ln" w -+ rl Hl

ln"

I"l

Gbr.35 Rangkaian dengan

Saluran

Kembali lewat Tanah.

Oleh karena arus melalui tanah, maka induktansi saluran transmisi yang memakai tanah sebagai penghantar kembali (return circuit) lebih besar dari yang diperkirakan bila tanah mempunyai konduktansi tak terhingga. Oleh sebab itu pula induktansi berubah dengan jalan yang dilalui dan frekwensinya. Untuk saluran transmisi satu-kawat dengan saluran kembali seperti Gbr. 35, nilai induktansi urulan nol dengan arus yang mengalir secara konsentris pada kedalaman H dinyatakan oleh2)

: o,l * 0,4605 log,o h+H (mH/km) dimana h+H:2H, I/. : kedalaman relatip : 300 m untuk lapisan (stratum) baru : 600 m untuk daerah pegunungan Lor

tzsl (7e)

Untuk saluran transmisi 3-fasa satu rangkaian atau 3-fasa dua rangkaian, induktansi urutan nolnya adalah:

:

! T

$

5.1

Konstanta Saluran

Lot:0,2 + 0,4&5logn% Loe

:0,35 +

0,4605

55

(mH/km)

(80)

togroW

(81)

2t:tDffi,

(82)

Bila harga sebenarnya tidak dapat diukur, nilai-nilai berikut dapat digunakan:

Lo':4'5 Lo':7'5 5.1.3.

mH/km mH/km

Dtt Kapasitansi

Bila saluran seimbang (balanced) maka harga pendekatan (approximate) untuk kapasitansi (seperti pada induktansi) dapat digunakan. Untuk penghantar dengan jari-jari r seperti pada Gbr. 36,

maka kapasitansi urutan posilip

atau

negalip dinyatakan oleh3)

/- _ 0,02413

"'- r*-9 dimana D:^Wm,:^mil,

(83)

Gbr.

36

Susuoan peaglrentrr.

(84)

Kapasitansi terhadap tanah untuk satu kawat dinyatakan oleh

/-

_ o,o24l3

"-

(pFlkm)

rogroT

(8s)

-fr

Harga kira-kira dari 3C dan 6C yaitu kapasitansi gabungan terhadap tanah dari 3 dan 6 kawat dinyatakan oleh

0.07239 "" _,_ _g7r togto

/^ o,L:_

Di

(pFlkm)

(86)

0.1448

6-4F-

to9roV6,rp_i

(PFlkm)

(87)

dimana

n: [{n, I

hz

+

h3)

p':1lffiSox^ymxffm,;E;)l,

(88) (8e)

Kapasitansi positip dan negatip jarang dipengaruhi oleh kawat tanah, sehingga dalam perhitungan dapat diabaikan. Tetapi, kapasitansi urutan nol naik k;ra-kira 8l untuk rangkaian tunggal dan kira-kira, l7/, untuk rangkaian ganda bila ada kawat tanah.

56

Bab

5. Kar*tcrirlik

Li6trik Dari Saluran Transmisi

5,2 Gejala Korona Untuk saluran transmisi di atas 100 kV, gejala korona menjadi penting. Gejala ini menyebabkan hilang-korona (corona loss) dan gangguan radio (radio interference).

5.2.1.

Tegrngen Kritis untuh Gcjrla Korona

Gradien tegangan yang menyebabkan gagalnya gaya dielektrik udara adalah 30 kV/cm pada keadaan standar (untuk Jepang 20"C dan 760 mmHg)". Tegangan dimana korona mulai terjadi disebut tegangan kritis, Gradien tegangannya pada permukaan kawat dinyatakan oleh

Eeo:#a,,r(t-,'#) : D: ,: 7:

dimana d

kepadatan udara relatip

:

(kV/cm nilai effektif)

(e0)

0,3866

(el)

ffii

tekanan udara (mmHg) suhu udara ("C) jari-jari kawat (cm)

Gradien tegangan pada permukaan kawat untuk saluran transmisi 3-fasa dinya-

takan oleh

. _ 0,4343E "c__r log,o: dimana

E: P:

(kv/cm)

(e2)

tegangan fasa (kV) jarak ekivalen antara kawat (cm)

Oleh karena itu, tegangan kritis untuk korona dinyatakan oleh

s,:#6,,,(r

+

W),be,o*#"

(kv)

(e3)

Bila dimasukkan faktor permukaan kawat rno (periksa Tabel 27) dan keadaan udara pada umumnya maka tegangan kritis dinyatakan oleh Tsbel27. Faktor Permukaan Kawrt Kondisi Permukaan Kawat

l,o

Halus

Kawat Kawat Kawat Kawat Eo

:

Padat Yang Kasar Tembaga Rongga

Lilit 7 Lilir 19 - 6l 4l,Bmon

,6, , (,

* 5#) , bs,o L

0,93 0,90 0,83 0,80

- 0,98 - 0,94 - 0,87 - 0,85

(kv)

(e4)

Faktor udara rz, adalah 1,0 untuk udara baik dan 0,8 untuk hujan. Untuk kawat berkas dupleks gradien maksimum pada permukaan satu kawat dinyatakan oleh')

D _Er(l *2rlS)

Lg2

-

2rln

D

W

(es)

5.2

Gejala Korona

57

sehingga tegangan kritisnya dapat dihitung

Eo,

:

, , 97,6mom

01301

r|z'trffi

,

bgro

(e6)

f,

5.2,2. Hilang Korona Ada beberapa perhitungan-perhitungan teoritis dan empiris mengenai hilangkorona, tetapi teorinya masih belum diketahui dengan pasti. Menurut Peek hilangkorona dinyatakan oleh6'] p

: r'

6{.f

+ 2rJD-r,(ros,,2)'tr

s

-

m6E's,)t0-z (kw/km-l kawat) (e7)

sedang menurut SatoT)

dimana

,: *t * 25)r2(Es - moE'oo)to-2 (kw/km-l kawat) Eio : 2l,l kV/cm A : 0,448 untuk kawat padat (solid) : 0,375 untuk kawat lilit ,f : frekwensi sumber tenaga (Hz) m: momr

(e8)

Rumus-rumus hilang korona yang lain adalah persamaan Peterson, persamaan Holm dan persamaan diagramatik dari Caroll.t-e)

5.2.3. Berisik Korons Berisik korona (corona noise) merupakan masalah yang serious bagi penerimaan radio pada frekwensi medium. Karakteristik berisik ini dipengaruhi oleh gradien tegangan pada permukaan kawat, kondisi permukaan kawat dan cuaca sekeliling. Berisik ini dipancarkan dari permukaan kawat, dan merupakan gejala yang sulit menerangkannya. Teorinya belum diketahui secara pasti, serta masih diselidiki terus di beberapa negara.

Penyelidikan yang dilakukan di Jepang menunjukkan bahwa kuat medan berisik pada frekwensi I MHz dan jarak l5 m dari saluran transmisi dalam cuaca baik dan berawan adalahro) (99) No : il, + 3,5(Eg - l, + nf, (dB) 0dB: lpV dimana i/, : kuat-medan berisik untuk kawat dengan garis-tengah d dan gradien

N,

:

tegangan pada permukaan kawat E, kV/cm

kuat-medan berisik untuk kawat dengan garis-tengah 30 mm dan gradien tegangan kawat 15 kV/cm; biasanya

Na

:

ngan43+2dB

^{, dianggap sama de-

faktor koreksi sebagai fungsi garis-tengah, periksa Gbr.

37

Dalam keadaan hujan nilai kuat-medan pada umumnya bertambah besar dengan kira-kira l0-20d8; dalam keadaan cuaca yang paling buruk kenaikannya malahan dapat mencapai 25 dB.

58

B8b

5.

Karaktcristik Listrik Dari Saluran Transmisi

Kuat-medan berisik berbanding terbalik dengan tingginya kawat di atas tanah dan menurun dengan jarak tegak lurus dari saluran dipangkatkan dua. Saluran distribusi yang berdekatan dengan saluran transmisi sangat dipengaruhi oleh berisik radio karena induksi dan rambatan (propagation) berisik tersebut. Untuk melindunginya digunakan kabel-kabel yang perisainya (shield) ditanahkan.

tt

-'\YUd.n lril

0o *

t-, xI

'--a' -/:J

5.3

Purkel Pcogirimr

Gbr.

n2226,o313E12

37

I

Ea

II

I

qf! u-tl f2

/

Gbr.

,*^,*-J^-lrpt{.

Es

-t2 r -16

l--

Hfir

/

T_, a E

./

2

Z

I

38

Uiung

Pocrimru

Rangkaian Ekivalen untuk Sduran Transmisi Jarak-Pendek.

Gri*Tarrf, Krnt(nl) FektorKorcksiBerlstkKoroor.

Karakteristik Penyaluran Daya Dalam mempelajari karakteristik penyaluran daya (yakni tegangan, arus dan hilangdaya) dalam keadaan normal,lazim diandaikan saluran transmisi dengan (a) rangkaian yang konstantanya didistribusikan, atau (b) rangkaian yang konstantanya dikonsentrasikan (lumped atau concentrated), yaitu bila salurannya pendek.

5.3.1. Selunn Ttensmisi Jarah

Pendek

Oleh karena pengaruh kapasitansi dan konduktansi bocor dapat diabaikan pada saluran transmisi pendek (kurang dari 20 - 30 km), maka saluran tersebut dapat dianggap sebagai rangkaian impedansi yang terdiri dari tahanan dan induktansi (periksa Gbr. 38). Dengan demikian maka impedansi Z dan admitansinya Y dinyatakan oleh

2:il:(r*jx):R+jX t:yl:(g+jb):G*jB dimana r : tahanan kawat (O/km) : g: D:

x

(100)

(l0l)

reaktansi ltawat : 2nfL (O/km) konduktansi kawat (U/km) suseptansi kawat :2nfC (U/km)

Bila kondisi pada ujung penerimaan diketahui, maka hubungan antara tegangan dan arus dinyatakan oleh

E,:

E,

*

/R cos g,

*

IX

sin g,

(102)

dengan regulasi tegangan

E,

A E,: E, * (n cos g, * E,

X sin p,)

(103)

5.3

: E,: P: X: cos g, : sin g, :

dimana

E,

Karakteristik Penyaluran

Daya

59

tegangan pada pangkal pengiriman te+anBan Pada ujung Penerimaan

jumlah tahanan saluran ((l) jumlah reaktansi saluran (fl) faktor daya pada ujung penerimaan faktor-daya buta pada ujung penerimaan

Sebaliknya bila kondisi pada titik pengiriman diketahui maka

:

E,

5.3.2.

E,

* IX sin g,)

(/R cos g,

-

(104)

Saluran Transmisi Jarak Menengah

Saluran transmisi jarak-menengah dapat dianggap sebagai rangkaian rangkaian a, periksa Gbr. 39. Untuk rangkaian I persamaannya adalah

I

atau

zlz

z12

k .\t? !!:

ft

(b) Ranelrltr

(a) Rangkalan T

Gbr.

39

cos

{,

I

Rangkaien Ekivalen untuk Saluran Transmisi Jarak-Menengah.

E,:E,(r*T)+i,Z(r*T i, : i,(, *'4) + E,y

(l0s) (106)

Untuk rangkaian z persamaannya adalah

5.3.3.

E,:

E,(t

i,:

i,(r

+ze

(r07)

+ i,2

-+): d,v(, "+)

(108)

Saluran Transmisi Jarak Jauh

Untuk saluran transmisi jarak jauh konstantanya didistribusikan,

sehingga

persamaannya menjadi

(loe)

E,: i,cosh ctl * i,Zosinh til i,: i,cosh dI *'zo ! sinh cil dimana 2o ci

:

:

impedansi karakteristik konstanta rambatan

(l l0)

: \tlv

: Jfr

(r

r

l)

(fi2)

5.

Bab

60

2&

Tdel

Karaktcristik Listrik Dari Saluran Transmisi

Konstrntr Kutub'Enpet untuk Berbagai Rangkaian

hml($ubEor.r B

c

z

o

o

v

I

1*+

2,$+ff)

YI

.t*. z,Y, 2

I

o

o

A

!-*_+!!-

lngo.tlEissi

z

PEdcl ImDcd&.i

TruEfrm.q

-l:Ee,i 4 fir, r'+'l

L.

,+

.

Et

ilh

Elrb.odirrl[

Tnnsfmi

1

Gh/ZV Km&h Didiilrihlitr

D

{V7T

=o+zl

Er

. z.Y, +-Z-+ .

n.

a,B,c,D,

-

E#

-.i.

7-,.

=2o+

=vr.+T

=o*{

ff

+. z,Y" m+ .

i,v, +--rtr-+ .

)

B

c

D

A

Bt+ A,Zn

ct

ct+ D,zn

A,+C,ZB

Bt+DZn

A,+C,ZB

fttA,+c,2-t

Et

ar{fi

i ' _2, ' 120 _...,

t

Zn

E

fi77s*JVT

A

E.-Et ---1---4E9--l-

=+!F{

a*fzv

1

DI

i,+4,2o+

ct

D,+ C,Zn

CtTtTs

Itb,+i,z-t

o,z^+i,z-i|aG,+A,2-+ b,i-+e,2-2-t

E

A,+it,i,

BI

CI+

D'YI

b,

AI

Bt

i,+

a,t,

D,+ B'Ys

!iI

t

cE

I vB

!

'i Q:J

[:i'r

!l

T@

E.

l--{',".4 [:J

EW

,.

I

-

b,*,+

D+hys

b,t,!,

&AI+D,B'

a,c,+ctD,

B,C,+ D,DI

t,A,+c,a,

s,A,+ b,a,

/|c.+c,Dt

BIC'+ D'D'

+ b,A,2

+

+

i,A,z

+

i,A,+i,b, A,b,i

b,A,+ b,b,

+

A,tA,t,+c,b,l +b,tA,i,+b,bs

f;.b,--f,ih ,. Y!!,c'!:l

+

A,A,+c,i,

FE.

c,+ A,Ys

B,

^+hY,

b,A,2

^c,+aD. +A,b,v

+b,b,;r A,tb,A,+ +

b,is

b,tb,i,+

b,i.

b,

b,+b,

bs

c,tA,A,+ C,b,l +

b,(4,i,+ i,bs

Cr*CrA

tA,-h6,-b,t B,+ b,

b,b,t

BrCr+ DrDt +

b,b,ir

c.lBtA.+ D,B) +

it ti,i.+ b,bs &

Dt*

DBt

8,+t,

5.3

Karakterisitk Penyaluran Daya

61

Persamaan di atas dapat ditulis sebagai

E':

AE'

ii'

(l l3)

Di,

(u4)

+

i,:CE,+ dimana3)

+{# +% + i:Zosinhri/ - 2(, *+ +% *%) * A: b:

cosh

rit: t ++

c: zolsinhd/: r(, ++ +%.+ ffi

(r r5)

.

(il6)

+ ...

(r l7)

ib-BC:t

(r r8)

B,C,D

disebut Konstanta Kutub-Empat; berbagai konstanta untuk

Konstanta A,

bermacam-macam impedansi tertera dalam Tabel 28.

5.3.4. Diagram Lingkaran

Daya

Daya lY, pada titik pengiriman dan daya W, pada titik penerimaan terbagi atas komponen-komponen effektip P, dan P, serta komponen-komponen reaktip Q, dan Q. menurut persamaan-persamaan

llr:

P, * iQ, Ll/,: p, * ie,

(r le) (120)

dimana (periksa Gbr. 40):

p,: e,: p,: e, :

dimana

p sin (0 _ 90" + p) m,E! p cos (0 90" + p) + il,8? p sin (0 90. _ p) _ mE: _ pcos (0 + 90" _ f) + nftr

I

*

p:E,E,fb (125) : 0 sudut dimana d

f:

(l2r) (122) (r23) (124)

o (MVA

mendahului li, sudut ordinat garis (.ss,, ltR,)

A

E:^-jn b i: ^' - jn' {Bb: }. -,,

(126)

-(n -

jn)Ezn

P

:

EsEnlb

M' M

(127) (128)

cos

Gbr. 40 ini dinamakan diagram Iingkaran daya, yang dapat digunakan sebagai alat untuk menghitung besarnlz P,, Q,, P, dan Q, untuk beban tertentu. Dari rumus di atas dapat dilihat bahwa daya maksimum yang dapat diterima

terjadibila0:fi.

sn(^'

- in')t"

Gbr.40 Diagram Lingkaran

DaYa-

{, :

6.95

Bab

62

5. Karakteristik

Listrik Dari Saluran Transmisi

5,3.5. Hileng Deya (Rugi) Transmisi Hilang-daya (rugi) transmisi terdiri dari rugi tahanan, hilang korona dan hilang kebocoran (leakage loss). Untuk saluran pendek, hilang daya utama adalah rugi tahanan; periksa 1.5. Untuk saluran transmisi jarak jauh, rugi transmisi dinyatakan oleh

Pt:

:

P,

-

m'E?

(t2e)

P,

*

mE!

-

2psin (90"

-

p)cos9

Bila tegangan saluran konstan, maka hilang daya dapat dinyatakan hanya sebagai fungsi dari sudut fasa 0, sehingga diagram lingkaran hilang-daya seperti Gbr. 4l dapat dipakai. Dengan cara di atas dapat dihitung angka-angka tahunan sebagai berikut: Daya penerimaan tahunan : Daya penerimaan maksimum x 8760 x faktor daya tahunan Hilang-daya tahunan : Hilang-daya maksimum x konstanta hilang daya x 8760 Ada beberapa cara untuk menghitung konstanta hilang-daya, satu diantaranya adalah menurut rumus (periksa 1.5.1.): -fur dimana

/r,

:0,3.fn

*

O,1(fo)'

(s)

adalah faktor beban-tahunan

,.

t-

Es- I l, it c, bt J-^e"

U

di

a E + s

Gbr.42 Rangkaian

aao2

t

Konstanta

Kutub-'Empqt.

-

Gbr.4l Dirgrun Lhgkaran HilangIlaya-

5.4

Stabilitas Sistim Transmisi Kemampuan saluran transmisi untuk menyalurkan tenaga listrik secara kontinu dalam keadaan beban yang konstan ataupun yang berubah sedikit demi sedikit (tidak mendadak) dinamakan stabilitas keadaan-tetap (steady-state) dari saluran tersebut. Kemampuan saluran transmisi untuk kembali seimbang bila tiba-tiba terganggu dalam keadaan-tetap dinamakan stabilitas keadaan-peralihan (transient-state) saluran tersebut. Daya transmisi dimana stabilitas dapat dipertahankan untuk kedua keadaan di atas berturut-turut dinamakan batas daya statik dan batas-daya peralihan.

5.4 5.4.1. Stgbilites

Stabilitas Sistim Transmisi

63

Keadean Tetap

Dimisalkan sebuah rangkaian konstanta kutub-empat seperti Gbr. 42, dengan tegangan terminal mesin serempak pada titik pengiriman i, dan titik pengiriman d,. Untuk saluran transmisi biasa tegangan terminal pada titik pengiriman dan penerimaan dipertahankan (konstan) pada perubahan beban sedikit demisedikit. Dengan demikian maka dapat digambarkan diagram lingkaran dengan anggapan bahwa 8, adalah impedansi antara titik penerimaan dan pengiriman. Oleh sebab itu, maka persamaan dayanya adalah

p,

:

P,:

p^ sin (0 90" + p,) P^ sin (0 + 90" - f ,)

* m'E? * mEl

(130)

(r3r)

dimana

P^: E,E,f b E": E,€1'

E,:

(r32) (133) (134)

E,

Lengkung P. dan P. tertera dalam Gbr. 44.

o I

Ft Ft

t,, o Psz Psr

Prt Pr2

Ez

Et 0

E1

Gbr.43 Diagram Lingkaran Daya un-

Gbr.

tuk Tegangan Pengiriman den

44

r0z

Lengkung Daya Sebagai Fungsi Perbedaan Sudut Fasa'

Penerimaan Konstan.

Apabila komponen tahanan dari impedansi rangkaian diabaikan, maka

m: m' :0 fr:90" sehingga

P,:

P,

:

E'rE'

sino

:

P-sin0

(

r3s)

Pada Gbr. 43 bila saluran transmisi beroperasi antara titik Eo dan f'o pada diagram lingkaran daya tersebut, maka keadaan-tetap dapat dipertahankan meskipun titik-titik operasinya berpindah ke E, dan F, sesuai dengan kenaikan fasa menjadi

0+L0.

&

B8b

5. Karaktcristik Listrik

Dari Saluran Transmisi

berpindah ke E, dan Bila sudut fasa dinaikkan terus sehingga titik operasinya Fz(RF.sejajardengansumbuP),makadapatatautidaknyakeadaan-tetapdapat mesin-rnesin serempak pada titikdipertabankan tergantung kepada momen inersia keadaan-tetap dapat titik pengiriman dan peneri-a"n. Sudut fasa 0. dimana operasi oleh persamaan: dipertahankan disebut sudut fasa batas, dan dinyatakan

tano.:ffi$nP,

(136)

: .I : or:

(r37)

dimana lil

Iotz

Itlofit€r inersia (kg-m') kecePatan sudut (radls)

Bila diandaikan bahwa

: c,o atau Wo ) W^, w^ : ao atau Wn)) LYo, wc : Wn, maka f ,: nlZ ws

maka 0^ : fl, maka 0^: r - f

t

5.4.2. StabilitasPerelihan beban t'ertentLi dapat terjadi peruPada waktu saluran transmisi beroperasi ,pada

bahandayasertasudutfasaSecaratiba.tiba,misalnyakarenaperubahanbebansecara tiba-tiba,pemutusanrangkaianparalel,hubung-singkatpadasaluran'pemutusandan

penyambungankembalirangkaiansesudahhubung.singkatsertaputusnyakawat. mempertahankan stabilitasnya Dalam keadaan demikian, rnaka ,alu.an tidak dapat dansinkronisasihilangbilaperbedaanfasamelebihiSuatubatastertentu. Adabeberapu"u,_"untukmenganalisakeadaanperalihan;disinidigunakancara sama.luas(equalareamethod).Bilaterjadihubung-singkatpadasalurantransmisi ini g, maka terjaCi perbedaan antara daya yang sedang beroperasi pada daya P. sin dengandayamaksimurndalamkeadaanhubung-singkalP^,sin0;dengandemikian terjadi percepatan oleh daYa (t38)

Po:

Po

- P.rsin0

Par sin 0

0o

02

0t Sudui

GLr.45

0r

0'

Fu

Hubungan antara DaYe dan Sudut Fasr dalam Cara Sama-

Lrns.

0o

Az Sudut

Fur

Gbr. 116 HubunganantaraDayadanSudut Fasa bila Teriadi Hubung-

Singkat yang Ditiadakan.

kemudian

5.5

Traasnisi

Kapasitas Saluran

65

Dengan demikian maka adanya sudut 0, sehingga persamaan berikut dipenuhi menen-

tukan kondisi stabilitas Po(O,

:

- 0) + P^r1cos 0, -

cos 0o)

:

g

(r3e)

Dalam Gbr. 45 daya Po yang dipilih sedemikian rupa sehingga luas daerah 0-l-2 sama dengan daerah 2-3-4 menentukan titik batas stabilitas. Bila sebuah rangkaian diputus sesudah terjadi hubung-singkat, maka perbedaan fasa maksimum 0' untuk memungkinkan sistim memiliki kembali stabilitasnya dinya-

takan oleh persamaan (periksa Gbr, 46):

Po(?r- 0) + P^/cos0'- cos0o) + f,o1cos0r- cos0'): Q (140) dengan pengandaian bahwa Po, P^t (waktu hubung-singkat), P.o (sesudah hubungsingkat ditiadakan) dan 0o diketahui.

5.5 Kapasitas Saluran Transmisi Kapasitas saluran transmisi jarak dekat dibatasi oleh besarnya arus yang dapat disalurkan dengan aman dan oleh jatuh tegangannya. Untuk saluran transmisi jarak jauh kapasitasnya harus dihitung dengan menggunakan rumus-rumus daya pada titiktitik pengiriman dan penerimaan atau dengan memakai diagram lingkaran seperti diuraikan di atas. Untuk saluran jarak jauh pertimbangannya adalah stabilitas peralihannya dan besarnya kapasitas pengubah fasa (phase modifier), oleh karena membe-

titik-titik pengiriman dan penerimaan. Untuk menentukan hal ini perlu dipertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut: (a) perbedaan fasa yang serasi antara titik pengiriman dan titik penerimaan (misalnya, antara 30' - 40"); (b) kapasitas yang serasi dari pengubah fasa; (c) effisiensi penyahrran yang sempurna. Kriteria untuk menentukan kapasitas saluran dilakukan dengan dua cara: sarnya perbedaan sudut fasa antara

(l)

Pembebanan Impedansi Surja

(2)

(Surge Impedance Loading). KoeffisienKapasitas.

5.5.1. Cara Pembebanan

Impedansi Surja

2,8 2,6

oi I

Beban saluran transmisi P, dinyatakan oleh persamaan

P.: dimana

E,

:

X

(Mw)

tegangan kawat (line-to-

line) pada ujung Z, :

(141)

peneri-

maan (kV) impedansi surja dari saluran (O)

Oleh karena harga ini diperkirakan terlalu rendah (underestrmated) maka dipakai faktor koreksi seperti tertera pada Gbr. 47.

z.t

'a 2,2

E 5

2'o

I aa' tI &

t.c

r,a

A

.i

t,t t,z ,,0

E ',' i o,a 0,4

l@

2N

3N 1@ 5OO Sduu (km)

600

Pmleug

Gbr.

47

Koefisien Pembebanan Impedansi Surja.

6

Bsb

5.5r.

5.

Karalctcristik Listrik Dari Saluran Transrnisi

Cara Kocfisien Ihpocltas

Kapasitas saluran transmisi P, dapat dinyatakan scbagai fungsr dari tegangan pada

ritik penerimaan E (kV) dan panjang I (km):

P dimana k

Z,: 5.6

F2 : kT (Mw)

: : : :

(142\

koeffisien kapasitas 600 untuk saluran 60 kV 800 untuk saluran 100 kV 1200 untuk saluran lt$0

Hasil kedua cara di 4A0 dan /<

:

kV ke atas

atas sama untuk panjang saluran kawat tunggal 480 km,

1200.

Pembumian (Pentanahan)

Titik Netral

Untuk saluran transmisi tegangan rendah jarak-dekat tidak diharapkan terjadinya gangguan-gangguan meskipun titik netral tidak ditanahkan (ungrounded neutral). Tctapi hal ini tidak berlaku untuk saluran transmisi tegangan tinggijarak-jauh. Gangguan-gangguan yang mungkin terjadi pada saluran-saluran tersebut terakhir ini bersumber pada gangguan stabilitas pada hubung-singkat satu'fasa, gangguan (interference) telpon karena induksi, kapasitas interupsi dari pemutus beban yang kurang memadai, serta daya isolasi peralatan yang tidak sesuai. 5.6.1. Mecrm Sistim Pembqmien

Macam sistim pembumian digolongkan menurut jenis impedansi

titik

netral

terhadap tanah sebagai berikut (periksa Gbr. 48):

,r *---7

,-"o-al i^

Gbr.

(l) (2) (3) (4) (5)

48

Sistim Pembumirn.

sistim tidak ditanahkan (2,: co'S sistim ditanahkan langsung (2, : 0) sistim pentanahan dengan tahanan (2,: R) sistim pentanahan dengan reaktor (2,: ix) sistim pentanahan dengan gulungan Petersen

(2,: jx,Zo: a) Pembumian discbut effektif bila impedansi pentanahannya ditekan, sehingga tegangan pada fasa yang tidak terkena hubung-singkat, bila terjadi hubung-singkat catu

5,7

Referensi

67

fasa, kurang dari 1,3 kali tegangannya dalam keadaan normal (tanpa hubung-singkat).

Kondisi pembumian effektip didapat bila xo xo

s x, <

dimana Xo : Xo : Xr :

(143)

3xt

0u)

tahanan urutan nol dari rangkaian reaktansi urutan nol dari rangkaian reaktansi urutan positip dari rangkaian

Pada umumnya sistim pembumian langsung memenuhi kondisi di atas.

5.6.2.

Perbandingan Sistim Pentanahan

Titik Netral

Bila impedansi titik netral besar, maka arus hubung-singkat untuk hubung-singkat satu fasa kecil sehingga gangguannya berkurang kegawatannya. Sebaliknya, hal itu merugikan dilihat dari segi isolasi peralatan karena tegangan pada fasa yang baik menjadi lebih besar. Bila impedansi titik netral kecil, maka manfaat dan mudaratnya kebalikan dari apa yang diuraikan tadi. Itulah sebabnya, maka pemilihan impedansi titik netral harus didasarkan atas hal-hal di atas, dengan memperhatikan tegangan transmisi, daya yang disalurkan, panjang saluran, dsb. Dalam Tabel 29 ditunjukkan perbandingan antara berbagai sistim pembumian.

5.7

Referensi

Di dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya sebagai berikut: C. F. Wagner, R. D. Evans, Symmetrical Components, McGraw-Hill Book Company, New York, 1933, hal. l3Gl39. 2) J' R. Carson, "'Wave Propagation in Overhead Wires with Ground Return",

l)

Bell System Technical Journal, Yol. 5, Oct. 1926, hal. 539-555.

3) C. F. Wagner, R. D. Evans, op. cit., hal. 182-196. 4) Japanese Electrotechnical Committee, Standard Atmospheric Condition Denki 5) 6) 1) 8) 9)

Sho-in, 1968. C. F. Wagner, diskusi untuk "Relative Surface Voltage Gradients of Grounded Conductors", AIEE Transactions, vol. 67, Part II, 1948, hal. 1590. F. W. Peek, Jr., Dielectric Phenomena in High-Voltage Engineering, McGrawHill Book Company, New York, 1929. Calcalation of Corona Loss in Transmission Lines, Technical Report, No. 40, hal. 3, Institute of Electrical Engineers of Japan, 1960. W. S. Petersen, diskusi untuk "Development of Corona Loss Formula", AIEE Transactions, vol. 53, 1934, hal. 62-63. J. S. Caroll, M. M. Rockwell, "Empirical Method of Calcuiating Corona Loss from High-Voltage Transmission Lines" AIEE Transactions, vol. 56, 1937,

hal.

l0)

558.

