Teknik Tenaga Listrik by Teddy Setiawan
-
Upload
teddy-setiawan -
Category
Documents
-
view
49 -
download
1
Transcript of Teknik Tenaga Listrik by Teddy Setiawan
TEKNIK TENAGA LISTRIK DAN SISTEM PEMBANGKIT, TRANSMISI
DAN DISTRIBUSI LISTRIK DI INDONESIA
Teddy Setiawan (3331090750)
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
Cilegon-Banten
Pendahuluan
Teknik tenaga listrik adalah ilmu yang mempelajari konsep dasar
kelistrikandan pemakaian alat yang prinsip kerjanya berdasarkan aliran elektron
dalam konduktor (arus listrik). Dalam teknik tenaga listrik dikenal dua macam
arus yakni :
a. Arus searah yang dikenal dengan DC atau Direct Current
b. Arus bolak balik yang dikenal sebagai AC atau Alternating Current
Dalam menghasilkan arus searah atau arus bolak balik dikenal sistem pengadaan
energi listrik sebagai berikut :
a. Pembangkit
Sebagai sumber energi listrik yang antara lain berupa : PLTU, PLTA,
PLTN, PLTG, Energi dari angin dan surya dan lain dan sebagainya.
b. Transmisi
Sebagai jaringan untuk menyalurkan energi listrik dari pembangkit ke
beban atau ke jaringan distribusi (gardu-gardu listrik)
c. Distribusi
Sebagai jaringan yang menyalurkan energi listrik ke konsumen atau
kerumah-rumah.
Dalam sistem energi listrik dikenal peralatan yang mengubah energi
listrik, baik dari energi listrik ke energi mekanis maupun sebaliknya, serta
mengubah energi listrik dai rangkaian atau jaringan yang satu menjadi energi
listrik yang lain pada rangkaian atau jaringan berikutnya. Perangkat berikut adalah
generator, motor dan transformator.
Generator adalah peralatan listrik yang digunakan untuk mengubah energi
mekanis nmenjadi energi listrik. generator dapat berupa generator searah (DC)
maupun generator bolak balik (AC). Motor adalah peralatan listrik yang
digunakan untuk mengubah energi listrik menajdi energi mekanis layaknya
generator motor pun dapat berupa motor searah (DC) maupun motor alternator
(AC). Sedangkan Transformator atau biasa disebut trafo adalah peralatan listrik
yang dapat digunakan untuk mengubah energi listrik yang satu ke energi yang lain
dimana tegangan keluaran (output) dapat dinaikan atau diturunkan oleh perangkat
ini sesuai dengan kebutuhan.
Transformator dapat terbagi atas:
a. Trafo penaik tegangan (step up) atau biasa disebut trafo daya
b. Trafo penurun tegangan (step down) atau biasa disebut trafo distribusi
c. Trafo yang dipergunakan pada peralatan atau rangkaian elektronik, yakni
untuk memblokir rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain.
Sedangkan konstruksi transformator antara lain:
a. Inti yang terbuat dari lembaran – lembaran plat besilunak atau baja silicon
yang diklem jadi satu.
b. Belitan dibuat dari tembaga yang cara membelitkannya pada inti dapat
konsentris atau spiral.
c. Sistem pendingin pada trafo – trafo dengan daya yang cukup besar.
d. Bushing untuk menghubungkan rangkaian dalam trafo dengan rangkaian
luar.
Generator dan motor dapat disebut sebagaimesin listrik karena generator dapat
berupa generator searah dan generator bolak balik, demikian juga motor.
mesin listrik dapat di bagi atas:
a. Mesin arus searah, yang terbagi atas:
- Mesin shunt
- Mesin Seri
- Mesin Kompon
b. Mesin arus bolak balik terbagi atas:
- Transformator
- Mesin tak serempak (asinkron) atau mesin induksi
- Mesin Sinkron atau mesin serempak
Sistem Tenaga Listrik
Listrik merupakan kebutuhan kita sehari-hari, banyak peralatan-peralatan
yang kita gunakan membutuhkan listrik sebagai sumber tenaga utamanya, namun
mungkin banyak dari kita yang masih belum familiar bagaimana sistem yang
bekerja sehingga kita dapat menikmati lsitrik dengan leluasa. Listrik yang biasa
kita gunakan sehari-hari merupakan hasil distribusi dari beberapa pembangkit di
indonesia yang dikelola oleh PT. Jamali (jawa madura bali). Inilah yang
mengomandoi pembangkit pembangkit liastrik dan mengatur beban serta
distribusi listrik di sekitar jawa yang akhirnya bisa sampai dirumah dan bisa kita
pergunakan.
Salah satu cara yang paling ekonomis, mudah dan aman untuk
mengirimkan energi adalah melalui bentuk energi listrik. Pada pusat pembangkit,
sumberdaya energi primer seperti bahan baker fosil (minyak, gas alam, dan
batubara), hidro, panas bumi, dan nuklir diubah menjadi energi listrik. Generator
sinkron mengubah energi mekanis yang dihasilkan pada poros turbin menjadi
energi listrik.
