PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN

Teori Listrik Terapan

1. TEORI LISTRIK TERAPAN1.1. LISTRIK ARUS BOLAK BALIK 3 FASA

1.1.1. Pengertian Yang dimaksud dengan listrik arus bolak balik 3 fasa adalah arus bolak balik yang terdiri dari 3 ( tiga ) keluaran yang disebut dengan fasa, dengan bentuk sinusiode dimanan besar / nilai tegangannya sama, frekwensi sama tetapi masing masing berbeda 1/3 periode ( 120 0 )

1.1.2. Sumber Listrik Arus Bolak-Balik 3 Fasa Generator arus bolak balik yang konstruksi letak belitan induksinya masing masing berbeda susdut 120 0.

1.1.3. Listrik Arus Bolak Balik 3 FasaTiga buah belitan serupa berbeda tempat 1200 pada ruangan bulat timbul ggl (gerak gaya listrik) sebagai akibat dari Induksi medan magnit penguat. Besar ggl dan frekwensi yang timbul sama, tetapi berbeda 1200 satu dengan yang lain.

1.2. TEGANGAN DAN ARUS Tegangan dan arus keluaran dari generator atau trafo dapat dibedakan berdasakan hubungan antar belitannya.

1.2.1. Hubungan Bintang

Tegangan setiap belitan disebut dengan tegangan fasa = Ef

Tegangan antar fasa disebut dengan tegangan line = El

El = Ef . ( 3

Arus yang keluar dari belitan disebut arus fasa If dan arus yang keluar dari terminal disebut arus line Il . Arus line besarnya sama dengan arus fasa : Il = If1.2.2. Hubungan Delta

Tegangan line besarnya sama degan tegangan fasa : El= Ef

Arus line besarnya sama dengan arus fasa dikalikan ( 3

Il = If . ( 3

1.3. DAYA LISTRIK 3 FASA HUBUNGAN BINTANG

Daya 3 fasa = daya fasa 1 + daya fasa 2 + daya fasa 3

P 3 = P 1 + P 2 + P 3

= ( If.1 x Vf.1 x Cos ( 1 ) + ( If2x Vf2 x Cos (2 )+( If3 x Vf3 x Cos ( 3 )Bila tegangan dan beban seimbang,maka:

P 3 = 3 x ( If x Vf x Cos ( )

Diketahui bahwa :

Vl

Vf = ------- dan If = Il

( 3

Maka :

3 x Vl x Il x Cos (

P 3 = -------------------------

( 3

Atau :

P 3 = ( 3 x Vl x Il x Cos(

1.3.1. Daya Listrik 3 Fasa Hubungan Segitiga

Daya 3 fasa = daya fasa 1 + daya fasa 2 + daya fasa 3

P 3 = P 1 + P 2 + P 3

= ( If.1 x Vf.1 x Cos ( 1 )+ ( If.2x Vf.2 x Cos (2 )+ ( If.3 x Vf.3 x Cos ( 3 )

Bila tegangan dan beban seimbang, maka:

P 3 = 3 x ( If x Vf x Cos ( )

Diketahui bahwa :

Il If = ------- dan Vf = Vl

( 3

Maka :

3 x Vl x Il x Cos (

P 3 = -------------------------

( 3

Atau :

P 3 = ( 3 x Vl x Il x Cos ( 1.4. GEJALA KORONA 1.4.1. Pelepasan Listrik ( Partikel Discharge ) mencakup :a) Internal discharge(pelepasan didalam)

b) Surface discharge(pelepasan dipermukaan)

c) Corona discharge

(pelepasan korona)

Internal discharge

Proses pelepasan listrik di dalam rongga atau lubang yang terbentang d dalam suatu dielektrik atau ujung penghantar termasuk di dalam media cair maupun padat. Surface dischargeProses pelepasan listrik dipermukaan penghantar, tunggal tanpa isolasi. Corona discharge

Salah satu gejala tegangan tinggi yang biasanya timbul dipermukaan penghantar akibat tegangan melbihi tegangan kritisnya yang terlihat melingkar seperti cahaya berwarna ungu dengan diiringi suara mendesis & diikuti bau (seperti bau ozon ).1.4.2. Terjadinya Korona Korona terjadi karena adanya ionisasi, yaitu adanya kehilangan elektron dari molekul udara, bila disekitarnya terdapat medan listrik maka elektron-elektron bebas mengalami gaya yang mempercepat geraknya, sehingga terjadi tabrakan antar molekul, akibatnya timbul ion-ion dan elektron-elektron baru yang semakin lama semakin banyak bila gradien tegangan cukup besar.

