Sagging and Tension Calculation & Curve (still draft)   18 comments


Perhitungan sagging and tension umumnya digunakan untuk penggambaran andongan (sag) diatas kertas gambar kerja profil memanjang (longitudinal profile) yang dengan skala gambar tertentu (umumnya digunakan skala vertikal 1 : 400, dan skala horizontal 1 : 2000).

Untuk membantu penggambaran biasanya hasil kurva sagging ini dicetak keatas permukaan plastik (dipasaran dikenal dengan sebutan mika) yang transparan, untuk pembuatan template (sebutan lain  adalah mal atau sablon) biasanya dipesan ke toko khusus yang ada, biasanya tebal mika setebal penggaris yang biasanya kita gunakan untuk menggambar dikertas ( 2-3mm). Kurva diberikan skala sesuai dengan gambar longitudinal profile.

Dari gambar andongan pada tower, kita dapat melihat apakah jarak minimum (ground clearance) dari konduktor paling bawah kepenghalang (obstruction) pada kontur tanah memenuhi persyaratan, jika tidak, mungkin saja tindakan lebih lanjut dapat dilakukan, seperti meninggikan tower, perubahan route jaringan, pengupasan lahan, pembuatan pengaman dan lain-lain.



Gbr. Proses penggambaran andongan pada gambar profil dengan menggunakan template (sag curve)

Penulis blog ini dalam pembuatan gambar longitudinal profil dan andongannya langsung pada program AutoCAD, penggunaan template biasanya dilakukan guna keperluan approval kepada klien.

Berikut ini adalah metode perhitungan sagging dan tension yang penulis gunakan, dari berbagai referensi yang ada.

Dari Technical Requirement suatu Jaringan Transmisi 150 kV menggunakan Conductor 2 x ACSR Zebra yang beroperasi untuk suhu minimum 10 derajat Celsius dan maksimum 75 derajat Celsius dengan tegangan maksimum konduktor yang diizinkan 3400 kg dan tekanan angin maksimum 40 kg/m².

Catatan : ACSR Zebra ekivalen(setara) dengan ACSR 435/55 akibat penggunaan standar yang berbeda (British Standard dan DIN (German) standard). Dan suhu dalam pengoperasian adalah suhu pada konduktor yang mungkin terjadi akibat pengaruh suhu cuaca dan aliran listrik pada saat digunakan (energizing).

Asumsi kita menggunakan data material hasil uji dari fabrikan (vendor) konduktor :

Diameter konduktor (mm)                                    : 28.8

Berat konduktor per satuan panjang (kg/m) : 1.668 pada suhu 20°C

Luas penampang Alumunium (mm2)                : 434.3

Luas penampang kawat baja (mm2)                  : 56.3

Modulus elastisitas konduktor (kg/mm2)       : 7000

Koefesien muai panjang (1/derajat Celsius)   : 19.3E-06

Solusi :

1 kg = 1 kgf = 9,81 N

dc = overall diamter of conductor (mm) = 28.8

A = Conductor Area (mm2) = Al Area + St Area = 434.3+56.3=490.6

to = Basic temperature (°C) = 20

wo = Basic weight per length of conductor at basic temperature (kg/m) = 1.668

t1 = Initial condition temperature (°C) = 10

t2 = Final condition temperature (°C) = 75

ε = Linear coeffecient of expansion (1/°C) = 0.0000193

E = Modulus elasticity of conductor (N/mm²) = 7000 x 9.81 = 68670

P = Wind pressure (kg/m²) = 40

wp = wind load (kg/m) = P . (dc / 1000) = 40 x (28.8/1000) = 1.152

we = Effective weight of conductor per unit length (kg/m) = √ (wp² + wo²) = √(1.152²+1.668²)=2.0271

we adalah berat resultan pada konduktor yang vertikal kebawah akibat berat dan horizontal kesamping akibat angin.

Dari hukum fisika kita ketahui bahwa tarikan (tegangan) konduktor akan semakin membesar seiring semakin rendah suhu (dingin) material,  untuk daerah tropis (Indonesia) dimana tidak terjadi musim dingin (salju), suhu merendah pada malam hari dari suhu siang hari.

