JARINGAN SISTEM 3 FASE TEKNIK TENAGA LISTRIK

teknik tenaga listrikk

1. SISTEM LISTRIK AC 3 FASA

2. Pendahuluan PLN mengaplikasikan sistem 3-phase dalam keseluruhan sistem kelistrikannya , mulai dari pembangkitan , transmisi daya hingga sistem distribusi . Sistem 3-phase secara umum lebih ekonomis dalam penghantaran daya listrik , dibanding dengan 1-phase untuk ukuran penghantar yang sama karena  : Dapat menghantarkan daya listrik yang lebih besar . Dapat mensuplay daya ke beban yang membutuhkan daya listrik besar seperti motor-motor listrik .

3. MENGAPA LISTRIK AC ? Dalam jaringan Listrik PLN , ada 3 bagian yang saling terkoneksi dan penting untuk diketahui yaitu : Sistim Pembangkit , Sistim Transmisi dan Sistim Distribusi .

4. Sistem kelistrikan PLN secara umum dibagi dalam 3 bagian besar : Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik 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 ) PLTGU ( menggunakan kombinasi antara gas alam dan uap ) Pembangkit-pembangkit tersebut mengubah sumber-sumber alam tadi menjadi energi listrik .

5. 2. Sistem Transmisi Daya Energi listrik yang dihasilkan dari berbagai pembangkit tadi harus langsung disalurkan karena energi listrik sebesar itu tidak bisa disimpan   dalam baterai . Kapasitas baterai terbatas untuk menyimpan energi yang sangat besar dan menjadi sangat tidak ekonomis . Misalnya : accu 12Vdc dengan kapasitas 50Ah akan menyimpan energi listrik maksimal kira-kira 600 Watt untuk pemakaian penuh selama 1 jam. Sedangkan total pemakaian daya listrik untuk jawa-bali bisa melebihi 15,000 MW (15,000,000,000 Watt). Jadi …. tidak mungkin disimpan dalam baterai .

6. 3. Sistem Distribusi Daya Listrik Dengan sistem transmisi , listrik akan sampai ke pelanggan-pelanggannya ( terutama perumahan ) dengan terlebih dahulu melalui Gardu Induk dan kemudian Gardu Distribusi . Gardu Induk mengambil daya listrik dari sistem transmisi dan menyalurkan ke Gardu-gardu distribusi yang tersebar ke berbagai daerah perumahan . Pada gardu distribusi , terdapat trafo distribusi yang menyalurkan listrik langsung ke rumah-rumah dengan melewati JTR ( Jaringan Tegangan Rendah ).

7. Listrik 1 Phase   adalah jaringan listrik yang hanya menggunakan 2 kawat penghantar yang kesatu sebagai kawat phase (L) dan yang kedua sebagai kawat neutral (N).  Umumnya listrik 1 phase bertegangan 220-240 volt yang digunakan banyak orang. Biasanya listrik 1 phase digunakan untuk listrik perumahan , namun listrik PLN di jalanan itu memiliki 3 phase, tetapi yang masuk ke rumah kita hanya 1 phase karena kita tidak memerlukan daya besar dan untuk peralatan di rumah kita hanya menggunakan listik 1 phase dengan 220-240 volt. Misalnya yang ke rumah kita adalah Phase R, tetangga kita mungkin Phase S, dan tetangga yang lain Phase T. Maka jaringan listrik 3 fase memiliki fhase R,S,T

8. Listrik 3 Phase  adalah jaringan listrik yang menggunakan tiga kawat Phase (R,S,T) dan satu kawat neutral (N) atau sering dibilang kawat ground . Menurut istilah Listrik 3 Phase terdiri dari 3 kabel bertegangan listrik dan 1 kabel neutral. Umumnya listrik 3 Phase bertegangan 380 volt yang banyak digunakan Industri atau pabrik . Listrik 3 fasa adalah listrik AC (Alternating Current) yang menggunakan 3 kawat penghantar yang mempunyai tegangan pada masing-masing Phasenya sama , tetapi berbeda dalam sudut curvenya sebesar 120 derajat .

