Penyadapan Saluran Transmisi dengan Kopling Kapasitif untuk Suplai Daerah Terpencil

Pendahuluan

Pada masa sekarang, tenaga listrik sudah merupakan bagian dari kebutuhan pokok masyarakat, baik di perkotaan maupun di pedesaan. Dalam kemajuan pembangunan sarana kelistrikan di tanah air, ditemukan banyak daerah pedesaan yang dilewati saluran transmisi tegangan tinggi tanpa dapat menikmati aliran daya listrik yang besar itu. Untuk kebutuhan pedesaan dengan daya yang relatif kecil, cara penyadapan konvensional dengan membangun suatu jaringan distribusi primer dengan memasang gardu induk berikut perlengkapannya maupun membangun suatu pembangkit memerlukan biaya yang besar dan kurang efisien. Oleh karena itu, salah satu alternatif dalam penyediaan daya listrik adalah dengan melakukan penyadapan daya saluran transmisi tegangan tinggi dengan kopling kapasitif. Diharapkan, cara ini dapat lebih efisien dan efektif, karena sistem yang digunakan cukup sederhana.

 

Konsep Dasar Penyadapan Daya Saluran Transmisi

Penyadapan daya saluran transmisi yang dimaksud adalah pengambilan sebagian daya yang terdapat pada saluran udara transmisi tegangan tinggi 35 kV sampai dengan 245 kV[1] ataupun saluran udara transmisi tegangan ekstra tinggi di atas 245 kV dengan memanfaatkan keberadaan daya yang diinduksikan oleh kopling kapasitif pada suatu konduktor yang berada di dalam medan listrik saluran udara transmisi. Daya diperoleh dari muatan yang diinduksikan pada suatu bagian kawat tanah saluran udara tansmisi yang diisolasi dari strukturnya, sebagaimana yang dilakukan pada kawat fasa saluran distribusi. Peralatan yang digunakan dilengkapi dengan reaktansi induktif untuk mengkompensasi tingginya reaktansi kapasitif yang ekuivalen dengan impedansi internal kawat tanah saluran udara yang juga bernilai tinggi. Cara penyadapan daya saluran transmisi ini, yang dikenal dengan sistem kopling kapasitif (Capacitive Coupling System / CCS), dikembangkan menjadi suatu suplai daya didasarkan pada suatu pembagi tegangan kapasitif yang dihubungkan langsung pada kawat fasa saluran udara transmisi dan merupakan input suatu transformator penurun tegangan.

 

Penyadapan Daya Saluran Transmisi melalui Kawat Fasa

Merupakan penyadapan dengan cara memasang suatu pembagi tegangan kapasitif pada kawat fasa untuk menurunkan tegangan level transmisi menjadi tegangan level distribusi untuk kemudian disalurkan ke konsumen.

 

Kondisi Tunak ( Steady State )

Akibat adanya CTH, maka impedansi sumber akan tinggi dan V2 akan sulit diregulasi atau diatur apabila beban bervariasi. Namun, hal ini dapat diatasi dengan menambah induktor yang dihubungkan seri.

 

Kondisi Transient

Masalah utama yang harus diperhatikan pada sistem kopling kapasitif pada kawat yang menggunakan pembagi ini adalah kondisi transient. Kondisi ini akan mempengaruhi desain sistem secara keseluruhan. Berikut ini adalah beberapa simulasi yang telah dilakukan beserta hasilnya.

1. Simulasi Hubung Singkat. Dilakukan pada sisi primer transformator dengan suatu inductor atau reaktor yang telah terhubung. Dan pengamatan difokuskan pada tegangan-lebih yang dihasilkan dari simulasi ini.

2. Simulasi Beban Nol. Dengan menghitung arus dan tegangan transient, dilakukan analisa

kemungkinan timbulnya feroresonansi pada transformator yang disebabkan oleh saturasi inti.

Beberapa kasus yang dianalisa diantaranya: (a) efek magnetis residual maksimum; positif dan

negatif , (b) efek magnetis residual 50%; positif dan negatif, (c) tegangan puncak rata-rata pada C2 melewati titik nol.

3. Simulasi Surja Hubung. Untuk mengetahui unjuk kerja sistem pada kondisi rangkaian yang berbeda, dilakukan analisa terhadap tiga kasus berikut: (a) Dalam waktu sesaat, melakukan pembebanan pada sistem dengan tegangan sumber positif maksimum, dimana transformator tidak terhubung. (b) Sama seperti di atas, namun transformator dihubungkan pada sistem dengan kondisi tanpa beban. (c) Penutupan sesaat dilakukan pada sistem dan kemudian diikuti dengan pembukaan, saat tegangan maksimum berada pada polaritas yang berlawanan.

 

Simulasi dengan Menggunakan EMTP

Agar dapat mengevaluaasi desain sistem terutama respon terhadap kondisi transient, Instituto

de Investigaciones Electricas, sebuah lembaga kelistrikan di Mexico, mengadakan simulasi

dengan menggunakan bantuan program EMTP dan test laboratorium.

 

Kesimpulan

1. Sistem kopling kapasitf adalah suatu cara untuk mendapatkan daya dari saluran transmisi dengan menurunkan tegangan transmisi ke tegangan distribusi primer berdasarkan prinsip pembagi tegangan. Tegangan yang diperoleh bersifat kapasitif, maka perlu dikompensasib dengan inductor agar diperoleh pengaturan tegangan yang baik pada outputnya.

2. Sistem kopling kapasitif ini perlu dilengkapi dengan peralatan pengaman yang cukup memadai, agar tidak berpengaruh besar terhadap saluran transmisi apabila terjadi gangguan pada sistem kopling kapasitif.