Distribusi Tegangan Ac Dan Dc

5/23/2018 Distribusi Tegangan Ac Dan Dc

1/17

BAB 5

DISTRIBUSI TEGANGAN AC DAN DC

Tujuan Pembelajaran :

1. Memahasiswa Mampu Mengerti Apa Yang Dimaksud Distribusi Tegangan Ac danDc.

2. Mahasiswa Mampu Mengerti Kelebihan dan Kelemahan Distribusi YangMenggunakan Tegangan AC dan Tegangan DC.

Sistem Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Sistem distribusi

ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar (Bulk

Power Source) sampai ke konsumen, jadi fungsi distribusi tenaga listrik adalah:

1) pembagian atau penyaluran tenaga listrik ke beberapa tempat (pelanggan

2) merupakan sub sistem tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan

pelanggan,

karena catu daya pada pusat-pusat beban (pelanggan) dilayani langsung melalui

jaringandistribusi.

Tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik besar dengan

tegangan dari 11 kV sampai 24 kV dinaikan tegangannya oleh gardu induk

dengan transformator penaik tegangan menjadi 70 kV ,154kV, 220kV atau

500kV kemudian disalurkan melalui saluran transmisi. Tujuan menaikkan

tegangan ialah untuk memperkecil kerugian daya listrik pada saluran transmisi,

dimana dalam hal ini kerugian daya adalah sebanding dengan kuadrat arus yang

mengalir (I kwadrat R). Dengan daya yang sama bila nilai tegangannya

diperbesar, maka arus yang mengalir semakin kecil sehingga kerugian daya juga

akan kecil pula. Dari saluran transmisi, tegangan diturunkan lagi menjadi 20 kV

dengan transformator penurun tegangan pada gardu induk distribusi, kemudian


2/17

dengan sistem tegangan tersebut penyaluran tenaga listrik dilakukan oleh saluran

distribusi primer.

Dari saluran distribusi primer inilah gardu-gardu distribusi mengambil

tegangan untuk

diturunkan tegangannya dengan trafo distribusi menjadi sistem tegangan rendah,

yaitu 220/380 Volt. Selanjutnya disalurkan oleh saluran distribusi sekunder ke

konsumenkonsumen. Dengan ini jelas bahwa sistem distribusi merupakan

bagian yang penting dalam sistem tenaga listrik secara keseluruhan.

Pada sistem penyaluran daya jarak jauh, selalu digunakan tegangan

setinggi mungkin, dengan menggunakan trafo-trafo step-up. Nilai tegangan yang

sangat tinggi ini (HV,UHV,EHV) menimbulkan beberapa konsekuensi antara

lain: berbahaya bagi lingkungan dan mahalnya harga perlengkapan-

perlengkapannya, selain menjadi tidak cocok dengan nilai tegangan yang

dibutuhkan pada sisi beban. Maka, pada daerahdaerah pusat beban tegangan

saluran yang tinggi ini diturunkan kembali dengan menggunakan trafo-trafo

step-down. Akibatnya, bila ditinjau nilai tegangannya, maka mulai dari titik

sumber hingga di titik beban, terdapat bagian-bagian saluran yang memiliki nilaitegangan berbeda-beda.

A. Pengelompokan Jaringan Distribusi Tenaga Listrik


3/17

Gambar 1. Konfigurasi Sistem Tenaga Listrik.

Untuk kemudahan dan penyederhanaan, lalu diadakan pembagian serta

pembatasan-pembatasan seperti pada Gambar diatas:

Daerah I : Bagian pembangkitan (Generation)

Daerah II : Bagian penyaluran (Transmission) , bertegangan tinggi (HV,UHV,EHV)

Daerah III : Bagian Distribusi Primer, bertegangan menengah (6 atau 20kV)

Daerah IV : (Di dalam bangunan pada beban/konsumen), Instalasi, bertegangan

rendah.

