Ilmu Listrik (Electrical Science): Sistem Distribusi Kelistrikan Dunia Industri

Sistem Distribusi Kelistrikan Dunia Industri

Dalam dunia kelistrikan, sistem distribusi yang digunakan cukup beragam. Seperti yang sudah banyak didengar misalkan PLN menggunakan sistem untuk rumah adalah 380/220 V, 20 kV, 150 kV dll. Sistem distribusi ini bukanlah sistem mutlak yang digunakan pada setiap tempat. Pada artikel ini akan dibahas hanya pada sistem kelistrikan yang sering digunakan pada dunia industri yang merujuk pada sistem standart IEEE Std-141 yang sering digunakan sebagai rujukan di dunia industri.

SISTEM TEGANGAN

Dalam dunia sehari-hari kita sangat sering mendengar kata low, medium, dan high voltage. Namun, tidak semua mengetahui batasan pasti antara kelas-kelas tegangan tersebut. Berbagai referensi pun terkadang memberikan batasan yang berbeda. Pada artikel ini Penulis mencoba memberikan batas kelas tegangan yang telah umum dipakai di dunia industri yang merujuk pada standart internasional IEEE Std 141. Adapun kelas tegangan tersebut adalah :

Tegangan Rendah (Low Voltage)

Tegangan yang memiliki besar kurang dari 1000 V atau 1kV (V < 1 kV). Kelas tegangan ini biasanya digunakan untuk menyuplai peralatan utilisasi.

Tegangan Menengah (Medium Voltage)

Tegangan yang memiliki besar lebih dari sama dengan 1000 V atau 1kV hingga kurang dari 100.000 V atau 100 kV(1 kV ≤ V < 100 kV). Kelas tegangan ini biasa digunakan untuk saluran subtranmisi dan distribusi utama. Tegangan pada besaran sekitar 13.800 V ke bawah juga sering digunakan untuk menyuplai motor-motor listrik berskala besar.

Tegangan Tinggi (High Voltage)

Tegangan yang memiliki besar lebih dari sama dengan 100.000 V atau 100 kV hingga kurang dari 230.000 V atau 230 kV(100 kV ≤ V < 230 kV). Jenis kelas ini digunakan untuk menyalurkan energi listrik dalam jumlah besar antar transmisi substation.

Tegangan Ekstra Tinggi / Ultra Tinggi (Extra High Voltage)

Tegangan yang memiliki besar lebih dari sama dengan 230 kV (V ≥ 230 kV). Pada dunia sehari-hari kita sering mendengar saluran transmisi PLN yang disebut SUTET (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi). SUTET adalah jenis kelas ini. Kelas ini juga menjadi saluran transmisi yang biasa digunakan untuk mentransmisikan listrik dalam jumlah yang sangat besar dan biasanya berjarak cukup jauh antara tempat pembangkitan dan tempat bebannya.

Walaupun kelas-kelas tegangan telah terbagi seperti yang tertera di atas, pada dunia industri sistem tegangan yang digunakan bukanlah sembarang. Misalnya, kita akan susah menemukan sistem dengan tegangan 1. 750 V karena dengan sistem tegangan tersebut kita akan susah untuk mendapatkan trafo, Circuit Breaker atau peralatan listrik lain kecuali dengan pemesanan khusus (yang tentunya sangat berimbas pada harga yang tinggi). Ini sama halnya dengan kita membeli mobil dengan spesifikasi khusus yang berbeda dengan mobil lain sehingga supplier harus membuatkan khusus untuk kita. Oleh karena itu, dibuatlah standard untuk tegangan yang dipakai pada dunia industri. Berikut adalah klasifikasi tegangan berdasarkan standart IEEE Std 141.

Satu Fasa ( 1Ф)

Tabel 1. Tegangan Satu Fasa

Voltage (V)	Jumlah Wire	Votage max (V)	Voltage Class
120	2 W	127	Low
120/240	3 W	127/254	Low

Tiga Fasa ( 3Ф)

