Departemen Elektro
Teknik Elektro
UNIVERSITAS HASANUDDIN
2015
Muhammad Wahyu Santoso
D41115517
A
DISTRIBUSI TEGANGAN MENENGAH
1.1 Sistem Distribusi
Merupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari : Pusat Pengatur (Distribution Control Center, DCC), saluran tegangan menengah (6kV dan 20kV, yang juga biasa disebut tegangan distribusi primer) yang merupakan saluran udara atau kabel tanah, gardu distribusi tegangan menengah yang terdiri dari panel-panel pengatur tegangan menengah dan trafo sampai dengan panel-panel distribusi tegangan rendah (380V, 220V) yang menghasilkan tegangan kerja/ tegangan jala-jala untuk industri dan konsumen.
Gambar 1 Alur sistem Tenaga Listrik
Tenaga listrik dibangkitkan pada dalam pusat-pusat pembangkit listrik (power plant) seperti PLTA, PLTU, PLTG, dan PLTD lalu disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh transformator step-up yang ada dipusat listrik. Saluran transmisi tegangan tinggi mempunyai tegangan 70kV, 150kV, atau 500kV. Khusus untuk tegangan 500kV dalam praktek saat ini disebut sebagai tegangan ekstra tinggi. Setelah tenaga listrik disalurkan, maka sampailah tegangan listrik ke gardu induk (G1), lalu diturunkan tegangannya menggunakan transformator step-down menjadi tegangan menengah yang juga disebut sebagai tegangan distribusi primer. Kecenderungan saat ini menunjukan bahwa tegangan distribusi primer PLN yang berkembang adalah tegangan 20kV. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer atau jaringan Tegangan Menengah (JTM), maka tenaga listrik kemudian diturunkan lagi tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah, yaitu tegangan 380/220 volt, lalu disalurkan melalui jaringan Tegangan Rendah (JTR) ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN. Pelangganpelanggan dengan daya tersambung besar tidak dapat dihubungkan pada Jaringan Tegangan Rendah, melainkan dihubungkan langsung pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula pelanggan yang terhubung pada jaringan transmisi, tergantung dari besarnya daya tersambung.
Setelah melalui jaringan Tegangan menengah, jaringan tegangan rendah dan sambungan Rumah (SR), maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat pembatas daya dan kWh meter. Rekening listrik pelanggan tergantung pada besarnya daya tersambung serta pemakaian kWh nya. Setelah melalui kWh meter, tenaga listrik lalu memasuki instalasi rumah,yaitu instalasi milik pelanggan. Instalasi PLN umumnya hanya sampai pada kWh meter, sesudah kWh meter instalasi listrik umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Dalam instalasi pelanggan, tenaga listrik langsung masuk ke alat-alat listrik milik pelanggan seperti lampu, kulkas, televisi, dam lain-lain.
1.2 Sistem Jaringan Distribusi
Ada tiga bagian penting dalam proses penyaluran tenaga listrik, yaitu:
Pembangkitan, Penyaluran (transmisi) dan distribusi seperti pada gambar berikut :
Gambar 2.1. Tiga komponen utama dalam Penyaluran Tenaga Listrik
Tegangan sistem distribusi dapat dikelompokan menjadi 2 bagian besar, yaitu distribusi primer (20kV) dan distribusi sekunder (380/220V). Jaringan distribusi 20kV sering disebut Sistem Distribusi Tegangan Menengah dan jaringan distribusi 380/220V sering disebut jaringan distribusi sekunder atau disebut Jaringan Tegangan Rendah 380/220V.
Jaringan Pada Sistem Distribusi Primer
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.
a. Jaringan Radial
Sistem distribusi dengan pola Radial seperti Gambar 2.2. Adalah sistem distribusi yang paling sederhana dan ekonomis. Pada sistem ini terdapat beberapa penyulang yang menyuplai beberapa gardu distribusi secara radial.
Gambar 2.2. 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.
Namun keandalan sistem ini lebih rendah dibanding dengan sistem lainnya. Kurangnya keandalan disebabkan karena hanya terdapat satu jalur utama yang menyuplai gardu distribusi, sehingga apabila jalur utama tersebut mengalami gangguan, maka seluruh gardu akan ikut padam.
Kerugian lain yaitu mutu tegangan pada gardu distribusi yang paling ujung kurang baik, hal ini dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada diujung saluran. b. Jaringan Hantaran Penghubung (Tie Line)
Sistem distribusi Tie Line seperti Gambar 2.3. digunakan untuk pelanggan penting yang tidak boleh padam (Bandar Udara, Rumah Sakit, dan lainlain).
