2.3 Sistem Distribusi Primer
Bagian-bagian sistem distribusi primer terdiri dari : 1.
Transformator daya, Berfungsi utnuk menurunkan tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan menegah atau sebaliknya.
2. Pemutus tegangan, berfungsi sebagai pengaman yaitu pemutus daya
3. Penghantar, berfungsi sebagai penghubung daya
4. Gardu Hubung, berfungsi menyalurkan daya ke gardu-gardu distribusi tanpa
mengubah tegangan 5.
Gardu Distribusi, berfungsi untuk menurunkan tegangan menegah menjadi tegangan rendah.
Berikut adalah gambar bagian-bagian distribusi primer secara umum.
Gambar 2.4 Bagian-bagian Sistem Distribusi Primer
Keterangan : 1.
Transformator daya 2.
Pemutus tegangan 3.
Penghantar 4.
Gardu Hubung 5.
Gardu Distribusi
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Macam – macam Konfigurasi Distribusi Primer
Di dalam merencanakan sistem distribusi tenaga listrik sangat diperlukan adanya pedoman untuk menentapkan suatu kriteria bagi perencanaan Saluran Udara Tegangan
Menegah SUTM dan tegangan rendah.
Jaringan tegangan menengah adalah jaringan tenaga listrik yang berfungsi untuk menghubungkan gardu induk sebagai suplai tenaga listrik dengan gardu-gardu distribusi
maupun ke pelanggan yang memakai tegangan menengah seperti industri.
2.3.1.1 Jaringan Distribusi Primer menurut Susunan Rangkaian
Susunan Rangakain Sistem jaringan distribusi ada beberapa macam, yaitu : a
Sistem Radial b
Sistem Loop c
Sistem TertutupRing d
Sistem Spindel e
Sistem Cluster f
Sistem GridNetwork
A. Sistem Radial
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Jaringan Distribusi Sistem Radial Sistem radial ini merupakan suatu sistem distribusi tegangan menengah yang
paling sederhana, murah, banyak digunakan terutama untuk sistem yang kecil, kawasan pedesaan. Umumnya digunakan pada SUTM, proteksi yang digunakan tidak rumit dan
keandalannya paling rendah.
Keuntungan Kerugian : 1.
Mudah mengoperasikannya 2.
Mudah mencari tegangan 3.
Cocok untuk sistem yang sederhana 4.
Tidak dapat dimanipulasi bila terjadi gangguan.
B. Sistem Loop
Pada sistem lup terbuka, bagian-bagian fider tersambung melalui alat pemisah disconnectors, dan kedua ujung fider tersambung pada sumber energi. Pada suatu
tempat tertentu pada fider, alat pemisah sengaja dibiarkan dalam keadaan terbuka. Pada asasnya, sistem ini terdiri atas dua fider yang dipisahkan oleh suatu pemisah, yang dapat
berupa sekring, alat pemisah, saklar daya. Terlihat pada Gambar 2.6 bila terjadi gangguan, bagian saluran dari fider yang terganggu dapat dilepas dan menyambungnya
pada fider yang tidak terganggu. Sistem demikian biasanya dioperasikan secara manual dan dipakai pada jaringan yang relatif kecil.
Merupakan pengembangan dari sistem radial, sebagai dari diperlukannya kehandalan yang lebih tinggi dan umumnya sistem ini dapat dipasok dalam satu gardu
induk. Dimungkinkan juga dari gardu induk lain tetapi harus dalam satu sistem di sisi tegangan tinggi, karena hal ini diperlukan untuk manuver beban pada saat terjadi
Universitas Sumatera Utara
gangguan.
Gambar 2.6 Jaringan Distribusi Sistem Loop KeuntunganKerugian :
1. Secara teknis lebih baik dari sistem radial
2. Biaya sedikit lebih mahal karena harus dibangun dua feeder pada jalur yang sama
3. Bisa dimanipulasi bila terjadi gangguan
C. Sistem TertutupRing
Gambar 2.7 Jaringan Distribusi Sitem TertutupRing
KeuntunganKerugian : 1.
