BAB II DASAR TEORI. 2.1 Jaringan Tegangan Menengah (JTM) 2.2 Jenis Jaringan Distribusi Tegangan Menengah Jaringan Radial

BAB I BAB I

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

1.1

1.1 Latar Belakang Latar Belakang

Perencanaan sistem distribusi energi listri

Perencanaan sistem distribusi energi listrik merupakan bagian yang esensial dalam k merupakan bagian yang esensial dalam mengatasi pertumbuhan kebutuhan energi listrik

mengatasi pertumbuhan kebutuhan energi listrik yang cukup pesat. Perencanaan yang cukup pesat. Perencanaan

diperlukan sebab berkaitan dengan tujuan pengembangan sistem distribusi yang harus diperlukan sebab berkaitan dengan tujuan pengembangan sistem distribusi yang harus memenuhi beberapa kriteria teknis dan ekonomis. Perencanaan sistem distribusi

memenuhi beberapa kriteria teknis dan ekonomis. Perencanaan sistem distribusi ini harus ini harus dilakukan secara sistemik dengan pendekatan yang didasarkan pada peramalan beban dilakukan secara sistemik dengan pendekatan yang didasarkan pada peramalan beban untuk memperoleh suatu pola pelayanan yang optimal. Perencanaan yang sistemik untuk memperoleh suatu pola pelayanan yang optimal. Perencanaan yang sistemik tersebut akan memberikan sejumlah proposal alternatif yang dapat mengkaji akibatnya tersebut akan memberikan sejumlah proposal alternatif yang dapat mengkaji akibatnya yang secara langsung berhubungan dengan aspek keandalan dan ekonomis.

yang secara langsung berhubungan dengan aspek keandalan dan ekonomis. Maka dari itu Maka dari itu  penulis akan membahas tentang “

 penulis akan membahas tentang “ Perencanaan Kontruksi JTM Gardu Trafo  Perencanaan Kontruksi JTM Gardu Trafo Distribusi Distribusi

^””

1.2

1.2 Permasalahan Permasalahan

Permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah sebagai berikut Permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah sebagai berikut ::

1.

1. Bagaimana konstruksi JTM? Bagaimana konstruksi JTM?

2.

2. Apa kendala dan keuntungan dari perencanaan pembangunan gardu trafo distribusi? Apa kendala dan keuntungan dari perencanaan pembangunan gardu trafo distribusi?

1.3

1.3 Pembatasan Masalah Pembatasan Masalah

Dari permasalahan yang ada, maka penulis menitik beratkan pembahasan masala Dari permasalahan yang ada, maka penulis menitik beratkan pembahasan masala h h  pada konstruksi JTM, Kendala dan k

 pada konstruksi JTM, Kendala dan keuntungan dari perencanaan sistem JTM gardu trafo euntungan dari perencanaan sistem JTM gardu trafo distribusi.

distribusi.

1.4

1.4 Tujuan Tujuan

Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini adalah sabagai berikut:

Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini adalah sabagai berikut:

1.

1. Memahami konstruksi JTM Memahami konstruksi JTM 2.

2. Memahami kendala dan kelebihan dari perencanaan sistem J Memahami kendala dan kelebihan dari perencanaan sistem J TM TM 3.

3. Memahami kendala dan kelebihan dari perencanaan pembangunan gradu trafo Memahami kendala dan kelebihan dari perencanaan pembangunan gradu trafo distribusi.

distribusi.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Jaringan Tegangan Menengah (JTM)

Jaringan tegangan menengah berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari

 pembangkit atau gardu induk ke gardu distribusi. Jaringan ini dikenal dengan feeder atau  penyulang. Tegangan menengah yang digunakan PT. PLN adalah 12 kv dan 20 kv antar

fasa (V L-L ).

2.2 Jenis Jaringan Distribusi Tegangan Menengah

Jaringan Pada Sistem Distribusi tegangan menengah (Primer 20kV) dapat dikelompokkan menjadi lima model, yaitu Jaringan Radial, Jaringan hantaran

 penghubung (Tie Line), Jaringan Lingkaran (Loop), Jaringan Spindel dan Sistem Gugus atau Kluster.