Gambar 2.3. Konfigurasi Jaringan Hantaran Penghubung
Sistem ini memiliki minimal dua penyulang sekaligus dengan tambahan Automatic Change Over Switch / Automatic Transfer Switch, setiap penyulang terkoneksi ke gardu pelanggan khusus tersebut sehingga bila salah satu penyulang mengalami gangguan maka pasokan listrik akan di pindah ke penyulang lain.
c. Jaringan Lingkar (Loop)
Pada Jaringan Tegangan Menengah Struktur Lingkaran (Loop) seperti Gambar 2.4. dimungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk, sehingga dengan demikian tingkat keandalannya relatif lebih baik.
Gambar 2.4. Konfigurasi Jaringan Loop
d. Jaringan Spindel
Sistem Spindel seperti pada Gambar 2.5. adalah suatu pola kombinasi jaringan dari pola Radial dan Ring. Spindel terdiri dari beberapa penyulang (feeder) yang tegangannya diberikan dari Gardu Induk dan tegangan tersebut berakhir pada sebuah Gardu Hubung (GH).
Gambar 2.5. Konfigurasi 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 (JTM) 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).
e. Sistem Gugus atau Sistem Kluster
Konfigurasi Gugus seperti pada Gambar 2.6. banyak digunakan untuk kota besar yang mempunyai kerapatan beban yang tinggi. Dalam sistem ini terdapat Saklar Pemutus Beban, dan penyulang cadangan.
Gambar 2.6. Konfigurasi Sistem Kluster
Dimana penyulang ini berfungsi bila ada gangguan yang terjadi pada salah satu penyulang konsumen maka penyulang cadangan inilah yang menggantikan fungsi suplai kekonsumen.
Sistem Distribusi Sekunder (Jaringan Tegagan Rendah 380/220V)
Sistem distribusi sekunder seperti pada Gambar 2.7. merupakan salah satu bagian dalam sistem distribusi, yaitu mulai dari gardu trafo sampai pada pemakai akhir atau konsumen
Gambar 2.7. Hubungan tegangan menengah ke tegangan rendah dan konsumen Melihat letaknya, sistem distribusi ini merupakan bagian yang langsung berhubungan dengan konsumen, jadi sistem ini selain berfungsi menerima daya listrik dari sumber daya (trafo distribusi), juga akan mengirimkan serta mendistribusikan daya tersebut ke konsumen. Mengingat bagian ini berhubungan langsung dengan konsumen, maka kualitas listrik selayaknya harus sangat diperhatikan.
Jatuh tegangan pada sistem distribusi mencakup jatuh tegangan pada:
1. Penyulang Tegangan Menengah (TM)
2. Transformator Distribusi
3. Penyulang Jaringan Tegangan Rendah
4. Sambungan Rumah
5. Instalasi Rumah.
Jatuh tegangan adalah perbedaan tegangan antara tegangan kirim dan tegangan terima karena adanya impedansi pada penghantar. Maka pemilihan penghantar (penampang penghantar) untuk tegangan menengah harus diperhatikan. Jatuh tegangan
yang di-ijinkan tidak boleh lebih dari 5% (ΔV ≥ 5%). Secara umum ΔV dibatasi sampai dengan 3,5%.
1.3 Gangguan Pada Sistem Distribusi
Macam – macam gangguan
Penyebab gangguan dapat dikelompokan menjadi :
a. Gangguan intern (dari dalam):
yaitu gangguan yang disebabkan oleh sistem itu sendiri. Misalnya gangguan hubung singkat, kerusakan pada alat, switching kegagalan isolasi, kerusakan pada pembangkit dan lain - lain.
b. Gangguan extern (dari luar)
yaitu gangguan yang disebabkan oleh alam atau diluar sistem. Misalnya terputusnya saluran/kabel karena angin, badai, petir, pepohonan, layang - layang dan sebagainya.
c. Gangguan karena faktor manusia
yaitu gangguan yang disebabkan oleh kecerobohan atau kelalaian operator, ketidak telitian, tidak mengindahkan peraturan pengamanan diri, dan lain-lain.
Akibat gangguan
Akibat gangguan yang terjadi pada sistem antara lain :
a. Beban lebih
Pada saat terjadi gangguan maka sistem akan mengalami keadaan kelebihan beban karena arus gangguan yang masuk ke sistem dan mengakibatkan sistem menjadi tidak normal, jika dibiarkan berlangsung dapat membahayakan peralatan sistem.
b. Hubung singkat
Pada saat hubung singkat akan menyebabkan gangguan yang bersifat temporer maupun yang bersifat permanen. Gangguan permanen dapat terjadi pada hubung singkat 3 phasa, 2 phasa ketanah, hubung singkat antar phasa maupun hubung singkat 1 phasa ketanah. Sedangkan pada gangguan temporer terjadi karena flashover antar penghantar dan tanah, antara penghantar dan tiang, antara penghantar dan kawat tanah dan lain - lain.
c. Tegangan lebih
Tegangan lebih dengan frekuensi daya, yaitu peristiwa kehilangan atau penurunan beban karena switching, gangguan AVR, over speed karena kehilangan beban. Selain itu tegangan lebih juga terjadi akibat tegangan lebih transient surja petir dan surja hubung / switching.
d. Hilangnya sumber tenaga
Hilangnya pembangkit biasanya diakibatkan oleh gangguan di unit pembangkit, gangguan hubung singkat jaringan sehingga rele dan CB bekerja dan jaringan terputus dari pembangkit.
