distribusi tenaga listrik

PEMBAGIAN JARINGAN DISTRIBUSI
DAN SISTEM PROTEKSINYA

Sumber Daya Listrik

Pada suatu daerah Gardu induk ini berfungsi untuk membantu melayani beban disekitar daerah ini, hal ini dikarenakan wilayah pelayanan yang begitu luas sehingga dikawatirkan drop tegangan akan sangat besar jika langsung dilayani PLN.Hal ini masih sangat memungkinkan untuk tetap dipakai mengingat kapasitas trafo daya yang tersedia masih mencukupi. Namun dalam hal ini kita hanya membahas mengenai sistem kelistrikan pada Penyulang Pahat pada Gardu Induk Tebing Tinggi.


Sistem Distribusi Daya Listrik

Sistem distribusi daya listrik meliputi semua Jaringan Tegangan Menengah (JTM) 20 KV dan semua Jaringan Tegangan Rendah (JTR) 380/220 Volt hingga ke meter-meter pelanggan. Pendistribusian daya listrik dilakukan dengan menarik kawat – kawat distribusi melalui penghantar udara . Penghantar bawah tanah dari mulai gardu induk hingga ke pusat – pusat beban. pada sistem di ranting Galang ada terpasang jaringan bawah tanah karena keadaan kota atau daerahnya belum memungkinkan untuk dibangun jaringan tersebut. jadi untuk daerah ini tetap disuplai melalui hantaran udara 3 phasa 3 kawat. Setiap elemen jaringan distribusi pada lokasi tertentu dipasang trafo-trafodistribusi, dimana tegangan distribusi 20 KV diturunkan ke level tegangan yang lebih rendah menjadi 380/220 Volt. Dari trafo-trafo ini kemudian para pelanggan listrik dilayani dengan menarik kabel-kabel tegangan rendah menjelajah ke sepanjang pusat-pusat pemukiman, baik itu komersial maupun beberapa industri yang ada disini. Tenaga listrik yang lazim digunakan dalam kehidupan sehari-hari untuk mengoperasikan peralatan-peralatan tersebut adalah listrik dengan tegangan yang rendah (380/220 Volt). Sedangkan tenaga listrik yang bertegangan menengah (sistem 20 KV) dan tegangan tinggi (sistem 150 KV) hanya dipergunakan sebagai sistem penyaluran (distribusi dan transmisi) untuk jarak yang jauh. Hal ini bertujuan untuk kehandalan sistem karena dapat memperkecil rugirugi daya dan memliki tingkat kehandalan penyaluran yang tinggi , disalurkanmelalui saluran transmisi ke berbagai wilayah menuju pusat-pusat pelanggan;.
Pembagian Jaringan Distribusi

Jaringan distribusi adalah kumpulan dari interkoneksi bagian-bagian rangkaian listrik dari sumber daya ( Trafo Daya pada GI distribusi ) yang besar sampai saklar-saklar pelayanan pelanggan. Secara garis besar jaringan distribusi dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu :
1. Distribusi Primer
2. Distribusi Skunder

Distribusi Primer
Distribusi primer adalah jaringan distribusi daya listrik yang bertegangan menengah (20 KV). Jaringan distribusi primer tersebut merupakan jaringan penyulang. Jaringan ini berawal dari sisi skunder trafo daya yang terpasang pada gardu induk hingga kesisi primer trafo distribusi yang terpasang pada tiang-tiang saluran.

Distribusi Sekunder
Distribusi skunder adalah jaringan daya listrik yang termasuk dalam kategori tegangan rendah (sistem 380/220 Volt), yaitu rating yang sama dengan tegangan peralatan yang dilayani. Jaringan distribusi skunder bermula dari sisi skunder trafo distribusi dan
berakhir hingga ke alat ukur (meteran) pelanggan. Sistem jaringan distribusi skunder ini disalurkan kepada para pelanggan melalui kawat berisolasi.

