Pengenalan Sistem Tenaga Listrik

PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN PENGENALAN SISTEM TENAGA LISTRIK

DIKLAT OPERASI & PEMELIHARAAN SOFTWARE

APLIKASI EMS BERBASIS SINAUT SPECTRUM

PLN PUSDIKLAT/ /2010

JULI 2010


KATA PENGANTAR

(…diisi oleh Pusdiklat)

Februari 2010


PENGENALAN SISTEM TENAGA LISTRIK

1.1 TUJUAN OPERASI SISTEM TENAGA LISTRIK

Secara umum sistem tenaga listrik dapat dikatakan terdiri dari tiga

bagian utama, yaitu

– pembangkitan tenaga listrik,

– penyaluran tenaga listrik dan

– distribusi tenaga listrik.

Sistem tenaga listrik sering pula hanya disebut dengan sistem tenaga,

bahkan kadangkala cukup disebut dengan sistem. Penamaan suatu sistem

tenaga biasanya menggunakan daerah cakupan yang dilistriki, misalnya

Sistem Jawa Bali berarti sistem tenaga listrik yang mencakup Pulau Jawa,

Madura dan Bali. Bab ini akan memperkenalkan elemen-elemen dasar

sistem tenaga yang membentuk ketiga bagian tersebut. Elemen-elemen

dasar sistem tenaga adalah

– pembangkit tenaga listrik

– saluran transmisi

– gardu induk transmisi

– gardu induk distribusi

– jaringan distribusi.

TUJUAN OPERASITUJUAN OPERASI

EKONOMI

MUTUSEKURITI


Gambar berikut ini menampilkan ilustrasi hubungan antara elemen-

elemen dasar sistem tenaga.

Gambar 1. Elemen-elemen sistem tenaga listrik

Gambar di atas merupakan penyederhanaan. Pada sistem tenaga yang

sesungguhnya dapat terdiri dari banyak pusat listrik, gardu induk, saluran

transmisi, gardu distribusi dan penyulang-penyulang distribusi yang

terhubung secara kompleks.

Tujuan operasi sistem tenaga listrik yaitu ekonomi, keandalan dan kualitas

seperti terlihat pada gambar-1.

Gambar 2. Tujuan Pengendalian Operasi Sistem Tenaga Listrik


Ekonomi berarti listrik harus dioperasikan seekonomis mungkin, tetapi

dengan tetap memperhatikan keandalan dan kualitasnya.

Keandalan tenaga listrik adalah kekuatan sistem tenaga listrik dalam

menghadapai gangguan. Sedapat mungkin gangguan di pembangkit

maupun transmisi dapat diatasi tanpa mengakibatkan pemadaman di sisi

konsumen.

Sedang mutu tenaga listrik adalah kualitas tegangan dan frekuensi sesuai

dengan range yang diijinkan. Mutu tegangan adalah +5% hingga –5% untuk

sistem 500 kV dan +5% hingga –10% untuk sistem tegangan lainnya

(150kV, 70kV, 30kV).

Efisiensi produksi tenaga listrik diukur dari tingkat biaya yang digunakan

untuk membangkitkan tenaga listrik. Hal yang paling mudah dalam optimasi

biaya produksi tenaga listrik adalah dengan sistem merit order. Merit order

adalah suatu metoda dimana pembangkit dengan biaya yang paling murah

akan diprioritaskan untuk beroperasi dibandingkan dengan yang lebih

mahal, sampai beban tenaga listrik tercukupi.

Dalam operasi sistem tenaga listrik harus memenuhi kriteria tujuan operasi

mutu, ekonomis, sekuriti namun kondisi ini sulit untuk dipenuhi sehingga

prioritas/urutan bisa berubah tergantung kondisi sistem. Sebagai contoh,

dalam kondisi siaga tujuan ekonomi bisa menjadi prioritas terakhir dan yang

diutamakan adalah keandalan. Contoh lain dalam kondisi kualitas dan

keandalan terpenuhi maka ekonomi menjadi prioritas utama.

