SUB STATION

3.1.            Pengertian dan Fungsi Distribusi Tenaga Listrik

3.1.3.      Pengertian Distribusi Tenaga Listrik

Sistem Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Sistem distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar (Bulk Power Source) sampai ke konsumen. Jadi fungsi distribusi tenaga listrik adalah :

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 jaringandistribusi.

Tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik besar dengan tegangan dari 11 kV sampai 24 kV dinaikan tegangannya oleh gardu induk dengan transformator penaik tegangan menjadi 70 kV ,154kV, 220kV atau 500kV kemudian disalurkan melalui saluran transmisi.  Tujuan menaikkan tegangan ialah untuk memperkecil kerugian daya listrik pada saluran transmisi, dimana dalam hal ini kerugian daya adalah sebanding dengan kuadrat arus yang mengalir (I² .R). Dengan daya yang sama bila nilai tegangannya diperbesar, maka arus yang mengalir semakin kecil sehingga  kerugian daya  juga akan kecil pula.  Dari saluran transmisi, tegangan diturunkan lagi menjadi  20 kV dengan transformator  penurun   tegangan  pada  gardu  induk distribusi, kemudian  dengan  sistem tegangan  tersebut penyaluran tenaga listrik dilakukan oleh saluran distribusi  primer. Dari  saluran   distribusi  primer   inilah gardu-gardu distribusi mengambil tegangan untuk diturunkan   tegangannya dengan trafo distribusi menjadi sistem tegangan rendah, yaitu  220/380Volt. Selanjutnya disalurkan oleh saluran distribusi sekunder ke konsumen-konsumen. Dengan ini jelas bahwa sistem distribusi merupakan bagian yang penting dalam sistem  tenaga  listrik secara keseluruhan. 

Pada sistem penyaluran daya jarak jauh, selalu digunakan tegangan setinggi mungkin, dengan menggunakan trafo-trafo step-up. Nilai  tegangan yang sangat tinggi ini (HV,UHV,EHV) menimbulkan  beberapa   konsekuensi  antara lain : berbahaya  bagi lingkungan dan mahalnya harga perlengkapan- perlengkapannya, selain menjadi tidak cocok dengan nilai tegangan yang dibutuhkan pada sisi beban. Maka, pada daerah-daerah pusat beban tegangan saluran yang tinggi ini diturunkan kembali dengan menggunakan trafo-trafo step-down. Akibatnya, bila ditinjau nilai tegangannya,  maka mulai dari titik  sumber  hingga di titik beban, terdapat bagian-bagian saluran yang memiliki nilai tegangan berbeda-beda. 

3.1.3.      Pengelompokan Jaringan Distribusi Tenaga Listrik

Untuk kemudahan dan penyederhanaan, lalu diadakan pembagian serta pembatasan-pembatasan seperti pada Gambar 1-1 :

·        Daerah I    :  Bagian pembangkitan (Generation)

·        Daerah II   : Bagian penyaluran (Transmission) , bertegangan tinggi (HV,UHV,EHV)

·        Daerah III  : Bagian Distribusi Primer, bertegangan menengah (6 atau 20kV).

·        Daerah IV :   (Di dalam bangunan pada beban/konsumen), Instalasi, bertegangan rendah

Berdasarkan pembatasan-pembatasan tersebut, maka diketahui bahwa porsi materi sistem Distribusi adalah Daerah III dan IV, yang pada dasarnya dapat dikelasifikasikan menurut beberapa cara, bergantung dari segi apa kelasifikasi itu dibuat. Dengan demikian ruang lingkup Jaringan Distribusi adalah :

a.       SUTM, terdiri dari : Tiang dan peralatan kelengkapannya, konduktor dan peralatan perlengkapannya, serta peralatan pengaman dan pemutus.  

b.      SKTM, terdiri dari : Kabel tanah, indoor dan outdoor termination, batu bata, pasir dan lain-lain.

c.       Gardu trafo,  terdiri dari : Transformator, tiang, pondasi tiang, rangka tempat trafo, LV panel, pipa-pipa pelindung, Arrester, kabel-kabel, transformer , peralatan grounding, dan lain-lain.

d.      SUTR dan SKTR  terdiri dari: sama dengan perlengkapan/ material pada SUTM dan SKTM. Yang membedakan hanya dimensinya.    

