BAB II

SISTEM DISTRIBUSI TEGANGAN MENENGAH

Sistem tenaga listrik terdiri dari tiga sub-sistem utama, yaitu sistem pembangkitan,

sistem penyaluran, dan sistem instalasi pemanfaat tenaga listrik. Sistem penyaluran

dibagi menjadi dua bagian, sistem penyaluran tenaga listrik yang beroperasi pada

tegangan tinggi, tegangan ekstra tinggi, dan tegangan ultra tinggi disebut saluran

transmisi. Sedangkan, sistem penyaluran tenaga listrik yang beroperasi pada

tegangan menengah dan tegangan rendah disebut saluran distribusi.

Jaringan distribusi berdasarkan letak jaringan terhadap posisi gardu distribusi,

dibedakan menjadi 2 (dua) yaitu :

a. Jaringan distribusi primer (jaringan distribusi tegangan menengah)

b. Jaringan distribusi sekunder (jaringan distribusi tegangan rendah)

Jaringan distribusi primer (JTM) merupakan suatu jaringan yang letaknya

sebelum gardu distribusi berfungsi menyalurkan tenaga listrik bertegangan

menengah (6kV atau 20kV). Hantaran dapat berupa kabel dalam tanah atau saluran

/ kawat udara yang menghubungkan gardu induk distribusi (sekunder trafo) dengan

gardu distribusi atau gardu hubung (sisi primer trafo distribusi).

Jaringan distribusi sekunder (JTR) merupakan suatu jaringan yang letaknya

setelah gardu distribusi berfungsi menyalurkan tenaga listrik bertegangan rendah

(misalnya 220V atau 380V). Hantaran berupa kabel tanah atau kawat udara yang

menghubungkan dari gardu distribusi (sisi sekunder trafo distribusi) ke tempat

konsumen.

Gardu Induk distribusi merupakan bagian dari sistem distribusi tenaga listrik,

dimana pada gardu induk ini tegangan sub-transmisi dari jaringan sub-transmisi

diturunkan menjadi tegangan menengah yang digunakan pada jaringan distribusi

primer. Gardu ini juga merupakan gardu yang berfungsi untuk membagi dalam

beberapa penyulang (feeder) dari 150 kV menjadi 20kV.

Gardu distribusi merupakan gardu yang menghubungkan antara jaringan

distribusi primer dan jaringan distribusi sekunder. Pada gardu distribusi terdapat

transformator step down yaitu transformator yang menurunkan tegangan dari

tegangan menengah menjadi tegangan rendah (sesuai kebutuhan konsumen).

2.1 Sistem Distribusi Tegangan Menengah

Sistem distribusi tegangan menengah atau jaringan distribusi primer merupakan

jaringan tenaga listrik yang menyalurkan daya listrik dari gardu induk distribusi ke

gardu distribusi. Dari keluaran penyulang, tenaga listrik disalurkan melalui jaringan

distribusi primer menuju ke pusat-pusat beban melalui SUTM (Saluran Udara

Tegangan Menengah) dan SKTM (Saluran Kabel Tegangan Menengah). Tenaga

listrik yang disalurkan jaringan distribusi primer bertegangan sebesar 6kV, 12kV, dan

20kV. Tegangan menengah yang digunakan PLN adalah 20kV antar fasa (VL-L).

Dalam pengoperasiannya jaringan distribusi primer dibebani sampai batas

maksimum, batas yang diijinkan suatu sistem distribusi bergantung pada :

Kapasitas transformator daya

Kapasitas hantaran arus dari saluran

Rugi - rugi tegangan maksimal yang diijinkan

Klasifikasi jaringan distribusi primer sebagai berikut :

2.1.1 Jaringan Distribusi Primer Menurut Konstruksi Penghantar

Jaringan distribusi primer menurut konstruksi penghantarnya dibedakan menjadi

2 macam yaitu sebagai berikut :

1. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)

Fungsi dari saluran udara tegangan menengah adalah sebagai

penyalur daya listrik dari rel tegangan menengah di gardu induk sampai ke

sisi tegangan menengah di gardu distribusi atau sampai ke titik sambungan

untuk pelanggan tegangan menengah. SUTM dapat berupa jaringan kawat

tidak berisolasi dan berisolasi. Bagian utamanya adalah tiang (beton, besi),

lengan tiang (cross arm), dan konduktor. Konduktor yang bisa digunakan

adalah Bare Copper Conductor (BCC), All Aluminium Alloy Conductor

(AAAC), dan All Aluminium Conductor (AAC) berukuran 240 mm2, 150 mm2,

70 mm2, dan 35 mm2. SUTM tidak berisolasi digunakan pada daerah yang

jauh dari pusat beban untuk menghemat pemakaian isolasi sehingga lebih

ekonomis. Sedangkan pada daerah yang dekat dengan pusat beban

menggunakan SUTM berisolasi untuk meminimalisir adanya gangguan. Pada

pusat beban biasanya banyak terdapat pohon – pohon yang merupakan

penyebab dari gangguan sementara. Perlu adanya recloser (PBO) yang

dipasang pada SUTM yang sering mengalami gangguan untuk menutup

kembali PMT yang trip akibat adanya gangguan.

