Performa pada Saluran Transmisi

Febry Ardianto

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri (FTI)

Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Surabaya 60111,

email: febry.ardianto@gmail.com

Abstrak – Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui pengaruh nilai tegangan dan daya yang

diperlakukan pada kondisi tanpa beban dengan

panjang saluran yang berbeda–beda, menjelaskan

konsep kerja kapasitansi, induktansi serta

mengetahui perbedaan kompensasi seri dan

kompensasi paralel. Didapatkan bahwa efek line

charging menyebabkan kenaikan tegangan pada sisi

terima. Sedangkan pembebanan kapasitif dan induktif

memberikan pengaruh yang signifikan terhadap

perubahan faktor daya beban. Selain itu pemberian

kompensasi pararel juga akan meningkatkan kualitas

faktor daya sistem. Di sisi lain, pemasangan

kompensasi secara seri mampu menurunkan drop

tegangan.

Kata Kunci: saluran transmisi, line charging,

faktor daya, kompensasi sesi, kompensasi pararel.

1. PENDAHULUAN

Sistem transmisi memegang peranan yang sangat

penting dalam proses penyaluran daya. Oleh karena

itu, saluran transmisi perlu mendapat perhatian yang

serius dalam perhitungannya. Sistem transmisi sendiri

merupakan sistem dinamis kompleks yang

parameter‐parameter dan keadaan sistemnya berubah

secara terus menerus. Sistem transmisi dapat

dilakukan dengan 2 sistem yang tergantung pada

kebutuhan, yaitu sistem arus bolak-balik (AC) dan

sistem arus searah (DC)

Pada sistem AC, penaikan dan penurunan tegangan,

medan magnet putarnya mudah dilakukan. Maka

berdasarkan kemudahan tersebut, hampir di seluruh

dunia menggunakan sistem tenaga listrik AC,

walaupun sistem DC juga mulai dikembangkan

dengan pertimbangan-pertimbangan tertentu.

Sementara sistem AC tidak dapat disimpan, sehingga

dalam memenuhi permintaan konsumen, pusat listrik

harus dioperasikan sesuai dengan permintaan

konsumen yang berubah dari waktu ke waktu. Sistem

tenaga listrik dibangkitkan dalam pusat-pusat listrik

dan disalurkan ke konsumen melalui jaringan saluran

tenaga listrik. Mesin-mesin pembangkit pada pusat-

pusat listrik, menggunakan bahan bakar yang berbeda-

beda dengan kapasitas yang berlainan pula. Sehingga

dalam pengoperasian mesin pembangkit perlu

direncanakan seoptimal mungkin agar diperoleh biaya

bahan bakar yang hemat namun mutu dan keandalan

tetap terjaga.

Listrik merupakan bentuk energi yang paling cocok

dan nyaman bagi manusia modern. Makin

bertambahnya konsumsi listrik per kapita di seluruh

dunia menunjukkan kenaikkan standar kehidupan

manusia. Dengan pertumbuhan permintaan tenaga

listrik, maka harus direncanakan pembangunan pusat-

pusat listrik baru, atau menciptakan bentuk-bentuk

energi baru untuk mendukungnya; apabila kapasitas

pusat listrik yang ada pada saat ini tidak cukup

mendukungnya. Pembangunan tenaga listrik

memerlukan dana yang besar dan waktu yang lama,

selain juga pertimbangan-pertimbangan politis,

ketersediaan bahan bakar dan sumber daya

manusianya. Untuk dapat dicapai tujuan yang

seimbang antara pemenuhan kebutuhan pada saat

sekarang maupun pertumbuhan permintaan tenaga

listrik dan penyediaannya, dilakukan penghematan

baik dari sisi penyedia listrik maupun dari sisi

pengguna tenaga listrik.

Karena berbagai persoalan teknis, tenaga listrik hanya

dibangkitkan pada tempat-tempat tertentu saja.

Sedangkan pemakai tenaga listrik atau pelanggan

tenaga listrik tersebar di berbagai tempat, maka

penyampaian tenaga listrik dari tempat dibangkitkan

sampai ke tempat pelanggan memerlukan berbagai

penanganan teknis. Tenaga listrik dibangkitkan dalam

Pusat-pusat Listrik seperti PLTA, PLTU, PLTG,

PLTP, PLTGU dan PLTD, kemudian disalurkan

melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu

dinaikkan tegangannya oleh transformator penaik

tegangan yang ada dipusat listrik.

