Perancangan Alat Ukur Medan Magnet pada Saluran Udara Tegangan Tinggi(SUTT)
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Transmisi
Saluran Transmisi merupakan media yang digunakan untuk mentransmisikan
tenaga listrik dari Generator Station / Pembangkit listrik sampai didistribusi
station hingga sampai pada konsumer pengguna listrik. Tenaga listrik
ditransmisikan oleh suatu bahan konduktor yang mengalirkan tipe Saluran
Transmisi Listrik.
Saluran Udara Tegangan Tinggi memiliki tegangan operasi antara 30kV
sampai 150kV. Konfigurasi jaringan pada umumnya single atau double sirkuit,
dimana 1 sirkuit terdiri dari 3 phasa dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3
kawat dan penghantar netralnya diganti oleh tanah sebagai saluran kembali.
Apabila kapasitas daya yang disalurkan besar, maka penghantar pada masingmasing phasa terdiri dari dua atau empat kawat ( Double atau Quadrapole) dan
berkas konduktor disebut Bundle Conduktor. Jarak terjauh yang paling efektif dari
saluran transmisi ini ialah 100km. Jika jarak transmisi lebih dari 100km maka
tegangan jatuh ( drop voltage) terlalu besar, sehingga tegangan diujung transmisi
menjadi rendah.
Tegangan pada generator besar biasanya berkisar diantara 13,8kV dan
24kV. Tetapi generator besar yang modern dibuat dengan tegangan yang
bervariasi antara 18kV dan 24kV. Tidak ada suatu standar yang umum diterima
untuk tegangan generator.
Tegangan generator dinaikkan ke tingkat yang dipakai untuk transmisi
yaitu antara 115 dan 765kV. Tegangan tinggi standar (high voltage-HV standar)
adalah 115, 138, 230kV. Tegangan tinggi ekstra (ekstra high voltage –EHV)
adalah 345, 500, dan 765 kV. Kini sedang dilakukan penelitian untuk pemakaian
tegangan-tinggi-ultra ( ultra high voltages- UHV) antara 1000-5000 kV.
Keuntungan transmisi dengan tegangan yang lebih tinggi akan menjadi jelas jika
kita melihat pada kemampuan transmisi (transmisi capability) suatu saluran
transmisi.Kemampuan ini biasanya dinyatakan dalam megavolt-ampere(MVA).
Universitas Sumatera Utara
6
Kemampuan transmisi dari saluran yang panjangnya berubah-ubah kira-kira
sebanding dengan kuadarat tegangannya. Tetapi kemampuan transmisi dari suatu
saluran dengan tegangan tertentu tidak dapat ditetapkan dengan pasti, karena
kemampuan ini masih tergantung lagi pada batasan-batasan termal dari
penghantar, jatuh-tegangan (voltage drop) yang diperbolehkan, keterandalan, dan
persyaratan kestabilan sistem, yaitu penjagaan bahawa mesin pada system tersebut
tetap berjalan serempak stu terhadap yang lain. Kebanyakan faktor-faktor ini
masih tergantung pula pada panjangnya saluran.
2.1.1
Saluran Transimisi
Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama : pusat-pusat pembangkit
listrik, saluran-saluran transmisi, dan sistem-sistem distribusi. Saluran-saluran
transmisi merupakan rantai penghubung antara pusat-pusat pembangkit listrik dan
sistem-sistem distribusi, dan melalui hubungan-hubungan antar sistem dapat pula
menuju ke sistem tenaga yang lain. Suatu sistem distribusi menghubungkan
semua beban-beban yang terpisah satu dengan yang lain kepada saluran-saluran
transmisi.
Tegangan pada generator-generator besar biasanya berkisar diantara
13,8kV dan 24 kV. Tetapi generator-generator besar yang modern dibuat dengan
tegangan yang bervariasi antara 18 dan 24 kV. Tidak ada suatu standar yang
umum diterima untuk tegangan-tegangan generator. Tegangan generator
dinaikkan ke tingkat-tingkat yang dipakai untuk transmisi yaitu antara 115 dan
765 kV. Tegangan-tegangan tinggi standar (high voltages – HV standard) adalah
115, 138, dan 230 kV. Tegangan-tegangan tinggi-ekstra (extra high voltage –
EHV) adalah 345, 500 dan 765 kV. Kini sedang dilakukan penelitian untuk
pemakaian tegangan-tegangan tinggi ultra yaitu diantara 1000 dan 500 kV (ultra
high voltages – UHV). Keuntungan dari transmisi dengan tegangan yang lebih
tinggi akan menjadi jelas jika kita melihat pada kemampuan transmisi
(transmission capability) dari suatu saluran transmisi.Kemampuan ini biasanya
dinyatakan dalam megavolt ampere (MVA). Kemampuan transmisi dari suatu
saluran dengan tegangan tertentu tidak dapat ditetapkan dengan pasti, karena
kemampuan ini masih tergantung lagi pada batasan-batasan (limit) thermal dari
Universitas Sumatera Utara
7
penghantar, jatuh tegangan (voltage drop) yang diperbolehkan, keterandalan, dan
persyaratanpersyaratan kestabilan sistem (system stability), yaitu penjagaan
bahwa mesin- mesin pada sistem tersebut tetap berjalan serempak satu terhadap
yang lain. Kebanyakan faktor- faktor ini masih tergantung pula pada panjangnya
saluran.Adapun saluran transmisi berdasarkan tegangan terbagi atas .