Keuntungan penggunaan SUTM antara lain :

Pemasangan lebih mudah dibandingkan dengan sistem hantaran kabel

bawah tanah

Pemeliharaan jaringan lebih mudah dibandingkan dengan sistem kabel

bawah tanah

Biaya pemasangan jauh lebih murah

Lokasi gangguan langsung dapat dideteksi

Mudah untuk perluasan jaringan

Kerugian penggunaan SUTM antara lain :

Mudah mendapat gangguan

Pencurian melalui jaringan mudah dilakukan

2. Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM)

Saluran kabel tegangan menengah memiliki fungsi yang sama dengan

SUTM. Perbedaan paling mendasar adalah SKTM ditanam didalam tanah.

Pada dasarnya konfigurasi SKTM terdiri dari dua konfigurasi yaitu konfigurasi

radial dan konfigurasi spindel. Konstruksi SKTM terdiri dari komponen –

komponen peralatan utama yaitu :

Kabel tanah hantaran tunggal (Single Core Cable)

Kabel tanah 3 hantaran (Three Core Cable)

Jenis-jenis isolasi kabel bawah tanah adalah :

Kertas (diimpregnasi didalam cairan minyak)

PE (Poly Ethylene)

XLPE (Cross Linked Poli Ethylene).

Jenis-jenis penghantar kabel adalah:

Kabel tembaga (Cu) dengan penampang dalam mm2 adalah: 3×25,

3×50, 3×70, 3×95, 1×150

Kabel almunium (Ac) dengan penampang dalam mm2 adalah: 3×35,

3×70, 3×150, dan 3×240

Kekurangan - kekurangan SKTM jika dibandingkan dengan SUTM adalah:

Sukar untuk menemukan letak titik gangguan, membutuhkan waktu

yang lama untuk memperbaiki akibat gangguan serta membutuhkan

biaya investasi yang mahal

Kurang fleksibel, karena biasanya kabel yang sudah ditanam tidak

akan dirubah untuk masa yang akan datang

Keuntungan penggunaan SKTM antara lain :

Tidak mudah mengalami gangguan

Faktor keindahan lingkungan tidak terganggu

Tidak mudah dipengaruhi keadaan cuaca, seperti : cuaca buruk,

taufan, hujan angin, bahaya petir dan sebagainya

Faktor terhadap keselamatan jiwa terjamin

2.1.2 Jaringan Distribusi Primer Menurut Konfigurasi Jaringan

Struktur atau konfigurasi jaringan distribusi primer pada suatu sistem

distribusi sangat menentukan tingkat keandalan penyaluran ke pelanggan. Adapun

jenis-jenis konfigurasi jaringan primer yang dipakai adalah sebagai berikut:

1. Sistem Radial

Sistem radial adalah konfigurasi jaringan primer dan setiap salurannya

hanya mampu menyalurkan daya dari satu aliran daya. Sistem ini biasa

dipakai untuk melayani daerah dengan tingkat kepadatan beban rendah.

Dengan keuntungannya adalah kesederhanaan dari segi teknis serta

biaya awal pembuatan lebih murah. Sedangakan kelemahannya adalah

kualitas pelayanan kurang terjamin. Kurang terjaminnya kualitas

pelayanan ini karena apabila terjadi gangguan dimana tidak ada alternatiif

penyaluran yang lain.

Gambar 2.1 jaringan distribusi radial

2. Sistem Loop

Sistem konfigurasi loop adalah jaringan yang dimulai dari satu titik pada

rel tegangan menengah pada suatu Gardu Induk (GI) dan direntangkan ke

titik-titik beban (gardu distribusi) dan kemudian kembali lagi ke titik rel

tegangan menengah pada gardu induk semula. Jaringan dengan

konfigurasi loop biasa dipakai pada sistem distribusi yang melayani beban

dengan kontinuitas dan pelayanan yang relatif lebih baik dibanding sistem

radial serta banyak digunakan di daerah industri kecil dan daerah

komersil. Karena sistemnya berbentuk loop maka sering dinamakan

sistem cincin/gelang, dengan keuntungannya adalah daerah padam akan

dapat dibatasi sekecil mungkin karena kedua ujung penyulang

tersambung pada sumber sehingga kontinuitas pelayanan dapat dijamin.

