LAPORAN PRAKTIKUM PEMBANGKIT DAN PENYALURAN STL Oleh : RAUF S. 421 17 006 PROGRAM STUDI D4 TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG MAKASSAR 2020 I. Tujuan Percobaan 1. Mahasiswa dapat mengetahui jenis-jenis transmisi berdasarkan jaraknya 2. Mahasiswa dapat menentukan pengaruh beban R, L dan C dan kombinasi ketiganya terhadap jatuh tegangan pada: a. Transmisi jarak pendek b. Transmisi jarak menengah II. Teori Dasar Suatu jaringan daya listrik, pada dasarnya dapat terdiri dari komponenkomponen berikut: - Pusat pembangkit (terdiri dari penggerak mula, generator dan step-up transformator) - Saluran transmisi; - Gardu Induk - Saluran distrubusi (saluran udara – overhead line/ OHL dan saluran bawah tanah – underground cable/ UGC ); terdiri dari tegangan menengah/ TM – medium voltage/ MV dan tegangan rendah/ TR – low voltage/ LV. - Konsumen; dapat terdiri dari konsumen industri; rumah tangga, dll. Jaringan ini dapat di gambarkan seperti pada gambar 1 di bawah yang disertai dengan tingkatan tegangan kerja (operasi) di setiap bagian. Saluran transmisi dan distribusi Tujuan dari jaringan transmisi adalah mentransfer/ mengirim energi listrik dari sistem pembangkit yang tersebar di berbagai lokasi menuju sistem distribusi yang terhubung ke beban. Suatu saluran transmisi memiliki empat parameter listrik, yakni resistansi, induktansi, kapasitansi dan konduktansi. Induktansi dan kapasitansi disebabkan oleh pengaruh medan magnet dan medan listrik di sekitar konduktor (penghantar). Sedangkan parameter konduktansi muncul di antara konduktor – konduktor atau konduktor – ground (tanah). Konduktansi menghasilkan arus bocor (leakage current) pada isolator saluran transmisi udara (OHL) atau melalui isolasi untuk transmisi bawah tanah (UGC). Namun karena kebocoran pada isolator dapat diabaikan maka konduktansi antara konduktor pada OHL biasanya diabaikan (terutama untuk transmisi jarak pendek). Untuk resistansi dan induktansi terdistribusi merata di sepanjang saluran yang membentuk impedansi seri. Konduktansi dan kapasitansi terdapat di antara konduktor – konduktor ataupun dari konduktor ke netral/ ground yang selanjutnya membentuk shunt admitatance. Meskipun resistansi, induktansi dan kapasitansi terdistribusi namun rangkaian ekuivalen suatu saluran dibuat menjadi satu. Berdasarkan jarak transmisi saluran udara (OHL), maka dapat diklasifikasi sebagai berikut: - Transmisi jarak pendek (short-length line), panjang kurang dari 80 km - Transmisi jarak menengah (medium-length line), panjang antara 80 km – 240 km - Transmisi jarak jauh (long-length line), panjang lebih dari 240 km Pada saluran transmisi jarak pendek, shunt capacitance sangat kecil sehingga dapat diabaikan, parameter yang diperhitungkan hanya resistansi (R) dan induktansi (L) sepanjang saluran transmisi. Untuk saluran jarak menengah digambarkan dengan parameter R dan L yang diserikan beserta kapasitansi ke netral pada masing-masing ujung rangkaian ekuivalen dengan nilai masing-masing setangah dari nilai C. Adapun nilai konduktansi G diabaikan sebagaimana telah disebutkan sebelumnya. Saluran transmisi Pendek Rangkaian ekuivalen dari saluran transmisi pendek, seperti gambar 2, dimana IS adalah sending current – arus terkirim, IR adalah receiving current – arus yang diterima, VS dan VR sebagai sending and receiving line to neutral voltage. Dimana: IS = IR........................................................................................................................................(1) VS = VR + IR.Z.............................................................................