This Paper A short summary of this paper 29 Full PDFs related to this paper Sistem tenaga listrik adalah sebuah sistem yang meliputi beberapa bagian yang saling terhubung dan saling bekerja sama untuk memenuhi kebutuhan energi listrik bagi pemakai energi listrik. Ruang lingkup sistem tenaga listrik secara garis besarnya meliputi pembangkit listrik, saluran transmisi tenaga listrik, gardu induk hingga ke jaringan distribusi tenaga listrik.[1] Gardu induk merupakan salah satu komponen dari sistem tenaga listrik yang posisinya berada di antara dua komponen sistem tenaga listrik yang lainnya. Peralatan listrik yang terpasang pada gardu induk meliputi peralatan pemutus dan penghubung arus listrik. Pada bagian awal dan akhir dari gardu induk terdapat transformator penurun tegangan yang terhubung ke sistem tenaga listrik yang lainnya. Gardu induk utamanya berfungsi sebagai pemutus dan penghubung aliran daya listrik dan pengatur tingkat tegangan listrik pada sistem yang terhubung. Fungsi lainnya sebagai pengatur aliran daya listrik pasa sistem transmisi tenaga listrik dan sebagai tempat pemasangan peralatan pengaman bagi sistem tenaga listrik. Berdasarkan tingkat tegangan operasinya, gardu induk dibedakan menjadi gardu induk tegangan tinggi dan gardu induk tegangan tinggi dan gardu induk tegangan rendah.[2] Transformator merupakan peralatan listrik yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik pada sistem tenaga listrik. Posisinya berada pada dua jenis sistem tenaga listrik dengan tingkat tegangan listrik yang berbeda. Transformator umumnya terpasang pada kedua ujung saluran transmisi tenaga listrik. Pada bagian pembangkit listrik yang terhubung ke saluran transmisi dipasang transformator penaik tegangan, sedangkan bagian yang terhubung ke gardu induk dipasangi trasnformator penurun tegangan. Jenis transformator yang dipasang di antara kedua bagian ini adalah transformator daya yang memiliki kemampuan mempertahankan nilai daya listrik tetap stabil meskipun tegangan listriknya dinaikkan dan diturunkan.[3]
You're Reading a Free Preview
You're Reading a Free Preview
SISTEM TENAGA LISTRIK
 ELEMEN SISTEM TENAGA Pada pusat pembangkit, sumberdaya energi primer seperti bahan baker fosil (minyak, gas alam, dan buatan), hidro, panas bumi, dan nuklir diubah menjadi energi listrik. Generator sinkron mengubah energi mekanis yang dihasilkan pada poros turbin menjadi energi listrik tiga fasa. Melalui transformator penaik tegangan (step-up transformator) 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. Dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus rendah dan berarti mengurangi rugi panas (heat loss) I² R yang menyertainya. Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut kembali diturunkan menjadi tegangan menengah, melalui transformator penurun tegangan (step-down transformator). Di pusat-pusat beban yang terhubung dengan saluran distribusi, energi listrik ini diubah lagi menjadi bentuk-bentuk energi terpakai lainnya seperti energi mekanis (motor), penerangan, pemanas, pendingin, dan sebagainya. Elemen pokok sistem tenaga dapat dilihat pada Gambar 1.1
Gambar 1. Elemen pokok system tenaga Generator adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melakui sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apa pun sumber energi mekanik yang lain. Generator AC berfungsi utnuk merubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik. Generator ini sering disebut juga seabagai alternator, generator AC (alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yangberputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Mesin ini tidak dapat dijalankan sendiri karena kutub-kutub rotor tidak dapat tiba-tiba mengikuti kecepatan medan putar pada waktu sakelar terhubung dengan jala-jala. Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu: a. Generator arus bolak-balik 1 fasa b. Generator arus bolak-balik 3 fasa Konstruksi Generator Arus Bolak-balik
Konstruksi
generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu : (1)
stator, yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolakbalik, dan (2) rotor,
yakni bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke
stator. Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang
berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak
Gambar 2. Strator dan Rotor
Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Prinsip kerja generator arus bolak-balik tiga fasa (alternator) pada dasarnya sama dengan generator arus bolak-balik satu fasa, akan tetapi pada generator tiga fasa memiliki tiga lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya berbeda fasa 1200 pada masing-masing fasa
Gambar 3. Perinsip kerja Generator
1. Kecepatan putaran (N) 2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z) 3. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f) 4. Jumlah Kutub Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi dari ggl yang dibangkitkan. Hubungan tersebut dapat ditentukan dengan persamaan : F= pn/120 dimana : f = frekuensi tegangan (Hz) p = jumlah kutub pada rotor n = kecepatan rotor (rpm)
Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. Turbin sederhana memiliki satu bagian yang bergerak, "asembli rotor-blade". Fluida yang bergerak menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan energi untuk menggerakkan rotor. Contoh turbin awal adalah kincir angin dan roda air. Sebuah turbin yang bekerja terbalik disebut kompresor atau pompa turbo. Turbin gas, uap dan air biasanya memiliki "casing" sekitar baling-baling yang memfokus dan mengontrol fluid. "Casing" dan baling-baling mungkin memiliki geometri variabel yang dapat membuat operasi efisien untuk beberapa kondisi aliran fluid. Energi diperoleh dalam bentuk tenaga "shaft" berputar. Prinsip Kerja Pembangkitan Tenaga Listrik Prinsip dasar pembangkitan tenaga listrik terdapat pada pengubahan energi mekanik ke dalam energi listrik. Gambar 2 berikut ini memperlihatan bagan sistem pembangkitan, yang terdiri dari berbagai jenis pembangkitan.
