BAB 2- Penghantaran Talian Pendek

BAB 2PENGHANTARAN TALIAN PENDEK

PendahuluanAnalisis Sistem Kuasa agak kompleks

Litar 3 fasaSecara praktikal beban tidak seimbang pada setiap fasaUntuk memudahkan analisis, beban dianggap seimbang (simetri)Analisis dilakukan per fasa dilakukan dan nilai untuk fasa lain adalah sama

Rangkaian yang sangat besar melibatkan banyakpenjanaTalian penghantaranTransformer

PendahuluanTransformer membahagikan voltan kepada pelbagai tahap voltan dalam rangkaian sistem kuasasistem per unit digunakan untuk memudahkan analisis

2.1 Kuantiti Dalam Sistem 3 fasa2.1.1 Delta Connection

AC

R

L

Is

D

r1

r2

IR

+

+

-

-

Vs

LOAD

VR

R

Y

B

VL=V

IL

2.1 Kuantiti Dalam Sistem 3 fasa2.1.2 Star Connection

R

Y

B

VL

IL=I

N

V

2.2 Pengenalan Kepada Talian PenghantaranTalian penghantaran terbahagi kepada 3 Talian pendek (kurang 80 km)Talian sederhana ( 80 km ~ 240 km)Talian panjang ( lebih 240 km)

2.2 Pengenalan Kepada Talian PenghantaranParameter talian penghantaran Rintangan, R Kearuhan, L Kapasitan, CShunt effectSeries effect

2.3 Rintangan Siri Pengalir Dan Kearuhan Unit:R- ohm ()Kuasa - watt (W)I ampere (A)

Rintangan AC, rintangan berkesan

2.3 Rintangan Siri Pengalir Dan KearuhanRintangan berkesan = Rintangan DCJika taburan arus dalam pengalir seragam

Kehilangan kuasa meningkat dengan bertambah dengan meningkatnya frekuensiPada frekuensi 50 @ 60 Hz rintangan ac hanya beberapa % sahaja lebih besar dari rintangan dc

2.3 Rintangan Siri Pengalir Dan KearuhanRintangan dc, pada suhu tertentu, TT - kerintangan pengalir pada suhu T - panjang pengalirA- luas keratan rentas pengalir

2.3 Rintangan Siri Pengalir Dan KearuhanInductance

D

r1

r2

2.4 Litar talian pendek dengan label VSn, VRmI, R dan XShort transmission line model per phase

R

L

Is

IR

+

+

-

-

Vsn

Vm

2.4-Litar talian pendek dengan label VSn, Vm, I, R dan X ISn - sending end current Im receiving end current VSn sending end voltage Vm receiving end voltage

R - lump resistance L inductanceZ - Impedance

Shunt effect for short transmission line - neglected

R

L

Isn

Im

+

+

-

-

Vsn

Vm

2.4-Litar talian pendek dengan label VS, VR, I, R dan XParameter ABCD

AC

R

L

Isn

Im

+

+

-

-

Vsn

LOAD

Vm

2.4-Litar talian pendek dengan label VS, VR, I, R dan XSending end voltage:

2.5 Istilah Kecekapan PenghantaranKecekapan penghantaran:

2.6 Istilah Pengaturan Dalam Penghantaran Talian PendekPengaturan: kenaikan @ penurunan voltan pada receiving enddiungkapkan dalam % voltan beban penuhApabila beban yg beroperasi pada faktor kuasa tertentu disingkirkanDalam masa yang sama voltan pada sending end dikekalkan

2.6 Istilah Pengaturan Dalam Penghantaran Talian Pendek

2.7 Rajah fasa talian pendek berbeban2.7.1 Rajah fasa talian pendek berbeban pada faktor kuasa mengekor

AC

R

L

Isn

Im

+

+

-

-

Vsn

LOAD

Vm

2.7 Rajah fasa talian pendek berbebanIVmIRIXLVsnBagaimana melukis rajah fasa ?Cth: Beban mengekor pada sudut

Kirchhoff law Vsn=IR+IXL+Vm

Bina rajah fasa, Vm sebagai rujukanI mengekor pada sudut Lukis IRLukis IXLLukis Vsn

RLIsnImVsnVm++-- LOAD

2.7 Rajah fasa talian pendek berbebanIVmIRIXLVsnVmkos IRVmsin IXL

2.7 Rajah fasa talian pendek berbeban2.7.2 Rajah fasa talian pendek berbeban pada faktor kuasa unitiRLIsnImVsnVm++-- LOAD

