BAB III RUGI-RUGI KORONA
III.1 Umum
Berdasarkan penelitian Peek, pada kondisi cuaca yang baik, rugi-rugi korona tiap fasa atau konduktor bisa dihitung dengan persamaan berikut:
�
�
=
241 �
� + 25 �
� �
�
1 2
� − �
� 2
. 10
−5
����
3.1
atau
�
�
=
390 �
� + 25 �
� �
�
1 2
� − �
� 2
. 10
−5
�����
3.2
Dimana: F
= Frekuensi Hz V
= Tegangan operasi fasa ke netral kV Vo
= Tegangan kritis disruptif kV δ
= Faktor Kerapatan Udara s
= Jarak antar subkonduktor cm r
= Jari-jari konduktor cm
Universitas Sumatera Utara
Pada kondisi cuaca hujan, korona dapat dihitung dari persamaan di atas dengan mengalikan nilai Vo dengan 0,80. Persamaan Peek memberikan hasil yang
tepat jika: 1.
Frekuensi berada di antara 25 dan 120 Hz 2.
Radius konduktor lebih dari 0,25 cm 3.
Rasio antara nilai V dan Vo lebih besar dari 1,8 Dari persamaan 3.1, dapat diketahui bahwa rugi–rugi daya yang hilang
akibat korona adalah:
�
�
∝ �
� �
�
1 2
3.3
Dari persamaan ini, terlihat bahwa rugi-rugi daya berbanding lurus dengan akar dari ukuran konduktor. Semakin besar jari-jari konduktor maka semakin
besar juga rugi-rugi daya. Sebaliknya, semakin besar jarak antar fasa maka nilai dari rugi-rugi daya akan semakin kecil. Sama dengan persamaan di atas,
�
�
∝ � − �
� 2
3.4 Dari persamaan di atas, jika diberikan level tegangan, semakin besar
ukuran konduktor, semakin besar juga tegangan kritis disruptif sehingga rugi-rugi daya akan mengecil.
Secara umum, nilai dari rugi-rugi korona ketika kondisi cuaca baik tidak secara signifikan besar pada rentang tegangan ekstra tinggi. Pada kondisi cuaca
yang tidak baik, nilai dari rugi-rugi korona seccara signifikan akan membesar.
Universitas Sumatera Utara
Pada saluran transmisi dengan level tegangan 400 dan 700 kV, rugi-rugi korona akibat cuaca hujan ditentukan oleh persamaan berikut ini:
��
�,��
= ��
�,��
+ �
� √3
��
2
��1 + ��� ∑ �
� �
� �=1
3.5
Dimana: TP
c,RW
= Total rugi-rugi korona tiga fasa ketika cuaca hujan kWkm TP
c,FW
= Total rugi-rugi korona tiga fasa ketika cuaca baik kWkm V
= Tegangan fasa ke fasa kV r
= Jari-jari konduktor cm n
= Total jumlah konduktor E
i
= Gradien tegangan konduktor –i kVcm m
= Bilangan eksponen m =5 j
= Konstanta arus yang hilang ~4,37x10
-10
pada 400 kV dan 3,32x10
-10
pada 500 kVdan 700 kV R
= Nilai butir hujan mmjam atau inchijam K
= Koefisien basah 10 jika R dalam mmjam atau 254 jika R dalam inchijam
III.2 Gangguan Berisik Audible Noise
Gangguan Berisik Audible Noise atau sering disingkat dengan AN adalah bunyi yang terdengar secara terus menerus baik yang merata,tak teratur serta tidak
nyaman di dengar oleh indra pendengaran manusia normal yang disebabkan karena suara mesin industri, transportasi maupun suara akibat korona pada saluran
transmisi. Tingkat AN diukur dalamsatuan dB A yang sesuai dengan satuan
Universitas Sumatera Utara
pendengaranmanusia. Besar AN sebanding dengan peningkatantegangan saluran. Dengan meningkatnya tegangan sistem transmisi, gangguan berisik yang
dihasilkan oleh korona pada konduktor saluran transmisi telah menjadi faktor desain yang secara signifikan harus diperhitungkan. Gangguan berisik AN dari
saluran transmisi terjadi semata hanya pada kondisi cuaca yang buruk kondisi hujan. Pada kondisi cuaca yang baik, konduktor biasanya beroperasi di bawah
level awal korona corona inception level, dan sangat sedikit sumber korona yang ada atau terjadi.
