1ke2 sistem penghataran talian elektrik

7/29/2019 1ke2 Sistem Penghataran Talian Elektrik

1/35

PENGHANTARAN

PENGHANTARAN TALIAN PENDEK

Rajah 2.0 Sistem penghantaran pada talian atas

2.0 Pengenalan

Sistem penghantaran merupakan satu sistem yang besar menghubungkan stesen

penjanaan kepada pengguna melalui sistem pengagihan. Jika sistem penghantaran

membekalkan jumlah tenaga yang besar daripada stesen jana kuasa ke pusat-pusat beban.

Sistem pengagihan pula akan membekalkan tenaga daripada sistem penghantaran danmengagihkannya kepada pencawang-pencawang utama dan pencawang kecil kepada

pelbagai pengguna.

1

Stesan

Kuasa

Penghantaran

Pengagihan

Pengguna


2/35

PENGHANTARAN

Tenaga elektrik boleh dibekalkan dan diagihkan sama ada dalam bentuk arus

ulang-alik (A.U) atau arus terus (A.T) . Dalam praktiknya sistem 3-fasa 3-talian digunakandalam sistem pengahantaran manakala bagi sistem 3-fasa 4-talian A.U digunakan dalam

sistem pengagihan. Rajah 2.0 menunjukkan sistem penghantaran talian atas.

Pertimbangan yang penting dalam operasi talian penghantaran adalah merujuk

kepada kejatuhan voltan dan kehilangan kuasa yang berlaku dalam talian dan juga

kecekapan talian penghantaran. Komponen-komponen seperti rintangan R, kearuhan L dankemuatan C yang terdapat pada talian penghantaran mempengarhui keadaan-keadaan

tersebut.

2.1 Talian Pendek

Talian penghantaran yang mempunyai panjang kurang daripada 60 km dan

beroperasi pada kadar voltan di bawah 20 kV dikategorikan sebagai talian pendek dalamsistem pengahantaran. Merujuk kepada jarak yang singkat dan voltan operasi yang rendah,

maka kesen daripada kemuatan dalam talian ini juga kecil maka kesan kemuatan boleh

diabaikan dalam sistem talian ini. Oleh itu prestasi talian pendek adalah bergantung kepadarintangan dan kearuhan yang terdapat pada talian penghantaran. Pada talian penghantaran

sebenar, rintangan dan kearuhan terdapat disepanjang talian penghantaran tersebut. Tetapi

dalam kes talian pendek jumlah rintangan dan kearuhan tergumpal pada satu tempat atau

bahagian.

2.2 Rintangan dan Kearuhan dalam Talian

Talian penghantaran bagi litar elektrik biasanya mempunyai beberapa parameter

seperti rintangan, kearuhan dan kemuatan. Parameter ini tidak seragam disepanjang talianpenghantaran yang mana memberi kesan kepada pengaturan voltan dan juga kecekapan

talian penghantaran. Kesan ini juga bergantung kepada panjang sesuatu talian

penghantanran. Pada perbincangan ini kita akan melihat kewujudan rintangan dan kearuhan

pada talian penghantaran.

2.2.1 Rintangan Siri Pengalir

Apabila kita memperkatakan mengenai rintangan siri dalam pengalir talian

penghantaran, beberapa faktor perlu diambil kira di antaranya panjang talian, luaskeretan rentas talian, bahan dan suhu persekitaran. Seperti mana yang kita ketahui

setiap pengalir talian penghantaran yang membawa kuasa elektrik mempunyai

Pengaliran arus yang berlawanan arah di dalamnya dan keadaan inidikenali sebagai rintangan. Rintangan R dalam ohm yang terbentuk dalam

2


3/35

PENGHANTARAN

pengalir talian penghantaran ini merujuk kepada panjang dan keratan rentas apengalir dan boleh dinyatakan sebagai ;

R =a

(Pers: 2.1)

Di mana adalah kerintangan pengalir.Kerintangan pengalir () bergantung bukan sahaja kepada bahan yang digunakanoleh pengalir tetapi bergantung juga kepada suhu persekitaran. Nilai rintangan siri

yang terdapat pada talian dapat ditunjukkan melalui persamaan berikut:-

Katakana Jika 1 dan 2 adalah nilai kerintangan yang mana berhubungkaitdengan nilai suhu t1dan t2 maka,

2 = 1[1 + (t1 - t2)] (Pers: 2.2)Di mana adalah pekali bagi suhu bahan yang digunakan bagi merekabentukpengalir. Nilai pekali suhu bagi rintangan juga tidak tetap tetapi bergantung kepada

suhu permulaan. Pekali suhu bagi rintangan diberikan sebagai;

= 0 / (1 + 0t1) (Pers: 2.3)dimana0adalah pekali suhu bagi rintangan ketika 0C

Melalui persamaan-persamaan yang ditunjukkan dapat disimpulkan

bahawa rintangan yang terdapat dalam pengalir penghantaran sentiasa wujud dan

berterusan bermula daripada talian penghantaran sehingga tiba kepada talianpengagihan kepada pengguna.

2.2.2 Kearuhan

Pengalir pada sistem talian penghantaran bukan sahaja mempunyai

kerintangan malahan kearuhan juga wujud dalam talian tersebut. Jika kita merujukkepada Rajah 2.1(a), menunjukkan dua pengalir satu fasa, perhatikan pada bahagian

pemisah kedua-dua pengalir tersebut yang ditandakan dengan jarak D. Ketika arus

mengalir melalui kdua-dua pengalir ini pada sebarang masa ia akan mengalir pada

arah yang bertentangan dan seterusnya mengwujudkan medan disekitar kedua-duapengalir tersebut. Medan yang wujud ini akan sentiasa memberikan tekanan di antara

satu dengan yang lain seperti yang digambarkan pada Rajah 3.1(b). (lihat pergerakkan

anak panah medan).

3

D

+ -

D

- +

(a) (b)


4/35

PENGHANTARAN

Rajah 2.1 Urat daya magnet teraruh antara dua pengalir

Kedua-dua pengalir pada rajah 2.1(a) dan 2.1(b), akan membentuk gelung

segiempat tepat bagi setiap pusingan melalui fluks yang wujud hasil pengaliran aruspada kedua-dua pengalir. Ketika fluks yang terhasil ini merangkai kepada gelung

tersebut ia akan menghasilkan kearuhan.

Meskipun jarak pimisah di antara pengalir ini besar biasnya daripada 1 meter hingga

10 meter, oleh kerana wujudnya jumlah fluks yang padat ini akan membentukgegelung yang lebih besar dan mempengaruhi kewujudan kearuhan.

Kewujudan kearuhan dalam pengalir bagi setiap pusingan per meter ( bila D )dapat dibuktikan melalui persamaan seperti berikut;

=L

loge

4

iD+

henry / meter (Pers: 2.4)

di mana,

= Kebolehtelapan mutlak bahantara.i = Kebolehtelapan mutlak bahan pengalir.

2.3 Rajah Litar Talian Pendek

Talian penghantaran pendek boleh dikenali secara ringkas dengan melukiskanlitar garis tunggalnya. Beberapa komponen yang terdapat dalam talian ini boleh digunakan

untuk membuat pengiraan bagi menentukan kecekapan dan kejatuhan voltan yang berlaku

4

Vsn Vm Beban

R XI

I

Rajah 2.2 Litar garis tunggal talian pendek

Talian

Neutral


5/35

PENGHANTARAN

dalam sistem penghantaran talian pendek. Rajah 2.2 menunjukkan sebuah litar garis

tunggal talian pendek.

Merujuk kepada rajah 2.2, beberapa parameter boleh dikenalpasti iaitu,

Vsn - Voltan pada penghujung penghantaranVm - Voltan hujung penerima

I - Arus beban pada R mengekor

R - Rintangan gelung ()

X - Kearuhan gelung ()

2.4 Rajah Vektor Talian Pendek

Rajah vektor bagi talian pendek mempunyai hubungkait dengan parameter-parameter yang terdapat pada rajah garis tunggal talian pendek. Dalam kes ini rajah vektor

mengekor boleh dilukiskan seperti pada Rajah 2.3.

