TEGANGAN JATUH

Perhitungan Voltage Drop

Jatuh tegangan merupakan besarnya tegangan yang hilang pada suatu penghantar. Jatuh tegangan pada saluran tenaga listrik secara umum berbanding lurus dengan panjang saluran dan beban serta berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar. Besarnya jatuh tegangan dinyatakan baik dalam persen atau dalam besaran Volt. Besarnya batas atas dan bawah ditentukan oleh kebijaksanaan perusahaan kelistrikan. Perhitungan jatuh tegangan praktis pada batas-batas tertentu dengan hanya menghitung besarnya tahanan masih dapat dipertimbangkan, namun pada sistem jaringan khususnya pada sistem tegangan menengah masalah indukstansi dan kapasitansinya diperhitungkan karena nilainya cukup berarti (PT.PLN(Persero),2010: hal 20).

Tegangan jatuh secara umum adalah tegangan yang digunakan pada beban. Tegangan jatuh ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui tahanan kawat. Tegangan jatuh V pada penghantar semakin besar jika arus I di dalam penghantar semakin besar dan jika tahanan penghantar Rℓ semakin besar pula. Tegangan jatuh merupakan penanggung jawab terjadinya kerugian pada penghantar karena dapat menurunkan tegangan pada beban. Akibatnya hingga berada di bawah tegangan nominal yang dibutuhkan. Atas dasar hal tersebut maka tegangan jatuh yang diijinkan untuk instalasi arus kuat hingga 1.000 V yang ditetapkan dalam persen dari tegangan kerjanya (Daryanto,2010: hal 18 & 42).

Sesuai dengan standar tengangan yang ditentukan oleh PLN (SPLN), perancangan jaringan dibuat agar jatuh  tegangan  di ujung  diterima 10%. Tegangan jatuh pada  jaringan disebabkan  adanya rugi tegangan akibat hambatan listrik (R) dan reaktansi (X). Jatuh tegangan phasor Vd pada suatu penghantar yang mempunyai impedansi (Z) dan membawa arus (I) dapat dijabarkan dengan rumus :

Vd=I.Z………………………………………………………………….1

Dalam pembahasan ini yang dimaksudkan dengan jatuh tegangan (∆V) adalah selisih antara tegangan kirim (Vk) dengan tegangan terima (V_T), maka jatuh tegangan dapat didefinisikan adalah :

∆V  =  ( Vk ) – (V_T )………………………………………………..2

Karena adanya resistansi pada penghantar maka tegangan yang diterima konsumen (Vr) akan lebih kecil dari tegangan kirim (Vs), sehingga tegangan jatuh (Vdrop) merupakan selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman (sending end) dan tegangan pada ujung penerimaan (receiving end) tenaga listrik. Tegangan jatuh relatip dinamakan regulasi tegangan V_R (voltage regulation) dan dinyatakan oleh rumus :

……………………………………………………….3

Dimana :

Vs = tegangan pada pangkal pengiriman

Vr = tegangan pada ujung penerimaan

 Untuk menghitung jatuh tegangan, diperhitungkan reaktansinya, maupun faktor dayanya yang tidak sama dengan satu, maka berikut ini akan diuraikan cara perhitunganya. Dalam penyederhanaan perhitungan, diasumsikan beban–bebannya merupakan beban fasa tiga yang seimbang dan faktor dayanya (Cos φ) antara 0,6 s/d 0,85. tegangan dapat dihitung berdasarkan rumus pendekatan hubungan sebagai berikut :

(∆V ) =  I ( R . cos φ + X . sin φ ) L………………………………..4

Dimana :

         I   =  Arus beban ( Ampere )

R  =  Tahanan rangkaian ( Ohm )

X  =  Reaktansi rangkaian ( Ohm

Perhitungan Voltage Drop (Tegangan Jatuh) Pada Kabel - Pada kabel konduktor pasti memiliki nilai impedansi dan sehingga setiap kali arus mengalir melalui kabel tersebut, akan ada jatuh tegangan disepanjang kabel, yang dapat diturunkan dengan Hukum Ohm (yaitu V = IZ ). Penurunan tegangan tersebut tergantung pada dua hal, yaitu :

        1.  Aliran arus melalui kabel - semakin tinggi arus, semakin besar tegangan drop

        2.  Impedansi konduktor - semakin besar impedansi, semakin besar tegangan drop

Impedansi kabel

Impedansi kabel merupakan  fungsi dari ukuran kabel (luas penampang) dan panjang kabel. Umumnya produsen kabel akan melampirkan data kabel yang diproduksinya seperti nilai resistansi kabel dan reaktansi kabel dalam satuan Ω / km.

Menghitung Jatuh Tegangan (Voltage Drop)

Untuk sistem suplay tegangan AC , metode menghitung jatuh tegangan (voltage drop) adalah dengan berdasarkan faktor beban dengan mempertimbangkan arus beban penuh pada suatu sistim. Tetapi jika beban memiliki arus startup tinggi (misalnya motor) , maka tegangan drop dihitung dengan berdasarkan pada arus start up motor tersebut serta faktor daya .

Untuk sistem tiga phasa :

V3 = [S3 I ( RcCos + XcSin ) L] / 1000

Dimana :

V3   , Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Tiga Phasa

I        , adalah arus beban penuh atau arus nominal atau arus saat start (A)

Rc      , adalah resistansi ac kabel ( Ω / km )

Xc      , adalah reaktansi ac kabel ( Ω / km )

Cos  , adalah faktor daya beban ( pu )

L        , adalah panjang kabel ( m)

Untuk sistem fase tunggal :

V1 = [2 I ( RcCos + XcSin ) L] / 1000

Dimana :

V1   , Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Satu Phasa

I        , adalah arus beban penuh atau arus nominal atau arus saat start (A)

Rc      , adalah resistansi ac kabel ( Ω / km )

Xc      , adalah reaktansi ac kabel ( Ω / km )

Cos  , adalah faktor daya beban ( pu )

L        , adalah panjang kabel ( m)

Untuk sistem DC :

Vdc = [2 I  Rc  L] / 1000

Dimana :

Vdc   , Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Tegangan DC

I        , adalah arus beban penuh atau arus nominal atau arus saat start (A)

Rc      , adalah resistansi dc kabel ( Ω / km )

L        , adalah panjang kabel ( m)

Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Maksimum

Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Maksimum merupakan drop tegangan tertinggi yang diperbolehkan timbul sepanjang kabel yang dialiri oleh arus listrik. Bila drop tegangan yang timbul melebih batas maksimum, maka ukuran kabel yang lebih besar harus dipilih.

Tegangan Jatuh (Voltage Drop) disepanjang kabel lebih ditentukan karena beban konsumen (misalnya peralatan) sehingga tegangan yang sampai diinput peralatan tidak melebihi batas toleransi. Ini berarti, jika tegangan pada alat tersebut lebih rendah dari tegangan minimum , maka alat tidak dapat beroperasi dengan benar .

Secara umum, sebagian besar peralatan listrik akan beroperasi normal pada tegangan serendah 80 % dari tegangan nominal. Sebagai contoh, jika tegangan nominal adalah 230VAC, maka sebagian besar peralatan dapat dijalankan pada > 184VAC. Pemilihan ukuran untuk kabel penghantar yang baik adalah ukuran yang hanya mengalami drop tegangan sebesar kisaran 5 - 10% pada beban penuh .