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