Audible Noisedisebabkan oleh perubahan tekanan udara sehingga ini digambarkan sebagai Sound Pressure Level SPL. Alexander Graham Bell
menetapkan unit dasar untuk SPL adalah 20x10
-6
Newtonm
2
atau 20 mikro Pascals 2x10
-5
mikrobar. Seluruh nilai desibel menunjuk pada unit dasar ini. Ketika tidak ada peraturan yang mengatur tentang batasan dari nilai AN,
beberapa perusahaan yang bergerak di bidang kelistrikan dan lingkungan, telah menetapkan batasan dari sudut pandang public-relation dimana perusahaan
kelistrikan telah menerima hal tersebut. Dalam melakukan hal ini, sama seperti berbagai macam jenis gangguan, harus mengujinya dengan cara “mendengarkan”
gangguan ini. Pengujian pertama pada saluran transmisi 500 kV dari Bonneville Power Administration di Amerika Serikat, yang lebih dikenal dengan Kriteria
Perry, batasan AN berdasarkan tingkat kenyamanan masyarakat dibedakan menjadi tiga, yaitu sebagai berikut:
a. Tanpa teguran : lebih kecil dari 52,5 dB A
b. Teguran sedang : 52,5 sampai 59 dB A
c. Banyak teguran : lebih besar dari 59 dB A
Universitas Sumatera Utara
Notasi A menunjukkan bahwa nilai dari gangguan berisik diukur dalam satuan meter pada rancangan filter sebagai A-weighting network. Ada beberapa
weighting network yang dirancang yaitu A sampai E pada Sound Pressure Level SPL. A-weighting network terutama telah dirancang untuk respon yang hampir
sama dengan pendengaran manusia. Gambar di bawah ini menunjukkan tipikal respon frekuensi dari weighting
network A,B, C, dan D.
Gambar 3.1 Respon Frekuensi weighting network A,B, C, dan D Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnyaAN antara lain:
a. Gradien tegangan permukaan konduktor
b. Jumlah berkas
c. Diameter konduktor
d. Kondisi atmosfer
e. Jarak lateral objek yang akan dievaluasi AN-nya dari kawat
konduktor
Universitas Sumatera Utara
Secara khusus PT. PLN tidak mengeluarkan peraturan khusus mengenai besar AN pada saluran transmisi. Namun, pada SPLN 46-1 tahun 1981 tentang
pembahasan tingkat bising, dapat dijadikan acuan tentang tingkat bising.
Tabel 3.1. Tingkat Bising menurut SPLN 46-1-1981 Kriteria Pendengaran
Tingkat Bising dB A Ilustrasi
Menulikan 100 AN
≤ 120 Halilintar, meriam
Sangat Hiruk 80 AN
≤ 100 Jalan hiruk pikuk,
perusahaan sangat gaduh, pluit polisi
Kuat 60 AN
≤ 80 Kantor gaduh, jalan
pada umumnya, radio, perusahaan
Sedang 40 AN
≤ 60 Rumah gaduh, kantor
umumnya, percakapan kuat, radio pelahan
Tenang 20 AN
≤ 40 Rumah tenang, kantor
perorangan, auditorium, percakapan
Universitas Sumatera Utara
III.3 Rumus untuk Gangguan Berisik Audible Noise
Gangguan berisik pada saluran transmisi bergantung dengan kondisi atmosfer sekitarnya. Semua metode yang tersedia saat ini memprediksi tingkat
noise untuk menghitung gangguan berisik telah memprediksi bahwa level noise berada dalam satuan level A-bobot bunyi, dBA. Level bobot-A adalah ukuran
kebisingan yang banyak digunakan untuk memperhitungkan seluruh spektrum frekuensi bunyi tapi yang memberikan tingkatan lebih pada frekuensi pertengahan
500-3000 Hz,dimana telinga manusia lebih sensitif, daripada frekuensi yang rendah atau yang lebih tinggi. Hal ini umumnya dikenal bahwa gangguan berisik
dari saluran transmisi ac menjadi masalah hanya dalam cuaca buruk saja, terutama dalam kondisi hujan. Akibatnya semua metode ac memprediksi noise selama
hujan, misalnya: a.