Saluran tegangan tinggi di Indonesia mempunyai

tegangan 150 kV yang disebut sebagai Saluran Udara

Tegangan Tinggi (SUTT) dan tegangan 500 kV yang

disebut sebagai Saluran Udara Tegangan Ekstra

Tinggi (SUTET). Saluran transmisi ada yang berupa

saluran udara dan ada pula yang berupa kabel tanah.

Karena saluran udara harganya jauh lebih murah

dibandingkan dengan kabel tanah, maka saluran

transmisi kebanyakan berupa saluran udara. Kerugian

saluran transmisi menggunakan kabel udara adalah

adanya gangguan petir, tersangkut pohon dan lain-

lain.

Setelah tenaga listrik disalurkan melalui saluran

transmisi, maka sampailah tenaga listrik di Gardu

Induk (GI) untuk diturunkan tegangannya melalui

transformator penurun tegangan menjadi tegangan

menengah atau yang juga disebut tegangan distribusi

primer. Tegangan distribusi primer yang digunakan

pada saat ini adalah tegangan 20 kV. Jaringan setelah

keluar dari GI disebut jaringan distribusi, sedangkan

jaringan antara Pusat Listrik dengan GI disebut

jaringan transmisi.

2. SALURAN TRANSMISI

Untuk mempresentasikan saluran transmisi kedalam

bentuk rangkaian penggantinya, tergantung pada

panjang saluran serta ketelitian yang diinginkan.

Menurut Panjangnya dapat diklasifikasikan :

1. Saluran Transmisi Pendek (Kurang dari 50 Miles)

2. Saluran Transmisi Menengah (antara 50 samapai

150 Miles)

3. Saluran Transmisi Panjang (lebih dari 150 Miles).

2.1. Saluran Transmisi Pendek

Gambar 1: Saluran transmisi pendek

Saluran transmisi pendek adalah saluran yang panjangnya kurang dari atau sama dengan 100 km, admitansi kapasitansinya pada frekuensi 50 HZ sangat kecil dan dapat diabaikan. Rangakaian ekivalen ttransmisi pendek terlihat pada gambar1, dimana IS dan IR merupakan arus pada ujung pengiriman dan ujung penerima, sedangkan VS dan VR adalah tegangan – tegangan saluran terhadap netral pada ujung pengiriman dan pada ujung penerimaan..

Rangkaian diatas dapat diselesaikan seperti halnya dengan rangkaian AC seri yang sederhana. Karenan tidak terdapat cabang paralel (shunt), arus pada ujung- ujung pengirim dan pennerima akan sama besarnya, dan IS = IR.

Hubungan antara tegangan dan aurs pada sisi kirim dan sisi terima dapat ditulis sebagai berikut:

R

R

S

S

I

Vz

I

V

10

1

atau VS = VR+ IRZ

Dimana Z adalah impedansi seri keseluruhan saluran. Pengaruh perubahan faktor daya dari beban terhadap regulasi tegangan (voltage regulation) suatu saluran adalah paling mudah dimnengerti untuk saluran pendek. Regulasi tegangan suatusaluran transmisi adalah kenaikan tegangan pada ujung penerima, dinyatakan dalam persentase tegangan beban penuh jika beban penuh dengan faktor daya tertentu dilepaskan sedangkan tegangan pada ujung pengirim dibuat tetap. Dalam bentuk persamaan,

100FR,

FR,NR,

LV

LVLVlasiPersenregu

dimana |VR,NL| adalah besarnya tegangan pada ujung penerima dalam keadaan tanpa beban dan

|VR,FL|adalah besarnya tegangan pada ujung penerima dengan beban penuh dan |VS| konstan. [4, 6]

2.2. Saluran Transmisi Menengah

Gambar 2: Saluran transmisi menengah

Untuk saluran transmisi menengah (80 – 250 km), dapat direpresentasikan cukup baik dengan R dan L sebagai parameter terpusat, dengan setengah kapasitansi ke netral dari saluran terpusat pada masing-masing ujung dari rangkaian ekivalen.

Kapasitansi pada saluran transmisi menengah dapat dipusatkan pada suatu titik sehingga saluran menengah di bagi menjadi dua yaitu : (a) Nominal T (b) Nominal π

Model T

Diagram pengganti saluran menegah nominal T dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 3: Saluran transmisi model T Dimana : VS = Tegangan pada ujung kirim atau ujung generator. IS = arus pada ujung kirim atau ujug generator.

