BAB III LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB III LANDASAN TEORI 3.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik Sistem Tenaga Listrik adalah sistem penyediaan tenaga listrik yang terdiri dari beberapa pembangkit atau pusat listrik terhubung satu dengan lainnya oleh jaringan transmisi dengan pusat beban. Tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik besar dengan tegangan dari 11 kv sampai 24 kv dinaikan tegangannya oleh gardu induk dengan transformator penaik tegangan menjadi 70 kv,154kv, 220kV atau 500kV kemudian disalurkan melalui saluran transmisi. Tujuan menaikkan tegangan ialah untuk memperkecil kerugian daya listrik pada saluran transmisi, dimana dalam hal ini kerugian daya adalah sebanding dengan kuadrat arus yang mengalir (I kwadrat R). Dengan daya yang sama bila nilai tegangannya diperbesar, maka arus yang mengalir semakin kecil sehingga kerugian daya juga akan kecil pula. Dari saluran transmisi, tegangan diturunkan lagi menjadi 20 kv dengan transformator penurun tegangan pada gardu induk distribusi, kemudian dengan sistem tegangan tersebut penyaluran tenaga listrik dilakukan oleh saluran distribusi primer. Dari saluran distribusi primer inilah gardu-gardu distribusi mengambil tegangan untuk diturunkan tegangannya dengan trafo distribusi menjadi sistem tegangan rendah, yaitu 220/380 Volt. Selanjutnya disalurkan oleh saluran distribusi sekunder ke konsumen-konsumen. Dengan ini jelas bahwa sistem distribusi merupakan bagian yang penting dalam sistem tenaga listrik secara keseluruhan. Pada sistem penyaluran daya jarak jauh, selalu digunakan tegangan setinggi mungkin, dengan menggunakan trafo-trafo step-up. Nilai tegangan yang sangat tinggi ini (HV,UHV,EHV) menimbulkan beberapa konsekuensi antara lain: berbahaya bagi lingkungan dan mahalnya harga perlengkapan-perlengkapannya, selain menjadi tidak cocok dengan nilai tegangan yang dibutuhkan pada sisi beban. Maka, pada daerah-daerah pusat beban tegangan saluran yang tinggi ini diturunkan kembali dengan menggunakan trafo-trafo step-down. Akibatnya, bila ditinjau nilai tegangannya, maka dari titik sumber hingga beban ada bagian saluran yang beda tegangannya 7

2 8 Sistem Distribusi berfungsi mendistribusikan tenaga listrik ke konsumen ( pabrik, industri, perumahan dan sebagainya). Listrik yang berasal dari saluran transmisi dengan tegangan Tinggi atau Ekstra Tinggi, pada pada gardu induk diubah menjadi tegangan menengah atau tegangan distribusi primer, yang selanjutnya diturunkan lagi menjadi tegangan rendah untuk konsumen Tegangan distribusi primer yang dipakai PLN adalah 20 kv. Sedangkan tegangan rendah adalah 380/220 V. Jaringan antara pusat listrik dengan GI disebut jaringan transmisi. Sedangkan setelah keluar dari GI biasa disebut jaringan distribusi,. Listrik yang disalurkan melalui jaringan distribusi primer maka kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah 380/220 Volt, kemudian disalurkan ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN melalui sambungan rumah. Namun untuk Pelangganpelanggan dengan daya besar seperti pabrik-pabrik, listrik tidak disalurkan lewat jaringan tegangan rendah, melainkan disambung langsung pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula yang disambung pada jaringan transmisi tegangan tinggi, untuk daya yang lebih besar. 3.2 Jaringan Distribusi Dan Sistem Proteksinya Sistem distribusi daya listrik meliputi semua Jaringan Tegangan Menengah (JTM) 20 KV dan semua Jaringan Tegangan Rendah (JTR) 380/220 Volt hingga ke meter-meter pelanggan. Pendistribusian daya listrik dilakukan dengan menarik kawat kawat distribusi melalui penghantar udara. Penghantar bawah tanah dari mulai gardu induk hingga ke pusat pusat beban. pada sistem di ranting Galang ada terpasang jaringan bawah tanah karena keadaan kota atau daerahnya belum memungkinkan untuk dibangun jaringan tersebut. jadi untuk daerah ini tetap disuplai melalui hantaran udara 3 phasa 3 kawat. Setiap elemen jaringan distribusi pada lokasi tertentu dipasang trafo-trafo distribusi, dimana tegangan distribusi 20 KV diturunkan ke level tegangan yang lebih rendah menjadi 380/220 Volt. Dari trafo-trafo ini kemudian para pelanggan listrik dilayani dengan menarik kabel-kabel tegangan rendah menjelajah ke sepanjang pusat-pusat pemukiman, baik itu komersial maupun beberapa industri yang ada disini. Tenaga listrik yang lazim digunakan dalam kehidupan seharihari untuk mengoperasikan peralatan-peralatan tersebut adalah listrik dengan