"Transmission", Handbook of Electrical Engineering, Institute Engineers of Japan, 1967, hal. 1162.

of

Electrical

68

q d E !,

e 0

Eo.

.E

!

.2

(r)

€

(,

u c

€'s EE d;E'

iE Ed

&

E

.9

5

TA

6

a

.! 3 a

)

6l

a cl

00

E ct

€o

E E

ET

Ee

ii:

t

E

43 3!

E:

.!

.E

!

Er ';'ag3

tr

E

5 .! J F e

)

,

E

c o c

*^ 6,

tle EE d{ .-_ 6 HC a6

I a

.EJ .9 a

a

! E

I

il

)r :,E

A

E

p

I

a c

iP J!

!

3

!

cc .=6

o I

!

.2A

a

E

a

6q

c

r

iE

!i

ji

d aB !aE o

v c

.E d

p

t c ! u

_a i* i! ,i, .-o A' a!

'-

>'a

3i :!

?! !,

a

3

DJ. lc c) =D l!

e

A

E.!

I c t c .A .^E

iE

gE

{ a c

E

'c

A

E

rr3 9A ab

Er

t

F!

o

r;.5 !oI

! a

E!

ii a

a d

E

t-

.Eo

;E3 TE

iEr!

:AaB

gE:

E.

r.ii {E

rE

EC E

EI

x

d

ii

4.

ii

gE

..9 E! !: JT €=' 69

c E

t 5 a e

.!? E!

IE

!g 1.a E. a,

E! :g

!-s

,&

.g5

'i4

iE

E c

l-! Et

Er rI E-a E: 5r 5I

ei

II

E

? !

a a

a,4

az o, E!

,v ,a l! r= !D

i!5T --a

E5E 5 t-

ol

ED

IE EE

,,2 EJ

i! E:

:-

t;l EE

uo

}I

0

o

F

oIa

ca

x !

a !

A c

EE

E!

E.q

a,

!l x'i

I E a D 2 t

t

3!

:t

7

t E

$

a

E

A

{

-

€

IFi I:

J Ei pi r -!

a!

?7

5!

-

!t .E qq !

IA

r

E

q

i.

,J

I

EEi

FE E!

o

2

2t

v,

i€ €5 Ef 4C

t.i :9

6r t5 a

.ttt E

E

cr

p

t

E .E

t 6

tq

\ !

.3

a ac

-: .a

:r d.=

a a c & o

E. oi

I

. z2 rt. ,2E

:l

(s

.I E u :l tl tt E

ar.!

'-t Ir t: -x

u

!l

c

&

l.= it ,E

.!l

9r oi

a

tE. EI

{o EI

1!

a

E

i

i![

o

t

c

uE

I,

E

a

o?

i-r t

?

tq ts

a !a

E

ET

=o lc

i

Ei"Fi -:5; E -! E:€; st 3 iE"i <. -45 lrtE E5 ! b :! 5.8 5 xt a! a r.a g.E

!

*3

;E an= i

!:

!; E,,

E'-

E

s: r

tE

c q

(

ae

\ tt Ilr

t'i I !r:-,.E

i

.l s

, , D

.9"

iiE t

!l

E{

E

a!

D 6

t' ! b

cEE

,E

b ar .o

€Ets

3

Jti

1C Cq

ilE

E

ril ac

.

IE g

I a !

'8:

E'

ta d!

I ii: 55E;

=_ t

a 6 !

! E-

r!

1i 3;

rEr ! c E.-

i€

EE

,!

;i!

E

?! :i

.!

3r

J

,t

€.!

3,

ei E

D

tc

E

!r

2

a 'a

JC

!

!

E

o

I

€t i:€

I

o

ET

l!

)

Egi E3!

'i i ! I

E

aE

6 ! 4 AI A

a a

tE

'I -ri

:.!

- Ec

I

,c

! E 9E

ii

lE i5 !:oroaa EEE:E

E

!>! E

6

E€r O

iE!

ac

lq 3a i! c!

'i€

is cF-

i6iiii

LO

A

ta

o .! a!

!

o\ t\

F

J. E= 'I 'D

I t a

t

.;

8: L! 9'; , .:a

A

11

6'

iE; '5,! r

E

a

!

iEi .:E!

J a

I

!

xc?E E=

E

E!

ii

li

t

6

fo

,;

a

!i it

o 00

.E

Ic

g,

rf E'

q)

E

IEAE! EE H :E E E: !5

(, e)

I -

a-

0a o.x c e zt!

cl

il

E

.-i

! ir Ei E E li€ >EZ 9E EEi; !:f -= i:: o{ EisgEi r.l Ei 9 c

E

i:i i :I oo ,s-Ed 3= Ec

6l

I

: E.F.E 3!!c ? EX:

.tI E

to E

a

*:

a

sI

e a I

t

,!

x!

ii

.2 E

a

E

B

BAB

6. GANGGUAN PADA SALURAN TRANSMISI DAN INTERF'ERENSI PADA SALURAN KOMUNIKASI KARENA INDUKSI MAGNETIS

6.1

Sebab.Sebab Gangguan pada Saluran Transmisi Oleh karena Ietaknya yang tersebar di berbagai daerah, maka saluran transmisi mengalami gangguan-gangguan baik yang disebabkan oleh alam; maupun oleh sebabsebab lain. Dalam Gbr 49 ditunjukkan secara statistis gangguan-gangguan yang terjadi pada saluran transmisi di Jepang selama l0 tahun antara tahun 1955 dan tahun 1964. Gambar ini menunjukkan bahwa pada saluran transmisi di atas l87kV jumlah gangguannya adalah l,l per 100 km per tahun; pada llo 154 kv adalah 2,4, pada 44 -.7j kv adalah 5,8, sedang pada saluran 33kv ke bawah gangguannya adalah 1,0 per 100 km per tahun. Data gangguan di Indonesia dewasa ini sedang dalam tarafpengumpulan. Hampir semua gangguan pada saluran 187 kV ke atas disebabkan oleh petir, dan lebih dari 70/" dari semua gangguan pada saluran ll0- l54kV disebabkan karena gejala-gejala alamiah (petir, salju, es, angin, banjir, gempa, dsb.) Gejala-gejala alamiah lain yang terjadi pada saluran 60 kv adalah gangguan oleh binatang (burung, dsb.). Karena letaknya di daerah tropis, gangguan karena es dan salju tidak diharapkan terjadi di Indonesia (kecuali di pegunungan-pegunungan tinggi di lrian Barat). Gbr. 50 menunjukkan jenis-jenis gangguan yang terjadi, sedang Gbr. 5l menunjukkan macam kerusakan yang terjadi sebagai akibat gangguan tadi. Dari jenis-jenis gangguan yang terjadi, yang paling besar jumlahnya adalah hubung-singkat satu fasa dengan tanah. Alat yang paling banyak menderita kerusakan adalah isolator.

6.2

Jenis Gangguan Jenis gangguan dibagi menjadi dua kategori:

(a) (b)

Hubung-singkat. Putusnya kawat. Dalam kategori pertama termasuk hubung-singkat satu atau dua fasa dengan tanah, hubung-singkat antara dua fasa, dan hubung-sirtgkat tiga fasa satu sama tain, atau hubung-singkat tiga-fasa dengan tanah. Seperti terlihat pada Gbr. 50 hubung-singkat satu fasa dengan tanah paling sering terjadi. Dalam kategori kedua termasuk putusnya satu atau dua kawat. Kadang-kadang hubung-singkat dan putusnya kawat terjadi bersamaan. Kadangkala terjadi juga hubung-singkat di beberapa tempat sekaligus.

Bab

70

6.

Gangguan pada Saluran Transmisi

P.d.ot .. (7J

fr10 Huiu, Arrin, dra GcmprBuui Es rhn Seliu

Pctir

Gmm,

Debu drn Ges

Pcmburuhen

lPhtor

Xekuru3en-kekurengen peda Perrlelen

Discbrbkan oleh Pcrelaten lein

Eutug

den Bineteng Lain

6 nvt

dibr*rh33kV 1+77kV

r------r ll0-150 kV a--"'-r dirtrs lt7 kV

Kslahen Menosie Xeslehen Pekeria Seluren

Keselahen Lein

Gbr.49 Data Gangguan di Jepang

menurut

Sebabnya (f955-1964).

Persentase ( %)

Persent.se ( 7o)

o lo 20 30 4t)

o301050 HubunB Singkat Satu Kawat ke Tanah Hubung Singkai

Antara Fasa

Konstruksi Penopang

l.olatn,

F I

Penshantar

Hubung-Singkar L__ klrene Pembumian

Kawat Putus

,

c:= dibeweh 77 kV r-- ll0-l54kV -: diatas lt7 kV

t' Fr

Lain-lain

50 Data

Gangguan di JePang menurut Jenisnya ( 1955-1964)

tr--

L_-l]?:,

=.S

g drbawah 77 kV .-j I l0-ts4 kv --l dirrrr l8l l(V

Isoletor dan Peoghanlar Laio-lein

Gbr. Gbr.

5{)

5l Data

Gangguan di

JePang menurut Akibat (Kerusakannya)

terhadap Peralatan (1955-r964).

6.3

6.3 Cerr Menghitung

Cara Mcnghituag Hubung6int$t

7t

Hubung-Singf,at

6.3.1. Srturn Pcrhitrmgrn Oleh karena saluran dan sistim transmisi berbeda karakteristiknya pada berbagai tempat, maka digunakan satuan m.k.s yang sama pada tempat-tempat terscbut. Oleh karena kebesarannya yang ribuan kali satuan-satuan yang biasa dipakai, maka dalam perhitungan hubung-singkat digunakan kebesaran yang sesuai, misalnya I.000.000 kVA. Kebesaran yang dihitung merupakan persentase dari kebesaran referensi itu (caranya disebut cara persentase) atau merupakan kelipatan dari kebcsaran itu (caranya disebut cara per-unit). Nilai 100 f atau I per-unit (disingkat p.u.) dipilih untuk dua satuan listrik, misalnya untuk daya dan tegangan antar-fasa (line voltage), kemudian dicari nilai persentase atau per-unit dari satuan-satuan lainnya, misalnya arus kawat. Dengan demikian

didapat:

: Y Qwn :

w Qoon

v Q00%) x I (tw%) x JT I 0oo%) x z (tmfl) x JT

(l4s) (146)

Bila hubungan di atas sudah ditetapkan, maka impedansinya dalam persen atau perunit dapat dihitung dari persamaan-persamaan berikut:

z(%):'ffixloo Z(pu)-w Z(Q): z@\

(147) (148)

(l4e)

ya

:

(r s0)

Apabila MVA dasar atau tegangan dasar dirubah, maka impedansinya disesuaikan pula: Impedansi (MVA dasar baru)

:

Impedansi

(MvA

dasar lama)

, ffi*Hi@r,",r"

(r 5r)

Impedansi (tegangan dasar baru)

: 6.3.2,

Impedansi (tegangan dasar lama)

. l$ffifitffi]'

(152)

Perhitungen Hubmg-Singket Trt-Selmbrng dengen Crre Komponen

Slmetris Perhitungan tegangan dan arus pada titik-titik hubung-singkat dapat dilakukan bila sistimnya sederhana dan seimbang. Namun untuk sistim tiga-fasa yang tidak seimbang penghitungannya menjadi rumit. Oleh karena itu sistim tegangan dan arus tiga fasa yang tidak seimbang itu perlu dirubah lebih dahulu men;adi komponen-komponen simetris yang seimbang. Penghitungan kemudian dilakukan pada siscim-sistitl yang seimbang tadi, lalu hasilnya digabungkan kembali untuk mendapatkan nilai yang dicari pada sistim yang semula (yang tidak seimbang). Suatu kebesaran tiga-fasa yang tidak seimbang dapat dinyatakan oleh jumlah tiga komponen yang seimbang.

Bab

72

6.

GanSSuan pada Saluran Transmisi

Ketiga komponen ini merupakan bagian dari dua sistim tiga-fasa yang perputaran fasanya berlainan serta sebuah sistim satu fasa. Komponen-komponen urutan positip (positive-sequence) dinyatakan dengan subskrip ,1, komponen urutan negatip (negative-sequence) dengan subskrip 2 dan komponen nol (zero-sequence) dengan subskrip 0. Hubungan antara komponen' komponen ini dengan komponen-komponen tiga-fasa yang asli (dinyatakan dengan subskrip-subskrip a, b dan c) dinyatakan oleh persamaan-Persamaan berikut;r)

E,: Ir E. + dEb+ drE.)l E,: {r E"+A2Eb+di")l .t Eo: t. E,+ Eb+ E,) 3-t

(ls3)

|

i,: *,,(i" +aib+,az i,: Ir,(i, t;zi i -d;1

(154)

l-(i,*t- ir+ i"1:l io: !{i, l3 Olmana a: -Z: Z l l3 a_:_T_Zl

(r5s) (156)

Sebaliknya dari komponen-komponen simetris dapat pula dihitung tegangan dan arus setiap fasa sebagai berikut:

E,: Er+ E, + E, Eo:

E,:

i,:ioai,+i, io: i":

I (157)

-r d,E, -r af rl Eo -+- dE1 + d'Er) Eo

io io

t

,l

-r 'dirf di, - d'ir)

(l

a2i,

58)

Dengan menggunakan substitusi di atas, maka keadaan tak-seimbang pada titik hubung-singkat untuk sebuah sistim transmisi yang rumit dapat direpresentasikan oleh sebuah rangkaian ekivalen yang mensimulasikan keadaan hubung-singkat itu. Hal ini mempermudah penyelesaian persoalan dengan rangkaian-rangkaian analop seperti, misalnya, dengan penganalisa jaringan bolak-balik (A.C Network Analyzer),

6.3.3. Cara Menghitung Tegangan dan Arus

pada

Titik

Gangguan

Bila terjadi hubung-singkat atau kawat putus pada saluran transmisi, maka tega' ngan dan arus pada waktu gangguan terjadi dihitung dengan rangkaian impedans komponen simetris sebelum terjadi gangguan tersebut' Bila impedansi komponen' komponen adalah Zr, Z, dan Zo, arus gangguan adalah Irt, Irr dan Is1, tegangan gang' guan adalah E11, Ezrdan Es1, serta tegangan fasa sebelum gangguan adalah Eor,makt tegangan dan arus komponen simetris dinyatakan oleh rumus-rumus seperti terteru dalam Tabel 30.2)

6.3 Tabel

30.

Cara Menghitung Hubung-Singkat

Rumus-Rumus untuk Perhitungan Tegangan dan Arus Hubung-Singkat

Hubung-Singkat Tiga-Fasa

;;L"r lF:Z ttr:

2r2oE,, Err: - izrz2: Z;Z;+Z,Z;TZZ 22208,, Eor : - iorzo:

4

Hubung-Singkat Satu-Fasa ke Tanah T

irr : izr: ior -' : Zt*Zz*Zo ir: ir, * i* I ior:3iop

Err:

Eo,

n;+Z,Z;TTil

(e)

E"tZ'

Zt*Zz*Zo

Kawat Fasa a purus

i,,

E,r(Z, +- Zo) : 2'2,lZ;Zo + Z;4

- 20E., t ZrZ, + Z2Zo 2zEot ior: ErZr* -2rZo * 2r2o Er, - Err: Eot - irrZ,

- irr2r: E.r=z+*2:=Zt-lZz-fZo

E.,:-i.,2,:'

.n--

-

Eor: -iorzo: ' -=1".--= ZtrZr-+70

ZtZz

2r2oE,,

2rZz* 2rZo * 2r2o

Hubung-Singkat Dua-Fasa

Er,-Err:-irrZ,

:mz;z;w

i,,: -i"": Zt*Zz -E"JiF: J5 ilP Er, : Eo, - irr7r:

"

rrF:-

Zt'L Z2Zol(22 + Zo) E"r(Z, 2'o) --ZrZz - Ztzo- i- ZzZo

_

-f L6 2.2 =--l--E-

zr2oE", :27;27;z7o

='''2+, Zt*Zz

E,t

i-2oi '- tzF

2r2oE,,

Eo,-Eor:-ior2o

Hubung-Singkat Dua-Fasa ke Tanah

;

73

(f)

Kawat

D

i : rzF : ror :-ttF -i -i

, ,i -?:!,,a: ZzZo ,_

'2"' -=-j-=-ltp Zz -f Lo

+

4" G1 - Zr+Zz*Zo

2-o)

Er,-Err:-irr2,

. ZrF', : - Zr*Zz-rZo

lor:

+{ - Z.I1-. ZtZzlZtZo*ZzZo

Eor-

ZJZ;-* h

ir: i"-3i0, Er, - Err: Eo, - irr2,

t tP

ZtZz + ZtZo

dan c putus

Eo,-Eor:-iorZo

Ert:E,r- irr2,

zo,E., :-, ZriZz*Zo

,

, 24,.L, : ZrZz*ZtZo*ZzZo

6.3.4. Cere Menghitung Arus Hubung-Singkat 3-Fasa Maksud menghitung arus hubung-singkat 3-fasa adalah untuk mengetahui kapasitas pemutus-beban dan pengaturan rele pengaman. Impedansi saluran transmisi dapat dilihat pada 5.1. Untuk impedansi mesin-mesin serempak dipakai reaktansi subtransien Xo" dengan mengabaikan tahanannya. Untuk mesin "salient-pole" tanpa gulungan peredam (damper winding) dipakai O,85Xd" sebagai reaktansi subtransiennya. Untuk impedansi trafo digunakan reaktansinya

B8b

74

6.

Gangguan pada Saluran Transmisi

dengan mengabaikan tahanan. Beberapa harga reaktansi mesin serempak dan trafo tertera dalam Tabel 3l dan Tabel 32. Arus komponen simetris do untuk hubung-singkat 3-fasa dinyatakan oleh persamaan (periksa Tabel 30):

r,o:#T:ffixr, dimana V: /, : Xr %X,

(lse)

teBangan sistim maksimum (kV)

arus yang bersangkutan dengan jumlah seluruh sumber daya sistim kapasitas sistim (kVA)

_ -*---T-v:

:

rcaktansi urutan positip dari sistim dilihat dari titik gangguan (O) reaktansi diatas dalam persen atas dasar Y dan I Tabel

31.

Reaktansi Mesin Serempak (%')

Xd,

Jenis Mesin

Xd,,

Generator Turbin Generator Salient-Pole dan Motor dengan

23

-35

l8

-

30

Gulungan Peredam Generator Salient-Pole tanpa Gulungan Peredam

20-s0

13

-

35

20-45 30-60

(:

xd')

Pengubah Fasa Serempak

32.

Tabet

l8-38

Reaktansi Transformator (7") Reaktansi (%)

ll

4,5 5,0

33

5,5 7,5 7,5

,,1

65 77

ll0

10

t54

ll

187

12

220

l3 t4

275

Apabila dalam keadaan peralihan (transient) komponen searah dan atenuasi arus dimasukkan (periksa Gbr 52), maka nilai efektif { dari arus hubung-singkat 3-fasa dinyatakan oleh persamaan

:

3)

r,: AoJffi-(/fff

x

r,o

(160)

dengan harga puncak (crest)

1,.: dimana lo : K, : Ka

:

^rfTAo(("

-r

Kd)

x

I,o

(

161)

koeffisien yang menyatakan pengaruh beban pada arus hubung-

singkat, dianggap : 1,05 koeffisien yang menyatakan atenuasi komponen bolak-balik, periksa

Gbr.

53

koeffisien yang menyatakan atenuasi komponen searah

6.3 Crn

Mcnshitung

HuburU€iqtrt

75

Untuk atcnuasi arus hubung-singkat dalam waktu sctengah pcrioda (cyclc) berlaku hubungan:.'

JWF:t,S

f,.*Iir:l,t schingga didapat

K.

:

I

dan

(r:OrE

6.3.5. Crre Meqhtturg AnB Tsrsh Guna menghitung interferensi

karena induksi

clektromagrretis

perlu dihitung arus hubung-singkat satu-fasa (periksa Tabcl 30):

I,:#z

Gbr.52 LeCklrltg Anr H+ hng€lttgtnt TlfeFese.

(162)

dimana E r : tegangan fasa maksimum (kV)

2r,2r,20

:

impedansi komponen simetris (O)

Dalam pcrhitungan ini diandaikan hal-hal berikut: (l) Tahanan pcmbumian di tcmpat hubung-singkat diabaikan. (2) Tahanan penghantar dan tanah diabaikan (kecuali bile impedansi pembumian titik netral dari transformator kecil).

(3)

Reaktansi hilang-daya dan eksitasi dari transfonnator diabaikan; hanya

rcaktansi bocor yang dipcrhitungkan. (4) Tahanan gefterator dan mesin serempak pcngubah fasa diabaikan; hanya reaktansi X) yang diperhitungkan; tetapi untuk sistim yang ditanahkan penuh .fan bila hubung-singkatnya dapat ditiadakan dalam waktu singkat dengan pemutus-beban kecepatan tinggi, maka reaktansi yang dipakai adalah Xj'. Reaktansi urutan negatip dianggap sama dengan X) atau X)' . (5) Impcdansi beban dianggap tak terhingga besarnya. , Bila titik netral dari transformator ditanahkan di bebcrapa tempat, maka pcrhitungan arus hubung-singkat dibuat di beberapa titik hubung-singkat yang dipilih secara bebas, dan perhitungan arus hubung-singkat rnenuju titik hubung-singkat itu dipclajari. Ternyata bahwa arus herbung-singkat ini bcrbanding tcrbalik dengan impedansi urutan nol dari rangkaian pada ke dua bclah pihak dilihat dari titik hubung-singkat. terscbut. t,0 0,9 0,e

\

It-

0,7

l'

wtr IlI

o,o 0,5

Iv

0,4

0)

s 6.7 I'olL

r0 tI Gb.

Nrd

I

l/2 gerL& qLrtcat

TN

0rr ac.r

lv

12

s,

GctTrtL-r M- S.llr..a.ir Grhrr Hr

r.

ift- S.h.r.?oh rrn G.ha.. lrrrtr I

ll ilt

6.3 Crn

Mqrshitung

Hubung€injker

75

Untuk atcnuasi arus hubung-singkat dalam waktu sctengah perioda (cyclc) berlaku hubungan:.,

Jffi|

F:

f. + .K.: l,t

schingga

didapat

t,s

r(, : I dan

Kr:

0,E

6.3.5. Care Meqhtturg Arus Tsrsh Guna menghitung interferensi

karena induksi elektromagnetis perlu dihitung arus hubung-singkat satu-fasa (periksa Tabel 30):

Gbr.52 Lqfkrry Atu Hohry-Slng}ai TlrrFere"

dimana

t, :

tegangan fasa maksimum (kV)

2 r, 2r,20

:

impedansi komponcn simetris

(fl)

Dalam pcrhitungan ini diandaikan hal-hal berikut: Tahanan pembumian di tcmpat hubung-singkat diabaikan. (2) Tahanan penghantar dan tanah diabaikan (kecuali bile impcdansi pembumian titik netral dari transformator kccil).

(l)

(3) (4)

Reaktansi hilangdaya dan eksitasi dari transfonnator diabaikan; hanya reaktansi bocor yang diperhitungkan.

Tahanan generator dan mesin serempak pengubah fasa diabaikan; hanya reaktansi X! yang dipcrhitungkan; tetapi untuk sistim yang ditanahkan penuh dan bila hubung-singkatnya dapat ditiadakan dalam waktu singkat dengan pemutus-beban kecepatan tinggi, maka reaktansi yang dipakai adalah Xj'. Reaktansi urutan negatip dianggap sama dengan X) atxu X)'. (5) Impcdansi bcban dianggap tak terhingga besarnya. Bila titik netral dari transformator ditanahkan di beberapa tempat, maka perhitungan arus hubung-singkat dibuat di beberapa titik hubung-singkat yang dipitih sccara bebas, dan perhitungan arus hubung-singkat nrcnuju titik hubung-singkat itu dipelajari. Tcrnyata bahwa arus hubung-singkat ini berbanding tcrbalik dengan impedansi urutan nol dari rangkaian pada ke dua belah pihak dilihat dari titik hubung-singkat. terscbut.

Wrtn tn gerL-

qL&.r oJlr&ir 5 6.7 I,olI.

e 9 ,0 il

t2

Gtr.53 Nfel f.

G-rr?rlbrhr M.th S.Irf-iC. ll-S.k aa-!r trf Grhfr Grhfr ?rn-r frnr-r T

Itl IY

t rl tIt

Bab

76

6.4

5.

Gangguan pada Saluran Transmisi

Interferensi Elektro-Magnetis terhadap Saluran Komunikasi 6.4.1,

Tegengan Iuduksi Elektro-Magnetis kerena Arus Unrten Nol

Tegangan induksi elektromagnetis karena arus urutan nol dinyatakan oleh

: dimana : M: Y ar

: : I

Io

jaMlol

(Y)

(163)

frekwensi sudut induktansi bersama (mutual) antara saluran tenaga dan saluran komunikasi (H/km) sfus urutan nol (A) panjang saluran yang sejajar

Induktansi bersama melalui rangkaian kembali ke tanah dinyatakan oleh persamaan Carson-Pollaczeks

:

5'5)

u : l(zn ylKl"/b'l(hr-hr), ) *, -

nr(r'r-+ /,,))) ro-{

i(*

(H/km)

(164)

atau

":{#"ercHE

t4t} x ro-.

(H/km)

(165)

Persamaan (164) digunakan bila

lKwFr4F,Tij < * sedang persamaan (165) dipakai bila/KD/besar. Dalam persamaan-persamaan tadi

17: 6tztt*@@ (cm-,)

| : 1,781I (konstanta Bessel) l, : tinggi saluran tenaga di atas tanah (cm) hz: tinggi saluran komunikasi di atas tanah (cm) 6 : jarak mendatar antara kedua saluran (cm) a : konduktivitas tanah (emu)

(166)

a

berubah rnenurut keadaan tanah sepanjang saluran transmisi; di Jepang nilainya kira-kira (0,25-200).tg-tr emu dan tahanan jenisnya 5-4000Om. Bila tidak ada harga o yang diketahui dapat digunakan rumus?,

o dimana ,f

:1,5 x l0-r,-/i/ (emu) : frekwensi sistim tenaga

(167)

Bila tidak ada harga o yangterukur, maka untuk tegangan induksi elektromagnetis dapat dipakai rumus praktis:

Y: Kfrozl tv dimana tr1:

:

(r68)

- 4)'t0-' untuk daerah datar (flat) - 8).tg-r untuk daerah pegunungan

(2,5 (5

Chusus untuk contoh Gbr. 54 berlaku hubunganr)

''+-#r1;p*

tfu

(l6e)

6.4

77

Referensi

dimana suku pertama adalah

untuk jarak 100-5000m antara kawat tenaga dan saluran komunikasi, sedang suku kedua adalah untukjarak kurang dari 100 m. Pengaruhinduksi untuk jarak lebih dari 5000 m diabaikan.

6.4.L Cen

Melindungi terherlap

Sdunn

Xonuikui

Gbr.54 Pcisi Saluran Transmisl Te. nag! terhsdrp Sduran Komunik8sl.

Irdulsi

Eleh&omagnetis

Perlindungan terhadap induksi elektromagnetis dapat dilakukan pada saluran tenaga maupun pada saluran komunikasi. Pada saluran tenaga perlindungannya dilakukan dengan: Membangun saluran tenaga sejauh mungkin dari saluran komunikasi, meskipun segi-scgi tekno-ekonomisnva pcrlu diperhatikan dalam pemilihan lintasan

(a)

(b)

(route) bagi saluran-saluran tersebut. Memasang kawar tanah pada saluran tenaga sehingga tegangan induksi

berkurang. Perlindungan pada saluran komunikasi dilakukan dengan cara:

(a) (b) (c) (d)

6.4

Memasang arrester.

Menggunakan transformator yang mengisolasikan (insulating transformers) interferensi. Memasang kawat-kawat pelindung (shield wires) dan gulungan-gulungan pelindung (shielding coils). Menggunakan kabel yang bertameng (shielded cables) sebagai pengganti kawat-kawat telanjang.

Referensi

l) 2) 3) 4) 5)

6) 7)

Di dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya berikut ini: C. F. Wagner, R. D. Evans, Symmetrical Components, McGraw-Hill Book Company, New York, 1933, hal. lGl7. J. E. Hobson, D. L. Whitehead, "Symmetrical Components", Electrical Transmission and Distribution Reference Book, Westinghouse Electric Corp., East Pittsburgh, USA, 1950, hal. 25. Special Study Committee, 'Method of Calculation of Short-Circuit Currents in Transmission Systems", Journal, Institute of Electrical Engineers of Japan, No. 67, 1947, hal. 215.

"How to Calculate Short-Circuit Currents in Transmission Systems", Journal, Electrical Cooperative Research Association (Japan), vol. 20, No. 6, 1964, hal. 10. J. R. Carson, "Wave Propagation in Overhead Wires with Ground Return", Bell System Technical Journal, vol. 5, Oct. 1926, hal. 539-555. F. Pollaczek,- "ueber das Feld einer Unendlich langen durchflossenen Einfachleitung", Elektrische Nachrichten-Technik, vbl.3,-Scpf. 1926, hal. 339.- " 'Transmission", Handbook of Electrical Engineering,Institute of Electrical Engineers of Japan, 1967, hal. ll7l.

BAB

7.1

7.

