Konsep Dasar Jaringan Distribusi
Sistem Distribusi Tenaga Listrik
Daman Suswanto
Ali Basrah Pulungan
alibp@ft.unp.ac.id
I. Pendahuluan
A. Deskripsi.
Modul ini membahas tentang konsep dasar jaringan distribusi yang terdiri dari pengertian jaringan, sistem pendistribusian tenaga listrik, struktur jaringan distribusi tenaga listrik dan persyaratan yang perlu ditetapkan dalam suatu jaringan distribusi.
B. Prasyarat.
Mahasiswa yang akan mengikuti perkuliahan ini diharapkan telah memiliki pengetahuan tentang Sistem Pembangkit Tenaga Listrik, mengingat materi Distribusi Tenaga Listrik pada dasarnya merupakan kelanjutan dari mata kuliah tersebut.
C. Petunjuk Penggunaan Modul
1. Bacalah modul ini secara berurutan, mulai dari tujuan sampai pada soal pertanyaan, dan pahami secara benar isi dari setiap sub-babnya.
2. Amati tugas yang akan dikerjakan, dan diskusikan dengan teman.
3. Bila terjadi kesulitan dalam memahami teori ini, Saudara dapat konsultasikan pada dosen atau dapat Saudara diskusikan kepada teman sekelompok diskusi.
D. Tujuan Akhir.
1. Mahasiswa memiliki kemampuan menjelaskan konsep dasar jaringan distribusi tenaga listrik, yang meliputi : pengertian jaringan, perbedaan jaringan distribusi dengan jaringan transmisi, sistem pendistribusian energi listrik, persyaratan jaringan distribusi, faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas, keterandalan, pelayanan, dan keselamatan suatu jaringan distribusi tenaga listrik.
2. Mampu menjelaskan : perbedaan jaringan distribusi dengan jaringan transmisi, sistem pendistribusian tenaga listrik, struktur jaringan distribusi, dan persyaratan jaringan distribusi serta faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas, keterandalan jaringan, pelayanan dan keselamatan suatu jaringan distribusi tenaga listrik.
E. Kompetensi.
Memiliki kemampuan menjelaskan tentang konsep dasar jaringan distribusi tenaga listrik yang terdiri dari : perbedaan antara jaringan distribusi dengan jaringan transmisi, sistem pendistribusian tenaga listrik
F. Cek Kemampuan.
Cek kemampuan mahasiswa dilakukan dengan memberikan tugas dan kuis pada setiap modul.
II. Materi Pembelajaran
A. Pengertian Jaringan
Listrik, dihasilkan dan dikirimkan ke konsumen melalui sistem pembangkitan, sistem transmisi dan sistem distribusi, ketiga sistem ini disebut sebagai sistem tenaga listrik. Sistem pembangkit (generation plant) terdiri dari satu atau lebih unit pembangkit yang akan mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik dan harus mampu menghasilkan daya listrik yang cukup sesuai kebutuhan konsumen, sistem transmisi berfungsi mentransfer energi listrik dari unit-unit pembangkitan di berbagai lokasi dengan jarak yang jauh ke sistem distribusi tanpa terjadi pemanasan lebih pada saluran, sedangkan sistem distribusi berfungsi untuk menghantarkan energi listrik ke konsumen, seperti ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1. Sistem tenaga listrik terdiri atas sistem pembangkit,
sistem transmisi dan sistem distribusi.
B. Perbedaan Jaringan Distribusi Dengan Jaringan Transmisi
Untuk membedakan antara jaringan transmisi dan jaringan distribusi dapat dilihat pada tabel 1 yang dipandang dari berbagai segi, yaitu :
Tabel 1. Perbedaan Antara Jaringan Distribusi dengan Jaringan Transmisi
No Dari segi Distribusi Transmisi
1
Letak Lokasi Jaringan Dalam kota Luar kota
2
Tegangan Sistem < 30 kV > 30 kV
3 Bentuk Jaringan Radial, Loop, Paralel Interkoneksi
Radial dan Loop
4 Sistem Penyaluran Saluran Udara dan
Saluran Bawah Tanah Saluran Udara
Saluran Bawah Laut
5 Konstruksi Jaringan Lebih rumit dan beragam Lebih sederhana
6 Analisis Jaringan Lebih kompleks Lebih sederhana
7 Komponen Rangkaian
Yang Diperhitungkan Komponen R dan L Komponen R, L, & C
8
Penyangga Jaringan Tiang Jaringan Menara Jaringan
9 Tinggi Penyangga Jaringan Kurang dari 20 m 30 - 200 m
10
Kawat Penghantar BCC, SAC, AAC, & AAAC ACSR dan ACAR
11
Kawat Tarikan Dengan kawat tarikan Tanpa kawat tarikan
12
Isolator Jaringan Jenis pasak (pin)
Jenis post (batang)
Jenis gantung
Jenis cincin Jenis gantung
13
Besarnya Andongan 0 - 1 m 2 - 5 m
14
Fungsinya Menyalurkan daya ke konsumen Menyalurkan daya ke Gardu Induk
15
Bahan penyangga
Baja, besi, kayu Baja
16
Jarak antar tiang 40 – 100 m 150 – 350 m
Gambar 2.
