Sistem Distribusi Tenaga Listrik

Saluran Distribusi Tenaga Listrik

Fauzun Atabiq

1) Gardu Induk Distribusi (GI Distribusi)2) Jaringan Distribusi Tegangan Menengah

(JTM)3) Jaringan Distribusi Tegangan Rendah (JTR)4) Beban/konsumen

Konstruksi sistem distribusi tenaga listrik

1. Incoming 150 kV 2. Kawat pentanah (ground) 3.Overhead lines 4. Trafo instrumen (potential transformer) 5.Sakelar Pemisah (Disconnect switch ) 6. Pemutus Tebaga/PMT (Circuit breaker) 7. Current Transformer 8.Lightning arrester , 9.Main transformer 10. Gedung kontrol, 11. Pagar pengaman 12. Saluran ke area lain

Komponen-komponen di Gardu Induk Distribusi

o Trafoo Circuit Breakero Horn gap switcho Disconnecting Switch


o Grounding Switcho Lighting Arrestero Current limiting reactoro Trafo instrumeno Relai dan peralatan proteksi

Circuit Breaker (CB)◦ Circuit Breaker dirancang untuk memutuskan beban baik

pada kondisi normal maupun saat kondisi gangguan hubung singkat.

◦ Circuit Breaker beroperasi seperti sebuah sakalar besar yang proses membuka atau menutupnya digerakkan dengan suatu push button lokal, sakelar manual atau dengan sinyal telekomunikasi jarak jauh yang dikendalikan oleh sistem proteksi sistem tenaga (SCADA)


Circuit Breaker (CB)◦ Circuit Breaker akan memutus saluran secara otomatis

ketika tegangan, frekuensi atau arus saluran tidak sesuai dengan seting yang ditentukan.


Circuit Breaker (CB)◦ 4 tipe circuit breaker yang umum dipakai dalam proteksi

sistem tenaga:1. Oil Circuit Breaker (OCB)2. Air Blast Circuit Breaker3. SF6 Circuit Breaker4. Vacuum Circuit Breaker

Yang membedakan antara satu dengan yg lainnya adalah media pemadam busur apinya



Oil Circuit Breaker (OCB)

Komponen-komponen saluran distribusi tenaga listrik

1 Bushing 2 Oil level indicator3 Vent4 Current transformer 5 Dashpot6 Plunger guide7 Arc control device8 Resistor9 Plunger bar

Bagian-bagian Oil Circuit Breaker (OCB)


275 kV Air Blast Circuit Breaker


SF6 Circuit Breaker


Vacuum Circuit Breaker

Sakelar Pemisah/ Disconnecting Switch (DS)◦ Sakelar pemisah (DS) Sakelar yang beroperasi hanya saat

tidak ada arus.◦Berfungsi untuk mengisolasi trafo, circuit breaker, saluran

transmisi dsb dari saluran aktif.◦DS dioperasikan untuk hal-hal khusus seperti pada saat

maintenance atau manuver aliran beban


Sakelar Pemisah/ Disconnecting Switch (DS)


Grounding switches◦Grounding Switches Sakelar pengaman untuk menjamin

suatu saluran transmisi benar-benar ditanahkan selama pekerjaan dilaksanaakan pekerjaan perbaikan.


Grounding switches


http://en.zwae.com.pl/min_800_640_cu8u3v1l4mjuzwur4893.jpg

Surge Arrester◦ Surge Arrester merupakan peralatan proteksi untuk

membatasi tegangan lebih yang mungkin terjadi melewati transformer dan peralatan listrik lainnya karena sambaran petir atau surja akibat penyakelaran.

◦Ujung atas dari arrester ini terhubung ke saluran atau terminal peralatan yang diproteksi sedangkan bagian ujung bawah arrester terhubung langsung ke tanah.


Surge Arrester◦ Jenis-jenis Surge Arrester :

1. Arrester Jenis Oksida Film 2. Lightning Arrester Jenis Thyrite3. Lightning Arrester Jenis Katup (Valve)4. Lightning Arrester Jenis Expulsion


Surge Arrester◦


http://lightningsource.wordpress.com/2011/05/06/some-picture-of-surge-arrester/

Current Limiting Reactor◦ Current limiting reactor ◦ Bus bar sistem tegangan menengah (TM) pada suatu gardu induk

biasanya menyuplai beberapa penyulang (feeders), yang mendistribusikan daya ke area pusat-pusat beban di sekitar GI.

