1. Pemanfaatan Tenaga Listrik

Sistem tenaga listrik adalah sekumpulan pusat listrik dan gardu induk (pusat beban) yang satu dengan yang lain dihubungkan oleh jaringan transmisi dan distribusi sehingga merupakan satu kesatuan yang terinterkoneksi. Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama, yaitu: pusat pembangkit listrik, saluran transmisi, dan sistem distribusi.

2. Kualitas Daya Listrik

Kualitas Daya yang baik, antara lain meliputi: kapasitas daya yang memenuhi dan tegangan yang selalu konstan dan nominal. Tegangan harus selalu di jaga konstan, terutama rugi tegangan yang terjadi di ujung saluran.

3. Proses Penyampaian Listrik Sampai Ke Rumah Konsumen

Secara umum sistem tenaga listrik terdiri dari :

a. Pusat Pembangkit Listrik (Power Plant)

Yaitu tempat energi listrik pertama kali dibangkitkan, dimana terdapat turbin sebagai

penggerak mula (Prime Mover) dan generator yang membangkitkan listrik. Biasanya dipusat

pembangkit listrik juga terdapat gardu induk. Peralatan utama pada gardu induk antara lain :

transformer, yang berfungsi untuk menaikan tegangan generator (11,5 kV) menjadi

tegangan transmisi /tegangan tinggi (150kV) dan juga peralatan pengaman dan pengatur.

Jenis pusat pembangkit yang umum antara lain :

I. PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)

PLTA merubah energi yang disebabkan gaya jatuh air untuk menghasilkan listrik. Turbin

mengkonversi tenaga gerak jatuh air ke dalam daya mekanik. Kemudian generator

mengkonversi daya mekanik tersebut dari turbin ke dalam tenaga elektrik.

Jenis PLTA bermacam-macam, mulai yang berbentuk “mikro-hidro” dengan kemampuan

mensupalai untuk beberapa rumah saja sampai berbentuk raksasa seperti Bendungan

Karangkates yang menyediakan listrik untuk berjuta-juta orang-orang. Photo dibawah ini

menunjukkan PLTA di Sungai Wisconsin, merupakan jenis PLTA menengah yang mampu

mensuplai listrik untuk 8.000 orang.

1

PLTA yang paling konvensional mempunyai 4 komponen utama sebagai berikut :

1. Bendungan, berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi.

2. Turbine, gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Selanjutnya turbin merubah energi kenetik yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energi mekanik.

3. Generator, dihubungkan dengan turbin melalui gigi-gigi putar sehingga ketika baling-baling turbin berputar maka generator juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi elektrik. Generator di PLTA bekerja seperti halnya generator pembangkit listrik lainnya.

4. Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan pusat industri.

II. PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap)

Seperti kita ketahui bahwa PLTU batu bara merupakan jenis pembangkit terbesar yang dikembangkan oleh pemerintah Indonesia (PLN) untuk mengatasi kekurangan pasokan listrik dan untuk mengurangi ketergantungan BBM pada PLTD (Diesel). Ini tercermin pada program percepatan listrik nasional tahap pertama dan kedua, walaupun porsinya dikurangi di tahap kedua.

2

Prinsip kerja PLTU batubara secara singkat adalah sebagai berikut :

1. Batubara dari luar dialirkan ke penampung batubara dengan conveyor, kemudian dihancurkan dengan the pulverized fuel mill sehingga menjadi tepung batubara.

2. Kemudian batubara halus tersebut dicampur dengan udara panas oleh forced draught fan sehingga menjadi campuran udara panas dan bahan bakar (batu bara).

3. Dengan tekanan yang tinggi, campuran udara panas dan batu bara disemprotkan kedalam Boiler sehingga akan terbakar dengan cepat seperti semburan api.

4. Kemudian air dialirkan keatas melalui pipa yang ada dinding Boiler, air tersebut akan dimasak dan menjadi uap, dan uap tersebut dialirkan ke tabung boiler untuk memisahkan uap dari air yang terbawa.

