Sistem Distribusi Tenaga Listrik-3 (Tegangan Sistem Distribusi Sekunder)

Ada bermacam-macam sistem tegangan distribusi sekunder menurut standar
1. EEI : Edison Electric Institut,
2. NEMA (National Electrical Manufactures Association).

Pada dasarnya tidak berbeda dengan sistem distribusi DC, faktor utama yang perlu diperhatikan adalah besar tegangan  yang diterima pada titik beban mendekati nilai nominal, sehingga peralatan/beban dapat dioperasikan secara optimal. Ditinjau dari cara pengawatannya, saluran distribusi AC dibedakan atas beberapa macam tipe, dan cara pengawatan ini bergantung pula pada jumlah fasanya, yaitu:

1. Sistem satu fasa dua kawat 120 Volt
2. Sistem satu fasa tiga kawat 120/240 Volt
3. Sistem tiga fasa empat kawat 120/208 Volt
4. Sistem tiga fasa empat kawat 120/240 Volt
5. Sistem tiga fasa tiga kawat 240 Volt
6. Sistem tiga fasa tiga kawat 480 Volt
7. Sistem tiga fasa empat kawat 240/416 Volt
8. Sistem tiga fasa empat kawat 265/460 Volt
9. Sistem tiga fasa empat kawat 220/380 Volt

Di Indonesia dalam hal ini PT. PLN menggunakan sistem tegangan 220/380 Volt. Sedang pemakai listrik yang tidak menggunakan tenaga listrik dari PT. PLN, menggunakan salah satu sistem diatas sesuai dengan standar yang ada. Pemakai listrik yang dimaksud umumnya mereka bergantung kepada negara pemberi pinjaman atau dalam rangka kerja sama, dimana semua peralatan listrik mulai dari pembangkit (generator set) hingga peralatan kerja (motor-motor listrik) di suplai dari negara pemberi pinjaman/kerja sama tersebut. Sebagai anggota, IEC (International Electrotechnical Comission), Indonesia telah mulai menyesuaikan sistem tegangan menjadi 220/380 Volt saja, karena IEC sejak tahun 1967 sudah tidak mencantumkan lagi tegangan 127 Volt. (IEC Standard Voltage pada Publikasi nomor 38 tahun 1967. Diagram rangkaian sisi sekunder trafo distribusi untuk masing-masing sistem tegangan tersebut ditunjukkan pada gambar berikut ini:

1. Sistem distribusi satu fasa dengan dua kawat.
Tipe ini merupakan bentuk dasar yang paling sederhana, biasanya digunakan untuk melayani penyalur daya berkapasitas kecil dengan jarak pendek, yaitu daerah perumahan dan pedesaan. Ditinjau dari sisi sekunder trafo distribusinya, tipe ini ada 2(dua) macam.

2. Sistem distribusi satu fasa dengan tiga kawat.
Pada tipe ini, prinsipnya sama dengan sistem distribusi DC dengan tiga kawat, yang dalam hal ini terdapat dua alternatif besar tegangan. Sebagai saluran “netral” disini dihubungkan pada tengah belitan (center-tap) sisi sekunder trafo, dan diketanahkan, untuk tujuan pengamanan personil. Tipe ini untuk melayani penyalur daya berkapasitas kecil dengan jarak pendek, yaitu daerah perumahan dan pedesaan.

3. Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/240 Volt
Tipe ini untuk melayani penyalur daya berkapasitas sedang dengan jarak pendek, yaitu daerah perumahan pedesaan dan perdagangan ringan, dimana terdapat dengan beban 3 fasa.

4. Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/208 Volt
Untuk rangkaian seperti diatas terdapat pula sistem tegangan 240/416 Volt dan atau tegangan 265/460 Volt.

5. Sistem distribusi tiga fasa dengan tiga kawat
Tipe ini banyak dikembangkan secara ekstensif. Dalam hal ini rangkaian tiga fasa sisi sekunder trafo dapat diperoleh dalam bentuk rangkaian delta (segitiga) ataupun rangkaian wye (star/bintang).
Diperoleh dua alternatif besar tegangan, yang dalam pelaksanaannya perlu diperhatikan adanya pembagian seimbang antara ketiga fasanya. Untuk rangkaian delta tegangannya bervariasi yaitu 240 Volt, dan 480 Volt. Tipe ini dipakai untuk melayani beban-beban industri atau perdagangan.

6. Sistem distribusi tiga fasa dengan empat kawat. 
Pada tipe ini, sisi sekunder (output) trafo distribusi terhubung star, dimana saluran netral diambil dari titik bintangnya. Seperti halnya pada sistem tiga fasa yang lain, di sini perlu diperhatikan keseimbangan beban antara ketiga fasanya, dan disini terdapat dua alternatif besar tegangan.

