SISTEM TENAGA LISTRIK

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. Fungsi distribusi tenaga listrik yaitu :

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

jaringan distribusi.

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

kuadrat 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 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 konsumen-konsumen. 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 daerah-daerah 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 nilai tegangan berbeda-beda.

PERMASALAHAN - PERMASALAHAN PENYALURAN TENAGA LISTRIK

A. Kapasitas yang besar

Makin padat suatu daerah, makin tinggi beban pelayanannya. Dan ini akan mengganggu

kestabilan tegangan.

B. Tempat yang jauh

Perbedaan antara saluran transimisi dan distribusi yaitu fenomena antara keduanya, pada

saluran transmisi fenomenanya lebih kapasitif sehingga menyebabkan tegangan

penyaluran di sisi kirim dan sisi terima selalu berbeda, bisa tegangan sisi kirim lebih

besar dari sisi terima atau sebaliknya. Sedangkan pada saluran distribusi fenomenanya

transien sehingga menyebabkan tegangan penyaluran sisi kirim selalu lebih besar

daripada sisi terima. Kondisi ini oleh PLN diantisipasi dengan menaikkan tegangan trafo

distribusi dari 220 volt menjadi 230 volt.

C. Kerugian daya

Semakin jauh letak beban dari sumber energi listrik (dalam hal ini pada saluran distribusi

adalah gardu induk), akibatnya rugi daya makin besar. Hal ini didapat dari perumusan

bahwa disipasi daya merupakan perkalian kuadrat arus dengan resistansi saluran.

Semakin panjang saluran, resistansi salurannya makin besar pula. Oleh karena itu, pada

distribusi tenaga listrik beban paling besar diletakkan paling dekat dengan gardu induk.

Arus pada saluran ini (dekat dengan gardu induk) merupakan yang paling besar pada

saluran distribusi.

D. Kualitas daya

Buruknya kualitas daya listrik sangat berpengaruh pada konsumen listrik secara

langsung. Beberapa hal yang menyebabkan turunnya kualitas daya listrik yaitu fluktuasi

tegangan (akibat pembebana lebih, drop tegangan atau tegangan getar (flicker voltage)),

fluktuasi frekuensi sistem, tegangan kedip (dip voltage), harmonisa tegangan, unbalance

voltage dan interupsi atau pemadaman listrik. Halhal tersebut dapat mengakibatkan

turunnya usia perlatan, redupnya intensitas penerangan (lampu), menurunya kualitas

produksi industri dan lain-lain.

E. Kontinuitas

Kontinuitas penyaluran energi listrik erat hubunganya dengan keandalan sistem jaringan.

Ketika terjadi gangguan pada sistem atau sedang ada pemeliharaan jaringan, pengaturan

dan pengoperasian harus baik sehingga pemadaman bisa diminimalkan. Selain itu,

kecepatan melakukan pengalihan beban ke sumber pengisian cadangan, sekaligus

mengisolasikan gangguan juga berpengaruh. Hal ini juga bergantung pada tersedianya

sumber pengisian cadangan serta apakah gangguan pada jaringan yang timbul dapat

segera diketahui atau tidak.

F. Fleksibilitas

Beban listrik selalu berubah-ubah dari waktu ke waktu. Jaringan distribusi yang baik

harus mampu fleksibel dalam menanggapi perubahan beban ini.

G. Keandalan

Keandalan sistem harus ditunjang oleh sistem proteksi yang baik. Buruknya keandalan

berakibat fatal pada konsumen (beban) sehingga diharapkan dengan tingginya level

keandalan sistem, maka pemadaman akibat gangguan ataupun pemeliharaan jaringan

dapat diminimalisir.

H. Ekonomis

Sistem kelistrikan harus dioperasikan secara ekonomis tetapi dengan tetap

memperhatikan keandalan dan kualitasnya. Misalnya pada pengamana jaringan,

digunakan yang sesuai dengan kebutuhan tidak harus yang paling tinggi kapasitasnya

apabila memang belum dibutuhkan. Ekonomis dalam pengoperasian sangat erat

kaitannya dengan sistem interkoneksi. Dengan adanya interkoneksi, pengaturan

pembangkit untuk menyesuaikan dengan permintaan beban yang berubah sewaktu-waktu

dapat dilakukan sehingga daya listrik dapat tersalurkan dengan efisien.

KLASIFIKASI SALURAN TENAGA LISTRIK

A. Menurut harga tegangan

Distribusi primer

Sistem jaringan distribusi primer atau sering disebut jaringan distribusi tegangan

tinggi (JDTT) ini terletak antara gardu induk dengan gardu pembagi, yang

memiliki tegangan sistem lebih tinggi dari tegangan terpakai untuk konsumen.