Gambar 4. Bagan Sistem Pembangkitan Masing-masing jenis pembangkit tenaga listrik mempunyai prinsip kerja yang berbeda-beda, sesuai dengan penggerak mulanya (prime mover). Satu hal yang sama dari beberapa jenis pembangkit tenaga listrik tersebut yaitu semuanya samasama berfungsi merubah energi mekanik menjadi energi listrik, dengan cara mengubah potensi energi mekanik dari air, uap, gas, panas bumi, nuklir, kombinasi gas dan uap, menggerakkan atau memutar turbin yang porosnya dikopel dengan generator selanjutnya dengan sistem pengaturannya generator tersebut akan menghasilkan daya listrik. PUSAT PEMBANGKIT DAN OPERASI EKONOMISNYA Pusat pembangkit berfungsi untuk mengkonversinya sumber daya energi primer menjadi energy listrik. Secara umum pembangkit tenaga listrik dikelompokkan menjadi dua bagian besar yaitu : pembangkit listrik thermis dan pembangkit listrik non thermis. Pembangkit listrik thermis mengubah energi panas menjadi energi listrik, panas disini bisa dihasilkan oleh panas bumi, minyak, uap dan yang lainnya. Hal ini dikatakan bahwa pembangkit thermis yang dihasilkan dari panas bumi mempunyai penggerak mula panas bumi biasanya disebut pembangkit panas bumi. Sedangkan pembangkit non thermis penggerak mulanya bukan dari panas, seperti pada pembangkit thermis penggerak mula inilah yang menentukan nama/jenis pembangkit tenaga listrik tersebut misalnya apabila penggerak mulanya berupa air maka air inilah yang menentukan jenis pembangkit tenaga non thermis tersebut biasanya disederhanakan sebutannya menjadi pembangkit tenaga air (PLTA), dan lain sebagainya. Dari dua bagian besar ini dapat dikelompokkan menjdi beberapa jenis yaitu : A. Pembangkit Listrik Thermis : 1) Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP). 2) Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD). 3) Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) ; Batu bara, gas alam dan minyak. 4) Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG). 5) Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU). 6) Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). B. Pembangkit Listrik Non Thermis : 1) Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). 2) Pembangkit Listrik Tenaga Angin.(PLTAngin) 3) Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Selain beberapa jenis yang disebutkan di atas, masih terdapat jenis pembangkit tenaga listrik yang lain, misalnya pembangkit listrik yang digerakkan oleh tenaga surya, energi gelombang laut dan energi angin, saat ini masih dikembangkan secara terbatas di Indonesia. Sedangkan dari delapan jenis yang disebutkan di atas, tujuh jenis telah terpasang di Indonesia. Satu jenis pembangkit tenaga listrik, yaitu PLTN, sampai saat ini masih dalam tahap perencanaan pembangunan dan direncanakan akan dibangun di lereng Gunung Muria Jawa Tengah. Namun sampai saat ini banyak ditemui hambatan non teknis di lapangan, yaitu banyak dari masyarakat di sekitar lokasi tersebut menyatakan keberatan. Mereka mengkawatirkan timbulnya radiasi pada saat pembangkit tenaga listrik tersebut beroperasi, misalnya dengan timbulnya kebocoran pada instalasi nuklirnya seperti yang terjadi di Uni Soviet. 1. Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU); minyak, gas alam, dan batubara. Pada pembangkit listrik ini, bahan baker minyak, gas alam, atau batubara dipakai untuk membangkitkan panas dan uap pada boiler. Uap tersebut kemudian dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan sebuah generataot sinkron. Setelah melewati turbin, uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi tadi muncul menjadi uap yang bertekanan dan bertemperatur rendah. Panas yang disadap oleh kondensor menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju boiler.
