Teknologi Elektrik 1 E1063 -unit 3

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/1

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

Un it

3

OBJEKTIF AM Memahami konsep-konsep asas penjanaan, penghantaran dan pengagihan

OBJEKTIF KHUSUS Di akhir unit ini anda dapat :  Mentakrifkan sistem penjanaan, sistem penghantaran dan sistem pengagihan  Menjelaskan unit kawalan pengguna sistem satu fasa dan tiga fasa  Menyatakan secara ringkas fungsi setiap komponen dalam unit kawalan pengguna  Menerangkan maksud litar kecil akhir ( kuasa dan lampu)

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/2

INPUT

3.0

PENGENALAN KEPADA SISTEM BEKALAN DAN PEMASANGAN Merupakan proses bagi memenuhi keperluan pengguna secara berperingkat-peringkat dan ia mengandungi tiga(3) peringkat utama iaitu; a) Sistem Penjanaan b) Sistem Penghantaran c) Sistem Pengagihan

3.1

SISTEM PENJANAAN Suatu pengeluaran tenaga elektrik dengan kadar yang banyak dan diperolehi daripada stesen janakuasa elektrik hasil daripada pergerakan oleh air, gas, stim dan sebagainya. Rajah 3.1, adalah contoh proses-proses pertukaran tenaga sesebuah stesen janakuasaelektrik ;

Tenaga Air Tenaga Stim Tenaga Gas

Tenaga Mekanikal

yang berlaku di dalam

Tenaga Elektrik

Rajah 3.1 : Gambar Rajah Blok Proses Penghasilan Dge.

3.1.1

Teori Asas Penghasilan Tenaga Elektrik

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/3

Di dalam penjana (janaelektrik) terdapat pengalir dan kutub magnet seperti Rajah 3.2 di bawah. Apabila pengalir (abcd) berpusing maka pemotongan uratdaya magnet (flux magnet) akan berlaku. Hasil pemotongan uratdaya tersebut oleh pengalir, maka terhasillah daya gerak elektrik (dge).

Kutub

a

U b

a

c

180o

arah pusingan

90o

b

360o 270o

d

S c

Kutub

Rajah 3.2 : Graf Penghasilan Dge.

Jenis-jenis Stesen Janakuasa Elektrik a) b) c) d) e) f)

Stesen Janakuasa Elektrik Hidro Stesen Janakuasa Elektrik Stim Stesen Janakuasa Elektrik Gas Stesen Janakuasa Elektrik Disel Stesen Janakuasa Elektrik Nuklear Stesen Janakuasa Elektrik Solar

Di Malaysia tenaga elektrik dijanakan oleh ; a) Stesen Janakuasa Elektrik Hidro (*14.5%) b) Stesen Janakuasa Elektrik Stim (*24%) c) Stesen Janakuasa Elektrik Gas (*14.2%) d) Stesen Janakuasa Elektrik Disel (*0.1%) e) Lain-lain (*47.2%)

3.1.3

* ber m B su TN un . h 2 ta 00 2

3.1.2

Faktor-faktor pemilihan pembinaan sebuah stesen janakuasa ;

d

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

a). b). c). d). e). f). g).

E1063/UNIT3/4

Kurang penjagaan Ringkas Keluaran tenaga maksimum Murah Saiz kecil Tiada pencemaran Voltan tinggi

Biasanya (Rajah 3.3) , loji stesen kuasa mengandungi ;

Dandang Stim

Turbin

Suis Gear

Transformer

Kelengkapa n

Relau

Pembantu

h ka NB n u h T a Ta a? bad d an lah ng ngja a a ad y ngu n ta ab ska r w ru n be gu la en eka aga di m b n k a. te ktri kit e el ara g ne

