SISTEM KELISTRIKAN

SISTEM KELISTRIKAN

Sistem 3-Phase dan 1-Phase

Hampir seluruh perusahaan penyedia tenaga listrik menggunakan sistem listrik 3-phase ini. Sistem ini diperkenalkan dan dipatenkan oleh Nikola Tesla pada tahun 1887 dan 1888. Sistem ini secara umum lebih ekonomis dalam penghantaran daya listrik, dibanding dengan 1-phase, dengan ukuran penghantar yang sama. Karena sistem 3-phase dapat menghantarkan daya listrik yang lebih besar. Dan juga peralatan listrik yang besar, seperti motor-motor listrik, lebih powerful dengan sistem ini.

PLN mengaplikasikan sistem 3-phase dalam keseluruhan sistem kelistrikannya, mulai dari pembangkitan, transmisi daya hingga sistem distribusi. Oh iya, agar lebih jelas, sistem kelistrikan PLN secara umum dibagi dalam 3 bagian besar :

• Sistem Pembangkitan Tenaga Listri Terdiri dari pembangkit-pembangkit listrik yang tersebar di berbagai tempat, dengan jenis-jenisnya antara lain yang cukup banyak adalah PLTA (menggunakan sumber tenaga air), PLTU (menggunakan sumber batubara), PLTG (menggunakan sumber dari gas alam) dan PLTGU (menggunakan kombinasi antara gas alam dan uap). Pembangkit-pembangkit tersebut mengubah sumber-sumber alam tadi menjadi energi listrik.

• Sistem Transmisi Daya Energi listrik yang dihasilkan dari berbagai pembangkit tadi harus langsung disalurkan Gardu Induk untuk diubah tegangannya menjadi 500.000 Volt melalui trafo step up lalu disalurkan melalui Saluran Udara Ekstra Tinggi (SUTET). Kemudian disalurkan Gardu Induk 500 kv dan masuk ke Trafo step down untuk penurunan tegangan menjadi 150.000 Volt dan disalurkan ke saluran udara tegangan tinggi (SUTT). Lalu disalurkan Gardu Induk 150 kv dan masuk pada trafo step down untuk di turunkan tegangannya menjadi 20.000 Volt dan disalurkan ke jaringan disrtibusi. 
  
• Sistem Distribusi Daya Listrik Dari sistem transmisi daya tadi, listrik akan sampai ke pelanggan-pelanggannya  dengan terlebih dahulu melalui Gardu Induk dan kemudian Gardu Distribusi. dan menyalurkan ke Gardu-gardu distribusi yang tersebar ke berbagai daerah perumahan. Dan di dalam gardu distribusi, terdapat trafo distribusi 3 fasa yang menyalurkan listrik langsung ke Industri dan terdapat trafo distribusi 1 fasa yang menyalurkan listrik langsung ke rumah-rumah atau industri dengan melewati JTR (Jaringan Tegangan Rendah), yang biasanya ditopang oleh tiang listrik..

Listrik 3-phase adalah listrik AC (alternating current) yang menggunakan 3 penghantar yang mempunyai tegangan sama tetapi berbeda dalam sudut phase sebesar 120 degree. Ada 2 macam hubungan dalam koneksi 3 penghantar tadi : hubungan bintang (“Y” atau star) dan hubungan delta. Sesuai bentuknya, yang satu seperti huruf “Y” dan satu lagi seperti simbol “delta”. Tetapi untuk bahasan ini kita akan lebih banyak membicarakan mengenai hubungan bintang saja.

Sistem 3-Phase Hubungan Bintang dengan tegangan 380/220V

Gambar disamping adalah contoh sistem 3-phase yang dihubung bintang. Titik pertemuan dari masing-masing phase disebut dengan titik netral. Titik netral ini merupakan common dan tidak bertegangan.

Ada 2 macam tegangan listrik yang dikenal dalam sistem 3-phase ini : Tegangan antar phase (Vpp : voltage phase to phase atau ada juga yang menggunakan istilah Voltage line to line) dan tegangan phase ke netral (Vpn : Voltage phase to netral atau Voltage line to netral). Sistem tegangan yang dipakai pada gambar dibawah adalah yang digunakan PLN pada trafo distribusi JTR (380V/220V), dengan titik netral ditanahkan.

