Makalah Distribusi 62e

BAB I PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG Seiring dengan meningkatnya ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini

menyebabkan tingginya kebutuhan akan pemanfaatan energi di berbagai aspek kehidupan. Salah satu sumber energi yang paling banyak digunakan hingga saat ini adalah sumber energi listrik. Energi listrik mempunyai banyak keunggulan dibandingkan sumber energi lain, demikian juga sebaliknya. Hal inilah yang menyebabkan energi listrik merupakan salah satu pilihan utama pemakaian energi. Tingginya kebutuhan akan tenaga listrik tersebut, maka dibutuhkan suatu sistem pengelolaan energi listrik, ini agar energi listrik tersebut dapat dimanfaatkan secara maksimal guna memenuhi kebutuhan masyarakat akan energi listrik saat ini maupun di masa mendatang. Oleh karena itu, diperlukan suatu perencanaan sistem tenaga listrik seperti desain sistem pembangkit, jaringan transmisi dan sistem jaringan distribusinya. Salah satu bagian dari sistem tenaga listrik yang menyalurkan energi listrik dari pusat pembangkit sampai ke konsumen atau pelanggan adalah sistem distribusi. Sedangkan salah satu komponen sistem distribusi yang memegang peranan cukup penting dalam penyaluran daya adalah transformator dan jaringan distribusinya. Sistem distribusi mempunyai fungsi yang penting sebagai komponen dari sistem tenaga listrik khususnya dalam penyaluran tenaga listrik kekonsumen maka perlu dilakukan suatu studi sebagai salah satu upaya memaksimalkan pemenuhan kebutuhan energi listrik terhadap konsumen (masyarakat). 1. 1

Rumusan Masalah a. Bagaimanakah sistem distribusi tegangan rendah ? b. Bagaimanakah sistem distribusi tegangan menengah ? c. Bagaimanakah gardu sistem distribusi ? d. Bagaimanakah simulasi jaringan distribusi ?

1. 2

Tujuan Penulisan 1

a. Mahasiswa dapat mengetahui bagaimana sistem distribusi pada tegangan rendah. b. Mahasiswa dapat mengetahui bagaimana sisem distribusi pada tegangan menengah. c. Mahasiswa dapat mengetahui bagaimana gardu pada sistem distribusi. d. Mahasiswa dapat mengetahui bagaimana simulasi jaringan distribusi.

2

BAB II SISTEM DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH

2.1 Struktur Jaringan Ketenagalistrikan Struktur tenaga listrik atau sistem tenaga listrik sangat besar dan kompleks karena terdiri atas komponen peralatan atau mesin listrik seperti generator, transformator, beban dan alat-alat pengaman dan pengaturan yang saling dihubungkan membentuk suatu sistem yang digunakan untuk membangkitkan, menyalurkan, dan menggunakan energi listrik. Namun secara mendasar sistem tenaga listrik dapat dikelompokkan atas 3 bagian utama yaitu : 1. Sistem Pembangkitan Pada sistem pembangkitan, level tegangan disesuaikan dengan spesifikasi generator pembangkit yang digunakan, biasanya berkisar antara 11s/d 24 kV. Untuk pembangkit yang berkapasitas lebih besar biasanya menggunakan level tegangan yang lebih tinggi. Hal ini dilakukan agar arus yang mengalir tidak terlalu besar.Karena untuk kapasitas daya tertentu, besar arus yang mengalir berbanding terbalik dengan tegangannya. Level tegangan pada pembangkit biasanya tidak tinggi, karena semakin tinggi level tegangan generator, jumlah lilitan generator harus lebih banyak lagi. Dengan lilitan yang lebih banyak mengakibatkan generator menjadi lebih besar dan lebih berat sehingga dinilai tidak efisien.

2. Sistem Transmisi Pada sistem saluran transmisi biasanya digunakan level tegangan yang lebih tinggi. Hal ini karena fungsi pokok saluran transmisi adalah menyalurkan daya, sehingga yang dipentingkan adalah sistem mampu menyalurkan daya dengan efisiensi yang tinggi atau rugi-rugi daya dan turun tegangannya kecil. Upaya yang dilakukan adalah mempertinggi level tegangan agararus yang mengalir pada

3

jaringan transmisilebih kecil. Level tegangan saluran transmisi lebih tinggi dari tegangan yang dihasilkan generator pembangkit. Tegangan saluran transmisi umumnya berkisar antara 70 s/d 500 kV. Untuk menaikkan tegangan dari level pembangkit ke level tegangan saluran transmisi diperlukan transformator penaik tegangan. 3. Sistem Distribusi Pada jaringan distribusi biasanya menggunakan tegangan yang lebih rendah dari tegangan saluran transmisi. Hal ini karena daya yang didistribusikan oleh masing-masing jaringan distribusi biasanya relatif kecil dibanding dengan daya yang disalurkan saluran transmisi, dan juga menyesuaikan dengan tegangan pelanggan atau pengguna energi listrik. Level tegangan jaringan distribusi yang sering digunakan ada dua macam, yaitu 20 kV untuk jaringan tegangan menengah (JTM) dan 220 V untuk jaringan tegangan rendah(JTR). Dengan demikian diperlukan gardu induk yang berisi trafo penurun tegangan untuk menurunkan tegangan dari saluran transmisi ke tegangan distribusi 20 kV. Diperlukan juga trafo distribusiuntuk menurunkan tegangan dari 20 kV ke 220V sesuai tegangan pelanggan. Level tegangan beban pelanggan menyesuaikan dengan jenis bebannya, misalnya beban industri yang biasanya memerlukan daya yang relatif besar biasanya menggunakan tegangan menengah 20 kV, sedangkan beban rumah tangga dengan daya yang relatif kecil, biasanya menggunakan tegangan rendah 220 V. Ketiga bagian utama (pembangkitan, transmisi, dan distribusi) tersebut menjadi bagian penting dan harus saling mendukung untuk mencapai tujuan utama sistem tenaga listrik yaitu penyaluran energy listrik kepada konsumen.

4

Gambar 2.1 Konfigurasi sistem penyaluran tenaga listrik Tenaga listrik dibangkitkan pada dalam pusat-pusat pembangkit listrik (power plant) seperti PLTA, PLTU, PLTG, dan PLTD lalu disalurkan melalui saluran

transmisi

setelah

terlebih

dahulu

dinaikkan

tegangannya

oleh

transformator step-upyang ada dipusat listrik. Saluran transmisi tegangan tinggi mempunyai tegangan 70kV, 150kV, atau 500kV. Khusus untuk tegangan 500kV dalam praktek saat ini disebut sebagai tegangan ekstra tinggi. Setelah tenaga listrik disalurkan, maka sampailah tegangan listrik ke gardu induk (G1), lalu diturunkan tegangannya menggunakan transformator step-down menjadi tegangan menengah yang juga disebut sebagai tegangan distribusi primer. Kecenderungan saat ini menunjukan bahwa tegangan distribusi primer PLN yang berkembang adalah tegangan 20kV. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi

5

primer atau jaringan Tegangan Menengah (JTM), maka tenaga listrik kemudian diturunkan lagi tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah, yaitu tegangan 380/220 volt,lalu disalurkan melalui jaringan Tegangan Rendah (JTR) ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN. Pelangganpelanggan dengan dayatersambung besar tidak dapat dihubungkan pada Jaringan Tegangan Rendah, melainkan dihubungkan langsung pada jaringan tegangan Transmission of Electrical Energy 3menengah,bahkan ada pula pelanggan yang terhubung pada jaringan transmisi, tergantung dari besarnya daya tersambung. Setelah melalui jaringan Tegangan menengah, jaringan tegangan rendah dan sambungan Rumah (SR), maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat pembatas daya dan kWh meter. Rekening listrik pelanggan tergantung pada besarnya daya tersambung serta pemakaian kWh nya. Setelah melalui kWh meter, tenaga listrik lalu memasuki instalasi rumah,yaitu instalasi milik pelanggan. Instalasi PLN umumnya hanya sampai pada kWh meter, sesudah kWh meter instalasi listrik umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Dalam instalasi pelanggan, tenaga listrik langsung masuk ke alat-alat listrik milik pelanggan seperti lampu, kulkas, televisi, dam lain-lain. Hubungan sistem ketenagalistrikan dapat dilihat seperti gambar di bawah ini :