1.2 ENERGI PRIMER

Energi Primer adalah energi yang ‘disediakan’ langsung oleh alam

kemudian manusia memanfaatkannya secara langsung ataupun

mengkonversikannya ke dalam bentuk energi lain untuk berbagai keperluan.

Sepanjang sejarah umat manusia, kemajuan utama di dalam peradaban

diiringi dengan pertambahan laju pemakaian energi. Dewasa ini konsumsi

energi dikaitkan langsung dengan tingkat hidup masyarakat dan tingkat

industrialisasi suatu negara. Negara-negara yang memiliki pasokan energi


yang berlimpah menunjukkan laju perkembangan industri yang lebih tinggi

dan produk nasional bruto meningkat.. Ketersedian energi berbiaya rendah

telah menimbulkan pemanfaatan energi yang tidak efisien dan juga

menimbulkan kerusakan lingkungan. Masyarakat di negara-negara yang

sangat bergantung pada energi menjadi lebih memperhatikan keperluan

konversi dan konservasi energi seiring dengan perkembangan sumbe-

sumber energi baru. Adalah tanggung-jawab para ilmuwan, enjinir dan

teknisi ketenagaan untuk mencari, mengembangkan dan memanfaatkan

sumber-sumber energi untuk kepentingan umat manusia.

1.2.1 JENIS – JENIS ENERGI DAN SIFAT SIFATNYA

Ada dua jenis energi dasar yaitu energi transisional dan energi tersimpan.

Energi transisional adalah energi di dalam gerak. Energi tersimpan adalah

bentuk energi yang berupa masa, posisi substansi di dalam medan gaya

dan lain sebagainya. Bentuk energi tersimpan biasanya dengan mudah

dapat dirubah menjadi beberapa bentuk energi transisional.

Energi Mekanik

Di dalam kajian termodinamika, energi mekanik didefinisikan sebagai energi

yang dapat dipakai untuk mengangkat berat beban. Energi mekanik

merupakan energi yang sangat bermanfaat Energi mekanik dapat dengan

mudah dan efisien dirubah menjadi bentuk energi lain.

Usaha Bentuk transisional energi mekanik disebut usaha. Energi mekanik

yang tersimpan digabungkan dalam satu istilah energi yang umum, disebut

energi potensial. Energi mekanik secara luas didefinisikan sebagai energi

yang berhubungan dengan posisi suatu benda di dalam medan gaya.

Memakai definisi yang sangat umum, ada 5 anak kelompok energi

potensial, yaitu energi yang berhubungan dengan posisi benda di dalam

medan gravitasi (definisi termodinamika klasik untuk energi potensial),

energi suatu beban karena posisinya di dalam medan gaya inersia

(definisi termodinamika klasik untuk energi kinetik),


energi yang berhubungan dengan fluida yang dimampatkan,

energi yang berhubungan dengan posisi benda di dalam medan elastic-

strain, dan

energi yang berhubungan dengan posisi bahan feromagnetik di dalam

medan magnetik.

Dengan demikian energi mekanik tersimpan dapat muncul dalam bentuk

masa benda pada suatu ketinggian, roda-gila, gas yang dimampatkan, tarik-

menarik magnetik dari besi.

Energi Listrik

Energi listrik adalah kelompok energi yang berhubungan dengan aliran atau

kumulasi elektron. Bentuk energi ini biasanya dinyatakan dalam satuan

daya dan waktu seperti Wh, kwh atau mwh. Bentuk transisional dari enegi

listrik adalah aliran elektron melalui penghantar. Energi listrik dalam jumlah

besar dikirim pada jarak yang panjang menggunakan saluran transmisi

tegangan tinggi. Energi listrik dapat tersimpan sebagai energi medan

elektrostatik atau energi medan induktif. Energi medan elektrostatik adalah

energi yang berhubungan dengan akumulasi muatan elektron pada

lempenglempeng suatu kapasitor. Energi medan induktif yang juga disebut

medan elektromagnetik adalah energi yang berhubungan dengan energi

yang dihasilkan oleh aliran elektron yang melewati lilitan induksi.

