Transcript III. Perancangan Subtransmisi dan Gardu Induk

III. Perancangan Subtransmisi dan Gardu Induk Distribusi
III.1 PENDAHULUAN
Secara umum sistem distribusi adalah bagian dari sistem listrik antara
sumber daya besar dan sakelar pelayanan konsumen.
Sistem distribusi terdiri dari komponen berikut :
1. Sistem Subtransmisi
2. Gardu induk distribusi
3. Saluran primer atau distribusi
4. Transformator distribusi
5. Sirkit sekunder
6. Sambungan konsumen (service drops)
III.2 SUBTRANSMISI
1. Sistem Radial
2. Sistem Radial yang Diperbaiki
3. Sistem Loop
4. Sistem Grid
Gambar 2, 3, 4, 5.
Sumber daya besar
Saluran
subtransmisi
Transformator daya
gardu induk
Konsumen
Saluran primer
Transformator
distribusi
Saluran
sekunder
Gambar 1. Diagram satu garis dari sistem distribusi tipik
Sumber daya besar
Saluran
subtransmisi
Transformator
daya gardu induk
Transformator
daya gardu induk
Gambar 2. Subtransmisi tipe radial
Sumber daya besar
Saluran
subtransmisi
N.O
N.O
Gambar 3. Bentuk perbaikan dari subtransmisi tipe radial
Rel sumber daya besar
Saluran
subtransmisi
Transformator
daya gardu induk
Transformator
daya gardu induk
Gambar 4. Subtransmisi tipe Loop
Rel sumber daya besar
Rel sumber daya besar
Saluran
subtransmisi
Gardu induk
distribusi
Gardu induk distribusi
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
Saluran
Rel daya 1
Rel daya 2
Saluran
Saluran
Gambar 7. Skema tipik double bus-double breaker
Saluran
Saluran
Saluran
Saluran
Rel daya 1
Rel daya 2
Saluran Saluran 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
Saluran
Pemutus
Tenaga
Rel daya
Sakelar
pemisah
Saluran
Gambar 6. Skema satu rel daya tipik
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) :
Transformator
distribusi
Saluran pusat beban
Pencabangan
(lateral)
Saluran utama
a
b
Daerah yang
dilayani oleh
pencabangan
2/3 l4
c
l4
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 :
A  l2
4 4
Maka :
S  l2 x D
4
4
Misalkan beban terdistribusi uniform, misalnya bebannya sama dan jarak
transformator distribusi sama, susut tegangan pada saluran primer utama adalah :
%VD
2xl xK xS
4,main 3 4
4
Besar harga S4 diganti maka:
%VD
 0,667 x K x D x l 3
4,main
4
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) :
Transformator
distribusi
Saluran pusat beban
Pencabangan
(lateral)
Saluran utama
a
b
c
2/3 l6
l6
Gambar 10. Daerah gardu induk distribusi bentuk hexagonal
Daerah yang
dilayani oleh
pencabangan
l
A  l x 6
6
6
3

A  0,578 x l 2
6
6
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 :
Maka :
S  l2 x D
6
6
S  A x D  S  0,578 x D x l 2
6
6
6
6
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 :
%VD
 2xl xK xS
6, main 3 6
6
Besar harga S4 diganti maka:
%VD
 0,385 x K x D x l 3
6, main
6
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
a
dA
b

y
x
dx
ln
Gambar 11 Daerah pelayanan gardu induk distribusi
yang dilayani oleh n saluran primer
c
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
tan θ 
y
x  dx
y = (x + dx) tan 
y  x . tan θ
ln
An   dA
x 0
An  ln2 x tan θ
ln
Sn   dS
x 0
%VDn  2 x ln x K x S
6
3
2 x tan θ
Sn  D x ln
%VDn  2 x K x D x ln3 x tan θ
3
atau, karena
n (2θ2 3600
0
2
360
3
% VDn  x K x D x ln x tan
3
2n
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 :
A  l2
4
4
Total daerah yang dilayani oleh ke 4 saluran adalah:
TA  4 x A  TA  4 l 2
4
4
4
4
mi 2
kVA beban yang dilayani oleh salah satu dari saluran adalah:
S D x l 2
4
4
Maka total kVA beban yang dilayani oleh ke 4 saluran adalah:
TS  4 D x l 2
4
4
Persen susut tegangan di saluran utama adalah:
%VD
2xK xDxl 3
4,main 3
4
Arus beban di saluran utama pada titik a adalah:
atau
I 
4
Dxl 2
4
3 xV
L- L
I 
4
S
4
3 xV
L- L
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 :
A  1 l2
6
3 6
Total daerah yang dilayani oleh ke 6 saluran adalah:
TA  6 x l 2
6
3 6
kVA beban yang dilayani oleh salah satu dari saluran adalah :
Maka total kVA beban yang dilayani oleh ke 6 saluran adalah :
Persen susut tegangan di saluran utama adalah :
mi 2
S  1 x D x l2
6
6
3
TS 
6
6
D x l2
6
3
% VD
 2 x K x D x l3
6, main 3 3
6
Arus beban di saluran utama pada titik a adalah :
S
6
I 
6 3 xV
L- L
Dxl 2
6
I 
6 3 xV
L- L
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
1. Panas sirkit saluran dibatasi.
Untuk ukuran konduktor tertentu dan susut tegangan diabaikan.
I4 = I6
D x l2
D x l2
6
4 
3 xV
3 xV
L-L
L-L
TA
6 
TA
4




6
 2
xl
 6

3
4 l2
4
 2
3
l 
 6
l 


 4
l 
 6
l 
 
 4
2
2

TA 3
6
TA 2
4
TA6 = 1.50 x TA4
Maka 6 saluran dapat dibebani 1,5 x 4 saluran.
3
2. Susut tegangan sirkit saluran dibatasi.
%VD4= %VD6
6 2
TA 
l
6
3 6
TA  2,78 x l 2
4
6
I4 = 0.833 x I6
TA 5
6
4
TA
4
TA6 = 1.25 x TA4
Maka 6 saluran dapat dibebani 1,25 x 4 saluran,
jika susut tegangan dibatasi.