BAB II

PEMBAHASAN

1.1. Sistem Tenaga Listrik

Sistem tenaga listrik adalah suatu sistem yang berfungsi untuk

membangkitkan, mentransmisikan dan mendistribusikan energi listrik dari pusat

pembangkit sampai konsumen. Tiga komponen utama dari sistem tenaga listrik

yaitu :

a. Sub-Sistem Pembangkitan

b. Sub-Sistem Transmisi

c. Sub-Sistem Distribusi

1.1.1. Sub-Sistem Pembangkitan :

Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik berfungsi membangkitkan energi

listrik melalui berbagai macam pembangkit tenaga listrik (PLTA, PLTU, PLTD,

PLTP, PLTG, dsb). Pada Pembangkit Tenaga Listrik ini sumber-sumber energi

alam dirubah oleh penggerak mula menjadi energi mekanis yang berupa

kecepatan atau putaran, selanjutnya energi mekanis tersbut di rubah menjadi

energi listrik oleh generator.

Proses perubahan energi primer menjadi listrik pada pembangkit adalah

sebagai berikut :

a. Pada PLTU : Bahan bakar yang berasal dari fossil : batubara, minyak

bumi, gas alam, dipakai sebagai bahan bakar untuk memanaskan air

dan menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin uap.

b. Pada PLTD atau PLTG : Bahan bakar minyak atau gas alam dipakai

untuk menggerakkan mesin diesel atau turbin gas.

2

c. Pada PLTN : bahan galian uranium atau thorium, menghasilkan reaksi

yang mengeluarkan panas dan memproduksi uap air untuk memutar

turbin uap.

d. Pada PLTA : energi potensial air diubah menjadi energi kinetic dan

selanjutnya energi mekanik memutar turbin air.

e. Pada PLTB (Bayu) : Tenaga angin dipakai untuk memutar turbin.

f. Pada PLTS (Surya) : Sinar matahari pada sel fotovoltaik menghasilkan

arus listrik.

1.1.3. Sub-Sistem Transmisi

Sub-Sistem Transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat

pembangkit ke pusat beban melalui saluran transmisi. Agar rugi-rugi energi

listrik (losses) berkurang, maka energi listrik tersebut ditransmisikan dengan

saluran transmisi tegangan tinggi (150 kV) maupun tegangan ekstra tinggi(500

kV).Untuk itu sebelum ditransmisikan, tegangan listrik terlebih dahulu

dinaikkan pada trafo penaik tegangan (step-up transformer).

Dalam kontaks pembahasan ini, yang dimaksud transmisi (penyaluran)

adalah Penyaluran energi listrik sehingga mempunyai listrik, maksud proses dan

cara menyalurkan energi listrik dari satu tempat ke tempat lainnya, misalnya :

Dari pembangkit listrik ke gardu induk

Dari satu gardu induk ke gardu induk lainnya.

Dari gardu induk ke jaring tegangan menengah dan gardu

distribusi.

1. Ketentuan Dasar Sistem Tenaga Listrik

a. Menyediakan setiap waktu, tenaga listrik untuk keperluan

consumer

b. Menjaga kestabilan nilai tegangan, dimana tidak lebih toleransi

±10%.

c. Menjaga kestabilan frekuensi, dimana tidak lebih toleransi ±0 1Hz

3

d. Harga yang tidak mahal (Efisien).

e. Standar keamanan (safety).

f. Respek terhadap lingkungan.

2. Diagram dasar dari sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik.

a. Terdiri dari stasiun pembangkit (generating station)

b. Transmission substation menyediakan servis untuk merubah

dalam menaikan dan menurunkan tegangan pada saluran tegangan

yang ditransmisikan serta meliputi regulasi tegangan.

c. Percabangan hubungan antar substation(interconnecting

substation) untuk pasokan tenaga listrik yang berbeda untuk

keperluan pengguna konsumer.

d. Distribution Substation, pada bagian ini merubah tegangan aliran

listrik dari tegangan medium menjadi tegangan rendah dengan

transformator step-down, step down, dimana memiliki tap

otomatis dan memiliki kemampuan untuk regulator tegangan

rendah.

