Gejala Medan Tinggi [PDF]

Citation preview

KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan yang maha esa atas rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini. Penulisan makalah ini merupakan tugas dalam perkulihan Gejala Medan Tinggi. Dalam Penulisan makalah ini penulis merasa masih banyak kekurangan-kekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki penulis. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penulis harapkan demi penyempurnaan pembuatan makalah ini. Dalam penulisan makalah ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada pihak-pihak yang membantu penulis untuk membuat makalah ini, khususnya kepada: 1



2 3



Bapak M.Irsyam ST.MSi selaku dosen mata kuliah Gejala Medan Tinggi yang telah memberikan tugas, petunjuk, kepada penulis sehingga penulis termotivasi dan menyelesaikan tugas ini. Rekan-rekan semua di fakultas teknik elektro Npm genap 2012 Secara khusus penulis menyampaikan terima kasih kepada keluarga tercinta yang telah memberikan dorongan dan bantuan serta pengertian yang besar kepada penulis, baik selama mengikuti perkuliahan maupun dalam menyelesaikan makalah ini



Semoga materi ini dapat bermanfaat dan menjadi sumbangan pemikiran bagi pihak yang membutuhkan, khususnya bagi penulis sehingga tujuan yang diharapkan dapat tercapai, Amin.



Batam, 05 November 2014 Penulis



(



GEJALA MEDAN TINGGI



Page 1



kelompok 7



)



DAFTAR ISI 1. HALAMAN JUDUL.................................................................................. 2. KATA PENGANTAR...............................................................................1 3. DAFTAR ISI ...........................................................................................2 4. PENDAHULUAN....................................................................................3 4.1. Latar Belakang......................................................................................................3 4.2. Rumusan masalah.................................................................................................3 4.3. Batasan masalah...................................................................................................3



5. LANDASAN THEORY...........................................................................4 5.1. Komponen komponen utama saluran udara dan saluran transmisi......................4 5.2. Perlengkapan SUTT dan Fungsinya.....................................................................5 5.3. Gejala umum medan tinggi pada SUTT.............................................................10



6. PEMBAHASAN MASALAH................................................................11 6.1. Pengertian Korona..............................................................................................11 6.2. Gejala Korona.....................................................................................................12 6.3. Dampak Terjadinya Korona................................................................................13



7. KESIMPULAN......................................................................................15 8. DAFTAR PUSTAKA ............................................................................16



GEJALA MEDAN TINGGI



Page 2



BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar belakang Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) adalah sarana diatas tanah untuk menyalurkan tenaga listrik dari Pusat Pembangkit ke Gardu Induk (GI) atau dari GI ke GI lainnya yang terdiri dari kawat/konduktor yang direntangkan antara tiang-tiang melalui isolator-isolator dengan sistim tegangan tinggi (30 kV, 70 kV dan 150kV). SUTT merupakan sistem penyalur tenaga listrik dari pembangkit tenaga listrik dalam skala besar kegardu induk (GI) langsung ke gardu konsumen. Hampir semua orang membutuhkan listrik. Di rumah, kita butuh listrik untuk menghidupkan lampu, TV, radio, pompa air, sampai alat pendingin ruangan. Di kantor, listrik dibutuhkan untuk komputer, perkakas listrik, mesin faks, sampai alat pendingin ruangan. Lampu-lampu penerangan jalan dan lampu pengatur lalu-lintas tidak akan berfungsi tanpa adanya listrik. Dalam sistemnya, transmisi SUTT kerap mengalami gejala medan tinggi yang berdampak pada kerugian energy, gejala medan tinggi ini disebabkan oleh beberapa faktor. Pada makalah ini akan dijelaskan faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya gejala medan tinggi pada SUTT beserta dampak yang ditimbulkan oleh gejala medan tinggi tersebut, kami juga akan mengemukakan solusi bagaimana mengantisipasi dan mengatasinya.