2.7 Rajah fasa talian pendek berbeban2.7.3 Rajah fasa talian pendek berbeban pada faktor kuasa menduluRLIsnImVsnVm++-- LOAD

2.7 Rajah fasa talian pendek berbebanIVmIRIXLVsnfaktor kuasa unitifaktor kuasa mengekorfaktor kuasa menduluPeratus pengaturan paling tinggi untuk beban mengekor

2.7 Rajah fasa talian pendek berbebanCth 2.1

Sebuah talian penghantaran satu fasa berkeupayaan kuasa 1100 kW ke kilang dengan voltan 11 kV pada faktor kuasa 0.8 mengekor. Talian ini mempunyai jumlah rintangan 2 dan gegelung kearuhan 3 . Dapatkan: 1. Nilai voltan pada hujung penghantaran2. Peratus pengaturan 3. Kecekapan talian penghantaran

Penyelesaian

R = 2 XL = 3 Ps = 1100 kWcos m = 0.8 (mengekor)Vm = 11000 V2.8 Pengiraan Mudah Pengaturan Per Unit dan kecekapan penghantaran

2.8 Pengiraan Mudah Pengaturan Per Unit dan kecekapan penghantaran1. Vsn kos m = 0.8 sin m = 0.6

2.8 Pengiraan Mudah Pengaturan Per Unit dan kecekapan penghantaran

2.8 Pengiraan Mudah Pengaturan Per Unit dan kecekapan penghantaran3. Kecekapan talian penghantaran

Kehilangan dalam talian =I2R =(125)2 x 2 =31.25 kW

2.8 Pengiraan Mudah Pengaturan Per Unit dan kecekapan penghantaranCONTOH 2

Sebuah talian penghantaran tiga fasa 11 kV mempunyai rintangan 1.5 dan kearuhan 4 bagi setiap fasa. Kirakan peratus pengaturan dan kecekapan talian jika jumlah beban hujung penerimaan 5000 kVA pada faktor kuasa 0.8 mengekor dan voltan dibekalkan jarak terakhir ialah 11 kV.

2.9- Prinsip aliran kuasa dan pengaturan talian sederhanaAdmitance & capacitance tulen dimasukkan dalam analisis pengiraan3 KaedahLitar setara nominal pi ()RLVsVR+-+-

2.9- Prinsip aliran kuasa dan pengaturan talian sederhanaLitar setara kaedah pemeluwap hujungIsImRXVsn+-+-CIcVsnBeban

2.10- Prinsip aliran kuasa dan pengaturan talian panjangMempunyai kesan rintangan yang menyebabkan kehilangan kuasaMempunyai kesan kearuhan Mempunyai kesan kemuatan dan kealiran (shunt effect) Diagihkan seragam di sepanjang talian penghantaran IsImVsn+-+-VsnBebanR/nX/nB/nY/n

2.11 Kesan-kesan voltan keatas kecekapan talian penghantaranKecekapan bukan saja dipengaruhi oleh rintangan, kearuhan, kemuatanDipengaruhi juga oleh nilai voltan yang dibawa dan kesan korona

2.11 Kesan-kesan voltan keatas kecekapan talian penghantaran2.11.1 Penghantaran Voltan Tinggi

132kV, 275kV, 500kV11kV, 22kV, 33kVVoltan dinaikkan untuk:Mengurangkan kos kabel (guna kabel bersaiz kecil)Meningkatkan kecekapan

2.11.2 Korona

Nyahcas elektrik yang terbit di sekeliling pengalir atas, disebabkan oleh pengaliran udaraBoleh mengganggu gelombang radioMenyebabkan kehilangan kuasa2.11 Kesan-kesan voltan keatas kecekapan talian penghantaran

2.12 Rekabentuk dan prinsip penebatKomponen utama talian atasKabel talianpenebatTiang menara

2.12 Rekabentuk dan prinsip penebatFungsi penebat:Mengelakkan arus bocor kebumi Beberapa contoh penebat talian atas

Ciri-ciri pemilihan penebat talian atas:

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 telus daripada bahan cecair dan gas daripada ruang angkasa 2.12 Rekabentuk dan prinsip penebat

2.12 Rekabentuk dan prinsip penebatBeberapa jenis penebat talian atasPenebat pinPenebat gantunganPenebat teganganPenebat belengguPenebat umbang

2.12.1 Penebat pin

Direkabentuk dengan mempunyai pin keluli yang boleh dipasang pada palang tiang menaraMempunyai skru pada bahagian pin keluli Pengalir diletakkan pada bahagian atas penebat ini dan diikat bersama menggunakan dawai almunium yang lembut dengan beberapa belitan