Sebagaimana energi mekanik, energi listrik merupakan bentuk energi

Pelatihan Dispatching yang sangat bermanfaat karena dapat dengan mudah

dan efisien dirubah menjadi bentuk energi yang lain.

Energi Elektromagnetik

Energi elektromagnetik adalah bentuk energi yang berhubungan dengan

radiasi elektromagnetik. Energi radiasi biasanya dinyatakan dalam satuan

energi yang sangat kecil disebut electron volt (eV) atau juta electron volt

(MeV). Satuan energi ini juga sangat luas digunakan di dalam kajian

mengenai energi nuklir. Energi radiasi adalah bentuk energi murni karena


tidak ada masa yang berhubungan dengannya.. Energi elektromagnetik

merupakan satusatunya kelompok energi utama yang tidak dapat tersedia

dalam bentuk energi tersimpan. Energi ini adalah murni energi transisional

yang bergerak dengan kecepatan cahaya. Radiasi Gamma dan sinar X

termasuk di dalam kelompok radiasi elektromagnetik.

Energi Kimia Energi kimia adalah energi yang dilepaskan sebagai hasil

interaksi dimana dua atau lebih atom dan atau molekul bergabung untuk

menghasilkan senyawa kimia yang lebih stabil. Energi kimia ada hanya

dalam bentuk energi tersimpan.

Energi Nuklir

Energi nuklir adalah kelompok energi utama lainnya yang tersedia hanya

dalam bentuk energi tersimpan. Inilah energi yang dilepaskan sebagai hasil

dari interaksi partikel dengan atau di dalam inti atom dan dinyatakan dengan

satuan MeV. Ada 3 jenis reaksi nuklir yang umum yaitu peluruhan radioaktif,

fisi dan fusi. Proses peluruhan radioaktif adalah proses dimana hanya satu

inti tak-stabil suatu radio isotop secara acak meluruh menjadi suatu

konfigurasi yang lebih stabil dengan melepas partikel dan energi. Reaksi fisi

yang merupakan proses utama di dalam reaktor nuklir

terjadi jika inti bermasa berat menyerap neutron dan inti senyawa yang

dihasilkan terpisah menjadi dua atau lebih inti yang bermasa ringan dengan

melepaskan energi. Di dalam reaksi fusi, dua atom bermasa ringan

bergabung membentuk suatu konfigurasi yang lebih stabil dengan

melepaskan energi.

Energi Termal

Kelompok energi utama yang terakhir adalah energi termal, yaitu energi

yang terhubungan dengan vibrasi atom dan molekul. Energi Overview Sistem

Tenaga Listrik 5 termal adalah bentuk energi dasar. Semua bentuk energi

lainnya dapat dirubah menjadi energi termal tetapi perubahan energi termal


menjadi bentuk energi lainnya sangat terbatas. Yang membatasinya adalah

hukum ke dua termodinamika. Bentuk transisisional energi termal adalah

panas, yang biasanya dinyatakan dengan satuan joule, calori atau Btu.

1.3 PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

Pembangkit listrik memasok tenaga listrik ke sistem tenaga. Pembangkit

listrik terdiri dari generator dan penggerak mula. Penggerak mula berupa

mesin yang memutar poros generator. Tenaga listrik diperoleh dari

generator arus bolak-balik. Generator listrik menghasilkan tenaga listrik

dengan frekuensi tertentu. Generatorgenerator di sistem tenaga lisrik di

Indonesia menggunakan frekuensi 50 hertz. Kapasitas generator beragam,

dari beberapa ratus kW hingga lebih dari seribu MW.

Pembangkit listrik sering dikelompokkan berdasarkan jenis tenaga yang

dirubah menjadi tenaga listrik, yaitu

– tenaga panas (termal)

– tenaga air (hidro)

– tenaga nuklir.

Pembangkit listrik termal dapat dibagi berdasarkan sumber tenaga

Pelatihan dispatching 10 Overview Sistem Tenaga Listrik panas yang

dipakai yaitu

– berbahan-bakar fosil : batubara (coal), minyak bumi (oil)

dan gas alam (natural gas)

– tenaga panas-bumi (geothermal).

