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