SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

Transkripsi

1 DAMAN SUSWANTO SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK UNTUK MAHASISWA TEKNIK ELEKTRO Edisi Pertama, 2009 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI PADANG i

2 ii

3 Kata Pengantar Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kekuatan dan kesehatan sehingga penyusunan buku teks Sistem Distribusi Tenaga Listrik ini dapat diselesaikan dengan baik. Dewasa ini pendistribusian tenaga listrik menjadi penting, mengingat kebutuhan akan energi listrik oleh konsumen energi listrik makin lama makin meningkat. Apalagi dengan berkembangnya teknologi dan ilmu pengetahuan dewasa ini, menuntut kebutuhan akan energi listrik makin meningkat. Buku ini berisi bahan kuliah yang diberikan pada mahasiswa di semester 3 yang membahas tentang konsep dasar jaringan distribusi, klasifikasi jaringan distribusi, perencanaan jaringan distribusi, peralatan jaringan distribusi, analisis andongan jaringan distribusi, analisis gangguan jaringan distribusi, analisis peramalan dan kebutuhan energi listrik, dan jaringan distribusi bawah tanah. Pada kesempatan ini penulis berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis, sehingga dapat menyelesaikan buku ini. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Prof. Drs. H. Jalius Jama, M.Ed., Ph.D. dan Bapak Dr. Agamuddin, M.Ed. yang telah menganjurkan dan memotivasi penulis untuk membuat buku bidang studi ini. Dan tak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada Bapak Ali Basrah Pulungan ST, MT. (Dosen Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang), yang telah meluangkan waktunya untuk mengoreksi dan memberi saran tentang isi materi buku teks ini. Penulis menyadari bahwa tak ada gading yang tak retak, maka dengan kerendahan hati penulis mengharapkan saran, komentar atau kritik untuk lebih penyempurnaan buku teks ini dimasa datang Padang, Juli 2009 Penulis iii

4 iv

5 DAFTAR ISI Halaman Muka... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... i iii v ix xv BAB 1. KONSEP DASAR JARINGAN DISTRIBUSI... 1 A. Pendahuluan... 1 B. Perbedaan Jaringan Transmisi Dengan Distribusi... 2 C. Sistem Pendistribusian Tenaga Listrik... 3 D. Struktur Jaringan Distribusi... 4 E. Persyaratan Sistem Distribusi Tenaga Listrik... 7 BAB 2. KLASIFIKASI JARINGAN DISTRIBUSI A. Pendahuluan B. Berdasarkan Ukuran Tegangan C. Berdasarkan Ukuran Arus Listrik D. Berdasarkan Sistem Penyaluran E. Berdasarkan Konstruksi Jaringan F. Berdasarkan Bentuk Jaringan BAB 3. PERENCANAAN JARINGAN DISTRIBUSI A. Pendahuluan B. Faktor-Faktor Dasar Perencanaan Distribusi C. Model Perencanaan Sistem Distribusi D. Prosedur Pemasangan Jaringan Distribusi BAB 4. TIANG PENYANGGA JARINGAN DISTRIBUSI A. Pendahuluan B. Klasifikasi Tiang Penyangga Jaringan Distribusi C. Ukuran Tiang Penyangga D. Standarsasi Konstruksi Jaringan Distribusi Tegangan Rendah E. Standarisasi Konstruksi Jaringan Distribusi Tegangan Menengah BAB 5. ISOLATOR JARINGAN DISTRIBUSI A. Pendahuluan B. Bahan-Bahan Isolator Jaringan C. Jenis Isolator Jaringan. 71 D. Karakteristik Isolator Jaringan E. Penggunaan Isolator Pada Jaringan Distribusi BAB 6. KAWAT PENGHANTAR JARINGAN DISTRIBUSI A. Pendahuluan v

