TINJAUAN PUSTAKA
A. Sistem Distribusi Tenaga Listrik
2. Sistem Distribusi Sekunder
Sistem distribusi sekunder, sering disebut Sistem Jaringan Tegangan Rendah (JTM) dengan tegangan operasi nominal 220/380 Volt. Jaringan ini yang mendistribusikan energi listrik dari gardu distribusi ke pelanggan. Sistem distribusi sekunder seperti pada Gambar 2.3 halaman 9, merupakan salah satu bagian dalam sistem distribusi.
Gambar 2.3 Tegangan Menengah ke Tegangan Rendah dan Konsumen. Melihat letaknya, sistem distribusi ini merupakan bagian yang langsung ber-hubungan dengan konsumen, jadi sistem ini berfungsi
10
menerima daya listrik dari sumber daya (transformator distribusi), juga akan mengirimkan serta mendistribusi-kan daya tersebut ke konsumen.
Sistem penyaluran daya listrik pada Jaringan tegangan rendah dapat dibedakan menjadi dua yaitu sebagai berikut :
1. Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR) Jenis penghantar yang dipakai adalah kabel telanjang (tanpa isolasi) seperti kabel AAAC, kabel ACSR.
2. Saluran Kabel Udara Tegangan Rendah (SKUTR) Jenis penghantar yang dipakai adalah kabel berisolasi seperti kabel LVTC (Low Voltage Twisted Cable).
Menurut SPLN No.74 tahun 1987 yang dimaksud dengan sambungan JTR adalah sambungan rumah (SR) penghantar di bawah tanah atau di atas tanah termasuk peralatannya mulai dari titik penyambungan tiang JTR sampai alat pembatas dan pengukur (APP). Jaringan ini menggunakan tegangan rendah. Sebagaimana halnya dengan distribusi primer, terdapat pula pertimbangan perihal keadaan pelayanan dan regulasi tegangan.
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 biasanya disebut sistem tegangan rendah yang langsung akan dihubungkan kepada konsumen atau pemakai tenaga listrik dengan melalui peralatan-peralatan sebagai berikut :
11
1. Papan pembagi pada transformator distribusi;
2. Hantaran tegangan rendah (saluran distribusi sekunder); 3. Saluran Layanan Pelanggan (SLP) (ke konsumen/pemakai); 4. Alat Pembatas dan pengukur daya (kWH meter) serta fuse atau
pengaman pada pelanggan. B. Gardu Distribusi
Gardu distribusi adalah suatu tempat atau bangunan instalasi yang didalamnya terdapat alat-alat seperti pemutus,penghubung, pengaman dan transformator distribusi untuk mendistribusikan tenaga listrik sesuai dengan kebutuhan tegangan konsumen. Peralatan ini berfungsi untuk menunjang mencapai pendistribusian tenaga listrik secara baik yang mencangkup koinunitas pelayanan yang terjamin, mutu yang tinggi dan menjamin keselamatan bagi manusia. Fungsi gardu distribusi adalah sebagai berikut : 1. Menyalurkan Tenaga Listrik ke konsumen Tegangan Rendah
2. Menurunkan Tegangan Menengah ke Tegangan Rendah 3. Sebagai Papan Hubung Bagi Tegangan Rendah
Konstruksi Gardu distribusi dirancang berdasarkan optimalisasi biaya terhadap maksud dan tujuan penggunaannya yang kadang kala harus disesuaikan dengan peraturan Pemda setempat. Komponen-komponen gardu, yaitu :
1. Pengaman Trafo (FCO, Arrester) 2. Trafo Distribusi
12
4. PHB-TR (Papan Hubung Bagi – Tegangan Rendah) 5. Grounding
6. Dan Alat-alat pendukung lainnya
Instalasi Papan Hubung Bagi Tegangan Rendah atau PHB TR yaitu : 1. Sirkit Masuk + Saklar induk
2. Rel/ Busbar Pembagi
3. Sirkit Keluar + Pengaman Lebur Maksimum 8 Sirkit.
Spesifikasi mengikuti kapasitas transformator distribusi yang dipakai. Instalasi kabel daya dan kabel kontrol, yaitu KHA kabel daya antara kubikel ke transformator minimal 125 % arus beban nominal transformator.