◦ Hal ini menyebabkan impedans keluaran dari bus bar TM sangat rendah.

◦ Sebagai akibatnya, jika terjadi gangguan hubung singkat pada salah satu feeder, akan menghasilkan arus hubung singkat yang dapat membahayakan.


1 2 3 4 5 6 7 8

8 feeder dengan arus nominal masing-masing 200A

Current Limiting Reactor


8 % Ohm

Kemampuan Arus gangguan4000 A

1 2 3 4 5 6 7 8

8 feeder dengan arus nominal masing-masing 200A



8 % Ohm

fault




8 % Ohm


Current-limiting reactors reduce the shortcircuit current.



http://lightningsource.wordpress.com/2011/05/06/some-picture-of-surge-arrester/

Trafo Instrumen◦ Potential Transformer (PT) merupakan trafo penurun tegangan

yang dirancang khusus untuk keperluan pengukuran (metering) dan proteksi.

◦ Transformasi tengangan antara primer dan skundernya sangat presisi. Hanya mengalami sedikit perubahan tegangan dengan bertambahnya beban (burden).

◦ Pergeseran fase tegangan antara bagian primer dan sekunder hampir dikatakan tidak ada.

◦ Terminal-terminal dapat dihubungkan ke line ke line atau line ke netral.

◦ Konsturksi trafo tegangan hampir sama dengan konstruksi trafo biasa hanya saja antara kumparan primer dan sekunder mampu tahan terhadap tegangan penuh line ke line.


Trafo Instrumen◦ Potential Transformer (PT)◦ Salah satu terminal pada sisi sekunder harus selalu ditanahkan

untuk menhindarkan dari bahaya kejut listrik yang berakibat fatal ketika menyentuh salah satu dari terminalnya.

◦ Hubungan kumparan primer dan sekunder yang dipisahkan dengan isolasi, akan membentuk hubungan/koneksi yang tak terlihat (seperti kapasitor), yang hal ini akan menghasilkan tegangan sangat tinggi antara kumparan sekunder dan tanah (ground)

◦ Dengan menghubungkan salah satu terminalnya ke tanah maka tegangan keluaran pada sisi sekunder akan selalu pada tegangan nominalnya misalkan 115V.


Trafo Instrumen


Trafo Instrumen


MV PT

Potential Transformer

Trafo Instrumen◦ Current Transformer (CT), merupakan trafo khusus yang digunakan untuk

keperluan pengukuran arus, monitoring daya, mengisolasi alat ukur dari saluran dan peralatan proteksi yang terhubung ke bagian sekunder trafo.

◦ memiliki akurasi transformasi yang tinggi dengan perbandingan/rasio antara bagian primer dan sekunder hampir konstan walaupun dengan adanya burden.

◦ Pergeseran fase antara sekunder dan primer sangat kecil sekali (kurang dari 10).

◦ Akan memiliki akurasi yang cukup tinggi dengan menjaga arus sekunder sekecil mungkin.

◦ Sama seperti PT untuk alasan keamanan maka salah satu terminal pada sisi sekunder hatus di tanahkan.

◦ Rasio CT biasanya 100A/5A, 150A/5A dll.


Trafo Instrumen


Trafo Instrumen


Current Transformer

Relai dan Peralatan Proteksi◦OCR (Over Current Relay)◦Under Over Voltage Relay◦Differential Relay◦Distance Relay◦ dll


Tiang Penghantar/konduktor Isolator-isolator


Tiang◦ Tiang listrik pada jaringan distribusi digunakan untuk

saluran udara (overhead line) sebagai penyangga kawat penghantar agar penyaluran tenaga listrik ke konsumen atau pusat pusat beban dapat disalurkan dengan baik.


Tiang◦ Klasifikasi tiang listrik berdasarkan bahannya:

Tiang kayu (wooden pole) sudah mulai ditinggalkan Tiang Baja (Steel pole) Tiang Beton lebih kuat, lebih murah (dibandingkan baja),

dan mudah perawatannya, hanya saja mudah hancur/patah apabila terkena benturan keras (ditabrak kendaraan).


