Sistem jaringan Distribusi Sekunder Industri TM 20 kV to 220/380 V

Sistem distribusi listrik yang berlaku di PLN adalah jaringan tenaga listrik meliputi semua Jaringan Tegangan Menengah (JTM) 20 KV yang diawali dari sisi sekunder pada Gardu Induk (GI) dan semua Jaringan Tegangan Rendah (JTR) 380/220 Volt hingga ke meter-meter pelanggan untuk kebutuhan industry bisnis maupun rumah tangga. Tegangan distrubusi dikelompokkan menjadi distribusi primer (20kV) dan distribusi sekunder (380/220V).
Pembahasan mengenai sistem distribusi yang berlaku pada sisi PLN sudah banyak dilakukan. Tulisan ini fokus pada sistem distribusi yang menjadi batas lingkup pekerjaan sisi PLN dan lingkup pekerjaan sisi pelanggan khususnya daya dengan tarif industri. Pemilihan topik pembahasan yang di tunjukkan Gambar 1 dilakukan karena peralatan dan instalasi pelanggan tersebut akan dilakukan pemerikasaan pengujian dan pengukuran oleh lembaga inspeksi agar terbit Sertifikat Layak Operasi (SLO) sebagai syarat penyambungan listrik PLN [1].

Single Line Diagram Sistem Distribusi Sekunder TM 20 kV
Gambar 1. Single Line Diagram Sistem Distribusi Sekunder TM 20 kV Industri (I3)
Single Line Diagram yang di tunjukkan Gambar 1 menjelaskan instalasi dari tegangan menengah PLN 20kV sampai ke tegangan rendah 380/220V untuk di gunakan sebagai sumber listrik Panel Mesin dan Panel Penerangan. Incoming PLN di dapatkan dari MV Cubicle PLN dalam Gardu Beton menuju incoming MVMDB pelanggan melalui kabel NYXSEbY 20 kV. Outgoing MVMDB dihubungkan ke Trafo Step-down dari tegangan 20kV ke 380/220V.  Output Trafo dihubungkan ke incoming LVMDB melalui kabel NYY 0.6/1 kV. Selain bersumber dari PLN, sisi incoming LVMDB juga terdapat sumber Genset yang dilengkapai dengan sistem ATS/AMF. Di dalam Panel LVMDB terdapat beberapa MCCB outgoing dan Capasitor Bank.
Masing-masing komponen  yang terdapat dalam gambar di jelaskan fungsi dan bentuknya secara singkat di bawah ini :
1. Sumber Listrik PLN
Berdasarkan daya tersedia pada PLN untuk sistem sekunder tegangan 380/220V setiap pelanggan energi listrik dengan daya kontrak di atas 197 kVA dilayani melalui jaringan tegangan menengah dengan tegangan nominal 20 kV. PLN  akan melakukan penyambungan baru setelah pelanggan membayar Biaya Penyambungan Pasang Baru (BPUJL) sesuai daya kontrak yang di sepakati. Menandatangani Surat Perjanjian Jual Beli Tenaga Listrik (SPJBTL). Pelanggan wajib memasang instalasi Milik Langganan sesuai standar teknis yang berlaku dan menunjukkan Sertfikat Laik Operasi (SLO).
1.1. Gardu Beton PLN
Pelanggan diwajibkan menyiapkan Gardu Beton dengan desain dan gambar mengikuti standart PLN tidak kurang dari lebar 4 m x panjang 5 m x  tinggi 4 m dilengkapi Air conditioner (AC) seperti Gambar 2. Menjadi lingkup pekerjaan PLN adalah menarik Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM) 20 kV dari Saluran Umum Tegangan Menengah (SUTM), memasang Cut Out pada Tiang TM terdekat, menyiapkan MV Cubicle PLN kemudian diletakkan di dalam Gardu Beton dan memasang kWh Meter. Gardu Beton akan di kunci dan di segel PLN.
Gardu Beton PLN TM 20 kV
Gambar 2. Gardu Beton PLN
1.2. MV Cubicle PLN
MV Cubicle yang di tunjukkan Gambar 3 akan di suply PLN termasuk dalam biaya BPUJL. Kubikel  ialah  suatu  perlengkapan  atau peralatan listrik yang berfungsi sebagai pengendali, penghubung  dan  pelindung  serta  membagi  tenaga listrik dari sumber tenaga listrik, Kubikel istilah umum yang mencangkup peralatan switching dan kombinasinya dengan peralatan kontrol, pengukuran, proteksi dan peralatan pengatur. Peralatan tersebut dirakit dan saling terkait dengan perlengkapan, selungkup dan penyangga. Sesuai IEC 298 : 1990 di despesifikasikan sebagai perlengkapan hubung bagi dan kontrol berselungkup logam rakitan pabrik untuk arus bolak-balik dengan tegangan pengenal diatas 1 kV sampai dengan dan termasuk 35 kV, untuk pasangan dalam dan pasangan luar dan untuk frekuensi sampai 50 Hz [2].
MV CUBICLE PLN
Gambar 3. Medium Voltage (MV) Cubicle PLN