Merujuk kepada Rajah 2.3, parameter-parameter dikenalpasti sebagai;

OA Voltan hujung penerima, Vm

OI Arus beban, I

5

A

O

C

I

A

B

G

H

D F

Vsn

Vm

sn

m

Vm kos m

IX

sin m

Im kos m

Vm kos m

IR

IX

Rajah 2.3 Diagram vektor talian penghantaran pendek

--

-

-

-


6/35

PENGHANTARAN

AB Kejatuhan kesan kerintangan dalam talian, IRBC Kejatuhan kesan kearuhan dalam talian, IXOC Voltan pada hujung penghantar, Vsn

Merujuk kepada parameter-parameter ini kita boleh mencari nilai voltan hujung penerima

dan seterusnya menentukan faktor kuasanya. Cuba perhatikan penyelesaian berikut:-

OC 22 )()( BCFBDFOD +++=

22 )sin()( IXVIRkosV RRRR +++=

dan

S

RR

SV

IRkosV

OC

OFkos

+==

Sebenarnya daripada rajah vektor ini bukan sahaja kita dapat menentukan nilai VSdan faktor kuasa,

tapi kita juga dapat menentukan peratus pengaturan bagi sebuah talian pendek dengan

merujuk kepada parameter-parameter yang diberikan. Peratus pengaturan voltan merujukkepada Rajah 2.3 boleh ditulis sebagai.

Peratus Pengaturan = 100sin

xV

IXkosIR

S

RR + (Pers: 2.5)

2.5 Perubahan Pengaturan Voltan dengan Faktor Kuasa Beban

Pengaturan berubah dengan faktor kuasa beban walaupun voltan padapenghunjung penerima dan arus talian tetap nilainya. Dalam keadaan begini susutan voltanadalah sama dalam magnitud dan fasa tetapi perhubungan fasa antaranya dengan voltan

penghujung penerima dan pada hujung penghantaran berubah.

Membincangkan kejatuhan voltan pada hujung penerima dengan peningkatanbeban bagi kes peningkatan beban induktif (faktor kuasa mengekor) dan meningkat dengan

peningkatan beban bagi beban kemuatan (faktor kuasa mendulu). Voltan hujung penerimaan

bukan sahaja bergantung kepada beban tapi juga pada faktor kuasa. Perubahan pengaturanvoltan pada hujung penghantaran bagi faktor kuasa yang berbeza boleh digambarkan

melalui rajah lokus seperti Rajah 2.4.

Merujuk kepada Rajah 2.4, vektor AO menunjukkan voltan fasa hujung penerima

(VR) pada keadaan berbeban dan garisan OX bersedut R, merupakan faktor kuasa beban

dengan kos R. selain itu garis OX juga menunjukkan arus (I) fasa beban. Garis AB yang

dilukiskan selari dengan garis OX mempunyai kejatuhan rintangan IR dan garis tegak BCyang dilukis menegak kepada garis OX mempunyai kejatuhan kearuhan IX. Merujuk kepada

rajah, ABC merupakan segitiga galangan dan CA adalah jumlah kejatuhan galangan talian

IZ. Manakala OC menunjukkan voltan fasa hujung penghantaran (VS) dan perbezaan antara

6


7/35

PENGHANTARAN

VS dan VR atau ( OC OA ) adalah kejatuhan voltan dalam talian dan juga dikenali

sebagai pengaturan hujung penghantaran.

Perubahan pengaturan ini dapat dilihat dengan jelas sekiranya kita melihat regulasi

maksima pada titik B dan regulasi kosong pada titik S dengan merujuk kepada

rajah lokus (Rajah 2.4) melalui persamaan berikut :-.

Pengaturan = IR kos R + IX sin RPengaturan akan menjadi maksima apabila d ( pengaturan ) / d = 0IR (-sin ) + IX ( kos ) = 0

atau

Tan = X / R

7

O

VR

VS

IX

IR

C

B

A

M

N

HF

E G

K

Q

SP

VR

VS

O IR

D

IX

R

I

Voltan Hujung Penghantaran, VS

Voltan Hujung Penerima, VR

Rajah 2.4 Lokus Vmdan Vsn

X

FaktorKuasa

Mendulu

Faktor

Kuasa

Mengek


8/35

PENGHANTARAN

4.6 Pengaturan Per Unit

Apabila beban pada hujung penerimaan mendapat bekalan kuasa maka akan

berlaku kejatuhan voltan akibat kesan kerintangan dan kearuhan pada pengalir. Oleh sebabitu nilai voltan pada hujung penerimaan Vm biasanya kurang berbanding voltan pada hujung

penghantaran Vsn. Kejatuhan voltan yang berbeza pada hujung penerimaan dan juga hujung

penghantaran dinyatakan sebagai peratus voltan hujung penghantaran dan dikenali sebagaipengaturan.

Pengaturan per unit boleh ditakrifkan sebagai perubahan voltan pada bahagianhujung penerima bila beban penuh di dihentikan,

ini akan menjadikan voltan pada hujung penghantaran sama dengan hujung penerimaan.

Keadaan ini dapat dijelmakan dalam bentuk persamaan seperti berikut;

Peratus Pengaturan = 100xVm

VmVsn (Pers: 2.6)

Dimana Vsn adalah voltan hujung penghantaran dan Vm voltan dihujung

penerimaan. Sepertimana diketahui pengaturan menolong mengekalkan nilai voltan pada

tamatan beban dengan menetapkan had ( 5% voltan ralat) dengan menggukan peralatankawalan yang sesuai.

2.7 Kecekapan Penghantaran

Bila beban diberikan bekalan melalui talian penghantaran akan berlakukehilangan dalam pengalir akibat kesan rintangan dan kuasa yang dihantar pada hujung

beban talian penghantaran kurang daripada kuasa yang dibekalkan pada hujung

penghantaran. Kecekapan talian penghantaran didapati sebagai nisbah kuasa yang diterimakepada kuasa yang dihantar atau boleh boleh ditulis sebagai;

Kecekapan Penghantaran = 100xdihantarKuasa

diterimaKuasa

= 100xkuasaKehilangankeluaranKuasa

keluaranKuasa

+

8


9/35

PENGHANTARAN

T = 100Im

xsnkosVsnIsn

mkosVm

(Pers: 2.7)

Di mana Vm, Im dan kos m adalah voltan, arus dan faktor kuasa hujung penerimamanakala Vsn, Isn dan kos sn adalah voltan, arus dan faktor kuasa hujung penghantaran.

2.8 Pengiraan Per Unit Pengaturan dan Kecekapan

Pengaturan voltan dan juga kecekapan talian penghantaran dapat dilihat dengan

lebih jelas melalui contoh-contoh pengiraan mudah seperti yang dimuatkan dalam bahagian

ini.

Sebuah talian penghantaran satu fasa berkeupayaan kuasa 1,100 kW ke kilang dengan voltan 11 kV

pada faktor kuasa 0.8 mengekor. Talian ini mempunyai jumlah rintangan 2 dan gegelung kearuhan

3. Dapatkan;

i). Nilai voltan pada hujung penghantaran.

ii). Peratus pengaturan.iii). Kecekapan talian penghantaran.

Diberikan;

Rintangan talian, R = 2

Kearuhan talian, X = 3

Kuasa yang dihantar, P = 1,100 kw

Faktor kuasa beban m = 0.8 (mengekor)

Voltan hujung penerima, Vm = 11,000 V

Arus beban, I = mkosVm

xP

000,1

I =8.0000,11

000,1100,1

x

x

I = 125 A

i). Nilai voltan pada hujung penghantaran pula.