9. MACAM TEGANGAN LISTRIK 3 PHASE Ada 2 macam tegangan listrik yang dikenal dalam sistem 3 phase ini , yaitu : Tegangan antar phase ( Vpp : voltage phase to phase atau ada juga yang menggunakan istilah Voltage line to line) Tegangan phase ke neutral ( Vpn : Voltage phase to neutral atau Voltage line to neutral).

10. Menggunakan listrik 3 phase sebenarnya memiliki keuntungan . Keuntungan Listrik 3 phase yaitu : Menyediakan daya listrik yang besar ( biasanya pada industri menengah dan besar ). Industri atau hotel memerlukan daya listrik yang besar sehingga memerlukan jaringan yang banyak . Tapi pada output terakhir untuk pemakaian hanya memerlukan satu phase ( memilih salah satu dari 3 phase yang ada ). Listrik 3 phase biasanya diperlukan untuk menggerakkan motor industri yang memerlukan daya besar . Karena menggunakan tegangan yang lebih tinggi maka arus yang akan mengalir akan lebih rendah untuk daya yang sama . Sehingga untuk daya yang besar , kabel yang digunakan bisa lebih kecil .

11. MENGAPA TIGA FASA ? Daya sesaat yang dikirimkan ke beban akan “ melonjak tinggi” pada sistem 1 fasa. Pada Sistem tiga fasa daya yang dikirimkan lebih “ stabil/ steady” (ingat mesin mobil dengan multi silinder)

12. MENGAPA TIGA FASA ? Untuk mengirimkan daya yang sama, ukuran konduktor/ kabel dan komponen lainnya lebih kecil dibanding denga n menggunakan 1 fasa. 3 Ph ase cv 1 Ph as e

13. MENGAPA TIGA FASA ? Daya listrik yang dibangkitkan pada pembangkit adalah fasa banyak dengan frekuensi 50 Hz atau 60 Hz

14. LISTRIK DI INDONESIA Tegangan rms fasa = 220 V Tegangan fasa ke fasa (Line Voltage) = 380 V frekuensi 50 Hz LISTRIK DI AMERIKA Tegangan rms fasa = 115 V frekuensi 60 Hz

15. Listrik 1 fase Sistem listrik yang masuk ke rumah kita, jika menggunakan sistem listrik 1 fase biasanya terdiri atas 3 kabel (Ideal): Kabel fase , yang merupakan sumber listrik bolak-balik → kabel yang membawa tegangan dari pembangkit tenaga listrik (PLN misalnya); kabel ini biasanya dinamakan kabel panas (hot), dapat dibandingkan seperti kutub positif pada sistem listrik arus searah. Kabel Netral . Kabel ini pada dasarnya adalah kabel acuan tegangan nol, yang biasanya disambungkan ke tanah di pembangkit tenaga listrik dapat dibandingkan seperti kutub negatif pada sistem listrik arus searah; jadi jika listrik ingin dialirkan ke lampu misalnya, maka satu kaki lampu harus dihubungkan ke kabel fase dan kaki lampu yang lain dihubungkan ke kabel netral Kabel Tanah/Ground . Kabel ini adalah acuan nol di lokasi pemakai, yang biasanya disambungkan ke tanah di rumah pemakai; kabel ini benar-benar berasal dari logam yang ditanam di tanah dekat rumah kita; kabel ini merupakan kabel pengamanan yang biasanya disambungkan ke badan (chassis) alat2 listrik di rumah untuk memastikan bahwa pemakai alat tersebut tidak akan mengalam kejutan listrik.

16. Listrik 3 Phase adalah jaringan listrik yang menggunakan tiga kawat Phase (R,S,T) dan satu kawat neutral (N) atau sering dibilang kawat ground. Menurut istilah Listrik 3 Phase terdiri dari 3 kabel bertegangan listrik dan 1 kabel neutral. Umumnya listrik 3 Phase bertegangan 380 volt yang banyak digunakan Industri atau pabrik. Listrik 3 fasa adalah listrik AC (Alternating Current) yang menggunakan 3 kawat penghantar yang mempunyai tegangan pada masing-masing Phasenya sama, tetapi berbeda dalam sudut curvenya sebesar 120 derajat. Ada 2 macam tegangan listrik yang dikenal dalam sistem 3 phase ini, yaitu : Tegangan antar phase (Vpp : voltage phase to phase atau ada juga yang menggunakan istilah Voltage line to line atau VL ) Tegangan phase ke neutral (Vpn : Voltage phase to neutral atau Voltage line to neutral atau Vp ).