Tiang◦ Klasifikasi tiang listrik berdasarkan konstruksinya:

1. Tiang vertikal2. Tiang horizontal


Tiang konstruksi vertikal Tiang konstruksi horizontal

Tiang1. Tiang vertikal

Kelebihannya Sangat cocok untuk wilayah yang memiliki bangunan tinggi Beban tiang (tekanan ke bawah) lebih sedikit Isolator jenis pasak (pin insulator) jarang digunakan Tanpa menggunakan cross-arm (travers)

Kerugiannya Tekanan angin merata di bagian tiang Terbatas hanya untuk saluran tunggal tiga fasa


Tiang2. Tiang horizontal

Keuntungannya Tekanan angin yang terjadi, terfokus pada wilayah cross-arm

(travers) Dapat digunakan untuk saluran ganda tiga fasa

Kerugiannya Lebih banyak menggunakan cross-arm (travers) Beban tiang (tekanan ke bawah) lebih berat. Lebih banyak menggunakan isolator


Isolator-isolator◦Merupakan material untuk menompang kawat penghantar

jaringan pada tiang-tiang listrik yang digunakan untuk memisahkan secara elektris dua buah kawat atau lebih atau antara konduktor dengan tanah agar tidak terjadi kebocoran arus (leakage current), loncatan bunga api (flash over) sehingga mengakibatkan terjadinya kerusakan/gangguan pada sistem jaringan tenaga listrik


Klasifikasi Jaringan Distribusi

Jaringan Distribusi

Jaringan Distribusi Tenaga ListrikBerdasarkan Tegangannya

Jaringan Tegangan Menengah (TM) /Jaringan Distribusi Primer

Jaringan tengangan Rendah (TR)/ Jaringan distribusi sekunder

Berdasarkan Sistem penyalurannyaDistribusi saluran udara (over head lines)

Distribusi saluran bawah tanah (saluran kabel)

Berdasarkan konfigurasi jaringanSistem Radial

Sistem Loop

Sistem network/Mesh

Interkoneksi

Berdasarkan

Tegangannya

Sistem jaringan distribusi primer◦ Jaringan distribusi tegangan menegah (JDTM) yg terletak

antara gardu induk (GI) dengan gardu pembagi (Gardu Distribusi) dan memiliki tegangan sistem lebih tinggi dari tegangan terpakai oleh konsumen.

◦ Standar tegangan untuk jaringan distribusi primer ini adalah 6 kV, 10 kV, dan 20 kV (sesuai standar PLN).

◦ Di Amerika Serikat standar tegangan untuk jaringan distribusi primer ini adalah 2,4 kV, 4,16 kV, dan 13,8 kV

Jaringan Distribusi

Berdasarkan

Tegangannya

Sistem jaringan distribusi sekunder ◦ Jaringan distribusi tegangan rendah (JDTR), merupakan

jaringan yang berfungsi sebagai penyalur tenaga listrik dari gardu-gardu pembagi (gardu distribusi) ke pusat-pusat beban (konsumen tenaga listrik).

◦ Besarnya standar tegangan untuk jaringan ditribusi sekunder ini adalah 127/220 V untuk sistem lama, dan 220/380 V untuk sistem baru, serta 440/550 V untuk keperluam industri.

Jaringan Distribusi

Jaringan Distribusi Gardu Distribusi

Gardu Distribusi

Gardu Distribusi

Gardu Induk (GI)

JTM

JTM

JTR

JTR

Berdasarkan Sistem penyalurannya

Distribusi saluran udara (over head lines)◦ Saluran udara merupakan sistem penyaluran tenaga listrik melalui kawat penghantar

yang ditompang pada tiang listrik.

◦ Keuntungannya Lebih fleksibel dan leluasa untuk perluasan beban. Lebih mudah dalam pemasangannya. Bila terjadi gangguan hubung singkat, mudah diatasi dan dideteksi.