1.
Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200 kV – 500 kV
Pada umumnya digunakan pada pembangkitan dengan kapasitas di atas 500
MW. Tujuannya adalah agar drop tegangan dan penampang kawat dapat direduksi
secara maksimal, sehingga diperoleh operasional yang efektif dan efisien.
Permasalahan mendasar pembangunan SUTET adalah: konstruksi tiang (tower)
yang besar dan tinggi, memerlukan tapak tanah yang luas, memerlukan isolator
yang banyak, sehingga pembangunannya membutuhkan biaya yang besar.
Pembangunan transmisi ini cukup efektif untuk jarak 100 km sampai dengan 500
km.
2.
Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 30 kV – 150 kV
Tegangan operasi antara 30 kV sampai dengan 150 kV. Konfigurasi jaringan
pada umumnya single atau double sirkuit, dimana 1 sirkuit terdiri dari 3 phasa
dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan penghantar netralnya
digantikan oleh tanah sebagai saluran kembali. Apabila kapasitas daya yang
disalurkan besar, maka penghantar pada masing-masing phasa terdiri dari dua atau
empat kawat (Double atau Qudrapole) dan Berkas konduktor disebut Bundle
Conductor.
2.1.2
Bagian- Bagian Saluran Transmisi
Adapun komponen-komponen utama dari saluran transmisi terdiri dari
1. Tiang Transmisi atau Menara
Pada suatu Sistem Tenaga Listrik, energi listrik yang dibangkitkan dari pusat
pembangkit listrik ditransmisikan ke pusat-pusat pengatur beban melalui suatu
saluran transmisi, saluran transmisi tersebut dapat berupa saluran udara atau
saluran bawah tanah, namun pada umumnya berupa saluran udara. Energi listrik
yang disalurkan lewat saluran transmisi udara pada umumnya menggunakan
Universitas Sumatera Utara
8
kawat telanjang sehingga mengandalkan udara sebagai media isolasi antara kawat
penghantar tersebut dengan benda sekelilingnya, dan untuk menyanggah /
merentang kawat penghantar dengan ketinggian dan jarak yang aman bagi
manusia dan lingkungan sekitarnya, kawat-kawat penghantar tersebut dipasang
pada suatu konstruksi bangunan yang kokoh, yang biasa disebut menara / tower.
Konstruksi tower besi baja merupakan jenis konstruksi saluran transmisi tegangan
tinggi (SUTT) ataupun saluran transmisi tegangan ekstra tinggi (SUTET) yang
paling banyak digunakan di jaringan PLN , karena mudah dirakit terutama untuk
pemasangan di daerah pegunungan dan jauh dari jalan raya, harganya yang relatif
lebih murah dibandingkan dengan penggunaan saluran bawah tanah serta
pemeliharaannya yang mudah.
Namun demikian perlu pengawasan yang intensif, karena besi-besinya
rawan
terhadap pencurian. Seperti yang telah terjadi dibeberapa daerah di
Indonesia, dimana pencurian besi-besi baja pada menara / tower listrik
mengakibatkan menara / tower listrik tersebut roboh, dan penyaluran energi listrik
ke konsumen pun menjadi terganggu. Suatu menara atau tower listrik harus kuat
terhadap bebanyang bekerja padanya, antara lain yaitu :
- Gaya berat tower dan kawat penghantar (gaya tekan).
- Gaya tarik akibat rentangan kawat.