Gambar 5. Proses pada PLTU (batu bara) BAGIAN-BAGIAN UTAMA PLTU terdiri dari beberapa bagian utama yang mutlak harus ada agar PLTU dapat beropersai sesuai dengan semestinya. Bagian-bagian tersebut adalah 1. Coal Handling Adalah pengiriman batubara dari dermaga kapal menuju coal pile menggunakan belt conveyor. Setelah dari coal pile lalu diteruskan ke silo sebagai penampung batubara yang akan dijadikan bahan bakar. 2. Boiler Komponen yang mengawali perubahan dan pengaliran energi disebut boiler. Definisi boiler sendiri sebagai suatu komponen pada power plant adalah suatu bejana tertutup yang secara efisien mampu mengubah air menjadi steam dengan bantuan panas dari proses pembakaran batubara. Jika dioperasikan dengan benar, boiler secara efisien dapat mengubah air dalam volume yang besar menjadi steam yang sangat panas dalam volume yang lebih besar lagi. Didalam boiler ada economizer dan steam drum. Economizer untuk pemanasan air dan steam drum sebagai pemisah antara uap dan air setelah terjadi pemanasan. 3. Heater Merupakan pemanas yang ada di boiler. Ada 2 macam heater, yaitu superheater dan re-heater. Superheater adalah pemanas untuk memanaskan uap jenuh dari steam drum menjadi uap tak jenuh. Sedangkan re-heater adalah pamanas ulang setelah steam melewati High Pressure turbin dan dialirkan menuju Intermediate Pressure Turbin 4. Turbin Berfungsi mengubah aliran air menjadi energi mekanik. Air yang jatuh akan mendorong baling-baling sehingga menyebabkan turbin berputar. Putaran turbin dipengaruhi oleh besarnya laju aliran air. Semakin besar laju aliran maka putaran turbin semakin cepat dan bila laju aliran kecil maka putaran turbin akan lambat. Perputaran turbin ini dihubungkan ke generator. Turbin air kebanyakan bentuknya seperti kincir angin. 5. Generator Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk pasangan kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin dan dihubungkan melalui gigi-gigi putar, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik. Agar generator bisa menghasilkan listrik, ada tiga hal yang harus diperhatikan, yaitu: 1. Putaran. Putaran dari generator dipengaruhi oleh putaran dari turbin. 2. Kumparan. Banyak dan besarnya kumparan dari stator akan mempengaruhi besarnya daya listrik yang dihasilkan. 3. Magnet. Magnet dihasilkan dari putaran rotor. 6. Transformator Berfungsi untuk mentransmisikan dan mengubah energi dari ukuran satu ke ukuran yang lain. Transformator yang digunakan adalah transformator step up. Karena digunakan untuk mengubah energi yang dihasilkan generator menjadi energi yang lebih besar ukuranya. 7. Jalur Transmisi Berfungsi untuk mengalirkan energi listrik dari PLTA menuju konsumen listrik yaitu rumah-rumah dan pusat industri. 8. Kondenser Merupakan pendinginan uap setelah uap melewati Low pressure turbin. Uap yang dingin akan berubah menjadi fase cair dan dialirkan menuju ke daerator. 9. Daerator Berfungsi untuk menyerap atau menghilangkan gas – gas yang terkandung pada air pengisi Boiler, terutama gas O2, karena gas ini akan menimbulkan korosi. PRINSIP KERJA Prinsip kerja dari PLTU adalah air dialirkan ke daerator untuk dilepaskan gas O2, karena gas ini dapat menimbulkan korosi. Dari daerator air akan menuju ke economizer untuk pamanasan awal air sebelum menuju boiler. Dari economizer terus ke steam drum untuk pemisahan fasa cair dan fasa gas. Fasa cair akan dipanaskan kembali ke boiler sedangkan fasa gas akan menuju superheater untuk dijadikan uap tak jenuh. Dari superheater steam akan digunakan untuk memutar high pressure turbin. Dari high pressure turbin steam akan dipanaskan lagi di re-heater dan digunakan untuk memutar intermediate pressure turbin dan low pressure turbine. Dari low pressure turbine steam didinginkan di kondenser dan menjadi fasa cair lagi. Dari kondenser diteruskan ke daerator, dan begitu seterusnya secara berulang-ulang. Putaran dari turbin digunakan untuk menggerakkan generator. Generator yang berputar akan menghasilkan medan magnet karena motor yang berputar bersinggungan dengan kumparan yang ada di stator. Medan magnet ini akan menjadi energi listrik. Dari generator energi listrik diteruskan ke transformator untuk penguatan energi. Dari transformator listrik dialirkan ke seluruh konsumen listrik. 2. Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA) Penggunaan tenaga air mungkin merupakan bentuk konversi energi tertua yang pernah dikenal manusia. Perbedaan vertical antara batas atas dengan batas bawah bendungan di mana terletak turbin air, dikenal sebagai tinggi terjun. Tinggi terjun ini mengakibatkan air yang mengalir akan memperoleh energi kinetic yang kemudian mendesak sudut-sudut turbin. Bergantung pada tinggi terjun dan debit air, dikenal tiga macam turbin yaitu: Pelton, Francis, dan Kaplan. Karena tidak menggunakan bahan baker, biaya operasi PLTA sangat rendah, namun hal ini dibarengi dengan biaya inbvestasi yang sangan tinggi untuk kontruksi pekarjaan sipilnya. Bergantung pada ketersediaan sumber energi air, PLTA dapat berfungsi untuk memikul beban puncak ataupun beban dasar. Sebagai sumber daya energi yang dapat pulih, sumber potensi tenaga air sangat menarik untuk dikembangkan. Tetapi pemanfaatannya secara luas sangan dibatasi oleh kondisi geografis setempat dan permasalahan lokasi yang biasanya jauh dari pusat beban. Dari 77 863 MW potensi tenaga air yang terbesar di seluruh Indonesia, sampai dengan periode Pelita IV baru sekitar 2000 MW saja yang dimanfaatkan. Komponen – kompnen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi. Dam berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir. contoh waduk Jatiluhur yang berkapasitas 3 miliar kubik air dengan volume efektif sebesar 2,6 miliar kubik.
Gambar 6 Proses Kerja PLTA Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan memukul susu – sudu dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan ke generator. Turbin terdiri dari berbagai jenis seperti turbin Francis, Kaplan, Pelton, dll. Generator dihubungkan ke turbin dengan bantuan poros dan gearbox. Memanfaatkan perputaran turbin untuk memutar kumparan magnet didalam generator sehingga terjadi pergerakan elektron yang membangkitkan arus AC.
Gambar 6.1 Generator dan Turbin PLTA Travo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak banyak terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step up. Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi dengan travo step down. Pembangkit listrik tenaga air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari dam ke turbin setelah itu air dibuang. Saat ini ada teknologi baru yang dikenal dengan pumped-storage plant . pumped-storage plant memiliki dua penampungan yaitu:
Pada saat beban puncak air dalam lower reservoir akan di pompa ke upper reservoir sehingga cadangan air pada Waduk utama tetap stabil. 3. Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG) Seperti juga pada PLTD, PLTG atau turbin gas merupakan mesin dengan proses pembakaran dalam (internal combustion). Bahan baker berupa minyak atau gas alam dibakar di dalam ruang pemvbakar (combustor). Udara yang memasuki kompresor setelah mengalami tekanan bersama-sama dengan bahan baker disemprotkan ke ruang pembakar untuk melakukan proses pembakaran. Gas panas hasil pembakaran ini berfungsi sebagai fluida kerja yang memutar roda turbin bersudut yang terkopel dengan generator sinkron. Generator sinkron kemudian mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Berbeda dengan pada PLTD, pada PLTG tidak terdapat bagian mesin yang bergerak tranlasi (bolak-balik) karena itu ia merupakan mesin yang bebas dari getaran. Meskipun temperature temperature turbin gas (1000 º C) jauh lebih tinggi daripada temperature turbin uap (583º C), namun efisiensi konvensi termalnya hanya mencapai 20%-30%. Karena biaya modal yang rendah, serta biar\ya bahan baker yang tinggi, maka PLTG berfungsi memikul beban puncak. BAGIAN-BAGIAN UTAMA Pembangkit listrik Tenaga Gas terdiri atas beberapa bagian-bagian penting yang harus ada. Adapun bagian-bagian dari Pembangkit Listrik Tenaga Gas adalah sebagai berikut : 1. Natural Gas Line Merupakan saluran masuknya udara alami dari luar yang membantu proses pembakaran. 2. Oil Storage Merupakan tangki yang digunakan untuk menampung bahan bakar. 3. Air Intake Merupakan saluran masuknya udara dari atmosfer yang akan ditekan kedalam ruang pembakaran menggunakan kompressor. 4. Compressor Merupakan alat yang digunakan untuk menekan udara yang masuk dari air intake menuju ke ruang pembakaran. Didalam kompressor terjadi proses kompresi, yaitu menaikkan temperatur dan tekanan dari udara agar terjadi proses pembakaran yang sempurna. 5. Combustion Chambers Merupakan tempat yang digunakan untuk proses pembakaran. Bahan bakar dicampurkan dengan udara yang telah terkompresi dengan temperatur dan tekanan yang sangat tinggi sehingga menghasilkan tenaga mekanik untuk menggerakkan turbin. 6. Turbin Berfungsi mengubah aliran air menjadi energi mekanik. Air yang jatuh akan mendorong baling-baling sehingga menyebabkan turbin berputar. Putaran turbin dipengaruhi oleh besarnya laju aliran air. Semakin besar laju aliran maka putaran turbin semakin cepat dan bila laju aliran kecil maka putaran turbin akan lambat. Perputaran turbin ini dihubungkan ke generator. Turbin air kebanyakan bentuknya seperti kincir angin. 7. Generator Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk pasangan kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin dan dihubungkan melalui gigi-gigi putar, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik. Agar generator bisa menghasilkan listrik, ada tiga hal yang harus diperhatikan, yaitu: 1. Putaran. Putaran dari generator dipengaruhi oleh putaran dari turbin. 