Jumlah konsumen yang besar bisa dijangkau 2.
Gangguan salah satu sisi penghantar harus sanggup menampung seluruh beban yang terpasang pada sistem, disini erat hubungannya dengan rugi tegangan.
3. Mudah operasi
D. Sistem Spindle
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.8 Jaringan Sistem Distribusi Spindle Sistem Spindle merupakan sistem yang relatif handal karena disediakan satu buah
express feeder yang merupakan feederpenyulang tanpa beban dari gardu induk sampai gardu hubung GH refleksi, banyak digunakan pada jaringan SKTM. Sistem ini relatif
mahal karena biasanya dalam pembangunannya sekaligus untuk mengatasi perkembangan beban dimasa yang akan datang. Proteksinya relatif sederhana hampir
sama dengan sistem open loop. Biasanya ditiap-tiap feeder dalam sistem spindel disediakan gardu tengah middle point yang berfungsi untuk titik manufer apabila
terjadi gangguan pada jaringan tersebut.
E. Sistem Cluster
Gambar 2.9 Jaringan Distribusi Sistem Cluster
Sistem clutser ini hampir mirip dengan sistem spindel. Dalam sistem cluster tersedia satu express feeder yang merupakan feeder atau penyulang tanpa beban yang
digunakan sebagai titik menufer beban oleh feeder atau penyulang lain dalam sistem
Universitas Sumatera Utara
cluster tersebut. Proteksi yang diperlukan untuk sistem yang relatif sama dengan sistem open loop atau sistem spindle.
Dalam beberapa wilayah sistem jaringan distribusi tersebut juga dikontrol dari jarak jauh remot control oleh Unit Pengatur Distribusi UPD.
Dengan membuat topologi jaringan yang baik akan didapat performance jaringan yang handal dan optimal dalam arti akan diperoleh kerugian energi jaringan yang lebih
kecildan pelayanan kepelanggan yang lebih baik. Dalam membuat dan menentukan topologi jaringan perlu dilakukan perhitungan-
perhitungan analisa teknis pada jaringan yang meliputi : 1.
Analisa airan daya 2.
Analisa Hubung Singkat 3.
Analisa Drop tegangan 4.
Pengaturan beban agar optimal
Keuntungan Kerugian : 1.
Sistem opersai lebih mudah dibandingkan sistem spindle 2.
Tidak diperlukan tempat swiching GH dalam satu tempat 3.
Panjang jaringan bisa lebih pendek untuk kawasan yang sama 4.
Swiching bisa dilakukan disepanjang express feeder.
2.3.1.2 Jaringan Distribusi Primer Menurut Bahan konduktornya
Jaringan distribusi SUTM 20 KV pada umumnya menggunakan jenis kawat yaitu saluran yang konduktornya tidak dilapisi isolasi sebagai pelindung luar telanjang. Tipe
demikian dipergunakan pada pasangan luar yang diharapkan terbebas dari sentuhan misalnya untuk jenis kabel yaitu saluran yang konduktornya dilindungi dibungkus
lapisan isolasi.
Bahan konduktor yang paling populer digunakan adalah tembaga copper dan aluminium. Tembaga mempunyai kelebihan dibandingkan dengan kawat penghantar
Universitas Sumatera Utara
aluminium karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi. Tetapi kelemahannya ialah untuk besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dari aluminium, dan juga
lebih mahal. Oleh karena itu kawat penghantar aluminium telah menggantikan kedudukan tembaga. Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat aluminium digunakan
campuran aluminium aluminium alloy. Oleh karena itu ada beberapa macam jenis konduktor, yaitu :
a. AAC All-Aluminium Conduktor
Kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari aluminium b.
AAAC All-Aluminium-Alloy Conduktor Kawat penghantar yang terbuat dari campuran aluminium
c. ACSR All Conduktor, Stell-Reinforce
Kawat penghantar aluminium berinti kawat baja d.