Universitas Sumatera Utara
9
- Gaya angin akibat terpaan angin pada kawat maupun badan tower
Gambar 2.1 Konstruksi Tiang Untuk Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT)
Universitas Sumatera Utara
10
2. Isolator
Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi pada umumnya adalah
jenis porselin atau gelas yang berfungsi sebagai isolasi tegangan listrik antara
kawat penghantar dengan tiang. Macam-macam isolator yang digunakan pada
saluran udara tegangan tinggi adalah sebagai berikut :
- isolator piring
dipergunakan untuk isolator penegang dan isolator gantung, dimana jumlah
piringan isolator disesuaikan dengan tegangan sistem pada saluran udara
tegangan tinggi tersebut
- isolator tonggak saluran vertical
- isolator tonggak saluran horizontal
3.Kawat Penghantar Untuk Saluran Transmisi Udara
Kawat penghantar berfungsi untuk mengalirkan arus listrik dari suatu
tempat keempat yang lain. Jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada
saluran transmisi adalah tembaga dengan konduktivitas 100 % (CU 100 %), atau
aluminium dengan konduktivitas 61 % (AL 61 %). Kawat penghantar tembaga
mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan kawat penghantar
aluminium karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi. Tetapi
kelemahannya ialah, untuk besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dari
aluminium, dan juga lebih mahal. Oleh karena itu kawat aluminium telah
menggantikan kedudukan tembaga.
a. Klasifikasi Kawat menurut Kontruksinya
Yang dinamakan kawat padat (solid wire) adalah kawat tunggal padat(tidak
berongga) dan berpenampang buat ; jenis ini hanya dipakai untuk penampangpenampang kecil, karena penghantar-penghantar yang berpenampang sukar
ditangani serta kurang fleksibel.
Apabila diperlukan penampang yang besar, maka dipergunakan 7 sampai 61
kawat padat yang dililit menjadi satu, biasanya secara berlapis dan konsentris.
Tiap-tiap kawat padat merupakan kawat komponen dari kawat berlilit tadi.
Apabila kawat- kawat komponen itu sama garis tengahnya maka persamaanpersamaan berikut berlaku:
Universitas Sumatera Utara
11
N = 3n ( 1+ n ) + 1
D = d ( 1+ 2n )
A = an
W= wN (1+� )
R = (1 + � ) r/N
Dimana : N = Kawat komponen
N = Jumlah Lapisan Kawat Komponen
D = Garis Tengah luar dari Kawat Belilit
d = Garis Tengah Kawat Komponen
A = Luas Penampang Kawat Berlilit
W = Berakt Kawat Berlilit
w = Berat Kawat Komponen per Satuan Panjang
� = Perbandingan Berat Terhadap Lapisan
R = Tahanan Kawat Berlilit
R = Tahanan Kawat Komponen Per Satuan panjang
� = Perbandingan Tahan Terhadap Lapisan
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 :
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.
Kawat rongga (hollow Conductor) adalah kawat berongga yang dibuat untuk
mendapatkan garis tengah luar yang besar. Ada dua jenis kawat rongga : (a) yang
rongganya dibuat oleh kawat lilit yang ditunjang oleh sebuah batang, dan (b) yang
rongganya dibuat oleh kawat- kawat komponen yang membentuk segmen-segmen
Universitas Sumatera Utara
12
sebuah silinder. 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.
4.Kawat Tanah
Kawat tanah atau ground wires, juga disebut sebagai kawat pelindung
(shield wires) gunanya untuk melindungi kawat-kawat penghantar atau kawatkawat fasa terhadap sambaran petir. Jadi kawat tanah ini dipasang diatas kawat
fasa. Sebagai kawat tanah dipakai kawat baja (steel wires).
5.Arester
Arester petir atau disingkat arrester, atau sering juga disebut penangkap
petir, adalah alat pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap petir. Itu
berlaku sebagai jalan pintas (by-pass) sekitar isolasi. Arester membentuk jalan
yang mudah dilalui oleh arus petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang
tinggi pada peralatan. Jalan pintas itu harus sedemikian rupa sehingga tidak
mengganggu aliran arus daya sistem 50 Hertz. Jadi pada kerja normal arrester itu
berlaku sebagai isolator dan bila timbul surja dia berlaku sebagai konduktor, jadi
melewatkan aliran arus yang tinggi . Setelah surja hilang arrester harus dengan
cepat kembali menjadi isolator, sehingga pemutus daya tidak sempat membuka.
Arester dapat memutuskan arus susulan tanpa menimbulkan gangguan, inilah
salah satu fungsi terpenting dari arester.
Universitas Sumatera Utara
13
Arester terdiri dari dua jenis : jenis ekspulsi (expulsion type) atau tabung
pelindung (protector tube) dan jenis katup (valve type) .
a. Arester Jenis Ekspulsi atau Tabung Pelindung
Arester jenis ekspulsi pada prinsipnya terdiri dari sela percik yang berada
dalam tabung serat atau sela percik batang yang berada diluar di udara atau
disebut sela seri.