L
50
=Tingkatyang melebihi 50 dari lamanya
hujan mengingat semua hujan selama periode waktu tertentu, biasanya satu
tahun b.
L
5
= Tingkat yang melebihi 5 dari lamanya hujan c.
Rata-rata = Tingkat rata – ratabunyi bising yang diharapkan selama
hujan selama periode panjang dari saat ini umumnya dekat tingkat L
50
d. Hujan deras = Tingkat yang diharapkan saat hujan yang sangat deras
data hujan deras biasanya dihasilkan dari tes hujan buatan, dan sering dianggap mewakili tingkat maksimum atau tingkat L
5
Untuk kasus saluran transmisi dc, secara umum jika ada kekhawatiran dengan AN,hanya terjadiketika kondisi cuaca cerah. Dalam kondisi hujan, AN
umumnya menurun sedikit pada cuaca cerah. Dengan demikian metode
Universitas Sumatera Utara
perhitungan dc memprediksi beberapa ukuranAN selama cuaca cerah, umumnyaL
50
, rata-rata atau tingkat maksimum. Pada Tugas Akhir ini akan menggunakan dua metode perhitungan, yaitu
metode B.P.A dan metode TLCALC 2001.
III.3.1 Perhitungan AN Dalam Desain Saluran Transmisi Udara Tegangan Ekstra Tinggi dengan Rumus Empiris B.P.A
Dalam rumus yang dikembangkan oleh B.P.A dari Amerika adalah sebagai berikut:
a. Jumlah berkas n 3
ANi = 120 log
10
g
m
i + 55 log
10
d -11,4 log
10
Di – 115,4 3.6
b. Jumlah berkas n
≥3 ANi = 120 log
10
g
m
i + 55 log
10
d- 11,4.log
10
Di+ 26,4 log
10
N – 128,4 3.7
Rumus di atas dapat digunakan dengan beberapa kondisi sebagai berikut: a.
Seluruh saluran geometri dengan konduktor berkas sampai 16 sub- konduktor
b. Rentang diameter sub-konduktor dari 2 cm sampai 6,5 cm
c. Nilai AN dihitung pada level L
50
d. Tegangan transmisi berkisar antara 230 kV sampai 1500 kV, 3 fasa AC
e. Jaringan yang dapat dianalisis meliputi saluran tunggal single circuit,
saluran ganda double circuit, horizontal, vertical, triangular, dan berbagai macam konfigurasi saluran
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Menghitung AN tiap fasa pada saluran ganda double circuit ke titik uji M
Setelah menghitung level AN pada tiap fasa, maka total AN dari saluran dapat dihitung dengan menjumlahkan AN pada tiap fasa:
�� = 10 ���
10
∑ 10
0,1. ���
� �=1
�� � 3.8
Untuk transmisi dengan sirkuit ganda, nilai i yaitu dari 1 sampai 6. Keterangan:
ANi = AN pada konduktor berkas -i dBA g
m
i = gradien tegangan permukaan konduktor berkas maksimum rata- rata pada tiap fasa i kV rmscm , i = 1,2, 3,…n
d = diameter sub-konduktor cm
N = jumlah sub-konduktor pada konduktor berkas
Di = jarak radial fasa i ke lokasi yang diamati m P
= total dari jumlah fasa contoh: P = 6 jika saluran ganda
R
R’ S’
T’
T S
DR DT’
DS DS’
DR’ DT
M
Universitas Sumatera Utara
III.3.2 Perhitungan AN Dalam Desain Saluran Transmisi Udara Tegangan Ekstra Tinggi dengan Rumus Empiris TLCALC 2001
Program TLCALC 2001 merupakan progam perhitunganyang dikembangkan oleh Korea dalam riset pembangunantegangan ekstra tinggi.
