bab 3 komponen sdtl 2015

7/24/2019 Bab 3 Komponen SDTL 2015

1/14

BAB III KOMPONEN SISTEM

DISTRIBUSI TENAGA

LISTRIK

3.1 Pendahuluan

Berdasarkan salah satu permasalahan pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik

(SDTL), yaitu jumlah komponen pendukung sistem sangat banyak dan tersebar ke tiap

daerah layanan. Hal ini memerlukan perhatian khusus pada saat perencanaan,

pemasangan, pengoperasian, perbaikan, pengamanan, dan analisis sistem. Semakin luas

daerah layanan sistem, akan memerlukan jumlah komponen yang banyak. Demikian pula

untuk meningkatkan mutu layanan pada konsumen diperlukan pula banyak komponen

pendukung sistem.

Komponen SDTL adalah seluruh peralatan listrik yang bekerja saling mendukung

memberikan daya langsung ke konsumen, mulai dari transformator distribusi sampai

jaringan tegangan rendah di titik konsumen. Komponen SDTL terdiri dari ;

1. Transformator Distribusi

2. Circuit Breaker (CB) atau Pemutus Tenaga (PMT)

3. Disconnection Switch (DS) atau Pemisah (PMS)

4. Bus bar

5. Feeder (penyulang)

6. Recloser atau Penutup Balik Otomatis (PBO)

7. Automatic Line Sectioanaliser (ALS)

8. Fuse Cut Out (fuse CO)

9. Load Break Switch (LBS)

10. LA

11. Kapasitor shunt

12. Transformator Tiang

13. Isolator Keramik/Porselin

14. Kabel tegangan rendah


2/14

Bab III Komponen SDTL 20

SDTL

3.2 Gardu Induk Distribusi

Gardu Induk Distribusi (Distribution Substation) adalah gardu induk yang

memisahkan antara subsistem tegangan tinggi (150 kV) menjadi tegangan menengah (20

kV) menggunakan trafo step down (penurun tegangan).

Fungsi gardu induk distribusi ini adalah :

1. Penurun tegangan, dari tegangan tinggi menjadi tegangan menengah (20 kV)

2. Menyediakan peralatan proteksi untuk memproteksi transformator, bus dan

saluran

3.

Tempat melakukan monuver jaringan dengan kombinasi CB dan DC

4. Tempat pengukuran dan pengontrolan.

Gambar 3.1 Gardu Induk Distribusi

Secara umum gardu induk memiliki beberapa peralatan penting, yaitu: trafo daya,

CB, DS, buses dan isolator, reaktor pembatas arus, reaktor shunt, trafo arus (CT), trafo

tegangan (PT), trago tegangan kapasitor, kapasitor terkopling, kapasitor seri, kapasitor

shunt, sistem pentanahan, lihgtning arrester (LA) dan/atau selah, line traps (LT), relay-

relay proteksi, station baterai, dll.

Susunan secara elektrik dan fisik peralatan switch dan bus pada level tegangan

subtransmisi ditentukan berdasarkan pemilihan bentuk gardu induk. Pemilihan

konfigurasi gardu induk juga didasarkan atas beberapa hal, yaitu; keamanan, keandalan,

ekonomi, keringkasan, ketersediaan lahan, dll. Secara umum bentuk konfigurasi gardu

induk terdiri dari;

a) Bus tunggal,

b) Bus ganda Breaker ganda (ganda utama),

c) Bus utama dan bus transfer,

d) Bus ganda breaker tunggal,

e) Bus ganda Breaker tunggal,


3/14


SDTL

f) Ring Bus,

g) Satu setengah Breaker

Gambar konfigurasi Bus-Breaker pada Gardu induk dapat dilihat pada Gbr 3.2

3.7.

Gambar 2.2. Bus tunggal Breaker Tunggal Gambar 2.3. Bus ganda Breaker

ganda

Gambar 2.4. Bus utama dan Bus transfer Gambar 2.5. Bus ganda Breaker

tunggal


4/14


SDTL

Gambar 2.6. Ring Bus Gambar 2.7. Satu-Setengah Bus


5/14


SDTL

Tabel 3.1 Kelebihan dan kerugian bentuk konfigurasi peralatan switch dan bus.