6 B. Bahan Kawat Penghantar Jaringan C. Bentuk Kawat Penghantar Jaringan D. Karakteristik Kawat Penghantar Jaringan BAB 7. ANALISIS ANDONGAN JARINGAN DISTRIBUSI A. Pengertian Andongan Jaringan B. Metode Pengukuran dan Pengecekan Andongan Jaringan C. Andongan dan Panjang Gawang D. Perhitungan Andongan Simetris E. Perhitungan Andongan Tak Simetris BAB 8. ALAT PENGAMAN JARINGAN DISTRIBUSI A. Pendahuluan B. Jenis Gangguan Pada Jaringan Distribusi C. Alat Pengaman Jaringan Distribusi D. Penempatan Alat Pengaman Pada Jaringan BAB 9. GARDU DISTRIBUSI A. Pendahuluan B. Macam-Macam Gardu Distribusi C. Transfomator Distribusi D. Transformator Tenaga E. Kenaikan Suhu Pada Transformator F. Jaringan Distribusi Primer BAB 10. SISTEM PENTANAHAN JARINGAN DISTRIBUSI A. Pendahuluan B. Sistem Pentanahan Netral C. Tahanan Jenis Tanah D. Metode Pengukuran Tahanan Jenis Tanah E. Elektroda Pentanahan F. Konduktor Pentanahan G. Sistem Pentanahan Pada Jaringan Distribusi BAB 11. KARAKTERISTIK BEBAN TENAGA LISTRIK A. Pendahuluan B. Klasifikasi Beban Listrik C. Karakteristik Umum Beban Listrik D. Kurva Beban dan Beban Puncak BAB 12. ANALISIS PERAMALAN BEBAN DAN KEBUTUHAN ENERGI LISTRIK A. Pendahuluan B. Karakteristik Beban C. Metode Peramalan D. Model Peramalan E. Analisis Peramalan vi

7 F. Peramalan Kebutuhan Energi Elektrik G. Perkiraan Kebutuhan Energi Listrik H. Metode Ramalan Beban Secara Sektoral I. Definisi dan Istilah J. Biaya Energi Listrik BAB 13. ANALISIS GANGGUAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI A. Pendahuluan B. Jenis Gangguan C. Penyebab Gangguan D. Analisis Gangguan E. Komponen Simetris F. Gangguan Pada Jaringan Distribusi BAB 14. JARINGAN DISTRIBUSI BAWAH TANAH A. Pendahuluan B. Perbandingan Antara Saluran Udara dan Saluran Bawah Tanah 274 C. Kabel Saluran Bawah Tanah 276 D. Konstruksi Saluran Bawah Tanah E. Pengaman Kabel Bawah Tanah F. Pelacakan Lokasi Gangguan DAFTAR REFERENSI vii

8 viii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 1. Sistem Pendistribusian Tenaga Listrik 1 2. Diagram Garis Sistem Tenaga Listrik 2 3. Perbedaan Jaringan Distribusi dan Transmisi Dari Segi Penyangga Jaringan 3 4. Sistem Pendistribusian Langsung dan Tak Langsung 4 5. Gardu Induk Jaringan Distribusi Primer 20 kv 5 7. Gardu Distribusi Jenis Tiang 6 8. Jaringan Distribusi sekunder 220 V 7 9. Konstruksi Jaringan Horizontal Konstruksi Jaringan Vertikal Sistem Jaringan Radial Terbuka Sistem Jaringan Radial Paralel Sistem Jaringan Tertutup Sistem Jaringan Network/Mesh Sistem Jaringan Interkoneksi Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Peramalan Beban Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pengembangan Gardu Prosedur Pemilihan Gardu Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Lokasi Gardu Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pemilihan Level Tegangan Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Lintasan Penyulang Primer Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Jumlah Penyulang Keluar Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pemilihan Ukuran Konduktor Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Investasi Pengembangan Distribusi Diagram Alir Proses Perencanaan Sistem Distribusi Tiang Kayu Dalam Betuk Segi Empat Tiang Kayu Dalam Bentuk Bulat Konstruksi Tiang Kayu Yang Digunakan Pada Jaringan Distribusi Ukuran Tiang Baja Sambungan Ukuran Tiang Baja Jenis Mannasmenn Penompang Tiang Beton Praktekan Tiang Listrik Dalam Konstruksi Horizontal Tiang Listrik Dalam Konstruksi Vertikal Simbol Untuk Tiang Singgung (Tangent) Simbol Untuk Tiang Ujung (Deadend) Simbol Untuk Tiang Sudut (Angle Pole) Simbol Untuk Tiang Penegang (Tensio Pole) Konstruksi Pemasangan SKUTR Tiang Penyangga TR Konstruksi Pemasangan SKUTR Tiang Sudut TR Konstruksi Pemasangan SKUTR Tiang Awal/Akhir TR Konstruksi Pemasangan SKUTR Tiang Penyangga Pada Persimpangan TR Konstruksi Pemasangan SKUTR Tiang Penegang TR-5 52 ix

