II. KONSEP DASAR SISTIM TENAGA LISTRIK

1. PANDANGAN UMUM SISTIM TENAGA LISTRIK

Pada umumnya sistim tenaga listrik tediri atas kumpulan komponen

peralatan listrik atau mesin listrik seperti generator, transformator, beban dan

berikut alat-alat pengaman dan pengaturan yang saling dihubungkan

membentuk suatu sistim yang digunakan untuk membangkitkan,

menyalurkan dan menggunakan energi. Di dalam sistim tenaga listrik1,

komponen-komponen tersebut dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu :

1.1. Pembangkit Listrik

Pusat pembangkit listrik (electric power stations), terutama

yang menggunakan tenaga air, pada umumnya letaknya jauh dari

konsumen pemakai tenaga listrik tersebut Pada pembangkit, tenaga

listrik dibangkitkan oleh generator sinkron 3 fasa pada tegangan 6,6 KV

; 11 KV atau 13,2 KV dan bahkan ada yang 32 KV.

James J. Burke, Power Distribution Engineers - Fundamentals and Aplications, Marcel Dekker INC, USA 1994. p. 1.

2 DR. A. Arismunandar, DR. S. Kuwahara, Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilidll, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1993. p. 1.

7

Frekuensi tegangan yang dibangkitkan oleh generator diberikan oleh

persamaan:

60 '

(2-1)

dengan : p = jumlah pasang kutub

n = kecepatan rotor dalam putaran per menit (rpm).

<fuRB — ^ " / A R M V - —

Output Exciter gen

Gambar 2.1

Diagram Sistim Pembangkitan

1.2. Saluran Transmisi

Saluran transmisi ini membawa tenaga listrik dari

pembangkit menuju ke pusat-pusat beban, baik langsung maupun

melalui saluran penghubung, gardu-gardu induk (substations).

Charles I. Hubert, Preventive Maintenance Of Electrical Equipment, Glencoe Macmillan/Mc Graw-Hill, 1996, USA. p. 106 .

8

Ada dua kategori saluran transmisi, yaitu:

a. Saluran Udara (Overhead Line).

b. Saluran Bawah Tanah (Underground).

Di Indonesia, tegangan nominal saluran transmisi yang digunakan

adalah 70 kV, 150 kV (Saluran Udara Tegangan Tinggi) dan 500

kV (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi).

1.3. Distribusi

Sistim distribusi merupakan area yang seringkali terjadi kerusakan

(Broken Down) dan gangguan, dibagi menjadi tiga bagian utama,

yaitu:

a. Gardu Induk distribusi (Distribution Substation).

Merupakan gardu yang bertugas membagi dalam beberapa

Penyulang (Feeder) dari 150 kV menjadi 20 kV. Dan juga terdapat

rele-rele, yaitu :

- OCR (Over Current Relay).

- DGR (Detection Ground Relay).

- UFR (Under Fault Relay).

- UVR (Under Voltage Relay).

- OVR (Over Voltage Relay).

- GFR (Ground Fault Relay).

9

b. Distribusi Primer.

Dari keluaran (Outgoing) Penyulang, tenaga listrik disalurkan

melalui distribusi primer dengan tegangan sebesar 20 kV/6 kV

menuju ke pusat-pusat beban melalui SUTM (Saluran Udara

Tegangan Menengah) dan SKTM (Saluran Kabel Tegangan

Menengah)

c. Distribusi Sekunder.

Terdiri dari dua jenis, yaitu Saluran Udara Tegangan Rendah

(SUTR) dan Saluran Kabel Tegangan Rendah (SKTR). Tegangan

yang berada pada saluran ini diturunkan dari distribusi primer

melalui transfornator distribusi menjadi 380/ 220 V.

Sub Transmisi merupakan saluran dimana bisa dipertimbangkan

ketika terjadi overlap tegangan. Untuk sistim operasional dan

proteksinya sama seperti pada bagian Transmisi.

.Gambar 2.2 menunjukkan secara umum bentuk sistim penyaluran

tenaga listrik dari pembangkit hingga konsumen .

CEN. STEP-UP TRANSFORMER

n

m -VAV-

iJwfi IMICITES TfPlCAl VOVTACE l£V£l

10

pmuARr FEEDERS

DISTRiaUTfOK SUBSTATION

mvt

0 0

—a-—D-

N.O.