Tabel 2. Tegangan Tiga Fasa

Voltage (V)	Jumlah Wire	Votage max (V)
LOW VOLTAGE
240	3 W	245
480	3 W	508
600	3 W	635
208Y/120	4 W	220Y/127
240Δ/120	4 W	245/127
480Y/277	4 W	508Y/293
MEDIUM VOLTAGE
2400	3 W	2540
4160	3 W	4400
4800	3 W	5080
6900	3 W	7260
13800	3 W	14520
23000	3 W	24340
34500	3 W	36510
4160Y/2400	4 W	4400Y/2540
8320Y/4800	4 W	8800Y/5080
12000Y/6930	4 W	12700Y/7330
12470Y/7200	4 W	13200Y/7620
13200Y/7620	4 W	13970Y/8070
13800Y/7970	4 W	14520Y/8380
20780Y/12000	4 W	22000Y/12700
22860Y/13200	4 W	24200Y/13970
24940Y/14400	4 W	26400Y/15240
34500/19920	4 W	36510Y/21080
HIGH VOLTAGE
46 kV	3 W	48,3 kV
69 kV	3 W	72,5 kV
115 kV	3 W	121 kV
138 kV	3 W	145 kV
161 kV	3 W	169 kV
230 kV	3 W	242 kV
EXTRA HIGH VOLTAGE
345 kV	3 W	362 kV
500 kV	3 W	550 kV
765 kV	3 W	800 kV
1100 Kv	3 W	1200 kV

SISTEM JUMLAH WIRE

Pada sistem distribusi listrik sering didengar adanya istilah 2W (two wires), 3 W (three wires), dan 4W (four wires). Istilah di atas adalah istilah yang biasa digunakan untuk mengungkapkan jumlah kabel / wire yang digunakan pada sistem distribusi tersebut. Berikut ini akan dibahas mengenai jumlah wire tersebut.

Two wire system (2W) à Single phase

Gambar 1. Sistem 2 wires, 1 Fasa

Sistem Tegangan AC dua wire ini adalah sistem tertua di dunia kelistrikan. Jenis ini akan sangat banyak ditemui pada gedung-gedung tua yang dibangun sekitar 1940-an. Konduktor yang digunakan berjumlah dua (2W) yang terdiri dari konduktor fasa dan netral. Pada sistem ini, kebanyakan tidak menggunakan grounding (ungrounded). Sedangkan untuk sistem DC, semua menggunakan sistem dua wires ungrounded.

Three wire sistem (3W)

Sistem pada gambar 2 ini adalah sistem yang paling familiar dengan kehidupan sehari-hari kita. Ini adalah sistem yang digunakan pada tiap-tiap rumah. Pada sistem kelistrikan PLN, tegangan satu fasa yang digunakan ini adalah 220 V, 50 Hz sedangkan untuk kelistrikan USA menggunakan 120 V, 60 Hz. Netral pada sistem ini akan di-ground secara langsung menuju tanah atau biasa disebut solidly grounded.

Gambar 2. Sistem 3 Wires, 1 Fasa

Untuk gambar 3, 4, 5, dan 6 ini adalah contoh sistem 3 wires, 3 fasa sesuai IEEE Std. 141. Pada tipe ini grounding yang digunakan dapat menggunakan sistem grounding apapun (solid, impedance, maupun ungrounded). Namun yang menjadi penekanan adalah, kedua sistem ini ditujukan untuk menyuplai beban yang tidak membutuhkan koneksi fasa ke netral.

Gambar 3. Sistem 3 Wires, 3 Fasa, Hubungan Bintang (Y)

Gambar 4. Sistem 3 Wires, 3 Fasa, Hubungan Tee

Untuk gambar 5 dan 6, terdapat beberapa opsi untuk meletakkan sistem groundingnya antara lain : sesuai lokasi pada gambar, pada konduktorsatu fasa (corner grounded), atautidak di ground. Pada kenyataannya, di dunia industri sering kali hubungan delta ini sering dipilih untuk tidak menggunakan ground.

Gambar 5. Sistem 3 Wires, 3 Fasa, Hubungan Delta

Gambar 6. Sistem 3 Wires, 3 Fasa, Hubungan Open-Delta

Four wire sistem (4W)

Sistem ini cukup mirip dengan sistem 3 wires. Perbedaan nya adalah untuk sistem ini ada tambahan satu konduktor untuk netral. Berbeda dengan 3W, sistem 4W ditujukan untuk beban yang terkoneksi fasa ke netral.

Baik sistem 3W maupun 4W yang 3 fasa, keduanya dapat digunakan untuk menyuplai beban satu fasa. Untuk 3W, maka ujung-ujung tegangan yang akan digunakan adalah tegangan fasa-fasa (misalkan pada low voltage, 208 V untuk sistem USA atau 380 V untuk sistem PLN). Sedangkan untuk 4W, ada dua pilihan apakah akan dikoneksikan ke fasa-fasa atau ke fasa-netral (yang berarti bila merujuk ke tegangan fasa-fasa di atas tegangannya akan 120V untuk sistem USA atau 220V untuk sistem PLN).