Melalui transformator penaik tegangan (step-up transformer), energi listrik
ini kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju
pusat-pusat beban. Peningkatan tegangan dimaksudkan untuk mengurangi jumlah
arus yang mengalir pada saluran transmisi yang dengan demikian berarti rugi-rugi
panas (heat-loss) I2R dapat dikurangi. Ketika saluran transmisi mencapai pusat
beban, tegangan tersebut kembali diturunkan menjadi tegangan menengah,
melalui transformator penurun tegangan (step-down transformer).
Di pusat-pusat beban yang terhubung dengan saluran distribusi, energi
listrik ini diubah menjadi bentuk-bentuk energi terpakai lainnya seperti energi
mekanis (motor), penerangan, pemanas, pendingin, dan sebagainya.
Satuan listrik :
Arus listrik (I) => ampere
Tegangan listrik (V) = beda potensial => volt
Tahanan (R) = resistansi => ohm
Reaktansi (X)=> ohm
Impedansi (Z)= R ± jX => ohm
Daya (S) = P ± jQ => volt ampere
Daya aktif (P) => watt
Daya reaktif (Q) => volt ampere reaktif
Energi (E) => watt-hour (watt-jam)
Faktor daya (cos j) => tidak ada satuan
Pembangkit
Pembangkit adalah bagian dari alat industri yang digunakan untuk
memproduksi dan membangkitkan listrik dari berbagai macam sumber tenaga,
berikut beberapa contoh pembangkit listrik:
a. Pembangkit Listrik Tenaga Uap
Pembangkit Listrik Tenaga Uap adalah pembangkit yang mengandalkan
energi kinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik. Bentuk utama
pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang di hubungkan ke turbin dimana
untuk memutar turbin diperlukan energi kinetik dari uap panas atau kering.
Pembangkit listrik tenaga uap menggunakan berbagai macam bahan bakar
terutama batu-bara dan minyak bakar serta MFO untuk start awal.
Gambar 1. Pembangkit Listrik Tenaga Uap
PLTU yang pertama kali beroperasi di Indonesia yaitu pada tahun 1962
dengan kapasitas 25 MW, suhu 500 ¼C, tekanan 65 Kg/cm2, boiler masih
menggunakan pipa biasa dan pendingin generator dilakukan dengan udara.
Kemajuan pada PLTU yang pertama adalah boiler sudah dilengkapi pipa dinding
dan pendingin generator dilakukan dengan hidrogen, namun kapasitasnya masih
25 MW. Bila dayanya ditingkatkan dari 100 - 200 MW, maka boilernya harus
dilengkapi super hiter, ekonomizer dan tungku tekanan. Kemudian turbinnya bisa
melakukan pemanasan ulang dan arus ganda dan pendingin generatornya masih
menggunakan hidrogen. Hanya saja untuk kapasitas 200 MW uap yang dihasilkan
mempunyai tekanan 131,5 Kg/cm2 dan suhu 540 ¼C dan bahan bakarnya masih
menggunakan minyak bumi.
Ketika kapasitas PLTU sudah mencapai 400 MW maka bahan bakarnya
sudah tidak menggunakan minyak bumi lagi melainkan batu bara. Batu bara yang
dipakai secara garis besar dibagi menjadi dua bagian yaitu batu bara berkualitas
tinggi dan batu bara berkualitas rendah. Bila batu bara yang dipakai kualitasnya
baik maka akan sedikit sekali menghasilkan unsur berbahaya, sehingga tidak
begitu mencemari lingkungan. Sedang bila batu bara yang dipakai mutunya
rendah maka akan banyak menghasilkan unsur berbahaya seperti Sulfur, Nitrogen
dan Sodium. Apalagi bila pembakarannya tidak sempurna maka akan dihasilkan
pula unsur beracun seperti CO, akibatnya daya guna menjadi rendah.
Gambar 2. Skema PLTU Batubara
PLTU batu bara di Indonesia yang pertama kali dibangun adalah di
Suryalaya pada tahun1984 dengan kapasitas terpasang 4 x 400 MW. Kemudian
PLTU Bukit Asam dengan kapasitas 2 x 65 MW pada tahun 1987. Dan pada
tahun 1993-an beroperasi pula PLTU Paiton 1 dan 2 masing-masing dengan
kapasitas 400 MW. Kemudian PLTU Suryalaya akan dikembangkan dari unit 5 -
7 dengan kapasitas 600 MW/unit. PLTU batu bara pada tahun 1994 kapasitasnya
sudah mencapai 2.130 MW (16% dari total daya terpasang). Pada tahun 2003
kapasitasnya diperkirakan sekitar 12.100 MW (37%), tahun 2008/09 mencapai
24.570 MW (48%) dan pada tahun 2020 sekitar 46.000 MW. Sementara itu
pemakaian batu bara pada tahun 1995 tercatat bahwa untuk menghasilkan energi
listrik sebsar 17,3 Twh dibutuhkan batu bara sebanyak 7,5 juta ton. Dan pada
tahun 2005 pemakaian batu bara diperkirakan mencapai 45,2 juta ton dengan
energi listrik yang dihasilkan mencapai 104 Twh.