Gambar 2.2 Hubungan sistem ketenagalistrikan

Keterangan : G

: Generator (Source 13,8 kV)

SUTET

: Saluran Udara Tegangan Extra Tinggi (500 kV)

SUTT : Saluran Udara Tegangan Tinggi (150 kV)

6

JTM

: Jaringan Tegangan Menengah (20 kV)

JTR

: Jaringan Tegangan Rendah (220-380 V)

GITET : Gardu Induk Tegangan Extra Tinggi (500/150 kV) GI

: Gardu Induk (15/20 kV)

GD

: Gardu Distribusi (20 kV/220-380 V)

B

: Beban

2.2 Konsep Sistem JTR Sistem distribusi tegangan rendah merupakan bagian dari sistem distribusi yang terletak mulai dari rel pembagi pada suatu gardu distribusi sampai pada KwH meter konsumen. Sistem distribusi tegangan rendah disebut juga dengan distribusi sekunder. Sistem distribusi sekunder digunakan untuk menyalurkan menyalurkan tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen dengan tegangan operasi yakni tegangan rendah (380/220 volt). Sistem distribusi tegangan rendah memiliki tegangan kerja setinggi-tingginya 1 kV. Penerapan distribusi sekunder yaitu pada trafo distribusi atau bisa disebut trafo TR yang mengubah tegangan tinggi ke tegangan rendah. Kontruksi sistem distribusi tegangan rendah ini dapat berupa kontruksi saluran udara dan kontruksi saluran bawah tanah. Pemilihannya tergantung atas konsep perencanaannya. Sambungan pelayanan dapat berupa sistem fasa 1 atau fasa 3. Pada umumnya konsep operasi dari suatu sistem distribusi tegangan rendah adalah radial. Sangat jarang berbentuk tertutup atau loop kecuali atas pertimbangan khusus. Radius operasi jaringan distribusi tegangan rendah dibatasi oleh : a. Susut tegangan yang disyaratkan b. Luas penghantar jaringan c. Distribusi pelanggan sepanjang jalur jaringan distribusi d. Sifat daerah prlayanan (desa, kota)

7

e. Kelas pelanggan (pada beban rendah, pada beban tinggi) Umumnya radius pelayanan berkisar 350 meter. Di Indonesia susut tegangan diizinkan ± 5% - 10% dari tegangan operasi.

Gambar 2.3 Konfigurasi sistem distribusi tegangan rendah Penjelasan : 

Trafo Distribusi disebut juga trafo TR dari sistem tegangan 20 kV menjadi 230/400 V.



APP yang dilengkapi PHB terdiri atas beberapa jurusan. Sistem distribusi tegangan rendah ini terbentuk dari komponen-komponen APP, kabel, tiang, alat proteksi, alat pengukur, fitting, dan lain-lain.



Persyaratan atau Spesifikasi Teknis (SPLN T6.001 2013) 1. Tegangan maksimum (rated voltage)

: 440 Volt fasa – fasa, 240 Volt (phasa- netral)

2. Tegangan pelayanan (nominal voltage) : 400 Volt fasa - fasa

8

230 Volt fasa - netral 3. Frekuensi

: 50 Hz

4. Sistem pembumian PNP (Pentanahan Netral Pengaman) atau T – N – C – S 5. Uji tegangan 1 menit

: 2500 Volt

6. Uji tegangan implus (1,5 / 50 wave)

: 8000 Volt

2.3 Sistem Tegangan a. Sistem tegangan yang dianut ada 3 macam : 

Sistem 3 fasa (fasa tiga) : 400V/230V



Sistem 2 fasa (fasa dua) : 440/240V, 240/....V



Sistem 1 fasa (fasa satu) : 110V, 220V, 250V

b. Sistem tegangan dipilih mengikuti konsep teknis (Distribution System Engineering) yang dianut satu sama lain dapat berbeda, misalnya : 

Sistem Kontinental

: 3 fasa – 3 kawat

(Distribution Substation Concept) 3 fasa – 4 kawat 

Sistem Amerika : 2 fasa – 3 netral (Multi Grounded)



Sistem Kanada : 1 kawat (Swer)

2.4 Model Pembebanan SR Model penyambungan dari trafo distribusi ke rumah-rumah melalui beberapa tiang. Setiap tiang melayani beberapa rumah yang dibagi per fasanya maksimum lima rumah secara seri. Lingkaran-lingkaran kecil dan nomor-nomor pada lingkaran tersebut melukiskan nomor-nomor tiang dan beban-beban yang tersambung ketiang tersebut.

9

Gambar 2.4 Diagram jaringan tegangan rendah (220/380 V)

Pada jaringan tegangan rendah 220/380 V ada beberapa ketentuan yang perlu diperhatikan. Dalam satu tiang disambung maksimum 5 sambungan layanan pelanggan, seperti gambar 2.5.

Gambar 2.5 Satu tiang maksimum

10

Gambar 2.6 Dalam satu SLP, maksimum 5 pelanggan secara seri

Dalam satu sambungan layana pelanggan (SLP), dapat diasambung seri maksimum 5 pelanggan seperti gambar 2.6, dengan tetap memperhatikan jatuh tegangan yang diizinkan. Jarak sambungan maksimum dari tiang ke rumah terkahir adalah 150 m, dan jarak sambungan maksimum dari tiang ke rumah atau dari rimah ke rumah maksimum 30 m. Pada sambungan satu tiang atap, maksimum dapat disambung 3 sambungan layanan pelanggan seperti gambar 2.7 berikut :

Gambar 2.7 Satu tiang atap dapat disambung maksimum 3 SLP

Perhitungan matrix tasi dan matrix impedansi bus, bai pada jaringan tegangan menengah maupun jaringan tegangan rendah, dalam satu penyulang yang mendapat 1 suplai daya dapat dibuatkan diagram impedansinya seperti gambar 2.8 berikut :

11

Gambar 2.8 Diagram impedansi

Analisa jaringan teganga rendah, maka Zb adalah beban ekivalen pada tiang tersebut. Sedangkan untuk jaringan tegangan menengah, Zb adalah impedansi ekivalen beban yang dipikul trafo. Zs adalah impedansi penyulang antara tiang/gardu dengan tiang/gardu disebelahnya.

2.5 Profil Tegangan Jaringan Tegangan Rendah Profil tegangan menggambarkan sifat / karakteristik suatu tegangan apabila dibebani secara deret akan mengalami penurunan tegangan pada sisi tiang ujung (terjauh dari sumber, trafo). Untuk melihat profil tegangan rendah pada gambar berikut :

Gambar 2.9 Jaringan tegangan rendah 220 V

Gardu

trafo

yang

diamati

melayani

beban

perumahan

dengan

penyulangnya ditopang oleh 15 tiang. Beban pertiang 3300 VA, 220V dengan cos

12

µ = 0,8. Impedansi saluran antara tiang satu dengan tiang disebelahnya, daimbil sama yaitu : Zs = 0,01 + j0,03 Ω Impedansi ekivalen beban pertiang : ZB = 11,733 + j8,8 Ω Dari kedua data diatas, dan rangkaian pengganti yang dibicarakan sebelumnya, dapat disusun matrix mintasi dan matrix impedansi bus. Karena ada 15 simpul, maka ukuran matrix Zbusdan Ybus adalah 15 x 15. Arus yang masuk simpul 1 (masuk penyulang 220 V) dihitung dengan cara yang sama seperti perhitungan jaringan tegangan menengah, yaitu :

I1

𝑉nom

= 𝑍bus 1,1

I1 = 151,778 –j131,3867 |I1| = 200,746 A

Vnom adalah tegangan nominal 220V. Tegangan pada masing-masing tiang,

Dimana

adalah impedansi kolom 1 dari Zbus .