PENERAPAN RELE PENGAMAN

Unn Relc pcagaman untuk caluran transmisi mclindu"g oduran dan pcrabtan tcrhadsp kcnrcatan dcngan cara mcnghilangkan gangguan yang tcrjadi 8oc.ra ccpat dan tcpat. IGcuali itu ia berugaha membatasi dscrah yang tcrkcna gaogguan scminimum munglin rchingge mutu dan kcaadalan pcnyaluran tcrjamin. Banyak sckali macam sistim pcngaman yang diketahui; banyak juga &rajat [gmampuan pcnpmanannys. Untuk esluran transmisi yqng penting scring dipatai jcnir 'pilot rrlsy', mcskipua sistim selc arus lcbih (ovcrcurrcnt) juga dapat dipakd. Oleh karcna itu pcmilihan jcnic rclc pcrlu dilakukan dengan saksama, dengan mcnperhatikxn frckwcnsi gangguan, pcntingnya saluran yang hcndak dilindungi, faktor-faktor tckno-ckonomisnya, kckurangan dan kelcbihanjcnis yang satu tcrhadap yang lain, drb.

7.1.1. Pcrfublau nagcart f,cumporn Pcogurnrn Ddam pcmilihan rclc dari scgi kcmampuannya urtuk menpmankan sduran tranrmiri bcberapa pcrtimbangan perlu dipcrhatikan: (a) Koordinasi antara kcmampuan kcmbali kc kcadaan normal dan Lcmampuan mcngctahui adanya gangguan; pcnting sckali bagi sistim rclc pcngilnan untuk mcngctahui adanya gangguan dan mcngamankannya dcngan mcmpcrhatikan kcmampuan untuk lcmbali kc kcadaan normal socara otomatis. Misalnya, bila sistim Ecnutup kcmbali rangkaian l-fasa (singlc-phasc rcclocing) dipakai, maka sistimnya harus dapat mengctrihui fasa mana yang tcrgsnggu.

(b)

(c) (d)

Kemampuan rlcktip; gsngguan harus dihilanglan dcngan intcmrpsi tcrbatag pada dacrah scminidum mungkin, scsudah gangguan itu dikctahui dengan tcpat. Bila digunakan sistim 'zone-stcp tripping" maka dapat dipakai sistim rtle arus lcbih atau rple arus lcbih yang mengarah (dircctional). Untuk saluran transmisi rangkaian ganda dapat digunakan sistim pengaman yang mcmakai input sckundcr (scpcrti dengan trafo ukur), misalnya dengan sistim pcngaman arus-rimbang (currcnt-balancc) kalau 'rries tripping" diizinkan. Bila diinginkan pcnjatuhan (tripping) kcccpatan tinggi, dalam hal'scrics tripping" tidak dipcrbolehkan, maka sistim'pilot rclay' harus digunakan. Kcpckaan operasi; rele harus bckerja dcngan kcpckaan (scnsitivity) yang tinggi, artinya mclalui tegangan dan arus yang dicatat ia harus dapat mengctahui gengguan yang sulit sckalipun dan dengan kcccpaten kerja tertcntu. Waktu bckcrja; dalam hal tcrtcntu rclc harus bckcrja dalam waktu singkat, dalam hal yang lain ia harus bekcrja dengan waktu yEng tcrtunda (timc

dclay); scmuanya ini tcrgantung kcpada batas stabilitas dari sistim dan kcccpaten bckerjanya,alat-alat pada sistim tsb.

Bab

80

7.

PeneraPan Rcle Pengaman

(e)Pengarnanancadangan(back-up);dalarlrhalreleutamatidakbekerja,harus gangguan tetap (back-up relay system) sehingga ada pengamun"n "ioungan dapatdihilangkan.Sistimpengamananrelecadanganinibertugasmenga. mankandaerahnyasendiri'danmengamankandaerah'daerahyangbertejaerah-daerah tetangga tersebut tidak tangga dengannya, bila rele dalam bekeda.

7.1.L

Sistim Tenaga Pertimbrngen mengenri Kondisi

Beberapakondisipadasistimtenagaperludiperhatikandalampenerapanrele: berubah' dengan berubahnya (a) Daya terbalik; tegangan dan arus garlgguan perubahan arah power). oleh t"r.nl iti1a" atau tidaknya arah daya (back

dayaperludiperhatikanbilasistim..pilotrelay''dipakaipadaterminalbeban atau terminal yang berubah dayanya' pengabercabang di tengah; sistim (b) Rangkaian ;;;;"r""' sejajal dan yang ganda vang tidak sesuai untuk saluran manan ,.iri;;;1;"toi..-piot"ction) Pada tersebut' saluran pada ditrubungkan scjajar atau bilf sesuatu cabang saluran.banyak(multi.circuit)yangsejajarperubahanimpedansiurutan.nol rangkaian tetangga' dan adanya arus harus dicatat dalam hal pembumian urutan.nolharusdicatatdalamhalberbagaisaluranterpasangpadamenara dihubungkan dengan cabang saluran yang sama' Bila suatu sumber tenaga (distance relay) untuk mengukur di tengah, maka kemampuan rele larak itu arus gangguan dalam daerah jarak ke ,"nrgut" berubah pula; disamping dari daerah tersebut, sehingga rele arah yang oilinauTgi mengalir ke tuar akan terpengaruh' idirectional relay) dengan

(e)

Sistim

p""l-*i""

dan

titik pembumian;

arus dan tegangan berubah

bcrubahnyasistimpembumian(effektipatautidak),sehinggahaliniberpengaruhpulapadasistimpenga*"n"nnyu.Untuksistimyangditanahkan effektipsistimrele.jarakseringdipakaidalampengamananterhadaphubungsistim relenya yang tidak dibumikan secara effektip singkat' U;;;k 'i'ti'n

dipilih'"at'nifi"ttrupasehinggareletidakbekerjaterhadaparuspemuat hubung-singkatnya

itp"a"tti

urutan-nol'yang semu' karena"arus

"'u"' juga penting dalam pemilihan ",", kecif. Titif pcmbumiannya

sistim pengamanan

tersebut.

1.13.

Contoh Penerrpn Sistim Pengemerrn

Tabcl33mcnunjukkancontohpenerapanrelepengamandanTabel34memberikan akan diuraikan lebih sistim

berbagai jenis t

"

"'",',',

s

isti

rclc;;*;"r"rup"i

U"rU"gai

Pcngamanan

m rele arus'lebih.; sc perti it n :o-i:.::'^T., :::'" bila waktu bckerjanya

:i":*-,ffi il::;'; rele-arus-lebih dipasang

dngk{t d;; oleh rcle-arah; -berdekatan lebihlamamakindckattcmpatnyadsrisumbertcnaga,makahanyarele Dengan a"ng"r, ritik ganggul,r"ng bekerja' arur-teuiivang dcmikiarrhanyarangkaianyangrcrkenagangguansajayangdibuka(selected Eipprng)n"fi"--ftUnbefcrjrpaO"*"ttud"o"*lcbihtertentu'Gbr'55 ujung; untuk yang sumber tcnsganya ada di dua monuniukkar lebuah shtim ujung saja' tcnsganya hrnya ada di satu eistim radial, yritu yang rum*I

7.1 Unun c EI a

s

tlq

d !!

tr

c

u, I a

E,

d

U

di

J I ai

a!t

$

il

JI 6

xai

Jql

ql

&

d

d

E

o

&

o o

o

,

CI

o t)

$ $

a

3 ET

3

$

B

o

o

o

4 & c

H

o

o o

o

s

al

&

F

s

o

$

.9 0)

o

Il D

D

E

CI

t

a $ $

3a

F

.o

J,, EE

EI

ga

E

f

$

at

t

e.A

.BE F'l od

a)

a)

c

d

o

.9 o

.g o

4

d

o

56 ilt

J' c

al

J'd E c

tc

J d L

c

o

il

EI

,3

6

E

g

I.q)

F

t

a) o, o o I il ila) c

Iaa

cd

Ja

a

D

-c)

tt

c

Ic

!

5o

s

a

d J

a

! D

It

a)

ta

8l

*

a)

6,

E

s d 6 e Iral to E

6

xcl

o0

t

(A

D

o

o

o

t: d

?

c ilo

a,

d

tu

a)

o

c,

t o

a,

a)

o

o

c c

&

,

a

d k

c

t) o

a)

-o a) Fl

,3

&dl

o

c

d

a)

o

e)

a) a)

o

*

il I

&

d

a)

a)

c

il

o

o

q

E o E

ql

lr E

c !

xt) xsqt c

a

E

(h

E

qt

& q

A

c d

a0 a)

d

d d

a

A

A E

0

a (.) (r)

3c lr

o0

E

a

D

tr

oa

0c

q,

qt

a)

o

\ E

tr

il

&

o

o

A

E

{ d

tr o 9r E (A

.. E

V)

6

c a D a

,38

fra)

,ig co

38

EE

Jcl

pi

G,

rQ

c

Eu AE ^a

{tr aE trO d 0

a)

4

d

o

o

A

A

tr

c E.E 'au

d^

5A EO

Ea

trq

$s

d

tr*,1. Ec $E

^08

CI

E& {o HO

$!

()

o

I

6!

Iql

o

c

d

E

o

a)

o

TT

*

I

b

g

o

&

&

a)

TE

;iE EO

{o

xd

EH

o

(,

ir

7 ()

tr

a

aE

BU ta,

AE

t<

ti

,a

.

e3

d

E.9

oD

td

.9 a,

a

6

d tr ql

E

I

't E

T 0 gr

5c

E8 Io

l)

3d

al

3E

co 6 ,l-

d

cd

= I

8.9

xc

rl

o

o

H

E$ E.q

Ji

eE

6^ .oE co

vca c !o

q

-otr qo

{

d d

P d D a

00

c

c,

al

c t) (,

&

J d

CI

r:r

ET 9lo

a)

o

B!

a)

q,

.c t)

o

/,

&

,

tr

ig

-

J' d

t f

C'

ctl

F

a Iqt € i:

!c

CI

aa t

tc cc

E; aa LC

!'

&d

c a)

co

bb?. hr$oRdohnoe!

82

Td3a. I&&I*Jflet bR.b

rffd

tbM

D,i.inn

Rnuu

t-

T.-

EtYIbe + rst (C - 9f)

77777 P

lzWse + rtlz

(c-r)

x I

T

Ofrd MIIO

- XrY' * KtWcg(O -

c\

+ XtIr

(R X1

tnnoOU

T-XrY'*KJ' (f,r : 0)

l:

D* /R

T

MHO

- XtY' * &YIeot(0 -

a)

x T

Kooduktrod

Sucetrri

* KrYr * Kfl (c

csO

:0r

T-XrYt+XIYIsile (c - 9f)

A"

L"

7.t tm

83

Wrfnu qpcrlsi

Anb Opcrrd

W.ktu Opcr.li

Rrtr Gtr.

g, Pcqamm

Salcaa dcogn RdG Aru

kblL

hanya relc-anrs.lcbih ya[g dspat mcmcnuhi tugas pcngrmanan tsnpa rclc arah.

Untuk mcmungtiokan'sclccted trippiag" dari giansgpsn dalam waktir scsingkat 6ung&in, scbaiknya dipakai rele dcngan karaktcristik pcngrnduran waktu yang terbalik (inversc tinc dclay), bila nilai arus hubungsingtat ditcntukan tcrutama pada titik gangguan. Bila nilai terscbut ditcntukan dalam kcadaan operasionil, maka scbaiknya dipatai rplc dengan karaktcristik pcngunduran waktu tertentu (definitc timc dclay). Bila arus hubung-singtat dan arus bcban tidak bcrHa, harus digunakan relc arus-lcbih dengan pcmbatasan tc6angan (voltage restraint). Meskipun sistim rclc arus-lcbih ini scdcrhana dan murah harganya, waktu bekerjanya sering lambat sckali, schingga ia tidak scsuai untuk lrcngamanan sistim-sistim yang banyak bagianbagiannya yang harus dijatuhkan (tripd) dan saluran-saluran transmisi yang penting. Ssitim rcle aruslebih biasanya dipakai scbagai pcngaman cadangan pada saluran transmisi tcgangan rendah dan scbagai pcngiaman sduran distribusi atau bila biaya untuk pcngamanan dcngan rele jarak tidak dapat dipcrtanggung jawabkan.t) $/ettu Opcnri

lw.r*

opcnsi

t

GL. 56 (2)

Pqrrrrn

Sdurn

dr!.r

Rdc

J.r.lt

Sictim rclc-jarak; sistim ini dipakai untuk mcngamankan saluran transmisi tcrhadap hubung-singkat antar-fasa dan antara fasa dcngan tanah (dalam hal sistim dibumikan effoktip). Gbr. 56 mcnunjukkan contoh penerapan pada

Bab

84

7. Pencrapan Rclc Pengaman

sistim penjatuhan daerah secara bertingkat (zone tripping). Tingkat pertama

Al - Fl dipasang

jarak 70 -90% dari daerah yang dilindungi, sehingga penjatuhan (tripping) dari daerah tersebut berlangsung dengan kecepatan tinggi. Guna menjamin bekedanya pengamanan disekitar terminal daerah tersebut, maka diadakan pengamanan tingkat kedua A2 - F2 yang dipasang pada jarak l2O-150% dari daerah tersebut, dengan pengunduran waktu tertentu. Tingkat ketiga A3 - F3 dipasang pada jarak yang lebih jauh lagi pada

serta penundaan waktu bekerja yang lebih lama dari tingkat kedua. Kelebihan

sistim ini dibandingkan dengan sistim arus-lebih terletak pada kemampu"ony"

untuk bekerja dengan kecepatan tinggi (karena rele hanya bekerja untuk daerah yang dilindungi saja), sehingga ia sesuai sekali untuk melindungi saluran-saluran transmisi. Kelebihannya terhadap sistim rele aruslebih terletak pada ketidak-tergantungannya pada besarnya arus hubung-singkat.

(3)

(4)

t)

Namun biayanya lebih mahal. Hal yang perlu dicatat dalam penggunaan rele-jarak adalah persoalan yang mungkin timbul karena kesalahan dalam pengukuran jarak, misalnya, dalam hal saluran transmisi dengan banyak terminal, karena bercabang di tengah atau bila salah satu terminalnya mempunyai sumber daya. Sistim pengaman seimbang; sistim ini dipakai untuk mengetahui dengan cepat rangkaian mana yang terganggu dalarn sebuah rangkaian ganda yang sejajar. Penjatuhan rangkaian yang terganggu dilakukan oleh rele arah atau rele arus-lebih yang bekerja bila terdapat perbedaan arah atau arus lebih tertentu dalam kedua rangkaian (terbaca dari trafo arus). Sistim ini tidak dapat bekerja dengan kecepatan tinggi untuk seluruh daerah yang dilindungi. Kadangkadang ia bekerja secara beruntun (series tripping), artinya ujung yang dekat pada tempat gangguan yang dijatuhkan lebih dahulu, baru ujung yang lain, meskipun kecepatan menjatuhkannya cukup tinggi. Kelemahan yang lain adalah bahwa sistim ini tidak dapat dipakai bila hanya satu rangkaian yang beroperasi dan bahwa kesalahan penjatuhan satu terminal menyebabkan kesalahan penjatuhan terminal lainnya. Oleh karena itu sistim ini dipakai pada sistim-sistim saluran transmisi tegangan rendah. Sistim rele pilot; sistim ini digunakan bila gangguan harus dihilangkan dalam waktu yang singkat, yaitu dengan mengirimkan isyarat tertentu kepada kedua ujung saluran. Dilihat dari segi pengiriman isyaratnya dikenal sistim rele pilot-kawat, sistim rele power-line-carrier (PLC), sistim rele communicationline-carrier dan sistim rele gelombang-mikro. Berdasarkan prinsip fungsinya sistim pilot-kawat dibagi menjadi sistim perbandingan arah dan sistim perbandingan arus. Sistim carrier dibagi menjadi sistim perbandingan arah, sistim perbandingan fasa, "transfer tripping" dan kombinasi berbagai sistim tadi. Berhubung dengan kemampuannya, yaitu dapat menghilangkan gangguan dalam waktu yang singkat di daerah yang dilindunginya, maka sistim rele pilot digunakan pada saluran-saluran transmisi yang penting. Sistim pilot-kawat dipakai untuk pengamanan saluran transmisi lewat udara yang pendek atau melalui kabel, sedang sistim "power-line-carrier" untuk saluran transmisi udara. Akhir-akhir ini, sistim terakhir tadi juga digunakan untuk saluran transmisi melalui kabel.

7.1

Op.C: Gduru Oeonri

Umum

85

Io.C= Gdu:u

Gbr.57(e) Sistim Rele Pllot-Kawot dengan Prinsip Tegangen

Parbrbt

Gbr.5(b) Sistin Rele

Pilot-Kawat Bcrsir-

denSnn Prlnslp Arus

Berlawanan.

kutrsl.

Gbr. 57-a menunjukkan cara tegangan-berlawanan (opposed voltage) dan Gbr. 57-b cara arus-bersirkulasi (circulating current) dari sistim pilot-kawat;r) keduanya termasuk sistim perbandingan arus. Pada cara pertama, dalam keadaan normal arus tidak mengalir, sedang pada cara kedua arus mengalir melalui trafo arus dan kawat pilot. Pada cara pertama, bila terjadi hubung-singkat, maka arus yang mengalir pada kedua ujung saluran berbeda, sehingga terjadi perbedaan potensial antara ujung yang satu dengan yang lain. Akibatnya arus mengalir dalam gulungan kerja (operating coil), sehingga rele bekerja. Pada cara kedua, arus yang mengalir dalam keadaan normal bekerja pada gulungan penghambat (restraining coil) sehingga rele tidak bekerja. Bila ada hubung-singkat, terjadi perbedaan arus pada kedua ujung saluran yang menyebabkan bekerjanya rele oleh gulungan-kerja. Untuk menghindarkan dari pengaruh induksi, terutama dalam keadaan hubung-singkat, perlu dipasang trafo isolasi. Bila kawat pilotnya tidak mempunyai isolasi yang cukup terhadap tegangan lebih, maka mungkin pedu digunakan alat-alat tambahan, misalnya trafo-trafo pcnetral(neutralizing transformers), untuk melindungi orang dan peralatan terhadap bahaya tersebut. Pada cara-cara di atas dipakai saluran komunikasi untuk mengirimkan isyaratisyarat, sedang pada sistim "carrier relay" digunakan saluran tenaga (power line) atau Hubung-Singkat Diluar Saluran

tidak mengirim isyarat

1fip-16r61

trip diperbolehkan

mengirim isyarat trip-lock

trip tidak dipcrbolchkan

HubungSingkat Didalam Saturan

tidak mengirim isyarat

triplock

-\. ,__-.\\r.

.s-

trip dipcrbolehkan Gbr.

58

ridak mengirim isyarat trip-lock

trip diperbolehkan

Prinsip Perbandingg Arah pada Sistim Rele Crrrler.

Blb

7.

ncocrapen Rolo Pcosrnro

gclombang mitro. Sistim ini mcmdrai tiga cara: sistim perbaadingan arah, sistim perbandingrn frsa dan sistim 'transfcr tripping'. Pada cara pcrtrrndingen srah (Frikss Gbr. 58) pilotnya mengisyaratkan kepada pcralrtan pada satu ujung saluran bagaimana relc-arah mcnanggapi sesuatu hubunlsinglat pada ujung yang lain. Dalam keadaan nor:oal, tidak ada isyarat pilot yang dikirimkan dari scsuatu ujung (tcrminal). Bila terjadi hubung-singkat pada saluran tctangga (Gbr. 58 atas), sebuah isyarat pilot dikirimkan dari terminal dimana arus hubung-singkat keluar dari saluran yang dilindungi, yakni arah tidak-jatuh (nonUippiag). Dengan pengiriman isyarat pilot ini maka penjatuhan (tripping) diccgah pada ujuag yang lain. Bila hubung-singkat terjadi pada saluran yang dilindungi (Gbr. 58 bawah) tidak ada isyarat pilot yang dikirimkan sehingga penjatuhan pemutus bcban tcrjadi pada kedua ujung dimana arus hubung-singkat mengalir. Rele yang dipakai untuk mclihat arah arus hubung-singkat adalah rele-arah atau rele Mho. Huhmg$irykat

II

ltrar

Saturan BrB

Hubung-singkat Hubung-Singkat

Di

dalam Saluran

Priorites Isyarat Lock

GDr.

59 Prlrlp

PerDondingan Fesr pade Sistim RdG

Curlcr.

Prinsip dari sistim perbandingan-fasa terlihat pada Gbr. 59. Disini pilotnya dipakai untuk membandingkan hubungan fasa antara arus yang memasuki satu terminal saluran dan yang meninggalkan terminal lainnya.r) Besarnya arus tidak dibandingkan. Untuk hubung-singkat di luar saluran yang dilindungi (Gbr. 59 atas) selalu ada isyarat yang dikirimkan dari gardu A dan B, karena ada perbedaan fasa antara kedua ujung scbesar 1804. Dengan demikian maka penjatuhan pemutus beban dicegah (blocking, locking). Sebaliknya untuk hubung-singkat di dalam saluran yang dilindungi arah arus pada gardu B berubah sehingga gelombang isyarat dari A dan B berimpit. Dengan demikian maka selama sctengah gelombang dikirim isyarat pencegah (lock) dan selama setengah gelombang berikutnya dikirim isyarat penjatuhan (trip) dari satu gardu. Bila selama setengah gelombang terakhir ini tidak diterima isyarat dari ujung saluran yang lain terjadilah penjatuhan pemutus beban. *transferred tripping" menjatuhkan Sepcrti terlihat pada Gbr. 60 (a) dan (b) sistim pemutus beban pada ujung sendiri bila melihat hubung-singkat pada saluran yang dilindungi, serta menjatuhkan pemutus bcban pada ujung lainnya dengan mengirimkan isyarat pembukaan-pindah. Dari ketiga sistim di atas cara perbandingan arah paling banyak diterapkan. Sistim perbandingan-fasa mempunyai keuntungannya sendiri, tetapi memerlukan "signal

band" yang lebar oleh karena untuk sistim ini diperlukan transmisi isyarat dengan keccpatan tinggi. Sistim "transferred tripping" (atau remote tripping) digunakan bila hubung-singkat di daerah yang dilindungi dapat dilihat dari kedua ujung saluran. Kecuali dalam penggunaan arus urutan-nol untuk menjalankan rele, sistim

7.2

ncagamanan tnerrurut Jcais Rangtaian Saluran Transmisi

87

Isyarat

Rr: Rcle Difrcrensial

Gh.60(e) Prlnrlp ltrncfcrrod TrlDplry p.dr Sbdr RclG Crrrlcr rntuk Pqrnrnu Sduren.

pada Transformator

Gbr.60(b) Hnslp TrrnsfcrrGd TrlDDlE D.dl hd Hubmg-slnglrt pdr Trrrformrtor.

Slstlm Rele Crrrier ddrm

pengamanan terhadap hubung-singkat ke tanah sama saja dengan sistim pengamanan

hubung-sinEkat scpcrti diuraikan di atas. Llntuk hubung-singkat banyak-fasa dikcnal dua macam sistim pengamanan: (l) sistim pembukaan prioritas; di sini penutupan kembali (reclosing) pemutusbeban adalah untuk tiga-fasa (sesudah pembukaan tiga-fasa). Sistim ini digunakan untuk pcmbumian tidak effektip. Sistim rele guna melihat adanya hubung-singkat adalah dari jenis fasa-maju (advance-phase priority), jenis rangkaian (circuit priority) dan jenis hubung-singkat yang gawat (severe fault

(2)

7.2

priority). sistim pembukaan fasa yang terkena hubung-singkat; disini penutupan kembali pemutus-beban dilakukan hanya sesudah membuka fasa-fasa yang tcrkena hubung-singkat saja. Sistim ini dipakai pada pembumian langsung untuk saluran-saluran ganda yang sejajar. Sistim relenya adalah dari jenis perbandingan arah setiap fasa, jenis jarak banyak-fasa (polyphase distance) dan jenis jarak untuk hubung-singkat ke tanah dengan kompensasi arus.

Pengamanatr menurut Jenis Rangkaian Saluran Transmisi

7.L1. Sdoru Rdid Pengamanan untuk saluran radial dapat dilakukan dengan rele arus-lebih atau jarak. relc Untuk rele arus-lebih karakteristik terbalik (inverse) dapat dimanfaatkan kartna arus hubung-singkat berkurang bila jaraknya bertambah jauh dari sumber tenaga. Rele arus-lebih dibuat terarah (directional) untuk menyederhanakan persoalan mendapatkan selektivitas bila arus hubung-singkat kira-kira sama besarnya dari kedua jurusan dilihat dari tempat rele tersebut.') Selektivitas itu tidak mungkin didapatkan bila rele aruslebih akan membuka pemutus beban untuk hubung-singkat dari mana saja arahnya. Pada umumnya karakteristik arah ini tidak diperlukan untuk saluran radial dcngan satu sumber tenaga disatu ujung saja. Namun, pemasangan karakteristik ini dirckomendasikan untuk menampung perubahan pada jaringan dikemudian

hari. Bila ada sumber tenaga pada kedua ujung saluran maka yang dipakai haruslah rele arah atau relc jarak-arah, karena arah arus hubung-singkat di gardu tengah berubah dengan bcrubahnya letak hutnrng-singkat itu. Untuk saluran-saluran yang penting

Bab

88

7. Pcnerapan Rclc Pengaman

lebih baik dipakai rele pilot untuk memungkinkan pembukaan pemutus beban dengan cepat dan agar letak hubung-singkat lebih mudah dilihat.

7.2.2. Sduren Tertutup Bila sumber tenaga ada pada satu tempat dalam saluran tertutup (loop), pengamanannya dapat dilakukan dengan rele arah yang bekerja bila ada arus hubung-singkat yang arahnya keluar dari ril (bus) sumber tersebut. Bila sumber tenaganya lebih dari dua, maka pengamanan itu perlu dilakukan oleh rele jarak-arah atau rele pilot.

7.2.3.

Seluran Gande Sejejer dengan Dua Terminel

Untuk pengamanan saluran ini dipakai sistim rele seimbang atau sistim rele pilot. Sistim seimbang dengan arus (current-balance) tidak dapat dipakai pada gardu beban karena tugasnya hanya mencari rangkaian yang terkena hubung-singkat dengan membandingkan arus pada kedua rangkaian tersebut. Dalam hal terakhir ini sistim yang libih baik lagi adalah sistim yang melihat arus differensial antara kedua rangkaian sejajar tadi.l) Caranya adalah dengan menyilangkan hubungan trafo arus dari kedua saluran dan memasang gulungan arus sebuah rele arah secara differensial diantara hubungan-hubungan trafo arus tadi. Bila arus dalam kedua saluran sama vektorial tidak ada arus dalam rele arah, karena arusnya hanya berputar melalui trafo arus saja. Bila karena scsuatu gangguan arus pada satu saluran menjadi besar, maka arus akan mcngalir pada satu jurusan dalam rele arah tadi, yang kemudian membuka p€mutus beban pada saluran yang arusnya lebih besar. Sistim rele seimbang ini mempunyai kelemahan bahwa ia sukar mengetahui keadaan tak seimbang untuk hubung-singkat yang jauh letaknya dari letak gangguan tadi. Dalam hal demikian sistim rele pilot harus digunakan.

7.2.4. Sduren Brnyak Terminal Kesukaran dalam pengamanan saluran yang terminalnya banyak adalah bahwa

pencatatan arus hubung-singkatnya menjadi sulit karena adanya cabang-cabang (kesulitan timbul, misalnya, karena kesalahan pengukuran jarak oleh rele-jarak). Ada beberapa cara untuk mengatasi kesulitan ini:2) (l) Saluran diperlakukan seperti saluran sejajar; bila salurannya dapat dianggap sejajar, maka sistim rele seimbang dapat dipakai, meskipun waktu untuk menghilangkan gangguan bertambah lama, karena penjatuhannya beruntun (series tripping) bila jumlah terminal bertambah. Dalam proses penjatuhan beruntun itu cabang-cabang saluran menjadi tidak seimbang, sehingga untuk mengatasinya perlu diusahakan penjatuhan bersamaan. Oleh karena itu maka lebih baik digunakan sistim pilot pcrbandingan arah atau sistim penjatuhan-pindah (remote tripping). (2) Dihindarkan arus keluar dari rangkaian yang terhubung-singkat; di sini sistim yang dipakai adalah yang dapat melihat hubung-singkat dan membuka rangkaian tertutup di luar daerah yang dilindungi dengan c€pat; dengan demikian maka mengalirnya arus keluar rangkaian waktu hubung-singkat terjadi dapat dihindarkan. Kelemahannya adalah bahwa ada penundaan waktu penghilatrgan gangguan. Oleh karena itu, bila diperlukan pembukaan cepat (highspccd tripping), sistim rcle pilot-kawat atau penjatuhan pindah lebih sesuai.

7.3

7.L5.

Pengiamanan menurut Sistim Pembumian

89

Sduren Krbel

Saluran kabel lebih gawat dibandingkan dengan saluran udara karena komplikasi yang terjadi dalam keadaan transien sesudah terjadi hubung-singkat. Oleh karena itu, untuk memungkinkan peniadaan gangguan dengan cepat, sistim yang dipakai haruslah sistim yang tidak menyebabkan kesalahan operasi karena berubahnya bentuk arus dan tegangan hubung-singkat pada keadaan transien. Juga, karena arus pemuat dan arus kompensasi reaktor berbeda pada kedua ujung saluran yang dilindungi, maka kemungkinan terjadinya operasi rele karena hubung-singkat di luar daerah yang dilindungi harus diperhitungkan. Dalam hubungan ini, maka rele pilot-kawat sering dipakai.

7.2.6. Srlurer

dengan Kepesitor Seri

Untuk saluran transmisi dengan kapasitor seri bila pengamanan dengan rele-jarak dipilih, maka perubahan impedansi karena pelepasan (discharge) sela pelindrlng perlu diperhitungkan. Penggunaan rele jarak harus diperlengkapi dengan rele arah untuk melihat arah arus dalam daerah yang dilindungi.