Bila ada tegangan surja yang tinggi sampai pada jepitan arester kedua sela
percik, yang diluar dan yang berada di dalam tabung serat, tembus seketika dan
memebentuk jalan penghantar dalam bentuk busur api. Jadi arester menjadi
konduksi dengan impedansi rendah dan melakukan surja arus dan surja daya
sitem bersama-sama. Panas yang timbul karena mengalirnya arus petir
menguapkan sedikit bahan dinding tabung serat, sehingga gas yang
ditimbulkannya menyembur pada api dan memeatikannnya pada waktu arus
susulan melewati titik nolnya . Arus susulan dalam arester jenis ini dapat
mencapai harga yang tinggi sekali tetapi lamanya tidak lebih dari satu atau dua
gelombang, dan biasanya kurang jadi setengah gelombang. Jadi tidak
menimbulkan gangguan.
Arester jenis ekspulsi ini mempunyai karakteristik volt-waktu yang lebih
baik dari sela batang dan dapat memutuskan arus susulan . Tetapi tegangan
percik susulan tergantung dari tingkat arus hubung singkat dari sistem pada titik
dimana arester itu dipasang. Dengan demikian perlindungan dengan arester ini
dipandang tidak memadai untuk perlindungan transformator daya, kecuali untuk
sistem distribusi. Arester ini banyak juga digunakan pada saluran transmisi
untuk membatasi besar surja yang memasuki gardu induk. Dalam penggunaan
yang terkahir ini arester jenis ini sering disebut sebagai tabung pelindung.
b.Arester Jenis Katup
Arester jenis katup ini terdiri dari sela percik terbagi atau sela seri yang
terhubung dengan elemen tahanan yang mempunyai karakteristik tidak liniear.
Tegangan frekuensi dasar tidak dapat menimbulkan tembus pada sela seri.
Apabila sela seri tembus saat tibanya suatu surja yang cukup tinggi, alat tersebut
menjadi penghantar.
Universitas Sumatera Utara
14
Sela seri itu dapat memutuskan arus susulan, dalam hal ini dia dibantu oleh
tahanan tak linier yang mempunyai karakteristik tahanan kecil untuk arus besar
dan tahanan besar untuk arus susulan dari frekuensi dasar.
Arester jenis ini terbagi atas tiga jenis yaitu:
1.Arester Katup Jenis Gardu
Arester katup jenis gardu ini adalah jenis yang paling efesien dan juga
paling mahal. Perkataan ‘gardu’ disini berhubungan dengan pemakaiannya
secara umum pada gardu induk besar . Umumnya dipakai untuk melindungi
alat-alat yang mahal pada rangkaian- rangkaian mulai dari 2.400 volt sampai
278 KV dan lebih tinggi .
2. Arester Katup Jenis Saluran
Arester katup jenis saluran ini lebih murah dari arester katup jenis gardu.
Kata ‘saluran’ disini bukanlah berarti untuk perlindungan saluran transmisi.
Seperti arester jenis gardu , arester jenis saluran inijuga dipakai pada gardu
induk untuk melindungi peralatan yang kurang penting. Arester jenis saluran
ini dipakai pada sistem dengan tegangan 15 sampai 69 KV.
3.Arester katup Jenis Distribusi untuk mesin-mesin
Arester jenis distribusi ini khusus untuk melindungi mesin mesin berputar
dan juga untuk melindungi transformator dengan pendingin udara tanpa
minyak. Arester jenis ini dipakai pada peralatan dengan tegangan 130 volt
sampai 750 volt.
6. Andongan
Beratnya kawat penghantar yang direntangkan antara dua tiang transmisi
mempunyai bentuk lengkung tertentu ( catenary curve ) yang dapat dinyatakan
oleh persamaan-persamaan tertentu. Andongan dan tegangan tarik pada suatu
rentang kawat penghantar antar menara dalam saluran udara dipengaruhi oleh
faktor-faktor sebagai berikut : berat kawat per satuan panjang, modulus elastisitas,
koefisien perubahan panjang, ultimate strength, diameter kawat, jarak antara dua
menara ( span ), dan kondisi lingkungan sekitar yang mungkin berpengaruh,
Universitas Sumatera Utara
15
misalnya angin, es, debu, dan suhu. Berat efektif maksimum dari kawat
penghantar adalah jumlah vektor dari berat vertikal dan tekanan angin horisontal.
2.1.2
Ambang Batas Medan Magnet
Jarak bebas minimum vertikal merupakan jarak terpendek secara vertikal
antara konduktor SUTT atau SUTET dengan permukaan bumi atau benda di atas
permukaan bumi yang tidak boleh kurang dari jarak yang telah ditetapkan demi
keselamatan manusia, makhluk hidup dan benda lainnya serta keamanan operasi
SUTT dan SUTET.
Rekomendasi WHO/IRPA/IDI untuk batas exposureterhadap medan
magnet yang berlaku pada lingkungan kerja dan umum pada frekuensi 50/60 Hz.