9

Contoh 2.1:Contoh 2.1:

Penyelesaian :


10/35

PENGHANTARAN

Diketahui, kos m = 0.8

oleh itu sin m = 0.6

Vsn = 22 )sin()( IXmVmIRmkosVm +++

Vsn = 22 )31256.0000,11()21258.0000,11( xxxx +++

Vsn = 11,426 V

ii). Peratus pengaturan voltan.

Vsn = 11,426 VVm = 11,000 V

Peratus Pengaturan = 100xVm

VmVsn

= 100000,11

000,11426,11x

= 3.873 %

iii). Kecekapan talian penghantaran.

Kehilangan dalam talian = I2 R = (125)2 x 2

= 31,250 atau 31.25 kw

Kecekapan Penghantaran = 100x

dihantarKuasa

diterimaKuasa

T =100

31250100,1

100,1x

+

T = 97.24%

Sebuah talian penghantaran tiga-fasa 11 kV mempunyai rintangan 1.5 dan kearuhan 4bagi setiap fasa. Kirakan peratus pengaturan dan kecekapan talian jika jumlah beban hujungpenerimaan 5,000 kVA pada faktor kuasa 0.8 mengekor dan voltan dibekalkan sehingga

jarak terakhir ialah 11 kV.

Rintangan bagi setiap pengalir, R = 1.5

10


Penyelesaian :


11/35

PENGHANTARAN

Kearuhan bagi setiap pengalir, X = 4.0

Voltan fasa pada hujung penerimaan, Vm =3

000,11= 6,351 V

Beban penghantaran = 5,000 kVA

Faktor kuasa beban, kos m = 0.8 (mengekor)

Arus talian, I = Vmx

xkVAdalamdibekalkanKuasa

3

100

262.4 amp

Voltan hujung penghantaran setiap fasa,

Vsn = Vm + IR kosm + IX sin m

= 6,351+(262.43x1.5x0.8)+(262.43x4x0.6)

= 7,295.8 V

Voltan hujung talian penghantaran VSL = 3 x 7,295.8 = 12,637V

oleh itu,

Peratus pengaturan voltan, = 100xVm

VmVsn

= 100000,11

000,11637,12x

= 14.88 %

dan

Kecekapan talian penghantaran = 100xkuasaKehilangankeluaranKuasa

keluaranKuasa

+

T = 100

3108.05000

8.05000x

x

x

+

T = 92.8%

11

= 351,63

000,1000,5

x

x

=


12/35

PENGHANTARAN

2.9 Pengenalan

Setelah kita mempelajari kendalian sistem talian pendek bagi sesuatu sistem talian

penghantaran, seperti mana yang telah dibincangkan pada INPUT A. Dalam bahagian ini

pula kita akan membincangkan dua lagi jenis talian yang terdapat pada sistem talianpenghantaran. Talian penghantaran tersebut adalah talian sederhana dan talian panjang. Jika

dibandingkan kedua-dua talian ini dengan talian pendek, kesan kehilangan disebabkankerintangan dan kearuhan dalam pengalir adalah lebih banyak dan besar. Dengan wujudnyakehilangan kuasa yang besar dalam talian sederhana dan panjang maka ia juga turut

mempengaruhi kecekapan talian penghantaran. Oleh itu pengaturan voltan yang perlu

dilakukan juga adalah besar bagi mengatasi kehilangan pada hujung penerimaan talianpenghantaran ini.

2.9.1 Talian Sederhana dan Talian Panjang

Talian penghantaran yang mempunyai panjang talian di antara 60 hingga

150 km dan voltan talian di antara 20 kV hingga 100 kV dikelaskan sebagai taliansederhana. Jika bagi talian pendek kesan kemuatan diabaikan, pada talian sederhana

kesan kemuatan diambil kira.

Talian penghantaran yang mempunyai panjang melebihi 150 km dan voltan

menjangkau lebih 100 kV ia dikelaskan sebagai talian panjang. Seperti mana yang

diketahui setiap talian dipengaruhi oleh rintangan, kemuatan, kearuhan dan kealiran.Oleh yang demikian dari segi pengiraan kehilangan yang terdapat pada talian panjang

adalah sangat besar berbanding talian pendek dan sederhana.

12

PENGHANTARAN TALIAN SEDERHANA DANPAN ANG


13/35

PENGHANTARAN

2.9.2 Litar Talian Sederhana dan Talian Panjang

Litar Talian Sederhana

Merujuk kepada Rajah 2.5, beberapa parameter boleh dikenalpasti iaitu,

Vsn Voltan pada penghujung penghantaranVm Voltan hujung penerima

Isn Arus hujung penghantaran

Im Arus hujung penerimaan

Ic Arus kemuatan

R Rintangan gelung ()

X Kearuhan gelung ()

C Kemuatan (farad)

Sebenarnya terdapat tiga cara yang boleh kita gunakan bagi menentukan

rajah garis tunggal talian sederhana seperti kaedah pemeluap hujung, kaedah T dan

kaedah . Rajah 2.5 merupakan kaedah pemeluap hujung. Kaedah ini menggumpal

kemuatan pada bahagian hujung beban. Sekiranya pada talian pendek kemuatan

diabaikan, pada talian sederhana pula kemuatan diambil kira ini kerana terdapatnyapenambahan kepada nilai voltan dan panjang talian.

Oleh yang demikian pengiraan pengaturan pada talian sederhana akan turut

menimbangkan kemuatan dan kebocoran reaktan pada talian dan ianya dapatdihuraikan bergantung kepada nilai voltan yang dihantarkan.

Merujuk kepada litar dalam Rajah 2.5, kita dapat perhatikan arus talian (Isn)

merupakan jumlah arus beban (Im) dan juga arus mengecas (Ic) bagi kemuatan. Dan

boleh ditulis sebagai;

Isn = Im + Ic (Pers: 2.8)

13

Vsn Vm Beban

R XISn

Rajah 2.5 Litar garis tunggal talian sederhana

C

Talian

Neutral

Im

IC

-

--

-

-

--

-


14/35

PENGHANTARAN

Jika kita menulis persamaan bagi arus mengecas bagi kemuatan, Ic = jwCVm dan

arus beban Im = Im (kos m - jsin m)

Kita akan dapati Isn = Im kos m - jIm sin m + j, oleh itu dengan persamaan ini

didapati;

Kejatuhan voltan dalam talian = Isn ( R + jX ) dari persaman ini kita akan ketahui

nilai voltan yang terdapat pada hujung hantaran seperti berikut;

Vsn = Vm + Isn (R + jX). (Pers: 2.9)

Melalui persamaan ini kita dapat melihat bagaimana aliran kuasa berlaku dalam

sistem penghantaran talian sederhana dan seterusnya kita dapat menentukan nilaipengaturan voltannya.

Litar Talian Panjang

Satu talian penghantaran yang menghantar kuasa elektrik melepasakan haba

disebabkan oleh rintangan pengalir. Jadi talian yang panjang bertindak sebagai saturintangan. Talian penghantaran juga bertndak sebagai satu kearuhan kerana setiap

pengalir dikelilingi oleh satu medan magnet di sepanjang talian penghantaran. Talian

penghantaran yang panjang juga bertindak sebagai satu kapasitor kerana pengalirnya

bertindak sebagai pelit kapasitor. Rintangan, kearuhan dan kemuatan sebagai satutalian penghantaran adalah diagihkan seragam di sepanjang talian, dengan medan

magnet di sekeliling pengalir bersama-sama dengan medan elektrik yang diwujudkan

oleh bezaupaya di antara medan tersebut.

Kita boleh mengambarkan bahawa satu talian penghantaran mengandungi beribu-ribu

perintang, induktor dan kapasitor asas seperti yang ditunjukkan pada rajah 2.6.

