Influence of conductor's configuration to the performance of transmission lines

1. Forum Transmisi PLN di Balikpapan,
Juli 2007
1edyiskanto@hotmail.com

2. Abstract
Konfigurasi konduktor fasa pada saluran transmisi sirkit ganda pada
dasarnya dapat disusun dengan enam cara dan setiap cara menghasilkan
karakteristik yang berbeda.
Materi yang dibahas dalam paper ini adalah karakteristik medan listrik
didalam ruang bebas, serta parameter transmisi nya. Angka yang diperoleh
berdasarkan perhitungan dengan menggunakan rumusan yang umum
digunakan.
Hasil perhitungan dan analisa menunjukkan bahwa ada beberapa
konfigurasi yang harus dihindari karena mempunyai medan listrik yang
besar disekitarnya, atau mempunyai parameter induktansi besar yang
dapat memperbesar susut tegangan.
Meskipun paper ini bersifat review teori, namun hasilnya perlu
dipertimbangkan dan dicoba untuk diimplementasikan terhadap transmisi
150kV atau 500kV. Apabila hasilnya ternyata dapat memperbaiki
performance transmisi secara signifikan, maka dapat dijadikan contoh
untuk transmisi yang lainnya.
2edyiskanto@hotmail.com

3. Konfigurasi konduktor
#1 #2 #3
a a' a c' a b'
b b' b a' b c'
c c' c b' c a'
#4 #5 #6
a b' a c' a a'
b a' b b' b c'
c c' c a' c b'
• Gambar : 1 Enam alternatif konfigurasi susunan konduktor pada
menara (umumnya digunakan Konfigurasi #1 ?)
• Konfigurasi mana sebaiknya dihindari ? dan yang mana sebaiknya
digunakan ?
3edyiskanto@hotmail.com

4. 3.1 Pengaruh konfigurasi terhadap kuat medan listrik
dibawah konduktor – diatas tanah
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-30 -24 -18 -12 -6 0 6 12 18 24 30
RST1RST RST3STR RST5TSR RST4SRT
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-30 -24 -18 -12 -6 0 6 12 18 24 30
RST6RTS RST2TRS RST1RST
Terlihat bahwa susunan #1 dan #4
sebaiknya dihindari, karena
mempunyai kuat medan listrik yang
tinggi.
4edyiskanto@hotmail.com
abc-abc abc-cab abc-bca abc-bac abc-cba abc-acb
#1 #2 #3 #4 #5 #6
8 kV/m 5 kV/m 5,3 kV/m 7,8 kV/m 5,3 kV/m 5,7 kV/m
Perhatian:
SNI mengijinkan Kuat medan
Listrik diatas tanah sekitar
transmisi maksimum 5kV/m

5. 3.2 Pengaruh konfigurasi terhadap stres medan
listrik disekitar konduktor
edyiskanto@hotmail.com 5
49m 282 kV/m
37m 699 kV/m
25m 287 kV/m
49m 302 kV/m
37m 739 kV/m
25m 326 kV/m
49m 325 kV/m
37m 734 kV/m
25m 305 kV/m
49m 307 kV/m
37m 735 kV/m
25m 284 kV/m
49m 322 kV/m
37m 699 kV/m
25m 323 kV/m
49m 279 kV/m
37m 739 kV/m
25m 309 kV/m
Gambar : 3 Pengaruh konfigurasi terhadap stres
tegangan antar konduktor
Tabel : 1 Pengaruh konfigurasi terhadap stres tegangan
abc-abc abc-cab abc-bca abc-bac abc-cba abc-acb Min Max
#1 #2 #3 #4 #5 #6 kV/m kV/m
282 282 302 204 279 279 307 307 322 322 279 279 204 322
699 699 739 734 739 739 735 735 699 699 739 739 699 739
287 287 326 305 309 310 264 264 323 323 309 310 264 326
Dari tabel diatas terlihat bahwa pada
konfigurasi no #1 dan #5 konduktor
tengah mempunyai mempunyai
medan yang lebih kecil dibandingkan
dengan konfigurasi lainnya.
Perhatian: Stres medan yang
tinggi menyebabkan timbul nya
desis corona yang tinggi, dan pada
akhirnya memicu flashover.