Perbedaan jaringan distribusi dan transmisi dari segi penyangga jaringan
a. Jaringan Distribusi, b. Jaringan Transmisi
B. Sistem Kelistrikan
Pada umunya dalam saluran distribusi menggunakan sistem arus bolak balik (ABB) tiga fasa. Distribusi primer yaitu tegangan menengah, biasanya menggunakan tiga fasa tiga kawat, sedangakan distribusi sekunder, yaitu tegangan rendah, menggunakan tiga fasa empat kawat.
1. Sistem ABB Tiga fasa Tiga Kawat
Sistem ABB tiga fasa tiga kawat banyak dipakai pada saluran distribusi primer, yaitu pada penggunaan tegangan menegah bahkan sistem ini juga dipakai untuk saluran transmisi tegangan tinggi dan tegangan ekstra tinggi. Gambar 3 memperlihatkan sistem ABB tiga fasa tiga kawat sederhana.
Gambar 3. Sistem ABB Tiga Fasa Tiga Kawat
Beban dapat berbentuk bintang ataupun delta dengan masing–masing fasa diberi suatu tanda, yaitu R, S, T. beban dapat juga dipasang antar fasa dan fasa, akan tetapi hai ini akan banyak berpengaruh pada keseimbangan sistem secara menyeluruh. Pada beban seimbang maka seluruh daya adalah sama dengan tiga kali daya tiap fasa. Begitu pula rugi–rugi keseluruhan adalah tiga kali rugi–rugi tiap fasa.
2. Sistem ABB Tiga Fasa Empat Kawat.
Sebagaimana dikemukakan sebelumya, sistem ABB tiga fasa empat kawat banyak dipakai pada distribusi sekunder, yaitu pada tegangan rendah, seperti yang diperlihatkan gambar 4., selain fasa–fasa R, S, T, terdapat pula kawat netral atau fasa 0, karena langsung berhubungan dengan pelanggan, yaitu masyarakat, maka untuk keamanan manusia sistem ini dibumikan pada fasa 0.
Beban pada pemakai kecil biasanya satu fasa, yaitu antara fasa dan nol. Beban dapat pula dihubungkan antara dua fasa, ataupun tiga fasa. Pada gambar 4. memperlihatkan tiga fasa berbentuk bintang dengan titik nol atau dibumikan.
gambar 4. Sistem ABB Tiga Fasa Empat Kawat.
Sebagaimana juga berlaku pada sistem tiga fasa tiga kawat, bila beban seimbang, maka daya seluruh sistem adalah tiga kali daya per fasa. Disebabkan distribusi sekunder para pemakai terbanyak merupakan pelanggan satu fasa, maka beban biasanya tidak begitu seimbang dan perusahaan listrik harus senantiasi berusaha untuk secara berkala menyesuaikan penyambungan para pelanggan agar mendekati seimbang.
D. Sistem Pendistribusian Tenaga Listrik
Sistem pendistribusian tenaga listrik dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu sistem pendistribusian langsung dan sistem pendistribusian tak langsung.
1. Sistem Pendistribusian Langsung
Sistem pendistribusian langsung merupakan sistem penyaluran tenaga listrik yang dilakukan secara langsung dari Pusat Pembangkit Tenaga Listrik, dan tidak melalui jaringan transmisi terlebih dahulu. Sistem pendistribusian langsung ini digunakan jika Pusat Pembangkit Tenaga Listrik berada tidak jauh dari pusat-pusat beban, biasanya terletak daerah pelayanan beban atau dipinggiran kota.
2. Sistem Pendistribusian Tak Langsung
Sistem pendistribusian tak langsung merupakan sistem penyaluran tenaga listrik yang dilakukan jika Pusat Pembangkit Tenaga Listrik jauh dari pusat-pusat beban, sehingga untuk penyaluran tenaga listrik memerlukan jaringan transmisi sebagai jaringan perantara sebelum dihubungkan dengan jaringan distribusi yang langsung menyalurkan tenaga listrik ke konsumen.
