Distribution of Electrical Energy

Presented by: Diko Harneldo Firman Budiyanto Rengga A. Prasetyo Yudith Irawan Presentation Outline

Distribution System •

Distribution System Consideration

Type of Electrical Sy
Type of Delivery System •

Type of Construction

Materials and Equipments

Distribution System

23K – 138KV

2.2K – 46KV _{220 – 250V} 110 – 125V

Distribution System Considerations

Type of Electrical System: Direct Current,

Single-Phase Alternating Current, Polyphase Alternating Current

Type of Delivery System: Radial, Loop (Ring),

Network

Type of Construction: Overhead, Underground •

Desired Feature: Safety, Smooth Flow Power, Economy Type of Electrical System

Direct Current (DC): digunakan sebelum listrik AC dikenal, sudah tidak lagi digunakan dikarenakan kurang efisien dibandingkan dengan listrik AC
Alternating Current (AC): umumnya dibagi menjadi beberapa fasa yaitu single phase, two phase, three phase, dan six phase.

Berikut contoh konfigurasi AC untuk setiap phase: Single phase 2 wire and 3 wire system Type of Electrical System (cont’d) Two phase 4 wire and 3 wire system

Two phase 5 wire system Type of Electrical System (cont’d) Three phase 4 wire system

Type of Electrical System (cont’d)

Type of Delivery System

Radial System Ring System Type of Delivery System (cont’d)

Network System

Radial system merupakan konfigurasi termudah dan termurah akan tetapi

kurang handal (reliable). Konfigurasi ini biasanya digunakan di remote area

Ring system biasanya digunakan pada daerah padat penduduk. Konfigurasi

ini lebih reliable dibandingkan radial system akan tetapi membutuhkan biaya yang lebih besar

Network system merupakan gabungan dari radial dan ring system. Sistem ini

lebih kompleks tapi menjanjikan reliabiliti yang paling tinggi.

Type of Construction

Konstruksi yang digunakan dalam pendistribusian tenaga listrik dapat dibagi menjadi dua yaitu kontruksi overhead dan underground.

Masing-masing konstruksi memiliki kelebihan dan kekurangan.

Tipe konstruksi yang dikembangkan pertama kali adalah konstruksi underground dengan arus DC

Underground

Overhead VS Underground

Overhead

Biaya awal relatif lebih murah
Biaya awal yang tinggi
Rentan terhadap exposure luar
Lebih aman dari exposure
Perawatan dan perbaikan lebih mudah
Perawatan dan perbaikan lebih sulit
Kurang estetis jika ditempatkan di tengah kota
Lebih estetis dan rapi karena terletak di bawah tanah
Bisa menggunakan konduktor biasa
Memerlukan isolasi dan kabel khusus

Material and Equipment

• Beberapa material dan peralatan penting dalam

distribusi tenaga listrik yaitu konduktor, insulator, pole, fuse, transformer, circuit breaker, disconnect switch, dan lightning arrester Conductor

• Merupakan media yang menyalurkan tenaga
listrik, biasanya berupa kabel.
Material yang umum digunakan adalah

tembaga, aluminium, baja, perak, nikel, tungsten, dan besi.

Diameter konduktor diukur menggunakan American Wire Gage (AWG)

Conductor (cont’d)

Kemampuan konduktor dalam menghantarkan arus

dapat dilihat dari resistivity bahan konduktor tersebut Insulator

Digunakan untuk melindungi konduktor dan

mengisolasi arus yang mengalir di dalam konduktor

• Bahan yang umum digunakan adalah polimer karet

sintetis dan thermoplastic

Pole (Tiang)

Beberapa material yang umum digunakan sebagai tiang adalah
kayu, beton, dan metal.
Tiang kayu biasanya digunakan di negara-negara amerika, sedangkan beton dan metal digunakan di eropa dan asia
Keuntungan menggunakan tiang kayu adalah tiang jenis ini lebih
ramah lingkungan akan tetapi lebih rentan terhadap kerusakan
seperti jamur, kelembaban, burung, dll
Keuntungan menggunakan tiang beton dan metal adalah tiang ini lebih tahan terhadap kerusakan tapi kurang ramah lingkungan

Fuse

Merupakan rangkaian pengaman apabila terjadi

kelebihan tegangan atau arus. Berikut adalah contoh high voltage fuse

Distribution Transformer

Umumnya distribution transformer merupakan single phase transformer
Rating dari transformer dibagi berdasarkan kelas tegangan pada
lilitan primernya
Standard Voltage classes: 2400, 4160, 7620, 13200, 23000, 34500, 46000, dan 69000 Volt

