distribusi sistem tn.pdf
TRANSCRIPT
BAB II
SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
Pada sistem penyaluran tenaga listrik terdapat sistem pembangkitan,
transmisi dan distribusi, pada sistem distribusi ini telah menggunakan kawat netral
yang mana kawat netral ini ditanahkan , dengan adanya kawat netral maka sistem
satu phasa akan dapat digunakan, dalam penulisan tugas akhir ini hanya
membahas pada sistem distribusi sisi tegangan rendahnya saja.
2.1 Sistem Tiga Phasa
Pada sistem tiga phasa terbagi atas dua bagian yaitu :
1. Sistem tiga phasa hubungan bintang (Y)
2. Sistem tiga phasa hubungan delta (∆)
Sistem Tiga Phasa Hubungan Bintang (Y)
Pada sistem distribusi yang menggunakan sistem bintang (Y)
dimana mempunyai titik netral dapat ditunjukkan melalui Gambar 2.1 a
dan b dan diagram phasornya pada Gambar 2.1 c
Line 1T
SER
VRS
ET ER VRTLine 2
VST RLine 3
(a) (b)
Universitas Sumatera Utara
ER
IRα0
α0
IT α0
ISET ES
(c)
Gambar 2.1 a. Rangkaian Tiga Phasa Terhubung Bintangb. Rangkaian Ekivalen Hubungan Bintangc. Diagram Phasor Tiga Phasa Terhubung
Bintang
ER = ES = ET = Eph
VRS tegangan antara line 1 dan2 dan merupakan perbedaan phasor
antara ER dan ES, VST tegangan antara line 2 dan 3 merupakan
perbedaan vektor antara ES dan ET, VTR tegangan antara line 1 dan
3 dan merupakan perbedaan phasor antara ET dan ER.
Sehingga besarnya VRS dapat ditentukan sesuai aturan vektor
VRS = ER - ES
..............................................(2.1)
Secara aturan vektor besarnya VRS ditunjukkan pada Gambar 2.2,
dimana besarnya VRS ditunjukkan dengan garis yang membagi
sama besar sudut antara ER yaitu 1200/2 = 600
Besarnya VRS adalah :
VRS = ER - ES
VRS = 2 Eph )2
60(cos0
VRS = 2 Eph (cos 300)
Universitas Sumatera Utara
R
S
T
VRS = 2 Eph 23
VRS = 3 Eph
Sehingga dapat kita ketahui bahwa dengan sistem bintang besarnya
tegangan line adalah 3 dari tegangan linenya, namun arus line
akan sama dengan arus phasanya.
VL-L = 3 Vph
IL-L = Iph
VRS
ES ER
600 300
ET ESER
VTR
Gambar 2.2 Diagram Phasor Pada Beban Terhubung Bintang
Sistem Tiga Phasa Hubungan Delta (∆)
Pada sistem tiga phasa yang terhubung delta dapat ditunjukkan
pada Gambar 2.3 a dan rangkaian ekivalennya pada Gambar 2.3 b
(IR – IT) ST
IT IRIS
(IS – IR)
(IT – IS) T
(a) (b)
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 a. Rangkaian Tiga Phasa Terhubung Deltab. Rangkaian Ekivalen Hubungan Delta
Pada Gambar 2.3 a terlihat bahwa pada line1,2 (VRS) dan line 2,3
(VST) kita dapat mengetahui bahwa VRS mendahului VST sebesar
1200.
Besarnya arus pada line 1 adalah I1 dan besarnya adalah I1 = IR - IT
Besarnya arus pada line 2 adalah I2 dan besarnya adalah I2 = IS – IR
Besarnya arus pada line 3 adalah I3 dan besarnya adalah I3 = IT - IS
Pada gambar diagram phasor 2.4 arus pada line 1 merupakan
penjumlahan antara IR dan IT. Sudut antara IR dan IT adalah 600.