3 9 tegangan yang rendah (380/220 Volt). Sedangkan tenaga listrik yang bertegangan menengah (sistem 20 KV) dan tegangan tinggi (sistem 150 KV) hanya dipergunakan sebagai sistem penyaluran (distribusi dan transmisi) untuk jarak yang jauh. Hal ini bertujuan untuk kehandalan sistem karena dapat memperkecil rugirugi daya dan memliki tingkat kehandalan penyaluran yang tinggi, disalurkan melalui saluran transmisi ke berbagai wilayah menuju pusatpusat pelanggan.. Gambar 3.1 Diagram satu garis sistem penyaluran Tenaga Listrik Keterangan dari gambar: 1. Saluran distribusi adalah saluran yang berfungsi untuk menyalurkan tegangan dari gardu distribusi ke trafo distribusi ataupun trafo pemakaian sendiri bagi konsumen besar. 2. Trafo distribusi berfungsi untuk menurunkan tegangan 20 KV dari Jaringan Tegangan Menengah (JTM) menjadi tegangan rendah 380/220 Volt. Tegangan rendah inilah yang kemudian didistribusikan ke pelanggan kecil melalui jaringan tegangan rendah (JTR) yang berupa sistem 3 phasa empat kawat. 3. Konsumen besar adalah konsumen yang menggunakan energi yang besar yang biasanya langsung mengambil sumber listrik dari gardu terdekat untuk kemudian disalurkan ke Gardu Induk (GI ) pemakaian sendiri.

4 10 4. Konsumen biasa adalah konsumen-konsumen yang menggunakan tenaga listrik dengan level tegangan rendah (380/220 Volt) seperti rumah tangga, industri kecil, perkantoran, pertokoan dan sebagainya. 3.3 Pembagian Jaringan Distribusi Jaringan distribusi adalah kumpulan dari interkoneksi bagian-bagian rangkaian listrik dari sumber daya ( Trafo Daya pada GI distribusi ) yang besar sampai saklar-saklar pelayanan pelanggan. Secara garis besar jaringan distribusi dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu : 1. Distribusi Primer Distribusi primer adalah jaringan distribusi daya listrik yang bertegangan menengah (20 KV). Jaringan distribusi primer tersebut merupakan jaringan penyulang. Jaringan ini berawal dari sisi skunder trafo daya yang terpasang pada gardu induk hingga kesisi primer trafo distribusi yang terpasang pada tiang-tiang saluran. 2. Distribusi Sekunder Distribusi skunder adalah jaringan daya listrik yang termasuk dalam kategori tegangan rendah (sistem 380/220 Volt), yaitu rating yang sama dengan tegangan peralatan yang dilayani. Jaringan distribusi sekunder bermula dari sisi skunder trafo distribusi dan berakhir hingga ke alat ukur (meteran) pelanggan. Sistem jaringan distribusi sekunder ini disalurkan kepada para pelanggan melalui kawat berisolasi. 3.4 Peralatan Sistem Distribusi Jaringan distribusi yang baik adalah jaringan yang memiliki perlengkapan dan peralatan yang cukup lengkap, peralatan jaringan distribusi harus mempunyai dua aspek yaitu selain sebagai kontruksi harus dapat juga digunakan sebagai proteksi. Untuk jaringan distribusi sistem saluran udara, peratan-peralatan proteksi dipasangkan diatas tiang-tiang listrik berdekatan dekat letak pemasangan trafo, perlengkapan utama pada sistem distribusi tersebut antara lain : 1. Tiang 2. Penghantar