Bentuk Keuntungan Kerugian

Bus Tunggal - Biaya rendah - Gangguan bus/breaker menyebabkan

kekagagalan gardu

- Kesulitan pada saat perbaikan

- Sulit memperluas tanpa off gardu

- Tidak dapat manuver jaringan

Bus ganda

Breaker ganda

- Setiap rangkaian memiliki 2 breaker

- Fleksibel manuver jaringan

- Pemeliharaan tanpa padam

- Keandalan tinggi

- Sangat mahal

- Setengah jaringan padam jika breaker tidak

terhubung ke kedua bus

Bus utama dan bus

transfer

- Biaya awal dan biaya ultimate rendah

- Beberapa breaker dapat diperbaiki

tanpa pemadaman

- Peralatan Tegangan untuk relay

digunakan pada bus utama

- Memerlukan breaker tambahan pada bus

penghubung

- Switching akan sempurna ketika perbaikan

breaker

- Gangguan bus / breaker memadamkan salah

satu input gardu

Bus ganda

Breaker tunggal

- Beroperasi menggunakan 2 bus

- Bus utama dapat diisolasi- Rangkaian cepat ditransfer dari

satu bus ke bus lainnya

- Breaker tambahan pada bus penghubung

- Empat switch diperlukan oleh jaringan- Proteksi bus akan gagal jika semua

rangkaian terhubung ke bus

- Ledakan besar saat gangguan bus

- Gangguan breaker saluran menyebabkan

semua rangkaian yang terhubung ke bus

akan padam

- Breaker bus penghubung gagal akan

menggagalkan pelayanan masukan bus

Ring Bus - Biaya awal dan ultimate rendah

- Pengoperasian fleksibel pada

perbaikan breaker

- Beberepa breaker dapat dilepas tanpa

pemadaman beban- Memerlukan satu breaker tiap

rangkaian

- Tidak menggunakan bus utama

- Tiap rangkaian dilayani oleh 2 breaker

- Semua switching dilakukan

menggunakan breaker

- Jika gangguan/perbaikan breaker, ring dapat

menjadi 2 bagian

- Penutupan kembali otomatis dan proteksi

relay rangkaian lebih kompleks

- Jika menggunakan relay tunggal, rangkaiandilepas saat perbaikan relay

- Memerlukan peralatan tegangan pada semua

rangkaian

- Jika breaker gagal saat gangguan akan

menyebabkan satu rangkaian gangguan pula

Satu setengah

Breaker

- Pengoperasian sangat fleksibel

- Keandalan tinggi

- Kegagalan breaker akan menyebabkan

satu breaker beroperasi

- Pengoperasian sederhana; operasi

normal tidak perlu DS

- Tiap bus utama dapat dioffkan

- Kegagalan bus tidak menyebabkan

rangkaian padam

- Memerlukan 1,5 breaker per-rangkaian

- Relay dan recloser automatik harus lebih

diperhatikan.


6/14


SDTL

3.3 Transformator

Transformator atau trafo adalah suatu mesin listrik statis yang digunakan untuk

mentransformasi daya dari suatu rangkaian kerangkaian lain melalui kopel induksi

elektromagnetik tanpa mengubah frekuensi. Transformator dapat dikategorikan

berdasarkan tujuan, konstruksi, dll. Transformator dapat dibagi 2 jenis, yaitu;

1. Transformator Daya / Tenaga

2. Transformator Instrumen ( Pengukuran dan Proteksi)

Trafo dapat juga dibedakan menjadi:

a. Trafo Step Up dan Trafo Step Down, hal ini didasari kegunaan trafo untuk

menaikkan tegangan atau untuk menurunkan tegangan. Misalnya trafo pada

pembangkit yang memerlukan penaikan tegangan untuk mentransmisikan

daya listrik atau trafo pada GI Distribusi yang berfungsi menurunkan tegangan

dari tegangan tinggi menjadi tegangan menengah (150/20 kV)

b. Trafo Tiga phase dan trafo satu phase digunakan pada sistem tiga phase dan

hanya memanfaatkan satu phase.

c. Trafo dua belitan dan trafo autotransformer, secara umum perbandingan trafo

antara tegangan tinggi dan tegangan rendah adalah lebih dari 2. Jika

perbandingan ini kurang dari dua dan perubahannya sangat kecil maka

digunakan autotrafo.

d. Trafo pasangan luar dan trafo pasangan dalam. Hal ini didasari tempat

pemasangan trafo tsb apakah di dalam ruang atau di luar ruangan dengan berbagai

konsekuensinya.

