BAB 1 :

PENDAHULUAN

1. Pengertian Sistem Tenaga Listrik

Secara umum sistem tenaga listrik terdiri dari :

Pusat Pembangkit Listrik (Power Plant); Yaitu tempat energi listrik

pertama kali dibangkitkan, dimana terdapat turbin sebagai penggerak

mula (Prime Mover) dan generator yang membangkitkan listrik.

Biasanya dipusat pembangkit listrik juga terdapat gardu induk.

Peralatan utama pada gardu induk antara lain : transformer, yang

berfungsi untuk menaikan tegangan generator (11,5 kV) menjadi

tegangan transmisi /tegangan tinggi (150kV) dan juga peralatan

pengaman dan pengatur. Jenis pusat pembangkit yang umum antara

lain PLTA (pembangkit Listrik Tenaga Air), PLTU (Pusat Listrik Tenaga

Uap), PLTG (Pusat Listrik Tenaga Gas), PLTN (Pusat Listrik Tenaga

Nuklir).

Transmisi Tenaga Listrik; Merupakan proses penyaluran tenaga listrik

dari tempat pembangkit tenaga listrik (Power Plant) hingga Saluran

distribusi listrik (substation distribution) sehingga dapat disalurkan

sampai pada konsumer pengguna listrik.

Sistem Distribusi; Merupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari :

Pusat Pengatur (Distribution Control Center, DCC), saluran tegangan

menengah (6kV dan 20kV, yang juga biasa disebut tegangan distribusi

primer) yang merupakan saluran udara atau kabel tanah, gardu

distribusi teganga menengah yang terdiri dari panel-panel pengatur

tegangan menengah dan trafo sampai dengan panel-panel distribusi

tegangan rendah (380V, 220V) yang menghasilkan tegangan kerja/

tegangan jala-jala untuk industri dan konsumen.

1

Tenaga listrik dibangkitkan pada dalam pusat-pusat pembangkit listrik

(power plant) seperti PLTA, PLTU, PLTG, dan PLTD lalu disalurkan melalui

saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh

transformator step-up yang ada dipusat listrik. Saluran transmisi tegangan

tinggi mempunyai tegangan 70kV, 150kV, atau 500kV. Khusus untuk

tegangan 500kV dalam praktek saat ini disebut sebagai tegangan ekstra

tinggi. Setelah tenaga listrik disalurkan, maka sampailah tegangan listrik ke

gardu induk (G1), lalu diturunkan tegangannya menggunakan transformator

step-down menjadi tegangan menengah yang juga disebut sebagai tegangan

distribusi primer. Kecenderungan saat ini menunjukan bahwa tegangan

distribusi primer PLN yang berkembang adalah tegangan 20kV.

Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer atau

jaringan Tegangan Menengah (JTM), maka tenaga listrik kemudian

diturunkan lagi tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan

rendah, yaitu tegangan 380/220 volt, lalu disalurkan melalui jaringan

Tegangan Rendah (JTR) ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN.

Pelanggan pelanggan dengan daya tersambung besar tidak dapat

dihubungkan pada Jaringan Tegangan Rendah, melainkan dihubungkan

langsung pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula pelanggan

yang terhubung pada jaringan transmisi, tergantung dari besarnya daya

tersambung.

Setelah melalui jaringan Tegangan menengah, jaringan tegangan

rendah dan sambungan Rumah (SR), maka tenaga listrik selanjutnya melalui

alat pembatas daya dan kWh meter. Rekening listrik pelanggan tergantung

pada besarnya daya tersambung serta pemakaian kWh nya. Setelah melalui

kWh meter, tenaga listrik lalu memasuki instalasi rumah,yaitu instalasi milik

pelanggan. Instalasi PLN umumnya hanya sampai pada kWh meter, sesudah

kWh meter instalasi listrik umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Dalam

instalasi pelanggan, tenaga listrik langsung masuk ke alat-alat listrik milik

pelanggan seperti lampu, kulkas, televisi, dam lain-lain. Pada makalah ini

hanya akan dibahas pada bagian sistem transmisi tenaga listrik.