Berdasarkan pembatasan-pembatasan tersebut, maka diketahui bahwa porsi

materi Sistem Distribusi adalah Daerah III dan IV, yang pada dasarnya dapat

dikelasifikasikan menurut beberapa cara, bergantung dari segi apa klasifikasi itu

dibuat. Dengan demikian ruang lingkup Jaringan Distribusi adalah:

a. SUTM, terdiri dari : Tiang dan peralatan kelengkapannya, konduktor dan peralatan

perlengkapannya, serta peralatan pengaman dan pemutus.
http://1.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SU5tf2WpltI/AAAAAAAAAhc/dLfaUj8yFTQ/s1600-h/sistem+distribusi.jpg


4/17

b. SKTM, terdiri dari : Kabel tanah, indoor dan outdoor termination dan lain-lain.

c. Gardu trafo, terdiri dari : Transformator, tiang, pondasi tiang, rangka tempat trafo,

LV panel,

pipa-pipa pelindung, Arrester, kabel-kabel, transformer band, peralatan

grounding,dan lain-lain.

d. SUTR dan SKTR, terdiri dari: sama dengan perlengkapan/material pada SUTM dan

SKTM. Yang membedakan hanya dimensinya.

Klasifikasi Saluran Distribusi Tenaga Listrik secara umum, saluran tenaga Listrik

atau saluran distribusi dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Menurut nilai tegangannya:

a. Saluran distribusi Primer, Terletak pada sisi primer trafo distribusi, yaitu antara

titik Sekunder trafo substation (Gardu Induk) dengan titik primer trafo distribusi.

Saluran ini bertegangan menengah 20 kV. Jaringan listrik 70 kV atau 150 kV, jika

langsung melayani pelanggan, bisa disebut jaringan distribusi.

b. Saluran Distribusi Sekunder, Terletak pada sisi sekunder trafo distribusi, yaitu

antara titik sekunder dengan titik cabang menuju beban (Lihat Gambar 2-2)

2. Menurut bentuk tegangannya:a. Saluran Distribusi DC (Direct Current)menggunakan sistem tegangan searah.

b. Saluran Distribusi AC (Alternating Current)menggunakan sistem tegangan bolak-

balik.

3. Menurut jenis/tipe konduktornya:

a. Saluran udara, dipasang pada udara terbuka dengan bantuan penyangga (tiang) dan

perlengkapannya, dan dibedakan atas:

- Saluran kawat udara, bila konduktornya telanjang, tanpa isolasi pembungkus.

- Saluran kabel udara, bila konduktornya terbungkus isolasi.

b. Saluran Bawah Tanah, dipasang di dalam tanah, dengan menggunakan kabel tanah

(ground cable).

c. Saluran Bawah Laut, dipasang di dasar laut dengan menggunakan kabel laut


5/17

(submarine cable)

4. Menurut susunan (konfigurasi) salurannya:

a. Saluran Konfigurasi horizontal, bila saluran fasa terhadap fasa yang lain/terhadap

netral, atau saluran positip terhadap negatip (pada sistem DC) membentuk garis

horisontal.

b. Saluran Konfigurasi Vertikal, bila saluran-saluran tersebut membentuk garis

vertikal .
http://2.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SU5vBEYp7rI/AAAAAAAAAhs/QAbA5BJGSsI/s1600-h/Konfigurasi+Horizontal.jpg


6/17

c. Saluran konfigurasi Delta, bila kedudukan saluran satu sama lain membentuk suatu

segitiga (delta).

5. Menurut Susunan Rangkaiannya

Dari uraian diatas telah disinggung bahwa sistem distribusi di bedakan menjadi dua

yaitu sistem distribusi primer dan sistem distribusi sekunder.

B.