2.2.1 Jaringan Radial

Sistem distribusi dengan pola Radial seperti Gambar di bawah ini Adalah sistem distribusi yang paling sederhana dan ekonomis. Pada sistem ini terdapat  beberapa penyulang yang menyuplai beberapa gardu distribusi secara radial.

Gambar 1. Konfigurasi Jaringan Radial

Dalam penyulang tersebut dipasang gardu-gardu distribusi untuk konsumen.

Gardu distribusi adalah tempat dimana trafo untuk konsumen dipasang. Bisa dalam  bangunan beton atau diletakan diatas tiang. Keuntungan dari sistem ini adalah

sistem ini tidak rumit dan lebih murah dibanding dengan sistem yang lain.

2.2.2 Jaringan Hantaran Penghubung (Tie Line)

Sistem distribusi Tie Line seperti Gambar di bawah ini digunakan untuk  pelanggan penting yang tidak boleh padam (Bandar Udara, Rumah Sakit, dan

lainlain). Sistem ini memiliki minimal dua penyulang sekaligus dengan tambahan Automatic Change Over Switch / Automatic Transfer Switch, setiap

 penyulangterkoneksi ke gardu pelanggan khusus tersebut sehingga bila salah satu  penyulang mengalami gangguan maka pasokan listrik akan di pindah ke penyulang

lain.

Gambar 2. Jaringan Hantaran Penghubung

2.2.3 Jaringan Lingkar (Loop)

Pada Jaringan Tegangan Menengah Struktur Lingkaran (Loop) seperti Gambar di bawa ini dimungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk.

Gambar 3. Jaringan Lingkar (Loop)

2.2.4 Jaringan Spindel

Sistem Spindel seperti pada Gambar di bawah ini adalah suatu pola kombinasi  jaringan dari pola Radial dan Ring. Spindel terdiri dari beberapa penyulang (feeder) yang tegangannya diberikan dari Gardu Induk dan tegangan ters ebut berakhir pada sebuah Gardu Hubung (GH).

Gambar 4. Jaringan Spindel

Pada sebuah spindel biasanya terdiri dari beberapa penyulang aktif dan sebuah  penyulang cadangan (express) yang akan dihubungkan melalui gardu hubung. Pola

Spindel biasanya digunakan pada jaringan tegangan menengah (J TM) yang

menggunakan kabel tanah/saluran kabel tanah tegangan menengah (SKTM). Namun  pada pengoperasiannya, sistem Spindel berfungsi sebagai sistem Radial. Di dalam

sebuah penyulang aktif terdiri dari gardu distribusi yang berfungsi untuk

mendistribusikan tegangan kepada konsumen baik konsumen tegangan rendah (TR) atau tegangan menengah (TM).

2.2.5 Sistem Gugus atau Sistem Kluster

Konfigurasi Gugus seperti pada Gambar di bawah ini banyak digunakan untuk

kota besar yang mempunyai kerapatan beban yang tinggi. Dalam sistem ini terdapat

Saklar Pemutus Beban, dan penyulang cadangan.

Gambar 5. Konfigurasi jaringan kluster

Dimana penyulang ini berfungsi bila ada gangguan yang terjadi pada salah satu penyulang konsumen maka penyulang cadangan inilah yang menggantikan fungsi suplai kekonsumen.

2.3 Jenis Gardu Yang Digunakan Untuk Tegangan Menegah

2.3.1 Gardu Hubung (GH)

Gardu hubung ini berfungsi sebagai penyalur daya dari gardu induk ke gardu distribusi tanpa penurunan tegangan. Untuik membagi feeder menjadi beberapa  jurusan dan bias juga untuk pertemuan beberapa feeder dimana dapat digunakan

manuver jaringan apabila diperlukan.