I.2 Rumusan Masalah Berdasarkn latar belakang diatas, dapat kami uraikan beberapa rumusan masalah diantara: 1. Komponen – komponen Utama saluran Udara dan saluran transmisi 2. Perlengkapan SUTT dan Fungsinya 3. Dampak gejala medan tinggi pada SUTT



I.3 Batasan masalah GEJALA MEDAN TINGGI



Page 3



Masalah yang akan di bahas dalam makalah ini adalah dampak dari saluran SUTT Penyebab terjadinya korona dan dampak yang di hasilkan.



BAB II LANDASAN TEORI II. 1 Komponen komponen utama saluran udara dan saluran transmisi Komponen-komponen utama dari sistem saluran transmisi terdiri dari: A. Menara atau Tiang Transmisi Menara atau tiang transmisi adalah suatu bangunan penopang saluran transmisi, yang bisa berupa menara baja, tiang baja, tiang beton bertulang, dan tiang kayu. Tiang-tiang baja ,beton atau kayu umumnya digunakan pada saluran-saluran dengan tegangan kerja relatif rendah (di bawah 70KV), sedang untuk saluran transmisi tegangan tinggi atau ekstra tinggi digunakan menara baja. B. Isolator-isolator Jenis isolator yang digunakan dalam transmisi adalah jenis porselin atau gelas. Menurut penggunaan dan konstruksinya dikenal tiga jenis isolator, yaitu: isolator jenis



pasak,



isolator



jenis



pos-saluran



dan



isolator



gantung.



Isolator jenis pasak dan pos-saluran digunakan pada saluran transmisi dengan tegangan kerja relatif rendah (kurang dari 22-33KV), sedang isolator gantung dapat digandeng menjadi rentengan isolator yang jumlahnya disesuaikan dengan kebutuhan. C. Kawat Penghantar Jenis -jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi adalah tembaga dengan tegangan konduktifitas, 100%, tembaga dengan konduktifitas 97,5%(CU 97,5) atau aluminium dengan konduktifitasnya 61% (Al-



GEJALA MEDAN TINGGI



Page 4



61%). Kawat penghantar aluminium terdiri dari berbagai jenis lambang , dengan lambaga



D. Kawat Tanah kawat tanah atau "ground wires" juga disebut kawat pelindung (shield wires), gunanya untuk melindungi kawat-kawat penghantar atau kawat-kawat fasa terhadap sambaran petir. Jadi kawat tanah itu dipasang diatas kawat fasa, sebagai kawat tanah umumnya digunakan kawat baja (steel wires) yang lebih murah, tetapi tidak jarang digunakan ACSR



II. 2 Perlengkapan SUTT dan Fungsinya 1. TOWER Tenaga listrik yang disalurkan lewat sistem transmisi tegangan tinggi menggunakan kawat telanjang sehingga mengandalkan udara udara sebagai bahan isolasi. Tower yang digunakan dalam sistem transmisi merupakan kontruksi bangunan yang kokoh karena berfungsi menanggung/menyangga kawat penghantar dengan ketinggian dan jarak yang cukup, agar aman bagi manusia dan lingkungan di sekitar jalur transmisi tegangan tinggi. Jenis-Jenis Tower. Berdasarkan bentuk kontruksi, tower dibagi atas empat macam tower A. Jenis-Jenis Tower. Berdasarkan bentuk kontruksi, tower dibagi atas empat macam tower  Tiang Lattice Tower  Tubular Steel Pole  Concrete Pole GEJALA MEDAN TINGGI



Page 5







Wooden Pole Dari empat macam jenis tower diatas, yang digunakan di Indonesia merupkan jenis tower Lattice Tower, dengan kontruksi urutan fasa secara vertikal, dimana fasa R berada di atas diikuti fasa S dan fasa T [1].



B. Tipe dan Fungsi Tower Dari tower yang digunakan pada transmisi tegangan tinggi masing-masing memiliki fungsi tersendiri berdasarkan tipe tower Lattice. Table 3.1 Tipe Tower dan Fungsinya. Tipe Tower Aa



Fungsi Suspension



Sudut 0 °−3 °



Bb



Tension/Section



3 °−20 °



Cc



Tension



20 °−60 °



Dd



Tension



60 °−90 °



Ee



Tension



¿ 90 °



Ff



Tension



¿ 90 °



Gg



Transposisi



2. KONDUKTOR



GEJALA MEDAN TINGGI



Page 6



Konduktor merupakan media yang digunakan untuk mengalirkan arus listrik dari pembangkit energi listrik dari pembangkit energi listrik ke beban, yang terlentang pada tower-tower. a. Bahan Konduktor. Bahan yang digunakan untuk saluran energi listrik harus memiliki sifat-sifat sebagai berikut: 1. 2. 3. 4. 5.



