Teknik Listrik Terapan ( Lanjutan )

1.5.    DAYA PADA ARUS BOLAK-BALIK

Karena beban Z mempunyai/membentuk pergeseran sudut terhadap  V (sebagai referensi) maka arus beban I_b yang mengalirpun membentuk sudut yang sama searah dengan sudut dari Z sebesar  φ.

Hal ini berakibat timbulnya 3 macam daya.

a.       Daya aktip                   :  P ( Watt )

b.       Daya reaktip                :  Q  ( VAR )

c.       Daya semu                  :  S  ( VA )

Hubungan dari ketiga macam daya tersebut kita kenal sebagai “segitiga daya”.

	Beban bersifat induktif

 

Penjumlahan Vektor P dan Q

S =  P + j Q

Atau

S  =  Ö  P ²  +  Q ²

Rumus-rumus Daya

1 Fasa                                        3 Fasa

S  =  V x I                                   S  =  V x I x √3                        (VA)                           

P  =  V x I x cos j                      P  =  V x I x √3 x cos j           (Watt)                         

Q =  V x I j X sin j                     Q =  V x I x √3 j X sin j          (VAR)                                                 

V = Tegangan Phasa-netral   (220 Volt)

I  =  Arus Phasa

Rumus Dasar Arus Bolak Balik 1 phasa

                                                           

1.6.  PERHITUNGAN RUGI –RUGI  PADA JARINGAN

1.6.1.  Rugi Tegangan

Merencanakan panjang jaringan distribusi harus dipertimbangkan besarnya tegangan di titik sambung dimana harus berada pada batas tegangan yang diizinkan.

Titik sambung sistem distribusi 20 kV biasanya dihubungkan dengan trafo distribusi sebelum disalurkan ke peralatan pemakaian. Sedangkan tegangan pada trafo ditentukan pada pilihan sadapannya ( tap-changer ), dimana ada beberapa pilihan dengan dibatasi tegangan maksimal dan minimal.

Ada 2 ( dua ) seri sadapan trafo yang diperkenankan di PLN, yaitu :

Ø  20 kV  ±  2 x  2,5 % , tegangan maksimal 21 kV dan minimal 19 kV, berarti toleransi tegangannya adalah  ±5 %

Ø  20 kV  ± 2 x   5  %  , tegangan maksimal 22 kV dan minimal 18 kV , berarti toleransi tegangannya adalah : ± 10 %

Nilai jatuh tegangan pada saluran  besarnya sebanding dengan arus dan  impedansi penghantar serta faktor  daya beban.

DV  = I (r . Cos j +  x Sin j) . L

atau

           P

DV  = ---- (r + X tg j) I ......... V atau KV

           V

–      Untuk P dalam satuan MW

–      Untuk V dalam satuan KV

Dalam satuan prosen ( % ) jatuh tegangan dihitung sebagai berikut :

                                          P

DV     = 100 (r + X . tg j) ----- I  ......... %

                                         V²

Dimana :   I         : arus yang mengalir pada penghantar…………..... Amper

r         : tahanan ( resistan ) penghantar ………………….. ohm / km

x         : reaktansi penghantar……………………………..... ohm / km

Cos j : factor daya beban

L         : panjang penghantar………………………………… km

P         : daya beban …………………………………………. MW

V         : tegangan ……………………………………………… kV

1.6.2.  Rugi Daya

Rugi daya pada saluran ( penghantar ) besarnya sebanding dengan resistans penghantar dan arus yang melewatinya.

Dp     =  3.I ² . r . L

Dari katalog penghantar yang berisi tentang Kemampuan Hantar Arus ( KHA ), resistans  dan reaktansinya atau konfiguarasi jarak antar penghantar, maka rugi-rugi tegangan dan daya pada saluran dapat dihitung

Daftar KHA penghantar yang dihitung atas dasar kondisi-kondisi berikut ;

·         Kecepatan angin 0,6 m / detik

·         Suhu keliling akibat sinar matahari 30⁰C

·         Suhu penghantar maksimum 80⁰C

·         Bila tidak ada angin maka KHA dapat dikali dengan 0,7

Karakteristik listrik untuk kabel Kabel Tanah 20

Karakteristik listrik untuk kabel udara twisted alumunium

Penampang Nominal ( mm ² )	Tahanan pada 85° C (   W / km )	Reaktansi pada 50 Hz (   W / km )	Arus yang diijinkan ( Amper )
			20 ° C	30 ° C	40 ° C
26 25 35 50 70	2,41 1,52 1,10 0,81 0,54	0,1 0,1 0,1 0,1 0,1	85 110 135 160 200	80 100 125 145 185	70 95 110 135 170

1.6.3.  Reaktansi Penghantar    

                                       GMD

X =    0,1447    LOG   ------------- OHM / KM

                                       GMR

Dimana : GMD - geometric mean distance, besarnya ditentukan oleh konfigurasi jarak antar penghantar

