Sistem 3 PhasaSimon Patabang, ST., MT.

Fak. TeknikJurusan Teknik Elektro

Universitas Atma Jaya Makassar

Pendahuluan

• PLN mengaplikasikan sistem 3-phase dalam keseluruhan sistem kelistrikannya, mulai dari pembangkitan, transmisi daya hingga sistem distribusi.

• Sistem 3-phase secara umum lebih ekonomis dalam penghantaran daya listrik, dibanding dengan 1-phase untuk ukuran penghantar yang sama karena :1. Dapat menghantarkan daya listrik yang lebih

besar.2. Dapat mensuplay daya ke beban yang

membutuhkan daya listrik besar seperti motor-motor listrik.

Sistem kelistrikan PLN secara umum dibagi dalam 3 bagian besar :1. Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik

Terdiri dari pembangkit-pembangkit listrik yang tersebar di berbagai tempat, dengan jenis-jenisnya antara lain yang cukup banyak adalah

• PLTA (menggunakan sumber tenaga air) • PLTU (menggunakan sumber batubara) • PLTG (menggunakan sumber dari gas alam) • PLTGU (menggunakan kombinasi antara gas alam dan uap)

Pembangkit-pembangkit tersebut mengubah sumber-sumber alam tadi menjadi energi listrik.

2. Sistem Transmisi Daya

• Energi listrik yang dihasilkan dari berbagai pembangkit tadi harus langsung disalurkan karena energi listrik sebesar itu tidak bisa disimpan dalam baterai.

• Kapasitas baterai terbatas untuk menyimpan energi yang sangat besar dan menjadi sangat tidak ekonomis.

• Misalnya : accu 12Vdc dengan kapasitas 50Ah akan menyimpan energi listrik maksimal kira-kira 600 Watt untuk pemakaian penuh selama 1 jam. Sedangkan total pemakaian daya listrik untuk jawa-bali bisa melebihi 15,000 MW (15,000,000,000 Watt). Jadi….tidak mungkin disimpan dalam baterai.

• Oleh sebab itu, suplai energi listrik harus sesuai dengan permintaan pada saat itu juga

• Karena itu sistem transmisi daya listrik dibangun untuk menghubungkan pembangkit-pembangkit listrik yang tersebar tadi dan menyalurkan listriknya langsung saat itu juga ke pelanggan-pelanggan listrik.

• Saluran penghantarannya dikenal dengan nama SUTT (Saluran Udara Tegangan Tinggi), SUTET (Saluran Udara Tegangan Extra Tinggi) dll.

3. Sistem Distribusi Daya Listrik

• Dengan sistem transmisi, listrik akan sampai ke pelanggan-pelanggannya (terutama perumahan) dengan terlebih dahulu melalui Gardu Induk dan kemudian Gardu Distribusi.

• Gardu Induk mengambil daya listrik dari sistem transmisi dan menyalurkan ke Gardu-gardu distribusi yang tersebar ke berbagai daerah perumahan.

• Pada gardu distribusi, terdapat trafo distribusi yang menyalurkan listrik langsung ke rumah-rumah dengan melewati JTR (Jaringan Tegangan Rendah).

• Listrik 3-phase adalah listrik AC (alternating current) yang menggunakan 3 penghantar yang mempunyai tegangan sama tetapi berbeda dalam sudut phase sebesar 120.

• Ada 2 macam hubungan dalam koneksi 3 penghantar tadi : 1. Hubungan bintang (“Y” atau star) dan 2. Hubungan delta.

• Sesuai bentuknya, yang satu seperti huruf “Y” dan satu lagi seperti simbol “delta” atau segitiga.

Sistem 3 Phase

Hubungan Bintang

1. Hubungan Bintang

• Titik netral di-tanahkan• Tegangan 3-fasa mempunyai magnitudo yg sama.• Perbedaan fasa antar tegangan adalah 120°.

• Hubungan bintang digambarkan dengan bentuk huruf Y. • Terdiri dari 3 kabel sebagai saluran (line) arus ke beban.

Untuk membedakan ketiga kabel saluran umumnya diberi simbol R, S, dan T atau a, b, dan c.

• Arus yang mengalir pada tiap saluran disebut arus line (IL) dan tegangan antar 2 buah saluran disebut Tegangan line (VL)

• Arus yang mengalir pada tiap saluran sama dengan arus yang mengalir pada tiap phasanya sedangkan Tegangan saluran VL sama dengan √3 Vp, VL= √3 Vp

• Titik pertemuan dari masing-masing phase disebut dengan titik netral.

Jenis Tegangan 3 Phasa

Ada 2 macam tegangan listrik yang dikenal dalam sistem 3-phase ini : 1. Tegangan antar phase (Vpp : voltage phase to

phase atau Voltage line to line) 2. Tegangan phase ke netral (Vpn : Voltage phase to

netral atau Voltage line to netral).

Sistem tegangan yang digunakan PLN pada trafo distribusi JTR (380V/220V), dengan titik netral ditanahkan seperti pada gambar berikut.

Hubungan Tegangan phasa dengan Tegangan Saluran dan Tegangan netral:

Sistem Berbeban :

Jaringan Tegangan Rendah

• Beban tiap saluran dinyatkan dengan Impedansi beban misalnya Za, Zb, Zc

• Setiap sumber tegangan mensuplai arus saluran (arus jala-jala) ke beban.

• Besarnya arus line dinyatakan sebagai:

Arus Netral pada sistem 3-phase• Salahsatu karakteristrik sistem 3-phase adalah bila sistem

3-phase tersebut mempunyai beban yang seimbang, maka besaran arus phase di penghantar R-S-T akan sama sehingga In (arus netral) = 0 Ampere.

• Misalnya pada gambar diatas, ketiga rumah mempunyai beban yang identik seimbang. Maka arus netral sebagai penjumlahan dari ketiga arus phase tersebut akan menjadi :

• Ir + Is + It = In –> Bila beban seimbang maka Ir = Is = It dan In = 0 Ampere. Sistem penjumlahannya adalah penjumlahan secara vektor.

• Jika Beban Setimbang (Za = Zb = Zc) maka:

• Faktanya, beban seimbang dari ketiga phase hampir tidak ada, karena beban listrik setiap rumah belum tentu sama.

• Bila terjadi ketidakseimbangan beban, maka besar arus listrik setiap saluran tidak sama, akibatnya arus netral tidak lagi sebesar 0 Ampere. Semakin tidak seimbang bebannya, maka arus netral akan semakin besar.

Beban Setimbang

• Dalam keadaan beban setimbang, daya 3 phasa adalah :

P = √3 VI cos Dimana :V = tegangan saluranI = arus saluran

Hubungan Delta

• Sistem Delta hanya mempunyai satu macam tegangan, yakni LINE to LINE ( VLL )

• Sistem mempunyai dua arus :1. Arus saluran2. Arus fasa

Arus fasa adalah:

Arus Saluran (line) :

Pada beban setimbang:

Perhitungan Daya 3-Fasa

• Daya 3-Fasa merupakan jumlahan dari daya 1-Fasa

• Jika beban setimbang:

• Sistem Bintang:

• Sistem Delta:

Pengukuran

• Pada sistem 4-kawat, daya nyata (P) diukur dengan tiga buah watt-meter 1-fasa.

• Dalam sistem 3-kawat, daya nyata diukur dengan dua buah watt-meter 1-fasa. Wattmeter disuplai oleh tegangan LINE to LINE.

Diagram Pengukuran Daya Pada KWh 3-Phasa

Diagram Pengukuran Daya Pada KVarh 3-Phasa

Sekian