7.3

Pengamanan menumt Sistim Pembumian

7.3.1, Sistim Tek-Ditrnehhn Untuk sistim yang titik netralnya tidak ditanahkan, adanya hubung-singkat harus dilihat dari arus pemuat urutan-nol. Dengan menggunakan trafo arus urutan-nol digerakkan rele arah hubung singkat-tanah (directional ground fault relay), bila arus pemuatnya cukup besar (beberapa Ampere). Bila trafo arus tadi tidak digunakan maka rela arah hubung-singkat-tanah tidak dapat melihat adanya gangguan dengan sempurna, kecuali bila arus pemuatnya beberapa puluh ampere besarnya. Bila arus pemuat tidak cukup besar, dapat digunakan sistim rele deteksi denyut (pulse detection) yang melihat fasa dari denyut yang dibangkitkan bila terjadi hubung-singkat. Pada umumnya, karena sukar mengetahui hubung-singkat pada sistim yang tidak ditanahkan, maka dilihat dari segi penerapan rele sistim dibumikan lebih baik.

7.1.2- Sistim Pembumien dengrn Tahrnrn Rele deteksi hubung-singkat-tanah yang digunakan untuk sistim ini adalah rele tegangan urutan-nol, rele arus-lebih tanah dan rele-arah-tanah (directional grounding relay). Kedua rele terakhir ini harus mempunyai kepekaan yang tinggi dan harus dapat bekerja dengan daya (arus) yang rendah, karena tahanan yang tinggi dan adanya tahanan titik hubung-singkat membatasi besarnya arus hubung-singkat. Bila arus hubUngsingkat-tanah kecit, ketidak-seimbangan pada rangkaian sekunder dari trafo arus menyebabkan kesalahan bekerja rele; sebab itu ketidak-seimbangan harus dihindar' kan. Beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut:

(l)

SebaLscbab terjadinya arus urutan-nol yang semu (apparent): Sebab yang pcrtama adalah bahwa dalam rangkaian urutan-nol dari trafo-arus, ada arus bcban yang mengalir karena tidak seragamnya karakteristik trafo arus setiap fasa atau karena beban sekunder setiap fasa tidak seimbang. Sebab yang kedua terjadi karena transposisi rangkaian sejajar tidak cukup schingga arus yang mengalir dalam tiap fasa tidak scimbang. Ini menyebabkan terjadinya

Bab

90

7.

Fcncrapan Rclc Fcngnman

arus urutan-nol scmu. Hal ini juga terjadi bila salurannya pendek, karena impcdansi saluran tiap fasa (termasuk pemutus bcban, isolator dan trafo arus) berbcda. Sebab yang lain adalah bahwa karena kejenuhan inti besi nada trafo atau generator dan kapasitansi saluran yang tidak seimbang, maka ada arus dengan komponen frekwensi dasar, komponen harmonik ketiga dan keempat yang mengalir melalui tdhanan pcmbumian. Oleh karena arus urutannol yang semu karena sebab-sebab pertama dan kedua tadi scbanding dengan arus yang mengalir dalam saluran transmisi, maka rele dapat bekerja karena

hub:rng-singkat di luar daerah yang dilindungi. Hal dalam lrcnerapan sistim pengamanan yang sesuai.

(2)

ini perlu diperhatikan

Sistim rele pengaman:z) Untuk menaikkan kepekaan rele dan mengurangi beban trafo arus, maka rele yang terbaik adalah rele-arah hubung-singkattanah. Apabila ada gardu yang tidak mempunyai tahanan pembumian datam sistim transmisinya, perlu diadakan sistim penghilang hubung'singkat dengan

deteksi tegangan urutan-nol karena tidak ada arus hubung-singkat-tanah. Bila diinginkan penjatuhan cepat dan serentak sistim rele pilot untuk hubungsingkat-tanah harus digunakan.

7.3.3. Sistim psm[rrmiu

dengen Gulungrn Petersen

Sistim ini baik sekali guna menanggulangi hubung-singkat satu fasa ketanah yang scmentara sifatnya karena dapat mematikan busur api yang disebabkan oleh hubungsingkat itu. Tetapi untuk hubung-singkat yang tetap (permanent) sukar sekali melihat adanya hubung-singkat itu dari arus urutan-nol yang mengalir karena arusnya kecil sekali.3) Hubung-singkat itu tidak dapat dibiarkan begitu saja karena hubung-singkat itu dapat mengganggu bagian-bagian sistim lainnya. Oleh karena itu hubung-singkat tetap itu harus dicari dengan menggunakan rele hubung-singkat-tanah. Ada dua cara penerapan, yaitu cara penutupan terusan (continuously closing) dan cara hubungsingkat..) Pada cara pertama rangkaian tahanan yang dipasang paralel dengan gulungan Peterscn ditutup terus untuk memungkinkan bekerjanya rele tanah; rangkaian tahanan itu dibuka untuk hubung-singkat satu fasa, tetapi ditutup lagi bila hubung-singkat-tanah tidak hilang dalam waktu 3 - l0 detik. Cara hubung-singkat menutup rangkaian tahanan paralel, bila hubung-singkat itu tidak dimatikan secara otomatis oleh gulungan Petcrscn. Untuk sistim-pertama perlu dijaga agar rele tidak bekerja untuk hubungsingkat hubung-singkat yang bukan satu fasa ke tanah. Oleh karena itu rele ini tidak boteh bekerja beberapa saat sesudah terlihat tegangan urutan-nol tertentu, karena saluran transmisi tidak boleh dibuka sebelum hubung-singkatnya dihilangkan dengan mematikan busur api. Bila dikehendaki penggunaan relc-tanah-arah (directional ground fault relay), maka karakteristik fasa dari elemen arah itu tidak boleh dipengaruhi oleh komponen reaktip dari arus hubung-singkat-tanah. Oleh scbab itu rele jenis konduktansi lebih baik.

7.3.*

Slstim Pembumien Llngsung (Efrektip)

Oleh karena besarnya arus hubung-singkat dalam sistim ini, maka hubung-singkat scgcra dihilangkan guna mcnccgah kerusakan pada pcralatan atau intcrfercnsi harus itu

7.4

Penutupan

Kembali

gl

elektromagnetis. Untuk hubung-singkat satu fasa ke tanah arus ini dibatasi besarnya oleh impedansi saluran transmisi, peralatan dan tanah; harganya paling besar di antara arus sejenis dalam berbagai sistim pembumian seperti diuraikan di atas. Dalam penerapan rele pengaman terhadap hubung-singkat-tanah untuk sistim pembumian effektip perlu diperhatikan hal-hal berikut:3) (l) Untuk rangkaian ganda sejajar perlu ditambahkan rangkaian kompensasi untuk menghindarkan kesalahan pengukuran jarak karena impedansi bersama (mutual inductance) urutan nol. Bila kedua ujung ditanahkan karena satu saluran tidak bekerja, penyetelan rele jarak mungkin perlu dirubah jika impedansi urutan-nolnya berubah. (2) Dalam hal hubung-singkat dua-fasa, rele-jarak yang terpasang pada fasa ' yang mendahului (leading) harus mempunyai kondisi operasi dari rele jarak dari fasa yang lain untuk perlindungan tahap pertama yang daerah kprjanya ada dalam daerah yang dilindungi. (3) Bila penutupan kembali satu fasa (single-phase reclosing) hanya dilakukan pada fasa yang terkena hubung-singkat untuk hubung-singkat satu-fasa-ke tanah, maka pembukaan pemutus beban oleh rele-jarak karena ada hubungsingkat itu harus dicegah; oleh karena itu perlu ditambahkan rangkaian prioritas terhadap hubung-singkat-tanah. Untuk itu dapat digunakan rele tegangan kurang (undervoltage) dan/atau rele arus-lebih hubung-singkattanah dikombinasikan dengan operasi penghilangan hubung-singkat.

(4)

(5)

Rele arus-lebih hubung-singkat-tanah yang dipakai tidak boleh bekerja terhadap arus urutan-nol yang ditimbulkan oleh arus-serbu magnetis dari trafo (magnetic inrush current). Oleh sebab itu rele harus bekerja terhadap arus frekwensi dasar saja. Pembukaan pemutus-beban karena bekerjanya rele-jarak hubung-singkattanah harus dicegah; oleh sebab itu ia harus digunakan bersama rele arus-lebih hubung-singkat-tanah. Berhubung dengan hal-hal di atas maka, untuk memungkinkan peng-

hilangan hubung-singkat dengan cepat, maka rele jarak hubung-singkattanah, sistim perbandingan-fasa, sistim perbandingan-arah atau kombinasikombinasinya perlu digunakan.

7.4

Penutupan Kembali Bila gangguan pada saluran transmisi dapat ditiadakan dalam waktu singkat maka kerusakan pada saluran dan isolator dapat dikurangi; seringkali saluran dapat dipakai

kembali tanpa menimbulkan bahaya apapun. Oleh karena itu, bila pemutus beban yang dibuka waktu terjadi gangguan dapat ditutup kembali secara otomatis sesudah sesuatu waktu tertcntu, maka stabilitas dan keandalan sistim dapat dipertahankan. Proses ini dinamakan penutupan kembali (reclosing) pemutus beban.

7.4.1. Bebcnpl lhtulsl Dalam hubungan di atas perlu diketahui beberapa definisi yang diterangkan dengan 6l (a) dan (b) scbagai bcrikut: (a) Waktu penutupan kembali (recloslng timc) adalah waktu antara terjadinya

Gbr.

Bab

92

7.

Penerapan Rele Pengama

Wd.tu P6utrD.!

KcnbdiTmiodA I

Terminel A

-{

Geng3un

a1) lzs na. lErs

Terminel B

_rg

t--

-E

Wrktu PoutD.o Kcmbdi Tsminel B I

Tcrnlrn

l-*.*r'il^*J wektu PJutupea Kembrli Pcnutr Ecbrn

Gbr.61(a) Diagram Urutan Wsktu Penutupan Kembali Pemutu Beban.

(b)

(c)

t0

I af

'-

0

otNm3oo T.ar4u R.rgkriu (ky)

GDr.61(b) Cootoh Wstilu TgtrPeTegrryrn Minimum.

gangguan (fault) sampai menutupnya kembali pemutus beban, termasuk waktu tanpa-tegangan (no-voltage time) dan waktu tanpa-arus (no-currenl time). Waktu tanpa-tegangan adalah waktu saluran yang dilindungi terpptus dari semua sumber tenaga. Dalam hal penutupan'kembali-cepat (hiSr-speed)

perlu diketahui dengan tepat waktu yang dibutuhkan untuk membasmi busur api pada saluran tersebut. Contoh waktu tanpa-tegangan minimum terlihat pada Gbr. 6l (b).5' Waktu tanpa-arus adalah waktu antara pembukaan pemutus-beban pada satu terminal saluran dan penutupan pemutus-beban pada semua saluran dalam daerah yang dilindungi. Dalam hal terminal-banyak, waktu termaksud adalah waktu sampai arus beban mengalir kembali bila gardu utama ditutqp kem' bali.

7.4.2. Sistim

Penutupan Kembali

Jenis-jenis penutupan kembali yang dikenal adalah penutupan satu-fasa (hanya satu fasa yang terkena gangguan yang dibuka lalu ditutup kembali), penutupan tiga-fasa (untuk tiga-fasa satu rangkaian) dan banyak-fasa (hanya untuk fasa-fasa yang terganggu dalam hal gangguan banyak fasa). Mengenai waktu penutupan, ada penutupan cepat (guna mempertahankan stabilitas sesudah terjadi gangguan) dan penutupan lambat (low-speed, guna memungkinkan sistim kembali ke keadaan semula secara otomatis). Sistem yang dikenal adalah: r

(a)

Sistim penutupan satu-fasa;r) dalam hal hubung-singkat satu-fasa-tafiah, bila tenaga listrik dapat disalurkan oleh kedua fasa yang sehat dan sinkroni-

sasi dapat dipertahankan, maka penutupan kembali rangkaian dengan cepat

dimungkinkan bila gangguan dapat ditiadakan. Untuk itu penting sekali diperhatikan bahwa penutupan itu dilakukan secepat mungkin sesudah isolasinya kembali kepada keadaan semula, seperti keadaan sebelum ada gangguan. Waktu tanpa-tegangan untuk ini makin panjang, bila kembalinya kea-

daan isolasi ke keadaan semula lama, dibandingkan dengan penutupan tiga-fasa, meskipun faktor-faktor tegangan rangkaian, panjang saluran dan konstruksi saluran juga mempengaruhi. Waktu tanpa-tegangan ini berkisar antara l5 - 30 gelombang (cycle), termasuk waktu operasi pemutus beban.

7.5

Rcle Pelepas Sistim

93

Dalam hal penutupan satu-fasa, operasi rele hubung-singkat-tanah harus ditangani dengan hati-hati mengingat bahwa ada arus urutan-nol yang mengalir dalam rangkaian sekunder dari trafo arus karena arus-beban selama waktu tanpa-tegangan. (b)

(c)

(d)

(e)

7.5

)

disini penutupan dilakukan sesudah pembukaan tiga-fasa, tanpa memperhatikan fasa mana yang terganggu. Waktu tanpategangannya dapat dibuat lebih singkat dari penutupan satu-fasa. Pada penutupan tiga-fasa perlu diketahui apakah benar keadaan sinkron dapat dipertahankan waktu rangkaiannya dibuka (tiga-fasa). Untuk rangkaianbanyak yang sejajar penutupan tiga-fasa satu rangkaian biasanya dapat dilakukan bila keadaan sinkron dapat dipertahankan oleh rangkaian lainnya. Caranya mengetahui adalah dengan mengukur arus pada rangkaian lainnyr dengan rele daya atau rele arus. Untuk membedakan arus beban dari arus pemuat pada saluran yang panjang sebaiknya dipakai rele daya. Untuk rangkaian tertutup (ioop) bagian rangkaian yang akan ditutup dilihat apakah sudah terhubung pada rangkaian tersebut. Caranya adalah dengan pengiriman isyarat atau dengan deteksi perbedaan sudut fasa. Dalam cara pertama isyarat dikirimkan untuk meyakini bahwa semua pemutus beban pada semua gardu dengan sistim tertutup (loop) benar-benar tertutup. Isyaratnya dikirim melalui pembawa saluran (power line carrier) atau pembawa gelombang mikro. Cara pengukuran perbedaan fasa ada dua macam; yang satu dengan membandingkan perbedaan fasa tegangan pada kedua terminal yang akan ditutup, yang lain dengan meyakini keadaan sinkron pada terminal yang satu bila terminal lainnya ditutup lebih dahulu. Sistim penutupan banyak-fasa'') di sini yang di tutup kembali adalah saluransaluran yang terganggu bila sekurang-kurangnya ada dua fasa normal dalam rangkaian banyak yang sejajar. Oleh karena itu perlu diketahui dengan tepat saluran dan fasa mana yang terganggu. Untuk itu perlu digunakan sistim perbandingan fasa atau sistim rele pilot untuk hubung-singkat-banyak. Sistim penutupan bertahap dengan pembukaan menurut prioritas;') di sini pembukaan dan penutupan kembali disederhanakan yaitu dengan membuka dan menutup kembali saluran dengan hubung-singkat banyak-fasa, baru kemudian yang lain, dalam hal hubung-singkat-banyak (multi-fault). Sistim ini ada mudaratnya yaitu karena dibutuhkan waktu lama untuk meniadakan semua gangguan; karenanya hanya dipakai untuk saluran yang kurang penting. Penutupan trga-fasa dipaksakan (forced)5); di sini generator dipaksa untuk dihubungkan kembali pada suatu sistim tenaga tertentu, atau suatu sistim dipaksakan untuk dihubungkan dengan sistim yang lain. Untuk memungkinkannya diperlukan pengetahuan yang mendalam tentang peralatan yang ada dan karakteristik sistim tenaganya; oleh karenanya cara ini tidak dapat diterapkan secara umum. Sistim penutupan tiga-fasa

;

t

Rele Pelepas Sistim Perluasan suatu sistim tenaga dengan cara menghubungkannya dengan sistim

94

Bab

7.

Pe,nerapan Rele Peng;aman

tenaga yang lain memperbesar kemungkinan terjadinya gangguan. Guna menghindarkan hal ini perlu dicari titik keseimbangan antara permintaan dan penyediaan pada sistim-sistim yang dihubungkan, serta dicari sistim rele pengaman yang memungkinkan pemutusan hubungan pada titik keseimbangan tadi bila terjadi gangguan. Beberapa di antara sistim pelepas hubungan tadi diuraikan di bawah ini.5)

7.5.1. Sistim Pelepes Hubung-Singkat Tetep Di sini rele pengaman memutuskan suatu sistim tenaga bila gangguan yang menyebabkan hilangnya sinkronisasi tidak dapat ditiadakan dalam batas waktu tertentu. Sistim yang dipakai adalah kombinasi antara rele jarak (hubung-singkat), rele tegangankurang serta rele waktu.

7.5.2. Sistim Pelepes Keadten

Tak-Serempek

Cara ini membatasi keadaan tak-serempak dengan melepaskan hubungan bila terjadi gangguan sistim. Sistim yang biasanya dipakai adalah kombinasi antara rele jarak kecepatan tinggi dan rele daya (power relay) atau rele yang bekerja terhadap perubahan tegangan. Bekerjanya adalah dengan melihat perubahan tempat kedudukan impedansi secara lambat bila keadaan tidak serempak, sedangkan perubahannya cepat

bila terjadi hubung-singkat.

7.5.3. Sistim Pelepes

Frekwensi Tek-Normal

sistim pengamannya bekerja bila terjadi perubahan frekwensi (naik atau yang normal. Cara deteksinya adalah dengan rele frekwensi dan rele waktu; tidak turun) pemasangannya dilakukan di tempat dimana tegangan fasa tidak berubah dengan perubahan beban, oleh karena hal ini dapat menyebabkan kesalahan bekerja rele-rele ter-

Di sini

sebut.

7.6

Referensi

l) 2)

Dalam Bab ini digunakan referensi-referensi berikut: C. R. Mason, The Art and Science of Protective Relaying, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1956, hal.296,340,94-96, l0l, 310, 332. "Transmission", Handbook of Electrical Engineering, Institute of Electrical Engineers ofJapan, 1967, hal. 1186.

3)

R. Willheim, M. Waters, Neutral Grounding in High-Voltage Transmissron, Elsevier Publishing Co., New York, 1956, hal.482496' "Transmissiort" , op. cir., hal. I 187.

4) 5) Ibid., hal. 1188.

BAB

8.1

8.

PERENCANAAN DAN KONSTRUKSI SALURAN UDARA

Perencanaan Listrik

8.1.1.

Tegangan Transmisi dsn Junlah Saluran

Dari segi keandalan (reliability), makin banyak jumlah rangkaian makin tinggi keandalannya, oleh karena rangkaian-rangkaian yang tidak terganggu pada suatu saluran dengan banyak rangkaian (multi-circuit) akan dapat menggantikan tugas satu rangkaian yang terganggu. Sebaliknya, saluran yang hanya terdiri dari satu rangkaian saja tidak mungkin menyalurkan tenaga listrik bila rangkaian itu terganggu. Keandalan saluran ganda (double-circuit) yang kedua rangkaiannya terpasang pada satu menara kurang daripada keandalan saluran ganda yang terdiri dari dua rangkaian tunggal. Tegangan transmisi dan jumlah rangkaian ditetapkan secara ekonomis dengan

memperhatikan faktor-faktor peningkatan daya transmisi, besarnya hilang daya, biaya konstruksi, rencana pengembangan sistim dan keandalan sistim transmisi. Pada umumnya biaya konstruksi saluran untuk tegangan dan ukuran kawat yang sama ada-

lah sbb: Biaya Biaya Biaya Biar'a

8.1.2.

menara l-rangkaian menara 2-rangkaian menara 2-rangkaian menara 2-rangkaian

dengan dengan derigan dengan

:

pasangan I rangkaian lN% pasangan I rangkaian :120% pasangan 2 rangkaian :140% pasangan tambahan I rangkaian

:

40%

Perencanran Isolssi Saluron Transmisr

Tegangan-lebih dalam (internal overvoltage) disebabkan karena surja-hubung (switching surge, yaitu karena pembukaan atau penutupan pemutus beban) dan karena berubahnya beban dengan cepat atau karena gangguan pada saluran (hubung-singkat). Pada sistim yang tidak dibumikan effektip surja-hubung dapat mencapai 3 - 4 kali tegangan fasa, sedang pada sistim yang ditanahkan effektip kira-kira 3 kali tegangan fasa.t,2) Besarnya surja hubung dapat dikurangi menjadi 1,8-2 kali tegangan fasa dengan memasang tahanan paralel dengan pemutus beban waktu menutup pemutus tersebut. Di Jepang kelipatan surja hubung terhadap tegangan fasa (disebut faktor tegangan lebiht)) adalah 4 untuk sistim tidak ditanahkan; 3,3 untuk sistim dibumikan

melalui tahanan atau reaktor; 2,8 untuk sistim ditanahkan effektip; dan 2,0-2,2 untuk sistim dengan tahanan peredam pada pemutus beban. Kenaikan tegangan pada fasa-fasa yang sehat tidak terganggu bila terjadi hubungsingkat satu-fasa ke tanah adalah 0,8 kali tegangan kawat maksimum (tegangan antarfasa) untuk sistim ditanahkan dan 1,0 kali untuk sistim tidak-ditanahkan.

Bab

96

8.

Perencanaan dan Konstruksi Saluran Udara

Perencanaan isolasi saluran transmisi harus didasarkan atas pertimbangan bahwa isolasi tersebut harus dapat diamankan dan tidak akan mengalami kegagalan karena tegangan-lebih dalam. Kegagalan terhadap tegangan-lebih luar, terutama karena petir, juga harus dibuat seminimum mungkin, karena adanya gangguan petir tidak dapat

dihindarkan.

Tabel 35 menunjukkan standar Jepang tentang jumlah isolator gantung 250 mm yang diperlukan guna ketahanan terhadap surja-hubung tanpa pengotoran udara.r' Pada umumnya untuk saluran di atas ll0kV dipasang tanduk busur api (arcinghorn) pada gandengan isolator guna melindunginya terhadap kerusakan yang disebabkan karena terjadinya lompatan-api. Panjang sela tanduk ZbiasanyaTS-80%daripanjang gandengan isolator Zr. Tabel36 menunjukkan jumlah isolator dan jarak sela tanduk bila pada gandengan dipasang tanduk.l) Jarak isolasi antara kawat dan tiqng alav menara direncanakan menurut jarak isolasi standar, jarak isolasi minimum dan jarak isolasi darurat, yaitu guna menampung kemungkinan ayunan kawat karena angin. Jarak isolasi standar adalah jarak antara kawat penghantar dan menara, yang ekivalen dengan tegangan lornpatan impuls 50)(

dari gandengan isolator. Tabel 35. Jmlsh Isolator Saluran yang Diperlukan Guna Pengamanan terhadap Surja Hubung (fanpa Tanduk Api)t) Tegangan Nominal (kV) Tegangan Maksimum yang diper-

bolehkan

I/i

(kV)

ll

22

33

66

t2

24

36

72

34

9,8

19,6

29,4

58.8

58,6

4,0

4,0

4,0

3.3

39,2

78,4

t17,6

47,O

94,0

141,0

I

(2) I

2

(r,5r)

1,01

110

t54

187

220

2't5

120

168

2M

240

300

98

t3'l

16'1

196

245

Tegangan Fasa Maksimum

v- xfig.vl Faktor Tegangan Lebih z

3.3

-1,

J

2,8

2,8

2,8

Tegangan Surja Hubung

v^*f;xn(kV) Daya Isolasi yang Diperluk.ner 1kV) Jumlah Isolator Yang DiPerlukan

(A) Selisih Isolasi dari (A)

1,66

194

(4)

(A)

+

.,

Sistim Pembumian

468

549

686

2'1L

389

543

562

660

824

(10)

(t 2)

(l 5)

9

ll

l4

4

6

(3)

3.20

(2,35)

(e) 8

105

0.95

r,06 (l,07

ll)

l.r2)

I

I

I

(l 3) t2

(

I,06

0,97 !

I

I

I

I

I

3

(5) 4

5

'l

(10)

(t

(r.51) r.22

|,29

2

t

Selisih Isolasi dari (B)

452

3

untuk Pemeliharaan

(B):

324

0,83

Jumlah Isolator yang DiPcrlukan Jumlah Isolator Yang Digunakan

226

1,57

I ,51

Tidak Ditanahkan

9

l,!8

Melalui Tahanan atau Reaktor

l)

l0

(1,16) |,22) 1,07

I ,12

l6) 15

l,l9) I,l 2 l,l I l,06

Effektif

Catatan: t) Nilai-nilai dalam tanda kurung adaloh yang sering dipakai zt Nilainya didapat dori memperkalikah tegangan surja hubung dengan 1,2 yailu memperhitungkan pengaruh ketinggian lokasi, pengurangan lekanan udara, dsb-

gunq

8.1 Tabel

Pcrcncanaan Listrik

36. Junhh

Isoletor Yery Diperluken den l-ebor Seh Trdulr Gum.Pengrnenen tettedrp Surie Hubungtt

Tegangan Nominal (kV) Tegangan Ketahanan terhadap

Surja Hubung (kV)

ZlZo: 80%

Jumlah Isolator yrn3 Dipcrlukan Lebar Scla Tanduk

(z :0,82d (r^l

:

ZlZo 75%

Jumlah Isolator yang Dipcrlukan

Lcbar Scla Tanduk - 0,75zil (mt

Calatan: Seperti

37. Jrre}

Tegangan Nominal (kV)

Jumlah Isolator

F

Jarak Isolasi Standar (rn)

trco d

Jumlah Isolator

la (,

F

tr (t oo tr

o

a

154

187

zfr

275

B3

271

389

543

562

6@

824

(l 3)

(l 7)

t2

l6

(5)

(6)

(r)

4

5

1

(0,7t)

(0,94)

0t7

0,59

0,t2

0

(6)

l,l7

(r)

t

lo

(l

l)

t0

(or)

(1,29)

(r,52)

(1,e8)

l,l7

1,40

r,87

l0

ll

l3

t7

l,(D

l,2l

1,43

1,86

1

(0,8t)

(0,66)

q5,

ZlZo Sela Tanduk Api (m) 80% Jarak Isolasi Standar (m) Jumlah Isolator

ZlZo Scla Tanduk Api (m) 7s% Jarak Isolasi Standar (m) Jarak Isolasi Minimum

Catatan: Harga dalam

ll

22

(3)

33 3

a

Tegangan Lompatan Api 5O% untuk Gandengan Isolator (kV)

! E

ll0

Isolrsi Strndrr drn

)

d; cL=

o

77

O,77

Catatan pada Tabel 35

Tebel

H< F2

66

0,55

(z

J E'=

97

224

(306) 221

Jrnk

6

Isolesl Mhlmum 77

rt0

154

187

s

7

(10;

(l

(5) 4

306

(455)

9 455

510

0,40 (0,55) 0,55 10,80) o,80 0,70 0,40

Ll0

(6:

(tJ

4

5

7

0,59) ,0,71) p,94)

lo

l,l7

(1

l)

t2

(15,

l5

10,70)

0,80) :1,10) 1,35

0,55

0,70

997

t232

(1,e0)

(2,30,

l,'15

2,20

(l 3)

(17,

t2

l6

t,29) (1,r2) (1,98;

t,l7

082

0,59

1,40

1,87

I,45) (r,75) {2,25" l,@ 2,to

I,35

0,9J

l0

il

l3

t7

1,09

l,2l

1,43

l,E6

0,75) :1,00) 1,25 0,65 0,90

1,40

I,60

2,10

l,@

1,05

t,25

l,@

5

0,65

1,50

l0

0,47

0,55

843

1,50) 11,65)

I,35

(5.

03)

275

(843) (e20) (1075) (13r2,

7&

380

l)

t0

220

(6)

(E)

J

7

p,06)

p,tt)

0,15

o,77

0.t0 0,15 0,25 0,40 0,45 0,70

tanda kurung adalah yang lazim digunakan

Jarak isolasi minimum adalah jarak ketahanan terhadap surja hubung. Di Jepang, jarak isolasi standar dan jarak minimum tertera pada Tabel 37. Jarak isolasi darurat adalah jarak yang tidak memungkinkan pcrcikan atau lompatan (flashover) antara menaradan kawat pada tegangan maksimum dan tekanan angin maksimum (a0 m/9.

98

Bab

8. Perencanaan

dan Konstruksi Saluran Udara

Bcntuk lengan dari menara atau tiang harus direncanakan sesuai dengan persyaratan jarak seperti diuraikan di atas; periksa contoh diagram jarak-bebas (clearance diagram) Gbr. 52. Untuk menara baja jenis penggantung (Gbr. 62 (a)) jarak isolasi standar ditentukan oleh sudut-ayun karena angin sebesar 0 - 20o, dan jarak isolasi minimum oleh sudut-ayun (swing angle) sebesar 50'. Untuk jarak isolasi darurat sudutayunnya antara 70 - 80". Jarak isolasi standar untuk menara baja jenis penegang (strain type: periksa Gbr. 62 (b) adalah 120/" daijarak untuk menara jenis penggantung, karena berbagai per-.

timbangan instalasinya. Jarak ini diperhitungkan untuk sudut-ayun l5', sedangkan untuk jarak isolasi minimum sudutnya tidak boleh melebihi 40". Dalam perencanaan saluran transmisi perlu diperhatikan bahwa tidak boleh terjadi lompatan antara kawat penghantar, meskipun kawat-kawat itu mendekati satu sama lain karena tiupan angin (es dan salju). Jarak antara kowat ditetapkan dengan mengingat jarak isolasi antara menara dap kawat, jarak yang optimum dilihat dari segi perawatannya, tegangan transmiSi, lebar gawang, macam dan ukuran kawat, keadaan cuaca, geografi setempat dll.

Dalam hubungan di atas dikenal (a) jarak mendatar, (b) jarak tegak, (c) jarak miring (offset) dan (d) jarak bila gawangnya lebar (long span).

Jarak ke Tanah dari Kawat Penyambung

Mcnara Baja Jenis Pcnggantung (Suspension) 275

kY

Gbr.52

Menara Baja Jenis penegang (Strain) 275 kV

Contoh Diagrsm Jarak-Bebas.