Klasifikasi
Kuat Fluks Magnetik (m�
)
- Lingkungan kerja:
1.Sepanjang hari kerja
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Transmisi
Saluran Transmisi merupakan media yang digunakan untuk mentransmisikan
tenaga listrik dari Generator Station / Pembangkit listrik sampai didistribusi
station hingga sampai pada konsumer pengguna listrik. Tenaga listrik
ditransmisikan oleh suatu bahan konduktor yang mengalirkan tipe Saluran
Transmisi Listrik.
Saluran Udara Tegangan Tinggi memiliki tegangan operasi antara 30kV
sampai 150kV. Konfigurasi jaringan pada umumnya single atau double sirkuit,
dimana 1 sirkuit terdiri dari 3 phasa dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3
kawat dan penghantar netralnya diganti oleh tanah sebagai saluran kembali.
Apabila kapasitas daya yang disalurkan besar, maka penghantar pada masingmasing phasa terdiri dari dua atau empat kawat ( Double atau Quadrapole) dan
berkas konduktor disebut Bundle Conduktor. Jarak terjauh yang paling efektif dari
saluran transmisi ini ialah 100km. Jika jarak transmisi lebih dari 100km maka
tegangan jatuh ( drop voltage) terlalu besar, sehingga tegangan diujung transmisi
menjadi rendah.
Tegangan pada generator besar biasanya berkisar diantara 13,8kV dan
24kV. Tetapi generator besar yang modern dibuat dengan tegangan yang
bervariasi antara 18kV dan 24kV. Tidak ada suatu standar yang umum diterima
untuk tegangan generator.
Tegangan generator dinaikkan ke tingkat yang dipakai untuk transmisi
yaitu antara 115 dan 765kV. Tegangan tinggi standar (high voltage-HV standar)
adalah 115, 138, 230kV. Tegangan tinggi ekstra (ekstra high voltage –EHV)
adalah 345, 500, dan 765 kV. Kini sedang dilakukan penelitian untuk pemakaian
tegangan-tinggi-ultra ( ultra high voltages- UHV) antara 1000-5000 kV.
Keuntungan transmisi dengan tegangan yang lebih tinggi akan menjadi jelas jika
kita melihat pada kemampuan transmisi (transmisi capability) suatu saluran
transmisi.Kemampuan ini biasanya dinyatakan dalam megavolt-ampere(MVA).
Universitas Sumatera Utara
6
Kemampuan transmisi dari saluran yang panjangnya berubah-ubah kira-kira
sebanding dengan kuadarat tegangannya. Tetapi kemampuan transmisi dari suatu
saluran dengan tegangan tertentu tidak dapat ditetapkan dengan pasti, karena
kemampuan ini masih tergantung lagi pada batasan-batasan termal dari
penghantar, jatuh-tegangan (voltage drop) yang diperbolehkan, keterandalan, dan
persyaratan kestabilan sistem, yaitu penjagaan bahawa mesin pada system tersebut
tetap berjalan serempak stu terhadap yang lain. Kebanyakan faktor-faktor ini
masih tergantung pula pada panjangnya saluran.
2.1.1
Saluran Transimisi
Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama : pusat-pusat pembangkit
listrik, saluran-saluran transmisi, dan sistem-sistem distribusi. Saluran-saluran
transmisi merupakan rantai penghubung antara pusat-pusat pembangkit listrik dan
sistem-sistem distribusi, dan melalui hubungan-hubungan antar sistem dapat pula
menuju ke sistem tenaga yang lain. Suatu sistem distribusi menghubungkan
semua beban-beban yang terpisah satu dengan yang lain kepada saluran-saluran
transmisi.
Tegangan pada generator-generator besar biasanya berkisar diantara
13,8kV dan 24 kV. Tetapi generator-generator besar yang modern dibuat dengan
tegangan yang bervariasi antara 18 dan 24 kV. Tidak ada suatu standar yang
umum diterima untuk tegangan-tegangan generator. Tegangan generator
dinaikkan ke tingkat-tingkat yang dipakai untuk transmisi yaitu antara 115 dan
765 kV. Tegangan-tegangan tinggi standar (high voltages – HV standard) adalah
115, 138, dan 230 kV. Tegangan-tegangan tinggi-ekstra (extra high voltage –
EHV) adalah 345, 500 dan 765 kV. Kini sedang dilakukan penelitian untuk
pemakaian tegangan-tegangan tinggi ultra yaitu diantara 1000 dan 500 kV (ultra
high voltages – UHV). Keuntungan dari transmisi dengan tegangan yang lebih
tinggi akan menjadi jelas jika kita melihat pada kemampuan transmisi
(transmission capability) dari suatu saluran transmisi.Kemampuan ini biasanya
dinyatakan dalam megavolt ampere (MVA). Kemampuan transmisi dari suatu
saluran dengan tegangan tertentu tidak dapat ditetapkan dengan pasti, karena
kemampuan ini masih tergantung lagi pada batasan-batasan (limit) thermal dari
Universitas Sumatera Utara
7
penghantar, jatuh tegangan (voltage drop) yang diperbolehkan, keterandalan, dan
persyaratanpersyaratan kestabilan sistem (system stability), yaitu penjagaan
bahwa mesin- mesin pada sistem tersebut tetap berjalan serempak satu terhadap
yang lain. Kebanyakan faktor- faktor ini masih tergantung pula pada panjangnya
saluran.Adapun saluran transmisi berdasarkan tegangan terbagi atas .