2. Medium Voltage Main Distribution Board (MVMDB)
Medium Voltage Panel milik pelanggan di tunjukkan Gambar 4 ini berfungsi sebagai penghubung dan pemutus saluran listrik ( 6.6 – 24 kV ) dari PLN, menyalurkan tenaga listrik atau tegangan dari Gardu Beton PLN menuju Transformator Step-Down selanjutnya ke LVMDP. Istilah Medium Voltage Panel kadang disebut juga MV Cubicle , Distribution Board, Switchgear dll. Didalam MV panel ini, biasanya terdapat Bus Bar , Circuit Breaker, Load Break Switch (LBS), Disconnecting Switch ( DS ), Earthing Switch ( ES ), Current Transformer (Trafo Arus ), ( CT ), Potential Transformer ( Trafo Tegangan ), ( PT’ ), Peralatan Ukur ( Volt meter, ampere meter, dsb ), Interlocking ( kontrol ), Relay proteksi.
MVMDB PELANGGANGambar 4. Medium Voltage Main Distribution Board (MVMDB) Pelanggan
2.1. Spesifikasi Teknis Medium Voltage Incoming Cubicle Panel ( 1 unit )
Rated maximum Voltage 24kV, Rated current – Load Break Switch 3P 630A, Rated current Busbar 630A, MV Cubicle Incoming type IM (SF6 LBS), Manual Operated [3]
2.2. Spesifikasi Teknis Medium Voltage Outgoing Cubicle Panel ( 1 unit )
Rated maximum Voltage 24kV, Rated current Disconnecting switch 3P 630A, Rated current Busbar 630A, Rated current Circuit Breaker 3P 630A, MV Cubicle Incoming type DM1-A (SF6 CB), Manual Operated, Power meter PM5560, Protection relay Sepam series T42 (Standart  Jatim).

3. Transformator Distribusi Step-Down
Tranformator Distribusi Step-Down kapasitas 2000 kVA yang di tunjukkan pada Gambar 5 ini berfungsi untuk menurunkan tegangan menegah 20 kV dari PLN menjadi tegangan rendah 380/220V untuk di distribusikan kepada beban mesin dan penerangan. Trafo distribusi berpendingin minyak (Oil-Immersed Distribution Transformer) adalah trafo distribusi di mana bagian dalam trafo tenggelam dalam minyak. Oli berfungsi sebagai media isolasi dan pendingin [4].
Trafo Step-Down 2000 kVAGambar 5. Trafo Distribusi Step-Down 20 kV to 220/380V Daya 2000 kVA
Contruction
Cooling System ONAN, Aplication indoor or Outdoor, Type of cooler Panel Radiator Fins or Corrugated Fins, Bushing Position Top-top/ Top-side/ Side-side, Bushing Protection w/ or w/o LV & HV Chamber.
Spesifikasi teknis
Kapasitas 2000 kVA, No Load Losses 2700 Watt, Load Losses 25000 Watt, Impedance 7%, Exciting Current 2%, Oil Volume 1300 Liters, Transformer Total Weight 4215 kgs, Dimensional Approximately 2140 mm Length x 1440 mm Wigth x 2015 mm Height.
Accessories :
Oil Level Indicator, Oil Thermo Indicator, Winding Thermo Indicator, Pressure Relief Device, RIS, DGPT2, DMCR and other accessories.

4. Generator Set (Genset)
Kehandalan (realiability) pasokan listrik dalam industri sangat diperlukan karena berhubungan dengan produktivitas perusahaan. Apabila sumber listrik utama dari PLN terjadi gangguan atau pemadaman maka diperlukan sumber listrik cadangan seperti Genset sebagai Back-up. Genset adalah satu set mesin yang terdiri dari motor bakar sebagai penggerak yang di hubungkan dengan alternator untuk menghasilkan sebuah daya listrik. Gambar 6 menunjukkan Genset yang berfungsi sebagai sumber cadangan listrik apabila PLN mengalami ganguan kelistrikan atau pemadaman.
GENSET
Gambar 6. Generator Set (Genset)
Spesifikasi Teknis
Kapasitas Prime (kVA / kW) 1000/800, Bahan Bakar Diesel, Konsumsi Bahan Bakar 161.0 (75% Load) & 209.0 (100% Load), Jumlah Silinder mesin 12, Kecepatan Mesin 1500 rpm, Tenaga Mesin ( kW/bhp) 880/1180, Tipe Pelumas Mesin CH4/15W-40, Kapasitas Pelumas Mesin 135 l, Kapasitas Cairan Pendingin Mesin 199, Dimensi (PxLxT): 4465 mm x 1800 mm x 2440mm, Berat Open Type 7310 Kg.