2.3.2 Gardu Distribusi (GD)

Gardu Distribusi pada dasarnya adalah transformator atau trafo yang berfungsi sebagai pengubah tegangan. Trafo ini dapat berupa trafo satu fasa ata u tiga fasa dengan kapasitas antara 400 –  5000 KVA. Selain trafo terdapat juga peralatan  penunjang lainnya., yaitu arrester, fuse (pelebur) serta panel tegangan rendah.

Ada tiga jenis Gardu Distribusi, yaitu : a) Gardu Tiang

Sesuai namanya, gardu tiang merupakan gardu distri busi yang dipasang di tiang pada jaringan distribusi. Gardu tiang ini ada dua macam, yaitu :

 Gardu Cantol yang dicantolkan pada tiang

 Gardu yang menggunakan Platform

Trafo pada Gardu Cantol dapat berupa trafo satu fasa atau 1 buah trafo 3 fasa. Pada gardu distribusi yang menggunakan trafo satu fasa, gardu jenis ini telah dilengkapi pengaman yang berupa pelebur (fuse) TM dan pemutus

(circuit Breaker) TR. Gardu Tiang sangat cocok digunakan untuk beban-beban daerah yang sangat padat seperti perumahan-perumahan, pertokoan, dan lain- lain.

Kapasitas Gardu Tiang lebih kecil dibandingkan dengan Gardu Beton maupun Gardu Metal Clad. Kapasitas Gardu Tiang biasanya dibatasi sampai 250 kVA. Pembangunan Gardu Tiang lebih cepat, mudah dan bia yanya lebih murah dibandingkan Gardu Beton dan Gardu Metal Clad.

 b) Gardu Beton

Gardu Distribusi jenis beton merupakan peralatan Gardu Distribusi yang dipasang dalam bangunan dari beton. Gardu beton memiliki kapasitas lebih besar dari Gardu Tiang dan gardu Metal Clad dan dapat juga

dikembangkan sesuai dengan kebutuhan.

Kerugian Gardu Beton ini adalah memerlukan tempat yang luas dan  biaya lebih mahal serta pembangunannya yang lebih mahal. Gardu ini pada umumnya digunakan untuk daya yang besar, sehingga pada Gardu Beton ini dapat diletakkan beberapa trafo. Keuntungannya adalah peralatan yang ada didalamnya terlindungi dari cuaca dan pengamanannya lebih mudah.

c) Gardu Metal Clad (MC)

Gardu Metal Clad (MC) sebagian besar kontruksinya terbuat dari plat  besi dengan bentuk menyerupai kios. Pembuatan gardu MC lebih cepat

dibandingkan gardu Beton dan peralatannya merupakan satuan set lengkap.

BAB III

PEMBAHASAN

Perencanaan sistem distribusi energi listrik merupakan bagian yang esensial dalam mengatasi pertumbuhan kebutuhan energi listrik yang cukup pesat. Perencanaan diperlukan sebab berkaitan dengan tujuan pengembangan sistem distribusi yang harus memenuhi  beberapa kriteria teknis dan ekonomis.

Tujuan umum perencanaan sistem distribusi ini adalah untuk mendapatkan suatu fleksibilitas pelayanan optimum yang mampu dengan cepat mengantisipasi pertumbuhan kebutuhan energi elektrik dan kerapatan beban yang harus dila yani. Adapun faktor-faktor lain yang dapat menjadi input terkait dalam perencanaan sistem distribusi ini antara lain adalah :  pola penggunaan lahan pada regional tertentu, faktor ekologi dan faktor geografi.

2.1 Gardu Trafo Distribusi

Gardu Trafo adalah gardu yang akan berfungsi untuk membagikan energi listrik  pada konsumen yang memerlukan tegangan rendah /menengah. Dengan demikian pada

gardu trafo dipasang/ditempatkan satu atau dua trafo distribusi yang dipergunakan untuk merubah tegangan menengah menjadi tegangan rendah selain dari peralatan hubungnya untuk melayani konsumen tegangan rendah.