14

Rajah 2.6 Litar garis tunggal talian panjang

Vsn

ISn

BebanVsn

Im

B/n G/n

R/n X/n


15/35

PENGHANTARAN

Merujuk kepada Rajah 2.6, beberapa parameter boleh dikenalpasti di antarnya;

Vsn Voltan pada penghujung penghantaran

Vm Voltan hujung penerima

Isn Arus hujung penghantaranIm Arus hujung penerimaan

Selain itu beberapa kenyataan dapat dilakukan merujuk kepada litar yang sama,

i). Talian terdiri dari beberapa parameter malar ialaitu rintangan, kearuhan, kemuatan

dan kealiran yang wujud disepanjang pengagihan talian penghantaran yang

panjang.ii). Rintangan (R) dan regangan beraruhan (X) merupakan element siri dalam talian

pengehantaran.

iii).Rentetan kemuatan (B) dan kealiran bocor (G) merupankan element pirau,

kealiran bocor juga menyebabkan kehilangan kuasa dalam talian. Ia berpuncadaripada kebocoran penebatan atau kesan korona pada pengalir.

iv) Arus bocor yang mengalir melalui lepasan pirau adalah maksima pada hujungpenghantaran talian penghantaran dan berkurangan secara berterusan ketika

menuju ke hujung penerima dan akhirnya menjadi sifar setelah tiba ke hujung

talian penerima.

2.10 Kesan-Kesan Voltan ke atas Kecekapan Penghantaran.

Kecekapan talian penghantaranbukan sahaja dipengaruhi oleh beberapa pemalar

yang terdapat dalam talian penghantaran iaitu rintangan, kearuhan dan kemuatan

sepertimana yang kita telah bincangkan sebelum ini. Namun kecepakan talian jugadipengaruhi oleh nilai voltan yang dibawa oleh sesuatu talian dan kesan korona pada talian

tersebut. Pada bahagian ini kita akan membincangkan kesan-kesan tersebut secara ringkas.

2.10.1 Penghantaran Voltan Tinggi ( 132 kV / 275 kV)

Biasanya tenaga elektrik yang dikeluarkan oleh sesebuah stesen jana kuasaadalah kira-kira 33 kV, 22 kV dan 11 kV. Daripada jana kuasa tersebut tenaga

hantaran kebeberapa buah pengubah peninggi melalui talian rentang atas dengan

berbagai-bagai cara sambungan seperti sistem gelang, sistem jejari, sistemrangkaian dan sebagainya. Voltan yang terjana itu dinaikan kenilai yang

dikehendaki seperti 132 kV, 275 kV atau 500 kV. Tujuan menaikkan voltan ini

ialah untuk mengurangkan perbelanjaan pada penggunaan saiz kabel yang besarkerana saiz kabel yang digunakan berdasarkan kepada besarnya arus yang mengalir.

Di samping itu juga kecekapan talian penghantaran dapat ditingkatkan.

15

--

-

-


16/35

PENGHANTARAN

Keadaan ini dapat dijelaskan dengan mengandakan kuasa (W) yang

dihantar melalui sistem pengahantaran tiga fasa yang mempunyai voltan talian (E)

dan faktor kuasa kos , menghasilkan persamaan-persamaan seperti berikut

Arus Talian kosE

WI

3

=

(Pers: 2.10)

katakan :

= Panjang talian pengalir = Ketumpatan arus

= Rintangan tentu bahan pengalir A = Keratan rentas pengalir

Kehilangan dalam talian boleh ditulis sebagai:

kosE

WRI

33

2 == (Pers: 2.11)

Kecekapan talian talian penghantaran:

Masukan

Keluaran= ( )

kosE

31= (Pers: 2.12)

Kejatuhan voltan bagi setiap talian:

= IR = (Pers: 2.13)

Isipadu tembaga:

= 3 A

kosE

W3= (Pers: 2.14)

Merujuk kepada persamaan ini beberapa andaian boleh dilakukan di antaranya:-

i). Persamaan (2.11), memberikan gambaran bahawa kehilangan kuasa adalah

berkadar songsang dengan E, juga berkadar songsang dengan faktor kuasa

kos .ii). Persamaan (2.12), menunjukkan bahawa cekepan talian penghantaran

bertambah dengan menambahkan jumlah voltan pada talian dan faktor kuasa.

iii). Persamaan (2.13), rintangan menyusut pada setiap talian adalah tetap ( ketika

dan diandaikan tetap. Pengaturan voltan dapat diperbaiki kerana peratusan

kejatuhan voltan dapat dikurangkan dengan meningkatkan nilai E.iv). Isipadu tembaga yang diperlukan bagi talian penghantaran adalah berkadar

songsang dengan voltan dan 16ystem kuasa dengan ini keperluan tembagasemakin berkurangan.

Dapat disimpulkan daripada kesemua persamaan ini, apabila nila voltandan 16ystem kuasa ditingkatkan maka hasilnya akan memberikan kecekapan pada

talian penghantaran di samping penjimatan bahan pengalir juga dapat dilakukan dan

16


17/35

PENGHANTARAN

seterusnya mengurangakan kos penghantaran dengan saiz kabel yang kecil sudah

pada talian yang panjang.

Oleh yang demikian keupayaan talain meningkat dengan meningkatnya

voltan talian penghantaran. Tidak dapat dinafikan bahawa kos bagi talian

penghantaran dan peralatan terminal juga meningkat dengan meningkatnya voltantalian penghantaran tetapi secara keseluruhannya kos adalah berkadaran dengan

voltan penghantaran. Lagipun ia akan menjimatkan kos sesuai dengan pengurangan

kehilangan kuasa yang berlaku dalam talian penghantaran. Kesanya jumlah kospenghantaran berkurangan dengan meningkatnya voltan talian penghantaran.

2.10.2 Korona

Korona ialah nyahcas elektrik yang terbit disekeliling pengalir talian atas,

disebabkan oleh pengaliran udara di mana boleh mengganggu gelombang radio dan

menyebabkan kehilangan kuasa. Pada voltan rendah tidak terdapat perubahan yangberlaku yang boleh dipengaruhi oleh keadaan udara disekitar pengalir.

Walaubagaimanapun bila bezaupaya berbeza dan beransur-ansur meningkat, padasatu tahap, bara lar (luminous glow) warna ungu yang lemah akan terbit bersama

bunyi desiran. Penomena ini dikenali sebagai korona maya dan disertai oleh

penghasilan gas yang mana telah dikenalpasti melalui 17yste-ciri baunya. Semuakeadaan seperti bunyi desiran, sinaran ungu dan penghasilan gas berbau dikenali

sebagai korona.

Jika pengalir adalah seragam dan licin dan keadaan yang serupa ditetapkandisepanjang pengalir, dalam keadaan lain bahagian-bahagian yang tidak rata akan

menerbitkan kecerahan. Jika jarak di antara pengalir tidak terlalu besar berbanding

dengan garispusatnya, arka mungkin boleh mengbil tempat sebelum bara larkelihatan. Ini berlaku sesuai dengan kenyataan di mana jarak di antara pengalir

yang kecil tidak mempunyai masa yang cukup membolehkan bara lar berlaku.

Bagi kes 17ystem A.T pengalir positif mempunyai bara yang seragam dan

terbit dengan kecerahan pada bahagain negatifnya. Bagi 17ystem A.U, arus yang

sesuai bagi korona adalah bukan berbentuk sinus. Korona diringi oleh kehilangan

kuasa, kehilangan ini disebabkan oleh cahaya, kepanasan, bunyi dan tindakbalaskimia. Korona yang wujud pada talian penghantaran memberi sedikit kesan-kesan

sampingan di antaranya;

i). Mengakibatkan kehilangan kuasa iaitu ketika keadaan cuaca tidak menentu.

ii). Terdapat kejatuhan voltan yang bukan bentuk sinus bersesuaian dengan arus

bukan bentuk sinus korona, keadaan ini menyebabkan sedikit gangguandaripada litar perhubungan kesan daripada elektromagnetik dan aruhan

elektrostatik.

iii). Perubahan bentuk gelombang harmonik yang banyak terutama pada hormonik

ketiga, yang wujud pada talian penghantaran.iii) Pembentukkan korona menghasilkan gas ozon beserta tindakbalas kimia

pada pengalir dan menyebabkan kakisan.

