III. Perancangan Subtransmisi dan Gardu Induk Distribusi
III.1 PENDAHULUANSecara umum sistem distribusi adalah bagian dari sistem listrik antara
sumber daya besar dan sakelar pelayanan konsumen.
Sistem distribusi terdiri dari komponen berikut :1. Sistem Subtransmisi2. Gardu induk distribusi3. Saluran primer atau distribusi4. Transformator distribusi5. Sirkit sekunder6. Sambungan konsumen (service drops)
III.2 SUBTRANSMISI 1. Sistem Radial 2. Sistem Radial yang Diperbaiki Gambar 2, 3, 4, 5. 3. Sistem Loop 4. Sistem Grid
Saluran subtransmisi
Ko
nsu
men
Saluran sekunder
Transformator distribusi
Sumber daya besar
Transformator daya gardu induk
Saluran primer
Gambar 1. Diagram satu garis dari sistem distribusi tipik
Sumber daya besar
Transformator daya gardu induk
Saluran subtransmisi
Transformator daya gardu induk
Gambar 2. Subtransmisi tipe radial
Gambar 3. Bentuk perbaikan dari subtransmisi tipe radial
Sumber daya besar
N.O
Saluran subtransmisi
N.O
Rel sumber daya besar
Saluran subtransmisi
Transformator daya gardu induk
Transformator daya gardu induk
Gambar 4. Subtransmisi tipe Loop
Rel sumber daya besar
Saluran subtransmisi
Gardu indukdistribusi
Gardu induk distribusi
Rel sumber daya besar
Gambar 5. Subtransmisi tipe network atau grid
III.3 GARDU INDUK
Gardu Induk tipik terdiri dari peralatan berikut :
(1) power transformers, (2) circuit breakers,
(3) disconnecting switches, (4) station buses and insulators,
(5) current-limiting reactors, (6) shunt reactors,
(7) current transformers, (8) potential transformers,
(9) capacitor voltage transformers, (10) coupling capacitors,
(11) series capacitors, (12) shunt capacitors,
(13) grounding system, (14) lightning arresters and/or gaps,
(15) line traps, (16) protective relays,
(17) station batteries, dan (18) peralatan lainnya.
III.4 SKEMA REL GARDU INDUK
1. Single Bus
2. Double bus – double breaker
3. Main and transfer bus
4. Double bus – single breaker
Gambar: 6, 7, 8
Saluran
Rel daya 1
Saluran
Saluran
Rel daya 2
Saluran
Gambar 7. Skema tipik double bus-double breaker
Saluran
Saluran
Saluran
Rel daya 1
Saluran
Saluran Saluran
Rel daya 2
Saluran Saluran
Gambar 8. Skema tipik 1 1/2 pemutus tenaga
III.5 Lokasi Gardu Induk
Lokasi gardu induk ditentukan oleh:
level tegangan,
pertimbangan regulasi tegangan, biaya subtransmisi, biaya gardu induk, dan
biaya saluran primer,
saluran utama dan transformator distribusi
Gambar 6. Skema satu rel daya tipik
Rel daya
Saluran
Saluran
Pemutus Tenaga
Sakelar pemisah
Pemilihan lokasi gardu induk yang ideal, beberapa aturan yang harus diperhatikan:
1. Lokasi gardu induk sedekat mungkin dengan pusat beban dari daerah pelayanan.
2. Lokasi gardu induk dimana regulasi tegangannya dapat diperoleh tanpa pengukuran yang berlebihan.
3. Pemilihan lokasi gardu induk memiliki jalan masuk sendiri untuk saluran subtransmisi dan saluran keluar primer dan juga untuk pertumbuhan mendatang.
4. Lokasi gardu induk yang dipilih hendaknya mempunyai daerah yang cukup untuk perluasan gardu induk mendatang.
5. Lokasi gardu induk yang dipilih hendaknya tidak bertentangan dengan peraturan penggunaan tanah, peraturan daerah dan tetangga.
6. Lokasi gardu induk yang dipilih hendaknya membantu untuk mengurangi jumlah konsumen yang terpengaruh akibat gangguan
7. Pertimbangan lain, seperti adaptasi, darurat dll.
III.6 RATING GARDU INDUK DISTRIBUSI
Tambahan kapasitas yang diperlukan dari sistem dengan bertambahnya kerapatan beban dapat dicapai dengan :
1. Daerah pelayanan dari gardu induk tersebut tetap dan naikkan kapasitasnya
2. Atau kembangkan gardu induk baru dan karena itu rating dari gardu yang ada tetap
Adalah hal yang membantu untuk memisalkan bahwa perobahan sistem:
1. Pada kerapatan beban untuk perencanaan distribusi jangka pendek
2. Pada kenaikan kerapatan beban untuk perencanaan jangka panjang
III.6.1 Persen susut tegangan dari titik pencatu a ke ujung dari lateral terakhir pada c adalah (Gambar 9) :
Daerah yang dilayani oleh pencabangan
2/3 l4
l4
Saluran utama
Saluran pusat beban
Transformator distribusi
Pencabangan (lateral)
c
ab
Gambar 9. Daerah pelayanan gardu induk distribusi bentuk segi empat
% VDac = % VDab + % VDbc .
Pada Gambar 9, setiap saluran melayani beban total :
S4 = A4 x D kVA
dimana :
S4 = kVA beban yang dilayani oleh satu dari ke 4 saluran yang keluar dari titik catu a A4 = daerah yang dilayani oleh satu dari ke 4 saluran yang keluar dari titik catu a, mi2. D = keraptan beban, kVA/mi2.