Tegangan ini dilukiskan dalam Gambar 3.8.

13

Gambar 2. 1 Drop Tegangan

Jika pada tiang 15 dipasang gardu trafo lain, sehingga penyulang Jaringan Tegangan Rendah tersebut mendapat 2 masukan tegangan 220V, seperti terlihat dalam Gambar 2.21. Hal ini menggambarkan dua buah sumber (trafo TR) yang di tarik dari sisi-A dan sisi-B yang ditarik untuk melayani beberapa titip penyambungan rumah (SLTR). Hal ini ditujukan untuk menentukan titik tengah terendah (Vdrop ≤ 10%).

14

Gambar 2. 2 Penyulang jaringan tegangan rendah dengan suplai dari 2 gardu trafo

Arus I1 dan I15 dapat diperoleh dari:

Tegangan masing-masing tiang,

15

Profil tegangannya seperti Gambar 3.10.

Gambar 2. 3

Profil tegangan dengan suplai daya dari 2 gardu trafo

2.6 Standar Konstruksi Jaringan Distribusi Tegangan Rendah

Berdasarkan konstruksinya, jaringan distribusi tegangan rendah dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR) dan Saluran Kabel Tegangan Rendah (SKTR). Pemasangan SUTR dilaksanakan untuk daerah-daerah yang jumlah penduduknya masih sedikit dan tidak memerlukan keindahan tatanan lokasi. Disamping itu, jumlah tanaman tidak mempengaruhi area jaringan. Biaya yang dikeluarkan untuk pemasangan SUTR ini lebih murah dibandingkan dengan pemasangan SKTR.

16

Pemasangan SKTR lebih banyak digunakan pada daerah-daerah yang penduduknya lebih rapat dan tidak dipengaruhi oleh banyaknya tanaman yang berada disekitar SKTR. Ketentuan umum Jaringan Tegangan Rendah (JTR) mempunyai beberapa kriteria sebagai berikut.: Jarak Gawang 

Maksimum 50 meter untuk JTR murni dan JTR Underbuild.



Maksimum 40 meter untuk JTR semi Underbuild.



Untuk daerah yang jauh dan konsumennya sedikit, langsung dijaringi dengan JTM dan trafo kecil, sehingga tak memperlukan JTR. Ada 10 jenis konstruksi jaringan distribusi tegangan rendah, yang masing-

masing sesuai dengan kondisi/rute jaringan di lapangan. Masing-masing konstruksi tersebut adalah : 1. Konstruksi TR-1 Konstruksi TR-1 merupakan konstruksi saluran kabel udarategangan rendah (SKUTR) yang menggunakan suspension small angle assembly (penggantung untuk tiang sangga/tumpu).

2. Konstruksi TR-2 17

Konstruksi TR-2 merupakan konstruksi pemasangan SKUTR dengan sudut kurang dari 45°, dengan menggunakan large angle assembly (penggantung untuk tiang belokan/sudut). TR-2 ini termasuk tiang sudut, yang merupakan tiang yang dipasang pada saluran listrik, dimana pada tiang tersebut arah penghantar membelok dan arah gaya tarikan kawat horizontal.

3. Konstruksi TR-3 Konstruksi TR-3 merupakan konstruksi pemasangan SKUTR untuk tiang akhir atau tiang awal dengan treck schoor. Pengait kabel digunakan fixed deadend clamp complete plastic strip (peralatan untuk penarik pada tiang awal/akhir lengkap dengan plastic strap).

18

4. Konstruksi TR-4 Konstruksi TR-4 merupakan konstruksi pemasangan SKUTR sebagai tiang penyangga pada persimpangan (silang). Kedua saluran dikaitkan pada suspension small angle assambly.

5. Konstruksi TR-5 Konstruksi tiang TR-5 merupakan konstruksi pemasangan SKUTR pada tiang penegang. Kabel dikaitkan pada fixed dead-end assambly. Tiang penegang/tiang tarik adalah tiang yang dipasang pada saluran listrik yang lurus dimana gaya tarik kawat pekerja terhadap tiang dari dua arah yang berlawanan.

6. Konstruksi TR-6

19

Konstruksi TR-6 merupakan konstruksi pemasangan SKUTR pada tiang pencabangan, yang menggunakan suspension small angle assambly dan fixed dead-end assambly untuk mengaitkan kabel.

7. Konstruksi TR-7 Konstruksi TR-7 merupakan konstruksi penyambungan SKUTR dengan existing dengan menggunakan fixed dead-end assambly

8. Konstruksi TR-8 Merupakan konstruksi pemasangan SKUTR pada tiang awal atau tiang akhir dengan menggunakan ajustable.

20

9. Konstruksi TR-9 Konstruksi TR-9 merupakan konstruksi pemasangan SKUTR pada trafo tiang, dengan menggunakan fixed dead-end clamp untuk mengikat kabel.

10. Konstruksi TR-10 Konstruksi TR-10 merupakan konstruksi pemasangan SKUTR pada trafo tiang untuk tiga jurusan. Pengikat kabel digunakan fixed dead-end clamp.

21

Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik Melalui Saluran Udara Konstruksi ini merupakan sambungan tenaga listrik dengan menggunakan konstruksisaluran udara baik untuk sambungan Fasa 1 atau Fasa 3. Jenis konstruksi di golongkan dalam jenis-jenis konstruksi ti pe A, Tipe B, Tipe C, ti pe D, Tipe E, ti pe F dan ti pe G. 1. Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik Tipe A Konstruksi tipe A adalah konstruksi sambungan tenaga listrik tanpa memakai tiang atap/dak standar dan di pergunakan jika jarak antara tiang dan bangunan (sambungan luar pelayanan) sampai dengan APP tidak melebihi 30 meter. Sambungan masuk pelayan anti dak mengenai fisik bangunan dan di lindungi dengan pipa PVC tahan mekanis atau sejenis. 2. Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik Tipe B Konstruksi tipe B adalah konstruksi sambungan tenaga listrik memakai tiang atap/dak standar dan di pergunakan apabila jarak aman terhadap lingkungan atau permukaan jalan tidak memenuhi syarat jika memakai sambungan tipe A. Penghantar sambungan masuk pelayanan, diluar pipa dak standar, dilindungi dengan pipa PVC atau sejenis; ujung pipa bagian atas di tutup dengan protective cup dan bagian bawah di tutup dengan cable gland. 3. Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik Tipe C Konstruksi tipe C adalah sambungan pelayanan dengan sambungan luar pelayananmendatar dimana jarak bangunan dan ti ang atap sangat dekat (± 3

22

meter). Umumnyadi gunakan pada daerah pertokoan/ruko/rukan. Ketentuan mengenai SMP sama dengan Tipe A atau B. 4. Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik Tipe D Konstruksi tipe D untuk sambungan tenaga listrik seri pada ruko, rumah petak, tokodan pertokoan atau mall. Sambungan pelayanan memakai kabel jenis NYFGbY atau NYY yang di masukan dalam pipa PVC tahan mekanis. Semua kabel dilindungi secara fisik dari sentuhan tangan. Pada konstruksi ini sadapan pencabangan dapat dilakukan dengan: a. T doos atau kotak pencabangan b. Konektor/H atau O Pressed Connector atau tipe piercing 5. Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik pada Tiang Melalui Kabel Bawah Tanah Tipe E Konstruksi E menggunakan kabel NYFGbY yang di tarik dari tiang SUTR. Ujung kabelpada ti ang harus diterminasi. Sambungan ke jaringan harus memakai bimetal t Al-Cu yang di bungkus dengan heathshrink sleeve. Kabel turun ke tanah di beri pelindungpipa galvanis 11/2 inci sepanjang 2,5 meter di atas tanah dan ti ap 1,5 meter di ikatdengan stainless steel dan link dan protective plastic tape Selanjutnya persyaratan konstruksi sama dengan persyaratan konstruksi kabel bawah tanah. Kabel naik di dalam bangunan di lindungi dengan pipa galvanis 1 1/2 inci yang di ikatkan pada tembok dengan expanding fixing collar (dyna bolt fixing collar) sampai ke titik pasang meter kWh. 6. Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik tipe F Konstruksi ti pe F merupakan sambungan tenaga listrik dengan alat pengukur kWh danpembatas terpasang terpusat pada tiang untuk beberapa rumah/bangunan. 7. Konstruksi Sambungan Tenaga LIstrik ti pe G Konstruksi tipe G sama dengan tipe F, hanya alat pengukur kWh dan pembatas terpasang terpusat pada bangunan.