VR = Tegangan pada ujung terima atau ujung beban . IR = Arus pada ujung terima atau ujung beban. Model π

Pada pemodelannya, jalur transmisi menengah model π ini memiliki perbedaan pada letak kapasitor. Diagram pengganti saluran menengah, nominal π dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 4: Saluran transmisi model π

2.3. Saluran Transmisi Panjang

Gambar 5: Saluran transmisi panjang

(1)

(2)

(3)

Dalam analisis sistem tenaga listrik hanya digunakan rangkaian pengganti saluran transmisi pendek dan menengah.

Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari: pusat pembangkit listrik, saluran transmisi, saluran distribusi dan beban. pada saat sistem tersebut beroperasi, maka pada sub-sistem transmisi akan terjadi rugi-rugi daya. Jika tegangan transmisi adalah arus bolak-balik (alternating current, AC) 3 fase, maka besarnya rugi-rugi daya tersebut adalah:

ΔPt = 3I2R (watt) (4)

dimana: I = arus jala-jala transmisi (ampere)

R = Tahanan kawat transmisi perfasa (ohm) arus pada jala-jala suatu transmisi arus bolak-balik tiga fase adalah:

I = P/√3.Vr.Cos φ (5) dimana: P = Daya beban pada ujung penerima transmisi (watt) Vr = Tegangan fasa ke fasa pada ujung penerima transmisi (volt)

Cos φ = Faktor daya beban jika persamaan (4) disubstitusi ke persamaan (5), maka rugi-rugi daya transmisi dapat ditulis sebagai berikut:

ΔPt = P2.R/Vr2.cos

2 φ (6)

sinhsinh' ZzZ C

2

2/1.tanh

22

'

2tanh

1

2

'

Y

Z

Y

C

2

'Y

Gambar 6: Parameter saluran panjang

z : impedansi seri persatuan panjang y : admitansi shunt per phasa persatuan panjang l : panjang saluran zc : impedansi karakteristik ɤ : konstanta propagasi

Terlihat bahwa rugi-rugi daya transmisi dapat dikurangi dengan beberapa cara, antara lain: 1. meninggikan tegangan transmisi

2. memperkecil tahanan konduktor 3. memperbesar faktor daya beban Sehingga untuk mengurangi rugi-rugi daya dilakukan dengan pertimbangan:

1. Jika ingin memperkecil tahanan konduktor, maka luas penampang konduktor harus diperbesar. sedangkan luas penampang konduktor ada batasnya.

2. Jika ingin memperbaiki faktor daya beban, maka perlu dipasang kapasitor kompensasi (shunt capacitor). perbaikan faktor daya yang diperoleh dengan pemasangan kapasitor pun ada batasnya.

3. Rugi-rugi transmisi berbanding lurus dengan besar tahanan konduktor dan berbanding terbalik dengan kuadrat tegangan transmisi, sehingga pengurangan

rugi-rugi daya yang diperoleh karena peninggian tegangan transmisi jauh lebih efektif daripada pengurangan rugi-rugi daya dengan mengurangi nilai tahanan konduktornya.

Daya dalam rangkaian DC sama dengan perkalian arus

dan tegangan. Daya dalam rangkaian AC pada setiap

saat sama dengan perkalian dari harga rata- rata dalam

satu periode sama dengan perkalian arus dan tegangan

efektif. [6]

Perkalian harga arus dan tegangan efektif dalam

rangkaian AC dinyatakan dalam Volt Amper (VA).

Daya yang terukur dinyatakan dalam satuan watt.

Daya nyata diperoleh dengan cara mengalikan antara

arus, tegangan dan faktor daya. Sehingga dapat

dituliskan rumus sebagai berikut:

P (Watt) = VI x cos θ (7)

Faktor daya (cos θ) = P / VI (8)

Jadi faktor daya dapat didefinisikan sebagai

perbandingan antara daya nyata (Watt) dengan

Voltamper dari rangkaian AC. Harga faktor daya

tergantung besarnya beda fase antara arus dengan

tegangan.

Untuk menghitung besar daya reaktif dapat digunakan persamaan seperti dibawah Qcap =Pload (Tg - Tg ) (9)

Untuk menghitung besar capasitor dapat digunakan persamaan sebagai berikut: Uc = Un (10)

C = / phasa (11) Notasi : Uc = tegangan kapasitor Un = tegangan jala jala C = tegangan kapasitor yang dibutuhkan

Apabila tegangan transmisi dinaikkan, maka daya guna penyaluran akan naik oleh karena rugi-rugi transmisi turun, pada besaran daya yang disalurkan sama. Namun, penaikan teganan transmisi berarti juga mengakibatkan penaikan isolasi dan biaya peralatan serta biaya gardu induk.