Banyaknya pemakaian batu bara tentunya akan menentukan besarnya
biaya pembangunan PLTU. Harga batu bara itu sendiri ditentukan oleh nilai
panasnya (Kcal/Kg), artinya bila nilai panas tetap maka harga akan turun 1%
pertahun. Sedang nilai panas ditentukan oleh kandungan zat SOx yaitu suatu zat
yang beracun, jadi pada pembangkit harus dilengkapi alat penghisap SOx. Hal
inilah yang menyebabkan biaya PLTU Batu bara lebih tinggi sampai 20% dari
pada PLTU minyak bumi. Bila batu bara yang digunakan rendah kandungan SOx-
nya maka pembangkit tidak perlu dilengkapi oleh alat penghisap SOx dengan
demikian harga PLTU batu bara bisa lebih murah. Keunggulan pembangkit ini
adalah bahan bakarnya lebih murah harganya dari minyak dan cadangannya
tersedia dalam jumlah besar serta tersebar di seluruh Indonesia.
Gambar 3. Batu bara
b. Pembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) merupakan salah satu pembangkit
listrik yang menggunakan energi terbarukan berupa air. Salah satu keunggulan
dari pembangkit ini adalah responnya yang cepat sehingga sangat sesuai untuk
kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan. Selain kapasitas
daya keluarannya yang paling besar diantara energi terbarukan lainnya,
pembangkit listrik tenaga air ini juga telah ada sejak dahulu kala. Berikut ini
merupakan penjelasan singkat mengenai pembangkit listrik tenaga air serta
keberadaan potensi energi air yang masih belum digunakan.
Tenaga air telah berkontribusi banyak bagi pembangunan kesejahteraan
manusia sejak beberapa puluh abad yang lalu. Beberapa catatan sejarah
mengatakan bahwa penggunaan kincir air untuk pertanian, pompa dan fungsi
lainnya telah ada sejak 300 SM di Yunani, meskipun peralatan-peralatan tersebut
kemungkinan telah digunakan jauh sebelum masa itu. Pada masa-masa antara
jaman tersebut hingga revolusi industri, aliran air dan angin merupakan sumber
energi mekanik yang dapat digunakan selain energi yang dibangkitkan dari tenaga
hewan. Perkembangan penggunaan energi dari air yang mengalir kemudian
berkembang secara berkelanjutan sebagaimana dicontohkan pada desain tenaga
air yang menakjubkan pada tahun 1600-an untuk istana Versailles dibagian luar
Paris, Prancis. Sistem tersebut memiliki kapasitas yang sepadan dengan 56 kW
energi listrik.
Sistem tenaga air mengubah energi dari air yang mengalir menjadi energi
mekanik dan kemudian biasanya menjadi energi listrik. Air mengalir melalui
kanal (penstock) melewati kincir air atau turbin dimana air akan menabrak sudu-
sudu yang menyebabkan kincir air ataupun turbin berputar. Ketika digunakan
untuk membangkitkan energi listrik, perputaran turbin menyebabkan perputaran
poros rotor pada generator. Energi yang dibangkitkan dapat digunakan secara
langsung, disimpan dalam baterai ataupun digunakan untuk memperbaiki kualitas
listrik pada jaringan.
Jumlah daya listrik yang dapat dibangkitkan pada suatu pusat pembangkit
listrik tenaga air tergantung pada ketinggian (h) dimana air jatuh dan laju aliran
airnya. Ketinggian (h) menentukan besarnya energi potensial (EP) pada pusat
pembangkit (EP = m x g x h). Laju aliran air adalah volume dari air (m3) yang
melalui penampang kanal air per detiknya (qm3/s). Daya teoritis kasar (P kW)
yang tersedia dapat ditulis sebagai:
Daya yang tersedia ini kemudian akan diubah menggunakan turbin air
menjadi daya mekanik. Karena turbin dan peralatan elektro-mekanis lainnya
memiliki efisiensi yang lebih rendah dari 100% (biasanya 90% hingga 95%), daya
listrik yang dibangkitkan akan lebih kecil dari energi kasar yang tersedia. Gambar
di bawah menunjukkan pusat pembangkit listrik tenaga air pada umumnya.
Gambar 4. Pembangkitan listrik tenaga air umumnya
Laju q dimana air jatuh dari ketinggian efektif h tergantung dari besarnya
luas penampang kanal. Jika luas penampang kanal terlalu kecil, daya keluaran
akan lebih kecil dari daya optimal karena laju air q dapat lebih besar. Di lain
pihak, ukuran kanal tidak dapat dibuat besar secara sembarangan karena laju
air q yang melalui kanal tergantung dari laju pengisian air pada reservoir air di
belakang bendungan.
Volume air pada reservoir dan ketinggian h yang bersangkutan, tergantung
dari laju air yang masuk ke dalam reservoir. Selama musim kering, ketinggian air
pada reservoir dapat berkurang karena jumlah air dalam reservoir lebih sedikit.
Selama musim hujan, ketinggiannya dapat naik kembali karena air yang masuk
dari berbagai aliran air yang mengisi bendungan. Fasilitas pembangkit listrik
tenaga air harus di desain untuk menyeimbangkan aliran air yang digunakan untuk
membangkitkan energi listrik dan jumlah air yang mengisi reservoir melalui
sumber alami seperti curahan hujan, salju, dan aliran air lainnya.
