Make your own free website on Tripod.com

Pengenalan

Dengan nama Allah yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang . Segala puji dan selawat kepada Nabi pilihanNya Muhammad SAW. Saya bersyukur ke hadrat Allah SWT kerana dengan limpah kurniaNya , tugasan bagi memenuhi keperluan subjek Asas Kuasa Dan Mesen Elektrik , SEE 4413  yang releven untuk memperkasakan para pelajar dalam dunia yang bergerak kearah aliran globalisasi khususnya yang mengambil pengkhususan dalam bidang kejuruteraan elektrik .

              Kajian ringkas yang berteraskan Pembelajaran Berdasarkan Masalah ( PBL ) adalah berkenaan penyelesaian suatu senario yang diberikan oleh pensyarah . Ia adalah berkisar tentang satu senario di mana sebuah kampung memerlukan bekalan elektrik . Perkara ini telah diketengahkan oleh Wakil Rakyat kampung berkenaan yang turut tersiar di media . Sebagai CEO Tenaga Nasional Berhad , cabaran utama yang dihadapi ialah untuk memberikan penjelasan tentang sebab berlakunya masalah tersebut dan seterusnya memberikan jalan penyelesaian terbaik yang diperlukan . Tugasan berkumpulan ini diharap dapat memberikan sedikit sumbangan dalam mengembangkan pengetahuan bukan sahaja bagi kami yang mengkaji malah diharap dapat dimanfaatkan oleh mereka yang lain untuk kajian yang lebih lanjut.

             Senario yang berupa masalah yang diberikan telah difikir dan dikupas bersama dalam beberapa sesi perbincangan kumpulan . Semua aspek telah diambil kira iaitu termasuk kehendak sebenar kepada penyelesaian situasi tersebut . Apabila penyelesaian telah diperoleh , ia diperhalusi lagi iaitu mengambil kira beberapa faktor termasuk kapasiti  kuasa yang diperlukan , kos , kemudahan yang tersedia dan faktor sekeliling di kawasan yang terlibat . Selain itu , satu penyelesaian jangka pendek turut dicadangkan sementara menanti kemudahan yang sebenar dapat beroperasi sepenuhnya . Ini adalah rentetan daripada desakan untuk menyiapkan kemudahan tersebut menjelang pilihanraya akan datang oleh wakil rakyat kampung tebabit .           

            Rujukan tambahan melalui daftar bibliografi yang disertakan pada setiap perbincangan disertakan dalam lampiran dan kajian lanjutan bagi menambahkan kefahaman berkenaan tajuk ini boleh diteruskan lagi kerana perbincangan berkenaan tajuk ini semakin meluas dari masa ke semasa kerana ia bertindakbalas dengan perkembangan teknologi yang berlaku begitu pantas dewasa inik .

     Saya juga ingin  merakamkan setinggi-tinggi terima kasih kepada pensyarah saya, Dr Azhar Bin Khairuddin yang memberikan kesempatan kepada  kami untuk membuat kajian ini . Juga ibu bapa kami yang tidak jemu-jemu memberikan dorongan untuk terus menimba ilmu pengetahuan di Universiti Teknologi Malaysia ini . Akhirnya saya memanjatkan doa kehadrat Allah SWT supaya dilimpahkan rahmat kepada semua pencinta ilmu pengetahuan yang terdiri dari golongan pendidik dan pelajar yang tidak jemu-jemu berusaha untuk memartabatkan Agama Allah SWT di muka bumi ini, serta berlindung kepadanya dari ilmu yang tidak bermanfaat. AMIN YA RABBAL ALAMIN.

Latar Belakang Masalah .

     Senario 1 adalah berkaitan keluhan seorang Y.B XYZ berkaitan dengan bekalan elektrik yang masih tidak disalurkan dibeberapa perkampungan orang asli.Sebagai CEO TNB, perkara ini perlu diselesaikan untuk membersihkan semula maruah Y.B XYZ. Masalah yang dihadapi oleh CEO TNB adalah memberi penjelasan kepada Y.B XYZ terhadap sistem penghantaran kuasa di kawasan kampung tersebut walaupun telah terdapat talian dan pencawang terdekat. Tambahan pula, bekalan elektrik tersebut hendaklah dapat disalurkan sebelum Pilihanraya Umum 2008.Selain itu,CEO TNB hendaklah menyelesaikan masalah ini dengan secepat mungkin dan memberi cadangan penyelesaian kepada Y.B. XYZ.