—o-

—a-

10 IA1ERAI

SECONDARE CONSUttER

- M - * —Q-

DISTRIBUIIO* 30 FE60ER IR*MSfQBVEB

MAINS

Gambar 2.2 4

Bentuk Umum Sistim Penyaluran Tenaga Listrik

2. GANGGUAN

Gangguan pada sistim ketenagalistrikan sudah menjadi bagian dari

pengoperasian sistim tenaga listrik tersebut. Mulai dari pembangkit, tranmisi

hingga pusat-pusat beban tidak pernah lepas dari berbagai macam gangguan.

Bagian dari sistim tenaga listrik yang sering mengalami gangguan adalah

kawat transmisinya (kira-kira 70% sampai 80% dari seluruh gangguan).

Hal tersebut wajar terjadi karena luas dan panjangnya saluran dari

pembangkit hingga distribusi pada umumnya lewat udara (diatas tanah) lebih

rentan terhadap gangguan daripada yang ditaruh dalam tanah (underground).

James J. Burke, Power Distribution Engineers - Fundamentals and Aplications, Marcel Dekker INC, USA, 1994. p. 2.

II

Terlebih lagi jika salurannya tidak dilindungi isolasi ataupun peralatan

proteksi yang tidak memadai, akan sering menimbulkan ganggguan pada

sistim tenaga listrik tersebut. Semua gangguan bisa disebabkan dari

peralatannya atau kesalahan mekanis, thermis dan tegangan lebih atau karena

material yang cacat atau rusak, misalnya hubung singkat, gangguan ke tanah

atau konduktor yang putus. Busur tanah yang menetap merupakan gangguan

yang sangat ditakuti sebab busur tanah yang padam dan menyala merupakan

sumber gelombang berjalan yang mempunyai muka curam yang dapat

membahayakan isolasi dari alat-alat instalasi walaupun letaknya jauh dari titik

gangguan. Gangguan yang sering terjadi adalah gangguan hubung singkat.

Besar dari arus hubung singkat itu tergantung dari jenis dan sifat gangguan

hubung singkat itu, kapasitas dari sumber daya, konfigurasi dari Sistim,

metoda hubungan netral dari trafo, jarak gangguan dari unit pembangkit,

angka pengenal dari peralatan-peralatan utama dan alat-alat pembatas arus,

lamanya hubung singkat itu dan kecepatan beraksi dari alat-alat pengaman.

Gangguan hubung singkat itu tidak hanya dapat merusak peralatan

atau elemen-elemen sirkuit, tetapi juga dapat menyebabkan jatuhnya tegangan

dan frekuensi Sistim, sehingga kerja pararel dari unit-unit pembangkit menjadi

terganggu pula.

12

2.1. Akibat-Akibat Yang Ditimbulkan Oleh Gangguan5

a. Menginterupsi kontinuitas pelayanan daya kepada para konsumen

apabila gangguan itu sampai menyebabkan terputusnya suatu

rangkaian atau menyebabkan keluarnya suatu unit pembangkit.

b. Penurunan tegangan yang cukup besar menyebabkan rendahnya

kualitas tenaga listrik dan merintangi kerja normal pada peralatan

listrik baik PLN maupun konsumen.

c. Pengurangan stabilitas sistim dan menyebabkan jatuhnya generator.

d. Merusak peralatan pada daerah terjadinya gangguan.

2.2. Penyebab Gangguan Pada SUTM Maupun SKTM

I). Pada SUTM (Saluran Udara Tegangan Menengah).

a. Pada SUTM (Saluran Udara Tegangan Menengah):

b. Alam (Petir, Pohon, Angin, Hujan, Panas).

c. Kegagalan atau kerusakan peralatan dan saluran.

d. Manusia.

e. Binatang dan benda-benda asing.

f. Dan Iain-lain.

5 TS. Hutauruk, Pengetanahan Netral Sistim Tenaga dan Pengetanahan Peralatan^ Penerbit Erlangga, Jakarta, 1987. p. 3.

13

2). SKTM (Saluran Kabel Tegangan Menengah).

a. Gangguan dari dalam (Internal Fault):

Tegangan dan arus abnormal, pemasangan yang kurang baik,

penuaan dan beban lebih.

b. Gangguan dari luar (External Fault):

Gangguan-gangguan mekanis karena pekerjaan galian saluran air

dan Iain-lain, kendaraan yang lewat diatasnya, impuls petir lewat

saluran udara, binatang dan deformasi tanah.