Rumus AN berdasarkan ProgramTLCALC 2001 adalah sebagai berikut: 1. Jumlah berkas n 3
SLT
L50
i = 122,68 log g
m
i + 58,68 log di – 10,53.log Di -122,73 3.9
2. Jumlah berkas n ≥ 3
SLT
L50
= 122,68 log g
m
i + 24,99 log N +58,68 log di – 10,53.log Di - 133,89
3.10 Setelah menghitung level AN pada tiap fasa, maka total AN dari saluran
dapat dihitung dengan menjumlahkan AN pada tiap fasa: �� = 10 ���
10
∑ 10
0,1. ���
� �=1
�� � 3.11
Untuk transmisi dengan sirkuit ganda, nilai dari i yaitu 1 sampai 6. Keterangan:
SLT
L50
i = AN pada konduktor berkas -i dBA
g
m
=gradien tegangan permukaan konduktor rata-rata pada konduktor –i kV rmscm , i = 1,2, 3,…n
di = diameter sub-konduktor cm
N = jumlah sub-konduktor pada konduktor berkas
Di = jarak radial fasa i ke lokasi yang diamati m
P = total dari jumlah fasa contoh: P = 6 jika saluran ganda
Universitas Sumatera Utara
III.4 Interferensi Radio Radio Interference
Korona yang terjadi dalam saluran transmisimenghasilkan gangguan elektromagnetik yangmenyebabkan gangguan penerimaan gelombang
radio.Gelombang AM dipancarkan gelombang pembawacarrier pada frekuensi 0,5-1,6 Mhz. Daerah frekuensi inimemiliki kecenderungan terganggu oleh radio
interferenceRIkorona. RI tidak terjadi pada gelombang frekuensi FM. Peristiwa korona menghasilkan pulsa arus danpulsa tegangan disekitar permukaan
konduktor denganspektrum frekuensi tinggi dari 3 kHz sampai 30000 Mhz.Pada gelombang FM pengaruhnya kurang signifikan karenaRI akan semakin kecil pada
frekuensi tinggi selain itubentuk modulasi frekuensi mengakibatkan gelombang FMkebal terhadap RI korona.
Satuan RI dinyatakan dalam nilai μVm ataudalam satuan desiBel dB dengan acuan 1 μVm. Nilai 1μV setara dengan 20 dB μVm. Besarnya RI
sepertihalnya AN dipengaruhi oleh gradien tegangan permukaankonduktor, jumlah berkas, diameter konduktor, kondisiatmosfer dan jarak lateral objek yang
akan dievaluasi RI-nya dari kawat konduktor serta frekuensi alat pengukuran.Prediksi nilai RI pada perencanaan SUTET dapat dihitungdengan
rumus empiris CIGRE, rumus TLCALC 2001, dan rumus empiris B.P.A. Pada Tugas Akhir ini akan menggunakan dua metode, yaitu metode CIGRE dan metode
TLCALC 2001. Batasan besar RI dapat menggunakan standarIEEERadio Noise Design
Guide yang menetapkan batasnilai tertinggi RI adalah 40 dB μVmpada jarak 100
feet atau 30 m dari fasa konduktor palingluar. Pada kondisi cuaca hujan nilai RI akan meningkat 16-22 dB
μVm. Jika nilai RI terlalu besar maka beberapalangkah
Universitas Sumatera Utara
dapat dilakukan antara lain dengan memperbesardiameter konduktor, memperbanyak jumlah berkas,meningkatkan kemampuan tapis gangguan noise
filterpada stasiun penerima atau bahkan memindahkan lokasiantena penerima.