Rajah 3.3 : Carta Alir Proses Di Dalam Loji Janakuasa

3.1.4 STESEN JANAKUASA HIDRO

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/5

Janaelektrik Pintu empangan

Kawasan air

Aci Saluran masuk

Empangan Injap pintu air

Kipas turbin

Saluran

keluar Rajah 3.4 : Gambar Rajah Stesen Janakuasa Hidro Prinsip kendalian : a) Air ditakung pada suatu paras yang tinggi dan luas supaya dapat menghasilkan suatu tenaga yang kuat bagi menggerakkan kipas turbin. b) Air disalurkan menerusi saluran masuk ke turbin dengan suatu tekanan yang kuat dan deras. Injap air berfungsi untuk mengawal kelajuan air. c) Tekanan air yang kuat deras ini akan menggerakkan kipas turbin. d) Apabila kipas turbin berputar maka pengalir rotor dalam penjana akan bergerak dan urat daya akan dipotong, seterusnya daya gerak elektrik (dge) akan terhasil. e) Air yang keluar dari turbin akan disalurkan ke sungai

3.1.5

STESEN JANAKUASA STIM

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/6

Stim tekanan tinggi Lawas

Kipas turbin

Aci

Bahan api

Air penyejuk Pam Kondenser Air Rajah 3.5 : Gambar Rajah Stesen Janakuasa Stim

Prinsip kendalian : a) Bahan api seperti arang batu dibakar supaya dapat memanaskan air yang telah disalurkan ke dandang. b) Hasil daripada pemanasan air, ia akan mengeluarkan stim yang bertekanan tinggi. c) Stim tersebut disalurkan ke turbin dan seterusnya memutarkan kipas turbin. d) Pemotongan uratdaya akan berlaku dan menghasilkan dge. Tekanan stim yang keluar daripada turbin akan menjadi rendah dan disalurkan ke kondenser supaya ditukar kepada air. Air tersebut disalurkan ke kawasan takungan air dan akhirnya pam akan mengepam semula air ke dandang. e) Proses berulang.

3.1.6

SISTEM JANAKUASA GAS

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

Gas tekanan tinggi

E1063/UNIT3/7

Bahan api Ruang pembakaran

Turbin

Janaelektrik

Pemampat Aci Udara masuk

Aci Lawas

Rajah 3.6 : Gambar Rajah Stesen Janakuasa Gas

Prinsip kendalian : a) Udara disedut dan dimampatkan oleh pemampat dari luar dan disalurkan ke ruang pembakaran. b) Bahan api dimasukkan ke dalam ruang pembakaran dan dibakar bersama aliran udara. c) Hasil daripada pembakaran , gas bertekanan tinggi dihasilkan. d) Gas tersebut disalurkan ke turbin. Sebahagian gas tersebut akan berfungsi untuk menggerakkan kipas turbin dan sebahagian lagi menggerakkan pemampat. e) Oleh kerana kipas turbin berputar, maka pengalir rotor juga berputar dan seterusnya menghasilkan dge. f) Gas yang keluar dari turbin disalurkan keluar melalui saluran gas lawas.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/8

AKTIVITI 3A

Uji kefahaman dan ingatan anda dengan membuat aktiviti berikut. Sekiranya masih kabur, sila buat ulang kaji.

3.1

Berikan takrifan bagi sistem penjanaan di dalam sistem bekalan .

3.2

Senaraikan lima (5) jenis stesen janakuasa elektrik yang anda ketahui.

3.3

Berikan lima (5) faktor yang diambil kira sebelum sesebuah stesen janakuasa dibina.

3.4

Terangkan secara ringkas teori penghasilan tenaga elektrik.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/9

MAKLUM BALAS 3A 3.1

Sistem penjanaan ialah Suatu pengeluaran tenaga elektrik dengan kadar yang banyak dan diperolehi daripada stesen janakuasa elektrik hasil daripada pergerakan oleh air, gas, stim dan sebagainya.