     Daripada maklumat yang diperolehi berkaitan kampung tersebut daripada Y.B XYZ adalah sebuah perkampungan orang asli yang terletak dikawasan pedalaman.Jarak kampong tersebut dari pekan terdekat adalah lebih kurang 30 km.Penduduknya lebih kurang 100 orang iaitu terdiri dari 30 hingga 40 dewasa dan selebihnya kanak-kanak dan remaja.Pekerjaan utama penduduk dikawasan tersebut adalah memburu dan bertani.Pencawang terdekat dari kampung tersebut adalah lebih kurang 30 km.Selain itu, jalan yang terdapat di kampung tersebut adalah kecil dan jarak dari jalan besar lebih kurang 2 km.

 Sistem Penjanaan .

 

                        Sistem penjanaan adalah bahagian yang paling asas dan perkara pertama perlu di bina dalam sistem kuasa . Di Malaysia , sistem penjanaan hidro adalah yang paling banyak digunakan selain lain – lain sistem penjanaan yang digunakan mengikut kesesuaian sesuatu tempat .

 

Sumber penjanaan .

 

            Sumber penjanaan terbahagi kepada dua iaitu sumber induk dan sumber semasa . Sumber induk seperti gas asli , petroleum , dan arang batu ialah sumber terhad yang tidak boleh diperbaharui . Punca semasa seperti angin , air , dan matahari pula boleh diperoleh secara berterusan .

 

Jenis – jenis Penjanaan

 

1)         Stesen Janakuasa Stim .

           

Sistem ini berasaskan pemanasan air untuk menghasilkan keadaan bertekanan tinggi yang akan memutarkan bilah –bilah turbin . Ia beroperasi berdasarkan kitar Rankie Panas Lampau dan Kitaran Panas Semula . Dalam keadaan praktikal ia hanya memberikan kecekapan sekitar 20 – 25 % .

 

2)                  Stesen Gas Tarbin    .

 

Sistem ini terbahagi kepada dua iaitu skim utama iaitu skim kitaran buka yang memampatkan udara luar dan dipanaskan untuk menghasilkan gas bertekanan tinggi yang dapat memutarkan turbin . Kecekapannya pula adalah sekitar 20 % .

Bagi sistem kitaran tertutup pula , proses pemampatan gas diteruskan lagi dengan mengalirkannya ke dalam relau untuk mendapatkan gas yang benar – benar kering .Ia baik kerana boleh diperoleh dengan cepat dan sesuai dalam keadaan kecemasan .

 3)                  Stesen Janakuasa Hidro .

 

Sistem ini menggunakan konsep fizik dimana apabila air ditakung pada paras tertentu , ia akan menghasilkan tekanan tinngi yang mampu memutarkan turbin . Sistem penjanaan ini terbahagi kepada tiga skim iaitu skim puncak tinggi , sederhana dan rendah . Ia dibezakan dengan aras takungan dan jenis turbin yang digunakan . Secara purata ia mempunyai kecekapan yang tinngi sekitar 90 – 95 % . Selain itu skim pam storan yang menyedut air ke kawasan rendah ke tinggi boleh digunakan .

Sistem Penghantaran

           Kebal bawah tanah (underground transmission) yang menampung voltan tinggi arus ulang-alik(a.c). Talian penghantaran menghubungkan satu jarak yang jauh antara bahagian penjanaan dan pengagihan. Kuasa daripada penjana akan dinaikkan voltannya dengan menggunakan penggubah penaik. Penghantaran voltan juga bergantung kepada j                  Bahagian penghantaran mengandungi talian atas (overhead transmission) dan arak penghantaran. Ini adalah bertujuan untuk mengurangkan kehilangan kuprum dalam talian semasa penghantaran kuasa jarak jauh dan meningkatkan keupayaan menghantar kuasa terutama pada jarak jauh.

                    Kabel bawah tanah (undergraoud cabel) memerlukan proses pemasangan dan penyelenggaraan yang mahal dan penebatan yang kompleks. Sesuai digunakan bagi penghantaran kuasa melibatkan jarak yang dekat seperti kawasan berpendudukan tinggi atau merentasi air.

                      Talian atas adalah bentuk talian yang banyak digunakan dalam sistem penghantaran kuasa. Ia merupakan satu set talian tanpa penebat yang direntang diantara menara penghantaran.

 Figure 4. DC voltage transmission lines

 Gambar 1 : Contoh menara penghantaran voltan.