Oleh karena itu pemilihan tegangan transmisi dilakukan dengan memperhitungkan daya yang disalurkan, jumlah rangkaian, jarak penyaluran, keandalan (reliability), biaya peralatan untuk tegangan tertentu, serta tegangan-tegangan yang sekarang ada dan yang akan di rencanakan. Penentuan tegangan juga harus dilihat dari segi standarisasi peralatan yang ada. Penentuan tegangan transmisi merupakan bagian dari perancangan system tenaga listrik secara keseluruhan. Tingkat tegangan yang lebih tinggi, selain untuk memperbesar daya hantar dari saluran transmisi yang berbanding lurus dengan kuadrat tegangan, juga untuk memperkecil rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran transmisi. Jelas sudah, dengan mempertinggi tegangan maka tingkat isolasi pun harus lebih tinggi, dengan demikian biaya peralatan yang dibutuhkan juga akan tinggi. [7]

Meskipun tidak jelas menyebutkan keperluannya sebagai tegangan transmisi, di Indonesia, pemerintah

telah menyeragamkan deretan tegangan tinggi sebagai berikut:

a. Tegangan Nominal (kV): (30) - 66 - 150 - 220 – 380 – 500. b. Tegangan tertinggi untuk perlengkapan (kV):

(36) – 72,5 – 170 – 245 – 420 - 525. Tegangan nominal 30 kV hanya diperkenankan untuk daerah yang tegangan distribusi primer 20 kV tidak dipergunakan. Penentuan deret tegangan diatas, disesuaikan dengan rekomendasi dari International Electrotechnical Commission (IEC). [8]

Seiring meningkatnya daya penyaluran dan jarak, maka tegangan penyaluran transmisi :

High Voltage Ekstra High Voltage Ultra High Voltage Hal ini disebabkan karena semakin panjang saluran berarti : 1. Impedansi makin besar 2. pengaturan tegangan makin besar

3. Rugi-rugi makin besar 4. Sudut pergeseran antara sisi terima dan sisi kirim

makin besar

5. Derajat kestabilan makin besar Dengan mempertinggi tegangan, didapatkan : 1. Drop tegangan makin kecil 2. penghematan pemakaian konduktor 3. Effisiensi: Kerapatan arus konstant sehingga

effisiensi makin tinggi.

Jika dianalisa dari sistem kestabilan : 1. Stabilitas sistem lebih baik 2. Fleksibilitas operasi semakin baik

3. Untuk mengakomodasi perkembanan beban 4. Respon transien sistem membaik Dalam dunia kelistrikan, dikenal dua kategori tegangan listrik, yaitu tegangan bolak-balik (Alternating Current/AC) dan tegangan searah (Direct Current/DC). Oleh karena itu , berdasarkan jenis tegangan listrik yang mengalir di saluran transmisi, maka saluran transmisi terdiri dari: 1. Tegangan transmisi AC

2. Tegangan transmisi DC

3. METODOLOGI PENELITIAN Peralatan yang digunakan: Modul – modul / peralatan :

1 Three phase supply unit (Cat. No. 726 75) 1 Power switch module (Cat. No. 745 56) 1 Trafo tiga phase (Cat. No. 745 50) 1 Modul Transmisi (Cat. No. 745 51) 2 Line Capasitors (Cat. No. 745 53) 2 Voltmeter 600 V

1 Power meter (Daya aktif dan reaktif) 1 Set of safety connecting leads (Cat. No. 500 851) 1 Set of safety connecting leads, green/yellow (Cat. No. 500 852) 3 Set of safety bridging plugs, black

(Cat. No. 500 59) 1 Set of safety bridging plugs, green/yellow (Cat. No. 500 591)

Langkah-langkah penelitian: 1. Susun Rangkaian seperti gambar

2. Dengan menggunakan “Bridging Plugs”, set tegangan sisi sekunder dari trafo tiga phase sehingga Un = 10 %

3. Ukur tegangan antara dua konduktor terluar pada sisi kirim dan sisi terima, juga daya reaktif yang di konsumsi oleh salah satu phasa – phasanya:

4. Ubah panjang saluran menjadi 216 km dengan menghubungkan “Bridging Plugs” seperti gambar dan ulangi lagi pengukuran

5. Ubah panjang saluran menjadi 360 km dengan menghubungkan “Bridging Plugs” dan ulangi lagi pengukuran

6. Set tegangan trafo tiga phasa pada Un = 10 %, Hilangkan hubungan “Bridging Plugs” kapasitansi dari model saluran transmisi (gambar 2.4). Ukur tegangan antara dua konduktor terluar pada sisi kirim dan sisi terima, juga daya reaktif yang dikonsumsi oleh salah satu phasa

7. Hubungkan lagi individual kapasitansi ke model saluran transmisi.

8. Hubungkan dua saluran (artificial) kapasitansi, kapasitansi pada saluran transmisi dipasang ganda

9. Ukur tegangan antara dua konduktor terluar pada sisi kirim dan sisi terima, juga daya reaktif yang dikonsumsi oleh salah satu phasa-phasanya.

10. Set tegangan trafo tiga phasa pada nilai Un +5 % 11. Lakukan dengan beban induktif sebesar 1,2 H.

Beban resistifnya terhubung paralel dari 100 % dikurangi 80 %, 60 % dan 40 %.

12. Untuk setiap langkah diatas, ukur tegangan U1, arus I1, daya aktif P1 dan daya reaktif Q1 pada sisi kirim dan tegangan U2, arus I2 dan cos 2 pada sisi terima.

13. Set tegangan trafo tiga phasa pada nilai Un -15 % 14. Hubungkan beban kapasitifnya pada 2µF, sedang

beban resistifnya terhubung paralel dari 100 % dikurangi 80 %, 60 % dan 40 %.

15. Untuk setiap langkah diatas, ukur tegangan U1, arus I1, daya aktif P1 dan daya reaktif Q1 pada sisi kirim dan tegangan U2, arus I2 dan cos 2 pada sisi terima.

16. Lepaskan hubungan bridging plugs kapasitans CE dan CL dari model

17. saluran transmisi, jika anda belum melakukan sebelumnya

18. Set trafo tiga phasa pada Un +5% Set harga beban induktifnya 2,4 H. Kapasitansi 4 µF dibutuhkan untuk mengkompensasi beban induktif ini.

19. Hubungkan beban kapasitifnya 4 µF dan ukur kuantitas dibawah untuk setting beban R yang diubah-ubah Untuk setiap langkah diatas, ukur tegangan U1, arus I1, daya aktif P1 dan daya reaktif Q1 pada sisi kirim dan tegangan U2, arus I2 dan cos 2 pada sisi terima.

20. Lepaskan hubungan bridging plugs kapasitans CE dan CL dari model saluran transmisi,

21. Set trafo tiga phasa pada Un +5%

22. Set harga beban kapasitansi 4 µF dengan menghubungkan paralel seluruh individual kapasitans.

23. Set nilai ohm dan induktifnya

Gambar 7: Rangkaian saluran pendek

Gambar 8: Rangkaian saluran menengah

Gambar 9: Rangkaian saluran panjang

Gambar 10: Rangkaian saluran panjang dengan kapasitor Semua rangkaian di atas digunakan untuk mengukur dan menginterpresentasikan rasio arus dan tegangan pada saluran transmisi untuk beban campuran ohm-induktif serta induktif murni. Untuk selanjutnya kan dibuat rangkaian yang merepresentasikan penambahan kompensasi seri dan pararel dari kapasitor dan induktor menurut rangkaian berikut.

Gambar 11: Rangkaian penujian ohm induktif dan murni

Gambar 12: Rangkaian pengujian ohm kapasitif dan murni

Gambar 13: Kompensasi pararel

Gambar 14: Kompensasi seri

Rangkaian di atas digunakan untuk mengukur dan menginterpresentasikan rasio arus dan tegangan pada saluran transmisi untuk beban campuran ohm-induktif serta induktif murni. Selain itu juga digunakan untuk mengukur dan menginterpresentasikan rasio arus dan tegangan pada saluran transmisi untuk beban campuran ohm-kapasitif serta kapasitif murni. Sedangkan dua rangkaian terakhir digunakan untuk menginvestigasikan efek dari kompensasi paralel terhadap stabilitas tegangan pada beban dan rugi-rugi pada saluran transmisi serta menginvestigasikan efek dari kompensasi seri terhadap stabilitas tegangan pada beban.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN Unjuk Kerja Tanpa Beban • Transmisi Pendek U1 = 350 V U2 = 360 V ratio U2/U1 = 1,028