2. Kumparan. Banyak dan besarnya kumparan dari stator akan mempengaruhi besarnya daya listrik yang dihasilkan. 3. Magnet. Magnet dihasilkan dari putaran rotor. 8. Transformator Berfungsi untuk mentransmisikan dan mengubah energi dari ukuran satu ke ukuran yang lain. Transformator yang digunakan adalah transformator step up. Karena digunakan untuk mengubah energi yang dihasilkan generator menjadi energi yang lebih besar ukuranya. 9. Jalur Transmisi Berfungsi untuk mengalirkan energi listrik dari PLTA menuju konsumen listrik yaitu rumah-rumah dan pusat industri. 10. Exhaust Merupakan saluran pembuangan udara-udara sisa yang tidak terpakai lagi setelah digunakan untuk memutar turbin.
Gambar 7. Proses Pada PLTG PRINSIP KERJA Prinsip kerja dari PLTG yaitu bahan bakar minyak yang akan digunakan ditampung pada suatu kilang yang dinamakan oil storage. Dari oil storage bahan bakar akan dialirkan menuju ke ruang pembakaan untuk proses pembakaran. Udara dari atmosfer masuk ke dalam proses melalui air intake. Sebelum masuk ke ruang pembakaran, udara dari atmosfer terlebih dahulu dilakukan proses kompresi oleh alat yang dinamakan kompressor. Dengan adanya kompresi maka udara dari atmosfer akan terjadi kenaikan temperatur dan tekanan agar proses pembakaran terjadi dengan sempurna. Bahan bakar dan udara yang terkompresi bertemu di ruang pembakaran dan terjadi proses pembakaran. Setelah proses pembakaran maka akan dihasilkan energi meknik. Energi mekanik inilah yang akan digunakan untuk memutar turbin. Putaran dari turbin digunakan untuk menggerakkan generator. Generator yang berputar akan menghasilkan medan magnet karena motor yang berputar bersinggungan dengan kumparan yang ada di stator. Medan magnet ini akan menjadi energi listrik. Dari generator energi listrik diteruskan ke transformator untuk penguatan energi. Dari transformator listrik dialirkan ke seluruh konsumen listrik. 4. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Pada reactor air tekan (pressurized water reactor) terdapat dua rangkaian yang seolah-olah terpisah. Pada rangkaian pertama bahan baker uranium-235 yang diperkaya dan tersususn 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 tebuat dari baja. Generator uap menghasilkan uap yang memutar turbin dan proses selanjutnya mengikuti siklus tertutup sebagaimana berlangsung pada turbin uap PLTU. Keuntungan reactor air tekan yang mempunyai dua rangkaian ini terletak pada pemisahan rangkaian pertama yang merupakan reactor radioaktif dari proses konversi turbin uap yang berlangsung pada rangkaian kedua. Dengan demikian, uap yang masuk ke dalam turbin dan kondensor merupakan uap bersih yang tidak tercemar radioaktif. PLTN yang mempunyai biaya modal tinggi dan biaya bahan baker rendah itu seyogyanya beroperasi untuk beban dasar (7000-8000 jam per tahun) BAGIAN-BAGIAN UTAMA Pembangkit listrik Tenaga Gas terdiri atas beberapa bagian-bagian penting yang harus ada. Adapun bagian-bagian dari Pembangkit Listrik Tenaga Gas adalah sebagai berikut : 1. Teras reactor Merupakan tempat terjadinya reaksi-reaksi kimia dan merupakan reaktor nuklir yang menghasilkan energi potensial untuk digunakan memutar turbin. 2. Turbin Berfungsi mengubah aliran air menjadi energi mekanik. Air yang jatuh akan mendorong baling-baling sehingga menyebabkan turbin berputar. Putaran turbin dipengaruhi oleh besarnya laju aliran air. Semakin besar laju aliran maka putaran turbin semakin cepat dan bila laju aliran kecil maka putaran turbin akan lambat. Perputaran turbin ini dihubungkan ke generator. Turbin air kebanyakan bentuknya seperti kincir angin. 3. Generator Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk pasangan kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin dan dihubungkan melalui gigi-gigi putar, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik. Agar generator bisa menghasilkan listrik, ada tiga hal yang harus diperhatikan, yaitu: 1. Putaran. Putaran dari generator dipengaruhi oleh putaran dari turbin. 2. Kumparan. Banyak dan besarnya kumparan dari stator akan mempengaruhi besarnya daya listrik yang dihasilkan. 3. Magnet. Magnet dihasilkan dari putaran rotor. 4. Transformator Berfungsi untuk mentransmisikan dan mengubah energi dari ukuran satu ke ukuran yang lain. Transformator yang digunakan adalah transformator step up. Karena digunakan untuk mengubah energi yang dihasilkan generator menjadi energi yang lebih besar ukuranya. 5. Jalur Transmisi Berfungsi untuk mengalirkan energi listrik dari PLTA menuju konsumen listrik yaitu rumah-rumah dan pusat industry. 6. Kondenser Merupakan pendinginan uap setelah uap melewati Low pressure turbin. Uap yang dingin akan berubah menjadi fase cair dan dialirkan menuju ke reaktor kembali.