1.4.1Transformator Distribusi
Transformator distribusi adalah suatu transformator yang berfungsi menerima tegangan dari jaringan distribusi primer yang bertegangan menengah dan menurunkan tegangan tersebut ke tingkat tegangan rendah, yaitu 220/380 volt Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam transformator Distribusi yaitu, yaitu :
a) Jumlah fasa
Berdasarkan jumlah fasanya transformator dibagi dibagi atas 2 (dua) macam, yaitu :
· Transformator 3 fasa
· transformator 1 fasa
b) Tegangan nominal
Tegangan nominal adalah tegangan kerja yang mendasari perencanaan dan pembuatan instalasi serta peralatan listrik. Berdasarkan tegangan nominalnya, transformator distribusi dapat digolongkan ke dalam beberapa bagian yaitu :
· Tegangan primer Transformator distribusi harus disesuaikan dengan tegangan nominal pada sistem jaringan distribusi primer yang berlaku. Adapun tegangan jaringan distribusi primer yang berlaku adalah 6 kV, 12 kV, dan 20 kV.
· Tegangan sekunder yaitu tegangan nominal pada sisi sekunder transformator distribusi yang disesuaikan dengan tegangan distribusi sekunder yang berlaku di Indonesia, yaitu 220/380 V.
c) Daya nominal
Daya nominal adalah daya yang mendasari pembuatan dan peralatan listrik. Berdasarkan daya nominalnya dapat di kelompokkan transformator distribusi sebagai berikut yaitu 50 kVA, 75 kVA, 100 kVA, 125 kVA, 160 kVA, 200 kVA, 250 kVA, 315 kVA, 400 kVA, 500 kVA, 630 kVA, 800 kVA, 1000 kVA, 1250 kVA, dan 1600 kVA.
Kapasitas dari suatu transformator distribusi untuk 3 fasa ditentukan oleh jumlah maksimum beban yang dilayani (daya yang terpasang) ditambahkan dengan perkembangan beban dikemudian hari (cadangan). Terlebih dahulu menghitung daya (P) setiap fasanya, yang dirumuskan sebagai berikut :
PR = VN x IR
PS = VN x IS
PT = VN x IR
Kemudian hasilnya dijumIahkan, rumusnya adalah
PTot 3Φ = PR + PS + PT
Dari hasilnya itu akan dijumlahkan dengan kapasitas trafo, yang dirumuskan sebagai berikut :
Kapasitas trafo = ∑ Daya terpasang + 30 % dan Daya terpasang
Sedangkan kapasitas dan suatu transfomator distribusi untuk 1 fasa ditentukan oleh jumlah maksimum beban yang dilayani (daya yang terpasang) ditambahkan dengan perkembangan beban dikemudian hari (cadangan). namun sebelumnya, terlebih dahulu rnenghitung daya yang terpasang (P).
P = I x V
1.4.2 Jaringan Distribusi Sekunder
Saluran sekunder berfungsi untuk rnenyalurkan daya listrik dan gardu distribusi ke rangkaian pemakai yang dihubungkan dengan panel - panel pembagi beban. Jaringan sekunder pada sistern distibusi tenaga listrik adalah 220/380 Volt.
Penghantar pada jaringan sekunder terdiri atas dua macam, yaitu :
a) Penghantar telanjang dan aIuminium campuran. Bagi JTR yang memerlukan kabel antara gardu ke tiang pertama digunakan kabel dengan kemampuan hantar arus (KHA) satu tingkat diatas kernampuan hantar arus penghantar telanjangnya.
b) Penghantar berisolasi dipilin dengan penghantar fasa aluminium dan penghantar netral aluminium campuran.
1.5 PENGAMAN PADA SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI
Pada saat terjadi gangguan ketidaknormalan pada sistem tenaga listrik. misalnya adanya arus lebih, tegangan lebih, dan sebagainya. maka perlu diambil suatu tindakan untuk mengatasi kondisi gangguan tersebut. Jika dibiarkan, gangguan itu akan meluas keseluruh sistem sehingga bisa merusakkan semua peralatan sistem tenaga listrik yang ada. Untuk mengatasi hal tersebut. Mutlak diperlukan suatu sistem pengaman yang handal. Salah satu komponen yang penting untuk pengaman tenaga listrik adalah relai pengaman (protective relay).
