MATA KULIAH :

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.. 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.

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 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 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 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: 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.

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.

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 ACa. 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.

8. Cara menentukan masing-masing fasa/kode berdasarkan tegangan listriknya yaitu : Berikut adalah kode huruf yang digunakan untukmengenali masing-masing jenis kabel listriknya : N Na Y F R Gb Re Rm Sc Sm : Kabel jenis standar dengan penghantar tembaga. : Kabel jenis standar dengan penghantar alumunium. : Isolasi atau selubung PVC. : Perisai kawat baja pipih. : Perisai kawat baja bulat. : Spiral pita baja : Penghantar padat bulat. : Penghantar bulat kawat banyak. : Penghantar bulat bentuk sector. : 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 VL-N Cos : 380 V : 220 V : Faktor daya system

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

8.Menentukan dan mengatasi kerugian tegangan nilai dari Gardu Induk ke Gardu Distribusi dan terus ke konsumen. Misalkan diketahui: dl A Pvar P V Cos Vd : 370,60086 meter (Panjang Kabel dengan Kesalahan Absolute 3 Meter) : 150mm2 (Luas Penampang Kabel) : 3734 (Daya Reaktif) : 250000 Watt (Daya Terpakai) : 20,4 kV (Tegangan) : 1 (Kondisi Ideal) : 5% (Maksimal)

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 :

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 berikut: No MACAM SISTEM PENDINGIN (Menurut IEC 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. tahun 1976) AN AF ONAN ONAF OFAN OFAF OFWF MEDIA DIDALAM TRAFO DILUAR TRAFO Sirkulasi Sirkulasi Sirkulasi Sirkulasi Alamiah Paksa Alamiah Paksa paksa (forced). Macam-macam sistim pendingin trafo berdasarkan media dan cara pengalirannya dapat diklasifikasikan sebagai

Minyak Minyak -

Minyak Minyak Minyak

Udara Udara Udara -

Udara Udara Udara 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. Tujuan utama dari adanya pentanahan adalah menciptakan jalur yang lowimpedance (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: c. Grounding sistem, dipakai untuk sistem grounding, artinya pentanahan untuk seluruh instalasi. d. 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: 4. Batang penangkal petir 5. Kabel konduktor 6. 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.f.

Switch Yard adalah suatu komponen tenaga listrik yang berfungsi untuk

menaikkan tegangan generator menjadi tegangan transmisi.g. Andongan adalah Lengkungan kawat penghantar antar tiang. h. Meger adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk mengukur ketahanan

isolasi dan bushing pada transformator.