SISTEM DISTRIBUSI TENAGA DAN LISTRIK

(1)

i

DAMAN SUSWANTO

SISTEM DISTRIBUSI

TENAGA LISTRIK

UNTUK MAHASISWA TEKNIK ELEKTRO

Edisi Pertama, 2009

JURUSAN

TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

(2)

(3)

iii

Kata Pengantar

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

kekuatan dan kesehatan sehingga penyusunan buku teks

Sistem Distribusi

Tenaga Listrik

ini dapat diselesaikan dengan baik.

Dewasa ini pendistribusian tenaga listrik menjadi penting, mengingat

kebutuhan akan energi listrik oleh konsumen energi listrik makin lama makin

meningkat. Apalagi dengan berkembangnya teknologi dan ilmu pengetahuan

dewasa ini, menuntut kebutuhan akan energi listrik makin meningkat. Buku ini

berisi bahan kuliah yang diberikan pada mahasiswa di semester 3 yang membahas

tentang konsep dasar jaringan distribusi, klasifikasi jaringan distribusi,

perencanaan jaringan distribusi, peralatan jaringan distribusi, analisis andongan

jaringan distribusi, analisis gangguan jaringan distribusi, analisis peramalan dan

kebutuhan energi listrik, dan jaringan distribusi bawah tanah.

Pada kesempatan ini penulis berterima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu penulis, sehingga dapat menyelesaikan buku ini. Secara khusus penulis

mengucapkan terima kasih kepada Bapak

Prof. Drs. H. Jalius Jama, M.Ed.,

Ph.D.

dan Bapak

Dr. Agamuddin, M.Ed.

yang telah menganjurkan dan

memotivasi penulis untuk membuat buku bidang studi ini. Dan tak lupa penulis

ucapkan terima kasih kepada Bapak

Ali Basrah Pulungan ST, MT.

(Dosen

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang), yang telah

meluangkan waktunya untuk mengoreksi dan memberi saran tentang isi materi

buku teks ini.

Penulis menyadari bahwa ”tak ada gading yang tak retak”, maka dengan

kerendahan hati penulis mengharapkan saran, komentar atau kritik untuk lebih

penyempurnaan buku teks ini dimasa datang

(4)

(5)

v

B. Perbedaan Jaringan Transmisi Dengan Distribusi ... 2

C. Sistem Pendistribusian Tenaga Listrik ... 3

D. Struktur Jaringan Distribusi ... 4

E. Persyaratan Sistem Distribusi Tenaga Listrik ... 7

BAB 2. KLASIFIKASI JARINGAN DISTRIBUSI ... 11

A. Pendahuluan ... 11

B. Berdasarkan Ukuran Tegangan... 11

C. Berdasarkan Ukuran Arus Listrik ... 15

D. Berdasarkan Sistem Penyaluran... 17

E. Berdasarkan Konstruksi Jaringan... 18

F. Berdasarkan Bentuk Jaringan ... 20

BAB 3. PERENCANAAN JARINGAN DISTRIBUSI ... 27

B. Faktor-Faktor Dasar Perencanaan Distribusi ... 28

C. Model Perencanaan Sistem Distribusi... 33

D. Prosedur Pemasangan Jaringan Distribusi ... 35

BAB 4. TIANG PENYANGGA JARINGAN DISTRIBUSI ... 37

B. Klasifikasi Tiang Penyangga Jaringan Distribusi ... 37

C. Ukuran Tiang Penyangga ... 48

D. Standarsasi Konstruksi Jaringan Distribusi Tegangan Rendah ... 49

E. Standarisasi Konstruksi Jaringan Distribusi Tegangan Menengah ... 54

BAB 5. ISOLATOR JARINGAN DISTRIBUSI ... 63

B. Bahan-Bahan Isolator Jaringan... 63

C. Jenis Isolator Jaringan ………. 71

D. Karakteristik Isolator Jaringan ... 76

E. Penggunaan Isolator Pada Jaringan Distribusi... 80

BAB 6. KAWAT PENGHANTAR JARINGAN DISTRIBUSI ... 83

(6)