5. Selanjutnya uap dialirkan ke superheater untuk melipatgandakan suhu dan tekanan uap hingga mencapai suhu 570°C dan tekanan sekitar 200 bar yang meyebabkan pipa ikut berpijar merah.

6. Uap dengan tekanan dan suhu yang tinggi inilah yang menjadi sumber tenaga turbin tekanan tinggi yang merupakan turbin tingkat pertama dari 3 tingkatan.

7. Untuk mengatur turbin agar mencapai set point, kita dapat menyeting steam governor valve secara manual maupun otomatis.

8. Suhu dan tekanan uap yang keluar dari Turbin tekanan tinggi akan sangat berkurang drastis, untuk itu uap ini dialirkan kembali ke boiler re-heater untuk meningkatkan suhu dan tekanannya kembali.

3

9. Uap yang sudah dipanaskan kembali tersebut digunakan sebagai penggerak turbin tingkat kedua atau disebut turbin tekanan sedang dan keluarannya langsung digunakan untuk menggerakkan turbin tingkat 3 atau turbin tekanan rendah

10. Uap keluaran dari turbin tingkat 3 mempunyai suhu sedikit diatas titik didih, sehingga perlu di alirkan ke condensor agar menjadi air untuk dimasak ulang.

11. Air tersebut kemudian dialirkan melalui deaerator oleh feed pump untuk dimasak ulang. awalnya dipanaskan di feed heater yang panasnya bersumber dari high pressure set, kemudian ke economiser sebelum di kembalikan ke tabung boiler.

12. Sedangkan Air pendingin dari condensor akan di semprotkan kedalam cooling tower , dan inilah yang meyebabkan timbulnya asap air pada cooling tower. kemudian air yang sudah agak dingin dipompa balik ke condensor sebagai air pendingin ulang.

13. Ketiga turbin di gabung dengan shaft yang sama dengan generator 3 phase , Generator ini kemudian membangkitkan listrik tegangan menengah ( 20-25 kV).

14. Dengan menggunakan transformer 3 phase , tegangan dinaikkan menjadi tegangan tinggi berkisar 250-500 kV yang kemudian dialirkan ke sistem transmisi 3 phase.

15. Sedangkan gas buang dari boiler di isap oleh kipas pengisap agar melewati electrostatic precipitator untuk mengurangi polusi dan kemudian gas yg sudah disaring akan dibuang melalui cerobong

III. PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas)

Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) mempunyai beberapa peralatan utama seperti :

Turbin Gas (Gas Turbine), berfungsi merubah energi gerak gas menjadi energi

putar

Kompresor (Compressor), berfungsi untuk meningkatkan temperatur dan

tekanan udara

4

Ruang Bakar (Combustor), berfungsi untuk membakar bahan bakar dengan

menghembuskan udara yang telah dinaikkan temperatur dan tekanannya di

kompresor

Mula-mula udara dari atmosfir ditekan didalam kompresor hingga temperature dan tekanannya naik dan proses ini biasa disebut dengan proses kompresi dimana sebagian udara yang dihasilkan ini digunakan sebagai udara pembakaran dan sebagiannya digunakan untuk mendinginkan bagian-bagian turbin gas. Didalam ruang bakar sebagian udara pembakaran tersebut akan bercampur dengan bahan bakar yang diinjeksikan kedalamnya dan dipicu dengan spark plug akan menghasilkan proses pembakaran hingga menghasilkan gas panas (energi panas) dengan temperature dan tekanan yang tinggi, dari energi panas yang dihasilkan inilah kemudian akan dimanfaatkan untuk memutar turbin dimana didalam sudu-sudu gerak dan sudu-sudu diam turbin, gas panas tersebut temperature dan tekanan mengalami penurunan dan proses ini biasa disebut dengan proses ekspansi. Selanjutnya energi mekanis yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk memutar generator hingga menghasilkan energi listrik.