Panjang konduktor dari kondisi suhu awal 20 °C menjadi 10 °C, dengan menggunakan rumus fisika untuk muai panjang :

lt = lo (1 + ε (t1-to))

lt = 1 ( 1 + 0.0000193x(10-20)) = 1 ( 1 – 0.000193)

lt = 0.999807 m (atau konduktor menjadi pendek akibat penurunan suhu)

sehingga w1 pada suhu 10 °C = 2.0271/0.999807 = 2.0275 kg/m (dapat difahami bahwa nilai berat per satuan panjang jadi membesar)

Panjang konduktor dari kondisi suhu awal 20 °C menjadi 75 °C, dengan mengunakan rumus serupa diperoleh :

lt = 1 (1 + 0.0000193(75-20)) = 1(1+ 0.0010615) = 1.0010615 m

sehingga w2 pada 75 °C menjadi 2.0275/1.0010615 = 2.0253 kg/m

γ1 = Initial condition weight of conductor per unit volume (N/mm².m) = (2.0275 x 9.81)/490.6 = 0.04054

γ2 =Final condition weight of conductor per unit volume (N/mm².m) = (2.0253 x 9.81)/490.6 = 0.04050

σ1 = Initial condition tension of  conductor or Maximum Working Tension (Allowable) (N/mm²) = (3400 x 9.81) / 490.6  = 67.9861

dari perhitungan diatas kita akan mencari tarikan konduktor,σ2 pada suhu 75 °C. Formula yang digunakan adalah sebagai berikut :

dengan Leq= ekuivalen span atau rulling span, untuk definisi Ruling Span (ekuivalen span) dapat dilihat dalam blog ini.

Nilai Leq guna pembuatan template kita ambil misalnya untuk 250, 300 dan 350 m, dan dapat diambil nilai lainnya sesuai dengan data perhitungan jalur jaringan tranmsisi yang kita laksanakan.

untuk template, kita ambil nilai 350 m, sehingga :

σ2² x (σ2 – 67.9861 + 68670 x 350² x 0.04054² / ( 24 x 67.9861²) + 68670 x 0.0000193 x (75 – 10)) = 68670 x 350² x 0.04050²/24

Dengan menggunakan iterasi melalui komputer atau dengan metode Newton – Rhapson secara manual, diperoleh :

σ2 = 54.0141 N/mm² atau σ2=(54.0141 x 490.6)/9.81 = 2702.18 kgf.

maka template yang akan kita buat adalah didasarkan  suhu maksimum 75 °C untuk ekivalen span 350 m yang menghasilkan andongan maksimum.

Untuk andongan maksimum dipergunakan rumus :

Dengan M = Leq, sehingga s = 0.04050 x 350² / (8x 2702.18)+0.04050^3 x 350^4 / (384 x 2702.18^3)

maka andongan ditengah bentang (mid-span sag), s = 11.491 m

dari Standar SNI 04-6918-2002:Ruang Bebas dan Jarak Bebas Minimum pads Saluran Udara Tegangan Tinggi
(SUTT) dan Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) , safety clearance (jarak aman minimum) yang maksimum untuk jaringan transmisi 150 kV , c = 13.5 m

maka kita mendapat koordinat dari kalkulasi ke dalam bentuk tabel seperti berikut :

x =M (meter)                        y=s (meter)                    clearance=y-c(meter)

0 (mid-span)                         0                                         -13.500
50                                              0.234                                -13.266
100                                           0.937                                -12.563
150                                           2.108                                  -11.392
200                                          3.749                                  -9.751
250                                           5.859                                  -7.641
300                                          8.440                                  -5.060
350                                         11.491                                  -2.009
400                                         15.016                                   1.516

Dalam sagging template berdasarkan rulling span, dikenal beberapa curve dengan tujuan tertentu antara lain :

Cold Curve :
– dengan kondisi Minimum Temperature, no ice, no wind, initial sag curve
– digunakan untuk mencek uplift dan hardware swing

Normal Curve :
– dengan kondisi Evereyday Temperature, no ice, no wind, final sag curve
– digunakan untuk mengecek normal clearances dan hardware swing

Hot Curve :
– dengan kondisi Maximum Operating Temperature=Maximum Ambient Temperature,no ice, no wind, final sag curve
– digunakan untuk menegecek minimum vertical clearance

Loaded Curve :
– dengan kondisi Temperature beku, with ice, no wind, final sag curve
– digunakan untuk mengecek minimum vertical clearance

Ground Clearance Curve:
– digambar secara paralel terhadap hot curve , dan dibawah hot curve (biasa di Indonesia)
– digunakan untuk mengecek batas clerance di permukaan tanah

Supaya tidak membingungkan dalam pembuatan template, gambarkan saja  Cold Curve dan Hot Curve pada Sagging Template, dan untuk menggambar pada Longitudinal Profile, gunakan Hot Curve.