2.3 Klasifikasi dari gangguan dibedakan dari dua segi, yaitu :

1) Dari macamnya gangguan.

a. Gangguan dua fasa atau tiga fasa melalui tahap hubung tanah.

b. Gangguan fasa ke fasa.

c. Gangguan dua fasa tanah.

d. Gangguan satu fasa ke tanah atau gangguan tanah.

2) Dari lamanya gangguan :

a. Gangguan permanen.

Gangguan yang baru dapat dihilangkan atau diperbaiki setelah

bagian yang terganggu itu diisolir dengan bekerjanya Pemutus

Daya atau Tenaga (PMT).

b. Gangguan temporer.

Gangguan yang terjadi dalam waktu yang singkat saja dimana

kemudian Sistim kembali pada keadaan normal. Misalnya

14

gangguan yang disebabkan oleh petir atau burung, akan terjadi

loncatan api pada isolasi udara atau minyak.

2.4 Anal isa Gangguan

Jenis gangguan yang mungkin terjadi pada Sistim tenaga listrik

3 phasa adalah :6

1) Gangguan Shunt (hubung singkat). Lihat gambar 2.3.

a. Hubung singkat 3 phasa simetri

- Tiga phasa (Line-Line-Line/L-L-L)

- Tiga phasa ke tanah (Line-Line-Line-Ground/L-L-L-G)

b. Hubung singkat tidak simetri

- Satu phasa ke tanah (IL-G)

- Antar phasa (L-L)

- Antar phasake tanah (2L-G)

2) Gangguan Seri (Hubungan Terbuka)

a. Satu saluran terbuka (1L-O)

b. Dua saluran terbuka (2L-0)

c. Impedansi seri tak seimbang

6 Analisa Sistim Tenaga II, Teknik Elektro Univershas Kristen Petra, Surabaya, p. 2.

15

3) Gangguan Simultan

Gangguan yang terjadi pada detik yang sama, tetapi pada

saat yang tepat sama terjadi dua atau lebih gangguan dan

kemungkinan terjadi sangat kecil.

a. Shunt-Shunt

b. Shunt-Seri

c. Seri-Seri

• " • • ' r i - . .

^ T (b)

I I

(c) (d)

• i

•i

(<

t

i ») ffl

Gambar 2.37

Gangguan Yang Terjadi Pada Sistim Tenaga Listrik

7 Ibid. p. 2.

I ft

2.4.1. Komponen Simetri Phasor tegangan 3 phasa yang tak seimbang.

V,

Phasor rotation

Gambar 2.4a8

Phasor Tegangan 3 Phasa

Urutan Positip / Normal.

c b a c b a c b

Gambar 2.4by

Phasor Tegangan 3 Phasa

Ibid. p. 2. Ibid. p. 2.

- Urutan Negatip.

b a c b a c b a c

YYYYYY A A A

I \l \l ll y y y v

JUUUL c b a c b a c

Gambar2.4c10

Phasor Tegangan 3 Phasa

Urutan Nol.

Va0' = Vb0 ft 0

<^ * - 0°

a.b.c a,b,c afb,c

a.b.c a.b.c Gambar2.4d"

Phasor Tegangan 3 Phasa

'"Ibid. p. 2. 'ibid. p. 2.

IS

Tabel2.1

Operator "a"

Power Of Function

A

a2

a3

a4

l + a = - a 2

1 - a

1 - a2 = -a

1-a2

a - 1

a + a2

a - a 2

a 2 - a

a2

1 + a + a2

Polar Form

1Z1200

1Z240° = 1Z120°

1Z3600 - 1Z0°

1Z1200

1Z60°

V3Z-300

IZ-6O0

V3Z300

V3Z1500

IZI8O0

•s/3Z90°

V3Z-900

V3Z-1500

ozo°

Rectangular Form

-0,5+j0,866

-0,5-j0,866

1,0+J0,0

-0,5+j0,866

0,5+j0,866

1,5 - j0,866

0,5 - j0,866

l,5+j0,866

-l,5+j0,866

-1,0+J0,0

0,0+ j 1,732

0,0-j 1,732

- 1 , 5 - J 0 , 8 6 6

0,0 + j0,0

Sumber: AST 212

"Ibid. p.2.