1.3.1 PENGGERAK MULA

Untuk menghasilkan tenaga listrik, poros generator diputar oleh mesin

penggerak yang disebut penggerak mula. Penggerak mula berupa mesin

yang merubah suatu bentuk energi menjadi energi mekanis. Energi mekanis

itu dipakai untuk memutar poros generator. Jenis penggerak mula


bermacam-macam, sesuai dengan sumber tenaga yang menghasilkan

gerak tersebut antara lain :

– mesin Diesel,

– turbin gas,

– turbin uap,

– turbin air,

– kincir angin.

1.3.2 PUSAT LISTRIK

Sekelompok pembangkit listrik yang sejenis pada satu lokasi membentuk

pusat listrik. Pemberian nama pusat listrik menurut jenis penggerak mula

yang digunakan, seperti

– Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

– Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)

– Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU)

– Pusat Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU)

– Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA)

Di samping itu ada pula pusat listrik yang diberi-nama menurut jenis energi

yang digunakan adalah

– Pusat Listrik Tenaga Panas-Bumi (PLTP)

– Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Secara logis kita akan berfikir bahwa tempat yang paling baik untuk

menempatkan pusat listrik adalah dekat dengan pemakai tenaga listrik.

Namun hal ini tidak selalu dapat dipenuhi karena beberapa alasan yang

dijumpai pada keadaan yang sesungguhnya, antara lain – pembangkit listrik

tenaga nuklir dan yang berbahan-bakar fosil memerlukan sumber air yang

besar untuk sistem pendinginannya. Hal ini hanya dapat dipenuhi dari laut,

danau atau sungai. Inilah alasan mengapa pembangkit listrik selalu dekat

dengan air.


– pembangkit listrik memerlukan sumber air dengan perubahan elevasi atau

tinggi jatuh (head) yang cukup.

– pembangkit listrik tenaga panas bumi harus berada pada lokasi dimana

sumber tenaganya tersedia.

Tegangan keluaran generator bermacam-macam, biasanya 25 kV atau lebih

rendah.

1.3.3 PERAN PEMBANGKIT DALAM OPERASI SISTEM

Berdasarkan peran untuk memenuhi pasokan bagi sistem tenaga listrik, unit

pembangkit biasanya dapat dikategorikan sebagai salah satu dari tiga jenis

pembangkit yaitu pembangkit pemikul beban-dasar (baseload power plant),

pembangkit pemikul beban menengah (intermediate plant) atau pembangkit

pemikul beban puncak (peaking unit).

Pemikul Beban Dasar

Pembangkit dengan 5000 jam operasi rata-rata per tahun (capacity factor >

57 %) disebut pembangkit pemik ul beban-dasar. Pembangkit dalam

kategori ini memiliki daya keluaran besar, biaya kapital tinggi dan biaya

operasi rendah. Pembangkit tenaga nuklir dan pembangkit tenaga uap

berbahan-bakar batubara biasanya igunakan sebagai pemikul beban dasar.

Pemikul Beban Menengah

Pembangkit dengan jam operasi lebih besar dari 2000 jam per tahun dan

lebih kecil dari 5000 jam rata-rata pertahun (23%> capacity factor > 57 %)

disebut pembangkit pemikul beban menengah. Pembangkit combined

cycled, pembangkit berbahan-bakar minyak dan pembangkit tua yang

kurang efisien digunakan untuk pemikul beban menengah.

Pemikul Beban Puncak

Pembangkit pemikul beban puncak dioperasikan untuk memenuhi beban

pada waktu beban maksimum (beban puncak). Periode bebanpuncak tidak

selalu sama. Jam operasi pembangkit ini kurang dari 2000jam rata-rata per

tahun (capacity factor < 23 %), sehingga pembangkityang dipilih biasanya

yang berbiaya kapital rendah. Biaya operasi jenispembangkit ini biasanya

tinggi, menyebabkan biaya keseluruhan pembangkitan menjadi tinggi.


Pembangkit tenaga (turbin) gas, air, pumped-storage dan mesin Diesel

digunakan sebagai pemikulbeban puncak.