1.
Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200 kV – 500 kV
Pada umumnya digunakan pada pembangkitan dengan kapasitas di atas 500
MW. Tujuannya adalah agar drop tegangan dan penampang kawat dapat direduksi
secara maksimal, sehingga diperoleh operasional yang efektif dan efisien.
Permasalahan mendasar pembangunan SUTET adalah: konstruksi tiang (tower)
yang besar dan tinggi, memerlukan tapak tanah yang luas, memerlukan isolator
yang banyak, sehingga pembangunannya membutuhkan biaya yang besar.
Pembangunan transmisi ini cukup efektif untuk jarak 100 km sampai dengan 500
km.
2.
Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 30 kV – 150 kV
Tegangan operasi antara 30 kV sampai dengan 150 kV. Konfigurasi jaringan
pada umumnya single atau double sirkuit, dimana 1 sirkuit terdiri dari 3 phasa
dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan penghantar netralnya
digantikan oleh tanah sebagai saluran kembali. Apabila kapasitas daya yang
disalurkan besar, maka penghantar pada masing-masing phasa terdiri dari dua atau
empat kawat (Double atau Qudrapole) dan Berkas konduktor disebut Bundle
Conductor.
2.1.2
Bagian- Bagian Saluran Transmisi
Adapun komponen-komponen utama dari saluran transmisi terdiri dari
1. Tiang Transmisi atau Menara
Pada suatu Sistem Tenaga Listrik, energi listrik yang dibangkitkan dari pusat
pembangkit listrik ditransmisikan ke pusat-pusat pengatur beban melalui suatu
saluran transmisi, saluran transmisi tersebut dapat berupa saluran udara atau
saluran bawah tanah, namun pada umumnya berupa saluran udara. Energi listrik
yang disalurkan lewat saluran transmisi udara pada umumnya menggunakan
Universitas Sumatera Utara
8
kawat telanjang sehingga mengandalkan udara sebagai media isolasi antara kawat
penghantar tersebut dengan benda sekelilingnya, dan untuk menyanggah /
merentang kawat penghantar dengan ketinggian dan jarak yang aman bagi
manusia dan lingkungan sekitarnya, kawat-kawat penghantar tersebut dipasang
pada suatu konstruksi bangunan yang kokoh, yang biasa disebut menara / tower.
Konstruksi tower besi baja merupakan jenis konstruksi saluran transmisi tegangan
tinggi (SUTT) ataupun saluran transmisi tegangan ekstra tinggi (SUTET) yang
paling banyak digunakan di jaringan PLN , karena mudah dirakit terutama untuk
pemasangan di daerah pegunungan dan jauh dari jalan raya, harganya yang relatif
lebih murah dibandingkan dengan penggunaan saluran bawah tanah serta
pemeliharaannya yang mudah.
Namun demikian perlu pengawasan yang intensif, karena besi-besinya
rawan
terhadap pencurian. Seperti yang telah terjadi dibeberapa daerah di
Indonesia, dimana pencurian besi-besi baja pada menara / tower listrik
mengakibatkan menara / tower listrik tersebut roboh, dan penyaluran energi listrik
ke konsumen pun menjadi terganggu. Suatu menara atau tower listrik harus kuat
terhadap bebanyang bekerja padanya, antara lain yaitu :
- Gaya berat tower dan kawat penghantar (gaya tekan).
- Gaya tarik akibat rentangan kawat.