3.2

Jenis-jenis Stesen Janakuasa Elektrik : a. Stesen Janakuasa Elektrik Hidro b. Stesen Janakuasa Elektrik Stim c. Stesen Janakuasa Elektrik Gas d. Stesen Janakuasa Elektrik Disel e. Stesen Janakuasa Elektrik Nuklear

3.3

Faktor-faktor pemilihan pembinaan sebuah stesen janakuasa : a. Kurang penjagaan b. Ringkas c. Keluaran tenaga maksimum d. Murah e. Saiz kecil

3.4

Teori Asas Penghasilan Tenaga Elektrik Di dalam penjana (janaelektrik) terdapat pengalir dan kutub magnet. Apabila pengalir (pemutar) berpusing maka pemotongan uratdaya magnet (flux magnet) akan berlaku. Hasil pemotongan uratdaya tersebut oleh pengalir, maka terhasillah daya gerak elektrik (dge).

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/10

INPUT

3.2

SISTEM PENGHANTARAN Merupakan proses penyebaran tenaga elektrik yang bermula dari janakuasa elektrik hinggalah ke punca pencawang voltan tinggi.Sesebuah stesen janakuasa elektrik akan menghasilkan voltan janaan 11kV. Kemudian voltan janaan ini ditingkatkan dengan menggunakan penggubah peninggi ke nilai 66kV, 132kV, 275kV dan 400kV. Tujuan meninggikan voltan janaan adalah ; a) Untuk mendapatkan nilai voltan bekalan yang stabil kepada pengguna, walaupun telah berlaku susut voltan yang banyak . b) Untuk mengurangkan kos perbelanjaan (saiz pengalir yang kecil).

3.3

Kaedah sambungan dalam sistem penghantaran 3.3.1 Sistem Jejari Dengan menyambungkan pengubah (Transformer) peninggi secara jejari seperti Rajah 3.7. Lazimnya digunakan pada suatu kawasan yang memerlukan bekalan tenaga elektrik yang rendah. Ke Pengubah Penurun

JANAKUASA ELEKTRIK

S

S

S

P

P

P

Pengubah

Peninggi

S - Lilitan sekunder P - Lilitan Primer

Rajah 3.7 : Gambar Rajah Blok Sistem Jejari

3.3.2

Sistem Gelang

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/11

Dengan menyambungkan semua pengubah peninggi dalam bentuk gelang, seperti Rajah 3.8. Sambungan gelang hanya dibuat pada bahagian lilitan primer pengubah, manakala lilitan sekunder disambungkan ke pengubah penurun. Ke Pengubah Penurun

S P

S P

S P

Pengubah Peninggi

JANAKUASA ELEKTRIK Pengubah Peninggi

S P

S P

S P

Ke Pengubah Penurun Rajah 3.8 : Gambar Rajah Blok Sistem Gelang

3.3.3

Sistem Bus Ties

Dengan menyambungkan lilitan primer dan sekunder secara gelang Rajah 3.9. Ke Pengubah Penurun

S P

S P

S P

Pengubah Peninggi

JANAKUASA ELEKTRIK Peninggi

S P

S P

Ke Pengubah Penurun Rajah 3.9 : Gambar rajah Blok Sistem Bus Ties

S P

Pengubah

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/12

3.3.4 Sistem Rangkaian Dengan menyambungkan lilitan primer secara jejari dan lilitan sekunder secara gelang, Rajah 3.10. Kedua-dua lilitan adalah dari pengubah peninggi.

Ke Pengubah Penurun S P

S P

S P

Pengubah Peninggi JANAKUASA ELEKTRIK Pengubah Peninggi

S P

S P Unit ini perlu kepada banyak bacaan dan hafalan, gunakan kaedah

3.3.5

Sistem Grid Nasional

a ny a k a n ny ke a B ng , ya gat m k in aca na m ana ni? m fal ha

Rajah 3.10 : Gambar Rajah Blok Sistem Rangkaian

S P

Ke Pengubah Penurun

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/13

Digunakan untuk menyambungkan janakuasa-janakuasa elektrik yang besar seperti yang ditunjukkan oleh Rajah 3.11. JANAKUASA ELEKTRIK (A) P