1.4 PENYALURAN TENAGA LISTRIK

Listrik yang dihasilkan pusat listrik dapat dikirimkan sejauh puluhan hingga

ratusan kilometer. Jika arus mengalir di dalam penghantar maka ada daya

yang hilang, artinya daya yang diterima di ujung penerima lebih kecil

daripada yang dikirim. Listrik yang hilang ketika disalurkan disebut rugi-rugi

(losses). Penyaluran tenaga listrik pada umumnya dilaksanakan melalui

saluran transmisi tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi.Penggunaan

tegangan yang tinggi pada penyaluran tenaga listrik yang berjarak jauh

dapat mengurangi rugi- rugi.

1.4.1 TRANSFORMATOR TENAGA

Transformator tenaga digunakan di dalam sistem tenaga untuk

mentransformasikan tenaga listrik ke tegangan yang lain. Keberadaan

transformator sangat membantu penyaluran tenaga listrik. Transformator

penaik tegangan digunakan untuk menaikkan tegangan keluaran generator

ke tegangan transmisi yang diinginkan. Transformator penaik tegangan

yang tersambung pada generator disebut juga transformator-generator.

Tegangan transmisi di gardu induk penerima diturunkan dengan

transformator penurun tegangan ke tegangan yang diinginkan misalnya ke

tegangan subtransmisi atau tegangan distribusi. Transformator yang

menurunkan tegangan transmisi ke tegangan distribusi sering juga disebut

dengan transformator distribusi.

1.4.2 SALURAN TRANSMISI

Sistem penyaluran terbentuk dari saluran transmisi tegangan tinggi yang

digunakan untuk mengirimkan tenaga listrik dari pembangkit

listrik ke konsumen (beban). Saluran transmisi umumnya berupa

penghantar udara yang ditopang oleh menara (tower). Panjangnya


hingga ratusan kilometer. Ada pula yang berupa kabel yang ditanam di

tanah. Biasanya ini dilakukan terkait dengan estetika kota dan

keselamatan lingkungan di kota atau daerah pemukiman.

Pelatihan Dispatching

Saluran transmisi juga digunakan untuk menghubungkan antar sistem

tenaga sehingga pertukaran daya antar sistem dapat berlangsung jika

diperlukan.

Tegangan Ekstra Tinggi

Tegangan ekstra tinggi (TET) atau extra high voltage (EHV) adalah

tegangan transmisi di atas 230 kV. Sebagai contoh saluran udara yang

beroperasi pada tegangan 345 kV, 500 kV dan 765 kV adalah saluran

udara tegangan ekstra tinggi (SUTET).

Tegangan Ultra Tinggi

Saluran tegangan ultra tinggi (TUT) atau ultra high voltage (UHV)

adalah saluran transmisi yang menggunakan tegangan 800 kV atau

lebih tinggi.

Tegangan Tinggi Arus Searah

Selain tegangan arus bolak-balik di atas, beberapa sistem tenaga

menggunakan saluran transmisi tegangan tinggi arus searah atau high

voltage direct current (HVDC). Tegangan tinggi yang dipakai

mencapai 1000 kV.


1.4.3 GARDU INDUK

- Gardu Induk Transmisi

Gardu induk transmisi merupakan fasilitas dimana saluran transmisi

berakhir atau terhubung dengan saluran transmisi lain. Gardu induk

transmisi memiliki peralatan untuk memisahkan sistem tenaga dan

untuk melepaskan peralatan yang terganggu atau peralatan yang akan

dipelihara dari sistem tenaga.

Tegangan perlu diturunkan sebelum sampai di konsumen. Oleh sebab

itu hampir semua gardu induk transmisi memiliki transformator tenaga

untuk menurunkan tegangan transmisi ke tegangan yang lebih rendah.

- Gardu Induk Switching

Gardu induk yang tidak memiliki transformator tenaga disebut gardu

induk switching, hanya memiliki peralatan yang diperlukan untuk

memisahkan saluran transmisi untuk pemeliharaan peralatan atau untuk

mengisolir daerah yang terganggu

1.5 DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

1.5.1 GARDU DISTRIBUSI

Gardu distribusi memasok jaringan distribusi untuk memasok daya ke

beban. Gardu distribusi memiliki transformator tenaga yang menurunkan

tegangan transmisi ke tegangan distribusi. Kebanyakan sistem tenaga

mengoperasikan jaringan distribusi pada tegangan antara 4 kV dan 34,5 kV.