Universitas Sumatera Utara
9
- Gaya angin akibat terpaan angin pada kawat maupun badan tower
Gambar 2.1 Konstruksi Tiang Untuk Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT)
Universitas Sumatera Utara
10
2. Isolator
Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi pada umumnya adalah
jenis porselin atau gelas yang berfungsi sebagai isolasi tegangan listrik antara
kawat penghantar dengan tiang. Macam-macam isolator yang digunakan pada
saluran udara tegangan tinggi adalah sebagai berikut :
- isolator piring
dipergunakan untuk isolator penegang dan isolator gantung, dimana jumlah
piringan isolator disesuaikan dengan tegangan sistem pada saluran udara
tegangan tinggi tersebut
- isolator tonggak saluran vertical
- isolator tonggak saluran horizontal
3.Kawat Penghantar Untuk Saluran Transmisi Udara
Kawat penghantar berfungsi untuk mengalirkan arus listrik dari suatu
tempat keempat yang lain. Jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada
saluran transmisi adalah tembaga dengan konduktivitas 100 % (CU 100 %), atau
aluminium dengan konduktivitas 61 % (AL 61 %). Kawat penghantar tembaga
mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan kawat penghantar
aluminium karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi. Tetapi
kelemahannya ialah, untuk besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dari
aluminium, dan juga lebih mahal. Oleh karena itu kawat aluminium telah
menggantikan kedudukan tembaga.
a. Klasifikasi Kawat menurut Kontruksinya
Yang dinamakan kawat padat (solid wire) adalah kawat tunggal padat(tidak
berongga) dan berpenampang buat ; jenis ini hanya dipakai untuk penampangpenampang kecil, karena penghantar-penghantar yang berpenampang sukar
ditangani serta kurang fleksibel.
Apabila diperlukan penampang yang besar, maka dipergunakan 7 sampai 61
kawat padat yang dililit menjadi satu, biasanya secara berlapis dan konsentris.
Tiap-tiap kawat padat merupakan kawat komponen dari kawat berlilit tadi.
Apabila kawat- kawat komponen itu sama garis tengahnya maka persamaanpersamaan berikut berlaku:
Universitas Sumatera Utara
11
N = 3n ( 1+ n ) + 1
D = d ( 1+ 2n )
A = an
W= wN (1+� )
R = (1 + � ) r/N
Dimana : N = Kawat komponen
N = Jumlah Lapisan Kawat Komponen
D = Garis Tengah luar dari Kawat Belilit
d = Garis Tengah Kawat Komponen
A = Luas Penampang Kawat Berlilit
W = Berakt Kawat Berlilit
w = Berat Kawat Komponen per Satuan Panjang
� = Perbandingan Berat Terhadap Lapisan
R = Tahanan Kawat Berlilit
R = Tahanan Kawat Komponen Per Satuan panjang
� = Perbandingan Tahan Terhadap Lapisan
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 :
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.
Kawat rongga (hollow Conductor) adalah kawat berongga yang dibuat untuk
mendapatkan garis tengah luar yang besar. Ada dua jenis kawat rongga : (a) yang
rongganya dibuat oleh kawat lilit yang ditunjang oleh sebuah batang, dan (b) yang
rongganya dibuat oleh kawat- kawat komponen yang membentuk segmen-segmen
Universitas Sumatera Utara
12
sebuah silinder. 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.
4.Kawat Tanah
Kawat tanah atau ground wires, juga disebut sebagai kawat pelindung
(shield wires) gunanya untuk melindungi kawat-kawat penghantar atau kawatkawat fasa terhadap sambaran petir. Jadi kawat tanah ini dipasang diatas kawat
fasa. Sebagai kawat tanah dipakai kawat baja (steel wires).
5.Arester
Arester petir atau disingkat arrester, atau sering juga disebut penangkap
petir, adalah alat pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap petir. Itu
berlaku sebagai jalan pintas (by-pass) sekitar isolasi. Arester membentuk jalan
yang mudah dilalui oleh arus petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang
tinggi pada peralatan. Jalan pintas itu harus sedemikian rupa sehingga tidak
mengganggu aliran arus daya sistem 50 Hertz. Jadi pada kerja normal arrester itu
berlaku sebagai isolator dan bila timbul surja dia berlaku sebagai konduktor, jadi
melewatkan aliran arus yang tinggi . Setelah surja hilang arrester harus dengan
cepat kembali menjadi isolator, sehingga pemutus daya tidak sempat membuka.
Arester dapat memutuskan arus susulan tanpa menimbulkan gangguan, inilah
salah satu fungsi terpenting dari arester.
Universitas Sumatera Utara
13
Arester terdiri dari dua jenis : jenis ekspulsi (expulsion type) atau tabung
pelindung (protector tube) dan jenis katup (valve type) .
a. Arester Jenis Ekspulsi atau Tabung Pelindung
Arester jenis ekspulsi pada prinsipnya terdiri dari sela percik yang berada
dalam tabung serat atau sela percik batang yang berada diluar di udara atau
disebut sela seri.