Pembangkit listrik tenaga air merupakan aplikasi energi terbarukan yang
terbesar dan paling matang secara teknologi, dimana terdapat 678.000 MW
kapasitas daya listrik yang terpasang di seluruh dunia, yang menghasilkan lebih
dari 22% listrik dunia (2564 TWh/tahun pada 1998). Dalam hal ini, 27.900 MW
merupakan pembangkit skala kecil yang menghasilkan listrik 115 TWh/tahun. Di
eropa barat, pembangkit listrik tenaga air berkontribusi sebesar 520 TWh listrik
pada tahun 1998, atau sekitar 19% dari energi listrik di Eropa (sehingga
menghindari emisi dari sejumlah 70 juta ton CO2 per tahun-nya). Pada sejumlah
negara di Afrika dan Amerika Selatan, pembangkit listrik tenaga air merupakan
sumber listrik yang menghasilkan lebih 90% kebutuhan energi listriknya. Gambar
2 memperlihatkan pembangkitan energi listrik dari air dunia yang meningkat
secara dinamis tiap tahunnya. Di samping pembangkit listrik tenaga air yang
berkapasitas besar yang telah ada, masih terdapat ruang untuk pengembangan
lebih jauh dimana diperkirakan hanya sekitar 10% dari total potensi air di dunia
yang telah digunakan.
Gambar 5. Pembangkitan energi listrik tenaga air dunia dalam TWh
Hampir semua proyek pembangkit listrik tenaga air memiliki skala yang
besar, yang biasanya didefinisikan kapasitasnya lebih besar dari 30 MW. Tabel 1
menampilkan perbandingan antara beberapa ukuran pembangkit listrik tenaga air.
Tabel 1. Kapasitas beberapa pembangkit energi listrik tenaga air
Air yang tersimpan dapat digunakan ketika dibutuhkan, baik secara terus-
menerus (jika ukuran reservoirnya cukup besar) atau hanya saat beban listrik
sangat dibutuhkan (beban puncak). Keuntungan dari pengaturan penyimpanan air
ini tergabung dengan kapabilitas alami dari pembangkit listrik tenaga air yang
memiliki respon yang cepat dalam ukuran menit terhadap perubahan beban. Oleh
karena itu, pembangkit jenis ini sangat berharga karena memiliki pembangkitan
listrik yang fleksibel untuk mengikuti perubahan beban yang terduga maupun
yang tak terduga.
Pembangkit listrik tenaga air berskala besar telah berkembang dengan baik
dan digunakan secara luas. Di perkirakan bahwa 20% hingga 25% dari potensi air
skala besar di dunia telah dikembangkan. Pembangkit listrik tenaga air skala besar
merupakan sumber energi terbarukan yang paling diinginkan berdasarkan
ketersediaan dan fleksibilitas dari sumber energinya. Pada tahun 2008 telah
dibangun proyek Three Gorges Dam yaitu PLTA dengan skala 22.5 GW dengan
membendung sungai Yangtse di Cina dan merupakan PLTA terbesar di dunia saat
ini. Pembangunan PLTA berskala besar membutuhkan biaya awal yang besar
sementara biaya operasinya sangat kecil. Hal ini berbeda dengan pembangkit
listrik berbahan bakar fosil seperti batu bara dan diesel.
Di Indonesia terdapat banyak sekali potensi air yang masih belum
dimanfaatkan. Seperti sungai-sungai besar maupun kecil yang terdapat di berbagai
daerah. Hal ini merupakan peluang yang bagus untuk pengembangan energi listrik
di daerah khususnya daerah yang belum terjangkau energi listrik. Pengembangan
dapat dilakukan dalam bentuk mikrohidro ataupun pikohidro yang biayanya relatif
kecil. Proyek ini dapat dilakukan secara mandiri, seperti yang telah dilakukan oleh
tim PALAPA – HME ITB di kampung Cilutung dan Awilega, desa Jayamukti
kabupaten Garut, Jawa Barat.
c. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (geothermal)
Kekayaan alam Indonesia memang melimpah ruah, dari mulai sumber
daya alam sampai sumber daya mineral semua tersedia. Sumber daya mineral
yang melimpah di negara tercinta ini antara lain emas, tembaga, platina, nikel,
timah, batu bara, migas, dan panas bumi. Panas Bumi (Geothermal) adalah salah
satu kekayaan sumber daya mineral yang belum banyak dimanfaatkan. Salah satu
sumber geothermal kita yang berpotensi besar tetapi belum dieksploitasi adalah
yang ada di Sarulla, dekat Tarutung, Sumut. Sumber panas bumi Sarulla bahkan
dikabarkan memiliki cadangan terbesar di dunia.
Saat ini panas bumi (geothermal) mulai menjadi perhatian dunia karena
energi yang dihasilkan dapat dikonversi menjadi energi listrik, selain bebas polusi.
