Upload
terecantik
View
4
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
sistem distribusi
Citation preview
6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Sistem Distribusi
Secara umum sistem distribusi tenaga listrik didefinisikan sebagai bagian
dari sistem tenaga listrik yang menyalurkan tenaga listrik dari gardu induk
sampai kepada pemanfaat tenaga listrik. Sistem jaringan distribusi dibedakan
menjadi dua yaitu sistem jaringan distribusi primer dan sistem jaringan distribusi
sekunder. Kedua sistem tersebut dibedakan berdasarkan tegangan kerjanya.
Pada umumnya tegangan kerja pada sistem jaringan distribusi sekunder adalah
220/380 V.
Unit Pembangkitan
Unit Transmisi
Gardu Induk distribusi
G Trf PMT
Unit Distribusi
PMT
Konsumen Besar Konsumen Umum
Gen
era
tor
Tra
nsf
ormato
r
Pe
mu
tus
Te
na
ga
Dis
trib
usi
Pri
me
r
Dis
tribu
si
sek
un
de
r
Gambar 2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik
Penyaluran daya listrik secara kontinyu dan andal, diperlukan pemilihan
sistem distribusi yang tepat. Pemilihan ini didasarkan pada beberapa faktor,
antara lain :
a. Faktor ekonomis
b. Faktor tempat
c. Faktor kelayakan
7
Dalam pemilihan sistem jaringan harus memenuhi persyaratan-persyaratan
antara lain :
a. Keandalan yang tinggi
b. Kontinyuitas pelayanan
c. Biaya investasi yang rendah
d. Fluktuasi frekuensi dan tegangan yang rendah.
2.1.1 Jaringan Distribusi Primer
Jaringan distribusi primer merupakan jaringan distribusi tegangan
menengah bagian dari sistem tenaga listrik antara gardu induk dan gardu
distribusi. Pada jaringan distribusi primer umumnya terdiri dari jaringan tiga fasa
dengan menggunakan tiga atau empat kawat sebagai penghantar. Di dalam
penyalurannya pada jaringan distribusi primer menggunakan saluran kawat
udara, kabel udara (areal cable) dan sistem kabel tanah dimana
penggunaannya sesuai dengan tingkat keandalan yang dibutuhkan. Pada
sistem jaringan distribusi primer saluran yang digunakan saluran daya listrik
pada masing – masing beban yang disebut dengan penyulang (feeder).
Umumnya penyulang diberi nama sesuai dengan daerah beban yang dilayani,
dimana tujuannya adalah untuk memudahkan mengingat jalur – jalur yang
dilayani oleh penyulang tersebut.
2.1.2 Jaringan Distribusi Sekunder
Sistem jaringan distribusi sekunder merupakan bagian dari jaringan
distribusi tegangan rendah dimana jaringan ini berhubungan langsung dengan
8
konsumen tenaga listrik.Pada umumnya tegangan pada jaringan distribusi
sekunder yang digunakan adalan 220/380 volt hasil penurunan dari sistem
tegangan distribusi primer 20kV.Pada sistem distribusi sekunder bentuk
saluran yang paling banyak digunakan ialah sistem radial. Sistem ini dapat
menggunakan kabel yang berisolasi maupun konduktor tanpa isolasi. Sistem ini
biasa disebut dengan sistem tegangan rendah yang langsung dihubungkan ke
konsumen.
2.2 Konfigurasi Jaringan Primer.
Konfigurasi jaringan distribusi primer pada suatu sistem distribusi sangat
menentukan keandalan pelayanan yang akan diperoleh khususnya mengenai
kontinyuitas pelayanan. Gabungan dari beberapa penyulang dapat membentuk
tipe sistem jaringan distribusi primer yang dapat terbagi menjadi empat, yaitu:
1. Sistem jaringan distribusi pola radial ( radial tanpa PBO dan radial
dengan satu PBO)
2. Sistem jaringan distribusi pola lingkar tertutup(close loop/open ring)
dan lingkar terbuka (open loop/open ring )
3. Sistem jaringan distribusi spindel
4. Sistem jaringan distribusi pola gugus (kluster)
Dimana masing - masing sistem jaringan distribusi diatas mempunyai
karakteristik yang berbeda.
9
2.2.1 Sistem Jaringan Distribusi Pola Radial
Pola radial adalah jaringan yang setiap saluran primernya hanya mampu
menyalurkan daya dalam satu arah aliran daya.Tipe radial memiliki jumlah
sumber dan penyulang hanya satu buah saja. Jaringan ini biasanya dipakai
untuk melayani daerah dengan kerapatan beban yang rendah. Apabila terjadi
gangguan pada salah satunya baik sumber maupun penyulang maka semua
beban yang dilayani oleh jaringan ini akan padam.
