-
6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sistem Tenaga Listrik
Sistem Tenaga Listrik dikatakan sebagai kumpulan/gabungan yang
terdiri
dari komponen-komponen atau alat-alat listrik seperti generator,
transformator,
saluran transmisi, saluran distribusi dan beban yang saling
berhubungan dan
merupakan satu kesatuan sehingga membentuk suatu sistem. Sistem
tenaga listrik
terdiri atas tiga bagian utama yaitu:
1. Bagian Pembangkitan, meliputi :
Generator
Gardu Induk Pembangkitan
2. Bagian Penyaluran / Transmisi Daya, meliputi :
Saluran Transmisi
Gardu Induk
Saluran Sub-transmisi
3. Bagian Distribusi dan Beban, meliputi :
Gardu Induk Distribusi
Saluran Distribusi Primer
Gardu Distribusi
Saluran Distribusi Sekunder
Beban Listrik / Konsumen
Dari ketiga sistem tersebut, sistem distribusi merupakan bagian
yang
letaknya paling dekat dengan konsumen, fungsinya adalah
menyalurkan energi
listrik dari suatu Gardu Induk distribusi ke konsumen.
Penyaluran energi listrik
dari pusat pembangkit sampai ke konsumen dapat digambarkan
seperti gambar di
bawah ini mencakup ketiga unsur dari tiga komponen utama sistem
tenaga listrik.
-
7
Unit
Pembangkitan
Unit
Transmisi
Gardu Induk
distribusi
G Trf PMT
Unit Distribusi
PMT
Konsumen Besar Konsumen Umum
Gen
era
tor
Tra
nsf
orm
ato
r
Pem
utu
s
Ten
ag
a
Dis
trib
usi
Pri
mer
Dis
trib
usi
sek
un
der
Gambar 2.1 Diagram Satu Garis Sistem Tenaga istrik
Sumber : Modul ajar Instalasi Tegangan Menengah
Setelah tenaga listrik disalurkan melalui saluran transmisi
maka
sampailah tenaga listrik di Gardu Induk (GI) sebagai pusat beban
untuk
diturunkan tegangannya melalui transformator 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.
Apabila saluran transmisi menyalurkan tenaga listrik bertegangan
tinggi ke
pusat-pusat beban dalam jumlah besar, maka saluran distribusi
berfungsi
membagikan tenaga listrik tersebut kepada pihak pemakai melalui
saluran
tegangan rendah. Pada Gardu Induk (GI), tenaga listrik yang
diterima kemudian
dilepaskan menuju trafo distribusi (TD) dalam bentuk tegangan
menengah 20 kV.
Melalui trafo distribusi yang terbesar di berbagai pusat beban,
tegangan distribusi
primer ini diturunkan menjadi tegangan rendah 220/380 Volt yang
akhirnya
diterima pihak pemakai.
2.2 Sistem Jaringan Distribusi
Sistem Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik.
Sistem
distribusi ini berperan sebagai distributor energi ke konsumen
yang membutuhkan
energi listrik. Jadi fungsi distribusi tenaga listrik
adalah:
-
8
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.
Secara umum, saluran tenaga listrik atau saluran distribusi
dapat
diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Menurut nilai tegangannya :
a. Saluran Distribusi Primer, terletak pada sisi primer trafo
distribusi, yaitu
antara titik sekunder trafo substation (GI) dengan titik primer
trafo
distribusi. Saluran ini bertegangan menengah 20 kV.
b. Saluran Distribusi Sekunder, terletak pada sisi sekunder
trafo distribusi,
yaitu antara titik sekunder dengan titik cabang menuju beban,
sluran itni
merupakan suatu jaringan tegangan rendah 380/220 Volt.
Dengan ini jelas bahwa sistem distribusi merupakan bagian yang
penting
dalam sistem tenaga listrik secara keseluruhan
Tegangan distribusi yang digunakan di indonesia :
20 KV : Tegangan antar fasa pada JTM
380 V : Tegangan antar fasa JTR
220 V : Tegangan antar fasa ke nol pada JTR
2. Menurut bentuk tegangannya :
a. Saluran Distribusi DC (Direct Current) menggunakan sistem
tegangan
searah.
b. Saluran Distribusi AC (Alternating Current) menggunakan
sistem
tegangan bolak-balik.
3. Menurut jenis/tipe konduktornya :
a. Saluran Udara, dipasang pada udara terbuka dengan bantuan
b. Saluran Bawah Tanah, dipasang di dalam tanah, dengan
menggunakan
kabel tanah (ground cable).
-
9
c. Saluran Bawah Laut, dipasang di dasar laut dengan menggunakan
kabel
laut (submarine cable).
Gambar 2.2 Tiga Komponen Utama Penyaluran Tenaga Listrik
Sumber : Jaringan Distribusi Tenaga Listrik Univ.Sumut
Seperti yang sudah dijelaskan di atas bahwa 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 standar
tegangan
rendah ini kemudian disalurkan melalui suatu jaringan yang
disebut Jaringan
Tegangan Rendah yang sering disingkat JTR.