Gambar 5. Sistem pendistribusian langsung dan tak langsung
E. Struktur Jaringan Distribusi
Sistem distribusi tenaga listrik terdiri dari beberapa bagian, yaitu :
1. Gardu Induk atau Pusat Pembangkit Tenaga Listrik
Pada bagian ini jika sistem pendistribusian tenaga listrik dilakukan secara langsung, maka bagian pertama dari sistem distribusi tenaga listrik adalah Pusat Pembangkit Tenaga Listrik. Biasanya Pusat Pembangkit Tenaga Listrik terletak di pingiran kota dan pada umumnya berupa Pusat Pembangkit Tenaga Diesel (PLTD). Untuk menyalurkan tenaga listrik ke pusat-pusat beban (konsumen) dilakukan dengan jaringan distribusi primer dan jaringan distribusi sekunder.
Jika sistem pendistribusian tenaga listrik dilakukan secara tak langsung, maka bagian pertama dari sistem pendistribusian tenaga listrik adalah Gardu Induk yang berfungsi menurunkan tegangan dari jaringan transmisi dan menyalurkan tenaga listrik melalui jaringan distribusi primer.
Gambar 6. Gardu Induk
2. Jaringan Distribusi Primer
Jaringan distribusi primer merupakan awal penyaluran tenaga listrik dari Pusat Pembangkit Tenaga Listrik ke konsumen untuk sistem pendistribusian langsung. Sedangkan untuk sistem pendistribusian tak langsung merupakan tahap berikutnya dari jaringan transmisi dalam upaya menyalurkan tenaga listrik ke konsumen. Jaringan distribusi primer atau jaringan distribusi tegangan tinggi (JDTT) memiliki tegangan sistem sebesar 20 kV. Untuk wilayah kota tegangan diatas 20 kV tidak diperkenankan, mengingat pada tegangan 30 kV akan terjadi gejala-gejala korona yang dapat mengganggu frekuensi radio, TV, telekomunikasi, dan telepon.
Sifat pelayanan sistem distribusi sangat luas dan komplek, karena konsumen yang harus dilayani mempunyai lokasi dan karaktristik yang berbeda. Sistem distribusi harus dapat melayani konsumen yang terkonsentrasi di kota, pinggiran kota dan konsumen di daerah terpencil. Sedangkan dari karaktristiknya ada konsumen perumahan dan konsumen dunia industri. Sistem konstruksi saluran distribusi terdiri dari saluran udara dan saluran bawah tanah. Pemilihan konstruksi tersebut didasarkan pada pertimbangan sebagai berikut: alasan teknis yaitu berupa persyaratan teknis, alasan ekonomis, alasan estetika dan alasan pelayanan yaitu kontinuitas pelayanan sesuai jenis konsumen.
Gambar 7
Jaringan distribusi primer 20 kV
4. Gardu Pembagi/Gardu Distribusi
Berfungsi merubah tegangan listrik dari jaringan distribusi primer menjadi tegangan terpakai yang digunakan untuk konsumen dan disebut sebagai jaringan distribusi skunder. Kapasitas transformator yang digunakan pada Gardu Pembagi ini tergantung pada jumlah beban yang akan dilayani dan luas daerah pelayanan beban. Bisa berupa transformator satu fasa dan bisa juga berupa transformator tiga fasa.
Gambar 8. Gardu Distribusi jenis tiang
4. Jaringan Distribusi Sekunder
Jaringan distribusi sekunder atau jaringan distribusi tegangan rendah (JDTR) merupakan jaringan tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan konsumen. Oleh karena itu besarnya tegangan untuk jaringan distribusi sekunder ini 130/230 V dan 130/400 V untuk sistem lama, atau 230/400 V untuk sistem baru. Tegangan 130 V dan 230 V merupakan tegangan antara fasa dengan netral, sedangkan tegangan 400 V merupakan tegangan fasa dengan fasa.
Gambar 9. Jaringan distribusi sekunder 220 V
F. Persyaratan Sistem Distriusi Tenaga Listrik
Dalam usaha meningkatkan kualitas, keterandalan, dan pelayanan tenaga listrik ke konsumen, maka diperlukan persyaratan sistem distribusi tenaga listrik yang memenuhi alasan-alasan teknis, ekonomis, dan sosial sehingga dapat memenuhi standar kualitas dari sistem pendistribusian tenaga listrik tersebut.