5. Low Voltage Main Distribution Board (LVMDB)
Low Voltage Main Distribution Board (LVMD)B
Gambar 7. Low Voltage Main Distribution Board (LVMDB)
Panel LVMDP atau disebut panel utama tegangan rendah yang ditunjukkan Gambar 7 berfungsi menerima tenaga listrik dari sumber (incoming) baik itu dari PLN, Genset, Turbin Uap atau Gas secara bergantian, bersamaan atau paralel. Fungsi lainnya adalah pengendali, penghubung  dan  pelindung  serta  membagi  tenaga listrik dari sumber tenaga listrik. Melindungi dari short circuit, menjaga kestabilan, membagi tenaga listrik ke beberapa circuit. Bagian-bagian dari LVMDB adalah :
5.1. Incoming PLN
Air Circuit Breaker (ACB) 2000 A lengkap dengan pilot lamp, unit control dan metering seperti Ampere meter, Volt meter, Watt meter, Cos Q meter, Frekuensi meter dan kWh meter
5.2. Incoming Genset
Panel kontrol Genset berfungsi untuk mengatur memutus, menghubungkan dan mengendalikan Genset. Fungsi tersebut termasuk :
5.2.1. Automatic Transfer Switch (ATS)
Panel Automatic Transfer Switch (ATS) adalah sistem pengontrolan yang berfungsi untuk mengganti koneksi secara otomatis dari satu sumber tegangan listrik ke satu sumber tegangan listrik lainnya. Keadaan pergantian tersebut disebut juga dengan Automatic COS (Change Over Switch). Perpindahan sumber tegangan dapat saja dilakukan dengan ATS namun Genset yang menghidupkan sumber tegangan sebagai pengganti sumber tegangan utama (PLN) tidak aktif secara otomatis. agar sistem ATS dapat bekerja secara otomatis harus didukung dengan sistem AMF.
5.2.2. Automatic Main Failure (AMF)
Panel Automatic Main Failure (AMF) adalah sistem kendali yang berguna untuk menyalakan mesin genset (starter mesin genset) ketika beban yang disuplai suatu tegangan kehilangan sumber utamanya yaitu PLN. Jadi ketika beban kehilangan sumber tegangan utamanya yaitu PLN, secara serta merta genset akan starter secara otomatis (1 kali starter), setelah mesin genset menyala, ATS mulai mengganti koneksi dari sumber tegangan utama ke sumber tegangan cadangan (Genset).
5.2.3. Synchronizing
Panel sinkron Genset berfungsi menggabungkan sumber listrik dari dua atau lebih unit generator. Juga bisa disebut juga memparalel beberapa generator. Fungsinya agar mendapat tenaga lebih di jalur yang sama.
5.3. Out Going Distribution Breaker
Berisi beberapa Mould Case Circuit Breaker (MCCB) dilengkapai control dan metering berfungsi untuk menghubungkan, memutus dan mengamankan jaringan menuju Sub Distribution Panel (SDP).
5.4. Capasitor Bank
Panel ini berfungsi memperbaiki power factor dalam rentang 0.85 s/d 0.99. Jika nilai Cos Q kurang dari 0,85 maka PLN akan memberlakukan denda. Fungsi lainnya adalah menghindari kelebihan beban, efisiensi daya, dan memberi perlindungan pada peralatan elektronik. Salah satunya adalah sebagai penurun ampere dengan beban motor, sebagai penghilang daya induktif pada motor, membuat motor lebih stabil dan dingin sekaligus menghemat pemakaian energi listrik. Capacitor bank yang terpasang adalah 12 x 30 KVAR termasuk automatic Power Factor Regulator.

6. Motor Control Center (MCC)
Dalam aplikasi industri ditemukan banyak motor listrik sebagai penggerak mesin dalam proses produksi. Penggunaan Motor Listrik berfungsi sebagai penggerak material handling seperti crane, conveyor, elevator, Fan, Blower, Pompa dan Compresor. Dalam mengendalikan motor tersebut diperlukan Starting Panel yang berjumlah banyak untuk fungsi start-stop, interlock, berurutan (sequence), pengaman hubung singkat (over current), pengaman beban lebih (overload) dan sebagai indikator. Beberapa system automation diperlukan untuk proses control, monitoring, HMI dan SCADA. Agar system control panel lebih efektif dan efisien dalam monitoring, kebutuhan ruang panel, proses instalasi, perawatan dan biaya maka diperlukan sistem pengendali motor terpusat yang di kenal dengan Motor Control Center(MCC) yang ditunjukkan pada Gambar 8.


Motor Control Center (MCC) adalah pusat pengendali motor yang yang berisi beberapa Modul Starting Motor berfungsi untuk mengendalikan beberapa motor dalam satu Panel Listrik secara terpusat. Tiap modul Starting Motor tersebut berisi komponen listrik berupa MCCB, Magnetic Contactor (MC), Over Load (OL) dan beberapa aksesoris pelengkap seperti pilot lamp, push button, terminal, metering dan lain-lain. Tiap modul Starting Panel tersebut membentuk satu rangkaian wiring berupa Starting Direct on Line (DOL), Start Delta, Soft Sarter, Variable Speed Drive (VSD) atau Starting Auto Transformator (Auto-Trafo)