Konduktivitas Tinggi Kekuatan tarik mekanikal kuat Titik berat Biaya rendah Tidak mudah patah



b. Urutan Fasa Pada sistem arus putar, keluaran dari generator berupa tiga fasa, setiap fasa memiliki beda sudut sebesar 120º. Pada SUTT urutan fasa dikenal dengan urutan:  Fasa R di atas  Fasa S di tengah  Fasa T di bawah Dengan jarak antar fasa yang ideal adalah 6 meter. Pada SUTT urutan fasa tidak pernah berubah, berbeda dengan SUTETI yang tidak selalu berurutan [1].



3. ISOLATOR Isolator merupakan media penyekat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan. Pada SUTT isolator berfungsi untuk mengisolir kawat fasa dengan tower. Pada umumnya isolator terbuat dari porselen atau kaca[1]. Isolator yang digunakan pada SUTT merupakan isolator piring dengan menyesuaikan jumlah piringan isolator terhadap tegangan sistem. Pada isolator piring ini dilengkapi dengan tanduk yang melindungi isolator dari surja petir dan surja hubung yang dinamakan dengan arching hor. Besarnya nilai isolasi pada umumnya 3 hingga 3,3 kali tegangan sistem, hal ini dimaksudkan akan tahan terhadap muka tegangan petir pada waktu 1,2 mikro detik. Apabila nilai isolasinya GEJALA MEDAN TINGGI



Page 7



turun akibat dari polutan maupun kerusakan pada isolasinya, maka akan terjadi kegagalan isolasi yang akhirnya dapat menimbulkan gangguan [3].



Gambar Isolator Piring 4. TENSION CLAMP Tension Clamp adalah alat untuk memegang ujung kawat penghantar, berfungsi untuk menahan tarikan kawat pada tower tension. Pemasangan Tension Clamp harus benar-benar diperhatikan agar kawat penghantar tidak terlepas.



5. SUSPENSION CLAMP Suspension Clamp adalah alat yang dipasang pada ujung isolator gantung pada tower suspension untung memegang kawat penghantar. Perancangan Clamp pada konduktor ACCC sedikit berbeda, clamp yang digunakan pada ACCC dilapisi dengan karet untuk melindungi aluminium, hal ini dikarenakan aluminium yang digunakan merupakan jenis Annealed(dilunakkan).



GEJALA MEDAN TINGGI



Page 8



Gambar Suspension Clamp



6. DAMPER Damper atau vibration damper adalah alat yang dipasang pada kawat penghantar dekat tower, berfungsi untuk meredam getaran agar kawat tidak mengalami kelelahan bahan. 7. ARMOR ROD Armor rod merupakan kawat yang dipasang pada konduktor sebagai pelapis sebelum memasang Suspensio Clamp dan damper untuk mengurangi kelelahan pada bahan konduktor akibat adanya getaran pada konduktor, namun masing-masing armor rod memiliki perbedaan ukuran, armor rod untuk damper memiliki ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan armor rod pada Suspension clamp.[1]



(a)



(b)



Gambar (a).Armor rod untuk SUSPENSION CLAMP. (b) armor rod untuk Damper.



II.3 Gejala Umun Medan Tinggi Pada SUTT Dengan semakin besarnya energi listrik yang disalurkan melalui kawat transmisi, maka makin tinggi pula kerugiannya, Namun hal ini dapat diminimalkan GEJALA MEDAN TINGGI