10 43. Konstruksi Pemasangan SKUTR Tiang Pencabangan TR Konstruksi Pemasangan SKUTR Dengan Existing TR Konstruksi Pemasangan SKUTR Dengan Ajustable TR Konstruksi Pemasangan SKUTR Trafo Tiang TR Konstruksi Pemasangan SKUTR Pada Tiang Trafo TR Konstruksi Tiang Penyangga TM-1 SUTM Konstruksi Tiang Sudut TM-2 SUTM Konstruksi Tiang Penegang TM-3 SUTM Konstruksi Tiang Akhir TM-4 SUTM Konstruksi Tiang Penegang TM-5 SUTM Konstruksi Tiang Belokan TM-6 SUTM Konstruksi Tiang Belokan TM-9 SUTM Konstruksi Tiang Opstijg Kabel TM-11 SUTM Konstruksi Tiang Akhir Dengan Arrester TM-15 SUTM Konstruksi Tiang Portal (Single Arm) TM-16 SUTM Konstruksi Tiang Portal (Double Arm) TM-16A SUTM Konstruksi Tiang LBS TM-19 SUTM Isolator Jenis Pasak Isolator Jenis Pos Isoator Gantung Jenis Clevis dan Jenis Ball and Socket Isolator Jenis Cincin Isolator Jenis Pasak Tipe A Isolator Jenis Sangga Bentuk Kawat Penghantar Jaringan Bentuk Andongan Jaringan Distribusi Cara Mengecek Andongan Dengan Metode Papan Bidik Bentuk Papan Bidik Berbentuk T Bentuk Papan Target Bidik Pengecekan Andongan Dengan Metode Dynamometer Alat Ukur Dyamometer Pemasangan Dynamometer Pada Tiang Penyangga Posisi Dynamometer Dari Depan Posisi Dynamometer Dari Belakang Andongan Pada Daerah Mendatar Bentuk Andongan Simetris Penjumlahan Beban Kawat Penghantar Secara Vektor Bentuk Andongan Horizontal Mendatar Bentuk Andongan Horizontal Melintasi Sungai Dengan Ketinggian Berbeda Bentuk Andongan Horizontal Melintasi Perbukitan Dengan Ketinggian Berbeda Kondisi Andongan Diatas Lembah Bersungai Bentuk Andongan Horizontal Melintasi Lembah Bersungan Dengan Ketinggian Berbeda Bentuk Andongan Vertikal Mendatar 107 x

11 88. Bentuk Andongan Vertikal Melintasi Sungai Dengan Ketinggian Berbeda Bentuk Andongan Vertikal Melintasi Perbukitan Dengan Ketinggian Berbeda Bentuk Andongan Vertikal Melintasi Lembah Bersungai Dengan Ketinggian Berbeda Bentuk Pengaman Celah Batang (Rod Gap) Rangkaian Pengaman Celah Batang (RodbGap) Pengaman Tanduk Api (Arcing Horn) Pengaman Tabung Pelindung (Protector Tube) Arus Melalui Arrester Tegangan dan Arus Pelepasan Pada Arrester Lightning Arrester Jenis Thyrite Rangkaian dan Karakteristik Pengaman Arrester Jenis Katup (Valve) Pengaman Arrester Jenis Katup (Valve) Pengaman Arester Katup (Valve) Jenis Saluran Pengaman Arrester Jenis Expulsion Pengaman Fuse Cut Out Penempatan Pengaman Fuse Cut Out dan Arrester Pada Jaringan Penempatan Pengaman Arrester Pada TiangPenyangga Jaringan Penempatan Pengaman Arrester Pada Tiang Opstijg Cable Penempatan Pengaman Arrester Pada Tiang Akhir Jaringan Penempatan Pengaman Fuse Cut Out dan Arrester Pada Tiang Trafo Double Pole Penempatan Pengaman Fuse Cut Out dan Arrester Pada Tiang Single Pole Konstruksi Gardu Distribusi Konstruksi Gardu Kios Konstruksi Gardu Portal Konstruksi Gardu Kontrol Konstruksi Gardu Distribusi Jenis Konvensionil Konstruksi Gardu Distribusi Tipe CSP Konstruksi Gardu Distribusi Tipe Subway Konstruksi Trafo Tipe Network Konstruksi Trafo Tipe Network Protector Pandangan Depan Trafo Padmounted Rangkaian Transformator Satu Fasa Rangkaian Transformator Tiga Fasa Rangkaian Transformator Tiga Fasa Hubungan Vektor Untuk Tegangan Sephase dengan Arus Rangkaian Transformator Tiga Fasa Hubungan Y Y Rangkaian Transformator Tiga Fasa Hubungan Y Rangkaian Transformator Tiga Fasa Hubungan Y Sistem Netral Tidak Diketanahkan Pentanahan Netral Langsung Fasa Tegangan Tanah Pada Pentanahan Netral Dengan Tahanan Gangguan Fasa T ke Tanah Pada Pentanahan Netral Langsung Rangkaian Pengukuran Tahanan Jenis Tanah Dengan Metode Tiga Titik xi

