Dalam pembahasan saluran transmisi distribusi listrik dan teknik tegangan tinggi,,tak pelak bahwa suatu bahan isolasi untuk pengaman selama proses dari pembangkit hingga ke pusat beban harus selalu diutamakan. Dalam desain kabel bawah tanah, isolasi adalah salah satu faktor yang penting. Banyak jenis bahan isolasi yang telah digunakan, diantaranya pada tahun 1893 di London telah digunakan kabel transmisi bawah tanah 10 kV dengan isolasi kertas. Kemudian pada tahun 1911 kabel isolasi kertas yang diresapi minyak ( oil impreganted paper ) dengan tegangan 60 kV digunakan di Jerman. Sekitar tahun 1917 kabel yang terisi minyak ( oil filled cable = OF ) digunakan di Itali. Kabel OF telah digunakan dalam sistem transmisi bawah tanah lebih dari ½ abad. Namun kabel OF mempunyai kelemahan diantaranya : rugi-rugi dielektrik yang tinggi, ketahanan terhadap api yang rendah dan perlu biaya mahal dalam pembuatan, penyambungan dan terminasinya.

Kabel polimer mempunyai banyak kelebihan dibandingkan dengan kabel OF. Ketahanannya yang tinggi terhadap penuaan termal ( thermal aging ) membuat kabel polimer lebih efisien daripada kabel OF. Karena tidak mengandung minyak kabel, maka kabel polimer bebas dari kegagalan yang berhubungan dengan migrasi minyak. Resiko kebakaran akibat minyak kabel juga tidak ada pada kabel polimer. Karena permitivitas relatif ( er ) isolasi polimer sekitar 2,3 sedangkan pada isolasi OF sekitar 3,7 maka kabel polimer mempunyai kapasitansi dan arus pemuatan yang lebih kecil dibandingkan dengan kabel OF.

Polyvinyl chloride ( PVC ) digunakan pertama sebagai isolasi kabel dan selubung kabel pada akhir tahun 1930. Selama perang dunia kedua, penggunaan PVC secara luas sebagai pengganti karet. Sekarang ini, PVC merupakan satu bahan yang banyak digunakan sebagai isolasi dan selubung pada kabel. Sejalan dengan perkembangan teknologi kabel, polimer mulai diperkenalkan pada tahun 50-an, dan sejak itu digunakan secara luas dengan performansi yang terus ditingkatkan.

Pada tahun 1993 di Amerika Serikat, kebutuhan bahan PVC untuk pemakaian elektrik dan elektronik menduduki peringkat paling tinggi titik kritis yang berpengaruh pada performansi kabel polimer adalah adanya cacat. Cacat itu dapat timbul dalam bentuk void, ketidakmurnian dan tonjolan pada interface antara lapisan semikonduktor dan isolasi polimer. Akibat adanya stress listrik yang terus menerus maka akan terjadi penuaan isolasi polimer dan pada cacat ini tumbuh electrical treeing. Dua ageing degradation yang paling sering dialami pada kabel tegangan tinggi berisolasi polimer adalah void discharge dan electrical treeing. Jika electrical treeing ini menjembatani isolasi, maka kegagalan isolasi akan terjadi. Fenomena pre-breakdown dapat dideteksi dengan pengamatan dan pengukuran pulsa partial discharge yang mengiringi peristiwa electrical treeing.