◦ Kerugiannya Mudah terpengaruh oleh cuaca buruk, bahaya petir, badai, tertimpa pohon, dsb. Untuk wilayah yang penuh dengan bangunan yang tinggi, sukar untuk menempatkan saluran,

mengurangi nilai estetika kota. Masalah efek kulit, induktansi, dan kapasitansi yang terjadi, akan mengakibatkan tegangan

drop lebih tinggi. Biaya pemeliharaan lebih mahal, karena perlu jadwal pengecatan dan penggantian material

listrik bila terjadi kerusakan.

Jaringan Distribusi

Distribusi saluran udara (over head lines)

Berdasarkan Sistem penyalurannya

Distribusi Saluran Bawah Tanah (Underground Lines)◦ Saluran bawah tanah merupakan sistem penyaluran tenaga listrik melalui kabel-kabel yang

ditanamkan di dalam tanah.

◦ Keuntungannya Tidak terpengaruh oleh cuaca buruk, bahaya petir, badai, tertimpa pohon, dsb. Tidak mengganggu pandangan, bila adanya bangunan yang tinggi, Dari segi keindahan, saluran bawah tanah lebih sempurna dan lebih indah dipandang, Mempunyai batas umur pakai dua kali lipat dari saluran udara, Biaya pemeliharaan lebih murah, karena tidak perlu adanya pengecatan, penggantian/pembersihan isolator. Tegangan drop lebih rendah karena masalah induktansi dapat diabaikan.

◦ Kerugiannya Biaya investasi pembangunan lebih mahal dibanding-kan dengan saluran udara, Saat terjadi gangguan hubung singkat, usaha pencarian titik gangguan tidak mudah (susah), Perlu pertimbangan-pertimbangan teknis yang lebih mendalam di dalam perencanaan, khususnya untuk

kondisi tanah yang dilalui. Hanya tidak dapat menghindari bila terjadi bencana banjir, desakan akar pohon, dan ketidakstabilan tanah

Jaringan Distribusi

Distribusi Saluran Bawah Tanah (Underground Lines)

Berdasarkan konfigurasi jaringan

Sistem Radial Terbuka◦ Jaringan distribusi sistem radial merupakan sistem

penyaluran tenaga listrik dari GI ke konsumen-konsumen melalui penyulang-penyulang (feeders) yang dilakukan/disalurkan secara radial (terpisah antara satu yang lainnya)

Jaringan Distribusi

Sistem Radial Terbuka

Jaringan Distribusi

PMT

Gardu Distribusi

TD

TD

JDP

JDP

JDP

JDTR

JDTR

JDTR

JDTR

JDTR

TD

Gardu Induk (GI)

Other Feeder

Batu Besar


Sistem Radial Terbuka◦ Keuntungannya

Konstruksinya lebih sederhana Material yang digunakan lebih sedikit, sehingga lebih murah Sistem pemeliharaannya lebih murah Untuk penyaluran jarak pendek akan lebih murah

◦ Kelemahannya Keterandalan sistem ini lebih rendah Faktor penggunaan konduktor 100 % Makin panjang jaringan (dari Gardu Induk atau Gardu Hubung) kondisi tegangan

tidak dapat diandalkan Rugi-rugi tegangan lebih besar Kapasitas pelayanan terbatas Bila terjadi gangguan penyaluran daya terhenti.

Jaringan Distribusi


Sistem Radial Paralel◦ Sistem radial paralel, menyalurkan tenaga listrik melalui

dua saluran yang diparalelkan.◦ Pada sistem ini titik beban dilayani oleh dua saluran,

sehingga bila salah satu saluran mengalami gangguan, maka saluran yang satu lagi dapat menggantikan melayani, dengan demikian pemadaman tak perlu terjadi.

Jaringan Distribusi

Sistem Radial Paralel

Jaringan Distribusi


Sistem Radial Paralel◦ Keuntungannya

Kontinuitas pelayanan lebih terjamin, karena menggunakan dua sumber

Kapasitas pelayanan lebih baik dan dapat melayani beban maksimum Bila salah satu saluran mengalami gangguan, maka saluran yang satu

lagi dapat menggantikannya, sehingga pemadaman tak perlu terjadi. Dapat menyalurkan daya listrik melalui dua saluran yang diparalelkan

◦ Kelemahannya Peralatan yang digunakan lebih banyak terutama peralatan proteksi Biaya pembangunan lebih mahal

Jaringan Distribusi


Sistem Loop◦ Sistem rangkaian loop pada jaringan distribusi merupakan

suatu sistem penyaluran melalui dua atau lebih saluran feeder yang saling berhubungan membentuk rangkaian berbentuk rangkaian tertutup.