12 131. Rangkaian Pengukuran Tahanan Jenis Tanah Dengan Metode Empat Titik Elektroda Batang dan Lapisan-Lapisan Tanah Disekeliling Elektroda Pentanahan Dengan Dua Batang Konduktor (Hubungan Paralel) Elektroda Plat Dipasang Vertikal Jenis-Jenis Elekroda Pita dan Cara Pemasangannya Pentanahan Netral Pada Tiang Lurus (Tangent) Pentanahan Netral Pada Tiang Akhir (deadend) Sistem Pentanahan Langsung Pada Tiang Baja Pentanahan Arrester Pada Tiang Lurus (Tangent) Pentanahan Arrester dan Fuse Cut Out Pada Tiang Trafo Single Pole Pentanahan Arrester dan Fuse Cut Out Pada Tiang Trafo Double Pole Pentanahan Capasitor Bank Pada Tiang Lurus Sistem Pentanahan Pada Konstruksi Opstijg Cable Beban Puncak Harian (30 Hari) Kurva Beban Puncak Bulanan Kurva Beban Tahunan Perubahan Kebutuhan Maksimum Terhadap Waktu Dua Nilai Ekstrem Untuk Faktor Diversitas Kurva Beban Harian Kurva Lama Beban Kurva Beban Industri Kurva Beban Transpor Kota Kurva Beban Penerangkan Kota Kurva Beben Rumah Tangga Kurva Beban Metropolitan Prubahan Kebutuhan Maksimum Terhadap Waktu Kurva Pendekatan Pola Perkembangan Beban Listrik Pada Satu Daerah, Kurva S Kurva Trend Gompertz Kurva Beban Grafik Chronologis dan Grafik Durasi Kurva Durasi Beban Grafik Metode Garis dan Metode Pengumpulan Biaya Grafik Energi Yang Digunakan Persentase Gangguan Berdasarkan Sebab Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ketanah Untuk Netral Tidak Ditanahkan Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah Vektor Diagram Arus dan Tegangan Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa Dengan Vektor Diagram Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa 260 xii

13 176. Rangkaian Gangguan Hubung Sikat Fasa ke Fasa Rangkaian Ekivalen Hubung Singkat Fasa Fasa Diagram Vektor Arus dan Tegangan Untuk Gangguan Hubung Singkat Fasa Fasa Rangkaian Hubung Singkat Fasa Fasa Rangkaian dan Rumus Gangguan Hubung Singkat Fasa Fasa Rangkaian dan Vektor Diagram Gangguan Hubung Singkat Fasa-Fasa ke Tanah Rangkaian Hubung Singkat Tiga Fasa Vektor Diagram Untuk Komponen Simetris Vektor Diagram Untuk Komponen Simetris Vektor Diagram Untuk Komponen Simetris Diagram Urutan Positif dan Urutan Nol Pada Transformator Terhubung Delta Wye Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Fasa ke Ground Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Fasa ke Fasa ke Ground Kabel Netral Konsentris Bagian Utama Dari Kabel Bagian Pelengkap Dari Kabel Konstruksi Kabel Ikat Konstruksi Kabel H Kabel Sintentis Inti Tunggal Kabel Sintentis Inti Tiga Kabel Minyak Bentuk Bulat Kabel Minyak Datar Kabel Minyak Dengan Saluran Minyak Kabel Minyak Dengan Tahanan Jenis Kabel S.L. dan S.A Teknik Pemasangan Kabel Bawah Tanah Pada Ruangan Saluran Kabel Konstruksi Penarikan Kabel Tanah Konstruksi Penanaman Kabel Tanah Dibawah Jalan Raya Pemasanan Kabel Tanah Pada Jembatan Beton Konstruksi Penanaman Kabel Tanah Dengan Kabel Telekomunikasi dan Kabel Listrik Konstruksi Penanaman Kabel Tanah Dibawah Rel Kereta Api Konstruksi Penanaman Kabel Bawah Tanah Dibawah Jalan Raya Aspal Konstruksi Penanaman Kabel Tanah Melintasi Jalan Raya Konstruksi Lintasan Kabel Tanah Diatas Sungai Konstruksi Kabel Tanah Menyeberangi Pipa Atau Kabel Konstruksi Penyambunga Secara Simplex Puling Grip Konstruksi Penyambungan Secara Duplex Puling Grip Konstruksi Penyambungan Kabel Bawah Tanah Degan Pelindung Isolasi PE XLP, dan EPR Terminating Kabel Bawah Tanah Pada Tiang Opstijg Cable Terminating Kabel NA2XSEFGbY Indikator Gangguan Gambar Keluaran Alat GPR xiii

