Desain Sistem Distribusi Tenaga Listrik
Tiga Hal Utama perlu mendapat pertimbangan dalam
menentukan desain sistem distribusi tenaga listrik
1. Jenis Sistem Kelistrikan
– Arus Searah (aa)
– Arus Bolak-Balik (abb)
2. Jenis Sistem Penyediaan
– Distribusi Primer
– Distribusi Sekunder
3. Jenis Konstruksi
– Saluran Udara
– Kabel (dalam tanah)
Jenis Sistem Kelistrikan
A. Sistem Arus Searah
Sistem ini terdiri 2 (dua) atau 3 (tiga) kawat
Contoh
1. Arus Searah pada Kereta Api Listrik (KRL), dengan tegangan
1500 Volt dan dua kawat
2. Pelabuhan Laut dalam mengoperasikan keran-keran pengangkat
barang yang menggunakan motor arus searah.
Sistem Arus Searah Pada asasnya berbentuk
sama dengan sistem Arus Bolak-balik 2 (dua)
atau 3 (tiga) kawat
B. Sistem Arus Bolak-Balik
1. Banyak digunakan
2. Sistem satu fase
3. Sistem dua fase
4. Sistem tiga fase
5. Sistem enam fase
• Sistem Satu Fase Satu Kawat
lebih dikenal dengan Sistem
Satu Kawat Balik Tanah (SKBT)
à Single Wire Earth Return
(SWER)
• Arus Balik dilakukan melalui
Bumi.
• Dapat digunakan pada tanah
sangat lembab (contoh sawah)
• Sistem Satu Fase Dua Kawat
terdiri atas
– Satu fase
– Dua konduktor
• Beban dihubungkan antara
kedua konduktor, salah satunya
sebagai netral, dibumikan
• Pembumian untuk keamanan
• Mengitung Rugi-rugi pada
konduktor adalah I2R
• Kombinasi resistansi dan
reaktansi di sebut impedansi à
dalam ohm
• Sistem Satu Fase Tiga Kawat
– Merupakan kombinasi dari dua sistem dua kawat
– Satu kawat dipergunakan sebagai netral masingmasing
sistem dua kawat
1. Apabila satu kawat / konduktor bertegangan E
Volt, di “atas” netral, maka konduktor hidup
yang lain adalah E Volt di “bawah” netral
2. Tegangan Antara konduktor hidup adalah 2E
(220 Volt)
3. Bila tegangan dan beban tidak seimbang,
besar tegangan pada sisi beban berbeda-beda
• Sistem ABB Dua Fase
– Terjadi bila dua kawat “netral” digabung
menjadi satu sehingga merupakan kawat
“bersama”
• Sistem dua fase tiga kawat
• Sistem dua fase empat kawat
• Sistem dua fase lima kawat
Sistem ABB Tiga Fase
– Distribusi Primer à tegangan Menengah,
Tegangan Tinggi dan Tegangan ekstra tinggi
(tiga fase tiga kawat).
– Distribusi Sekunder à tegangan Rendah (tiga
fase empat kawat).
Sistem ABB Enam Fase Enam Kawat
– Pada asasnya terdiri atas dua sistem tiga fase
yang dihubungkan, sehingga kedua sistem
tiga fase bergeser 180o dari sistem tiga fase
pertama.
– Pemakaian :
• Jaringan untuk alat konverter sinkron
• Perbaiki faktor daya pada suatu sistem ABB
Jenis Sistem Penyediaan
• Sistem Distribusi Primer
– Sistem radial
– Sistem loop
– Sistem jaringan primer
• Sistem Distribusi Sekunder
– Sebuah transformator tersendiri
– Penggunaan satu transformator untuk sejumlah
pemakai
– Baking Sekunder
– Jaringan Sekunder
Sistem Distribusi Primer
• Sistem Radial
sistem yang terdiri atas fider (feeders)
atau rangkaian sendiri yang seolah-olah
keluar dari suatu sumber atau wilayah
tertentu secara radial.
Fider à bagian utama dari saluran samping
• Sistem Loop
Cara Mengurangi lama interupsi daya yang disebabkan
gangguan à desain fider sebagai loop dengan
menyambungkan kedua ujung saluran
Model Operasi
1. Loop Terbuka à sekring
2. Loop Tertutup à saklar daya (mahal)
à Mendapat Pasokan Energi Listrik dari dua arah, apabila
terganggu akan pakai pasokan dari salah satu arah
lainnya.
• Sistem Jaringan Primer
Terbentuk dengan menyambungkan
saluran-saluran utama yang terdapat pada
sistem radial, sehingga menjadi suatu
jaringan.
Sistem Distribusi Sekunder
• Pelayanan dengan transformator tersendiri
– untuk tiap pemakai yang menggunakan daya
besar
– Untuk pemakai yang terletak agak berjauhan
• Penggunaan Satu transformator untuk
sejumlah pemakai
– Memperlihatkan beban
– Keperluan pemakai yang berbeda-beda sifat
bebannya
• Bangking Sekunder
– Antara transformator dan saluran sekunder
umumnya terdapat sekering / saklar daya
otomatik guna melepaskan tranformator dari
saluran tegangan rendah bila terdapat
gangguan pada tranformator.
• Jaringan Sekunder
– Memberikan taraf keandalan pada jaringan
teganggan rendah di daerah dengan
kepadatan beban yang tinggi
– Umumnya menghubungkan semua sisi
tegangan rendah dari gardu
– Proteksi akan melepaskan transformator dari
jaringan sekunder bila pengisian primer hilang
tegangan
KONSEP RANGKAIAN LISTRIK
Definisi - Definisi
Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling
dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan
tertutup.