19

2.4.2. Gangguan 3 Fasa. Pada saat tipe gangguan ini seimbang, tidak

ada arus zero atau negatif sequence. Besar arus jika terdapat impedansi:

'fM " ' ' / .a ~ V,b - V,c

lfM ~ vL.N A (2-2)

dan jika ada impedansi adalah :

'/,w Vl-N

Zi+Zj (2-3)

dimana: / fM arus gangguan 3 fasa (A)

VL-N = tegangan fasa-netral (V)

Z, = total impedansi positif sequence (Q)

Zf = impedansi gangguan (Q)

V,a>V,A>V,c arus gangguan pada fasa a, b dan c

Untuk total impedansi positif sequence bisa ditunjukkan dibawah ini:

A = A,sre + Aj- + ^\,cKr~ '

Dimana :

Zxm = impedansi rangkaian pengganti Thevenin positive sequence

dari sistim (atau sumber) dari tegangan distribusinya (Q)

ZXT =' impedansi trafo positive sequence dari tegangan distribusinya

A CKT

(«) .

impedansi positive sequence dari bagian rangkaian distribusi

yang terganggu.

20

Z1CAT =impedansi positive sequence dari bagian

rangkaian distnbusi yang terganggu.

Dengan mensubtitusi persamaan (2-4) kedalam (2-2) dan (2-3),

Arus Gangguan 3 Fasa dapat diketahui sebagai berikut:

dan

/ fM V, L-N

'f.34 ^isrs + £\,T + ^I.CAT + ^f

(2-5)

(2-6)

persamaan (2-5) dan (2-6) bisa digunakan baik hubungan pada

sumber wye-ground atau delta, Perhitungan gangguan 3 fasa

diatas dapat direfleksikan pada sistim distribusi pada sistim

subtransmisi. Hal ini bisa diselesaikan menggunakan persamaan

dibawah ini:

v f - L~L x / A

'•" W* *''•* A (2-7) dimana :

IF.3* = arus gangguan 3 fasa dari tegangan subtransmisi (A)

IfM = arus gangguan 3 fasa berdasarkan tegang

distribusi (A)

VL_L = tegangan distribusi line to line (V)

VSTL_L = tegangan subtransmisi line to line (V)

21

2.4.3 Gangguan Line To Line. Diasumsikan bahwa gangguan line to

line terjadi diantara fasa b dan c. Untuk persamaan dibawah ini untuk

kondisi tidak ada impedansi gangguan :

h, = ° 'f,L-L ~ 'f.a ~ 'f. /.*

fJ5*Vi# zl+z2

(2-8)

dimana

jika

IftL_i - arus gangguan line to line (A)

Z, = impedansi negative sequence total (Q)

Zl=Z2 . m a k a

JJIXVL-N

2Z, *f,L-L ~

atau subtitusi persamaan (2-4) ke dalam (2-8),

* f.L-L A I,SJS + \,T + ^\,CKT)

(2-9)

(2-10)

Khusus untuk yang ada impedansi gangguannya, persamaannya

menjadi:

J J^XVL-N A 1 f,L-L ~ ~~1 = " rt

22

dengan membandingkan persamaan (2-9) dengan (2-2), satu hal yang bisa

dibuat hubungan antara gangguan 3 fasa dengan gangguan arus line to line

sebagai berikut:

; A j

= 0,866 x / / 3 , (2-12)

Persamaan diatas ini bisa digunakan baik untuk hubungan wye grounded

atau delta.

2.4.3. Gangguan Single Line To Ground. Diasumsikan bahwa gangguan

single line to ground terjadi di fasa a. Jika tidak ada gangguan impedansi,

maka:

A/M-G _ vL.N Za (2-13)

dimana :

h,L-G = a r u s gangguan line to ground (A)

ZG = impedansi ke tanah (ground) (Q)

VL_N = tegangan distribusi line to netral (V)

Apabila:

atau jika ZX = Z2,

ZG = Z ' + Z 2 + Z ° (2-14)

— 2 7 + 7 ZG= ' ° (2-15)

23

Oleh sebab itu, dengan mensubtitusi persamaan (2-15) ke (2-13),

'/.L-G V, L-,V

1[2Z,+Z0] A

Jika terdapat impedansi gangguan,

'f,l-G ~ VL-N

l-[2Zi+Z0]+Zf

A

(2-16)

(2-17)

Z0 = impedansi total zero sequence (Q)

Persamaan (2-18) dan (2-19) hanya bisa digunakan untuk

hubungan di sumber adalah wye grounded.