 

Sistem Regulasi Tegangan

Posted: November 23, 2010 in teknik elektro

Jatuh tegangan adalah selisih antara tegangan ujung pengiriman dan tegangan ujung penerimaan, jatuh tegangan disebabkan oleh hambatan dan arus, pada saluran bolak-balik besarnya tergantung dari impedansi dan admitansi saluran serta pada beban dan faktor daya. Jatuh tegangan relatif dinamakan regulasi tegangan dan dinyatakan dengan rumus:

Vreg=  ×100%

Vs = Tegangan ujung pengiriman (volt)

Vr = Tegangan ujung penerimaan (volt)

Saluran daya umumnya melayani beban yang memiliki faktor daya tertinggal. Faktor-faktor yang mendasari bervariasinya tegangan sistem distribusi adalah:

  1. Konsumen pada umumnya memakai peralatan yang memerlukan tegangan tertentu
  2. Letak konsumen tersebar, sehingga jarak tiap konsumen dengan titik pelayanan tidak sama
    1. Pusat pelayanan tidak dapat diletakkan merata atau tersebar
    2. Terjadi jatuh tegangan

faktor b, c, dan d menyebabkan tegangan yang diterima konsumen tidak selalu sama. Konsumen yang letaknya jauh dari titik pelayanan akan cenderung menerima tegangan relatif lebih rendah dibandingkan dengan konsumen yang letaknya dekat dengan pusat pelayanan. Metoda-metoda yang digunakan untuk memperbaiki regulasi tegangan saluran distribusi adalah :

  • penerapan regulator tegangan otomatis dalam gardu induk distribusi
  • pemasangan kapasitor dalam gardu induk
  • penerapan regulator tegangan otomatis dalam saluran distribusi primer
  • pemasangan kapasitor paralel dan kapasitor seri dalam saluran distribusi primer
  • pemakaian transformator berpeubah sadapan (tap changing transformer)

Pemutus Daya

Posted: November 23, 2010 in teknik elektro

(Abdul kadir 1998 Transmisi Tegangan Tinggi)

Pada umumnya suatu system tenaga Listrik sangat kompleks,dimana suatu system memerlukan suatu bentuk peralatan switching agar dapat mengendalikan secara efesien dalam suatu jaringan transmisi dalam keadaan darurat maupun normal.Konstruksi dasar untuk suatu pemutus daya perlu dilakukan pemisahan dari dua kontak yang berbeda dalam suatu fluida isolasi yang memiliki 2 fungsi yaitu :

  1. Mematikan busur api yang terjadi antara ke dua kontak bilamana pemutus daya “membuka”
  2. Memberikan isolasi yang cukup baik antara ke dua kontak tersebut serta terhadap ground

 

Banyak jenis fluida yang dapat digunakan sebagai pemutus daya, Jenis yang paling banyak digunakan sebagai pemutus daya adalah :

  1. Udara pada tekanan atmosferik
  2. Udara bertekanan
  3. Minyak yang menghasilkan hydrogen untuk mematikan busur api
  4. Pakem sangat tinggi
  5. Sulfur heksafluorida (SF6)

 

Sedangkan untuk gas-gas yang dipertimbangkan sebagai pemutus daya adalah :

  1. Gas-gas sederhana (oksigen,nitrogen,karbondioksida)
  2. Gas-gas elektronegatif yaitu SF6,Areton

 

Sifat-sifat yang diperlukan dalam dalam penggunaan pemutus daya adalah :

  1. Kekuatan dielektrik tinggi
  2. Stabilitas termal
  3. Tidak terbakar
  4. Konduktivitas termal tinggi karena sangat berguna untuk mendinginkan konduktor yang berada di dalam gas serta membantu proses pemadaman api
  5. Kemampuan memadamkan busur api
  6. Ekonomis

 

Jika dilihat dari sifat-sifat yang diperlukan dalam pemutusan daya,maka dapat dikatakan jenis yang sangat baik digunakan adalah menggunakan gas SF6 hal ini dikarenakan untuk sulfur heksafluorida memiliki kekuatan dielektrik lebih baik daripada jenis-jenis lain.Sekalipun SF6 merupakan suatu gas,akan tetapi dapat dicairkan pada tekanan yang moderat dan simpan dalam botol-botol baja.