Peralatan Sistem Distribusi
Jaringan distribusi yang baik adalah jaringan yang memiliki perlengkapan dan peralatan yang cukup lengkap, baik itu peralatan guna kontruksi maupun peralatan proteksi.
Untuk jaringan distribusi sistem saluran udara, peratan-peralatan proteksi dipasangkan diatas tiang-tiang listrik berdekatan dekat letak pemasangan trafo, perlengkapan utama pada sistem distribusi tersebut antara lain:

1. Tiang Berfungsi : Untuk meletakkan penghantar serta perlengkapan sistem seperti transformator, Fuse, isolator, arrester, recloser dan sebagainya. Tiang dibagi menjadi 3 jenis yaitu tiang kayu, besi dan beton sesuai dengan fungsi bawah tanah .

2. Penghantar : Berfungsi sebagai penyalur arus listrik dari trafo daya pada gardu induk ke konsumen. Kebanyakan penghantar yang digunakan pada sistem distribusi . Begitu juga dengan beberapa kawat jaringan bawah tanah.

3.. Kapasitor : Berfungsi untuk memperbesar factor daya pada sistem penyaluran.

4. Recloser : Berfungsi untuk memutuskan saluran secara otomatis ketika terjadi gangguan dan akan segera menutup kembali beberapa waktu kemudian sesuai dengan setting waktunya. Biasanya alat ini disetting untuk dua kali bekerja, yaitu dua kali pemutusan dan dua kali penyambungan . Apabila hingga kerja recloser yang kedua keadaan masih membuka dan menutup, berarti telah terjadi gangguan permanen.

5. Fuse : Berfungsi untuk memutuskan saluran apabila terjadi gangguan beban lebih maupun adanya gangguan hubung singkat.

6. PMT : Berfungsi untuk memutuskan saluran secara keseluruhan pada tiap out put. Pemutusan dapat terjadi karena adanya gangguan sehingga secara otomatis PMT akan membuka ataupun secara manual diputuskan karena adanya pemeliharaan jaringan.

7. Tansformator : Berfungsi untuk menurunkan level tegangan sehingga sesuai dengan tegangan kerja yang diinginkan.

8. Isolator : Berfungsi untuk melindungi kebocoran arus dari penghantar ke tiang maupun ke penghantar lainnya . Perlengkapan – perlengkapan diatas sangat penting keberadaannya, terutama untuk peralatan proteksi. Agar dapat bekerja dengan baik dan terjaminnya kontinuitas pelayanan, maka harus dilakukan pemeliharaan secara rutin untuk mengetahui kerusakan dan kehandalan dari masing-masing peralatan tersebut. Pemeliharan peralatan yang rutin sangat penting dilakukan agar setiap saat dapat diawasi keadaannya apakah masih layak dipakai atau tidak.

Transformator Distribusi

Transformator adalah salah komponen elektro yang berkerja untuk menaikan tegangan serta menurunkan tegangan dengan perinsip kerja gandengan elektromagnetik. Dalam sistem distribusi tenaga listrik transformator dapat dibagi berdasarkan sisitem kerja menjadi dua macam yaitu:
1. Transformator Step Up ( 11,6 KV menjadi 150 KV )
2. Transformator Down ( 150 KV menjadi 20 KV ) dan ( 20 KV menjadi
380 / 220 Volt )
Sistem distribusi menggunakan jenis transformator step down untuk menghasilkan tegangan yang diinginkan. Berdasarkan jenis belitan transformator yang digunakan maka dalam sistem tenaga listrik terdapat dua macam jenis belitan antara lain :
1. Belitan bintang
2. Belitan delta

Arester
Adalah suatu alatuntuk melindungi isolasi atau peralatam listrik terhada tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran petir atau tegangan transient yang tinggi dari suatu penyambungan atau pemutusan rangkaian (sirkuit), dengan jalan mengalirkan arus denyut (Surge Current) ketanah serta membatasi berlangsungnya arus ikutan (Follow Current) serta mengembalikan keadaan jaringan ke keadaan semula tanpa mengganggu sistem.

Prinsip Kerja Arester
Bagi sebuah arester bila terjadi tegangan lebih pada jaringan , arester berkerja dengan mengalirkan arus surge ( Surge Current ) ketanah , kemudian setelah tegangan normal kembali, arester tersebut harus segera memutus arus yang mengikuti kemudian Follow Current.