5 11 3. Kapasitor 4. Recloser 5. Fuse 6. PMT 7. Tansformator 8. Isolator Perlengkapan perlengkapan diatas sangat penting keberadaannya, terutama untuk peralatan proteksi. Agar dapat bekerja dengan baik dan terjaminnya kontinuitas pelayanan, maka harus dilakukan pemeliharaan secara rutin untuk mengetahui kerusakan dan kehandalan dari masing-masing peralatan tersebut. Pemeliharan peralatan yang rutin sangat penting dilakukan agar setiap saat dapat diawasi keadaannya apakah masih layak dipakai atau tidak Transformator Distribusi Transformator adalah salah komponen elektro yang berkerja untuk menaikan tegangan serta menurunkan tegangan dengan prinsip kerja gandengan elektromagnetik. Sistem distribusi menggunakan jenis transformator step down untuk menghasilkan tegangan yang diinginkan. Berdasarkan jenis belitan transformator yang digunakan maka dalam sistem tenaga listrik terdapat dua macam jenis belitan antara lain: 1. Belitan bintang Gambar 3.2 Diagram belitan bintang Transformator

6 12 2. Belitan delta Gambar 3.3 Diagram belitan delta Transformator Arester Arrester adalah suatu alat untuk melindungi isolasi atau peralatan listrik terhadap tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran petir atau tegangan transient yang tinggi dari suatu penyambungan atau pemutusan rangkaian (sirkuit), dengan jalan mengalirkan arus denyut (Surge Current) ketanah serta membatasi berlangsungnya arus ikutan (Follow Current) serta mengembalikan keadaan jaringan ke keadaan semula tanpa mengganggu sistem. Prinsip Kerja Arester Bagi sebuah arester bila terjadi tegangan lebih pada jaringan, arrester berkerja dengan mengalirkan arus surge ( Surge Current ) ketanah, kemudian setelah tegangan normal kembali, arester tersebut harus segera memutus arus yang mengikuti kemudian Follow Current. Karakteristik Arester Sebuah alat pengamanan memiliki beberapa karakteristik begitu juga dengan arrester yang memiliki beberapa karakteristik antara lain : a. Pada tegangan operasional, harus mempunyai impedansi yang sangat tinggi atau tidak menarik arus listrik b. Bila mendapat tegangan transient abnormal diatas harga tegangan tembusnya, harus tembus ( Break Down ) dengan cepat. c. Arus pelepasan selama Break Down ( Tembus ) tidak boleh melebihi arus pengelepasan nominal supaya tidak merusak.