7. Ketidaksimetrisan beban
Dalam kondisi ideal dimana beban benar-benar terbagi rata (simetris) pada ketiga fasanya, maka arus yang lewat pada saluran netral adalah benar-benar “netral´(nol), yang artinya saluran netral ini tidak dilalui arus. Karenanya dalam pelaksanaan pengoperasiannya, saluran netral pada tipe star dibuat dengan ukuran yang lebih kecil dari ukuran kawat-kawat fasanya. Tipe ini dipakai untuk melajani beban-beban perumahan, perdagangan dan Industri Generator AC tiga fasa, pada dasarnya adalah serupa dengan tiga generator satu fasa dengan daya yang sama (P_3Ø = 3 x P_1Ø), yang dirancang menyatu secara rigid (kompak), dengan tata letak masing-masing kumparan berbeda sudut (listrik) sebesar 120^o. Jadi, misalkan sebuah generator 3_Ø berkapasitas nominal bebannya 10 ampere, pada dasarnya adalah sama dengan tiga generator 1_Ø masing-masing berkapasitas 10 ampere, yang dijadikan satu. Jika dibandingkan pada kapasitas daya yang sama, misalkan sebuah generator AC 3_Ø berkapasitas 30 kVA (total) dengan generator AC. 1_Ø berkapasitas 30 kVA akan didistribusikan pada 3 berkas kumparan daya, (katakan bebannya simetris), masing-masing berkas menanggung 10 kVA. Pada tipe 1_Ø, daya sebesar 30 kVA ini seluruhnya ditanggung oleh satu berkas kumparan daya. Dalam praktek, sistem 3 fasa tidak selalu beroperasi pada kondisi arus beban simetris, baik pada pembangkit maupun pada penyalurannya. Pada dasarnya, ada 4 sumber penyebab terjadinya ketidaksimetrisan sistem 3 fasa ini, yaitu:

1. Tidak simetris tegangan sejak pada sumbernya:
Tegangan tak simetris pada output generator 3 fasa bisa saja terjadi (walaupun jarang) karena kesalahan teknis pada ketiga berkas kumparan dayanya (jumlah lilitan atau resistansi).

2. Tidak simetris tegangan pada salurannya:
Hal demikian dapat disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain:

• Konfigurasi ketiga saluran secara total total tidak simetris, sehingga total kapasitansinya tidak simetris. Keadaan demikian dapat terjadi pada penyaluran jarak jauh dan bertegangan tinggi, dimana jarak rata-rata masing-masing saluran fasa terhadap tanah tidak sama.
• Resistansi saluran tidak sama karena jenis bahan konduktor yang berbeda (besar R dipengaruhi oleh besar Π).
• Resistansi saluran tidak sama karena ukuran konduktor tidak sama (besar R dipengaruhi oleh besar q).
• Resistansi saluran tidak sama karena jarak antara masing-masing saluran fasa dengan beban tidak sama (besar R dipengaruhi oleh jarak l).

3. Tidak simetris pada resistansi bebannya:
Karena besar I (arus beban) ditentukan oleh besar R(beban), maka pada keadaan 3?: RR ≠ RS ≠ RT, maka arus bebannya: IR ≠ IS ≠ IT. Akibat lanjutnya adalah: bila resistansi saluran dianggap sama dengan R, maka rugi tegangan yang terjadi pada sistem 3 ? adalah IRR ≠ ISR ≠ ITR atau VR ≠VS ≠ VT dan rugi daya IR²R ≠ IS²R ≠ IT²R atau PR ≠ PS ≠ PT sehingga: V(T)R ≠V(T)S ≠ V(T)T dimana V(T) = tegangan pada sisi terima (konsumen). Kondisi tak simetris pada tegangan sisi terima akibat tidak simetrisnya beban ini adalah suatu hal yang paling sering terjadi dalam praktek, antara lain oleh adanya sambungan-sambungan di luar perhitungan dan perencanaan.
Upaya teknis memang perlu dilakukan, agar diperoleh keadaan pembebanan yang simetris. Pada sistem 3 fasa yang menggunakan saluran netral (baca saluran nol), dalam keadaan beban simetris maka arus yang lewat saluran nol adalah benar-benar nol (netral), tetapi bila terjadi keadaan tak simetris, maka sebagian arus (berupa arus resultan) akan lewat saluran netral ini, sehingga saluran tersebut menjadi tidak netral lagi.

4. Tidak sama besar faktor daya dari bebannya:
Keadaan demikian bisa terjadi, misalnya bila sistem 3 fasa dibebani seperti berikut:

• Fasa R dibebani (1 ?) beban resistif murni
• Fasa S dibebani motor 1 ? dengan p.f. = 0,8 mengikut.
• Fasa T dibebani motor 1 ? dengan p.f. = 0,6 mengikut.
• Fasa RST dibebani motor 3 ? dengan p.f. = 0,8 mengikut.

Dengan pembebanan tersebut berarti arus beban akan tidak simetris.

Suhadi dkk (2008), Teknik Distribusi Tenaga Listrik

 

Baca juga : Pemanfaatan, Kualitas dan Sistem Tenaga Listrik , Saluran Udara Tegangan Tinggi (bagian-bagian & aksesorisnya), Transmisi Energi Listrik Berdasarkan Tegangan, Sistem Distribusi Listrik (Fungsi & Pengelompokan)

---