1.sistem Distribusi Tenaga Listrik [PDF]

Citation preview

PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan



Sistem Distribusi Tenaga Listrik



MATERI I SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK



I.1. SISTEM TENAGA LISTRIK



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



1



PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan



Sistem Distribusi Tenaga Listrik



I. SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 1.



SISTEM TENAGA LISTRIK. Sistem Tenaga Listrik dikatakan sebagai kumpulan/gabungan yang terdiri dari komponenkomponen atau alat-alat listrik seperti generator, transformator, saluran transmisi, saluran distribusi dan beban yang saling berhubungan dan merupakan satu kesatuan sehingga membentuk suatu sistem.



POWER PLANT



BIG INDUSTRIES TRANSMISSION LINES



SUBSTATION



DISTRIBUTION TRANSFORMER MIDDLE INDUSTRIES



MEDIUM VOLTAGE LINES PUBLIC ROAD LAMP



MALL



SMALL INDUSTRIES



LOW VOLTAGE LINE HOUSING



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



2



PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan Gambar :



Sistem Distribusi Tenaga Listrik 1.1. Sistem Tenaga listrik



Didalam dunia kelistrikan sering timbul persoalan persoalan teknis, dimana tenaga listrik pada umumnya dibangkitkan pada tempat-tempat tertentu yang jauh dari kumpulan pelanggan, sedangkan pemakai tenaga listrik atau pelanggan tenaga listrik tersebar disegala penjuru tempat, Dengan demikian maka penyampaian tenaga listrik dari tempat dibangkitkannya yang disebut pusat tenaga listrik sampai ke tempat pelanggan memerlukan berbagai penanganan teknis. Dengan menggunakan Blok diagram sistem tenaga listrik dapat digambarkan sebagai berikut : Unit Transmisi



Gardu Induk distribusi



Unit Distribusi



 PM T



PMT Pemutus Tenaga



Trf Transformator



Generator



G



 Konsumen Besar







Distribusi Distribusi sekunder Primer



Unit Pembangkitan



Konsumen Umum



Gambar 1.2 Tenaga Listrik dibangkitkan di Pusat-pusat Tenaga Listrik seperti PLTA, PLTU, PLTG, PLTGU, PLTP dan PLTD kemudian disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh transformator penaik tegangan (step up transformer) yang ada di Pusat Listrik. Pemberian nama PLTA PLTU PLTP dan sebagainya yang umum diberikan kepada unit pembangkit listrik di lingkungan PLN didasarkan atas nama tenaga penggerak mulanya. PLTA misalnya dimana mesin pembangkit listriknya (generator) yang ada di kawasan tersebut digerakan atau diputarkan oleh suatu turbin penggerak yang berputar karena digerakan oleh



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



3



PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan



Sistem Distribusi Tenaga Listrik



pergerakan aliran air (turbin air) demikian juga halnya dengan PLTU mesin pembangkit listriknya digerakan oleh turbin uap. Saluran tenaga listrik yang menghubungkan pembangkitan dengan gardu induk (GI) dikatakan sebagai saluran transmisi karena saluran ini memakai standard tegangan tinggi dikatakan sebagai saluran transmisi tegangan tinggi yang sering disebut dengan singkatan SUTT. Dilingkungan operasional PLN saluran transmisi terdapat dua macam nilai tegangan yaitu saluran transmisi yang bertegangan 70 KV dan saluran transmisi yang bertegangan 150 KV dimana SUTT 150 KV lebih banyak digunakan dari pada SUTT 70 KV. Khusus untuk tegangan 500 KV dalam praktek saat ini disebut sebagai tegangan ekstra tinggi. yang disingkat dengan nama SUTET Pada saat ini masih ada beberapa saluran transmisi dengan tegangan 70 KV namun tidak dikembangkan lagi oleh PLN. Saluran transmisi ada yang berupa saluran udara dan ada pula yang berupa saluran kabel tanah. Karena saluran udara harganya jauh lebih murah dibandingkan dengan kabel tanah maka saluran transmisi PLN kebanyakan berupa saluran udara. Kerugian dari saluran udara dibandingkan dengan saluran kabel tanah adalah saluran udara mudah terganggu oleh gangguan yang ditimbulkan dari luar sistemnya , misalnya karena sambaran petir, terkena ranting pohon , binatang, layangan dan lain sebagainya Setelah tenaga listrik disalurkan melalui saluran transmisi maka sampailah tenaga listrik di Gardu Induk (GI) sebagai pusat beban untuk diturunkan tegangannya melalui trans formator penurun tegangan (step down transfomer) menjadi tegangan menengah atau yang juga disebut sebagai tegangan distribusi primer. Tegangan distribusi primer yang dipakai PLN adalah 20 KV, 12 KV dan 6 KV. Kecenderungan saat ini menunjukkan bahwa tegangan distribusi primer PLN yang berkembang adalah 20 KV. Jaringan distribusi primer yaitu jaringan tenaga listrik yang keluar dari GI baik itu berupa saluran kabel tanah, saluran kabel udara atau saluran kawat terbuka yang menggunakan standard tegangan menengah dikatakan sebagai Jaringan Tegangan Menengah yang sering disebut dengan singkatan JTM dan sekarang salurannya masing masing disebut SKTM untuk jaringan tegangan menengah yang menggunakan saluran kabel tanah, SKUTM untuk jaringan