KEANDALAN (RELIABILITY)

Untuk mengetahui banyak dan lamanya suatu gangguan pada suatu

daerah dapat digunakan persamaan SAIFI (System Average Interruption

Frequency Index) dan SAIDI (System Average Interruption Duration Index).

SAIFI digunakan untuk mengetahui banyaknya (frequency) gangguan yang

terjadi dan SAIDI digunakan untuk mengetahui lamanya (duration)

gangguan yang terjadi. Perhitungan tersebut bisa digunakan untuk

mengetahui index perbulan atau pertahun.

24

Dibawah ini merupakan persamaannya :

Total No. Customers Interrupted SAIFI = -

SAIDI

Total No. Customers (2-18) ( No. Customers Interrupted) * ( No. of Interruptions)

Total No. Customers

^Customers Interruption Durations Total No. Customers ^(Duration of Outage) * (No. of Customers Affected) Q.I 9̂

Total No. Customers

4. DROP TEGANGAN (VOLTAGE DROP)

Pertama kalinya tenaga tistrik dibangkitkan pada tegangan tertentu

atau terbatas (pada SUTM = 20 KV). Sedangkan jaringan distribusi SUTM

tidaklah pendek, namun bisa berkilo-kilo meter. Selain tiap Penyulang

(Feeder) mempunyai panjang, juga menanggung beban yang selalu dinamis.

Hal-hal tersebut bisa mengakibatkan terjadinya drop tegangan pada suatu titik

atau seksi tertentu. Drop tegangan bisa mempengaruhi peralatan listrik di

saluran (AVS, RECLOSER dan Iain-lain) yang membutuhkan rating kerja

tertentu maupun di pusat-pusat beban (peralatan rumah tangga).

25

r m, in • • -.1+ .

Distribution Line

R X y

I

ER

LOAD

Gambar 2.5 u

Drop tegangan pada saluran distribusi

Pada gambar 2.5 digambarkan bahwa karakteristik listrik pada bagian saluran

distribusi (distribution line) merupakan R dan X. Dan beban (load)

diumpamakan adalah motor yang bersifat reaktif yang mengakibatkan

tegangannya Lagging (lihat gambar 2.6).

3 James J. Burke, Power Distribution Engineers - Fundamentals and Aplications, Marcel Dekker INC, USA, 1994. p. 77.

26

1*

«B

I 1* = *cos6 a n d lx = IS)H6

1

Gambar 2.6 u

Hubungan fasa untuk beban induktif

Tegangan pada sisi kirim Es, bisa dihitung sebagai berikut:

Es = ER + LINE DROP

= ER + 7(Z)

= E R + 7 ( R + j X )

= ER + / ( I R - j I x ) ( R + j X )

= ER + I R - R - J I X - R + J I R - X + I X - X

= ER + IR • R + Ix • X - j Ix • R +j IR • X (2-20)

14 Ibid. p. 78.

27

Gambar 2.7 15

Diagram vektor drop tegangan

Drop tegangan sesungguhnya sama dengan Es - ER . Jika Es diproyeksikan

pada sumbu axis ER, dapat dilihat pada gambar 2.7 bahwa drop tegangan

sesungguhnya hampir sama dengan IR • R + Ix • X dan komponen drop

tegangan di luar fasa (- j Ix R dan j IR X ) tidak mempengaruhi hasil totalnya.