Jaringan Distribusi

Sistem Loop

Jaringan Distribusi

Gardu Induk


Sistem Loop◦ Keuntungannya

Dapat menyalurkan daya listrik melalui satu atau dua saluran feeder yang saling berhubungan

Menguntungkan dari segi ekonomis Bila terjadi gangguan pada salauran maka saluran yang lain dapat menggantikan

untuk menyalurkan daya listrik Kontinuitas penyaluran daya listrik lebih terjamin Dalam kondisi normal beroperasi, pemutus beban dalam keadaan terbuka Keandalan relatif lebih baik

◦ Kelemahannya Drop tegangan makin besar Bila beban yang dilayani bertambah, maka kapasitas pelayanan akan lebih jelek

Jaringan Distribusi


Sistem Network/Mesh◦ Sistem network/mesh ini merupakan sistem penyaluran

tenaga listrik yang dilakukan secara terus-menerus oleh dua atau lebih feeder pada gardu-gardu induk dari beberapa Pusat Pembangkit Tenaga Listrik yang bekerja secara paralel.

Jaringan Distribusi

Sistem Network/Mesh

Jaringan Distribusi


Sistem Network/Mesh◦ Keuntungannya

Penyaluran tenaga listrik dapat dilakukan secara terus-menerus (selama 24 jam) dengan menggunakan dua atau lebih feeder

Tingkat keterandalannya lebih tinggi Jumlah cabang lebih banyak dari jumlah titik feeder Dapat digunakan pada daerah-daerah yang memiliki tingkat kepadatan yang tinggi Memiliki kapasitas dan kontinuitas pelayanan sangat baik Gangguan yang terjadi pada salah satu saluran tidak akan mengganggu kontinuitas

pelayanan

◦ Kelemahannya Biaya konstruksi dan pembangunan lebih tinggi Setting alat proteksi lebih sukar

Jaringan Distribusi


Sistem Interkoneksi◦ Sistem interkoneksi ini merupakan perkembangan dari

sistem network/mesh. Sistem ini menyalurkan tenaga listrik dari beberapa Pusat Pembangkit Tenaga Listrik yang dikehendaki bekerja secara paralel

Jaringan Distribusi

Sistem Interkoneksi

Jaringan Distribusi


Sistem Interkoneksi◦ Keuntungannya

Dapat menyalurkan tenaga listrik dari beberapa Pusat Pembangkit Tenaga Listrik Penyaluran tenaga listrik dapat berlangsung terus-menerus (tanpa putus), walaupun

daerah kepadatan beban cukup tinggi dan luas Memiliki keterandalan dan kualitas sistem yang tinggi Apabila salah satu Pembangkit mengalami kerusakan, maka penyaluran tenaga listrik

dapat dialihkan ke Pusat Pembangkit lainnya Bagi Pusat Pembangkit yang memiliki kapasitas lebih kecil, dapat dipergunakan

sebagai cadangan atau pembantu bagi Pusat Pembangkit Utama (yang memiliki kapasitas tenaga listrik yang lebih besar)

Sistem ini dapat bekerja secara bergantian sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan sehingga menghemat biaya pengoperasian pembangkit

Dapat memperpanjang umur Pusat Pembangkit Dapat menjaga kestabilan sistem Pembangkitan

Jaringan Distribusi


Sistem Interkoneksi◦ Kelemahannya

Memerlukan biaya investeasi yang cukup mahal Memerlukan perencanaan yang lebih matang Saat terjadi gangguan hubung singkat pada penghantar

jaringan, maka semua Pusat Pembangkit akan tergabung di dalam sistem dan akan ikut menyumbang arus hubung singkat ke tempat gangguan tersebut.