7 13 d. Arus dengan frekuensi normal harus diputuskan dengan segera apabila tegangan transien telah turun dibawah harga tegangan tembusnya Rel Daya Rel daya adalah suatu bagian dari sistem tenaga listrik yang bertujuan dalam penggunaannya untuk mengkombinasikan bermacam feder yang akan turut dibagi dalam melayani beban. Dalam sistem tenaga listrik rel daya disebut juga dengan istilah busbar. Busbar adalah konduktor berkapasitas arus besar yang berfungsi untuk terminal penampang arus yang masuk dan keluar melalui saluran masuk dan keluar melalui gardu induk. Busbar atau rel daya juga berfungsi untuk titik pertemuan atau hubungan antara transformator - transformator, SUTT dan peralatan-peralatan listrik lainnya untuk menerima dan mendistribusikan tenaga listrik. Rel ini pada umunya terdiri dari bahan tembaga, alumunium atau ACSR Sistem Busbar Tunggal ( Single Busbar Sistem ) Pada sistem ini semua trafo, generator dan fedder yang ada pada sistem dihubungkan kebusbar. Rel daya tunggal adalah sistem rel daya yang paling sederhana karena hanya menggunakan satu rel daya saja. Semua rangkaian baik saluran masuk ataupun saluran keluar disambungkan dengan rel tersebut melalui pemutus daya dan saklar pemisah. Gambar 3.4 Rel Daya Tunggal Recloser (Pemutus Balik Otomatis) Salah satu tujuan pengaman sistem tenaga listrik ialah terjaminnya penyaluran tenaga listrik, artinya bila terjadi gangguan (misalnya gangguan pada sistem distribusi yang sering terjadi) kalau mungkin tidak menimbulkan

8 14 pemutusan daya, ataupun bila terpaksa, pemutusan tersebut diusahakan sesingkat mungkin. Peralatan yang bertugas untuk memberikan perintah memutus / menghubungkan daya secara otomatis adalah Pemutus Balik Otomatis(PBO) atau recloser. Dengan penambahan rele penutup balik maka gangguan sementara tidak mengakibatkan pemutusan daya secara keseluruhan, atau hanya terjadi pemutusan daya dalam waktu yang sangat singkat (beberapa detik). Klasifikasi Recloser dapat diklasifikasikan sebagai berikut: a. Menurut jumlah fasanya fasa tunggal fasa tiga b. Menurut media peredam busur api media minyak 6 media hampa udara c. Menurut peralatan pengendalinya pengaturan hidrolik pengaturan elektron 3.5 Gardu Distribusi Pengertian umum gardu distribusi tenaga listrik yang paling dikenal adalah suatu bangunan gardu listrik berisi atau terdiri dari instalasi Perlengkapan Hubung Bagi Tegangan Menengah (PHB-TM), Transformator Distribusi (TD) dan Perlengkapan Hubung Bagi Tegangan Rendah (PHB-TR) untuk memasok kebutuhan tenaga listrik bagi para pelanggan baik dengan Tegangan Menengah (TM 20 kv) maupun Tegangan Rendah (TR 220/380V). Konstruksi gardu distribusi dirancang berdasarkan optimalisasi biaya terhadap maksud dan tujuan penggunaannya yang kadang kala harus disesuaikan dengan peraturan Pemda setempat. Dalam gardu distribusi ini Biasanya digunakan transformator distribusi yang berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik dari jaringan distribusi tegangan tinggi menjadi tegangan terpakai pada jaringan distribusi tegangan rendah (step down transformator); misalkan tegangan 20 KV menjadi tegangan 380 volt atau 220 volt. Sedang transformator yang digunakan untuk menaikan tegangan listrik (step up transformator), hanya digunakan pada pusat pembangkit tenaga listrik agar tegangan yang didistribusikan pada suatu jaringan panjang (long line) tidak mengalami penurunan tegangan (voltage drop) yang berarti; yaitu tidak melebihi ketentuan voltage drop yang diperkenankan 5% dari tegangan semula.