3. Tegangan Transmisi.

4

a. Tegangan generator dinaikkan ke tingkat yang dipakai untuk

transmisi yaitu antara 11 kV d 765 kV.

b. Tegangan extra-tinggi (Extra High Voltage – EHV) : 345 500 dan

765 kV.

c. Tegangan tinggi standar (High Voltage-HV standard) :115kV,

138kV, dan 230kV

d. Untuk sistem distribusi, tegangan menengah yaitu antara 2,4kV

dan 69kV. Umumnya antara 120V dan 69kV dan untuk tegangan

rendah yaitu antara 120V sampai 600V

4. Komponen Transmisi Listrik.

Saluran transmisi Tenaga Listrik terdiri atas :

1) konduktor.

a. Kawat konduktor ini digunakan untuk menghantarkan listrik yang

ditransmisikan.

b. Kawat konduktor untuk saluran transmisi tegangan tinggi ini selalu

tanpa pelindung/isolasi, hanya menggunakan isolasi udara.

c. Jenis Konduktor yang dipakai adalah :

Tembaga (cu)

Alumunium (Al)

Baja (steel)

d. Jenis yang sering dipakai adalah jenis alumunium dengan campuran

baja.

e. Jenis-jenis penghantar Aluminium

AAC (All-Alumunium Conductor), yaitu kawat penghantar

yang seluruhnya terbuat dari alumunium.

AAAC (All-Alumunium-Alloy Conductor), yaitu kawat

penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran alumunium.

5

ACSR (Alumunium Conductor Steel-Reinforced) Conductor,

Steel-Reinforced), yaitu kawat penghantar alumunium berinti

kawat baja.

ACAR (Alumunium Conductor, Alloy-Reinforced), yaitu

kawat penghantar alumunium yang di perkuat dengan logam

campuran.

f. Jenis yang sering digunakan adalah ACSR.

2) Isolator.

Isolator pada sistem transmisi tenaga listrik disni berfungsi untuk

penahan bagian konduktor terhadap ground. Isolator disini bisanya

terbuat dari bahan porseline, tetapi bahan gelas dan bahan isolasi

sintetik juga sering digunakan disini. Bahan isolator harus memiiki

resistansi yang tinggi untuk melindungi kebocoran arus dan memiliki

ketebalan yang secukupnya (sesuai standar) untuk mencegah

breakdown pada tekanan listrik tegangan tinggi sebagai pertahanan

fungsi isolasi tersebut. Kondisi nya harus kuat terhadap goncangan

apapun dan beban konduktor.

a. Jenis isolator yang sering digunakan pada saluran transmisi adalah

jenis porselin atau gelas. Menurut penggunaan dan konstruksinya,

isolator diklasifikasikan menjadi:

isolator jenis pasak

isolator jenis pos-saluran

isolator jenis gantung

Isolator jenis pasak dan isolator jenis pos-saluran digunakan pada

saluran transmisi dengan tagangan kerja relatif rendah (kurang dari 22-

33kV), sedangkan isolator jenis gantung dapat digandeng menjadi

rentengan rangkaian isolator yang jumlahnya dapat disesuaikan

dengan kebutuhan.

6

3) Tiang Penyangga / Tower

5. Konstruksi Saluran Transmisi

Berdasarkan pemasangannya saluran transmisi dibagi menjadi

pemasangannya, dua kategori, yaitu :

1) Saluran Udara (Overhead Lines) saluran transmisi yang menyalurkan

energi listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antara

menara atau tiang transmisi.

2) Saluran kabel bawah tanah (underground cable), saluran transmisi

yang menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam

tanah.

7

3) Saluran bawah Laut Saluran transmisi listrik yang di bangun di dalam

laut.

4) Jenis-Jenis Tower

Menurut bentuk konstruksinya jenis-jenis tower dibagi atas macam 4

yaitu:

1. Lattice tower

2. Tubular steel pole

3. Concrete pole

4. Wooden pole

8

1.1.3. Sub- Sistem Distribusi

Sub-Sistem Distribusi berfungsi mendistribusikan tenaga listrik ke

konsumen ( pabrik, industri, perumahan dan sebagainya). Listrik yang berasal

dari saluran transmisi dengan tegangan Tinggi atau Ekstra Tinggi, pada pada

gardu induk diubah menjadi tegangan menengah atau tegangan distribusi primer,

yang selanjutnya diturunkan lagi menjadi tegangan rendah untuk konsumen.

Tegangan distribusi primer yang dipakai PLN adalah 20 kV. Sedangkan

tegangan rendah adalah 380/220 V. Jaringan antara pusat listrik dengan GI

disebut jaringan transmisi. Sedangkan setelah keluar dari GI biasa disebut

jaringan distribusi,. Listrik yang disalurkan melalui jaringan distribusi primer

maka kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardu-gardu

distribusi menjadi tegangan rendah 380/220 Volt , kemudian disalurkan ke

rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN melalui sambungan rumah.