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



4



PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan



Sistem Distribusi Tenaga Listrik



tegangan menengah yang menggunakan saluran kabel udara dan SUTM untuk jaringan tegangan menengah yang menggunakan saluran kawat terbuka.



Setelah tenaga listrik



disalurkan melalui jaringan distribusi primer maka kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dengan menggunakan trafo distribusi (step down transformer) menjadi tegangan rendah dengan tegangan standar 380/220 Volt atau 220/127 Volt dimana standar tegangan 220/127 Volt pada saat ini tidak diberlakukan lagi dilingkungan PLN. Tenaga listrik yang menggunakan standard tegangan rendah ini kemudian disalurkan melalui suatu jaringan yang disebut Jaringan Tegangan Rendah yabg sering disebut dengan singkatan JTR. Sama halnya pada JTM jenis saluran yang dipergunakan pada JTR dapat menggunakan tiga jenis saluran yaitu SUTR untuk saluran udara tegangan rendah dengan menggunakan saluran kawat terbuka SKUTR untuk saluran udara tegangan rendah dengan menggunakan saluran kabel udara yang dikenal dengan sebutan kabel twisted yang sering disebut dengan singkatan TIC singkatan dari Twisted Insulation Cable SKTR untuk saluran udara tegangan rendah dengan menggunakan saluran kabel tanah Tenaga listrik dari jaringan tegangan rendah ini untuk selanjutnya disalurkan ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) melalui suatu sarana yang disebut Sambungan Pelayanan atau Sambungan Rumah yang dapat dipisahkan menjadi dalam 2 bagian yaitu Sambungan Luar Pelayanan dan Sambungan Masuk Pelayanan . Dalam proses bisnis PLN pelanggan-pelanggan yang mempunyai daya tersambung besar aturannya tidak disambung melalui Jaringan Tegangan Rendah (JTR) melainkan disambung langsung pada Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dan yang sangat besar disambung pada Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi, tergantung besarnya daya tersambung. Bentuk yang lain skema sistim tenaga listrik ditunjukkan oleh gambar 1.3.



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



5



PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan



Sistem Distribusi Tenaga Listrik



Gambar.1.3 Skema Pusat Listrik yang dihubungkan melalui saluran Transmisi ke Gardu Induk.



Keterangan



: G



= Generator



P.S. = Pemakaian Sendiri. T.T. = Tegangan Tinggi. T.M. = Tegangan Menengah Dari gambar diatas terlihat bahwa di Pusat Listrik maupun di GI selalu ada trans formator Pemakaian Sendiri guna melayani keperluan-keperluan peralatan listrik yang digunakan didalam Pusat Listrik maupun GI, misalnya untuk keperluan penerangan, mengisi batere listrik dan menggerakkan berbagai motor listrik.



,



Dalam praktek karena luasnya jaringan distribusi sehingga diperlukan banyak sekali transformator



distribusi,



maka



Gardu



Distribusi



seringkali



disederhanakan



menjadi



transformator tiang/Gardu Trafo Tiang yang rangkaian listriknya lebih sederhana daripada yang digambarkan (lihat gambar dibawah).