Maka persamaan untuk drop tegangan adalah

AV = I(Rcos0 + Xsin0) (2-21)

Untuk Sistim 3<fi yang mempunyai saluran yang panjang dan dalam satuan

Volt :

AV =VJ I • t (R cos 0 + X sin 0 ) • 1000"3 Volt (2-22)

dimana : / = panjang konduktor (m )

I = arus beban maksimum (A)

R = resistansi saluran urutan positif (QI km)

X = reaktansi saluran urutan positif (D / km)

0 = sudut power factor

15 Ibid. p. 78.

28

5. SISTIM JARINGAN DISTRIBUSI PRIMER

Di Indonesia, Sistim jaringan distribusi primer dikenal dengan

Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) 20 KV. Saluran ini

menyalurkan tenaga listrik dari Gardu Induk Distribusi (Distribution

Substation) menuju ke konsumen yang terlebih dahulu diturunkan

tegangannya menjadi 220/380 V oleh transformator distribusi 20 KV/220-

380 V. Di dalam mendesain suatu Sistim jaringan distribusi primer harus

bisa menanggung beban hingga batas maksimum. Oleh karena itu

disesuaikan dengan perkembangan beban. Batas maksimum tergantung

pada kapasitas trafo daya, kemampuan saluran menghantarkan arus dan

kerugian tegangan yang diijinkan antara sisi kirim dan sisi terima saluran.

Klasifikasi jaringan distribusi primer sebagai berikut:

5.1. Jaringan Distribusi Primer Menurut Konstruksi Konduktor.

Jaringan distribusi SUTM 20 KV di seluruh wilayah Jawa

Timur pada umumnya menggunakan konstruksi Kawat, yaitu saluran

yang konduktornya tidak dilapisi isolasi sebagai pelindung luar

(telanjang). Untuk jenis Kabel, yaitu saluran yang konduktornya

dilindungi lapisan isolasi tidak digunakan kecuali pada permintaan

khusus kompleks perumahan seperti Citra Land dan Graha Family

Pakuwon Jati karena diletakkan dalam tanah (underground) atau

karena ada benda yang menghalanginya (pohon besar, rumah susun

29

yang berhimpitan dengan jaringan SUTM 20 KV, jembatan atau

jalan tol dan sebagainya).

5.2. Jaringan Distribusi Primer Menurut Konstruksi Peletakannya.

Peletakan di Udara (Overhead) menjadi pilihan PT. PLN di

Jawa Timur, baik menggunakan konduktor penghantar kawat

maupun kabel (keadaan khusus). Beberapa tempat menggunakan

kontruksi Bawah tanah (undergorund) dan untuk kontruksi bawah

laut yang digunakan di Selat Madura maupun Selat Bali tidak untuk

SUTM tapi SUTT/SUTET.

5.3 Jaringan Distribusi Primer Menurut Susunan Rangkaiannya.

5.3.1. Sistim Radial. Tipe ini merupakan bentuk yang paling

sederhana dari semua jenis Sistim jaringan distribusi lainnya.

Penyalurannya secara radial dari penyulang gardu induk hingga

konsumen (baik SUTM maupun SUTR). Namun kemungkinan

terjadinya padam sangat besar, yang biasanya disebabkan oleh

gangguan trafo distribusi atau salurannya. Nilai Drop Tegangan-nya

sangat besar, terutama pada saluran yang jauh dari penyulang-nya.

Maka untuk jenis ini dipakai di daerah pedesaan atau daerah beban

yang tidak membutuhkan kontinuitas tenaga listrik yang tinggi.

30

Gambar2.816

Bentuk Umum Sistim Radial

Sistim ini juga terdiri dari beberapa bentuk modifikasi, yaitu:

a. Radial Pohon.

Sistim ini hampir sama dengan radial murni, namun pada radial

pohon hanya ada satu saluran utama (main feeder) keluar dari

penyulang di gardu induk. Kemudian bercabang-cabang (lateral

feeder), dan bercabang-cabang lagi (sub-lateral feeder) hingga ke

beban atau konsumen.

16 Nono Moelyono W., Pengantar Sistim Distribusi Tenaga Listrik, Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS, Surabaya, 1999. p. 113.

31

Maka main feeder harus mempunyai kapasitas beban total dari

lateral feeder dan sub-lateral feeder. Terlihat pada gambar 2.8.

I SUNBER (PEflBANGKIT)

LATERAL FEEDER

V VI DISTRIBUTION TRANSFORMER

KE PUSAT-PUSAT BGBAN

Gambar 2.9 ,7

Sistim Radial Pohon

17 Ibid. p. 114.

32

b. Radial Dengan Tie dan Switch Pemisah (Radial

Interkoneksi).