8.1

Percncanaan

Listrik

99

Untuk rangkaian ganda yang tersusun tegak dan rangkaian tunggal se-gitiga, jarak mendatar adalah jarak antara kawat dan menara. Jarak mendatar ini dapat {irumuskan dengan persamaan-persamaan, salah satu diantaranya adalah sbb:6)

c^:aJ7+i+ov

dimana C^ : a: ,f : ;:

(170)

jarak mendatar antara kawat (m) konstanta 0,5 - 1,0 andongan kawat (m) panjang gandengan isolator (m) konstanta 0,012 - 0,0007 tegangan kawat (kV)

: : V D

Jarak tegak antara kawat biasanya 60 - l@% dari jarak mendatar. Bila ada es dan salju jarak tegak menyempit karena ketidak-seimbangan muatan es dan salju pada kawat. Oleh karena itu biasanya kawat yang satu tidak dipasang tegak lurus terhadap yang lain tetapi agak miring (offset). Untuk saluran-saluran yang lebar gawangnya besar, jarak antara kawat perlu diperbesar karena andongannya lebih besar dan kemungkinan terjadinya persinggungan lebih besar pula. Untuk saluran dengan gawang yang menaranya tidak sama tingginya jarak antara kawatnya juga harus diperbesar. Andongan kawat (sag) berubah dengan suhu; periksa 2.3. Oleh karena itu perlu jarak-beDas (clearance) yang cukup agar kawat tidak menimbulkan gangguan lalu ada lintas, kereta api, saluran tilpon dll. yang ada di bawah saluran transmisi terutama bila suhunya mencapai angka maksimum. Di Jepang jarak bebas ini diatur dalam standarT) seperti tertera dalam Tabel 38. Standar ini agak lunak dibandingkan dengan standar Amerika.t) Karena ada kemungkinan kejutan listrik oleh induksi di bawah saluran tegangan tinggi sekali (EHV) maka jarak bebas itu perlu diperbesar, apalagi bila saluran melewati jalan darat yang ramai. Tabel

3E.

Jarak-B€bas Tegak tertedep Tanah

Tegangan

Iarak-Bebas

Di bawah 35 kV

5 m (5,5 m bila saluran menyeberangi jalan kereta api, dan 6 m bila saluran menyeberangi jalan raya)

m (5 m bila saluran digantung di daerah-daerah pcgunungan yang jarang didatangi manusia)

5

35-l@kv Di atas

160

kV

m ditambah 12 m untuk setiap l0 kV (5,5 m bila saluran digantung di daerah-daerah pegunungan) 6

Isolator akan terkena pengotoran (pencemaran, pollution) garam dan debu bila saluran terpasang di dekat laut, di daerah industri atau di daerah yang berdebu. Untuk mencegah memburuknya karakteristik isolasi karena pengotoran tadi isolator dicuci atau (r\apisi campuran si\ikon. Bila ha\ itu tidah dilakukan, 6aya iso\asinya ditambah dengan menggunakan isolator anti-kabut atau dengan nenambah jumlah isolator dalam suatu gandengan. Penambahan isolator ini discsuaikan dengan banyaknya pengotoran garam pada isolator seperti tertera dalam contoh Tabel 39 untuk Jepang, yang banyak berpengalaman dalaq hal ini.e,

100

Bab

Tebel

39.

8.

Perencanaan dan Konstruksi Saluran Udara

Jumlah Isolator Gantung Standar dalam suatu Gandengan untuk Keadaan Udara Cemar

Derajat Pengotoran

A

B

c

D

Jumlah Ekivalen Garam dalam Perencanaan (mg/muka bawah)

50

100 (0, I 25)

200

400 (0,5)

ll

,,,

d

'd

'l',

)

33

3+

rn

i5 J(, ! 't:

00

(0,25)

Untuk Saluran Di tepi Laut Jenis Penegang

tr

:

cql

(0,0625)

E

Jenis Penggantung

2t

2r

2

2

2

2

2

J

3

3

3

3

4

4 8

2r

6

4

5

6

6

7

77

5

6

6

7

8

l0

ll0

7

8

9

l0

ll

t4

.9

o

t54

9

ll

t2

t4

l6

l9

x

(!

187

ll

l3

l5

l7

t9

23

c .:Ei

220

l3

t7

20

))

27

275

l6

22

25

28

34

c

d

.E

o0

o

*= ):-

#EE

Tegangan Perencanaan

(kv/disc)

10,3

Catatan: * Jumlah ini ditentukan bukan

t.1.3.

l6 l9 8,9

7,8

6,0

6,8

5,0

oleh pengotoran tapi oleh kebutuhan perencanaan isolasi

Perencanlan Tahan-Petir

Ada tiga jenis sambaran petir terhadap saluran transmisi:

(l)

(2)

Sambaran langsung pada kawat saluran, sehingga lonnpatan pada titik-topang atau tempat-tempat tertentu dalam gawang (span) tidak dapat dihindarkan. Sambaran pada menara atau kawat-tanah-atas (overhead ground-wire) yang

menyebabkan lompatan karena kenaikan potensial menara oleh sebab

(3)

tingginya tahanan kaki menara. Sambaran pada kawat-tanah-atas yang menyebabkan lompatan ke kawat karena curamnya muka'gelombang petir. Untuk mencegah hubung-singkat karena lompatan (flashover) sambaran petir tadi perlu diadakan usaha-usaha pengamanan a.l. dengan selalu memasang kawat tanah, menurunkan tahanan kaki menara, atau memperlebar jarak antara kawat tanah dan kawat fasa. Beberapa hal yang berhubungan

dengan pengamanan ini akan diuraikan lebih lanjut. Polaritas arus petir biasanya negatip. Di beberapa negara tercatat bahwa arus petir maksimum adalah 160-220 kA.r0) Namun, untuk perencanaan biasanya digunakan kebesaran antara 60 - 100 kA. Muka gelombang arus biasanya antara I - l0 ps, sedang waktu sampai setengah-puncak biasanya antara l0 - 100 ps. Beberapa data tentang besarnya arus petir pada menara baja tertera dalam Gbr' 63'

t r-15)

Satu kawat-tanah digunakan sebagai perisai terhadap kawat-kawat fasa bagi saluran-saluran yang jarang terkena petir atau yang kurang penting, sedang dua kawat-tanah digunakan pada saluran-saluran yang sering terkena petir atau yang penting. Pengaruh perisaian dapat dihitung dengan berbagai teori;teori Mita'6)yang

t.l

Porcncanaan

l0r

Lktrik

diterapkan di Jepang tertera dalam

Gbr. 64 dan Gbr.

65.

Untuk menghindarkan lompatan pada titik-tengah dalam gawang,

70

andongan (sag) kawat-tanah dibuat 8O/" dari panjang kawat (saluran). Seperti diuraikan di atas, tahanan kaki menara perlu dibuat sekecil

&

HlmtWetdod(r20t) tt

I Ia

or mungkin (di Amerika: kurang dari l0 ohm)untuk menghindarkan lompatan karena naiknya potensial menara waktu terjadi sambaran petir. H.t! PmL Antr Pcdr ede Mun hh (LA) Tahanan ini ditentukan oleh bentuk Gbr.53 Beearnye Arus Petir yuE fisik tahanan dan tahananjenis dari Diukur pade Memn Boie. tanah, seperti terlihat dari rumusrumus berikut: (l) tahanan berbentuk elektrode batang ditanam tegak lurus ke dalam tanah:

R:

H,M(n

*('"# - ,)

(l7r)

ilo GW-I *_p__1GW

_tr

IE HDrHt Dt

Eso

a

E. 870 tE& f.l

50

0r0m.30

1050&70urN HJ rr (/,)

Perisaien

a-

r' I D s.t

80t@N,t0@EOtN

--+-

D J il

(

n

--a

Gbr.65 Perlsalrn 1(X)% &rl Karnt

- KrntTrmh C : Krrrt (Srlm)

G\f,

Gbr.6l ffisiensl

m40

Tanah Gande Sebuah

Kawat Tsn$.

(2)

tahanan berbentuk "counterpoisc" (iaringan kawat yang ditanam, menyebar

dari kaki menara):

R:*.n/,"#* r"?*r++)

(r72)

dimana'untuk rumus-rumus di atas

: : ;: ,:

g

7

tahananjenis dari tanah (periksa Tabel jari-jari elektroda (cm) panjang elektroda (cm) dalam penanaman "counterpoise" (cm)

zl0)

Bab

t02

8.

Tebel

Perencanaan dan Konstruksi Saluran Udara

{0.

Nilei Trhanan Spesiftk berbagai Jenis Tanah

Jenis Tanah

Resistivitas (kO-cm)

Sawah, Rawa (Tanah Liat) Tanah Garapan (Tanah Liat) Sawah, Tanah Garapan (Kerikil) Pegunungan (Biasa) Pegunungan (Batu) Pinggir Sungai (Berbatu)

0- 15 | -24 l0 - 100 20 -200

2m 100

-

500 500

Bila tahanan dari menara atau tiang tidak cukup rendah, maka penambahan atau perluasan "counterpoise" dan penambahan batang-batang penghantar dapat membantu menurunkannya (sampai kira-kira 20 - 30 ohm). Oleh karena bentuk gelombang arus petir yang curam mukanya, penurunan tahanan itu tidak berlaku terhadap arus bolakbalik saja, tetapi juga penurunan impedansi terhadap arus impuls.

8"2

Perencanaan Mekanis

8.2.1.

Tekenan Angin

Dalam perencanaan perlu diperhatikan kekuatan kawat dan menara atau tiang terhadap beban-beban mekanis yang ada, terutama tekanan angin:

p: ku2 : tekanan angin (kg/m'z) r' : kecepatan angin (mls) k : konstanta

(173)

dimana P

Yang dipakai sebagai standarrT)di Jepang guna perencanaan saluran transmisi adalah tekanan angin topan (typhoon) dengan kecepatan maksimum rata-rata 40 m/s selama 10 menit atau setengah harga di atas untuk kawat-kawat yang diberati dengan es dalam musim dingin. Tekanan angin dengan kecepatan 40 m/s diambil dari Tabel4l. Hargaharga yang lebih tinggi digunakan bila kecepatan angin lebih tinggi atau bila menaranya (baja) lebih tinggi dari normal.

8.2.2.

Penghantar

Penghantar harus cukup aman dalam menyalurkan tenaga listrik dilihat dari segi beban-beban mekanis yang diharapkan. Untuk itu daya kerja maksimum pada kawat harus ditambahdenganfaktor keamanan 2,2 untuk kawat tembaga tarikan-keras (harddrawn) dar. 2,5 untuk kawat ACSR serta kawat-kawat lainnya. Bila tarikan sehari-hari pada kawat besar, maka penghantar mudah menjadi letih karena getaran; hal ini perlu

diperhatikan dalam mempertimbangkan besarnya kekuatan kerja maksimum. Apabila tegangan kerja maksimum telah ditetapkan, rnaka andongan dan tegangan tarik kawat dalam berbagai kondisi dapat dihitung. Untuk kawat yang membentuk lengkung parabolis andongan dan tarikannya adalahrt)

D:

6qrs' 8.f ,

fltL -

(K

(174)

-

qrE)\:

u

(175)

8.2 41.

Tabel

Perencanaan Mekanis

103

Tekanan Angin untuk Perencanaan (Kecepatan Angin ,l() m/s) Tekanan Angin per m2 pada Permukaan Proyeksi

Kelasifikasi Obyek yang Terkena

Tiang Kayu

80 kg

Bulat

80 kg

Segitiga atau Belah Ketupat

190 kg

Persegi, terdiri dari Pipa-pipa Baja

150 kg

aa

d

a o

Tiang Baja

o

Bila Pgrtr., dipasang pada Dua Muka Lain-lain

(Depan dan Belakang) menghadap angin 240 kg; untuk yang lain

Tiang Beton Bertulang

Bulat

80 kg

Lain-lain

120 ke

Menara Baja

Terdiri dari Pipa-pipa Baja

l70kg

Lain-lain

290 kg

lu o

v

-=

Kawat Berkas (Setiap Dua Kawat Berkas dipasang Mendatar dengan Jarak kurang dari Duaputuh kali Diarneter Kawat)

90 kg

6.9 vo

Lain-lain

I00 kg

bt) Ld

!str cltr >d

Pasangan Isolator (untuk Tegangan Tinggi)

140 kg

Palang pada Tiang Kayu dan Tiang Baja (jenis bular) dan Tiang Beton Bertulang (untuk Tegangan Tinggi)

160 kg; satu palang 220 kg; palang bertopang

K:fr, - 62qlszE 24 dimana D : andongan f2 6

:

(176)

(177) (sag) (m)

tegangan tarik terhadap andongan D (kg/mmr)

: W"lA

W":

: gz : S: a: I: .,{

(178)

berat kawat (kg/m) luas penampang kawat (mm2)

koeffisien beban yang bersangkutan dengan andongan tertentu lebar gawang (m) koeffisien suhu linier (l/"C) perbedaan suhu keadaan terburuk dan suhu pada andongan tertentu

("c)

E:

koeffisien elastisitas kawat (kg/mmr)

.fi:

TIA

Bab

104

I{r -

t.

Fercncanaan dan Konstruksi Saluran Udara

tcgangan tarik kerja maksimum (kg) koeffisien beban pada keadaan terburuk

Kocffisien beban dihitung dari perbandingan antara beban akhir (resultant load) dari kawat terhadap beban kawat:

Q: Wlll'

(l

W:JW dimana {:

7e)

(l 80)

kocffisien beban

lz: W, : I/, : lat :

bcban akhir (kglm) br,ral kawar

ttdm)

beban angin terhadap kauret (kg/m) beban tcgaklurus, misalnya karena es (kg/m)

Bila angin meniup secara konstan dan tegaklurus pada kawat, maka kawat tersebut akan bcrgetar naik turun karena ada perputaran udara di belakang kawat tersebut. Bila getaran ini sama frekwensinya dcngan frekwensi osilasi alamiah (natural) dari kawat, maka terjadilah gelomoang-gelombang berdiri (standing wave) antara titik-titik topang, yang dapat menyebabkan putusnya kawat karena letih. Gejala ini dapat terjadi bila kawatnya ringan dan regangan t2nknya besar. Frekwensi osilasi alamieh dari kawat dinyatakan oleh rumus

r- I ln t"-anlw

(r8

l)

sedang frekwensi karena angin oleh rumus

[.: dimana /: T: o: l4t : o: k:

(r82)

kalD panJang saluran tertutup (m)

tegangan kawat (kg)

gravitas (9,8 mis2) berut kawat (kg/m) kecepatan angin (mys)

konstanta (dranggap

-

lB5)

Resonansi terjadi bila t Jc --t lt

(183)

sedang panjang rangkaian resonansi dihitung dari rumus

'-I-

D

14

7{u\lw

(r84)

Untuk menghilangkan getaran dipasang peredam (dampers) yang bertugas menyerap tenaga getaran tadi. Kecuali itu untuk menguatkan kawat pada titik-titik topang-

8.3

Pcmilihan Konstruksi

Pcnopang

105

nya dipasang batang pelindung (armor rods). Pada umumnya, pemutusan kawat karena getaran tidak akan terjadi bila tegangan harian (everyday stress, disingkat EDS) tidak

melebihi harga-harga tersebut dalam Tabel 42. Karena tekanan angin yang relatip tendah, maka pemutusan kawat karena getaran diperkirakan tidak akan terjadi di Indonesia.

42.

Tabe!

Betes Harge Tegangan Harian (EDS) sehingga Tidak Terjadi pemutu$n

Keml kerene Letih Saluran

Kawat

Tanpa Pengamanan

Tembaga

26

ACSR

l8

Aluminium

t7

Aldrey

t8

Saluran dengan

Batang Pelindung

22

Saluran dengan Percdam

24

Saluran dengar Batang

Pelindung dan Peredam

24

26

Baja

8.3

(i)

Pengapit Kaku

ll

(ii)

Pengapit Osilasi

l3

Pemilihan Konstruksi Penopang 8.3.1.

Jenis Konstruksi

Pemilihan dari segi jenis konstruksi (periksa Bab 4) harus.dilakukan secara ekonomis dengan memperhatikan faktor-faktor pentingnia saluran, lintasan penyaluran, pengangkutan serta keadaan cuaca (terutama bila cuaca buruk sering terjadi). Menara baja biasanya digunakan pada saluran-saluran terpenting di atas 66 kV.

Menara baja ini baik sekali terutama karena dapat diandalkan pada bcban-beban yang gawat (penampang kawat besar, tarikan besar, angin kencang, gawang lebar) serta memungkinkan penggunaan menara-menara yang lebih tinggi daripada normal untuk keperluan-keperluan tertentu. Daya tahannya biasanya 45 tahun, s€rta perawatannya sederhana. Tiang baja lebih rendah kekuatannya dibandingkan dengan mensra baja, sehingga digunakan bila beban mekanis tidak besar. Di Jepang tiang baja digunakan untuk saluran transmisi sampai 77 kV dengan gawang kurang dari 150 m. Akhir-akhir ini ada kecenderungan menggantikan tiang baja dengan tiang beton atau tiang kayu, meskipun tiang baja tetap dipakai bila diinginkan masa-tahan yang lebih lama atau bita situasi pengangkutan sulit. Di Eropa dan Amerika Serikat tiang baja bertali (guyed) kadangkadang dipakai pada saluran tegangan tinggi bila tekanan angin tidak kencang, jalan (route) saluran mudah dan lurus serta karena perawatannya mudah. Keunggulan tiang beton bertulang dibandingkan dengan konstruksi lainnya adatah karena daya tahannya yang boleh dikatakan permanen. Tetapi karena luar biasa berat-

Bab

106

8. Fcrcncanaan dan Konstn*si

lhluran U&ra

nya, ia hanya dapat dipakai pada saluran-saluran yang mudah dicapai dengan kendaraan.

Kcunggulan tiang kayu adalah karena mudahnya membuat dan harganya murah sekali dibandingkan dengan konstruksi-konstruksi lainnya. Oleh karena itu penerapannya di Indonesia sedang diselidiki dan dikembangkan seluasJuasnya.

t.3.2.

Mecem B€b.n Konstrulsl

hban tertentu. Di Jepang ketentuan tentang menara baja dikenal klasifikasi berikut:7' Untuk standar-standar. hal ini diatur dalam (1) Menara singgung (Jenis A): dipasang menurut garis lurus, dengan bagian yang bersudut mendatar kecil (biasanya 3' untuk gawang standar). (2) Menara sudut (Jenis B dan C): dipasang dengan sudut mendatar tertentu; jenis B sudutnya 20o dan jenis C sudutnya 30'. (3) Menara ujung (Jenis D): dipasang pada ujung (dead end) semua kawat penghantar dan kawat tanah, sehingga perlu memiliki ketahanan yang besar. (4) Menara penegang (tension towers): digunakan sebagai penguat (reinforceperencanaan konstruksi didasarkan atas

tempat pada saluran, yaitu bila pada menara singgung terjadi tarikan yang tidak seimbang karena perbedaan lebar gawang yang ment)

di beberapa

bersampingan.

(5)

Menara khusus: digunakan pada penyeberangan sungai atau lembah atau bila dipandang Perlu. Penerapan hal-hal di atas dapat dilihat pada diagram toleransi menara seperti tertera pada Gbr. 66. Dari sini dapat disimpulkan bahwa untuk sesuatu jenis menara makin lebar gawangnya makin kecil sudut mendatarnya.

8.4

Pembangrman Saluran Udara

t.4.1.

Survey

Pemilihan lintasan yang akan dilalui saluran transmisi merupakan persoalan pokok bagi pembangunan saluran tersebut. Untuk ini perlu diadakan studi dan survey yang mendalam guna memungkinkan pembangunan saluran secara ekonomis dan dapat diandalkan, baik dilihat dari pcmbangunannya sendiri, maupun dari perawatannya nanti. Faktor-faktor yang terpenting adalah: (t) Kcadaan cuaca (angin, hujan, salju, petir, dsb.) (2) Keadaan tanah (kemungkinan longsoran, banjir, rawa, dsb.) (3) Kondisi pengangkutan (pengangkutan barang dan bahan bagi pembangunan dan pcrawatan).

(4) I*tak terhadap bangunan-bangunan

lain (saluran telekomunikasi, simpangan jalan raya, jalrn kereta aPi, dsb.). (5) Bangunan perumahan (dijauhkan dari perumahan manusia). Dari hasil survey ditentukan tinggi konstruksi, jenis menara dan cara menggan' tungkan kawat-kawat penghantarnya. Pada pokoknya kegiatan survey itu meliputi hal-hal berikut:

(a)

Survey garis pusat: di sini garis pusat (centerline) saluran ditetapkan; demikian

(b)

pula kcdudukan konstruksi penopangnya terhadap garis pusat ters€but. Survcy profil:di sini pcrbedaan tinSgi permukaan tanah dan lebar gawang

t.4 (c) (d) (e)

Fcmbangtnan Saluran

Udrn

W

(penampang tegak) ditetapkan sepanjang garis pusat tadi.

Survey tampak atas (plan survey): keadaan 50-l0Om dikirikanangaris pusat diperiksa. Survey lokasi menara (tower site study): di sini jumtah tanah galian, cara pembuatan pondasi, dsb. diselesaikan. Survcy khusus: yang dilakukan adalah penyelidikan khusus dalam penyeberangan sungai, pertcmuan dengan saluran lain, perhitungan induksi elektromagnetik terhadap saluran komunikasi, dsb.

3e[ Balok Beton

(,

c t

co E 5

!

)

tn Siku

tN

2@ 3@

Pembumian 100

Lebar Gawang (m)

Gbr.65 Dirgrsm Toleransi Menan 8.4.2.

Gbr.67 Pondrsl Beton

dangan Peng-

gdisn Bitsr"

Pondasi Menrre dm Tiang Beja

Pekerjaan-pekerjaan pondasi yang terpenting meliputi pemberian tanda-tanda, penggalian, pemasangan tonggok (stub setting), pengecoran beton, pengurukan, dsb. Pemberian tanda-tanda (staking) dilakukan menurut rencana pondasi dengan mengingat tanda pusat (center peg) dari menara dan saluran. Penggaliannya dilakukan dengan berbagai cara tergantung dari kondisi tanahnya. Dalam-penggalian serta lebar dasar lobangnya harus sesuai dengan yang telah direncanakan. Ada lima cara penggalian: (l) Penggalian biasa (plain excavation), yaitu penggalian biasa, tanpa persyaratan tertentu; kemiringan tebingnya tertentu, periksa Gbr. 67. (?l Penggalian dengan penguatan kayu (timbering excavation), yaitu dengan menanamkan balok-balok kayu ke dalam tanah agar tidak terjadi kelongsoran waktu penggalian; diterapkan bila tanahnya mudah longsor dan mengeluarkan air. (3) Penggalian dengan tong kayu (pail excavation), dilakukan bila tanahnya mudah longsor dan banyak sekali mengeluarkan air. Sebuah tong kayu tanpa dasar dipasang dan penggeliannya dilakukan di dalam air, Akhirnya dicor bcton pada dasar tong ini untuk mcnghentikan aliran air tcrscbut. (4) Penggalian dengan tabung silindcr (case excavation), dilakukan untuk pcnggalian di sungai, bila cara dcngan cmber tidak mungkin. Di sini scbuah tabung

Bab

108

8.

Perencanaen dan Konstruksi Saluran Udara

silinder tanpa dasar yang dibuat dari beton bertulang ditcmpatkan dan penggaliannya dilakukan di dalam tabuog itu. Tabung itu sen' diri dibenamkan ke dalam sungai dengan beban mekanis, Periksa Gbr.

(5)

Penguat

Tonggok Utama

-

68.

Tinggi Air Maksimum

Dasar Sungai

cavation), dilakukan pada tanah pasir yang berair. Sejumlah PiPa ditanam di dalam tanah di sekitar tempat yang akan digali' Kemudian air yang dikandung di dalam tanah disedot dari pipa-PiPa tadi

Tongg:ik Angker

oleh sebuah pompa. Bila tanahnYa sudah kering maka penggaliannYa dapat dilakukan dengan cara (l).

tidak kokoh atau bila pondasinya berkisi

---

Beton Bertulang

Penggalian sumber (well point ex-

Tahap berikutnya adalah pemasangan tonggok (stub). Tonggok ini dipasang pada balok beton yang ditempatkan pada dasar pondasi (periksa Gbr. 67). Bila tanahnya

Siku Penyambun8

Curveshoe

Batang Baja Bertulang

Beton Penyumbat Air

Gbr.68

Penggalian Tabung Pondasi.

(grillage), maka ditambahkan pecahan batu sebagai penguat. Bila kondisi tanah buruk, maka dipasang pancang-pancang (piles) untuk menguatkan pondasinya. Pekerjaan beton terdiri dari pengecoran campuran semen, pasir, kerikil (atau pecahan batu) dan air dalam perbandingan tertentu dalam cetakan plat baja atau kayu.

Pengurukan kembali penting artinya bagi kekuatan pondasi. Karena itu dalam pengurukan kembali tanahnya harus dientakkan (rammed) sebaik-baiknya dengan tanah aslinya.

8.4.3.

Pendirian Tiang dan Menara Baja

Bila pondasinya selesai, bagian atas konstruksi didirikan. Ada dua cara pendirian' nya:

(a) (b)

Cara menyusun ke atas (assemble). Cara menarik ke atas (pulling up). Dalam cara pertama menara disusun ke atas bagian demi bagian. Setiap bagian digantung dengan pengangkat (lifting rod) untuk kemudian disekerup, bagian yang satu diatas yang lain. Cara lain adalah dengan lebih dahulu menyekerup bagian'bagiannya satu sama lain di tanah, untuk kemudian seluruh menaranya didirikan dengan keran atau mesin pengangkat lain (winch). Cara ini tepat guna pemakaian dimana alat-alat pengangkat berat semacam itu mudah diadakan serta mudah dibawa ke tempat-tempat pendirian menara. Di daerah pegunungan yang sukar dicapai bagian-bagian menara diangkut dengan helikopter lalu disusun di tem,pat dimana menara akan didirikan.

t.4 Pcrnbangunan Saluran Udara t.44.

Pendlrien Tieng f,ryu rilrn

fiug

109

Bcton

Uatuk mendirikan tiang kayu atau tiang beton penggaliannya dapat dilakukan dengan cara-cara biasa. Bila kondisi tanah

cukup baik dan daerahnya dapat dicapai dengan kendaraan, penggalian dapat dilakukan dengan mesin bor (auger machinc). Tiang-tiang didirikan dengan menegakkan-

nya (building-up; periksa Gbr. 69)

atau

Papan

Pcorhra

Gh.

69 Crn Mdhllcn Tlrry dcnsae

Mcnce*Larya"

dengan cara menggantungkannya (hanging-in; periksa Gbr. 70). Bila kcndaraan dapat masuk mobil katrol dapat dipakai. Palang-palang (cross-arm, travers) dan pasangan (fittings) dapat dipasang sebelum tiang didirikan, terutana bila tidak tcrlalu ruw€t. Namun, biasanya karena bcrbagai kesulitan, pasangaa-pasangaonya dipasang scsudah

tiang didirikan. Polc

Tbcklc

Tacklc

.\ Kawat Pcnahan

Tiaog yrnS dcen

Didirit n

(b) GDr.

70

Dur Crn Mcuildfrn

nrry hgro MrTtrutne[yr"

8.45. Pemrsugu f,rrrt Kawat mula-mula dipasang pada tian& kcmudian ditariksampai suatu kctegangan tert€ntu, Pemasangannya biasanya dilakukan untuk bagian saluran yang panjangnya k.l. 3 km. Salah satu cara dalam pcnarikan kawat adalah mcnariknya dengan mcsin melalui penjepit kawat (snatch block) yang tcrpsssng pada sctiap lcngan Eeoara; periksa Gbr. 71. Kawat-kawat itu ditarik oleh mesin dengan bantuan kawat pcnolong (messenger wire). Cara lain adalah dcngan mcreatangkan kawat di tanah, lalu mepgangkatnya ke atas tiang. Cara kcdua ini dapat mcnrsak kawat ACSR, dan karcnanya jarang dipakai. Agar supaya tidak tcrjadi kerusakan kawat karcna mcnggoru tanah digunakan pcncgatrg kawat (tcnsioncr); pcritsa Gbr.72. Bila kawat mcayeberangi saluran-saluran lain (transmisi, telpon) atau jalan (raya, kcreta api) perlu diadakan lrcngamanao scpcrlunya agar kawat penghantar Eaupun kawat pcnolong tidak mcngcnai saluran-saluran tadi. Pekcdaan pcnegangan dilakukan pada sctiap bagian saluran dimana gandeogan isolator pcncgang tcrpassng pada Bcnara-mcnara sudut Eaupun mcnara-mcatta

ll0

Bab

8.

Perencanaan dan Konstruksi Saluran Udara

Kawat Penolong

Yoke

Sambungan Penjepit Sementara

Kawat

Beban I-awan

Drum Kawat Rern

Mesin Penggulungan Kawat

Gbr.7l

Tempat Drum

Cara Pcmasengan Kawat.

3500

Tempal

Gbr.72

Pasangan Drum dan Penegang Kawat.

gang (tension isulator string), sedang ujung lainnya ditarik oleh sebuah mesin penarik

ini kemudian dihubungkan dengan gandengan isolator penegang yang lain. Sesudah kawatnya cukuptegang. ia dipindahkan (winch) sampai suatu andongan tertentu. Ujung

pada gandengan isolator gantung dari penjepit kawat pada menara gantung. Sesudah itu peredam dan batang perisai dipasang.

Mcnara Pcncgang

Kawat No. I Menara Gantung / Kawat NoJumpcr Wirc

2

Pcnjcpit Kawat

Mcnara PeneSang

Sambungan

Pcngamat

Andongan Bagian

yug

Sclcsai

Ditegangkan

Pcnahan

Scmcntari

Bagian yang Scdang Dircgangkao Kawat No. I dan No. 2 Sudah Ditcntukan Andongamya, scdang Kawat No. 3 scdang Dikcrjakan Andongamya

Gbr.73

Cara Menegangkan Kawat.