Qc = 30 Var

• Transmisi Menengah U1 = 359 V U2 = 369 V ratio U2/U1 = 1,028

Qc = 29 Var • Transmisi Panjang U1 = 361 V U2 = 399 V ratio U2/U1 = 1.105

Qc = 65 Var • Saluran Transmisi Penambahan Kapasitansi

U1 = 370 V U2 = 350 V ratio U2/U1 = 1.216 Qc = 110 Var

Performa Karakteristik Beban Ohm-Induktif dan

Induktif Murni

L = 1.2 H Tabel 1. Hasil percobaan ohm-induktif

R

%

U1

(V)

U2

(V)

P1

(W)

Q1

(Var)

U2

(V)

I2

(A) Cos 2

100 345 0.1 40 29 300 0.4 0.5 lag

80 349 0.12 49 30 300 0.38 0.6 lag

60 342 0.22 60 35 299 0.42 0.7 lag

40 340 0.4 80 50 288 0.6 0.8 lag

Performa Karakteristik Beban Ohm-Kapasitif dan

kapasitif Murni

C = 2 F

Tabel 2. Hasil percobaan ohm-kapasitif

R

%

U1

(V)

I1

(A)

P1

(W)

Q1

(Var)

U2

(V)

I2

(A) Cos 2

100 360 0.5 60 75 419 0.18 0.86

lead

80 360 0.55 70 65 410 0.24 0.91

lead

60 355 0.58 90 50 400 0.32 0.95

lead

40 350 0.65 125 15 378 0.57 0.97

lead

Pelepasan Beban Resistif dengan C = 2 µF

U1 = 369 V I1 = 0.5 A

P1 = 5 W Q1 =99 Var

U2 = 440 V I2 = 0.04 A Cos 2 = 0

Percobaan Pengkompensasian

Kompensasi Pararel

L = 1.2 H dan C = 8 F

Tabel 3. Hasil percobaan kompensasi pararel

R

%

U1

(V)

I1

(A)

P1

(W)

Q1

(Var)

U2

(V) I2(A) Cos 2

100 358 0.49 65 60 400 0.2 0.95

lead

80 355 0.5 80 50 398 0.28 0.96

lead

60 350 0.55 100 35 385 0.4 0.97

lead

40 345 0.65 125 5 365 0.58 0.98

lead

Kompensasi Seri

C = 4 F

Tabel 4. Hasil percobaan kompensasi seri

L

R%

U1

(V)

I1

(A)

P1

(W)

Q1

(Var)

U2

(V)

I2

(A)

Cos

2

2.4 80 360 0.6 70 100 370 0.28 0.84

lag

1.2 40 370 0.7 40 135 200 0.3 0.83

lag

1.0 30 372 0.71 30 135 145 0.3 0.85

lag

Unjuk Kerja Tanpa Beban

Dari data yang didapatkan dari percobaan,

menunjukan bahwa Ratio U2/U1 untuk masing

masing saluran memiliki nilai yang berbeda. Semakin

panjang saluran transmisi, maka ratio U2/U1 juga

akan semakin besar dan daya reaktif yang

ditransmisikan juga semakin besar. Hal ini sesuai

dengan teori dikarenakan, pada saluran transmisi

panjang rangkaian ekuivalennya diibaratkan memiliki

sebuah kapasitansi (line charging), sehingga jika di

sisi penerima tidak terdapat beban maka pada sisi

penerima tegangannya akan lebih besar daripada sisi

primernya dan daya reaktifnya juga akan semakin

besar dikarenakan ada parameter kapasitansi saluran

tadi. Hal diatas dibuktikan dengan penambahan

kapasitor pada rangkaian ekuivalen transmisi panjang,

hasilnya adalah ratio U2/U1 akan semakin besar dan

daya reaktifnya juga semakin besar.

Performa Karakteristik Beban Ohm-Induktif dan

Induktif Murni

Dari data percobaan yang telah dilakukan di dapat

disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

Dengan nilai R yang berbeda didapatkan untuk nilai

induktor (L) yang sama, maka nilai daya pada sisi

primer (aktif dan reaktif) akan semakin besar jika nilai

R semakin kecil. Tegangan sisi primer dan sisi

sekunder tidak mengalami perubahan untuk nilai

resistansi yang berubah, sedangkan tegangan antara

sisi sumber akan mengalami drop tegangan sehingga

tegangan pada sisi beban akan lebih kecil daripada

tegangan sisi sumber, selain itu nilai cos akan

semakin besar jika nilai resistansi semakin kecil. Hal

ini dikarenakan semakin kecil nilai R maka beban

akan semakin induktif dan tegangan akan menjadi

drop.