Sistem Distribusi ACSistem distribusi AC adalah sistem distribusi dengan tegangan (Alternating

Current)menggunakan sistem tegangan bolak-balik. Arus bolak - balik ( AC ) sendiri

adalah arus yang mengalir dengan polaritas yang selalu berubah - ubah. Dimana
http://1.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SU5vBadfd_I/AAAAAAAAAh0/FnWOZrIkaKw/s1600-h/Konfigurasi+Delta.jpghttp://2.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SU5vAhjD71I/AAAAAAAAAhk/XawhhMgrLJ0/s1600-h/Konfigurasi+vertikal.jpghttp://1.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SU5vBadfd_I/AAAAAAAAAh0/FnWOZrIkaKw/s1600-h/Konfigurasi+Delta.jpghttp://2.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SU5vAhjD71I/AAAAAAAAAhk/XawhhMgrLJ0/s1600-h/Konfigurasi+vertikal.jpg


7/17

masingmasing terminalnya polaritas yang selalu bergantian. Contoh Alternator (

AC generator ), PLN.

a. Tipe Saluran Sistem Distribusi AC1. Over Head2. Ground Cable3. Submarine Cable

b. Sistem Pengkawatan Sistem Distribusi ACDitinjau dari cara pengawatannya, saluran distribusi AC dibedakan atas beberapa

macam tipe dan cara pengawatan, ini bergantung pula pada jumlah fasanya, yaitu:

1. Sistem satu fasa dua kawat 120 Volt

2. Sistem satu fasa tiga kawat 120/240 Volt

3. Sistem tiga fasa empat kawat 120/208 Volt


5.Sistem tiga fasa tiga kawat 240 Volt

6. Sistem tiga fasa tiga kawat 480 Volt


8. Sistem tiga fasa empat kawat 265/460 Volt9. Sistem tiga fasa empat kawat 220/380 Volt

Di Indonesia dalam hal ini PT. PLN menggunakan sistem tegangan 220/380 Volt.

Sedang pemakai listrik yang tidak menggunakan tenaga listrik dari PT. PLN,

menggunakan salah satu sistem diatas sesuai dengan standar yang ada. Pemakai

listrik yang dimaksud umumnya mereka bergantung kepada negara pemberi pinjaman

atau dalam rangka kerja sama, dimana semua peralatan listrik mulai dari pembangkit

(generator set) hingga peralatan kerja (motor-motor listrik) di suplai dari negara

pemberi pinjaman/kerja sama tersebut. Sebagai anggota, IEC (International

Electrotechnical Comission), Indonesia telah mulai menyesuaikan sistem tegangan

menjadi 220/380 Volt saja, karena IEC sejak tahun 1967 sudah tidak mencantumkan


8/17

lagi tegangan 127 Volt. (IEC Standard Voltage pada Publikasi nomor 38 tahun 1967

halaman 7 seri 1 tabel 1).

Diagram rangkaian sisi sekunder trafo distribusi terdiri dari:

1. Sistem distribusi satu fasa dengan dua kawat, Tipe ini merupakan bentuk dasar

yang paling sederhana, biasanya digunakan untuk melayani penyalur daya

berkapasitas kecil dengan jarak pendek, yaitu daerah perumahan dan pedesaan.

2. Sistem distribusi satu fasa dengan tiga kawat, Pada tipe ini, prinsipnya sama

dengan sistem distribusi DC dengan tiga kawat, yang dalam hal ini terdapat dua

alternatif besar tegangan. Sebagai saluran netral disini dihubungkan pada tengah

belitan (center-tap) sisi sekunder trafo, dan diketanahkan, untuk tujuan pengamanan

personil. Tipe ini untuk melayani penyalur daya berkapasitas kecil dengan jarak

pendek, yaitu daerah perumahan dan pedesaan.

3. Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/240 Volt, Tipe ini untuk

melayani penyalur daya berkapasitas sedang dengan jarak pendek, yaitu daerah

perumahan pedesaan dan perdagangan ringan, dimana terdapat dengan beban 3 fasa.

4. Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/208 Volt.

5. Sistem distribusi tiga fasa dengan tiga kawat, Tipe ini banyak dikembangkansecara ekstensif. Dalam hal ini rangkaian tiga fasa sisi sekunder trafo dapat diperoleh

dalam bentuk rangkaian delta (segitiga) ataupun rangkaian wye (star/bintang).