Secara garis besar gardu distribusi dibedakan atas : 1. Jenis Pemasangannya :
a. Gardu Pasangan Luar : (Gardu Portal, Gardu Cantol) b. Gardu Pasangan Dalam : (Gardu Beton, Gardu Kios/ MC) 2. Jenis Konstruksinya :
a. Gardu Batu b. Gardu Tiang c. Gardu Kios/ MC 3. Jenis Penggunanya :
a. Gardu Pelanggan Umum b. Gardu Pelanggan Khusus
13
Khusus pengertian Gardu Hubung adalah gardu yang ditujukan untuk memudahkan manuver pembebanan dari satu penyulang ke penyulang lain yang dapat dilengkapi atau 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. Untuk jenis konstruksi Gardu Tiang terbagi atas 2 yakni : 1. Gardu Portal
Gambar 2.4 Diagram satu garis gardu portal
Gardu Portal adalah gardu distribusi tipe pasangan terbuka dengan memakai konstruksi dua tiang atau lebih. Tempat kedudukan transformator sekurang–kurangnya 3 meter di atas permukaan tanah.
14
Transformator distribusi dipasang pada bagian atas dan papan hubung bagi tegangan rendah atau PHB-TR diletakan pada bagian bawah. Diagram satu garis daripada gardu portal ditunjukan pada gambar 2.4.:
Gambar 2.5 Contoh konstruksi gardu portal
Gambar 2.5 diatas merupakan contoh konstruksi gardu portal dengan 2 tiang. Guna mengatasi faktor keterbatasan ruang pada Gardu Portal, maka digunakan konfigurasi switching atau proteksi yang sudah terakit ringkas sebagai RMU (Ring Main Unit).
Peralatan switching incoming-outgoing berupa Pemutus Beban atau LBS (Load Break Switch) atau Pemutus Beban Otomatis (PBO) atau CB (Circuit Breaker) yang bekerja secara manual (atau digerakkan dengan remote control).
Fault Indicator (dalam hal ini PMFD :Pole Mounted Fault
15
memudahkan pencarian titik gangguan, sehingga jaringan yang tidak mengalami gangguan dapat dipulihkan lebih cepat.
16
Berikut merupakan bagian dari gardu portal, yaitu : 1) Peralatan Hubung :
- Fuse Cut Out 24 kV - Saklar Pada Rak TR 2) Peralatan Proteksi :
- Fuse Cut Out 24 kV - Lightning Arrester24 kV - NH Fuse
3) Kawat / Penghantar :
- Kawat Penghubung dari Sumber ke Fuse Cut Outdan Arrester - Kawat Penghubung dari Fuse CutOutatau Arrester ke Trafo - Kawat Penghubung dari Trafo Distribusi ke PHB-TR - Kawat Keluar
4) Pentanahan
- Pentanahan Arrester
- Pentanahan Body Trafo Distribusi
- Pentanahan Panel Bagi Tegangan Rendah 2. Gardu Cantol
Pada gardu distribusi tipe cantol, transformator yang terpasang adalah transformator dengan daya kurang atau sama dengan 100 kVA Fase 3 atau Fase 1. Transformator terpasang adalah jenis CSP (Completely Self Protected Transformer) yaitu peralatan switching dan proteksinya sudah
17
Gambar 2.6 Gardu Cantol
Untuk monogram gardu Cantol 3 Fasa, dapat dilihat sbb :
Gambar 2.7 Monogram Gardu Cantol 3 Fasa C. Transformator Distribusi
Pada umumnya, Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindah-kan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain tanpa merubah frekuensi dari
18
sistem,melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Fungsi transformator distribusi untuk menurunkan tegangan transmisi menjadi tegangan distribusi.