Meskipun SF6 memiliki sifat isolasi dan pemadaman busur api yang lebih baik dari jenis lain,akan tetapi ia memiliki kekurangan yaitu tidak dapat dipakai diatas 14 atm kecuali gas tersebut dipanaskan guna menghindari pencairan

Berdasakan referensi dari sebuah buku pembangkit “Taransmisi Tenaga Listrik karangan abdul kadir 1998”.Ketika terjadi suatu hubung singkat pada system tenaga yang diakibatkan oleh gangguan-gangguan yang disengaja maupun tidak disengaja,Relay akan segera memberikan isyarat kepada pemutus daya (MCB) agar terjadi trip(pemutusan) dengan sesegera mungkin dan memisahkan bagian yang terganggu dari bagian system yang lain agar tidak terjadi kerusakan secara menyeluruh pada system

.Kecepatan membaca pada relay haruslah sensitive dan selektif terhadap nilai yang dimiliki pada relay tersebut.Yang dimaksud selektif dan sensitive pada relay ialah,ketika suatu system tenaga memberikan nilai diatas nilai yang dimiliki pada relay,maka kinerja relay harus bekerja.

Terdapat dua cara untuk melakukan pemadaman busur api,yaitu :

1.      Metode resistansi tinggi

2.      Metode resistansi rendah atau interupsi arus nol

Metode Resistansi Tinggi

Yang dimaksud metode resistansi tinggi ialah pada metode ini resistansi busur dinaikan dalam waktu hingga mencapai suatu nilai yang tinggi sehingga menyebabkan arus listrik menjadi 0 tanpa adanyaaa kemungkinan loncatan busur api kembali.

Reistansi busur dapat dinaikan dengan mempergunakan berbagai deionisasi yaitu :

a.       Pendinginan

b.      Perpanjangan atau

c.       Pemotongan busur

Karena sifat resistif dari pelepasan muatan busur,terbanyak energy dalam system akan diterima oleh pemutus daya,yang dimaksud ialah ketika suatu system tenaga dalam keadaan normal,energy-energi yang berasal dari system tenaga berjalan sesuai dengan krbutuhan dan arah yang diperlukan.Namun ketika terjadi gangguan,maka energy akan berjalan kea rah pemutus daya.Oleh karena itu,pemutus daya harus memiliki mekanikal yang cukup untuk dapat menahan pelepasanjumlah energy yang sangat besar.Metode ini biasanya digunakan hanya pada pemutus daya menengah/rendah.Untuk energy yang besar,biasanya digunakan metode resistansi rendah.

Metode Resistansi Rendah

Metode Resistansi rendah biasa disebut metode interupsi arus nol.Metode ini dipakai pada rangkaian arus bolak-balik saja,hal ini dikarenakan pada arus searah tidak memiliki nilai nol berbeda dengan arus bolak balik yang memiliki titik nol.Hal ini dapat dilihat dari bentuk gelombang arus bolak-balik yang sinusoidal.

Dalam metode Resistansi rendah,dalam hal frekuensi 50 Hz terdapat 100 titik nol perdetik,hal ini dimanfaatkan untuk melakukan inerupsi dan arus listrik tidak diberi.Fenomena pemadaman busur api dijelaskan oleh beberapa teori yaitu :

  • Teori keseimbangan energy
  • Teori pemacu tegangan

Dari data yang telah didapat,bahwa satuan-satuan umum yang biasa digunakan memiliki nilai konstanta tersenidri.Oleh karena itu,ada beberapa satuan yang merupakan dari satuan dasar dan satuan turunan dari system satuan dasar SI

Beberapa satuan umum dalam bidang Mekanika :

Keterangan Satuan SI Simbol
Sudut radian rad
Luas Meter persegi m2
Energi Joule J
Gaya Newton N
Panjang Meter m
Massa Kilogram kg
Daya Watt W
Tekanan Pascal Pa
Kecepatan Meter per detik m/s
Kecepatan Putaran Radian per detik rad/s
Torsi kopel Newton meter Nm
Isi Meter kubik m3
Isi Liter L

 

