JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

DISTRIBUSI TENAGA LISTRIKUmumSistem distribusi tenaga listrik didefinisikan sebagai bagian dari sistem tenaga listrik yang menghubungkan gardu induk/pusat pembangkit listrik dengan konsumen.jaringan distribusi adalah sarana dari sistem distribusi tenaga listrik di dalam menyalurkan energi ke konsumen.Sistem Jaringan Distribusi

Tiga komponen utama dalam Penyaluran Tenaga ListrikSistem Jaringan Distribusi

Klasifikasi Jaringan Distribusi Tegangan MenengahBerdasarkan tegangan pengenalnya sistem jaringan distribusi dibedakan menjadi dua macam, yaitu :Distribusi Primer : disebut juga Sistem Distribusi Tegangan Menengah dan memiliki tegangan 20 kV.Distribusi Sekunder :Disebut juga Jaringan Tegangan Rendah dan memiliki tegangan 380/220 V.

Berdasarkan Konfigurasi Jaringan PrimerAdapun jenis jaringan primer yang biasa digunakan adalah:a. Jaringan distribusi pola radialb. Jaringan distribusi pola Tie Lineb. Jaringan distribusi pola loopd. Jaringan distribusi pola spindle

1. Jaringan Radial Sistem distribusi dengan pola Radial seperti Gambar dibawah adalah sistem distribusi yang paling sederhana dan ekonomis. Pada sistem ini terdapat beberapa penyulang yang menyuplai beberapa gardu distribusi secara radial.

Gambar . Konfigurasi Jaringan Radial

Keuntungan dari sistem ini adalah Sistem ini tidak rumit dan lebih murah dibanding dengan sistem yang lain. Kerugian dari sistem ini adalah Yaitu mutu tegangan pada gardu distribusi yang paling ujung kurang baik, hal ini dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada diujung saluran. 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.2. Jaringan Hantaran Penghubung (Tie Line)Sistem distribusi Tie Line seperti gambar dibawah digunakan untuk pelanggan penting yang tidak boleh padam.

Gambar . Konfigurasi Jaringan Hantaran Penghubung

3. Jaringan Lingkar (Loop) Pada Jaringan Tegangan Menengah Struktur Lingkaran (Loop) seperti gambar dibawah dimungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk, sehingga dengan demikian tingkat keandalannya relatif lebih baik.

Gambar. Konfigurasi Jaringan Loop

4. 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

Perlu diketahui !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).

Kondisi Beban Operasional dan Supply Energi Listrik PT. WILMARBeban listrik di PT. Wilmar pada kondisi peak mencapai 14 MW yang disuplai dari: 1. PLN dengan sistem distribusi tegangan menengah 150/20 KV 2. Sumber atau Power Plant cadangan, berupa (Steam Turbin Generator dan Diesel Generator)

Single Line Diagram Pemakaian Sumber Listrik dan Sumber Cadangan

Permasalahan yang sering ditimbulkan pada sistem distribusi listrikUnbalance Voltage(Tegangan tak Seimbang)Over Current (Arus Lebih)Ground Fault (Gagal Pentanahan)Short Circuit (Hubung Singkat)Peralatan Pengaman (Proteksi) pada sistem distribusi listrikRelay yang terdiri dari:1. Relay Bucholz2. Relay Differensial3. Relay Arus Lebih4. Relay Thermis5. Relay Hubung TanahTransformator

.Sistem Proteksi Un balance Voltage (Over Voltage)Penyebab :Lepasnya beban ( P pembangkit > P beban)Akibat :Generator mengalami kapasitif.AVR generator mengalami kerusakan.Frekwensi naik > 50 Hz.Pengaman : DEVICE NUMBER OVER VOLTAGE RELAY : 59

Sistem Pengaman Un ballance (Under Voltage)Penyebab :Generator mengalami beban lebihAVR generator mengalami kerusakanGangguan hubung singkat di sistemAkibat : merusak belitan rotor.Pengaman : UNDER VOLTAGE RELAY (27)

Pengaman Hubung Singkat Relai ini mengamankan generator dari beban lebih atau gangguan hubung singkat.PENGAMAN : OCR (51) untuk generator sedang dan besar MCCB untuk generator kecil

BUS GEN.OCRCTCBGEN.MCCBBebanPengaman Startor ke TanahPenyebabTerjadi kebocoran isolasi di stator, sehingga terjadi gangguan hubung singkat fasa ketanah antara stator dan tanahAkibat : Kerusakan pada belitan statorPengaman : PENGAMAN ARUS LEBIH (51N)

BUS GEN.OCRCTCBGEN.RnTRFBeban51NPengaman Arus LebihOCR (over Current Rellay)Macamnya :a. Relay waktu seketika (Instantaneous relay)b. Relay arus lebih waktu tertentu (Definite time relay)c. Relay arus lebih waktu terbalikd. Relay Waktu Seketika (Instantaneous relay)

Fungsi Pentanahan1. Mencegah terjadinya perbedaan potensial.2. Pengaman bagi manusia dan peralatan instalasi jika terjadi kebocoran listrik pada peralatan. 3. Mencegah timbul bahaya sentuh tidak langsung yang menyebabkan tegangan kejut.4. Melindungi peralatan / saluran dari bahaya kerusakan yang diakibatkan oleh adanya ganguan fasa ke tanah.5. Melindungi peralatan / saluran dari bahaya kerusakan isolasi yang diakibatkan oleh tegangan lebih.