JANAKUASA ELEKTRIK (C) P S

S

SS P P

S

S PP

JANAKUASA ELEKTRIK (B)

JANAKUASA ELEKTRIK (D)

Rajah 3.11 : Gambar Rajah Blok Sistem Grid Nasional

3.5.1

Kebaikan dan Keburukan Sistem Grid a). Kebaikan i. Bekalan sentiasa mencukupi walaupun salah satu janakuasa elektrik yang lain menghadapi masalah. ii. Perubahan frekuensi sentiasa stabil. iii. Stesen janakuasa elekrik yang kecil dapat dikurangkan. b). Keburukan i. Memerlukan kos perbelanjaan yang banyak. ii. Memerlukan penjagaan yang rapi. iii. Mengambil masa yang lama untuk menyiapkannya.

Tenaga elektrik dibawa secara pukal melalui kabel-kabel bawah tanah atau melalui taliantalian atas di sepanjang jarak yang jauh. Talian penghantaran ini mempunyai ciri-ciri mekanikal : i. Kekuatan penyokong ii. Lendutan iii. Tegangan Keupayaan penghantaran pada masa kini adalah 66kV, 132kV dan 275kV. Stesen-stesen yang menggunakan sistem grid kebangsaan adalah ; i. Stesen diesel ii. Stesen Tempatan iii. Luar bandar iv. Stesen Hidro.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

3.4

E1063/UNIT3/14

SISTEM PENGAGIHAN Adalah merupakah proses pengagihan tenaga elektrik yang bermula dari pencawang voltan tinggi hingga ke punca pemasangan pengguna dan ia merupakan peringkat terakhir di dalam sistem bekalan.

Stesen Janakuasa 11kV

11kV / 66kV 132kV / 275kV Sistem Penghantaran

132kV / 11kV

Sistem Pengagihan

Rumah (240V)

Industri kecil / sekolah (415V)

Industri berat (11kV)

Rajah 3.12 : Gambar Rajah Blok Proses Penghantaran dan Pengagihan

Berdasarkan Rajah 3.12 di atas, voltan dari pencawang tinggi diagihkan kepada pengguna mengikut keperluan. Bagi industri berat voltan maksimum ialah 11kV. Industri kecil, sekolah dan pejabat memerlukan voltan bekalan 415V dan bagi rumah kediaman pula, kebiasaannya menggunakan voltan bekalan 240V.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/15

AKTIVITI 3B

Uji kefahaman dan ingatan anda dengan membuat aktiviti berikut. Sekiranya masih kabur, sila buat ulang kaji. Semak jawapan anda pada maklum balas di sebelah. Semoga

3.5 Berikan takrifan bagi sistem penghantaran dan sistem pengagihan. 3.6 Nyatakan kaedah sambungan yang terdapat di dalam sistem penghantaran bekalan elektrik. 3.7 Dengan bantuan gambar rajah, berikan definisi bagi kaedah sambungan jejari di dalam sistem penghantaran.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/16

MAKLUM BALAS 3B 3.5(a). Sistem penghantaran merupakan proses penyebaran tenaga elektrik yang bermula dari janakuasa elektrik hinggalah ke punca pencawang voltan tinggi. 3.5(b). Sistem pengagihan Adalah merupakah proses pengagihan tenaga elektrik yang bermula dari pencawang voltan tinggi hingga ke punca pemasangan pengguna dan ia merupakan peringkat terakhir di dalam sistem bekalan. 3.6

3.7

i. ii. iii. iv. v.