Gambar 8. Proses pada PLTN PRINSIP KERJA PLTN berperasi dengan prinsip yang sama seperti PLK, hanya panas yang digunakan untuk menghasilkan uap tidak dihasilkan dari pembakaran bahan fosil, tetapi dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam suatu reaktor nuklir. tenaga panas tersebut digunakan untuk membangkitkan uap di dalam sistem pembangkit uap ( Steam Generator) dan selanjutnya sama seperti pada PLK, uap digunakan untuk menggerakkan turbingenerator sebagai pembangkit tenaga listrik. Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses pembangkitan listrik ini tidak membebaskan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dibuang ke lingkungan atau melepaskan partikel yang berbahaya seperti CO2, SO2, NOx ke lingkungan, sehingga PLTN ini 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 di lokasi PLTN sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari. Tabel 1.1 Susunan Kapasitas Terpasang Pembangkit PLN Menurut Jenisnya untuk Keadaan Akhir Pelita (1988/89)
KONVERSI ENERGI ELEKTROMEKANIK Konversi energy elektromekanik adalah konversi energi dari bentuk mekanik ke listrik dan dari bentuk listrik ke mekanik. Konversi energi tersebut berlangsung pada system tenaga melalui peralatan elektromagnet yang disebut generator dan motor seperti gambar 5.
Gambar 9. Konversi Energi Elektromekanik Pada Gambar 5, Blok disebelah kiri menggambarkan system pembangkit. Melalui generator sinkron tiga fasa yang menerima kopel dari poros turbin, sistem ini berperan untuk mengubah bentuk energi mekanik menjadi listrik. Blok di tengah menggambarkan bagian dari sistem tenaga yang mengirimkan energi listrik dari sistem pembangkit menuju sistem beban. Untuk mengurangi rugi-rugi panas, energi yang dikirim perlu dinaikkan tegangannya melalui transformataor penaik tegangan. Dengan demikian, meskipun transformator bukan termasuk peralatan konversi energi, namun merupakan alat pembantu elektromagnet yang juga penting dalam sistem tenaga. Blok disebelah kanan menggambarkan sistem beban yang mengubah sebagian dari energi listrik menjadi bentuk energi mekanik. Perubahan tersebut berlangsung dalam mesin-mesin berputar yang disebut motor. Selain itu sebagian energi listrik dipergunakan untuk keperluan beban lainnya seperti penerangan, pendinginan, dan pemanasan. TRANSMISI DAN DISTRIBUSI Apabila saluran transmisi menyalurkan tenaga listrik bertegangan tinggi ke pusat-pusat beban dalam jumlah besar, maka saluran distribusi berfungsi untuk membagikan tenaga listrik tersebut kepada pihak pemakai melalui saluran tegangan rendah. Generator sinkron di pusat pembangkit biasanya menghasilkanb tenaga listrik dengan tegangan antara 6-20 kV yang kemudian, dengan bantuan transformator, tegangan tersebut dinaikkan menjadi 150-500 Kv. Saluran tegangan tinggi (STT) menyalurkan tenaga listrik menuju pusat penerima; di sini tegangan ditirunkan menjadi tegangan subtransmisi 70 Kv. Pada gardu induk (GI), tenaga listrik yang diterima kemudian dilepaskan menuju trafo distribusi (TD) dalam bentuk tegangan menengah 20 Kv. Melalui trafo distribusi yang tersebar di bebagai pusat-pusat beban, tegangan distribusi primer ini diturunkan menjadi tegangan rendah 220/380 V yang akhirnya diterima piuhak pemakai. Contoh saluran transmisi dan distribusi terlihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Saluran Transmisi dan Distribusi Ada tiga bagian penting dalam proses penyaluran tenaga listrik, yaitu : Pembangkitan, Penyaluran (transmisi) dan distribusi seperti pada gambar berikut :