III.4.1 Perhitungan Radio Interference RI dengan rumus empiris CIGRE
Berdasarkan seluruh data RI yang terkumpul dari saluran transmisi dengan konfigurasi yang bermacam-macam, CIGRE dan IEEE telah menyusun rumus
empiris yang berhubungan dengan saluran transmisi dan parameter atmosfer dengan level radio noise. Ini dikenal dengan rumus CIGRE. Perhitungan RI
dengan rumus empiris CIGRE adalah sebagai berikut: ��
�
�� = 3,5�
�
+ 12 � − 33���
10
�
�
�
20
� − 30 3.12
Keterangan: RI
i
= RI pada konduktor i terhadap antenadBμVm
g
m
= gradien tegangan permukaan konduktor berkaskV rmscm r
= jari-jari sub-konduktor cm D
i
= jarak antara konduktor i dengan antena m,
� = √ℎ
2
+ �
2
; i = 1,2,3,…,n ; D
i
20 m ; Dimana, h adalah ketinggian konduktor -i dari tanah m dan R adalah jarak lateral dari
antena ke konduktor -i m
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Rumus CIGRE untuk menghitung RI Gambar di atas menjelaskan perhitungan nilai RI pada konduktor-i ke titik
M dengan jarak D i. Level RI yaitu dari konduktor-i pada jarak D i dari konduktor ke titik M. Ada beberapa batasan untuk penggunaan rumus empiris ini,
yaitu: a.
Nilai dari gradien tegangan g
m
dalam kV rmscm dan diameter d dalam satuan cm
b. Jarak D i dalam satuan meter m dan D i 20 meter
c. Frekuensi 0,5 MHz
d. Jumlah sub-konduktor
≤ 4 e.
Jarak antar sub-konduktor 12 s 20 f.
Kondisi cuaca yaitu pada cuaca baik
D i gm i
M
Universitas Sumatera Utara
Beberapa faktor yang mempengaruhi pada rumus empiris di atas adalah sebagai berikut:
a. Diameter konduktor
b. Gradien tegangan maksimum permukaan konduktor g
m
c. Jarak konduktor ke titik yang akan dihitung nilai RI
d. Faktor-faktor lain, seperti frekuensi dan kondisi atmosfer udara
III.4.2 Perhitungan Radio Interference RI dengan rumus empiris TLCALC 2001
Perhitungan RI berdasarkan rumus empiris TLCALC2001 adalah sebagai
berikut:
1. RI pada cuaca baik
RI
FL50
i = -105,81 + 117,41.log g
m
i + 40,38 log d + 1,54 log N – 10,22 log Di – 27,10 log f
3.13 2.
RI pada cuaca hujan RI
FL50
i = -81,98 + 119,56.log g
m
i + 43,57 log d + 3,97 log N – 19,05 log Di – 25,07 log f
3.14 Keterangan:
RI
FL50
i = RI konduktor i terhadap antena dBuVm g
m
= gradien tegangan permukaan konduktor berkaskVcm rms d
= diameter sub-konduktor cm N
= jumlah berkas Di
= jarak radial antara konduktor i dengan antenam,
� = √ℎ
2
+ �
2
; i = 1,2,3,…,n h
= ketinggian konduktor -i dari tanah m
Universitas Sumatera Utara
R = jarak lateral dari antena ke konduktor -i m
f = frekuensi alat ukur MHz
Berikut rentang untuk masing-masing nilai variabel di atas: 230
≤ Kv
L-L
≤ 1200 kV 2,72
≤ d ≤ 6,35 cm pada kondisi hujan 1
≤ n ≤ 8 2,24
≤ d ≤ 6,35 cm pada cuaca cerah 0,475
≤ f ≤ 1,0 MHz
Universitas Sumatera Utara
BAB IV PENGARUH VARIASI KONDUKTOR BERKAS TERHADAP
Kategori