Beberapa pembangkit listrik bertenaga panas bumi telah terpasang di manca
negara seperti di Amerika Serikat, Inggris, Perancis, Italia, Swedia, Swiss,
Jerman, Selandia Baru, Australia, dan Jepang. Amerika saat ini bahkan sedang
sibuk dengan riset besar mereka di bidang geothermal dengan nama Enhanced
Geothermal Systems (EGS). EGS diprakarsai oleh US Department of Energy
(DOE) dan bekerja sama dengan beberapa universitas seperti MIT, Southern
Methodist University, dan University of Utah. Proyek ini merupakan program
jangka panjang dimana pada 2050 geothermal meru-pakan sumber utama tenaga
listrik Amerika Serikat. Program EGS bertujuan untuk meningkatkan sumber daya
geothermal, menciptakan teknologi ter-baik dan ekonomis, memperpanjang life
time sumur-sumur produksi, ekspansi sumber daya, menekan harga listrik
geothermal menjadi seekono-mis mungkin, dan keunggulan lingkungan hidup.
Program EGS telah mulai aktif sejak Desember 2005 yang lalu.
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) pada prinsipnya sama
seperti Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), hanya pada PLTU uap dibuat di
permukaan menggunakan boiler, sedangkan pada PLTP uap berasal dari reservoir
panas bumi. Apbila fluida di kepala sumur berupa fasa uap, maka uap tersebut
dapat dialirkan langsung ke turbin, dan kemudian turbin akan mengubah energi
panas bumi menjadi energi gerak yang akan memutar generatorsehingga
dihasilkan energi listrik. Apabila fluida panas bumi keluar dari kepala sumur
sebagai campuran fluida dua fasa (fasa uap dan fasa cair) maka terlebih dahulu
dilakukan proses pemisahan pada fluida. Hal ini dimungkinkan dengan
melewatkan fluida ke dalam separator, sehingga fasa uap akan terpisahkan dari
fasa cairnya. Fraksi uap yang dihasilkan dari separator inilah yang kemudian
dialirkan ke turbin.
Gambar 6. Skema PLTP
Banyak sistem pembangkitan listrik dari fluida panas bumi yang telah
diterapkan di lapangan, diantaranya :
- Direct Dry Steam
- Separated Steam
- Single Flash Steam
- Double Flash Steam
- Multi Flash Steam
- Binary Cycle
- Combined Cycle
- Well Head Generating Unit
Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi cukup menjanjikan.
Apalagi kalau diingat bahwa pemanfaatan energi panas bumi sebagai sumber
penyedia tenaga listrik adalah termasuk teknologi yang tidak menimbulkan
pencemaran terhadap lingkungan, suatu hal yang dewasa ini sangat diperhatikan
dalam setiap pembangunan dan pemanfaatan teknologi, agar alam masih dapat
memberikan daya dukungnya bagi kehidupan umat manusia. Bila pemanfaatan
energi panas bumi dapat berkembang dengan baik, maka kota-kota di sekitar
daerah sumber energi panas bumi yang pada umumnya terletak di daerah
pegunungan, kebutuhan tenaga listriknya dapat dipenuhi dari pusat listrik tenaga
panas bumi. Apabila masih terdapat sisa daya tenaga listrik dari pemanfaatan
energi panas bumi, dapat disalurkan ke daerah lain sehingga ikut mengurangi
beban yang harus dibangkitkan oleh pusat listrik tenaga uap, baik yang
dibangkitkan oleh batubara maupun oleh tenaga diesel yang keduanya
menimbulkan pencemaran udara.
d. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
Penerapan pembangkit listrik tenaga nuklir di indonesia dapat dikatakan
belum maksimal mengingat beberapa waktu yang lalu disaat akan di didirakan
PLTN ini di indonesia menuai berbagai macam kontroversi. Mungkin masyarakat
kita masih mengingat tragedi chernobyl di ukraina beberapa tahun yang lalu.
Akan tetapi PLTN ini merupakan sebuah solusi disaat ketersediaan akan bahan
bakar minyak di indonesia sudah menipis karena Indonesia merupakan negara
yang kaya akan bahan nuklirnya.
Pada dasarnya prinsip kerja PLTN adalah Pada reactor air tekan
(pressurized water reactor) terdapat dua rangkaian yang seolah-olah terpisah. Pada
rangkaian pertama bahan baker uranium-235 yang diperkaya dan tersusun dalam
pipa-pipa berkelompok, disundut untuk menghasilkan panas dalam reactor.
Karena air dalam bejana penuh, maka tidak terjadi pembentukan uap, melainkan
air menjadi panas dan bertekanan. Air panas yang bertekanan tersebut kemudian
mengalir ke rangkaian kedua melalui suatu generator uap yang terbuat dari baja.
Generator uap ini kemudian menghasilkan uap yang memutar turbin dan proses
selanjutnya mengikuti siklus tertutup sebagaimana berlangsung pada turbin uap
PLTU.
Energi dari sejumlah bahan nuklir digunakan untuk mendidihkan air
sehingga menjadi uap. Uap itu kemudian dialirkan lewat pipa-pipa yang kemudian
dapat menggerakkan turbin-turbin. Di belakang turbin ada generator yang bekerja
seperti sebuah dinamo raksasa yang bertugas mengubah energi gerak mekanik
menjadi energi listrik. (Berbeda dengan motor yang mengubah energi listrik
menjadi energi gerak mekanik, atau enjin yang mengubah energi hasil
pembakaran menjadi energi gerak mekanik). Proses awal yang “very high
technology” diakhiri oleh “very old-style conventional technology“.