Page 9



dengan menaikkan tegangan dari kawat tersebut, seperti telah dijelaskan pada artikel tegangan transmisi dan rugi-rugi daya di sini. Akan tetapi dengan menaikkan tegangan kerja transmisi, akan timbul pula faktor-faktor lain yang dahulunya belum kelihatan dan masih di abaikan. Adapun Faktor – faktor itu di antaranya: • Adanya gejala korona yang semakin menonjol, yang berakibat adanya kerugian energi dan gangguan RI (radio interference) yang sifatnya merugikan. • Dengan semakin tingginya tegangan maka timbul persoalan mengenai isolasi kawat, bentuk tower dan mungkin prosedur pengoperasiannya yang berbeda. • Timbulnya masalah isolasi pada alat-alat yang menyebabkan perubahan konstruksi sehingga perlu menyelidiki lebih lanjut mengenai bahan-bahan isolasi. Semua hal tersebut diatas, mengakibatkan kenaikan investasi yang lebih tinggi sehingga diperlukan penyelidikan, penyesuaian konstruksi, operasi dan lain-lain. Sedangkan persoalan yang akan dibahas disini yaitu timbulnya gejala korona.



BAB III PEMBAHASAN III.1 Pengertian Korona Korona merupakan proses dimana arus, mungkin diteruskan, muncul dari sebuah elektrode berpotensial tinggi di dalam sebuah fluida yang netral. Biasanya udara yaitu dengan mengionisasi fluida hingga menciptakan plasma di sekitar elektrode. Ion-ion yang dihasilkan akhirnya akan melampaui muatan listrik menuju area-area berpotensi rendah terdekat atau bergabung kembali untuk membentuk molekul-molekul gas netral. Saat gradien potensialnya fluida cukup besar pada sebuah titik, maka fluida itu akan mengalami ionisasi dan menjadi bersifat konduktif. Udara di dekat elektrode bisa terionisasi (sebagian bersifat konduktif). Saat udara di dekat titik menjadi bersifat konduktif, ia memiliki GEJALA MEDAN TINGGI



Page 10



efek meningkatkan ukuran konduktor. Di luar wilayah ionisasi dan konduktivitas ini, partikelpartikel bermuatan perlahan-lahan mencapai benda yang muatannya berlawanan dan dinetralkan. Jika wilayah terionisasi terus bertambah luas dan tidak berhenti pada radius tertentu, terbentuklah jalur yang betul-betul bersifat konduktif yang berakibat pada terciptanya laju elektrik yang muncul sekejap atau busur elektrik yang berkesinambungan.



Korona bisa didefinisikan juga sebagai hasil terakselerasinya ionisasi dibawah pengaruh suatu medan listrik. Ini merupakan proses fisika dimana struktur molekul netral atau atom diubah akibat benturan atom atau molekul netral dengan elektron bebas, photon atau ion negatif.



III.2 Gejala Korona Elektron yang bebas bergerak diudara umumnya berasal dari radiasi radio-aktif yang terdapat di alam bebas dan juga dengan adanya sinar kosmik. Elektron-elektron yang posisinya dekat dengan kawat trasnmisi dipengaruhi oleh adanya medan listrik yang menuju ke atau menjauhi kawat tersebut.Selama gerakannya ini, elektron yang melewati gradient medan listrik akan bertubrukkan dengan molekul dari udara, yang kemudian terjadi ionisasi pada molekul tersebut. Karena adanya ionisasi tersebut, maka akan terdapat ion positif dan elektron yang bebas, yang akan akan mendorong terjadinya ionisasi lanjutan. Proses ini berkelanjutan yang kemudian membentuk banjiran elektron (avalance). Bilamana banjiran elektron ini melintasi dua kawat yang sejajar, maka ia akan menyebabkan terjadinya perubahan pembagian gradient tegangan-tegangan dari udara GEJALA MEDAN TINGGI



Page 11



diantara kedua kawat tersebut dan penataan kembali dari gradient ini dapat menyebabkan harga tegangannya melampaui kekuatan (tegangan breakdown) dari udara. Ini akan menyebabkan terjadinya kegagalan dari sifat isolasi yang dimiliki oleh udara yang terletak disekitarnya.