Gambar 11. Transmisi dan Distribusi Tegangan sistem distribusi dapat dikelompokan menjadi 2 bagian besar, yaitu distribusi primer (20kV) dan distribusi sekunder (380/220V). Jaringan distribusi 20kV sering disebut Sistem Distribusi Tegangan Menengah dan jaringan distribusi 380/220V sering disebut jaringan distribusi sekunder atau disebut Jaringan Tegangan Rendah 380/220V. Tegangan Transmisi. · Tegangan generator dinaikkan ke tingkat yang dipakai untuk transmisi yaitu antara 11 kV d 765 kV. · Tegangan extra-tinggi (Extra High Voltage – EHV) : 345 500 dan 765 kV. · Tegangan tinggi standar (High Voltage-HV standard) :115kV, 138kV, dan 230kV · Untuk sistem distribusi, tegangan menengah yaitu antara 2,4kV dan 69kV. Umumnya antara 120V dan 69kV dan untuk tegangan rendah yaitu antara 120V sampai 600V Komponen Transmisi Listrik. Saluran transmisi Tenaga Listrik terdiri atas : 1. konduktor. 2. Isolator. 3. Tiang Penyangga / Tower 1. Konduktor. • Kawat konduktor ini digunakan untuk menghantarkan listrik yang ditransmisikan. • Kawat konduktor untuk saluran transmisi tegangan tinggi ini selalu tanpa pelindung/isolasi, hanya menggunakan isolasi udara. • Jenis Konduktor yang dipakai : 1. Tembaga dengan konduktivitas 100% (cu 100%) 2. Tembaga dengan konduktivitas 97,5% (cu 97,5%) 3. Alumunium dengan konduktivitas 61% (Al 61%) 4. Baja (steel) • Jenis yang sering dipakai adalah jenis alumunium dengan campuran baja. • Jenis-jenis penghantar Aluminium Kawat tembaga mempunyai kelebihan dibandingkan dengan kawat penghantar alumunium, karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi. Akan tetapi juga mempunyai kelemahan yaitu untuk besaran tahanan yang sama, tembaga lebih berat dan lebih mahal dari alumunium. Oleh karena itu kawat penghantar alumunium telah mulai menggantikan kedudukan kawat tembaga. Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat alumunium, digunakan campuran alumunium (alumunium alloy). Untuk saluran transmisi tegangan tinggi, dimana jarak antara menara/tiang berjauhan, maka dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi, oleh karena itu digunakan kawat penghantar ACSR. Kawat penghantar alumunium, terdiri dari berbagai jenis, dengan lambang sebagai berikut : 1. AAC (All-Alumunium Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhny terbuat dari alumunium.
Konduktor Jenis AAC 2. AAAC (All-Alumunium-Alloy Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran alumunium.
Konduktor Jenis AAAC 3. ACSR (Alumunium Conductor, Steel-Reinforced), yaitu kawat penghantaralumunium berinti kawat baja.
Konduktor Jenis ACSR
4. ACAR (Alumunium Conductor, Alloy-Reinforced), yaitu kawat penghantar Jenis yang sering digunakan adalah ACSR. 2. Isolator.