Beberapa satuan umum listrik dan Magnetis

Keterangan Satuan SI Simbol
Gaya gerak magnet ampere A
Padat fluks magnet Tesla T
Fluks magnet Weber Wb
Gaya medan magnet Ampere per meter A/m
Resistivitas Ohm meter Ω.m
Resistansi Ohm
Daya Watt W
Perbedaan potensial Volt V
Induktansi Henry H
Frekuensi Hertz Hz
Energi Joule J
Arus listrik Ampere A
Muatan Listrik Coulomb C
Konduktansi Siemens S
Kapasitansi Farad E

Beberapa Satuan Umum thermodinamika

Keterangan Satuan SI Simbol
Selisih suhu Kelvin atau Celcius K atau 0C
Daya thermal watt W
suhu kelvin K
Konduktivitas thermal Watt per meter kelvin w/m.K atau w/m.0C
Panas spesifik Joule per kilogram.kelvin J/Kg.K
Panas Joule J

 

Tabel factor konversi

1 inchi 2.54 cm
1 mil 1.609 km
1 lb(pound) 0.4536 Kg
1 qt (Quart) 946 cm3
1 cm 0.3937 inchi
1 km 0.6214 mil
1kg 2.2046  lb
1 liter 1.057 Quart
1 Amstrong 10-10 meter
1mm 10-6 meter

Sistem Satuan SI

Posted: Oktober 16, 2010 in teknik elektro

Sistem Satuan Internasional yang biasa disingkat SI ditetapkan secara resmi pada tahun 1960 pada Eleventh General Coference on Weights and Measure dengan Penanaman “System Internasional d’unites”.Sistem ini mempunyai beberapa nilai khusus :

1)      Merupakan system decimal

2)      Mempergunakan satuan-satuan yang banyak digunakan diperdagangan dan industry

3)      Merupakan suatu system yang komphrensif dengan sederhana menyatakan berbagai hubungan antar listrik,panas serta mekanika

4)      Dapat dipakai oleh ilmuan,teknisi,mahasiswa teknik,maupun orang yang tidak mengenal bahasa teknik.Oleh karena itu,dengan demikian merupakan gabungan dari aspek antara teori dan praktek

 

Landasan system satuan SI sendiri bertumpu pada 7 satuan dasar.Dari satuan dasar tersebut maka dapat diturunkan menjadi beberapa satuan kembali.

Satuan Dasar Sistem Satuan SI :

Keterangan Satuan Simbol
Panjang meter m
Massa Kilogram Kg
Waktu Detik s
Arus Listrik Ampere A
Suhu Kelvin K
Padat Luminus Candela cd
Jumlah Substansi mole mol

Berikut merupakan satuan-satuan yang diturunkan dalam satuan dasar system satuan SI:

Besaran Coulomb (C) merupakan jumlah listrik yang diambil selama 1 detik oleh arus listrik sebesar 1 Ampere.Oleh karena itu,maka dapat dikatakan bahwa 1 Coulomb = 1 detik

Derajat Celcius(◦C) ialah sama dengan Kelvin,akan tetapi biasa dipergunakan symbol t,dan didefinisi dengan persamaan t= T-To

Dimana T merupakan suhu termodhinamika dan To = 273,15 kelvin/definisi

Satuan farad (F) adalah kapasitansi dari sebuah kapasitor antara pelat-pelat dengan selisih 1 volt bilamana muatan listrik sebesar 1 coulomb.Oleh karena itu, 1 farad = 1 coulomb/volt

Besaran Henry (H) merupakan Induktansi suatu rangkaian tertutup yang menghasilkan gaya gerak listrik 1 volt jika arus listrik dalam rangkaian dengan rata-rata 1 ampere/detik.Oleh karena itu maka 1 henry = 1 volt detik per ampere

Satuan Hertz(Hz) merupakan nilai frekuensi dengan suatu fenomena periodic yang mempunyai priode 1 detik

Energi Joule(J) adalah kerja yang dilakukan jika suatu benda dipindah sepanjang 1 meter dengan gaya 1newton pada arah gaya.Dengan demikian maka 1 joule = 1 newton meter

Besaran Newton (N) merupakan gaya yang memberikan massa sebesar 1 kg suatu percepatan 1 meter per detik.