(2) Nilai Z adalah zl, atau total impedansi seri saluran. Adapun nilai regulasi tegangan untuk transmisi jarak pendek, dapat dinyatakan sbb: Dimana: VR,NL : Receiving Voltage, No Load (tegangan sisi penerima kondisi tanpa beban) VR,FL : Receiving Voltage, Full Load (tegangan sisi penerima kondisi beban penuh) Adanya perbedaan tegangan antara sisi pengirim dan penerima ini disebabkan oleh adanya jatuh tegangan (jatuh tegangan) oleh adanya impedansi saluran. Jika jatuh tegangan dinyatakan dalam Vz, maka besarnya adalah Dimana; Vz = besarnya jatuh tegangan pada suatu salauran transmisi (pendek) Vr = besarnya resistive jatuh tegangan Vx = besarnya reactive jatuh tegangan Dengan adanya pengukuran tegangan di sisi pengirim dan penerima, maka besarnya jatuh tegangan pada suatu transmisi dapat diperoleh dengan: Dengan memodifikasi gambar menjadi seperti gambar 3 dan dengan menggunakan rumus Phytagoras, maka: Normalnya nilai a dan b jauh lebih kecil dari nilai VS dan VR maka b2 dapat diabaikan.U1 = U2 + a, atau Vz = a. Dimana: Sehingga drop voltage: Karena pada sistem tiga fase Dengan melakukan substitusi persamaan (11) ke dalam persamaan (10) maka drop voltage juga dapat dituliskan sbb: Saluran Transmisi Menengah Dalam saluran transmisi, faktor shunt admittance (biasanya murni kapasitansi) sudah diperhitungkan. Jika shunt admittance dibagi menjadi dua persis sama dan ditempatkan di kedua ujung rangkaian ekuivalen maka rangkaian selanjutnya disebut sebagai nominal 𝜋, seperti digambarkan di bawah. Berdasarkan gambar 3 di atas diperoleh persamaan berikut: Dengan melakukan substitusi nilai Vs (persamaan 15) pada persamaan 16 di atas, maka diperoleh: Persamaan 15 dan persamaan 17 dapat juga dinyatakan secara umum sbb: Konstanta ABCD ini terkadang disebut juga sebagai konstanta umum rangkaian saluran transmisi (generalized circuit constant of transmission line). Konstanta A sangat penting untuk regulasi tegangan, yakni: Dimana: VS : Sending Voltage (tegangan pengirim) Sedangkan jatuh tegangan pada saluran transmisi jarak menengah ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sbb Dimana: C1 = kapasitansi antar saluran (fase) C0 = kapasitansi antara saluran dan ground (tanah) III. Alat dan Bahan 1. Modul Pembangkit, transmisi dan beban (Ex Terco) 2. Kabel secukupnya 3. Multimeter jika diperlukan IV. Rangkaian Percobaan Catatan: Untuk percobaan jatuh tegangan pada transmisi jarak pendek, kapasitansi antar saluran dan saluran ke tanah tidak perlu dihubungkan. V. Prosedur Percobaan A. Transmisi jarak pendek (menggunakan modul 70 kV/ 35 kV dan tanpa kapasitansi saluran) 1. Menyiapkan alat dan bahan 2. Merangkai percobaan sesuai gambar percobaan (tidak perlu menhubungkan kapasitansi saluran – saluran dan saluran – ground) 3. Mencatat dan menghitung parameter transmisi. Contoh parameter setting untuk line modul 230 kV 4. Pastikan posisi beban pada level 0. 5. Memeriksa setting frekuensi motor pada posisi 50Hz. 6. Posisi pengaturan prime mover pada auto Mode 7. Posisi pengaturan eksitasi generator pada auto mode. 8. On-kan motor 9. Memeriksa kecepatan motor pada kecepatan 1500 rpm. 10. On-kan eksitasi generator 11. Naikkan beban sesuai permintaan pada tabel. 12. Mencatat hasil pengukuran. B. Transmisi jarak menengah (menggunakan modul 70 kV/ 35 kV dengan kapasitansi saluran) 1. Menyiapkan alat dan bahan 2. Merangkai percobaan sesuai gambar percobaan (tidak perlu menhubungkan kapasitansi saluran – saluran dan saluran – ground) 3. Mencatat dan menghitung parameter transmisi. 4. Pastikan posisi beban pada level 0. 5. Memeriksa setting frekuensi motor pada posisi 50Hz. 6. Posisi pengaturan prime mover pada auto Mode 7. Posisi pengaturan eksitasi generator pada auto mode. 8. On-kan motor 9. Memeriksa kecepatan motor pada kecepatan 1500 rpm. 10. On-kan eksitasi generator. 11. Naikkan beban sesuai permintaan pada tabel. 