Namun untuk Pelanggan-pelanggan dengan daya besar seperti pabrik-

pabrik, listrik tidak disalurkan lewat jaringan tegangan rendah, melainkan

disambung langsung pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula yang

disambung pada jaringan transmisi tegangan tinggi, untuk daya yang lebih besar.

Sistem Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Sistem

distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik

besar (Bulk Power Source) sampai ke konsumen, seperti dijelaskan pada artikel

sebelumnya di sini. Jadi fungsi distribusi tenaga listrik adalah:

1. Pembagian atau penyaluran tenaga listrik ke beberapa tempat (pelanggan)

2. Merupakan sub sistem tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan

pelanggan, karena catu daya pada pusat-pusat beban (pelanggan) dilayani

langsung melalui jaringan distribusi.

Tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik besar dengan

tegangan dari 11 kV sampai 24 kV dinaikan tegangannya oleh gardu induk

dengan transformator penaik tegangan menjadi 70 kV ,154kV, 220kV atau

500kV kemudian disalurkan melalui saluran transmisi. Tujuan menaikkan

9

tegangan ialah untuk memperkecil kerugian daya listrik pada saluran transmisi,

dimana dalam hal ini kerugian daya adalah sebanding dengan kuadrat arus yang

mengalir (I kwadrat R). Dengan daya yang sama bila nilai tegangannya

diperbesar, maka arus yang mengalir semakin kecil sehingga kerugian daya juga

akan kecil pula. Dari saluran transmisi, tegangan diturunkan lagi menjadi 20 kV

dengan transformator penurun tegangan pada gardu induk distribusi, kemudian

dengan sistem tegangan tersebut penyaluran tenaga listrik dilakukan oleh saluran

distribusi primer. Dari saluran distribusi primer inilah gardu-gardu distribusi

mengambil tegangan untuk diturunkan tegangannya dengan trafo distribusi

menjadi sistem tegangan rendah, yaitu 220/380 Volt. Selanjutnya disalurkan oleh

saluran distribusi sekunder ke konsumen-konsumen. Dengan ini jelas bahwa

sistem distribusi merupakan bagian yang penting dalam sistem tenaga listrik

secara keseluruhan.

Pada sistem penyaluran daya jarak jauh, selalu digunakan tegangan

setinggi mungkin, dengan menggunakan trafo-trafo step-up. Nilai tegangan yang

sangat tinggi ini (HV,UHV,EHV) menimbulkan beberapa konsekuensi antara

lain: berbahaya bagi lingkungan dan mahalnya harga perlengkapan-

perlengkapannya, selain menjadi tidak cocok dengan nilai tegangan yang

dibutuhkan pada sisi beban. Maka, pada daerah-daerah pusat beban tegangan

saluran yang tinggi ini diturunkan kembali dengan menggunakan trafo-trafo step-

down. Akibatnya, bila ditinjau nilai tegangannya, maka mulai dari titik sumber

hingga di titik beban, terdapat bagian-bagian saluran yang memiliki nilai

tegangan berbeda-beda.

Pengelompokan Jaringan Distribusi Tenaga Listrik

10

Gambar 1. Konfigurasi Sistem Tenaga Listrik.

Untuk kemudahan dan penyederhanaan, lalu diadakan pembagian serta

pembatasan-pembatasan seperti pada Gambar diatas:

1. Daerah I : Bagian pembangkitan (Generation)

2. Daerah II : Bagian penyaluran (Transmission) , bertegangan tinggi

(HV,UHV,EHV)

3. Daerah III : Bagian Distribusi Primer, bertegangan menengah (6 atau 20kV).

4. Daerah IV : (Di dalam bangunan pada beban/konsumen), Instalasi,

bertegangan rendah.

Berdasarkan pembatasan-pembatasan tersebut, maka diketahui bahwa

porsi materi Sistem Distribusi adalah Daerah III dan IV, yang pada dasarnya

dapat dikelasifikasikan menurut beberapa cara, bergantung dari segi apa

klasifikasi itu dibuat. Dengan demikian ruang lingkup Jaringan Distribusi adalah:

1. SUTM, terdiri dari : Tiang dan peralatan kelengkapannya, konduktor dan

peralatan perlengkapannya, serta peralatan pengaman dan pemutus.

2. SKTM, terdiri dari : Kabel tanah, indoor dan outdoor termination dan lain-

lain.