Proses ionisasi dari atom :A + E --------> A+ + 2E

Dimana :A= atom

A+ = ion positif

E= ELEKTRON

Rugi-rugi korona (PK) dapat dihitung dengan rumus :

Dimana :B = tekanan udara pada waktu diuji / diukur (mm hg)

T = suhu sekeliling waktu diuji / diukur (0c)

F = frekwensi sistem ( hz)

R = jari - jari kawat (cm)

D = jarak antara kawat (cm)

V = tegangan kawat ke netral (kv)

Vd = tegangan kritis dimana hilang korona mulai terjadi (kv)

Untuk cuaca baik

Untuk cuaca basah

Mo = 1.00 untuk kawat yang permukaannya halus.

= 0.93 - 0.98 untuk kawat kasar

= 0.83 - 0.87 untuk kawat berbelit 7

= 0.80 - 0.85 untuk kawat berbelit 19,37 dan 61

1.4.3. Faktor - Faktor Yang Mempengaruhi Korona Penampang kawat

Konfigurasinya

Macam - macam kawat

Keadaan permukaan

Keadaan cuaca

1.5. SURJA HUBUNG DAN SURJA PETIR 1.5.1. Surja Hubung Tegangan lebih yang timbul didalam sistem kelistrikan secara luas dapat dibagi menjadi 2 (dua) :

Dari dalam sistem

Dari dalam sistem

1.5.2. Sebab Dari Dalam Sistem (Internal Over Voltage) Dapat Dibentuk transient

Dinamis

Statis

a. Tegangan lebih yang berbentuk transient mempunyai frekwensi yang tidak ada hubungannya dengan frekwensi dari sistemnya dan berlangsung hanya beberapa cycle :

Disebabkan oleh operasi PMT untuk beban induktif / kafasitif atau hubungan ke tanah antara satu fasa dari hantarannya pada sistem pentanahan netral yang terisolir.

b. Tegangan lebih dinamis terjadi pada frekwensi yang sama dengan frekwensi dari sistemnya dan berlangsung beberapa detik, ini disebabkan pada waktu pemutusan beban dari generator yang menyebabkan over speed atau bila beban itu tiba0tiba dipindahkan / hilang.c. Tegangan lebih statis terjadi pada frekwensi yang sama dengan frekwensi sistemnya, dan bertahan sampai beberapa waktu yang lama (relatif lama), mungkin sampai berjam-jam gejala ini timbul bila hubungan satu fhasa ketanah terus berlangsug. Dapat terjadi demikian bila netral ditanahkan melalui kumparan peredaman busur api (are suppression coil)

1.5.3. Sebab Dari Luar Tegangan lebih yang timbul dari luar sistem disebabkan karena adanya pelepasan muatan-muatan diatmosfir, dan tidak ada hubungannya dengan sistemnya.

Tegangan lebih hubung / switching dapat terjadi karena :

a. Penutupan saklar pada hantaran panjang yang terbuka

b. Penutupan kembali saklar pada hantaran panjang yang terbuka

c. Penutupan saklar pada transmisi dengan trafo tanpa beban

d. Pelepasan beban tiba - tiba pada ujung hantaran.

e. Pelepasan beban tiba-tiba pada ujung hantaran yang diikuti dengan pelepasan beban pada ujung pengirim

f. Pembukaan hantaran tanpa beban

g. Pelepasan trafo yang berbeban kosong

h. Pelepasan beban induktif dari trafo gulungan tertier

i. Pelepasan pada gardu antara

j. Gangguan satu fhasa ke tanah tanpa pembukaan pemutus

1.6. PEREDAMAN BUSUR LISTRIK1.6.1. Terjadinya Busur Listrik

1.6.2. Cara Peredaman Busur Listrik a) Peredaman dengan pemutusan cepat

b) Peredaman dengan ujung pelindung

c) Peredaman dengan tiupan magnet

d) Peradaman dengan minyak

e) Peredaman dengan gas udara

f) Peredaman dengan hampa udara

1.7. EFEK PANAS AKIBAT ARUS LISTRIKArus listrik yang mengalir pada penghantar, menyebabkan pada penghantar tersebut mengambil daya listrik dan diubah menjadi panas.