23

BAB III SISTEM DISTRIBUSI TEGANGAN MENENGAH 3.1 Struktur Jaringan Distribusi Pada saluran distribusi dikenal berbagai macam jenis feeder (penyulang ), ada yang sebagai feeder primer dan ada yang sebagai feeder sekunder. Jenis-jenis feeder ini sangat diperlukan dalam memenuhi tingkat kontinuitas pelayanan pada pelanggan.

Gambar 3.1 Stuktur jaringan distribusi

Struktur jaringan yang berkembang disuatu daerah merupakan kompromi antara alasan-alasan teknis disuatu pihak dan ekonomi dilain pihak keduanya ditekankan kebutuhan penggunaan dimana persyaratan batas-batas keandalan, stabilitas dari konditinuitas pelayanan. Dari segi keandalan yang ingin dicapai ada dua pilihan struktur jaringan : 

Jaringan dengan satu sumber pengisian : cara penyaluran ini merupkan yang paling sederhana. Gangguan yang timbul akan menyebabkan pemadaman.



Jaringan dengan beberapa pengisian : keadalannya lebih tinggi. Secara ekonomi lebih mahal karena menggunakan perlengkapan penyaluran yang lebih banyak. Pemadaman akibat gangguan dapat ditiadakan atau setidaktidaknya dikurangi.

24

Selain itu struktur jaringan juga ditentukan aspek-aspek lainnya seperti : 1. Aspek pentanahan netral sistem : a. Netral diisolasikan (Ungrounded) atau sistem dengan netral tidak ditanahkan misalnya ; LBS, Arrester, GI, GH, Trafo dan yang lainnya. b. Netral ditanahkan (Grounded) 1. Melalui tahanan (resistance grounding) contohnya Netral trafo dan JTM 20 kV (hight resistance grounding). 2. Melalui ditanahkan (grounding) 3. Secara langsung (solid grounding : JTM (20 kV) yang disebut sebagai solid multi grounded. 4. Peterson Coil : digunakan untuk GI. 2. Aspek Penggunaan Hantaran : a. Dari segi lintasannya : 1. Jaringan Udara (over-head network) 2. Jaringan bawah tanah (under-ground network) b. Dari segi fasa saluran : 1. Saluran dengan satu fasa. 2. Saluran tiga fasa : - Saluran tiga fasa tiga kawat. - Saluran tiga fasa dengan satu kawat tanah. 3. Aspek hubungan antara sumber pengisian dengan pemakaian. a. Jariangan radial (radial network) b. Jaringan lingkar (ring atau loop network) c. Jaringan anyaman (grid atau masih network)

Untuk memenuhi tingkat kontinuitas pelayanan, dikenal beberapa pola jaringan distribusi primer, yaitu: a. Konfigurasi Radial Sistem ini hanya memiliki satu jalur atau satu sumber dari sumber ke beban. Penghantar yang terletak di pangkal jaringan sistem ini pada umumnya memiliki

25

diameter dan kuat hantar arus ( KHA ) yang lebih besar karena beban yang dipikulnya lebih besar dari pada penghantar yang lebih dekat ke ujung jaringan. Jenis ini paling banyak digunakan dalam melayani pelanggannya, karena sistem ini membutuhkan biaya yang murah dan memiliki bentuk jaringan yang sederhana dan dapat diterapkan pada feeder primer dan feeder sekunder dari saluran distribusi.

Gambar 3.2 Konfigurasi Radial

Gambar diatas menunjukan jaringan tegangan menengah berupa feeder-feeder radial yang keluar dari GI. Pada setiap feeder terdapat Transformator Distribusi (TD) yang dilengkapi dengan pengaman. Untuk wilayah kepadatan tinggi dan jarak antara pusat beban dengan feeder terlalu jauh perlu digunakan Gardu Hubung (GH). Sistem ini memiliki banyak sekali kemungkinan untuk mengalami gangguan, apabila terjadi gangguan pada salah satu feeder (penyulang), maka semua pelanggan yang terhubung pada feeder tersebut terganggu. Kerugian lain yaitu mutu tegangan pada gardu distribusi yang paling ujung kurang baik, hal ini dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada diujung saluran. b. Konfigurasi Ring Sistem Konfiguarasi Ring ini secara ekonomis menguntungkan, karena pada jaringan terbatas hanya pada saluran yang terganggu, sedangkan pada saluran

26

yang lain masih dapat menyalurkan tenaga listrik dari sumber lain dalam rangkaian yang tidak terganggu. Sehingga kontinuitas pelayanan sumber tenaga listrik dapat terjamin dengan baik.

Gambar 3.3 Konfigrasi Ring

c. Konfigurasi Spindel Sistem jaringan distribusi primer Spindel adalah gabungan sistem jaringan radial dan ring. Spindel terdiri dari beberapa penyulang (feeder) yang tegangannya diberikan dari Gardu Induk dan tegangan tersebut berakhir pada sebuah GH.

Gambar 3.4 Konfigurasi Spindel Pada sebuah spindel biasanya terdiri dari beberapa penyulang aktif dan sebuah penyulang cadangan (express) yang akan dihubungkan melalui GH. Pola

27

Spindel biasanya digunakan pada 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 TR atau TM.

3.2 Kapasitas Jaringan Distribusi Saluran distribusi merupakan rangkaian impedansi yang terdiri atas tahanan dan induktansi. Impedansi saluran dinyatakan sebagi berikut :

di mana, Z = Total impedansi seri per fasa (ohm). XL= Total reaktansi induksi suatu konduktor (ohm X = Reaktansi induksi suatu konduktor (ohm/km). L = Panjang saluran (km).

Gambar 3. 1 Diagram pengganti saluran distribusi

Dalam gambar 3.28 : Vs= Tegangan pada ujung kirim atau ujung generator. Is= Arus pada ujung kirim atau ujung generator. VR= Tegangan pada ujung terima atau ujung beban.

28

IR= Arus pada ujung terima atau ujung beban. Z=

= Impedansi saluran.

Maka relasi tegangan dan arus.

Apabila tegangan :

Sehingga,

B5. Aliran Daya Komplek Kapasitas daya pada sisi kirim,

Kapasitas daya pada sisi terima,

Aliran daya dari sisi kirim ke sisi terima adalah :

29

Daya ril sisi kirim adalah :

Daya Reaktif sisi kirim adalah :

Asumsikan, resistansi kawat mendekati nol, R = 0 (

Daya sisi kirim maksimum, resistansi R = 0 dan sudut

Maka,

adalah :

30

3.3 Losses Jaringa Distribusi Susut tegangan (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%.

Gambar 3. 2 SUTM dengan beban diujung saluran Susut tegangan /turun tegangan (harga sebenarnya) =

V, yaitu selesih nilai

pengukuran tegangan disumber (magnitude vector,

) dikurangi dengan nilai

pengukuran tegangan dibeban ( magnitude vector,

).