12. Mencatat hasil pengukuran. V. Tabel Hasil Pengukuran a. Transmisi Pendek Jenis Modul Kapasitansi antar phase : 70 kV/ 35 kV : dihubungkan/ tidak dihubungkan (coret yang tidak perlu) Kapasitansi phase – ground : dihubungkan/ tidak dihubungkan (coret yang tidak perlu) Beban Pengirim Penerima R L C VL-L VL-N Cos Q Q P 0 0 0 222.9 386.2 0 0 0 1 0 0 385.7 385.7 1 0 2 0 0 382.5 384.9 1 3 0 0 381.7 384.6 2 1 0 385.0 2 2 0 2 2 3 2 S VL-L VL-N Cos Q Q P S 386.4 386.4 0 0 0 0 151 151 382.2 382.2 1 0 149 149 8 297 297 378.5 378.4 1 0 292 292 0.99 19 442 442 374.6 374.5 1 0 430 430 385.4 0.849 192 308 363 370.5 370.5 0.855 178 301 349 385.3 385.2 0.643 355 298 464 363.9 363.9 0.652 333 286 439 1 385.4 385.3 0.853 186 305 358 371.3 371.3 0.865 173 298 345 2 384.3 384.2 0.993 54 459 462 373.9 373.9 0.993 14 446 449 0 b. Transmisi Menengah Jenis Modul : 70 kV/ 35 kV Kapasitansi antar phase : dihubungkan/ tidak dihubungkan (coret yang tidak perlu) Kapasitansi phase – ground : dihubungkan/ tidak dihubungkan (coret yang tidak perlu) Beban Pengirim Penerima R L C VL-L VL-N Cos Q Q P S VL-L VL-N Cos Q Q P S 0 0 0 386 0 -12 0 12 386.3 386.3 Er 0 0 0 1 0 0 385.4 385.4 0.998 9 150 150 382.0 381.9 1 0 148 148 2 0 0 384.9 384.9 1 0 496 496 377.6 377.8 1 0 290 290 3 0 0 384.6 384.5 0.99 17 439 439 373.3 373.2 1 0 425 425 2 1 0 384.2 384.1 0.854 182 299 351 365.5 365.6 0.858 174 291 339 2 2 0 384.4 384.5 0.645 339 287 444 356.7 356.7 0.65 319 273 420 2 2 1 384.2 384.2 0.859 177 298 346 366.3 366.3 0.862 170 289 335 3 2 2 384.2 384.2 0.995 43 457 459 371.9 371.7 0.996 11 441 442 386.2 c. Transmisi Panjang Jenis Modul : 70 kV/ 35 kV Kapasitansi antar phase : dihubungkan/ tidak dihubungkan (coret yang tidak perlu) Kapasitansi phase – ground : dihubungkan/ tidak dihubungkan (coret yang tidak perlu) Beban Pengirim Penerima R L C VL-L VL-N Cos Q Q P S VL-L VL-N Co s Q Q P S 0 0 0 385.4 385.4 0.009 -691 6 691 394.0 394.0 Er 0 0 0 1 0 0 384.6 384.6 0.321 -680 192 699 391.2 391.2 1 0 155 155 2 0 0 384.2 384.2 0.425 -672 317 743 388.8 388.8 1 0 308 308 3 0 0 383.9 383.9 0.580 -656 468 804 385.5 385.5 1 0 455 455 2 1 0 384.1 384.2 0.566 -477 326 579 383.8 383.8 0.85 191 320 373 9 2 2 0 384.1 384.1 0.721 -302 314 436 379 378.9 0.65 361 309 475 2 2 1 384.1 384.1 0.553 -487 374 585 383.4 383.4 0.86 187 318 369 3 2 2 383.9 383,9 0.592 -666 490 826 385.7 385.7 0.99 19 475 480 VI. ANALISIS Pada saluran transmisi jarak pendek, sisi pengirim tegangan V L-L tegangan yang disalurkan yaitu 222.9 dengan R L C = 0, apabila R L C diberikan nilai maka tegangan VL-L akan semakin besar. Sedangkan disisi penerima tegangan VL-L tegangan yang disalurkan yaitu 386.4 dengan R L C = 0, apabila R L C diberikan nilai maka tegangan VL-L akan semakin turun. Pada saluran transmisi jarak menengah, sisi pengirim tegangan V L-L tegangan yang disalurkan yaitu 386 dengan R L C = 0, apabila R L C diberikan nilai maka tegangan VL-L akan semakin turun dancenderung konstan. Sedangkan disisi penerima tegangan VL-L tegangan yang disalurkan yaitu 386.3 dengan R L C = 0, apabila R L C diberikan nilai maka tegangan VL-L akan semakin turun. Pada saluran transmisi jarak panjang, sisi pengirim tegangan V L-L tegangan yang disalurkan yaitu 385.4 dengan R L C = 0, apabila R L C diberikan nilai maka tegangan VL-L akan semakin turun dancenderung konstan. Sedangkan disisi penerima tegangan VL-L tegangan yang disalurkan yaitu 394.0 dengan R L C = 0, apabila R L C diberikan nilai maka tegangan VL-L akan semakin turun. VII. KESIMPULAN 1. Jenis – jenis transmisi berdasarkan jaraknya - Transmisi jarak pendek (short-length line), panjang kurang dari 80 km - Transmisi jarak menengah (medium-length line), panjang antara 80 km – 240 km - Transmisi jarak jauh (long-length line), panjang lebih dari 240 km 2. Nilai R L C pada sistem jaringan transmisi jarak pendek maupun menengah sangat berpengaruh, apabila saluran transmisi diberikan beban atau diberikan nilai pada R L C maka tegangan V L-L akan mengalami perubahan baik dari sisi pengirim maupun sisi penerima.