Besarnya panas yang timbul adalah sebanding dengan kwadrat arus, besarnya tahanan yang dilalui arus dan lamanya waktu arus mengalir, atau dengan rumus :

Daya yang terserap :

( P = I 2 . r . t Watt jam

Daya listrik diubah menjadi panas :

( Q = 0,24 . I 2 . r . t . Kalori

atau :

( Q = 0,24 . V . I . t . Kalori

Penyebab lain terjadinya panas antara lain :

Alat pemanas listrik, beban berupa kawat nikelin

Motor listrik pada kondisi operasi, berbeban lebih, macet / tidak dapat berputar

Sambungan penghantar yang tidak terhubung dengan baik ( loss contact )

Beban penghantar yang melebihi kapasitas / KHA

1.8. PEMBUMIAN 1.8.1. Pengertian Pembumian adalah penghubungan suatu titik sirkit atau penghantar yang bukan bagian sirkit, dengan bumi melalui cara menanam penghantar / batang logam ke dalam tanah.

1.8.2. Fungsi Pembumian Mengalirkan arus gangguan

Membuang arus muatan statis ke bumi

Menstabilkan keseimbangan tegangan

Mengamankan terhadap bahaya tegangan sentuh atau tegangan langkah

Memproteksi peralatan dari tegangan lebih / arus lebih

1.8.3. Sistem Pembumian Kerangkan Peralatan Pada sistem distribusi dikenal ada 2 ( dua ) jenis pentanahan sistem, yaitu :

Sistem pembumian Pengaman ( Sistem PP atau Sistem TT ), yaitu menghubungkan titik netral pada sistem tenaga listrik di sumbernya dan BKT( kerangka ) perlengkapan maupun instalasi . Pada sistem PP bekerjanya alat proteksi tergantung dari besarnya nilai tahanan pentanahannya, semakin besar nilai alat proteksi, maka nilai pentanahannya harus kecil. Sedangkan pada sistem PNP penghantar proteksi ( penghantar pentanahan ) digabungkan dengan penghantar netral

Sistem pembumian Netral Pengaman ( Sistem PNP atau Sistem TN ), yaitu menghubungkan semua BKT perlengkapan maupun instalasi dengan penghantar proteksi ke titik sistem tenaga listrik di sumbernya. Penghantar proteksi adalah penghantar netral pada sumber yang dihubungkan dengan sistem pembumian.

a. Sistem Pembumian Pengaman ( PP = TT )

RA adalah nilai tahanan pentanahan elektrode pentanahan dan penghantar proteksi untuk BKT,besarnya tergantung dari besarnya nilai tahanan sistem pentanahan di titik sumber, sehingga bila ada gangguan hubung singkat antara penghantar fasa dan tanah, makaalat proteksi harus bekerja pada waktu yang telah direncanakan.Waktu pemutusan maksimal untuk sistem ini adalah :

Tegangan Efektip terhadap Tanah ( Volt )Waktu Pemutusan ( detik )

120

230

277

400

> 4000,8

0,4

0,4

0,2

0,1

Persyaratan pemutusan :

Zs x Ia = Uo

Dimana :

Zs adalah impedansi lingkar gangguan dari sumber sampai ke titik gangguan

Ia adalah arus yang menyebabkan pemutusan otomatis alat proteksi

Uo adalah tegangan efektip fasa ke tanah

b. Sistem pembumian netral pengaman ( PNP = TN )

1.9. TAHANAN ISOLASIYang dimaksud dengan tahanan isolasi adalah besarnya tahanan dalam sirkit arus listrik yang diberikan oleh isolasi pada tegangan tertentu hingga cenderung untuk menghasilkan bocoran arus.

Besarnya tahanan tahanan isolasi minimal suatu sirkit instalasi tegangan rendah adalah : 1.000 kali tegangan kerja instalasi tersebut dalam satuan Ohm.

DIAGRAM GENERATOR ARUS BOLAK-BALIK 3 FASA

K

M

U3

K

M

U2

M

K

1200

S

U

1200

U2

U3

U1

U1

U2

U3

t

+ U

Il

R

EL

If

EF

If

N

EF

EL

Il

EL

Il

If

S

EF

Il

R

S

T

EF

EF

Il

EL

EL

If

If

If

EL

EF

Il

EL

EL

EL

EF

EF

EF

R

N

S

T

Il.1

Il.3

Il.2

If.3

If.3

Il1

EF

EF

EF

EL

EL

EL

Il2

Il3

If3

If2

ORBIT KE 3

ORBIT KE 2

INTI

r3

r2

r1

TINGKAT ENERGI KE 3

TINGKAT ENERGI KE 2

TINGKAT ENERGI KE 1

KULIT INTI

r2

r1

EMBED Equation.3

Vo

Pelepasan beban

RA

RA

G

penghantar

penghantar

isolasi

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

16

_1209987511.unknown