Sistem Distribusi Primer Dan Sekunder

BAB II

JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

2.1. Umum

Pusat tenaga listrik umumnya terletak jauh dari pusat bebannya. Energi listrik

yang dihasilkan pusat pembangkitan disalurkan melalui jaringan transmisi. Tegangan

generator pembangkit relatif rendah (6 kV – 24 kV). Maka tegangan ini dinaikin dengan

transformator daya ke tegangan yang lebih tinggi antara 150 kV – 500 kV. Tujuan

peningkatan tegangan ini, selain mempebesar daya hantar dari saluran (berbanding lurus

dengan kwadrat tegangan), juga untuk memperkecil rugi daya dan susut tegangan pada

saluran transmisi. Penurunan tegangan dari jaringan tegangan tinggi/ekstra tinggi

sebelum ke konsumen dilakukan dua kali. Yang pertama dilakukan di gardu induk (GI),

menurunkan tegangan dari 500 kV ke 150 kV atau dari 150 kV ke 70 kV. Yang kedua

dilakukan pada gardu induk distribusi dari 150 kV ke 20 kV atau dari 70 kV ke 20kV.

Saluran listrik dari sumber pembangkit tenaga listrik sampai transformator terakhir,

sering disebut juga sebagai saluran transmisi, sedangkan dari transformator terakhir,

sampai konsumen terakhir disebut saluran distribusi atau saluran primer. Ada dua

macam saluran transmisi/distribusi PLN yaitu saluran udara (overhead lines) dan saluran

kabel bawah tanah (underground cable). Kedua cara penyaluran tersebut masing-masing

mempunyai keuntungan dan kerugian. Dari segi estetik, saluran bawah tanah lebih

disukai dan juga tidak mudah terganggu oleh cuaca buruk: hujan, petir, angin, dan

Universitas Sumatera Utara

sebagainya namun saluran bawah tanah jauh lebih mahal dibanding saluran udara, tetapi

saluran bawah tanah tidak cocok untuk daerah rawan banjir karena bila terjadi gangguan

akan berbahaya.

2.2. Sistem Jaringan Distribusi

Ada tiga bagian penting dalam proses penyaluran tenaga listrik, yaitu:

Pembangkitan, Penyaluran (transmisi) dan distribusi seperti pada gambar berikut :

Gambar 2.1. Tiga komponen utama dalam Penyaluran Tenaga Listrik

Tegangan sistem distribusi dapat dikelompokan menjadi 2 bagian besar, yaitu

distribusi primer (20kV) dan distribusi sekunder (380/220V). Jaringan distribusi 20kV

sering disebut Sistem Distribusi Tegangan Menengah dan jaringan distribusi 380/220V

sering disebut jaringan distribusi sekunder atau disebut Jaringan Tegangan Rendah

380/220V.


2.2.1. Jaringan Pada Sistem Distribusi Primer

Jaringan Pada Sistem Distribusi tegangan menengah (Primer 20kV) dapat

dikelompokkan menjadi lima model, yaitu Jaringan Radial, Jaringan hantaran

penghubung (Tie Line), Jaringan Lingkaran (Loop), Jaringan Spindel dan Sistem Gugus

atau Kluster.

a. Jaringan Radial

Sistem distribusi dengan pola Radial seperti Gambar 2.2. Adalah sistem

distribusi yang paling sederhana dan ekonomis. Pada sistem ini terdapat beberapa

penyulang yang menyuplai beberapa gardu distribusi secara radial.

Gambar 2.2. Konfigurasi Jaringan Radial

Dalam penyulang tersebut dipasang gardu-gardu distribusi untuk konsumen.

Gardu distribusi adalah tempat dimana trafo untuk konsumen dipasang. Bisa dalam

bangunan beton atau diletakan diatas tiang. Keuntungan dari sistem ini adalah sistem ini

tidak rumit dan lebih murah dibanding dengan sistem yang lain.


Namun keandalan sistem ini lebih rendah dibanding dengan sistem lainnya.