Bila ada tegangan surja yang tinggi sampai pada jepitan arester kedua sela
percik, yang diluar dan yang berada di dalam tabung serat, tembus seketika dan
memebentuk jalan penghantar dalam bentuk busur api. Jadi arester menjadi
konduksi dengan impedansi rendah dan melakukan surja arus dan surja daya
sitem bersama-sama. Panas yang timbul karena mengalirnya arus petir
menguapkan sedikit bahan dinding tabung serat, sehingga gas yang
ditimbulkannya menyembur pada api dan memeatikannnya pada waktu arus
susulan melewati titik nolnya . Arus susulan dalam arester jenis ini dapat
mencapai harga yang tinggi sekali tetapi lamanya tidak lebih dari satu atau dua
gelombang, dan biasanya kurang jadi setengah gelombang. Jadi tidak
menimbulkan gangguan.
Arester jenis ekspulsi ini mempunyai karakteristik volt-waktu yang lebih
baik dari sela batang dan dapat memutuskan arus susulan . Tetapi tegangan
percik susulan tergantung dari tingkat arus hubung singkat dari sistem pada titik
dimana arester itu dipasang. Dengan demikian perlindungan dengan arester ini
dipandang tidak memadai untuk perlindungan transformator daya, kecuali untuk
sistem distribusi. Arester ini banyak juga digunakan pada saluran transmisi
untuk membatasi besar surja yang memasuki gardu induk. Dalam penggunaan
yang terkahir ini arester jenis ini sering disebut sebagai tabung pelindung.
b.Arester Jenis Katup
Arester jenis katup ini terdiri dari sela percik terbagi atau sela seri yang
terhubung dengan elemen tahanan yang mempunyai karakteristik tidak liniear.
Tegangan frekuensi dasar tidak dapat menimbulkan tembus pada sela seri.
Apabila sela seri tembus saat tibanya suatu surja yang cukup tinggi, alat tersebut
menjadi penghantar.
Universitas Sumatera Utara
14
Sela seri itu dapat memutuskan arus susulan, dalam hal ini dia dibantu oleh
tahanan tak linier yang mempunyai karakteristik tahanan kecil untuk arus besar
dan tahanan besar untuk arus susulan dari frekuensi dasar.
Arester jenis ini terbagi atas tiga jenis yaitu:
1.Arester Katup Jenis Gardu
Arester katup jenis gardu ini adalah jenis yang paling efesien dan juga
paling mahal. Perkataan ‘gardu’ disini berhubungan dengan pemakaiannya
secara umum pada gardu induk besar . Umumnya dipakai untuk melindungi
alat-alat yang mahal pada rangkaian- rangkaian mulai dari 2.400 volt sampai
278 KV dan lebih tinggi .
2. Arester Katup Jenis Saluran
Arester katup jenis saluran ini lebih murah dari arester katup jenis gardu.
Kata ‘saluran’ disini bukanlah berarti untuk perlindungan saluran transmisi.
Seperti arester jenis gardu , arester jenis saluran inijuga dipakai pada gardu
induk untuk melindungi peralatan yang kurang penting. Arester jenis saluran
ini dipakai pada sistem dengan tegangan 15 sampai 69 KV.
3.Arester katup Jenis Distribusi untuk mesin-mesin
Arester jenis distribusi ini khusus untuk melindungi mesin mesin berputar
dan juga untuk melindungi transformator dengan pendingin udara tanpa
minyak. Arester jenis ini dipakai pada peralatan dengan tegangan 130 volt
sampai 750 volt.
6. Andongan
Beratnya kawat penghantar yang direntangkan antara dua tiang transmisi
mempunyai bentuk lengkung tertentu ( catenary curve ) yang dapat dinyatakan
oleh persamaan-persamaan tertentu. Andongan dan tegangan tarik pada suatu
rentang kawat penghantar antar menara dalam saluran udara dipengaruhi oleh
faktor-faktor sebagai berikut : berat kawat per satuan panjang, modulus elastisitas,
koefisien perubahan panjang, ultimate strength, diameter kawat, jarak antara dua
menara ( span ), dan kondisi lingkungan sekitar yang mungkin berpengaruh,
Universitas Sumatera Utara
15
misalnya angin, es, debu, dan suhu. Berat efektif maksimum dari kawat
penghantar adalah jumlah vektor dari berat vertikal dan tekanan angin horisontal.
2.1.2
Ambang Batas Medan Magnet
Jarak bebas minimum vertikal merupakan jarak terpendek secara vertikal
antara konduktor SUTT atau SUTET dengan permukaan bumi atau benda di atas
permukaan bumi yang tidak boleh kurang dari jarak yang telah ditetapkan demi
keselamatan manusia, makhluk hidup dan benda lainnya serta keamanan operasi
SUTT dan SUTET.
Rekomendasi WHO/IRPA/IDI untuk batas exposureterhadap medan
magnet yang berlaku pada lingkungan kerja dan umum pada frekuensi 50/60 Hz.
Klasifikasi
Kuat Fluks Magnetik (m�
)
- Lingkungan kerja:
1.Sepanjang hari kerja