 Pada istilah umum di Indonesia, sistem 3-phase ini lebih familiar dengan nama sistem R-S-T. karena memang umumnya menggunakan simbol “R”, “S” , “T” untuk tiap penghantar phasenya serta simbol “N” untuk penghantar netral.

Kita langsung saja pada sistem yang dipakai PLN. Seperti pada gambar tersebut, di dalam sistem JTR yang langsung ke perumahan, PLN menggunakan tegangan antar phase 380V dan tegangan phase ke netral sebesar 220V. Rumusnya seperti ini :

Vpn = Vpp/√3  –>  220V = 380/√3

Instalasi listrik rumah akan disambungkan dengan salah satu kabel phase dan netral, maka pelanggan menerima tegangan listrik 220V. Perhatikan pada gambar dibawah ini :

Sistem Listrik 3-Phase PLN 380/220V pada Jaringan Distribusi Perumahan

Contoh 3-phase hubungan delta bisa dilihat di sisi primer dari trafo diatas (sebelah kiri). Sedangkan sisi sekunder (sebelah kiri) terhubung bintang. Hubungan delta pada umumnya tidak mempunyai netral.

Teori dasar listrik

artikel ini saya tujukan kepada orang yang ingin memdalami ilmu kelistrikan baik kepada orang yang telah mengetahui ilmu kelistrikan maupun orang awam yang belum mengerti tentang ilmu kelistrikan.

            Teori dasar listrik

           1. Arus listrik

        Arus listrik adalah mengalirnya elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada benda konduktor atau logam akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere (A).

Untuk arus yang konstan, besar arus  dalam Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:

di mana

•   adalah arus listrik,

•  adalah muatan listrik,

•    adalah waktu.

       HUKUM KIRCHOFF
Pada setiap rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu di satu titik adalah nol (ΣI=0).

   
  Jadi:
I1 + (-I2) + (-I3) + I4 + (-I5 ) = 0
I1 + I4 = I2 + I3 + I5

       2. Tegangan
       Tegangan listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.satuan dari tegangan adalah volt(V).

          Tegangan listrik dibagi menjadi 2 yaitu 

       1. Tegangan DC
       2. Tegangan AC

        Adalah tegangan dengan aliran arus searah. Tegangan DC memiliki notasi/tanda positif pada satu ttiknya dan negatif pada titik yang lain. Sumber-sumber tagangan DC diantaranya adalah elemen volta, battery, aki, solar cell dan adaptor/power supply DC. Pemasangan tegangan DC pada rangkaian harus benar sesuai kutubnya karena jika terbalik bisa berakibat kerusakan pada kedua bagian.

Aplikasi tegangan DC banyak kita jumpai pada peralatan elektronik portabel seperti handphone, remote, sepeda motor, mainan dan pemutar musik portabel. Sekarang ini sudah banyak dipakai sumber tegangan DC berupa battery yang bisa diisi ulang (recharge) jadi jika tegangan listrik pada battery habis bisa dibangkitkan lagi dengan mengisinya.

    Adalah tegangan dengan aliran arus bolak-balik. Tegangan AC tidak memiliki notasi/tanda seperti tegangan DC. Oleh karena itu pemasangan tegangan AC pada rangkaian boleh terbalik kecuali untuk aplikasi tegangan AC 3 phase pada motor listrik. Sumber-sumber tegangan AC diantaranya adalah listrik rumah tangga (dari PLN), genset, dinamo sepeda dan altenator pada mobil atau sepeda motor.

Ada dua jenis tegangan AC yaitu single phase dan triple phase atau 3 phase. Tegangan listrik AC yang kita pakai sehari-hari merupakan jenis tegangan AC single phase, artinya hanya ada satu phase dan ground/netral. Oleh karena itu tegangan AC single phase hanya membutuhkan dua titik kabel koneksi.

Tegangan AC 3 phase membuthkan tiga kabel untuk bekerja, yaitu dikenal dengan istilah R, S dan T. Tegangan listrik 3 phase banyak dipakai pada dunia industri khususnya untuk menggerakkan motor listrik. Jika kita membutuhkan tegangan AC 3 phase namun hanya memiliki sumber tegangan AC single phase maka kita memerlukan sebuah inverter untuk membuat listrik single phase menjadi 3 phase.

       3. Hambatan
        Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik yang mempunyai satuan Ohm  dapat dirumuskan sebagai berikut:

dimana 

• V adalah Tegangan / Beda potensi
• I  adalah arus listrik
• R adalah hambatan