Kurangnya keandalan disebabkan karena hanya terdapat satu jalur utama yang

menyuplai gardu distribusi, sehingga apabila jalur utama tersebut mengalami gangguan,

maka seluruh gardu akan ikut padam.

Kerugian lain yaitu mutu tegangan pada gardu distribusi yang paling ujung

kurang baik, hal ini dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada diujung saluran.

b. Jaringan Hantaran Penghubung (Tie Line)

Sistem distribusi Tie Line seperti Gambar 2.3. digunakan untuk pelanggan

penting yang tidak boleh padam (Bandar Udara, Rumah Sakit, dan lainlain).

Gambar 2.3. Konfigurasi Jaringan Hantaran Penghubung

Sistem ini memiliki minimal dua penyulang sekaligus dengan tambahan

Automatic Change Over Switch / Automatic Transfer Switch, setiap penyulang

terkoneksi ke gardu pelanggan khusus tersebut sehingga bila salah satu penyulang

mengalami gangguan maka pasokan listrik akan di pindah ke penyulang lain.


c. Jaringan Lingkar (Loop)

Pada Jaringan Tegangan Menengah Struktur Lingkaran (Loop) seperti Gambar

2.4. dimungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk, sehingga dengan demikian

tingkat keandalannya relatif lebih baik.

Gambar 2.4. Konfigurasi Jaringan Loop

d. Jaringan Spindel

Sistem Spindel seperti pada Gambar 2.5. adalah suatu pola kombinasi jaringan

dari pola Radial dan Ring. Spindel terdiri dari beberapa penyulang (feeder) yang

tegangannya diberikan dari Gardu Induk dan tegangan tersebut berakhir pada sebuah

Gardu Hubung (GH).


Gambar 2.5. Konfigurasi Jaringan Spindel

Pada sebuah spindel biasanya terdiri dari beberapa penyulang aktif dan sebuah

penyulang cadangan (express) yang akan dihubungkan melalui gardu hubung. Pola

Spindel biasanya digunakan pada jaringan tegangan menengah (JTM) yang

menggunakan kabel tanah/saluran kabel tanah tegangan menengah (SKTM).

Namun pada pengoperasiannya, sistem Spindel berfungsi sebagai sistem Radial.

Di dalam sebuah penyulang aktif terdiri dari gardu distribusi yang berfungsi untuk

mendistribusikan tegangan kepada konsumen baik konsumen tegangan rendah (TR) atau

tegangan menengah (TM).

e. Sistem Gugus atau Sistem Kluster


Konfigurasi Gugus seperti pada Gambar 2.6. banyak digunakan untuk kota besar

yang mempunyai kerapatan beban yang tinggi. Dalam sistem ini terdapat Saklar

Pemutus Beban, dan penyulang cadangan.

Gambar 2.6. Konfigurasi Sistem Kluster

Dimana penyulang ini berfungsi bila ada gangguan yang terjadi pada salah satu

penyulang konsumen maka penyulang cadangan inilah yang menggantikan fungsi suplai

kekonsumen.


2.2.2. Sistem Distribusi Sekunder (Jaringan Tegagan Rendah 380/220V)

Sistem distribusi sekunder seperti pada Gambar 2.7. merupakan salah satu bagian

dalam sistem distribusi, yaitu mulai dari gardu trafo sampai pada pemakai akhir atau

konsumen.

Gambar 2.7. Hubungan tegangan menengah ke tegangan rendah dan konsumen

Melihat letaknya, sistem distribusi ini merupakan bagian yang langsung berhubungan

dengan konsumen, jadi sistem ini selain berfungsi menerima daya listrik dari sumber

daya (trafo distribusi), juga akan mengirimkan serta mendistribusikan daya tersebut ke


konsumen. Mengingat bagian ini berhubungan langsung dengan konsumen, maka

kualitas listrik selayaknya harus sangat diperhatikan.

Jatuh tegangan pada sistem distribusi mencakup jatuh tegangan pada:

1. Penyulang Tegangan Menengah (TM)

2. Transformator Distribusi

3. Penyulang Jaringan Tegangan Rendah

4. Sambungan Rumah

5. Instalasi Rumah.

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. Jatuh tegangan

yang di-ijinkan tidak boleh lebih dari 5% (ΔV ≥ 5%). Secara umum ΔV dibatasi sampai

dengan 3,5%.