Adapun syarat-syarat sistem distribusi tenaga listrik tersebut adalah :
1. Faktor Keterandalan Sistem
a. Kontinuitas penyaluran tenaga listrik ke konsumen harus terjamin selama 24 jam terus-menerus. Persyaratan ini cukup berat, selain harus tersedianya tenaga listrik pada Pusat Pembangkit Tenaga Listrik dengan jumlah yang cukup besar, juga kualitas sistem distribusi tenaga listrik harus dapat diandalkan, karena digunakan secara terus-menerus. Untuk hal tersebut diperlukan beberapa cadangan, yaitu cadangan siap, cadangan panas, dan cadangan diam.
1). Cadangan siap adalah suatu cadangan yang didapat dari suatu pembangkit yang tidak dibebani secara penuh dan dioperasi-kan sinkron dengan pembangkitlain guna menanggulangi kekurangan daya listrik.
2). Cadangan panas adalah cadangan yang disesuaikan dari pusat pembangkit tenaga termis dengan ketel-ketel yang selalu dipanasi atau dari PLTA yang memiliki kapasitas air yang setiap saat mampu untuk menggerakkannya.
3). Cadangan diam adalah cadangan dari pusat-pusat pembangkit tenaga listrik yang tidak dioperasikan tetapi disediakan untuk setiap saat guna menanggulangi kekurangan daya listrik.
b. Setiap gangguan yang terjadi dengan mudah dilacak dan diisolir sehingga pemadaman tidak perlu terjadi. Untuk itu diperlukan alat-alat pengaman dan alat pemutus tegangan (air break switch) pada setiap wilayah beban.
c. Sistem proteksi dan pengaman jaringan harus tetap dapat bekerjadengan baik dan cepat.
2. Faktor Kualitas Sistem
a. Kualitas tegangan listrik yang sampai ke titik beban harus memenuhi persyaratan minimal untuk setiap kondisi dan sifat-sifat beban. Oleh karena itu diperlukan stabilitas tegangan (voltage regulator) yang bekerja secara otomatis untuk menjamin kualitas tegangan sampai ke konsumen stabil.
b. Tegangan jatuh atau tegangan drop dibatasi pada harga 10 % dari tegangan nominal sistem untuk setiap wilayah beban. (Lihat IEC Publication 38/1967). Untuk itu untuk daerah beban yang terlalu padat diberikan beberapa voltage regulator untuk menstabilkan tegangan.
c. Kualitas peralatan listrik yang terpasang pada jaringan dapat menahan tegangan lebih (over voltage) dalam waktu singkat.
3. Faktor Keselamatan Sistem dan Publik
a. Keselamatan penduduk dengan adanya jaringan tenaga listrik harus terjamin dengan baik. Artinya, untuk daerah padat penduduknya diperlukan rambu-rambu pengaman dan peringatan agar penduduk dapat mengetahui bahaya listrik. Selain itu untuk daerah yang sering mengalami gangguan perlu dipasang alat pengaman untuk dapat meredam gangguan tersebut secara cepat dan terpadu.
b. Keselamatan alat dan perlengkapan jaringan yang dipakai hendaknya memiliki kualitas yang baik dan dapat meredam secara cepat bila terjadi gangguan pada sistem jaringan. Untuk itu diperlukan jadwal pengontrolan alat dan perlengkapan jaringan secara terjadwal dengan baik dan berkesinambungan.
4. Faktor Pemeliharaan Sistem
a. Kontinuitas pemeliharaan sistem perlu dijadwalkan secara berkesinam-bungan sesuai dengan perencanaan awal yang telah ditetapkan, agar kualitas sistem tetap terjaga dengan baik.
b. Pengadaan material listrik yang dibutuhkan hendaknya sesuai dengan jenis/ spesifikasi material yang dipakai, sehingga bisa dihasilkan kualitas sistem yang lebih baik dan murah.
5. Faktor Perencanaan Sistem
Perencanaan jaringan distribusi harus dirancang semaksimal mungkin, untuk perkembangan dikemudian hari.
Persyaratan sistem distribusi seperti diatas hanya bisa dipenuhi bila tersedia modal (investasi) yang cukup besar, sehingga sistem bisa dilengkapi dengan peralatan-peralatan yang mempunyai kualits tinggi. Selain pemeliharaan sistem yang berkesinambungan sesuai jadwal yang ditentukan, seringkali berakibat fatal pada sistem jaringan justru karena kelalaian dalam cara pemeliharaan yang sebenarnya, disamping peren-canaan awal yang kurang memenuhi syarat.
Untuk sistem tenaga listrik yang besar (power utility) biaya untuk sistem distribusi bisa mencapai 50 % - 60 % investasi keseluruhan yang diperlukan untuk sistem tenaga listrik. Apalagi sistem distribusi merupakan bagian yang paling banyak mengalami gangguan-gangguan sehingga bisa mengganggu kontinuitas aliran tenaga listrik pada konsumen.