17


18/35

PENGHANTARAN

Kesan korona dalam talian pernghantaran seperti yang dinyatakan di atas

memang tidak dapat dinafikan terutama menglibatkan talian penghantaran yangpanjang. Meskipun demikian ianya dapat diatasi dan dikurang melalui langkah-

langkah berikut;

i). Menambah garispusat pengalir (misalnya dengan ACSR).

ii). Menggunakan lebih dari satu pengalir bagi setiap fasa, iaitu gunakan pengalir

jambak (bundle conductor)iii). Menambahkan lagi jarak di antara pengalir dengan ini tegasan oleh magnetik

statik dapat dikurangkan dan dengan yang demikian kesan korona juga dapat

dikurangkan.

Prinsip dan Rekabentuk dan Binaan Talian Atas

Sistem pengagihan talian atas biasanya melibat beberapa komponen utama iaitu

dawai talian. penebatan, tiang menara dan sebagainya. Walaubagaimanapun dalam input ini

kita akan membincangkan penebat yang digunakan dalam sistem pengagihan talian atas.Penebat yang digunakan ini boleh dikenalpasti berdasarkan kepada rekabentuk dan

binaannya.

2.11.1 Penebat-Penebat Talian Atas

Pengalir bagi sistem pengagihan talian atas adalah terjaminkeselamatannya dengan bantuan peralatan elektrik yang dinamakan penebat, dengan

adanya penebat ini maka tidak akan terdapat kebocoran arus kebumi dari pengalir

melalui perlatan ini. Oleh yang demikian penebat memainkan peranan yang penting

menjayakan kendalian pengagihan sistem talian atas. Rajah 2.7 menunjukkan salahsatu bentuk peralatan penebat.

18

Rajah 2.7 Gambarajah menunjukkan beberapabentuk penebat talian atas

PENEBAT TALAIAN ATAS


19/35

PENGHANTARAN

Beberapa cirri-ciri yang penting dan perlu diambil kira sebelum penebat

diguunakan dalam pemasangan mana-mana sistem pengagihan talian atasantaranya;

i.). Kekuatan fizikal : kemampuan menahan beban bersesuaian dengan berat sesuatu

pengalirii). Mempunyai rintangan penebatan yang tinggi bagi mencegah kebocoran arus

kebumi.

iii).Nisbah ketahanan yang tinggi daripada pecah akibat lonjakkan voltan.iv).Bahan yang digunakan bagi menghasilkan penebat adalah jenis yang tidak boleh

diresapi cecair atau berongga dan dipengaruhi oleh perubahan suhu.

v). Pembinaannya tidak mengandungi bendasing dan retak serta tidak telusdaripada bahan cecair dan gas daripada ruang angkasa.

Penebat talian atas yang biasa digunakan termasuklah penebat pin, penebat

gantungan, penebat tengangan, penebat belenggu dan penebat umbang. Dalamperbincangan ini kita akan menyentuh hanaya penebat pin, penebat gantungan dan

penebat tegangan.

2.10.2.1 Penebat Pin

Penebat pin direkabentuk dengan mempunyai pin keluli yang

boleh dipasang pada palang tiang menara. Penebat ini mempunyai skru

pada bahagian pin keluli manakala pengalir diletakkan pada bahagian ataspenebat ini dan diikat bersama menggunakan dawai almunium yang

lembut dengan beberapa belitan. Bahagian tembikar diasingkan dari

bahagian keluli dengan sejenis logam lembut (timble). Rekabentuk

penebat pin ini dapat dilihat pada rajah 2.8(a) Bagi voltan rendah sebuahpenebat pin digunakan sudah memadai.

Bagi talian penghantaran voltan tinggi pula penebat pin yanglebih kukuh dan besar diguna. Jenis penebat pin voltan tinggi adalah

berbeza dengan pembinaan penebat pin voltan rendah. Pembinaan penebat

pin voltan tinggi mengandungi dua atau lebih lapisan siramik yang simenserentak. Penggunaan satu unit penebat pin sudah memadai bagi sistem

penghantaran 33 kV jika melebihi dari pada kadaran voltan ini dua atau

lebih susunan penebat pin digunakan. Walaubagaimanapun penggunaan

penebat pin dalam sistem penghantaran talian atas adalah tidak ekonomi

191


20/35

PENGHANTARAN

bagi voltan melebihi 80 kV. Rajah 2.8(b) menunjukkan rajah skematik

sebuah penebat pin bagi talian atas.

202


21/35

PENGHANTARAN

Rajah 2.8 Penebat pin

21

Pin Keluli

PalangMenara

keluli

Pengalir

Tembikar Berkilat

(glazed porcelain)

Dawai Pengikat

Plumbum

Bumbung

(shield)

(b) Skematik(

(a) Rekabentuk


22/35

PENGHANTARAN

2.11.1.2 Penebat Gantungan (Suspension Insulator)

Pemasangan penebat gantungan pada talian atas bergantungkepada keupayaan voltan yang di bawah oleh pengalir pada satu-satu

talian. Pertambahan keupayaan voltan pada satu talian akan turut

menambah bilangan pemasangan penebat gantungan pada talian tersebut.Oleh kerana kebanyakan talian penghantaran dan pengagihan berkendali

melebihi 33 kV maka sistam menjadi lebih besar dan jarak antara talian

bertambah jauh.

Keadaan ini menyebabkan penebat pin tidak mempunyai

keupayaan untuk menanggung sistem talian ini. Oleh yang demikian untuk

mengatasi masalah ini penebat gantungan direkabentuk, bentuk sebenarpenebat pin boleh diperhatikan pada Rajah 2.9(a)

Penebat gantung di gantungkan pada palang tiang menara berbeza

dengan penebat pin yang diletakan pada bahagian atas palang. Bagi jenispenebat ini, pengalir akan disambungkan pada bahgian bawah penebat

gantungan. Oleh itu kita boleh menambahkan jarak di antara palangmenara dengan pengalir melalui penambahan penebat gantungan yang

disusun secara rangkaian. Penambahan bilangan penebat gantungan pada

satu talian adalah merujuk kepada keupayaan voltan talian, keadaan cuaca,jenis pemasangan talian penghantaran dan saiz penebat gantungan yang

digunakan.

Oleh kerana penebat ini dipasang secara rangkaian makapenggantian mana-mana penebat boleh dilakukan tampa menukar

keseluruhan rangkaian penebat. Rajah 2.9(b) menunjukkan bentuk

skematik sebuah penebat gantungkan.