B. Bahan Kawat Penghantar Jaringan ... 83

C. Bentuk Kawat Penghantar Jaringan ... 86

D. Karakteristik Kawat Penghantar Jaringan ... 89

BAB 7. ANALISIS ANDONGAN JARINGAN DISTRIBUSI ... 91

A. Pengertian Andongan Jaringan ... 91

B. Metode Pengukuran dan Pengecekan Andongan Jaringan ... 91

C. Andongan dan Panjang Gawang ... 95

D. Perhitungan Andongan Simetris ... 96

E. Perhitungan Andongan Tak Simetris ... 100

BAB 8. ALAT PENGAMAN JARINGAN DISTRIBUSI ... 115

B. Jenis Gangguan Pada Jaringan Distribusi... 116

C. Alat Pengaman Jaringan Distribusi ... 118

D. Penempatan Alat Pengaman Pada Jaringan ... 132

BAB 9. GARDU DISTRIBUSI ... 137

B. Macam-Macam Gardu Distribusi ... 138

C. Transfomator Distribusi ... 140

D. Transformator Tenaga ... 147

E. Kenaikan Suhu Pada Transformator ... 161

F. Jaringan Distribusi Primer ... 162

BAB 10. SISTEM PENTANAHAN JARINGAN DISTRIBUSI ... 167

B. Sistem Pentanahan Netral ... 168

C. Tahanan Jenis Tanah ... 171

D. Metode Pengukuran Tahanan Jenis Tanah ... 173

E. Elektroda Pentanahan ... 176

F. Konduktor Pentanahan ... 180

G. Sistem Pentanahan Pada Jaringan Distribusi ... 180

BAB 11. KARAKTERISTIK BEBAN TENAGA LISTRIK ... 185

B. Klasifikasi Beban Listrik ... 185

C. Karakteristik Umum Beban Listrik ... 186

D. Kurva Beban dan Beban Puncak ... 197

(7)

vii

F. Peramalan Kebutuhan Energi Elektrik ... 216

G. Perkiraan Kebutuhan Energi Listrik ... 224

H. Metode Ramalan Beban Secara Sektoral ... 226

I. Definisi dan Istilah ... 232

J. Biaya Energi Listrik ... 238

BAB 13. ANALISIS GANGGUAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI... 245

B. Jenis Gangguan ... 247

C. Penyebab Gangguan ... 248

D. Analisis Gangguan ... 252

E. Komponen Simetris ... 264

F. Gangguan Pada Jaringan Distribusi ... 270

BAB 14. JARINGAN DISTRIBUSI BAWAH TANAH... 273

B. Perbandingan Antara Saluran Udara dan Saluran Bawah Tanah 274 C. Kabel Saluran Bawah Tanah 276 D. Konstruksi Saluran Bawah Tanah ... 289

E. Pengaman Kabel Bawah Tanah ... 297

F. Pelacakan Lokasi Gangguan ... 298

(8)

(9)

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

(10)

43. Konstruksi Pemasangan SKUTR Tiang Pencabangan TR-6 52 44. Konstruksi Pemasangan SKUTR Dengan Existing TR-7 52 45. Konstruksi Pemasangan SKUTR Dengan Ajustable TR-8 53 46. Konstruksi Pemasangan SKUTR Trafo Tiang TR-9 53 47. Konstruksi Pemasangan SKUTR Pada Tiang Trafo TR-10 54 48. Konstruksi Tiang Penyangga TM-1 SUTM 54 49. Konstruksi Tiang Sudut TM-2 SUTM 55 50. Konstruksi Tiang Penegang TM-3 SUTM 56 51. Konstruksi Tiang Akhir TM-4 SUTM 56 52. Konstruksi Tiang Penegang TM-5 SUTM 57 53. Konstruksi Tiang Belokan TM-6 SUTM 58 54. Konstruksi Tiang Belokan TM-9 SUTM 59 55. Konstruksi Tiang Opstijg Kabel TM-11 SUTM 60 56. Konstruksi Tiang Akhir Dengan Arrester TM-15 SUTM 61 57. Konstruksi Tiang Portal (Single Arm) TM-16 SUTM 62 58. Konstruksi Tiang Portal (Double Arm) TM-16A SUTM 62 59. Konstruksi Tiang LBS TM-19 SUTM 63 60. Isolator Jenis Pasak 72 61. Isolator Jenis Pos 73 62. Isoator Gantung Jenis Clevis dan Jenis Ball and Socket 74 63. Isolator Jenis Cincin 75 64. Isolator Jenis Pasak Tipe A 80 65. Isolator Jenis Sangga 81 66.

67.