ACAR Aluminium Conduktor, Alloy- Reinforced Kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran
2.3.1.3 Jaringan Distribusi Primer berdasarkan Susunan Peletakannya
Kebanyakan sistem listrik dibangun dengan sistem tiga phasa. Hal tersebut didasarkan pada alasan-alasan ekonomi dan kestabilan aliran daya pada beban. Alasan ekonomi
dikarenakan dengan sistem tiga phasa, penggunaan penghantar untuk transmisi menjadi lebih sedikit. Sedangkan alasan kestabilan dikarenakan pada sistem tiga fase daya
mengalir sebagai layaknya tiga buah sistem phasa tunggal, sehingga untuk peralatan dengan catu tiga phasa, daya sistem akan lebih stabil bila dibandingkan dengan
peralatan dengan sistem satu phasa. Sistem tiga phasa atau sistem phasa banyak lainnya, secara umum akan memunculkan sistem yang lebih kompleks, akan tetapi secara prinsip
untuk analisa, sistem tetap mudah dilaksanakan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10 Bentuk Gelomang pada Sistem Tiga Phasa
t Cos
V V
a
ω ×
= Volt
2.8
−
× =
3 2
π ωt
Cos V
V
b
Volt 2.9
+
× =
3 2
π ωt
Cos V
V
c
Volt 2.10
Pada Gambar 2.10 nampak bahwa antara tegangan phasa satu dengan yang lainnya mempunyai perbedaan phasa sebesar 120
o
atau 23. Pada umumnya phasa dengan sudut phasa 0
o
disebut dengan phasa R, phasa dengan sudut phasa 120
o
disebut phasa S dan phasa dengan sudut phasa 240
o
disebut dengan phasa T. Perbedaaan sudut phasa tersebut pada pembangkit dimulai dari adanya
kumparan yang masing-masing tersebar secara terpisah dengan jarak 120
o
.
A. Konfigurasi Vertikal
Yaitu bila diantar tiga saluran fasa pada sistem tiga fasa R,S,T saling membentuk garis vertikal tegak lurus bidang tanah, sejajar dengan posisi
tiangnya.
B. Konfigurasi Horizontal
Yaitu bila diantara tiga saluran fasanya saling membentuk garis lurus horizontal, terbagi dalam dua macam yaitu : konfigurasi horizontal tanpa
perisai pelindung dan konfigurasi horizontal dengan perisai pelindung.
C. Sistem Y dan Delta
Sistem Y merupakan sistem sambungan pada sistem tiga phasa yang menggunakan empat kawat, yaitu fase R, S, T dan N. Sistem sambungan tersebut akan menyerupai
huruf Y, yang memiliki empat titik sambungan yaitu pada ujung-ujung huruf dan pada
Universitas Sumatera Utara
titik pertemuan antara tiga garis pembentuk huruf. Sistem Y dapat digambarkan dengan
skema pada Gambar 2.14.
Gambar 2.11 Sistem Y da Sistem Delta
Sistem hubungan atau sambungan Y, sering juga disebut sebagai hubungan bintang. Sedangkan pada sistem yang lain yang disebut sebagai sistem Delta, hanya
menggunakan phasa R, S dan T untuk hubungan dari sumber ke beban terlihat pada Gambar 2.11. Tegangan efektif antar phasa umumnya adalah 380 V dan tegangan
efektif phasa dengan netral adalah 220 V.
2.3.1.3.1 Korelasi Jatuh Tegangan dan Losses terhadap Standar Distribusi
Primer
Panjang sebuah Jaringan Tegangan Menengah JTM dapat didesain dengan mempertimbangkan jatuh tegangan Drop Voltage dan susut teknis jaringan.
Jatuh tegangan adalah perbedaan tegangan antara tegangan kirim dan tegangan terima karena adanya impedansi pada penghantar. Maka pemilihan penghantar penampang
penghantar untuk tegangan menengah harus diperhatikan. Berdasarkan SPLN 72:1987 sebuah jaringan Tegangan Menegah dengan kriteria Jatuh Tegangan yang diijinkan
tidak boleh lebih dari 5 ΔV ≥ 5.