2.12 Rekabentuk dan prinsip penebat

Bahagian tembikar diasingkan dari bahagian keluli dengan sejenis logam lembut (timble)Rekabentuk penebat pin ini dapat dilihat pada rajah Bagi voltan rendah sebuah penebat pin digunakan sudah memadai. 2.12 Rekabentuk dan prinsip penebat

Lukisan skematik penebat pin2.12 Rekabentuk dan prinsip penebatPin KeluliPalang Menara keluliPengalirTembikar Berkilat(glazed porcelain)Dawai PengikatPlumbumBumbung (shield)

Bagi talian penghantaran voltan tinggi pula penebat pin yang lebih kukuh dan besar digunakan

Jenis penebat pin voltan tinggi adalah berbeza dengan pembinaan penebat pin voltan rendah

Pembinaan penebat pin voltan tinggi mengandungi 2 atau lebih lapisan siramik yang disimen serentak.


Penggunaan satu unit penebat pin sudah memadai bagi sistem penghantaran 33 kV

Jika melebihi dari pada kadaran voltan ini 2 atau lebih susunan penebat pin digunakan.

Walaubagaimanapun penggunaan penebat pin dalam sistem penghantaran talian atas adalah tidak ekonomi bagi voltan melebihi 80 kV.


2.12.2 Penebat Gantungan (Suspension Insulator)

Pemasangan penebat gantungan pada talian atas bergantung kepada keupayaan voltan yang dibawa 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 sistem menjadi lebih besar dan jarak antara talian bertambah jauh. 2.12 Rekabentuk dan prinsip penebat

Keadaan ini menyebabkan penebat pin tidak mempunyai keupayaan untuk menanggung sistem talian ini.

Oleh yang demikian untuk mengatasi masalah ini penebat gantungan direkabentuk.2.12 Rekabentuk dan prinsip penebat

2.12 Rekabentuk dan prinsip penebat Contoh Penebat Gantungan

2.12 Rekabentuk dan prinsip penebatPenebat gantungan digantungkan pada palang tiang menara berbeza dengan penebat pin yang diletakan pada bahagian atas palang

2.12 Rekabentuk dan prinsip penebatPengalir akan disambungkan pada bahagian bawah penebat gantungan.

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.

Skematik Penebat Gantungan


2.12 Rekabentuk dan prinsip penebat2.12.3 Penebat Tegangan (Strain Insulator)

Digunakan untuk talian atas yang mempunyai tegangan yang tinggi, misalnya pada hujung atau selekoh tajam pada sesuatu talian penghantaran voltan tinggi

Bagi ketegangan talian voltan rendah ia menggunakan penebat belenggu (shackle).

Biasanya dalam pemasangan penebat pada talian penghantaran 2 atau lebih penebat digunakan


Cakera penebat tegangan dipasang secara melintang berbeza dengan penebat gantungan yang dipasang secara menegak

Binaan penebat tegangan adalah serupa dengan penebat gantungan namun demikian saiz ketinggian penebat gantungan adalah melebihi penebat tegangan

Skematik penebat tegangan2.12 Rekabentuk dan prinsip penebat

2.13 Kebaikan dan Keburukan Penebat Pin, Penebat Gantungan Dan Penebat Tegangan

Kebaikan penebat gantungan berbanding penebat pin:

i). Penebat gantungan adalah lebih murah 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 voltan tinggi 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 tidak perlu mengantikan keseluruhan rangkaian penebat gantungan tersebut.

2.13 Kebaikan dan Keburukan Penebat Pin, Penebat Gantungan Dan Penebat Teganganiv) Penebat gantungan adalah lebih fleksibel dipasang pada pada talian. Penyambungan penebat tegangan pada palang menara memudahkannya dipusingkan kepada sebarang arah.

v) Kerosakan pada penebat gantungan lebih mudah dikesan berbanding penebat pin

2.13 Kebaikan dan Keburukan Penebat Pin, Penebat Gantungan Dan Penebat TeganganKeburukan penebat gantungan berbanding penebat pin:

Penebat gantungan tidak sesuai dipasang pada tiang menara yang rendah.

ii) Penebat gantungan memerlukan tiang yang tinggi dan kukuh dan ini meningkatkan kos penghantaran.

iii). Penebat pin sesuai dipasang pada tiang yang rendah berbanding penebat gantungan.

2.13 Kebaikan dan Keburukan Penebat Pin, Penebat Gantungan Dan Penebat Teganganiv) Keupayaan penebat pin terhad hanya pada voltan dibawah 80 kV sahaja.

v) Penebat gantungan memerlukan ruangan yang luas di antara pengalir berbanding penebat pin.