Gardu trafo distribusi berlokasi dekat dengan konsumen. Transformator dipasang  pada tiang listrik dan menyatu dengan jaringan listrik. Untuk mengamankan

transformator dan sistemnya, gardu dilengkapi dengan unit-unit pengaman. Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat digunakan untuk mencatu beban secara langsung, kecuali pada beban yang didisain khusus, maka digunakan transformator  penurun tegangan ( step down) yang berfungsi untuk menurunkan tegangan menengah

20kV ke tegangan rendah 400/230Volt. Gardu trafo, terdiri dari : Transformator, tiang,  pondasi tiang, rangka tempat trafo, LV panel, pipa-pipa pelindung, Arrester, kabel-kabel,

transformer band, peralatan grounding, dan lain-lain.

Gardu trafo distribusi ini terdiri dari dua sisi, yaitu : sisi primer dan sisi sekunder.

Sisi primer merupakan saluran yang akan mensuplay ke bagian sisi sekunder. Unit  peralatan yang termasuk sisi primer adalah :

 Saluran sambungan dari SUTM ke unit transformator (primer trafo).

 Fuse cut out.

 Ligthning arrester.

3.2 Komponen Utama Gardu Trafo Distribusi

Secara umum komponen utama Gardu Trafo Distribusi adalah sebagai berikut : a) Transformator : berfungsi sebagai trafo daya merubah tegangan menengah (20

kV) menjadi tegangan rendah (380/200) Volt.

 b) Fuse Cut Out (CO) : sebagai pengaman penyulang, bila terjadi gangguan di gardu (trafo) dan melokalisir gangguan di trafo agar peralatan t ersebut tidak rusak. CO di pasang pada sisi tegangan menengah (20 kV).

c) Arrester : sebagai pengaman trafo terhadap tegangan lebih yang disebabkan oleh samabaran petir dan switching (SPLN se.002/PST/73).

d)  NH Fuse : sebagai pengaman trafo terhadap arus lebih yang terpasang di sisi tegangan rendah (220 Volt), untuk melindungi trafo terhadap gangguan arus lebih yang disebabkan karena hubung singkat dijaringan tegangan rendah maupun karena beban lebih.

e) Grounding Arrester : untuk menyelurkan arus ketanah yang disebabkan oleh tegangan lebih karena sambaran petir dan switching.

f) Graunding Trafo : untuk menghindari terjadi tegangan lebih pada phasa yang sehat bila terjadi gangguan satu fasa ketanah mau oun yang disebutkan oleh beban tidak seimbang.

g) Grounding LV Panel : sebagai pengaman bila terjadi arus bocor yang mengalir di LV panel.

3.3.1 Transformator

1) Pemilihan tipe dan kapasitas.

a. Tipe transformador dapat dipakai:

 Konvensional tiga fasa

 CSP (completly self protection), tiga fasa

 Tegangan primer 20 kV antar fasa dan 11,54 kV fasanetral, tegangan sekunder 380 V antara fasa dan 220 V fasa-netral.

 Model cantol, yaitu dicantolkan/digantungkan pada tiang SUTM.

 b. Kapasitas trafo tiga fasa. Secara umum mulai dari : 25, 50, 100, 160, 200, 250 kVA.

2) Papan bagi dan perlengkapan.

a. Papan bagi

 Pada trafo CSP fasa tiga tidak diperlukan papan bagi, SUTR langsung dihubungkan dengan terminal TR dari Trafo. Hal ini dimungkinkan karena  pada CSP trafo sudah dilengkapi dengan saklar pengaman arus lebih.

 Tidak demikian halnya pada konvensional trafo, diperlukan pengaman arus lebih tegangan rendah berupa fuse/pengaman lebur, atau pemutus tegangan rendah (LVCB/low voltage circuit breaker) sehingga diperlukan almari fuse, sekaligus sebagai papan bagi untuk keluaran lebih dari satu penyulang.