Transformator pada SDTL menggunakan trafo step down, yaitu trafo pada gardu

induk distribusi bertegangan 150/20 kV dan trafo distribusi pada saluran distribusi

primer bertegangan 20.000/380 Volt. Umumnya trafo yang digunakan adalah trafo

pasangan luar dan trafo tiga phasa.


7/14


SDTL

3.4 Jaringan Tegangan Menengah

Jaringan tegangan menengah (20 kV) adalah jaringan distribusi primer dimulai

dari bus sampai melayani trafo distribusi (20.000/380 V). Jaringan ini menggunakan

saluran udara tegangan menengah (SUTM) atau saluran kabel tegangan menengah

(SKTM). SUTM menggunakan konduktor telanjang (kawat) seperti AAAC 75 mm2, 100

mm2 atau 150 mm2, dan menggunakan tiang penyanggah serta isolator keramik/porselin.

Sedang SKTM menggunakan konduktor berisolasi (kabel) dan dipasang dalam tanah.

Bentuk konfigurasi jaringan tegangan menengah ini, adalah;

1. Bentuk radial 2. Bentuk spindel 3. Bentuk mayang

4. Bentuk paralel 5. Bentuk loop 6. Bentuk jaring


8/14


SDTL

Gambar 3.8 Saluran Distribusi Primer berbentuk Radial

(memiliki ekspress feeder dan backfeed)

Gambar 3.9 Saluran Distribusi Primer berbentuk Loop

Feeder atau penyulang adalah konduktor yang menghantarkan daya listrik dari

bus menuju transformator distribusi. Tegangan kerja penyulang 20 kV menggunakan

sistem tiga phasa tiga kawat. Gambaran salah satu penyulang sistem distribusi listrik di

kota Mataram NTB yaitu penyulang Gunungsari ditunjukan pada tabel 2.


9/14


SDTL

Tabel 2. Karakteristik Penyulang Gunungsari

Tegangan kerja 20 kV

Beban puncak 5100 kW

Arus puncak 173 A

Power faktor 0,9 lagging

Jumlah konsumen .... konsumen

Panjang Penyulang utama 12,44 km

Panjang total penyulang ... km

Luas daerah cakupan ... km2

Konduktor utama AAAC 3 x 150 mm2

Konduktor cabang AAAC 3 x 95 atau 3 x 70 mm2

Kapasitas trafo 50, 100, 160, 200, 250 kVA

Jumlah trafo distribusi 45 Buah

Gambar 3.10 Sistem Kelistrikan Lombok (diagram saluran tunggal)

Pada beberapa daerah yang memiliki sistem kelistrikan kecil hanya memiliki

sistem distribusi tenaga listrik. Pada sistem ini, daya keluaran pembangkit langsung

dinaikkan tegangannya menjadi tegangan distribusi (20 kV). Salah satu sistem kelistrikan

seperti ini adalah sistem kelistrikan Lombok, NTB. Gambar 10. memperlihatkan diagram

garis tunggal sistem kelistrikan Lombok.


10/14


SDTL

Bentuk saluran distribusi dapat dijelaskan lebih mendalam, yaitu:

1. Bentuk Radial

Tipe ini merupakan bentuk yang paling sederhana dan banyak digunakan, tetapi

hanya memiliki 1 sumber dan tidak memiliki sumber alternatif lain. Kondisi

demikian mengakibatkan pemadaman total pada seluruh beban apabila terjadi

gangguan pada sumber, karena tidak adanya sumber lain yang menjadi back-up.

Oleh karena itu, tipe ini cocok diterapkan pada beban-beban kelas rumah tangga

dan listrik pedesaan pada umumnya yang tidak menuntut kontinuitas penyaluran

daya listrik dengan tingkat keandalan yang tinggi.

Secara umum jaringan distribusi primer dengan bentuk radial memiliki ciri-ciri :

a) Bentuknya paling sederhana dibandingkan dengan bentuk yang lain.

b)

Biaya investasinya paling murah, karena saluran yang menuju ke tiapbeban hanya tersedia satu jalur.

c) Kualitas pelayanan (penyaluran daya) kurang andal apabila dibandingkan

dengan tipe-tipe yang lain, dikarenakan drop tegangan dan rugi-rugi daya pada

saluran distribusi relatif besar.

d)

Kontinuitas penyaluran daya kurang terjamin, karena hanya memiliki satu

sumber dan tidak ada sumber lain yang berfungsi sebagai back-up.