8.5

8.5

lll

Referensi

Referensi Dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya sebagai berikut: l) R. A. Arismunandar, A Method of Switching-Surge Simulation in Electrical h'etworks,Illinois Institute of Technology, U.S.A,, June 1963, hal. 3. 2) AIEE Committee Report, "switching Surges: L Phase-to-Ground Voltage", AIEE Transactions, New York, vol. 80, pt. III, June 1961, hal.240-256. 3) Workshop of Insulation Design, Insulation Design of Overhead Transmission Lines, Technical Report, Institute of Electrical Engineers of Japan, No. 76, 1966, hal. 10.

4) Ibid., hal. 11. 5) Ibid., hal. l3-15. 6) "Transmission", Handbook

of Electrical Engineering, Institute of Electricai Engi-

of Japan, 1967, hal ll92. Ministry of International Trade and Industry, Regulation on the Technical Standardsfor Electrical Installations, No. ll6, 1968, Denki Shoin. 8) National Electrical Safety code, No. 232A (Tabel t), No. 233A (Table 3), No. 23281 (3), No, 23282, Washington, D.C. U.S.A. 9) "Countermeasures against Salt Pollution in Transmission and Transformation Installations", lournel, Electrical Cooperative Research Association (Japan), vol. 20, No. 2, hal. 153. l0) c. F. wagner, G. D. Mccann (rev. J. M, clayton), "Lighling phenomena", Electrical Transmission and Distribution Reference Book, Westinghouse Electric Corp., East Pittsburgh, U.S.A., 1950, hal. 56G567. I l) W. W. Lewis, C. M. Foust, "Lightning Investigation on Transmission LinesVIIL", AIEE Transactions, vol, 64, 1945, hal. 107-115. 12) E. Hansson, S. K. Waldorf, "An Eight-Year Investigation of Lightning Currents and Preventive Lightning Protection on a Transmission System", llEE Transactions, vol. 63, 1944, hal. 251-258. l3) vis. H. Rokkaku, "Lightning on Transmission Lines", Bulletin, crgre, No.32l, neers

7)

l4) l5)

Paris, 1939. Grunewald, "Recherches sur les Perturbations Provoquees par les Oranges et sur la Protections des Lignes Aeriennes Contre les Oranges", Bulletin, Cigre,

No. 323,

1939.

l6)

Edgar Bell, "Lightning Investigations on a 220kV System-IIL- AIEE Transactions, vol.59, 1940, hal,.822. Mita, "The Effectiveness of Overhead Groundwires for the Protection against Lightning Strokes", Technical Report, Japan Electrical Testing Laboratory,

l7)

vol. 12, 1948, hal. L Japanese Electrotechnical Committee, Design Standard Towers, JEC-127, Denki Shoin, 1965.

l8)

"Transmissiorr", op. cit., hal. 1194.

for

Steel Transmission

BAB

9.1

9.

PEMELIHARAAN SALURAN TRANSMISI

Tujuan Pemeliharaan Pemeliharaan peralatan listrik pada umumnya bertujuan: (a) memungkinkan penyediaan tenaga listrik kepada para langganan dengan mutu yang baik serta keandalan (reliability) yang tinggi; (b) mempertahankan keadaan peralatan selama mungkin guna kepentingan perusahaan sendiri.

Untuk itu pekerja pemeliharaan (maintenance crew) bertugas menghindarkan terjadinya gangguan (preventip) dan menghilangkan gangguan yang terjadi dalam waktu sesingkat mungkin. Karena itu perlu diadakan perbaikan sebelum kerusakan menjadi parah, agar dengan demikian umur peralatan diperpanjang. Pengalaman pemeliharaan selama bertahun-tahun banyak memberikan petunjuk-petunjuk yang berharga dalam perencanaan peralatan, pemasangan serta pemeliharaannya dikemudian hari. Adanya penghitung (computer) banyak membantu dalam pengumpulan dan analisa statistik dari pengalaman-pengalaman tadi. Dengan sistim pengelolaan dengan

bantuan komputer ini pekerjaan pemeliharaan yang paling tepat dapat diatur.

9.2

Organisasi Pekerjaan Pemeliharaan Pemeliharaan saluran transmisi memerlukan pengaturan khusus dan organisasi yang baik karena daerah jangkaunya jauh. Pekerjaannya meliputi tugas patroli, inspeksi, perbaikan, serta tugas-tugas kantor yang menyangkut pendidikan pekerja, pengawasan administratip atas peralatan kerja, dsb. Dulu gardu untuk pekerjaan pemeliharaan ini ada untuk setiap jarak l0 km sepanjang saluran transmisi; pekerjaan patroli dan inspeksi dilakukan oleh dua orang yang berkantor di tempat itu. Sebuah kantor seksi mengawasi beberapa gardu; kantor ini menjadi pusat dari semua kegiatan pemeliharaan, dengan beberapa tenaga teknik (linemen) yang diperbantukan di situ. Dengan kemajuan teknologi (kendaraan bermotor, telekomunikasi) gardu pemeliharaan hanya ada di tempat-tempat yang terpencil, pegunungan, dsb. Pekerja-pekerja saluran dipusatkan di kantor-kantor dan melakukan tugasnya dari kantor-kantor ini dengan bantuan kendaraan-kendaraan bermotor. Tempat kedudukan dan jumlah pekerja saluran (linemen) ditentukan menurut kebutuhan dengan mengingat panjang dan jenis saluran serta keadaan geografis setempat; jumlahnya di setiap kantor seksi berkisar antara beberapa sampai 10 orang. Di negaranegara maju kemampuan seorang pekerja saluran adalah sekitar 10- l5km. Contoh organisasi pemeliharaan tertera oada Gbr. 74.

tt4

Bab

Scksi Pcmcliharaan

9.

Perneliharaan Saluran Transmisi

I

Tcrdiri dari G20 Pckcria Saluran Mcmba*ahi Sub Scksi'scksi dao rrcqiadi Pus8t Kcristan Pstroli, Inspcksi daa Perbaikan-pcrbaikan

SubScksi

A

Tcrdiri dari 2 Fckcria Saluran yang Mclaksanaken Tuggs Patroli dan tnspcksi

GDr.74

9.3

Sub seksi

D

Contoh Bagsn Orguisrsi D'ims Pemeliharaan.

Pekerjaan Patroli dan Inspeksi 9.3.1. Pekeriren Patroli Pekedaan patroli dimaksudkan untuk mencegah terjadinya gangguan dan memelihara keamanan umum, dengan cara menemukan hal-hal yang kurang atau tidak pada tempatnya pada saluran transmisi. Bila hal-hal ini menyebabkan terjadinya gangguan, maka dikirimkan regu patroli untuk menemukan gangguannya dalam waktu sesingkat

mungkin. Berdasarkan tujuannya dikenal berbagai jenis patroli sebagai berikut : Patroli rutin bertujuan mencegah terjadinya gangguan dengan cara melihat secara rutin situasi saluran transmisi sepanjang lintasannya (route). Ada tiga jenis patroli rutin: patroli biasa, patroli tetap dan patroli pencegah. Patroli biasa bertugas memeriksa semua konstruksi penopang sepanjang saluran, dan

(l)

dilakukan sekali dalam sebulan. Patroli tetap dilakukan terutama untuk memeriksa situasi di tempat-tempat dimana saluran mendekati bangunan' bangunan di dekat kota, rumah-rumah serta tempat-tempat penyeberangan yang penting. Tergantung dari [eadaannya, patroli ini dilakukan kadang' kadang tiga kali seminggu. Patroli pencegah dilakukan untuk musim atau ma6a tertentu dan bilamana dianggap perlu guna mencegah terjadinya gangguan, misalnya, musim layangJayang, hujan lebat, angin ribut, topan, dsb.

(2) (3)

Patroli gangguan dikirim bila sudah diketahui terjadinya gangguan, dengan tugas memeriksa atau mencari tempat terjadinya gangguan. Pdtroli khusus dilakukan oleh Kepala Dinas/Seksi sekali atau dua kali setahun guna melihat situasi saluran secara keseluruhan, sehingga iadapat memberikan petunjuk-petunjuk yang berharga bagi para pekerja saluran.

9.3 tttcrjuu Prtroli dro InsD&i

115

Pckcrjaan patroli dulu dilakukan olch pekcrja-pckcrja saluraa dengan bcrjalan kaki. Dewasa ini, tcrutama di luar ncgeri, pekcrlran patroli biasa. patroli pcncegah dan patroli ganggggsn dilakukan dcngan hclikoptcr,guna mcmuaglintan rasionalisasi dan efrsicnsi pckcdaan pcmcliharaan pada umumaya. Yang dipakai biasanya adalah helikoptcrjenis kccil yang dapat mcndckati saluran padajarak 20 m dcngaa keccpatan 40 - 50 km/jam. Dcngan bantuan videorecordcr situasi yang ditinjau dapat dipcriksa

kcmbali di kantor untuk dianalisa.

9.3.L Pekerlu

Inspelsi

Peralatan saluran transmisi (mcnara, isolator, kawat) dapat dilihat keadaannya sccara umum olch petugas.petugas patroli. Pckcrjaan inspcksi bertugas memeriksa peralatan tcrscbut sccara teliti, guna memungkinkan pcrancangan dan pclaksanaan perbaikannya dalam rangka penccgahan gangguan atau kerusakan yang lebih gawat. Oleh karena peralatan-peralatan tadi mempunyai bentuk, macam bahan dan fungsi yang berbcda-beda, maka macam dan cara inspeksinyapun bcrbcda. Oleh karcna umur dan lingkungan (pengotoran, cuaca) dimana peralatan dipasang berbeda, maka masa inspeksinya sukar ditetapkan.'Masa inspeksi scperti tertcra pada Tabcl 43 dipakai scbagai pegangan di luar negeri. Untuk penerapannya di Indonesia perlu dipertimbangkan faktor daerah tropis (a.1. kelembaban) terhadap pcralatan. Inspeksi peralatan yang dilakukan adalah scbagai bcrikut: (l) Inspeksi konstruksi penopang terdiri dari pemeriksaan mcnara, tiang, pondasi, dsb. Menara dan tiang baja serta pondasinya harus diperiksa sesudah hujan lebat. Yang perlu dilihat adalah apakah pembuangan airnya cukup baik dan apakah tanah urukan ikut hanyut, terutama untuk menara yang tertanam pada lereng-lereng bukit. Juga perlu diperiksa apakah baut dan murnya hilang atau longgar, mengingat bahwa alat-alat ini bcrtugas memikul beban mekanis tertentu. Tiang kayu perlu dipcriksa apakah masih baik'keadaannya atau tidak. Demikian pula bagian-bagian kawat penahan (stay-*ire) yang di dekat tanah, karena bagian-bagian ini mudah rusak (berkarat). TrDd Obyck Inspcksi

*l.

Conro[ fdrsa Irupclgt Bcnda yang

Dipcriksr

Masa Incpcksi

Mcoare dan Tiaaf Bfie

3-5trhunsctali

Tiaog Kayu

2-3tehuosckrli

Isolator

IsoLtor yang Ruset

2-3tahunscltali

Pasangan Saluran

Pasangan Saluran dan Pcngapit

5-6tahunsckali

Kawat Pcnglnntar Kcwat Tanah Atas Batary hlindung

5-6tahunsckhli

Konstruksi Penopang

Kawat Peryhantar dan Pcralatan Pclcngkapnya

ftrcdam Kelon3son3

Lain-lain

l-2tahunsekgli

Bab9. htihr.taea Srlurutraoisi

lr6

(2)

InsDG&si isolator pcrlu dihh*sn hrlot piringan irolator bcrkurang kekuat8nnys olch panag perubahan euhu dan gptaran mckanis. Satu cara memeriksanya adalah dcngnn dclihst tcgangan pemuatnya dcngan scla cetus atau tabung ncon. Cara laia adalah dengan mcngukur tahanan isolasinya. Cara pertsna dilakutan pada saluran yang bertogaogan (hotJine) dan banyak

dilakuksn di luar ncgeri.

9,4

Pekerlaan Pemeliharaan

9.41.

Tulurn

rilen Jenis

Petertun

fujuan pemeliharaan saluran transmisi adalah agar dimungkinkan penyaluran ta1gulistrik s€cara kontinu; tujuan ini dicapai dengan memperbaiki, memulihkan dan mcnyempurnakan keadaaa pcralatan yang rusak atau terkena gangguan yang diketahui dari pekerjaan patroli dan inspeksi. Pekerjaan pemeliharaan dapat dilakukan sendiri oleh perusahaan listrih tctapi, seperti terjadi di luar negeri, dapatjuga diborongkan kepada kontraktor.

Pekerjaan pemeliharaan terdiri dari pekerjaan pada konstruksi penopang, pada isolator dan pada kawat saluran. Yang terakhir ini dibagi lagi menjadi pekerjaan waktu saluran mati (tanpa tegangan, dead-line maintenance) dan waktu saluran bertegangan (hot-line maintenance). Dalam hal saluran bertegangan perlu diperhatikan ketentuanketentuan pengamanan agar pekerja saluran tidak terkena kejutan listrik.

9.4.2. Pekeriun padr Konstruksi Penoprng Meskipun menara dan tiang baja digalvanisasikan, tetapi akan berkarat juga sesudah dipakai bertahun-tahun, terutama bila lingkungan udaranya mengandung gas asam belerang atau gas khlor. Oleh sebab itu konstruksi penopang dilapisi cat anti karat.

Pada umumnya baut menjadi longgar sesudah dipasang kira-kira 4-6 tahun; karenanya sesudah itu baut-baut tadi perlu dikuatkan kembali pasangannya. Tiang kayu biasanya membusuk atau rusak pada bagian-bagian dekat tanah; karena itu perlu diberi bahan pengawet kayu, geragai (braces) sebagai penguat, atau diganti bila perlu.

9"43.

Pekerfen pedr lsohtor

Bila isolator roemburuk keadaannya, maka ia harus diganti, baik waktu saluran bertegangan maupun waktu saluran tanpa tegangan. Tegangan lompatan (flashover) isolator menurut bila ia kotor (polluted) dan basah, sehingga kemungkinan terhubungsingkat meningkat. Katena itu isolator yang kotor harus dicuci. Contoh alat pencuci isolator waktu saluran bertegangan terlihat pada Gbr. 75.

9.4.4. Peleriran

pode Krwet Penghenter

Bila kawat penghantar rusak karena busur api, karena getaran mekanis atau karena karat, maka ia harus diperbaiki dengan kelongsong reparasi (repair sleeves) atau diganti (tergaatung dari besarnya kerusakan).

9.4

leiunhlibstlaa

t17

t. Prlrt Pco8uad rmtuk 2. ruskri Opcnsi

Betrog Oporui

3. P.srk Fcmbcrncati OPonri lfckrug Opctr.i

/t

5. Univcrgl Scrgrv 6. Ratrt 7. Pcolsosar Sikrt 8. Roda hrtr 9. Rods BatrnE Pcocken 10. RodsDcbst

ll.

Gbr.

75 Ahf

P€ocrd

Inlrtor

9.{.5. Pekerjeu prdr Sduru

Sikat Pcnqrci

untuk Selunn Bcrtcgrngrn (Hot

Lh.).

Bertegrugrn

Dahulu penggantian isolator, perbaikan pada kawat pOnggantian tiang kayu, dsb. dilakukan sesudah saluran dimatikan tegangannya. Cara ini dianggap mcrugikan, sehingga sejak dua puluh tahun terakhir ini pekerjaan pcmcliharaan di luar ncgcri dilakukan dengan keadaan saluran bertegangan. Di Jepang pekcrjaan scmacam ini dilakukan sejak tahun 1953, waktu teknik operasi saluran-panas dipraktekkan dan pcralatannya digunakan oleh sejumlah perusahaan listrik. Sekarang prakteknya sudah ditcrapkan pada saluran 275 kV. Tujuan utama dari pekerjaan pemeliharaan dengan saluran bertegangan adalah untuk memungkinkan penyaluran dengan mutu yang baik, artinya tanpa interupsi, atau mengurangi interupsi seminimal mungkin. Ini berarti juga pemberian pclayanan (service) yang sebaik-baiknya kcpada langganan, pengurangan ketidak-nikmatannya (inconvenience) bita tidak ada aliran listrik, dsb. Bagi langganan niaga (oommercial) dan industri pekcrjaan saluran-panas mempunyai manfaat bahwa mereka tidak dikurangi effisiensi-kerjanya karena aliran listrik diputus. Hal ini jelas bagi industri-industri yang banyak'makan-listrik" scpcrti pabrik baja, pabrik kimia, dan bengkel, maupun yang karena keamanan tcrgantung pada listrik, sepcrti lampu lalu-lintas. Bagi perusahaan listrik scndiri, manfaat bekerja dengan saluran bertcgangan adalah tidak adanya rugi-rupiah karcna listrik mati, mengurangi kecelakaan karcna tidak ada lagi keragu-raguan apakah salurannya mati atau bertegangan, dan meningkatkan keamanan karena para pekerja tidak perlu terburu-buru menyelcsaikan pekcrjaannya sebab "waktu-mati" sudah habis. f)i Jepang, pckcrjaan dengan saluran panas meliputi penggantian piringan isolator pada gaodcngan isolator; pcnggantian isolator jenis pasak (pin); pemasangan, Ircnggantian dan pengecatan pcrcdem (dampen); pcnggantian jepitaa (clamps); penggantian tiang kayu; dan pcrbaikan pads,k8wat pcngbantar.

B8b

118

9.

Pcm3lihdeso Salunn Transmisi

Tadinya peralatan yang digunakan untuk pekerjaan di atas dibuat di Amerika Scrikat (pcrusahaan A. B. Chance) dan diimpor ke Jepang. Sekarang Jepang dan negara-negara lain sudah banyak menghasilkannya sendiri.

9.5

Biaye Pekerjaan Pemeliharaan Biaya pemeliharaan yang langsung (kecuali depresiasi) terdiri dari: (l) Biaya personil, yaitu gaji, upah, tunjangan, dll. dari semua pegawai dan pekerja di Kantor Dinas, Kantor Seksi, dsb., maupun yang dibayarkan kepada pihak luar. (2) Biaya untuk minyak dari berbagai jenis dan keperluan (switchgear, machine) ,

pemeliharaan.

(3) (4)

Biaya barang konsumtip, misalnya kertas, pakaian kerja, bahan bakar, dsb. Biaya perbaikan, yaitu semua biaya untuk perbaikan, termasuk biaya bahan, barang, pemasangan, pembuatan, pengangkutan, upah pekerja, biaya perjalanan pekerja, dsb. (5) Biaya sewa, yaitu untuk tanah, gedung, gudang, dsb. (6) Biaya lain-lain, misalnya untuk asuransi, tilpon, dll. (1) Pajak-pajak. Sebagai perbandingan dapat disebutkan di sini bahwa di Jepang bi aya pemeliharaan menara baja adalah 1,2 - l,8l dari biaya pembangunannya. llntuk tiang kayu angkanya adalah 2-3%. Bila biaya konstruksi saluran rangkap (double-circuit) 275 kV di Jepang adalah k.l. Rp. 20.000.000 per km, maka biaya pemeliharaannya adalah k.l. Rp. 300.000 per km setiap tahunnya. Dari jumlah ini kira-kira 80 - 90 /o adalah untuk personil, biaya perbaikan dan pajak. Contoh biaya di Jepang ditunjukkan dalarn Tabel 44. Tabel

44.

Biaya Pemeliharaan (Langsung) Saluran Transmisi di Jepangr) Biaya

Pos

o/

5.900 300 1.100

23,5

Rupa-rupa Bahan I(onsumtip Perbaikan

6.400

Sewa

Iain-lain

1.300 900

25,5 5,2 3,6

Pajak-pajak

9.200

36,6

25.100

100,0

Pegawai/Pekerja

Jumlah

t)

9.6

Catatan

(1000 Rp.)

1,5

Keterangan tentang Saluran: Jarak : 80 km Tegangan :275kY Jumlah Saluran : 2 Tanpa Gardu

4,4

Pada waklu perhitungan dibuat, nilai kira-kira

I

Yen

: I

Rupiah

Penemu Gangguan

9.6.1.

Tujuan dan Slfat

Eila gangguan pada saluran transmisi dapat diperkirakan, maka waktu pattol. dapat dikurangi dan perbaikan dapat segera dilakukan. Kebanyakan gangguan dise' babkan karena hubung-singkat. Bila salurannya dibuka oleh pemutus beban, maka

9.6

Fcnemu

Gaoggrran

119

isolasi saluran kcmbali seperti semula, schingga tempat gangguan tidak mudah ditemukan. Olch sebab itu, penemu gangguan (fault locator) perlu memiliki sifat-sifat

berikut: Trbcl

Cerricr

rcngirim yaag mulai

atau Gclombeng

bckerja karena

Ultri B

Pcncnu Cuggurn

Uraian tcntory Sirtim

Sistim

Jcnis

.|(l.

Fooghituog

Suris

Pcagaruh Saluran C.bcD8

T*

Bcr-

pcD8aruh

pidg ujunf reluran. ,tn8ta San33urn dipasaog

w8lilu rntar8 tcrjedinfa rurja frafguan dan pcodrlman isyarat diukur pada ujuag ralunn yaoS lain

Pengiriman

Pcodriman kdut DC etsu AC drri titik ukur den meryukur dcngan

c

Crrr

urja

Rodck

Kcjut

Cerr

Mcnghitu"g Stlrt

Oaitogrtp

Rclc

rtau

nngaruh Dihilsngksn krrena ncnguturan Difiercnsial

Bcnjhitung

oeilograp (aiau penghitung) waktu kcmbalinya kejut dari pantulan titik 88488uan

Pcngiriman

F

Kejut Bcrulang

(l) ' (2) (3) (4)

Scperti Jenis C tctopi pcngiriman kcjut bcrulang-ulang

Osilograp

Rclc

atau

Dapat Dibcdakan

Penghitung

Selama gangguan ada (tidak hilang), penemu harus dapat mencari tempat gangguan itu terjadi.

Penemu

tidak boleh dipengaruhi oleh berisik (noises) yang berasal dari

gangguan tadi. Penemu harus dapat mencari gangguan dalam kesalahan kurang dari 0,5 km.

jarak

100

-

200

km dengan

Perawatan dan inspeksinya harus scderhana dan keandalannya tinggi. Bebcrapajenis penemu yang dipakai di Jepang akan diuraikan lebih lanjut; periksa Tabel 45.t)

9.6.L

Penemu

Grrygurn Jenis B

Pencmu ini bekerja karena ada surja yang datang dari gangguan. Dalam Gbr. 76, bila tcrjadi gangguan pada titik F, maka gelombangaya merambat melalui saluran ke jurusan A dan B. Surja (surge) yang datang di A atan ditcrima oleh penerima surja, yang menyebabkan rangkaian monitor penghambat (delay monitorcircuit) mcngirimkan gelombang pcmbawa (carricr) melalui pcmancar gclombang tadi ke saluran transmisi.

Di titik B, bila surja gang'uan datang dao ditcrima oleh pcnerima surja, maka penghitung (couater) akan mulai menghitung waktu; ia bcrhenti menghitung waktu scsudah gclombang peEbawa (carrier) dari A datang. Dcngan demikian maka lokasi

Bab

120

9.

Perneliharaan Saluran Transmisi

Gulungan Pencegah (Blocking Coil)

A=J Penerima Penerima Surja

fGelombang lPembawa

Penerima Penerima

Gelombang

Surja

Pembawa

Rangkaian Monitor Penghambat

Gbr.76

Penghrlung

Prinsip Kerja Penemu Gangguan .lenis B.

gangguan dapat ditemukan, 1'aitu dengan menghitung

,TU lo: 7 7, : jarak dari tempat gangguan sampai tttik A ln: waktu yang dicatat oleh penghitung o : kecepatan rambatan gelombang gangguan

dimana

( l 85.)

Cara ini tidak dipengaruhi oleh gangguan-gangguan yang disebabkan oleh pantulan-pantulan dari cabang-cabang pada saluran transmisi, dan karenanya tepat sekali untuk penerapan pada saluran yang banyak cabangnya. Dewasa ini gelombang mikro digunakan sebagai ganti gelombang pembawa saluran tenaga (PLC wave).

Gulungan Choke

Kapasitor Kopling

Pengirim

Kejut Penguat Penyama

Rclc Pencatat

Penguat Penerima

Gangguan OsilograP Braun

GW.77

Prinsip Keria Penemu Ganggusn Jenls C.

9.7 9.5.3.

rzl

Refcrensi

Penemu Genggurn Jenis C

Pada cara ini, bila terjadi gangguan pada saluran transmisi, misalnya pada titik F, Gbr. 77, maka sebuah rele pencatat gangguan (fault locating relay) menggerakkan dua alat yang menyebabkan (a) dikirimkannya tegangan kejut (pulse) dengan puncak l0 kV melalui sebuah kapasitor kopling (coupling capacitor), dan (b) dimulainya sebuah osilograph Braun. Jarak sampai ke titik F dihitung dari waktu dikirimkannya tegangan kejut sampai diterimanya kembali pantulannya; waktu ini dibaca pada osilograph,

,To lr: T dimaaa

I: u:

(186) Kapasitor

waktu yang terbaca pada osilograph

Rclc Pcncatat Gaogguan

kccepatan rambatan tegangan kejut

Cara ini sulit diterapkan untuk gang-

guan-gaogguan yang

ada

di

belakang

scsuatu

titik pantulan.

9.6.4

Peoenu Gugguru Jenis F

Osilo8rap Braun

Gbr.7E

Prlnstp Kerie Jcofu F.

Ferogu&t Pcocrima

Pmu

CllSgrra

Prinsip penemu jenis F ini sama dengan jenis C. Bedanya adalah bahwa pada jenis F tegangan kejutnya lebih kecil (l - 5 kU dan dikirimkan berulang-ulang; periksa Gbr. 78. Cara ini relatip tidak terpengaruh oleh berisik (noises), dan peralatannya lebih murah dan sederhana.

9.7

Referensi

l)

Di dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya sebagai berikut: *Transmission", Handbook of Electrical Engineering,Institute of Electrical Engiaeers of Japan, 1967, hal. 1215.

BAB 10. TETEKOMUI\IKASI UNTUK INDUSTRI TENAGA LISTRIK 10.1 Kelasifikasi Yang termasuk dalam telekomunikasi untuk industri tenaga listrik adalah scmua fasilitas telekomunikasi yang dipedukan dalam pengelolaan perusahaan tenaga listrik' diantaranya yang menyangkut penyedigan dan kebutuhan, opcrasi, pengamanan dan pemeliharaan. Jaringan tclekomunikasi ini mcrupakan sistim syaraf dalam pengelolaan perusahaan. Makin maju perusahaannya makin penting adanya fasilitas yang dapat diandalkan dan komunikasi yaug ospat. Sistim telekomunikasi ini dapat dibagi menjadi

komunikasi untuk pembagian beban (load-dirpatching), untuk pemcliharaan dan untuk keperluan-keperluan administratip.

10.1.1. Komunikasi untuk Pembrgian Beban Komunikasi untuk pembagian beban digunakan untuk memungkinkan pembagian beban secara cepat dan tidak terganggrr. Oleh karena pentinpya tclekomunikasi untuk tugas ini, maka sistimnya tidak boleh digunakan bemama dcngan keperluan lain. Malahan, perlu diadakan pula sistim cadangan. Dalam kcadaan gangguan pada sistim tenaga, bencana alam etau bencana-bencana lainnya, sistim telekomunikasi harus tetap dapat bekerja *engan sempurna. Fasilitas telekomunikasi yang sesuai untuk pembagian beban adalah komunikasi radio, telekomunikasi lewat pembawa PLC, dsb.

10.1.2. Komunikasi untuk Pemelihrnen Komunikasi untuk pemeliharaan dimaksudkan guna komunikasi antara pusst listrik (power station), gardu (substation), saluran transmisi, saluran distribusi' dll. Untuk itu biasanya digunakan telekomunikasi dengan kawat bagi sistim tenaga yang kecil scrta tclekomunikasi dengan radio atau dengan pembawa saluran tcnaga (PLC) bagi sistim tenaga yang bcsar. Komunikasi radio mobil sangat berguna dalam pemeliharaan saluran transmisi.

fO.rc. Kommllnsi untuh Keperlurn Adminisfrrtip Komunikasi untuk keperluan administratip digrnakan dalam perhubungan antara kantor pusat, kantor daerah dan kantor cabang. Sering kali saluran komunikasi untut pemeliharaan digunakan juga untuk keperluan administratip. Kadang-kadang yang dipakai untuk keperluan terakhir ini adalah saluran komunikasi cadangan 1lttna tugas-tugas tcrsebut terdahulu.

10.1.4. Jenls Frsilitas Jenis-jenis fasilitas tclckomunikasi untuk industri hnaga listrik dapat dilihat pada Tabcl 46.

124

Bab

10.

Tclckomunikasi untuk Industri Tenaga Listrik

66 ca oo

€E AE E$o E$a E}E}

E

sH 9 E +^

fE sE Eq IE sE E9 -q

F

A EE A EE s,5E ----r--- liE ---T--d

r.!r

llo

i

0

;=sc ---T--

6! o0

6l G)

F 6

E

, o 6l il

xo!) c)

F 6

al

6 6l

Tr

0

()

\o

!t

t

d

t-

I rl :=' I : a'E,E 6e I 5 Esx €r E rI

6 d.--

a;ot^

Etr

II

E

oF !

ES

&

uiN'

E^*E

rrl

,jt

^

I

c

E

I

E &E. = E EE d

l

d

g Ei:E

co

tr

E EE.5 Eg

llrttrll lltt lllt ltlt rlle tlts €l^*t H i

:E

I

I

a

llr l"l

SI tr in_

2V t 5;.9

tri

PE€

e

e PS

E

vtr

SE

OJ

I

|

g

fl

trd ^oo ll

J(d ,>r

l(

=;i

tq

ZF

F

+

(n

d

o o

I

I I I

II

t aS *E B.E d^

i .I?EE Ig s E=- E? D

=

F

d l!
I

5EE;;BIFiiIi glH g: =s E Eq c

E

a3

E E3 rl =

j

8r

iEB b.o 2EF 63h^ E

t3=q

PEEd -lcl et

at

aB

l:: c-o ,H 65v r 6,-

i6rt .2 a'9 F J ',:i

I

I

€^

.N

I

I

.r2

ES

(!