Lightning Arrester

Digunakan untuk melindungi peralatan distribusi listrik ketika terjadi sambaran petir atau terjadi tegangan berlebih pada peralatan.
Lightning arrester bekerja dengan cara menyalurkan

sambaran petir ke tanah

Panel Hubung Bagi (PHB)

Panel Hubung Bagi (PHB) adalah panel berbentuk almari (cubicle), yang dapat dibedakan sebagai:

• - Panel Utama/MDP : Main Distribution Panel
•

Panel Cabang/SDP : Sub-Distribution Panel

Panel Beban/SSDP : Subsub-Distribution

Panel

MCB (Miniatur Circuit Breaker)

MCB adalah pengaman rangkaian yang

dilengkapi dengan pengaman thermis (bimetal) untuk pengaman beban lebih dan juga dilengkapi relai elektromagnetik untuk pengaman hubung singkat. MCB banyak digunakan untuk pengaman sirkit satu phasa dan tiga phasa.

MCB (Miniatur Circuit Breaker)

Keuntungan menggunakan MCB sebagai berikut.

Dapat memutuskan rangkaian tiga phasa walaupun terjadi hubung singkat pada salah satu phasa
Dapat digunakan kembali setelah rangkaian

diperbaiki akibat hubung singkat atau beban lebih.

• Mempunyai tanggapan yang baik apabila terjadi

MCB (Miniatur Circuit Breaker)

• Pada MCB terdapat dua jenis pengaman yaitu

secara thermis dan elektromagnetis,

pengaman termis berfungsi untuk

mengamankan arus beban lebih sedangkan

pengaman elektromagnetis berfungsi untuk mengamankan jika terjadi hubung singkat

MCB (Miniatur Circuit Breaker) Gambar 4.3 _{MCB (Miniatur Circuit Breaker)}

MCCB (Molded Case Circuit Breaker)

MCCB merupakan alat pengaman yang dalam

proses operasinya mempunyai dua fungsi yaitu sebagai pengaman dan sebagai alat penghubung.

Jika dilihat dari segi pengaman, maka MCCB

dapat berfungsi sebagai pengaman gangguan arus hubung singkat dan arus beban lebih. Pada jenis tertentu, pengaman ini mempunyai kemampuan pemutusan yang dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.

MCCB (Molded Case Circuit Breaker)

_{2. Arc chute} _{1. BMC material for base and cover} Keterangan: _{5. Moving contacts} _{4. Trip-free mechanism}

3. Mounting for ST or UVT connection block _{8. Compact size} _{7. Magnetic trip unit}

6. Clear and IEC-complaint maekings Gambar 4.4 _{Molded Case Circuit Breaker}

ACB (Air Circuit Breaker)

ACB (Air Circuit Breaker) merupakan jenis

circuit breaker dengan sarana pemadam busur api berupa udara.

• ACB dapat digunakan pada tegangan rendah dan
tegangan menengah.
Udara pada tekanan ruang atmosfer digunakan

sebagai peredam busur api yang timbul akibat proses switching maupun gangguan.

Air Circuit Breaker dapat digunakan pada ACB (Air Circuit Breaker) Breaker (ACB) yang dapat dijumpai menengah. Rating standar Air Circuit tegangan rendah dan tegangan dipasaran sebagai berikut. Ie = 800 A Ue = 250 V dan 660 V •LV-ACB: Icn = 45 kA – 6.300 A

– 170 kA _{Ie = 800 A} _{Ue = 7,2 kV dan 24kV} •LV-ACB: _{Icn = 12,5 kA}
– 7.000 A

_{Gambar 4.5}

_{ACB (Air Circuit Breaker)<– 72 kA}

OCB (Oil Circuit Breaker)

• Oil Circuit Breaker adalah jenis CB yang menggunakan

minyak sebagai sarana pemadam busur api yang timbul saat terjadi gangguan.

Bila terjadi busur api dalam minyak, maka minyak yang dekat busur api akan berubah menjadi uap minyak dan
busur api akan dikelilingi oleh gelembung gelembung
uap minyak dan gas.
Gas yang terbentuk tersebut mempunyai sifat thermal

conductivity yang baik dengan tegangan ionisasi tinggi

sehingga baik sekali digunakan sebagi bahan media pemadam loncatan bunga api.