Merupakan sistem tenaga yang diawali dari sisi tegangan menengah
pada
GI (GI Sekunder) sampai dengan tiang akhir jaringan distribusi
tegangan rendah
yang berfungsi untuk mendistribusikan tenaga listrik pada
pemanfaat tenaga
listrik.
Jaringan tegangan menengah atau jaringan distribusi primer
yaitu
jaringan tenaga listrik yang keluar dari GI, menurut letaknya
dibedakan baik
berupa saluran udara atau saluran bawah tanah yang menggunakan
standar
tegangan menengah dikatakan sebagai Jaringan Tegangan Menengah
yang
sering disebut dengan singkatan JTM.
-
10
Sistem distribusi primer digunakan untuk menyalurkan tenaga
listrik dari
gardu induk distribusi ke pusat-pusat beban. Sistem ini dapat
mengguna kan
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 akan di suplai tenaga listrik
sampai ke pusat
beban. Terdapat bermacam-macam bentuk rangkaian jaringan
distribusi primer.
Jaringan tegangan menengah berfungsi untuk menyalurkan tenaga
listrik
dari pembangkit atau gardu induk ke gardu distribusi. Jaringan
ini dikenal dengan
feeder atau penyulang. Tegangan menengah yang digunakan PT. PLN
adalah 12
kV dan 20 kV antar fasa (VL-L). Saluran distribusi primer
menurut jenisnya terdiri
dari sistem radial, sistem loop, sistem spindle, dan lain-lain.
Pemilihan tergantung
pada tingkat kepentingan beban yang dilayani.
2.3 Konfigurasi jaringan
Keandalan pemasokan daya merupakan tuntutan mutlak pelanggan
untuk
itu diantisipasi dengan penyusunan pola jaringan distribusi yang
sesuai dengan
tingkat keandalan yang diinginkan. Tidak semua pelanggan harus
dilayani dengan
sistem yang mahal, tetapi pelanggan penting (industri usaha,
rumah sakit dan lain-
lain) harus mendapat tingkat keandalan yang tinggi. Jaringan
pada sistem
distribusi tegangan menengah (primer 20 kV) dapat dikelompokkan
menjadi lima
model, yaitu :
1. Jaringan Pola Radial
2. Jaringan Pola Lingkar (loop)
3. Jaringan Spindel
4. Jaringan Hantaran Penghubung (tie lines)
5. Sistem Gugus dan Kluster
-
11
Di Indonesia ada 2 konfigurasi jaringan tegangan menengah, yaitu
:
1. Sistem radial (di-supply hanya 1 sumber tegangan. secara
ekonomis murah
tetapi kurang handal, karena hanya 1 sumber tegangan, apabila
terjadi
gangguan maka akan padam).
2. Sistem loop/spindel (di-supply 2 sumber tegangan. secara
ekonimis mahal
tetapi handal, karena bisa dimanuver ke sumber tegangan yang
lain apabila
sumber tegangan awalnya terjadi gangguan)
Dibawah ini terdapat penjelasan lebih tentang beberapa jenis
konfigurasi
jaringan yang umum diterapkan, sebagai berikut :
2.3.1 Jaringan Radial
Konfigurasi jenis ini adalah konfigurasi jaringan yang paling
sederhana,
paling murah pembangunannya juga banyak digunakan. Dinamakan
radial karena
saluran ini ditarik secara radial dari suatu titik yang
merupakan sumber dari
jaringan itu dan dicabang-cabangkan ke titik beban yang
dilayani. Suplai daya
biasanya berasal dari satu sumber tenaga listrik, sehingga arus
yang mengalir pada
saluran tidak merata sepanjang saluran sehingga luas penampang
konduktor pada
jaringan radaial ini ukurannya tidak sama. Pada jaringan radial
cabang dari feeder
lateral disebut feeder sublateral. Untuk daerah yang jauh
ditarikkan saluran
cabang yang disebut saluran lateral. Arus yang paling besar
mengalir pada
jaringan adalah yang paling dekat dengan Gardu Hubung, yang akan
semakin
berkurang dengan semakin jauh jaraknya, sehingga memungkinkan
untuk
memperkecil luas penampang dari penghantar.
-
12
Gambar 2.3 Konfigurasi Jaringan Radial
Sumber : Tipe-Tipe Jaringan Distribusi Tegangan Menengah 20
kV
Saluran primer utama bercabang-cabang menjadi saluran lateral,
yang
kemudian terbagi lagi menjadi sub-lateral untuk melayani
trafo-trafo distribusi.
Namun, keandalan sistem ini lebih rendah dibanding dengan sistem
lainnya.
Kelemahan dalam hal kualitas dan kontinyuitas penyaluran daya,
dimana rugi-rugi
saluran cukup tinggi. Bila terjadi gangguan akan mengakibatkan
jatuhnya
sebagian besar bahkan keseluruhan sistem. Hal tersebut
disebabkan karena hanya
terdapat satu jalur utama yang menyuplai gardu distribusi.