2

BAB 2 :

INSTALASI TEGANGAN MENENGAH

1. Instalasi Tegangan Menengah adalah suatu instalasi yang digunakan untuk

penyaluran listrik kepada konsumen, tegangan yang disalurkan adalah

tegangan menengah yaitu 6kV hingga 20kV. Dari Gardu Induk ke Gardu

Distribusi,

2. Blok diagram aliran tegangan menengah:

3

3.. Sistem distribusi Instalasi Tegangan Menengah :

Sistem Distribusi Radial :

Suatu saluran yang dikondisikan untuk bentuk dasar dan bentuk saluran yang

sederhana. Sumber daya pada tipe ini hanya berasal dari satu titik, salurannya

dicabang- cabang menuju ke titik beban antara titik sumber dengan titik beban

hanya ada satu pilihan saluran. Saluran radial ini memiliki kelemahan yaitu akan

terjadi pemadaman total pada seluruh beban yang ditanggung oleh satu-satunya

saluran tersebut karena tidak ada saluran yang lain sebagai pengganti. Tipe ini

biasanya cocok untuk daerah-daerah pedesaan atau untuk rumah tangga yang

tidak memerlukan tingkat kontinuitas pelayanan yang tinggi.

Sistem distribusi radial ini biasanya banyak digunakan karena bentuk sistem

ini sederhana meskipun keandalan dari sistem radial ini rendah. Pada sistem ini

terdapat saluran/ penyulang utama (main feeder) dari Gardu Induk (Substation)

yang bercabang-cabang menjadi lateral feeder, dan lateral feeder tersebut

bercabang lagi membentuk sublateral feeder. Tipe ini hanya memiliki satu

sumber dan tidak ada alternatif sumber lain (alternate source). Kondisi demikian

menyebabkan terjadinya pemadaman total pada seluruh beban apabila terjadi

gangguan pada sumber, karena tidak adanya sumber lain yang berfungsi

sebagai back-up. Oleh karena itu, tipe ini cocok diterapkan pada beban-beban

kelas rumah tangga dan listrik pedesaan pada umumnya yang tidak menuntut

kontinuitas penyaluran daya dengan tingkat keandalan yang tinggi.

4

Sistem Distribusi Radial

4.. Komponen Instalasi Tegangan Menengah:

Switch Yard, Meger, Trafo, Arester, Relai, Pemutus Tegangan (PMT), Busbar,

Circuit Breaker

5. Instalasi tegangan menengah

a. lewat udara yaitu pemasangan instalasi berupa penghantar yang dilewatkan

udara. Untuk menyokong penghantar tersebut digunakan tiang listrik.

b. lewat bawah tanah yaitu suatu pemasangan instalasi berupa penghantar

yang dilewatkan di bawah tanah. Sehingga tidak diperlukan tiang penyokong

untuk salurannya. Biasanya ini dilakukan jika jarak antara gardu induk ke gardu

distribusi untuk disalurkan ke konsumen itu tidak terlalu jauh.

6. Gangguan yang terjadi pada instalasi tegangan menengah antara lain:

Jika dalam suatu jaringan masih sedikit terdapat daya reaktif di sekitar

beban atau bahkan tidak ada, maka akan berakibat faktor daya menurun, susut

daya besar, dan jatuh tegangan pada ujung saluran meningkat. Hal ini karena

5

seluruh arus reaktif dipikul oleh generator, sehingga akan mengalir arus reaktif

pada jaringan.

a. Gangguan beban lebih

Penyelesaian : Langkah awal untuk mengantisipasi dalam

gangguan ini yaitu memasang proteksi. Gunanya

yaitu melindungi peralatan yang ada pada gardu

atau instalasi tegangan menengah. Setelah itu

perlu adanya manajemen sisi beban (Demand Side

Management) untuk mengatur aliran beban agar

tidak terjadi beban lebih.

b. Gangguan hubung singkat

Penyelesaian : Langkah awal untuk mengantisipasi dalam

gangguan ini yaitu memasang proteksi. Gunanya

yaitu melindungi peralatan yang ada pada gardu

atau instalasi tegangan menengah.

c. Gangguan tegangan lebih

Penyelesaian : Langkah awal untuk mengantisipasi dalam

gangguan ini yaitu memasang proteksi. Gunanya

yaitu melindungi peralatan yang ada pada gardu

atau instalasi tegangan menengah. Setelah itu

perlu adanya manajemen sisi beban (Demand Side

Management) untuk mengatur aliran beban agar

tidak terjadi beban lebih.

