BAB III. Tinjauan Pustaka

Transkripsi

1 BAB III Tinjauan Pustaka 3.1 Pengertian Sistem Distribusi Tenaga Listrik Sistem Distribusi Merupakan Bagian dari sistem tenaga listrik.sistem distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar ( Bulk Power Source ) sampai ke konsumen. Jadi fungsi distribusi tenaga listrik adalah 1) Pembagian atau penyaluran tenaga listrik ke beberapa Gedung (pelanggan) 2) Merupakan Sub sistem tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan pelanggan Karena catu daya pada pusat pusat beban (pelanggan) dilayani langsung melalui jaringan distribusi.tenaga listrik yang di hasilkan oleh pembangkit tenaga listrik dengan tegangan dari 11 kv sampai 24 kv dinaikan tegangan oleh gardu induk dengan transformator penaik tegangan menjadi 70 kv,154 kv,220 kv,atau 500 kv kemudian di salurkan melalui saluran transmisi.tujuan menaikan tegangan ialah untuk memperkecil kerugian daya listrik pada saluran transmisi,dimana dalam hal,ini kerugian daya listrik pada saluran transmisi,dimana dalam hal ini kerugian daya adalah sebanding dengan kuadrat arus yang mengalir ( I 2. 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 220/380Volt. Selanjutnya disalurkan oleh saluran distribusi sekunder ke konsumen-konsumen. Dengan ini jelas bahwa sistem distribusi merupakan bagian yang penting dalam system tenaga listrik secara keseluruhan. 13

2 14 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 perlengkapannya. dibutuhkan pada sisi beban.maka, pada daerah-daerah pusat beban tegangan saluran yang tinggi ini diturunkan kembali dengan menggunakan trafo-trafo stepdown.akibatnya, bila ditinjau nilai tegangannya, maka mulai dari titik sumber hingga di titik beban, terdapat bagian-bagian saluran yang memiliki perlengkapannya, selain menjadi tidak cocok dengan nilai tegangan yang nilai tegangan berbeda-beda. Sistem distribusi terdiri atas system distribusi primer dan sekunder. Gambar 3.1 Sistem penyaluran Tenaga Listrik

3 Jenis Transformator Transformator memiliki banyak sekali macam macamnya, baik berdasarkan fungsi pemakaiannya, perbandingan jumlah lilitan, maupun berdasarkan penyusunan intinya. Klasifikas tersebut dapat dijabarkan sebagai berikut : Transformator step up Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np) Transformtor step down Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak - balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak dibandingkan jumlah lilitan sekunder (Np > Ns) Autotransformator Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa.keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder. Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali) Transformator isolasi Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.

4 Transformator pulsa Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa.transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah Transformator tiga fasa Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta (Δ). 3.3 Bagian Bagian Transformator Elektromagnetic circuit ( Inti Besi ) Inti besi digunakan sebagai media mengalirnya flux yang timbul akibat induksi arus bolak balik pada kumparan yang mengelilingi inti besi sehingga dapat menginduksi kembali ke kumparan yang lain. Dibentuk dari lempengan lempengan besi tipis berisolasi dengan maksud untuk mengurangi eddy current yang merupakan arus sirkulasi pada inti besi hasil induksi medan magnet, dimana arus tersebut akan mengakibatkan rugi - rugi (losses). Gambar 3.2 Inti Besi

5 Current Carying Circuit ( Widding ) Belitan terdiri dari batang tembaga berisolasi yang mengelilingi inti besi, dimana saat arus bolak balik mengalir pada belitan tembaga tersebut, inti besi akan terinduksi dan menimbulkan flux magnetik. Gambar 3.3 Current Carying Circuit ( Widding ) Bushing Bushing merupakan sarana penghubung antara belitan dengan jaringan luar.bushing terdiri dari sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator. Isolator tersebut berfungsi sebagai penyekat antara konduktor bushing dengan body main tank trafo. Gambar 3.4 Bushing