Kerugian lain yaitu
mutu tegangan pada gardu distribusi yang paling ujung kurang
baik, hal ini
dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada diujung saluran.
Untuk melokalisir gangguan pada bentuk radial ini biasanya
dilengkapi
dengan peralatan pengaman, fungsinya untuk membatasi daerah yang
mengalami
pemadaman total, yaitu daerah saluran sesudah atau di belakang
titik ganggguan
selama gangguan belum teratasi.
-
13
Gambar 2.4 Radial type Primary Feeder
Sumber : Electric Power Distribution System engineering
Pada perkembangannya muncul modifikasi jaringan distribusi
primer
radial. Antara lain radial dengan tie dan switch pemisah untuk
memulihkan
dengan cepat penyaluran ke konsumen dari bagian switch yang
tidak terganggu.
Gangguan dapat terisolasi dengan membuka perangkat disconnecting
yang terkait
di setiap sisi bagian gangguan. Untuk mengamankannya digunakan
fuse, recloser,
pemutus beban atau switch pemisah pada saluran.
2.3.2 Jaringan Pola Lingkar (loop)
Pada Jaringan Tegangan Menengah Struktur Lingkaran (loop)
dimungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk, sehingga
dengan
demikian tingkat keandalannya relatif lebih baik.
-
14
Gambar 2.5 Konfigurasi Jaringan Loop
Sumber : Tipe-Tipe Jaringan Distribusi Tegangan Menengah 20
Kv
2.3.1.1 Jaringan Spindle
Spindle adalah suatu pola jaringan khusus yang ditandai dengan
adanya
sejumlah kabel keluar dari suatu Gardu Induk / Gardu Hubung yang
disebut Out
Going Cable menuju ke arah suatu titik temu yang disebut Gardu
refleksi.
Gambar 2.6 Konfigurasi Jaringan Spindle
Sumber : Tipe-Tipe Jaringan Distribusi Tegangan Menengah 20
Kv
-
15
Satu spindle terdiri dari maksimum 6 (enam) buah kabel. Kabel
kerja
sepanjang kabel ini tersambung dengan Gardu Distribusi dan satu
kabel cadangan
(express feeder) sama sekali tidak tersambung dengan Gardu
Distribusi.
2.4 Sistem Jaringan Distribusi Tegangan Menengah
Konstruksi jaringan tegangan menengah ada 2, yaitu : SUTM
(udara)
dan SKTM (tanah). Saluran sering disebut SUTM untuk jaringan
tegangan
menengah yang menggunakan saluran kabel udara dan SKTM untuk
jaringan
tegangan menengah yang menggunakan saluran kabel tanah.
Penggunaan jaringan listrik dengan sarana kabel tanah akan
mempunyai
nilai estetika yang lebih baik dari pada menggunakan saluran
udara kawat terbuka
sehingga pemilihan sarana dengan saluran kabel tanah cocok untuk
dipergunakan
di daerah-daerah perkotaan yang padat dengan bangunan. Dengan
berkurangnya
jaminan keselamatan umum dan lingkungan disekitar saluran udara
dan
berkurangnya nilai estetika yang diharapkan pihak pemerintah dan
masyarakat.
penggunaan saluran-saluran udara tidak mungkin lagi diterapkan
atau di
kembangkan di kota-kota besar
-
16
Gambar 2.7 Diagram Satu Garis Sistem Jaringan Distribusi
Sumber : Electric Power Distribution System Engineering
Biaya investasi yang lebih tinggi untuk penggunaan saluran
dengan sarana
kabel tanah dibandingkan dengan menggunakan saluran udara kawat
terbuka dan
beberapa kendala yang menyurutkan perusahaan dari pemilihan
saluran kabel.
Saluran kabel tidak terpengaruh dengan kondisi-kondisi diluar
saluran sehingga
tingkat keandalan sistem akan menjadi lebih tinggi, hanya kabel
yang tercangkul,
terseret tanah longsor sambungan atau terminasi yang gagal yang
sering tercatat
sebagai gangguan pada saluran kabel selain itu hampir tidak ada
catatan gangguan
pada sarana dengan saluran kabel. Namun demikian, sampai saat
ini khususnya
untuk jaringan tegangan menengah (JTM) pemilihan sarana dengan
saluran udara
kawat terbuka masih merupakan pilihan yang banyak dipergunakan
PT PLN
terutama untuk mensuplai tenaga listrik ke luar kota (pedesaan).
Dimana hal ini
dengan mudah dapat dilihat secara nyata.