Diperoleh dua alternatif besar tegangan, yang dalam pelaksanaannya perlu

diperhatikan adanya pembagian seimbang antara ketiga fasanya. Untuk rangkaian

delta tegangannya bervariasi yaitu 240 Volt, dan 480 Volt. Tipe ini dipakai untuk

melayani beban-beban industri atau perdagangan.

6. Sistem distribusi tiga fasa dengan empat kawat, Pada tipe ini, sisi sekunder

(output) trafo distribusi terhubung star,dimana saluran netral diambil dari titik

bintangnya. Seperti halnya padasistem tiga fasa yang lain, di sini perlu diperhatikan

keseimbangan beban antara ketiga fasanya, dan disini terdapat dua alternatif besar

tegangan.

C. Sistem Distribusi DC


9/17

Sistem distribusi DC adalah sistem saluran dengan tegangan DC (Direct

Current) menggunakan sistem tegangan searah. Arus searah ( DC ) sendiri adalah

arus yang mengalir dalam arah yang tetap (konstan). Dimana masing -

masing terminal selalu tetap polaritasnya. Misalkan sebagai kutub (+) selalu

menghasilkan polaritas positif begitu pula sebaliknya.Beberapa contoh sumber arus

searah ( DC ) adalah battery,accu, dynamo.

Jaringan distribusi arus searah (DC) dewasa ini jarang digunakan, walaupun ada

biasanya untuk daerah-daerah tertentu. Penggunaan jaringan DC ini dilakukan dengan

jalan menyearahkan terlebih dahulu arus bolak-balik ke arus searah dengan alat

penyearah Converter, sedangkan untuk merubah kembali dari arus bolak-balik ke arus

searah digunakan alat Inverter.

a. Drop Tegangan

b. Efisiensi


10/17

c. Metode Catu Daya


11/17


12/17

d. Hal-hal yang Kurang Menguntungkan Untuk kapasitas besar memerlukan pembangkit yang besar rugi-rugi besar

(sikat-sikat dan komutasinya), rugi-rugi mekanik dan listrik.

Sulit membuat generator DC bertegangan tinggi Resiko loncatan bunga apipada sikat.

Kapasitas besar Demensi Generator juga besar, mempersulit perakitannya. Sikat dan Komutasi perawatan dan penggantian komponen. Dianggap Ekonomis jika kapasitas daya maximumnya adalah 5 MW.


13/17

D. Keunggulan dan Kelemahana. Jaringan Distribusi ACKeuntungannya

1. Mudah menstransformasikan tegangannya, naik maupun turun.

2. Dapat mengatasi kesulitan dalam menyalurkan tenaga listrik untuk jarak jauh.

3. Dapat langsung digunakan untuk memparalelkan beberapa Pusat Pembangkit

Tenaga Listrik.

4. Dapat menyalurkan tiga atau empat tegangan dalam satu saluran, karena

menggunakan sistem tiga fasa. Sistem tiga fasa ini mempunyai kelebihan

dibandingkan sistem satu fasa, yaitu :

a) Daya yang disalurkan lebih besar

b) Nilai sesaat konstan

c) Medan magnit putarnya mudah diadakan

Kerugiannya

1. Untuk tegangan tinggi sering terjadi arus pemuatan (charging current).

2. Memerlukan stabilitas tegangan untuk kondisi dan sifat beban yang berubah-ubah.

3. Memerlukan tingkat isolasi yang tinggi untuk tegangan tinggi.4. Terjadinya efek kulit (skin effect), induktansi, dan kapasitansi untuk tegangan

tinggi.

b. Jaringan Distribusi DC

Keuntungannya

1. Isolasinya lebih sederhana,

2. Daya guna (efisiensi) lebih tinggi, karena faktor dayanya = 1

3. Tidak ada masalah stabilisasi dan perubahan frekuensi untuk penyaluran jarak

jauh. Tidak ada masalah arus pengisian (charging current) untuk tegangan tinggi,

4. Dianggap ekonomis bila jarak penyaluran lebih besar dari 1000 km untuk saluran

udara, dan lebih besar 50 km untuk saluran bawah tanah.