Sambungan jejari Sambungan gelang Sambungan bus-ties Sambungan rangkaian Sambungan grid nasional

Sistem Jejari ialah dengan menyambungkan pengubah (Transformer) peninggi secara jejari. Lazimnya digunakan pada suatu kawasan yang memerlukan bekalan tenaga elektrik yang rendah. Ke Pengubah Penurun S

S

S

P

P

P

Pengubah Peninggi

JANAKUASA ELEKTRIK Gambar rajah Blok Sistem Jejari

S – Lilitan sekunder

P- Lilitan Primer

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/17

i ila a, n e d m an b di uk si wa n nt sta ja ala an a U re la so d d a p si a h pa nd . u a e a . m aw r k h lai. t e s b ta ra ini pa n a e ! ha nsy k d n c p ! u a pe nt nga e u og !!! u a iv J g em ya S rja e B

Penilaian Kendiri

1. Berikan tiga(3) peringkat utama yang terdapat di dalam sistem bekalan dan pemasangan elektrik. 2. Di dalam sistem penghantaran, sistem gelang adalah salah satu daripada kaedah sambungan untuk menghantar tenaga elektrik kepada pencawang voltan tinggi. Berikan definisi bagi sistem gelang dengan bantuan gambar rajah. 3. Dengan bantuan gambar rajah, terangkan prinsip kendalian Stesen Janakuasa Stim.

ah al h p na ara lan Ke nsy oa y s h pe at ver i la u n n b ng . I ka ya rd. b a ha ng eb y a y en . m u p ni k u a ve gi

4. Dengan bantuan gambar rajah, terangkan proses penghantaran dan pengagihan bekalan tenaga elektrik kepada pengguna.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/18

MAKLUM BALAS KENDIRI 1. Tiga(3) peringkat utama yang terdapat di dalam sistem bekalan dan pemasangan elektrik ialah ; i. Sistem penjanaan ii. Sistem penghantaran iii. Sistem pengagihan 2. Sistem Gelang Dengan menyambungkan semua pengubah peninggi dalam bentuk gelang, seperti Rajah di bawah sambungan gelang hanya dibuat pada bahagian lilitan primer pengubah, manakala lilitan sekunder disambungkan ke pengubah penurun. Ke Pengubah Penurun

S P

S P

S P

Pengubah Peninggi

JANAKUASA ELEKTRIK Pengubah Peninggi

S P

S P Gambar rajah Blok Sistem Gelang 2. Rajah di bawah, adalah gambar rajah blok bagi stesen janakuasa stim ;

S P

Ke Pengubah Penurun

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/19

Stim tekanan tinggi Lawas

Kipas turbin

Aci

Bahan api

Air penyejuk Pam Kondenser Air Gambar rajah Stesen Janakuasa Stim Prinsip kendalian : i. ii. iii. iv.

v.

Bahan api seperti arang batu dibakar supaya dapat memanaskan air yang telah disalurkan ke dandang. Hasil daripada pemanasan air, ia akan mengeluarkan stim yang bertekanan tinggi. Stim tersebut disalurkan ke turbin dan seterusnya memutarkan kipas turbin. Pemotongan uratdaya akan berlaku dan menghasilkan dge. Tekanan stim yang keluar daripada turbin akan menjadi rendah dan disalurkan ke kondenser supaya ditukar kepada air. Air tersebut disalurkan ke kawasan takungan air dan akhirnya pam akan mengepam semula air ke dandang. Proses berulang.

4. Rajah di bawah menunjukkan proses penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik kepada

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

E1063/UNIT3/20

pengguna.

Stesen Janakuasa 11kV

11kV / 66kV 132kV / 275kV Sistem Penghantaran

132kV / 11kV

Sistem Pengagihan

Rumah (240V)

Industri kecil / sekolah (415V)

Industri berat (11kV)

Gambar rajah Blok Proses Penghantaran dan Pengagihan Berdasarkan Rajah di atas, voltan dari pencawang tinggi diagihkan kepada pengguna mengikut keperluan. Bagi industri berat voltan maksimum ialah 11kV. Industri kecil, sekolah dan pejabat memerlukan voltan bekalan 415V dan bagi rumah kediaman pula, kebiasaannya menggunakan voltan bekalan 240V.

Alhamdulilah, aku berjaya menjawab semua soalan dengan betul.