68. Bentuk Kawat Penghantar Jaringan 88 69. Bentuk Andongan Jaringan Distribusi 91 70. Cara Mengecek Andongan Dengan Metode Papan Bidik 92 71. Bentuk Papan Bidik Berbentuk T 92 72. Bentuk Papan Target Bidik 92 73. Pengecekan Andongan Dengan Metode Dynamometer 93 74. Alat Ukur Dyamometer 93 75. Pemasangan Dynamometer Pada Tiang Penyangga 93 76. Posisi Dynamometer Dari Depan 93 77. Posisi Dynamometer Dari Belakang 94 78. Andongan Pada Daerah Mendatar 96 79. Bentuk Andongan Simetris 96 80. Penjumlahan Beban Kawat Penghantar Secara Vektor 99 81. Bentuk Andongan Horizontal Mendatar 101 82. Bentuk Andongan Horizontal Melintasi Sungai Dengan Ketinggian Berbeda 104 83. Bentuk Andongan Horizontal Melintasi Perbukitan Dengan Ketinggian Ber-

beda 105

84. Kondisi Andongan Diatas Lembah Bersungai 106 85. Bentuk Andongan Horizontal Melintasi Lembah Bersungan Dengan Keting-

gian Berbeda 106

86.

(11)

xi

88. Bentuk Andongan Vertikal Melintasi Sungai Dengan Ketinggian Berbeda 111 89. Bentuk Andongan Vertikal Melintasi Perbukitan Dengan Ketinggian Ber-

beda 112

90. Bentuk Andongan Vertikal Melintasi Lembah Bersungai Dengan Keting-

gian Berbeda 113

91. Bentuk Pengaman Celah Batang (Rod Gap) 118 92. Rangkaian Pengaman Celah Batang (RodbGap) 118 93. Pengaman Tanduk Api (Arcing Horn) 119 94. Pengaman Tabung Pelindung (Protector Tube) 121 95. Arus Melalui Arrester 122 96. Tegangan dan Arus Pelepasan Pada Arrester 122 97. Lightning Arrester Jenis Thyrite 125 98. Rangkaian dan Karakteristik Pengaman Arrester Jenis Katup (Valve) 126 99. Pengaman Arrester Jenis Katup (Valve) 126 100. Pengaman Arester Katup (Valve) Jenis Saluran 127 101. Pengaman Arrester Jenis Expulsion 128 102. Pengaman Fuse Cut Out 131 103. Penempatan Pengaman Fuse Cut Out dan Arrester Pada Jaringan 132 104. Penempatan Pengaman Arrester Pada TiangPenyangga Jaringan 133 105. Penempatan Pengaman Arrester Pada Tiang Opstijg Cable 133 106. Penempatan Pengaman Arrester Pada Tiang Akhir Jaringan 134 107. Penempatan Pengaman Fuse Cut Out dan Arrester Pada Tiang Trafo Dou-

ble Pole 134

108. Penempatan Pengaman Fuse Cut Out dan Arrester Pada Tiang Single Pole 135 109. Konstruksi Gardu Distribusi 137 110. Konstruksi Gardu Kios 139 111. Konstruksi Gardu Portal 139 112. Konstruksi Gardu Kontrol 140 113. Konstruksi Gardu Distribusi Jenis Konvensionil 141 114. Konstruksi Gardu Distribusi Tipe CSP 142 115. Konstruksi Gardu Distribusi Tipe Subway 143 116. Konstruksi Trafo Tipe Network 144 117. Konstruksi Trafo Tipe Network Protector 145 118. Pandangan Depan Trafo Padmounted 146 119. Rangkaian Transformator Satu Fasa 147 120. Rangkaian Transformator Tiga Fasa 153 121. Rangkaian Transformator Tiga Fasa Hubungan ∆−∆ 154 122. Vektor Untuk Tegangan Sephase dengan Arus 155 123. Rangkaian Transformator Tiga Fasa Hubungan Y−Y 157 124. Rangkaian Transformator Tiga Fasa Hubungan ∆−Y 159 125. Rangkaian Transformator Tiga Fasa Hubungan Y−∆ 160

126. Sistem Netral Tidak Diketanahkan ... 168

127. Pentanahan Netral Langsung ... 169

128. Fasa Tegangan Tanah Pada Pentanahan Netral Dengan Tahanan ... 170

129. Gangguan Fasa T ke Tanah Pada Pentanahan Netral Langsung ... 171

(12)