OCB (Oil Circuit Breaker)

Gambar 4.6 _{OCB (Oil Circuit Breaker)}

VCB (Vacuum Circuit Breaker)

Pada dasarnya kerja dari CB

ini sama dengan jenis lainnya hanya ruang kontak di mana terjadi busur api merupakan ruang hampa udara yang tinggi sehingga peralatan dari CB jenis ini dilengkapi dengan seal penyekat udara untuk mencegah kebocoran.

SF6 CB (Sulfur Hexafluoride Circuit Breaker)

SF6 CB adalah pemutus rangkaian yang menggunakan gas SF6 sebagai sarana pemadam busur api.
Gas SF6 merupakan gas berat yang mempunyai sifat

dielektrik dan sifat memadamkan busur api yang baik sekali.

Prinsip pemadaman busur apinya adalah Gas SF6

ditiupkan sepanjang busur api, gas ini akan mengambil

panas dari busur api tersebut dan akhirnya padam.

Rating tegangan CB adalah antara 3.6 KV – 760 KV.

SF6 CB (Sulfur Hexafluoride Circuit Breaker)

Penghantar

Untuk instalasi listrik, penyaluran arus listriknya dari panel ke beban digunakan penghantar listrik yang sesuai dengan penggunaanya. Ada dua macam penghantar listrik yaitu:

Kawat Penghantar tanpa isolasi (telanjang) yang dibuat

dari Cu dan AL, sebagai contoh BC, BCC, A2C, A3C, ACSR

Kabel Penghantar yang terbungkus isolasi, ada yang

berinti tunggal atau banyak, ada yang kaku atau berserabut, ada yang dipasang di udara atau di dalam tanah, dan masing-masing digunakan sesuai dengan

Penghantar

Beban Listrik

Beban listrik yang dimaksud adalah piranti/peralatan yang menggunakan/mengkonsumsi energi listrik.

Menurut sifatnya, beban listrik terdiri tiga.

a. Resistor (R) yang bersifat resistif
b. Induktor (L) yang bersifat induktif
c. Kapasitor (C) yang bersifat kapasitif

Contoh Soal

Suatu bangunan disuplai listrik 3 phasa, 4 kawat dengan tegangannya 220 V/380 V, frekuensi 50 HZ. Beban yang ada 900 lampu TL 40 W; 220 V; cos φ = 0,8, balast 10 W, bagaimana instalasinya?

Jawaban

Diketahui :

Dengan jumlah lampu 900 TL, setiap phasa dibebani: 900/3 = 300 TL. Tiap lampu TL 40 W; 220 V; cos φ = 0,8 •
Maka jika balast sebesar 10w, maka memerlukan arus sebesar= 40 + 10 = 0.28 Ampere 0.8 x 220

Jawaban

Maka untuk 300 lampu = 300 x 0,28 A = 84 A

Bila lampu menyala sekaligus:

IR = IS = IT = 84 A

Lampu dibagi dalam grup (tiap grup maksimum 12-14 titik lampu), bila tiap titik terdiri dari 2 TL, maka tiap phasa terdapat = 300 TL/2 = 150 armatur (titik la
tiap phasa mempunyai 150 armatur = 12,5 ~13 group.

Jawaban

• Satu grup adalah 12 armatur x 2 TL = 24 TL jadi

arus listrik tiap grup = 24 x 0,28 = 6,72 Ampere, dengan demikian pengaman yang digunakan (MCB atau sekering) tiap grup dapat digunakan 10A.

Arus listrik tiap phasa panel utama = 13 x 6,72 A =87,36 A maka pengaman utama (MCB atau Sekering) yang digunakan sebesar 100 A.

Berapa range arus yang dapat diproteksi oleh MCB dan MCCB?
Jawab

Misalnya pengguna berlangganan 900VA maka arus yang dapat

diproteksi oleh MCB adalah 900VA/220V = +- 4A. Sementara pada

MCCB yang merupakan pemutus sirkit tegangan menengah maka

Arus pengenal dari circuit breaker harus disesuaikan dengan

besarnya arus beban yang dilewatkan oleh kabel, dan harus lebih

kecil dari arus ambang yang diijinkan lewat pada kabel tergantung
pada sistem distribusi yang digunakan.

Rumah-rumah penduduk menggunakan sistem distribusi apa? Jawab Istilah sistem distribusi(Radial, Loop, Network) hanya digunakan pada level tegangan menengah (23KV - 138KV) sedangkan untuk penyaluran pada rumah penduduk digunakan istilah saluran pelayanan.
Mengapa sistem distribusi masih menggunakan transformator?
Jawab

Distribution of Electrical Energy