Karakteristik Arrester
Sebuah alat pengamanan memiliki beberapa karakteristik begitu juga dengan arrester yang memiliki beberapa karakteristik antara lain :

a. Pada tegangan operasional , harus mempunyai impedansi yang sangat tinggi atau tidak menarik arus listrik
b. Bila mendapat tegangan transient abnormal diatas harga tegangan tembusnya , harus tembus ( Break Down ) Dengan cepat.
c. Arus pelepasan selama Break Down ( Tembus ) tidak boleh melebihi arus pengelepasan nominal supaya tidak merusak.
d. Arus dengan frekwensi normal harus diputuskan dengan segera apabila tegangan transien telah turun dibawah harga tegangan tembusnya.

Rel Daya
Rel daya adalah suatu bagian dari sistem tenaga listrik yang bertujuan dalam penggunaannya untuk mengkombinasikan bermacam feder yang akan turut dibagi dalam melayani beban. Dalam sistem tenaga listrik Rel daya disebut juga dengan istilah Busbar.

Busbar adalah konduktor berkapasitas arus besar yang berfungsi untuk terminal penampang arus yang masuk dan keluar melalui saluran masuk dan keluar melalui gardu induk. Busbar atau rel daya juga berfungsi untuk titik pertemuan atau hubungan antara transformator –transformator , SUTT dan peralatan-peralatan listrik lainya untuk menerima dan mendistribusikan tenaga listrik . Rel ini pada umunya terdiri dari bahan tembaga , alumunium atau ACSR.

Sistem Busbar Tunggal ( Singgele Busbar Sistem )
Pada sistem ini semua trafo , generator dan fedder yang ada pada sistem dihubungkan kebusbar .Rel daya tunggal adalah sistem rel daya yang paling sederhana karena hanya menggunakan satu rel daya saja. Semua rangkaian baik saluran masuk ataupun saluran keluar disambungkan dengan rel tersebut melalui pemutus daya dan saklar pemisah .

Reclocer (Pemutus Balik Otomatis)
Salah satu tujuan pengamanan sistem tenaga listrik ialah terjaminnya penyaluran tenaga listrik, artinya bila terjadi gangguan (misalnya gangguan pada sistem distribusi yang sering terjadi) kalau mungkin tidak menimbulkan pemutusan daya, ataupun bila terpaksa, pemutusan tersebut diusahakan sesingkat mungkin. Peralatan yang bertugas untuk memberikan perintah memutus / menghubungkan daya secara otomatis adalah Pemutus Balik Otomatis(PBO) atau Recloser. Dengan penambahan rele penutup balik maka gangguan sementara tidak mengakibatkan pemutusan daya secara keseluruhan, atau hanya terjadi pemutusan daya dalam waktu yang sangat singkat (beberapa detik).
Klasifikasi Recloser
Recloser dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
a. Menurut jumlah fasanya
- Fasa tunggal
- Fasa tiga
b. Menurut media peredam busur api
- Media minyak
- Media hampa udara (vacum)
c. Menurut peralatan pengendalinya
- Pengaturan hidrolik
- Pengaturan elektronik

Sectionalizer

Sectinalizer atau yang disebut juga saklar seksi otomatis (SSO) adalah sebuah alat pemutus beban yg secara otomatis dapat dibebankan, seksi-seksi yang tergantung dari suatu sistem distribusi atau dapat melokalisasi gangguan pada seksi yang terganggu, sehingga sistem yang tidak mengalami gangguan tetap mendapat energi listrik.