Gambar 2.2 jaringan distribusi loop

3. Sistem Spindel

Salah satu cara meningkatkan keandalan ialah membuat semua

penyulang yang keluar dari gardu induk suatu Gardu Hubung (GH). Pada

sistem spindel ini ada penyulang cadangan khusus yang lebih dikenal

dengan sebutan penyulang ekspres. Penyulang ekspres ini tidak mencatu

gardu-gardu distribusi, tetapi merupakan penyulang penghubung secara

langsung antara gardu induk dengan Gardu Hubung dengan tujuan untuk

menjaga kelangsungan pemasokan tenaga listrik pada pelanggan-

pelanggan bila terjadi gangguan pada suatu penyulang yang memasok

gardu-gardu distribusi. Jadi, penyulang ekspres ini dalam keadaan normal

merupakan kabel yang bertegangan sampai di Gardu Hubung. Luas

penampang kabel dari setiap penyulang, baik yang mencatu gardu-gardu

distribusi maupun penyulang ekspres diambil sama besarnya. Hal ini

dimaksudkan selain mempermudah perhitungan dalam menentukan

keandalan juga dimaksudkan untuk memperkecil jumlah macam ukuran

kabel dalam persedian.

Gambar 2.3 jaringan distribusi spindel

4. Sistem Grid (Network)

Sistem grid merupakan konfigurasi yang kompleks dimana kelangsungan

dan kualitas pelayanan sangat diutamakan, sehingga diperlukan biaya

yang mahal dalam pengadaan material perlengkapannya. Struktur ini

umumnya dipakai pada jaringan tegangan rendah yang kepadatan

bebannya cukup tinggi.

Gambar 2.4 jaringan distribusi sistem grid (network)

2.1.3 Proteksi Sistem Distribusi

Relai pengaman untuk sistem distribusi melindungi sistem dan peralatan

terhadap kerusakan dengan cara menghilangkan gangguan yang terjadi secara

cepat dan tepat. Selain itu relai pengaman tersebut berusaha untuk membatasi

daerah yang terkena gangguan seminimum mungkin sehingga mutu dan keandalan

penyaluran terjamin.

Banyak sekali macam sistem pengaman yang diketahui. Oleh karena itu

pemilihan jenis relai perlu dilakukan dengan seksama, dengan memperhatikan

frekwensi gangguan, pentingnya saluran yang hendak dilindungi, faktor – faktor

tekno-ekonomisnya, kekurangan dan kelebihan jenis yang satu terhadap yang lain,

dsb.

Dalam pemilihan relai dari segi kemampuannya untuk mengaman kan

beberapa pertimbangan perlu diperhatikan:

a. Koordinasi antara kemampuan kembali ke keadaan normal dan

kemampuan mengetahui adanya gangguan. Penting sekali bagi sistem

relai pengaman untuk mengetahui adanya gangguan dan

mengamankannya dengan memperhatikan kemampuan untuk kembali ke

keadaan normal secara otomatis.

b. Kemampuan selektif, yaitu gangguan harus dihilangkan dengan interupsi

terbatas pada daerah seminimum mungkin, sesudah gangguan itu

diketahui degan tepat. Apabila digunakan sistem ”zone-step tripping”

maka dapat dipakai sistem relai arus lebih atau relai arus lebih yang

mengarah ( directional ). Pengaman akan selektif dengan cara setting

yang baik.

c. Kepekaan operasi, relai harus bekerja dengan kepekaan (sensitivity) yang

tinggi, artinya melalui tegangan dan arus yang dicatat maka relai harus

dapat mengetahui gangguan yang sulit sekalipun dan dengan kecepatan

kerja tertentu. Pada prinsipnya relai harus cukup peka terhadap

gangguan, sehingga dapat mendeteksi adanya gangguan di kawasan

pengamannya meskipun dalam kondisi pemberian picu yang minimum.

Hal ini memberi keuntungan dimana kerusakan peralatan yang

diamankan akibat gangguan menjadi kecil. Namun, relai juga harus dapat

membedakan antara arus gangguan atau arus beban maksimum. Relai

juga tidak boleh bekerja karena adanya arus inrush, yang besarnya

seperti arus gangguan yaitu 3 sampai 5 kali arus beban maksimum, yaitu

pada saat pemasukan trafo daya. Dan relai harus dapat membedakan

antara adanya gangguan atau ayunan beban.

d. Waktu bekerja, dalam hal tertentu relai harus bekerja dalam waktu

singkat, dalam hal yang lain relai juga harus bekerja dalam waktu yang

tertunda (time delay). Semuanya ini tergantung kepada batas stabilitas

dari sistem dan kecepatan bekerjanya alat – alat pada sistem tersebut.

