Pengelasan Sistem Rangkaian Pengagihan Elektrik

Sistem rangkaian tenaga elektrik biasa dikategorikan ke dalam tiga komponen utama: penjanaan, penghantaran, dan pengagihan. Tenaga elektrik dihasilkan di loji penjanaan, yang sering terletak jauh dari pusat beban. Oleh itu, garis penghantaran digunakan untuk menghantar tenaga sepanjang jarak yang jauh.

Untuk mengurangkan kerugian penghantaran, tenaga voltan tinggi digunakan dalam garis penghantaran, dan voltan diturunkan di pusat beban. Sistem pengagihan kemudian menghantar tenaga ini kepada pengguna akhir.

Jenis Sistem Pengagihan Tenaga Elektrik

Sistem pengagihan boleh diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria:

• Sifat Bekalan:

• Sistem Pengagihan AC: Kebanyakan pengguna memerlukan tenaga AC, menjadikannya piawaian untuk penjanaan, penghantaran, dan pengagihan. Voltan AC boleh disesuaikan dengan mudah menggunakan transformer, membolehkan operasi step-up dan step-down yang efisien.

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

• Jenis Sambungan:

• Sistem Radial

• Sistem Cincin

• Sistem Berhubungan

• Jenis Pembinaan:

• Sistem Atas Tanah

• Sistem Bawah Tanah

Klasifikasi Berdasarkan Sifat Bekalan

Tenaga elektrik wujud dalam dua bentuk: AC dan DC. Sistem pengagihan selaras dengan jenis-jenis ini. Sistem pengagihan AC dibahagikan lagi berdasarkan tahap voltan:

• Sistem Pengagihan Utama: Beroperasi pada voltan yang lebih tinggi (contohnya, 3.3 kV, 6.6 kV, 11 kV) menggunakan konfigurasi tiga fasa tiga wayar. Ia menyediakan kepada pengguna besar seperti industri atau kompleks komersial, dengan transformer step-down berdekatan menurunkan voltan kepada tahap yang dapat digunakan.

• Sistem Pengagihan Sekunder: Menghantar tenaga pada voltan yang lebih rendah dan sesuai untuk pengguna.

Tata letak sistem pengagihan utama diperlihatkan di bawah, menunjukkan peranannya dalam penghantaran tenaga voltan tinggi sebelum pengubahsuaian voltan akhir.

Sistem pengagihan sekunder menghantar tenaga pada tahap voltan penggunaan. Ia bermula di mana sistem pengagihan utama berakhir—biasanya di transformer yang menurunkan 11 kV kepada 415 V untuk pengagihan langsung kepada pengguna kecil.

Kebanyakan transformer pada tahap ini mempunyai gulungan primer yang bersambung delta dan gulungan sekunder yang bersambung star, yang memberikan terminal neutral yang terpegang. Konfigurasi ini membolehkan sistem pengagihan sekunder menggunakan set up tiga fasa empat wayar.

• Bekalan Fasa Tunggal: Diperoleh dengan menyambungkan salah satu fasa kepada terminal neutral, menghasilkan 230 V atau 120 V (bergantung pada standard nasional). Ini biasa digunakan untuk rumah tempatan dan kedai kecil.

• Bekalan Tiga Fasa: Digunakan oleh industri kecil, kilang tepung, dan pengguna serupa, yang menyambung ke terminal fasa R, Y, B dan neutral (N) untuk tenaga tiga fasa.

Tata letak rangkaian pengagihan sekunder diperlihatkan di bawah, menunjukkan bagaimana voltan diadaptasikan untuk aplikasi pengguna akhir.

Sistem Pengagihan DC

Walaupun kebanyakan beban sistem tenaga adalah berdasarkan AC, beberapa aplikasi memerlukan tenaga DC, mewajibkan penggunaan sistem pengagihan DC. Dalam kes-kes tersebut, tenaga AC yang dihasilkan diubah menjadi DC melalui rectifier atau converter putar. Aplikasi utama untuk tenaga DC termasuk sistem traksi, motor DC, pengecasan bateri, dan elektroplat.

Sistem pengagihan DC diklasifikasikan berdasarkan konfigurasi pengawasan:

Sistem Pengagihan DC Dua Wayar

Sistem ini menggunakan dua wayar: satu pada potensial positif (wayar hidup) dan yang lain pada potensial negatif atau sifar. Beban (seperti lampu atau motor) disambung secara selari antara dua wayar, sesuai untuk peranti dengan konfigurasi dua terminal. Skema pengaturan ini ditunjukkan di bawah.

Sistem Pengagihan DC Tiga Wayar

Sistem Pengagihan DC Tiga Wayar

Sistem ini menggunakan tiga wayar: dua wayar hidup dan satu wayar neutral, menawarkan kelebihan utama dengan menyediakan dua tahap voltan. Jika wayar hidup berada pada +V dan -V, dengan wayar neutral pada potensial sifar. Menyambung beban antara satu wayar hidup dan neutral menghasilkan V volt, manakala menyambung merentasi kedua-dua wayar hidup memberikan 2V volt.