Elemen atau komponen yang akan dibahas pada mata kuliah Rangkaian Listrik terbatas
pada elemen atau komponen yang memiliki dua buah terminal atau kutub pada kedua
ujungnya. Untuk elemen atau komponen yang lebih dari dua terminal dibahas pada mata
kuliah Elektronika.
Pembatasan elemen atau komponen listrik pada Rangkaian Listrik dapat dikelompokkan
kedalam elemen atau komponen aktif dan pasif. Elemen aktif adalah elemen yang
menghasilkan energi dalam hal ini adalah sumber tegangan dan sumber arus, mengenai
sumber ini akan dijelaskan pada bab berikutnya. Elemen lain adalah elemen pasif
dimana elemen ini tidak dapat menghasilkan energi, dapat dikelompokkan menjadi
elemen yang hanya dapat menyerap energi dalam hal ini hanya terdapat pada komponen
resistor atau banyak juga yang menyebutkan tahanan atau hambatan dengan simbol R,
dan komponen pasif yang dapat menyimpan energi juga diklasifikasikan menjadi dua
yaitu komponen atau lemen yang menyerap energi dalam bentuk medan magnet dalam
hal ini induktor atau sering juga disebut sebagai lilitan, belitan atau kumparan dengan
simbol L, dan kompone pasif yang menyerap energi dalam bentuk medan magnet dalam
hal ini adalah kapasitor atau sering juga dikatakan dengan kondensator dengan simbol
C, pembahasan mengenai ketiga komponen pasif tersebut nantinya akan dijelaskan pada
bab berikutnya.
Elemen atau kompoen listrik yang dibicarakan disini adalah :
1. Elemen listrik dua terminal
a. Sumber tegangan
b. Sumber arus
c. Resistor ( R )
d. Induktor ( L )
e. Kapasitor ( C )
2. Elemen listrik lebih dari dua terminal
a. Transistor
b. Op-amp
Berbicara mengenai Rangkaian Listrik, tentu tidak dapat dilepaskan dari pengertian dari
rangkaian itu sendiri, dimana rangkaian adalah interkoneksi dari sekumpulan elemen
atau komponen penyusunnya ditambah dengan rangkaian penghubungnya dimana
disusun dengan cara-cara tertentu dan minimal memiliki satu lintasan tertutup. Dengan
kata lain hanya dengan satu lintasan tertutup saja kita dapat menganalisis suatu
rangkaian.
Yang dimaksud dengan satu lintasan tertutup adalah satu lintasan saat kita mulai dari
titik yang dimaksud akan kembali lagi ketitik tersebut tanpa terputus dan tidak
memandang seberapa jauh atau dekat lintasan yang kita tempuh.
Rangkaian listrik merupakan dasar dari teori rangkaian pada teknik elektro yang
menjadi dasar atay fundamental bagi ilmu-ilmu lainnya seperti elektronika, sistem daya,
sistem computer, putaran mesin, dan teori control.
Arus Listrik
Pada pembahasan tentang rangkaian listrik, perlu kiranya kita mengetahui terlebih
dahulu beberapa hal megenai apa itu yang dimaksud dengan listrik. Untuk memahami
tentang listrik, perlu kita ketahui terlebih dahulu pengertian dari arus.
Arus merupakan perubahan kecepatan muatan terhadap waktu atau muatan yang
mengalir dalam satuan waktu dengan simbol i (dari kata Perancis : intensite), dengan
kata lain arus adalah muatan yang bergerak. Selama muatan tersebut bergerak maka
akan muncul arus tetapi ketika muatan tersebut diam maka arus pun akan hilang.
Muatan akan bergerak jika ada energi luar yang memepengaruhinya. Muatan adalah
satuan terkecil dari atom atau sub bagian dari atom. Dimana dalam teori atom modern
menyatakan atom terdiri dari partikel inti (proton bermuatan + dan neutron bersifat
netral) yang dikelilingi oleh muatan elektron (-), normalnya atom bermuatan netral.
Muatan terdiri dari dua jenis yaitu muatan positif dan muatan negatif
Arah arus searah dengan arah muatan positif (arah arus listrik) atau berlawanan dengan
arah aliran elektron. Suatu partikel dapat menjadi muatan positif apabila kehilangan
elektron dan menjadi muatan negatif apabila menerima elektron dari partikel lain.
Coulomb adalah unit dasar dari International System of Units (SI) yang digunakan
untuk mengukur muatan listrik.
Simbol : Q = muatan konstan
q = muatan tergantung satuan waktu
muatan 1 elektron = -1,6021 x 10-19 coulomb
1 coulomb = -6,24 x 1018 elektron
Secara matematis arus didefinisikan :
i = dt / dq
Satuannya : Ampere (A)
Dalam teori rangkaian arus merupakan pergerakan muatan positif. Ketika terjadi beda
potensial disuatu elemen atau komponen maka akan muncul arus dimaan arah arus
positif mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah dan arah arus negatif mengalir
sebaliknya.
Macam-macam arus :
1. Arus searah (Direct Current/DC)
Arus DC adalah arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan
waktu, artinya diaman pun kita meninjau arus tersebut pada wakttu berbeda akan mendapatkan nilai yang sama
2. Arus bolak-balik (Alternating Current/AC)
Arus AC adalah arus yang mempunyai nilai yang berubah terhadap satuan waktu
dengan karakteristik akan selalu berulang untuk perioda waktu tertentu
(mempunyai perida waktu : T).