Tipe pentanahan netral dari sistem-sistem tenaga adalah :Pentanahan melalui tahanan (resistance grounding) Sistem Netral dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y yang dihubungkan dengan tanah melalui tahanan.

Transformator tenagaNetral ditanahkanMelalui TahananTahananKeuntungan :Besar arus gangguan tanah dapat diperkecil Bahaya gradient voltage lebih kecil karena arus gangguan tanah kecil. Mengurangi kerusakan peralatan listrik akibat arus gangguan yang melaluinya.

Kerugian :Timbulnya rugi-rugi daya pada tahanan pentanahan selama terjadinya gangguan fasa ke tanah. Karena arus gangguan ke tanah relatif kecil, kepekaan relai pengaman menjadi berkurang.

Pentanahan tanpa impedansi/langsung (solid grounding) Sistem Netral dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y yang dihubungkan langsung dengan tanah melalui elektroda cu (tembaga). Tahanan pembumian harus rendah 0,5 3 ohm

Transformator tenagaNetral ditanahkanlangsungKeuntungan :Tegangan lebih pada phasa-phasa yang tidak terganggu relatif kecil. Kerja pemutus daya untuk melokalisir lokasi gangguan dapat dipermudah, sehingga letak gangguan cepat diketahui. Sederhana dan murah dari segi pemasangan

Kerugian : Setiap gangguan phasa ke tanah selalu mengakibatkan terputusnya daya. Arus gangguan ke tanah besar, sehingga akan dapat menimbulkan kerusakan pada peralatan listrik yang dilaluinya.

3.Pentanahan Mengambang (Floating)Titik Netral Transformator hubungan Y tidak dihubungkan ke tanah Fungsi : Untuk sistem kecil, arus gangguan tanah tidak membuat kejutan power pada pembangkit

Transformator tenaga Netral tidak ditanahkanPentanahan dengan kumparan Petersen (Petersen Coil) Sistem Netral dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y yang dihubungkan dengan tanah melalui reaktor induktif .

Transformator tenagaNetral ditanahkanMelalui ReaktorKeuntungan : Arus gangguan dapat dibuat kecil sehingga tidak berbahaya bagi mahluk hidup. Kerusakan peralatan sistem dimana arus gangguan mengalir dapat dihindari. Sistem dapat terus beroperasi meskipun terjadi gangguan fasa ke tanah. Gejala busur api dapat dihilangkan.

Kerugian : Rele gangguan tanah (ground fault relay) sukar dilaksanakan karena arus gangguan tanah relatif kecil. Tidak dapat menghilangkan gangguan fasa ke tanah yang menetap (permanen) pada sistem. Operasi kumparan Petersen harus selalu diawasi karena bila ada perubahan pada sistem, kumparan Petersen harus disetel (tuning) kembali.

PENGARUH ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT TERHADAP SISTEM TENAGA LISTRIK

TEGANGAN DI BUS 20 KV TURUNPENGARUH TEGANGAN TURUN DIRASAKAN OLEH SEMUA FEEDER YANG TERSAMBUNG PADA BUS BERSAMA.SAAT TERJADI GANGGUAN HS BERPENGARUH PADA TRAFO TENAGA DAN GENSAAT PMT TERBUKA TEGANGAN NAIK.GANGGUAN HS 1 FASA KETANAH DAPAT MENAIKAN TEG PADA FASA YANG SEHAT.

SISTEM PENGAMAN PADA SISTEM DISTRIBUSI

Differential Relay Pengaman Utama Gen dll.Differential Relay Pengaman Utama Trafo dll.Over Current Relay Trafo sisi 150 KV Pengaman Cadangan Lokal Trafo Pengaman Cadangan Jauh Bus B.OCR dan GFR Trafo sisi 20 kV Pengaman Utama Bus B1 Pengaman Cadangan JAuh saluran BC.5. OCR dan GFR di B2 Pengaman Utama saluran BC Pengaman Cadangan Jauh saluran CD.6.OCR dan GFR di C Pengaman Utama saluran CD Pengaman Cadangan Jauh seksi berikut. WIRING DIAGRAM OVER CURRENT RELAY & GROUND FAULT RELAY

CARA KERJA OCR

Gangguan terjadi pada fasa R,S dan T. Arus gangguan hubung singkat mengalir di jaringan. Karena arus tersebut > dari ratio CT pada sekunder CT mengalir arus. Masuk ke OCR -- OCR memasok arus ke PMT-- PMT trip.

PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT

1.2RelayRelay Arus Lebih (OCR)Relay Tangki Tanah : short circuit antara fasa dengan tangki trafoREF (Restricted Earth Fault) : menggunakan transformator bila ada gangguan satu fasa ke tanah dekat titik netral trafo yang tidak dirasakan oleh rele differensial.

1.3 Untuk mengantisipasi kurang atau lebihnya (VA) maka diperlukan CT & PT.1.4 Macam-macam PentanahanPentanahan netral Langsung ke tanah melalui elektrodaKelebihan :Tegangan lebih antar fasa tidak terganggu. Sederhana & murah.kekurangan :Terputusnya daya.Kerusakan PA.

2. Pentanahan netral melalui tahanan.Kelebihan :Membutuhkan besar arus gangguan tanahTetapi relai gangguan tanah masih kerja baik.Besar arus gangguan tanah dapat diperkecilKurangi kerusakan alatkekurangan Kinerja relay berkurangTimbulnya rugi-rugi daya

3. Pentanahan netral melalui peterson coil

Tahanan Jenis Tanah