14 207. Hasil Akuisisi Data Alat GPR Alat Pelacak Gangguan Kabel Tanah xiv

15 DAFTAR TABEL Tabel Halaman 1. Perbedaan Antara Jaringan Distribusi Dengan Jaringan Transmisi Nilai Stadar Tegangan Nominal dan Tegangan Tinggi Peralatan Standar Tegangan Jaringan Transmisi dan Distribusi Perbandingan Kekuatan Tiang Kayu Ukuran Tiang Kayu Standar Spesifikasi Tiang Beton Pratekan Ukuran Tiang dan Jarak Antar Tiang Menurut Peraturan AVE D Nilai Konstante Dielektrikum Beberapa Bahan Isolator Sifat-Sifat Logam Penghantar Jaringan Ukuran Tingi Tiang Dengan Panjang Gawang Ukuran Tinggi Menara dan Panjang Gawang Tegangan Sistem dan Panjang Celah Klasifikasi Batas Suhu Susut Umur Transformator Distribusi Tahanan Jenis Tanah Faktor Permintaan Untuk Beberapa Tipe Pelanggan Faktor Divesitas Jumlah Fase Yang Mengalami Gangguan Frekuensi Gangguan Yang Terjadi Pada Saluran Udara Data Gangguan Pada Gardu Induk Simpang Haru Karakteristik Bahan Isolasi xv

16 DAFTAR ISTILAH, SINGKATAN DAN SIMBOL 1. Perbedaan Antara Jaringan Distribusi Dengan Jaringan Transmisi Perbedaan Antara Jaringan Distribusi Dengan Jaringan Transmisi DAFTAR LAMPIRAN Perbedaan Antara Jaringan Distribusi Dengan Jaringan Transmisi Perbedaan Antara Jaringan Distribusi Dengan Jaringan Transmisi... 1 FORMAT BUKU DISTRIBUSI Margin Top : 4,5 cm Bottom : 4,5 cm Left : 3,5 cm Right : 3,5 cm Gutter : 0 cm Gutter position : Left Portrait Mulitiple page Apply to : Normal : Whole document Paper Kertas : A4 Width : 21 cm : 21 cm Height : 29,7 cm : 29,7 cm First page Defaut tray (automatically) Other pages Defaut tray (automatically) xvi

17 Mulitiple page Apply to : Normal : Whole document Layout Section start : New page From edge header : 3, 5 cm From edge footer : 3,5 cm Nomor gambar Nomor halaman Nomor tabel Daftar pustaka Periksa / Edit Penggantian gambar xvii

18 DAFTAR GAMBAR & TABEL Bab Judul Halaman Nomor Gambar Nomor Tabel 1 Konsep Dasar Jaringan Distribusi (10h) Klasifikasi Jaringan Distribusi (16h) Perencanaan Jaringan Distribusi (10h) Tiang Penyangga Jaringan Distribusi (31h) Isolator Jaringan Distribusi (20h) Kawat Penghantar Jaringan Distribusi (8h) 7 Analisis Andongan Jarigan Distribusi (24h) Alat Pengaman Jaringan Distribusi (21h) Gardu Distribusi (29h) Sistem Pentanahan Jaringan Distribusi (17h) Karakteristik Beban Tenaga Listrik (25h) xviii

19 Bab Judul Halaman Nomor Gambar Nomor Tabel 12 Analisis Kebutuhan dan Perkira an Beban Analisis Gangguan Pada Jaringan Distribusi (6h) Jaringan Distribusi Bawah Tanah (8h) 15 Analisis Jaringan Distribusi BAB 15. ANALISIS JARINGAN DISTRIBUSI... A. Pendahuluan... B. Drop Tegangan dan Regulasi Tegangan... C. Efisiensi Jaringan Distribusi... D. Analisis Jaringan Terbuka (Radial)... E. Analisis Jaringan Tertutup (Loop)... F. Analisis Jaringan Paralel... G. Analisis Jaringan Interkoneksi xix