Standar tegangan untuk jaringan distribusi primer ini adalah 6 kV dan 20 kV

(sesuai standar PLN). Saat ini jaringan distribus 6 kV sudah tidak digunakan lagi

oleh PLN.

Distribusi sekunder

Sistem jaringan distribusi sekunder atau sering disebut jaringan distribusi tegangan

rendah (JDTR), merupakan jaringan yang berfungsi sebagai penyalur tenaga listrik

dari gardu-gardu pembagi (gardu distribusi) ke pusat-pusat beban (konsumen

tenaga listrik). Besarnya standar tegangan untuk jaringan ditribusi sekunder ini

adalah 110/220 V untuk sistem lama, dan 220/380 V untuk sistem baru, serta

440/550 V untuk keperluam industri. Besarnya tegangan maksimum yang

diizinkan adalah 3 sampai 4 % lebih besar dari tegangan nominalnya. Penetapan ini

sebanding dengan besarnya nilai tegangan jatuh (voltage drop) yang telah dibatasi

bahwa rugi-rugi daya pada suatu jaringan adalah 15 %. Dengan adanya pembatasan

tersebut stabilitas penyaluran daya ke pusat-pusat beban tidak terganggu. Alasan

mengapa jaringan 110 volt tidak digunakan lagi yaitu drop tegangan lebih besar

dan coverage area lebih kecil sehingga memerlukan banyak gardu induk untuk

menyuplai seluruh area beban.

B. Menurut bentuk tegangan

Saluran DC

Dewasa ini jaringan distribusi arus searah (DC) jarang digunakan walaupun ada

beberapa daerah tertentu yang menerapkannya. Beberapa keuntungan sistem arus

searah (DC) yaitu :

Rugi daya akibat saluran lebih kecil karena disipasi daya hanya

dipengaruhi resistansi.

Isolasinya lebih sederhana.

Efisiensi lebih tinggi, karena faktor daya 1.

Tidak ada masalah stabilitas dan perubahan frekuensi untuk penyaluran

jarak jauh.

Tidak ada masalah arus pengisian (charging current) untuk tegangan

tinggi.

Dianggap ekonomis bila jarak penyaluran lebih besar dari 1000 km untuk

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

Kekurangannya :

Generator DC tidak bisa dibuat dengan daya yang besar karena tegangan

yang besar. Oleh karena itu, pembangkitan tegangan tinggi DC dilakukan

dengan membangkitkan tegangan tinggi AC lalu dengan peralatan

converter didapat tegangan tinggi DC, lalu pada sisi beban tegangan ini di

inverter untuk mendapat tegangan AC kembali.

Pembangunan gardu induk lebih mahal karena peralatan converter dan

inverter butuh biaya yang sangat besar.

Saluran AC

Keuntungannya :

Mudah mentransformasikan tegangan, baik menaikkan atau menurunkan.

Dapat langsung digunakan untuk memparalelkan beberapa pusat

pembangkit tenaga listrik.

Dapat menyalurkan tiga atau empat tegangan dalam satu saluran, karena

menggunakan sistem tiga fasa. Sistem tiga fasa lebih menguntungkan

disbanding sistem 1 phasa karena daya yang disalurkan lebih besar dan

nilai sesaat konstan.

Kekurangannya :

Pada tegangan tinggi sering terjadi arus pemuatan (charging current).

Memerlukan stabilitas tegangan untuk kondisi dan sifat beban yang

berubah-ubah.

Isolasi lebih rumit dan lebih mahal.

Rugi daya akibat penyaluran daya listrik lebih besar karena dipengaruhi

leh parameter resistansi dan reaktansi.

C. Cara pemasangan penghantarnya

Saluran udara

Keuntungan :

Lebih fleksibel dan leluasa dalam upaya perluasan beban.

Dapat digunakan untuk penyaluran tenaga listrik pada tegangan ekstra

tinggi.

Lebih mudah dalam pemasangannya.

Bila terjadi gangguan hubung singkat, mudah diatasi dan dideteksi.

Kekurangan :

Mudah dipengaruhi oleh kondisi cuaca buruk, bahaya petir, badai,

tertimpa pohon dan sebaginya.

Untuk wilayah yang penuh dengan bangunan tinggi, sukar untuk

menempatkan saluran.

Estetika kurang karena menganggu pemandangan, terutama pada

perkotaan.

Saluran bawah tanah

Keuntungan :

Tidak terpengaruh oleh kondisi cuaca buruk, bahaya petir, badai, tertimpa

pohon dan sebaginya.

Tidak mengganggu pandangan (estetika lebih baik).

Tegangan drop lebih rendah karena maslah induktansi bisa diabaikan.

Mempunyai batas umur pakai dua kali lipat dari saluran udara.