Karena : l A 244
Maka : Dx l S 244
Misalkan beban terdistribusi uniform, misalnya bebannya sama dan jarak transformator distribusi sama, susut tegangan pada saluran primer utama adalah :
4xx
4x
32
4% S K
l
main,VD
Besar harga S4 diganti maka:
34
xxx0,6674
% l D K main,
VD
Persamaan diatas dimisalkan bahwa beban total atau lump-sum berlokasi pada titik pada saluran utama pada jarak of 2/3 x l4 , dari titik pencatu a.
III.6.2 Persen susut tegangan dari titik pencatu a ke ujung dari lateral terakhir pada c adalah (Gambar 10) :
2/3 l6
l6
Saluran utama
Saluran pusat beban
Transformator distribusi
Pencabangan (lateral)
ab
Daerah yang dilayani oleh pencabangan
c
Gambar 10. Daerah gardu induk distribusi bentuk hexagonal
l A 3
lx l A 2
6x0,578
66
66
dimana : A6 = daerah yang dilayani oleh satu dari ke 6 saluran yang keluar dari titi catu , mi2. l6 = ukuran linear dari daerah pelayanan saluran primer, mi
Setiap saluran melayani beban total : Dx l S 266
Maka : l D S D A S 26
xx 0,5786
x66
Seperti sebelumnya bahwa beban total atau lump-sum berlokasi pada titik pada saluran utama pada jarak 2/3 x l6 , dari titik pencatu a, oleh karena itu susust tegangan pada saluran utama adalah :
6xx
6x
32
6% S K
l
main ,VD
Besar harga S4 diganti maka:
36
xxx 0,3856
% l D K main ,
VD
III.7 KASUS UMUM: DAERAH PELAYANAN GARDU INDUK DENGAN n SALURAN PRIMER (Gambar 11).
KASUS UMUM: DAERAH PELAYANAN GARDU INDUK DENGAN n SALURAN PRIMER
(n-1) x 2
x
dA
ln
y
ba
cdx
Gambar 11 Daerah pelayanan gardu induk distribusi yang dilayani oleh n saluran primer
dS = D dA kVA
dimana : dS = beban yang berbeda dilayani oleh saluran dalam daerah yang berbeda dA kVA D = kerapatan beban, kVA/mi2 dA = daerah pelayanan yang berbeda dari saluran, mi2
dx x y θ tan
y = (x + dx) tan θ tan .x y
nl
0xdA nA
θ nl nA tanx2
nl
0xdS nS
θ nl D nS tanx2x
6xxx
32% S K nl nVD θ nl D K nVD tanx3xxx
32%
atau, karena
n nl D K nVD
2
0360tanx3xxx32% 0360 (2θ2 n
III.8.1 PERBANDINGAN BENTUK 4 DAN 6 SALURAN
Dengan kata lain, untuk daerah gardu induk distribusi bentuk bujur sangkar dilayani oleh 4 saluran primer, yaitu n = 4, daerah yang dilayani oleh salah satu dari 4 saluran adalah :
l A 244
Total daerah yang dilayani oleh ke 4 saluran adalah:
2 24
444
x44
mi l TA A TA
kVA beban yang dilayani oleh salah satu dari saluran adalah:
24
x 4
l D S
Maka total kVA beban yang dilayani oleh ke 4 saluran adalah:
24
x44
l D TS
Persen susut tegangan di saluran utama adalah:
34
xxx32
4% l D K
main,VD
Arus beban di saluran utama pada titik a adalah:L-LV
S I
x34
4
atau
L-LV
l D I
x 3
24
x4
III.8.1 PERBANDINGAN BENTUK 4 DAN 6 SALURAN
Dengan kata lain, untuk daerah gardu induk distribusi bentuk hexagonal dilayani oleh 6 saluran primer, yaitu n = 6, daerah yang dilayani oleh salah satu dari 6 saluran adalah :
l A 263
1 6
Total daerah yang dilayani oleh ke 6 saluran adalah:22
6x 3
66 mi l TA
kVA beban yang dilayani oleh salah satu dari saluran adalah :26xx
31
6 l D S
Maka total kVA beban yang dilayani oleh ke 6 saluran adalah :26x
3
66 l D TS
Persen susut tegangan di saluran utama adalah : 36xxx
332
6% l D K main ,VD
Arus beban di saluran utama pada titik a adalah :
L-LVx 36
S
6I
L-LVx 3
26 lx D
6
I
III.8.1 PERBANDINGAN BENTUK 4 DAN 6 SALURAN
Hubungan antara daerah pelayanan dari bentuk 4 dan 6 saluran dapat diperoleh atas dua pemisalan :
(1) Panas sirkit saluran dibatasi dan
(2) Susut tegangan sirkit saluran dibatasi
I4 = I6
1. Panas sirkit saluran dibatasi. Untuk ukuran konduktor tertentu dan susut tegangan diabaikan.
L-Lx3
26x
L-Lx3
24x
V
l D
V
l D 3
2
4
6 l
l
2
4
63
2244
26x
36
4
6
l
l
l
l
TA
TA
23
4
6 TA
TA
TA6 = 1.50 x TA4
Maka 6 saluran dapat dibebani 1,5 x 4 saluran.
2. Susut tegangan sirkit saluran dibatasi.
%VD4= %VD6
I4 = 0.833 x I6
263
66 l TA
26x2,784 l TA
45
4TA6TA
TA6 = 1.25 x TA4
Maka 6 saluran dapat dibebani 1,25 x 4 saluran, jika susut tegangan dibatasi.