2.3. Transformator

2.3.1 Umum

Transformator merupakan suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan

mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang

lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet.

Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis, dan

dua buah kumparan, yaitu kumparan primer, dan kumparan sekunder. Rasio perubahan


tegangan akan tergantung dari rasio jumlah lilitan pada kedua kumparan itu. Biasanya

kumparan terbuat dari kawat tembaga yang dibelit seputar “kaki” inti transformator.

Penggunaan transformator yang sangat sederhana dan andal merupakan salah

satu alasan penting dalam pemakaiannya dalam penyaluran tenaga listrik arus bolak-

balik, karena arus bolak – balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan

penyaluran tenaga listrik. Pada penyaluran tenaga listrik arus bolak-balik terjadi

kerugian energi sebesar I2R watt. Kerugian ini akan banyak berkurang apabila tegangan

dinaikkan setinggi mungkin. Dengan demikian maka saluran – saluran transmisi tenaga

listrik senantiasa mempergunakan tegangan yang tinggi. Hal ini dilakukan terutama

untuk mengurangi kerugian energi yang terjadi, dengan cara mempergunakan

transformator untuk menaikkan tegangan listrik di pusat listrik dari tegangan generator

yang biasanya berkisar antara 6 kV sampai 20 kV pada awal transmisi ke tegangan

saluran transmisi antara 100 kV sampai 1000 kV, kemudian menurunkannya lagi pada

ujung akhir saluran ke tegangan yang lebih rendah.

Transformator yang dipakai pada jaringan tenaga listrik merupakan

transformator tenaga. Disamping itu ada jenis – jenis transformator lain yang banyak

dipergunakan, dan yang pada umumnya merupakan transformator yang jauh lebih kecil.

Misalnya transformator yang dipakai di rumah tangga untuk menyesuaikan tegangan

dari lemari es dengan tegangan yang berasal dari jaringan listrik umum. Atau

transformator yang lebih kecil, yang dipakai pada lampu TL. Atau, lebih kecil lagi,

transformator – transformator “mini” yang dipergunakan pada berbagai alat elektronik,

seperti pesawat penerima radio, televisi, dan lain sebagainya.


2.3.2. Konstruksi Transformator

Pada dasarnya transformator terdiri dari kumparan primer dan sekunder yang

dibelitkan pada inti ferromagnetik. Transformator yang menjadi fokus bahasan disini

adalah transformator daya.

Konstruksi transformator daya ada dua tipe yaitu tipe inti ( core type ) dan tipe

cangkang ( shell type ). Kedua tipe ini menggunakan inti berlaminasi yang terisolasi satu

sama lainnya, dengan tujuan untuk mengurangi rugi-rugi arus eddy.

Tipe inti ( Core form )

Tipe inti ini dibentuk dari lapisan besi berisolasi berbentuk persegi dan kumparan

transformatornya dibelitkan pada dua sisi persegi. Pada konstruksi tipe inti, lilitan

mengelilingi inti besi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8. Konstruksi transformator tipe inti ( core form )

Sedangkan konstruksi intinya umumnya bebrbentuk huruf L atau huruf U, seperti pada

Gambar 2.9.


Gambar. 2.9. Konstruksi lempengan logam inti transformator bentul L dan U

Tipe cangkang ( Shell form )

Jenis konstruksi transformator yang kedua yaitu tipe cangkang yang dibentuk

dari lapisan inti berisolasi, dan kumparan dibelitkan di pusat inti. Pada transformator ini,

kumparan atau belitan transformator dikelilingi oleh inti.

Gambar 2.10. Transformator tipe cangkang ( shell form )

Sedangkan konstruksi intinya umumnya berbentuk huruf E, huruf I atau huruf F,

seperti pada Gambar 2.11.