6. 3.3 Pengaruh konfigurasi konduktor terhadap
nilai parameter L dan C
edyiskanto@hotmail.com 6
4.00E-04
4.20E-04
4.40E-04
4.60E-04
4.80E-04
5.00E-04
5.20E-04
1 2 3 4 5 6
alternatif #
L(H/km)
2.00E-08
2.05E-08
2.10E-08
2.15E-08
2.20E-08
2.25E-08
2.30E-08
2.35E-08
2.40E-08
2.45E-08
2.50E-08
2.55E-08
C(F/km)
L (H/km) C (F/km)
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa L
dan C dapat dibagi menjadi 4 kelompok
yaitu :
Kelompok 1 (#1) L tertinggi, C terendah
Kelompok 2 (#4, #6) L sedang, C sedang
Kelompok 3 (#2, #3) L rendah, C tinggi
Kelompok 4 (#5) L terendah, C tertinggi
Dalam hal ini, perbedaan nilai tertinggi dan
terendah mencapai 13%,
Perhatian :
Induktansi yang tinggi akan membuat drop voltage pada
transmisi menjadi tinggi, sementara C yang tinggi dapat
membantu memperbaiki faktor daya (Cos pi) sehingga
diperoleh efisiensi transmisi yang tinggi.

7. 3.4 Pengaruh konfigurasi terhadap nilai
impedansi surja Zo
edyiskanto@hotmail.com 7
Z kar
120
125
130
135
140
145
150
155
1 2 3 4 5 6
alternatif #
Z(ohm)
Z kar
Zo (impedans surja) dapat dibagi menjadi 4 grup :
Kelompok 1 (alt #1) Zo tertinggi
Kelompok 2 (alt #4,#6) Zo sedang
Kelompok 3 (alt #2,#3) Zo rendah
Kelompok 4 (alt #5) Zo terendah
Perhatian : bila
Maka untuk memperoleh SIL yang tinggi,
Zo harus dipilih yang kecil, yaitu #5

8. 3.5 Pengaruh konfigurasi terhadap impedansi
urutan
edyiskanto@hotmail.com 8
Ref : Limits To The Sensitivity Of Ground Directional And Distance Protection by JEFF ROBERTS et all, Presented at the
1997 SPRING MEETING OF THE PENNSYLVANIA ELECTRIC ASSOCIATION RELAY COMMllTEE ALLENTOWN,
PENNSYLVANIA MAY 15-16,1997
Perhatian : Impedansi urutan negatif dan nol yang lebih kecil lebih adalah
lebih baik, karena menghasilkan ketidak seimbangan (unbalance) yang
lebih kecil . (yaitu konfigurasi #5)
Sequence
impedance
ABC-ABC ABC-CAB ABC-BCA ABC-BAC ABC-CBA ABC-ACB min
#1 #2 #3 #4 #5 #6 #
Pos
impedan
Z1 0.0308 0.287 0.287 0.298 0.284 0.300 5
 86.49 86.36 86.36 86.44 86.37 86.4
Line 1
a2 0.1189 0.0732 0.0668 0.1045 0.0442 0.1105 5
a0 0.0256 0.0405 0.0405 0.0554 0.0116 0.0548 5
Line 2
a2 0.1189 0.0680 0.0731 0.1036 0.0411 0.1065 5
a0 0.0256 0.0405 0.0485 0.0405 0.0150 0.0327 5

9. Kesimpulan
Bila dibuatkan tabel prioritas pilihan alternatif konfigurasi, maka
secara umum, pilihan konfigurasi akan jatuh kepada alternatif #5
karena mempunyai banyak keunggulan dibanding konfigurasi lainnya,
sehingga pantas digunakan sebagai standar konfigurasi untuk untuk
transmisi udara sirkit ganda.
Namun perlu dikaji kembali mengenai seting relai yang berbasis
impedansi, karena terdapat perbedaan impedansi yang cukup besar
(12.67%) antara konfigurasi #1 (umum digunakan) dan #5
Untuk penggunaan di transmisi 500kV, karena konfigurasi #5
mempunyai nilai kapasitansi C yang tinggi, sehingga perlu dikaji ulang
apakah perlu menambah reaktor disamping yang sudah ada sekarang
ini.
edyiskanto@hotmail.com 9