Pengaman cadangan (back-up), dalam hal relai utama tidak bekerja, harus ada

pengaman cadangan (back- up relay system) sehingga gangguan tetap dapat

dihilangkan. Sistem pengaman relai cadangan ini bertugas mangamankan

daerahnya sendiri, dan mengamankan daerah – daerah yang bertetangga

dengannya, bila relai dalam daerah – daerah tetangga tersebut tidak bekerja.

2.2 Gardu Distribusi

Pada Gardu distribusi terdapat kumpulan peralatan yang berfungsi untuk

menurunkan tegangan menengah menjadi tegangan rendah atau tegangan

pelayanan dan mendistribusikan kepada konsumen melalui jaringan distribusi

sekunder. Selain itu gardu distribusi menghubungkan tegangan menengah dari satu

gardu distribusi ke gardu distribusi lainnya atau ke gardu hubung. Diagram satu garis

dari suatu gardu distribusi dapat dilihat pada gambar 2.5 di bawah.

Gambar

2.7.

Diagram satu garis Gardu Distribusi.

Fungsi dari masing-masing peralatan utama tersebut diatas adalah sebagai

berikut :

LBS (saklar beban) untuk menghubungkan rel utama pada gardu

dengan kabel keluar (Outgoing Cable) menuju arah gardu distribusi

yang lain atau gardu hubung.

Disconnecting Switch (DS) merupakan saklar pemisah.

Trafo distribusi berfungsi untuk menurunkan tegangan dari tegangan

menengah menjadi tegangan rendah atau tegangan pelayanan. Trafo

distribusi dihubungkan ke rel utama yang di amankan dengan sebuah

fuse (sekring).

Pengaman lebur TR berfungsi sebagai pengaman pada saluran TR.

MS merupakan saklar pengaman utama untuk saluran TR.

Berdasarkan konstruksi pemasangan trafo, gardu distribusi di bagi atas tiga

bagian yaitu :

1. Gardu beton yaitu gardu dimana trafo dan peralatannya terpasang

di dalam bangunan beton.

2. Gardu kios (metal clad), yaitu gardu dimana trafo dan peralatannya

terpasang di dalam kios yang terbuat dari besi.

3. Gardu tiang yaitu gardu dimana menggunakan tiang sebagai tumpuan

trafo. Gardu tiang ada dua jenis yaitu : gardu tiang portal dan gardu

tiang cantol.

Berdasarkan beban yang dilayani, gardu distribusi dapat dikelompokkan

dalam tiga bagian yaitu :

1. Gardu konsumen umum.

Gardu konsumen umum yaitu gardu yang berfungsi untuk melayani

konsumen umum atau konsumen dengan sambungan daya yang kecil.

2. Gardu konsumen khusus.

Gardu konsumen khusus yaitu gardu yang berfungsi untuk melayani

konsumen dengan daya tersambung yang besar yaitu mulai dari 200

kVA ke atas.

3. Gardu konsumen umum dan khusus.

Gardu konsumen umum dan khusus berfungsi untuk melayani

konsumen umum (daya kecil) dan konsumen khusus.

2.3 Sistem Tegangan Rendah

Jaringan Distribusi Tegangan Rendah bermula dari sisi tegangan rendah pada

Transformator Distribusi seperti digambarkan pada gambar 2.6, yakni suatu

Jaringan Distribusi Tegangan Rendah dengan empat jurusan Saluran Udara

Tegangan Rendah (SUTR).

Gambar 2.6. Jaringan Tegangan Rendah dengan empat jurusan (SUTR) *)

SUTR dapat berupa saluran udara dengan konduktor yang telanjang atau

kabel udara. SUTR yang menggunakan kabel udara banyak dikembangkan

pemakainannya oleh PLN karena gangguannya yang lebih sedikit dibandingkan

dengan SUTR yang menggunakan konduktor telanjang.

Masalah utama dalam operasi Jaringan Distribusi Tegangan Rendah adalah

gangguan yang kebanyakan disebabkan oleh pohon/tanaman, kontak-kontak yang

kendor, layang-layang, perbuatan manusia serta kelakuan binatang, dan lain-lain.

Konfigurasi Jaringan Distribusi Tegangan Rendah hanya radial dan

pengamanannya hanya dengan sekering saja. Gangguan pada bagian sambungan

rumah yang ada dalam bangunan rumah pelanggan gangguannya serupa dengan

gangguan pada instalasi pelanggan pada umumnya, yaitu karena kontak yang

kendor, isolasi rusak karena dimakan binatang atau karena gangguan mekanis

lainnya. Pada operasi Jaringan Tegangan Rendah harus diamati secara periodik

beban (arus) yang ada pada setiap fasa dan dijaga agar selalu seimbang.