(bersambung dulu ah)

About these ads

Posted Sunday 15 May, 2011 by Fellow in Stringing Work

18 responses to “Sagging and Tension Calculation & Curve (still draft)

Subscribe to comments with RSS.

  1. Selamat sore pak,
    sy punya beberapa pertanyaan mengenai artikel diatas dan proyek transmisi
    1. dari hasil googling mengenai penggambaran andongan, saya mendapatkan rumus catenary dengan parameter span, horizontal tension, dan berat konduktor. yg ingin sy tanyakan mengenai cara menentukan horizontal tension. apakah horizontal tension sama untuk keseluruhan transmisi.
    2. apa bedanya initial sag curve, dengan final sag curve
    3. apa kegunaan wind span, equivalent span dan weight span
    4. bagaimana cara menentukan uplift
    Mohon maaf klo pertanyaannya kebanyakan pak, sy tunggu sambungan artikelnya.
    thanks

  2. Dear Pak Darwis, akan saya coba jawab satu per satu.
    1. Horizontal Tension tergantung dari mechanical properties jenis konduktor yang akan digunakan, Nilai horizontal dihitung berdasarkan dari prosentasi yang besarnya kira-kira 20% dari maximum tension pada konduktor, untuk alasan keamanan terhadap tower yang akan didesain. besarnya horizontal tension biasa diberikan oleh owner dalam spek.
    2. istilah initial sag adalah lendutan yang terjadi pada saat konduktor dalam suhu minimum (tergantung wilayah dimana jalur tersebut berada, dan ditentukan oleh spesifikasi yang diinginkan oleh owner, misalnya 10 derajat celsius) tanpa memperhitungkan beban angin dan atau es(salju), sedangkan final sag, lendutan pada konduktor yang terpasang pada suhu maksimum (misalnya 80 derajat celsius, tergantung wilayah dan spek yang diberikan oleh owner), dan dengan memperhitungkan beban akibat angin, lihat penjelasan diatas.
    3. untuk pertanyaan ini lihat posting dalam blog ini tentang wind span, weight span and equivalent (ruling) span.
    4. untuk menentukan uplift pada struktur tower dihitung berdasarkan weight span dan wind span ratio-nya, lihat penjelasan no. 3 diatas, Sedangkan untuk mengetahui besar beban uplift dihitung dalam perhitungan statikal (statical calculation) untuk tower pada tiap tipe tower dan tingginya, misalnya (AA-3, BB+6, CC+9, dst) , nilai uplift berpengaruh terhadap desain pondasi nantinya.

    Terimakasih.

  3. Sy ingin memperjelas pemahaman saya pak. jadi pada cold curve tension yg digunakan 20% max tension, pada hot curve digunakan tension hasil perhitungan iterasi. σ2 untuk hot curve, dan σ1 untuk cold curve.

  4. Pak,boleh minta referensi lebih lengkap ga mengenai saging template conductor?
    Terima kasih.

  5. pak,,bagaimana cara menghitung tarikan pada konduktor yang sudah dipasang,,(dengan rumus yang jelas.terima kasih.

  6. Dear Citra, untuk mencari tegangan tarikan pd kondisi existing (terpasang), Data yg harus diperoleh adalah : jenis konduktor (conductor properties), tinggi tower didua titik tower yang berdekatan, suhu pd saat pengukuran dan sag (lendutan) yg terjadi, selanjutnya dikembalikan pada rumus untuk mencari tarikan (tension-nya).