Gambar : 2.2 Sistem konfigurasi Jaringan Pola Radial
Adapun keunggulan dan kelemahan dari sistem saluran tipe radial ini
adalah :
a. Keunggulan :
Bentuknya sederhana
Biaya investasi relatif murah
b. Kekurangan :
Kualitas pelayanan kurang baik karena rugi tegangan dan rugi daya
pada daya relatif besar
Kontinyuitas pelayanan daya tidak terjamin sebab antara titik sumber
dan titik beban hanya ada satu alternatif saluran
10
Bila saluran tersebut mengalami gangguan, maka seluruh rangkaian
setelah ganggan akan mengalami pemadaman total
2.2.1.1 Sistem Radial Tanpa PBO
Struktur jaringan distribusi radial merupakan bentuk jaringan paling
sederhana dibandingkan dengan struktur jaringan lain baik ditinjau dari
perencanaan maupun pengusahaannya dan juga paling murah biaya
pembangunannya. Pada sistem radial, penyaluran tenaga listrik dilaksanakan
secara searah, sehingga jika terjadi gangguan pada satu titik di saluran tersebut
maka akan menyebabkan terjadinya pemadaman di daerah setelah titik
gangguan tersebut. Dengan demikian tingkat keandalannya relatif rendah.
Saluran radial ini banyak digunakan pada daerah yang memiliki pertumbuhan
beban dan kepadatan beban yang rendah. Jenis saluran yang digunakan
umumnya saluran udara dengan panjang jaringan yang cukup panjang, karena
dengan beban yang cukup kecil pada jaringan yang panjang, rugi jaringannya
masih dapat ditolerir begitu juga mutu tegangan saluran masih tidak terlalu
rendah.
Gambar 2.3 Sistem Konfigurasi Jaringan Pola Radial Tanpa PBO
11
2.2.1.2 Sistem Radial Dengan Satu PBO di Tengahnya
Struktur jaringan distribusi radial jenis ini bedanya hanya pada
konstruksinya yaitu dengan adanya penambahan pemasangan PBO (Pemutus
Balik Otomatis) di tengah-tengah dari saluran radial ini. Gunanya untuk
mengurangi frekuensi pemadaman dan lama pemadaman yang diakibatkan
oleh gangguan yang terjadi pada saluran radial ini.
Gambar 2.4 Sistem Konfigurasi Jaringan Pola Radial dengan Satu PBO di tengah
2.2.2. Sistem Jaringan Distribusi Pola Lingkar (Loop/Ring) dan lingkar terbuka
(open loop/ring )
Jaringan polalingkar adalah jaringan yang dimulai dari suatu titik pada rel
daya yang berkeliling di daerah beban kemudian kembali ke titik rel daya
semula. Pola ini ditandai pula dengan adanya dua sumber pengisian yaitu
sumber utama dan sumber cadangan. Jika salah satu sumber pengisian
(saluran utama) mengalami gangguan, akan dapat digantikan oleh sumber
pengisian yang lain (saluran cadangan ). Jaringan ini hampir sama dengan tipe
radial dimana sistem ini merupakan gabungan dari dua buah sistem radial. Tipe
loop ini terdiri dari dua macam yaitu :
a. Bentuk Open Loop, bila jaringan dilengkapi dengan sakelar Normally
Open yang pada saat kondisi normal rangkaian selalu terbuka
12
b. Bentuk Close Loop, bila jaringan dilengkapi dengan sakelar Normally
Closse yang pada saat kondisi normal rangkaian selalu tertutup.
Umumnya tipe jenis ini dilengkapi dengan recloser yang bekerja secara
otomatis sehingga memungkinkan gangguan dapat dilokalisir dengan cepat
agar sistem tidak terganggu dan daerah yang mengalami gangguan dapat
segera beroperasi kembali dalam waktu yang relatif singkat.