1.5.2 JARINGAN DISTRIBUSI

Jaringan distribusi adalah tahap akhir dalam menyampaikan tenaga listrik

ke konsumen.

- Penyulang Distribusi

Gardu distribusi memasok rangkaian distribusi primer yang disebut

penyulang distribusi. Penyulang distribusi biasanya dipasok dengan

tegangan di antara 4 kV hingga 34,5 kV. Penyulang distribusi mengirimkan

tenaga listrik dari gardu distribusi mencapai konsumen. Penyulang distribusi

berupa kawat udara yang ditopang tiang-tiang atau kabel bawah tanah.

Tegangan yang digunakan konsumen rumah tangga adalah 120 V atau 240

V ( 220 V di Indonesia). Konsumen bisnis biasanya menggunakan 3 fasa

untuk daya yang lebih besar. Tegangan distribusi primer diturunkan dengan

transformator ke tegangan distribusi sekunder. Transformator ini dipasang

di atas tiang atau di atas tanah (pad-mounted) atau di bawah tanah.

1.6 BEBAN SISTEM

Beban sistem tenaga di dalam suatu daerah tergantung pada

kegiatankomersial, industri dan pemukiman yang juga dipengaruhi

olehkeadaan cuaca. Kegiatan-kegiatan khusus keagamaan dan sosial

jugamemberi pengaruh pada hari- hari tertentu.Pengetahuan mengenai sifat

beban dari kelompok pelanggan yangberagam tersebut akan sangat

membantu dalam proses prakiraan bebansistem tenaga. Beban sistem

tenaga terdiri dari beberapa kelompokpelanggan. Tiap kelompok pelanggan

memiliki sifat-sifat yang khas.Ada yang membagi pelanggan-pelanggan

tersebut secara umum kedalam enam kelompok, yaitu

1) pemukiman,

2) komersial

3) industri,

4) pertanian,

5) kotapraja, dan


6) traksi listrik.

Gambar 3. Beban kelompok industri

Pola konsumsi listrik masing- masing kelompok itu sangat khas

danpuncaknya terjadi tidak bersamaan. Sebagai contoh, beban pemukiman

yang kebanyakan terdiri dari lampu penerangan perumahan, peralatan

rumah tangga yang mengkonsumsi listrik seperti radio, televisi, lemari

pendingin, penyejuk ruangan dan sebagainya; memiliki puncak yang terjadi

di malam hari. Bebannya rendah di luar periode tersebut. Pada kelompok

beban komersial seperti perkantoran, rumahsakit, hotel,pertokoan dan

sebagainya adalah kebalikannya. Bebannya lebih merata sepanjang hari,

memiliki dua puncak yaitu pada pagi dan malam hari.Mirip dengan itu

adalah traksi sebagai sarana transportasi, memiliki puncak di pagi dan sore

hari.Beban industri baik industri kecil dan industri berat bekerja dalam satu

atau tiga shift sehari, dapat dikatakan hampir rata sepanjang hari.

Penerangan jalan, perusahaan air minum dan drainase termasuk kelompok

beban kotapraja. Penerangan jalan yang merupakan bagian utamanya

hampir rata selama lampu dinyalakan yaitu mulai pukul 6sore hingga 6 pagi.

Beban pertanian terjadi selama siang hari.


Gambar 4. Beban kelompok komersial

Ada pula yang membagi komponen beban sistem dalam empat

kelompok, yaitu

1) komersial

2) industri,

3) domestik, dan

4) beban khusus.

Gambar 5. Beban kelompok pemukiman


Beban biasanya digambarkan dalam kurva dengan sumbu waktu. Beberapa

contoh kurva dari kelompok beban di atas ditunjukkan dalam Gambar

hingga Gambar 1-5.