17. V bn V cn V an a b n c n V an V bn V cn - Vab/VL : Tegangan antar phase (Vpp : voltage phase to phase atau ada juga yang menggunakan istilah Voltage line to line) 380 V - Van/Vp : Tegangan phase ke neutral (Vpn : Voltage phase to neutral atau Voltage line to neutral). 220V

18. AC dll 220V

19. Rangkaian Tiga Fase Seimbang Sistem Tenaga Listrik pada umumnya disalurkan menggunakan sistem 3 fase, karena penyaluran daya dapat lebih efektif. Pada sistem tenaga listrik 3 fase, idealnya daya listrik yang dibangkitkan, disalurkan dan diserap oleh beban semuanya seimbang, P pembangkitan = P pemakain,

20. Kelebihan 3 fase dibanding 1 fase Kapasitas penyaluran daya lebih besar dibandingkan 1 fase. Dengan nilai daya yang sama, harga peralatan 3 fase lebih ekonomis Listrik 3 fase lebih stabil daripada 1 fase.

21. Oleh sebab itu , suplai energi listrik harus sesuai dengan permintaan pada saat itu juga Karena itu sistem transmisi daya listrik dibangun untuk menghubungkan pembangkit-pembangkit listrik yang tersebar tadi dan menyalurkan listriknya langsung saat itu juga ke pelanggan-pelanggan listrik . Saluran penghantarannya dikenal dengan nama SUTT ( Saluran Udara Tegangan Tinggi ), SUTET ( Saluran Udara Tegangan Extra Tinggi ) dll .

22. Listrik 3-phase adalah listrik AC ( alternating current ) yang menggunakan 3 penghantar yang mempunyai tegangan sama tetapi berbeda dalam sudut phase sebesar 120  . 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” atau segitiga . Sistem 3 Phase

23. Hubungan Bintang 1. Hubungan Bintang

24. Titik netral di-tanahkan Tegangan 3-fasa mempunyai magnitudo yg sama . Perbedaan fasa antar tegangan adalah 120°.

25. Hubungan bintang digambarkan dengan bentuk huruf Y. Terdiri dari 3 kabel sebagai saluran (line) arus ke beban. Untuk membedakan ketiga kabel saluran umumnya diberi simbol R, S, dan T atau a, b, dan c. Arus yang mengalir pada tiap saluran disebut arus line (IL) dan tegangan antar 2 buah saluran disebut Tegangan line (VL) Arus yang mengalir pada tiap saluran sama dengan arus yang mengalir pada tiap phasanya sedangkan Tegangan saluran VL sama dengan √3 Vp, VL= √3 Vp Titik pertemuan dari masing-masing phase disebut dengan titik netral.

26. Jenis Tegangan 3 Phasa Ada 2 macam tegangan listrik yang dikenal dalam sistem 3-phase ini : Tegangan antar phase (Vpp :  voltage phase to phase  atau   Voltage line to line ) Tegangan phase ke netral (Vpn :  Voltage phase to netral  atau  Voltage line to netral ). Sistem tegangan yang digunakan PLN pada trafo distribusi JTR (380V/220V), dengan titik netral ditanahkan seperti pada gambar berikut.

27. Hubungan Tegangan phasa dengan Tegangan Saluran dan Tegangan netral :

28. Sistem Berbeban : Jaringan Tegangan Rendah

29. Beban tiap saluran dinyatkan dengan Impedansi beban misalnya Za, Zb, Zc Setiap sumber tegangan mensuplai arus saluran ( arus jala-jala ) ke beban . Besarnya arus line dinyatakan sebagai :

30. Arus Netral pada sistem 3-phase Salah satu karakteristrik sistem 3-phase adalah bila sistem 3-phase tersebut mempunyai beban yang seimbang , maka besaran arus phase di penghantar R-S-T akan sama sehingga In ( arus netral ) = 0 Ampere. Misalnya pada gambar diatas , ketiga rumah mempunyai beban yang identik seimbang . Maka arus netral sebagai penjumlahan dari ketiga arus phase tersebut akan menjadi : Ir + Is + It = In –> Bila beban seimbang maka Ir = Is = It dan In = 0 Ampere. Sistem penjumlahannya adalah penjumlahan secara vektor .