3

N

9E

;1

>a eX

d9a

trcl

8 t

=S Ttr a

tr

5^

n€

Pi

.c J? o.-

o9

10.3 Komunikasi

dengan Pembawa Saluran Tenaga

125

10.2 Komunikasi dengan Kawat 10.2.1. Saluran Telekomunikasi Komunikasi dengan menggunakan kawat tidak sesuai untuk pemakaian pada rangkaian yang penting atau yang jaraknya jauh, karena pengaruh yang besar dari angin ribut, taufan, banjir, interferensi dari saluran ter,aga, dsb. terhadap kawat komunikasi ini. Meskipun demikian, komunikasi jenis ini masih dipakai pada jarak pendek 'karena pertimbangan ekonomis. Komunikasi dengan kabel dipakai karena stabilitasnya lebih terjamin dibandingkan dengan komunikasi lewat saluran udara. Kerugiannya adalah bahwa komunikasi dengan kabel lebih ma.hal dan lebih menyulitkan apabila terjadi kerusakan. Saluran udara dapat dipasang pada tiang-tiang yang khusus diperuntukkan baginya

dan dapat pula dipasang pada tiang-tiang yang juga dipakai untuk keperluan lain, misalnya tiang distribusi. Yang terakhir ini tentu saja lebih murah. Saluran telpon yang dipasang pada tiang saluran tenaga biasanya kabel, karena karakteristik listriknya lebih baik, lagi pula lebih kuat. Beberapa keterangan mengenai kabel telekomunikasi tertera pada Tabel 47.1)

10.2.2. Sistim Transmisi Komunikasi dengan kawat terdiri dari dua sistrm, yakni sistim transmisi suara dan sistim transmisi pembawa. Yang pertama menyalurkan arus untuk komunikasi sesuai dengan frekwensi suara, sedang yang kedua menyalurkannya sesudah merubah

irekwensi suara menjadi frekwensi gelombang-pembawa. Biasanya daerah frekwensi untuk komunikasi pernbawa adalah 3 - 60 kHz dengan jumlah saluran bicara l-3. Untuk komunikasi pembawa dapat dipakai saluran udara maupun kabel. Namun dalam industri tenaga listrik komunikasi dengan pembawa PLC dan komunikasi radio lebih digemari.

10.3 Komunikasi dengan Pembawa Saluran Tenaga Telekomunikasi dengan pembawa saluran tenaga (power line carrier, disingkat PLC) adalah komunikasi dimana arus pembawa (carrier current) ditumpukkan (superposed) pada saluran transmisi tenaga, sehingga saluran tenaga ini menjadi rangkaian transmisi frekwensi tinggi. Jangkau frekwensinya berbeda untuk setiap negara, namun kebesarannya kira-kira berkisar antara beberapa puluh sampai 500 kHz. Untuk memungkinkan komunikasi dengan cara ini secara effisien, yaitu dimana

karakteristik penyaluran isyarat lewat pembawa digabungkan dengan karakteristik penyaluran tenaga pada tegangan tinggi, diperlukan peralatan pengait (line coupling equipment).

10.3.1. Peralatan Pengait Sistim pengaitan (coupling system) diklasifikasikan menurut pengaitan induktip dan pengaitan kapasitip. Karena jebakan saluran (line trap) merupakan impedansi tinggi terhadap frekwensi pembawa, maka jebakan ini diserikan dengan saluran transmisi tenaga guna memperbaiki karakteristik penyaluran gelombang-gelombang pembawa. Pengaitan induktip lewat udara menggunakan penghantar yang dipasang

126

Bab

10.

Telekomunikasi untuk Industri Tenaga Listrik

ini dipakai untuk mepada frekwensi tinggi. Sistim ini ngaitkan peralatan PLC dengan saluran transmisi sekarang jarang digunakan. Ada dua jenis pengaitan dengan kapasitor. Yang pertama adalah sistim pengaitan sejajar dan dongan jarak tertentu dari saluran transmisi; sistim

dengan kapasitor jenis penala (tuning type), dimana rangkaian penala (termasuk kapasitor pengait) dikaitkan s@ara seri dengan saluran transmisi. Macam yang kedua adalah

sistim pengaitan dengan kapasitor jenis penyaring (filter), dimana pengaitan peralatan TrDel

(a)

Karakteristtk

47. Ikrelrteristik dar Struktur

Kabel Telekomunikssi

Listik Karakteristik

Hal Tahanan Isolasi

Di atas

Tahanan Penghantar

Di bawah 20,7 O/km (femperatur 20'C)

Tegangan

IGtahanan (Withstand)

10.000 MO/km

Antara Penghantar Dalam dan Luar

AC 3.000 V untuk

I

menit

Antara Penghantar Luar dan Kulit Luar

AC 6.000 V untuk

I

menit

Impedansi Karakteristik

Antarazs+fO

Attenuasi

Di bawah

3.7 dB/km

Tahanan Penghantar

Di bawah

29.0 O/km

Tahanan Isolasi

Di atas

Kapasitansi Elektrostatik

Di bawah

Tegangan Ketahanan

(Withstand)

I

menit

Antara Penghantar dan Tanah (tanpa Perisaian)

AC 4.000 V untuk

I

menit

Antara Penghantar dan Perisai

AC 2.000 V untuk

I

menit

Antara Perisai dan

AC 4.000 Y untuk

I

menit

AC 1.000 V untuk

I

menit

Penolong dan Tamh

(o)

I KHz

450 (Standar)

l0 KHz

150 (Standar)

30KTIZ

130 (Standar)

lKtlz Attenuasi (dB/km)

mpF/km

AC 2.000 V untuk

Antara Kawat

Karakteristik

50

MQ/km

Antara Penghantar

Tanah

Impedansi

10.000

0,75 (Standar)

r0KHz

1,7 (Standar)

KHz

2,2 (Standar)

30

10.3 Komunikasi dcngan Pembawa Saluran

(D)

t27

Struktur Kabel PYC Diameter Luar

Jumlah Pasanga.n

lari

Tebal Isolasi

Tcbal Vioyl

Diam€ter

Bcrat

Polyethylene

sheath

Luar

(mm)

Kira-kira

(mm)

(mm)

(mm)

kg/km

0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Penghantar

5

l0 15

20 30 50

(c)

Tcnaga

2,O

t4

2A

2,0 2,0

l8 20

2rl

23

335 455 570

213

27 34

t.D0

2,5

820

Struktur Kabel Koaksial Frekwewi Tinggi untuk pembawa (pLC) Hal

Standar

Materid

Soft copper berlilit

Diameter Luar

Kira-kira

Material

Polyethylene (fillcd type)

Tebal

Kira-kira 3 mm

Dianreter Luar

Standar 7,3 mm

Material

Soft copper wire braid

Tebal Standar

2,5 mm

Diameter Luar

Standar 13,2 mm Maksimum 14mm

Penghantar Dalam

Isolasi

Penghantar Luar

Sarung Vinyl (sheath)

Berat

1.2 mm (7/0,4 mm)

Kira-kira 220 ks/km

,I ;,-;:-rl L--,J

I

I

I

L_____

-

rI ilI L*"-f--lii

(r) Iffahr Ptrrhn

paji

c{lroo,rro

I

(c) I KG

I

r

l

Lhc

Tnr

Frnhtrn LFC

i!-nlnt jrccocrl lLr lneacr pclindmi iPcnirit i i i

l----

Dhatr nrff.hr lVld+B[l Tyx

Kanns: C€.

cct 6(Do:75o

I

..

Krp.dtor hnrti((CouplinS Crfritor)

CF. .. Pm}|fina Pafrit (Couplila Fllt r) LT . . . Jcb.tm Srluntr (Ljrr Tnp)

l5 ...

Pcmiuh

128

Bab

10.

Telekomunikasi untuk

I idustri Tcnagt Listrit

PLC dengan saluran dilakukan melalui penyaring pengait dan kapasitor pengait. Sistim kedua ini sekarang banyak dipakai; periksa Gbr. 79.

Kapasitor pengait memisahkan saluran transmisi dari peralatan PLC dan bersama penyaring pengait merupakan jari-

ngan empat-kutub yang

meneruskan

frekwensi tinggi. Yang dipakai biasanya adalah kapasitor kertas terisi minyak seperti terlihat pada Gbr. 80, dengan kapasitansi elektrostatis 0,001 - 0,002 pF. Sebagai penyaring dipakai "band-pass

Rangkaiannya dari jenis trafo seperti terlihat pada Gbr. 79 (b). Ruginya dalam daerah frekwensi yang diteruskan (passing band) I - 1,5 dB ke bawah. Jebakan saluran terdiri dari kumparan utama yang meneruskan frekwensi niaga, alat penala yang memberikan impedansi frekwensi tinggi yang dikehendaki serta

filter"

arester yang melindungi peralatan. Contoh

& w

Gbr.

80

rangkaiannya dapat dilihat pada Gbr. 79 dan Gbr. 80. Induktansi kumparan utamanya kira-kira 0,1 - I mH, sedang impedansi frekwensi tingginya mempunyai tahanan effektif kira-kira 400 - 600 O.

Peralatan Pengait (Coupline Equipment) dalam Gardu. A: Jebakan Saluran (Line Trap) B: Kapasitor Pengait (Coupling Capocitor) C: Penyarlng Pengait (Coupling Filter)

10.3.2. Rengleien Transmisi Ada 4 sistim rangkaian transmisi PLC, yaitu seperti tertera pada Gbr. 81. Untuk ke-empat sistim ini karakteristik transmisinya berbeda. Impedansi frekwensi tinggi dari saluran transmisi berubah menurut komposisi rangkaian dan konstruksi salurannya. Namun harga-harga berikut ini dapat dipakai sebagai patokan: Untuk pengaitan fasa-tanah Untuk pengaitan antar-fasa Attenuasi frekwensi tinggi dari saluran transmisi kut:2)

: dimana do : Lo

: Z": /,

doll

+

2L"

+ Z" (dB)

Z:4A0d2

Z:600(2 Io dinyatakan

oleh rumus beri(187)

konstanta attenuasi untuk pengaitan antar-fasa (dB/km); berubah menurut konstruksi saluran transmisi; contoh untuk saluran yang umum tertera pada Gbr. 82. panjang saluran transmisi (km) atenuasi peralatan pengait per gardu (dB); biasanya diambil 2,5dB (termasuk rugi dijebakan saluran)

10.4 Komunikasi Radio

LT

LT

cc

cc

TR

TR

t29

.r--ffi", "'H Jlrn-

**cc tr--,T* U rR

c

LJrn

(c) Pcngaitan Antar-Fasa

(a) Pengaitan Fasa-ke-Tanah

r;[

Ir-1T' L-.1

(b) Pengaitan Dua-Fasa-Ke-Tanah

rn

cc

"TR

(d) Pengaitan Antar-Rangkaian

Keterangan:

LT

. . . Jebakan

CC.

..

Saluran (Line TraP)

Kapasitor Pengait Coupling Capacitor)

TR. .. Pcralatan Gbr.

tl

Pembawa @LC)

Sistim Rangkeien Transmisi dengen Pembowa (PLC).

Z : ruSi

tambahan dalam hal pengaitan fasa-tanah (dB); biasanya diambil 5 dB.

?

0,11

c1

E 0,t2

10.3.3. Perelaten PLC Peralatan PLC yang dipakai biasanya adalah jenis satu-saluran danjenis

tiga saluran (3rhannel). Contoh spesifikasinya dapat dilihat pada Tabel 48.

€

!

0,10

fl 0,wt

t

a

,ffiB

I

I

!

0,u 0,02

10.{ Komunikasi Radio

o

r--J-

IN

$o xn 2$ tn Br*rd(ll{r)

Gtr.

t2 Cffi Kdnir $lrrn TrrmH.

Telckomunikasi dcngan pcsawat radio banyak juga dipakai dalam industri tenaga listrik seperti tcrlihat pada Tabcl 46. Pcnggunaannya kclihatantrya tctap

350

A$cooul

B8b

130

lO.

Tclclcomnnikasi uutuk Indurtri Tenaga Listrik

o o c

e o

E

>|

9

ah

EP (JF s-.;

d

e

xo

tr

t\

Eg v)i

dl

3E

v)a

E 6

l)

c

6t

c

iB E o

tr

!l E a

c

I

(nn=.

d

E

la

E t

I

,c q,

()

o

E

ao

d

6l

o € '

JI

ts

o

(A

(, (h

o Q

E

E .Aa

tr E

c.f

cl

$

a lq

E

E Et ,!,

€ t

() 7 o o N

tr

E

(J

al

E

ao

q!

(l

U

A

fi,

)

B

an

o 6

E

oo

(n

ct

q.

N

o =. cc d d

JI o-

o o r\ n trtr I E

d

ah

I

E

U (rl

ra* th

! E

ea)

o U cf d ,a + ! \o o N 6l a

N

u.

Q r( t)

d

o a

Ja

J(

(n

o

E

U

*

o

lJr

t€ U

tl t!

N

N

E l)

x

cl)

€

x o

tr

oE ad

a cl v?

N

JI

t

N

&

J' t N

o o +

I

d

6 6l

a

o q,

a rt

a

.d

E

ta €

! F N

s,

a

!t

s,

B

o N

o

v)

IL

A

c t

E a)

A D c & GI 0

ot o o

g

N

o

c c6l

E

o

N

a

o

N

xq)

G

J(

EB

nt

a6

a cl

u)

x o o o

N

N I

+

st N

s cax

o

.la l

E

E

trl

cd

\o

Gl

2 o d

U

o

uS

=O od

7 oo o t B= ql

$EE

(h

FN

l&

U

tO tto6 tr ol ctl

.l

!

.d Fq

'6 .E

t_

td Ili l.E

tE

U'

o q

3 o

a.

F

i-

C.

a o q

qt

d o

G,

IL

E

E

('

lr .E

c

d

t.E

o t)

cd

o6'

€E =r!

,o

o

o o

t a

tr ql

I

d cn

a

z

7

(6

to

cl

tlr

6l

!

,

d l.

o0

.E

act

A

a

E d

tr

cn

{.u :* ,3!

,it cl

Ji

EA

6fl

a

e

o CI o

io

=.d 0a

tr

x

o

l

tr

tr

I

,E

cqt F G,

J(

o0

>

r.l

i

d

ll

{)

c E

6l

60

E

d to 6l

F

F

.d

co

c c!

3 &d

E

.E

t-

d

JI J k

v1

o

I

! e!

(, GI

d

U

e

a

r3l

10.4 Komrmikasi Radio

E EI d

E N

A

6l

o

F.

EI

3Ei

o

I

E F

t

o 5(l

ql

a

3E

trl E

g

o\

€ E

ao

^E -=o al El

i;A !(,

tr N

A d

o

It

l<

o o

4ql

sigg

E o

!

tr (,

E

3S

!

tr (|

E JT

Fr

d t,

:o \o

o 6l o

k

o dt

u1

s,

ot

E o 'r,

6

c

I

.!o

ts

IL

CA

'

(,

o

$ lL

o

I

a

d

d

t1) ql

o o

at

ql

>

EE Bg tt l)v,E

I

,.

\o

.c

x o

a

A

o

U

cl)

a

O

E

Gt

€t ot

B'I atA

IL

.E

c)

de eE

d 6 qi

,cl

o d

o

'

I

t.l

€IEc

dt ex 5 oS

6

ql 6

-9 EEEe 8= 'ql

v)

a (, d

U

n

(a

E o

rh (,

E

ao

-9

IL

qt

o

Xe

€o la

oi

tr

qi

€.)r o7 f '6 6

(.)

! o

B

EB,

Bi

dE.IB ;B tsF

Ei

o

la

i58{

E,

o

trd 9tr

a

5'aE odE

I

nl{

o\

o E.d qtr

tr E 6

aE -E t)dE e,!(

I

\o

, d

tlr

sl

B

o9

a a

o

3

() a

g

(l

H

t4

E8 da

x o

o o d d

a F.

a o o

E

o

o

>r

U

E

o

d d tli

a

U

o

\o

E

.ct €h a6

s,

o

d d

I

U

n

t

o d

4

a

c o

U)

A(

'E

;I

6

E

d cl

o d

IA

(, (h

a)

xo A

2.e !.n

<()

a

U)

E

u2

2 o

(n

d

I

o

d

ttl o d

o o

o o o

i!

(\l

!

a) at

a C)

tr E

tr<

tr

o

tN

a,EB a
E'

(n

b0

.d

N

-tr tsc ,n)

st ,ta

cl

5b

x o

a E

?{

A;A

o

li

N

66

o'=

N

o\

tq E

;<

0 d

.it (E

A

(A

o N

x o

tr

.s, 5

th.=

L

(J

I

\E}

CI

g)

a

GI

>l

o

!t N

cl

9il '4tr (d:=

!t

q

lq E

tr E

6l

rt

xo

a)

!-E

El$ss

&

Eo

6l

as

o

ot

tr

E

u4,

a)

o 8

N !t

I{ a

0

E dl

ql

a

E

{2

n'

.dO =(l

E6

o

c,

o co

A E

o C')

a

sl

d o0 d

E

o

tr

F

*cl

3

6t

t<

E

a)

cqt r! d

U

Bab

tT2

lO.

Telckomunikasi untuk Industri Tenaga Listrik

akan mcmegang peranan penting, terutama karena keunggulannya dalam keadaan bencana alam (angin topan, banjir) dibandingkan dengan komunikasi melalui kawat. Speci' fikasinya bcrubah dengan frokwensi kerja yang digunakan, yaitu frekwensi tinggi sekali OHn kc ates. Contoh spesifikasi peralatan komunikasi radio tertera pada Tabel 49.

(b)

Peralatan Redio 150

MIlz Brnd

VHF untuk Stasion Mobil.

(r) P.rd,rr.! Rrdio

60/150 MHz Band

VHF untuk Sts3ion Tctsp dan Strsion Pangkrlan.

(d)

Peralatan Radio 7000 MHz Band All Solid State Microwave RePeater.

(c)

Pcralatan Radio t50

MI{z

VHF untuk Stasion

Gbr.

Band

Jinjingalr.

t3

CmtohPereletan Radio.

10.4 Komunikasi Radio

133

10.4.1. f,omunlkasl VHf,' Frekwensi yang paling sering dipakai adalah antara 40-70 MHz dan 150- 160 (30 - 300 MHz)r) merupakan pancaran dengan gelombang langsung (direct wave), gelombang pantulan (reffected wave) dalam jarak yang masih dapat dilihat (within line-of-sight distance), dan gelombang lenturan (diffracted wave) di luar jarak yang dapat dilihat (beyond line-of-sight distance). Karena jarang ada pancaran ionosfir untuk gelombang pendek, maka komunikasi ini tidak dapat dipakai untuk jarak jauh. Namun, sering kekuatan medan gelombang lenturan besar sekali, misalnya bila jalan pancaran itu dipotong oleh gunung yang terjal. Dalam hal demikian, komunikasinya dimungkinkan untuk jarak jauh, yaitu kira-kira 100 km di luarjarak yang dapat di lihat. Komunikasi radio VHF dari stasion ke stasion digunakan untuk kepentingan lokal dengan I - 6 saluran (CH). Contoh pemancar, penerima dan antena radio terlihat pada Gbr. 83 dan Gbr. 84.

Hz. Pancaran gelombang radio VHF

Kin{dtt

Kin-kin

-_l... l1

I 1t

(d) 3-Element Yagi Antcnna

(a) Whip Antenna

f--

I 7l'

ll

I

Parabolic Reflctor

,rt RrdLtor

Rcdetor

(b) Brown Antenna

(fl

(c) Triple Skirt Antenna

Dipole Antenna dengan Corner Reflector

Gbr.

t4

ContohAnteone"

Telekomunikasi radio mobil YHF sangat penting artinya bagi perusahaan listrik terutama dalam pemeliharaan saluran transmisi dan distribusi. Untuk pekerjaan tadi ada tiga jeais stasion. Yang perfama adalah stasion jinjingan (portable station) yang

lY

Bab

10. Telckmunikasi untuk Industri

Tenaga Listrik

dapat dibawa oleh seorang pekerja, yang kedua yang dipasang dalam kendaraan lmbbite station) dan yang ketiga adalah stasion pangkalan (base) yang dipakai di kantor (gardu) seksi pemeliharaan guna komunikasi dengan stasion jinjingan dan stasion mobil tadi. Sistim komunikasinya biasanya simplek (simplex, atau press-to-talk), dimana pembicaraan dilakukan bergantian. Kadang-kadang stasion pangkalan dipasang di tempat yang paling tinggi (tidak di kantor seksi) untuk memungkinkan komunikasi dengan jarak pancaran yang lebih jauh. Station pangkalan di tempat yang tertinggi ini biasanya tidak berawak. Contoh komunikasi raclio untuk pemeliharaan tertera pada Gbr. 85. Streioo Mobil

-l-\ f,lJ, x

Gudu ReleYangTidek Diiag

\

Snrio Prn:Lrlrn

lrl

/

Stesion Mobil

Keterangan

:

T,.,PemencarRadioVHF

\.

. . Pererima Rrdio VHF . . Pereletan Telpon PLC

PLC.

f@' . .Peraleten fr' fz,,

Pengait (Coupting)

, Frekwensi

Control Box

Xntor Dius Peme[harean Srluran Tmnsmiai

Gbr.

E5

Contoh Sistim Komunikasi Radio Mobil untuk Pemeliharaan Saluran.

10.4,2. Komunikasi Gelombang Mikro Jangkau frekwensi untuk komunikasi dengan gelombang mikro (microwave) adalah 300 - 3000 MHz (dinamakan ultra-high frequency, disingkat UHF) dan 3000 30000 MHz (dinamakan super-high frequency, disingkat SHF;.e' Frekwensi UHF ke atas dinamakan gelombang mikro, meskipun ada juga yang menggunakan batas 1000 MHz. Frekwensi yang biasanya digunakan oleh perusahaan listrik adalah frekwensi sekitar (band) 400 MHz, 2000 MHz dan 7000 MHz. Spesifikasi peralatan yang digunakan untuk komunikasi radio pada frekwensi sekitar 400 MHz terlihat pada Tabel 49. Pancaran gelombangnya terbatas pada jarak yang dapat dilihat, yaitu untuk komunikasi antara stasion dengan rangkaian komunikasi multiplek di bawah 24 saluran (CH). Akhir-akhir ini, sistim ini banyak dipakai guna komunikasi radio mobil untuk pemeliharaan saluran tenaga di sekitar kota (suburb). Cara kerjanya sama dengan komunikasi VHF.

mikro digunakan untuk saluran-saluran saluran bicara banyak. Dalam hal demiyang memerlukan yang terpenting komunikasi Telekomunikasi dengan gelombang

kian, biaya pembangunan untuk setiap saluran bicara paling murah dibandingkan

10.4 Komuitasi

Radio

135

.dcagsa mctode komuoikasi yang lain. Kcuntuagan yang lain adalah bahwa bcrisiknya scdikit, mutu auaranya baik dan keandalaanya tiaggi.

Dib.ldingkan dcngan komunikasi PLC, komunikasi gelombang mikro lebih

6!nh, karcna harga kapasitor pcngait dan jcbakan saluran pada komunikasi PLC E brl. Kecusli itu, untuk PLC dibutuhkan peralatan yang penguatannya besar karena bcsarnya tctarryan berisik korona terutama pada tcgangan tinggi sekali. Oleh karena itrt, bila saluran bicaranya enam atau lcbih, komunikasi gelombang mikro lebih ekonomis dan lebih stabil. Gclombang mikro dipancarkan menurut garis lurus (seperti cahaya). Oleh karena itu pancaran gelombang mikro tcrbatas pada pancaran gelombang langsung dalam batas jarak yang dapat dilihat (kecuali pancaran gelombang tcrpencar di troposfir). Ini berati, bahwa rugi pancaran (propagation loss) antara titik pancaran dan titik pcncrima berubah-ubah tcrgantung dari refraksi di udara (yang merupakan fungsi dari suhu di tanah, tctaaan udara, telcmbaban, kcdudukan geografis) serta pengaruh gelombang pantulan Geflcctcd). Fluktuasi iui dinamakan gejala menchilang (fading). Makin jauh jarak pancaran gclombang radio dan makin tinggi frekwensinya, makin bcsar gcjala menghilanpya.

Di angkasa bcbas (frcc space) dimana pengaruh apapun terhadap pancaran gelombang tidak ada, nilai rata-rata dari rugi pancaran radio antara dua titik dinyatakan oleh tumus:.)

ll : dimana I : 1: d:

l0logro(4ttdl7). (dB)

(188)

ru8r pancarso angkasa bebas (dB) panjaog gelombang (m) jarak antara titik pancaran dan titik penerima (m)

Dalam pembaagunan rangkaian gelombang mikro, stasion radionya harus diletakkan di tempat dirnana gejala menghilang tidak akan banyak terjadi. Rangkaian itu juga harus direncanakan dengan memperhitungkan terjadinya nrgi-pancaran karena gejala menghilang tadi. Sebagai antena gelombang mikro diguaakan lensa elektromapetik, antena reflektor

tanduk atau antena parabolis. Karena pertimbangan ekonomis antena yang terakhir banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan listrik. Setiap antena ini dapat disesuaikan (matched) dengan kearahan (directivity) yang teliti dan perolehan daya (power gain) yang tinggi. Ciri telekomunikasi gelombang mikro dimungkinkan oleh mutu antena ini. Seperti terlihat pada Gbr. 84 antena parabolis (parabolic antenna) terdiri dari reflektor parabolis dan radiator primer yang meradiasikan gelombang-gelombang ke reflektor. Gelombang-gelombang radio yang direfleksikan kemudian dipancarkan ke depan dengan

arah yang tepat. Perolehan di depan antena dinyatakan oleh persamaan:5)

: dimana 6: p: G

I: g, :

l0 logro {@Dl 7),9,J (dB) perolehan (gain) mutlak (dB)

(l8e)

garis tengah permukaan (celah) artena (m); biasanya 2 - 3 m panjang gelombang (m) koeffisien perolehan (biasanya 0,5 - 0,65)

Sebagai saluran penghubung (feeder line) biasanya dipakai kabel koaksial untuk frekwensi sekitar 2000 MHz, sgdang penuntun-gelombang (wave guide) persegi, eliptis

136

Erb 10. Tolc&munil$i untut"Indurtri

TcoagB

Lirtrik

ateu buht diprlri untul fretrcnsi sckitar 7000 MHz. Scperti tolihat pada Gbr. 86 uotuk memundrinltan pemantulea gelombang Denurut arah tcrtcntu digunakan reflcktor logan deter yang dinanatan rtf,ektor pasip. Reflcktor ini biasanya bcrukuran 3m x 4a, 4m x 6m atau 6m x tm. Contoh pcnasangan tcrlihat pada Gbr. 87.

hralataa tdclomunikaci gptombang nitro tcrdiri dari pesawat pemancar dan pcnedma radio, pcsawst pGngulang (repeatcr) dan alat frckwensi-pcmbawa. Dewasa ini scmue penlatan iai sudah ditramirtortan. Contoh pesawat pcngulang keadaan padat (solid statc) tcrlihat pada Gbr. t3. Pesawat pengulang biasanya manggunakan eistim r€le detcttip (iletcctive rtlay systcn) y'qg mcncrima gclombang mikro, mendenodulacitannya, mcngambil bagan videonya, lalu mcmaacarkannya kembali scsudah memodulasikannya lagi. Ada juga sigtim hetcrodio, ym8 menguatkan gelombang mikro yang ditcrima sesudah mcngubah frekwensinya menjadi VHF, lalu memancrrkannya kembali scsudah merubah frekwensinya mcnjadi gelombang mikro. Sistim tcrathr ini jarang dipakei oleh perusahran-pcnrsehaan listrik.

t r-

_lflr_fe 3:+'.--+. ' \.

lfl: (r)

(b,

-)L &

l&

...?/

T...ArrlrLL t,..frrDrrb

Gf,r.ff Ibr

Gr|r!ry Mllro n DhrtLrr olA XrdoltE Prrfi,

10.5 Referensi

l)

2) 3)

4) 5)

Glr.

t7 lfflrPrd(A)drnAtrt ol Mlb (B) Cdmtrq ltF ho (nrd rcodstha Lh, hr GeNoDog).

Di ddem Bab ini digunakan rpferensi tcrhadap karya-karya berikut ini: Standards Committee, Standard for Yinyl-Sheathed Cable Insulated with PolyEthylene used for Communication in Electric Power Systems, and Standard for Coatcial Cable for High-Frequency Canier Communication in Electric Power Systems, Combined Committee of Electric Power Companies (Japan), 1965. Institute of Elcctrical Engineers of Japan, Standard Yalues for the Design of Carrier Cdmmunicalion in Electric Power Systems andfor the Estimation of Power Line Characteristics, Denki Joho Ltd., 1968. Archer E. Knowlton, Standard Handbook for Electrical Engineers, 8th Edition, McGraw-Hill Book Co., New York, 194E, Table 24-1, hal.2146. "Propagation and Antenna", Handbook of Electronics Communication Engineering, Institute of Elcctronics Communication of Japan, 1967, hal. 753. Ibid., hal. 794.

BAB 11. SALURAN TRANSMISI BAWAH TANAH 11.1 Sistim Transmisi 11.1.1. Sistim Listrik Sistim listrik dari saluran transmisi bawah-tanah dengan kabel banyak ragamnya. Dahulu, sistimnya di Jepang adalah sistim tiga-fasa tiga-kawat dengan netral yang tidak ditanahkan. Sekarang, sistim pembumiannya adalah dengan tahanan tinggi atau dengan reaktor kompensasi, untuk mengkompensasikan arus pemuat pada kabel guna menjamin bekerjanya rele serta guna membatasi besarnya tegangan lebih. Di Eropa sistim pembumian dengan reaktor banyak dipakai, sedang di Amerika sistim pembumian langsung atau sistim pembumian dengan tahanan yang kecil banyak digunakan. Juga di Jepang sekarang banyak terlihat sistim Amerika yang terakhir itu dipakai, terutama

untuk saluran kabel di atas 66 kV.