Jatuh tegangan pada sistem distribusi mencakup jatuh tegangan pada: 1. Penyulang Tegangan Menengah TM
2. Transformator Distribusi
Universitas Sumatera Utara
3. Penyulang Jaringan Tegangan Rendah 4. Sambungan Rumah
5. Instalasi Rumah
Adapun penyebab Jatuh Tegangan Drop Tegangan adalah : 1.
Jauhnya jaringan, jauhnya jarak transformator dari Gardu Induk 2.
Rendahnya tegangan yang diberikan GI atau rendahnya tegangan transformator distribusi
3. Sambungan penghantar yang tidak baik, penjamparan disaluran distribusi tidak
tepat sehingga bermasalah di sisi Tegangan Menegah dan Tegangan Rendah. 4.
Jenis penghantar atau konektor yang digunakan 5.
Arus yang dihasilkan terlalu besar.
Untuk mendapatkan nilai Drop tegangan dan susut yang dikehendaki perlu memasukkan parameter – parameter antara lain :
1. Ukuran Luas Penampang dan jenis Penghantar
2. Beban Nominal Penghantar
3. Panjang Jaringan
Perhitungan Jatuh Tegangan Pada Jaringan Distribusi Primer Maka untuk saluran distribusi primer besar jatuh tegangan pada saluran distribusi
primer adalah berdasarkan gambar dibawah ini:
Gambar 2.12 Diagram saluran distribusi tenaga listrik
Dengan : Vs
= tegangan sumber Volt
Universitas Sumatera Utara
V
R
= tegangan pada sisi penerima Volt R
= resistansi saluran Ω
X = reaktansi saluran
Ω Z
sal
= Impedansi saluran Ω
R
L
= resistansi beban Ω
X
L
= Reaktansi beban Ω
Z
L
= impedansi beban Ω
I = arus beban A
∆V = susut tegangan volt
Impedansi masing-masing bagian : Z = R + jX
ΩKm 2.11
Dari rangkaian yang ditunjukkan dalam Gambar 2.13 diperoleh :
I = Vs Z
sal
+ Z
L
atau Vs = I Z
sal
+ I Z
L
2.12
VR = I ZL adalah susut tegangan sepanjang ZL atau tegangan beban, dan I Zsal adalah susut tegangan sepanjang Zsal atau
∆V. Penurunan persamaan jatuh tegangan dapat ditentukan dari gambar diagram fasor
transmisi daya pada gambar 2.15:
Gambar 2.13 Diagram Vektor
Universitas Sumatera Utara
Pada Gambar 2.17 dapat diperhatikan bahwa persamaan tegangan yang mendasari diagram vector tersebut adalah :
Vs = VR + I R cos ϕ + I X sinϕ
2.13 Karena faktor I R cos
ϕ + I X sinϕ pada Gambar 2.14 sama dengan IZ, maka persamaan menjadi :
Vs = VR + IZ atau Vs - VR = IZ sehingga
∆V = IZ
{ }
ϕ ϕ
sin cos
X R
V +
× Ι
= ∆
2.14
Maka untuk saluran distribusi primer perhitungan besar jatuh tegangan pada saluran distribusi primer untuk sistem tiga fasa adalah:
2.15
Besar persentase drop voltage pada saluran distribusi primer dapat dihitung dengan : 100
× ∆
= ∆
LL
V V
V 2.16
Keterangan: R = Resistansi saluran Ohm
X = Reaktansi saluran Ohm Vs = tegangan di sisi pengirim
Vr = tegangan di sisi penerima Cos
φ = Faktor daya beban
Dari persamaan terlihat, nilai jatuh tegangan ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu daya aktif P, resistansi dan reaktansi saluran R dan X serta daya reaktif Q.
{ }
ϕ ϕ
sin cos
3 X
R V
+ ×
Ι ×
= ∆
Universitas Sumatera Utara
Pengaturan daya aktif erat kaitannya dengan pengaturan frekuensi sistem. Sedangkan pengaturan daya reaktif akan mempengaruhi nilai tegangan. Oleh karena itu dengan
melakukan pengaturan nilai daya reaktif kita dapat mengatur nilai tegangan.
2.4 Sistem Distribusi Sekunder