Bilamana penataan kembali ini hanya menyebabkan sebagian perubahan potensial gradient dari udara, misalnya hanya daerah sekitar kawat saja yang mengalami perubahan, maka perubahannya terbatas hanya pada satu kawat saja. Oleh karena itu korona disifatkan sebagai “Terjadinya suatu pelepasan muatan yang bermula pada permukaan dari suatu kawat bila nilai medan listrik pada permukaan kawat itu melampaui nilai tertentu” Sedangkan nilai tertentu tersebut adalah harga medan listrik dimana pada saat itu mulai terjadinya pelepasan muatan ke udara sekitarnya. Gejala ini dapat terjadi pada segala macam kawat, tidak peduli seberapa besar diameter kawat tersebut, asalkan diberi tegangan yang cukup tinggi. Didalam prakteknya, hal ini akan terjadi bila tegangan antara kawat fasa melebihi 100 kV. Namun bisa saja pada tegangan dibawah itu dapat terjadi,korona asalkan syarat-syarat untuk terjadinya korona sudah terpenuhi.



III.3 Dampak Terjadinya Korona A. Hilangnya Daya karena Korona



GEJALA MEDAN TINGGI



Page 12



Dimana : f = frekuensi ( hz ) r = Jari-jari kawat ( cm ) D = Jarak antar kawat ( cm ) V = Tegangan kawat ke netral, kV rms Vd= Tegangan kritis ( critical voltage )



Pada tempat-tempat tertentu pada jaring transmisi hilang korona dapat mencapai harga tertinggi sekali dalam keadaan hujan. Tetapi keadaan ini tidak mungkin terjadi secara simultan pada seluruh bagian jaringan tersebut. Untuk cuaca baik, tegangan hampir sama dengan tegangan kritis Vd. Oleh sebab itu jaring transmisi harus diberi tegangan kurang dari tegangan kritis ini. B. Gangguan Radio Gangguan radio (Radio interference, disingkat RI ) adalah faktor yang membatasi pilihan penghantar untuk suatu tegangan tertentu. Gangguan radio sebagai fungsi dari tegangan mempunyai karakteristik yang naik secara lambat sampai tegangan sedikit kurang dari GEJALA MEDAN TINGGI



Page 13



tegangan minimum di mana hilang korona dipengaruhi oleh permukaan dan jari-jari. Diatas suatu tegangan tertentu, besarnya RI menjadi konstan ini terlalu tinggi, sehingga bilamana RI adalah faktor yang menentukan, jaring harus direncanakan sehingga ia beroperasi pada tegangan lebih rendah daripada tegangan di mana Ri mulai naik dengan cepat.



C. Noise Noise adalah bunyi yang kontinu baik yang merata,tak teratur serta tidak nyaman didengar oleh rasa pendengaran manusia normal. Tingkat Noise diukur dalam satuan dB yang sesuai dengan satuan pendengaran manusia.Besar Noise sebanding dengan peningkatan tegangan saluran. Noise cenderung besar ketika cuaca buruk. Pada musim hujan, tetes air yang jatuh di permukaan konduktor menghasilkan korona yang lebih besar sehingga terjadi noise. Beberapa faktor yang mempengaruhi terjadinya noise yaitu gradien tegangan permukaan konduktor, diameter konduktor, kondisi atmosfer.



Tingkat Nilai noise menurut SPLN 46-1-1981 Tentang Pedoman Pembatasan tingkat bising sebagai berikut



GEJALA MEDAN TINGGI



Page 14



IV KESIMPULAN 1. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) adalah sarana diatas tanah untuk menyalurkan tenaga listrik dari Pusat Pembangkit ke Gardu Induk (GI) atau dari GI ke GI lainnya yang terdiri dari kawat/konduktor yang direntangkan antara tiang-tiang melalui isolator-isolator dengan sistim tegangan tinggi (30 kV, 70 kV dan 150kV) 2. korona disifatkan sebagai “Terjadinya suatu pelepasan muatan yang bermula pada permukaan dari suatu kawat bila nilai medan listrik pada permukaan kawat itu melampaui nilai tertentu” 3. Dampak Terjadinya Korona  Hilangnya daya karena korona 



Gangguan Radio







Noise



Daftar Pustaka   



http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37385/4/Chapter%20II.pdf http://aeniparhani.blogspot.com/2013/07/korona-listrik-umt-rifti-fauzan.html http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/gejala-korona-pada-sistemtegangan.html



GEJALA MEDAN TINGGI



Page 15