Peralatan pendukung terutama pengaman pada bentuk radial ini biasanya berupa

fuse, recloser, sectionalizer(AVS), atau alat pemutus beban lainnya yang

berfungsi melokalisir daerah pemadaman pada saat terjadi gangguan.

Dalam perkembangannya, bentuk ini mengalami beberapa modifikasi yaitu :

i) Bentuk Radial Pohon

Bentuk ini mirip dengan bentuk radial murni. Bentuk radial pohon terdiri atas satu

saluran utama yang bercabang-cabang menuju ke setiap titik beban, dan setiap

titik beban hanya dilayani oleh satu cabang saluran.

ii) Bentuk Radial Daerah Fasa

Bentuk ini berlaku untuk sistem 3 fasa, dimana terdapat tiga saluran utama, dan

masing-masing saluran utama menyalurkan suplay listrik satu fasa kepada

pelanggan yang terdapat dalam satu daerah.

Kelemahan dari tipe ini yaitu tidak dapat memenuhi kebutuhan pelangggan akan

fasilitas suplaytiga fasa, selain itu bila ternyata kapasitas daya beban dari masing-

masing daerah beban tidak sama atau berbeda jauh, maka akan terjadi kondisi


11/14


SDTL

pembebanan yang tidak simetris terhadap sumbernya. Oleh karena itu, tipe ini

cocok diterapkan pada daerah-daerah beban yang sudah jenuh dan tidak lagi

mengharapkan adanya penambahan beban.

iii) Bentuk Radial Dengan Tie SwitchPemisah

Tipe ini merupakan modifikasi dari tipe radial yang membagi kelompok beban

menjadi beberapa area beban. Diantara beban-beban ini dipasang tie switch

pemisah yang berfungsi sebagai penghubung pada saat diperlukan untuk

mempercepat pemulihan pelayanan (darurat) bagi konsumen pada saat terjadi

gangguan, dengan cara menghubungkan area terganggu ke area tak terganggu

melewati feeder-feeder terdekat disekitarnya. Sedangkan beban yang feedernya

terganggu dilokalisir agar tidak harus terjadi pemadaman total.

iv) Bentuk Radial Pusat Beban

Tipe ini pada dasarnya adalah tipe radial murni, tetapi sumbernya tidak terletak

dititik pusat beban, dan antara titik sumber (pembangkit) dengan suatu titik

dimana dianggap sebagai pusat beban dihubungkan oleh feeder utama yang

disebut expressfeeder

2. Bentuk Ring

Tipe ini merupakan rangkaian tertutup (closeLoop) berbentuk ring(cincin), yang

memungkinkan titik-titik beban dapat dilayani dari dua jalur saluran, sehingga

kontinuitas penyaluran daya lebih baik dari tipe radial. Tipe ini cocok diterapkan

pada daerah daerah dengan tingkat kerapatan beban yang cukup besar, seperti

kawasan industri dan komersil yang memerlukan kontinuitas penyaluran daya

dengan tingkat keandalan yang tinggi. Secara umum, jaringan distribusi primer

bentuk ringmemiliki ciri-ciri:

a. Biaya investasi cukup tinggi.

b. Kontinuitas pelayanan (penyaluran daya) lebih baik apabila dibandingkan

dengan bentuk radial.

c. Drop tegangan yang terjadi pada saluran distribusi relatif kecil, karena adanya

kondisi dimana suatu beban disuplaydari dua jalur saluran.

d. Untuk perluasan cukup baik.

Tipe ini umumnya dilengkapi dengan pengaman-pengaman yang bekerja secara

otomatis (recloser, AVS) yang memungkinkan gangguan dapat dilokalisir dengan

cepat agar sistem tidak terganggu, selanjutnya daerah yang terganggu dapat

beroperasi kembali dalam waktu yang relatif singkat.


12/14


SDTL

3.

Bentuk Mesh

Tipe ini menyediakan lebih banyak lagi saluran pilihan bila terjadi gangguan pada

salah satu saluran. Fasilitas pilihan lebih dari satu tidak hanya pada salurannya

saja, tetapi juga pada sumbernya, dimana sumber yang tersedia lebih dari satu.