                      ____3_________

GMDN   =    Ö a.n  x   b.n  x  c.n

                   ____3__________

GMD Ø  = Ö  a.b  x   b.c  x  c.a

GMR = geometric mean radius, besarnya ditentukan oleh banyaknya urat penghantar

                             A

GMR  =  0,726    ------

                              R

ü  GMD SUTM POLA  I (PENTANAHAN NETRAL 40 OHM)     

 

             GMD = 1.007,9 mm

ü  

GMD SUTM POLA II  ( PENTANAHAN NETRAL 500 OHM )

 

GMD = 1.007,9 mm

ü  GMD SUTM POLA III  ( PENTANAHAN LANGSUNG )

 

Tabel  GMR untuk penghantar AAC dan  AAAC

1.7.  TRAFO DISTRIBUSI

1.7.1.   Prinsip Kerja Trafo

Trafo merupakan seperangkat peralatan / mesin listrik statis yang berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, mentransformasikan tegangan dan  arus  dari listrik bolak balik diantara kedua belitan atau lebih pada frekwensi yang sama dan pada nilai arus dan tegangan yang berbeda.

Konstruksi utama dari trafo terdiri dari kumparan primer, kumparan sekunder dan inti.

Kumparan primer diberi tegangan, dan ini akan menimbulkan arus sinusiode. Arus tersebut menyebabkan terjadi medan magnet pada inti magnet yang disebut flux yang juga berbentuk sinusiode. Pada kumparan sekunder yang mendapat perubahan flux dari inti, yang disebut induksi akan timbul gerak gaya listrik (ggl) yang bentuknya juga sinusiode.

Ggl sekunder hampir terlambat 1800 terhadap tegangan primer.

Trafo dapat digunakan untuk menaikkan dan menurunkan tegangan. Turun atau naiknya tegangan pada sisi sekunder tergantung pada perbandingan jumlah lilitan kumparan. Bila jumlah lilitan kumparan pada sekunder = ns, pada primer = np, tegangan pada kumparan primer = Up maka pada sisi sekunder timbul ggl.

Dengan rumus persamaan  Us : Up. = ns : np.

Perbandingan antara  ns dan np disebut dengan perbandingan transformasi = A

“ A ”  lebih  besar dari 1, berarti fungsi trafo untuk menaikkan tegangan  (step up) dan  jika   “ A “ lebih kecil dari1, berarti fungsi trafo untuk menurunkan tegangan (step down). Perbandingan transformasi teoritis dan praktis dianggap sama, tetapi sebenarnya ada perbedaan, karena tidak semua flux primer melewati kumparan sekunder, dan itu disebut flux bocor.

FL1 = flux bocor pada kumparan primer.

FL2 = flux bocor pada kumparan sekunder.

FL1 menimbulkan x1 dan FL2 menimbulkan x2, kumparan primer mempunyai tahanan r1 dan kumparan sekunder mempunyai tahanan r2. Sehingga rangkaiannya.

Untuk mengurangi flux bocor tersebut, maka dibuatlah kedua kumparan pada inti yang sama.

Namun demikian adanya rugi - rugi pada trafo tak dapat dihindari yaitu dikarenakan adanya sirkit magnetic pada inti tidak dapat semuanya dapat

menimbulkan induksi, karena sebagian hilang pada inti trafo itu sendiri yang disebut dengan rugi histerisis dan sebagian lain tidak bermanfaat untuk menginduksi, tetapi berpusar-pusar pada sebagian inti yang disebut dengan rugi eddy currnet.

dengan koefisien muai minyak trafo kurang lebih 0,08 % / 0c. Memuai dan menyusutnya minyak tersebut dibutuhkan ruang / cara tersendiri diantaranya antara lain :

·         Trafo dengan menggunakan gas nitrogen (N2) kontak langsung diatas minyak trafo

·         Trafo dilengkapi dengan konservator  dan pernapasan udara melalui silicagel

·         Trafo dengan tangki penuh minyak dengan dilengkapi sirip yang fleksibel sehingga dinamakan hermatic.

Untuk trafo distribusi dengan kapasitas yang lebih besar dan pembebanan yang lebih / berat sistem pendingin dinding tangki menggunakan kipas angin / fan yang diputar oleh motor listrik

1.7.1.       Pengubah Sadapan ( Tap Changer )

Berfungsi sebagai sarana untuk mengubah perbandingan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi pada sisi beban sesuai dengan yang diinginkan apabila tegangan disisi primer berubah-ubah.

Ada dua cara pemindahan sadapan  trafo :

ð  Pemindahan sadapan tanpa beban (off load tap changer), dlakukan pada trafo distribusi

ð  Pemindahan sadapan keadaaan berbeban (on load tap changer), biasanya secara manual atau otomatis pada trafo tenaga

1.7.2.      Alat indikator

Berfungsi untuk mengawasi / mengamati trafo selama beroperasi. macam-macam alat indikator :

ð  Indikator suhu minyak

ð  Indikator suhu belitan

ð  Indikator permukaan minyak

ð  Indikator kedudukan tap changer.

Konstruksi Trafo