31

Gambar 3. 3 Drop Tegangan GD Sisi Kiri vs Sisi Terima

Sebagai ilustrasi gambar 7.2 diatas., diagram vektor arus dan tegangan pada beban induktif (𝜑 negatif ) ; nilai turun tegangan sama dengan panjang garis A – E Dimana,

Gambar 3. 4 Diagram vektor per fasa Arus danTegangan

Dengan menggunakan bilangan kompleks tersebut diatas, jika VB, IB dan ZL diketahui, maka ES dapat dihitung, sebagai berikut :

32

bila tegangan sumber diketahui sebagai referensi, maka :

Tegangan beban akan sukar dicari karena adanya arus kapasitif ( IC, biasanya diabaikan untuk JTM) dan perbedaan faktor daya disumber dengan faktor daya dibeban. Akibatnya sudut fasa disumber ( 𝜑S ) tidak sama dengan sudut fasa dibeban (𝜑B ) , sehingga ada perbedaan sudut ( 𝛿 ) antara vektor tegangan Es dan VB Untuk menyederhanakan perhitungan susut tegangan (turun tegangan) di SUTM, maka diasumsikan bahwa: Sudut 𝛿 diabaikan atau 𝛿 = 0 , sehingga dapat dianggap bahwa vektor Es berimpit dengan vektor VB , akibatnya 𝜑 s = 𝜑 B = 𝜑

Arus kapasitif diabaikan atau Ic = 0, sehingga Is = IL = IB = I

Diagram vektor arus dan tegangan SUTM pada beban Induktif (𝜑 negatif) yang disederhanakan dengan asumsi diatas, lihat gambar 7.4 berikut.

33

Segitiga ODC , misalkan AD =

V * adalah turun tegangan dengan harga

pendekatan berdasarkan asumsi tersebut diatas , berlaku :

Jika diasumsikan sudut 𝛿 diabaikan atau 𝛿 = 0, maka persamaan diatas menjadi :

Gambar 3. 5 Diagram Vektor Arus dan Tegangan di SUTM beban Induktif Dengan asumsi tersebut diatas terbukti dapat dianggap bahwa ;

sama dengan susut tegangan. Kesalahan perhitungan antara harga sebenarnya dan harga pendekatan sebesar DE.

Perhitungan dengan menggunakan pendekatan akan semakin mendekati harga sebenarnya jika sudut 𝛿 semakin kecil. Lihat gambar 7.4. dalam hal 𝛿 = 0

34

maka DE = 0. susut tegangan

V* = AD sebagai harga pendekatan, untuk

selanjutnya dapat dipakai untuk perhitungan ini .

Vektor I sejajar dengan vektor IR (garis AB) sehingga ,

Lihat segitiga ADC ; AD =

V* = proyeksi AC ke OA :

Rumus umum susut tegangan fasa-fasa dengan pendekatan yaitu ,

Didalam sistem jaringan distribusi tenaga listrik, tegangan pelayanan sangat erat kaitannya dengan komponen sistem jaringan distribusi tenaga listrik dapat berupa saluran udara (Overhead line = SUTM) atau saluran kabel (Underground Cable = SKTM), transformator distribusi dan beban pada konsumen / pelanggan. Komponen yang bermacam-macam itu pada dasarnya tersusun dari elemen-elemen berupa resistansi, induktansi dan kapasitansi. Elemen - elemen itu memberi pengaruh berbeda pada tegangan dibagian sistem jaringan distribusi tenaga listrik. Induktansi dan kapasitansi merupakan komponen reaktif, Kapasitansi (C) bersifat membangkitkan daya reaktif. Kebalikannya, Induktansi ( L ) menyerap daya reaktif .

35

Saluran udara tegangan menengah (SUTM) atau Saluran kabel tegangan menengah (SKTM) umumnya memiliki ketiga elemen tersebut diatas. Pada sebagian besar SUTM / SKTM , elemen reaktif kapasitifnya besar sehingga merupakan pemasok daya reaktif. Pada transformator distribusi dan beban , umumnya komponen reaktif induktif lebih besar dan menyerap daya reaktif. Elemen reaktif diatas sangat mempengaruhi susut tegangan dan rugi daya. Disamping itu, sambungan pada SUTM dan SUTR yang kurang baik, penampang penghantar yang tidak sesuai dengan beban yang tersambung, radius jangan, dan daerah bebas hantaran serta beban yang tidak seimbang (un-balance). Pada jaringan distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang cukup besar mengalami rugi-rugi daya dalam penyaluran daya listrik. Rugi-rugi daya, yaitu rugi-rugi yang mengakibatkan daya yang diterima lebih kecil dari yang dibangkitkan yang dikirim, karena terjadi kerugian disepanjang saluran. Rugi-rugi daya ini terdiri dari rugi-rugi daya aktif yang berupa panas dan rugi-rugi daya reaktif yang menyebabkan tidak dapat dicapainya pengiriman secara maksimal. Rugi-rugi energi, yaitu besarnya rugi-rugi daya dalam perioda waktu tertentu.

Berdasarkan penyebab rugi-rugi dapat pula dibagi atas dua jenis yaitu : a. Rugi-rugi teknis, yaitu rugi-rugi yang dipengaruhi oleh sifat-sifat teknis dari material penghantar seperti tahanan, konduktifitas, temperatur dan lain-lain. b. Rugi-rugi non teknis, yaitu rugi-rugi yang tidak dipengaruhi oleh sifat-sifat teknis material penghantar.

Dalam perhitungan rugi-rugi saluran udara dibutuhkan nilai faktor rugi-rugi (Load Loss Factor) sistem yang nilainya tergantung kepada faktor beban (Load Factor) dimana untuk beban yang tetap atau tidak mengalami perubahan yang mencolok nilai dari faktor rugi-rugi mendekati nilai dari faktor beban.

3.4 Penurunan Tegangan Akibat adanya arus (I) yang mengalir pada penyulang serta impedansi saluran (Z), maka akan timbul penurunan tegangan (V) pada penyulang tersebut.

36

V=I.Z Pada jaringan yang dialiri arus listrik akan timbul penurunan tegangan disisi beban. Penurunan tegangan yang paling besar terjadi pada saat beban puncak. Penurunan tegangan maksimum pada beban penuh, yang dibolehkan dibeberapa titik pada jaringan distribusi adalah (SPLN 72 :1987) [1] : a. SUTM = 5-10 % dari tegangan kerja bagi sistem radial diatas tanah dan sistem simpul. b. SKTM = 2 % dari tegangan kerja pada sistem spindel dan gugus. c. Trafo distribusi = 3 % dari tegangan kerja d. Saluran tegangan rendah = 4 % dari tegangan kerja tergantung kepadatan beban. e. Sambungan rumah = 1 % dari tegangan nominal

Komponen impedansi (Z) pada saluran terdiri dari resistansi (R) dan reaktansi (X) dimana besar impedansi adalah: Z = R + jX Sehingga besarnya penurunan tegangan (V) adalah arus yang mengalir (A) dikali impedansi: V = I ( R + jX )

37

BAB IV GARDU SISTEM DISTRIBUSI 4.1 Gardu Distribusi Pengertian umum Gardu Distribusi tenaga listrik yang paling dikenal adalah suatu bangunan gardu listrik berisi atau terdiri dari : 1. instalasi Perlengkapan Hubung Bagi Tegangan Menengah (PHB-TM), 2. Transformator Distribusi (TD) dan 3. Perlengkapan Hubung Bagi Tegangan Rendah (PHB-TR) untuk memasok kebutuhan tenaga listrik bagi para pelanggan baik dengan Tegangan Menengah (TM 20 kV) maupun Tegangan Rendah (TR 220/380V). .

Konstruksi Gardu distribusi dirancang berdasarkan optimalisasi biaya terhadap maksud dan tujuan penggunaannya yang kadang kala harus disesuaikan dengan peraturan Pemda setempat.