3.2.      GARDU INDUK

Gardu induk merupakan suatu sistem Instalasi listrik yang terdiri dari beberapa perlengkapan peralatan listrik dan menjadi penghubung listrik dari jaringan transmisi ke jaringan distribusi perimer.

3.2.3.      Jenis Gardu Induk Berdasarkan Isolasi Busbar

a.       Gardu Induk  Konvensional

Gardu Induk  Konvensional   adalah  suatu  Gardu Induk yang   peralatan  instalasinya  berisolasikan  udara bebas,  karena sebagian besar peralatannya terpasang diluar gedung ( Swicth yard ) & sebagian kecil di dalam gedung ( HV cell  dll ) , sehingga memerlukan areal tanah yang relatif luas.

b.      Gardu Induk  GIS ( Gas Insulated Swicthgear )

Gardu Induk  GIS  adalah  suatu Gardu Induk yang semua peralatan swicthgearnya  berisolasikan gas SF-6 ,  karena  sebagian  besar peralatannya  terpasang didalam gedung  dan  dikemas  dalam  tabung sehingga  memerlukan areal tanah yang  jauh  lebih kecil ( memerlukan 5,8 %  areal Konvensional  ) .

3.2.2. Gardu induk Berdasarkan Sistem Busbar (Rel)

Busbar atau rel adalah titik pertemuan/hubungan trafo-trafo tenaga, SUTT, SKTT dan peralatan listrik lainnya untuk menerima dan menyalurkan tenaga listrik/daya listrik. Berdasarkan busbar gardu induk dibagi menjadi :

a.       Gardu Induk dengan sistem ring busbar

Adalah gardu induk yang busbar berbentuk ring yaitu semua rel/busbar yang ada tersambung satu sama lain dan membentuk seperti ring / cicin.

b.      Gardu Induk dengan sistem ring busbar

Adalah gardu induk yang mempunyai satu / single busbar . pada umumnya gardu dengan sistem ini adalah gardu induk diujung atau akhir dari suatu transmisi .

.

c.       Gardu Induk dengan double busbar

Adalah gardu induk yang mempunyai dua / double busbar . Sistem ini sangat umum, hampir semua gardu induk menggunakan sistem ini karena sangat efektif untuk mengurangi pemadaman beban pada saat melakukan perubahan sistem (manuver system).

d.      Gardu Induk dengan satu setengah / one half busbar

Adalah gardu induk yang mempunyai dua / double busbar . Gardu induk pembangkitan dan gardu induk yang sangat besar menggunakan sistem ini karena sangat efektif dalam segi operasional dan dapat mengurangi pemadaman beban pada saat melakukan perubahan sistem (manuver system). Sistem ini menggunakan 3 buah PMT didalam satu diagonal yang terpasang secara seri.

                                                                                            

3.2.3.      Perlengkapan Gardu Induk

a.       Arrester

Ligthning Arrester  /   LA   atau Surge Arrester yang  biasa  di sebut  Arrester , di  Gardu Induk  berfungsi sebagai pengaman instalasi      ( peralatan listrik pada instalasi ) dari gangguan tegangan   lebih akibat sambaran petir ( Ligthning Surge ) maupun oleh surja hubung ( Switching Surge ).  

b.      Transformator instrument atau Transformator ukur

Untuk proses pengukuran di gardu induk diperlukan tranformator instrumen. Tranformator instrument ini dibagi atas dua kelompok yaitu :

·        Transformator Tegangan

Adalah trafo satu fasa yang menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan rendah yang dapat diukur dengan voltmeter yang berguna untuk indikator, relai dan alat sinkronisasi.

·        Transformator arus

Digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya ratusan ampere lebih yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi. Jika arus yang mengalir pada tegangan rendah dan besarnya dibawah 5 amper, maka pengukuran dapat dilakukan secara langsung sedangkan untuk arus yang mengalir besar, maka harus dilakukan pengukuran secara tidak langsung dengan menggunakan trafo arus (sebutan untuk trafo pengukuran arus yang besar). Disamping itu trafo arus berfungsi juga untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh dan rele proteksi.