Gambar 6. Beban penerangan jalan

1.6.2 KURVA BEBAN

Jadi beban sistem merupakan hasil dari penjumlahan kelompok – kelompok

beban tersebut. Kurva beban sistem disebut juga kurva beban harian.

Gambar 7. Kurva beban sistem

Di negeri empat musim belahan bumi utara dan selatan, siklus tingkat

pemakaian listrik mengikuti musim. Pemakaian listrik pada musim panas

berbeda dengan pada musim dingin. Sebagai contoh di Sistem Jawa Bali

siklus musim tidak dikenal. Pada dua minggu sekitar hari raya Iedul Fitri

serta dua minggu sekitar Natal dan Tahun Baru, pemakaian listrik menurun

tinggal 80 %.


Gambar 8. Contoh variasi beban pada hari kerja (atas) dan hari libur

(bawah).

Siklus harian lazim ada di semua sistem tenaga. Tingkat pemakaian listrik

pada hari kerja lebih tinggi dibanding pada hari libur dan Ahad.

Gambar 9. Contoh variasi beban pada hari kerja (atas) dan hari libur

(bawah).


- Kurva Lama Beban Beban kerap pula digambarkan dengan kurva lama

beban (load duration curve). Kurva lama beban ekivalen merupakan konsep

penting yang digunakan dalam teknik simulasi produksi listrik secara

probabilistik.

Gambar 10. Kurva lama beban

1.6.3 PENGARUH FREKUENSI DAN TEGANGAN PADA BEBAN

Pengaruh tegangan dan frekuensi pada beban perlu diketahui oleh

pengendali operasi sistem tenaga listrik. Perubahan beban akibat

perubahan tegangan dan frekuensi menjadi pertimbangan di dalam tindakan

pengendalian sistem tenaga. Ketika sistem tenaga mengalami kekurangan

pembangkitan, pengendali sistem tenaga akan melakukan “brownout” untuk

menurunkan beban sistem agar sesuai dengan pembangkitan yang

tersedia. Upaya yang dilakukan tersebut adalah dengan menurunkan

tegangan kerja. Pada keadaan yang tak terhindari, frekuensi dapat berada

di bawah nilai nominal. Simak penjelasan mengenai pengaruh penurunan

tegangan kerja dan frekuensi sistem pada beban berikut ini. Secara umum

beban di sistem tenaga terdiri dari dua jenis yaitu beban impedansi dan

beban motor.


Beban Impedansi

Jenis-jenis beban yang termasuk di dakam kelompok ini antara lain lampu-

lampu, pemanas, oven dan yang sejenis. Berikut ini kita tinjau pengaruh

frekuensi dan tegangan pada beban impedansi. Andaikan suatu beban

induktif memiliki impedansi Z R jX. Berapa persenkah penurunan daya

nyata (watt) yang diperoleh jika tegangan turun sebesar 1 persen ? Daya

dinyatakan sebagai S P jQ

Maka

Dan

Jelas bahwa daya nyata dan daya reaktif beban berbanding lurus dengan

kuadrat tegangan.

Pernyataan ini dapat dituliskan kembali sebagai

Pernyataan ini menunjukkan perubahan relatif kecil pada tegangan

mengakibatkan perubahan daya nyata sebesar dua kalinya. Di dalam hal

ini, penurunan tegangan 1 persen menyebabkan penurunan daya nyata

sebesar 2 persen.


Pengaruh Frekuensi

Nilai reaktansi X tergantung pada nilai frekuensi dengan hubungan .

Sebagai perkiraan yang dapat kita gunakan adalah jika tegangan turun

sebesar 1 % akan menghasilkan kenaikan beban (daya aktif) sebesar 2 kali

( dalam %). Contohnya jika frekuensi sistem turun 1 % akan

menyebabkan kenaikan daya aktif sebesar 0,72 % pada beban impedansi

yang memiliki .

Beban Motor Motor induksi yang paling banyak di dalam kelompok beban

motor ini. Pengaruh tegangan dan frekuensi pada jenis beban ini lebih

kompleks untuk dianalisa. Sebagai perkiraan yang dapat kita gunakan

adalah jika tegangan turun sebesar 1 % akan menghasilkan penurunan

beban (daya aktif) sebesar 0,2 %.