 

 Figure 9. Subtransmission lines above and distribution lines below

 Gambar 2 : Contoh pemasangan tiang penyokong dan kabel

 

Figure 14. Transmission line laid in a trench

 Gambar 3: Pemasangan kabel bawah tanah untuk merentas sungai

 Figure 15. Covering the transmission line

 Gambar 4: Kabel ditimbus di dalam tanah

 Sistem Grid

                     Stesen – stesen janakuasa di seluruh negara dihubungkan diantara satu sama lain dengan menggunakan sistem grid nasional . Ia membawa voltan elektrik tinggi sebelum diturunkan di substesyen pengagihan . Kelebihan sambungan grid ialah

satu penjana segerak dengan kadaran kuasa yang besar secara bandingan adalah lebih murah dan cekap berbanding dengan beberapa set penjana berkadaran kecil. Di samping itu , penjana-penjana boleh berkongsi permintaan beban puncak pada sesuatu bahagian pembahagian . Manakala , bekalan elektrik dalam sistem grid boleh diseragamkan pada voltan dan frekuensi yang sama.

                    Rekabentuk talian kuasa dalam sistem grid pula bergantung  kepada kriteria-krieteria seperti  kadar kuasa aktif yang dihantar , jarak kuasa yang mesti dihantar , dan

kos talian kuasa 

Pengagihan

     Masalah yang timbul dalam senario ini sebenarnya adalah disebabkan oleh sistem pengagihan yang diuruskan oleh anak syarikat TNB iaitu TNB Distribution Sdn. Bhd. Justeru , fasaliti – fasiliti pengagihan perlu diwujudkan.

Penduduk kampung merupakan pengguna domestik yang hanya menggunakan kuasa dalam jumlah yang kecil.Bagi pengguna domestik voltan yang dibekalkan adalah sebanyak 120V hingga 240V.Menurut Sistem Grid Nasional yang telah ditetapkan oleh TNB, bekalan voltan sebanyak ini hanya boleh diagihkan dengan menggunakan Pengagih Elektrik.Bekalan Pengagih Elektrik (PE) boleh dihantar oleh Pencawang Pengagih Utama (PPU) yang terletak kira-kira 30km dari pekan terdekat.Kampung ini hanya terletak kira-kira 2km dari jalan besar, oleh itu bekalan elektrik dari PPU dapat dibekalkan dengan mudah ke PE.Terdapat beberapa masalah dalam pembinaan PE:

 a)      Tiada tempat yang sesuai untuk membina PE.

b)      PE perlu dibina hampir dengan pusat beban iaitu kampung tersebut.

 

Oleh itu beberapa kajian perlu dilakukan. Ini termasuk:

               a)      Mencari kekosongan tanah

b)      Undang-undang tanah tempatan

c)      Kos

d)      Cukai tanah

e)      Pertumbuhan beban pada masa depan

 

 Oleh kerana kampung ini hanya dihuni oleh 100 keluarga dan terletak jauh dari     PPU kajian perlu dilakukan kerana terdapat had penghantaran dengan penghantaran menggunakan kabel.Kami perlu mencari jumlah kuasa yang sesuai yang perlu dihantar ke PE kampung tersebut.Kuasa tersebut mestilah mampu menampung beban yang digunakan oleh penduduk termasuklah ketika masa puncak.Kabel penghantaran juga menjadi masalah kepada kami.Saiz kabel yang sesuai juga perlu dipilih mengikut kepada jumlah kuasa yang dihantar.Berikut merupakan ciri-ciri kabel yang berbeza saiznya:

 

Saiz kabel

Voltan

Ketahanan

Jarak antara tiang

Penggunaan tiang

Kos

Besar

Rendah

Tinggi

Jauh

Banyak

Murah

Kecil

Tinggi

Rendah

Dekat

Sedikit

Mahal

 Penggunaan kabel juga mengambil kira kos peralatan, penebat, suis dan operasi .

Pemasangan juga mengambil kira kemungkinan permintaan meningkat kerana kawasan kampung dijangka akan membangun dalam masa 20 tahun lagi.Setiap rumah juga perlu dipasang dengan papan fius pengagih (DFB) sebelum kerja- kerja pendawaian yang seterusnya dilakukan di dalam rumah penduduk.

 Generator

 

 

Untuk mengatasi masalah yang dihadapi oleh kampong tersebut, generator dipilih sebagai langkah jangka pendek sementara menunggu pembinaan pencawang dan substation siap.

 

Generator menukarkan tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik. Diesel atau bahan bakar digunakan untuk menggerakkan generator dan terhasilnya tenaga mekanikal. Putaran aci dalam generator menyebabkan pemotongan uratdaya dan terhasilnya tenaga elektrik.

Penjanaan elektrik disini tidak melebihi 20 kV pada voltan ulangalik dan voltan tiga fasa. Voltan ini akan dinaikkan oleh pengubah untuk penghantaran jarak jauh

 

Generator lebih murah, selamat, dan lebih praktikal untuk penggunaan yang melibatkan DC. Saiz untuk sesuatu generator penting dimana lagi besar generator yang digunakan, maka tenaga juga turut bertambah.Walaubagaimanapun,pertambahan saiz menyebabkan kita menghadapi masalah sistem penyejukan yang serius.