Penggunaan sistem kabel bawah tanah (underground cable)
biasanya
dijumpai pada bangunan-bangunan yang lokasinya ramai dan
membahayakan
-
17
apabila mempergunakan hantaran udara (overhead lines), tapi
gardu distribusi
yang terbuat dari beton dan metal clad, kabel tanah dipakai
untuk saluran dari rak
pembagi tegangan rendah ke tiang pertama. Penggunaan hantaran
udara (overhead
lines) sangat cocok dan sesuai untuk gardu tiang, karena
pemasangan gardu tiang
tidak memerlukan tempat yang luas.
Salah satu penyaluran daya saluran distribusi adalah Saluran
Udara
Tegangan Menengah (SUTM) 20 kV. Penyaluran daya listrik Saluran
Udara
Tegangan Menengah (SUTM) yang melalui daerah dengan potensi
sambaran petir
cukup tinggi dapat terkena sambaran petir. Pada Saluran Udara
Tegangan
Menengah (SUTM) gangguan petir akibat sambaran tidak langsung
atau sambaran
induksi yang terjadi dapat diabaikan. Gangguan petir akibat
sambaran induksi ini
lebih banyak terjadi dibandingkan dengan gangguan kilat akibat
sambaran
langsung.
2.4.1 Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)
Saluran Udara (Overhead Lines), saluran yang menyalurkan energi
listrik
melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antara menara
atau tiang.
SUTM merupakan jaringan kawat tidak berisolasi dan berisolasi.
Bagian
utamanya adalah tiang (beton, besi), Cross arm dan konduktor.
Konduktor yang
digunakan adalah aluminium (AAAC), berukuran 240 mm2, 150 mm
2, 70 mm
2
dan 35 mm2.
2.4.1.1 Peralatan Konstruksi SUTM
Peralatan Konstruksi untuk SUTM diantaranya :
1. Tiang Listrik
Tiang listrik untuk SUTM biasanya terdiri dari tiang tunggal,
kecuali
untuk gardu tiang memakai tiang ganda. Pemasangan tiang biasanya
dipasang di
tepi jalan baik jalan raya maupun gang. Tiang besi
berangsur-angsur diganti
dengan tiang beton.
-
18
2. Lengan Tiang (Cross Arm)
Cross Arm dipakai untuk menjaga penghantar dan peralatan yang
perlu
dipasang diatas tiang. Material Cross Arm terbuat dari besi.
Cross Arm dipasang
pada tiang. Pada Cross Arm dipasang baut-baut penyangga isolator
dan peralatan
lainnya, biasanya Cross Arm ini dibor terlebih dahulu untuk
membuat lubang-
lubang baut.
3. Isolator
Isolator adalah alat untuk mengisolasi penghantar dari tiang
listrik atau
Cross Arm. Jenis-jenis isolator yang digunakan biasanya dipakai
untuk SUTM
adalah isolator tumpu, biasanya dipasang pada tiang
penyangga.
2.4.1.2 Keuntungan dan Kerugian Hantaran Udara
Beberapa keuntungan dan kerugian sistem hantaran udara :
Keuntungan :
1. Pemasangan lebih mudah dibandingkan dengan sistem hantaran
kabel
bawah tanah.
2. Pemeliharaan jaringan lebih mudah dibandingkan dengan sistem
kabel
bawah tanah.
3. Mudah dalam perbaikan.
4. Biaya pemasangan jauh lebih murah.
5. Mudah dalam mengetahui letak gangguan atau lokasi
gangguan
langsung dapat dideteksi.
6. Mudah untuk perluasan jaringan.
Kerugian :
1. Mudah mendapat gangguan. karena berada diruang terbuka,
maka
cuaca sangat berpengaruh terhadap kehandalannya, seperti
gangguan
hubungan singkat, gangguan tegangan bila tersambar petir,
dan
gangguan lainnya.
-
19
2. Dari segi estetika/keindahan kurang, sehingga saluran ini
bukan
pilihan yang ideal untuk di dalam kota.
3. Pencurian melalui jaringan mudah dilakukan.
2.4.2 Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM)
Saluran kabel bawah tanah (underground cable), saluran yang
menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam
tanah. Kabel
yang digunakan adalah berisolasi XLPE. Kabel ini ditanam
langsung di tanah
pada kedalaman tertentu dan diberi pelindung terhadap pengaruh
mekanis dari
luar. Kabel tanah ini memiliki isolasi sedemikian rupa sehingga
mampu menahan
tegangan tembus yang ditimbulkan. Dibandingkan dengan kawat pada
SUTM
maka kabel tanah banyak memiliki keuntungan diantaranya tidak
mudah
mengalami gangguan baik oleh cuaca dan binatang, tidak merusak
estetika
(keindahan) kota, dan pemeliharaannya hampir tidak ada.