11.1.2. Konfigurasi Sistim Dibandingkan dengan sistim transmisi atas-tanah (udara), sistim bawah-tanah mempunyai kelemahan dilihat dari segi terbatasnya kemampuan penyaluran dan perbaikan gangguar. Namun penerapannya terutama di kota-kota tidak dapat lagi dihindarkan. Oleh karena itu untuk memungkinkan keandalan (reliability) yaDg tinggi perlu diusahakan komposisi yang lain daripada penyaluran lewat udara, beberapa diantaranya terlihat pada Gbr. 88. Pada srstiz berturutan saluran yang keluar dari gardu primer menyarurkan tenaga listrik kepada konsumen melalui gardu-gardu sekunder yang letaknya berturutan (tandem); Ircmutus beban dipasang pada setiap ujung bagian saluran pada sctiap gardu. Sistim ini menguntungkan dilihat dari segi ekonomis, karena jumlah lintasan (route) dan jumlah kabel kecil. Tetapi bila sistimnya menjadi besar, maka arus yang diperbolehkan untuk setiap kabel menjadi kecil, karena jumlah kabel scjajar menjadi banyak. Kccuali itu jumlah bagian saluran yang harus diputuskan bertambah, operasi relc tidak dapat lagi diandalkan atau waktu berlangsunpya gangguao bertambah lama. Ini bcrarti bahwa secara kescluruhan keandalan sistim mcnurun. Tambahan lagi, karuna jumlah pemisah (switches) bertambah, maka instalasi gardu menjadi rumit dan mahal. Srrrim baryak-termirul Qrultitermrhcl) menlanrpai sistim berturutao di atas. Bedanyaadalahbahwadi sini setiap saluran dihubungkan dcngan trafo, sedang pemutus bcban hanya dipasang pada ujung gardu primcr. Pada sisfim bctturutan, scsuatu saluran selalu mcrupakan pcnghubung antara dua gardu. Pada sistirz rotgkaian tertutup (loop) gada-gadu di.hubungkan satu sama lain sehingga scmuanya nembcntuk rangkaian yang tertutup. Sistim ini sccara ekonomis menguntungkan dan rssionil, karena gang;guan tcrbatas pada saluran yang terganggu

Bab

138

11.

Saluran Transmlsi Bawah-Tanah

saja. Bila ada gangguan saluran ini saja yang diputuskan, sedangkan saluran yang lain masih mendapat tenaga dari sumber lain dalsm rangkaian yang tidak tcrganggu. ,Srrrrrr jaringan (spot network)t) menyerupai sistim banyak.tcrminal. Bedanya adalah bahwa di sini apabila terjadi gangguau pada sesuatu saluran atau trafo, maka pelindung jaringan (network protcctor) sckundcr akan bekerja dan memutuskan aliran pada saluran yang terganggu. Tctapi karena semua bagian sekunder tcrhubung paralel, maka penyediaan tenaga listrik tidak akan terganggu. Sistim ini tepat untuk penyediaan tenaga listrik pada gedung-gedung. Pada siqrha radial *btah gardu primer menyalurkan tenaga listrik secara radial melalui gardu-gardu sckunder kepada konsumen, semuanya secara tcrpisah satu sama

lain. Sistim ini scring dikombinasikan dengan sistim berturutan atau sistim banyakterminal.

(a) Sistim Bcrturutaa

(c) Sistim Radial

O) Sistin Baoyak-Tcminal

!ls

PS

ss (c) Sistim Rangkaiaa TcrtutuP

:

SS:

: : C: NP : S

CB

Gardu Primer GarduSckundcr Gardu Pcmutus Bcban Konsumcn Pclindung Jarincan

(d) Sistim JaringnD Gbr.

tt

Cmtoh Konffgurasl

Sidn BtrrhTsmh.

11.2 Kelasiftkasi Kabet Tenaga Untuk penyaluran tenaga listrik di bawah tanah digunakan kabel tenaga (power cable). Jenis kabel tenaga banyak sekali; namun demikian dapat dikelasifikasikan rnenurut kelompok-kelompok berikut (periksa Tabel 50): (l) Kelompok menurut kulit pelindungnya (armor), misalnya, kabel bersarung timah hitam (lead sheathed), kabel bcrkulit pita baja (steel-tape annored),

139

11.3 Sistim Menaruh Kabel Tebel

50.

Kelasifkasi

Kelasiffkasi Krbel dar Tegangennya Tegangan yang

di bawah l0 kV

belt

H

minyak harus diganti bila kabel dipasang

miriog (slope)

SL butyl rubbcr

di bawah 35 kV

polycthylcne

untuk pasang3n miring (slope) sesuai

tekaoso 8ns rendah

jqds pips diisi gar jeob pieo diisi grs

@- l50kv

-

200

kv

dqrotchnrtr

60

jcnir pipr diid mioysk

di atas 60 kV

OF

di atas 20 kV

@

Catatan

Diterapkan

lcbih murah dsri itois yaag diisi minyak scsuai rmtuk tcgangan

tinggi sckali

(EII9

kabcl berkulit kawat baja (steel-wire armored), kabel berkulit kawat-tembiiga (copper-wire armored), kabel berkulit baja tahan karat (stainless steel arncrcd), kabel bcrkulit kawat aluminum (aluminum'wirc armored), kabel bersarung guni (jute), dan kabel tahan karat. Kelompok memtrut konstruksinya, misalnya, kabel plastik dan karet (jenis BN, EV, CV), tabel padat (jenis belt, H, SL, SA), kabel jenis datar (flat-type), kabcl minyak (oil-filled), kabel pipa (pipe-type;misalnya, berisi gas : gas fillcd, gas tckan : gas compression, berisi minyak: oil filled), kabel berisi $s tekanan rendah (low pressure gas filled), kabel tekan (self-contained compression).

(3)

Iklompok merurut penggtnun, misalnya, kabel saluran(duct draw-in), kabel taruh (dif€ct-laying), kabel laut (submarine), kabel corong utama (main shaft),

kabcl udara (overhead). Kabcl (isolasi) kertas yang diresapi minyak (oil impregnated) biasanya digunakan untuk saluraa transmisi bawah tanah, meskipun untuk tegangan di bawah 35 kV kabel plastit atau karet butyl juga dipakai. Sebagai penghantar biasanya digunakan kawat tcmbap bcrlilit (annealed stranded), meskipun kawat aluminum berlilit (karena ringan) juga diparai untuk kabcl ud3ra. Sebagai pembungkus sering digunakan timah hitam, mcskipun aluminum sckarang juga disukai, bukan saja untuk kabel udara, tetapi juga utuk tabcl minyak. Scbagar kulit pelindung digunakan pita baja untuk kabel tigakaryat yaat ditaruh langsung dan kawat baja untuk kabel tiga-kawat yang ditaruh di dasor laut. Krwat tcmbaga, kawat baja tahan karat dan kawat aluminum digunakan bila kabcl satu-kawat dipasang dengan tarikan.

u3

Sfudn Mcnaruh Kabel Ada berbcgai cara menaruh kabcl scbagai berikut (periksa Tabel Sl)zt; (l) Caru mawuh langsung (direct laying), yaitu dimana kabel ditanam langsung

t40

Bab

ll.

Tabcl5l. Hd Eiaya Pembangunan dan

Saluran Transmisi Bawah-Tanah

CIrf Beterana Slsdm l\ileuaruh (Lay) Kabd Sistim Mcnanfi Langsung

Sistim Pipa

Sistim Tcrusan

Tcrtutup

kccil

stsk bcsar

bcsar

Penggantian dan Pcrluasan

sukar

mudah

mudah

Perbaikan Ganglguan

sukar

mudatr

mudah

Kapasitas Arus

besar

kccil

bcsar

Kcrusakan Luar

scnng

agak sering

jarang

Elastisitas Kabel

kecil

kecil

besar

Waktu

dalam tanah. Kadang-kadang, seperti di Jepang, kabel ini lebih dahulu ditaruh dalam pipa tanah genting atau pipa beton, dan kemudian baru ditanam dalam tanah. Kabel itu ditanam kira-kira 1,2 meter bila dikhawatirkan adanya

tekanan-tekanan mekanis, dan kira-kira 0,6 meter di tempat lain dimana kemungkinan itu tidak ada. Di Jepang sistim ini digunakan bila jumlah kabel yang ditanam kurang dari lima. Penanaman kabel langsung tanpa pipa banyak dipraktekkan di Eropa. (2) Sistim pipa (duct line), yang menggunakan pipa-pipa beton bertulang atau asbes-semen atau baja atau PVC keras, yang ditanam dan dihubungkan dengan lubang-lubang kerja (manholes) berjarak 100-200 meter. Kabel ditarik dalam pipa-pipa ini dan dihubungkan melalui lubangJubang kerja tadi. Cara ini dipakai dalam penaruhan kurang dari 16 kabel. Bila ditarik satu kabel satu-kawat (single-cored) ke dalam pipa, maka yang dipakai adalah pipa nonmagnetik untuk mengurangi rugi daya dan mencegah bcrkurangnya kapasitas penyaluran. (3) Sistim terusan tertutup, yaitu dimana kabel ditaruh dalam terowongan yang melalui lubang-lubang kerja, seperti pada sistim pipa. Cara ini dipakai bila jumlah kabelnya melebihi 20 buah. Penaruhan kabel dalam lombong (pit) dengan tutup di gardu termasuk sistim ini juga. Kadang-kadang kabel-kabel tenaga ditaruh bersama dengan kabel telpon, pipa air, saluran pembuang, dan pipa gas di dalam satu terowongan. Dalam terowongan dipasang berbagai instalasi, yaitu untuk pembuangan air, penerangan listrik, ventilasi, dll. Pompa pembuangannya berkapasitas 0,5 - 2 HP dan kolam pembuangnya cukup untuk menampung kira-kira 2m3; pompanya harus dapat bekerja secara otomatis menurut tinggi rendahnya air dalam terowongan. Lampulampu fluoresen 20 W dipasang pada jarak 20 - 30 meter untuk memudahkan patroli dan inspeksi harian (iluminasi pada lantai kira-kira 5 - l0 lux). Ventilasinya diperlukan untuk menukar udara yang panas dan lembab, yang merusak kabel serta mengganggu kesehatan para pekerja. Ventilasi alamiah dimungkinkan bila terowongan panjangnya tidak lebih dari 200 meter. Untuk terowongan yang lebih panjang dipakai peniup (blower) yang kapasitasnya 0,5 - 20 HP yang mampu meniup angin dengan kecepatan 10 - 60 meter per menit.

ll.4

Kapasitas

l4l

Transmisi

Sistim menaruh kabel dipilih berdasarkan pertimbangan ekonomi, termasuk kemungkinan perluasan di kemudian hari, serta aspek pemeliharaannya. Dalam hal terakhir termasuk pula waktu mengatasi gangguan, gangguan terhadap daerah atau lalu-lintas, dsb. Untuk jalan-jalan yang tidak keras (jalan kerikil, jalan aspal biasa, jalan orang), jalan yang sempit dan pemasangan sementara, atau bila ada banyak belokan dimana kabel hendak ditaruh, maka cara menaruh langsungpalingtepat. Sebaliknya

bila tidak ada lintasan (route) lain, atau bila diperkirakan bahwa perlu ditaruh lebih dari 20 kabel dalam waktu tidak lama (10 tahun), maka sistim terowonganlah yang digunakan.

11.4 Kapasitas Transmisi Kapasitas penyaluran lewat kabel ditentukan oleh besarnya arus yang diperbolehkan. Arus yang diperbolehkan adalah arus yang menyebabkan kenaikan suhu penghantar sehingga suhunya lebih rendah dari suhu pcnghantar yang diperbolehkan. Kenaikan suhu itu disebabkan oleh berbagai rugi-daya, a.l. rugi kawat, rugi dielektrik,. rugi kulit, rugi bahan pipa, dsb. Arus yang diperbolehkan terbagi menjadi tiga macam menurut lamanya arus mengalir: kontinu, singkat, dan hubung-singkat. Tabel 52 menunjukkan berbagai arus yang diperbolehkan untuk bermacam-macam kabel.t-') Oleh karena kenaikan suhu itu analog dengan jatuh tcgangan dalam rangkaian listrik, maka arus kontinu yang diperbolehkan dapat ditulis sebagait)

,:Jffi

dimana 7i :

Ic :

(le0)

suhu kontinu tertinggi yang diperbolehkan ('C)

suhu dasar tanah ("C) dimana kabel diletakkan; di Tokyo - 25'C untuk tanah atau 30-40'C untuk udara jumlah inti (kawat) kabel

Tt

:

12

: r : tahanan efrektif penghantar (O) X,r : tahanan termis keseluruhan ("-cmfM) Wt: ruEi dielektrik (flcm) 7

Arus singkat yang diperbolehkan (short-time allowable current) adalah arus beban lebih (overload) yang diperbolehkan pada keadaan saluran normal untuk waktu yang singkat. Kasus ini hanya terjadi beberapa kali saja setahun dan hanyA untuk waktu yang. singkat. Oleh karena itu, meskipun penghantar menjadi panas, ia tidak membahayakan isolasi. Salah satu rumus arus singkat yang diperbolehkan adalah:6)

P:*l#h+4,,*ol dimana

4

r.r

:

I, : Ir :

(rel)

jumlah inti (kawat) kabel tahanan effektip pcnghantar pada suhu maksimum yang diperbolehkan dalam waktu yang singkat (O) suhu penghantar maksimum yang diperbolehkan dalam wottu yang singkat ("C) suhu penghantar sebelum arus maksimuo yang diperbolehkan dalam

waktu singtat mcn8plir

fQ

Bab

142

4r: f: ,: /o : r..o:

Saluran Transmisi Bawah-Tcnah

tahanan termis dari kabel (andaikan ditaruh) di udara f<m/Sf) kebalikan dari konstanta waktu kabel (kira-kira 0,6) waktu berlakunya arus yang diperbolehkan (iam) irus sebelum arus yang diperbolehkan mengalir (A) tahanan effektip penghantar sebelum arus yang diperbolehkan mengalir (O)

Trbel

(a)

ll.

52.

Contoh Ans yang Diperbolehkan untuk Kabel

Standar Jepang Kelasifikasi Kabel 6

Kontinu ("C)

Singkat ('C)

80

95

75

90

kV atau kurang

di bawah 20 kV Padat

200

20

kv

70

85

30

kv

CI

80

80

95

2n

Gas Tckanan Rendah

75

90

200

OF

80

90

150

Jcnis Pipa

EO

90

200

BuUl Rubbcr, Crosslinked Polyethylene

(b)

HubungSingkat ("C)

Standar Amerika

Kontinu ('C)

Kelasifikasi Kabel

-9kV l0-17kv

85

105

80

100

18-29kV

75

95

30-39kY

70

90

40-

49

kV

65

85

50-

59

kV

60

75

60-69kV

55

70

85

105

80

100 95

1

Satu-Inti Padat

dan Dengan Perisai

Multi-Core Belr Type

Singkat ("C)

lkv

2-9kV t0-15kv

75

l00jam 300jan

OF

15-l7kv

E5

r05

100

18-39kV

EO

lm

95

kV

75

95

90

- 230 kV

70

90

85

zl0

163

-

162

ll.5 Pcmcliharaan

143

Rumus di atas mengabaikan kcnaikan suhu tanah; namun kesalahannya tidak besar untuk waktu bebcrapa jam, karcna kapasitas termis tanah besar sekali (l/20 dari kabel). Perhitungan arus hubung-singkat yang diperbolehkan (short-circuit allowablc current) dipakai untuk memilih penghantar yang dapat menahan arus yang mengalir pada waktu terjadi hubung-singkat. Oleh karena kemungkinan tedadinya kecil sekali dan waktunyapun singkat, maka suhu penghantar yang diperbolehkan dapat dibuat tinggi. Apabila panas yang ditimbulkan semuanya tersimpan dalam penghantar dan dalam minyak isolasi di dalam penghantar karena waktunya singkat sekali, maka arus hubung-singkat yang diperbolehkan dapat dinyatakan oleh6,

P

:L\-* crsr,n'#*,

: Cz : Sr : Sz : c: ,ro : ,: 0r : 0, :

dimana Cr

Rumus

(te2)

kapasitas panas per satuan isi tembaga (3,4 lV-s/cmt/') kapasitas panas per satuan isi minyak (1,9 %s/cmr/) isi pcnghantar per satuan panjang (cmt/cm) isi minyak dalam penghantar per satuan panjang (cmr/cm) koeffisien suhu dari tahanan penghantar tahanan penghantar pada 20'C (O/cm) waktu berlangsung (dctik) suhu penghantar scbelum arus mengalir ("C) suhu penghantar yang diperbolehkan pada hubung-singkat ('C)

di

atas tidak berlaku untuk kabel plastik, kabel karet dan kabel yang

sedikit berisi minyak, karena kabel yang padat semacam itu panasnya hanya tersimpaa dalam penghantar.

11.5 Pemeliharaan 11.5.1. Prtrolt du Inspehsi Dalam rangka pemeliharaan dikenal dua jenis patroli (periksa juga Bab 9): pertam&, yang bcrsifat mencegah (prevention) terjadinya gangguan, misalnya dengan melihat hal-hal yang abnormal pada lintasan kabel, pada tempat terminal, pada indikator minyak (tinggi dan tekanan); dan kedua, dengan melihat hal-hal yang abnormal, apabila diketahui ada gangguan terjadi. Pekerjaan inspeksi meliputi pemeriksaan hal-hal yang tidak dapat dikctahui dari pekerjaan patroli, misalnya pemeriksaan adanya gas dalam lombong kerja (manhole), pemeriksaan instalasi kabel secara teliti, pemeriksaan dan pengujian pesawat alarm, pcmeriksaan isolasi, pcnyelidikan volume minyak pada terminal sambungan kabcl. pemeriksaan suhu, dsb. Frckwensi inspeksi dapat dilihat dalam Tabel 53.

11.5.2. Pengukuren Isolesi Kabel-kabel yang terisi gas atau minyak, serta kabel pipa dan sebangsanya jarang menurun kekuatan isolasinya; sekalipun itu terjadi, peringatan (alarm) akan terdengar atau terlihat terlebih dahulu, yaitu karena ada kebocoran gas atau minyak. Keadaannya tidak demikian pada kabel yang isolasinya padat, karena mereka menyerap air, sehingga kckuetan isolasinya makin lama makin buruk. Oleh sebab itu isolasinya perlu diukur

t4

Eab Teble

53.

ll.

Salurao rlrosmisi Bawalr-Tanah

Contoh Frekwcnsl ltrspckd Ssluren Bowah Tanah

Jenis Pekerjaan Inspeksi

Frekwensi Ihspeksi

Gas dalam Lubang Kerja

2 kali setahun

Bagian Dalam Lubang Kerja

I kali

Jembatan dengan Kabel

I kali dalam

Terminal Sambungan

I

Peralatan Kabel yang Khusus

4 kali setahun

dalam tiga tahun

tiga tahun

kali dalam dua tahun

secara berkala menurut cara-cara berikut: Cara Komponen Searah (d.c.): di sini tegangan bolak-balik diterapkan pada kabel, lalu diukur besar, arah serta variasi setiap jam dari komponen searah

(l)

(3)

(d.c.) dari arus bocor dan arus pemuat yang mengalir. Cara Korona: di sini tegangan bolak-balik (a.c.) atau searah (d.c,) diterapkan, lalu diukur jumlah denyut korona (corona pulses) sebagai fungsi dari tegangan, yang melebihi jumlah tertentu dalam satu jam. Cara Pengukuran Tahanan Isolasi: di sini tahanan isolasi dapat diukur dengan Megger, meskipun karakteristiknya kurang jelas dibandingkan dengan cara penerapan tegangan; dalam cara terakhir ini diterapkan tegangan searah (10, 30 dan 50 kV untuk kabei 20 kV) Ialu diukur besar, variasi dan ketidakseimbangan tiga-fasa dari tahanan isolasi sebagai fungsi dari tegangan dan

(4)

waktu. Cara Pengukuran tan-6: di sini diukur tan-d dari isolasi kabel sebagai fungsi dari tegangan dan suhu.

@

11.5.3. Pengukuran Lokasi

Gangguan

Ada dua jenis gangguan: yang bersifat listrik dan yang bukan-listrik (kebocoran minyak atau gas). Yang pertama ditentukan dengan mengukur konstanta salurannya, sedang yang kedua ditentukan dengan mengukur jatuh-tekanannya. Sebab-sebab gangguan banyak ragamnya, a.l. pekerjaan galian konstruksi oleh perusahaan-perusahaan lain, memburuknya isolasi, berkaratnya sarung pelindung (sheath), kurang sempurnanya pekerjaan sambungan atau di tikungan, kurang sempurnanya pembuatan

kabel, pengotoran (contamination) garam dan debu, getaran lapisan pelindung, dsb.

11.6 Referensi

l) 2) 3)

Di dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya sebagai berikut: D. N. Reps, "secondary Network Systems", Distribution Systems. Westinghouse Electric Corp., East Pittsburgh, 1959, hal. 182-183' "Transmission", Handbook of Electrical Engineering, Institute of Electrical Engineers of Japan, 1967, hal. 1223. Allowuble Current for Power Cobles. JCS 168-A, Association of Electric Wire Industries of Japan, 1967.

4)

Specifications AEIC-1961, Association of Edison Illuminating Companies (U.S.A.)

5)

"Transmissiofr", op. cit., hal. 1224.

6)

Ibid.,hal.1226.

DAFTAR ISTILAH Dalam rangka pembinaan bahasa nasional dalam buku ini diusahakan sebanyak mungkin penggunaan istilah-istilah dalam Bahasa Indonesia, baik yang sudah lazim dipakai, maupun yang di sana-sini baru kadang-kadang saja digunakan olch para teknisi. Oleh sebab itu, apa yang tertera di bawah ini baru merupakan usul atau sumbangan pikiran bagi perbendaharaan istilah teknik untuk digunakan bila benar, atau diganti kalau dianggap salah. Apabila pembakuan (standardization) istilah teknik

listrik sudah menjadi kenyataan kelak, maka penulis akan memakainya sccara konsckwen.

INDONESIA

INGGRIS

(A)

admitansi andongan arus arus yang diperbolehkan arus pemuat arus bolak-balik arus searah arus tukar atenuasi (B) bagian penguat barang besi

pelindung elastis beban beban lawan berat jenis berisik korona berisik besi tempaan beton pelindung batang batas

admittance sag

current allowable currcnt charging current alternating current direct current

lihat "arus bolak-balik" attenuation

bracing inember hardware armor rod elasticity limit load countenreight specific gravity, density corona noise noise

malleable iron

mulching concretc

(D)

daya daya-guna denyut korona

power efficiency

corona putdes

Daftar Istilah

146

G) faktor beban faktor daya faktor hilang tahanan faktor keamanan faktor tegangan lebih frekwensi

load factor power factor annual loss factor safety factor

overvoltage factor frequency

(c) gardu induk

substation

gaya putar gangguan radio garis pusat garis-tengah gawang gejala menghilang

torsional force radio intcrference

gelombang berdiri gelombang lenturan

center linc

diameter span

fading standing wave diffracted wave

gelombang mikro gelombang pantulan

micro wave

gulungan

coil, winding operatingcoil restraining coil shielding coil

gulungan keda (operasi) gulungan pengbambat gulungan pelindung gulungan peredam

reflected wave

damper winding

(H) hilang daya transmisi hilang kebocoran hilang korona hilang tenaga hubung singkat

transmission loss

leikage loss corona loss energy loss

short-circuit

(r) impedansi

impedansi surja induktansi

isolator gantung isolator jenis batang-panjang

isolatorjenis pasak isolator jenis pos saluran

impedance surge impedance inductance suspension insulator

long-rod insulator pin-type insulator line-post insulator

(o jam ekivalen tahunan

annual equivalent hour

(K) kapasitansi

capacitance

kapasitor

capacitor

Daftar Istilah kawat kawat kawat kawat kawat kawat kawat kawat kawat kawat kawat kawat

pelindung penolong tanah telanjang

berlilit berkas

komponen paduan rongga

campuran padat

keandalan keadaan tetap keadaan peralihan kearahan kepekaan kelongsong reparasi

147

conductor, wire shield wiro messenger wire ground wire bare conductor stranded conductor bundled conductor component wire composite conductor hollow conductor alloy conductor solid conductor

reliability steady state transient state

directivity

keporian

sensitivity repair sleeves porosity

konduktivitas

conductivity

konduktansi

conductance

koeffisien suhu koeffisien elastisitas koefffrsien pemuaian linier konstanta saluran komponen simetris

temperature coeftcient elasticity coefficient coefficient of linear expansion

kuat patah kuat pikul kuat pikui tekanan kuat pikul angkatan kuat tindas kuat tarik kuat kuat kuat kuat

pancang

patah tarik maksimum tekan kupingan (isolator)

kisi-kisi

line constants symmetrical component breaking strength bearing strength compression bearing strength uplift bearing strength crushing strength tensile stress tensile strength cantilever strength breaking strength ultimate tcnsilc strcngth compressive strength shed

lattice

(r) lebar kaki menara lintasan lombong kcrja lompatan api lubang tcrja

stance of tower

routc manholc flashover manholc

Daftar Istilah

148

(M) menara menara penegang menara singgung menara sudut

tower tension tower tangent tower angle tower

menara ujung momen tekukan

dcad-cnd tower

mesin pengangkat mesin serempak

muatan

bending moment winch synchronous machinc charge

(N)

nilai

sesaat

instantaneous value

(P) palang

cross-ann

papar penahan

butting board

panas jenis

specific heat spccific heat scnding end

panas spcsifrk

pangkal pengiriman pasak pengunci pasangan pancang

pekerja saluran pcneBu ganSguan pcnala pcnyaring pancaran

pantulan pengait pcngapit penjepit kawat penegang kawat penghitung penguat penerima penguat penyama

pelindung jaringan pengubah fasa pembagian beban

pembumian pentanahan pemutus beban pemutus beban cepat penutup cepat pemanjangan pemisah pembawa saluran tenaga

lock pin

fitting pile lineman

fault locator tune, tuning filter propagation reflection coupling clamp snatch block tensioner

counter receiving amplifrer

matching amplifier network protector phase modifier

load dispatching grounding grounding circuit breaker high.speed circuit brcakcr high-speed recloser

elongation disconnect switch

power line carrier (PLC)

t49

Daftar Istilah penuntun gelombang

wave guide

peredam

damper

Ircrentang

spacer

peralatan pengait permitivitas peralatan pengubah AC ke DC peralatan pcngubah DC ke AC perolehan daya pusat beban

line coupling equipmcnt

pusat-pusat listrik Pusat Listrik Tenaga Pusat Listrik Tenaga Pusat Listrik Tenaga Pusat Listrik Tenaga Pusat Listrik Tenaga

Air (PLTA) Uap (PLTU) Diesel (PLTD) Gas (PLTG) Termis (PLTCI

permittivity converter inverter power gain load centre power stations hydro power stations steam power stations diesel power stations gas-fired power station thermal power station

perbandingan kerampingan

slenderness ratio

(R) rambatan rangkaian monitor penghambat rangkaian ganda rangkaian tunggal

propagation delay monitor circuit double circuit

reaktansi regulasi tegangan rele arah rele

jarak

rele arus lebih rele tegangan lebih rele reaktansi rele tahanan

rele offset-Mho rele Mho rele impedansi rele konduktansi

rele srrseptansi rele pilot-kawat

rele gelombang mikro rele pembawa saluran rele daya rele tegangan kurang rele frekwensi

rele waktu rele pencatat gangguan resistivitas rugi daya transmisi rugi pancaran

single circuit reactance

voltage regulation directional relay distance relay overcurrent relay overvoltage relay reactance relay resistance reiay Offset-Mho relay Mho relay impedance relay conductance relay susceptance relay wire-pilot relay microwave relay power line carrier relay power relay undervoltage relay frequency relay time relay fault locating relay resistivity transmission losc propagation loss.

150

Deftsr Ictilah

rugi tahanan

resistancc loss

(s) saluran bawah tanah saluran ganda saluran komunikasi saluran panas saluran bertegangan saluran pcnghubung saluran tertutup saluran udara saluran transmisi sarung (kabel) scmu

scntral listrik siku pelindung sistim banyak-tcrminal sistim berturutan sistim jaringan

sistim rangkaian teftutup stabilitas peralihan stabilitas tetap stasion stasion stasion stasion

jinjingan mobil Pangk6lga

tetap sudut ayun surja hubung surja survey garis pusat suwey lokasi menara

underground line double+ircuit transmission line communication channel

hot-line hotJine feeder line

loop transmission line overhead line traasmission line (cable) sheath appearance lilwt Pusat Listrik mulching angle

multi-terminal system tandem system spot-network system

loop system transicnt stability steady state stability

portable station mobile statioh base station fixed station swing angle

switching surge surge

sunyey tampak atas

center linc survey tower site study profiIe suryey plan survey

suseptansi

susceptance

survey profil

G) tahanan tahanan jenis

tanduk (busur) api tangkai operasi tegangan tegangan tegangan tegangan tegangan

harian

kejut keluk

lebih trgangan lebih dalam tegangan lumer

resistance

resistivity arcing horn operating shaft voltage everyday stress (EDS) pulse voltage

buckling stress

overoltage internal ovenoltage yielding stress

l5l

Daftar Istilah tegangan tegangan tegangan tegangan tegangan tegangan tegangan tegangan tegangan

lentur patah

pikul ketahanan perencanaan geser

tarik tekan serat

titik Iebur

bending stress breaking strength bearing stress withstand voltage design stress shearing stress tensile stress compression stress

frbre stress melting point stub

tonggok tonggak

pile

tenaga

energ]

(u) ujung penerimaan urutan negatip urutan positip urutan nol

receiving end negative sequenc.e

positive sequence zero sequence

fl.

tl.

H

i

!"

rt 1;..: i ti iii.: ;rl . .' :1

:::.-J

!-4*