1.7 PENGARUH FREKUENSI DAN TEGANGAN PADA BEBAN

Kompleksitas operasi sistem tenaga yang sederhana misalnya terdiri hanya

satu pusat listrik dan sekumpulan beban di beberapa gardu induk yang

dipasoknya belum begitu terasa. Jika sistem tenaga berkembang menjadi

sistem yang semakin besar, maka operasinyapun menjadi semaklin

kompleks. Perkembangan tersebut menuntut kebutuhan pengendalian yang

terkoordinasi. Koordinasi operasi sistem tenaga dilaksanakan dari satu atau

beberapa pusat pengatur (control centre).

1.7.1 PENGARUH FREKUENSI DAN TEGANGAN PADA BEBAN

Fungsi Fungsi utama pusat pengatur antara lain :

– mengendalikan produksi energi listrik (pembangkitan),

– mengendalikan transmisi tenaga listrik,

– melaksanakan administrasi dan koordinasi penjadwalan pemeliharaan

peralatan sistem tenaga,

– melakukan simulasi contingency, dan


– memantau sistem kendali (SCADA, automation) yang dipakai.

Peran

Peran pusat pengatur yang langsung mempengaruhi operasi sistem

tenaga adalah :

– perencanaan operasi jangka pendek,

– pelaksanaan operasi real-time (monitoring and controlling),

– pelaporan operasi dan tindak- lanjut penanganan gangguan.

Kegiatan Kegiatan-kegiatan yang dilakukan pusat pengatur dapat

dikelompokkan sebagai berikut :

– Pre-dispatch,

– Dispatch, dan

– Post-dispatch.

Pre-dispatch adalah tahap menentukan kombinasi sumber produksi tenaga

listrik dan unit pembangkitnya yang akan memasok kebutuhan beban

sistem beberapa waktu ke depan. Kegiatan yang dilaksanakan pada pre-

dispatch antara lain mencakup

– prakiraan beban (load forecast) jangka pendek,

– penjadwalan pembangkitan,

– perencanaan kebutuhan daya reaktif,

– perencanaan pemeliharan dan pemisahan (outage) peralatan,

– pengembangan switching terencana,

– perbaikan rencana dan tatacara pemulihan setelah gangguan.

Kegiatan pada tahap dispatch meliputi

– pemantauan sistem tenaga, peralatan sistem dan statusnya,


– pengendalian tenaga listrik (power dispatch),

– evaluasi ekonomi dan sekuriti sistem,

– melaksanakan switching dan melaksanakan pemulihan sistem setelah

gangguan.

Pada tahap post-dispatch, kegiatan-kegiatan yang dilakukan meliputi

– pengarsipan data kejadian (events) di sistem dan kegiatan pelaksanaan

pengaturan,

– penyusunan laporan operasi sistem,

– pengumpulan data statistik (data gangguan sistem dan sebagainya),

– perhitungan energi,

– analisis gangguan yang terjadi di dalam sistem tenaga.

1.7.2 JENIS PUSAT PENGATUR

Pusat pengatur dibedakan atas tugas dan tanggung-jawabnya di dalam

melaksanakan operasi sistem tenaga dan kadang kala dibatasi oleh wilayah

yang operasikannya. Pusat pengatur ada yang melaksanakan tugas

manajemen energi atau hanya melaksanakan tugas switching jaringan

tetapi ada pula yang melaksanakan kedua tugas tersebut. Pusat pengatur

yang melaksanakan tugas manajemen energi dan switching jaringan

sebagai contoh di Indonesia adalah Jawa Bali Control Centre (JCC). Region

Control Centre (RCC) di Sistem Jawa Bali adalah contoh pusat pengatur

yang melaksanakan switching jaringan saja. Pusat Pengatur Distribusi

(DCC distribution control centre) melakukan switching jaringan distribusi

yang dikelolanya.


Gambar 11. Kurva lama beban

Pengenalan Sistem Tenaga Listrik

Documents

Transcript of Pengenalan Sistem Tenaga Listrik