22

Rajah 2.9(a) Bentuk sebenar penebat gantungan


23/35

PENGHANTARAN

2.11.1.3 Penebat Tegangan (Strain Insulator)

Pada satu keadaan talian atas mempunyai tegangan yang tinggi,misalnya pada hujung atau selekoh tajam pada sesuatu talian

penghantaran. Bagi ketegangan talian voltan rendah ia menggunakan

penebat belenggu (shackle). Manakala bagi ketegangan talian voltan tinggipenebat tegangan digunakan. Biasanya dalam pemasangan penebat pada

talian penghantaran dua atau lebih penebat digunakan. Cakera penebat

tegangan diselakukan dengan melintangkannya berbeza dengan penebatgantungan yang diselakukan secara menegak.. Binaan penebat tegangan

adalah serupa dengan penebat gantungan namun demikian saiz ketinggian

penebat gantungan adalah melebihi penebat tegangan (Rujuk kepada Rajah

2.10)

23

Tudung KeluliSimen

ca atau Tembikar

Soket

Pin KeluliBebola

Rajah 2.9(b) Skematik penebat gantungan

jah 2.10 : Skematik penebat tegangan


24/35

PENGHANTARAN

2.10.3 Kebaikan dan Keburukan Penebat Talian Atas

Setelah kita menyentuh beberapa jenis penebat talian atas seperti penebat

pin, penebat gantungan dan penebat tegangan. Cuba kita perhatikan pula kebaikan

dan keburukan setiap penebat yang digunakan ini

Kebaikan penebat gantungan berbanding penebat pin dapat jelaskan seperti berikut;

i). Penebat gantungan adalah lebih murah dari segi kosnya bagi keupayaan talian

yang melebihi 50 kV.

ii). Setiap unit penebat jenis gantungan direkabentuk merujuk keupayaan voltan

rendah dalam lingkungan 11kV. Apabila digunakan pada keupayaan voltantinggi maka memadai dengan menyambungkan penebat gantungan secara siri,

bilangan cakera yang digunakan bergantung kepada nilai voltan pada talian.

iii). Jika berlaku kerosakan yang tidak dijangka pada mana-mata penebat

gantungan, memadai dengan mengantikan cakera yang rosak sahaja dan tidakperlu mengantikan keseluruhan rangkaian penebat gantungan tersebut.

iv). Penebat gantungan adalah lebih fleksibel dipasang pada pada talian.Penyambungan penebat tegangan pada palang menara memudahkannya

dipusingkan kepada sebarang arah.

v). Penebat pin sesuai dipasang pada tiang yang rendah berbanding penebatgantungan.

Keburukan penebat gantungan berbanding penebat pin dapat jelaskan seperti

berikut;

i). Penebat gantungan tidak sesuai dipasang pada tiang menara yanh rendah.

ii). Penebat bantungan memerlukan tiang yang tinggi dan kukuh dan inimeningkatkan kos penghantaran.

iii). Kerosakan pada penebat pin sukar untuk dikesan berbanding penebat

gantungan.iv). Keupayaan penebat pin terhad hanya pada voltan dibawah 80 kV sahaja.

v). Penebat gantungan memerlukan ruangan yang luas di antara pengalir berbandin

penebat pin.

2.10.4 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atas

Penebat talian atas merupahkan peralatan penting bagi menjayakan proses

penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik disesuatu kawasan. Oleh yang

demikian pemilihan penebat yang bersesuaian dan selamat perlu diambil kira, agarkeroasakan pada talian tidak berlaku. Bagi mempastikan penebat-penebat yang

digunakan pada talian atas berada dalam keadaan selamat beberapa ujian perlu

dilakukan sebelum ianya digunakan atau dipasarkan. Di antara ujian-ujian yang

biasa dilakukan terhadap penebat seblum ianya boleh dipasarkan dan digunakanialah;

24


25/35

PENGHANTARAN

(a). Ujian rekaan (Ujian terbit arka atau lampau kilat)

(b). Ujian prestasi

(c). Ujian kebiasaan

(a). Ujian Rekaan

Ujian kebiasaan dilakukan bagi memastikan prestasi elektrik dan mekanikal

penebat terhadap beberapa keadaan ujian seperti ujian terbit arka kering, ujianterbit arka basah dan ujian terbit arka kecemaran. Ujian penebat bagi kaedah-

kaedah yang disenaraikan ini biasanya dilakukan terhadap tiga penebat yang

dipilih secara rawak. Penebat ini akan diuji samada menepati piawaian ataupun

sebaliknya.

i. Ujian Terbit Arka Kering

Voltan terbit arka adalah voltan yang menyebabakan permukaan penebat pecahtebat, membenarkan arus mengalir melalui muka penebat dari pengalir ke

palang penyokong. Suatu penebat ditetapkan dengan satu voltan minimum yangselamat dikenakan padanya. Voltan minimum ini bergantung kepada jenis dan

saiz penebat.

Dalam ujian terbit arka kering ini, satu penebat bersih dan kering dipasang pada

satu penyokong. Satu voltan dengan frekuensi kuasa sistem dikenakan pada

penebat tersebut. Voltan ini dinaikan dengan cara berperingkat sehingga voltan

minimum bagi penebat di bawah ujian. Voltan minimum ini hendaklahdikenakan pada penebat dalam tempoh tidak kurang daripada 30 saat (katakana

satu minit). Jika terbit arka tidak berlaku pada tempoh tersebut, penebat adalah

baik. Voltan dinaikkan sekali lagi dengan cara beransur-ansur sehingga lampaukilat (flashover) berlaku dalam tempoh 10 saat. Voltan lampau kilat dicatatkan.

Proses ini diulang sebanyak empat kali. Voltan purata bagi lampau kilat tidak

boleh kurang daripada voltan minimum bagi lampau kilat kering yangditetapkan.

ii. Ujian Terbit Arka Basah

Ujian ini sama dengan ujian (a) kecuali di bawah hujan tiruan yang mempunyai

rintangan dan suhu yang ditetapkan. Sudut dan kadar lajuan air hujan tiruan

menurun juga di tetapkan. Pada kali ini, penebat hendaklah menahan voltanminimum yang lebih rendah daripada ujian (a) selama 30 saat sekurang-

kurangnya tanpa terbit arka.

iii. Ujian Terbit Arka Kecemaran

Ujian ini sama dengan ujian (b) kecuali melibatkan kecemaran dengan kabu,

garam, asap, debu atau kimia. Bianya voltan lampau kilat adalah nilai dariujian (b).

25


26/35

PENGHANTARAN

(b). Ujian Prestasi

Ujian prestasi merupakan satu lagi ujian yang digunakan bagi

menentukan penebat talian atas berada dalam keadaan selamat (menepati

piawaian yang dikehendaki). Di antara ujian-ujian yang terlibat dalan ujianprestasi ialah;

i. Ujian Pecah Tebat

Ujian pecah tebat dijalankan terhadap 3% peratus daripada jumlah penebat

yang dihasilkan. Untuk menguji dielektrik penebat. Penebat mungkin boleh

menahan kejadian lampau kilat menghadapi kerosakan, tetapi ia mestidigantikan sekiranya ia telah pecah tebat.

Untuk merekabentuk penebat, lampau kilat hendaklah berlaku pada voltan

kurang dari pada voltan pecah tebat. Pada masa ujian, penebat itu hendaklah

direndam dalam penebat minyak yang bersih bagi mencegah lampau kilat. Nilaivoltan ujian dinaikan dengan perlahan-lahan dan penebat mesti berkemampuan

menahan 1.3 kali voltan lampau kilat keringnya tanpa pecah tebat.

ii. Ujian Denyut.

Voltan lampau kilat denyut didapati dengan menggunakan denyut yang

mempunyai semboyan seperti Rajah 2.11.

KuasaFrekuensiKilatLampauVol

DenyutLampauVolDenyutNisbah

tan

tan=

26

Magnitud

GelombangDepan

Gelombang

Ekor

Masa

Rajah 2.11 Bentuk gelombang ujian denyut


27/35

PENGHANTARAN

iii. Ujian Mekanikal

Satu rangkaian penebat gantung diuji dengan satu tegangan 1.2 kali gandabeban maksima biasanya dan penebat jenis pin diuji dengan momen bentokan

2.5 kali ganda beban maksima biasanya. Selepas ujian itu, ujian voltan lampau

kilat kering dikehendaki lagi bagi mempastikan jika ada perubahan dalamvoltan lampau kilat.

iv. Ujian Suhu

Penebat itu direndamkan secara bergilir-gilir dalam tong-tong air bersuhu 70

darjah selsius dan 7 darjah selsius. Keseluruhannya jumlah rendaman adalah

enam kali, setiap kali mengambil masa satu jam. Penebat itu kemudiandikeringkan dan ujian kilat kering dilaksanakan.

v. Ujian Keliangan (Porosity)

Ini adalah ujian gelis (glaze) pada penebat tembikar. Penebat itu ditimbang

dalam keadaan kering kemudian ia direndamkan dalam air dan di bawah

tekanan selama 24 jam. Selepas itu penebat itu dikeluarkan, mukanyadikeringkan. Perbezaan antara kedua-dua bacaan itu menunjukkan air dalam

tembikar itu akibat gelis tidak sempurna.