Kerugiannya


14/17

1. Pengubahan arus AC ke DC atau kebalikannya menggunakan peralatan Converter

atau Inverter, memerlukan biaya yang tinggi karena peralatan tersebut harganya

mahal.

2. Pada saat beban naik dan jarak penyaluran makin panjang, maka tegangan drop

makin tinggi.

Dari kedua sistem ini yang banyak digunakan dewasa ini adalah

sistem distribusi arus bolak-balik (AC).

E. AC vs DCWalaupun sistem kelistrikan pertama kali ditemukan dan diterapkan dalam

bentuk arus searah (DC), saat ini hampir semua energi listrik dibangkitkan,

ditransmisikan, dan didistribusikan dalam bentuk arus bolak-balik (AC). Dengan

menggunakan sistem AC, tegangan bisa dinaikkan dan diturunkan dengan mudah

sehingga energi listrik bisa disalurkan melalui saluran transmisi secara efisien dan

didistribusikan ke pelanggan secara aman. Konstruksi generator AC yang lebih

sederhana dibanding generator DC memungkinkan dibuatnya pembangkit listrik

berdaya ratusan MW (juta watt) yang efisien dan murah. Konstruksi motor AC yang

jauh sederhana dan kokoh dibanding motor DC menyebabkan motor AC bisa dipakaiuntuk bermacam penerapan termasuk penerapan di daerah eksplosif. Saat ini, sistem

kelistrikan DC hanya dipakai untuk tujuan-tujuan khusus.

Memang sistem AC jauh menguntungkan dibanding sistem DC karena tegangan

bisa dinaikkan dan diturunkan dengan mudah. Akan tetapi dengan sistem AC, semua

generator pembangkit yang terhubung ke sistem harus berputar secara serempak.

Adanya perubahan beban atau perubahan daya keluaran pembangkit skala besar akan

menyebakan tegangan dan frekuensi sistem berubah. Akibatnya, kegagalan di suatu

daerah bisa merembet ke daerah lain. Inilah yang menyebabkan terjadinya beberapa

kali pemadaman total di Amerika Utara, Eropa, Jepang, dan juga Indonesia. Karena

Indonesia terdiri atas banyak pulau, interkoneksi sulit dilakukan karena memerlukan

kabel bawah laut yang mahal.


15/17

Berbeda dengan sistem AC, interkoneksi sistem DC tidak mensyaratkan

frekuensi yang sama pada semua generator. Transmisi daya dengan sistem DC juga

lebih murah dibanding dengan sistem AC. Sebagai gambaran sederhana, transmisi

daya AC memerlukan paling tidak tiga konduktor sedangkan dengan sistem DC

hanya diperlukan satu konduktor. Kabel sistem DC juga lebih sederhana dan murah

dibanding sistem AC. Dengan sistem DC, kegagalan di suatu daerah tidak akan

merembet ke daerah lain sehingga pemadaman total bisa dihindari. Dengan sistem

DC, pembangkit berbasis sel surya serta sel hidrogen yang memang menghasilkan

listrik DC bisa langsung dihubungkan ke jaringan listrik tanpa menggunakan

peralatan antara yang mahal. Pembangkit berbasis tenaga angin, mikrohidro, ombak

laut, dan pasang surut air laut bisa disambungkan ke jaringan dengan mudah jika

sistemnya DC. Karena penghantarnya murah, pembangkit panas bumi dan tenaga air

skala besar yang letaknya jauh dari konsumen menjadi layak untuk dibangun. Dengan

sistem DC, pulau-pulau kecil bisa mendapatkan listrik tanpa membangun PLTD yang

boros dan memerlukan banyak pemeliharaan. Semua potensi energi yang ada di suatu

daerah bisa dimanfaatkan dengan baik jika interkoneksi tersedia. Artinya,

ketergantungan suatu daerah terhadap sumber energi yang berasal dari daerah lainmenjadi berkurang jika tersedia sarana interkoneksi. Selain itu, transmisi DC

tegangan tinggi mempunyai konstruksi yang lebih sederhana dan kurang berbahaya

dibanding transmisi AC. Oleh sebab itu, demo-demo anti SUTET yang sering terjadi

diharapkan akan berkurang jika kita menggunakan sistem DC.