Gambar 13. Isolator • Isolator pada sistem transmisi tenaga listrik disni berfungsi untuk penahan bagian konduktor terhadap ground. Isolator disini bisanya terbuat dari bahan porseline, tetapi bahan gelas dan bahan isolasi sintetik juga sering digunakan disini. Bahan isolator harus memiiki resistansi yang tinggi untuk melindungi kebocoran arus dan memiliki ketebalan yang secukupnya (sesuai standar) untuk mencegah breakdown pada tekanan listrik tegangan tinggi sebagai pertahanan fungsi isolasi tersebut. Kondisi nya harus kuat terhadap goncangan apapun dan beban konduktor. • Jenis isolator yang sering digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin atau gelas. Menurut penggunaan dan konstruksinya, isolator diklasifikasikan menjadi: Ø isolator jenis pasak Ø isolator jenis pos-saluran Ø isolator jenis gantung • Isolator jenis pasak dan isolator jenis pos-saluran digunakan pada saluran transmisi dengan tagangan kerja relatif rendah (kurang dari 22-33kV), sedangkan isolator jenis gantung dapat digandeng menjadi rentengan rangkaian isolator yang jumlahnya dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Infrastruktur Transmisi listrik. 1. Tiang Penyangga Saluran transmisi dapat berupa saluran udara dan saluran bawah tanah, namun pada umumnya berupa saluran udara. Energi listrik yang disalurkan lewat saluran tr ansmisi udara pada umumnyamenggunakan kawat telanjang sehingga mengandalkan udara sebagai media antar isolasi antar kawat penghantar. Dan untuk menyanggah/merentangkan kawat penghantar dengan ketinggian dan jarak yang aman bagi manusia dan lingkungan sekitarnya, kawat-kawat penghantar tersebut dipasang pada suatu konstruksi bangunan yang kokoh, yang biasa disebut menara/tower. Antar menra/tower listrik dan kawat penghantar disekat oleh isolator. 2. Saluran Kabel bawah laut, ini merupakan saluran listrik yang melewati medium bawah air (laut) karena transmisi antar pulau yang jaraknya dipisahkan oleh lautan. Konstruksi Saluran Transmisi Berdasarkan pemasangannya saluran transmisi dibagi menjadi pemasangannya, dua kategori, yaitu : 1. Saluran Udara (Overhead Lines) saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antara menara atau tiang transmisi.
Gambar 14. Tower sebagai Saluran Udara (Overhead Lines) 2. Saluran kabel bawah tanah (underground cable), saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam tanah.
Gambar 15. Saluran kabel bawah tanah (underground cable) 3. Saluran bawah Laut Saluran transmisi listrik yang di bangun di dalam laut.
Gambar 16. Saluran bawah Laut 3. Jenis-Jenis Tower Menurut bentuk konstruksinya jenis-jenis tower dibagi atas macam 4yaitu: a) Lattice tower b) Tubular steel pole c) Concrete pole d) Wooden pole Klasifikasi Saluran Transmisi Berdasarkan Tegangan Transmisi tenaga listrik sebenarnya tidak hanya penyaluran energi listrik dengan menggunakan tegangan tinggi dan melalui saluran udara (overhead line), namun 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 substation (gardu) induk ke gardu induk lainnya. Terdiri dari konduktor yang direntangkan antara tiang (tower) melalui isolator, dengan sistem tegangan tinggi. Standar tegangan tinggi yang berlaku diindonesia adalah 30kV, 70kV dan 150kV. Ditinjau dari klasifikasi tegangannya, transmisi listrik dibagi menjadi : 1. Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200kV-500kV. Pada umumnya saluran transmisi di Indonesia digunakan pada pembangkit dengan kapastas 500 kV. Dimana tujuannya adalah agar drop tegangan dari penampang kawat dapat direduksi secara maksimal, sehingga diperoleh operasional yang efektif dan efisien. Akan tetapi terdapat permasalahan mendasar dalam pembangunan SUTET ialah konstruksi tiang (tower) yang besar dan tinggi, memerlukan tanah yang luas, memerlukan isolator yang banyak, sehingga memerlukan biaya besar. Masalah lain yang timbul dalam pembangunan SUTET adalah masalah sosial, yang akhirnya berdampak pada masalah pembiayaan. 2. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 30kV-150kV Pada saluran transmisi ini memiliki tegangan operasi antara 30kV sampai 150kV. Konfigurasi jaringan pada umumnya single atau doble sirkuit, dimana 1sirkuit terdiri dari 3 phasa dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan penghantar netralnya diganti 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 konductor. Jarak terjauh yang paling efektif dari saluran transmisi ini ialah 100km. Jika jarak transmisi lebih dari 100 km maka tegangan jatuh (drop voltaje) terlalu besar, sehingga tegangan diujung transmisi menjadi rendah. 3. Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT) 30kV-150kV Saluran transmisi ini menggunakan kabel bawah tanah, dengan alasan beberapa pertimbangan : a. ditengah kota besar tidak memungkinkan dipasang SUTT, karena sangat sulit mendapatkan tanah untuk tapak tower. b. Untuk Ruang Bebas juga sangat sulit dan pasti timbul protes dari masyarakat, karena padat bangunan dan banyak gedung-gedung tinggi. c. Pertimbangan keamanan dan estetika. d. Adanya permintaan dan pertumbuhan beban yang sangat tinggi. DAFTAR PUSTAKA Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993. William.D.Stevenson, Analisis Sistem Tenaga Listrik, Edisi 4 Aslimeri,dkk, Teknik Transmisi Tenaga Listrik Jilid 2 |
Uraikan dalam bentuk gambar mengenai Elemen pokok sistem tenaga dalam ilmu Teknik tenaga listrik
Pos Terkait
Copyright © 2024 toptenid.com Inc.