131. Rangkaian Pengukuran Tahanan Jenis Tanah Dengan Metode Empat Titik ... 175

132. Elektroda Batang dan Lapisan-Lapisan Tanah Disekeliling Elektroda ... 177

133. Pentanahan Dengan Dua Batang Konduktor (Hubungan Paralel) ... 177

134. Elektroda Plat Dipasang Vertikal ……… 178

135. Jenis-Jenis Elekroda Pita dan Cara Pemasangannya ... 179

136. Pentanahan Netral Pada Tiang Lurus (Tangent) ... 181

137. Pentanahan Netral Pada Tiang Akhir (deadend) ... 181

138. Sistem Pentanahan Langsung Pada Tiang Baja ... 182

139. Pentanahan Arrester Pada Tiang Lurus (Tangent) ... 182

140. Pentanahan Arrester dan Fuse Cut Out Pada Tiang Trafo Single Pole ………. 183

141. Pentanahan Arrester dan Fuse Cut Out Pada Tiang Trafo Double Pole ……... 183

142. Pentanahan Capasitor Bank Pada Tiang Lurus ... 184

145. Sistem Pentanahan Pada Konstruksi Opstijg Cable ... 184

146. Beban Puncak Harian (30 Hari) ... 188

147. Kurva Beban Puncak Bulanan ... 188

148. Kurva Beban Tahunan ... 189

149. Perubahan Kebutuhan Maksimum Terhadap Waktu ... 190

150. Dua Nilai Ekstrem Untuk Faktor Diversitas ... 193

151. Kurva Beban Harian ... 194

152. Kurva Lama Beban ... 195

153. Kurva Beban Industri ... 198

154. Kurva Beban Transpor Kota ……… 199

155. Kurva Beban Penerangkan Kota ... 199

156. Kurva Beben Rumah Tangga ... 199

157. Kurva Beban Metropolitan ... 199

158. Prubahan Kebutuhan Maksimum Terhadap Waktu ... 202

159. Kurva Pendekatan ………. 227

160. Pola Perkembangan Beban Listrik Pada Satu Daerah, Kurva S ………. 228

161. Kurva Trend Gompertz ……… 231

162. Kurva Beban ……… 233

163. Grafik Chronologis dan Grafik Durasi ... 236

164. Kurva Durasi Beban ... 236

165. Grafik Metode Garis dan Metode Pengumpulan Biaya ... 239

166. Grafik Energi Yang Digunakan ………... 241

167. Persentase Gangguan Berdasarkan Sebab ... 246

168. Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ketanah Untuk Netral Tidak Ditanahkan ... 254

169. Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah ... 255

170. Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah ... 256

171. Vektor Diagram Arus dan Tegangan Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah ... 257

172. Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah ... 257

173. Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ... 258

174. Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa Dengan Vektor Diagram 258 175. Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ……….... 258

(13)

