Dampak Suhu Terhadap Resistansi dan Kerugian Energi di Jaringan Listrik

 

Dalam seri pertama pada artikel yang berjudul “Panas Meningkat, Efisiensi Berkurang: Pengaruh Suhu pada Kabel Jaringan”, kita telah membahas bagaimana suhu ekstrem dapat mempengaruhi kinerja infrastruktur listrik, khususnya pada kabel jaringan. Pada seri kedua ini, kita akan menyelami lebih dalam mengenai perubahan resistansi yang terjadi pada material kabel dan bagaimana hal ini secara signifikan meningkatkan kerugian daya, yang pada gilirannya berdampak pada efisiensi keseluruhan sistem distribusi listrik.

 

Peningkatan Resistansi pada Material Kabel

Resistivitas, yang merupakan ukuran seberapa besar suatu material menahan aliran listrik, adalah faktor kritis dalam kinerja kabel. Rumus umum untuk resistansi 𝜌 pada suhu tertentu adalah:

ρ =ρ₀(1+α(T−T₀))

dimana ${\rho }_{\mathrm{₀}}$​ adalah resistansi pada suhu referensi $T_0$ (biasanya 20°C), $\alpha$ adalah koefisien suhu material, dan $\mathrm{<o:p></o:p>}$T adalah suhu operasional material. Koefisien suhu α positif untuk kebanyakan logam, artinya resistivitas meningkat seiring dengan peningkatan suhu.

 

Contoh Kasus: Kabel Tembaga dalam Suhu Tinggi

Kabel tembaga sering digunakan dalam sistem distribusi listrik, seperti di unit saya bekerja sekarang di PLN ULP Jailolo, dikarenakan konduktivitas listriknya yang tinggi. Namun, meskipun tembaga adalah konduktor yang efisien, sifat-sifatnya dapat berubah signifikan di bawah pengaruh suhu tinggi, seperti yang sering terjadi di banyak wilayah selama musim panas atau di lokasi dengan kondisi iklim panas.

$\mathrm{<span\; style="font-family:\; inherit;">\; </span>}$

Misalkan kita memiliki sebuah segmen kabel tembaga yang digunakan dalam jaringan tegangan menengah. Kabel ini memiliki resistivitas dasar ${\rho }_0$​ sebesar 1.68×10${}^{^-<mn>8</mn>}$ ohm meter pada suhu referensi 20°C. Untuk mengevaluasi pengaruh suhu operasional yang lebih tinggi, kita menggunakan koefisien suhu $\mathrm{<o:p></o:p>}$α untuk tembaga, yang umumnya adalah 0.00393 /°C. Berarti menunjukkan bahwa resistansi tembaga akan meningkat seiring dengan peningkatan suhu.

 

Meningkatnya Resistansi

Saat ini suhu lingkungan di Jailolo meningkat menjadi 38°C, mari kita hitung perubahan resistansinya:

$\mathrm{<span\; style="font-family:\; inherit;">\; </span>}$

ρ=ρ0​×(1+α×(T−T0​))=1.68×10⁻⁸×(1+0.00393×(38−20)) = 1.7988×10⁻⁸ ohm meter$$\mathrm{<br><o:p></o:p>}$$

 

Dampak pada Resistansi dan Kerugian Daya

Resistansi total kabel, yang ditentukan oleh rumus $R=\frac{\rho \times L}{\mathrm{/A}}$​, juga akan meningkat. Misalkan panjang kabel adalah 1000 meter dan penampang lintangnya adalah 50 mm², resistansi kabel pada suhu 20°C adalah:

R₂₀ ​= 1.68×10⁻⁸×1000/0.00005​ = 3.36 ohm

Dan pada suhu 38^oC:

R₃₈​ = 1.7988×10⁻⁸×1000/0.00005​ = 3.5976 ohm

 

Dengan peningkatan resistansi ini, kerugian daya untuk arus yang sama akan meningkat. Jika kabel mengalirkan arus sebesar 100 ampere, kerugian daya pada suhu 20°C dibandingkan dengan 38°C dapat dihitung sebagai:

P_20 ​= I²×R₂₀​ = 100²×3.36 = 33600 watt

P₃₈​ = I²×R₃₈​ = 100²×3.5976 = 35976 watt

 

Nah ini menunjukkan peningkatan kerugian daya sebesar 2376 watt hanya karena peningkatan suhu. Dalam konteks pengoperasian jaringan listrik, peningkatan kerugian daya ini secara signifikan dapat menambah biaya operasional dan mempengaruhi efisiensi keseluruhan distribusi energi, terutama selama periode ketika beban puncak sangat tinggi misal akibat penggunaan AC atau peralatan lainnya.

 

Implikasi Operasional

Peningkatan kerugian daya tidak hanya meningkatkan biaya operasional tetapi juga mempengaruhi stabilitas dan keandalan jaringan listrik, khususnya pada hari-hari dengan suhu sangat tinggi ketika permintaan energi sering mencapai puncaknya. Solusi yang mungkin termasuk penerapan teknologi isolasi yang lebih baik, penggunaan material dengan koefisien suhu yang lebih rendah, atau desain sistem yang mempertimbangkan fluktuasi suhu ekstrem.

$$\mathrm{<span\; style="font-family:\; inherit;">\; </span>}$$

Dalam artikel seri ketiga yang berjudul “Solusi Optimalkan Kinerja Jaringan PLN di Kondisi Suhu Tinggi”, kita akan membahas tentang strategi dan teknologi terkini untuk mengurangi kerugian daya ini. Tentunya tetap memastikan keandalan jaringan tetap optimal meskipun dihadapkan pada tantangan suhu ekstrem. Jangan lewatkan untuk mengikuti penjelasan mendetail mengenai solusi inovatif dalam menghadapi masalah kerugian energi listrik.