5. Macam-macam Pemutus aliran arus listrik otomatis :

a. MCB (Miniatur Circuits Breaker)

Adalah merupakan suatu alat sistem proteksi yang dapat melindungi kabel

terhadap beban lebih dan hubung singkat, melindungi terhadap gangguan

6

isolasi, dan dapat mencapai aliran arus puncak tanpa adanya pemanasan

berlebih. Proteksi ini dapat dilakukan oleh MCB karena MCB mempunyai:

- Mechanic sistem yang berfungsi untuk membuka dan menutup looping circuit

-Lembaran bimetal yang berfungsi untuk pengaman beban lebih

-Magnetic trip unit yang berfungsi sebagai pengaman hubung singkat (short

circuits)

b. ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker)

Adalah MCB yang telah dilengkapi dengan rangkaian deteksi arus bocor

yang mampu mencegah bahaya akibat sengatan listrik kepada seseorang. Alat

ini bekerja dengan mendeteksi apakah ada perbedaan arus yang mengalir pada

kawat listrik.

ELCB adalah sebuah alat pemutus ketika terjadi kontak antara arus positif,

arus negatif dan grounding pada instalasi listrik. Dan yang lebih penting lagi

ELCB bisa memutuskan arus listrik ketika terjadi kontak antara listrik dan tubuh

manusia.perlu kita ketahui, bahwa listrik sangat penting perannnya dalam

kehidupan sehari-hari.Tapi kita juga harus mewaspadai bahaya dari arus listrik.

Efek dari sengatan listrik sangat bervareasi dari cacat fisik dan psikis sampai

pada membawa korban jiwa. Telah banyak kasus yang terjadi di sekitar kita

meninggalnya seseorang karna tersengat arus listrik. Mungkin ELCB patut kita

perhitungkan untuk tingkat keamanan di rumah kita, baik untuk keamanan

keluarga kita dari sengatan listrik maupun untuk instalasi listrik di rumah kita.

Cara kerja ELCB ketika terjadi kontak antara listrik dan tubuh manusia, maka

arus akan mengalir melalui tubuh manusia ke grounding atau bumi maka akan

terjadi perbedaan total arus yang melewati ELCB sehingga akan memicu alat

tersebut memutuskan arus listrik seketika.

6. Tiang yang dipegunakan pada Instalasi Tegangan Menengah :

Tiang logam atau besi adalah

Tiang listrik yang digunakan dalam saluran udara. Tiang logam/besi

biasanya digunakan untuk saluran di wilayah yang keadaan tanahnya stabil dan

tidak terletak di dekat pesisir pantai karena akan berakibat korosif oleh angin laut.

Sedangkan tiang beton (berinti besi) adalah tiang listrik yang digunakan untuk

7

mengalirkan listrik saluran udara. Tiang jenis ini biasanya digunakan wilayah

yang keadaan topografi tanahnya kurang stabil. Bias dikatakan tanah tersebut

gembur. Misalnya di wilayah persawahan, sehingga perlu adanya pondasi yang

kuat. Selain itu penggunaan jenis tiangini cocok di wilayahpesisir pantai. Karena

tidak menimbulkan korosif di bagian tiang yang disebabkan oleh angin laut.

7. Sistem pentanahan (grounding) :

Adalah sistem pengamanan terhadap perangkat-perangkat yang

mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari lonjakan listrik, petir dll. Jika

tegangan kerjanya melebihi 50V perlu diberi pengaman pentanahan atau

dilindungi dengan isolasi ganda.

Tujuan utama dari adanya pentanahan :

Adalah menciptakan jalur yang low-impedance (tahanan rendah)

terhadap permukaan bumi untuk gelombang listrik dan transient voltage.