Jika terjadi unit-unit mesin pada Pusat Pembangkit terganggu, maka akan mengakibatkan jatuhnya sebagian atau seluruh sistem.

Sistem proteksinya rumit

Jaringan Distribusi

• Tegangan menengah harus cukup diproteksi terhadap gangguan hubung singkat sehingga meminimalkan kerusakan peralatan dan mempersempit gangguan listrik padam sekecil mungkin.

Sistem Proteksi distribusi tegangan menengah (TM)

• Berdasarkan data statistik gangguan yg terjadi pada sistem distribusi jaringan listrik adalah 85 % gangguan hubung singkat sementara (temporari),

• Dalam studi yang sama dinyatakan bahwa 70 % gangguan adalah gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah. Gangguan hubung singkat tiga fase sangat jarang.

• Metode proteksi pada saluran distribusi ditentukan berdasarkan pada data statistik gangguan dan kebutuhan guna menyediakan tenaga listrik ke konsumen secara terus-menerus.


• Komponen Proteksi/Pengaman Saluran Distribusi– Fuse Cutouts– Recloser / Pemutus Balik Otomatis (PBO)– Sectionalizer


◦Fuse Cutouts Fuse cutout (sekring) suatu alat pengaman

jaringan distribusi yang melindungi terhadap arus beban lebih (over load current)

Arus yang mengalir melebihi dari batas arus maksimumnya baik disebabkan oleh hubung singkat (short circuit) atau beban lebih (over load).


◦Fuse Cutouts


◦ Fuse Cutouts• Dibandingkan dengan Circuit Breaker (CB) konstruksi fuse

cutout lebih sederhana. • Akan tetapi fuse cutout mempunyai kemampuan yang

sama dengan CB. • Fuse cutout hanya dapat memutuskan satu saluran kawat

jaringan di dalam satu alat. Apabila diperlukan pemutus saluran tiga fasa maka dibutuhkan fuse cutout sebanyak tiga buah.


◦ Fuse Cutouts• Umur fuse cutout tergantung dari arus yang melaluinya• Pemasangan fuse cutout pada jaringan rating arus fuse

cutout tiga hingga lima kali arus nominalnya.• Pengaman transformator distribusi dan pengaman pada

cabang-cabang feeder yang menuju jaringan distribusi sekunder


◦ Fuse Cutouts


http://c03.apogee.net/contentplayer/templates/foe/tdsplf.jpg

◦ Recloser / Pemutus Balik Otomatis (PBO) Recloser merupakan circuit breaker yang membuka saat adanya

hubung singkat dan menutup kembali setelah beberapa saat waktu tunda (delay).

Waktu tunda ini mulai dari mili detik hingga beberapa detik. Urutan membuka/tutup mungkin diulangi dua atau tiga kali

tergantung set kontrol internal recloser.


◦ Recloser / Pemutus Balik Otomatis (PBO) Jika hubung singkat tidak hilang secara sendirinya (gangguan

temporari) setelah dua atau tiga kali mencoba menutup kembali, maka recloser akan membuka/memutus saluran secara permanen.

Regu pemeliharaan harus segera merelokasi gangguan, menghilangkannya dan mereset recloser.


◦ Recloser / Pemutus Balik Otomatis (PBO) Recloser dengan tegangan nominal 24.9 kV dapat mengamankan

arus gangguan hingga 12000 A. Baik recloser untuk saluran satu fase maupun tiga fase Recloser membutuhkan catu daya sendiri, menyerap daya dari

saluran.


◦ Recloser / Pemutus Balik Otomatis (PBO)


◦ Sectionalizers Sectionalizer merupakan circuit breaker khusus yang trips

tergantung pada jumlah berapa kali sebuah recloser trip mendeteksi gangguan. Dengan kata lain, sebuah sectionalizer bekerja berdasarkan perintah recloser.

Digunakan untuk mengamankan saluran distribusi primer dengan tingkat kepuasan yang tinggi

Dilakukan koordinasi dengan pengaman recloser



Contoh Kurva koordinasi proteksi saluran distribusi

◦ Sectionalizers


SF6 gas insulated sectionalizer

Sistem Distribusi Tenaga Listrik

Documents

Transcript of Sistem Distribusi Tenaga Listrik