Relai pengaman adalah susunan piranti, baik elektronik maupun magnetik yang direncanakan untuk mendeteksi suatu kondisi ketidak normalan pada peralatan listrik yang bisa membahayakan atau tidak diinginkan. Jika bahaya itu muncul maka relai pengaman akan secara otomatis memberikan sinyal atan perintah untuk membuka pemutus tenaga (circuit breaker agar bagian yang terganggu dapat dipisahkan dan sistem yang normal. Relai pengaman dapat mengetahui adanya gangguan pada peralatan yang perlu diamankan dengan mengukur atau membandingkan besaran - besaran yang diterimanya, misalnya arus, tegangan, daya, sudut fase, frekuensi, impedansi, dan sebagainya sesuai dengan besaran yang telah ditentukan.
Alat tersebut kemudian akan mengambil keputusan seketika dengan perlambatan waktu membuka pemutus tenaga atau hanya memberikan tanda tanpa membuka pemutus tenaga. Pemutus tenaga dalam hal ini harus mempunyai kemampuan untuk memutus arus hubung singkat maksimum yang melewatinya dan harus mampu menutup rangkaian dalam keadaan hubung singkat yang kemudian membuka kembali. Di samping itu relai juga berfungsi untuk menunjukkan lokasi dan macam gangguannya. Berdasarkan data dan relai maka akan memudahkan kita dalam menganalisis gangguanya.
1.5.2 Pengertlan Pengaman
Sistem pengaman tenaga Iistrik merupakan sistem pengaman pada peralatan - peralatan yang terpasang pada sistem tenaga listrik, seperti generator, bus bar, transformator, saluran udara tegangan tinggi, saluran kabel bawah tanah, dan lain sebagainya terhadap kondisi abnormal operasi sistem tenaga listrik tersebut
1.5.3 Fungsi Pengaman
Sistem proteksi tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dipasang pada peralatan peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik. misalnya generator, transformator, jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri. Kondisi abnormal jut dapat berupa antara lain: hubung singkat. tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain.
Dengan kata lain sistem proteksi itu bermanfaat untuk :
a) Menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat.
b) Cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menjadi sekecil mungkin.
c) Dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan juga mutu listrik yang baik.
d) Mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.
Pengetahuan Mengenai arus-arus yang timbul dari berbagai tipe gangguan pada suatu lokasi merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian sistem proteksi secara efektif. Jika terjadi gangguan pada sistem, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut diharapkan segera dapat mengoperasikan circuit-circuit breaker (CB) yang tepat untuk mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dan jaringan yang terganggu. Sangat sulit bagi seorang operator untuk mengawasi gangguan gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan CB mana yang dioperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual.
Mengingat arus gangguan yang cukup besar, maka perlu secepat mungkin dilakukan proteksi. Hal ini perlu suatu peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keadaan keadaan yang tidak normal tersebut dan selanjutnva rnenginstruksikan circuit breaker yang tepat untuk bekerja memutuskan rangkaian atau sistem yang terganggu. Dan peralatan tersebut kita kenal dengan relai.
1.5.4Persyaratan Kualitas Sistem Proteksi
Ada beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang efektif, yaitu:
a) Selektivitas dan Diskriminasi
Efektivitas suatu sistem proteksi dapat dilihat dan kesanggupan sistem dalam mengisolir bagian yang mengalami gangguan saja.
b) Stabilitas
Sifat yang tetap inoperatif apabila gangguan-gangguan terjadi diluar zona yang melindungi (gangguan luar).
c) Kecepatan Operasi
Sifat ini lebih jelas, semakin lama arus gangguan terus mengalir. semakin besar kemungkinan kerusakan pada peralatan. Hal yang paling penting adalah perlunya membuka bagian-bagian yang terganggu sebelum generator - generator yang dihubungkan sinkron kehilangan sinkronisasi dengan sistem. Waktu pembebasan gangguan yang tipikal dalam sistem-sistem tegangan tinggi adalah 140 ms, Dimana dimasa mendatang waktu ini hendak dipersingkat menjadi 80 ms sehingga memerlukan relai dengan kecepatan yang sangat tinggi (very high speed relaying).
d) Sensitivitas (kepekaan)
Yaitu besarnya arus gangguan agar alat bekerja. Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya arus dalam jaringan aktual (arus primer) atau sebagai presentase dan arus sekunder (trafo arus).