31. Jika Beban Setimbang ( Za = Zb = Zc ) maka : Faktanya , beban seimbang dari ketiga phase hampir tidak ada , karena beban listrik setiap rumah belum tentu sama .  Bila terjadi ketidakseimbangan beban , maka besar arus listrik setiap saluran tidak   sama , akibatnya arus netral tidak lagi sebesar 0 Ampere. Semakin tidak seimbang bebannya , maka arus netral akan semakin besar .

32. Beban Setimbang Dalam keadaan beban setimbang , daya 3 phasa adalah : P = √3 VI cos  Dimana : V = tegangan saluran I = arus saluran

33. Hubungan Delta Sistem Delta hanya mempunyai satu macam tegangan , yakni LINE to LINE ( VLL ) Sistem mempunyai dua arus : Arus saluran Arus fasa

34. Arus fasa adalah : Arus Saluran (line) : Pada beban setimbang :

35. Perhitungan Daya 3-Fasa Daya 3-Fasa merupakan jumlahan dari daya 1-Fasa Jika beban setimbang :

36. Sistem Bintang : Sistem Delta:

37. Pengukuran Pada sistem 4-kawat, daya nyata (P) diukur dengan tiga buah watt-meter 1-fasa. Dalam sistem 3-kawat, daya nyata diukur dengan dua buah watt-meter 1-fasa. Wattmeter disuplai oleh tegangan LINE to LINE.

38. Diagram Pengukuran Daya Pada KWh 3-Phasa

39. Diagram Pengukuran Daya Pada KVarh 3-Phasa

40. Terhubung Bintang (Wye, Y, Star, Bintang) Pada hubungan bintang (Y, wye), ujung-ujung tiap fase dihubungkan menjadi satu dan menjadi titik netral atau titik bintang. Dengan adanya saluran / titik netral maka besaran tegangan fase dihitung terhadap saluran / titik netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fase yang seimbang dengan magnitudenya (akar 3 dikali magnitude dari tegangan fase). Sedangkan untuk arus yang mengalir pada semua fase mempunyai nilai yang sama, ILine = Ifase Ia = Ib = Ic

41. Terhubung Bintang (Wye, Y)

42. Terhubung Segitiga (delta, Δ, D) Pada hubungan segitiga (delta, Δ, D) ketiga fase saling dihubungkan sehingga membentuk hubungan segitiga 3 fase Dengan tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung antar fase, karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar magnitude yang sama, maka: Vline = Vfase

43. Terhubung Segitiga (delta, Δ, D) I fase I saluran

44. Delta Wye Terdapat 1 jenis tegangan, yaitu tegangan fase ke fase Terdapat dua nilai tegangan, fase ke fase dan fase netral Tidak perlu titik ground Harus memasang ground pada netralnya

45. Impedans, Admitans, Resistans, Reaktans

46. Impedans dan Admitans Impedansi adalah perbandingan fasor tegangan V dan fasor arus I pada suatu elemen kutub dua dengan adanya sinyal masukan gelombang sinusoidal dalam keadaan setimbang atau mantap atau tunak ( steady state ). Admitansi merupakan kebalikan dari Impedansi. Impedansi dan admitansi bukan merupakan fasor. Impedansi dapat dihubungkan seri atau paralel seperti halnya pada Resistansi.

47. Impedans dan Admitans Impedansi Z = V / I [Ohm] Z = R ± jX R: resistansi; X : induktans : resultan antara kapasitans dan induktans Admitansi Y = I / V [Mho] Y = 1/ Z Y = G ± jB G:konduktansi = 1/R; B:suseptansi = 1/X

48. Pengertian Impedansi Dan Admitansi

49. Pengertian Impedansi Dan Admitansi ◼ Elemen C

50. Impedansi Z = V / I [Ohm] Z = R ± jX

51. TERIMAKASIH