Tipe ini merupakan modifikasi yang lebih menguntungkan,

terutama dalam hal kontinuitas tenaga listrik yang disalurkan

ke konsumen. Antara Sistim penyulang radial yang satu

dengan lainnya dipasang tie atau switch pemisah (LBS), yang

fungsinya sebagai penghubung ketika suatu misal penyulang

radial A mengalami gangguan bisa di manuver atau di suplai

dari penyulang radial B atau C. Lihat gambar 2.9.

AREA BE8AN-1

TIE SWITCH

30 3d

SEcriONAiizeR^

SUHBER 30

> - ^

AREA BEBAN-2

/

^-i > v ^

(

KE PUSAT PUSAT BEBAN

Gambar 2.10 ,8

Sistim Radial dengan Tie atau Simpul Pemisah

AREA V BE9AN-3

Ibid. p. 114.

33

c. Radial Pusat Beban.

Pada dasarnya tipe ini merupakan radial murni, namun titik

sumbernya tidak terletak di titik pusat beban (gambar 2.11),

dan antara titik sumber (pembangkit) dengan suatu titik

dimana dianggap sebagai pusat beban dihubungkan oleh

feeder utama yang dinamakan express feeder.

~L

3s

LOAD CENTRE A

—dS—•*

(S«UUR»». 01S1RIDUSI PR MEM)

SULURRH oiaTwiauar

Gambar 2.11 2(1

Sistim Radial Pusat Beban

34

d. Radial Daerah Fasa.

Beban pada Sistim ini hanya disuplai oleh salah satu fasa

saja, yaitu R, S atau T. Dan diharapkan pada Sistim ini tidak

terjadi perkembangan pada beban-beban yang tersambung.

Karena perkembangan beban pada tiap fasa tidak akan sama

sehingga mengakibatkan tidak simetrisnya fasa pada sumber.

Sistim ini cocok untuk beban rumah tangga yang tidak

mengalami perkembangan kapasitas bebannya. Lihat pada

gambar 2.12.

I _ <e_?i!si''^,JUSAT_B£BiN

Gambar 2.12 21

Sistim Distribusi Fasa Area

35

5.3.2. Sistim Ring (LOOP). Bentuk jaringan dari Sistim ring

(Loop) merupakan rangkaian tertutup dan seperti cincin (Ring).

Dengan menggunakan Sistim ini, beban bisa disuplai dari dua

penyulang jika salah satu saluran terjadi gangguan. Sehingga

kontinuitas penyaluran tenaga listrik lebih baik dari Sistim radial dan

panjang jaringan yang ditanggung oleh dua penyulang tersebut bisa

lebih pendek, sehingga voltage drop-nya semakin kecil. Gambar 2.13

menunjukkan Sistim open loop.

Sistim ini terdiri atas dua jenis, yaitu :

a. Sistim Open Loop.

Pada tipe ini, dilengkapi dengan sakelar yang Normaly Open

(NO) diantara saluran penyulang yang satu dengan saluran

penyulang lainnya.

b. Sistim Close loop.

Pada tipe ini, dilengkapi dengan sakelar yang Normaly Closed

(NC).

36

•v^QOP TIE OS • i i n ^ c i

Gambar2.1322

Sistim Ring (Loop)

5.3.3. Sistim Mesh. Sistim ini menyediakan banyak pilihan

saluran dan sumber. Jadi tidak hanya salurannya yang lebih dari satu

tetapi sumbernya juga lebih dari satu. Tipe ini lebih baik daripada

radial maupun loop. Spesifikasi tipe ini adalah:

a. Kontinuitas penyaluran daya paling terjamin.

b. Kualitas tegangan baik, dan rugi daya pada saluran amat kecil.

c. Dibanding dengan bentuk / tipe yang lain, paling fleksibel dalam

melayani perkembangan dan pertumbuhan beban.

22 Ibid. p. 119. 23 Ibid. p. 118.

37

d. Memerlukan biaya investasi yang mahal.

Jadi tipe ini lebih banyak diterapkan pada jaringan transmisi

(SUTT dan SUTET). Lihat gambar 2.14.