e) Pertimbangan ekonornis
Dalam sistem distribusi aspek ekonomis hampir mengatasi aspek teknis, oleh karena jumlah feeder, trafo dan sebagainya yang begitu banyak, asal saja persyaratan keamanan yang pokok dipenuhi. Dalam suatu sistem transmisi justru aspek teknis yang penting. Proteksi relatif mahal, namun demikian pula sistem atau peralatan yang dilindungi dan jaminan terhadap kelangsungan peralatan sistem adalah vital.
f) Realiabiitas (keandalan)
Sifat ini jelas, penyebab utama dan “outage” rangkaian adalah tidak bekerjanya proteksi sebagaimana mestinya (mal operation).
g) Proteksi Pendukung
Proteksi pendukung (back up) merupakan susunan yang sepenuhnya terpisah dan yang bekerja untuk mengeluarkan bagian yang terganggu apabila proteksi utama tidak bekerja (fail). Sistem pendukung ini sedapat mungkin indenpenden seperti halnya proteksi utama. memiliki trafo-trafo dan rele-rele tersendiri. Seringkali hanya triping CB dan trafo -trafo tegangan yang dimiliki bersama oleh keduanya. Tiap-tiap sistem proteksi utama melindungi suatu area arau zona sistem daya tertentu. Ada kemungkiuan suatu daerah kecil diantara zona -zona yang berdekatan misalnya antara trafo-trafo arus dan circuit breaker-circuit breaker tidak dilindungi.
1.5.5. Perlengkapan Pengaman Pada Jaringan 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 proreksi dipasangkan diatas tiang-tiang listrik berdekatan dekat letak pemasangan trafo, perlengkapan utama pada sistem distribusi tersebut antara lain:
a) Penghantar
Penghantar Berfungsi sebagai penyalur arus listrik dan trafo daya pada gardu induk ke konsumen. Kebanyakan penghantar yang digunakan pada sistem distribusi Begitu juga dengan beberapa kawat jaringan bawah tanah.
b) Recloser
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 rerjadi gangguan permanen.
c) Fuse
Fuse Berfungsi untuk memutuskan saluran apabila terjadi gangguan beban lebih maupun adanya gangguan hubung singkat.
d) PMT
PMT Berfungsi untuk memutuskan saluran secara keseluruhan pada tiap output. Pemutusan dapat terjadi karena adanya gangguan sehingga secara otomatis PMT akan membuka ataupun secara manual diputuskan karena adanya pemeliharaan jaringan.
e) Transformator
Transformator Berfungsi untuk menurunkan level tegangan sehingga sesuai dengan tegangan kerja yang diinginkan.
f) Isolator
Isolator Berfungsi untuk melindungi kebocoran arus dan penghantar, menahan tegangan langsung.
g) Relai Arus Lebih
Relai Arus Lebih Berfungsi berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengaman tertentu dan jangka waktu tertentu.
1.6 Gangguan
Yang dimaksud dengan gangguan dalam operasi sistem tenaga listrik adalah kejadian yang menyebabkan bekerjanya relai dan menjatuhkan Pemutus Tenaga yang melalui (PMT) diluar kehendak operator, sehingga menyebabkan putusnya aliran daya yang melalui PMT tersebut. Untuk bagian sistem yang tidak dilengkapi PMT misalnya yang diamankan dengan sekering. maka gangguan adalah kejadian yang menyebabkan putusnya hubungan (bekerjanya) sekering.
Ditinjau dan sifatnya, ada gangguan yang bersifat temporer dan ada yang bersifat permanen. Yang bersifat Temporer ditandai dengan normalnya kerja PMT setelah dimasukkan kembali, yang bersifat permanen ditandai dengan bekerjanya kembali PMT untuk memutus daya listrik (dalam praktek dikatakan PMT trip kembali). Gangguan permanen baru dapat diatasi setelah penyebab Gangguannya dihilangkan. Sedangkan pada gangguan temporer, sebab Gangguan hilang dengan sendirinya setelah PMT trip.
Gangguan permanen bisa disebabkan karena ada kerusakan peralatan sehingga gangguan ini baru hilang setelah kerusakan ini diperbaiki atau karena ada sesuatu yang mengganggu secara permanen misalnya dahan yang menimpa kawat fasa dan saluran udara dan dahan ini perlu diambil terlebih dahulu untuk dapat memasukkan kembali PMT secara normal dalam arti bahwa PMT tidak akan trip kembali. Gangguan temporer yang terjadi berkali - kali dapat menyebabkan timbulnya kerusakan peralatan dan akhirnya menimbulkan gangguan yang permanen sebagai akibat timbulnya kerusakan pada peralatan tersebut.