(c). Ujian Kebiasaan

Ujian kebiasaan adalah melibatkan ujian voltan tinggi dan ujiankakisan yang mana dijalankan ke atas semua penebat. Bagi ujian hakisan dan

kekaratan penebat biasanya didedahkan kepada larutan sulfat tembaga pada

suhu 15.6 celsius dalam masa satu minit. Selepas seminit penebat yang diujiakan di dipindahkan dan kemudian digilap dan dibersihkan dan kemudian

didedahkan semula kepada larutan sulfat tembaga. Ianya dilakukan berulang-

ulang sehingga empat kali. Selepas itu diperiksa untuk memastikan tidak

terdapat sebarang kekaratan dan logam yang melekat pada penebat yang diuji.

Ujian voltan tinggi dilakukan terhadap penebat pin, di mana ia

diterbalikkan dan diletakkan kedalam air yang mencecah keparas leher penebat.Air juga diletakkan pada lubang pengumpar. Kemudian voltan tinggi dibekalkan

dalam tempoh 5 minit. Selepas melalui ujian ini sepatutnya penebat yang baik

tidak akan mengalami kerosakan.

27


28/35

PENGHANTARAN

2.12 Pengenalan

Setelah kita mempelajaribeberapa bentuk penebat talian atas

dan juga ujian-ujian yang dijalankan

ke atas penebat. Kita telah mendapatgambaran serba sedikit kerperluan

penebat bagi sistem penghantaran

talian atas. Walaubagaimanapun

perlu juga kita ketahui bahawapenebat yang digunakan pada talian

atas iaitu penebat gantungan (Rajah

1.12), mempunyai taburan voltan

yang berbeza dalam satu rangkaian.Bezaupaya ini akan mengakibatkan

ketidak cekapan rangkaianpenebatan berlaku apabila

berlakunya gangguan (kilat)

terhadap talian atas. Meskipundemikian kecepan ini dapat

diperbaiki dengan beberapa kaedah

yang akan di bincangkan

selanjutnya dalan input ini.

2.12.1 Taburan Bezaupaya dalam Penebat Rangkaian

Talian atas yang beroperasi pada keupayaan voltan tinggi menggunakan

beberapa bilangan cakera (penebat gantungan) yang disambung secara siri.

Penyambungan cakera-cakera ini secara siri keseluruhannya dikenali sebagai

penebat rangkaian. Setiap penebat gantungan mempunyai pemasangan logamsendiri dan setiap pemasangan logam bagi setiap unit ini mempunyai nisbi

kemuatan terhadap pemasangan logam kepada unit yang lain. Bagi rangkaian

penebat ini kemuatan saling adalah merujuk di antara pemasangan logam setiapunit penebat gantungan. Kemuatan pirau atau kemuatan udara pula merujuk kepada

setiap pemasangan logam di antara unit penebat gantungan dengan tiang menara ke

kebumi.

Oleh kerana terdapatnya berkasan voltan pada rangkaian penebat gantungan

apabila dihidupkan, menyebabkan pembahagian voltan yang tidak sama pada setiap

penebat akan berlaku.

28

Rajah 2.12 Gambarajah menunjukkan pemasangan

penebat gantungan pada talian atas

RANGKAIAN PENEBAT TALAIAN ATAS


29/35

PENGHANTARAN

Bezaupaya voltan yang terdapat pada rangkaian penebat adalah berbeza,

bagi penebat rangkaian yang berhampiran dengan pengalir mempunyai nilai

peratusan voltan yang tinggi berbanding penebat yang berhampiran dengan tiangmenara. Keadaan ini menyebabkan pembahagian voltan tidak lelurus (linear) dalam

penebat rangkaian ini. Keadaan ini dapat dijelaskan merujuk penyelesaian pada

Rajah 2.13 (a) dan (b).

Merujuk kepada Rajah 2.13, diketahui;

C : Kemuatan saling

C1 : Kemuatan pirau atau kemuatan udara

V1 : Voltan yang merintangi unit penebat gantungan pertama (berhampiran dengan

tiang menara)V2 : Voltan yang merintangi unit penebat gantungan kedua.

V3 : Voltan yang merintangi unit penebat gantungan ketiga (berhampiran denganpengalir)

E : Voltan di antar pengalir dan bumi.

Ambil K = C1 / C atau C1 = KC

Menggunakan hukum kirchhoff pada nod A kita dapati:-

29

C

C

C

C1

C1

C1

V1

V2

V3

B

A

I1

i2

i1

I2

i3

I3

E

Rajah b

I4

V1

V1

+ V2

+V

3

V1

+ V2

V1

V2

V3

B

A

E

Rajah a

C

Rajah 2.13 Binaan (a) dan Litar setara (b)

bagi penebat rangkaian


30/35

PENGHANTARAN

I2 = I1 + i1CV2 = CV1 + C1V1CV2 = CV1 + KCV1

CV2 = C(V1 + KV1)V2 = (V1 + KV1)

V2 = V1(1 + K) Dapatkan V1

Menggunakan hukum kirchhoff pada nod B kita dapati:-

I3 = I2 + i2

CV3 = CV2 + C1( V1 + V2) ....Voltan merintangi kemuatan udara C1dari tiang menara ke unit penebat ke dua = (V1 +V2) Lihat rajah di atas dannota

CV3 = CV2 + KC(V1 +V2)

CV3 = C[V2 + K(V1 +V2)]

V3 = [V2 + K(V1 +V2)]

V3 = [KV1 + V2(1 + K)]

V3 = [KV1 + V1 (1 + K) (1 + K)]V3 = V1 [K + (1 + K) (1 + K)] .Permudahkan.

V3 = V1 (K + 1 + 2 K + K)

V3 = V1 (1 + 3 K + K) .....Dapatkan V1

Voltan di antara pengalir dan tiang menara (ke bumi) :-

E = V1 + V2 +V3E = V1 + V1(1 + K) + V1 (1 + 3 K + K)

E = V1 ( 3 + 4K + K2 )

Dari persamaan ini didapati :-

V1 = E / ( 3 + 4K + K2 ) ..{Pers: 2.16)

Setelah mendapatkan nilai V1 seterusnyadapatkan nilai V2 dan V3. Daripada padadapatan ini kita akan melihat bezaupaya voltan yang merintangi setiap penebat

rangkaian ini.

Satu rangkaian bagi empat penebat digunakan untuk menggantungkan satu pengalir

33kV, tiga fasa talian atas. Kapasitan udara atau pirau di antara tiap-tiap tudung dan

30

C1= KC

Diketahui V2

= V1

(1 + K)



31/35

PENGHANTARAN

menara ialah sepersepuluh (1/10) dari kemuatan tiap-tiap unit. Kirakan voltan

melintangi tiap-tiap penebat.