Disinilah perbedaan mendasar antara tipe ring dan mesh. Apabila pada tipe ring

tersedia saluran ganda, namun hanya memiliki satu sumber, maka pada tipe mesh

baik saluran maupun sumber tersedia lebih dari satu. Sistem ini disebut juga

sistem interkoneksi, karena disupply oleh beberapa sumber yang saling

berhubungan dan membentuk mesh(jaring).

Tipe ini memiliki tingkat keandalan yang sangat baik, cocok diterapkan pada kelas

beban yang memiliki nilai ekonomis tinggi, atau kelas beban yang sifatnya vital

(tidak boleh terganggu kontinuitasnya), seperti pusat sarana komunikasi, instalasi

militer dan rumah sakit.

Secara umum, jaringan distribusi primer dengan bentuk mesh memiliki ciri-ciri :

a. Memerlukan biaya investasi yang sangat tinggi.

b. Kontinuitas penyaluran daya terjamin.

c. Kualitas tegangannya baik, dan rugi-rugi daya pada saluran sangat kecil.

d. Fleksibel, dalam arti dapat mengikuti pertumbuhan dan perkembangan

beban.

e. Memerlukan perencanaan koordinasi yang rumit.

4.

Bentuk Spindel

Tipe ini memanfaatkan dua komponen pendukung utama, yaitu gardu induk dan

gardu hubung. Merupakan pola khusus yang ditandai dengan ciri adanya sejumlah

kabel keluar dari suatu gardu induk yang disebut dengan outgoingmenuju ke arah

suatu titik temu yang disebut gardu hubung. Pada tipe spindel tidak terdapat

percabangan, sehingga semua saluran dipasang sedemikian rupa agar dapat

mencapai gardu hubung secara langsung. Selain saluran utama, juga terdapat

sebuah saluran cadangan yang biasa disebut saluran express, yang berfungsi

sebagai cadangan bila terjadi gangguan pada saluran utama.

Secara umum jaringan distribusi primer dengan bentuk spindel memiliki ciri-ciri :

a. Kontinuitas penyaluran tenaga listrik cukup terjamin. Pemisahan saluran

yang terganggu tidak mengganggu kontinuitas penyaluran tenaga listrik.

b. Kualitas tegangannya lebih baik, rugi daya pada saluran relatif kecil.

c. Fleksibel dalam mengikuti pertumbuhan dan perkembangan beban.


13/14


SDTL

d. Memerlukan biaya investasi yang cukup mahal.

e. Memiliki gardu refleksi.

f.

Pada kondisi normal karakteristik sama dengan jaringan radial biasa.

3.5

Pertanyaan dan Tugas

a. Pertanyaan

1. Sebutkan komponen-komponen SDTL?

2. Sebutkan fungsi Gardu Induk Distribusi?

3. Apa saja komponen SDTL dalam Gardu Induk (GI)?

4. Secara fisik dan elektrik, sebutkan jenis hubungan switch dan breaker pada GI?

5. Apakah perbedaan bus ganda breaker tunggal dan bus ganda breaker ganda?

6. Apa fungsi transformator pada SDTL?

7. Sebutkan komponen dasar trafo distribusi?

8. Sebutkan jenis-jenis konfigurasi saluran distribusi primer?

9. Apakah kelebihan jenis konfigurasi spindel dan mayang?

b. Tugas

Setiap mahasiswa mencari data salah satu feeder (penyulang) pada Sistem

Kelistrikan Lombok, NTB. Data tersebut disusun sehingga memberikan gambaran

karakteristik penyulang. Karakteristik tersebut ditambahkan pula data komponen danjenisnya yang terdapat pada penyulang tersebut. Nama penyulang di system Lombok

antara lain;

1. Penyulang Gunungsari

2. Penyulang Perumnas

3. Penyulang Cemara

4. Penyulang Kediri

5. dll

Daftar Pustaka

1. Kersting, William H., 2001,Distribution System Modeling and Analysis, CRC

Press

2. Gonen, T. , 1987,Electric Power Distribution System Engineering, McGrow-Hill.

3. Data single line diagram Sistem Kelistrikan Lombok


14/14


SDTL

Catatan Kuliah

bab 3 komponen sdtl 2015

Documents