6 Peralatan Bantu Transformator Adapun peralatan bantu transformator terdiri dari Peralatan Pendingin Peralatan Pendingin pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi di dalam trafo, maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut trafo perlu dilengkapi dengan sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar trafo. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa: udara/gas, minyak dan air Tap Changer Tap charger yaitu suatu alat yang berfungsi untuk merubah kedudukan tap (sadapan) dengan maksud mendapatkan tegangan keluaran yang stabil walaupun beban berubah-ubah. Tap changer selalu diletakkan pada posisi tegangan tinggi dari trafo pada posisi tegangan tinggi. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), tergantung jenisnya. Gambar 3.5 Tap Changer NGR (Neutral Grounding Resistor) Salah satu metoda pentanahan adalah dengan menggunakan NGR. NGR adalah sebuah tahanan yang dipasang serial dengan neutral sekunder pada trafo sebelum terhubung ke ground/tanah. Tujuan dipasangnya NGR adalah untuk

7 19 mengontrol besarnya arus gangguan yang mengalir dari sisi neutral ke tanah. Ada dua jenis NGR, Liquid dan Solid 1 Liquid Berarti resistornya menggunakan larutan air murni yang ditampung di dalam bejana dan ditambahkan garam (NaCl) untuk mendapatkan nilai resistansi yang diinginkan. 2 Solid Sedangkan NGR jenis padat terbuat dari Stainless Steel, FeCrAl, Cast Iron, Copper Nickel ataunichrome yang diatur sesuai nilai tahanannya Proteksi Transformator 1) Relai Bucholzt yaitu peralatan rele yang dapat mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo yang menimbulkan gas. Di dalam transformator, gas mungkin dapat timbul akibat hubung singkat antar lilitan (dalam phasa/ antar phasa), hubung singkat antar phasa ke tanah, busur listrik antar laminasi, atau busur listrik yang ditimbulkan karena terjadinya kontak yang kurang baik. Gambar 3.6 Relai Bucholzt

8 20 2) Jansen membran alat ini berfungsi untuk pengaman tekanan lebih (Explosive Membrane) / Bursting Plate. Relai ini bekerja karena tekanan lebih akibat gangguan didalam transformator, karena tekanan melebihi kemampuan membran/selaput yang terpasang, maka membran akan pecah dan minyak akan keluar dari dalam transformator yang disebabkan oleh tekanan minyak Gambar 3.7 Jansen membran 3) Relai tekanan lebih (Sudden Pressure Relay) suatu flash over atau hubung singkat yang timbul pada suatu transformator terendam minyak, umumnya akan berkaitan dengan suatu tekanan lebih didalam tangki, karena gas yang dibentuk oleh dekomposisi dan evaporasi minyak. Dengan melengkapi sebuah relai pelepasan tekanan lebih pada trafo, maka tekanan lebih yang membahayakan tangki trafo dapat dibatasi besarnya. Apabila tekanan lebih ini tidak dapat dieliminasi dalam waktu beberapa millidetik, maka terjadi panas lebih pada cairan tangki dan trafo akan meledak. Peralatan pengaman harus cepat bekerja mengevakuasi tekanan tersebut.

9 21 Gambar 3.8 Sudden Pressure Relay 4) Rele Thermal Suhu pada trafo yang sedang beroperasi akan dipengaruhi oleh kualitas teganganjaringan, rugi-rugi pada trafo itu sendiri dan suhu lingkungan. Suhu operasi yang tinggi akan mengakibatkan rusaknya isolasi kertas pada trafo. Untuk mengetahui suhu operasi dan indikasi ketidaknormalan suhu operasi pada trafo digunakan rele thermal. Rele thermal ini terdiri dari sensor suhu berupa thermocouple, pipa kapiler dan meter penunjuk

10 22 Gambar 3.9 Rele Thermal 5) Rele Difernsial rele yang dapat mendeteksi terhadap gangguan transformator apabila terjadi flash over antara kumparan dengan kumparan, kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun antar kumparan. 6) Rele tangki tanah rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator bila terjadi hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada transformator. 7) Rele gangguan tanah terbatas rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan tanah didalam daerah pengaman transformator khususnya untuk gangguan di dekat titik netral yang tidak dapat dirasakan oleh rele diferential.

11 Peralatan Pernapasan (Dehydrating Breather) ventilasi udara yang berupa saringan silikagel yang akan menyerap uap air. Karena pengaruh naik turunnya beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu minyakpun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan trafo. Permukaan minyak trafo akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus minyak trafo, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroskopis Indikator untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indikator pada transformator yang antara lain sebagai berikut: 1) indikator suhu minyak 2) indikator permukaan minyak 3) indikator sistem pendingin 4) indikator kedudukan tap