Diberikan: E = 33kV

K = C1/C = 1/10 = 0.1Dengan mengunakan persamaan yang telah diperolehi daripada 8.1 kita ketahui;

V2 = V1(1 + K)

V3 = V1 (1 + 3 K + K)

Bagi persamaan voltan V4 yang melintangi penebat keempat, boleh didapati

dengan menggunakan kaedah yang sama seperti pada 8.1 dan didapati sebagai;

V4 = V1 (1 + 6K + 5K2 + K3)

Oleh itu;V2 = V1(1 + K)

V2 = V1(1 +0.1)

V2 = 1.1V1

V3 = V1 (1 + 3 K + K)

V3 = V1(1+ 3(0.1) +(0.1)2)

V3 = 1.31V1

V4 = V1 (1 + 6K + 5K2 + K3)

V4 = V1(1+ 6(0.1) + 5(0.1)2 + (0.1)3)

V4 = 1.651V1

Voltan di antara pengalir dan tiang menara (ke bumi) :-

E = V1 + V2 +V3 + V4E = V1 + 1.1V1 + 1.31V1 + 1.651V1E = 4.062V1

dan

E =3

33000= 19050V

Oleh itu;V1 = E / 4.062

V1 = 19050 / 4.062V1 = 4690V

31

Penyelesaian :


32/35

PENGHANTARAN

Dengan memasukan nilai V1 dalam persamaan V2,V3, dan V4, dari persamaan ini

didapati :-

V2 = 1.1V1V2 = 1.1(4690)

V2 = 5159V

V3 = 1.31V1V3 = 1.31(4690)V3 = 6144V

V4 = 1.651V1V4 = 1.651(4690)V4 = 7743V

Merujuk kepada nilai-nilai voltan yang merintangi setiap unit penebatan didapati

nilai voltan V4 yang merintang penebat keempat dalam rangkaian penebatan(berhampiran dengan pengalir) adalah besar berbanding nilai voltan V1 pada

penebat yang berhampiran dengan tiang menara iaitu penebat pertama.

2.12.2 Kecekapa Rangkaian

Oleh kerana terdapatnya pembahagian voltan yang tidak sama pada setiap

penebat rangkaian yang digunakan pada talian atas apa bila berlakunya sampukan

atau ganguan akibat kilat. Iaitu voltan yang merintangi penebat yang berhampirandengan pengalir lebih tinggi dan menyusut sehingga kepenebat yang berhampiran

dengan tiang menara. Maka akan mengurangkan kecekapan pada rangkaian

penebatan yang digunakan. Kecekapan rangkaian juga dipengaruhi oleh bilanganpenebat gantungan yang digunakan dalam satu rangkaian. Selain daripada itu

bergantung juga kepada nisbah kemuatan udara (kemuatan di antara unit dan tiang

menara) dengan kemuatan saling (kemuatan di antara unit) pada satu rangkaian.Kecekapan rangkaian bagi penggunaan talian atas boleh ditakrifkan sebagai;

Kecekapan Rangkaian = x 100%

atau boleh ditulis sebagai,

KecekapanRangkaian = %100xnVT

E..{Pers: 2.17)

Di mana;

E = Voltan melintangi rangkaian

32

Voltan Melintangi Rangkaian

n x Voltan Meklintangi Penebat yang

hampir dengan pengalir


33/35

PENGHANTARAN

n = Bilngan penebat yang disusun secara siri dalam penebat rangkaian

VT = Voltan melintangi penebat yang hamper dengan pengalir

Satu rangkaian bagi empat penebat digunakan untuk menggantungkan satu pengalir

33kV, tiga fasa talian atas. Kapasitan udara atau pirau di antara tiap-tiap tudung dan

menara ialah sepersepuluh (1/10) dari kemuatan tiap-tiap unit. Kirakan kecekapanpenebat rangkaian ini..

Dengan menggunakan jawapan yang diperolehi daripada contoh 2.3 iaitu;

V4 = 7743V (Nilai voltan yang hamper dengan pengalir)

Diberikan;E =

3

33000= 19050V

n = 4

Oleh itu;

Kecekapan Rangkaian = %100xnVT

E

=%100

77434

19050x

x

= 0.615 @ 61.5%

2.12.3 Membaiki Taburan Bezaupaya dalam Penebat Rangkaian

Meskipun terdapat bezaupaya voltan dalam satu sistem penebat rangkaian

yang mengurangkan kecekapan penebat rangkaian bagi talian atas. Masalah ini

boleh diatasi dan dibaiki dengan berbagai cara di antaranya memanjangkan palang

menara, penggredan kemuatan, perisaian static dan mengunakan gelang adang.

Dalam input ini hanya dua cara yang akan dibincangkan bagi meningkatkankecekapan dalam penebat rangkaian iaitu cara lengan bersilang (cross-arm) dan

cara menggunakan gelang adang (guard ring).

(a) Lengan Bersilang (cross-arm)

33


Penyelesaian :


34/35

PENGHANTARAN

Cara lengan bersilang bermaksud menambahkan jarak palang yang

digunakan untuk mengantungkan penebat rangkaian daripada tiang menara. Melaluikaeadah ini kecekapan rangkaian dapat ditingkatkan. Jika merujuk kepada

contoh 2.3, bagi mendapatkan kecekapan rangkaian adalah jelas iaitu dengan

menambahkan jarak palang dari tiang menara akan turut mengurangkan nilai K(nisbah kapasitor). Apabila nilai K berkurang iaitu lebih rendah daripada 0.1 maka

dengan yang demikan akan meningkat kecekapan penebat rangkaian.

Walaubagaimanapun kaedah ini adalah terhadap kepada tiang menara yang tinggidan besar sahaja kerana bagi tiang menara yang kecil tidak mempunyai keupayaan

yang cukup untuk menampung berat palang yang panjang dan juga penebat

rangkaian. Rajah 2.14 menunjukkan skematik bagi kaedah lengan bersilang.

(b) Gelang Adang (guard ring)

Cara gelang pengadang boleh dilakukan dengan mengunakan perisaistatik. Perisai statik ini dipasang pada bahagian bawah akhir unit penebat yang

disambung dengan menggunakan penyambungan logam pada penebat gantungan

dan kemudian disambungkan kepada pengalir talian.

Gelang adang yang berfungsi sebagai tabir bagi setiap unit, megurangkan

kemuatan bumi dan mengwujudkan kemuatan di antara talian dan tudung penebat.Nilai kemuatan yang wujud ini adalah besar pada bahagian unit yang berhampiran

dengan gelang adang dan ini akan mengurangkan kejatuhan voltan yang merintangi

setiap unit penebat rangkaian. Melalui cara ini pengagihan voltan yang sama

merintangi setiap unit adalah mustahil diperolehi dalam praktikal sebebanar.Walaubagaimanapun ianya boleh dipertimbangkan bagi meningkatkan kecekapan

rangkaian sebaik mungkin. Kaedah gelang adang ini dapat dilihat seperti pada rajah

2.15(a).

34

D

D = Panjang palang

Pengalir

Palang Menara

Rajah 2.14 Skematik lengan bersilang

C

C

C

C1

C1

C1 Cx

I1

I2

I3

i1

i2

i3

Ix

CyIy

V3

V2

V1

(b) Litar setara

Gelang Pengadang

Tiang Menara

Pengalir

CzI

z

Gelang Pengadang

Tiang Menara

(a) Binaan

Tanduk Arka


35/35

PENGHANTARAN

Rajah 2.15 : Gelang adang

Merujuk kepada rajah 2.15(b), satu gelang adang telah dipasang pada

bahagian pengalir supaya voltan-voltan ceper menjadi sama nilai. Dalam keadaanini arus-arus kemuatan atau kapasitan kebumi i1, i2 dan i3 menjadi sama dengan arus

kemuatan pengalir kepenyambung pin Ix, Iy dan Iz. oleh itu nilai voltan yang

merinkai setiap unit penebatan adalah sama iaitu V1 = V2 = V3 = V.

Andaikan Cx, Cy dan Cz adalah kapasitan-kapasitan pengadang yang perlu untukpembahagian voltan yang sama;

Melalui penyelesaian dengan menggunakan kaedah hukmum kirchhoff pada setiap

nod kita akan perolehi;

Pada simpang A,

C1V = Cx3V

C1V = Cx3V

Cx = C1/ 3

35

Pada simpang B,

C12V = Cy 2VC1V = Cy 2V

Cy = C1

Pada simpang C,

C13V = CzV

C13V = CzV

Cz = 3C1

1ke2 sistem penghataran talian elektrik

Documents