Saklar seksi otomatis (SSO) bekerja sendiri untuk membuka rangkaian setelah perhitungan operasi pemutusan dari peralatan-peralatan disisi sumbernya, dan pembukaannya dilakukan pada saat peralatan disisi sumber sedang dalam posisi terbuka. Dalam pemasangannya dapat diperlihatkan pada bagan dibawah ini:


SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

Karena berbagai persoalan teknis, tenaga listrik hanya dibangkitkan pada tempat-tempat tertentu. Sedangkan pelanggan tenaga listrik tersebar di berbagai tempat, maka penyampaian tenaga listrik dari tempat dibangkitkan sampai ke tempat pelanggan memerlukan jaringan. Tenaga listrik dibangkitkan dari PLTA, PLTU, PLTG, PLTP dan PLTD kemudian disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh transformator penaik tegangan (step up transformer) yang ada di Pusat Listrik.
2.2.Struktur Jaringan Tegangan Menengah.
Struktur jaringan tegangan menengah yang ada bila dikelompokkan terdiri dari lima model, yaitu :
a. Jaringan radial.
b. Jaringan hantaran penghubung (Tie Line).
c. Jaringan lingkaran (loop).
d. Jaringan Spindel
e. Sistem gugus atau sistem kluster.
II.3.Sistem Pentanahan Jaringan Distribusi di Indonesia
Pentanahan titik netral sistem adalah hubungantitik netral dengan tanah, baik langsung maupun melalui tahanan reaktansi ataupun kumparan Petersen. Di Indonesia sistem pentanahan meliputi empat macam, yaitu :
a. Pentanahan mengambang (tidak ditanahkan).
b. Pentanahan dengan tahanan.
c. Pentanahan dengan kumparan Petersen.
d. Pentanahan langsung (Solid)

Pada sistem ini (pola 2) mempunyai spesifikasi
sebagai berikut :
a. Sistem jaringan :
• Tegangan nominal 20 kV (antar fasa)
• Sistem pentanahan dengan netral ditanahkan langsung sepanjang jaringan.
• Kawat netral dipakai bersama untuk saluran tegangan menengah dan saluran
tegangan rendah dibawahnya.
• Konstruksi jaringan terdiri dari saluran udara terutama dan saluran kabel, sedang
saluran udara terdiri dari :
 Saluran utama terdiri dari kawat fasa 3 x AAAC 240 mm² dan kawat netral 1 x120 mm²
 Saluran cabang terdiri dari jaringan 3 fasa atau 1 fasa (2 kawat, untuk fasa &netral) dengan ukuran disesuaikan dengan perencanaan beban.
• Sistem pelayanan radial dengan kemungkinan antara saluran utama yang berbeda penyulang dapat saling dihubungkandalam keadaan darurat.
• Pelayanan beban dapat dilayani dengan :
Tiga fasa, 4 kawat dengan tegangan 20kV antar fasa , danFasa tunggal, 2 kawat dengan tegangan 20/Ö3 kV

b. Sistem Pengamanan
Sistem pengamanan jaringan dilakukan dengan perencanaan koordinasi sebagai berikut :
• Pemutus Tenaga (PMT), dengan pengindera OCR dab GRF.
• Recloser, dengan pengindera OCR (Over Current Relay).
• Sectionaliser, dengan pengindera jumlah tegangan hilang / CTO (Count To Open)
• FCO, dengan fuse pelebur untuk pemutus rangkaian akibat hubung singkat karena
gangguan atau beban lebih.

c. Keistimewaan dari sistem 3 fasa 4 kawat.
Sistem ini pendekatannya didasari dari jarak antara beban relatif jauh dan kepadatan
beban rendah. Sistem ini juga lebih sesuai untuk daerah yang tahanan spesifik tanahnyarelatif tinggi. Pada sistem ini kawat netral diusahakan sebanyak mungkin dan merata ditanahkan. kawat netral JTM dan JTR dihubungkan dan dipakai bersama, dimana pentanahannya dilakukan sepanjang JTM, JTR dan dihubungkan pula pada pentanahan TR dari tiap instalasi konsuman. Sistem pelayanan JTM terutama menggunakan jaringan 1 fasa yang terdiri dari kawat fasa dan netral, sehingga Analisa Koordinasi OCR – Recloser Penyulang Kaliwungu memungkinkan penggunaan trafo-trafo kecil 1 fasa yang sesuai bagi beban-beban kecil yang berjauhan letaknya.
Dengan adanya tahanan netral yang sangat kecil mendekati nol, maka arus hubung tanah menjadi relatif besar dan berbanding terbalik dengan letak gangguan tanah sehingga perlu dan dapat digunakan alat pengaman yang dapat bekerja cepat dan dapat memanfaatkan alat pengindera (relay) dengan karakteristikwaktu terbalik (invers time). Keuntungan lain dari arus gangguan fasa tanah yang besar adalah dapat dilakukannya koordinasi antara PMT dan relay arus lebihatau recloser dengan pengaman lebur atau antara recloser dengan automatic Sectionalizer secara baik.
Pada percabangan beban atau tapping 1 fasa dapat digunakan pengaman fasa tunggal
yang lebih selectif.