11

3. Gardu trafo, terdiri dari : Transformator, tiang, pondasi tiang, rangka tempat

trafo, LV panel, pipa-pipa pelindung, Arrester, kabel-kabel, transformer

band, peralatan grounding,dan lain-lain.

4. SUTR dan SKTR, terdiri dari: sama dengan perlengkapan/material pada

SUTM dan SKTM. Yang membedakan hanya dimensinya.

Klasifikasi Saluran Distribusi Tenaga Listrik

Secara umum, saluran tenaga Listrik atau saluran distribusi dapat

diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Menurut nilai tegangannya:

1) Saluran distribusi Primer, Terletak pada sisi primer trafo distribusi, yaitu

antara titik Sekunder trafo substation (Gardu Induk) dengan titik primer

trafo distribusi. Saluran ini bertegangan menengah 20 kV. Jaringan

listrik 70 kV atau 150 kV, jika langsung melayani pelanggan, bisa

disebut jaringan distribusi.

2) Saluran Distribusi Sekunder, Terletak pada sisi sekunder trafo distribusi,

yaitu antara titik sekunder dengan titik cabang menuju beban (Lihat

Gambar 2-2)

2. Menurut bentuk tegangannya:

1) Saluran Distribusi DC (Direct Current) menggunakan sistem tegangan

searah.

2) Saluran Distribusi AC (Alternating Current) menggunakan sistem

tegangan bolak-balik.

3. Menurut jenis/tipe konduktornya:

1) Saluran udara, dipasang pada udara terbuka dengan bantuan penyangga

(tiang) dan perlengkapannya, dan dibedakan atas:

12

Saluran kawat udara, bila konduktornya telanjang, tanpa isolasi

pembungkus.

Saluran kabel udara, bila konduktornya terbungkus isolasi.

2) Saluran Bawah Tanah, dipasang di dalam tanah, dengan menggunakan

kabel tanah (ground cable).

3) Saluran Bawah Laut, dipasang di dasar laut dengan menggunakan kabel

laut (submarine cable)

4. Menurut susunan (konfigurasi) salurannya:

1) Saluran Konfigurasi horizontal, bila saluran fasa terhadap fasa yang

lain/terhadap netral, atau saluran positip terhadap negatip (pada sistem

DC) membentuk garis horisontal.

2) Saluran Konfigurasi Vertikal, bila saluran-saluran tersebut membentuk

garis vertikal .

3) Saluran konfigurasi Delta, bila kedudukan saluran satu sama lain

membentuk suatu segitiga (delta).

5. Menurut Susunan Rangkaiannya

Dari uraian diatas telah disinggung bahwa sistem distribusi di bedakan

menjadi dua yaitu sistem distribusi primer dan sistem distribusi sekunder.

1) Jaringan Sistem Distribusi Primer,

Sistem distribusi primer digunakan untuk menyalurkan tenaga listrik

dari gardu induk distribusi ke pusat-pusat beban. Sistem ini dapat

menggunakan saluran udara, kabel udara, maupun kabel tanah sesuai

dengan tingkat keandalan yang diinginkan dan kondisi serta situasi

lingkungan. Saluran distribusi ini direntangkan sepanjang daerah yang

13

akan di suplai tenaga listrik sampai ke pusat beban. Terdapat bermacam-

macam bentuk rangkaian jaringan distribusi primer, yaitu:

Jaringan Distribusi Radial, dengan model: Radial tipe pohon,

Radial dengan tie dan switch pemisah, Radial dengan pusat beban

dan Radial dengan pembagian phase area.

Jaringan distribusi ring (loop), dengan model: Bentuk open loop

dan bentuk Close loop.

Jaringan distribusi Jaring-jaring (NET)

Jaringan distribusi spindle

Saluran Radial Interkoneksi

2) Jaringan Sistem Distribusi Sekunder,

Sistem distribusi sekunder digunakan untuk menyalurkan tenaga listrik

dari gardu distribusi ke beban-beban yang ada di konsumen. Pada sistem

distribusi sekunder bentuk saluran yang paling banyak digunakan ialah

sistem radial. Sistem ini dapat menggunakan kabel yang berisolasi

maupun konduktor tanpa isolasi. Sistem ini biasanya disebut sistem

tegangan rendah yang langsung akan dihubungkan kepada

konsumen/pemakai tenaga listrik dengan melalui peralatan-peralatan

sbb:

Papan pembagi pada trafo distribusi,

Hantaran tegangan rendah (saluran distribusi sekunder).

Saluran Layanan Pelanggan (SLP) (ke konsumen/pemakai)

Alat Pembatas dan pengukur daya (kWh meter) serta fuse atau

pengaman pada pelanggan.