Adapun keuntungan dan kelemahan dari sistem saluran tipe lingkar
(loop/ring) ini adalah :
a. Keuntungan
Kontinyuitas penyaluran daya listrik cukup tinggi
Stabilitas tegangan sistem yang mantap
Tingkat keandalan dan keamanan yang cukup tinggi
Fleksibelitas tinggi
b. Kelemahan
Biaya pemasangan relatif mahal
Biaya pemeliharaan tinggi
Gambar 2.5 Sistem Konfigurasi Jaringan Pola Lingkar (loop/ring)
13
2.2.3. Sistem Jaringan Distribusi Pola Spindel
Jaringan primer pola spindel merupakan pola pengembangan dari sistem
radial dan loop terpisah. Penyulang tersebut dibagi menjadi dua jenis, yaitu :
1) Penyulang kerja (woking feeder)
Adalah penyulang yang dioperasikan untuk mengalirkan daya listrik dari
sumber pembangkit sampai pada konsumen, sehingga penyulang ini
dioperasikan dalam keadaan bertegangan dan sudah dibebani. Operasi
normal penyulang ini hampir sama seperti tipe radial
2) Penyulang cadangan (express feeder )
Adalah penyulang yang menghubungkan gardu induk langsung ke gardu
hubung dan tidak dibebani gardu – gardu distribusi.Pada operasi normal
penyulang ini tidak berbeban dan hanya berfungsi sebagai penyulang
cadangan untuk mensuplai penyulang tertentu yang mengalami
gangguan pada gardu hubung.
Gambar 2.6 Sistem Konfigurasi Jaringan Pola Spindel
14
Keunggulan dan kelemahan dari sistem spindel ini adalah :
a. Keunggulan
Mempunyai keandalan sistem yang lebih tinggi
b. Kelemahan
Biaya sangat mahal
2.2.4. Sistem Jaringan Distribusi Pola Gugus ( grid atau mesh )
Pola jaringan ini mempunyai beberapa rel daya dan antara rel – rel
tersebut dihubungkan oleh saluran penghubung yang disebut dengan tie
feeder. Dengan demikian tiap gardu distribusi dapat menerima dan mengirim
daya dari atau ke rel lain. Sistem jaringan ini merupakan variasi dari sistem
spindel, dimana perbedaannya hanya terlihat pada penyulang cadangan
(express feeder). Pada sistem ini penyulang cadangan dibebani sebagaimana
halnya dengan penyulang kerja, sistem ini pempunyai tingkat keandalan dan
kontinyuitas yang lebih baik dari sistem lingkar (loop/ring ) maupun radial.
Sistem ini jarang digunakan pada sistem distribusi primer tegangan menengah,
yang diterapkan pada sistem transmisi tegangan tinggi yang sering disebut
sistem interkoneksi.
Gambar 2.7 Sistem Konfigurasi Jaringan Pola Gugus/Mesh
15
Keunggulan dan kelemahan dari sistem ini adalah :
a. Keunggulan
Kontinyuitas pelayanan lebih baik dari pola radial atau loop
Flexibel dalam menghadapi perkembangan beban
Sesuai untuk daerah dengan kerapatan beban tinggi
b. Kerugian
Sistem proteksi gangguan yang rumit dan mahal
Biaya invetasi yang mahal
2.3 Pengaman Sistem Distribusi
Sistem pengaman bertujuan untuk mencegah atau mengatasi kerusakan
pada jaringan beserta peralatannya dan keselamatan umum yang disebabkan
karena gangguan dan meningkatkan kelangsungan pelayanan pada konsumen.
Sistem pengaman yang dilakukan pada peralatan-peralatan listrik yang
terpasang di jaringan sistem tenaga listrik terhadap kondisi abnormal operasi
itu sendiri. Sistem pengaman bertujuan untuk mencegah, membatasi, atau
melindungi jaringan dan peralatan terhadap bahaya kerusakan yang
disebabkan karena gangguan yang bersifat temporer maupun permanent,
sehingga kualitas dan keandalan penyaluran daya listrik yang diharapkan oleh
konsumen dapat terjamin dengan baik. Beberapa kriteria yang perlu
diperhatikan pada sistem pengaman adalah :
a. Kecepatan bertindak (quikness of action)
b. Pemilihan tindakan (selectivity or discrimination action)
c. Peka (sensitivity)
d. Keandalan (reliability)
16
Sistem pengaman jaringan tegangan menengah 20 kV merupakan satu
komponen sangat penting yang dirancang untuk mengamankan jaringan dan
peralatan tegangan menengah.
Cara dan tingkat pengamanan yang diterapkan tergantung pada banyak
faktor seperti peralatan, kondisi dan kerapatan beban. Macam karakteristik
beban sangat mempengaruhi pengamanan dan mempengaruhi sistem
pendistribusian. Untuk daerah padat beban dipusat perkotaan misalnya,
jaringan yang dibutuhkan adalah kabel tanah dengan sistem tertutup yang layak
dipergunakan pengamanan lebih tinggi tingkatnya dan lebih mahal sedangkan
untuk kerapatan beban yang rendah digunakan sistem saluran udara radial
dengan pengamanan yang sederhana dan murah sesuai dengan tingkat
keandalana yang masih diterima oleh pemakaianya.