IR, IS, IT adalah arus phasa (Iph) dan I1, I2, I3 adalah arus line (IL)
Sehingga dapat diketahui besarnya arus pada line 1 adalah
I1 = IR - IT
I1 = 2 Iph cos
2
600
I1 = 2 Iph cos 300
Dan besarnya tegangan line dan phasa adalah
VL = Vph
VRS
IR (IR-IS)-IS
-ITIT
ISVTR VST
Gambar 2.4 Diagram Phasor Arus Pada Hubungan Delta
Pada Sistem Tiga Phasa terdapat dua sequence yaitu sequence dengan urutan
ABC dengan urutan CBA, adapun perbedaan antara kedua urutan ini adalah
perbedaan sudut phasanya.
Universitas Sumatera Utara
Pada urutan ABC besaran phasa-phasanya adalah :
0
0
0
0
0
0
1503
303
903
240
0
120
LCN
LBN
LAN
LCA
LBC
LAB
VV
VV
VV
VVVVVV
Sedangkan untuk urutan CBA besaran tegangan phasa-phasanya adalah :
0
0
0
0
0
0
1503
303
903
120
0
240
LCN
LBN
LAN
LCA
LBC
LAB
VV
VV
VV
VVVVVV
2.2 Sistem Distribusi Tegangan Pada Konsumen
Pada sistem distribusi pada sisi konsumen terbagi atas :
1. Sistem satu phasa dua kawat
2. Sistem satu phasa tiga kawat
3. Sistem dua phasa tiga kawat
4. Sistem dua phasa empat kawat
5. Sistem tiga phasa tiga kawat
6. Sistem tiga phasa empat kawat
2.2.1 Sistem Satu Phasa Dua Kawat
Universitas Sumatera Utara
Sistem satu phasa dua kawat adalah seperti terlihat pada Gambar 2.5,
dan dibuat pentanahan pada transformator
L L
Vph Vph
N N
Gambar 2.5 Rangkaian Dua Phasa Dua Kawat
2.2.2 Sistem Satu Phasa Tiga Kawat
Sistem satu phasa tiga kawat adalah sistem dimana pada titik tengah
transformator sisi skundernya dijadikan sebagai titik netralnya, hal ini dapat
dijelaskan melalui Gambar 2.6
L L1
110V220V
N
N L2
Gambar 2.6 Rangkaian Satu Phasa Tiga Kawat
Dari Gambar 2.6 diatas dapat kita ketahui total tegangannya adalah 220 V
dan apabila menjadi terbagi 2 maka tegangan masing-masing menjadi 110
V.
2.2.3 Sistem Dua Phasa Tiga Kawat
Universitas Sumatera Utara
Sistem ini masih digunakan pada beberapa tempat dimana kawat ketiga
diambil pada titik tengah persambungan antara dua transformator pada sisi
skundernya seperti terlihat pada Gambar 2.7 dibawah ini
V 2 V
Gambar 2.7 Rangkaian Dua Phasa Tiga Kawat
Dari Gambar 2.7 diatas terlihat bahwa total tegangan adalah sebesar V dan
besarnya tegangan pada sistem adalah 2 V
2.2.4 Sistem Dua Phasa Empat Kawat
Sistem ini mempunyai dua trafo pada sisi skundernya namun pada
kedua transformator tersebut mempunyai masing-masing kawat netralnya.
