Klasifikasi Sistem Jaringan Distribusi Tenaga Listrik

Jaringan sistem tenaga listrik yang tipikal dikategorikan menjadi tiga komponen utama: pembangkit, transmisi, dan distribusi. Tenaga listrik diproduksi di pembangkit listrik, yang sering terletak jauh dari pusat beban. Oleh karena itu, garis transmisi digunakan untuk mengirim daya melalui jarak jauh.

Untuk meminimalkan kerugian transmisi, daya tegangan tinggi digunakan pada garis transmisi, dan tegangan dikurangi di pusat beban. Sistem distribusi kemudian mengantarkan daya ini ke pengguna akhir.

Jenis Sistem Distribusi Tenaga Listrik

Sistem distribusi dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria:

• Sifat Penyediaan:

• Sistem Distribusi AC: Sebagian besar konsumen membutuhkan daya AC, menjadikannya standar untuk pembangkitan, transmisi, dan distribusi. Tegangan AC dapat dengan mudah disesuaikan menggunakan transformator, memungkinkan operasi peningkatan dan penurunan tegangan yang efisien.

• Sistem Distribusi DC: Kurang umum tetapi digunakan dalam aplikasi tertentu.

• Jenis Koneksi:

• Sistem Radial

• Sistem Cincin

• Sistem Terhubung

• Jenis Konstruksi:

• Sistem Atas Tanah

• Sistem Bawah Tanah

Klasifikasi Berdasarkan Sifat Penyediaan

Tenaga listrik ada dalam dua bentuk: AC dan DC. Sistem distribusi sejalan dengan jenis-jenis ini. Sistem distribusi AC lebih lanjut dibagi berdasarkan level tegangan:

• Sistem Distribusi Primer: Beroperasi pada tegangan yang lebih tinggi (misalnya, 3,3 kV, 6,6 kV, 11 kV) menggunakan konfigurasi tiga fase tiga kawat. Ini mensuplai konsumen besar seperti industri atau kompleks komersial, dengan transformator step-down dekat lokasi mengurangi tegangan ke tingkat yang dapat digunakan.

• Sistem Distribusi Sekunder: Mengantarkan daya pada tegangan yang lebih rendah dan ramah konsumen.

Tata letak tipikal sistem distribusi primer ditunjukkan di bawah ini, menunjukkan perannya dalam penyampaian daya tegangan tinggi sebelum konversi tegangan final.

Sistem distribusi sekunder mengantarkan daya pada tingkat tegangan pemanfaatan. Ia dimulai di mana sistem distribusi primer berakhir—biasanya di transformator yang menurunkan 11 kV menjadi 415 V untuk distribusi langsung ke konsumen kecil.

Sebagian besar transformator pada tahap ini memiliki gulungan primer yang terhubung delta dan gulungan sekunder yang terhubung bintang, yang menyediakan terminal netral yang terground. Konfigurasi ini memungkinkan sistem distribusi sekunder menggunakan setup tiga fase empat kawat.

• Penyediaan Satu Fase: Diperoleh dengan menghubungkan salah satu fase ke terminal netral, menghasilkan 230 V atau 120 V (tergantung pada standar nasional). Ini umumnya digunakan untuk rumah tinggal dan toko kecil.

• Penyediaan Tiga Fase: Digunakan oleh industri kecil, pabrik tepung, dan konsumen serupa, yang terhubung ke terminal fase R, Y, B dan netral (N) untuk daya tiga fase.

Tata letak jaringan distribusi sekunder ditunjukkan di bawah ini, menunjukkan bagaimana tegangan disesuaikan untuk aplikasi pengguna akhir.

Sistem Distribusi DC

Meskipun sebagian besar beban sistem tenaga listrik berbasis AC, beberapa aplikasi memerlukan daya DC, sehingga diperlukan penggunaan sistem distribusi DC. Dalam kasus tersebut, daya AC yang dihasilkan dikonversi ke DC melalui rektifier atau konverter putar. Aplikasi utama untuk daya DC termasuk sistem traksi, motor DC, pengisian baterai, dan pelapisan logam.

Sistem distribusi DC dikategorikan berdasarkan konfigurasi kabelnya:

Sistem Distribusi DC Dua Kawat

Sistem ini menggunakan dua kawat: satu pada potensial positif (kawat hidup) dan yang lainnya pada potensial negatif atau nol. Beban (seperti lampu atau motor) dihubungkan secara paralel antara kedua kawat, cocok untuk perangkat dengan konfigurasi dua terminal. Skematik dari setup ini ditunjukkan di bawah ini.