14

gambar 2. Komponen Sistem Distribusi

Tegangan sistem distribusi sekunder, ada bermacam-macam

sistem tegangan distribusi sekunder menurut standar;

(1) EEI : Edison Electric Institut,

(2) NEMA (National Electrical Manufactures Association).

Pada dasarnya tidak berbeda dengan sistem distribusi DC, faktor

utama yang perlu diperhatikan adalah besar tegangan yang diterima

pada titik beban mendekati nilai nominal, sehingga peralatan/beban

dapat dioperasikan secara optimal. Ditinjau dari cara pengawatannya,

saluran distribusi AC dibedakan atas beberapa macam tipe dan cara

pengawatan, ini bergantung pula pada jumlah fasanya, yaitu:

Sistem satu fasa dua kawat 120 Volt

Sistem satu fasa tiga kawat 120/240 Volt

Sistem tiga fasa empat kawat 120/208 Volt

Sistem tiga fasa empat kawat 120/240 Volt

Sistem tiga fasa tiga kawat 240 Volt

Sistem tiga fasa tiga kawat 480 Volt

15

Sistem tiga fasa empat kawat 240/416 Volt

Sistem tiga fasa empat kawat 265/460 Volt

Sistem tiga fasa empat kawat 220/380 Volt

Di Indonesia dalam hal ini PT. PLN menggunakan sistem tegangan

220/380 Volt. Sedang pemakai listrik yang tidak menggunakan tenaga

listrik dari PT. PLN, menggunakan salah satu sistem diatas sesuai

dengan standar yang ada. Pemakai listrik yang dimaksud umumnya

mereka bergantung kepada negara pemberi pinjaman atau dalam rangka

kerja sama, dimana semua peralatan listrik mulai dari pembangkit

(generator set) hingga peralatan kerja (motor-motor listrik) di suplai dari

negara pemberi pinjaman/kerja sama tersebut. Sebagai anggota, IEC

(International Electrotechnical Comission), Indonesia telah mulai

menyesuaikan sistem tegangan menjadi 220/380 Volt saja, karena IEC

sejak tahun 1967 sudah tidak mencantumkan lagi tegangan 127 Volt.

(IEC Standard Voltage pada Publikasi nomor 38 tahun 1967). Diagram

rangkaian sisi sekunder trafo distribusi terdiri dari:

Sistem distribusi satu fasa dengan dua kawat, Tipe ini

merupakan bentuk dasar yang paling sederhana, biasanya

digunakan untuk melayani penyalur daya berkapasitas kecil

dengan jarak pendek, yaitu daerah perumahan dan pedesaan.

Sistem distribusi satu fasa dengan tiga kawat, Pada tipe ini,

prinsipnya sama dengan sistem distribusi DC dengan tiga

kawat, yang dalam hal ini terdapat dua alternatif besar

tegangan. Sebagai saluran “netral” disini dihubungkan pada

tengah belitan (center-tap) sisi sekunder trafo, dan

diketanahkan, untuk tujuan pengamanan personil. Tipe ini

16

untuk melayani penyalur daya berkapasitas kecil dengan jarak

pendek, yaitu daerah perumahan dan pedesaan.

Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/240 Volt,

Tipe ini untuk melayani penyalur daya berkapasitas sedang

dengan jarak pendek, yaitu daerah perumahan pedesaan dan

perdagangan ringan, dimana terdapat dengan beban 3 fasa.

Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/208 Volt.

Sistem distribusi tiga fasa dengan tiga kawat, Tipe ini banyak

dikembangkan secara ekstensif. Dalam hal ini rangkaian tiga

fasa sisi sekunder trafo dapat diperoleh dalam bentuk rangkaian

delta (segitiga) ataupun rangkaian wye (star/bintang).

Diperoleh dua alternatif besar tegangan, yang dalam

pelaksanaannya perlu diperhatikan adanya pembagian

seimbang antara ketiga fasanya. Untuk rangkaian delta

tegangannya bervariasi yaitu 240 Volt, dan 480 Volt. Tipe ini

dipakai untuk melayani beban-beban industri atau perdagangan.

Sistem distribusi tiga fasa dengan empat kawat, Pada tipe ini,

sisi sekunder (output) trafo distribusi terhubung star,dimana

saluran netral diambil dari titik bintangnya. Seperti halnya

padasistem tiga fasa yang lain, di sini perlu diperhatikan

keseimbangan beban antara ketiga fasanya, dan disini terdapat

dua alternatif besar tegangan.

17