Performa Karakteristik Beban Ohm-Kapasitif dan

Kapasitif Murni

Dari data percobaan yang telah dilakukan di dapat

disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

Untuk nilai setiap beban kapasitor yang diberikan,

tegangan sisi sekunder selalu lebih besar daripada sisi

primer. Pada saat diberikan beban C sebesar 2 F,

semakin kecil beban resistifnya maka semakin besar

nilai cos - nya, tegangan di sisi sekunder menurun

sedangkan arusnya meningkat.

Dapat dilihat dari data yang didapat bahwa dengan

adanya beban yang bersifat kapasitif akan

menyebabkan daya yang ada pada sisi terima memiliki

power factor minus yaitu leading. Ini artinya daya

pada sisi terima berlawanan phasa dengan pada sisi

kirim. Hal ini disebabkan pada sisi kirim harus

memenuhi beban yang berupa rugi-rugi sepanjang

saluran yang dilaluinya yang bersifat induktif

sedangkan pada beban bersifat kapasitif maka nilainya

akan berlawanan phasa.

Pelepasan Beban Resistif dengan C = 4 F

Beban kapasitif tidak sekontras beban induktif dalam

mnegkonsumsi daya reaktif karena pada dasarnya

beban – beban yang ada merupakan beban induktif

sehingga begitu terdapat beban induktif maka akan

terjadi penambahan yang signifikan. Beban yang

bersifat kapasitif merupakan beban yang sifatnya

berlawanan dengan beban induktif sehingga beban ini

hanya akan bersifat sebagai pengurang bagi beban

induktif sehingga penambahannya tidak akan terlihat

mencolok dibandingkan beban induktif.

Percobaan Pengkompensasian (Kompensasi

Pararel)

Kompensasi yang dipasang pararel akan

meningkatkan power factor yang dimiliki system.

Sehingga dengan turunnya nilai R sedang nilai L dan

C tetap, power factor beban akan semakin baik..

Selain itu dengan diturunkannya nilai kapasitor maka

daya reaktif yang disalurkan pada saluran juga akan

semakin kecil.

Percobaan Pengkompensasian (Kompensasi Seri)

Dari data percobaan terlihat bahwa dengan semakin

bertambahnya nilai L, maka daya reaktif yang

disalurkan pada sisi terima juga akan semakin besar

sehingga daya reaktif yang diterima menjadi semakin

kecil. Selain itu dengan kompensasi seri, maka drop

tegangan juga akan semakin kecil dan menyebabkan

turunnya drop tegangan sistem.

Unjuk Kerja Tanpa Beban

Diagram Rasio U2/U1 sebagai Fungsi Panjang Saluran:

Gambar 15: kurva perbandingan U1 dan U2

Dari diagram terlihat, semakin panjang saluran akan

semakin besar pula rasio U2/U1. Hal ini menunjukkan

bahwa terdapat kenaikan besar tegangan pada sisi

terima.

Perbandingan daya reaktif terukur dengan daya

reaktif hasil perhitungan.

Menggunakan rumus : Qc = Un2 .

ω . CB

CB untuk transmisi pendek (144 km) = 2μF

CB untuk transmisi jarak menengah (216 km) = 4 μF

CB untuk transformasi jarak panjang (360 km) = 8 μF

Jenis Saluran Qc Perhitungan

(Var)

Qc Terukur

(Var)

pendek 85.97 30

menengah 171.95 29

panjang 362.73 65

Dari tabel di atas terlihat bahwa semakin panjang

saluran daya reaktif yang dibutuhkan juga akan

semakin besar. Hal ini disebabkan adanya rugi – rugi

pada saluran transmisi yang bersifat induktif.

1. Dalam kondisi tanpa beban, model transmisi juga

membutuhkan daya aktif. Nilainya dapat dilihat

pada wattmeter yang terpasang. Daya aktif ini

timbul akibat adanya rugi-rgi transmisi yang

disebabkan oleh adanya resistansi saluran yang

berbentuk panas.

2. Hasil perbandingan untuk pemodelan saluran

panjang 100% (gambar 2.1, 2.2 dan 2.3). Dari

hasil pengukuran dapat kita liat semakin panjang

saluran ratio perbandingan U2/U1 juga tinggi.

3. Hasil pengukuran untuk panjang saluran 100%

tanpa menggunakan kapasitansi. Dari data dapat

kita lihat jika tanpa menggunakan kapsitansi

tegangan disisi terima tidak terlalu besar tetapi

setelah ditambahkan kapasitansi tegangan disisi

terima lumayan besar.