Secara garis besar gardu distribusi dibedakan atas : a. Jenis pemasangannya : a) Gardu pasangan luar : Gardu Portal, Gardu Cantol b) Gardu pasangan dalam : Gardu Beton, Gardu Kios

b. Jenis Konstruksinya : a) Gardu Beton (bangunan sipil : batu, beton) b) Gardu Tiang : Gardu Portal dan Gardu Cantol c) Gardu Kios

c. Jenis Penggunaannya : a) Gardu Pelanggan Umum b) Gardu Pelanggan Khusus

Khusus pengertian Gardu Hubung adalah gardu yang ditujukan untuk memudahkan manuver pembebanan dari satu penyulang ke penyulang lain yang

38

dapat dilengkapi/tidak dilengkapi RTU (Remote Terminal Unit). Untuk fasilitas ini lazimnya dilengkapi fasilitas DC Supply dari Trafo Distribusi pemakaian sendiri atau Trafo distribusi untuk umum yang diletakkan dalam satu kesatuan.

4.2 Klasifikasi Gardu Distribusi Jenis-jenis gardu listrik atau gardu distribusi didesain berdasarkan maksud dan tujuan penggunaannya sesuai dengan peraturan-peraturan teknis ekonomis dan peraturan Pemda setempat. 1. Gardu distribusi konstruksi beton Gardu Beton Merupakan gardu distribusi yang bangunan pelindungnya terbuat dari beton (campuran pasir, batu dan semen). Gardu beton termasuk `gardu jenis pasangan dalam, karena pada umumnya semua peralatan penghubung/ pemutus, pemisah dan trafo distribusi terletak di dalam bangunan beton. Dalam pembangunannya semua peralatan tersebut di disain dan diinstalasi di lokasi sesuai dengan ukuran bangunan gardu. Gambar 11.1 memperlihatkan sebuah gardu distribusi konstruksi beton.

Gambar 4. 1 Gardu Beton

39

Secara umum dimulai dari penyulang distribusi 20 kV yang keluar dari GI sampai dengan meter (APP) yang meliputi: 1) JTM 20 Kv 2) Gardu Disribusi 3) JTR 220/380V 4) Saluran Masuk Pelayanan (SMP) 5) A P P

40

-

Bangunan Fisik Gardu Beton

Ukuran dan dimensi Gardu beton mengikuti ketersediaan lahan yang ada, namun harus memenuhi ketentuan-ketentuan sebagai berikut untuk PHB tertutup : • Tinggi bangunan minimum 3 meter • Jarak kiri kanan PHB terhadap tembok minimum 1 meter. • Jarak belakang PHB terhadap dinding minimal 80 cm (0,8 meter). • Pintu keluar minimal 0,75 meter.

41

• Bagian depan PHB terhadap dinding minimal 1 meter. • Jarak antara PHB TM dengan PHB TR minimal 1 mater. • Jarak antara PHB TM dengan transformator minimal 1 meter.

Catatan : Pada beberapa kondisi jarak yang diambil terhadap dinding 60 cm dan jarak antar PHB, trafo sebesar 1,2 meter. Lubang kabel naik ke PHB minimal sedalam 1,2 meter dan harus diberikan lobang kerja (manhole) minimal ukuran 0,8 x 0,6 meter. Lubang ventilasi diberikan cukup pada dinding dikiri kanan PHB.

-

Instalasi Pembumian pada Gardu Distribusi Beton

42

GARDU TEMBOK UNTUK KEDUDUKAN CELL 50 - 70 TYPE - 8R

Gardu Pelanggan Khusus

Gambar 4. 2 Bagan satu garis Gardu Pelanggan Khusus

43

2. Gardu distribusi konstruksi metal clad (kiosk type//Gardu besi).

Gambar 4. 3 Outdoor Metal-Clad Switchgear

Gardu distribusi yang bangunan pelindungnya terbuat dari besi. Gardu besi termasuk gardu jenis pasangan dalam, karena pada umumnya semua peralatan penghubung/pemutus, pemisah dan trafo distribusi terletak di dalam bangunan besi. Semua peralatan tersebut sudah di instalasi di dalam bangunan besi, sehingga dalam pembangunan nya pelaksana pekerjaan tinggal menyiapkan pondasinya saja.

3. Gardu distribusi tipe tiang portal

44

Gardu portal adalah gardu listrik tipe terbuka (outdoor) yang memakai konstruksi tiang/menara kedudukan transformator minimal 3 meter diatas platform, umumnya memakai tiang beton ukuran 2x500 daN, Dalam hal ini trafo distribusi terletak di bagian atas tiang. Gardu ini melayani daya listrik terbatas, mengingat berat trafo yang relative tinggi, sehingga tidak mungkin menempatkan trafo berkapasitas besar di bagian atas tiang (±5 meter di atas tanah).

- BANGUNAN FISIK GARDU PORTAL a. Gardu Portal 50 kVA – 100 kVA, 2 jurusan TR PHB-TR gardu ini dirancang untuk 2 Jurusan Jaringan Tegangan Rendah b. Gardu Portal 160 – 400 kVA, 4 Jurusan TR PHB-TR gardu ini dirancang untuk 4 Jurusan Jaringan Tegangan Rendah. c.Gardu Portal Pelanggan Khusus Gardu Portal untuk pelanggan khusus Tegangan Rendah dan Tegangan 45

Menengah. -

Instalasi Pembumian pada Gardu Portal

-

Perlengkapan peralatan terdiri atas :

• Fuse cut out • Arrester lighting • Transformer type 100, 160, 200 kVA • Satu lemari PHB tegangan rendah maksimal 4 jurusan • Isolator tumpu atau gantung • Sistem pentanahan

a. Fuse Cut Out

46

Nama produk : Fuse Cut Out Rated Voltage : 24 kV Rated Current : 100 A Rated Breaking Current : 10 kA Basic Insulator Level : 125 kV

Gambar 10.3 Fuse Cut Out

Pada gardu tiang distribusi tegangan rendah diletakkan pada bagian bawah tiang. Pada gardu distribusi, sistem pengaman yang digunakan umumnya berupa arrester untuk mengantipasi tegangan lebih (over voltage), kawat tanah (ground wire) untuk melindungi saluran fasa dari sambaran petir dan sistem pentanahan untuk menetralisir muatan lebih, serta sekring pada sisi tegangan tinggi (fuse cut out) untuk memutus rangkaian jika terjadi arus lebih (beban lebih). Secara visual “Fuse Cut Out” ini dari bawah (jauh) tampak sedang on atau off. Arrester dipasang di bagian luar gardu distribusi, yaitu pada SUTM tempat penyam-bungan ke gardu distribusi. “Fuse cut out” dipasang dekat arrester atau bisa juga dipasang di dalam gardu, jika jarak antara titik penyambungan dan gardu distribusi relatif jauh dan saluran cabang menuju gardu distribusi menggunakan kabel tanah. Untuk gardu tiang “Fuse Cut Out” di pasang pada bagian atas tiang terdekat (titik jumper). Gambar 4.3 memperlihat kan sebuah pemutus beban 20 kV tipe “Fuse Cut out”.

47

b. Surge Arrester/Type L Fuse Cutout Combination Untuk melindungi SUTM dari sambaran petir maka dipasang Lightning Arrester pada sebagian besar jaringan SUTM 20 kV sebagai kompensasi dari Ground Wire yang telah dihilangkan. 1. 24 KV- 5 KA 2. 24 KV - 10 KA

Gambar 10.4. Arrester Lighting Surge Arrester: Penggunaan lighting arrester pada sistem distribusi adalah untuk melindung peralatan terhadap gangguan akibat sambaran petir. Arrester juga digunakan untuk melindungi saluran distribusi dari flashover. Arrester dipasang dekat atau pada peralatan yang dihubungkan dari fasa konduktor ke tanah. Pada saat sistem bekerja normal, arrester memiliki sifat sebagai isolator. Apabila terjadi sambaran petir, arrester akan berubah menjadi konduktor dan membuat jalur ke tanah (by) yang mudah dilalui oleh arus petir, sehingga tidak menimbulkan tegangan lebih yang tinggi pada trafo.

