Mengenal PLC (POWER LINE CARRIER)

Sistem PLC yang digunakan oleh suatu perusahaan listrik menggunakan Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) dan Saluran Udara Ekstra Tinggi (SUTET) sebagai media transmisinya. Dalam PLC, sinyal yang dikirimkan atau disalurkan adalah komunikasi suara dan komunikasi data serta tele proteksi. Sistem PLC menggunakan frekuensi 50 KHz  sampai dengan 500 KHz.

Pada dasarnya sistem PLC adalah jaringan radio yang dihubungkan oleh jaringan listrik yang bertindak sebagai antenanya. Yang diperlukan dalam PLC adalah hantarannya dan bukan tegangan yang terdapat pada penghantar tersebut.

Oleh sebab itu bila penghantar tak bertegangan maka PLC akan tetap berfungsi asalkan penghantar tersebut tidak terputus. Dengan demikian diperlukan peralatan yang berfungsi memasukkan dan mengeluarkan sinyal informasi dan energi listrik di ujung-ujung penghantar.  Gambar blok diagram PLC   seperti  Gambar 1.

2. Peralatan Kopling

Untuk memungkinkan konduktor saluran tegangan tinggi digunakan sebagai media perambatan sinyal informasi, maka dibutuhkan suatu peralatan kopling yang berfungsi :

a.  Melalukan suatu bidang frekuensi pembawa dari terminal PLC ke saluran tegangan tinggi dan sebaliknya, dengan mengusahakan rugi-rugi redaman sinyal serendah mungkin.

b.  Melindungi peralatan komunikasi dari tegangan yang yang berlebihan.

c. Memberikan impedansi tinggi terhadap frekuensi pembawa yang berfrekuensi tinggi agar tidak dipengaruhi oleh peralatan yang terdapat pada gardu induk

3. Kapasitor Kopling (Coupling Capasitor)

Kapasitor kopling (coupling capasitor) tegangan tinggi adalah sebagai alat penghubung antara peralatan sinyal pembawa yang berfrekuensi tinggi dengan konduktor kawat fasa yang bertegangan tinggi, serta untuk keperluan pengukuran yang bertegangan rendah. Secara fisik alat ini terdiri atas susunan beberapa elemen kapasitor mika atau kertas yang dihubungkan secara seri serta dicelupkan/direndam ke dalam minyak. Sebagai tempat kedudukan elemen dan minyak tadi, dibuat dari bahan dielektrik porcelin yang berbentuk silinder dan bagian porcelin tadi dibuat semacam sayap-sayap yang tersusun untuk mencegah mengalirnya secara langsung curah hujan dari sisi tegangan tinggi ke sisi tegangan rendah atau ke tanah yang bisa mengakibatkan terjadinya hubungan singkat.

Penampang dari kapasitor kopling yang mendekati bentuk fisiknya dengan susunan kapasitor di dalamnya dihubungkan dengan peralatan potensial transformer. Kapasitor jenis ini dikenal dengan sebutan Capasitor Voltage Transformer (CVT) yang digunakan untuk keperluan pengukuran tegangan yang dihubungkan dengan voltmeter di panel kontrol.

Besarnya tegangan output yang dihasilkan dari lilitan sekunder transformator adalah    220 Volt yang merupakan konversi dari besaran tegangan tingginya. Untuk keperluan PLC hanya kondensatornya saja yang diperlukan sedangkan peralatan potensial transformer untuk keperluan tenaga listrik.

Suatu kapasitor memiliki sifat berimpedansi rendah untuk frekuensi tinggi dan berimpedansi tinggi untuk frekuensi rendah. Atas dasar itulah maka kapasitor kopling di sini berfungsi meneruskan frekuensi tinggi yang dihasilkan dari terminal PLC dan bemblok frekuensi jala-jala 50 Hz yang membawa energi listrik. Jika masih ada frekuensi 50 Hz yang melalui kapasitor kopling akan dibuang ke tanah melalui peralatan pengaman. Besar kapasitas dari kapasitor tersebut tergantung dari kelas tegangan saluran transmisi tenaga listrik yang digunakan.

Baca juga: SEPAM (System Electronic Protection Automation Measurement)

4. Wave Trap  (Line Trap)

Wave Trap disebut juga Line Trap atau Blocking Coil. Wave Trap dipasang secara seri dengan saluran transmisi. Adapun fungsi utama dari wave trap  adalah untuk memblock sedemikian rupa frekuensi tinggi baik yang dipancarkan dari PLC terminal maupun frekuensi yang datang dari station lawannya, agar supaya tidak mengalir ke peralatan gardu induk seperti transformator, alat-alat pengukuran ke panel kontrol yang dihubungkan ke tanah/bumi. Atau kebalikan dari kapasitor kopling yaitu untuk meredam sedemikian rupa sehingga frekuensi tinggi yang membawa informasi tidak disalurkan atau mengalir ke peralatan gardu induk. 

Untuk dapat melaksanakan tugas tersebut maka impedansi wave trap harus dapat melewatkan frekuensi rendah 50 Hz -60 Hz yang membawa arus listrik dan harus mempunyai sifat berimpedansi tinggi terhadap frekuensi tinggi yang membawa sinyal informasi.