Kedua transformator tersebut akan dijumper, hal ini dapat dijelaskan pada
Gambar 2.8
L
V
N
LV
N
Gambar 2.8 Rangkaian Dua Phasa Empat Kawat
Universitas Sumatera Utara
R
S
T
Besarnya total tegangan sebesar V, dan untuk tiap-tiap transformatornya
adalah sebesar 2 V
2.2.5 Sistem Tiga Phasa Tiga Kawat
Sistem tiga phasa tiga kawat adalah sistem dimana biasanya yang
menggunakan hubungan delta. Sistem ini dapat dilihat pada Gambar 2.9
VL VL
VL
Gambar 2.9 Rangkaian Tiga Phasa Tiga Kawat
Besarnya tegangan dan arus pada sistem ini adalah
VL = Vph
IL = 3 Iph
2.2.6 Sistem Tiga Phasa Empat Kawat
Sistem tiga phasa empat kawat adalah sistem yang menggunakan
kawat netral, dan digunakan pada sistem bintang yang pada titik tengahnya
menggunakan kawat netral seperti terlihat pada Gambar 2.10
R
Vph
NVL
SVL
T
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10 Rangkaian Tiga Phasa Empat Kawat
Besarnya tegangan dan arus pada sistem empat kawat ini adalah
VL = 3 Vph
IL = Iph
2.3 Sistem Pentanahan Pada Sisi Konsumen
Sistem pentanahan dimana titik netralnya ditanahkan pada sisi skunder
transformator adalah sangat penting, tujuannya adalah untuk menghindari
terjadinya tegangan sentuh yang besar dan untuk melindungi peralatan pada saat
terjadi gangguan baik gangguan tanah ataupun gangguan dari sambaran petir.
Pada sistem pentanahan yang mana titik netral ditanahkan terdapat tiga bagian
besar tipe pentanahan yang digunakan pada sisi konsumen yaitu :
1. Sistem TT
2. Sistem IT
3. Sistem TN
2.3.1 Sistem TT
Pada sistem ini kawat transformator titik netralnya ditanahkan, dan
peralatan pada konsumenditanahkan. Untuk lebih jelas dapat kita lihat pada
Gambar 2.11
R
S
T
N
pera la tan lis trik
Gambar 2.11 Rangkaian Sistem TT
2.3.2 Sistem IT
Universitas Sumatera Utara
R
S
T
p e r a l a t a n l i s t r i k
R
S
T
N
P e
p e ra la ta n l is t r ik
Pada sistem ini konsumen tidak menggunakan kawat netral pada
peralatannya dan peralatan konsumen tersebut ditanahkan seperti pada
Gambar 2.12
Gambar 2.12 Rangkaian Sistem IT
2.3.3 Sitem TN
Sistem TN adalah sistem pentanahan dimana titik netral pada
transformatornya dihubungkan ke tanah, hal ini seperti hubungan bintang yang
titik tengahnya ditanahkan. Pada sistem TN pentanahan dan netral peralatan
berasal dari satu kawat yaitu kawat netral yang ditanahkan pada sisi
transformatornya, hal ini dapat dijelaskan melalui Gambar 2.13
Gambar 2.13 Rangkaian Sistem TN
Pada sistem TN terbagi lagi menjadi tiga bagian yaitu :
1. Sistem TN-S
2. Sistem TN-C
3. Sistem TN-C-S
2.3.3.1 Sistem TN-S
Sistem ini sama seperti Gambar 2.13
Universitas Sumatera Utara
2.3.3.2 Sistem TN-C
Sistem ini adalah sistem yang mana kawat netral skunder
transformatornya ditanahkan, kawat netral dari transformator tersebut
pada sisi konsumen digunakan sebagai kawat netral dan juga sebagai
kawat pentanahan seperti terlihat pada Gambar 2.14
R
S
T
N
peralatan listrik
Gambar 2.14 Rangkaian Sistem TN-C
2.3.3.3 Sistem TN-C-S
Sistem ini adalah sistem dimana kawat netral dan pentanahan
berasal dari kawat netral yang ditanahkan pada sisi skunder
transformatornya, namun yang membedakan dengan sistem TN-C adalah
adanya pemisahan jalur antara kawat netral dan pentanahan pada sisi
konsumen, hal ini dapat diterangkan melalui Gambar 2.15
Universitas Sumatera Utara
R
S
T
N
peralatan listrik
Gambar 2.15 Rangkaian Sistem TN-C-S
Universitas Sumatera Utara