Konfigurasi ini membolehkan beban voltan tinggi disambung merentasi wayar hidup dan beban voltan rendah disambung antara wayar hidup dan neutral. Rajah sambungan untuk sistem pengagihan DC tiga wayar diperlihatkan di bawah.

Klasifikasi Sistem Pengagihan Berdasarkan Kaedah Sambungan

Sistem pengagihan dikategorikan ke dalam tiga jenis berdasarkan metodologi sambungan:

• Sistem Radial

• Sistem Cincin Utama

• Sistem Pengagihan Berhubungan

Sistem Radial

Dalam sistem radial, feeder berasingan menghantar tenaga dari substesen ke setiap kawasan, dengan tenaga mengalir unidirectional dari feeder ke distributor. Reka bentuk ini mudah dan mudah dilaksanakan, memerlukan pelaburan awal yang lebih rendah berbanding sistem lain.

Namun, kebolehpercayaannya sangat terhad: kegagalan dalam satu feeder boleh menutup seluruh sistem yang ia layani. Peraturan voltan juga kurang baik bagi pengguna yang jauh dari feeder, kerana fluktuasi beban menyebabkan variasi voltan yang lebih ketara. Oleh itu, sistem radial biasanya hanya digunakan untuk pengagihan jarak pendek kepada beban yang berada dekat dengan feeder. Rajah garis tunggal sistem radial diperlihatkan di bawah.

Sistem Cincin Utama

Dalam sistem cincin utama, transformer pengagihan disambung dalam konfigurasi gelung tertutup, dipasok oleh substesen dari satu hujung. Reka bentuk ini memastikan setiap transformer mempunyai dua laluan berbeza ke substesen, meningkatkan redundansi dan kebolehpercayaan. Rajah garis tunggal sistem cincin utama diperlihatkan di bawah.

Konfigurasi ini boleh dilihat sebagai dua feeder yang disambung selari. Sebagai contoh, jika terdapat gangguan antara titik B dan C, segmen antara B dan C akan dipisahkan dari sistem, dan substesen boleh menyediakan tenaga melalui dua laluan alternatif.

Reka bentuk ini meningkatkan kebolehpercayaan sistem, mengurangkan fluktuasi voltan di pengguna, dan memastikan setiap segmen gelung membawa arus yang lebih rendah—maka memerlukan bahan konduktor yang lebih sedikit berbanding sistem radial.

Sistem Pengagihan Berhubungan

Sistem pengagihan berhubungan mempunyai gelung yang dipasok oleh beberapa substesen di titik-titik berbeza, mendapat nama "sistem pengagihan grid". Rajah garis tunggal sistem ini diperlihatkan di bawah.

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas, gelung ABCDEFGHA dipasok oleh dua substesen di titik A dan E. Konfigurasi ini meningkatkan kebolehpercayaan sistem secara signifikan berbanding sistem cincin utama dan radial.

Walaupun sistem berhubungan mempunyai kualiti dan kecekapan tenaga yang lebih baik—bahkan mengurangkan kapasiti kuasa simpan—reka bentuknya rumit dan memerlukan pelaburan awal yang lebih tinggi kerana keperluan untuk beberapa substesen.

Klasifikasi Sistem Pengagihan Berdasarkan Jenis Pembinaan
Sistem Pengagihan Bawah Tanah

Seperti namanya, sistem ini meletakkan konduktor di bawah jalan atau trotoar. Walaupun lebih selamat daripada sistem atas tanah, ia memerlukan kos awal yang tinggi kerana pembukaan parit, konduit, lubang inspeksi, dan kabel khusus. Kabel bawah tanah kurang rentan terhadap gangguan dan menawarkan kebaikan estetik (ketidaknampakan), tetapi pengesanan dan pembaikan gangguan sukar. Umur pakainya melebihi 50 tahun.

Sistem Pengagihan Atas Tanah

Konduktor dipasang pada tiang kayu, konkrit, atau besi dalam susunan konvensional ini. Walaupun lebih rentan terhadap gangguan dan bahaya keselamatan berbanding sistem bawah tanah, ia mempunyai kos awal yang lebih rendah dan fleksibiliti yang lebih besar untuk peningkatan beban. Udara bertindak sebagai medium isolasi, menghapuskan keperluan untuk kabel khusus dan membolehkan kapasiti penghantaran arus yang lebih tinggi. Pemasangan, lokasi gangguan, dan pembaikan adalah mudah, menjaga kos penyelenggaraan rendah—meskipun ia mungkin mengganggu sistem komunikasi. Umur pakainya melebihi 25 tahun.