Penerangan, arus listrik, circuit switching dan electrostatic discharge adalah

penyebab umum dari adanya sentakan listrik atau transient voltage. Sistem

pentanahan yang efektif akan meminimalkan efek tersebut, serta bertujuan untuk

mengurangi beda tegangan dan supaya arus yang timbul jika hubung singkat

terjadi dapat langsung mengalir ke titik bintang dari jaringan suplai, jadi

diharapkan pengaman-pengaman lebur yang digunakan akan putus dalam waktu

singkat. Tindakan pentanahan dalam bangunan terdiri atas beberapa jenis, yaitu:

a. Grounding sistem, dipakai untuk sistem grounding, artinya

pentanahan untuk seluruh instalasi.

b. Grounding peralatan, dipakai untuk sistem grounding equipment,

artinya pentanahan untuk semua bagian logam dari instalasi

tegangan rendah di semua tempat yang pada keadaan normal tidak

boleh bertegangan, harus dihubungkan dengan tanah.

5. a. Penangkal petir / arester adalah rangkaian jalur yang difungsikan sebagai

jalan bagi petir menuju ke permukaan bumi, tanpa merusak benda-benda yang

dilewatinya. Ada 3 bagian utama pada penangkal petir:

8

1. Batang penangkal petir

2. Kabel konduktor

3. Tempat pembumian

b. Petir atau halilintar adalah gejala alam yang biasanya muncul pada musim

hujan di mana di langit muncul kilatan cahaya sesaat yang menyilaukan biasanya

disebut kilat yang beberapa saat kemudian disusul dengan suara menggelegar

sering disebut Guruh. Perbedaan waktu kemunculan ini disebabkan adanya

perbedaan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya.

c. Switch Yard adalah suatu komponen tenaga listrik yang berfungsi untuk

menaikkan tegangan generator menjadi tegangan transmisi.

d. Andongan adalah Lengkungan kawat penghantar antar tiang.

e. Meger adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk mengukur ketahanan isolasi

dan bushing pada transformator.

7. Jenis-jenis Kabel yang digunakan dalam Instalasi Tegangan Menengah :

1. Kabel NYY

Kabel ini dirancang untuk instalasi tetap dalam tanah yang harus

diberikan pelindung khusus (misalnya :duct, pipa baja PVC, atau besi baja).

Instalasi ini bias ditempatkan di luar ataupun di dalam ruangan baik dalam

kondisi basa ataupun kering. KAbel inimemiliki selubung PVC berwarna hitam

, terdiri dari 1-4 urat denganpenampang luar mencapai 56 mm.

2. Kabel NYFGbY

Kabel jenis inibiasanya digunakan untuk sirkuit power distribusi baik

dalam kondisi kering ataupun basah. Dengan adanya pelindung kawat pita

baja yang digalvanisasi, kabelinimemungkinkan ditanam langsung ke dalam

tanah tanpa pelindung tambahan. Isolasi dibuat tanpa warna dan tiga urat

dibedakan dengan non-strip, 1-strip, dan 2-strip. Kabelinimemiliki selubung

berwarna merah dengan penampangluar mencapai 57 mm.

9

3. Kabel NYM

Kabel ini hanya direkomendasikan khusus untuk instalasi tetap di

dalam bangunan yang penempatannya bias di dalam atau di luar plester

tembok ataupun dalam pipa pada ruang kering atau lembab. Kabelini tidak

diizinkan diluar rumah yang langsung terkena panas dan hujan ataupun

langsung ditanam di dalam tanah.

4. Kabel NYA

Kabel jenis ini dirancang dan direkomendasikan untuk digunakan pada

instalasi tetap dalam kotak distribusi atau rangkaian pada panel. Pemasangan

kabelini hanya diperbolehkan pada tempat yang kering saja dan tidak

direkomendasikan dipasang pada tempat yang basah atau langsung terkena

cuaca.

5. Kabel NYAF

Kabel jenis ini dirancang dan direkomendasikan untuk instalasi di dalam pipa,

duct, atau di dalam kotak distribusi. Karena sifatnya yang fleksibel, kabelini

sangat cocok untuk tempat yang memunyai belokan yang tajam. Kabel

denganukuran kurang dari 1.5 mm ini hanya boleh diinstalasikan di dalam

peralatan ataupun papan [engontrol dan tidak diperbolehkan dipasang untuk

instalasi tetap.