Adapun sebagai pendukung pusat listrik tenaga gas ini digunakan beberapa alat bantu (auxiliary equipments) untuk membantu proses siklus turbin gas berjalan dengan baik, seperti :

Sistem Pelumas

Sistem Bahan Bakar

Sistem Pendingin

Sistem Udara Kontrol

Sistem Hidrolik

Sistem Udara Tekan

Sistem Udara Pengkabutan

5

IV. PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir)

PLTN mendapatkan suplai panas dari reaksi nuklir. PLTN menggunakan bahan bakar yang

digunakan untuk menghasilkan uap, yaitu Uranium. Reaksi pembelahan (fisi) inti Uranium

menghasilkan tenaga panas (termal) dalam jumlah yang sangat besar serta membebaskan 2

sampai 3 buah neutron. Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan

secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses pembangkit yang menggunakan

bahan bakar uranium ini tidak melepaskan partikel seperti CO2, SO, atau NOx, juga tidak

melepaskan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dilepas ke lingkungan.

Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan. Limbah

radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN, adalah berupa elemen bakar bekas

dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan dilokasi PLTN,

sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.

Reaktor daya dirancang untuk memproduksi energi listrik melalui PLTN. Reaktor daya hanya

memanfaatkan energi panas yang timbul dari reaksi fisi, sedang kelebihan neutron dalam

teras reaktor akan dibuang atau diserap menggunakan batang kendali. Karena

memanfaatkan panas hasil fisi, maka reaktor daya dirancang berdaya thermal tinggi dari

orde ratusan hingga ribuan MW. Proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan

energi listrik di dalam PLTN adalah sebagai berikut :

Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam bentuk

panas yang sangat besar.

Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin,

bisa pendingin primer maupun sekunder bergantung pada tipe reaktor nuklir yang

digunakan.

Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi

gerak (kinetik).

Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator sehingga

dihasilkan arus listrik.

6

Prinsip Kerja PLTN

b. Transmisi Tenaga Listrik

Merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga listrik (Power

Plant) hingga Saluran distribusi listrik (substation distribution) sehingga dapat disalurkan

sampai pada konsumen pengguna listrik.

c. Sistem Distribusi

Merupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari : Pusat Pengatur (Distribution Control

Center, DCC), saluran tegangan menengah (6kV dan 20kV, yang juga biasa disebut tegangan

distribusi primer) yang merupakan saluran udara atau kabel tanah, gardu distribusi

tegangan menengah yang terdiri dari panel-panel pengatur tegangan menengah dan trafo

sampai dengan panel-panel distribusi tegangan rendah (380V, 220V) yang menghasilkan

tegangan kerja/ tegangan jala-jala untuk industri dan konsumen.

7

8

Saluran Udara Tegangan Tinggi Trafo Step Up

Trafo Distribusi

4. Keselamatan Pemanfaatan Tenaga Listrik

Resiko atas suhu yang berlebihan pada instalasi listrik adalah :

(1) Bahaya api,(2) Api dapat menyebabkan hilangnya nyawa,(3) Kematian karena kejut listrik biasanya hanya menimpa pada satu orang saja.

Penyebab timbulnya api/kebakaran pada instalasi adalah :

(1) Peralatan listrik dibawah standard,(2) Bencana alam,(3) Manusia sebagai konsumen,(4) Karena keawaman,(5) Salah penggunaan,(6) Kelalaian,(7) Kesengajaan.

Untuk menangkal bahaya api listrik adalah dengan :

(1) Perlengkapan listrik dipilih yang memenuhi standard teknik (IEC Standard) dan sesuai dengan lingkungan instalasinya, agar tidak terjadi percikan api,

(2) Dimontase dengan ketentuan instalasi yang benar, atau sesuai dengan instruksi manual dari pembuatnya, kalaupun ada, dan semua sambungan dan hubungan dilakukan dengan erat,

(3) Instalasi sebaiknya diperiksa dan diuji secara periodik untuk mengetahui kemungkinan kerusakan, termasuk longgarnya sambungan/hubungan,

(4) Dengan melengkapi gawai proteksi arus sisa yang tepat, dapat menghindari kegagalan pengamanan atau sistem,

(5) Kelima, hindari kelebihan beban pada konduktor agar tidak timbul panas pada instalasi.

9