4. Gardu distribusi tipe tiang cantol

Pada Gardu Distribusi tipe cantol, transformator yang terpasang adalah transformator dengan daya ≤ 100 kVA Fase 3 atau Fase 1. Transformator terpasang adalah jenis CSP (Completely Self Protected Transformer) yaitu

48

peralatan switching dan proteksinya sudah terpasang lengkap dalam tangki transformator.

Gambar 4. 4 Keterangan : 1. Transformator 2. Sirkit akhir 2 fasa 3. Arrester 4. Cut out fused, sakelar beban TR sudah terpasang di dalam transformator. Catatan : EL I – N = 220 Volt EL II – N = 220 Vol EL I – EL II = 440 Volt Untuk pelayanan sistem 3 fasa memakai 3 buah trafo 1 fasa dengan titik netral di gabungkan dari tiap-tiap transformator menjadi satu. Perlengkapan perlindungan transformator tambahan LA (Lightning Arrester) dipasang terpisah dengan Penghantar pembumiannya yang dihubung langsung dengan badan transformator. Perlengkapan Hubung Bagi Tegangan Rendah (PHB-TR) maksimum 2 jurusan dengan saklar pemisah pada sisi masuk dan pengaman lebur (type NH, NT) sebagai pengaman jurusan. Semua Bagian Konduktif Terbuka (BKT) dan Bagian Konduktif Ekstra (BKE) dihubungkan dengan pembumian sisi Tegangan Rendah. Instalasi dalam PHB terbagi atas 6 bagian utama. • Instalasi switch gear tegangan menengah

49

• Instalasi switch gear tegangan rendah • Instalasi transformator • Instalasi kabel tenaga dan kabel kontrol • Instalasi pembumian • Bangunan fisik gardu

Gambar 4. 5 Gardu tiang cantol tiga fasa

BANGUNAN FISIK GARDU CANTOL Gardu cantol adalah type gardu listrik dengan transformator yang dicantolkan pada tiang listrik besarnya kekuatan tiang minimal 200 daN. Instalasi gardu Cantorl terdiri atas : • 1 Cut out fused • 1 lightning arrester • 1 PHB tegangan rendah dengan 2 jurusan.

Pembumian / Pentanahan 50

Pada instalasi Gardu Distribusi, peralatan yang harus dibumikan adalah arrester, netral sekunder trafo, badan / bodi TR. Pembumian Arrester : Berfungsi untuk menyalurkan arus ke bumi akibat sambaran petir maupun akibat switching. Pembumian Netral Sekunder : Berfungsi untuk membatasi kenaikan tegangan fasa yang sehat bila terjadi gangguan 1fasa ke tanah/ bumi. Pembumian bodi trafo & TR : Untuk mengamankan bodi peralatan dari kemungkinan gagalnya fungsi isolasi sehingga tetap aman bagi manusia dan lingkungan.

5. GARDU DISTRIBUSI TIPE : GARDU MOBIL

51

Secara umum ada dua jenis gardu mobil : 1. Gardu Mobil jenis pasangan dalam (mobil boks) 2. Gardu Mobil jenis pasangan luar, yaitu gardu yang berada diatas mobil trailer, Gardumobilinipadaumumnyauntukpemakaian sementara(darurat), yaitu untuk mengatasi kebutuhan daya yang sifatnya temporer. Gardu distribusi jenis trailer ini umumnya berkapasitas lebih besar daripada yang jenis mobil. Hal ini bisa dilihat dari konstruksi peralatan penghubung yang digunakan. Pada setiap gardu distribusi umumnya terdiri dari empat ruang (bagian) yaitu, [1] penyambungan/pemutusan sisi TM, [2]pengukuran sisi TM, [3] trafo distribusi, dan [4] sisi tegangan rendah.

52

Gambar 4. 6 Gardu Mobil

4.3 Komponen-Komponen Gardu 1 Transformator Distribusi Fase 3

Gambar 4. 7 Transformator Distribusi Fasa 3 yang dibelah

Untuk transformator fase tiga , merujuk pada SPLN, ada tiga tipe vektor grup yang digunakan oleh PLN, yaitu Yzn5, Dyn5 dan Ynyn0. Titik netral langsung dihubungkan dengan tanah. Untuk konstruksi, peralatan transformator distribusi sepenuhnya harus merujuk pada SPLN D3.002-1: 2007. Transformator gardu pasangan luar dilengkapi bushing Tegangan Menengah isolator keramik. Sedangkan Transformator gardu pasangan dalam dilengkapi bushing Tegangan Menengah isolator keramik atau menggunakan isolator plug-in premoulded.

Tabel 4. 1Vektor Group dan Daya Transformator

53

2 Transformators Completely Self Protected (CSP)

Gambar 4. 8 Transformator CSP ( Completely Self protected ) Terlihat Bagian Dalamnya

Transformators Completely Self Protected (CSP) adalah transformator distribusi yang sudah dilengkapi dengan Pengaman Lebur (fuse) pada sisi primer dan LBS (Load Break Switch) pada sisi sekunder. Spesifikasi teknis transformator ini merujuk pada SPLN No 95:1994 dan SPLN D3.002-1: 2007.

54

3 PHB sisi Tegangan Menengah (PHB-TM) Berikut ini adalah Komponen Utama PHB-TM yang sudah terpasang/terangkai secara lengkap yang lazim disebut dengan Kubikel-TM, yaitu : a.Pemisah – Disconnecting Switch (DS) Berfungsi sebagai pemisah atau penghubung instalasi listrik 20 kV. Pemisah hanya dapat dioperasikan dalam keadaan tidak berbeban. b.Pemutus beban – Load Break Switch (LBS) Berfungsi sebagai pemutus atau penghubung instalasi listrik 20 kV. Pemutus beban dapat dioperasikan dalam keadaan berbeban dan terpasang pada kabel masuk atau keluar gardu distribusi. Kubikel LBS dilengkapi dengan sakelar pembumian yang bekerja secara interlock dengan LBS. Untuk pengoperasian jarak jauh (remote control), Remote Terminal Unit (RTU) harus dilengkapi catu daya penggerak. c.Pemutus Tenaga - Circuit Breaker (CB) Berfungsi sebagai pemutus dan penghubung arus listrik dengan cepat dalam keadaan normal maupun gangguan hubung singkat. Peralatan Pemutus Tenaga (PMT) ini sudah dilengkapi degan rele proteksi arus lebih (Over Current Relay) dan dapat difungsikan sebagai alat pembatas beban. Komponen utama PHB-TM tersebut diatas sudah terakit dalam kompartemen kompak (lengkap), yang sering disebut Kubikel Pembatas Beban Pelanggan. d.LBS - TP (Transformer Protection)

55

Gambar 4. 9 Kubikel Ring Main Unit (RMU)

Transformator distribusi dengan daya ≤ 630 kVA pada sisi primer dilindungi pembatas arus dengan pengaman lebur jenis HRC (High Rupturing Capacity). Peralatan kubikel proteksi transformator, dilengkapi dengan LBS yang dipasang sebelum pengaman lebur. Untuk gardu kompak, komponen proteksi dan LBS dapat saja sudah terangkai sebagai satu kesatuan, dan disebut Ring Main Unit (RMU).