Sistem Distribusi DC Tiga Kawat

Sistem Distribusi DC Tiga Kawat

Sistem ini menggunakan tiga kawat: dua kawat hidup dan satu kawat netral, menawarkan keuntungan utama memberikan dua tingkat tegangan. Misalkan kawat hidup berada pada +V dan -V, dengan netral pada potensial nol. Menghubungkan beban antara satu kawat hidup dan netral menghasilkan V volt, sementara menghubungkan di antara kedua kawat hidup memberikan 2V volt.

Konfigurasi ini memungkinkan beban tegangan tinggi terhubung di antara kawat hidup dan beban tegangan rendah terhubung antara kawat hidup dan netral. Diagram koneksi untuk sistem distribusi DC tiga kawat ditunjukkan di bawah ini.

Klasifikasi Sistem Distribusi Berdasarkan Metode Koneksi

Sistem distribusi dikategorikan menjadi tiga jenis berdasarkan metode koneksi:

• Sistem Radial

• Sistem Cincin Utama

• Sistem Distribusi Terhubung

Sistem Radial

Dalam sistem radial, feeder terpisah mengantarkan daya dari substation ke setiap area, dengan arus daya mengalir unidirectional dari feeder ke distributor. Desain ini sederhana dan mudah diimplementasikan, memerlukan investasi awal yang lebih rendah dibandingkan sistem lain.

Namun, keandalannya sangat terbatas: kegagalan pada satu feeder dapat menonaktifkan seluruh sistem yang diservisinya. Regulasi tegangan juga menderita bagi konsumen yang jauh dari feeder, karena fluktuasi beban menyebabkan variasi tegangan yang lebih signifikan. Oleh karena itu, sistem radial biasanya hanya digunakan untuk distribusi jarak pendek ke beban yang terletak dekat dengan feeder. Diagram satu garis dari sistem radial ditunjukkan di bawah ini.

Sistem Cincin Utama

Dalam sistem cincin utama, transformator distribusi dihubungkan dalam konfigurasi loop tertutup, disuplai oleh substation dari satu ujung. Desain ini memastikan setiap transformator memiliki dua jalur yang berbeda ke substation, meningkatkan redundansi dan keandalan. Diagram satu garis dari sistem cincin utama ditunjukkan di bawah ini.

Konfigurasi ini dapat dianalogikan sebagai dua feeder yang dihubungkan paralel. Misalnya, jika terjadi gangguan antara titik B dan C, segmen antara B dan C akan dipisahkan dari sistem, dan substation dapat menyuplai daya melalui dua rute alternatif.

Desain ini meningkatkan keandalan sistem, mengurangi fluktuasi tegangan di ujung konsumen, dan memastikan setiap segmen loop membawa arus yang lebih rendah—sehingga memerlukan bahan konduktor yang lebih sedikit dibandingkan sistem radial.

Sistem Distribusi Terhubung

Sistem distribusi terhubung memiliki loop yang disuplai oleh beberapa substation di titik-titik yang berbeda, mendapat nama "sistem distribusi grid." Diagram satu garis dari sistem ini ditunjukkan di bawah ini.

Seperti ditunjukkan dalam diagram di atas, loop ABCDEFGHA disuplai oleh dua substation di titik A dan E. Konfigurasi ini secara signifikan meningkatkan keandalan sistem dibandingkan dengan sistem cincin utama dan radial.

Meskipun sistem terhubung memiliki kualitas dan efisiensi daya yang superior—juga mengurangi kapasitas cadangan daya—desainnya kompleks dan memerlukan investasi awal yang lebih tinggi karena kebutuhan untuk beberapa substation.

Klasifikasi Sistem Distribusi Berdasarkan Jenis Konstruksi
Sistem Distribusi Bawah Tanah

Seperti namanya, sistem ini meletakkan konduktor di bawah jalan atau trotoar. Meskipun lebih aman daripada sistem atas tanah, ia memerlukan biaya awal yang tinggi karena pekerjaan galian, saluran, lubang inspeksi, dan kabel khusus. Kabel bawah tanah kurang rentan terhadap gangguan dan menawarkan manfaat estetika (tidak terlihat), tetapi deteksi dan perbaikan gangguan sulit. Umurnya melebihi 50 tahun.

Sistem Distribusi Atas Tanah

Konduktor dipasang di tiang kayu, beton, atau baja dalam setup konvensional ini. Meskipun lebih rentan terhadap gangguan dan bahaya keselamatan dibandingkan sistem bawah tanah, biaya awalnya lebih rendah dan fleksibilitasnya lebih besar untuk ekspansi beban. Udara berfungsi sebagai media isolasi, menghilangkan kebutuhan untuk kabel khusus dan memungkinkan kapasitas penghantar arus yang lebih tinggi. Instalasi, deteksi gangguan, dan perbaikan relatif mudah, menjaga biaya pemeliharaan rendah—meskipun dapat mengganggu sistem komunikasi. Umurnya melebihi 25 tahun.