Kekurangan :

Biaya investasi pembangunan lebih mahal dibanding-kan dengan saluran

udara.

Saat terjadi gangguan hubung singkat, usaha pencarian titik gangguan

tidak mudah (susah).

Perlu pertimbangan-pertimbangan teknis yang lebih mendalam di dalam

perencanaan, khususnya untuk kondisi tanah yang dilalui. Misalkan

instalasi dibawah jalan raya, perlu dipertimbangkan isolasi yang baik agar

tidak mendapat imbas mekanis (kendaraan).

Saluran bawah laut

Keuntungan :

Meningkatkan efisiensi waktu dan biaya. Misalkan batu bara banyak

tersebar di Pulau Sumatera, dengan menggunakan kabel bawah laut dapat

mengurangi efisiensi ongkos angkutan batu bara ke pembangkit di Pulau

Jawa sehingga lebih murah.

Berfungsi untuk interkoneksi sistem (transmisi).

Kekurangan :

Faktor non teknis seperti kabel terkena jangakar kapal, bisa menyebabkan

terputusnya penyaluran daya.

Perlu pertimbangan-pertimbangan teknis yang lebih mendalam di dalam

perencanaan, khususnya untuk kondisi air laut yang dilalui. Bahan isolasi

yang dipilih harus sesuai dengan kondisi karakteristik air laut di tempat

tersebut.

D. Menurut susunan (konfigurasi) salurannya

Saluran konfigurasi horizontal

Saluran konfigurasi vertikal

Saluran konfigurasi delta

(Pada bagian ini akan dijelaskan lebih detil pada subbab konfigurasi jaringan).

E. Menurut susunan rangkain

Saluran distribusi radial

Saluran distribusi ring

Saluran distribusi spindal

Saluran distribusi mesh

(Pada bagian ini akan dijelaskan lebih detil pada subbab jenis susunan rangkain

jaringan distribusi).

KONFIGURASI JARINGAN

A. Saluran Konfigurasi Horizontal

Saluran dikatakan konfigurasi horizontal apabila saluran fasa terhadap fasa yang lain

atau terhadap netral, atau saluran positif terhadap negatif (sistem DC) membentuk garis

horizontal.

Keuntungan :

Tekanan angina yang terjadi, terfokus pada wilayah cross-arm.

Dapat digunakan untuk saluran tiga fasa double circuit.

Kekurangan :

Lebih banyak menggunakan cross-arm.

Beban tiang (tekanan ke bawah) lebih berat.

Lebih banyak mengunakan isolator.

B. Saluran Konfigurasi Vertikal

Saluran dikatakan memiliki konfigurasi vertikal apabila saluran tersebut membentuk

garis vertikal.

Keuntungan :

Sangat cocok untuk wilayah yang memiliki bangunan tinggi.

Beban tiang (tekanan ke bawah) lebih sedikit.

Isolator jenis pasak (pin insulator) jarang digunakan.

Tanpa menggunakan cross-arm.

Kekurangan :

Tekanan angin merata di bagian tiang.

Terbatas hanya untuk saluran tiga fasa single circuit.

C. Saluran Konfigurasi Delta

Konfigurasi saluran dikatakan delta apabila kedudukan satu sama lain membentuk suatu

segitiga (delta).

Keuntungan :

Harga reaktansi seimbang.

JENIS SUSUNAN RANGKAIN JARINGAN DISTRIBUSI

A. Saluran distribusi radial

Saluran distribusi radial terbuka Saluran distribusi paralel

(dengan tie dan switch terpisah)

Bentuk jaringan ini merupakan bentuk yang paling sederhana, banyak digunakan dan

murah. Dinamakan radial karena saluran ini ditarik secara radial dari suatu titik yang

merupakan sumber dari jaringan itu dan dicabang-cabangkan ke titik-titik beban yang

dilayani, seperti terlihat pada gambar.

Catu daya berasal dari satu titik sumber dan karena adanya pencabangan-pencabangan

tersebut, maka arus beban yang mengalir disepanjang saluran menjadi tidak sama

sehingga luas penampang konduktor pada jaringan bentuk radial ini ukurannya tidak

sama karena arus yang paling besar mengalir pada jaringan yang paling dekat dengan

gardu induk. Sehingga saluran yang paling dekat dengan gardu induk ini ukuran

penampangnya relatif besar dan saluran cabang-cabangnya makin ke ujung dengan arus

beban yang lebih kecil mempunyai ukuran konduktornya lebih kecil pula.

Untuk melokalisir gangguan pada bentuk radial ini biasanya dilengkapi dengan

peralatan pengaman, fungsinya untuk membatasi daerah yang mengalami pemdaman

total, yaitu daerah saluran sesudah atau dibelakang titik gangguan selama gangguan

belum teratasi.