Keandalan Sistem Distribusi
Keandalan system penyaluran distribusi tenaga listrik tergantung pada model susunan saluran, pengaturan operasi dan pemeliharaan serta koordinasi peralatan pengaman. Tingkat kontinuitas dibagi antara lain :
• Tingkat 1 : padam berjam-jam
• Tingkat 2 : padam beberapa jam
• Tingkat 3 : padam beberapa menit
• Tingkat 4 : padam beberapa detik
• Tingkat 5 : tanpa padam
Keandalan dari suatu sistem adalah kebalikan dari besarnya jam pemutusan pelayanan, jam pemutusan pelayanan dapat dihitung berdasarka jumlah konsumen atau jumlah daya yang padam (diputus)

Macam-macam gangguan dan akibatnya
a. Gangguan beban lebih.
b. Gangguan hubung singkat.
c. Gangguan tegangan lebih
d. Gangguan hilangnya Pembangkit
e. Gangguan Instability
Cara mengatasi gangguan
a. Mengurangi terjadinya gangguan
b. Mengurangi akibat gangguan
Impedansi Jaringan Distribusi
Pada sistem distribusi tenaga listrik impedansi yang menentukan besarnya arus hubung singkat, adalah :
 Impedansi sumber
 Impedansi transformator tenaga
 Impedansi hantaran/jaringan
 Impedansi gangguan atau titik hubung
Singkat

Komponen Simetris.
Komponen simetris lazim digunakan dalam menganalisa gangguan-gangguan yang tidak simetris didalam suatu sistim kelistrikan.
a. Sistem Tenaga Listrik Tiga Fasa
Ketiga sistem simetris yang merupakan hasil uraian komponen simetris dikenal dengan nama :
• Komponen urutan positif
• Komponen urutan negatif
• Komponen urutan nol

SISTEM PENGAMAN PADA SUTM 20 kV 3 FASA 4 KAWAT

3.1.Pemutus Tenaga
Pemutus Tenaga (PMT) adalah alat pemutus otomatis yang mampu memutus/menutup rangkaian pada semua kondisi, yaitu pada kondisi normal ataupun gangguan. Secara singkat tugas pokok pemutus tenaga adalah :
• Keadaan normal, membuka / menutuprangkaian listrik.
• Keadaan tidak normal, dengan bantuanrelay, PMT dapat membuka sehingga
gangguan dapat dihilangkan.
3.2. Relay Arus Lebih (OCR)
Relay arus lebih adalah relay yang bekerja terhadap arus lebih, ia akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai settingnya ( I set ).
a. Prinsip Kerja
Pada dasarnya relay arus lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut dengan setting.
Macam-macam karakteristik relay arus lebih :
a. Relay waktu seketika (Instantaneous relay)
b. Relay arus lebih waktu tertentu (Definite time relay)
c. Relay arus lebih waktu terbalik
b. Relay Waktu Seketika (Instantaneous relay)
Relay yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ketika arus yang mengalir melebihi nilai settingnya, relay akan bekerja dalam waktu beberapa mili detik (10 – 20 ms).
Relay ini jarang berdiri sendiri tetapi umumnya dikombinasikan dengan relay arus lebih dengan karakteristik yang lain.
c. Relay arus lebih waktu tertentu (deafinite time relay)
Relay ini akan memberikan perintah pada PMT padasaat terjadi gangguan hubung singkat dan besarnya arus gangguan melampaui settingnya (Is), dan jangka waktu kerja relay mulai pick up sampai kerja relay diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung besarnya arus yang mengerjakan relay,
d. Relay arus lebih waktu terbalik.
Relay ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari besarnya arus secara terbalik (inverse time), makin besar arus makin kecil waktu tundanya. Karakteristik ini bermacam-macam. Setiap pabrik dapat membuat karakteristik yang berbeda-beda,
karakteristik waktunya dibedakan dalam tiga kelompok :
• Standar invers
• Very inverse
• extreemely inverse