Adapun tugas pengamanan adalah sebagai berikut :
1. Mengamankan peralatan dari kerusakan karena arus lebih
2. Secepatnya membebaskan pemadaman karena gangguan
3. Membatasi daerah yang mengalami pemadaman
Adapun salah satu dari alat pengaman jaringan saluran udara adalah
penutup balik otomatis (PBO/Recloser) yang mempunyai kemamapuan sebagai
pemutus arus hubung singkat yang dilengkapai dengan penginderaan arus
gangguan dan peralatan pengatur kerja membuka - menutup rangkaian sesuai
dengan waktu dan urutan kerja yang telah ditentukan dan membuka- terkunci
bila menghadapi ganguan permanen.
17
2.3.1 Penutup Balik Otomatis (PBO/Recloser) (Automatic Circuit Recloser)
Penutup Balik Otomatis (PBO) atau Recloser (Automatic Circuit Recloser)
umumnya menggunakan sensing arus yaitu suatu peralatan yang bekerja
secara otomatis untuk dapat mengamankan sistem dari gangguan hubung
singkat. Recloser terdiri dari bagian – bagian yang dapat merasakan arus lebih,
mengatur kelambatan waktu, memutuskan arus gangguan, dan menutup
kembali secara otomatis guna mengisi kembali (reenergize) jaringan. Pada
gangguan permanen recloser akan tetap terbuka (mengerjakan pemutusan
menetap) dan memisahkan bagian yang terganggu dari bagian yang utama dari
sistem. Recloser dilengkapi dengan fungsi buka – tutup secara otomatis sangat
berguna untuk menghilangkan gangguan yang berkepanjangan pada sistem
yang diakibatkan oleh keadaan gangguan temporer atau arus lebih yang tiba –
tiba (transient over current). Bila recloser merasakan adanya gangguan di
daerah pengaman maka recloser akan memutuskan arus (membuka kontaktor )
kemudian dengan waktu tunda yang ditentukan secara otomatis akan menutup
kembali kontak. Jika masih dirasakan akan adanya gangguan maka recloser
akan bekerja membuka dan menutup berturut – turut 3 sampai 4 kali langsung
mengunci (sesuai seting di lapangan).
Ada dua hal yang penting dalam urutan kerja recloser yang diakhiri dengan
penguncian, yaitu :
1. Recloser akan menguji secara berulang – ulang untuk menetapkan
bahwa gangguan sudah hilang
2. Recloser dapat membedakan antar gangguan temporer dan gangguan
permanen. Kalau sudah tiga kali pengujian gangguan masih ada maka
18
dapat diasumsikan bahwa gangguan tersebut adalah permanen dan
recloser akan mengunci (lockout)
2.3.2 Klasifikasi Recloser
Recloser dibedakan menjadi dua jenis menurut fasa reclosernya yaitu :
1. Recloser Satu Fasa
Recloser satu fasa berfungsi mengamankan jaringan satu fasa
seperti pada percabangan jaringan satu fasa pada jaringan tiga
fasa. Recloser ini cocok dipasang pada sistem tiga fasa 4 kawat.
2. Recloser Tiga Fasa
Recloser tiga fasa berfungsi apabila terjadi gsangguan satu fasa,
maka ketiga – tiganya akan bekerja membuka dan menutup serta
membuka dan mengunci. Hal ini untuk mencegah pemutusan satu
fasa dari beban satu fasa seperti pada motor – motor tiga fasa.
2.3.3 Penggunaan Recloser
penggunaan recloser dapat dipakai pada :
1. Gardu induk sebagai pengaman utama penyulang distribusi
2. Jaringan yang panjang untuk membagi daerah pengaman dan
mencegah terjadinya gangguan pada seluruh bagian jaringan oleh
gangguan di ujung penyulang
3. Cabang penyulang untuk menjaga jaringan utama dari gangguan
cabang penyulang
19
Adapun hal – hal yang harus diperhatikan pada saat dipasangnya
recloser, yaitu :
1. Tegangan sistem dan arus beban yang terbesar
2. Arus gangguan terbesar yang diperbolehkan melalui recloser
3. Koordinasi recloser dengan peralatan pengaman lainnya.
2.3.4 JenisPengendali Recloser
Ada dua macam jenis pengendali recloser, yaitu :
1. Pengendali Hidrolik
Pengendali Hidrolik berfungsi pada semua recloser satu fasa dan
beberapa recloser tiga fasa merupakan suatu bagian dari pada
bentuk recloser itu sendiri. Pada jenis ini, arus lebih dirasakan
oleh kumparan penjatuh (tripping coil) yang dihubungkan secara
seri oleh jaringan. Pada waktu arus yang mengalir melalui
kumparan melebihi angka minimum trip recloser, maka kumparan
menarik pluyer maka secara mekanik membuka kontak recloser.