·        Transformator Bantu (Auxilliary Transformator)

Trafo yang digunakan untuk membantu beroperasinya secara keseluruhan gardu induk tersebut. Dan merupakan pasokan utama untuk alat-alat bantu seperti motor-motor listrik 3 fasa yang digunakan pada motor pompa sirkulasi minyak trafo beserta motor motor kipas pendingin. Yang paling penting adalah sebagai pemasok utama sumber tenaga cadangan seperti sumber DC, dimana sumber DC ini merupakan sumber utama jika terjadi gangguan dan sebagai pasokan tenaga untuk proteksi sehingga proteksi tetap bekerja walaupun tidak ada pasokan arus AC. Transformator bantu sering disebut sebagai trafo pemakaian sendiri sebab selain fungsi utama diatas, juga digunakan untuk penerangan, sumber untuk sistim sirkulasi pada ruang baterai, sumber pengggerak mesin pendingin (Air Conditioner) karena beberapa proteksi yang menggunakan elektronika/digital diperlukan temperatur ruangan dengan temperatur antara 20ºC -28ºC.
Untuk mengopimalkan pembagian sumber tenaga dari transformator bantu adalah pembagian beban yang masing-masing mempunyai proteksi sesuai dengan kapasitasnya masing-masing. Juga diperlukan pembagi sumber DC untuk kesetiap fungsi dan bay yang menggunakan sumber DC sebagai penggerak utamanya. Untuk itu disetiap gardu induk tersedia panel distribusi AC dan DC.

c.       Sakelar Pemisah (PMS) atau Disconnecting Switch (DS)

Berfungsi untuk mengisolasikan peralatan listrik dari peralatan lain atau instalasi lain yang bertegangan. PMS ini boleh dibuka atau ditutup hanya pada rangkaian yang tidak berbeban.

d.      Sakelar Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB)

Berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan rangkaian pada saat berbeban (pada kondisi arus beban normal atau pada saat terjadi arus gangguan). Pada waktu menghubungkan atau memutus beban, akan terjadi tegangan recovery yaitu suatu fenomena tegangan lebih dan busur api, oleh karena itu sakelar pemutus dilengkapi dengan media peredam busur api tersebut, seperti media udara dan gas SF6.

e.       Sakelar Pentanahan atau Earthing Switch

Sakelar ini untuk menghubungkan kawat konduktor dengan tanah / bumi yang berfungsi untuk menghilangkan/mentanahkan tegangan induksi pada konduktor pada saat akan dilakukan perawatan atau pengisolasian suatu sistem. Sakelar Pentanahan ini dibuka dan ditutup hanya apabila sistem dalam keadaan tidak bertegangan (PMS dan PMT sudah membuka).

f.        Peralatan SCADA dan Telekomunikasi

Data yang diterima SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) interface dari berbagai masukan (sensor, alat ukur, relay, dan lain lain) baik berupa data digital dan data analog dan dirubah dalam bentuk data frekwensi tinggi (50 kHz sampai dengan 500 kHz) yang kemudian ditransmisikan bersama tenaga listrik tegangan tinggi. Data frekuensi tinggi yang dikirimkan tidak bersifat kontinyu tetapi secara paket per satuan waktu. Dengan kata lain berfungsi sebagai sarana komunikasi suara dan komunikasi data serta tele proteksi dengan memanfaatkan penghantarnya dan bukan tegangan yang terdapat pada penghantar tersebut. Oleh sebab itu bila penghantar tak bertegangan maka Power Line Carrier (PLC) akan tetap berfungsi asalkan penghantar tersebut tidak terputus. Dengan demikian diperlukan peralatan yang berfungsi memasukkan dan mengeluarkan sinyal informasi dari energi listrik di ujung-ujung penghantar.

g.       Rele Proteksi dan Papan Alarm (Announciator)

Rele proteksi yaitu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengamankan suatu peralatan listrik saat terjadi gangguan, menghindari atau mengurangi terjadinya kerusakan peralatan akibat gangguan dan membatasi daerah yang terganggu sekecil mungkin. Kesemua manfaat tersebut akan memberikan pelayanan penyaluran tenaga listrik dengan mutu dan keandalan yang tinggi. Sedangkan papan alarm atau announciator adalah sederetan nama-nama jenis gangguan yang dilengkapi dengan lampu dan suara sirine pada saat terjadi gangguan, sehingga memudahkan petugas untuk mengetahui rele proteksi yang bekerja dan jenis gangguan yang terjadi.