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



6



PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan



Gambar .1.4.



Sistem Distribusi Tenaga Listrik



GTT. Type Portal



Setelah tenaga listrik melalui Jaringan Tegangan Menengah (JTM), Jaringan Tegang an Rendah JTR) dan Sambungan Rumah (SR) maka tenaga listrik selanjutnya dilewatkan alat pembatas daya dan KWH meter di sisi pelanggan. Energi listrik yang dipakai oleh pelanggan tersebut di catat oleh petugas cater sesuai angka di register kWh meter tersebut selanjutnya dicetat di dalam rekening listrik. Rekening listrik pelanggan tergantung kepada daya tersambung serta pemakaian KWH nya, oleh karenanya PLN memasang pembatas daya dan KWH meter. Setelah melalui KWH meter, tenaga listrik kemudian memasuki instalasi rumah yaitu instalasi milik pelanggan. Instalasi PLN pada umumnya hanya sampai dengan KWH meter dan sesudah KWH meter ihstalasi listrik pada umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Dalam instalasi pelanggan tenaga listrik langsung memasuki alat-alat listrik milik pelanggan seperti lampu, seterika, lemari es, pesawat radio, pesawat televisi dan lain-lain. Dari uraian diatas dapat dimengerti besar kecilnya konsumsi tenaga listrik ditentukan sepenuhnya oleh para pelanggan, yaitu tergantung bagaimana para pelanggan akan menggunakan



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



7



PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan



Sistem Distribusi Tenaga Listrik



alat-alat listriknya, kemudian PLN harus mengikuti kebutuhan tenaga listrik para pelanggan ini dalam arti daya listrik yang dibangkitkannya harus menyesuaikan dari waktu ke waktu. Apabila jumlah pelanggan yang harus dilayani dalam jutaan maka daya yang harus dibangkitkan jumlahnya juga mencapai ribuan megawatt dan untuk ini diperlukan beberapa Pusat Listrik dan juga beberapa GI untuk dapat melayani kebutuhan listrik para pelanggan. Pusat-pusat Listrik dan GI satu-sama lain dihubungkan oleh saluran transmisi agar tenaga listrik dapat mengalir sesuai dengan kebutuhan dan terbentuklah suatu Sistem Tenaga Listrik.



2. TRANSMISI TENAGA LISTRIK. Transmisi berfungsi menyalurkan arus listrik / tenaga listrik dari Pusat pembangkit tenaga listrik ke Gardu Induk sebagai pusat beban . Tegangan terima di gardu Induk (Vr) adalah selisih vector antara tegangan kirim (Vs) dengan drop tegangan di sepanjang konduktor transmisi



yaitu



perkalian arus (I) dengan Impedansi (Z). Impedansi ini merupakan jumlah vektor dari resistensi (R) dan reaktansi (X) penghantar dimana semakin panjang penghantar maka semakin besar pula R dan X nya sehingga Z juga semakin besar dan akibatnya drop tegangan IZ juga semakin besar ; dengan demikian Vr kecil . Tegangan pelayanan diperbolehkan turun s/d 10 % dari V nominal . Dengan demikian panjang jeringan dibatasi oleh drop tegangan . transmisi Z = R + J X



drop tegangan = I Z



Vs



Vr Vr = Vs - IZ Gambar ..2.1 Model Transmisi tenaga listrik



Agar Vr memenuhi standar maka sebaiknya semakin panjang transmisi , tegangan transmisi dinaikkan .



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



8



PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan



Sistem Distribusi Tenaga Listrik



Output dari Generator di pembangkit (pembangkit besar) bertegangan s/d tegangan menengah di naikkan tegangannya menjadi



tegangan tinggi (150 kV) / ekstra tinggi (500 kV) dengan



menggunakan Trafo Step Up . Tegangan Transmisi ini diterima oleh Trafo GI (Trafo Step Down) dan diturunkan dari 150 kV menjadi 20 kV ; 500 kV menjadi 150 kV dan ada juga dari 500 kV menjadi 20 kV . Penghantar transmisi terbuat dari ACSR dan Isolatornya terbuat dari Porselin dan menaranya konstruksi besi ./ baja dan di kota tertentu menggunakan Kabel tanah (150 kV) . Transmisi dari Jawa ke Madura dan dari Jawa ke Bali menggunakan Kabel laut 150 kV 50 Hz . Rencananya Transmisi interkoneksi Sumatera ( P3B Sumatera ) bertegangan 275 kV,50 Hz .