SUHBER

c Gambar 2.14 u

Sistim Mesh atau Jaring

5.3.4. Sistim Dengan Modifikasi. Sistim ini merupakan modifikasi

dari beberapa tipe saluran yang ada. Modifikasi yang digunakan saat

ini di PLN Area Surabaya Selatan adalah Sistim Radial Interkoneksi

dengan Open Loop. Hal tersebut bertujuan untuk keandalan dari

Sistim kelistrikan dalam melayani beban yang semakin berkembang.

24 Ibid. p. 119.

38

5.4. Jenis Saluran SUTM 20 KV

a. Saluran Satu Fasa dengan Tiga Kawat.

Merupakan tipe yang paling sederhana dan biasanya digunakan

untuk jarak pendek dan berkapasitas kecil. Pentanahannya ada

yang di salah satu kawatnya (Gbr.2.15a) dan ada yang pada

tengah kumparan fasanya (Gbr 2.15b).

b. Saluran Satu Fasa dengan Tiga Kawat.

Kawat yang ketiga (Netral) terhubung ke bagian tengah

sekunder trafo dan ditanahkan untuk melindungi personel dari

electric shock.

Lihatgambar 2.15c.

I i s I T

«

J JT

m (c)

Gambar2.15 2S

Saluran Satu Fasa dengan Dua dan Tiga Kawat

25 B. L. Theraja, Text Book Of Electrical Technology, Nirja Construction & Development ( Pvt. ) Ltd., RamNagar, New Delhi, 1984. p. 1158.

39

c. Saluran Dua Fasa dengan Tiga Kawat.

Saluran ini memiliki dua kumparan fasa I dan II, dimana

tegangannya kuadratur antara satu dengan lainnya. Jika

tegangan antara netral dengan salah satu kawat lainnya adalah

V, maka tegangan antara fasanya adalah v2 V. Tetapi tipe ini

mempunyai kelemahan, yaitu menghasilkan tegangan yang tak

seimbang karena terjadi voltage drop yang tak simetris di

netral-nya. Lihat gambar 2.16a.,

d. Saluran Dua Fasa dengan Empat Kawat.

Kawat yang keempat diambil dari bagian belakang kumparan

dan 2 kumparan yang ada terhubung pada bagian tengahnya.

Tegangannya kuadratis antara kumparan I dan II. Jika tegangan

antara kawat pada salah satu kumparan adalah V. Maka

tegangan antara kawat fasa I dengan fasa II adalah (0.707) (V).

Lihat gambar 2.16b.

(b)

Gambar 2.16 26

T

Saluran Dua Fasa dengan Tiga dan Empat Kawat

Ibid. p. 1159.

40

e. Saluran Tiga fasa dengan Tiga Kawat.

Pada umunya tipe ini sering digunakan. Untuk PLN Jawa

Timur, menggunakan Sistim ini (Bintang) pada jaringan SUTM

20 KV. Bentuknya hubungan kumparannya bisa Delta atau

Bintang. Pada Delta tegangan antara fasa dengan fasa adalah V.

Untuk Bintang, adalahv3 V . Lihat gambar 2.17a,b.

f. Saluran Tiga Fasa dengan Empat Kawat.

Pada pnnsipnya sama dengan tiga fasa tiga kawat. Namun

disini ditambah dengan kawat netral dari titik bintang-nya. Jadi

tegangan fasa ke netral adalah V dan fasa ke fasa adalah>/3 V .

Lihat gambar 2.17c.

(«)

£\ A •

' I H M H ' *

—° V

r

1 . «—0

•• c

TV | FT

W

c

1-0

Gambar 2.17 27

Saluran Tiga Fasa dengan Tiga dan Empat Kawat

"ibid. p. 1159.

41

6. FAKTOR PEMBEBANAN (LOAD FACTOR)

Perbandingan antara beban rata-rata satu tahun dengan beban

puncak disebut dengan faktor pembebanan dari suatu daerah sistim

distribusi listrik. Persamaan yang digunakan adalah

= BEBAN RATA-RATA SATU TAHUN(W) (2-23) LD " BEBAN PUNCAK(VA)

Dari persamaan tersebut, yang dimaksud dengan beban terpakai

yang paling besar yang pernah dicapai. Sedangkan beban puncak adalah

total beban terpasang. Maka persamaan diatas menjadi:

_ BEBAN PUNCAK YANG TERPAKAI (W) (2-24) LD " TOTAL BEBAN TERPASANG (VA)