Satuan Ohm (Ω) merupakan resistansi listrik antar dua titik penghantar sebuah penghantar,bilamana antara kedua titik dipasang tegangan 1 volt maka akan menghasilkan arus sebesar 1 ampere

Besaran Pascal (P) adalah satuan tekanan sebesar 1 newton permeter kuadrat

Sudut Radian (rad) merupakan satuan ukuran sudut datar dengan titik tertinggi pada pusat lingkaran

Besaran Siemens (S) adalah satuan konduktansi listrik sebesar kebalikan ohm yang biasa disebut Mho

Steradian (sr) merupakan satuan ukuran sudut ruang dengan titik tertinggi pada pusat bola

Tesla (T) merupakan satuan padat fluks magnet yang sama besarnya dengan 1 weber/meter kuadrat

Besaran volt (V) merupakan perbedaan potensial listrik antara dua titik suatu kawat penghantar yang dialiri arus listrik constant sebesar 1 ampere.

Satuan watt(W) merupakan daya yang menghasilkan energy sebanyak 1 joule perdetik.

Besaran Weber (Wb) adalah fluks magnet yang jika mengait satu putaran pada suatu rangkaian.

Nama Desimal dalam bentuk satuan dasar system SI

Pengali Bentuk eksponensial Awalan Simbol
1.000.000.000.000.000.000 1018 Exa E
1.000.000.000.000.000 1015 Peta P
1.000.000.000.000 1012 Tera T
1.000.000.000 109 Giga G
1.000.000 106 mega M
1.000 103 Kilo k
100 102 Hekto h
10 10 Deka da
0,1 10-1 Desi d
0,01 10-2 Centi c
0,001 10-3 Mili m
0,000001 10-6 Mikro µ
0,000000001 10-9 Nano n
0,000000000001 10-12 Piko p
0,000000000000001 10-15 Femto f
0,000000000000000001 10-18 Atto a

 

 

Studi Aliran Daya

Posted: Oktober 15, 2010 in teknik elektro

Studi aliran daya adalah studi yang dilakukan untuk mendapatkan informasi mengenai aliran daya atau tegangan sistem dalam kondisi operasi tunak. Informasi ini sangat dibutuhkan guna mengevaluai unjuk kerja sistem tenaga dan menganalisis kondisi pembangkitan maupun pembebanan. Analisis ini juga memerlukan informasi aliran daya dalam kondisi normal maupun darurat.

Masalah aliran daya mencakup perhitungan aliran dan tegangan sistem pada terminal tertentu atau bus tertentu. Representasi fasa tunggal selalu dilakukan karena sistem dianggap seimbang. Di dalam studi aliran daya, bus-bus dibagi dalam 3 macam, yaitu :

  1. Slack bus atau swing bus atau bus referensi
  2. Voltage controlled bus atau bus generator
  3. Load bus atau bus beban

Pada tiap-tiap bus terdapat 4 besaran, yaitu :

  1. Daya real atau daya aktif (P)
  2. Daya reaktif (Q)
  3. Harga saklar tegangan (V)
  4. Sudut fasa tegangan (phi)

Pada tiap-tiap bus hanya ada 2 macam besaran yang ditentukan sedangkan dua besaran yang lain merupakan hasil akhir dari perhitungan. Besaran-besaran yang ditentukan itu adalah :

  1. Slack bus ; harga saklar (V) dan sudut fasanya (phi)
  2. Voltage controlled bus ; daya real (P) dan harga saklar tegangan (V)
  3. Load bus ; daya real (P) dan daya reaktif (Q)

Slack bus berfungssi untuk menyuplai kekurangan daya real (P) dan daya reaktif (Q) pada sistem.