6. Kabel Tembaga Telanjang (BBC)

Untuk saluran distribusi udara yang direntangkan di antara tiang-tiang dan

isolator-isolator yang khusus dirancang untuk itu. Selain itu bias juga

digunakan untuk hantaran pentanahan (grounding).

7. Twistet Cable Saluran Rumah

Kabel jenisini dikhususkan untuk saluran dan jaringan distribusi ke

konsumen. Dengan adanya bahan penghantar dari jenis tembaga jenis

setengah keras atau keras, maka kabel in imemungkinkan dapat digantung

diantara tiang tanpa penunjang khusus. Zat karbon hitam yang terdapat pada

isolasi memungkinkan ketahanannya terhadap cuaca tropis.

10

8. Twisted Cable Jaringan Distribusi Tegangan Rendah

Kabel jenis ini dikhususkan untuk jaringan distribusi tegangan rendah yang

lebih praktis dari pada hantaran telanjang. Dengan adanya penunjang yang

sekaligus sebagai netral, kabelinimemungkinkan untuk ditegangkan. Sesuai

kebutuhan kabel ini bias dilengkapi dengan saluran penerangan jalan yang

biasanya terdiri dari dua urat 16 mm.

9. Kabel N2XSY

Kabel jenisini sering digunakan untuk jaringan distribusi tegangan menengah,

dengan konduktor yang terbuat dari tembaga.

7. Aliran listrik AC

a. Aliran 1 fasa

adalah aliran listrik yang hanya memiliki satu line yang mengandung

tegangan. Dengankata lain bila diuji, hanya ada tegangan Fasa ke Netral (L-N)

saja. Berdasarkan tegangandan frekuensi yang ada di Indonesia yaitu

220V/50Hz.

b. Aliran 3 fasa

adalah aliran listrik yang memiliki tiga line yang mengandung

tegangan. Bisa dikatakan juga bahwa jika diuji ada tegangan antar Fasa (L-L)

dan tegangan Fasa ke Netral (L-N) dengan beda Fasanya yaitu 1200 .

Tegangan antar Fasa (L-L) adalah 380V/50Hz dan tegangan Fasa ke

Netralnya (L-N) adalah 220V/50Hz. Untuk menentukan daya guna dan daya

semu yang diperbolehkan yaitu dengan cara menggunakan perhitungan.

11

8. Cara menentukan masing-masing fasa/kode berdasarkan tegangan

listriknya yaitu :

Berikut adalah kode huruf yang digunakan untukmengenali masing-masing jenis

kabel listriknya :

N : Kabel jenis standar dengan penghantar tembaga.

Na : Kabel jenis standar dengan penghantar alumunium.

Y : Isolasi atau selubung PVC.

F : Perisai kawat baja pipih.

R : Perisai kawat baja bulat.

Gb : Spiral pita baja

Re : Penghantar padat bulat.

Rm : Penghantar bulat kawat banyak.

Sc : Penghantar bulat bentuk sector.

Sm : Penghantar kawat banyak bentuk sektor.

Besarnya tegangan listrik yang sesuai dengan bentuk atau jenis kabelnya

yaitu dapat ditentukan dengan cara :

Daya total beban (P) untu group/area sub-distribusi harus diketahui sehingga

dapat dicari arus yang lewat.

Untuk beban tiga fasa :

Untuk beban satu fasa :

Di mana :

VL-L : 380 V

VL-N : 220 V

Cos φ : Faktor daya system

Kalikan nilai I dengan safety factor yang bernilai 1.7 dan kemudian konversikan

sesuai dengan table.

12

8.Menentukan dan mengatasi kerugian tegangan nilai dari Gardu Induk ke

Gardu Distribusi dan terus ke konsumen.