Sebuah transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan sekunder. Rasio perubahan tegangan akan tergantung dari rasio jumlah lilitan pada kedua kumparan. Biasanya kumparanterbuat dari kawat tembaga yang dibelit seputar “kaki“ inti transformator. Berikut merupakan bagan transformator pada gambar 2.8.
Gambar 2.8 Bagan Transformator
Prinsip dasar transfer energi pada transformator adalah dengan memberikan tegangan bolak-balik pada belitan primer untuk membangkitkan medan magnetik. Garis-garis fluks dari medan magnetic tersebut akan memotong konduktor belitan sekunder, menginduksi tegangan pada terminalnya. Besar tegangan pada kedua terminal berbanding lurus terhadap jumlah lilitan masing-masing belitan.
Pengelompokan transformator berdasarkan fasanya terdiri atas 2 yaitu transformator 1 fasa dan transformator 3 fasa.
19 1. Transformator Satu Fasa
Transformator fasa tunggal atau trafo 1 fasa adalah sebuah transformator yang menuju pada sistem trafo arus bolak balik dengan menggunakan satu sistem di mana tegangan trafo berubah secara serempak. Sistem ini digunakan apabila sebagian besar bebannya adalah alat penerangan dan pemanas. Trafo jenis ini dapat dimasuki tegangan 1 fasa. Trafo fasa tunggal biasa terdapat di daerah pemukiman penduduk yang masih menggunakan listrik dengan skala kecil.
2. Transformator Tiga Fasa
Transformator tiga fasa mempunyai inti dengan tiga kaki dan setiap kaki mendukung belitan primer dan sekunder. Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta (Δ). Di dalam trafo ini terdapat tiga konduktor yang mengalirkan arus AC (yang sama frekuensinya) yang mencapai nilai maksimum pada saat yang tidak bersamaan.
a. Spesifikasi Umum Daya Pengenal Transformator Distribusi
Nilai-nilai daya pengenal tranformator distribusi yang lebih banyak dipakai dalam SPLN 8° : 1978 IEC 76 – 1 (1976) seperti pada tabel 2.1
20
Tabel 2.1 Nilai Daya Pengenal Transformator Distribusi Kapasitas Trafo (kVA)
5 40 250* 6,3 50* 315* 8 63 400* 10 80 500* 12,5 100* 630* 16* 125 800* 25* 160* 1000* 31,5 200* 1250* 1600* * nilai-nilai standar (kVA) transformator distribusi yang dipakai PLN.
b. Perhitungan Arus Beban Penuh Transformator
Daya transformator bila ditinjau dari sisi tegangan tinggi (primer) dapat diketahui dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
√ Dimana:
S = daya transformator (kVA)
V = tegangan sisi primer transformator (V) I = Arus (A)
Sehingga untuk mengitung arus beban penuh (IFL) dapat menggunakan persamaan:
21 Dimana:
IFL = arus beban penuh (A) S = Daya transformator (kVA)
V = Tegangan sisi sekunder transformator (V)
Dalam menghitung presentase pembebanan suatu transformator dapat diketahui dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
%beban = (IRata-rata / IFL)
Rumus untuk menghitung rata-rata arus beban (IRata-rata), yakni : IRata-rata = (IR + IS + IT) / 3
Dimana :
IRata-rata = rata-rata arus beban (A) IFL = arus beban penuh (A) IR = arus fasa R (A)
IS = arus fasa S (A) IT = arus fasa T (A) D. Pembebanan Transformator
Pengertian beban merupakan sirkit akhir pemanfaatan dari jaringan tenaga listrik yang harus dilayani oleh sumber tenaga listrik tersebut untuk diubah menjadi bentuk energi lain seperti cahaya, panas, gerakan, magnet, dan sebagainya.
22
Oleh karena itu, pelayanan terhadap beban haruslah terjamin kontinuitasnya untuk menjaga kehandalan dari sistem tenaga listrik. Untuk mencapai keadaan yang handal tersebut, suatu sistem tenaga listrik haruslah dapat mengatasi semua gangguan yang terjadi tanpa melakukan pemadaman terhadap bebannya.