2.4.2.1 Peralatan Konstruksi SKTM
Peralatan konstruksi untuk SKTM diantaranya :
1. Kabel
Jenis kabel tegangan menengah adalah :
a. Poly Vinil Chlorida (PVC)
Digunakan untuk tegangan rendah dan tegangan menengah sampai
12
KV.
b. Poly Ethylene (PE)
Digunakan untuk tegangan diatas 10 kV. Contoh : CPT dan VIC
c. X Cross Linked Poly Ethylene (XLPE)
Contoh : CVC5ZV
2. Jointing
3. Termination
4. Sepatu kabel (Schoen cable)
5. Instalasi Pembumian
-
20
2.4.2.2 Keuntungan dan Kerugian SKTM
Kategori saluran seperti ini adalah favorit untuk pemasangan
didalam kota,
karena berada didalam tanah maka tidak mengganggu keindahan kota
dan juga
tidak mudah terjadi gangguan akibat kondisi cuaca atau kondisi
alam. Namun
tetap memiliki kekurangan, antara lain mahal dalam instalasi dan
investasi, serta
sulitnya menentukan titik gangguan dan perbaikannya. Beberapa
keuntungan dan
kerugian hantaran bawah tanah:
Keuntungan :
1. Tidak mudah mengalami gangguan.
2. Faktor keindahan lingkungan tidak terganggu.
3. Tidak mudah dipengaruhi keadaan cuaca, seperti : cuaca buruk,
taufan,
hujan angin, bahaya petir dan sebagainya.
4. Faktor terhadap keselamatan jiwa terjamin.
Kerugian :
1. Biaya pembuatan mahal.
2. Gangguan biasanya bersifat permanent.
3. Pencarian lokasi gangguan jauh lebih sulit dibandingkan
menggunakan
sistem hantaran udara.
2.5 Parameter SUTM dan SKTM
Suatu jaringan mempunyai empat parameter yang mempengaruhi
untuk
memenuhi fungsinya sebagai bagian dari suatu sistem tenaga,
yaitu : resistansi,
induktansi, kapasitansi, dan konduktansi. Parameter ke empat
yaitu konduktansi
terjadi antar konduktor atau antara konduktor dengan tanah
(ground).
Konduktansi menghitung arus bocor pada isolasi saluran udara dan
melalui
insulasi kabel. Sejak kebocoran di insulator pada saluran udara
dapat diabaikan,
konduktansi antar konduktor pada saluran udara pun biasanya
diabaikan.
-
21
2.5.1 Resistansi (R)
Resistansi penghantar saluran distribusi merupakan penyebab rugi
daya
terpenting dalam suatu saluran distribusi.
1. Resistansi DC
Resistansi dari suatu penghantar akan menentukan nilai efisiensi
dalam
menyalurkan energi listrik. Nilai resistansi dari suatu
penghantar dipengaruhi oleh
frekuensi, pilinan, dan tempertur.
Resistansi efektif sama dengan resistansi arus searah pada
penghantar
hanya jika sebaran arus diseluruh penghantar seragam. Tahanan
arus searah dari
sebuah konduktor adalah:
RDC = .............(2.1)
Dimana : = resistivitas penghantar
l = panjang
A = luas penampang
RDC = tahanan arus searah
Nilai resistansi DC tergantung pada suhu, apabila persamaan
diatas
dilakukan pada suhu 20C maka untuk menghitung pada suhu lebih
dari 20C
dapat menggunakan rumus :
RDC = RDC 20C (1+ t) (/Km)....(2.2)
Dimana : RDC 20C
= Resistansi DC pada suhu 20C (/Km)
= Koefisien penghantar
t = Kenaikan suhu
2. Resistansi AC
Pada sistem AC arus yang mengalir tidak merata, arus
kecenderungan
mengalir pada bagian terluar penampangsehingga timbul efek kulit
(skin effect).
Hal ini menyebabkan resistansi AC akan lebih besar dari
resistansi DC. Dengan
-
22
mengetahui resistansi DC, maka resistansi AC dapat dihitung
dengan rumus
dibawah ini.
RAC = K . RDC
..........................................................(2.3)
Dimana : RAC = Resistansi AC (/km)
RDC = Resistansi DC (/km)
K = Konstanta
Untuk nilai K dapat diperoleh dari data tabel berikut ini.
Tabel 2.1 Skin effect
X K X K X K X K
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,00000
1,00000
1,00001
1,00004
1,00013
1,00032
1,00067
1,00124
1,00212
1,00340
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
1,00519
1,00758
1,01071
1,01470
1,01969
1,02582
1,03323
1,04205
1,05240
1,06440
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
1,07816
1,09375
1,11126
1,13069
1,15207
1,17538
1,20056
1,22753
1,25620
1,28644
3,0
3,1
3,2
3,3
3,4
3,5
3,6
3,7
3,8
3,9
1,31809
1,35102
1,38504
1,41999
1,45570
1,49202
1,52879
1,56587
1,60314
1,64051
Sumber : Transmission & Distribution Referrence
Keterangan tabel : Nilai X dapat diperoleh dari persamaan
berikut.
X = 0,050133 .