Gambar 7. Skema PLTN
Secara sederhana, skematik tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.
Reaksi fisi berantai terjadi di reaktor (C), dengan bahan bakar U-235 dalam
bentuk batangan (kira-kira sepanjang 2,5 cm). Batangan U-235 dikontrol oleh
batang pengontrol (B). Operator menaikturunkan batang pengontrol ini untuk
mengontrol kecepatan reaksi berantai. Batang turun berarti semakin cepat reaksi
terjadi, begitu juga sebaliknya.
Energi yang dihasilkan oleh reaksi fisi dibawa dalam bentuk panas oleh
fluida khusus ke tabung air (D). Panas ini mendidihkan air yang uapnya dibawa
oleh pipa untuk menggerakkan turbin (H). Di belakang turbin ada generator (G)
yang mengubah energi gerak mekanik menjadi listrik.
Uap air yang telah menggerakkan turbin kehilangan panasnya dan berubah
kembali menjadi air. Untuk mempercepat proses pendinginan, air dingin dari
menara air (J) disalurkan lewat pipa (I). Air yang telah dingin dipompa ke (D).
Begitu seterusnya.
Jadi sesungguhnya cuma ada tiga jenis pembangkit listrik: bertenaga air
(turbin digerakkan oleh air), bertenaga uap (digerakkan oleh uap air), dan
bertenaga angin (turbin digerakkan oleh air).
Saluran Transmisi
Selama ini ada pemahaman bahwa yang dimaksud transmisi adalah proses
penyaluran energi listrik dengan menggunakan tegangan tinggi saja. Bahkan ada
yang memahami bahwa transmisi adalah proses penyaluran energi listrik dengan
menggunakan tegangan tinggi dan melalui saluran udara (over head line). Namun
sebenarnya, transmisi adalah proses penyaluran energi listrik dari satu tempat ke
tempat lainnya, yang besaran tegangannya adalah Tegangan Ultra Tinggi (UHV),
Tegangan Ekstra Tinggi (EHV), Tegangan Tinggi (HV), Tegangan Menengah
(MHV), dan Tegangan Rendah (LV).
Sedangkan Transmisi Tegangan Tinggi, adalah:
• Berfungsi menyalurkan energi listrik dari satu gardu induk ke gardu induk
lainnya.
• Terdiri dari konduktor yang direntangkan antara tiang-tiang (tower) melalui
isolator-isolator, dengan sistem tegangan tinggi.
• Standar tegangan tinggi yang berlaku di Indonesia adalah : 30 KV, 70 KV dan
150 KV.
Beberapa hal yang perlu diketahui:
• Transmisi 30 KV dan 70 KV yang ada di Indonesia, secara berangsur-angsur
mulai ditiadakan (tidak digunakan).
• Transmisi 70 KV dan 150 KV ada di Pulau Jawa dan Pulau lainnya di Indonesia.
Sedangkan transmisi 275 KV dikembangkan di Sumatera.
• Transmisi 500 KV ada di Pulau Jawa.
Di Indonesia, kosntruksi transmisi terdiri dari :
• Menggunakan kabel udara dan kabel tanah, untuk tegangan rendah, tegangan
menengah dan tegangan tinggi.
• Menggunakan kabel udara untuktegangan tingg dan tegangan ekstra tinggi.
Berikut ini disampaikan pembahasan tentang transmisi ditinjau dari
klasifikasi tegangannya:
a. Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200 kV-500 kV
Pada umumnya digunakan pada pembangkitan dengan kapasitas di atas
500 MW. Tujuannya adalah agar drop tegangan dan penampang kawat dapat
direduksi secara maksimal, sehingga diperoleh operasional yang efektif dan
efisien. Permasalahan mendasar pembangunan SUTET adalah: konstruksi tiang
(tower) yang besar dan tinggi, memerlukan tapak tanah yang luas, memerlukan
isolator yang banyak, sehingga pembangunannya membutuhkan biaya yang besar.
Masalah lain yang timbul dalam pembangunan SUTET adalah masalah sosial,
yang akhirnya berdampak pada masalah pembiayaan, antara lain: Timbulnya
protes dari masyarakat yang menentang pembangunan SUTET, Permintaan ganti
rugi tanah untuk tapak tower yang terlalu tinggi tinggi, Adanya permintaan ganti
rugi sepanjang jalur SUTET dan lain sebagainya. Pembangunan transmisi ini
cukup efektif untuk jarak 100 km sampai dengan 500 km.
b. Saluran Udara Tegangan Tinggi 30kV – 150kV
Tegangan operasi antara 30 KV sampai dengan 150 KV. Konfigurasi
jaringan pada umumnya single atau double sirkuit, dimana 1 sirkuit terdiri dari 3
phasa dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan penghantar netralnya
digantikan oleh tanah sebagai saluran kembali. Apabila kapasitas daya yang
disalurkan besar, maka penghantar pada masing-masing phasa terdiri dari dua atau
empat kawat (Double atau Qudrapole) dan Berkas konduktor disebut Bundle
Conductor. Jika transmisi ini beroperasi secara parsial, jarak terjauh yang paling
efektif adalah 100 km. Jika jarak transmisi lebih dari 100 km maka tegangan jatuh
(drop voltaje) terlalu besar, sehingga tegangan diujung transmisi menjadi rendah.