  7. selamat siang pak, mohon bantuannya utk menentukan Sags & Tension beberapa sistem jaringan berikut ini :
    1. 11 kV OHL, ACSR Zebra (429 mm2), concrete pole 16 m Heigh, Span bervariasi (40m, 50m, 65m, 75m, 90m ).
    2. 11 kV OHL, ACSR Hawk (240 mm2), numpang di Tower 150 kV, 25 m Heigh, Span bervariasi (250 m, 300 m, 350m)
    3. 11 kV OHL, ACSR Beaver (70 mm2), concrete pole 13 m Heigh, Span bervariasi (40m, 50m, 60m, 70m, 80m ).

    Terimakasih atas bantuannya,
    (Maritson)

  8. malam pak,terima kasih infonya.
    pak untuk mendapatkan buku referensi tentang Sagging and Tension Calculation & Curve di mana ya?
    beli nya d mana ya?
    mohon diinformasikan karena untk penyelesaian skripsi saya pak.
    terima kasih

  9. Asslam. Di artikel bapak di atas teknik penggambaran cara pemasangan sagging curve menggunakan kertas mika transparan sehingga mudah digeser2 diatas lembar kertas hasil print tower yah..?? yang mau saya tanyakan (seputar penggunan software autocad) gimana caranya yah menggeser sagging template tersebut dalam program autocad sehingga sagging curve itu tepat menyentuh dua titik puncak tower yang diinginkan. Makasih sblumnya..

  10. mantaap informaisnya pak, lanjutkan

  11. mas ada software yang bisa simulasi jaringan 70 kv. terimakasih. (anto463@gmail.com)

  12. Dear Pak Untung ,
    Maaf pak saya kebingungan untuk menghitung left weight span
    bagaimana cara/rumus untuk menghitungnya??

    Terimakasih sebelumnya
    Nagustyan (nagustyan@yahoo.com)

  13. nitip bang :

    bisa menggambar Sagging and Tension Calculation & Curve
    dengan komputer (autocad)

    keuntungan :
    -lebih cepat dan lebih akurat
    -sejauh apapun jarak tower bisa saya kerjakan

    pekerjaan yang sedang saya kerjakan :
    1. Jalur Tower Sutet Paiton – Krasakan Jawa Timur
    2. Jalur Sutet di Bima NTT

    jika berminat hubungi 087731155829 atau email : xxagusta@yahoo.com

    terimakasih bang admin

  14. Bang kevin Kalo menggambar insya Allah di autocad memang lebih aktual tapi yang aku ingin tau cara/formula/rumus untk menghitung berat saging tersebut yg disesuaikan dengan suhu
    kalo ada contoh perhitungannya boleh bos disubmit ke aku
    thanks

  15. @neli…untuk perhitungan berat akibat pengaruh suhu , dapat digunakan rumus fisika untuk “muai volume”, yang koefisien muainya 3x dari koefisien muai panjang, sehingga berat dapat dihitung. seperti halnya panjang akibat pemuaian, semoga bisa terbantu. lihat di http://id.wikibooks.org/wiki/Rumus-Rumus_Fisika_Lengkap/Pemuaian

  16. @all, software perhitungan yang lebih kompleks dan sophisticated tentang sagging dan tension dapat dilihat di http://www.sag10.com , dan ada versi trial-nya yg juga menghitungan pengaruh dari “creep: pada konduktor dan earthwire.

  17. @bang neli : kurang tahu menahu tentang rumus dan lain sebagainya , saya cuman user progam bang.
    di gambar saya bukan hanya gambar sagging nya pula yang kluar bahkan sampai ratio nya juga kluar . tidak usah memakai mal dengan span yang genap contoh 80 100 120 . bahkan di span 86,7887556 pun saya bisa membuat nya gambar sagging tersebut .

    yang saya butuhkan cuma :

    1. Berat konduktor per meter (kg/m)
    2. Tegangan maksimum konduktor yang diijinkan (kg)
    3. Jarak Clerence (m)

    #note : gambar ini menggunakan h:v (1:5)

    jika berminat di sagging kan hubungi : 087731155829 atau email : xxagusta@yahoo.com
    domisili : Semarang , Jawa Tengah

  18. PAK MOHON INFO UTUK bILL OF QUANTITY SUTT 150 KV. (anto463@gmail.com)

Berikan komentar atau pesan anda

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 25 other followers

%d bloggers like this: