BAB II SALURAN DISTRIBUSI 2.1 Umum Jaringan distribusi adalah salah satu bagian dari sistem penyaluran tenaga listrik dari pembangkit listrik ke konsumen. Secara umum, sistem penyaluran tenaga listrik dari sumber tenaga menuju konsumen terbagi atas sumber tenaga (generator), saluran transmisi, saluran distribusi primer, saluran distribusi sekunder, dan konsumen. Gambar 2.1 menunjukkan sistem yang terdiri dari pembangkit, saluran transmisi, dan saluran distribusi. Gambar 2.1 Sistem Pembangkit Tenaga Listrik, Saluran Transmisi, dan Saluran Distribusi Generator adalah mesin yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Kapasitas daya listrik yang dihasilkan bergantung pada jenis generator. Tegangan keluaran generator juga bervariasi, bergantung pada spesifikasi generator. Generator berskala besar biasanya memiliki keluaran 11 atau 18 kv.
Generator berskala industri biasanya memiliki keluaran 2,4 sampai 13,8 kv. Frekuensi tegangan generator dapat bernilai 50 atau 60 Hz, tergantung penggunaan generator. Generator dengan frekuensi tegangan yang lebih tinggi juga tersedia untuk penggunaan tertentu. Saluran transmisi adalah saluran yang menghubungkan bagian pembangkitan dengan bagian distribusi. Saluran transmisi dibatasi oleh transformer step-up pada sisi pembangkitan dan transformer step-down pada sisi distribusi. Tegangan standar yang digunakan dalam saluran transmisi adalah 70 kv, 150 kv, dan 500 kv. Saluran transmisi untuk jarak yang jauh dengan daya besar semakin ekonomis pada tegangan yang makin tinggi. Penggunaan tegangan yang semakin tinggi berdampak pada penurunan nilai arus sehingga rugi-rugi konduktor akan mengecil. Selain itu, arus yang kecil juga berdampak dengan mengecilnya ukuran konduktor yang digunakan. Saluran distribusi adalah saluran terakhir yang menghubungkan pembangkit dengan konsumen. Saluran sistribusi terbagi menjadi dua, yaitu saluran distribusi primer dan saluran distribusi sekunder. Saluran distribusi primer adalah saluran yang menghubungkan saluran transmisi dengan trafo beban. Tegangan standar yang digunakan pada saluran distribusi primer adalah 6 kv, 20 kv, dan 33 kv. Saluran distribusi sekunder adalah saluran yang menghubungkan saluran distribusi primer ke beban. Tegangan yang digunakan 110 V dan 220 V. 2.2 Jenis Jaringan Distribusi Primer Saluran distribusi primer memiliki beberapa tipe jaringan. Beberapa di antaranya digambarkan pada Gambar 2.2. a. Penyulang paralel Saluran tipe ini menghubungkan sumber dengan beban atau pusat beban dengan dua atau lebih saluran, yang membentuk hubungan paralel. Saluran tipe ini memiliki keuntungan dalam hal perawatan dan perbaikan. Perawatan dan perbaikan saluran tidak akan mengganggu aliran daya dari sumber ke beban. Laporan Tugas Akhir 6
Gambar 2.2 Beberapa tipe jaringan saluran distribusi primer b. Penyulang Loop Saluran tipe ini ditandai dengan terhubungnya bagian ujung saluran dengan sumber yang menyuplai pangkal saluran. Saluran ini dapat memberi daya kepada beban yang berada di antara pangkal dan ujung saluran dari dua arah. Setiap beban dapat dilayani dari kedua arah sehingga memungkinkan pengisolasian suatu segmen tanpa menyebabkan pemadaman pada segmen lain. Sistem loop ini dapat difungsikan pada normally closed atau normally open. Kebanyakan sistem loop difungsikan pada kondisi normally open pada suatu segmen yang berfungsi sebagai switch. Pengoperasian saluran loop pada normally open sama dengan dua saluran radial. Laporan Tugas Akhir 7
c. Penyulang radial Saluran tipe ini menghubungkan sumber dengan beban menggunakan satu saluran. Tidak seperti pada jaringan loop, arah aliran daya pada jaringan radial hanya satu arah. Keuntungan sistem ini adalah sederhana, murah, dan dapat diproteksi dengan mudah. d. Penyulang tie Fungsi utama saluran tipe ini adalah menghubungkan dua sumber dengan tujuan menyediakan kontinuitas aliran daya pada beban-beban yang dilayani sumber-sumber tersebut. 2.3 Pentanahan titik netral Berdasarkan cara pentanahan titik netral, sistem distribusi dapat dibagi menjadi empat. a. Tanpa pentanahan Arus gangguan tanah pada sistem ini bernilai sangat rendah yang menyebabkan kerusakan peralatan akibat gangguan menjadi kecil. Keuntungan sistem tanpa pentanahan ini adalah area yang mengalami gangguan tidak perlu diisolasi dengan cepat. Dengan keuntungan ini, sistem tanpa pentanahan sering digunakan pada industri dimana kontinuitas aliran daya menjadi sangat penting. Namun, sistem tanpa pentanahan memiliki kekurangan dalam hal tegangan lebih. Tegangan lebih transient dari sistem ini bernilai besar dan berbahaya terhadap peralatan dan manusia. Akibatnya sistem ini sangat tidak direkomendasi walau masih sering digunakan. b. Pentanahan dengan impedansi tinggi Pentanahan dengan inpedansi tinggi dibagi dua, yaitu pentanahan resonant dan pentanahan dengan resistansi tinggi. Pentanahan resonant disebut juga pentanahan dengan Petersen coil. Kapasitansi total dari sistem diimbangi oleh induktansi yang dihubungkan antara titik netral sistem dan ground. Apabila induktansi tersebut bernilai sama persis dengan kapasitansi sistem maka nilai arus gangguan tanah akan menjadi nol. Jika sistem ini digunakan pada jaringan Laporan Tugas Akhir 8
distribusi, sering timbul kesulitan dalam menentukan nilai yang cocok karena perubahan dan switching sistem. Sistem ini lebih sering dipakai untuk proteksi generator karena jaraknya yang pendek dan nilai kapasitansi sistem yang tetap. Pentanahan dengan resistansi tinggi dilakukan dengan menggunakan resistor yang bernilai sama atau mendekati nilai kapasitansi sistem. Arus gangguan pada sistem ini bernilai kecil yaitu sekitar 1 10 A sehingga akan meminimalkan akibat gangguan. Tegangan lebih transient akibat gangguan juga tidak terlalu besar, yaitu kurang dari 2,5 kali tegangan fasa tanah. c. Pentanahan dengan impedansi rendah Pentanahan dengan impedansi rendah digunakan untuk membatasi arus gangguan tanah menjadi 50 sampai 600 A. Sistem pentanahan ini juga lebih hemat dari segi biaya karena dapat menggunakan sistem insulasi fasa tanah dari peralatan karena tegangan fasa yang tidak terganggu tidak meningkat signifikan akibat gangguan tanah. Aplikasi pentanahan ini dilakukan dengan pamasangan reaktor atau tahanan pada titik netral sistem d. Pentanahan langsung Pentanahan langsung atau disebut juga pentanahan efektif dilakukan dengan cara menghubungkan titik netral sistem langsung ke tanah. Arus gangguan tanah pada sistem ini sangat bervariasi, dari nilai yang sangat kecil sampai nilai yang sangat besar melebihi arus gangguan tiga fasa. Besar arus gangguan bergantung pada konfigurasi sistem tenaga, lokasi gangguan, dan resistansi gangguan. Nilai arus gangguan bervariasi terhadap lokasi gangguan memberikan kemudahan dalam mendeteksi letak gangguan dan mengisolasi area yang terganggu. Laporan Tugas Akhir 9