Karakteristik Beban Ohm-Induktif dan Induktif

Murni

1. Karakteristik yang umum untuk tegangan dari

semua pengukuran adalah bahwa penurunan

beban ohm-induktif sebanding dengan besar

tegangan kirim, begitu pula dengan tegangan

terima. Hanya saja karena panjangnya saluran

transmisi dan bebannya induktif menyebabkan

tegangan pada sisi terima mengalami drop

tegangan. Hal ini sesuai dengan teori bila beban

L-nya semakin dinaikkan maka pada tegangan

terima mengalami drop, namun bila saluran

transmisinya panjang maka drop tegangan dapat

dikurangi dengan adanya line charging.

2. Beban induktif mengkonsumsi daya reaktif

karena daya reaktif besarnya dipengaruhi oleh

beban L, di mana semakin besar beban L maka

daya reaktifnya semakin kecil. Hal ini

dikarenakan beban induktif menyerap daya

reaktif. Oleh karena daya reaktif yang menurun

maka cos φ nya menjadi naik.

Kompensasi Paralel

Dari percobaan dengan semakin kecilnya beban

induktif dan semakin besarnya beban kapasitif yang

dalam hal ini dilakukan kompensasi secara paralel

maka drop tegangan di sisi terima menjadi turun,

namun karena daya reaktifnya yang semakin besar

maka cos φ nya menjadi turun. Kompensasi yang

dipasang pararel akan meningkatkan power factor

yang dimiliki system. Sehingga dengan turunnya nilai

R sedang nilai L dan C tetap, power factor beban akan

semakin baik.. Selain itu dengan diturunkannya nilai

kapasitor maka daya reaktif yang disalurkan pada

saluran juga akan semakin kecil.

Kompensasi seri

Perbandingan terhadap kompensasi parallel adalah

bahwa pada kompensasi seri drop tegangan lebih besar

dibandingkan pada kompensasi parallel. Pada

kompensasi seri, tegangan sisi kirim lebih besar

daripada tegangan sisi terima, sedangkan pada

kompensasi parallel terjadi sebaliknya

7. KESIMPULAN 1. Penggunaan beban R L pada saluran transmisi

akan mendapatkan tegangan yang lebih kecil

pada sisi terima sedangkan untuk mendapatkan

tegangan yang lebih besar dari sisi kirim maka

pada saluran digunakan beban RC

2. Pada kompensasi parallel diperoleh nilai factor

daya yang lebih baik dibandingkan dengan

penggunaan beban R L saja karena penambahan

kapasitor dapat digunakan untuk memperbaiki

factor daya

3. Penambahan Kapasitor dapat memperbaiki factor

daya karena sebuah kapasitor variable yang

terpasang parallel pada suatu beban induktif dapat

diatur sedemikian rupa sehingga arus yang

mendahului pada kapasitor menjadi tepat sama

besar dengan komponen arus pada beban induktif

yang tertinggal terhadap tegangan sehingga arus

total akan sefasa dengan tegangan

4. Line charging merupakan peristiwa penambahan

daya reaktif terhadap suatu saluran transmisi.

Penambahan ini disebabkan karena pada saluran

yang panjang timbul kapasitansi saluran dengan

tanah. Sehingga dalam pemodelannya seolah-

olah, pada saluran transmisi tersebut terdapat

kompensasi daya reaktif. Hal ini menyebabkan

meningkatnya tegangan pada sisi kirim dan

meningkatnya daya reaktif yang ditransmisikan

sistem

DAFTAR REFERENSI [1] Modul Praktikum Simulasi Sistem Tenaga Listrik

2011 Lab. B103.

[2] Ngakan Putu Satriya Utama, “Memperbaiki Profil

Tegangan Di Sistem Distribusi Primer Dengan

Kapasitor Shunt”, Teknologi Elektro, 45 Vol, 7

No, 1 Januari - Juni 2008.

[3] Ahmed M. Azmy, “Optimal Power Flow to

Manage Voltage Profiles in Interconnected

Networks Using Expert Systems”, IEEE

Transaction On Power Systems , Vol 22, No. 4,

Nopember 2007.

[4] I. Ziari, G. Ledwicha, A. Ghosha, and D.

Cornforthb, M. Wishart, “Optimal Allocation and

Sizing Of Capacitors to Minimize the

Transmission Line Loss and to Improve the

Voltage Profile”, Computers and Mathematics

with Applications 60 (2010) 1003-1013.