Misalkan diketahui:

dl : 370,60086 meter (Panjang Kabel dengan Kesalahan

Absolute 3 Meter)

A : 150mm2 (Luas Penampang Kabel)

Pvar : 3734 (Daya Reaktif)

P : 250000 Watt (Daya Terpakai)

V : 20,4 kV (Tegangan)

Cosφ : 1 (Kondisi Ideal)

Vd : 5% (Maksimal)

13

Dari hasil perhitungan drop tegangan diperoleh nilai drop tegangan 0,76 %,

sehingga dengan ketelitian absolut GPS 3 meter pada pengukuran koordinat

tiang, sambungan dan gardu induk maka pengaruh terhadap rugi tegangan

masih berada dalam batas toleransi.

Pengukuran panjang kabel dengan toleransi ± 3 meter masih dapat ditoleransi

(tidak menambah) pemasangan peralatan pada tiang distribusi ataupun pada GI.

Jika dihitung toleransi 5% terhadap kesalahan panjang kabel yang

diperbolehkan, diperoleh kesalahan yang diijinkan 9.398 meter (pada saluran

20kV atau jaringan tegangan menengah tiga fasa dengan menggunakan 3

kabel). Sesuai dengan perhitungan dengan menggunakan rumus berikut :

14

9.. Sistem Pendingin

Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi

besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu

yang berlebihan, akan merusak isolasi di dalam trafo, maka untuk mengurangi

kenaikan suhu yang berlebihan tersebut trafo perlu dilengkapi dengan sistem

pendingin untuk menyalurkan panas keluar trafo. Media yang digunakan pada

sistem pendingin dapat berupa: Udara/gas, minyak dan air. Pengalirannya

(sirkulasi) dapat dengan cara :  Alamiah (natural) dan tekanan/paksaan (forced).

Pada cara alamiah (natural), pengaliran media sebagai akibat adanya

perbedaan suhu media dan untuk mempercepat perpindahan panas dari

media tersebut ke udara luar diperlukan ruang perpindahan panas yang

lebih luas antara media (minyak-udara/gas), dengan cara melengkapi trafo

dengan sirip-sirip (radiator). Bila diinginkan/dikehendaki penyaluran panas

yang lebih cepat lagi, cara natural/alamiah tersebut dapat diperlengkapi

dengan peralatan unluk mempercepat sirkulasi media pendingin dengan

pompa-pompa sirkulasi minyak, udara dan air, dan cara ini disebut

pendingin paksa (forced). Macam-macam sistim pendingin trafo

berdasarkan media dan cara pengalirannya dapat diklasifikasikan sebagai

berikut:

15

No MACAM

SISTEM

PENDINGIN

(Menurut IEC

tahun 1976)

MEDIA

DIDALAM TRAFO DILUAR TRAFO

Sirkulasi

Alamiah

Sirkulasi

Paksa

Sirkulasi

Alamiah

Sirkulasi

Paksa

1. AN - - Udara -

2. AF - - - Udara

3. ONAN Minyak - Udara -

4. ONAF Minyak - - Udara

5. OFAN - Minyak Udara -

6. OFAF - Minyak - Udara

7. OFWF - Minyak - Air

7. Sistem pentanahan (grounding) adalah sistem pengamanan terhadap

perangkat-perangkat yang mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari

lonjakan listrik, petir dll. Jika tegangan kerjanya melebihi 50V perlu diberi

pengaman pentanahan atau dilindungi dengan isolasi ganda.

16

DAFTAR PUSTAKA

http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=makalah+tegangan+menengah&source=web&cd=10&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwipq6imxNPJAhUHI44KHSUSA50QFghTMAk&url=http://staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/papertransmissionofelectricalenergy.pdf&usg=AFQjCNE_tFvnJvw2OBLlGVZ0uXvZHthWXghttp://www.google.co.id/search?rlz=1C1_____enID564ID564&aq=f&sourceid=chrome&ie=UTF-8&q=makalah+tegangan+menengahhttp://www.google.co.id/search?rlz=1C1_____enID564ID564&aq=f&sourceid=chrome&ie=UTF-8&q=makalah+tegangan+menengah#q=instalasi+tegangan+menengahhttp://www.academia.edu/11361579/materi_instalasi_tegangan_menengah

17