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atas Ujian keatas Penebat talian atasa) Ujian rekaan b) Ujian prestasi c) Ujian kebiasaan

i. Ujian Terbit Arka Keringii. Ujian Terbit Arka Basahiii. Ujian Terbit Arka Kecemaran

i. Ujian Pecah Tebatii. Ujian denyutiii. Ujian mekanikaliv. Ujian Suhuv. Ujian Keliangan (Porosity

i. Ujian voltan tinggiii. Ujian hakisan

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atas(a). Ujian Rekaan

Ujian dilakukan bagi memastikan prestasi elektrik dan mekanikal penebat terhadap beberapa keadaan ujian seperti ujian terbit arka kering, ujian terbit 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.

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atasi) Ujian Terbit Arka Kering

Voltan terbit arka adalah voltan yang menyebabkan permukaan penebat pecah tebat, membenarkan arus mengalir melalui muka penebat dari pengalir ke palang penyokong.

Suatu penebat ditetapkan dengan satu voltan minimum yang selamat dikenakan padanya.

Voltan minimum ini bergantung kepada jenis dan saiz penebat.

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian AtasDalam 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 hendaklah dikenakan pada penebat dalam tempoh tidak kurang daripada 30 saat (katakan 1 minit).

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian AtasJika terbit arka tidak berlaku pada tempoh tersebut, penebat adalah baik. Voltan dinaikkan sekali lagi dengan cara beransur-ansur sehingga lampau kilat (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 yang ditetapkan.

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian AtasUjian terbit arca

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atasii) Ujian Terbit Arka Basah

Ujian ini sama dengan Ujian Terbit Arca Kering 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 voltan minimum yang lebih rendah daripada Ujian Terbit Arca Kering selama 30 saat sekurang-kurangnya tanpa terbit arka.

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atas2.13.3 Ujian Terbit Arka Kecemaran

Ujian ini sama dengan ujian terbit arca basah kecuali melibatkan kecemaran dengan kabu, garam, asap, debu atau kimia. Biasanya voltan lampau kilat adalah nilai dari ujian terbit arca basah

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian AtasUjian Prestasi

Ujian prestasi merupakan satu lagi ujian yang digunakan bagi menentukan penebat talian atas berada dalam keadaan selamat (menepati piawaian yang dikehendaki).

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian AtasUjian 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 mesti digantikan 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. Nilai voltan ujian dinaikan dengan perlahan-lahan dan penebat mesti berkemampuan menahan 1.3 kali voltan lampau kilat keringnya tanpa pecah tebat.

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atasii.Ujian Denyut.Voltan lampau kilat denyut didapati dengan menggunakan denyut seperti Rajah dibawah

Bentuk gelombang ujian denyut

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atas

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atasiii.Ujian MekanikalSatu rangkaian penebat gantung diuji dengan satu tegangan 1.2 kali ganda beban maksima biasanya dan penebat jenis pin diuji dengan 2.5 kali ganda beban maksima biasanya.

Selepas ujian itu, ujian voltan lampau kilat kering dikehendaki lagi bagi mempastikan jika ada perubahan dalam voltan lampau kilat.

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atas 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 kemudian dikeringkan dan ujian lampau kilat kering dilaksanakan.

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian AtasUjian 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, mukanya dikeringkan. Perbezaan antara kedua-dua bacaan itu menunjukkan air dalam tembikar itu akibat gelis tidak sempurna.

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian Atas(c). Ujian Kebiasaan

Ujian kebiasaan adalah melibatkan ujian voltan tinggi dan ujian hakisan 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 diuji akan di dipindahkan dan kemudian digilap dan dibersihkan dan kemudian didedahkan semula kepada larutan sulfat tembaga.

2.13 Ujian-Ujian yang Dijalankan ke atas Penebat Talian AtasIanya dilakukan berulang-ulang sehingga 4 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.

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebat

Penebat yang digunakan pada talian atas iaitu penebat gantungan mempunyai taburan voltan yang berbeza dalam satu rangkaian.Bezaupaya ini akan mengakibatkan ketidak cekapan rangkaian penebatan berlaku apabila berlakunya gangguan (kilat) terhadap talian atas. Meskipun demikian kecekapan ini dapat diperbaiki dengan beberapa kaedah

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatTalian 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 2.12.1 Taburan Bezaupaya dalam Penebat Rangkaian

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatpenebat gantungan mempunyai pemasangan logam sendiri 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 setiap unit penebat gantungan.