Y



Y/Y



Generator Y



Trafo Step Up



transmisi



150 kV



Y/Y 150 / 20 kV



Gardu Induk



JTM



Gambar.2.2 Sistem Transmisi 150 kV / 20 kV Y/Y



500 kV



500 /150 kV 150 kV Y/Y 150/20 kV



JTM Trafo step Up Transmisi SUTET Trafo Step Down Transmisi SUTT Trafo Stepdown di Switch yard



Gardu Induk



/SKTT GarduIinduk



Gambar 2.3 Sistem Transmisi 500 kV/ 150 kV / 20 kV



Y/Y



Y/Y 500/20 kV



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



JTM



9



PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan



Trafo Step Up



Sistem Distribusi Tenaga Listrik



Transmisi 500 kV



di Switchyard Gambar 2.4



Trafo Step Down Gardu Induk



Sistem Transmisi 500 kV / 20 kV



Pada Transmisi 500 kV tidak ada masalah petir karena tegangan transmisi lebih tinggi dari tagangan petir (345 kV) ; Tapi yang menjadi masalah adalah polusi tegangan disekitar SUTET dan masalah Switching Surge / Surja hubung dimana hal ini diatasi dengan memasang reaktor untuk menyerap kelebihan tegangan pada system saat terjadi Switching .



3 . SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK Sistem distribusi tenaga listrik merupakan salah satu bagian dari suatu sistem tenaga listrik yang dimulai dari PMT incoming di Gardu Induk sampai dengan Alat Penghitung dan Pembatas (APP) di instalasi konsumen yang berfungsi untuk menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari Gardu Induk sebagai pusat pusat beban ke pelanggan pelanggan secara langsung atau melalui gardu-gardu distribusi (gardu trafo) dengan mutu yang memadai sesuai stándar pelayanan yang berlaku. dengan demikian sistem distribusi ini menjadi suatu sistem tersendiri karena unit distribusi ini memiliki komponen peralatan yang saling berkaitan dalam operasinya untuk menyalurkan tenaga listrik. Dimana sistem adalah perangkat unsur-unsur yang saling ketergantungan yang disusun untuk mencapai suatu tujuan tertentu dengan menampilkan fungsi yang ditetapkan. Dilihat dari tegangannya sistim distribusi pada saat ini dapat dibedakan dalam 2 macam yaitu a.



Distribusi Primer, sering disebut Sistem Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dengan tegangan operasi nominal 20 kV/ 11,6 kV



b.



Distribusi Sekunder, sering disebut Sistem Jaringan Tegangan Rendah (JTR) dengan tegangan operasi nominal 380 / 220 volt



Sebelumnya nilai tegangan operasional yang dipergunakan dilingkungan PLN pada level tegangan menengah bervariasi yaitu 6 KV, 12 KV dan 20 KV demikian juga pada level tegangan rendah



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



10



PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan



Sistem Distribusi Tenaga Listrik



yaitu 220/127 volt pada repelita 1 pada tahun 1970 dimulai perubahan tegangan yang kita kenal PTR / PTM hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan keandalan dan menurunkan susut jaringan . KESIMPULAN : Sistem Distribusi merupakan rangkaian bagian komponen sistem tenaga listrik mulai dari tegangan keluaran di Gardu Induk dengan pembagian sbb: 1. JTM (SKTM / SUTM)  tegangan nominal 20 KV (fasa-fasa) 2. Gardu Distribusi (Type Tiang Portal; Tiang Cantol; Tembok/ Beton; Kios/ Metal Clad) 3. JTR (SUTR / SKTR)  tegangan nominal 220/380 V 4. Sambungan Pelayanan / Sambungan Rumah ( TT ; TM ; TR) 5. APP (TR ; TM; TT)



Berbagi Dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan



11