Keuntungan :

1. Bentuknya sederhana.

2. Biaya investasinya murah.

3. Arus gangguan lebih kecil.

4. Pengaman terhadap arus gangguan lebih mudah.

5. Lebih mudah meramalkan dan mengatur aliran daya.

Kekurangan :

1. Kualitas pelayanan dayanya relatif jelek, karena rugi tegangan dan rugi daya yang

terjadi pada saluran relatif besar.

2. Kontinuitas pelayanan daya kurang terjamin sebab antara titik sumber dan titik

beban hanya ada satu alternatif saluran sehingga bila saluran tersebut mengalami

gangguan maka akan mengalami “black out” secara total.

Perbedaan utama dari saluran distribusi radial terbuka dan parallel yaitu

adanya tie and switch pada saluran radial parallel. Keuntungannya yaitu kontinuitas

pelayanan lebih terjamin (karena saat terjadi trip, tie and switch akan aktif dan

menghubungkan rangkaian pada sumber lain (GI lain), kapasitas lebih baik dan dapat

melayani beban maksimum. Meski demikian kekurangannya yaitu peralatan proteksi

menjadi lebih banyak dan biaya pembangunan lebih mahal.

B. Saluran distribusi ring

Jaringan ini merupakan distribusi ring, disebut juga bentuk jaringan loop. Susunan

rangkaian saluran membentuk ring, seperti terlihat pada gambar yang memungkinkan

titik beban terlayani dari dua arah saluran, sehingga kontinuitas pelayanan lebih terjamin

serta kualitas dayanya menjadi lebih baik, karena drop tegangan dan rugi daya pada

saluran menjadi lebih kecil. Akan tetapi, pengoperasiaan distribusi jenis ini cukup sulit.

Harus dilakukan penuh kehatian-hatian dan mudah gagal. Terdapat tie switch normally

close pada jaringan jenis ini. Akan berfungsi ketika kedua titik saling dihubungkan, di

sinilah mengapa jaringan ini dikatakan sulit pengoperasiannya. Ketika akan dilakukan

penyambungan pada kedua jalur, jika terdapat beda potensial maka akan ada arus yang

mengalir dan dapat menyebabkan kebakaran. Biasanya untuk mempermudah

penyambungan kedua jalur ini, dipilih ketika beban minimum.

C. Saluran distribusi spindal

Sistem jaringan distribusi speindel sangat cocok untuk memenuhi kebutuhan-

kebutuhan antara lain :

1. Peningkatan keandalan atau kontinuitas pelayanan sistem.

2. Menurunkan atau menekan rugi-rugi akibat gangguan.

3. Sangat baik untuk mensuplai daerah beban yang memiliki kerapatan beban yang

cukup tinggi.

4. Perluasan jaringan mudah dilakukan.

5. Sistem ini cocok untuk melayani kota-kota besar dimana beban tersebar dimana-

mana.

Ciri utama jaringan distribusi jenis ini yaitu adanya express feeder. Fungsinya yaitu

tetap aktif atau mengalirkan arus meskipun terjadi saat trip gangguan.

D. Saluran distribusi mesh

Sistem network/mesh ini merupakan sistem penyaluran tenaga listrik yang dilakukan

secara terus-menerus oleh dua atau lebih feeder pada gardu-gardu induk dari beberapa

Pusat Pembangkit Tenaga Listrik yang bekerja secara paralel. Sistem ini merupakan

pengembangan dari sistem-sistem yang terdahulu dan merupakan sistem yang paling

baik serta dapat diandalkan, mengingat sistem ini dilayani oleh dua atau lebih sumber

tenaga listrik. Selain itu junlah cabang lebih banyak dari jumlah titik feeder.

Keuntungan yang bisa didapat dari sistem ini cukup banyak yaitu kontinuitas

penyaluran daya listrik dapat dilakukan terus-menerus dengan menggunakan dua atu

lebih feeder, dapat digunakan pada daerah-daerah yang memiliki tingkat kepadatan yang

tinggi, memiliki kapasitas dan kontinuitas pelayanan sangat baik, gangguan yang terjadi

pada salah satu saluran tidak akan mengganggu kontinuitas sistem.,tingkat keandalan

tinggi dan jumlah cabang lebih banyak dari jumlah titik feeder. Ciri utama saluran jenis

ini yaitu banyaknya jumlah GI yang terhubung. Hal ini sering dimaksudkan untuk

jaringan distrbusi tempat-tempat penting, mislanya istana presiden. Meski demikian

kelemahan dari jenis distribusi ini yaitu biaya konstruksi dan pembangun lebih tinggi

serta seeting alat proteksi lebih sukar.