Gambar. 2.11. Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E, I dan F


2.3.3. Prinsip Kerja Transformator

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah dan menyalurkan

energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui

suatu gandengan megnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Transformator di gunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun

elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya

tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya, kebutuhan akan

tegangan tinggi dalam pengiriman daya jarak jauh.

Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang

bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektrik namun berhubungan

secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi ( reluctance ) rendah. Apabila

kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak-

balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk

jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan

primer maka di kumparan primer terjadi induk si sendiri ( self induction ) dan terjadi pula

induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer atau

disebut sebagai induksi bersama ( mutual induction ) yang menyebabkan timbulnya

fluks magnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder jika rangkaian

sekunder di bebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara

magnetisasi ).

dtφd

N=e ………………………………………..( 2.1 )


Dimana : e = gaya gerak listrik ( ggl ) [ volt ]

N = jumlah lilitan

dtφd

= perubahan fluks magnet

Perlu diingat bahwa hanya tegangan listrik arus bolak-balik yang dapat

ditransformasikan oleh transformator, sedangkan dalam bidang elektronika,

transformator digunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban untuk

menghambat arus searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara rangkaian.

Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk mengurangi

reluktansi ( tahanan magnetis ) dari rangkaian magnetis ( common magnetic circuit ).

2.4. Gangguan Hubung Singkat

Gangguan hubung singkat pada jaringan listrik, dapat terjadi antara phasa dengan

phasa (2 phasa atau 3 phasa) dan gangguan antara phasa ke tanah. Timbulnya gangguan

bisa bersifat temporer (non persistant) dan gangguan yang bersifat permanent

(persistant).

Gangguan yang bersifat temporer, timbulnya gangguan bersifat sementara,

sehingga tidak memerlukan tindakan. Gangguan tersebut akan hilang dengan sendirinya

dan jaringan listrik akan bekerja normal kembali. Jenis gangguan ini ialah : timbulnya

flashover antar penghantar dan tanah (tiang, traverse atau kawat tanah) karena sambaran

petir, flashover dengan pohon-pohon, dan lain sebagainya.


Gangguan yang bersifat permanen (persistant), yaitu gangguan yang bersifat

tetap. Agar jaringan dapat berfungsi kembali, maka perlu dilaksanakan perbaikan

dengan cara menghilangkan gangguan tersebut.

Gangguan ini akan menyebabkan terjadinya pemadaman tetap pada jaringan

listrik dan pada titik gangguan akan terjadi kerusakan yang permanen. Contoh:

menurunnya kemampuan isolasi padat atau minyak trafo. Di sini akan menyebabkan

kerusakan permanen pada trafo, sehingga untuk dapat beroperasi kembali harus

dilakukan perbaikan.

Beberapa, penyebab yang mengakibatkan terjadinya, gangguan hubung singkat,

antara lain:

1) Terjadinya angin kencang, sehingga menimbulkan gesekan pohon dengan jaringan

listrik.

2) Kesadaran masyarakat yang kurang, misalnya bermain layang-layang dengan

menggunakan benang yang bisa dilalui aliran listrik. Ini sangat berbahaya jika

benang tersebut mengenai jaringan listrik.

3) Kualitas peralatan atau material yang kurang baik, misalnya: pada JTR yang

memakai Twested Cable dengan mutu yang kurang baik, sehingga isolasinya

mempunyai tegangan tembus yang rendah, mudah mengelupas dan tidak tahan

panas. Hal ini juga akan menyebabkan hubung singkat antar phasa.

4) Pemasangan jaringan yang kurang baik misalnya: pemasangan konektor pada JTR

yang memakai TC, apabila pemasangannya kurang baik akan menyebabkan


timbulnya bunga api dan akan menyebabkan kerusakan phasa yang lainnya.

Akibatnya akan terjadi hubung singkat.

5) Terjadinya hujan, adanya sambaran petir, karena terkena galian (kabel tanah), umur

jaringan (kabel tanah) sudah tua yang mengakibatkan pengelupasan isolasi dan

menyebabkan hubung singkat dan sebagainya.


Sistem Distribusi Primer Dan Sekunder

Documents

Transcript of Sistem Distribusi Primer Dan Sekunder