Untuk mengatasi hal tersebut maka sistem transmisi dihubungkan secara ring
system atau interconnection system. Ini sudah diterapkan di Pulau Jawa dan akan
dikembangkan di Pulau-pulau besar lainnya di Indonesia.
c. Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT) 30 kV – 150 kV
SKTT dipasang di kota-kota besar di Indonesia (khususnya di Pulau
Jawa), dengan beberapa pertimbangan, yakni:
- Di tengah kota besar tidak memungkinkan dipasang SUTT, karena sangat sulit
mendapatkan tanah untuk tapak tower.
- Untuk Ruang Bebas juga sangat sulit dan pasti timbul protes dari masyarakat,
karena padat bangunan dan banyak gedung-gedung tinggi.
- Pertimbangan keamanan dan estetika.
- Adanya permintaan dan pertumbuhan beban yang sangat tinggi.
d. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) 6 kV - 30 kV
Di Indonesia, pada umumnya tegangan operasi SUTM adalah 6 KV dan 20
KV. Namun secara berangsur-angsur tegangan operasi 6 KV dihilangkan dan saat
ini hampir semuanya menggunakan tegangan operasi 20 KV. Transmisi SUTM
digunakan pada jaringan tingkat tiga, yaitu jaringan distribusi yang
menghubungkan dari Gardu Induk, Penyulang (Feeder), SUTM, Gardu Distribusi,
sampai dengan ke Instalasi Pemanfaatan (Pelanggan/ Konsumen). Berdasarkan
sistem pentanahan titik netral trafo, efektifitas penyalurannya hanya pada jarak
(panjang) antara 15 km sampai dengan 20 km. Jika transmisi lebih dari jarak
tersebut, efektifitasnya menurun, karena relay pengaman tidak bisa bekerja secara
selektif. Dengan mempertimbangkan berbagai kondisi yang ada (kemampuan
likuiditas atau keuangan, kondisi geografis dan lain-lain) transmisi SUTM di
Indonesia melebihi kondisi ideal di atas.
e. Saluran Kabel Tegangan Menegah (SKTM) 6 kV - 20 kV
Ditinjau dari segi fungsi , transmisi SKTM memiliki fungsi yang sama dengan
transmisi SUTM. Perbedaan mendasar adalah, SKTM ditanam di dalam tanah
namun pembangunan transmisi SKTM lebih mahal dan lebih rumit, karena harga
kabel yang jauh lebih mahal dibanding penghantar udara dan dalam pelaksanaan
pembangunan harus melibatkan serta berkoordinasi dengan banyak pihak.
f. Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR) 40 V – 1000 V
Transmisi SUTR adalah bagian hilir dari sistem tenaga listrik pada
tegangan distribusi di bawah 1000 Volt, yang langsung memasok kebutuhan
listrik tegangan rendah ke konsumen. Di Indonesia, tegangan operasi transmisi
SUTR saat ini adalah 220/ 380 Volt.
g. Saluran Kabel Tegangan Rendah (SKTR) 40 V – 1000 V
Ditinjau dari segi fungsi, transmisi SKTR memiliki fungsi yang sama
dengan transmisi SUTR. Perbedaan mendasar adalah SKTR di tanam didalam di
dalam tanah. Jika menggunakan SUTR sebenarnya dari segi jarak aman/ ruang
bebas (ROW) tidak ada masalah, karena SUTR menggunakan penghantar
berisolasi. Penggunaan SKTR karena mempertimbangkan:
• Sistem transmisi tegangan menengah yang ada, misalnya karena
menggunakan transmisi SKTM.
• Faktor estetika.
Oleh karenanya transmisi SKTR pada umumnya dipasang di daerah
perkotaan, terutama di tengah-tengah kota yang padat bangunan dan
membutuhkan aspek estetika. Dibanding transmisi SUTR, transmisi SKTR
memiliki beberapa kelemahan, antara lain:
• Biaya investasi mahal.
• Pada saat pembangunan sering menimbulkan masalah.
• Jika terjadi gangguan, perbaikan lebih sulit dan memerlukan waktu relatif
lama untuk perbaikannya.
Sistem Distribusi
Sistem distribusi merupakan salah satu bagian dalam sistem tenaga listrik,
yaitu dimulai dari sumber daya atau pembangkit tenaga listrik sampai kepada para
konsumen. Pada masa sekarang ini dimana kebutuhan akan tenaga listrik
meningkat, maka diperlukan suatu sistem pendistribusian tenaga listrik dari
pembangkit sampai kepada para konsumen yang memiliki keandalan yang tinggi.
Tenaga listrik yang didistribusikan tersebut tidak hanya tegangan menengah dan
rendah saja, namun juga tegangan tinggi dan ekstra tinggi. Namun yang umum
disebut sistem distribusi adalah sistem tegangan menengah (primer) dan tegangan
rendah (sekunder). Secara skematis sistem tenaga listrik dapat digambarkan
seperti pada gambar diatas.