Waktu dan urutan kerja dilakukan dengan memompa minyak
secara terpisah, dimana bergantung dari besar kecilnya aliran
pada lubang minyak.
2. Pengendali Elektronik
Recloser dengan pengendali elektronik merasakan arus melalui
trafo arus jenis bushing yang terdapat di dalam recloser, dimana
sekunder dihubungkan ke rangkaian elektronik. Pengendali jenis
ini jauh lebih fleksibel lebih mudah untuk penyetelan karena pada
20
saat terjadi perubahan penyetelan lebih mudah pelaksanaanya.
Pengendali elektronik diletakkan terpisat dari recloser itu sendiri.
2.4 Gangguan Pada Sistem Jaringan Distribusi
Yang dimaksud dengan gangguan pada jaringan tegangan menengah
adalah terjadinya gangguan yang mengakibatkan terputusnya pasokan tenaga
listrik ke daerah-daerah yang dipasok melalui penyulang tersebut.
2.4.1 Gangguan Pada SUTM
Sumber gangguan pada sistem di atas tanah (Saluran Udara) sebagian
besar karena pengaruh luar. Diantaranya.:
Sumber gangguan tersebut berurutan menurutnya intensitasnya adalah
sebagai berikut :
- Angin dan Pohon
- Petir
- Kegagalan atau kerusakan peralatan dan saluran
- Manusia
- Hujan dan cuaca
- Binatang dan Benda-benda asing
- Deformasi tanah
- Lain-lain
Macam - macam gangguan (fault) pada sistem distribusi diatas tanah
(Saluran Udara) dapat dibagi atas dua kelompok :
21
2.4.1.1 Gangguan Permanen
Gangguan permanen adalah gangguan dimana setelah gangguan
dihilangkan masih terdapat kerusakan pada peralatan sehingga perlu
diperbaiki.
2.4.1.2 Gangguan Sesaat (Temporer)
Gangguan temporer merupakan gangguan dimana setelah gangguan itu
hilang tidak menimbulkan kerusakan pada peralatan yang terganggu,
misalnya gangguan pada jaringan transmisi,dahan atau ranting yang
menyentuh jaringan distribusi.
Gangguan yang bersifat temporer jika tidak dapat hilang dengan
segera, baik hilang sendiri dengan sendirinya maupun bekerjanya alat
pengaman (PBO atau recloser), dapat berubah menjadi gangguan yang
bersifat pemanen dan menyebabkan pemutusan tetap.
Jumlah gangguan pada saluran udara jauh lebih banyak dari pada
saluran bawah tanah. Tujuh puluh sampai sembilan puluh lima persen dari
seluruh gangguan yang mengenai saluran udara tegangan menengah
adalah bersifat temporer.
2.4.2 Gangguan pada SKTM
Sumber gangguan pada sistem distribusi bawah tanah, sebagian
berasal dari dalam sistem dan sebagiannya lagi berasal dari faktor luar.
Gangguan dari dalam antara lain :
- Tegangan dan arus abnormal
22
- Pemasangan yang kurang baik
- Penuaan
- Beban lebih
Gangguan dari luar diantara lain :
- Gangguan mekanis karena pekerjaan galian saluran lain
- Kendaraan-kendaraan yang lewat diatasnya
- Impuls petir lewat saluran udara
- Binatang
- Deformasi tanah
2.4.3 Jenis Gangguan dan Penyebabnya
2.4.3.1 Gangguan Beban lebih
Pada sistem tenaga listrik, hal ini bisa terjadi karena kesalahan salah
satu pembangkit atau saluran transmisi terlepas dari sistem yang lain
sehingga terjadi beban lebih pada motor, hal ini terjadi karena beban
motor melebihi kapasitas.
2.4.3.2 Gangguan Hubungan singkat
Semua peralatan listrik selalu diisolasi dan isolasi tersebut bisa
rusak akibat hubung singkat ataupun kerusakan isolasi tersebut
diakibatkan karena umur, tegangan lebih, dahan menyentuh, petir,
dan lain-lain.