.................................................(2.4)
Dimana : : Permeability = 1 untuk material non magnetic
f : Frekuensi (Hz)
2.5.2 Induktansi (L)
Induktansi pada suatu penghantar dapat berasal dari penghantar
tersebut
maupun dari penghantar lain yang berdekatan. Induktansi pada
saluran dapat
dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
..................................................(2.5)
-
23
.............................................................(2.6)
Dimana : = Induktansi (H/km)
XL = Reaktansi Induktif (/km)
= geometric mean radius dari penghantar (mm)
= geometric mean distance (mm)
= untuk saluran 3 fasa .............................(2.7)
f = Frekuensi (Hz)
2.5.3 Kapasitansi (C)
Berbeda dengan SUTM, pada sistem SKTM selain menghitung nilai R
dan
L juga menggunakan kapasitor untuk menghitung nilai C nya
(kapasitansi).
Kabel-kabel bawah tanah dengan tiga konduktor yang dibungkus
dengan lapisan
timah atau alumunium. Pada kabel 3 inti, pembungkusnya berada
pada potensial
dari bumi dan ketiga konduktornya berada pada potensial dari
sumber. Ada 6
kapasitansi yang terjadi diantara sistem ini yaitu : 3
kapasitansi terjadi di antara
lapisan pembungkus konduktor dan 3 kapasitansi diantara
konduktor-konduktor.
Rumus :
Cx = 3 C1
Cy = C1 + 2 C2
C0 = C1 + 3 C2 = 1,5Cy (1/6)Cx
C0 = [F / Km](2.8)
C= F/fasa/Km.... (2.9)
Dimana : d = diameter konduktor
T = ketebalan konduktor
t = ketebalan kulit pelindung
-
24
din = garis tengah isolasi diatas (overhead)
dc = garis tengah penghantar
= koefisien bahan dielektris (rata-rata 3,6 untuk isolasi
kertas diredam minyak)
Kapasitansi yang terdapat pada kabel tiga inti tanpa pelindung
dapat
dilihat di gambar dibawah ini.
Gambar 2.8 Kapasitansi dari kabel tiga inti
Sumber : Perencanaan SKUTM Univ.Petra
Dimana : C1 = kapasitansi pembungkus ke konduktor
C2 = kapasitansi konduktor ke konduktor
Pada dasarnya parameter-parameter kabel seperti R, L dan C
dapat
dihitung dengan perhitungan di atas, namun kita bisa langsung
melihat pada data
kabel karena sudah banyak produsen kabel yang menyertakan
spesifikasi kabel.
Lebih disarankan menggunakan data yang terdapat pada spesifikasi
kabel pabrik
untuk menghindari kesalahan dalam perhitungan menggunakan
rumus.
2.5.4 Impedansi (Z)
Saluran distribusi dalam mengirimkan energi listrik akan
memiliki
impedansi yang akan mempengaruhi aliran arus listrik. Impedansi
saluran
merupakan besaran yang penting dalam perhitungan hubung singkat
drop
tegangan dan aliran daya pada sebuah saluran tenaga listrik.
Impedansi
merupakan perbandingan antara tegangan terhadap arus.
-
25
.........................................................................(2.10)
Dimana : Z = Impedansi (/km)
V = Tegangan (volt)
I = Arus (Ampere)
Impedansi Suatu saluran dapat dituliskan,
Z = R + jX
Dimana : Z = Impedansi
R = Reaktansi
X = Raktansi
2.6 Penghantar Jaringan Tegangan Menengah
Konduktor berfungsi memindahkan energi listrik dari suatu tempat
ke
tempat yang lain. Bahan-bahan yang dipakai untuk konduktor harus
memenuhi
persyaratan-persyaratan sebagai berikut :
- Konduktifitasnya cukup baik.
- Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi.
- Koefisien muai panjangnya kecil.
- Modulus kenyalnya (modulus elastisitet) cukup besar.
Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain
:
- Logam biasa seperti tembaga, aluminium, besi, dan
sebagainya
- Logam campuran (alloy) adalah tembaga atau aluminium yang
diberi
campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain yang
gunanya
untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.
- Logam paduan (composite) yaitu dua jenis logam atau lebih
yang
dipadukan dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau
pengelasan
(welding).
-
26
2.6.1 Spesifikasi Penghantar Udara
Menurut SPLN 56-2_1994, jenis penghantar Saluran Listrik
Tegangan
Menengah (SLTM) untuk penghantar udara terdiri dari :
a. Penghantar udara AAAC, sesuai SPLN 41-8.
b. Penghantar udara berselubung AAAC-S, sesuai 41-10.
2.6.1.1 AAAC ( All Allumunium Alloy Conductor )
Merupakan penghantar aluminium campuran. Kabel tambaga jenis
ini
mempunyai ukuran antara 16 - 500 mm2, dengan bentuk fisiknya
berurat banyak.