1..6.1 Usaha - Usaha Mengurangi Jumlah Gangguan
Karena gangguan dalam sistem tenaga listrik adalah hal yang tidak diinginkan tetapi tidak dapat dihindarkan, maka perlu dilakukan usaha usaha untuk mengurangi jumlah gangguan dengan memperhatikan hasil analisa gangguan.
Usaha - Usaha untuk mengurangi jumlah gangguan dapat dilakukan dengan :
- Merencanakan dan melaksanakan pemeliharaan peralatan sesuai dengan bukti instruksi pemeliharaan. sehingga terjadinya Forced Outage dapat sebanyak mungkin dicegah.
- Membuat rencana operasi yang mencakup butir hal diatas serta juga memperhatikan agar tidak akan ada bagian - bagian instalasi yang mengalami beban lebih.
- Memeriksa alat - alat pengaman (Relay - relay) secara periodik dan juga segera setelah ada laporan yang menyatakan keraguan atas kerjanya suatu relai. Kerjanya relay yang baik diperlukan untuk mencegah kerusakan peralatan maupun untuk rnencegah luasnya gangguan.
- Dalam Operasi Real Time mengikuti perkembangan cuaca khususnya yang menyangkul petir karena penyebab gangguan terbesar adalah petir. Jika diketahui bahwa daerah suatu SUTT sedang banyak petir, diusahakan mengurangi bebannya. selama ini mungkin dilakukan dengan mengatur alokasi pembangkitan dalam sistem sehingga apabila SUTT tersebut mengalami gangguan diharapkan tidak menimbulkan Gangguan Kaskade.
- Menandakan analisis gerakan untuk menemukan sebab gangguan dengan tujuan sedapat mungkin mencegah atau mengurangi kemungkinan terulangnya gangguan yang serupa.
- Mengembangkan sistem seirama dengan pertumbuhan beban sehingga dapat dicegah terjadinya beban lebih dalam sistem. Untuk ini diperlukan analisa dan evaluasi secara tenis menerus mengenai perkembangan sistem.
- Karena salah satu sumber gangguan yang utama adalah kesalahan montage (pemasangan) peralatan maka perlu ada pendidikan dan latihan secara terus menerus dengan tujuan agar kesalahan montage peralatan dapat dihindarkan.
- Pada SUTM dan SUTR, tanaman juga merupakan sumber gangguan yang utama karena SUTM dan SUTR tidak mempunyai jalur khusus yang bebas tanaman seperti halnya pada SUTT 150 KV, 70 KV dan 30 KV sehingga untuk SUTM dan SUTR perlu ada pemeliharaan yang intensif agar pada jalurnya tidak terdapat tanaman yang menyentuh penghantar.
1..6.2 Akibat - Akibat Gangguan
Gangguan bisa disebabkan adanya peralatan yang rusak yang merupakan akibat gangguan. Gangguan sesungguhnya merupakan peristiwa hubung singkat baik antar fasa maupun antara fasa denga tanah. Apabila peristiwa hubung singkat ini tidak segera dihilangkan maka hal ini bisa merusak peralatan seperti kawat penghantar putus. isolator pecah. Transformator arus terbakar bahkan mungkin juga. transformator tenaga atau generator dapat terbakar. Yang bertugas menghentikan peristiwa hubung singkat ini adalah Relay dan PMT. PMT adalah alat yang bertugas langsung memutus arus hubung singkat maka PMT memerlukan pemeriksaan dan pemeliharaan rutin khususnya apabila sudah sering mernutus arus hubung singkat yang besar agar PMT tidak mengalami kerusakan - kerusakan sebagai akibat gangguan.
1.5 Deskripsi Umum Tegangan Menengah (Jaringan Tegangan Menengah/JTM)
Pada pendistribusian tenaga listrik ke pengguna tenaga listrik di suatu kawasan, penggunaan sistem Tegangan Menengah sebagai jaringan utama adalah upaya utama menghindarkan rugi-rugi penyaluran (losses) dengan kwalitas persyaratan tegangan yang harus dipenuhi.
Dengan ditetapkannya standar Tegangan Menengah sebagai tegangan operasi yang digunakan di Indonesia adalah 20 kV, konstruksi JTM wajib memenuhi kriteria engineering keamanan ketenagalistrikan, termasuk didalamnya adalah jarak aman minimal antara Fase dengan lingkungan dan antara Fase dengan tanah, bila jaringan tersebut menggunakan Saluran Udara atau ketahanan Isolasi jika menggunakan Kabel Udara Pilin Tegangan Menengah atau Kabel Bawah Tanah Tegangan Menengah serta kemudahan dalam hal pengoperasian atau pemeliharaan Jaringan Dalam Keadaan Bertegangan (PDKB) pada jaringan utama. Hal ini dimaksudkan sebagai usaha menjaga keandalan kontinyuitas pelayanan konsumen.