 

Kita selalu menggunakan dua atau lebih generator secara selari untuk membekalkan beban.Contohnya, keperluan tenaga meningkat sepanjang hari,oleh itu,beberapa generator disambungkan pada sistem untuk membekalkan tenagalebih.Tetapi apabila permintaan jatuh, sesetengah generator tidak disambungkan pada sistem hingga tenaga meningkat semula untuk hari seterusnya.Penjana segerak sentiasa disambung dan tak disambung pada grid tenaga besar bergatung kepada permintaan pengguna

BEBAN

         Sebelum sesuatu pencawang atau substation dibina di kampung tersebut, adalah penting untuk membuat kiraan dan kajian berkaitan jumlah beban yang digunakan supaya tenaga yang dibekalkan sentiasa mencukupi bagi sepanjang tahun dan tidak timbul permasalah di kemudian hari.

     Beban atau keperluan elektrik adalah tidak tetap iaitu berubah mengikut jam, minggu, bulan dan tahun.Oleh itu, jumlah keperluan kuasa bagi sesuatu sistem kuasa dianggarkan dari permintaan yang lepas.

         Rajah dibawah adalah graf lengkok beban. Beban boleh di bahagikan kepada tiga peringkat iaitu beban dasar, beban pertengahan dan beban puncak. Maklumat yang diperolehi apabila mengkaji graf ini adalah beban maximum , saiz unit yang di pasang dan jadual kendalian. Luas dibawah graf tersebut adalah sama dengan jumlah tenaga bagi hari tersebut. 

 

Rajah lengkok beban harian

 

 Rajah lengkok tempoh beban

 Daripada graf diatas menunjukkan lengkok tempoh beban tahunan. Dimana faktor beban tahunan adalah 8760 h.

 Beban puncak  (Peak Load)  :  adalah beban maksimum. Kehendak maksimum pada

stesen menentukan saiz dan kos sesebuah stesen.

Beban dasar(Base Load)       :  beban terendah yang dibekalkan pada sistem

Beban pertengahan (intermediate Load)  : beban antara beban puncak dan beban dasar

Untuk mengetahui beban yang digunakan , kita hendaklah menggunakan rumus faktor beban yang terlibat :

 

·  Faktor beban harian = Jum kWj terjana sehari

                                           Permintaan max * 24 jam

   

·  Faktor beban tahunan = Jum kWj terjana setahun

                                              Permintaan max * 8760 h

Kesimpulan .

         Alhamdulillah, akhirnya kajian berkenaan permasalahan berdasarkan senario pertama  dapat disiapkan. Setelah membuat penilaian dan perbincangan berkumpulan, jelas kampung ini memerlukan satu sistem pengagihan . Untuk itu kami mencadangkan dua penyelesaian untuk mengatasi masalah ini . Ia berbentuk penyelesaian jangka pendek dan jangka panjang . Cadangan jangka panjang terdiri daripada mengadakan sistem pengagihan yang biasa seperti membina pengagih elektrik , kabel dan tiang penyokong , dan memasang DFB .

 Namun , atas desakan pihak wakil rakyat , kami bersetuju untuk mempercepatkan penyelesaian masalah ini dengan mengadakan sistem kuasa sementara . Ia menggunakan generator diesel yang boleh beroperasi lingkungan 7 jam sehari . Walaupun terhad , kami berharap ia mampu meringankan bebanan penduduk kampung .

 Akhirnya kami memanjat sekali lagi ribuan syukur ke hadrat Allah SWT kerana memberi kami petunjuk serta hidayah untuk menyempurnakan penyelesaian senario pertama .Tidak lupa juga ucapan terima kasih kami kepada Dr Azhar Bin Khairuddin  atas dorongan dan tunjuk ajar berterusan kepada kami dalam menyiapkan kajian ini. Diharapkan kajian ini bukan sahaja memberi pengetahuan kepada kami sahaja tetapi juga para pencinta ilmu yang lainnya.

 

Rujukan

 

  1. Central Electricity Board, Modern Power System Practice, George Berridge and Company Limited, 1963
  2. C. Dennis Poole, Electrical Distribution in Buildings, BSP Professional Books, 1987
  3. George McPherson, An Introduction to Electrical Machines and Transformers, John Wiley and Sons, 1981
  4. Mazlan Sulaiman, Ekonomi dan Pengurusan Sistem Kuasa, Utusan Publications and Distributors SDN BHD, 1999