Kemuatan pirau atau kemuatan udara pula merujuk kepada setiap pemasangan logam di antara unit penebat gantungan dengan tiang menara ke kebumi.

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatBezaupaya 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 tiang menara.

Keadaan ini menyebabkan pembahagian voltan tidak lelurus (linear) dalam penebat rangkaian ini

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatC : 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 dengan pengalir)

E : Voltan di antar pengalir dan bumi.

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatAmbil K = C1 / C atau C1 = KC

Menggunakan hukum kirchhoff pada nod A kita dapati: I2 = I1 + i1CV2 = CV1 + C1V1CV2 = CV1 + KCV1CV2 = C(V1 + KV1) V2 = (V1 + KV1) V2 = V1(1 + K) ........... Dapatkan V1 C1 = KC

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebat 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) 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 Diketahui V2 = V1 (1 + K)

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatVoltan di antara pengalir dan tiang menara (ke bumi) :

E = V1 + V2 + V3 E = V1 + V1(1 + K) + V1 (1 + 3 K + K) E = V1 ( 3 + 4K + K2 )

Dari persamaan ini didapati :V1 = E / ( 3 + 4K + K2 ) Setelah mendapatkan nilai V1 seterusnya dapatkan nilai V2 dan V3. Daripada pada dapatan ini kita akan melihat bezaupaya voltan yang merintangi setiap penebat rangkaian ini.

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatContoh 2.2: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 voltan melintangi tiap-tiap penebat.Diberikan: E = 33kV K = C1/C = 1/10 = 0.1V2 = V1(1 + K) V3 = V1 (1 + 3 K + K) Bagi persamaan voltan V4 dengan menggunakan kaedah yang sama V4 = V1 (1 + 6K + 5K2 + K3)Oleh itu; V2 = V1(1 + K)V2 = V1(1 +0.1)V2 = 1.1V1V3 = V1 (1 + 3 K + K)V3 = V1(1+ 3(0.1) +(0.1)2)V3 = 1.31V1V4 = V1 (1 + 6K + 5K2 + K3)V4 = V1(1+ 6(0.1) + 5(0.1)2 + (0.1)3)V4 = 1.651V1Penyelesaian:

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatVoltan di antara pengalir dan tiang menara (ke bumi) :-

E = V1 + V2 + V3 + V4E = V1 + 1.1V1 + 1.31V1 + 1.651V1 E = 5.061V1

Dan

E = = 19053V

Oleh itu;

V1 = E / 5.061V1 = 19053 / 5.061V1 = 3765V Dengan memasukan nilai V1 dalam persamaan V2,V3, dan V4, dari persamaan ini didapati :-

V2 = 1.1V1V2 = 1.1(3765)V2 = 4141.5V

V3 = 1.31V1V3 = 1.31(3765)V3 = 4932V

V4 = 1.651V1V4 = 1.651(3765)V4 = 6216V

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebat2.14.2 Kecekapan 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 berhampiran dengan 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 bilangan penebat 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.

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatKecekapan rangkaian bagi penggunaan talian atas boleh ditakrifkan sebagai Di mana; E = Voltan melintangi rangkaiann = Bilngan penebat yang disusun secara siri dalam penebat rangkaian VT = Voltan melintangi penebat yang hamper dengan pengalir

Penyelesaian: Dengan menggunakan jawapan yang diperolehi daripada contoh 2.2 iaitu;V4 = 6216V (Nilai voltan yang hampir dengan pengalir) 2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatContoh 2.3:

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 kecekapan penebat rangkaian ini..

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatLengan bersilang(cross-arm) b) Gelang adang(guard ring) Membaiki Taburan Bezaupaya dalam Penebat Rangkaian 2.14.3 Membaiki Taburan Bezaupaya dalam Penebat Rangkaian

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebata) Lengan Bersilang (cross-arm)

Cara lengan bersilang bermaksud menambahkan jarak palang yang digunakan untuk mengantungkan penebat rangkaian daripada tiang menara. Melalui kaeadah 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 tinggi dan besar sahaja kerana bagi tiang menara yang kecil tidak mempunyai keupayaan yang cukup untuk menampung berat palang yang panjang dan juga penebat rangkaian. Rajah berikut menunjukkan skematik bagi kaedah lengan bersilang.

2.14 Teori taburan voltan dalam satu rangkaian penebatb)Gelang Adang (guard ring) Cara gelang pengadang boleh dilakukan dengan mengunakan perisai statik. 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

BAB 2- Penghantaran Talian Pendek

Documents

Transcript of BAB 2- Penghantaran Talian Pendek