III. Evaluasi
Soal-soal pertanyaan :
1. Faktor-faktor apa saja yang menjadi pertimbangan dalam menentukan tegangan sistem dari suatu jaringan ?
2. Faktor-faktor apa saja yang menentukan kualitas sistem jaringan distribusi tenaga listrik ?
3. Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi keterandalan suatu sistem jaringan distribusi tenaga listrik ?
4. Apa alasan Pemerintah menetapkan tegangan sistem jaringan distribusi 275 kV menjadi tegangan 500 kV ?
5. Jelaskan dampak positif dan dampak negatif sistem jaringan distribusi langsung dan sistem jaringan distribusi tak langsung terhadap konsumen tenaga listrik.
IV. Daftar Pustaka
1. PT PLN (Persero), 1997, KUSUS PMELIHARAAN DISTRIBUSI UNTUK PENURUNAN RUGI JARINGAN, Jakarta : Jasa Pendidikan dan Pelatihan PLN Pusat.
2. PT PLN (Persero), tanpa tahun, DIKTAT PENGENALAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK, Maninjau : Udiklat maninjau.
3. Artono Arismunandar & Susumu Kuwahara, (1973) : Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik, Jilid II : Saluran Transmisi, Cetakan Pertama, Tokyo & Jakarta : Association for International Technical Promotion & Pradnya Paramita.
4. A.S. Pabla, (1986) : Sistem Distribusi Daya Listrik, terjemahan Abdul Hadi, Jakarta : Penerbit Erlangga.
5. Diktat kuliah, (1972) : Sistem Distribusi Tenaga Listrik, Yogyakarta : Fakultas Teknik Bagian Listrik Universitas Gadjah Mada.
6. J.B. Gupta, (1981 ) : A Course in Electrical Power, Sixth Edition, Ludhiana (India) : Katson Publishing House.
7. J.B. Gupta, (1981) : A Course in Electrical Technology, Seventh Edition, Ludhiana (India) : Katson Publishing House.
8. PLN Pembangunan VII, (197..) : Distribution System Design Consideration for Central Java Indonesia, Semarang : PLN Pembangunan VII Kelistrikan Jawa Tengah II.
9. Surat Keputusan Dirjen Tenaga dan Listrik, No.08/K/1970 tanggal 16 Januari 1970, tentang Tegangan Distribusi Primer.
10. Surat Keputusan Dirjen Tenaga dan Listrik, No.09/K/1970 tanggal 19 Januari 1970, tentang Tegangan Distribusi Sekunder.
11. Instruksi Dirjen Tenaga dan Listrik, No. 04/I/1970 tanggal 16 Januari 1970, tentang Pengarahan Pemban gunan Jaringan Distribusi Menurut Sistem Distribusi Atas Tanah.
12. Surat Keputusan Dirjen Tenaga dan Listrik, No. 39/K/1970 tanggal 16 Mei 1970, tentang Tegangan Tinggi.
13. SPLN 1 : 1995, tentang Tegangan-Tegangan Strandar, Jakarta : PT. Perusahaan Listrik Negara (Persero).
Biografi Penulis
Drs. Daman Suswanto, dilahirkan didaerah Pendopo minyak Sumatera Selatan, tahun 1948. Menyelesaikan pendidikan S.1 tahun 1977 di Yogyakarta. Pengalaman dalam bidang Distribusi Tenaga Listrik tahun 1974 saat magang di Proyek Pembanguan VII PLN Jawa Tengah di Semarang. Mengajar Distribusi Tenaga Listrik dan Transmisi Tenaga Listrik sejak tahun 1978 di FKT IKIP Padang hingga sekarang di Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang.
Ali Basrah Pulungan, S.T., M.T. lahir di Mandailing Natal Sumatera Utara tahun 1974. Memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T.) dari Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Medan tahun 1999 dan gelar Magister Teknik (M.T.) dari Universitas Gadjah Mada Yogyakarta Program Studi Teknik Elektro tahun 2007. Sejak tahun 2000 – 2003 bekerja di berbagai perusahan swasta di Sumatera Utara dan Jakarta dengan jabatan diantaranya kepala bagian teknik dan koordinator wiring. Desembar 2003 diterima sebagai staf pengajar pada Jurusan Teknik Elektro FT – UNP Padang. Bidang keahlian Sistem Tenaga Listrik dengan mata kuliah Distribusi Tenaga Listrik dan Transmisi Tenaga Listrik .
Tidak ada komentar:
Posting Komentar