Gambar 2.9 Konstruksi Alumunium Campuran (AAAC)
Sumber : SPLN 41-8_1981
Spesifikasi ini meliputi hantaran aluminiun campuran (MAC),
untuk
saluran udara tegangan rendah maupun tegangan menengah,
diregangkan pada
isolator-isolator diantara tiang-tiang yang khusus untuk maksud
ini . Hantaran ini
terbuat dari kawat-kawat alumuniun campuran yang dipilin, tidak
berisolasi dan
tidak berinti.
Ukuran diameter kawat : 1,50 sampai dengan 4,50 mm.
Kode pengenal
Contoh : AAAC 50 7/3
-
27
Menyatakan suatu hantaran alumunium keras yang dipilin bulat,
tidak
berisolasi dan tidak berinti baja, berluas penampang nominal 50
mm2 yang terdiri
dari pilinan 7 helai kawat alumunium yang masing-masing
berdiameter nominal 3
mm.
2.6.1.2 AAC ( All Allumunium Conductor )
Gambar 2.11 Hantaran Alumunium (AAC)
Sumber : SPLN 41-6_1981
Spesifikasi ini meliputi hantaran alumunium campuran (AAC),
untuk
saluran udara tegangan rendah maupun tegangan menengah,
diregangkan isolator
isolator diantara tiang tiang yang khusus untuk maksud ini.
Hantaran ini
terbuat dari kawat-kawat alumunium keras yang dipilin, tidak
berisolasi dan tidak
berinti baja
Kode pengenal
Contoh : AAC 50 7/3
Menyatakan suatu hantaran alumunium keras yang dipilin bulat,
tidak
berisolasidan tidak berinti baja, berluas penampang nominal 50
mm2 yang terdiri
dari pilinan 7 helai kawat alumunium yang masing-masing
berdiameter nominal 3
mm.
-
28
2.6.1.3 ACSR ( Allumunium Cable Steel Reinforced )
Gambar 2.11 Hantaran Alumunium Berpenguat Baja (ACSR)
Sumber : SPLN 41-7_198
Spesifikasi ini meliputi hantaran alumunium berpenguat baja
(ACSR),
untuk saluran udara tegangan rendah, menengah, maupun tegangan
tinggi
diregangkan pada isolator isolator diantara tiang tiang yang
khusus untuk
maksud ini. Hantaran ini terbuat dari kawat kawat alumunium
keras yang dipilin
berpenguat inti baja, tidak berisolasi.
Spesifikasi ini meliputi hantaran alumunium campuran (AAC),
untuk
saluran udara tegangan rendah maupun tegangan menengah,
diregangkan isolator
isolator diantara tiang tiang yang khusus untuk maksud ini.
Hantaran ini
terbuat dari kawat-kawat alumunium kera yang dipilin, tidak
berisolasi dan tidak
berinti baja.
Kode pengenal
Contoh : ACSR 95/15 26/2, 15-7/1, 67
Menyatakan suatu hantaran alumunium keras yang dipilin bulat,
berluas
penampang minimal 95 mm2 yang terdiri dari pilinan 26 helai
kawat alumunium
yang masing-masing berdiameter nominal 2,15 mm, berpenguatan
inti baja
berluas penampang nominal 15 mm2 yang terdiri dari 7 helai kawat
baja yang
masing-masing berdiameter nominal 1,67 mm.
-
29
2.6.2 Spesifikasi Kabel Tanah
Jenis penghantar Saluran Listrik Tegangan Menengah (SLTM)
untuk
penghantar udara menurut SPLN 56-2_1994 adalah kabel pilin
udara
berpenghantar alumunium berisolasi XLPE. diantaranya :
a. Kabel tanah berinti tunggal, berisolasi XLPE, berpelindung
termo plastik
yang dipasang sejajar/segitiga, sesuai SPLN 43-5.
b. Kabel tanah berinti tiga, berisolasi XLPE, berpelindung
tembaga atau
berpenghantar konsentris, berperisai baja serta berselubung
thermo plastic,
sesuai SPLN 43-5.
c. Kabel pilin tanah berinti tiga, berisolasi XLPE, berpelindung
tembaga
serta berselubung termo plastic, sesuai SPLN 43-5.