Ukuran dimensi konstruksi selain untuk pemenuhan syarat pendistribusian daya, juga wajib memperhatikan syarat ketahanan isolasi penghantar untuk keamanan pada tegangan 20 kV.
Lingkup Jaringan Tegangan Menengah pada sistem distribusi di Indonesia dimulai dari terminal keluar (out-going) pemutus tenaga dari transformator penurun tegangan Gardu Induk atau transformator penaik tegangan pada Pembangkit untuk sistem distribusi skala kecil, hingga peralatan pemisah/proteksi sisi masuk (in-coming) transformator distribusi 20 kV - 231/400V
Konstruksi jaringan Tenaga Listrik Tegangan Menengah dapat dikelompokkan menjadi 3 macam konstruksi sebagai berikut :
gambar 1.1
1.1 Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) adalah sebagai konstruksi termurah untuk penyaluran tenaga listrik pada daya yang sama. Konstruksi ini terbanyak digunakan untuk konsumen jaringan Tegangan Menengah yang digunakan di Indonesia. Ciri utama jaringan ini adalah penggunaan penghantar telanjang yang ditopang dengan isolator pada tiang besi/beton. Penggunaan penghantar telanjang, dengan sendirinya harus diperhatikan faktor yang terkait dengan keselamatan ketenagalistrikan seperti jarak aman minimum yang harus dipenuhi penghantar bertegangan 20 kV tersebut antar Fase atau dengan bangunan atau dengan tanaman atau dengan jangkauan manusia. Termasuk dalam kelompok yang diklasifikasikan SUTM adalah juga bila penghantar yang digunakan adalah penghantar berisolasi setengah AAAC-S (half insulated single core). Penggunaan penghantar ini tidak menjamin keamanan terhadap tegangan sentuh yang Gambar 1.1. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)dipersyaratkan akan tetapi untuk mengurangi resiko gangguan temporer khususnya akibat sentuhan tanaman.
Di Indonesia, pada umumnya tegangan operasi SUTM adalah 6 KV dan 20 KV. Namun secara berangsur-angsur tegangan operasi 6 KV dihilangkan dan saat ini hampir semuanya menggunakan tegangan operasi 20 KV.
Transmisi SUTM digunakan pada jaringan tingkat tiga, yaitu jaringan distribusi yang menghubungkan dari Gardu Induk, Penyulang (Feeder), SUTM, Gardu Distribusi, sampai dengan ke Instalasi Pemanfaatan (Pelanggan/ Konsumen).
Berdasarkan sistem pentanahan titik netral trafo, efektifitas penyalurannya hanya pada jarak (panjang) antara 15 km sampai dengan 20 km. Jika transmisi lebih dari jarak tersebut, efektifitasnya menurun, karena relay pengaman tidak bisa bekerja secara selektif.
Dengan mempertimbangkan berbagai kondisi yang ada (kemampuan likuiditas atau keuangan, kondisi geografis dan lain-lain) transmisi SUTM di Indonesia melebihi kondisi ideal di atas.
Beberapa keuntungan dan kerugian sistem hantaran udara :
a) Keuntungan :
· Pemasangan lebih mudah dibandingkan dengan sistem hantaran kabel bawah tanah.
· Pemeliharaan jaringan lebih mudah dibandingkan dengan sistem kabel bawah tanah.
· Biaya pemasangan jauh lebih murah.
· Lokasi gangguan langsung dapat dideteksi.
· Mudah untuk perluasan jaringan.
b) Kerugian
· Mudah mendapat gangguan
· Pencurian melalui jaringan mudah dilakukan.
1.2 Saluran Kabel Udara Tegangan Menengah (SKUTM) Untuk lebih meningkatkan keamanan dan keandalan penyaluran tenaga listrik, penggunaan penghantar telanjang atau penghantar berisolasi setengah pada konstruksi jaringan Saluran Udara Tegangan Menengah 20 kV, dapat juga digantikan dengan konstruksi penghantar berisolasi penuh yang dipilin. Isolasi penghantar tiap Fase tidak perlu di lindungi dengan pelindung mekanis. Berat kabel pilin menjadi pertimbangan terhadap pemilihan kekuatan beban kerja tiang beton penopangnnya.
keuntungan diantaranya :
· Tidak mudah mengalami gangguan baik oleh cuaca dan binatang.
· Tidak merusak estetika (keindahan) kota.
· Pemeliharaannya hampir tidak ada.
Kerugian diantaranya :
- Biaya pembuatan mahal.
-Gangguan biasanya bersifat permanent.
