RANGKAIAN EKIVALEN SUATU SALURAN TRANSMISI Tri Rahajoeningroem,MT T. Elektro - UNIKOM

Suatu saluran transmisi udara dapat digambarkan sebagai untai (rangkaian) distribusi tetap seperti diperlihatkan pada gambar. Resistansi, Induktansi, Kapasitansi dan konduktas bocor dari suatu untai distribusi tetap adalah didistribusikan dengan seragam sepanjang saluran. Dalam gambar menyatakan induktansi dari penghantar saluran terhadap netral per unit panjang, r menyatakan resistansi arus bolak-balik dari penghantar saluran per unit panjang, C adalah kapasitansi dari penghantar saluran terhadap netral per unit panjang, dan G adalah konduktans bocor per unit panjang.

Saluran transmisi pendek (sampai dengan 50 mil atau 80 km) Dalam hal saluran transmisi pendek, kapasitansi dan resistansi bocor terhadap tanah biasanya diabaikan, oleh karena itu saluran transmisi ini dapat diperlakuukan sederhana, dimana impedans tetapnya menggumpal pada suatu tempat (lumped) dan dapat dinyatakan oleh : Z = R = XL = ZL = rL + jxL  Dimana : Z = Impedansi seri total perfasa dalam Ohm Z = Impedansi seri dari suatu penghantar dalam Ohm perunit panjang XL = Reaktansi induktif total dari suatu penghantar dalam Ohm X = Reaktansi induktif dari suatu penghantar dalam Ohm perunit panjang L = Panjang dari saluran

Gambar 2: Untaian ekivalen dari saluran tranmisi pendek Arus masuk saluran pasa posisi pengiriman sama dengan arus keluar pasa posisi penerimaan. Gambar 3 dan 4 memperlihatkan diagram vektor (diagram Phasor) untuk saluran transmisi pendek yang dihubungkan dengan beban induktif dan beban kapasitif.

Jika diperhatikan gambar maka : VS = VR + IR Z ................(2) Gambar 4 : Diagram phasor dari saluran transmisi pendek yang dihubungkan dengan beban kapasitif Gambar : 3 Diagram phasor saluran pendek yang dihubungkan dengan beban induktif Jika diperhatikan gambar maka : VS = VR + IR Z ................(2) IS = IR = I ................(3) VR = VS.IRZ ................(4) Dimana : VS = Tegangan fasa (saluran ke netral) pada sisi pengiriman VR = Tegangan fasa (saluran ke netral) pada sisi penerimaan IS = Arua fasa pada sisi pengiriman IR = Arus fasa pada sisi penerimaan Z = Impedans seri total perfase

Oleh karena itu, jika VR sebagai pedoman atau referens, persamaan (2) dapat ditulis : VS = VR + (IR Cos R  jIR Sin R) (R+jXL) .......... (5) Dimana tanda positif dan negatif ditentukan oleh sudut faktor daya R pada sisi penerimaan atau beban. Jika faktor daya mendahului (leading) maka tanda positif yang digunakan, tetapi jika faktor daya mengikut (lagging), tanda negatif yang dipakai. Akan tetapi jika persamaan 4 yang dipakai, maka yang baik dipakai sebagai referens adalah VS sehingga persamaan tersebut dapat ditulis : VR = VS + (IR Cos R  jIR Sin R) (R+jXL)........... (6)

Dimana S adalah sudut faktor daya pada sisi pengiriman yang ditentukan sebelumnya, demikian pula dengan tanda positif dan negatif yang dipergunakan. Juga dari gambar 3 VR dipakai sebagai referens vektor. Nilai dari VS diperoleh dengan persamaan berikut : Dan  = S - R ........... (8) Atau

Konstanta umum atau parameter ABCD dapat ditentukan dengan memeriksa gambar 2 diperoleh : Dan AD – BC = 1 Dimana : A = 1 B = Z C = O D = 1 ............ (11) Sehingga diperoleh : Dan