2.6.2.1 N2XSEFGbY / NA2XSEFGbY 12/20 (24) KV
Yaitu jenis kabel dengan tiga inti tembaga atau alumunium,
isolasi XLPE,
pelindung isolasi campuran semi-konduktif, pelindung metalic
pita spiral tembaga
yang saling berimpit, pelindung bagian dalamPVC, yang dilapisi
baja galvanis
bundar dan pita dengan pelapis perisai PVC. Kabel jenis ini
mempunyai ukuran
tegangan antara 7,2/36 kV
Gambar 2.12 Kabel N2XSEFGbY / NA2XSEFGbY (3 Cores)
Sumber : SUPREME Cable Medium Voltage XLPE Insulated Cable
-
30
Tabel 2.2 Spesifikasi Kabel N2XSEFGbY / NA2XSEFGbY
Nominal Cross Sectional Area mm 240
Conductor diameter (approx) mm 18.7
Nominal insulation thickness mm 5.5
Insulation diameter (approx) mm 31.3
Nominal armou thickness mm 0.8
Nominal sheath thickness mm 3.6
Overall cable diameter (approx) mm 85
Max. dc conductor resistance at 20C Ohm/km 0.125
Capacitance per-phase F/km 0.307
Inductance per-phase mH/km 0.302
Sumber : SUPREME Cable Medium Voltage XLPE Insulated Cable
2.6.2.2 N2XSEBY / NA2XSEBY 12 / 20 ( 24 ) KV
Gambar 2.13 Kabel N2XSEBY / NA2XSEBY (3 Cores)
Sumber : SUPREME Cable Medium Voltage XLPE Insulated Cable
Tabel 2.3 Spesifikasi Kabel N2XSEBY / NA2XSEBY
Nominal Cross Sectional Area mm 240
Conductor diameter (approx) mm 18.7
Nominal insulation thickness mm 5.5
-
31
Insulation diameter (approx) mm 31.3
Nominal armou thickness mm 0.8
Nominal sheath thickness mm 3.6
Overall cable diameter (approx) mm 86
Max. dc conductor resistance at 20C Ohm/km 0.125
Capacitance per-phase F/km 0.270
Inductance per-phase mH/km 0.289
Sumber : SUPREME Cable Medium Voltage XLPE Insulated Cable
2.6.2.3 N2XSEY / NA2XSEY 12/20 (24) KV
Gambar 2.14 Kabel N2XSEY / NA2XSEY (3 Cores)
Sumber : SUPREME Cable Medium Voltage XLPE Insulated Cable
Tabel 2.4 Spesifikasi Kabel N2XSEY / NA2XSEY
Nominal Cross Sectional Area mm 240
Conductor diameter (approx) mm 18.7
Nominal insulation thickness mm 5.5
Insulation diameter (approx) mm 31.3
Nominal sheath thickness mm 2.1
Overall cable diameter (approx) mm 80
Max. dc conductor resistance at 20C Ohm/km 0.125
-
32
Capacitance per-phase F/km 0.270
Inductance per-phase mH/km 0.292
Sumber : SUPREME Cable Medium Voltage XLPE Insulated Cable
2.6.2.4 N2XSY / NA2XSY 12/20 (24) KV
Gambar 2.15 Kabel N2XSY / NA2XSY (1 Core)
Sumber : SUPREME Cable Medium Voltage XLPE Insulated Cable
Tabel 2.5 Spesifikasi Kabel Kabel N2XSY / NA2XSY
Nominal Cross Sectional Area mm 240
Conductor diameter (approx) mm 18.7
Nominal insulation thickness mm 5.5
Insulation diameter (approx) mm 31.3
Nominal sheath thickness mm 2.1
Overall cable diameter (approx) mm 38
Max. dc conductor resistance at 20C Ohm/km 0.125
Capacitance per-phase F/km 0.270
Inductance per-phase
Triangle
Sejajar
mH/km
0.330
0.515
-
33
2.6.3 Kode Pengenal
Dipasaran biasanya kabel tanah ditulis dengan kode huruf yang
memiliki
keterangan tersendiri. Untuk menjelaskan hal tersebut, maka
dibawah ini akan
dijelaskan mengenai keterangan kode yang terdapat pada
kabel.
Tabel 2.6 Kode Pengenal Kabel 1
Huruf
Kode Komponen
N Kabel jenis standar dengan tembaga sebagai penghantar
NA Kabel jenis standar dengan alumunium sebagai penghantar
2X Isolasi XLPE (polietilen ikat silang)
C Penghantar tembaga konsentris
Y Selubung dalam PVC
2Y Selubung luar PE (poli etilen)
Y Selubung luar PVC
FGb Perisai kawat alumunium pipih
RGb Perisai kawat alumunium bulat
B Perisai pita alumunium
Cm Penghantar dipilin bulat dipadatkan
rs Penghantar bulat terdiri dari sektor-sektor
Sumber : SPLN 43-5-4_1995
Tabel 2.7 Kode Pengenal Kabel 2
Huruf
Kode Komponen
NF Kabel pilin jenis standar dengan tembaga sebagai
penghantar
NFA Kabel pilin jenis standar dengan alumunium sebagai
penghantar
2X Isolasi XLPE (poli etilen ikat silang)
S Lapisan kawat tembaga pada masing-masing inti
2Y Selubung luar PE (poli etilen)
-
34
Y Selubung luar PVC
Cm Penghantar dipilin bulat dipadatkan
Sumber : SPLN 43-5-1_1995
Tabel 2.8 Kode Pengenal Kabel 3
Huruf
Kode Komponen
SE Lapisan tembaga pada masing-masing inti
CE Laisan tembaga konsentris pada bagian luar
F Perisai kawat baja pipih
R Perisai kawat baja bulat
Rm Penghantar bulat berkawat banyak
Sumber : Rancang Bangun Simulator SKTM