Walaupun interkoneksi dengan sistem DC jauh lebih menguntungkan dibanding

sistem AC, generator pembangkit skala besar tetap lebih murah jika menggunakan

generator AC. Di sisi konsumen, motor AC (konsumen terbesar energi listrik) juga

tetap lebih efisien dibanding motor DC. Oleh sebab itu, pembangkit dan konsumen

akan tetap lebih efisien jika menggunakan sistem AC. Hanya interkoneksi dan kabel

transmisi akan lebih murah jika menggunakan sistem DC. Artinya, kita memerlukan

penyearah (merubah AC menjadi DC) di sisi pembangkit dan memerlukan inverter

(merubah DC menjadi AC) di sisi konsumen. Karena penyearah dan inverter ini


16/17

cukup mahal, ada jarak minimum yang menentukan kapan sistem DC lebih ekonomis

dibanding sistem DC. Dari banyak studi, transmisi DC dengan hantaran udara akan

lebih ekonomis dari sistem AC jika jaraknya lebih dari 400 km. Jika menggunakan

kabel bawah tanah atau bawah laut, sistem DC lebih ekonomis dari sistem AC jika

jaraknya lebih dari 40 km.

Sebenarnya, penggunaan sistem DC untuk mengatasi masalah kelistrikan juga

bukanlah barang baru. Transmisi DC pertama kali dibangun tahun 1954 di Swedia

untuk menyambungkan kelistrikan di daratan utama dengan pulau wisata Gotland.

Sumber energi di daratan utama berasal dari PLTA yang ramah lingkungan. Sistem

DC dipakai untuk menyatukan sistem kelistrikan Jepang utara dan selatan yang

berbeda frekuensi. Kabel DC bawah laut dipakai untuk menyambung sistem

kelistrikan di Perancis dan Inggris. Sistem DC dipilih karena Perancis tidak mau

terganggu jika ada gangguan di Inggris, atau sebaliknya. Transmisi DC sepanjang

1600 km dipakai untuk menyalurkan energi dari PLTA yang sangat besar (18 GW) di

Itaipu, Brasil, menuju pusat bebannya. Norwegia mengekspor energi listrik yang

dihasilkan oleh PLTA-nya ke Belanda melalui kabel laut sejauh 460 km. Cina

membangun transmisi DC terbesar di dunia untuk menyalurkan energi yangdibangkitkan oleh PLTA 24 GW (terbesar di dunia) menuju pusat-pusat industrinya.

Pembangkit-pembangkit besar tenaga angin di beberapa negara Eropa disambungkan

ke sistem kelistrikan nasional dengan menggunakan kabel DC. Philipina membangun

pembangkit panas bumi skala besar, di salah satu pulaunya dan menyalurkannya

menuju pusat beban, Manila, dengan menggunakan kabel DC bawah laut. Para

insinyur listrik di Eropa sedang merencanakan pembangunan pusat pembangkit

energi matahari skala besar di gurun Sahara, Afrika, dan menyalurkannya dengan

kabel DC menuju Eropa. PT. PLN berencana membangun PLTU mulut tambang di

Muara Enim dan menyalurkannya ke pulau Jawa dengan menggunakan sistem DC.

Dengan menggunakan sistem DC, gangguan di pulau Sumatra tidak akan

mengganggu sistem di Jawa, demikian pula sebaliknya. Dengan menggunakan teknik


17/17

kendali tertentu, sistem DC juga bisa dirancang untuk memperbaiki kestabilan sistem

kelistrikan secara keseluruhan.

Distribusi Tegangan Ac Dan Dc

Documents

Transcript of Distribusi Tegangan Ac Dan Dc