xiii

176. Rangkaian Gangguan Hubung Sikat Fasa ke Fasa ... 260

177. Rangkaian Ekivalen Hubung Singkat Fasa – Fasa ... 261

178. Diagram Vektor Arus dan Tegangan Untuk Gangguan Hubung Singkat Fasa – Fasa ... 261

179. Rangkaian Hubung Singkat Fasa – Fasa ... 262

180. Rangkaian dan Rumus Gangguan Hubung Singkat Fasa – Fasa ... 262

181. Rangkaian dan Vektor Diagram Gangguan Hubung Singkat Fasa-Fasa ke Tanah ... 262

182. Rangkaian Hubung Singkat Tiga Fasa ... 263

183. Vektor Diagram Untuk Komponen Simetris ... 265

186. Diagram Urutan Positif dan Urutan Nol Pada Transformator Terhubung Delta – Wye ... 269

176. Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Fasa ke Ground ... 270

177. Rangkaian Gangguan Hubung Singkat Fasa ke Fasa ke Ground ... 270

178. Kabel Netral Konsentris ………... 277

179. Bagian Utama Dari Kabel ... 279

180. Bagian Pelengkap Dari Kabel ... 279

181. Konstruksi Kabel Ikat ... 282

182. Konstruksi Kabel H ... 282

183. Kabel Sintentis Inti Tunggal ... 283

184. Kabel Sintentis Inti Tiga ... 283

185. Kabel Minyak Bentuk Bulat ... 284

186. Kabel Minyak Datar ……….. 284

187. Kabel Minyak Dengan Saluran Minyak ... 284

188. Kabel Minyak Dengan Tahanan ... 284

189. Jenis Kabel S.L. dan S.A. ... 285

190. Teknik Pemasangan Kabel Bawah Tanah Pada Ruangan Saluran Kabel ... 290

191. Konstruksi Penarikan Kabel Tanah ... 290

192. Konstruksi Penanaman Kabel Tanah Dibawah Jalan Raya ... 291

193. Pemasanan Kabel Tanah Pada Jembatan Beton ... 293

194. Konstruksi Penanaman Kabel Tanah Dengan Kabel Telekomunikasi dan Kabel Listrik ………... 293

195. Konstruksi Penanaman Kabel Tanah Dibawah Rel Kereta Api ... 294

196. Konstruksi Penanaman Kabel Bawah Tanah Dibawah Jalan Raya Aspal ... 294

197. Konstruksi Penanaman Kabel Tanah Melintasi Jalan Raya ... 294

198. Konstruksi Lintasan Kabel Tanah Diatas Sungai ... 295

199. Konstruksi Kabel Tanah Menyeberangi Pipa Atau Kabel ... 295

200. Konstruksi Penyambunga Secara Simplex Puling Grip ... 296

201. Konstruksi Penyambungan Secara Duplex Puling Grip ... 296

202. Konstruksi Penyambungan Kabel Bawah Tanah Degan Pelindung Isolasi PE XLP, dan EPR ... 296

203. Terminating Kabel Bawah Tanah Pada Tiang Opstijg Cable ... 297

204. Terminating Kabel NA2XSEFGbY ... 297

205. Indikator Gangguan ……….. 298

(14)

(15)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Perbedaan Antara Jaringan Distribusi Dengan Jaringan Transmisi ... 2

2. Nilai Stadar Tegangan Nominal dan Tegangan Tinggi Peralatan ... 12

3. Standar Tegangan Jaringan Transmisi dan Distribusi ... 15

4. Perbandingan Kekuatan Tiang Kayu ... 40

5. Ukuran Tiang Kayu ... 40

6. Standar Spesifikasi Tiang Beton Pratekan ... 44

7. Ukuran Tiang dan Jarak Antar Tiang Menurut Peraturan AVE D210 ... 48

8. Nilai Konstante Dielektrikum Beberapa Bahan Isolator ... 73

9. Sifat-Sifat Logam Penghantar Jaringan ... 82

10. Ukuran Tingi Tiang Dengan Panjang Gawang ... 91

11. Ukuran Tinggi Menara dan Panjang Gawang ... 91

12 Tegangan Sistem dan Panjang Celah ... 116

13. Klasifikasi Batas Suhu ... 155

14. Susut Umur Transformator Distribusi ... 156

15. Tahanan Jenis Tanah ... 172

16. Faktor Permintaan Untuk Beberapa Tipe Pelanggan ……… 235

17. Faktor Divesitas ………. 235

18. Jumlah Fase Yang Mengalami Gangguan ... 250

19. Frekuensi Gangguan Yang Terjadi Pada Saluran Udara ... 264

20. Data Gangguan Pada Gardu Induk Simpang Haru ... 272

(16)

DAFTAR ISTILAH, SINGKATAN DAN SIMBOL

1

DAFTAR LAMPIRAN

1. 1

FORMAT BUKU DISTRIBUSI

Margin

Top

: 4,5 cm

Bottom

: 4,5 cm

Left

: 3,5 cm

Right

: 3,5 cm

Gutter

: 0 cm

Gutter position

: Left

฀

Portrait

Mulitiple page

: Normal

Apply to

: Whole document

Paper

Kertas

: A4

Width

:

21 cm

: 21 cm

Height :

29,7

cm

: 29,7 cm

First

page

Other

pages

(17)

xvii

Mulitiple page

: Normal

Apply to

: Whole document

Layout

Section start

: New page

From edge header : 3, 5 cm

From edge footer

: 3,5 cm

21-07-2009

Periksa / Edit

Nomor gambar

Penggantian gambar

(18)

DAFTAR GAMBAR & TABEL

(19)

xix

145 146 147 148 149 150 151 152 153

Bab Judul Halaman Nomor Gambar Nomor Tabel 12 Analisis Kebutuhan dan Perkira- 207 − 248 154 155 156 157 158 16 17

an Beban 159 160 161 162

13 Analisis Gangguan Pada 249 − 254 163 164 165 166 167 18 Jaringan Distribusi (6h) 168 169 170 171 172

14 Jaringan Distribusi Bawah Ta-

nah (8h)

15 Analisis Jaringan Distribusi