pada relay arus lebih memiliki 2 jenis pengamanan yang berbeda antara lain:
• Pengamanan hubung singkat fasa Relay mendeteksi arus fasa. Oleh karena itu, disebut pula “Relay fasa”. Karena pada relay tersebut dialiri oleh arus fasa, maka settingnya (Is) harus lebih besar dari arus beban maksimum. Ditetapkan Is = 1,2 x In (In = arus nominal peralatan terlemah).

• Pengamanan hubung tanah Arus gangguan satu fasa tanah ada kemungkinan lebih kecil dari arus beban, ini disebabkan karena salah satu atau dari kedua hal berikut:
Gangguan tanah ini melalui tahanan gangguan yang masih cukup tinggi. Pentanahan netral sistemnya melalui impedansi/tahanan yang tinggi, atau bahkan tidak ditanahkan
Dalam hal demikian, relay pegaman hubung singkat (relay fasa) tidak dapat mendeteksi gangguan tanah tersebut. Supaya relay sensitive terhadap gangguan tersebut dan tidak salah kerja oleh arus beban, maka relay dipasang tidak pada kawat fasa melainkan kawat netral pada sekunder trafo arusnya. Dengan demikian relay ini dialiri oleh arus netralnya, berdasarkan komponen simetrisnyaarus netral adalah jumlah dari arus ketiga fasanya. Arus urutan nol dirangkaian primernya baru dapat mengalir jika terdapat jalan kembalimelalui tanah (melalui kawat netral)

3.3.Pemutus Balik Otomatis (Recloser)
Pemutus balik otomatis (Automatic circuit recloser = Recloser) ini secara fisik mempunyai kemampuan seperti pemutus beban, yang dapat bekerja secara otomatis untuk mengamankan sistem dari arus lebih yang diakibatkan adanya gangguan
hubung singkat.
3.4.Saklar seksi Otomatis (sectionaliser)
Sectionaliser adalah alat perlindungan terhadap arus lebih, hanya dipasang bersama-sama dengan PBO yang berfungsi sebagai pengaman back-upnya.Alat ini menghitung jumlah operasi pemutusan yang dilakukan oleh perlindungan back-upnya secara otomatis disisi hulu dan SSO ini membuka pada saat peralatan pengaman disisi hulunya sedang dalam posisi terbuka.
3.5.Pelebur (fuse cut out)
Adalah suatu alat pemutus, dimana dengan meleburnya bagian dari komponen yang telah dirancang khusus dan disesuaiakan ukurannya untuk membuka rangkaian dimana pelebur tersebut dipasang dan memutuskan arus bila arus tersebut melebihi suatu nilai dalam waktu tertentu. Oleh karena pelebur ditujukan untuk menghilangkan
gangguan permanen, maka pelebur dirancang meleleh pada waktu tertentu pada nilai arus gangguan tertentu.
3.6. Koordinasi Peralatan Pengaman SUTM 20,kV
Pada dasarnya prinsip pokok dari koordinasi adalah :
a. Peralatan pengaman pada sisi beban harus dapat menghilangkan gangguan menetap atau sementara yang terjadi pada saluran, sebelum peralatan pengaman di sisi sumber beroperasi memutuskan saluran sesaat atau membuka terus.
b. Pemadaman yang terjadi akibat adanya gangguan menetap harus dibatasi sampai pada seksi sekecil mungkin.








DAFTAR PUSTAKA

 http://www.wikipedia.org tanggal 6 oktober 2010

 http:// www.google.com tanggal 6 oktober 2010

 http://www.docstoc.com/docs/9459991/jaringan-distribusi

 http://www.jevuska.com/topic/pembumian+pada+jaringan+distribusi.html