-Pencarian lokasi gangguan jauh lebih sulit dibandingkan menggunakan sistem hantaran udara
Gambar 1.3
1.3 Saluran Kabel Tanah Tegangan Menengah (SKTTM) Konstruksi SKTM ini adalah konstruksi yan aman dan andal untuk mendistribusikan tenaga listrik Tegangan Menengah, tetapi relatif lebih mahal untuk penyaluran daya yang sama. Keadaan ini dimungkinkan dengan konstruksi isolasi penghantar per Fase dan pelindung mekanis yang dipersyaratkan. Pada rentang biaya yang diperlukan, konstruksi ditanam langsung adalah termurah bila dibandingkan dengan penggunaan konduit atau bahkan tunneling (terowongan beton).
Penggunaan Saluran Kabel bawah tanah Tegangan Menengah (SKTM) sebagai jaringan utama pendistribusian tenaga listrik adalah sebagai upaya utama peningkatan kwalitas pendistribusian. Dibandingkan dengan SUTM, penggunaan SKTM akan memperkecil resiko kegagalan operasi akibat faktor eksternal / meningkatkan keamanan ketenagalistrikan. Secara garis besar, termasuk dalam kelompok SKTM adalah : 1. SKTM bawah tanah – underground MV Cable. 2. SKTM laut – Submarine MV Cable
Selain lebih aman, namun penggunaan SKTM lebih mahal untuk penyaluran daya yang sama, sebagai akibat konstruksi isolasi penuh penghantar per Fase dan pelindung mekanis yang dipersyaratkan sesuai keamanan ketenagalistrikan.
Penerapan instalasi SKTM seringkali tidak dapat lepas dari instalasi Saluran Udara Tegangan Menengah sebagai satu kesatuan sistem distribusi sehingga masalah transisi konstruksi diantaranya tetap harus dijadikan perhatian.
Ditinjau dari segi fungsi , transmisi SKTM memiliki fungsi yang sama dengan transmisi SUTM. Perbedaan mendasar adalah, SKTM ditanam di dalam tanah.
Beberapa pertimbangan pembangunan transmisi SKTM adalah:
Beberapa pertimbangan pembangunan transmisi SKTM adalah:
1. Kondisi setempat yang tidak memungkinkan dibangun SUTM.
2. Kesulitan mendapatkan ruang bebas (ROW), karena berada di tengah kota dan pemukiman padat.
Beberapa hal yang perlu diketahui:
1. Pembangunan transmisi SKTM lebih mahal dan lebih rumit, karena harga kabel yang jauh lebih mahal dibanding penghantar udara dan dalam pelaksanaan pembangunan harus melibatkan serta berkoordinasi dengan banyak pihak.
2. Pada saat pelaksanaan pembangunan transmisi SKTM sering menimbulkan masalah, khususnya terjadinya kemacetan lalu lintas.
3. Jika terjadi gangguan, penanganan (perbaikan) transmisi SKTM relatif sulit dan memerlukan waktu yang lebih lama jika dibandingkan SUTM.
Beberapa keuntungan dan kerugian hantaran bawah tanah:
a) Keuntungan :
· Tidak mudah mengalami gangguan.
· Faktor keindahan lingkungan tidak terganggu.
· Tidak mudah dipengaruhi keadaan cuaca, seperti : cuaca buruk, taufan, hujan angin, bahaya petir dan sebagainya.
· Faktor terhadap keselamatan jiwa terjamin.
b) Kerugian :
· Biaya pembuatan mahal.
· Gangguan biasanya bersifat permanent.
· Pencarian lokasi gangguan jauh lebih sulit dibandingkan menggunakan sistem hantaran udara.
1.6 Jenis Gardu Yang Digunakan Untuk Tegangan Menegah
Gardu induk adalah kumpulan peralatan listrik yang disusun menurut pola tertentu yang dipengaruhi oleh fungsi masing-masing peralatan sehingga aliran daya listrik dapat berlangsung dengan baik. Peralatan tersebut disusun menurut pola tertentu yang pada dasarnya merupakan pertimbangan dari segi teknis, ekonomis dan keindahannya.
Fungsi gardu induk adalah mengubah tegangan satu atau beberapa saluran transmisi menjadi satu atau beberapa tegangan primer.
a. 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.
b. Gardu Distribusi (GD)
Gardu Distribusi pada dasarnya adalah transformator atau trafo yang berfungsi sebagai pengubah tegangan. Trafo ini dapat berupa trafo satu fasa atau 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 :
· Gardu Tiang
Sesuai namanya, gardu tiang merupakan gardu distribusi yang dipasang di tiang pada jaringan distribusi. Gardu tiang ini ada dua macam, yaitu :
v Gardu Cantol yang dicantolkan pada tiang
v 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 biayanya lebih murah dibandingkan Gardu Beton dan Gardu Metal Clad.
c. 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.
d. 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.