9 Fungsi Gardu Distribusi 1. Menyalurkan/ meneruskan tenaga listrik tegangan menengah ke konsumen tegangan rendah. 2. Menurut tegangan menengah menjadi tegangan rendah selanjutnya disalurkan kekonsumen tegangan rendah. 3. Menyalurkan/ meneruskan tenaga listrik tegangan menengah ke gardu distribusi lainnya dan ke gardu hubung. 3.7 Jenis Gardu Distribusi Berdasarkan Fungsinya Gardu Induk Sisi 20 Kv Berisi peralatan hubung bagi (biasanya bentuk tertutup yang disebut kubikel). Memindahkan energi listrik dari trafo tenaga 150 / 20 kv atau 70 / 20 kv ke penyulang saluran distribusi 20 KV,Kubikel berisi Pemutus Tenaga(PMT) penyulang 20 KV, Pemutus Beban,instrumen pengukuran dan proteksi Gambar 3.5 Ruang panel gardu induk sisi 20 kv (GI cikupa) Gardu Hubung Gardu hubung adalah gardu yang ditunjukan untuk emudahkan maneuver pembebanan dari satu penyulang ke penyulang lain yang dapat dilengkapi/tidak dilengkapi RTU (Remote Terminal Unit). Untuk fasilitas ini lazimnya dilengkapi fasilitas DC Supply dari trafo distribusi pemakaian sendiri atau trafo distribusi untuk umum yang diletakkan dalam satu kesatuan.

10 16 Gambar 3.6 Ruang panel gardu hubung Gardu Distribusi Gardu distribusi sering kita jumpai di sekitar lingkungan kita, gardu distribusi ada beberapa macamnya, ada portal, beton, dan kios, dalam setiap gardu distribusi pasti terdapat trafo step down 20 kv/ v. Selain trafo step down di dalam gardu distribusi juga terdapat peralatan proteksi, seperti Arester, Fuse, Cut Out(hanya terdapat pada gardu portal dan gardu cantol), Kubikel dan Papan Hubung Bagi Tegangan Rendah (PHB-TR) Gambar 3.7 Kondisi dalam gardu beton

11 Bentuk Gardu Distribusi Gardu Pasangan Dalam Gardu Beton Gardu tembok adalah gardu trafo /hubung yang secara keseluruhan konstruksinya tersebut dari tembok/beton. Gardu Beton/ tembok Sesuai dengan namanya maka gardu ini terbuat dari beton. Tipe dari bangunan ini bermacam-macam sesuai dengan lokasi dan kebutuhan kapasitas transformator yang dipasang pada gardu ini dapat lebih besar dibandingkan dengan gardu-gardu sebelumnya yang sudah dijelaskan. Jumlah trafo yang dapat ditampung dalam gardu ini dapat lebih dari 1 buah, dimana hal ini bargantungdari kebutuhan dan lokasi yang ada. Fungsi dari gardu beton ini adalah untuk menempatkan instalasi listrik seperti, Trafo, Kubikel, PHB- TR dan Peralatan lainnya Gambar 3.8 Gardu Beton Gardu Kios Gardu kios adalah gardu yang bangunan keseluruhannya terbuat dari plat besi dengan konstruksi seperti kios. Gardu kios bukan merupakan gardu permanen, ini adalah jenis gardu distribusi yang pembangunannya bisanya bersifat untuk sementara saja selama ada rehabilitasi gardu. Bangunannya terdiri dari rangka besi beton dan dindingnya dari seng serta lantainya biasanya terbuat dari kayu atau beton.

12 Gardu Pasangan Luar Gambar 3.9 Gardu Kios Gardu Portal Gardu Portal adalah gardu listrik tipe terbuka (out-door) dengan memakai konstruksi dua tiang atau lebih. Tempat kedudukan transformator sekurang kurangnya 3 meter di atas tanah dan ditambahkan platform sebagai fasilitas kemudahan kerja teknisi operasi dan pemeliharaan. Transformator dipasang pada bagian atas dan lemari panel / PHB-TR pada bagian bawah. Gambar 3.10 Gardu Portal Gardu Cantol Gardu Cantol adalah tipe gardu listrik dengan transformator yang dicantolkan pada tiang listrik besarnya kekuatan tiang minimal 500 dan.

13 19 Gardu Cantol (Single Pole Mounted distribution substation), dimana transformator dan panel Tegangan Rendah menjadi satu yang dicantolkan pada tiang dan umumnya adalah transformator jenis Completely Self Protected (CSP).dipasang pada satu tiang. Gambar 3.11 Gardu Cantol