Dalam melakukan distribusi tenaga listrik diperlukan beberapa komponen-
komponen utama yang menunjang distribusi tenaga listrik, yaitu:
1. Gardu Induk (GI)
2. Gardu Hubung (GH)
3. Gardu Distribusi (GD)
4. Jaringan Distribusi Primer
5. Jaringan Distribusi Sekunder
1. Gardu Induk (GI)
Gardu induk merupakan suatu komponen penting dalam distribusi tenaga
listrik yang berfungsi sebagai pengatur daya. Gardu induk juga berfungsi
mentransformasikan daya listrik yang dihasilkan dari pusat-pusat pembangkit ke
gardu induk lain dan juga ke gardu-gardu distribusi yang merupakan suatu
interkoneksi dalam distribusi tenaga listrik.
2. Gardu Hubung (GH)
Gardu hubung berfungsi menerima daya listrik dari gardu induk yang telah
diturunkan menjadi tegangan menengah dan menyalurkan atau membagi daya
listrik tanpa merubah tegangannya melalui jaringan distribusi primer (JTM)
menuju gardu atau transformator distribusi. Merupakan satu gardu yang terdiri
dari peralatan-peralatan hubung serta alat-alat kontrol lainnya, namun tidak
terdapat trafo daya. Alat penghubung yang terdapat pada gardu hubung adalah
sakelar beban yang selalu dalam kondisi terbuka (normally open), sakelar ini
bekerja atau menutup hanya jika penyulang utama mengalami gangguan.
3. Gardu Distribusi (GD)
Gardu distribusi adalah suatu tempat atau bangunan instalasi listrik yang
didalamnya terdapat alat-alat: pemutus, penghubung, pengaman, dan trafo
distribusi untuk mendistribusikan tegangan listrik sesuai dengan kebutuhan
tegangan konsumen. Peralatan-peralatan ini adalah dalam menunjang mencapai
pendistribusian tenaga listrik secara baik yang mancakup kontinuitas pelayanan
yang terjamin, mutu yang tinggi, dan menjamin keselamatan bagi manusia.
Fungsi gardu distribusi adalah sebagai berikut :
1. Menyalurkan atau meneruskan tenaga listrik tegangan menengah ke
konsumen tegangan rendah.
2. Menurunkan tegangan menengah menjadi tegangan rendah selanjutnya
didistribusikan ke konsumen tegangan rendah.
3. Menyalurkan atau meneruskan tenaga listrik tegangan menegah ke gardu
distribusi lainnya dan ke gardu hubung.
Gambar 8. Skema Sistem Distribusi Listrik
Study Kasus
Gambar 9. PLTU Muara Karang
Pemanfaatan uap sebagai tenaga utama penggerak turbin untuk
menghasilkan listrik seperti pada PLTU cukup banyak di lakukan di indonesia
salah satunya adalah PLTU Muara Karang. Unit Pembangkit Muara Karang ini
berperan utama dalam memenuhi kebutuhan listrik Ibukota Jakarta, terutama
daerah-daerah VVIP seperti Istana Presiden, Gedung MPR/DPR dan bandara
Soekarno - Hatta. Unit pembangkit (UP) Muara Karang mampu memproduksi
energi listrik sebesar 7900 GWh pertahun yang disalurkan melalui Jaringan
Transmisi Tegangan Tinggi (JTTT) 150 KV dan saluran Udara Tegangan Tinggi
150 kV ke sistem interkoneksi Jawa Bali. Kebutuhan ini dapat dipenuhi oleh
PLTGU Muara Karang yang mempunyai daya terpasang 500 MW serta PLTU
Muara Karang yang mempumnyai daya terpasang masing-masing 100 MW untuk
unit 1, 2, dan 3 serta masing-masing 200 mw untuk unit 4, dan 5.
Penutup
Dalam sistem produksi listrik memerlukan tiga komponen penting yang
digunakan hingga listrik yang di produksi dapat dipergunakan di rumah-rumah.
Ketiga komponen tersebut adalah :
- Pembangkit
- Transmisi
- Distribusi
Untuk memnuhi permintaan konsumen di bidang listrik maka di Indonesia
terdapat beberapa macam pembangkit listrik seperti PLTU, PLTA, PLTG dan
PLTP. Listrik yang diproduksi oleh beberapa pembangkit tersebut di transmisikan
oleh beberapa saluran udara dan saluran kabel baik tegangan tinggi maupun
tegangan rendah. Sistem transmisi tersebut diteruskan oleh sistem distribusi yakni
beberapa gardu, baik gardu induk, gardu hubung maupun gardu distribusi yang
mengantarkan listrik ke rumah-rumah.
Sumber dan referensi :
http://www.ptpjb.com/index.htm
http://deelectrical.wordpress.com/2011/07/03/sistem-distribusi-listrik-2/
http://unilanet.unila.ac.id/~plgsekip/tle/
http://ezkhelenergy.blogspot.com/2011/07/pembangkit-listrik-tenaga-uap-adalah.html
http://konversi.wordpress.com/2010/05/01/sekilas-mengenai-pembangkit-listrik-
tenaga-air-plta/
http://diary.febdian.net/2009/06/19/pembangkit-listrik-tenaga-nuklir/
http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/11/klasifikasi-saluran-transmisi.html