 Menyesuaikan dengan penyebaran konsumen, dapat dipilih papan bagi 2

group dan 4 group.

 b. Pengaman untuk trafo konvensional

 Pemisah lebur 20 kV / Fuse Cut Out, dengan rating arus kontinyu 100A, dan kawat lebur disesuaikan dengan kapasitas trafo.

 Arrester 24 kV, 5 kA.

 Pentanahan, terpisah antara pentanahan arrester dan pentanahan trafo.

 Pemutus daya tegangan rendah (LVCB) untuk trafo sampai dengan dengan 50 kVA.

3) Konstruksi Transformator 

Transformator merupakan alat listrik statis yang digunakan untuk

memindahkan daya dari satu rangkaian ke rangkaian yang lain dengan mengubah tegangan, tanpa mengubah daya dan frekuensi. Transformator terdiri dari dua kumparan yang saling berinduksi ( mutual inductance ). Kumparan ini terdiri dari lilitan konduktor berisolasi sehingga kedua kumparan tersebut terisolasi secara elektrik antara yang satu dengan yang lain. Ratio perubahan tegangan tergantung dari ratio perbandingan jumlah lilitan kedua kumparan itu. Kumparan yang

menerima daya listrik disebut kumparan primer sedangkan kumparan yang terhubung ke beban disebut kumparan sekunder. Kedua kumparan i tu dililitkan  pada suatu inti yang terbuat dari laminasi lembaran baja yang kemudian

dimasukkan ke dalam tangki berisi minyak trafo. Apabila kumparan primer dialiri arus listrik bolak –  balik, maka akan timbul fluks magnetik bolak –  balik

sepanjang inti yang akan menginduksi kumparan sekunder sehingga kumparan sekunder akan menghasilkan tegangan.

Konstruksi dasar transformator ditunjukkan pada Gambar dibawah ini.

dimana :

 Np = Banyaknya lilitan kumparan sisi primer  Ns = Banyaknya lilitan kumparan sisi sekunder

Vp = Tegangan sisi primer (V) Vs = Tegangan sisi sekunder (V) Ip = Arus sisi primer (Amp) Is = Arus sisi sekunder (Amp) 4) Inti Transformator

Secara umum inti transformator dibedakan menjadi dua jenis, yaitu tipe inti (core type), dan tipe cangkang (shell type). Tipe inti dibentuk dari lapisan besi  berisolasi berbentuk persegi panjang dan kumparan transformatornya dibelitkan  pada dua sisi persegi. Sedangkan tipe cangkang dibentuk dari lapisan inti

 berisolasi dan kumparan transformatornya di belitkan di pusat inti. Transformator

dengan tipe konstruksi shell memiliki kehandalan yang lebih tinggi dari pada tipe konstruksi core dalam menghadapi tekanan mekanis yang kuat pada saat terjadi hubung singkat. Kedua tipe inti transformator ini ditunjukkan pada Gambar dibawah ini.

5) Minyak Transformator

Minyak transformator memegang peranan penting dalam sistem isolasi trafo dan juga berfungsi sebagai pendingin untuk menghilangkan panas akibat rugi-rugi daya pada trafo. Kandungan utama minyak trafo adalah naftalin, paraffin dan aromatik. Keuntungan minyak trafo sebagai isolator dalam trafo adalah:

a. Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi.

 b. Isolasi cairakan mengisicelah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi daya.

c. Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge).

6) Bushing Transformator

Untuk tujuan keamanan, konduktor tegangan tinggi dilewatkan menerobos suatu bidang yang dibumikan melalui suatu lubang terbuka yang dibuat sekecil mungkin dan biasanya membutuhkan suatu pengikat padu yang disebut

 bushing.Konstruksi suatu bushing sederhana ditunjukkan pada Gambar dibawah ini

Bagian utama suatubushingterdiri dari inti atau konduktor, bahan dielektrik

dan flans yang terbuat dari logam. Inti berfungsi untuk menyalurkan arus dari

 bagian dalam peralatan ke terminal luar dan bekerja pada tegangan tinggi. Dengan

 bantuan flans, isolator diikatkan pada badan peralatan yang dibumikan.