4.PHB sisi Tegangan Rendah (PHB-TR) PHB-TR adalah suatu kombinasi dari satu atau lebih Perlengkapan Hubung Bagi Tegangan Rendah dengan peralatan kontrol, peralatan ukur, pengaman dan kendali yang saling berhubungan. Keseluruhannya dirakit lengkap dengan sistem pengawatan dan mekanis pada bagian-bagian penyangganya. Secara umum PHB TR sesuai SPLN 118-3-1–1996,untuk pasangan dalam adalah jenis terbuka. Rak TR pasangan dalam untuk gardu distribusi beton. PHB jenis terbuka adalah suatu rakitan PHB yang terdiri dari susunan penyangga peralatan proteksi dan peralatan Hubung Bagi dengan seluruh bagian-bagian yang bertegangan, terpasang tanpa isolasi. Jumlah jurusan per transformator atau gardu distribusi sebanyak-banyaknya 8 jurusan, disesuaikan dengan besar daya transformator dan Kemampuan Hantar

56

Arus ( KHA ) Penghantar JTR yang digunakan. Pada PHB-TR harus dicantumkan diagram satu garis, arus pengenal gawai proteksi dan kendali serta nama jurusan JTR. Sebagai peralatan sakelar utama saluran masuk PHB-TR, dipasangkan Pemutus Beban (LBS) atau NFB (No Fused Breaker). Pengaman arus lebih (Over Current) jurusan disisi Tegangan Rendah pada PHB-TR dibedakan atas : a.No Fused Breaker (NFB) No Fused Breaker adalah breaker/pemutus dengan sensor arus, apabila ada arus yang melewati peralatan tersebut melebihi kapasitas breaker, maka sistem magnetik dan bimetalic pada peralatan tersebut akan bekerja dan memerintahkan breaker melepas beban. b. Pengaman Lebur (Sekering) Pengaman lebur adalah suatu alat pemutus yang dengan meleburnya bagian dari komponennya yang telah dirancang dan disesuaikan ukurannya untuk membuka rangkaian dimana sekering tersebut dipasang dan memutuskan arus bila arus tersebut melebihi suatu nilai tertentu dalam jangka waktu yang cukup (SPLN 64:1985:1). Fungsi pengaman lebur dalam suatu rangkaian listrik adalah untuk setiap saat menjaga atau mengamankan rangkaian berikut peralatan atau perlengkapan yangtersambung dari kerusakan, dalam batas nilai pengenalnya (SPLN 64:1985:24). Berdasarkan konstruksinya Pengaman Lebur untuk Tegangan Rendah dapat digolongkan menjadi : -

Pelebur Tabung Semi Terbuka

Pelebur ini mempunyai harga nominal sampai 1000 Ampere. Penggunaannya sebagai pengaman pada saluran induk Jaringan Tegangan Rendah, saluran induk Instalasi Penerangan maupun Instalasi Tenaga. Apabila elemen lebur dari pelebur ini putus dapat dengan mudah diganti. -

Pelebur Tabung Tertutup (tipe NH atau NT)

Jenis pengaman lebur ini paling banyak digunakan. Pemilihan besar rating pengaman pelebur sesuai dengan kapasitas transformator dan dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

57

Tabel 4. 2 Spesifikasi Teknis PHB-TR

5 Peralatan Pengukur 1 Transformator Tegangan - Potential Transformator (PT) Fungsinya adalah mentransformasikan besaran Tegangan Tinggi ke besaran Tegangan Rendah guna pengukuran atau proteksi dan sebagai isolasi antara sisi tegangan yang diukur atau diproteksikan dengan alat ukurnya / proteksinya. Faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan transformator tegangan adalah batas kesalahan transformasi dan pergeseran sesuai tabel dibawah ini :

Tabel 4. 3 Batas Kesalahan Transformasi Trafo Tegangan

Burden, yaitu beban sekunder dari transformator tegangan (PT), dalam hal ini sangat terkait dengan kelas ketelitian PT-nya. Untuk instalasi pasangan dalam; lazimnya transformator tegangan sudah terpasang pada kubikel pengukuran.

2 Transformator Arus - Current Transformator (CT)

58

Gambar 4. 10 Transformator Arus.

Transformator arus (Current Transformer- CT) adalah salah satu peralatan di Gardu Distribusi, fungsinya untuk mengkonversi besaran arus besar ke arus kecil guna pengukuran sesuai batasan alat ukur, juga sebagai proteksi serta isolasi sirkit sekunder dari sisi primernya. Faktor yang harus diperhatikan pada instalasi transformator arus adalah Beban (Burden) Pengenal dan Kelas ketelilitian CT. Disarankan menggunakan jenis CT yang mempunyai tingkat ketelitian yang sama untuk beban 20% - 120% arus nominal. Nilai burden, kelas ketelitian untuk proteksi dan pengukuran harus merujuk pada ketentuan/persyaratan yang berlaku. Konstruksi transformator arus dapat terdiri lebih dari 1 kumparan primer (double primer). 6 Peralatan Switching dan Pengaman sisi Tegangan Menengah

1. Fused Cut Out (FCO) Pengaman lebur untuk gardu distribusi pasangan luar dipasang pada Fused Cut Out (FCO) dalam bentuk Fuse Link. Terdapat 3 jenis karakteristik Fuse Link, tipe-K (cepat), tipe–T (lambat) dan tipe–H yang tahan terhadap arus surja. Data aplikasi pengaman lebur dan kapasitas transformatornya dapat dilihat pada tabel. Apabila tidak terdapat petunjuk yang lengkap, nilai arus pengenal pengaman lebur sisi primer tidak melebihi 2,5 kali arus nominal primer tranformator.

59

Jika sadapan Lighning Arrester (LA) sesudah Fused Cut Out, dipilih Fuse Link tipe–H. jika sebelum Fused Cut Out (FCO) dipilih Fuse Link tipe–K. Sesuai Publikasi IEC 282-2 (1970)/NEMA) di sisi primer berupa pelebur jenis pembatas arus. Arus pengenal pelebur jenis letupan (expulsion) tipe-H (tahan surja kilat) tipe-T (lambat) dan tipe-K (cepat) menurut publikasi IEC No. 282-2 (1974) – NEMA untuk pengaman berbagai daya pengenal transformator, dengan atau tanpa koordinasi dengan pengamanan sisi sekunder. 2 Lightning Arester (LA) Untuk melindungi Transformator distribusi, khususnya pada pasangan luar dari tegangan lebih akibat surja petir. Dengan pertimbangan masalah gangguan pada SUTM, Pemasangan Arester dapat saja dipasang sebelum atau sesudah FCO

Gambar 4. 11 Lighting Arrester (LA)

Nilai arus pengenal LA : 5 KA – 10 KA – 15 KA Untuk tingkat IKL diatas 110, sebaiknya tipe 15 KA. Sedang untuk perlindungan Transformator yang dipasang pada tengah-tengah jaringan memakai LA 5 KA, dan di ujung jaringan dipasang LA – 10 KA.

7 Konektor

60

Gambar 4. 12 Live Line Connector

Jenis konektor yang digunakan untuk instalasi gardu ini ditetapkan menggunakan Live Line Connector (sambungan yang bisa dibuka- pasang) untuk memudahkan membuka/ memasang pada keadaan bertegangan. Penyadapan trafo dari SUTM dan pencabangan harus di depan tiang peletakan trafo dari arah Pembangkit Listrik / Gardu Induk Konektor adalah komponen yang dipergunakan untuk menyadap atau mencabangkan kawat penghantar SUTM ke gardu.

4.4 Jenis-Jenis Gardu Berdasarkan Fungsinya

• Gardu induk sisi 20 kv Berisi peralatan hubung bagi berbentuk tertutup yang disebut kubikel. Berfungsi untuk memindahkan energi listrik dari trafo tenaga 150 / 20 kv atau 70 / 20 kv ke penyulang-saluran distribusi 20 KV. • Gardu hubung

Berisi kubikel jenis PMT atau LBS digunakan sebagai pembagi energi listrik atau sebagai perlengkapan manuver untuk jaringan. Dioperasikan secara lokal maupun jarak jauh • Gardu distribusi

Berisi saklar / kubikel, peralatan proteksi , trafo step down 20 kV / 220 - 380 Volt dan PHB-TR (Peralatan Hubung Bagi Tegangan Rendah).

61