Efisiensi transmisi saluran pendek pendek dinyatakan oleh persamaan sebagai berikut : Persamaan (13) dapat dipergunakan, baik saluran fasa tunggal maupun saluran fasa tunggal maupun saluran tiga fasa. Efisiensi transmisi dapat juga dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

Untuk saluran fasa tunggal : Untuk saluran tiga fasa : Dinyatakan oleh persamaan sebagai berikut :

Dan sama halnya daya reaktif yang dikirim kesisi penerimaan dapat dinyatakan oleh persamaan : Jika tegangan VS dan VR adalah tegangan saluran terhadap netral, maka persamaan (16) dan (17) memberikan nilai PR dan QR yang diperoleh dikalikan 3, atau tegangan VS dan VR yang dipergunakan adalah nilai tegangan antar saluran, maka persamaan daya aktif dan daya reaktif adalah tiga fasa, kemudian dikirim kesisi penerimaan saluran untuk mengimbangi beban.

Jika semua variabel dalam persamaan (16) dipegang tetap  maka daya real (aktif) yang dikirim sebesar PR adalah fungsi dari . Dan nilai PR maks. Bila  = , PR maks. Tersebut juga disebut batas daya dalam keadaan ajeg, daya maks yang diperoleh tsb. Pada sisi penerimaan untuk regulasi dan dapat dinyatakan oleh persamaan : Dimana VS dan VR adalah tegangan saya (saluran terhap netral), persamaan daya aktif maksimum tersebut dapat juga dituliskan sebagai berikut :

Jika VS = VR, maka : Sama halnya dengan daya aktif diatas maka daya reaktif yang dikirim ke beban diberikan oleh persamaan :

Jika diberhatikan maka persamaan (21) dan (22) adalah bebas dari tegangan VS. Tegangan negatif dalam persamaan (22) menyatakan bahwa beban menyerap daya reaktif mendahului (leading vers) yang berarti daya reaktif tersebut akan kebeban, atau daya reaktif sumber adalah terkebelakang (logging var) yang berarti daya reaktif dari beban ke sumber. Daya tiga fasa total yang dikirim pada saluran tiga fasa adalah tiga kali dari daya yang dihitung dengan menggunakan persamaan diatas. Jika satuan tegangan dalam watt dan var, sebaliknya jika satuan tegangan dalam kilowatt (Kv) maka daya dapat dinyatakan dalam megawatt (mw) dan megawatt (mw) dan megavar (MVAR).

Dengan cara yang sama daya aktif dan daya reaktif pada sisi pengiriman dari saluran transmisi dapat dinyatakan oleh persamaan :

Jika semua variabel yang ada pada persamaan (23), sebagaimana sebelumnya dipegang tetap dengan pengecualian pada δ, dengan demikian daya aktif pada sisi pengiriman, PS adalah fungsi dari δ, dan mempunyai harga maksimum bila θ + δ = 180○ , oleh karena itu daya maksimum pada sisi pengirim, atau daya input maksimum dapat dinyatakan dalam persamaan berikut Atau

Akan tetapi, jika VS = VR maka Sama halnya dengan daya reaktif pada sisi pengiriman, daya reaktif input (vars) dapat diberikan oleh persamaan : Sebagaimana kenyataannya, kedua persamaan 27 dan 28 adalah bebas dari tegangan VR dan persamaan 28 mempunyai tanda positif.

Persen Regulasi Tegangan Regulasi tegangan dari saluran didefinisikan oleh kenaikan tegangan bila beban penuh dilepas, yang dinyatakan dalam persamaan berikut : Atau

Dimana : │VS│= besaran tegangan fasa (saluran terhadap netral) pada sisi pengiriman waktu beban nol │VR│= besaran tegangan fasa (saluran terhadap netral) pada sisi penerimaan waktu beban penuh │VR,NL│= besaran tegangan pada sisi penerimaan waktu beban nol │VR,FL│= besaran tegangan pada sisi penerimaan waktu beban penuh dengan │VS│ Akan tetapi jika beban dihubungkan dengan sisi penerimaan dari saluran : │VS│= │VR,NL│ Dan │VR│= │VR,FL│ Suatu persamaan pendekatan untuk persen regulasi tegangan adalah :