STUDI PERENCANAAN SALURAN TRANSMISI 150 kV

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