Karena Wave Trap dipasang seri dengan kawat saluran udara tegangan tinggi, maka harus mampu dialiri arus listrik yang sesuai dengan kemampuan arus dari kawat tersebut (lihat Gambar 2, 3, 4, 5 dan 6). Selain itu juga harus tahan terhadap tekanan-tekanan baik berupa panas maupun mekanis yang timbul karena mengalirnya arus kerja yang besar atau karena adanya arus hubung singkat yang mungkin terjadi.

Wave Trap terbuat dari  suatu kumparan yang mampu menahan energi pada frekuensi tinggi, tetapi harus dapat melewatkan dengan mudah energi pada frekuensi rendah. Rating arus wave trap harus sama dengan rating arus konduktor dimana wave trap itu terpasang. Berdasar kelas arusnya wave trap ini mempunyai kapasitas arus yang bermacam-macam diantaranya : 200 A, 400 A, 600 A, 800 A, 1250 A, 2000 A, dan 3500 A.

5. Prinsip Kerja Dasar Wave Trap

Prinsip kerja dasar yang digunakan adalah suatu rangkaian L–C paralel, yang terdiri dari tiga macam komponen L, C dan LA  seperti terlihat pada Gambar  8.


a. Kumparan utama atau lilitan (coil) :

Yang biasa terbuat dari bahan Aluminium atau tembaga  dengan kapasitas arus yang berbeda-beda, adalah berfungsi untuk menalurkan arus listrik 50 Hz.

b. Kapasitor penala (C) :

Yang berfungsi untuk membuat lebar bidang frekuensi yang diinginkan dan memblock frekuensi yang tidak diperlukan.

c. Lightning Arrester (LA) :

Yang berfungsi untuk mengamankan peralatan tuning capasitor dan coilnya sendiri dari gangguan yang diakibatkan oleh petir.

Dari rangkaian Gambar 8 akan didapat suatu bentuk kurva impedansi terhadap fungsi frekuensi. Untuk menentukan frekuensi resonansi agar dapat meredam frekuensi dari terminal PLC yang sudah tertentu, maka dapat menggunakan rumus sebagai berikut :




di mana :   F0   = Frekuensi kerja PLC

              L    = Induktansi (Henry)

              C    = Capasitansi (Farad)

Untuk membentuk frekuensi resonansi tersebut, maka suatu nilai dari kapasitor penala dapat diketahui berdasarkan rumus di atas. Jadi dalam hal ini yang dilakukan penyetelan hanya kapasitornya saja, sedangkan kumparannya mempunyai harga tetap.

Nilai induktansi tergantung dari kebutuhan lebar bidang frekuensi yang akan diredam. Nilai induktansi yang banyak dipakai adalah 0,2 mH, 0,3 mH, 0,4 mH, 0,5 mH, dan 1 mH. Tegangan tembus dari kapasitor penala biasanya cukup tinggi yaitu antara 7.000 V dan 20.000 V, sedangkan kapasitor penala terdiri dari elemen yang berbeda-beda nilainya : 1,2 nF, 3,5 nF, 7 nF, 10 nF, 16 nF dan 24 nF. Dari keenam nilai elemen ini dapat membuat bermacam-macam kapasitas sesuai yang dikehendaki dengan cara merangkainya secara seri atau paralel.

Sebagai pengaman kapasitor penala dan kumparan dari pengaruh adanya petir dan gangguan hubung singkat ke tanah pada saluran, maka dipasang arrester yang dihubungkan secara paralel. Faktor-faktor lain yang harus diperhitungkan adalah nilai impedansi dan resistansi wave trap harus lebih besar dari impedansi saluran yaitu antara 300 sampai dengan 600 ohm agar tidak terjadi rugi–rugi sinyal pada saluran.

6. Line Matching Unit (LMU)

Pada dasarnya penggunaan line matching unit adalah untuk menghubungkan kapasitor kopling (CC) yang berimpedansi 300-600 Ohm dengan terminal PLC yang berimpedansi 75 Ohm.

Fungsi Line Matching Unit (LMU) yaitu :

a. Menyesuaikan karateristik impedansi saluran dengan impedansi coaxial yang menuju terminal PLC.

b.  Mengatur agar reaktansi kapasitif dari kapasitor kopling memberikan beban resistif bagi alat pemancar sinyal pembawa tersebut.

Untuk dapat melaksanakan fungsi di atas, peralatan line matching unit dilengkapi dengan komponen   : Transformator penyeimbang,  Kumparan,  Peralatan pengaman,  Kondensator dan   Hybrid.


Sebagai salah satu contoh, Gambar 9  memperlihatkan tipe LMU




Transformator T berfungsi sebagai transformator penyeimbang impedansi saluran tegangan tinggi (Zo) dan kabel coaxial.

Kumparan induktansi L dan kapasitor frekuensi tinggi Cs adalah untuk memberikan beban resistif terhadap gelombang pembawa. Besarnya induktansi L dapat diatur sedemikian rupa sehingga reaktansi induktif dari L (XL) akan saling meniadakan dengan reaktansi kapasitif yang diberikan oleh kapasitor kopling (Xc).

Kapasitor Cs berfungsi meredam frekuensi 50 Hz dari kopling agar tidak mengalir melalui kumparan L.

Baca juga: Sistem SCADA: Apa itu? (Kontrol Pengawasan dan Akuisisi Data)