0. ok-buku diktat stl

SISTEM TENAGA LISTRIK

Oleh: A.N. Afandi, ST, MT, METF

TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS NEGERI MALANG

Malang 2005

SISTEM TENAGA LISTRIK

Digunakan untuk: UNIVERSITAS, POLITEKNIK, SMK

Dedikasi: Dyah Puspitosari

Farrel Chandra Winata Afandi

A.N. Afandi

Daftar isi i

KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan hidayahnya, penyusunan buku ini dapat selesai. Buku berjudul ”Sistem Tenaga Listrik – Operasi Sistem & Pengendalian” ini diharapkan dapat mendukung kegiatan proses perkuliahan matakuliah-matakuliah yang terkait dengan operasi sistem tenaga listrik dan pengendalian. Buku ini disusun dengan struktur urutan dan bahasa yang sederhana, sehingga mudah untuk dipahami dan dimengerti. Serta dirujuk pada kondisi riil atau existing yang ada dilapangan, sehingga pengetahuan yang terkandung didalamnya lebih komprehensip dan lebih sesuai dengan kondisi riil. Selain itu, buku ini juga didasarkan pada bahan ajar yang digunakan Penulis untuk perkuliahan di UM, POLINEMA, UGM, PTS atau pelatihan industri, sehingga buku ini sesuai untuk Praktisi, Universitas, Politeknik atau pendidikan yang sedrajat. Selanjutnya buku ini memuat tentang operasi sistem & pengendalian, yang tertuang dalam delapan bab, yaitu dengan masing-masing bab memiliki orientasi kedalaman kajian yang berbeda. Sehingga dalam memahami sesuai dengan urutan penyajian dan kondisi lapangan. Secara garis besar dalam buku ini memuat pembangkit tenaga listrik, gardu induk, sistem transmisi, jaringan listrik nasional, potensi energi primer, sistem informasi SCADA, stabilitas dan kontingensi. Akhirnya semoga buku ini mampu mempermudah dalam penyampaian informasi sistem tenaga listrik dan mempermudah kegiatan proses pengajaran, serta bermanfaat bagi pembaca lainnya.

Malang, 10 Desember 2005 A.N. Afandi, ST, MT, METF

A.N. Afandi

Daftar isi ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... i

DAFTAR ISI......................................................................................................... ii

1.1. Umum.............................................................................................................1

1.2. Prinsip Kerja Pembangkit Tenaga Listrik......................................................1

1.3.Pembangkit Listrik Termis..............................................................................3

1.3.1. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) ....................................................3

1.3.2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)....................................................3

1.3.3 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) .................................................6

1.3.4. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPb) ......................................7

1.3.5. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) ................................................10

1.4.Pembangkit Listrik Non Termis .....................................................................11

1.4.1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) .....................................................11

1.4.2. Macam – macam Turbin pada PLTA..........................................................12

1.5. Pertimbangan Pembangunan Pembangkit Tenaga Listrik ...........................13

2.1. Umum ............................................................................................................16

2.2. Persyaratan Pembangunan Gardu Induk ........................................................16

2.3. Penentuan Lokasi Gardu Induk......................................................................17

2.4. Klasifikasi Gardu Induk .................................................................................18

2.5. Pemilihan Gardu Induk ..................................................................................21

2.6. Peralatan Gardu Induk....................................................................................21

A.N. Afandi

Daftar isi iii

3.1 Umum..............................................................................................................39

3.2 Konfigurasi Jaringan .......................................................................................40

3.3 Sistem Tegangan .............................................................................................42

3.4 Komponen dan Peralatan Pengaman Sistem Transmisi..................................43

3.1. Umum.............................................................................................................51

3.2. Kebutuhan Energi ........................................................................................51

3.3. Demand Side Management (DSM) ................................................................52

3.4. Management Commitment ............................................................................54

3.5. Status Peralatan Pada Demand Side..............................................................55

3.6. Perkiraan Demand Side ..................................................................................56

3.7. Strategi dan Program DSM ...........................................................................58

5.1. Umum.............................................................................................................61

5.2. Jangkauan Jaringan Listrik Nasional .............................................................61

5.3. Pertumbuhan Beban .......................................................................................62

5.3. Kondisi Pembangkit .......................................................................................63

5.4. Perkiraan Kebutuhan Energi Listrik ..............................................................64

5.5. Pengembangan Pembangkit Sistem Jawa Bali...............................................65

5.6. Pengembangan Pembangkit di Luar Sistem Jawa Bali ..................................66

5.7. Pengembangan Jeringan Listrik .....................................................................69

A.N. Afandi

Daftar isi iv

6.1. Umum.............................................................................................................90

6.2. Potensi Energi ..............................................................................................91

6.2.1 Batubara .......................................................................................................91

6.2.2 Gas Alam......................................................................................................92

6.2.3 Energi Terbarukan........................................................................................93

6.2.4 Nuklir ...........................................................................................................94

7.1. Umum.............................................................................................................95

7.2. Lalu-lintas Data dan Informasi.......................................................................96

7.3. Sarana Operasi Sistem Tenaga Listrik ...........................................................98

7.4. Program-Program Offline...............................................................................99

7.5 Pengembangan Fasilitas Operasi................................................................... 100

7.6. Sistem SCADA ............................................................................................ 100

7.6.1. Telesignalling (TS) ................................................................................. 103

7.6.2. Telemetering ........................................................................................... 103

7.7. Invalidity dan Bad-measurement ............................................................... 103

7.7.1. Invalidity ................................................................................................... 104

7.7.2. Bad Measurement ................................................................................... 104

7.8. Optimalisasi Sistem SCADA ..................................................................... 105

7.9.Peralatan yang diperlukan ............................................................................. 105

7.10. Sekuriti SCADA ........................................................................................ 106

8.1. Umum........................................................................................................... 107

8.2. Tinjauan Operasi Sistem .............................................................................. 107

A.N. Afandi

Daftar isi v

8.2.1. Tinjauan Dari Sisi Beban .......................................................................... 108

8.2.2. Tinjauan dari sisi penyaluran .................................................................... 110

8.2.3. Tinjauan dari sisi pembangkit ................................................................... 111

8.2.4. Peninjauan berdasarkan jenis gangguan.................................................... 112

8.2.5. Peninjauan berdasarkan perangkat kontrol ............................................... 113

8.3. Jenis Stabilitas.............................................................................................. 115

8.4. Komponen Dasar Sistem Tenaga Listrik ..................................................... 116

8.5 Ayunan Sistem .............................................................................................. 117

8.6. Model Generator .......................................................................................... 119

8.7. Model Sstem Eksitasi................................................................................... 120

8.8. Model Sistem Pembangkit ........................................................................... 120

8.9. Stabilizer ..................................................................................................... 121

8.9.1. Pole Assignment ........................................................................................ 123

8.9.2. Pole Shifting – PSS.................................................................................... 123

8.9.3. Optimal – PSS........................................................................................... 124

8.9.4. Neural ....................................................................................................... 125

8.9.5. Fuzzy ........................................................................................................ 125

8.9. Kontingensi .................................................................................................. 126

8.10. Kondisi Operasi Sistem.............................................................................. 127

8.11. Status Bus Sistem ....................................................................................... 128

A.N. Afandi

Pembangkit Tenaga Listrik 1

1.1. Umum

Sistem tenaga listrik dewasa ini merupakan kebutuhan tenaga listrik yang

bukan saja monopoli daerah perkotaan, tetapi sudah merambah ke desa-desa

terpencil. Untuk melayani daerah perkotaan dan pedesaan perlu di tingkatkan pula

pembangunan jaringan distribusi sehingga terjadi pemerataan pemakaian energi

listrik. Mengingat pentingnya energi listrik bagi kehidupan masyarakat dan bagi

pembangunan nasional, maka suatu sistem tenaga listrik harus bisa melayani

pelanggan secara baik, dalam arti sistem tenaga listrik tersebut aman dan andal.

Aman berarti bahwa sistem tenaga listrik tidak membahayakan manusia dan

lingkungannya. Handal berarti sistem tenaga listrik dapat melayani pelanggan

secara memuaskan misalnya dalam segi kontinuitas dan kualitas. Hal ini akan

terwujud apabila proses perencanaan, pelaksanaan pembangunan, pengoperasian

dan pemeliharaan suatu sistem tenaga listrik senantiasa mengikuti ketentuan

standar teknik yang berlaku.

Prinsip kerja dari sistem tenaga listrik di mulai dari bagian pembangkitan

kemudian disalurkan melalui sistem jaringan transmisi pada gardu induk dan dari

gardu induk disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran

distribusi.

1.2. Prinsip Kerja Pembangkit Tenaga Listrik

Pada pembangkitan tenaga listrik terdapat proses pengubahan sumber energi

primer menjadi energi listrik. Proses pengubahan sumber energi baik

konvensional maupun non konvensional dapat dilihat pada gambar 1.1. Masing-

masing jenis pembangkit tenaga listrik mempunyai prinsip kertja yang berbeda,

sesuai dengan penggerak mulanya (prime mover). Satu hal yang sama pada

pembangkit tenaga listrik adalah semuanya berfungsi untuk mengubah energi

mekanik menjadi energi listrik dengan cara mengubah potensi energi mekanik

yang berasal dari air, uap, gas, panas bumi, nuklir, kombinasinya. Fluida yang

A.N. Afandi


berupa, uap, gas atau air digunakan untuk menggerakan atau memutar turbin yang

porosnya dikopel dengan generator, sehingga sistem ini menghasilkan energi

listrik. Khusus pada pembangkit listrik tenaga diesel, prinsip kerjanya sedikit

berbeda dengan jenis pembangkit lainnya, yaitu jika pengubahan potensi energi

mekanik dari dari sumber energi primer tetapi pada PLTD menggunakan diesel

atau motor bakar solar.

Gambar 1.1. Proses konversi energi listrik

Secara umum pembangkit tenaga listrik dikelompokan menjadi dua bagian

besar, yaitu pembangkit listrik termis dan pembangkit listrik non termis.

Pembangkit termis mengubah energi panas menjadi energi listrik. Panas dapat

dihasilkan oleh panas bumi, minyak, uap, gas dan lainnya. Hal ini dapat dikatakan

bahwa pembangkit termis yang dihasilkan oleh panas bumi disebut sebagai

pembangkit listrik panas bumi, sedangkan pembangkit termis yang dihasilkan

oleh uap disebut sebagai pembangkit tenaga uap. Sedangkan pada pembangkit

non termis sumber energi penggerak mulanya bukan berupa panas, seperti pada

pembangkit tenaga air atau yang disebut dengan PLTA. Dengan demikian untuk

Sumber energi :

Angin

Air

Uap

Gas

Uap dan Gas

Panas Bumi

Nuklir

Turbin

BBM Diesel

Energi mekanik

Generator Energi listrik

A.N. Afandi


menentukan nama suatu pembangkit tergantung apa atau oleh apa penggerak mula

pembagkit tersebut.

1.3. Pembangkit Listrik Termis :

Pada kelompok pembangkit termis ini merupakan jenis pembangkit yang

menggunakan panas sebagai konversi dasar utamanya, yaitu sebagai proses

konversi energi listrik.

1.3.1. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Pusat listrik tenaga gas terdiri atas sebuah kompresor, ruang pembakaran, dan

turbin gas dengan generator listrik, dimana udara dikopresikan dalam kompresor

kemudian dialirkan keruang pembakaran bersamaan dengan bahan bakar yang

disulut. Gas yang diekpansikan memiliki suhu dan tekanan tinggi, kemudian

dimasukkan dalam turbin gas. Turbin yang dikopel pada sudu generator akan

berputar poros generator dan menghasilkan listrik.

Gambar 1.2. Siklus turbin gas sederhana

Sebuah turbin gas pada umumnya memiliki tingkat efisiensi yang rendah,

pemakaian bahan bakarnya tinggi dan gas buangnya masih memiliki suhu yang

tinggi pula. Oleh karena itu PLTG ini sering dipakai khusus sebagai pusat tenaga

listrik beban puncak.

1.3.2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Siklus Rankine atau siklus tenaga uap merupakan siklus teoritis paling

sederhana yang menggunakan uap sebagai medium kerja sebagaimana yang

dipergunakan pada sebuah pusat listrik tenaga uap (PLTU). Struktur dan

A.N. Afandi


komponen tama sebuah pusat listrik tenaga uap terlihat pada gambar 1.3. Sebuah

boiler bekerja sebagai tungku, yang memindahkan panas yang berasal dari bahan

bakar yang membakar barisan pipa air yang mengelilingi api. Air harus senantiasa

berada dalam keadaan mengalir walaupun dilakukan dengan pompa. Sebuah

tangki berisi air dan uap bertekanan dengan suhu tinggi menghasilkan uap yang

diperlukan turbin. Tangki itu juga menerima air pengisi yang diterima dari

kondensor. Uap mengalir keturbin ketekanan tinggi setelah melewati super hiter

guna meningkatkan suhu sekitar 200o C. Dengan demikian uap juga menjadi

kering dan efisiensi seluruh PLTU meningkat.

Gambar 1.3. Komponen utama PLTU

Turbin tekanan tinggi mengubah energi termal menjadi energi mekanik

dengan mengembangnya uap yang melewati sudu turbin. Degan demikian uap ini

akan menjadi turun tekanan maupun suhunya. Untuk meningkatkan efisiensi

termal dan untuk menghindari terjadinya kondensasi terlalu dini, uap dilewatkan

sebuah pemanas ulang yang juga terdiri dari barisan pipa yang dipanaskan.

Uap yang meninggalkan pemanas ulang dialirkan ke turbin tekanan menengah.

Turbin ini ukurannya lebih besar dari turbin tekanan tinggi karena dengan

menurunnya tekanan uap volume menjadi naik. Uap kemudian dialirkan ke turbin

tekanan rendah yag memiliki ukuran lebih besar. Uap lalu dialirkan kekondensor.

A.N. Afandi


Uap terpakai yang memasuki kondensor didinginkan oleh air pendingin

sehingga terjadi kondensasi. Air pendingin biasanya berasal dari laut, sungai atau

danau. Air hangat yang meninggalkan kondensor dipompa kesebuah pemanas

awal sebelum dikembalikan ke tangki boiler. Pemanas awal memperoleh panas

dari uap yang diambil dari turbin tekanan tinggi. Bahan bakar yang dipakai

biasanya terdiri atas batu bara minyak baker atau gas bumi.

Turbin tekanan tinggi mengubah energi termal menjadi energi mekanik

dengan mengembangnya uap yang melewati sudu turbin. Degan demikian uap ini

akan menjadi turun tekanan maupun suhunya. Untuk meningkatkan efisiensi

termal dan untuk menghindari terjadinya kondensasi terlalu dini, uap dilewatkan

sebuah pemanas ulang yang juga terdiri dari barisan pipa yang dipanaskan.

G

WTP

Turbin gas

HRSGLP

HSTR

M

Kopling

Kompresor

Ruang bakar

Steam drum

Super heaterHPIPLP

Kondensor

Dearator

G

Gambar 1.4. Skematik diagram PLTGU

Uap yang meninggalkan pemanas ulang dialirkan ke turbin tekanan menengah.

Turbin ini ukurannya lebih besar dari turbin tekanan tinggi karena dengan

menurunnya tekanan uap volume menjadi naik. Uap kemudian dialirkan ke turbin

tekanan rendah yag memiliki ukuran lebih besar. Uap lalu dialirkan kekondensor.

Uap terpakai yang memasuki kondensor didinginkan oleh air pendingin

sehingga terjadi kondensasi. Air pendingin biasanya berasal dari laut, sungai atau

danau. Air hangat yang meninggalkan kondensor dipompa kesebuah pemanas

A.N. Afandi


awal sebelum dikembalikan ke tangki boiler. Pemanas awal memperoleh panas

dari uap yang diambil dari turbin tekanan tinggi. Bahan bakar yang dipakai

biasanya terdiri atas batu bara minyak bakar atau gas bumi.

1.3.3 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

Sebuah pembangkit tenaga diesel terdiri atas motor bakar sebagai penggerak

mula yang dikopel langsung dengan generator. Bahan bakar yang dipakai pada

umumnya adalah minyak diesel, yang biasanya disebut solar. Sebuah mesin diesel

biasanya terdiri atas beberapa sillinder, yang dapat disusun secara berderet

vertikel, berderet V, berderet horizontal atau bahkan berbentuk bintang.

Gambar 1.5 memperlihatkan secara skemastis komponen utama sebuah PLTD

yang terdiri atas generator, sistem bahan bakar, sistem udara masuk, sistem

pelumasan dan beberapa sistem pendinginan. Dalam sistem udara masuk terdapat

saringan udara untuk mencegah pengotoran ke dalam silinder. Pada sistem

pembuangan gas terdapat peredam untuk mengurangi terjadinya kebisingan.

Sedangkan pada sistem pendinginan menggunakan air sebagai media pendingin

yang didinginkan dengan menggunakan menara pendingin. Untuk sistem

pelumasan terdapat pompa, tangki dan saringan. Untuk proses starting dapat

dilakukan dengan aki atau dengan udara.

1.5. Mesin diesel

A.N. Afandi


Komponen-komponen tersebut meliputi generator (1), saringan udara (2),

peredam (3), tangki bahan bakar harian (4), tangki bahan bakar (5), pompa bahan

bakar (6), saringan bahan bakar (7), pompa injeksi bahan bakar (8), tangki udara

start (9), kompresor (10), tangki air (11), pompa air (12), menara pendingin (13),

suplesi air (14), pendingin minyak pelumas (15), tangki minyak pelumas (16),

pompa minyak pelumas (17) dan pembersih minyak pelumas (18).

1.3.4. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPb)

Pemanfaatan energi panas bumi secara umum dapat dibagi menjadi 2 jenis

yaitu pemanfaatan tidak langsung dan pemanfaatan langsung. Pemanfaatan tidak

langsung yaitu memanfaatkan energi panas bumi untuk pembangkit listrik.

Sedangkan pemanfaatan langsung yaitu memanfaatkan secara langsung panas

yang terkandung pada fluida panas bumi untuk berbagai keperluan.

Fluida panas bumi yang telah dikeluarkan ke permukaan bumi mengandung

energi panas yang akan dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Hal ini

dimungkinkan oleh suatu sistem konversi energi fluida panas bumi (geothermal

power cycle) yang mengubah energi panas dari fluida menjadi energi listrik.

Fluida panas bumi bertemperatur tinggi (>225 oC), panas ini telah lama digunakan

di beberapa negara untuk pembangkit listrik, namun beberapa tahun terakhir ini

perkembangan teknologi telah memungkinkan digunakannya fluida panas bumi

bertemperatur sedang (150-225 oC) untuk pembangkit listrik.

Selain temperatur, faktor-faktor lain yang biasanya dipertimbangkan dalam

memutuskan apakah suatu sumberdaya panas bumi tepat untuk dimanfaatkan

sebagai pembangkit listrik adalah sebagai berikut:

a) Sumberdaya mempunyai kandungan panas atau cadangan yang besar

sehingga mampu memproduksi uap untuk jangka waktu yang cukup lama,

yaitu sekitar 25-30 tahun.

b) Sumberdaya panas bumi menghasilkan fluida yang mempunyai pH hampir

netral agar laju korosinya relatif rendah, sehingga fasilitas produksi tidak

A.N. Afandi


cepat terkorosi. Selain itu hendaknya kecenderungan fluida membentuk

skala yang relatif rendah.

c) Reservoirnya tidak terlalu dalam, biasanya tidak lebih dari 3 km.

d) Sumberdaya panas bumi terdapat di daerah yang relatif tidak sulit dicapai.

e) Sumberdaya panas bumi terletak di daerah dengan kemungkinan

terjadinya erupsi hidrotermal yang relatif rendah. Proses produksi fluida

panas bumi dapat meningkatkan kemungkinan terjadinya erupsi

hidrotermal.

Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi (PLTPb) pada prinsipnya sama seperti

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), hanya pada PLTU uap dibuat di

permukaan menggunakan boiler, sedangkan pada PLTPb uap berasal dari

reservoir panas bumi. Apabila 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 generator sehingga

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.

Pemanfaatan energi panas bumi yang ideal adalah bila panas bumi yang

keluar dari perut bumi berupa uap kering, sehingga dapat digunakan langsung

untuk menggerakkan turbin generator listrik. Namun uap kering yang demikian ini

jarang ditemukan dan pada umumnya uap yang keluar berupa uap basah yang

mengandung sejumlah air yang harus dipisahkan terlebih dulu sebelum digunakan

untuk menggerakkan turbin.

Uap basah yang keluar dari perut bumi pada mulanya berupa air panas

bertekanan tinggi yang pada saat muncul ke permukaan bumi terpisah menjadi

kira-kira 20 % uap dan 80 % air. Atas dasar ini maka untuk dapat memanfaatkan

jenis uap basah ini diperlukan separator untuk memisahkan antara uap dan air.

Uap yang telah dipisahkan dari air diteruskan ke turbin untuk menggerakkan

generator listrik, sedangkan airnya disuntikkan kembali ke dalam bumi untuk

A.N. Afandi


menjaga keseimbangan air dalam tanah. Skema pembangkitan tenaga listrik atas

dasar pemanfaatan energi panas bumi "uap basah" dapat dilihat pada Gambar 1.6.

Gambar 1.6. Pembangkitan tenaga listrik panas bumi "uap basah".

Selain uap panas dari perut bumi juga dapat keluar air panas yang umumnya

berupa air asin panas yang disebut brine dan mengandung banyak mineral. Karena

banyaknya kandungan mineral ini, maka air panas tidak dapat digunakan langsung

sebab dapat menimbulkan penyumbatan pada pipa-pipa sistim pembangkit tenaga

listrik. Untuk dapat memanfaatkan energi panas bumi jenis ini, digunakan sistem

biner (dua buah sistem utama) yaitu wadah air panas sebagai sistem primernya

dan sistem sekundernya berupa alat penukar panas (heat exchanger) yang akan

menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin.

Gambar 1.7. Skema pembangkitan tenaga listrik panas bumi "air panas"

A.N. Afandi


Selain itu terdapat juga energi panas bumi yang berupa batuan panas yang ada

dalam perut bumi akibat berkontak dengan sumber panas bumi (magma). Energi

panas bumi ini harus diambil sendiri dengan cara menyuntikkan air ke dalam

batuan panas dan dibiarkan menjadi uap panas, kemudian diusahakan untuk dapat

diambil kembali sebagai uap panas untuk menggerakkan turbin. Sumber batuan

panas pada umumnya terletak jauh di dalam perut bumi, sehingga untuk

memanfaatkannya perlu teknik pengeboran khusus yang memerlukan biaya cukup

tinggi.

1.3.5. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Terdapat beberapa jenis pusat listrik tenaga nuklir tergantung dari teknologi

yang digunakan yang umumnya didasarkan pada bahan apa yang dipakai sebagai

moderator. Moderator yang banyak dipakai adalah jenis reaktor biasa (light water

reactors, H2O) yang terdiri atas reaktor air mendidih. Pada PLTN menggunakan

air biasa sebagai moderator. Sebagaimana terlihat pada gambar 1.8, bahan bakar

uranium yang dimasukkan dalam sejumlah tabung panjang terletak dalam sebuah

bejana yang terisi air. Air itu merendam bahan bakar tetapi tidak sepenuhnya

mengisi bejana.

Gambar 1.8. Skema prinsip PLTN air mendidih

Jika terjadi pengembangan panas disebabkan reaksi nuklir dari bahan bakar,

air yang bertindak sebagai moderator juga menjadi panas dan mendidih. Uap yang

terjadi dialirkan ke turbin, yang pada gilirannya menggerakkan generator listrik.

A.N. Afandi


1.4. Pembangkit Listrik Non Termis

Pembangkit jenis ini merupakan jenis pembangkit yang menggunakan air

sebagai konversi dasar utamanya, yaitu sebagai proses konversi energi listrik yang

menggunakan putaran turbin.

1.4.1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merubah energi potensial air yang

bergerak melalui pipa menjadi energi listrik dengan mempergunakan sebuah

prime mover berupa turbin air yang terhubung dengan generator listrik.

Gambar 1.9. Pusat listrk tenaga air

Sebuah pusat tenaga listrik yang didasarkan pada PLTA terdiri atas bendungan,

waduk, saluran air serta sentral daya beserta semua perlengkapannya termasuk

turbin dan generator.

Air sungai merupakan salah satu potensi yang cukup besar untuk dapat

membangkitkan tenag listrik. Potensi tenaga air yang terdapat diseluruh Indonesia

diperkirakan dapat memproduksi listrik sebesar 75 GW, namun adanya perbedaan

antara potensi tenaga air dengan kebutuha tenaga listrik menyebabkan

pemanfaatan tenaga air belum optimal. Air sungai dengan jumlah debit air yang

kian besar ditampung dalam waduk yang ditunjang dengan bangunan bendungan.

Air tersebut dialirkan melalui saluran Power Intake, kemudian masuk ke pipa

pesat/Penstock untuk merubah energi potensial menjadi energi kinetik. Air yang

A.N. Afandi


mempunyai tekanan dan kecepatan tinggi (energi kietik) diubah menjadi energi

mekanik dengan dialirkan melalui sudu–sudu pengarah dan mendorong sudu–

sudu jalan/runner yang terpisah pada turbin. Energi putar yang diterima oleh

turbin selanjutnya digunakan untuk menggerakan generator yang kemudian

menghasilkan energi listrik generator.

Beberapa kelebihan PLTA bila dibandingkan dengan beberapa jenis

pembangkit lain adalah sebagai berikut :

1. Waktu pengoperasian start awal relatif lebih singkat (± 10 menit) serta

mampu block start.

2. Sistem pengoperasiannya mudah mengikuti perubahan beban dan

frekuensi pada sistem penyaluran dengan Setting Speed Drop Free

Gavernor.

3. Biaya operasi relatif lebih murah karena menggunakan air.

4. Merupakan jenis pembangkit yang yang ramah lingkungan tanpa melalui

proses pembakaran sehingga tidak menghasilkan limbah bekas

pembakaran.

5. PLTA yang menggunakan waduk dapat difungsikan multi guna (missal

sebagai tempat wisata, pengairan dan perikanan).

1.4.2. Macam – macam Turbin pada PLTA

Turbin–turbin hidraulik berhubungan erat dengan generator, fungsi utamanya

adalah mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik. Air mengalir

melalui turbin dan memberi tenaga pada penggerak (runner) turbin untuk

membuatnya berputar. Corong dari penggerak berhubungan langsung dengan

generator.

Menurut sejarahnya turbin hidraulik sekarang ini berasal dari kincir–kincir air

pada zaman pertengahan yang dipakai untuk memecah batu bara dan keperluan

pabrik gandum. Salah satu dari kincir air tersebut dapat dilihat dari auragbat

(India) yang telah berumur 400 tahun. Tetapi disamping pemikiran dasar ada

perbedaan kecil antara turbin-turbin saat ini dengan kincir–kincir air pada zaman

dahulu. Turbin–turbin air saat ini merupakan kemenangan dari kemajuan

A.N. Afandi


teknologi dari cabang–cabang bidang teknik seperti mekanika zat cair, ilmu logam

dan mekanika teknik.

Fourneyron, Jonval, Girard adalah beberapa jenis turbin pada zaman dahulu.

Jenis – jenis utama turbin yang dipergunakan pada bidang teknik hidrolis pada

saat ini adalah :

1. Turbin Francis 1849

2. Turbin Pelton 1889

3. Turbin Baliung – baling dan Kaplan 1913

4. Turbin Derias 1945

Keempat turbin saling berlainan dalam berbagai hal walaupun pola dasarnya

sama untuk masing–masing. Masing–masing turbin terdiri dari sebuah penggerak

(runner) dengan bilah–bilah lengkung atau baling–baling yang disusun begitu

rupa sehingga air dapat mengalir melalui baling–baling ini. Baling–baling ini

membelokan air menuju keluar dan dengan demikian menimbulkan tenaga putar

bagi seluruh penggerak. Bentuk dan geometri penggerak dan baling–baling

berlainan dari bentuk dan geometri jenis turbin lain. Penggeraknya dilindungi oleh

kerangka yang juga memutar mekanisme pengatur yang mengatur air dari batang

pipa ke penggerak. Mekanisme pengatur juga tergantung pada jenis turbin, kecuali

turbin Pelton pada semua turbin kerangkanya berfungsi hidraulik dan desainnya

sama penting dengan desain penggerak. Dalam usaha untuk membedakan

bermacam–mcam turbin, segi–segi hidraulik seperti tekanan, ketinggian, arah

aliran, jarak, kecepatan dan tenaga yang akan dipergunakan

1.5. Pertimbangan Pembangunan Pembangkit Tenaga Listrik

Salah satu bagian terpenting dari sitem tenaga listrik adalah pembangkit

tenaga listrik, sebab energi listrik berasal dari sini. Fasilitas sub sitem tenaga

listrik lainya (penyaluran, distribusi dan instalasi milik pelangggan)

pembangunannya tentu akan mengikuti atau berdasarkan tersediannya energi

listrik di pembangkit. Untuk membangun tenaga listrik banyak hal yang dijadikan

pertimbangan. Sebagai contah, pembangunan PLTA akan mempertimbangkan

tersedianya sumber air yang memadai dan dimana sumber air tersebut berada.

A.N. Afandi


Begitu pula untuk membangun PLTP, pertimbangan paling utama adalah

tersedianya panas bumi. Disamping itu masih banyak hal lain yang dijadikan

pertimbangan sebelum suatu pembangkit tenaga listrik diputuskan untuk dibangun.

Ditinjau dari segi operasional, PLTA dan PLTP lebih menguntungkan jika

dibandingkan dengan jenis pembangkit jenis lain. Akan tetapi pembangunannya

sangat mahal, karena pada umunya PLTA dan PLTP dibangun pada dataran tinggi

(pegunungan) sehingga untuk pembangunan sarana dan prasarananya sangat

mahal, misalnya untuk membangun jalan masuk, pembuatan jembatan,

pembuatan waduk dan sistem jaringannya yang kesemuanya itu harus melakukan

pemaprasan dan pengurukan (cut and fill) tanah pegunungan. Disamping hal

tersebut diatas, setelah dapat dioperasikan, energi listrik yang dihasilkan

tergantung pada besar kecilnya sumber air dan panas bumi yang tersedia. Hal ini

tentunya tidak mudah untuk diprediksikan karena kondisi alam terkadang susah

untuk ditebak.

Dari kenyataan tersebut diatas dan atas dasar pertimbangan teknis, ekonomis,

social serta pertimbangan jangka panjang maka pada saat ini pembangunan

pembangkit tenaga listrik lebih banyak dipilih PLTU, PLTG atau gabungan dari

keduanya yaitu PLTGU. PLTGU ini dibangun untuk kapasitas yang sangat besar

karenamemang diproyeksikan untuk memikul beban yang besar dan daerah

pelayanan yaqng luas. Selain itu besarnya daya terpasang dapat diubah dengan

mudah sesuai dengan keinginan.

Pembangunan PLTG dan PLTU dapat dilakukan dilokasi yang sesuai

dengan keinginan, serta dapat berdekatan dengan pusat–pusat beban. Hal ini

sangat menguntungkan karena pembangunan lebih cepat. Dan lebih murah, jika

dibandingkan dengan pembangunan PLTA dan PLTP. Disamping itu, PLTG dan

PLTU tersebut dapat memanfaatkan sumberdaya alam yangt melimpah yaitu batu

bara dan gas alam, yang saat ini sedang dieksploitasi secara besar–besaran.

Dalam pembangunan pembangkit tenaga listrik secara umum ada beberapa

pertimbangan yang harus diperhatikan, yaitu :

1. Studi analisa mengenai dampak lingkungan (AMDAL). Disini analisa dan

perhitungan mengenai dampak yang mungkin akan timbul pada saat

A.N. Afandi


pembangunannya dan pada saat pembangkit tenaga listrik tersebut

dioperasikan.

2. Memperhitungkan dan memprediksikan tersedianya sumberdaya

penggerak (air, panas bumi dam bahan bakar), sehingga benar–benar

fleksibel untuk pengguaan dalam jangka waktu yang lama dan bisa

mendukung kontinyuitas operasional pembangkit tersebut.

3. Tersedianya bahan serta sarana dan prasarana baik untuk pembangkit itu

sendiri maupun untuk penyalurannya, karena hal ini merupakan suatu

kesatuan untuk melayani beban.

4. Pertimbangan dari segi pemakaoan pembangkit tenaga listrik itu sendiri,

apakah untuk melayani dan menangggung beban puncak, beban yang

besar, beban yang kecil atau sedang beban yang bersifat fluktuatif atau

hanya untuk stand by saja.

5. Biaya pembangunannya harus ekonomis dan diupayakan memakan waktu

sesingkat mungkin. Selain itu harus dipertimbangkan pula dari segi

operasionalnya tidak boleh terlalu mahal.

6. Pertimbangan dari segi mudah dalam pengoperasian, keandalan yang

tinggi, mudah dalam pemeliharaan dan umur operasional (life time)

pembangkit tenaga listrik tersebut harus panjang.

7. Harus dipertimbangkan kemungkinan bertambahnya beban, karena hal ini

akan berkaitan dengan kemungkinan perluasan pembangkit dan

penambahan beban terpasang pada pembangkit.

8. Berbagai pertimbangan social, teknis dan lain sebagainya yang menjadikan

pedoman dan filosofi dalam membangun pembangkit tenaga listrik yaitu

pembangunan paling murah dan investasi paling sedikit (least cost

generation and least invesment).

A.N. Afandi

Gardu Induk 16

2.1. Umum

Gardu induk adalah bagian dari suatu sistem tenaga yang dipusatkan pada suatu

tempat berisi saluran transmisi dan distribusi, perlengkapan hubung bagi, transformator,

dan peralatan pengaman serta peralatan kontrol. Gardu induk merupakan salah satu

komponen utama dalam suatu proses penyaluran tenaga listrik dari pembangkit ke

konsumen (beban).

Fungsi utama dari gardu induk adalah untuk mengatur aliran daya listrik dari

saluran transmisi yang satu kesaluran transmisi yang lain, mendistribusikannya ke

konsumen, sebagai tempat untuk menurunkan tegangan transmisi menjadi tegangan

distribusi, sebagai tempat kontrol dan pengaman operasi sistem.

Dari segi manfaat tersebut terlihat bahwa peralatan dalam gardu induk harus

memiliki keandalan yang tinggi sehingga kualitas tenaga listrik yang sampai ke

konsumen secara optimal dan konsumen tidak akan merasa dirugikan. Kontinuitas

pelayanan yang baik dan keandalan yang tinggi dari peralatan ditetapkan dengan

memperhatikan segi ekonomis dan standar yang berlaku, sehingga keandalan dari

peralatan tersebut dapat optimal, sedangkan untuk penempatan peralatan direncanakan

sedemikian rupa sehingga dalam pengoperasian dan perawatan dapat dilakukan dengan

mudah, aman, dan efektif.

2.2. Persyaratan Pembangunan Gardu Induk

Gardu induk merupakan salah satu komponen yang penting dalam menunjang

kebutuhan listrik ke konsumen maupun yang mengatur pelayanan listrik yang didapat

dari pusat pembangkit untuk kemudian di salurkan ke pusat–pusat beban. Oleh karena itu

dalam pembangunan gardu induk harus diperhatikan besarnya beban. Selanjutnya

perencanaan suatu gardu induk harus memenuhi persyaratan sebagi berikut :

a) Konstruksi sederhana dan kuat

b) Operasi, perawatan dan perbaikan mudah

A.N. Afandi

Gardu Induk 17

c) Mempunyai tingkat keandalan yang timggi

d) Fleksibel

e) Mempunyai tingkat keamanan yang tinggi

2.3. Penentuan Lokasi Gardu Induk

Dalam menentukan lokasi tempat pembangunan suatu gardu induk harus

memperhatikan hal–hal berikut ini :

a) Letaknya dekat dengan beban dan dekat dengan jalan ray yang kuat dan lebar.

b) Tanahnya cukup baik dan bebas dari bahaya banjir

c) Tidak dekat dengan plantai sehingga tingkat kontaminasi garamnya relatif kecil

d) Lokasi gardu induk tidak terlalu dekat dengan perumahan penduduk dan pada

saat pengoperasiannya tidak mempengaruhi lingkungan sekitar

Selain lokasi dalam penentuan pembangunan gardu induk perlu diperhatikan juga

luas tanah yang akan digunakan. Luas tanah yang akan dijadikan sebagai lokasi gardu

induk tergantung dari :

a) Cara menata peralatan dan gedung

b) Pemilihan hubungan rangkaian utama

c) Jenis dari penghantar rel/busbar

d) Arah dari saluran cabang

Pada umumnya perbedaan luas gardu induk tergantung dari skala dan tipe termasuk

perencanaan kedepan.

Tabel 2.1. Luas tanah untuk gardu indoor dan outdoor No. of Feeders Land Area (m2) Voltage

(kV) Transformer

Banking Primary Scondary Outdoor Indoor

500 / 150 1000 MVA 3 – 4

4 – 6

8 – 12 70.000 – 150.000 -

150 / 70 50 MVA 3 – 4

4 – 6

8 – 10 20.000 – 45.000 5.000 – 10.000

150 / 20

50 MVA 3 – 4

2 – 4

20 – 40 15.000 – 20.000 1.100 – 3.000

70 / 20 30 MVA 3 – 4

2 – 4

24 – 32 2.000 – 3.000 1.000 – 1.500

A.N. Afandi

Gardu Induk 18

2.4. Klasifikasi Gardu Induk

Berdasarkan jenis konstruksi letak pemasangannya Gardu Induk (GI) dibedakan atas:

a) Gardu Induk Jenis Pasangan Luar yaitu Gardu Induk ini terdiri dari peralatan

tinggi pasangan luar, misalnya transformator, perlatan penghubung (switch gear)

dan lain sebagainya, yang mempunyai peralatan kontrol pasangan dalam seperti

meja penghubung (Switch Board) dan batere. Gardu induk untuk transmisi yang

mempunyai kondensator pasangan dalam dan sisi tersier trafo utama dan trafo

pasangan dalam, pada umumnya disebut juga sebagai jenis pasangan luar. Jenis

pasangan luar memerlukan tanah yang luas namun biaya konstruksinya murah dan

pendinginannya mudah. Karena itu Gardu Induk jenis ini biasanya dipasang

dipinggir kota dimana harga tanah masih murah.

b) Gardu Induk Jenis Pasangan Dalam yaitu Gardu Induk jernis pasangan dalam ini,

baik peralatan tegangan tinggi seperti trafo utama peralatan penghubung dan

kotrolnya seperti meja penghubung dan sebagainya terpasang didalam. Meskipun

ada sejumlah kecil peralatan terpasang diluar. Gardu Induk ini disebut juga

sebagai jenis pasangan dalam. Bila sebagian dari peralatan tegangan tingginya

dibawah tanah, Gardu Induk itu dapat disebut jenis pasangan setengah bawah

tanah (semi under ground type). Jenis pasangan dalam dipakai dipusat kota,

dimana harga tanah mahal dan didaerah pantai dimana ada pengaruh kontaminasi

garam. Disamping itu jenis ini mungkin dipakai untuk menjaga keselarasan

dengan daerah sekitarnya, juga untuk menghindari kebakaran dan gangguan suara.

c) Gardu Induk Jenis Setengah Pasangan Luar yaitu Gardu Induk jenis ini sebagian

dari peralatan tegangan tingginya terpasang didalam gedung. Gardu Induk ini

disebut juga Gardu Induk jenis setengah pasangan dalam. Untuk Gardu Induk

jenis ini dipakai bermacam – macam corak dengan pertimbangan – pertimbangan

ekonomis, pencegahan kontaminasi garam, pencegahan gangguan suara,

pencegahan kebakaran dan sebagainya.

d) Gardu Induk Jenis Pasangan Bawah Tanah yaitu hampir semua peralatan pada

Gardu Induk ini terpasang dalam bangunan bawah tanah. Alat pendinginnya

biasanya terletak diatas tanah. Kadang – kadang ruang kontrolnya juga terletak

diatas tanah. Dipusat kota dimana tanah sukar didapat, jenis pasangan bawah

A.N. Afandi

Gardu Induk 19

tanah ini dipakai, misalnya dibagian kota yang sangat ramai, dijalan – jalan

pertokoan dan dijalan – jalan dengan gedung – gedung bertingkat tinggi.

Kebanyakan Gardu Induk ini dibangun dibawah jalan raya.

e) Gardu Induk Jenis Mobil yaitu Gardu induk jenis ini dilengkapi dengan peralatan

diatas kereta hela (trailer) atau semacam truk. Gardu Induk jenis mobil ini dipakai

dalam keadaan ada gangguan disuatu Gardu Induk lain guna pencegahan beban

lebih berkala dan guna pemakaian sementara ditempat pembangunan tenaga

listrik. Gardu Induk ini tidak dipakai secara luas melainkan sebagai transformator

atau peralatan penghubung yang mudah dipindah – pindah diatas atau peralatan

penghubung yang mudah dipindah – pindah diatas kereta hela atau truk untuk

memenuhi kebutuhan dalam keadaan darurat.

Disamping itu ada yang disebut Gardu Satuan (Unit substation) dan Gardu Jenis Peti

(Box Type Substation). Gardu satuan adalah gardu pasangan luar yang dipakai sebagai

lawan (ganti) transformator 3 fasa dan lemari gardu distribusi ialah yang disebut

distribusi untuk tegangan dan kapasitas yang relatif rendah dan sama sekali tidak dijaga.

Ini dipakai didesa–desa pertanian atau nelayan dimana kebutuhannya kecil dan

merupakan beban yang tidak begitu penting. Jika dilihat dari peralatan metering yang

digunakan, Gardu Induk dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis sebagai berikut:

1. Gardu Induk Tegangan Tinggi Khusus yaitu gardu induk yang peralatan

meteringnya berada pada sisi tegangan tinggi. Gardu ini disebut khusus karena

hanya memberi supply satu jenis beban (satu trafo utama saja).

A.N. Afandi

Gardu Induk 20

Gambar 2.1. Gardu induk tegangan tinggi khusus

2. Gardu Induk Tegangan Tinggi Campuran yaitu gardu yang peralatan

meteringnya berada pada sisi tegangan tinggi. Gardu ini disebut campuran

karena gardu ini memberi supply bermacam–macam jenis beban (lebih dari satu

beban).

Ga

mbar 2.2. Gardu induk tegangan tinggi campuran

2.5. Pemilihan Gardu Induk

Pemilihan jenis Gardu Induk ditentukan oleh kodisi dari tempat dimana gardu itu

akan dibangun dan factor ekonomi berdasarkan harga tanah. Tabel 2.2 menunjukkan

beberapa factor yang harus diperhatikan dalam pemilihan jenis gardu Induk.

Tabel 2.2. Klasifikasi jenis gardu induk Item / Jenis Pasangan Luar Pasangan Dalam Bawah Tanah

Saluran transmisi yang keluar

Atas tanah Terutama bawah tanah Hanya bawah tanah

A.N. Afandi

Gardu Induk 21

Keselarasan dengan lingkungan

Cocok untuk daerah jalur hijau dan daerah industri

Cocok untuk Daerah Perumahan dan Daerah Industri

Cocok untuk jalan-jalan yang ramai dan banyak gedung tinggi

Pencegahan terhadap gangguan suara

Agak sukar Mudah Mudah

Pencegahan terhadap kebakaran

Mudah Mudah Sukar, perlu hati-hati

Pencegahan terhadap banjir

Sukar didaerah yang rendah

Mudah Sukar, perlu hati-hati

Pencegahan terhadap salju

Sukar dan perlu hati - hati

Tidak perlu Tidak perlu

Pencegahan terhadap debu dan pengotoran garam

Sukar dan prlu hati – hati

Tidak perlu Tidak perlu

Daerah yang diperlukan

Besar Sedang Kecil

Mudah atau sukar dibangun

Mudah Agak sukar Agak sukar

Waktu pembangunan Singkat Agak lama Lama Harga tanah Cocok bila harga

tanah murah Cocok bila harga tanah mahal

Cocok bila harga tanah mahal sekali

Operasi dan pemeliharaan

Mudah Agak sukar Agak sukar

2.6. Peralatan Gardu Induk

Gardu induk dilengkapi dengan fasilitas dan peralatan yang diperlukan sesuai

dengan tujuannya, guna memperlancar sistem kerja dari gardu induk itu sendiri. Sesuai

dengan difinisinya yaitu mengatur, membagi dan menyalurkan. Peralatan utama yang

harus ada pada gardu induk yaitu transformator sebagai pengatur tegangan, busbar untuk

membagi dan peralatan switching sebagai input dan output dalam sistem penyaluran.

Adapun fasilitas utama dan fasilitas lain yang dimiliki gardu induk untuk operasi dan

pemeliharaannya adalah sebagai berikut :

1) Transformator Tenaga, yaitu transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga

listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan

tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan).

Dalam operasi umumnya, trafo-trafo tenaga ditanahkan pada titik netralnya

sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan/proteksi, sebagai contoh

transformator 150/70 kV ditanahkan secara langsung di sisi netral 150 kV, dan

transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan di sisi netral 20 kV nya.

A.N. Afandi

Gardu Induk 22

Transformator yang telah diproduksi terlebih dahulu melalui pengujian sesuai

standar yang telah ditetapkan.

2) Rel (BusBar), yaitu berfungsi untuk menyalurkan dan membagikan tenaga

listrik ke peralatan–peralatan lain didalam suatu gardu induk. Konstruksi dari

busbar bermacam–macam tergantung dari sistem rangkaiannya. Karena busbar

merupakan salah satu peralatan listrik yang penting dan merupakan tempat

saluran transmisi maupun distribusi, maka busbar harus kuat dalam menahan

kawat maupun menahan tegangan tinggi, sehingga dapat menyalurkan atau

membagikan tenaga listrik dengan baik. Bahan–bahan dalam pembuatan busbar

diantaranya :

» Tembaga

Karena bahan ini mempunyai tahanan spesifik yang rendah dan

mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi maka banyak digunakan

untuk bahan busbar terutama pada kapasitas arus yang besar.

» Aluminium

Bahan ini mempunyai spesifikasi yang besar dari pada tembaga.

Sehingga untuk arus yang sama aluminium busbar mempunyai

penampang lebih besar, akan tetapi bahan aluminium lebih ringan dari

pada tembaga. sehingga harga dari aluminium busbar lebih murah dari

pada tembaga. Bahan ini banyak digunakan untuk isolator outdoor pada

tegangan tinggi.

» Besi

Busbar yang menggunakan bahan dari besi biasanya untuk instalasi arus

yang kecil karena harganya cukup murah.

Jenis busbar :

» Hantaran fleksibel yaitu seperti hantaran yang digunakan AMALEC,

AAC yaitu suatu paduan aluminium atau hantaran untuk saluran

transmisi yaitu ASCR.

» Hantaran yang berupa pipa dari CU atau Al. Perlu diperhatiakan disini

untuk rel pembentuk pipa harus dimungkinkan pemuaian karena

A.N. Afandi

Gardu Induk 23

perubahan suhu maka harus ada fleksibel joint dengan demikian rel ini

diikat satu sisi pada isolator tonggaknya sedang lainnya tidak diikat

mati untuk memungkinkan pengembangan atau perekrutan. Untuk

sambungan antar rel ataupun rel dengan transformator diguynakn

dengan kawat anyaman atau pita – pita tembaga.

Konvigurasi busbar :

» Rel Tunggal

Rel tunggal merupakan rel yang paling sederhana dan paling murah,

tetapi tidak luwes dan tidak handal, karena bila perlu mengadakan

pemeliharaan atau ada gangguan atau komponen yang berhubungan

dengan rel tersebut akan terjadi pemadaman. Dengan demikian rel ini

jarang digunakan untuk sistem 66 kV kecuali untuk GI yang kecil dan

tidak penting. Pengamanan rel pada umunya adalah relay Differensial

dan seperti diutarakan diatas adanya gangguan didaerah rel aklan terjadi

pemadaman.

» Rel Ganda (Double Bus)

Rel ganda mempunyai keluwesan dalam operasi dan pemeliharannya.

Supaya rel sistem ini luwes operasinya maka harus ada PMT kopel.

PMT kopel ini digunakan untuk menghubungkan kedua rel atau pada

saat memindah penghantar atau trafo tenaga dari rel satu ke rel dua.

PMT kopel ini harus dimasukan pada saat pemindahan tersebut. Pada

umunya pada keadaan normal kedua PMS dari penghantar atau trafo

tidak dapat dimasukkan kecuali kedua PMS kopel, kedua PMS tersebut

dapat diamsukkan bila PMT kopel masuk. Dengan demikian antara

PMS dan PMT kopel ini biasanya ada interlock. Rel ganda ditinjau dari

sistem proteksi diferensial rel masih kurang luwes mengingat :

— Bila terjadi gangguan disalah satu rel, maka semua penghantar

atau trafo tenaga yang tersambung pada rel tersebut akan terbuka

atau terjadi pemutusan.

A.N. Afandi

Gardu Induk 24

— Pemindahan penghantar atau trafo daya dari rel satu kerel yang

lainnya rangkaian skunder untuk relay differensial bus harus

dipindahkan.

» Rel Gelang

Pada hakekatnya rel gelang tidak mempunyai rel khusus karena rel

yang ada merupakan dari penyulang penghantar. Selama pembukaan

gangguan hanya terjadi disatu tempat dari rel, maka tidak akan terjadi

pemisihan sistem atau pemadaman, sehingga operasinya cukup luwes

disamping itu pada rel gelang tidak memerlukan pengaman rel khusus

karena rel merupakan bagian dari penghantar. Kerugian utama dari

sistem ini adalah untuk perluasan sukar.

» Rel 1,5 PMT

Rel 1,5 PMT merupakan sistem rel yang luwes dalam

pengoperasiannya serta mempunyai keandalan tinggi dan mudah sistem

proteksinya untuk GI 500 kV, 275 kV dan 150 kV yang besar dan

penting umunya digunakan rel 1,5 PMT. Pembebasan atau adanya

gangguan disalah satu rel tidak akan membangkitkan pemutusan atau

satpun dari penyulang, transformator ataupun generator.

3) Pemisah / PMS (Disconnecting Switch/DS), yaitu Saklar Pemisah

(Disconnecting Switch) Merupakan peralatan hubung yang bekerja membuka

atau menutup pada saat tidak berbeban atau pada saat arus yang sangat kecil.

Misalnya arus eksitasi pada trafo daya. Berbeda dengan pemutus daya, saklar

pemisah tidak dilengkapi dengan perlengkapan untuk memadamkan busur api.

Karena itu saklar pemisah tidak dapat memutuskan arus gangguan atau arus

beban. Syarat – syarat yang harus dipenuhi adalah :

» Harus sanggup menahan tegangan nominal sampai tegangan 10% diatas

tegangan nomial.

» Dalam keadaan tertutup mampu menahan momentary current pada waktu

hubung singkat.

A.N. Afandi

Gardu Induk 25

» Dapat menahan timbulnya beban thermis dan daya elektrodinamis yang

timbul pada saat terjadi hubung singkat.

Standar arus nominal yang direkomendasikan oleh IEC adalah : 200, 400, 630,

800, 1250, 1600, 2.000, 2.500, 3.150, 4.000, 5.000, 6.300 Amper. Sedangkan

untuk rating arus pentanahan hubung singkat adalah harga efektif arus hubung

singkat terbesar yang mampu dialirkan pemutus daya dalam periode tertentu.

Rating ini ditentukan berdasarkan hasil studi hubung singkat pada sistem tenaga

listrik dimana saklar pemisah tersebut berada. Standar rating arus hubung

singkat yang diberikan oleh IEC adalah : 8, 10, 12,5, 20, 25, 31,5, 40, 50, 63, 80,

100 Kilo Ampere (kA).

Sehingga untuk menentukan besarnya rating DS berdasarkan besarnya arus

nominal pada saklar pemisah dan berdasarkan arus hubung singkat ketanah

saklar pemisah tersebut. Hal ini dapat dilihat pada tabel berikut:

Klasifikasi Disconnecting Switch (DS)

Sesuai dengan penempatannya, pemisah ini dapat dibedakan atas :

» Pemisah bus yaitu pemisah yang terpasang disisi bus

» Pemisah line yaitu pemisah yang terpasang disisi penghantar

» Pemisah tanah yaitu pemisah yang terpasang pada peralatan untuk

menghubungkan ketanah.

Selain penggolongan berdasarkan penempatannya, pemisah juga dapat

digolongkan berdasarkan posisi penggeraknya. Adapun jenis–jenis pemisah

berdasarkan posisi penggeraknya adalah sebagai berikut :

» Pemisah yangbatang geraknya bergerak disisi penghantar

» Pemisah yang batang geraknya terletak ditengah

» Pamisah yang batang geraknya bergerak keatas (disebut pantograf

umumnya digunakan pada tegangan ekstra tinggi)

» Pemisah yang geraknya bersama–sama PMT

A.N. Afandi

Gardu Induk 26

Tabel 2.3. Cordination rated values for rated voltage

Rated

Voltage

Rated Short-

time Withstand

Current

(rms)(kA)

Rated Peak

Withstand

Current

(kA)

Rated Normal Current

(rms)

24

170

8

12,5

16

25

40

12,5

20

31,5

40

50

20

32

40

63

100

32

50

80

100

125

400

800

630

630

630

1250

1250

1250

1250

1250

1250

1250

1600

1600

1600

1600

1600

1600

2500

2500

2500

2500

2500

2500

4000

3150

3150

3150

Jika dilihat dari cara sistem pengoperasiannya, pemisah juga dapat dibedakan

menjadi :

» Manual untuk sistem 70 kV dan atau 150 kV

» Motor listrik untuk sitem 150 kV

» Pneumatik dengan tekanan udara untuk sistem 150 kV dan 500 kV

Untuk sisi penghantar disamping ada pemisahnya juga ada pemisah

pentanahan, dan cara kerjanya selalu interlock yaitu jika pemisah pentanahan

belum dilepas maka pemisah penghantar tidak dapat dimasukkan. Begitu juga

sebaliknya jika pemisah penghantar belum dilepas maka pemisah pentanhan

tidak dapat dimasukkan.

4) Pemutus Tenaga / PMT (Circuit Breaker/CB), yaitu Circuit Breaker dapat

dioperasikan secara otomatis maupun secara manual dengan waktu pemutusan

atau penyambungan yang tetap sama, sebab faktor ini ditentukan oleh struktur

mekanisme yang menggunakan pegas – pegas. Karena itu circuit breaker dapat

A.N. Afandi

Gardu Induk 27

diopeasikan untuk memutus maupun menghubung rangkaian dalam keadaan

dilalui arus beban atau tidak. Jika terjadi gangguan maka CB akan memutus

rangkaian secara otomatis, untuk operasi ini CB dilengkapi dengan relay–relay.

Fungsi dari masing–masing relay adalah mengaman sistem dari gangguan yang

berbeda–beda macam gangguannya, oleh karena itu diperlukan koordinasi

tersendiri. Syarat–syarat yang harus dipenuhi oleh circuit breaker adalah :

» Pada waktu keadaan tertutup harus mampu dilalui arus dalam waktu yang

panjang.

» Bila dikehendaki, harus dapat membuka dalam keadaan berbeban bila

sedikit terjadi beban lebih.

» Harus dapat memutus secara cepat, arus beban yang mungkin mengalir

bila terjadi hubung singkat pada system.

» Bila kontak dalam keadaan terbuka, celah (gap) harus tahan terhadap

tegangan rangkaian.

» Untuk membebaskan dari sistem, maka pada saat terjadi gangguan harus

segera membuka.

» Harus tahan terhadap arus hubung singkat beberapa saat sampai gangguan

dibebaskan oleh peralatan pengaman lainnya yang dekat dengan

gangguan.

» Harus dapat memutuskan arus yang sangat kecil, seperti arus magnetisasi

transformator atau saluran yang sifatnya induktif atau kapasitif.

» Harus tahan terhadap efek pembusuran pada kontak–kontaknya, gaya

elektrodinamis dan panas yang timbul pada waktu terjadi hubung singkat.

Fungsi utama dari Pemutus/PMT (Circuit Breaker/CB) ialah untuk memutus

atau menghubung rangkaian pada saat sistem tenaga listrik pada keadaan

berbeban atau tidak berbeban serta pada saat terjadi hubung singkat. Dengan

demikian kemampuan pemutus tenaga tergantung dari dua hal yaitu :

» Kemampuan dilalui arus secara kontinyu serta untuk embuka dan

menutupnya.

A.N. Afandi

Gardu Induk 28

» Kemampuan untuk membuka pada saat sistem tersebut pada keadaan

hubung singkat. Hal ini dapat dinyatakan dengan kA atau MVA yang

merupakan perkalian kemampuan membuka arus dengan tegangan

nominal.

Penanaman PMT ditandai dengan madia dimana kedua kontak buka/tutup

berada. Madia ini berfungsi sebagai isolasi kedua kontak dan untuk

memadamkan busur api pada saat pembukaan dan penutupan PMT.

Berdasarkan media pemadaman busur api yang digunakan pada saat terjadi

hubung singkat, PMT dapat dibedakan atas :

» OCB

Pemutus tenaga ini menggunakan minyak sebagai isolasi dan sebagai

pemadap busur api yang terjadi. Sedangkan jenis dari PMT ini ada dua

macam, yaitu :

— Bulk oil, yaitu PMT yang menggunakan banyak minyak

— Small oil, yaitu PMT yang menggunakan sedikit minyak

» PMT SF6

PMT SF6 mengggukan Gas Sulfur Heksa Cloride dengan umus SF6

sebagai bahan isolasi dan sebagai media pemadam busur api. Tekan gas

dari PMT ini pada sistem 70 kV keatas umunya diatas adalah 1 atmosfer

(4 sampai dengan 6 atmosfer). PMT SF6 dapat dinyatakan sebagai

pengembangan OCB, karena pemadaman usr api dengan SF6 lebih efektif

dan tidak terbentuk kotoran yang mengotori gas tersebut. Sekarang

penggunaan OCB semakin berkurang dan diganti dengan PMT SF6.

» VCB (Vacum Circuit Breaker)

Pada PMT jenis ini kedua kontak berada didalam ruang hampa. VCB saat

ini umunya digunakan pada tegagan menengah sampai dengan 70 kV dan

untuk di Indonesia masih jarang digunakan pada sitem 70 kV.

» ACB (Air Blash Circuit Breaker) atau ABB (Air Blash Breaker)

PAda ABB kedua kontak berada diudara biasa dan untuk memadamkan

busur apinya dilakukan dengan menghembuskan udara bertekanan. ABB

banyak digunakan pada sistem 150 kV, 275 kV dan 500 kV.

A.N. Afandi

Gardu Induk 29

Selain jenis PMT diatas masih ada beberapa PMT lagi yang dibedakan

berdasarkan penggunaannya pada sistem penyaluran yaitu PMT Tegangan

Ekstra Tinggi. PMT ini umumnya merupakan PMT SF6 dan PMT jenis ABB

dan pada hakekatnya tabung pemisahnya merupakan tabung PMT tegangan

tinggi yang dipasang seri. Sedang PMT jenis lai adalah PMT Penuptup Balik

yaitu PMT yang menggunakan penutup balik atau recloser. PMT ini sering

digunakan pada sistem tegangan menengah dan tegangan tinggi atau tegangan

ekstra tinggi.

PMT yang dapat digunakan untuk penutup balik adalah ditandai dengan

simbol 0 – 0,3 sec CO – 3 min – CO, artinya open (buka) 0,3 detik baru dapat

menutup (close) dan langsung dapat membuka (open) kemudian waktu

pengisian pegas atau pengembalian tekanan udara atau minyak untuk menutup

(close) dan membuka. PMT untuk tegangan tinggi atau ekstra tinggi setiap fasa

dapat dikontrol sendiri - sendiri atau ketiga fasanya bersama–sama (yang

mengontrol satu dan untuk menggerakkan ketiga fasanya dikopel secara

mekanis). Hal ini dikaitkan dengan penyetelan penutup balik yaitu :

» Penutup balik satu fasa

Pada penutup balik satu fasa jika terjadi gangguan satu fasa, misalnya fasa

R maka relay akan memerintahkan PMT membuka fasa R ini saja,

kemudian menutup kembali. Bila gangguannya temporer pada saat

pemembukaan PMT busur ini akan padam sendiri.

Tetapi bila gangguannya permanent, maka setelah PMT ini menutup relay

akan melihat relai kembali kemudian relai akan memerintahkan membuka

PMT ketiga fasanya kemudian tidak akan menutup kembali. Sedang bila

gangguannya satu fasa atau tiga fasa rel akan memrintahkan PMT

membuka ketiga fasanya dan tidak akan menutup kembali.

» Penutup balik tiga fasa

Pada penutup balik tiga fasa jika terjadi gangguan satu fasa, dua fasa atau

tiga fasa, relai akan memerintahkan PMT untuk membuka ketiga fasanya

dan tidak menutup kembali.

A.N. Afandi

Gardu Induk 30

» Penutup balik satu fasa dan tiga fasa

Pada penyetalan ini merupakan kombinasi dari penutup balik satu fasa dan

tiga fasa, artinya bila terjadi gangguan satu fasa PMT ini akan berfungsi

sebagai PMT penutup balik satu fasa dan jika terjadi gangguan tiga fasa

maka PMT ini akan berfungsi sebagai PMT dengan penutup balik tiga

fasa

» Tanpa penutup balik

Dalam hal ini gangguan satu fasa, dua fasa maupun tiga fasa PMT akan

membuka ketiga fasanya dan tidak akan menutup kembali.

5) Pemutus Beban (Load Break Switch), yaitu pemutus beban untuk memutuskan

atau menghubung rangkaian pada sistem tenaga listrtik pada saat berbeban

ataupun pada saat tidak berbeban. Pada pemutus beban ini tidak didesain untuk

memutuskan arus gangguan. Pemutus beban umunya digunakan untuk jaringan

tegangan menengah . Pada pemutus baban ini terdapat dua kontak yaitu kontak

utama dan kontak bantu. Pada saat masuk kontak bantu masuk terlebih dahulu

kemudian kontak utama dan pada saat keluar kontak utama kelur lebihdahulu

kemudian kontak bantu. Kontak bantu seolah – olah diseri dengan tahanan

sehingga arus yang disalurkan mengecil sehingga ketika membuka busur api

listrik menjadi kecil.

Hubungan rangkaian CB dab DS adalah menempatkan CB diantara dua DS

diamana biasa disebut Draw Able/Draw Out. Pada umumnya hubungan antara

CB dan DS dilaksanakan dengan sistem interlock. Maksud dari interlock ini

adalah agar tidak terjadi salah pengoperasian antara dua buah peralatan ini.

Dengan demikian DS tidak digunakan untuk memutuskan arus beban dan

kerjanya dengan urutan tertentu yaitu pembukaan DS selalu didahului dengan

pembukaan CB dan pada saat penutupan DS ditutup dahulu baru CB. Rating

arus nominal pada saklar pemisah sama dengan pemutus daya jika saklar

pemisah terletak disamping pemutus daya. Jika saklar pemisah befungsi

sebagai pemisah bagian pada rel daya (busbar), maka rating arus nominal

A.N. Afandi

Gardu Induk 31

merupakan harga arus efektif yang dapat dialirkan oleh saklar pemisah secara

terus menerus tanpa menimbulkan gangguan/kerusakan.

Gambar 2.3. Drawout CB / Drawable CB

6) Trafo Arus (Current Transformer / CT), yaitu trafo yang digunakan untuk

mentransformasikan arus primer yang diukur kearus skunder yang masuk meter

atau relai dan sebagai isolais antara sisi primer dengan sisi skunder dimana alat

ukur atau relai dipasang. salah satu skundernya diketanahkan.

Berdasarkan SPLN (IEC 185), pengenal arus primer sesuai dengan arus

yang diukur dapat dikelompokan menjadi tiga jenis yaitu :

» Pengenal arus primer tunggal misalnya 1000/5 A

» Pengenal arus primer ganda misalnya 500 – 1000/5 A

Pada trafo arus ini untuk mengubah pengenal arus primernya adalah

dengan merangkai seri atau pararel rangkaian primernya

» Pengenal arus primer banyak

Adapun trafo arus dengan pengenal arus primer banyak misalnya 1000 – 800 – 400

– 200/5 A ialah dengan satu atau dua lilitan di sisi primer, dengan banyak sadapan

di litan skundernya.

7) Trafo Tegangan (Potensial Transformer/PT) yaitu trafo yang digunakan untuk

menurunkan tegangan primer yang tinggi menjadi tegangan skunder yang lebih

A.N. Afandi

Gardu Induk 32

rendah, sehingga terjangkau oleh kemampuan alat ukur. Nama atau sebutan lain

trafo tegangan pada bahasa Inggris adalah :

» Potensial Transformer (PT)

» Voltage Transformer (VT)

» Potensial Device (PD)

» Coupling Capasitor Potensial device (CCPD)

Konstruksi :

» Berbentuk Transformator (PT, VT)

Kontruksi trafo teganagan pada umunya sama dengan konstruksi pada

trafo daya, hanya saja mempunyai daya yang kecil yaitu beberapa puluh

VA dan mempunyai ketelitian perbandingan transformasi tinggi.

Penyambungan trafo tegangan pada sisi teganga tinggi terdapat 2 macam

yaitu :

— Sisi Primer Dihubungkan antar Fasa

Untuk trafo tegangan dimana sisi primernya dihubungkan antar fase

misalnya fase R – S atau S – T konstruksinya adalah kedua bushingnya

sama dan merupakan bushing sesuai dengan tegangan dimana trafo

tegangan ini dipasang. Tegangan primer adalah tegangan antar fase.

Tegangan pengenal skunder adalah tegangan 100 volt atau 110 volt.

Sebagai contoh trafo tegangan untuk sistem 20 kV adalah 20.000/100 V

atau 22.000/110 V.

— Sisi Primer Dihubungkan antar Fasa dengan tanah

Trafo tegangan jenis ini kontruksinya adalah 1 bushing sesuai dengan

tegangan dimana trafo tegangan ini dipasang sedang bushingnya

lainnya sesuai dengan tegangan rendah atau langsung dihuung dengan

tangki. Tegangan pengenal primer adalah tegangan antar fase/ 3 .

Sedangkan tegangan pengenal skunder adalah 100/ 3 V atau 110/ 3

V. sebagai contoh trfo tegangan untuksistem 30 kV adalah 3000.30 /

3100 / atau

3000.33 /

3110

A.N. Afandi

Gardu Induk 33

» Berbentuk Capasitor Potensial Device (CPD)

Capasitor Potensial Device berbentuk kapasitor seri dan sebagai pembagi

tegangan. CPD ini umumnya digunakan untuk PLC dan untuk pengukuran

tegangan pada sistem tegangan tinggi dan tegangan ekstra tinggi.

» Berbentuk Coupling Capasitor Potensial Device (CCPD)

Merupakan kapasitor sebagai pembagi tegangan dan pada tegangan

menengah disadap dan dimasukkan ketrafo tegangan

Tabel 2.4. Pemilihan faktor tegangan pengenal pada trafo tegangan Faktor

Tegangan

Pengenal

Waktu

Pengenal

Metode Penyambungan Belitan Primer dan Kondisi Pentanahan

Sistem

1,2 Kontinyu Antar fase pada tiap jaringan.antar fase dan tanah tiap jaringan

1,2 Kontinyu

1,5 30 detik Antar fase dan tanah pada sistem pentanahan efektif

1,2 Kontinyu

1,9 30 detik

Antar fase dan tanah pada sistem pentanahan netral non efektif

dengan pemutus gangguan tidak otomatis

1,2 Kontinyu

1,8 8 jam

Antar fase dan tanah pada sistem netral terisolasi tanpa pemutus

gangguan tanah otomatis atau sistem pentanahan kumparan

Petersen tanpa pemutus gangguan tanah otomatis

8) Arester (Lightning Aresster / LA), yaitu memiliki fungsi utama menyalurkan

tegangan surja petir ketanah sehingga tidak merusak alat yang digunakan. Atau

dengan kata lain arrester sebagai pengaman adanya tegangan surja yang

disebabkan sambaran langsung atau tidak langsung dari petir. Arester ini tahan

terhadap tegangan atau surja, tetapi tidak tahan terhadap arus dengan frekuensi

50 Hz. Dengan demikian pada saat menentukan arrester yang digunakan harus

ditinjau arester sebagai pengaman surja, tetapi arrester harus aman terhadap

kenaikan tegangan terhadap frekuensi 50 Hz.

Arester merupakan kunci dalam koordinasi isolasi suatu sistem tenaga

listrik. bila surja datyang kegardu induk, arrester bekerja melepas muatan listrik.

A.N. Afandi

Gardu Induk 34

serta mengurangi tegangan abnormal yang akan mengenai peralatan dalam

gardu induk itu. setelah surja dilepas melaui arrester, arus masih mengalir

karena adanya tegangan sistem dan arus ini disebut arus dinamik atau arus

susulan. Arester harus mempunyai ketahanan thermis yang cukup terhadap arus

susulan dan harus mampu memutuskannya. Persyaratan yang harus dipenuhi

oleh arrester adalah sebagai berikut :

Tegangan percikan dan tegangan pelepasan yaitu tegangan pada terminalnya

pada waktupelepasan harus cukup rendah sehingga dapat diamankan

Arester harus mampu memutuskan arus dinamik dan dapat bekerja terus

seperti semula.

Jadi pada keadaan normal arrester berlaku seagai isolator dan bila timbul

tegangan surja alat ini bersifat sebagai konduktor yang tahanannya relatif

rendah sehingga dapat melewatkan arus yang besarketanah. setelah surja

hilang arrester harus dapat dengan cepat menjadi isolasi.

Sesuai dengan fungsinya arrester dapat melindungi peralatan listrik pada

sistem jaringan terhadap tegangan lebih yang disebabkan oleh petir atau surja

hubung, maka pada umunya arester dipasang pada :

» Tiang tiang dimana terdapat sambungan antara saluran udara dengan

saluran kabel tanah atau percabangan udara tegangan menengah.

» Tiang – tiang yang merupakan titik akhir suatu jaringan

» tiang – tiang dimana terpasang transformator

Untuk tipe–tipe atau jenis arester adalah sebagai berikut :

» Arrester tipe Expultion, Arester tipe ini terdiri dari tabung isolasi yang

mempuyai elektroda disetiap ujungnya dan lubang dischange pada ujung

bawah.

» Arester tipe Valve, Arerster ini terdiri dari dua elemen yaitu, series gap

dan va,ve elemen mertupakan sebuah tahanan yang tidak linear, tahanan

ini mempunyai sifat khusus yaitu tahanan berubah dengan berubahnya

arus (proses ini berlangsung dengan cepat).

A.N. Afandi

Gardu Induk 35

9) Rele Pengaman, yaitu merupakan kunci kelangsungan dari suatu sistem tanaga

maka untuk menjamin keandalan dari sistem tenaga yang bersangkutan, rela

harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

» Cepat bereaksi

Rele harus cepat bereaksi atau bekerja bila sstem mengalami gangguan

ataukerja abnormal. Kecepatan ereaksi dari rele saat rele mulai

merasakan adanya gangguan sampai dengan peleksanaan pelepasan CB

karena komando dari rele tersebut. Waktu bereaksi ini harus diusahakan

secepat mungkin sehinggga dapat menghindarkan dari kerusakan pada

alat serta membatasi daerah yang mengalami gangguan atau kerja

abnormal. Mengingat suatu sistem tenaga mempunyai batas – batas

stabilitas serta kadang – kadang ganggua sistem bersifat sementara.

» Selektif

Yang dimaksud dengan selektif adalah kecermatan pemilihan dalam

pengaman rele, hal ini menyangkut koordinasi pengaman dari sistem

secara keseluruhan. Dengan demikian segala tindakannya akan tepat dan

akiatnya gangguan dapat diatasi menjadi sekcil mungkin.

» Sensitif

Rele harus dapat bekerja dengan kecepatan yang tinggi, artinya harus

cukup sensitive terhadap gangguan didaerahnya meskipun gangguan

tersebut minimum yang selanjutnya memberikan jawaban atau tanggapan.

» Keandalan

Dalam keadaan normal tanpa gangguan, rele tidak boleh bekerja mungkin

dalam waktu berbulan – bulan atau bahkan bertahun – tahun. Tetapi bila

suatu saat ada gangguan , maka rele harus bekerja dan tidak boleh gagal

karena pemadaman akan meluas. Disamping itu juga, rele harus rele harus

dapat dihandalkan bukun hanya rele – relenya saja, tetapi juga komponen

- komponen perangkat proteksinya. Keandalan rele proteksi itu mulai

ditentukan dari rancangan, pengerjaan dan bahan yang digunakan dengan

perawatannya. Oleh karena itu perlu adanya pengujian secara periodic.

A.N. Afandi

Gardu Induk 36

10) Saklar Semi Otomatis (SSO), yaitu saklar semi otomatis digunakan untuk

memberi kenyamanan pada pengguna energi listrik dimana apabila salah satu

saluran ada gangguan maka akan diamankan oleh SSO terdekat tampa

menggangu saluran lain, sehingga pengguna energi listrik lainnya tetap bisa

menggunakan energi listrik.

11) Peralatan Metering yaitu mengukur penerimaan daya dan penyaluran. Daya

yang diterima bisa berasal dari pembangkit tenaga listrik pada gardu induk yang

bersangkutan atau dari gardu induk yang lainnya, oleh karena itu pada gardu

induk perlu dilengkapi dengan peralatan ukur antara lain : Ampere meter, Volt

meter, KWh meter, KVARh meter, Cos φ meter dan Frekuensi meter. Meter

yang dipasang pada gardu induk dibedakan antara lain :

» Pada penghantar : Volt meter, KWh meter, Ampere meter,

KVARhmeter, Cos φ meter dan Frekuensi meter.

» Pada trafo : Volt meter, Ampere meter, KWh meter

» Pada busbar : Volt meter untuk bus I dan bus II

12) Band Trapp dan Coupling Capasitor yaitu merupakan peralatan penting dalam

komunikasi PLS, fungsinya untuk mencegah arus frekuensi tinggi yang dating

dari stasiun lawan atau pancaran stasiun sendiri dan tidak masuk keperalatan

gardu induk. Cara pemasangannya adalah diseri dengan line transmisi tegangan

tinggi. Penempatan line trap dipasang diatas kapasitor voltage transformer

(CVT). Line trap terdiri dari tiga komponen utama yaitu, main coil, arrester,

dan tunning unit. Pada CVT berfungsi sebagai penerus sinyal pembawa

frekuensi tinggi ke konduktor tegangan tinggi. Pada komponen matching unit

(LMO) berfungsi sebagai penghubung peralatan PLC yang berada di ruang dan

yang berada pada switchyard yaitu untuk menyesuaikan karakteristik impedansi

saluran (konduktor) SUTT dan kabel yang terhubung ke PLC menjadi peralatan

PLC dari tegangan dan arus lebih.

A.N. Afandi

Gardu Induk 37

13) Reaktor yaitu digunakan untuk mengkompensir arus kapasitif penghantar.

Besarnya arus kapasitiof penghantar Ic adalah :

Ic = 3 f C V , dimana :

C : kapasitansi penghantar ketanah

V : tegangan antar fase dari sistem

Untuk sistem yang tegangannya makin tinggi, arus kapasitif ini juga

makin besar. Sebagai gambaran untuk sistem 500 kV daya reaktiof yang

disebabkan adaya arus kapasitiofg ini kira – kira 1 MVA/km panjang saluran.

Pengaruh arus kapasitif ini dapat menimbulkan feranti efek ini berkurang

karena bebannya sendiri yang umumnya induktif telah mengkompensi arus

kapasitif ini.

14) Kapasitor Tenaga yaitu digunakan untuk mengkompensir arus induktif atau

yang lebih dikenal dengan kapasitor untuk faktor daya. hal ini karena beban

pada umumnya bersifat induktif, terutama pada beban industri. Disamping

untuk memperbaiki faktor daya juga digunakan untuk memperbaiki tegangan.

Kapasitor tenaga ini pada umumnya digunakan untuk tegangan rendah,

menengah dan tinggi.

15) Netral Grounding Resistor (NGR) yaitu berfungsi untuk memperkecil arus

gangguan hubung singkat 1 fasa ketanah pada sisi skunder transformator. Untuk

trafo 150/20 kV NGR yang digunakan adalah 500 ohm. Fungsinya adalah untuk

menghambat atau membatasi arus gangguan hung singkat satu fasa ketanah

pada sisis skunder trafo. Untuk trafo 150/20 kV dengan R = 500 ohm maka bila

terjadi gangguan satu fasa ketanah maka arus maksimum adalah 23 A (20.000 :

1,73 : 500).

A.N. Afandi

Gardu Induk 38

Gambar 2.4. NGR 20 kV

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa Cel Tegangan Menengah

(Cubicle) adalah sistem switchgear untuk tegangan menengah 20 kV yang

berasal dari output trafo dengan daya 150/20 kV atau 70/20 kV yang

selanjutnya diteruskan kekonsumen melalui penyulang/feeder uyang terhubung

dengan cubicle tersebut. Cubicle ini terdiri dari rangkaian :

PMT Incoming (penyulang masuk)

PMT Outgoing (penyulang keluar)

Bus Sector Teganngan Menengah

Trafo Tegangan

Trafo Arus

Trafo Pemakaian Sendiri

Panel Hubung atau Penyambung (couple) dan Arrester

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 39

3.1 Umum

Tegangan pada generator besar biasanya berkisar antara 13,8 KV dan 24 KV, tetapi

generator besar yang modern teganganya bervariasi antara 18 dan 24 KV, tegangan

dinaikan ke tingkat yang dipakai untuk transmisi yaitu 30KV, 70KV dan 150KV.

Tegangan Ekstra tinggi (Extra high voltage-UHV) adalah 500 KV sampai 765KV.

Keuntungan sistem transmisi dengan tegangan yang lebih tinggi akan menjadi jelas

jika dilihat pada kemampuan transmisi (capability) dari suatu saluran transmisi,

kemampuan ini biasanya dinyatakan dalam MegaVolt Ampere (MVA). Kemampuan

transmisi dari saluran yang sama panjangnya berubah-ubah kira-kira sebanding dengan

kuadrat dari tegangan, kemampuan transmisi dari suatu saluran dengan tegangan tertentu

tidak dapat ditetapkan dengan pasti, karena kemampuan ini masih tergantung lagi pada

batasan-batasan (limit) termal dari penghantar, jatuh tegangan (voltage drop) yang

diperbolehkan, keandalan dan persyaratan-persyaratan kestabilan sistem, yaitu penjagaan

bahwa mesin-mesin pada sistem tersebut tetap berjalan serempak satu terhadap yang lain,

kebanyakan faktor-faktor ini masih tergantung juga terhadap panjangnya saluran.

Saluran transmisi mempunyai empat parameter yang mempengaruhi kemampuanya

untuk berfungsi sebagai bagian dari suatu sistem tenaga yaitu:

• Resistansi

• Induktansi

• Konduktansi

• Kapasitansi

Konduktansi antar penghantar-penghantar atau antar penghantar dan tanah

menyebabkan terjadinya arus bocor pada isolator-isolator dari saluran atas tiang (over

lines) dan yang melalui isolasi dari kabel-kabel karena kebocoran penghantar pada

saluran atas tiang sangat kecil sehingga dapat diabaikan, konduktansi antar penghantar

pada saluran diatas tiang dianggap sama dengan nol. Induktansi adalah sifat rangkaian

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 40

yang menghubungkan tegangan yang diimbaskan oleh perubahan fluk dengan kecepatan

perubahan arus.

3.2 Konfigurasi Jaringan

a. Sistem Radial

Sistem radial adalah sistem yang dihubungkan pada pembangkit tenaga listrik

dengan gardu induk dan kemudian disalurkan ke konsumen (beban) melalui jaringan

distribusi. Keuntungan sistem radial ini adalah sebagai berikut:

Konstruksinya sangat sederhana.

Mudah mengalirkan tenaga listrik dari tempat yang satu ke tempat yang lain.

Serta biaya pembangunannya relatif murah (ekonomis).

Kendala Penyaluran Sistem Radial:

Kontinyuitas penyaluran tenaga listrik kuang andal.

Bila sistem ini digunakan pada daerah yang luas (banyak sistem radial) maka

biayanya menjai mahal.

Gambar 3.1. Sistem radial

b. Sistem Ring (Tertutup)

Sistem ring adalah suatu sistem yang memanfaatkan beberapa gardu induk yang

dapat dihubungkan, sehingga merupakan rangkaian tertutup dan sumber tenaga listriknya

berasal dari satu pusat tenaga listrik. Keuntungan sistem ring ini adalah sebagai berikut:

• Kontinnyuitas penyalurannya cukup baik.

• Sistem perencanaannya tidak begitu rumit.

Kendala Penyaluran Sistem Ring

Pengaturan sulit dilakukan terutama pada gardu induk yang teletak jauh.

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 41

Perhitungan-perhitungan sistem pengamannya lebih sulit dibandingkan

sistem radial.

GIGI

Beban

Beban

PembangkitSaluran transmisi

GI

GI

Beban

Gambar 3.2. Sistem ring

c. Sistem Interkoneksi

Pada sistem interkoneksi ini terdapat beberapa pusat pembangkit tenaga listrik

yang digabungkan melalui jaringan transmisi. Keuntungan sistem interkoneksi adalah

sebagai berikut:

• Dengan penggabungan beberapa pusat pembangkit ini maka kontinyuitas

pelayanannya menjadi sangat andal.

• Pusat pembangkit tersebut tidak perlu bekerja secara optimal.

• Pusat pembangkit dapat saling menyuplai tenaga listrik melalui pusat

pengatur beban (P2B)

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 42

Gambar 3.3. Sistem interkoneksi

3.3 Sistem Tegangan

Sistem tegangan yang digunakan untuk penyaluran daya listrik menggunakan

tegangan 20 KV yang kemudian akan dihilangkan karena ruginya sangat besar diganti

dengan tegangan 70 KV, sampai saat ini sistem tegangan yang dipakai adalah :

a. Sistem Tegangan 70 KV, sistem tegangan ini dipakai pada jaringann transmisi

dengan jarak pendek sampai dengan menengah dengan daya yang kecil sampai

sedang.

b. Sistem Tegangan 150 KV, sistem tegangan ini dipakai pada jaringan transmisi

dengan jarak menengah pada daya atau energi yang cukup besar.

c. Sistem Tegangan 500 KV, sistem tegangan ini digunakan untuk menghubungkan

pusat-pusat pembangki tenaga listrik yang berkapasitas besar dan khususnya untuk

interkoneksi tenaga listrik.

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 43

3.4 Komponen dan Peralatan Pengaman Sistem Transmisi

a. Pemutus Tenaga (PMT)

Berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan arus / daya listrik sesuai dengan

ratingnya.

• PMT dapat di operasikan dari :

• Supervisory

• Remotr yaitu dari kontrol panel

• Lokal yaitu do BOX mekanik PMT nya sendiri

Gambar 3.4. Pemutus tenaga

b. Pemisah (PMS)

Berfungsi sebagai alat untuk menyatakan secara visual bahwa suatu peralatan listrik

sedah bebas/terpisah dari tegangan kerja. Dengan kata lain untuk memisahkan bagian

yang bertegangan dengan yang tidak bertegangan,oleh karena iu pemisah tidak boleh di

masukkan atau di keluarkan dalam keadaan berbeban .Sesuai dengan penempatannya,

maka jenis pemisah dapat di bedakan antara lain :

• Pemisah bus yaitu yang terpasang di sisi bus

• Pemisah line yaitu pemisah yang terpasang di sisi penhantar

• Pemisah tanah yaitu pemisah yang terpasang pada peralatan untuk menghubungkan

ke tanah.

Berdasarkan tenaga penggerak pemisah, dibedakan menjadi dua yaitu :

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 44

• Manual di engkol atau denagn luas

• Motor

Hal-hal yang perlu di perhatikan pada PMS adalah :

• Posisi kontak (pisau PMS)

• Terminal-terminal konduktor

• Isolator

Gambar 3.5. Disconnecting switch

c. Current Transformer (CT)

Berfungsi sebagai alat untuk menurunkan besaran arus dari sisi primer ke sisi

sekunder dari nilai yang besar ke nilai yang rendah dn juga untuk mengisolasi bagian

yang bertegangan tinggi sehingga besaran-besaran yang di ukur berada pada sisi

sekunder (tegangan rendah). Alat – alat ukur yang ada pada sisi primer :

• Ampere meter

• MW

• MVAR

• KWH

Gambar 3.6. Current transformer

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 45

d. PT (Potential Transformer) atau Trafo Tegangan

Berfungsi sebagai alat untuk menurunkan besaran tegangan dari sisi primer ke sisi

sekunder dan juga untuk mengisolasi bagian yang bertegangan tinggi sehingga besaran

yang di ukur berada pada sisi sekunder (tegangan rendah) dan sebagai standarisasi untuk

memasukkan pada alat ukur MV,MVAR,KWH maupun sistem proteksi distance relay

dan open delta untuk directional ground relay. Untuk sistem 150 KV PT terpasang pada

sisi bus 150 KV yaitu bus A dan B. Sedangkan perbandingan Transformasinya primer

150KV/V3 sekunder 110/V3 volt.

e. Lightning Arrester (LA)

LA berfungsi sebagai alat proteksi bagi peralatan listrik terhadap tegangan

lebih,yang di sebabkan oleh petir atau surja hubung (switching surge). Hal-hal yang perlu

di perhatikan pada LA :

• Counter

• Terminal konduktor

• Isolator

Gambar 3.7. Lightning arrester

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 46

f. Line Trap (wave trap)

Line trap merupakan peralatan penting dalam komunikasi PLC fungsinya untuk

mencegah arus frekuensi tinggi yang datang dari stasiun lawan atau pancaran stasiun

sendiri tidak masuk ke peralatan Gardu Induk. Cara pemasangannya secara seri dengan

line transmisi tegangan tinggi. Penempatan line trap di pasang di atas Capasitor Voltage

Transformer (CVT). Line trap terdiri dari tiga komponen yaitu :

• Koil utama

• Arrester

• Tunning unit

Pada CVT (Capacitive Voltage Transformer) berfungsi sebagai penerus signal

pembawa frekuensi tinggi ke konduktor tegangan tinggi. Pada komponen LMU (Line

Matching Unit) berfungsi sebagai penghubung peralatan PLC yang berada di ruangan dan

yang di switchyard yaitu untuk menyesuaikan karakteristik impedansi saluran

(konduktor) SUTT dan kabel coaxial yang terhubung ke PLC, menjaga peralatan PLC

dari tegangan dan arus lebih.

Gambar 3.8. Wave trap

g. Transformer Daya / Tenaga

Trafo tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk

menyalurkan daya/tenaga listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya.

Bagian-bagian trafo ini terdiri atas main tank di dalamnya terdapat inti besi dengan

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 47

kumparan trafo berminyak minyak trafo, OLTC terdapat rangkaian-rangkaian dari

kumparan trafo yang dapat di pindahkan dari tap rendah sampai pada tap tinggi dengan

menggunakan switch diverter yang di gerakkan oleh drive shaft, bushing sisi tegangan

tinggi dan sisi tegangan rendah, konservator untuk menampung pemuaian minyak trafo.

Gambar 3.9. Transformator daya

h. Sistem Proteksi

Pada system proteksi transmisi menggunakan beberapa relay, yaitu relay mekanis

(proteksi utama) : Bucholz, tekanan lebih dan temperature, relay mekanis (alarm): oil

level, relay elektrik (proteksi utama) : differential dan restricth eart fault, dan relay

elektrik (proteksi backup/bantu) : OCR, ground fault dan over voltage

Terminal Box, fungsinya adalah sebgai terminal untuk sistem proteksi,

mekanis pada trafo dan control pada pengaturan tap changer juga sebagai

terminal supply AC dan DC.Kemudian dari terminal box tersebut di tarik ke

panel kontrol.

Relay Temperatur, relay ini mendeteksi kenaikan temperatur belitan

primer/sekunder dan minyak, biasa di sebut winding temperatur dan oil

temperatur. Relay ini berfungsi untuk merasakan kenaikan temperatur di

dalam trafo.

Relay Bucholz, relay bucholz di pasang pada pipa dari main tank ke

konservator atau dari OLTC ke konservator tergantung design trafonya

apakah di keduanya pipa tersebut di pasang relay bucholz. Relay ini gunanya

untuk mengamankan trafo dari gangguan internal trafo yang menimbulkan gas

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 48

dimana gas tersebut timbul akibat adanya hubung singkat di dalam trafo atau

akibat busur api di dalam trafo.

Cara kerja sistem pendinginan, yaitu minyak di dalam trafo di alirkan kepada

sirip-sirip atau radiator dan apabila temperatur sudah tinggi misanya 60°C

maka relay temperatur akan bekerja untuk menggerakkan kipas/fan,pada saat

minyak mengalir pada radiator maka suhu panas minyak akan turun dan

minyak tersebut kembali di alirkan ke dalam tanki trafo.

Relay Sudden Pressure, yaitu relay ini di pasang pada main tank dan OLTC

tergantung design trafonya fungsinya untuk mengamankan trafo apabila

terjadi gangguan internal dimana gangguan ini menimbulkan tekanan yang

tinggi secara tiba-tiba di dalam trafo.

i. NGR

NGR di pasang pada sisi sekunder trafo.fungsinya untuk menghambat atau

memperkecil arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada sisi sekunder trafo.

Gambar 3.10. Neutral ground resistor

j. Penghantar Untuk Transmisi

Penghantar yang dipakai pada sistem transmisi meliputi penghantar tembaga,

penghantar tembaga berinti baja, penghantar alumunium berinti baja, penghantar tembaga

cadmium dan penghantar baja. Penghantar yang banyak dipakai adalah tembaga dan

alumunium , tetapi kedua bahan ini kuat tariknya tidak besar .

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 49

a) Penghantar tembaga, penghantar tembaga baik pejal maupun berlilit dan

berongga dipakai dalam sistem transmisi . Ada beberapa macam kawat

tembaga sebagai berikut :

• Kawat tembaga tarikan (hard drawn copper wire), banyak dipakai sebagai

saluran transmisi saluran udara .Meskipun kuat tariknya tidak tinggi ,

tetapi daya hantarnya baik sekali.

• Kawat tembaga berlapis (coated copper wire), sebagai bahan pelindung

dapat dipakai timah putih (tin) ,timbal (lead) atau perak (silver).

• Kawat tembaga campuran (copper alloy wire), kawat ini dapat dipakai

dari loyang atau tembaga tarikan .

b). Penghantar Alumunium, alumunium sangat rapuh tetapi ringan meskipun

kemampuan menghantar arus kurang baik . Kawat penghantar Alumunium

terdiri dari :

AAC (All Alumunium Conductor), kawat penghantar yang seluruhnya

terbuat dari alumunium.

AAAC (All Alumunium Alloy Conductor), kawat penghantar yang

seluruhnya terbuat dari campuran Alumunium.

ACSR (Alumunium Conductor Steel Rainforced), kawat penghantar

Alumunium yang berinti kawat baja .

ACAR (Alumunium Conductor Alloy Rainforced), kawat penghantar

Alumunium yang diperkuat dengan logam campuran.

Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat Alumunium digunakan

campuran Alumunium.Untuk saluran Transmisi tegangan tinggi dimana jarak

antara dua tiang transmisi / menara ratusan meter dibutuhkan daya tarik yang

kuat / tinggi, oleh karena itu digunakan kawat penghantar ACSR.

Kawat penghantar tembaga mempunyai kelebihan bila dibandingkan

dengan kawat penghantar alumunium yaitu konduktifitas dan kuat tariknya

lebih tinggi , namun juga mempunyai kekurangan yaitu untuk besar tahanan

yang sama ,tembaga lebih berat dari pada Alumunium dan juga lebih

A.N. Afandi

Sistem Transmisi 50

mahal.Akibatnya kawat penghantar alumunium telah menggantikan

kedudukan tembaga.

c). Penghantar Baja, kawat Baja mempunyai kuat tarik yang besar dipakai untuk

gawang yang besar atau sebagai kawat tanah .Biasanya digalvanis untuk

mencegah berkarat. Macam-macam kawat baja:

Baja untuk gawang yang besar digalvani dan kawat tanah. Kawat baja

berlapis tembaga (copper clad steel), kuat tarik besar, juga untuk

gawang besar dan kawat tanah.

Kawat baja berlapis aluminium (aluminium clad steel) mempunyai

kuat tarik besar, hantarannya lebih jelek daripada kawat baja berlapis

tembaga, tetapi lebih ringan. Biasanya dipakai untuk gawang besar dan

kawat tanah.

k. Menara/Tiang Transmisi

Menara baja untuk saluran transmisi dibagi menurut bentuk dan sifat

konstruksinya

yaitu :

Menara persegi, jenis ini banyak digunakan untuk transmisi jenis ganda (double).

Menara persegi panjang sama bagian atas dan bagian bawahnya, banyak

digunakan untuk saluran tunggal dan saluran banyak (multi circuit).

Menara jenis korset, mempunyai konstruksi sempit dibagian tengahnya, dan

biasanya digunakan untuk saluran tegangan tinggi rangkaian tunggal (single

circuit) serta untuk gawang (span) yang lebar.

Menara gantry, digunakan bila saluran menyebrangi jalan, kereta api, jalan raya

serta sungai / kanal-kanal air.

Menara rotasi, adalah menara yang bagian atasnya diputar 45 diatas bagian

bawahnya.

Menara MC, menara ini terbuat dari pipa-pipa baja yang diisi beton.

Menara bertali, mempunyai konstruksi berengsel yang menunjang beban

mekanisnya dengan kawat-kawat penahan (stay wires).

A.N. Afandi

Menejemen Beban 51

3.1. Umum

Saat ini energi listrik merupakan salah satu kebutuhan dasar,. kebutuhan

energi tumbuh dan berkembang dengan pesat sejalan dengan pertumbuhan

penduduk dan meningkatnya pembangunan. Listrik merupakan energi sekunder

yang sekaligus dapat dikonversikan dalam bentuk pemakaian energi akhir yang

berupa cahaya, panas dan gerak. Energi listrik merupakan energi yang relatif

murah dan bersih. Karena itu di masa depan kebutuhan akan energi listrik akan

terus meningkat. Oleh karena itu menuntut dilakukan pengelolaan secara benar.

Manajemen energi harus lebih diartikan sebagai usaha untuk menaikkan efisiensi

penggunaan energi. Salah satu cara upaya untuk menghemat penggunaan energi,

terutama energi listrik, adalah dengan mengendalikan beban pada sisi permintaan.

Konsep ini dikenal dengan konsep Demand side management (DSM). Demand

Side Management (DSM) adalah suatu kegiatan terencana yang dilakukan untuk

mempengaruhi pola konsumsi pelanggan sehingga memperbaiki kurva beban.

Adapun manfaat yang dapat dipetik dengan penerapan DSM adalah : menghemat

listrik pelanggan, mengurangi laju konsumsi energi, mengurangi beban puncak

tanpa mengurangi kepentingan konsumen, menunda investasi pembangkit listrik

baru, danmenekan dampak negatif terhadap lingkungan

3.2. Kebutuhan Energi

. Energi listrik merupakan energi yang relatif murah dan bersih, karena itu

di masa depan kebutuhan akan energi listrik akan terus meningkat. Tantangan

yang amat penting bagi pemilik sumber daya alam adalah bagaimana memperoleh

manfaat yang sebesar-besarnya dan selama-lamanya dari sumber daya yang

dimilikinya. Oleh karena itu, sumberdaya alam harus dikelola sebaik-baiknya agar

dapat memberikan kenikmatan untuk masa kini dan juga menjamin kehidupan

bangsa di masa depan. Sumber daya alam harus dikelola sedemikian rupa

A.N. Afandi

Menejemen Beban 52

sehingga sumber daya alam yang tidak terbarukan perlu digunakan sehemat dan

selama mungkin dan sumber daya terbarukan harus dijaga agar kemampuannya

untuk memperbarui diri selalu terpelihara. Dengan demikian sumber daya alam

tersebut fungsinya dapat selalu terpelihara sepanjang masa.

Konservasi energi tidak hanya bertujuan menghemat energi, akan tetapi

sekaligus juga memperkecil dampak negatif terhadap lingkungan. Inti dari strategi

konservasi energi adalah bagaimana mengekploitasi, mengalokasikan, dan

menggunakan sumber daya energi seefektif dan seefisien mungkin ditinjau dari

total sistem. Sehingga strategi tersebut perlu diikuti dengan teknik dan strategi

implementasinya maupun nonteknis, meliputi produsen energi, produsen mesin

dan peralatan, konsumen energi, pemakai mesin dan peralatan serta kesiapan

masyarakat. Penggunaan dan pemeliharaan sumber energi di masa depan akan

sangat ditentukan oleh faktor sebagai berikut:

• Ketersediaan sumber energi dan usaha melestarikannya;

• Kemampuan manusia untuk menguasai dan mengelola energi

• Ketersediaan dana untuk pengembangan sumber energi;

• Kemampuan mengatasi lingkungan.

Dengan adanya fakta hubungan yang cukup nyata antara konsumsi energi

dan produk domestik bruto suatu masyarakat, harus menyadarkan akan

penggunaan energi secara tepat dan berdaya guna tinggi untuk mendorong

meningkatnya kegiatan ekonomi yang lebih sehat. Oleh karena itu untuk

menggunakan sumberdaya energi dilihat dari kepentingan kemanusiaan jangka

panjang perlu suatu kebijaksanaan dan strategi. Salah satu strategi penting dalam

kebijaksanaan energi adalah manajemen energi. Manajemen energi harus lebih

diartikan sebagai usaha untuk menaikkan efisiensi penggunaan energi. Salah satu

cara upaya untuk menghemat penggunaan energi, terutama energi listrik, adalah

dengan mengendalikan beban pada sisi permintaan

3.3. Demand Side Management (DSM)

Pengertian dari demand side management adalah manajemen atau

pengelolaan dari sisi permintaan. Dalam kaitannya dengan manajemen energi

A.N. Afandi

Menejemen Beban 53

terutama energi listrik konsep demand side management adalah suatu konsep

pengendalian beban melalui pengaturan dari sisi pelanggannya sebagai upaya

penghematan penggunaan tenaga listrik. Konsep DSM tersebut di atas

dimunculkan dengan beberapa pendekatan, yaitu : pelanggan menghemat

pemakaian tenaga listrik, mempertahankan blok tarif progresif bagi tarif rumah

tangga, dan mendorong upaya peak-clipping.

Gambar 4.1. Keterkaitan demand/load dengan pembangkit & ekonomi

Demand side management pada dasarnya merupakan usaha untuk

penghematan pemakaian energi dan usaha mengurangi pemborosan

biaya/finansial terhadap konsumsi energi (dalam hal ini energi listrik). Usaha-

usaha tersebut tidak dapat dilakukan secara sepihak, tetapi sangat terkait dengan

semua infrastruktur yang ada, mengingat pengelolaan energi listrik tidak berdiri

sendiri. Dengan demikian usaha untuk menangani energi listrik atau perencanaan,

pengelolaan dan semua kebijakan sangat terkait dengan lainnya. Secara umum

untuk menentukan demand atau kebutuhan akan terkait dengan

kapasitas/perencanaan dan pemilihan pembangkit yang ada, sehingga mampu

menanggung semua jenis kebutuhan beban (demand) yang memerlukan.

Survei Energi Primer

Hidro Migas Coal Geo-Th

Proyek hidro Proyek thermal

Optimalisasi (Pembangkit/Transmisi)

• Sistem • Demand

Kriteria Cadangan

Pinalti Ekonomi

Pembangkit

Demand

Ramalan Demand

Pertumbuhan Ekonomi

Ekonomi

Analisis Investasi dan

Rencana Kebutuhan/Demand

A.N. Afandi

Menejemen Beban 54

3.4. Management Commitment

Management commitment merupakan upaya kesungguhan jajaran

menejemen untuk mengelola energi (dalam hal ini energi listrik), termasuk juga

pada sisi beban/demand. Dengan demikian semua menejemen harus beban-benar

mengerti fungsinya dalam upaya mengelola energi listrik secara efektif dan efisien.

Upaya tersebut harus disadari semua pengelola (pegawai) mulai dari tingkat

menejemen atas hingga bawah/operasional, sehingga tidak terjadi pemborosan

biaya dan pembuangan energi listrik.

Gambar 4.2. Komitem menejemen mengelola beban/demand

Untuk menunjang management commitment dapat dilakukan langkah dengan

cara sebagai berikut:

1. Inisiasi, yaitu merupakan kesungguhan semua anggota menejemen untuk

mengelola energi (termasuk di pembangkit, saluran dan beban), mampu

berkoordinasi secara baik dengan bagian yang lain dan dapat

mengintegrasikan semua fasilitas yang ada.

2. Analisis dan audit, yaitu merupakan evaluasi secara keuangan penggunaan

energi (sebelumnya, sekarang, akan datang), serta audit energi pada semua

peralatan (rugi daya, efisiensi, maintenance dan penggagtian), dan mampu

mensimulasikan/menganalisis.

3. Penerapan, yaitu merupakan operasional menejemen untuk mengatur

penggunaan energi listrik pada beban/demand dan menentukan investasi,

Management

Inisiasi

Analisis/Audit

Penerapan

Perencanaan

Pengawasan/Koordinasi

Pengendalian Proses

Demand/Beban

A.N. Afandi

Menejemen Beban 55

serta menentukan nilai balik modal/untung. Sehingga tujuan tercapai dan

tidak terjadi pemborosan keuangan atau pembuangan energi yang

berlebihan.

Selanjutnya untuk mendukung hal tersebut, dapat dilakukan pengawasan

dan pengendalian terhadap pemanfaatan energi listrik di beban, yaitu dapat

dilakukan dengan tahap sebagai berikut:

a. Perencanaan, dilakukan dengan berkoordinasi & perkiraan untuk jangka

pendek, jangka menengah dan jangka panjang, terhadap ketersediaan

sumber energi listrik dan kebutuan beban.

b. Pengawasan dan korodianasi, dilakukan untuk menjamin terlaksananya

proses penyaluran ke beban dan terpenuhinya kebutuhan energi listrik

pada pemakai.

c. Pengendalian proses., dilakukan dengan pengukuran terhadap penggunaan

energi listrik pada semua beban, untuk menentukan kerugian dan energi

listrik yang digunakan agar efiesn.

3.5. Status Peralatan Pada Demand Side

Strategi pengelolaan pada sisi beban (Demand Side Management)

merupakan upaya penghematan energi di pemakai, yaitu khususnya pada beban

perumahan dan industri. Untuk melaksanakan hal tersebut dapat dilakukan dengan

cara pengukuran energi yang digunakan setiap peralatan, memodifikasi untuk

peningkatan efisiensi, penggunaan alat-alat yang baik dan pengurangan rugi daya.

Tetapi penting juga dievaluasi untuk menentukan kondisi peralatan yang

perlu/harus digunakan (layak, kritis, gagal) agar penghematan energi dapat

dilakukan secara optimal.

A.N. Afandi

Menejemen Beban 56

Gambar 4.3. Evaluasi peralatan

3.6. Perkiraan Demand Side

Pengelolaan pada sisi beban (Demand Side Management) juga mencakup

perkembangannya, yaitu harus memperhitungkan pertambahan kebutuhan dimasa

datang. Dengan demikian harus diprediksikan kebutuhan dimasa mendatanag

untuk jangkan pendek (1-5 tahun), jangka menengah (5-10 thaun) dan jangka

panjang (> 10 tahun). Begitu juga untuk ramalan kebutuhan yang sifatnya

operasional (hari, minggu, bulan) yang mencakup beban dasar, beban menengah

dan beban puncak.

Selanjutnya mengingat perkembangan ekonomi dan pertumbuhan jumlah

penduduk terus bertambah, maka dalam demand side management juga harus

memikirkan kebutuhan energi listrik dimasa mendatang dengan tepat. Sehingga

setiap perkembangan dan pertambahan beban yang ada mampu dilayani oleh

pembangkit dengan mutu dan keandalan, serta efisiensi yang tinggi. Oleh karena

itu, yang harus diperkirakan bukan hanya kebutuhan operasional beban (dasar,

menengah, puncak), tetapi juga kebutuhan secara keseluruhan dimasa mendatang

dengan mempertimbangkan perkembangan dan pertumbuhan pada sektor

kependudukan dan sektor industri.

Menejemen Beban Industri Menejemen

Total Energi Terpakai Total Energi Terpakai

Evaluasi dan Uji Peralatan

Layak Kritis Gagal

Pakai Terus

Perbaiki Efisiensi

Ganti Baru

A.N. Afandi

Menejemen Beban 57

Gambar 4.4. Pelayanan kebutuhan beban

Gambar 4.5. Tahapan perkiraan beban

Supply Side

PLTP

PLTG

PLTA

PLTU

PLTU BB

PLTU Gas

Demand Side

Beban Puncak

Beban Menengah

Beban Dasar

Penduduk (Perumahan

Pelanggan

Konsumsi

Pendapatan

Industri

Pelanggan = f (penduduk)

Konsumsi = f (pendapatan)

Konsumsi

Pendapatan

Konsumsi = f (pendapatan)

Proyeksi pertumbuhan: Penduduk, Pelanggan, Pendapatan

Pertumbuan pelanggan

Pertumbuan konsumsi

Perkiraan Konsumsi Perumahan

Perkiraan Konsumsi Industri

PerkiraanTotal

PermahanIndustri

Sektor Industri

Pertumbuhan

Proyeksi pertumbuhan

A.N. Afandi

Menejemen Beban 58

3.7. Strategi dan Program DSM

Pemanfaatan energi di industri dan rumah tangga dapat dikelompokkan

menjadi 6 kategori, yaitu:

1. Penerangan yang mencakup interior, exterior, alami, dan buatan.

2. Sistem HVAC (heating, ventilation, air conditioning).

3. Motor dan peralatan kendali.

4. Peralatan Proses.

5. Peralatan listrik yang lain seperti transformtor, kontaktor, penghantar, dan

saklar, dsb.

6. Building shell (infiltrasi termal, penyekatan, dan transmisi).

Program DSM dimaksudkan untuk mengendalikan beban dari sisi pelanggan,

dalam hal ini untuk industri dan rumah tangga, sebagai upaya penghematan

penggunaan tenaga listrik. Ada beberapa cara atau metode yang dapat dilakukan

untuk menghemat tenaga listrik, yaitu:

1. Housekeeping Measures. Penghematan energi dapat dilakukan dengan

melakukan operasi dan pemeliharaan yang lebih baik, seperti: mematikan

peralatan yang tidak dipakai, mematikan lampu yang tidak terpakai,

meningkatkan manajemen permintaan listrik, menghilangkan kebocoran

uap, udara bertekanan, dan panas. Pelumasan mesin yang baik,

pembersihan dan penggantian filter yang tepat, dan penggantian dan

pembersihan sistem penerangan (lampu) secara periodik akan dapat

menghasilkan pemanfaatan energi yang optimal untuk fasilitas yang ada.

2. Equipment and process modifications. Modifikasi peralatan dan proses ini

dapat diterapkan baik untuk peralatan yang sudah ada (retrofitting)

maupun peralatan baru. Sebagai contoh adalah penggunaan komponen-

komponen yang lebih efisien dan tahan lama, mengimplementasikan

konsep desain yang lebih baru dan efisien, atau mengganti proses yang

telah ada dengan suatu proses yang membutuhkan energi yang lebih

sedikit.

3. Better utilization of equipment. Hal ini dapat dilakukan dengan pengujian

secara hati-hati terhadap proses produksi, penjadwalan, dan operasi.

A.N. Afandi

Menejemen Beban 59

Meningkatkan efisiensi suatu industri dapat dilakukan dengan urutan

operasi proses yang tepat, penyusunan kembali jadwal penggunaan

peralatan proses untuk suatu periode operasi yang kontinu untuk

meminimalkan rugi-rugi pada saat start, dan sebagainya.

4. Reduction of losses in the building shell. Mengurangi rugi-rugi panas

dapat dilakukan dengan menambah penyekatan, pintu yang tertutup,

mengurangi gas buang, dan sebagainya.

Inti dari konsep DSM adalah melakukan manajemen beban. Manajemen

beban adalah mengontrol penggunaan tenaga listrik dengan mengurangi atau

mengoptimalkan tingkat dan besarnya penggunaan tenaga listrik agar penggunaan

tenaga listrik lebih efisien. Dalam menerapkan konsep DSM diperlukan

pengetahuan dan pemahaman tentang tingkat utilitas, audit dan pengukuran energi,

serta pengetahuan dasar tentang proses dan beban yang akan dikontrol. Langkah

yang harus dilakukan dalam melakukan manajemen beban pertama-tama adalah

melakukan pengukuran dan audit energi pada sistem dan kemudian menentukan

beban-beban listrik yang mana yang dapat direduksi dan dikelola.

Penggunaan energi untuk industri dan dalam rumah tangga kebanyakan

untuk memenuhi kebutuhan penerangan, pengkondisian udara, proses produksi,

menyiapkan makanan, mandi mencuci, serta pemeliharaan. Konservasi energi di

sektor ini dapat dilakukan dengan cara menggunakan lampu-lampu, mesin-mesin

dan peralatan yang lebih efisien dan hemat energi, serta memperbaiki proses

produksi yang lebih efisien.

Bagi rumah tangga yang bisa melakukan penghematan listrik berarti akan

mengurangi biaya yang dikeluarkan untuk membayar rekening listrik. Dengan

pengurangan biaya rekening listrik berarti akan mengurangi anggaran pengeluaran

rumah tangga. Dengan demikian anggaran tersebut dapat dimanfaatkan untuk

memenuhi kebutuhan yang lain atau ditabung. Dengan demikian penghematan

listrik akan meningkatkan kesejahteraan rumah tangga.

Bagi industri atau perusahaan yang bisa melakukan penghematan dalam

penggunaan energi, berarti mereka dapat menekan harga produksi atau biaya

operasional dalam hal penggunaan energi, baik energi primer maupun energi

A.N. Afandi

Menejemen Beban 60

sekunder seperti listrik. Keberhasilan dalam menekan jumlah penggunaan energi,

apalagi bila harga energi tidak diberikan subsidi, maka dapat menekan harga

produksi sehingga punya daya saing yang kuat. Pada gilirannya, pasaran produksi

tersebut akan meningkat. Akhirnya, keuntungan yang diperoleh lebih besar

dibandingkan dengan perusahaan yang tidak melakukan upaya penghematan

dalam penggunaan energi.

Upaya lain untuk mendorong implementasi konservasi energi adalah

melalui sistem insentif dan penghargaan. Hasil produksi peralatan atau mesin

yang telah teruji dan dinyatakan paling hemat energi dikenai pajak yang sangat

ringan sehingga dapat menekan harga jual. Pada gilirannya masyarakat akan

banyak menggunakan peralatan atau mesin tersebut karena hemat dalam

penggunaan energi dan harganya relatif murah.

Penerapan DSM tersebut akan memberikan manfaat yang berarti baik bagi

masyarakat sebagai pengguna energi listrik, perusahaan penyedia listrik maupun

bagi pemerintah dan untuk kepentingan nasional. Adapun manfaat yang dapat

dipetik dengan penerapan DSM adalah

1. Menghemat rekening listrik pelanggan.

2. Mngurangi laju konsumsi energi nasional.

3. Mengurangi beban puncak tanpa mengurangi kepentingan

konsumen.

4. Menunda investasi pembangkit listrik baru.

5. Menekan dampak negatif terhadap lingkungan (mengurangi polusi).

A.N. Afandi

Jaringan Listrik Nasional 61

5.1. Umum

Dewasa ini energi listrik semakin penting bagi industri dan kehidupan

sehari-hari, baik di negara maju ataupun di negara berkembang. Umumnya energi

listrik dibangkitkan di pusat-pusat pembangkit, seperti PLTA, PLTU atau lainnya.

Sedangkan pemakai atau beban biasanya terletak jauh dari pusat pembangkit,

sehingga untuk memanfaatkan energi listrik yang telah dibangkitkan diperlukan

saluran atau jaringan. Oleh karena itu, untuk menunjang proses penyaluran energi

listrik tersebut, struktur sistem tenaga listrik disusun oleh tiga bagian utama, yaitu

pusat pembangkit, sistem transmisi dan sistem distribusi. Sistem distribusi dan

pusat pembangkit dihubungkan melalui sistem transmisi untuk menyalurkan

energi listrik yang akan dipakai beban, sedangkan beban tersambung pada

jaringan distribusi, sehingga energi listrik yang telah dibangkitkan dapat

digunakan oleh pemakai atau beban.

Penyaluran energi listrik menuntut kualitas yang baik dan terjamin

kelangsungannya, tanpa terjadi pemadaman atau dengan pemadaman yang sekecil

mungkin. Pelayanan dan penyalurannya harus memiliki keandalan yang tinggi,

dan dilain sisi proses penyaluran energi listrik tersebut juga harus efisien dengan

biaya yang seminimal mungkin, namun beban atau pemakai tetap mendapat

supply energi listrik secara kontinyu, andal, ekonomis dan aman. Untuk mencapai

hal tersebut, pengoperasian sistem tenaga listrik mencakup tiga hal penting, yaitu

perencanaan operasi, pengendalian operasi dan evaluasi operasi.

5.2. Jangkauan Jaringan Listrik Nasional

Daerah pelayanan jaringan listrik secara nasional dibagi menjadi lima

regional, yaitu: Jawa-Bali, Sumatera, Kalimantan, Sulawesi, dan Nusa Tenggara-

Maluku-Papua dengan ruang lingkup sebagai berikut :

Sistem Jawa Bali, yaitu mencakup daerah-daerah di pulau Jawa, Madura

dan Bali, dilayani oleh Unit Pelayanan Sistem Jawa-Bali yang meliputi

A.N. Afandi


Jawa Barat dan Banten, DKI Jakarta & Tangerang, Jawa Tengah dan DI

Yogyakarta, Jawa Timur dan Bali.

Sistem Sumatera, yaitu mencakup Pulau Sumatera dan sekitarnya seperti

Riau Kepulauan, Batam, Bangka, Belitung, Nias. Sistem ini dilayani oleh

Sistem Sumatera yang meliputi Wilayah Nanggroe Aceh Darussalam

(sebelum Tsunami, saat ini dalam recovery), Sumatera Utara, Sumatera

Barat, Riau, Sumatera Selatan-Jambi-Bengkulu, dan Bangka-Belitung.

Sistem Kalimantan, yaitu mencakup Pulau Kalimantan yang terdiri dari

empat provinsi. Sistem ini dilayani oleh Sistem Kelistrikan yang meliputi

Kalimantan Barat, Kalimantan Selatan dan Tengah, Kalimantan Timur,

dan termasuk Pulau Tarakan.

Sistem Sulawesi, yaitu mencakup daerah-daerah di pulau Sulawesi,

dilayani oleh Sistem Kelistrikan Sulawesi yang meliputi Sulawesi Utara-

Tengah-Gorontalo dan Sulawesi Selatan-Tenggara-Barat.

Sistem Nusa Tenggara, yaitu mencakup Pelayanan Kelistrikan di

kepulauan Nusa Tenggara dilaksanakan untuk Nusa Tenggara Barat dan

Nusa Tenggara Timur.

Sistem Maluku dan Papua, yaitu mencakup daerah-daerah di provinsi

Maluku dan Maluku Utara serta provinsi Papua dilayani oleh Sistem

Kelistrikan di bawah Maluku dan Maluku Utara, dan Papua.

5.3. Pertumbuhan Beban

Pertumbuhan beban puncak sistem Jawa Bali 5 (lima) tahun terakhir dapat

dilihat seperti pada tabel 5.1. Pada tahun 2003, meskipun kendala transmisi 500

kV Paiton - Kediri - Klaten telah diselesaikan, namun pertumbuhan beban tetap

dikendalikan untuk menghindari terjadinya pemadaman pada tahun 2004 dan

2005 akibat keterlambatan penyelesaian PLTU Tanjung Jati B, 2 x 660 MW, yang

selanjutnya disebut pertumbuhan dengan skenario terbatas.

Dalam kurun waktu lima tahun terakhir, Sistem Kelistrikan di Luar Jawa

Bali mengalami pertumbuhan beban puncak rata-rata 10,8%. Pertumbuhan yang

tertinggi adalah Sistem Sumatera yang tumbuh 10,8% kemudian Sistem

Kalimantan rata-rata 10,7%. Seperti halnya Sistem Jawa Bali, pertumbuhan beban

masih dikendalikan akibat keterbatasan pasokan dari unit pembangkit yang ada.

A.N. Afandi


Tabel 4.1. Pertumbuhan beban listrik

5.3. Kondisi Pembangkit

Sampai tahun 2005, kapasitas terpasang sistem Jawa Bali sebesar 19.514

MW, di Sumatera sebesar 3.305 MW, dan di sistem lainnya jumlahnya sebesar

2.268 MW. Tambahan kapasitas di tahun 2004 di sistem Jawa Bali hanya

diperoleh setelah beroperasinya PLTG Muara Tawar 6 x 145 MW. Dengan

demikian pada tahun 2005, kondisi pembangkitan sistem Jawa Bali masih dalam

keadaan cukup (reserve margin sistem masih 32%).

Tabel 5.2. Kapasitas terpasang pembangkit Jawa Bali

Kapasitas terpasang pembangkit yang tersebar di sistem Luar Jawa Bali

pada saat ini sebesar 5,573 MW.Dengan daya terpasang sebesar 5.573 MW, daya

mampu pembangkit hanya sekitar 4.000 MW atau 71% dari kapasitas terpasang.

Hal ini disebabkan oleh karena sistem pembangkitan tersebut masih didominasi

PLTD sebesar 2.445 MW (sekitar 44%) dan sekitar 1.500 MW PLTD tersebut

telah berusia 13 lebih dari 10 tahun. Pembangkit milik swasta yang telah

beroperasi hanya di sistem Sulselra sebesar 195 MW terdiri atas PLTGU

A.N. Afandi


Sengkang 135 MW dan PLTD Pare-pare 60 MW. Dengan demikian kapasitas

terpasang total menjadi 5.768 MW dan daya mampu sekitar 4.100 MW.

Total beban puncak dari seluruh sistem kelistrikan Luar Jawa Bali, sekitar

4.300 MW pada tahun 2005. Jika dibandingkan beban puncak dengan daya

mampu pembangkit pada saat ini tanpa mempertimbangkan cadangan, maka telah

terjadi kekurangan sekitar 200 MW.

Tabel 5.3. Kapasitas terpasang pembangkit di luar Jawa bali

5.4. Perkiraan Kebutuhan Energi Listrik

Proyeksi pertumbuhan ekonomi selama periode 2006 - 2009 menggunakan

angka yang dikeluarkan oleh Bappenas, sedangkan untuk periode 2010 - 2015

diasumsikan tumbuh 7,1%, sehingga proyeksi ekonomi tumbuh rata-rata sebesar

7,0% per tahun. Dengan asumsi tersebut, proyeksi kebutuhan energi listrik

mengalami peningkatan yaitu dari 113,8 TWh tahun 2006 menjadi 239,5 TWh

tahun 2015 atau tumbuh rata-rata sebesar 8,5% per tahun. Sedangkan proyeksi

beban puncak sebesar 21.316 MW pada tahun 2006 meningkat menjadi 43.694

MW pada tahun 2015 atau tumbuh rata-rata sebesar 8,1% per tahun.

A.N. Afandi


Proyeksi pelanggan pada tahun 2006 adalah sebesar 36,12 juta pelanggan

dan meningkat menjadi 57,19 juta pelanggan pada tahun 2015 atau tumbuh rata-

rata sebesar 5,2% per tahun dan jumlahnya bertambah rata-rata sebesar 2,28 juta

per tahun. Penambahan pelanggan tersebut akan meningkatkan rasio elektrifikasi

dari 60,1% tahun 2006 menjadi 77,3% pada tahun 2015. Proyeksi penduduk

mengalami peningkatan yaitu dari 221,6 Juta tahun 2006 menjadi 246,8 Juta tahun

2015.

Pada periode 2006-2015 kebutuhan listrik sistem Jawa-Bali meningkat

dari 89,9 TWh menjadi 174,4 TWh atau tumbuh rata-rata sebesar 7,6% per tahun

dan luar Jawa-Bali meningkat dari 23,8 TWh menjadi 65,1 TWh atau tumbuh

rata-rata sebesar 11,6% per tahun.

Tabel 5.4. Perkiraan kebutuhan listrik

5.5. Pengembangan Pembangkit Sistem Jawa Bali

Sampai tahun 2008, penambahan kapasitas pembangkit terdiri dari

pembangkit yang dalam tahap pembangunan (on going project) yaitu PLTGU

Cilegon 740 MW, PLTGU Pemaron 50 MW dan PLTU swasta Tanjung Jati B 2 x

660 MW (1320 MW) dan PLTU Cilacap 2 x 300 MW (600 MW), beberapa

proyek yang sudah pasti pendanaannya (committed project) dari JBIC yaitu

PLTGU Muara Tawar 225 MW, PLTGU Muara Karang 720 MW dan PLTGU

Priok 720 MW, dan rencana PLTGU Muara Tawar Blok 2 Add On (GT : 145

MW, ST : 225 MW), Closed Cycle untuk PLTGU Muara Tawar unit #3 dan #4

A.N. Afandi


pada tahun 2008 sebesar 520 MW serta proyek IPP pembangkit panas bumi dan

PLTGU Anyer 380 MW.

Tabel 5.5. Kebutuhan pembangkit Jawa Bali (MW)

Selain proyek pembangkit yang akan beroperasi seperti disebutkan

sebelumnya, untuk memenuhi kriteria keandalan dan pertumbuhan kebutuhan

tenaga listrik, masih diperlukan tambahan kapasitas pembangkit yaitu mulai tahun

2009. Untuk kebutuhan di atas tahun 2009, disusun skenario pengembangan

dengan mempertimbangkan PLTU Batu Bara 600 MW dan PLTGU kelas 750

MW sebagai opsi untuk mengisi kebutuhan pembangkit pemikul beban dasar.

Pada skenario ini, pengembangan PLTGU kelas 750 MW ini dibatasi hanya 5

blok sesuai rencana PLN untuk membangun LNG Receiving Terminal and

Regasification Plant di Cilegon.

5.6. Pengembangan Pembangkit di Luar Sistem Jawa Bali

Untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik sampai dengan tahun 2015

diperlukan tambahan kapasitas pembangkit sebesar 13.489 MW (termasuk

committed & ongoing projects). Tambahan kapasitas tersebut dapat dibedakan

menjadi 3 (tiga) kategori yaitu:

- Ongoing : 1.122 MW

- Committed : 894 MW

- Rencana :11.473 MW

Di sistem Sumatera, direncanakan penambahan kapasitas pembangkit

antara lain terdiri atas 700 MW proyek PLN yang sedang dalam pelaksanaan,

A.N. Afandi


antara lain PLTA Musi 3 x 70 MW, PLTA Renun 82 MW, PLTU Tarahan #3, #4:

2 x 100 MW, dan PLTU Labuhan Angin 2 x 100 MW. Selain itu, beberapa proyek

swasta seperti PLTP Sarulla 2 x 55 MW, PLTU Tarahan #1, #2: 2 x 100 MW

direncanakan beroperasi pada tahun 2010.

Di sistem Kalimantan, dalam kurun waktu lima tahun ke depan sampai

dengan tahun 2010, sistem Kalimantan memerlukan tambahan kapasitas

pembangkit sebesar 1.080 MW yang terdiri dari PLTU 535 MW, PLTGU 300

MW, dan PLTG pemikul beban puncak 205 MW. Untuk daerah terpencil,

penambahan pembangkit PLTD masih perlu dilakukan terutama untuk daerah

yang tidak mempunyai sumber energi setempat. Sedangkan untuk daerah krisis

harus dilakukan penyewaan PLTD sehingga investasi PLTD sudah tidak

direncanakan lagi. Untuk menambah kapasitas pembangkit di sistem Sulawesi

dalam kurun waktu sepuluh tahun mendatang, direncanakan akan dibangun PLTP

2 x 20 MW, PLTU Batubara 4 x 100 MW, PLTA Bilibili 20 MW, PLTA skala

besar 600 MW, PLTGU 60 MW dan beberapa PLTU Batubara skala kecil serta

PLTD untuk daerah-daerah isolated.

Tabel 5.6. Kebutuhan pembangkit di luar Jawa Bali (MW)

Di sistem Nusa Tenggara, rencana penambahan pembangkit diarahkan

kepada pembangkit non BBM karena secara finansial pembangkit ber-BBM

berbiaya sangat tinggi yang berakibat pada biaya pokok penyediaan (BPP).

Dengan potensi sumber energi terbarukan yang cukup banyak di Nusa Tenggara

maka potensi energi air dan panasbumi akan dikedepankan dalam perencanaan

penyediaan tenaga listrik di daerah ini. Di Nusa Tenggara Barat akan

A.N. Afandi


dikembangkan PLTP Sembalun berkapasitas 20 MW, PLTP Hu’u 10 MW,

kemudian PLTM Santong 0,85 MW dan PLTA Brangbeh yang berkapasitas 30

MW. Pengembangan pembangkit tersebut akan dimulai dengan studi kelayakan

pada tahun 2006 dan direncanakan pembangunannya dapat dimulai dua tahun

kemudian. Untuk memenuhi kebutuhan pasokan sebelum pembangkit energi

terbarukan dibangun, di sistem Nusa Tenggara Barat akan dibangun PLTU

Batubara skala kecil 2 x 7 MW di Sumbawa dan skala menengah 2 x 25 MW di

Lombok. Seiring dengan kebutuhan pasokan listrik di Nusa Tenggara Timur,

pengembangan potensi energi terbarukan panas bumi di Mataloko 1 x 2,5 MW

dan PLTP Ulumbu #1: 1 x 5 MW dan PLTP Ulumbu #2: 2 x 3 MW akan dimulai

pada tahun 2006. Pengembangan potensi minihidro dan tenaga angin juga

direncanakan untuk memenuhi kebutuhan pasokan. Untuk sistem yang masih

terisolasi di Nusa Tenggara dan tidak mempunyai potensi energi non BBM maka

dengan terpaksa untuk mempertahankan pasokan, pembangkit-pembangkit ber-

BBM tidak dapat dihindari.

Kebutuhan pasokan listrik di Maluku & Maluku Utara diperkirakan

tumbuh rata-rata 11,2% per tahun dalam kurun waktu 10 tahun ke depan,

sedangkan sistem Papua akan tumbuh sekitar 7,7% per tahun. Untuk memenuhi

pertumbuhan tersebut, pembangkit-pembangkit ber-BBM diperkirakan masih

akan mendominasi sistem pembangkitan di kedua sistem kelistrikan ini. Potensi

energi terbarukan yang cukup besar belum dapat dikembangkan karena alasan

ekonomi, di samping itu terdapat pula potensi gas di Papua, dan panasbumi di

Maluku. Walaupun demikian, sesuai dengan kriteria perencanaan pembangkit,

antara lain mengurangi konsumsi BBM, di sistem Maluku direncanakan untuk

mengembangkan PLTP Tulehu 10 MW, PLTA Isal-Seram 10 MW pada tahun

2010. Di samping itu, pembangkit skala kecil berbahan bakar batubara

berkapasitas 7 MW tiap unit akan dibangun oleh swasta masing-masing di sistem

Ternate, dan sistem Ambon. Unit pertama akan beroperasi mulai tahun 2006

hingga berjumlah 9 unit sampai tahun 2015.

Di sistem Papua, dalam sepuluh tahun mendatang akan dibangun

pembangkit non BBM, antara lain PLTA Genyem 19,2 MW direncanakan

beroperasi pada tahun 2008, PLTM Amai 1 MW pada tahun 2007, PLTU

A.N. Afandi


Batubara Jayapura 15 MW pada tahun 2009, dan tambahan 3 x 10 MW berturut-

turut pada tahun 2011, 2013, dan 2015.

5.7. Pengembangan Jeringan Listrik

Pengembangan saluran transmisi, secara umum diarahkan kepada

tercapainya keseimbangan antara kapasitas pembangkitan dan permintaan daya

secara efisien. Di samping itu juga sebagai usaha untuk mengatasi bottleneck

penyaluran, perbaikan tegangan pelayanan dan fleksibilitas operasi pada

subsistem yang dipakai untuk manuver antar subsistem.

Pengembangan transmisi di Jawa diarahkan untuk terpenuhinya penyaluran dari

pembangkit besar yang akan dibangun dan untuk keekonomian perencanaan

transmisi diarahkan kepada tercapainya transfer yang minimum antar region

melalui penyeimbangan pasokan dan beban di masing-masing region. Untuk itu

lokasi-lokasi pembangkit diarahkan sedemikian hingga keseimbangan tersebut

dapat dicapai.

Pengembangan sistem penyaluran di sistem Jawa Bali untuk 10 tahun ke

depan tidak banyak merubah topologi jaringan yang merupakan hasil dari

program yang sedang berjalan saat ini. Pengembangan sistem penyaluran terutama

disebabkan oleh kelompok sistem growth dan debottlenecking. Khususnya

pengembangan sistem 500 kV di Jawa-Bali, tidak ada perubahan yang berarti

sesudah beroperasinya jalur 500 kV bagian selatan.

Pembangunan cross-link 500 kV Jawa ke Bali adalah untuk

mengantisipasi pertumbuhan beban di Bali, juga untuk menghindari pembebanan

lebih pada trafo interbus di GITET Paiton yang sebagian bebannya sebagai

pasokan ke sub sistem Bali melalui sistem tegangan 150 kV. Dengan adanya

rencana ini, pasokan ke sub sistem Bali dari sub sistem Jawa akan lebih andal dan

kendala penyaluran 150 kV ke sub sistem Bali yang selama ini sering muncul

dapat teratasi.

Dalam rangka interkoneksi Jawa Sumatera, beberapa hal yang perlu

mendapat perhatian khusus adalah:

ROW yang kemungkinan besar akan menimbulkan gejolak sosial di

masyarakat.

A.N. Afandi


Titik sambung di sistem Jawa Bali hal ini untuk meminimalkan dampak

yang timbul di sistem Jawa Bali.

Pengembangan GI 150 kV didasarkan pada hasil Capacity Balance GI.

Dimaksud dengan pengembangan tidak hanya rencana pembangunan GI baru,

namun termasuk juga penambahan kapasitas trafo GI.

Gambar 5.1. Peta jaringan Transmisi Banten, DKI Jakarta, Jawa Barat

Tabel 5.7. Bus di Banten

A.N. Afandi


Tabel 5.8. Bus di DKI

Tabel 5.9. Bus di DKI (lanjutan)


A.N. Afandi



Tabel 5.12. Bus di Jawa Barat

Tabel 5.13. Bus di Jawa Barat (lanjutan)

A.N. Afandi




A.N. Afandi


Gambar 5.2. Peta jaringan Transmisi Jawa Tengah dan DIY

Tabel 5.18. Bus di Jawa Tengah

A.N. Afandi


Tabel 5.19. Bus di Jawa Tengah (lanjutan)



A.N. Afandi


Tabel 5.22. Bus di DI Yogyakarta

Gambar 5.3. Peta jaringan Transmisi Jawa Timur dan Bali

Tabel 5.22. Bus di DI Yogyakarta

A.N. Afandi


Tabel 5.23. Bus di Jawa Timur (lanjutan)



A.N. Afandi





A.N. Afandi


Tabel 2.29. Bus di Bali

Pengembangan transmisi di Sumatera diarahkan kepada terbangunnya

jaringan grid Sumatera yang lebih kuat yang akan menginterkoneksikan seluruh

pulau Sumatera di mana pembangkit-pembangkit besar non-BBM, PLTU mulut

tambang, PLTGU gas, PLTA dan PLTP skala menengah ke atas tersambung ke

grid, dan grid dapat mencapai pusat-pusat beban ibukota provinsi dan kota-kota

lainnya yang relative besar terutama yang saat ini masih dipasok oleh pembangkit

isolated yang berbahan bakar BBM.

Untuk lebih menjamin sekuritas pasokan jangka panjang dan

mempersiapkan interkoneksi dengan semenanjung Malaysia di masa yang akan

datang, pengembangan sistem Sumatera diarahkan kepada penguatan sistem di

bagian tengah dan utara yang saat ini kapasitas pasokannya relatif tidak seimbang

karena masih kurangnya pembangkit di daerah tersebur. Untuk tercapainya

keseimbangan pasokan dan beban serta untuk memperkuat sistem Sumatera, maka

dalam rencana jangka menengah dan panjang perlu lebih memprioritaskan

penambahan pembangkit di Sumatera bagian tengah dan utara.

Untuk pengembangan transmisi di pulau lainnya diarahkan untuk

memperluas grid dengan menyambung kota-kota yang saat ini dipasok oleh

pembangkit isolated berbahan bakar BBM, terutama yang bebannya sudah di atas

5 atau 10 MW sesuai dengan keekonomiannya. Pembangunan transmisi dan gardu

induk ke kota-kota yang relatif kecil bebannya diarahkan untuk dibangun dengan

standar konstruksi yang relative murah yaitu penggunaan jaringan dengan tiang

beton dan gardu induk yang sederhana sesuai dengan kebutuhan utama dan

tercapainya factor safety.

A.N. Afandi


Pembangunan gardu induk baru (500 kV, 275 kV, 150 kV dan 70 kV), diarahkan

kepada konsep operasi tanpa adanya operator 24 jam (unman-GITO) sehingga

penentuan lokasi GI dilakukan atas pertimbangan keekonomian biaya

pembangunan Fasilitas Sistem Transmisi (TT), biaya pembebasan tanah, biaya

pembangunan fasilitas Sistem Distribusi (TM) dan harus disepakati bersama

antara unit pengelola Sistem Distribusi dan Unit pengelola Sistem Transmisi

Pemilihan teknologi: jenis menara transmisi, penggunaan tiang (untuk 70 kV),

jenis saluran, (SUTT, SKTT), perlengkapan (pemutus, pengukuran dan proteksi)

dilakukan oleh manajemen unit atas analisis dan pertimbangan keekonomian

jangka panjang.

Dengan program yang sedang berjalan, secara umum pengembangan

sistem transmisi hingga tahun 2015 tidak akan banyak mengubah topologi

jaringan. Pengembangan lebih banyak dilakukan untuk memenuhi pertumbuhan

dalam bentuk penambahan kapasitas trafo. Pengembangan untuk meningkatkan

reliability dan debottlenecking hanya terdapat di beberapa sistem, antara lain

rencana pembangunan sirkit kedua pada beberapa ruas transmisi di sistem

Sumbagut, sistem Kaltim, Suluttenggo dan Kalsel.

Program interkoneksi dengan tegangan 275 kV di Sumatera diasumsikan

terjadi pada tahun 2008, namun masih perlu disimulasi dengan load flow analysis.

Selain itu terdapat pembangunan beberapa gardu induk dan transmisi 150 kV

untuk mengambil alih beban dari pembangkit diesel ke system interkoneksi

(dedieselisasi), yaitu di sistem Sumbar-Riau, Sumbagsel, Kalimantan dan

Sulawesi. Rencana pengembangan sistem penyaluran hingga tahun 2015

diproyeksikan sebesar 15.415 MVA untuk pengembangan Gardu Induk (275 kV,

150 kV dan 70 kV) serta 15.075 kms pengembangan jaringan transmisi.

A.N. Afandi


Gambar 5.4. Peta jaringan Transmisi NAD (sebelum Tsunami)

Tabel 2.30. Bus di NAD (sebelum Tsunami)

Gambar 5.5. Peta jaringan Transmisi Sumatra Utara

A.N. Afandi


Tabel 2.30. Bus di Sumatra Utara

Gambar 5.6. Peta jaringan Transmisi Sumatra Barat & Riau

Tabel 2.31. Bus di Sumatra Barat & Riau

A.N. Afandi


Tabel 2.32. Bus di Sumatra Barat & Riau (lanjutan)

Gambar 5.7. Peta jaringan Transmisi Sumatra Selatan & Lampung

Tabel 2.33. Bus di Sumatra Barat

A.N. Afandi


Tabel 2.34. Bus di Bengkulu

Tabel 2.35. Bus di Jambi

Tabel 2.36. Bus di Bengkulu

Gambar 5.8. Peta jaringan Transmisi Batam

A.N. Afandi


Tabel 2.37. Bus di Batam

Gambar 5.9. Peta jaringan Transmisi Kalimantan Barat

Tabel 2.38. Bus di Kalimantan Barat

Gambar 5.9. Peta jaringan Transmisi Kalimantan Tengah

A.N. Afandi


Tabel 2.39. Bus di Kalimantan Tengah

Tabel 2.40. Bus di Kalimantan Selatan

Tabel 2.41. Bus di Kalimantan Timur

Gambar 5.10. Peta jaringan Transmisi Sulawesi Utara

A.N. Afandi


Tabel 2.41. Bus di Sulawesi Utara

Gambar 5.11. Peta jaringan Transmisi Sulawesi Selatan

Tabel 2.42. Bus di Sulawesi Selatan

A.N. Afandi


Tabel 2.43. Bus di Sulawesi Selatan (lanjutan)

A.N. Afandi

Potensi Energi Primer 90

6.1. Umum

Selama lima tahun terakhir, konsumsi energi primer untuk pembangkitan

tenaga listrik meningkat rata-rata 14,7% per tahun untuk BBM, 6,7% untuk Gas

dan 6,0% untuk Batubara. Mulai dari tahun 2002 terjadi penurunan suplai gas, hal

ini dikompensasi dengan konsumsi BBM. Peningkatan konsumsi energi seiring

dengan pertumbuhan kebutuhan listrik. Konsumsi batubara terus meningkat,

sedangkan konsumsi gas alam pertumbuhannya lamban karena infrastrukturnya

belum tersedia cukup untuk memenuhi kebutuhan sistem pembangkitan. Sumber

inefisiensi yang paling dominan saat ini adalah fuel-mix yang terjebak untuk

membakar minyak agar pertumbuhan beban dapat dipenuhi sehingga dalam tahun

2005 komposisi pembangkitan kWh berdasarkan bahan bakar adalah BBM 36%,

batubara 31%, gas alam 21%, air 9% dan panas bumi 3%.

Gambar 6.1. Konsumsi bahan bakar

Untuk mewujudkan sasaran tersebut saat ini dilakukan pengembangan

beberapa pembangkit non BBM seperti PLTA Musi, PLTU Sibolga, PLTU

Tarahan, PLTU Cilegon, PLTU Cilacap, PLTU Tanjung Jati B, PLTP Lahendong

A.N. Afandi


yang akan menurunkan konsumsi BBM dan biaya untuk membangkitkan energi

listrik. Di samping itu usaha konversi pemakaian BBM ke gas terus

dikembangkan dengan menambah kontrak gas alam yang baru, pengembangan

pembangkit panas bumi di Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara Timur dan Sulawesi

Utara juga dikembangkan. Pembangunan pembangkit berbahan bakar BBM

(PLTD) tidak dikembangkan lagi dan diganti dengan PLTU Batubara skala kecil.

Pembangunan LNG Terminal di Cilegon dan pipa penyaluran dimaksudkan untuk

menjaga security of supply dari gas alam untuk pembangkit-pembangkit besar di

Jawa di masa depan.

6.2. Potensi Energi

6.2.1 Batubara

Dengan mengacu kepada RUKN 2005, potensi batubara di Indonesia

sebesar 57.842 juta ton yang tersebar terutama di Kalimantan sebesar 30.167 juta

ton dan di Sumatera sebesar 27.390 juta ton. Pembangunan pembangkit listrik

berbahan bakar batubara di seluruh Indonesia dalam kurun waktu 10 tahun ke

depan diperkirakan sebesar 23.000 MW. Sekitar 30,0% dari kapasitas tersebut

adalah pembangkit mulut tambang yang akan memanfaatkan batubara berkalori

rendah.

Dengan kenaikan harga minyak dunia ada kecenderungan kenaikan harga

batu bara di pasar international yang berpengaruh kepada harga batubara domestic.

Mengingat cadangan batubara kalori rendah (low rank coal) cukup besar dan tidak

kompetitif untuk di ekspor maka untuk mendapatkan harga energi primer yang

lebih murah pemenuhan batubara untuk pembangkit-pembangkit PLTU skala

menengah dan besar diarahkan menggunakan low rank coal yang diperkirakan

harganya tidak berpengaruh harga international.

Adapun strategi penggunaan low rank coal adalah sebagai berikut :

1. untuk Sumatera yang cadangan batubaranya umumnya berada di

pedalaman dan batu bara ini sulit untuk di transportasi ke Jawa (pusat

beban) akan dimanfaatkan untuk PLTU mulut tambang yang akan

memasok jaringan Sumatera dan sebagian Jawa melalui interkoneksi

Sumatera-Jawa. Untuk mendapatkan harga pokok yang lebih rendah dan

A.N. Afandi


menghindari resiko jangka panjang kenaikan harga batubara agar

pembangunan PLTU mulut tambang diadakan dalam suatu single entity.

2. untuk batubara Kalimantan yang transportasinya relatif lebih mudah, low

rank coal nya dimanfaatkan untuk memasok PLTU skala besar di Jawa-

Bali dan PLTU-PLTU skala menengah di luar Jawa-Bali sesuai dengan

keekonomiannya.

Pembangkit-pembangkit berbahan bakar batubara dirancang untuk memikul

beban dasar karena harga bahan bakar ini relatif paling rendah dibandingkan harga

bahan bakar fosil lainnya. Namun demikian kendala yang dihadapi adalah dampak

emisi yang akan ditimbulkan oleh pembakaran batubara kepada lingkungan di

sekitar pusat pembangkit sehingga pengembangan pembangkit listrik berbahan

bakar batubara perlu mendapat perhatian khusus untuk mengurangi dampak

terhadap lingkungan.

6.2.2 Gas Alam

Potensi gas alam di Indonesia diperkirakan sebesar 170.31 TCF yang

tersebar terutama di kepulauan Natuna (Riau Kepulauan) sebesar 52.081 bcf,

Sumatera Selatan 14.260 bcf, dan di Kalimantan Timur sebesar 31.814 bcf serta

Tangguh di Irian Jaya yang diperkirakan setara dengan cadangan di Natuna.

Kebutuhan akan gas alam untuk pembangkitan tenaga listrik terkendala oleh

belum siapnya sarana transmisi gas alam dari sumber-sumbernya ke pusat

pembangkit yang sebagian besar berlokasi di pulau Jawa.

Pada dasarnya pembangkit-pembangkit berbahan bakar gas alam ini

dioperasikan untuk memikul beban menengah. Klausal pada beberapa kontrak

pasokan gas alam beberapa pembangkit dioperasikan untuk berkontribusi mengisi

beban dasar. Konsumsi domestik yang diperkirakan 42% dari produksi, untuk

keperluan pembangkit tenaga listrik baru mencapai 6,6%. Mengingat gas alam

merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan maka dalam kurun waktu 10

tahun mendatang akan dibangun sebesar 4.700 MW PLTG pemikul beban puncak

dan 7.000 MW PLTGU berbahan bakar gas alam. Untuk luar Jawa potensi gas

marjinal cukup banyak yang dapat dimanfaatkan untuk mengembangkan

A.N. Afandi


pembangkit skala kecil. Pemanfaatan LNG diarahkan untuk menjaga security of

supply dan pengendalian harga gas bagi pembangkit-pembangkit di jawa serta

untuk mengatasi keterlambatan pembangunan pembangkit batubara pemikul

beban dasar (base load) dengan membangun PLTG yang masa pembangunannya

relatif singkat.

6.2.3 Energi Terbarukan

Mengacu kepada beberapa penelitian yang telah dilakukan oleh berbagai

pihak, pada tahun 2004, potensi energi terbarukan untuk pembangkitan tenaga

listrik cukup besar, antara lain panas bumi 27.140 MW, tenaga air 75.000 MW,

biomassa sebesar 49.810 MW, dan energi alternatif lainnya seperti tenaga

matahari, angin, dan ombak. Besarnya potensi dan pemanfaatan energi terbarukan.

Potensi panas bumi yang sekitar 27 GW tersebut dan tersebar di 150 lokasi,

merupakan 40% potensi dunia. Dari potensi tersebut baru sekitar 804 MW atau

sekitar 3% yang sudah direalisasikan. Penyebaran lokasi sumber panasbumi antara

lain yang terbesar di Sumatera, Jawa, Sulawesi, dan Nusa Tenggara.

Pengembangan panas bumi akan terus dilakukan sesuai dengan kebijakan

pemerintah yang tertuang dalam Roadmap Pengembangan Panas bumi dimana

dinyatakan bahwa pada tahun 2013 kapasitas pembangkit listrik panas bumi harus

mencapai 3.800 MW.

Pengembangan panas bumi diarahkan kepada lapangan yang biaya

produksinya kompetitif (dibawah marginal). Untuk memperoleh harga beli yang

lebih baik dan waktu pengembangan yang lebih pendek, diharapkan panas bumi

dapat dikembangkan secara total project (uap dan listrik oleh satu pengembang).

Air yang potensinya sangat besar untuk pembangkitan tenaga listrik

pemanfaatannya masih rendah, yaitu sekitar 5% sampai dengan tahun 2004. Papua

merupakan daerah yang potensi tenaga airnya terbesar, yaitu sekitar 24 GW

namun belum dapat dimanfaatkan secara optimal karena masalah lokasi yang jauh

dari pusat beban.

A.N. Afandi


6.2.4 Nuklir

Dalam perencanaan penambahan pembangkit dalam 10 tahun ke depan

belum mengindikasikan pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) terpilih sebagai

pembangkit untuk memenuhi kebutuhan. Hal ini lebih disebabkan tidak

bersaingnya PLTN dengan jenis pembangkit lainnya. Namun demikian dengan

meningkatnya harga BBM dalam satu tahun terakhir dan belum siapnya sarana

penyaluran gas alam maka pemilihan PLTN sebagai alternatif dalam memenuhi

kebutuhan listrik Indonesia perlu diperhatikan.

A.N. Afandi

Sistem Informasi SCADA 95

7.1. Umum

Berbagai persoalan teknis menyebabkan tenaga listrik hanya dibangkitkan

pada tempat-tempat tertentu, sedangkan pemakai atau pelanggan tenaga listrik

tersebar di berbagai tempat. Hal ini mengakibatkan penyampaian tenaga listrik

dari tempat dibangkitkannya sampai ke tempat pelanggan memerlukan berbagai

penanganan teknis. Tenaga listrik dibangkitkan dalam Pusat-Pusat listrik seperti

PLTA, PLTU, PLTG, PLTP, dan PLTD, dinaikkan tegangannya oleh

transformator penaik tegangan (step up transformer) yang ada di Pusat Listrik,

kemudian disalurkan melalui saluran transmisi.

Sebagian besar saluran transmisi tegangan tinggi mempunyai tegangan 66

KV, 150 KV, dan 500 KV. Khusus untuk tegangan 500 KV dalam praktek saat ini

disebut tegangan ekstra tinggi. Saluran transmisi yang digunakan ada dua jenis,

yaitu saluran udara dan kabel tanah. Harga saluran udara jauh lebih murah

daripada kabel tanah, oleh karena itu saluran transmisi saluran udara lebih banyak

digunakan Walaupun saluran udara jauh lebih murah dibandingkan kabel tanah,

namun saluran udara lebih mudah terganggu, misalnya karena petir, kena pohon,

dan lain-lain.

Tenaga listrik yang disalurkan oleh saluran transmisi selanjutnya

diturunkan tegangannya di Gardu Induk (GI) oleh transformator penurun tegangan

(step down transformer) menjadi tegangan menengah atau disebut juga tegangan

distribusi primer. Tegangan distribusi primer yang digunakan adalah 20 KV, 12

KV, dan 6 KV. Kecenderungan saat ini menunjukkan bahwa tegangan distribusi

primer yang berkembang adalah 20 KV. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui

jaringan distribusi primer, kemudian tegangan tenaga listrik diturunkan dalam

gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah yaitu 380/220 volt atau 220/127

volt. Tenaga listrik dengan tegangan rendah ini kemudian disalurkan ke rumah-

rumah pelanggan melalui sambungan rumah.

A.N. Afandi


Pelanggan-pelanggan yang mempunyai daya tersambung besar tidak

disambung melalui jaringan tegangan rendah, melainkan disambung langsung

pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada yang disambung pada jaringan

transmisi tegangan tinggi. Tenaga listrik yang dibangkitkan oleh pusat listrik

selain disalurkan ke para pelanggan, juga disalurkan untuk pemakaian sendiri

guna melayani keperluan tenaga listrik di pusat listrik atau di gardu induk,

misalnya untuk penerangan, mengisi batere, dan menggerakkan berbagai motor.

Luasnya jaringan distribusi menyebabkan dalam praktek diperlukan banyak sekali

transformator distribusi, oleh karena itu gardu distribusi sering kali

disederhanakan menjadi transformator tiang. Tenaga listrik yang telah melalui

jaringan tegangan menengah (JTM), jaringan tegangan rendah (JTM), dan

sambungan rumah (SR) selanjutnya melalui alat pembatas daya dan kWh meter.

7.2. Lalu-lintas Data dan Informasi

Sistem tenaga listrik yang memiliki banyak pusat listrik dan gardu induk,

membutuhkan Sistem Control Centre atau Load Dispatch Centre, yang mampu

melaksanakan operasi lalu-lintas data dan informasi antara Pusat Pengatur Beban

dengan pusat-pusat listrik dan gardu-gardu induk yang ada dalam kawasan

operasinya. Pelaksanaan dan pengendalian operasi didasarkan pada rencana

operasi, Dispacher dari Pusat Pengatur Beban memberikan perintah operasional

kepada pusat-pusat listrik dalam sistem, seperti berapa daya yang harus

dibangkitkan, dan juga kepada operator-operator gardu induk, misalnya mengenai

pengaturan sadapan (tap) transformator untuk keperluan pengaturan tegangan.

Sebaliknya operator pusat-pusat listrik dan operator gardu-gardu induk

melaporkan kepada dispatcher mengenai pelaksanaan perintah dispatcher serta

kesulitan-kesulitan operasional yang dihadapi, terutama apabila terjadi gangguan.

Dengan demikian adanya lalu-lintas data dan informasi antara dispatcher dan

operator pusat listrik serta operator gardu induk, membuat harus ada aturan

protocol untuk operasi secara jelas, yaitu menyaku pengendalian operasional.

Makin besar suatu sistem tenaga listrik yang dioperasikan, makin banyak data dan

informasi yang hilir-mudik, data dan informasi ini menyangkut juga biaya bahan

bakar yang merupakan biaya terbesar dalam operasi sistem tenaga listrik.

A.N. Afandi


Oleh karena itu dalam mengoperasikan sistem tenaga listrik harus ada sarana

untuk lalu-lintas data dan informasi yang diperlukan untuk memonitor situasi

operasi, serta untuk mengambil langkah-langkah operasional. Faktor-faktor yang

perlu diperhatikan dalam lalu-lintas data dan informasi untuk keperluan operasi

sistem tenaga listrik antara lain adalah :

Kecepatan dan kemudahan memperoleh data dan informasi yang

diperlukan setiap saat.

Cara-cara penyajian data dan informasi bagi dispatcher harus sedemikian

sehingga dispatcher dapat secara cepat mengerti dan menarik kesimpulan

mengenai situasi dalam sistem, serta dapat segera memerintahkan atau

melakukan tindakan operasional. Penyajian data memerlukan perangkat

keras (hardware) dan perangkat lunak (software) agar data dan informasi

dapat disajikan kepada dispatcher dalam bentuk-bentuk yang diperlukan

untuk mengambil langkah operasional.

Keandalan saluran data dan informasi, terganggunya saluran data dan

informasi akan langsung mengganggu jalannya operasi sistem tenaga

listrik, karena dispatcher tidak dapat mengetahui keadaan sistem tenaga

listrik secara tepat.

Kualitas data dan informasi perlu dijaga, data dan informasi yang kurang

jelas dapat menyulitkan dispatcher untuk mengambil langkah operasional.

Berdasarkan uraian di atas, maka sarana yang utama untuk operasi sistem

tenaga listrik adalah :

Sistem telekomunikasi untuk keperluan penyaluran data dan informasi.

Alat-alat pengolah data untuk menyimpan dan mengolah data dan

informasi sistem tenaga listrik.

Perangkat lunak (software) untuk mengolah data dan informasi agar dapat

disajikan dalam bentuk-bentuk yang diperlukan untuk mengambil langkah

operasional.

Data dan informasi sisten tenaga listrik yang ada harus dikelola dengan benar,

sedangkan data dan informasi harus dapat selalu diterjemahkan secara cepat, maka

A.N. Afandi


sering diperlukan lebih dari satu Pusat Pengatur Beban dengan tingkat

pengendalian yang berbeda atau dikatakan perlu adanya lebih dari satu hirarki

kontrol. Hirarki kontrol mengelola operasi sistem tenaga listrik yang menyangkut

pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Sedangkan untuk sub sistem

distribusi masih ada Pusat-pusat Pengatur Distribusi yang bertugas mengelola

operasi sub-sistem untuk daerah tertentu.

7.3. Sarana Operasi Sistem Tenaga Listrik

Sarana yang dapat digunakan untuk operasi sistem tenaga listrik dalam

memenuhi proses pengendalian secara baik, serta dalam usaha memenuhi

operasional secara kontinu pada komunikasi data dan informasi, antara lain :

1. Sarana telekomunikasi, meliputi :

Telepon/PLC.

Telex.

Leased channel, yaitu saluran telekomunikasi antar kota yang disewa

selama 24 jam sehari.

Faximile.

2. Sistem Radio

Sistem Simplex dengan satu atau dua frekuensi, yaitu frekuensi untuk

penerima (receiver), dan frekuensi untuk pengirim (transmitter).

Sistem Duplex, selalu digunakan frekuensi yang lain antara penerima

dan pengirim walaupun tanpa repeater, sehingga penerima dan pengirim

dapat berfungsi bersamaan. Dibandingkan dengan sistem simplex, sistem

duplex memerlukan lebih banya alokasi frekuensi. Untuk keperluan

komunikasi operasi pada umumnya sistem radio simplex sudah

mencukupi kebutuhan, oleh karena itu banyaka digunakan.

Sistem Singgle Side Band (SSB), yaitu sistem radio dengan modulasi

amplitude, dan seperti namanya (single side band) yang digunakan

hanya salah satu band, uper atau lower side band. Sistem radio dengan

modulasi amplitude kualitas suaranya tidak sebaik yang menggunakan

modulasi frekuensi, tetapi jangkauannya lebih jauh. Sistem radio SSB ini

relatif jarang digunakan untuk keperluan operasi sistem tenaga listrik.

A.N. Afandi


7.4. Program-Program Offline

Pusat Pengatur Beban yang mengendalikan sistem besar mempunyai

fasilitas komputer online bagi SCADA, biasanya juga mempunyai fasilitas

komputer offline bagi keperluan perencanaan operasi, analisis hasil-hasil operasi,

dan fasilitas untuk keperluan evaluasi keadaan operasi di masa yang akan datang.

Fasilitas komputer offline ini biasanya dilengkapi dengan program-program

(software) sebagai berikut :

a. Program Aliran Daya (Load Flow)

Program ini dipergunakan untuk membuat analisis aliran daya (load flow)

dengan memasukkan data beban pembangkitan unit-unit pembangkit dan gardu

induk ke dalam konfigurasi jaringan yang dikehendaki. Kemudian sebagai

hasilnya dapat dilihat aliran daya serta profil tegangan yang terjadi dalam sistem.

Hasil ini perlu dianalisis bagian mana saja dari sistem yang mengalami kerawanan,

misalnya mendekati beban lebih (overload) atau tegangannya terlalu rendah, serta

langkah-langkah apa yang harus dilakukan untuk mengatasi kerawanan ini.

b. Program Contingency

Seperti program aliran daya, namun dilengkapi dengan kemungkinan

untuk membuat simulasi pelepasan berbagai elemen sistem. Program ini juga

menyerupai program security assessment, tetapi dapat menggunakan data-data off

line. Program ini digunakan sebagai kelanjutan hasil program aliran daya untuk

memperhitungkan berbagai kondisi yang mungkin terjadi dalam sistem di masa

yang akan datang dengan melakukan berbagai contingency.

c. Program Arus Hubung Singkat

Program ini digunakan untuk menghitung arus hubung singkat tiga fase

dan satu fase ke tanah pada berbagai tempat dalam sistem untuk berbagai kondisi

operasi. Hasil perhitungan dari program ini digunakan untuk mengecek apakah

kemampuan memutus arus hubung singkat PMT masih cukup atau tidak. Selain

itu juga hasil perhitungan arus hubung singkat digunakan untuk menyetel relay

dalam sistem

d. Program Lain-Lain

A.N. Afandi


Program lain-lain offline yang biasa digunakan dalam Pusat Pengatur

Beban untuk keperluan perencanaan operasi adalah program penjadualan

pemeliharaan dan keandalan.

7.5 Pengembangan Fasilitas Operasi

Sistem tenaga listrik terus berkembang mengikuti kebutuhan beban

masyarakat terhadap energi listrik. Untuk mengoperasikan sistem tenaga listrik

yang terus berkembang ini, fasilitas operasinya juga harus dikembangkan

mengituti perkembangan sistem tenaga listrik. Pengembangan fasilitas komputer

untuk operasi sistem tenaga listrik pada umumnya menyangkut hal-hal sebagai

berikut :

Peningkatan kemampuan komputer.

Kecepatan saluran transmisi ditingkatkan.

Menggunakan RTU yang lebih tinggi kemampuan logika.

Peningkatan perangkat lunak (software).

7.6. Sistem SCADA

Tujuan dilakukan suatu operasi sistem tenaga listrik antara lain adalah

untuk menjaga sekuriti sistem (security), mencapai operasi ekonomi (economy),

serta guna mencapai tingkat mutu tenaga listrik yang disalurkan (quality). Dalam

pengendalian operasi sistem tenaga listrik dikenal empat keadaan yaitu normal,

siaga (alert), darurat (emergency), dan pemulihan (restorative).

Untuk memenuhi sasaran operasi sistem tenaga listrik, diperlukan

perangkat mendukung pelaksanaan operasi. Pada sistem tenaga listrik yang

membentuk jaringan besar maupun interkoneksi dengan sistem lain, operasi

sistem dilaksanakan dengan kendali terpusat dari satu atau beberapa pusat

pengatur (control center). Biasanya menggunakan SCADA (Supervisory Control

and Data Acquisition), yaitu dipasang untuk keperluan operasi sistem tenaga

listrik mempunyai fungsi antara lain :

a. Akuisisi data (data Acquisition).

b. Pemantauan dan pengolahan data kejadian (monitoring and event

processing).

A.N. Afandi


c. Fungsi kendali sistem (control function).

d. Pemberian tanggal dan waktu data (time tagged data).

e. Pengumpulan dan analisis data gangguan (disturbance data collection and

analisys).

f. Pelaporan dan perhitungan.

Gambar 7.1. Posisi pengendalian

Gambar 7.2. Konfigurasi SCADA dan hardware

Fungsi akuisisi data adalah mengumpulkan informasi yang diperlukan

mengenai sistem tenaga listrik dari beberapa Gardu Induk dan pusat listrik secara

A.N. Afandi


real time. Data tersebut dapat pula diisi secara manual atau dari hasil perhitungan

yang merupakan line confuration system data dengan metode pengumpulan data.

Data yang diperoleh dan dikumpulkan dari pusat listrik dan gardu induk

dikelompokkan sebagai :

a. Indikasi status peralatan (telesignalling).

b. Nilai pengukuran (telemeasuring).

Gambar 7.3. Line data configuration

Gambar 7.4. SCADA configuration

7.6.1. Telesignalling (TS)

A.N. Afandi


Status indikasi peralatan yang dimonitor dengan menggunakan sistem

SCADA meliputi :

a. status pemutus tenaga (CB, Circuit Breaker).

b. status pemisah (DS, Disconnecting Switch) dan pemisah tanah (Earth

Switch).

c. sinyal alarm.

d. indikasi lain yang diperlukan.

Indikasi tersebut dikelompokkan sebagai indikasi tunggal (single indication)

dan indikasi ganda (double indication). Indikasi tunggal terdiri dari satu bit data

sedangkan indikasi ganda terdiri dari dua bit data. Indikasi ganda biasanya

digunakan untuk indikasi status pemutus tenaga dan pemisah.

7.6.2. Telemetering

Nilai pengukuran yang dikumpulkan oleh sistem kendali bermacam-macam,

antara lain tegangan, arus, daya aktif dan daya reaktif serta frequency. Jenis

pengukuran yang dikumpulkan dikelompokkan dalam dua jenis, yaitu analog dan

digital.

Selain jenis pengukuran tersebut, sering pula dilakukan pengukuran untuk

nilai energi listrik yang dibutuhkan. Untuk memperoleh nilai energi biasanya

digunakan penghitung pulsa (pulse counter), yang berdasarkan register, terdiri

dari continuous counter dan time interval register. Tenggang waktu yang umum

digunakan adalah satu jam.

7.7. Invalidity dan Bad-measurement

Sistem SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) merupakan

bagian tak terpisahkan pada pusat pengatur sistem, mulai dari hierarki operasi

pembangkitan, jaringan transmisi hingga pada sistem distribusi tenaga listrik.

Semua pusat pengatur sistem telah memanfaatkan sarana tersebut, seperti yang

terpasang saat ini pada CC (Control Center) dan RCC (Region Control Center).

7.7.1. Invalidity

A.N. Afandi


Terjadi di control center disebabkan karena status dari PMT dan PMS pada

rangkaian proses pada suatu Gardu Induk, tidak dapat dengan jelas diketahui oleh

RTU (Remote Terminal Unit) dan ini dapat terjadi karena :

Switch pembatas tidak berfungsi dengan baik

Relay Bantu tidak berfungsi dengan baik.

Pasokan tegangan 48 Volt terganggu

Pengkawatan (wiring) antara rangkaian proses dan RTU belum benar.

Card digital masukan di RTU tidak berfungsi dengan baik

RTU tidak berfungsi dengan baik.

Komunikasi data terganggu

Data base di Control Center belum benar

7.7.2. Bad Measurement

Bad measurement adalah kesalahan proses pengukuran yang dibaca dan

ditampilkan di Control Center. Terjadinya bad measurement disebabkan oleh :

Pengaruh CT (Current Transformer) dan PT (Potensial Transformer).

Pengaruh transducer.

Pengaruh Card RTU.

Wiring antara rangkaian proses dan RTU belum benar.

RTU terganggu.

Pengaruh Komunikasi Data.

Data Base di Control Center belum benar.

Akibat terjadinya invalidity dan bad measurement, maka pusat kendali yang

menggunakan beberapa program aplikasi yang disebut PAS (Program Application

Software), seperti :

Program topology.

Program state estimation.

Program load flow.

Program analisa jaringan.

Program analisa hubung singkat.

7.8. Optimalisasi Sistem SCADA

A.N. Afandi


Untuk mengatasi atau melakukan perbaikan dari terjadinya invalidity dan bad

measurement tersebut, maka dilakukan pemeriksaan dengan urutan sebagai

berikut :

1. Pemeriksaan dan pengujian lokal dari setiap peralatan sistem SCADA

yaitu :

Periksa wiring dari SIC (Supervisi Interface Cubicle) samapi

rangkaian proses.

Periksa wiring antara RTU dan Interface transducer serta relay

bantu cubicle.

Periksa RTU apakah ada komponen dari RTU yang tidak berfungsi.

Periksa sistem komunikasi data.

Periksa data-data sistem untuk dibandingkan dengan data yang ada

di data base control center.

2. Selanjutnya dilakukan test dari titik ke titik pada keluaran rangkaian

proses sampai ke pusat kendali.

3. Wiring diagram dari keluaran rangkaian proses sampai ke masukan

RTU.

7.9. Peralatan yang diperlukan

Untuk mendukung keperluan pengujian menggunakan sistem SCADA,

maka peralatan yang perlu dipersiapkan antara lain adalah seperti berikut ini :

Loader (komputer/laptop).

RTU Perangkat lunak.

Data base untuk Gardu Induk yang dimaksud.

Amper meter dan Voltmeter.

DC miliamper injector.

Injector arus sekunder

Injector tegangan sekunder

7.10. Sekuriti SCADA

A.N. Afandi


Sistem kendali menjadi hal yang sangat penting untuk menjaga suatu

existing system, dua jenis sistem kendali yang umum digunakan adalah

Distributed Control System (DCS) dan Supervisory Control and Data Acquisition

(SCADA).

Sistem DCS secara khusus digunakan dalam pemrosesan tunggal atau

pusat pembangkit, atau meliputi suatu kawasan geografis yang kecil. Sistem

SCADA secara khusus digunakan untuk operasi yang besar, secara geografis

tersebar luas. Sistem DCS dan SCADA dikembangkan untuk mengurangi biaya

tenaga kerja, untuk memungkinkan pemantauan dan pengendalian sistem secara

luas.

Karena sistem kendali digunakan secara luas dalam infrastruktur yang

sangat riskan terhadap perusakan existing system, terutama terhadap serangan

berbagai cyber crime yang dapat merusak, maka perlu dilakukan upaya untuk

mengatasi hal tersebut, seperti menggunakan SCADA protocol suite atau lainnya.

Faktor yang memungkinkan eskalasi ancaman terhadap sistem SCADA adalah :

Menggunakan teknologi standar yang diketahui mudah diserang.

Sambungan sistem-sistem ke jaringan-jaringan yang lain.

Hubungan-hubungan yang jauh.

Tersedianya secara luas teknologi informasi tentang sistem-sistem kendali.

Selanjutnya pengaman infrastruktur komunikasi SCADA yang dapat

digunaakan antara lain security SCADA remote connections dan SCADA

protocol suite. Pengaman jenis pertama memiliki banyak kelemahan, sehingga

tidak disarankan untuk digunakan. Jenis pengaman kedua diunggulkan untuk

dapat mengatasi ancaman-ancaman serangan di masa yang akan datang.

Jenis pengaman yang kedua menggunakan device SCADA yang diinstal di

pusat kendali, yang disebut master SCADA dan device SCADA yang diinstal di

tempat-tempat yang jauh yang disebut slave SCADA device. Setiap master

SCADA device boleh berkomunikasi secara khusus dengan beberapa slave

SCADA devices. Pada saat yang bersamaan master SCADA device boleh juga

mengirim pesan-pesan yang asli ke beberapa slave SCADA device.

A.N. Afandi

Stabilitas dan Kontingensi 107

8.1. Umum

Masalah pada sistem tenaga listrik yang sering muncul adalah masalah

yang berkaitan dengan dinamika dan stabilitas sistem untuk merespon gangguan

yang terjadi, karena masalah dinamika dan stabilitas sistem tersebut sangat

berkaitan erat dengan unjuk kerja sistem yang mencerminkan kondisi setiap saat,

baik kondisi normal maupun kondisi gangguan, serta pemulihannya. Stabilitas

sistem tenaga listrik didefinisikan sebagai suatu keadaan sistem untuk kembali

lagi ke keadaan normal atau stabil setelah mengalami gangguan. Gangguan pada

sistem tenaga listrik dapat menimbulkan osilasi tegangan, frekuensi dan daya.

Oleh karena itu perlu pengaturan agar osilasi yang terjadi segera kembali ke

kondisi normal. Untuk analisis stabilitas sistem tenaga listrik yang berkaitan

dengan osilasi ada tiga kondisi yang harus dipertimbangkan, yaitu stabilitas steady

state, stabilitas transient dan stabilitas dynamic.

Stabilitas steady state merupakan kemampuan sistem tenaga listrik untuk

mempertahankan keadaan sinkron antara mesin dan external tie line terhadap

gangguan kecil, yaitu gangguan kecil/perlahan yang merupakan fluktuasi beban

normal rata-rata. Gangguan ini dapat diatasi oleh regulator tegangan dan governor

turbin secara otomatis. Namun bila batas power transfer dilampaui, mesin akan

kehilangan sinkron. Selain itu kondisi lepas sinkron dapat terjadi apabila secara

tiba-tiba ada beban besar yang dipasang atau dilepas. Dengan perubahan yang

cepat atau pembebanan yang tiba-tiba tersebut, akan menyebabkan terjadinya

goncangan pada sistem tenaga listrik.

8.2. Tinjauan Operasi Sistem

Sistem tenaga listrik dikatakan sebagai sistem yang dinamis, karena sistem

tenaga listrik berubah-ubah setiap saat, yaitu beban berubah-ubah setiap saat.

Dengan demikian karena beban berubah-ubah setiap saat atau sangat tergantung

pada kondisi kapan dioperasikan (on/off), akibatnya pembangkit juga mengalami

A.N. Afandi


perubahan setiap saat, karena harus mensuplai daya yang sesuai dengan kebutuhan

beban pada saat itu. Tentunya karena beban dan pembangkit selalu berubah-ubah

setiap saat, maka sistem penyaluran yang terkait juga mengalami gejala

perubahan-perubahan yang dinamis pula. Oleh karena itu, karena setiap saat

berubah-ubah, maka sistem tenaga listrik disebut dinamis. Karena kapasitas daya

yang dibangkitkan harus sama dengan daya beban dan rugi-rugi daya yang terjadi,

maka kedinamisan sistem tenaga listrik mencakup pada beban, penyaluran dan

pembangkit.

Gambar 8.1. Diagram blok sistem tenaga listrik

Secara matematis, kedinamisan sistem tenaga listrik berkaitan dengan daya

pembangkit (PG(t) & QG(t)), daya beban (PL(t) & QL(t)) dan rugi-rugi daya (Plss(t)

& Qlss(t)) dapat dinyatakan sebagai berikut:

PG(t) = PL(t) + Plss(t)

QG(t) = QL(t) + Qlss(t)

8.2.1. Tinjauan Dari Sisi Beban

Selanjutnya sistem tenaga listrik yang dinamis bila ditinjau dari sisi beban,

hal itu dikarenakan beban yang terpasang pada sistem dan harus dilayani oleh

pembangkit memiliki jenis beban yang bermacam-macam. Dari segi jenis beban

yang bermacam-macam ini (beban industri, komersil, perumahan, dll), maka

sistem tenaga listrik merupakan sistem yang dinamis. Berarti setiap saat beban

yang terpasang (on) pada sistem tenaga listrik akan berbeda, sesuai dengan jenis

beban pada saat itu yang beroperasi. Hal ini juga menunjukan, bahwa beban

listrik yang ditanggung setiap saat jenisnya sangat beragam dan berasal dari

berbagai tempat beban yang tersambung pada sistem.

Pembangkit

Beban

Penyaluran

A.N. Afandi


Gambar 8.2. Beban tersambung pada masing-masing bus

Dengan demikian kedinamisan sistem tenaga listrik setiap saat pada sisi

beban merupakan gabungan dari semua beban yang terpasang saat itu dan dapat

dituliskan sebagai berikut:

BebanTotal = BebanPerumahan + Bebanindustri + Bebenkomersil + …….

Jika setiap beban yang terpasang berasal dari berbagai tempat dan jenis

yang beragam tersebut memiliki daya tertentu pada setiap saat, maka secara

matematis variabel daya akan berubah-ubah setiap saat sesuai dengan kebutuhan

pada waktu itu, yaitu dapat dinyatakan:

PL(t) = PL1(t) + PL2(t) + PL3(t) + PL4(t) + PL5(t) + PL6(t) + …….

= ∑=

n

1i(t)LiP

QL(t) = QL1(t) + QL2(t) + QL3(t) + QL4(t) + QL5(t) + QL6(t) + ……

= ∑=

n

1i(t)LiQ

Dimana PL(t) adalah daya nyata total beban, daya nyata masing-masing

beban (PL1(t), PL2(t), PL3(t), PL4(t), PL5(t), PL6(t), …), QL(t) adalah daya reaktif

Beban

Bus

Beban

Bus

Beban

Bus

A.N. Afandi


total beban dan daya reaktif masing-masing beban (QL1(t), QL2(t), QL3(t), QL4(t),

QL5(t), QL6(t), …).

8.2.2. Tinjauan dari sisi penyaluran

Sistem tenaga listrik yang dinamis bila ditinjau dari sisi penyaluran sangat

terkait langsung dengan beban dan pembangkit, karena beban dan pembangkit

terpasang pada sistem dimana saja sesuai dengan tempatnya. Sehingga perubahan

beban setiap saat akan berpengaruh pada sistem, terutama pada aliran daya dan

rugi daya yang timbul. Dengan demikian seberapa besar rugi daya sangat

tergantung pada arus yang mengalir, dimana arus yang mengalir ini sangat

tergantung dengan besarnya beban saat itu yang dilayani oleh pembangkit. Begitu

juga arah aliran daya (load flow) akan sangat tergantung darimana beban akan

dilayani oleh pembangkit dan beban mana yang sedang dalam keadaan terpakai

(on), hal inilah yang menjadikan sistem tenaga listrik dinamis, karena aliran daya

dapat berubah setiap saat.

Gambar 8.3. Situasi aliran arus pada bus

Selain diwakili oleh load flow, kedinamisan sistem tenaga juga dapat

dilihat dari pola aliran arus pada setiap bus yang ada, sebagaimana pada Gambar

1.3. tersebut tampak kondisi pada suatu bus. Bila aliran daya atau arus dari

pembangkit yang sangat tergantung pada beban dan ada yang ditransmisikan,

maka semua akan berubah setiap saat tergantung kebutuhan daya pada saat itu.

Maka bila arus dari generator adalah IG(t), arus beban adalah IL(t), arus yang

ditransmisikan PTr(t), akan berlaku hubungan:

Ke beban

Dari generator

Ke transmisi

A.N. Afandi


IG(t) = IL(t) + ITr(t)

Selanjutnya apabila daya yang kirimkan oleh generator (PG(t) dan QG(t))

pada setiap saat beban yang beroperasi (PL(t) dan QL(t)), serta ada sebagian yang

ditransmisikan (PTr(t) dan QTr(t)), maka didapatkan hubungan:

PG(t) = PL(t) + PTr(t)

QG(t) = QL(t) + QTr(t)

8.2.3. Tinjauan dari sisi pembangkit

Sistem tenaga listrik yang dinamis bila ditinjau dari sisi pembangkit

dikarenakan pembangkit yang terpasang pada sistem bermacam-macam (PLTA,

PLTU, PLTG, dll), sehingga sangat dinamis sekali untuk mengikuti perubahan

beban yang berubah setiap saat. Maksudnya, perlu kombinasi dan pengaturan

pembangkit-pembangkit yang harus melayani kebutuhan daya beban dan perlu

pembagian kapasitas pembangkitan, sehingga beban dapat bekerja dengan

pembangkit yang optimal dengan kombinasi yang sesuai atau ekonomis.

Gambar 8.4. Pembangkit tersambung pada masing-masing bus

Pembangkit

Bus

Pembangkit

Bus

Pembangkit

Bus

A.N. Afandi


Dengan demikian kedinamisan sistem tenaga listrik setiap saat pada sisi

pembangkit merupakan gabungan dari semua pembangkit yang terpasang saat itu

dan dapat dituliskan sebagai berikut:

PembangkitTotal = PLTA + PLTU + PLTG + …….

Jika setiap pembangkit yang beroperasi berasal dari berbagai tempat dan

jenis yang beragam tersebut memiliki daya tertentu pada setiap saat untuk

melayani beban, maka secara matematis variabel daya akan berubah-ubah setiap

saat sesuai dengan kebutuhan pada waktu itu, yaitu dapat dinyatakan:

PG(t) = PG1(t) + PG2(t) + PG3(t) + PG4(t) + PG5(t) + PG6(t) + …….

= ∑=

n

1i(t)GiP

QG(t) = QG1(t) + QG2(t) + QG3(t) + QG4(t) + QG5(t) + QG6(t) + ……

= ∑=

n

1i(t)GiQ

Dimana PG(t) adalah daya nyata total generator, daya nyata masing-masing

generator (PG1(t), PG2(t), PG3(t), PG4(t), PG5(t), PG5(t), …), QG(t) adalah daya

reaktif total generator dan daya reaktif masing-masing generator (QG1(t), QG2(t),

QG3(t), QG4(t), QG5(t), QG6(t), …).

8.2.4.Peninjauan berdasarkan jenis gangguan

Stabilitas sistem tenaga listrik ditinjau dari jenis gangguan, maka dapat

disebabkan oleh gangguan kecil dan gangguan besar. Untuk gangguan kecil dapat

disebabkan oleh kejadian yang kontinyu pada sistem tenaga listrik, sehingga

mempengaruhi kestabilan sistem. Gangguan kecil memiliki pengaruh yang sangat

kecil pada kestabilan sistem dan sistem tidak kehilangan sinkron (lepas sinkron),

melainkan hanya osilasi. Gangguan kecil ini dapat disebabkan oleh variasi

pembebanan, perubahan kecepatan turbin dan lainnya.

A.N. Afandi


Sedangkan gangguan besar yang terjadi pada sistem dapat menyebabkan

pengaruh yang parah atau serius bagi kestabilan dan dapat menyebabkan lepas

sinkron. Gangguan besar ini dapat berupa perubahan kecepatan putar yang

mendadak, perubahan sudut yang terlalu besar, perubahan beban yang mendadak,

pelepasan beban seketika, gangguan hubung singkat. Sehingga dengan adanya

gangguan besar ini, maka sistem akan stabil lagi dengan menghilangkan gangguan

tersebut.

8.2.5. Peninjauan berdasarkan perangkat kontrol

Stabilitas sistem ditinjau dari perangkat kontrol merupakan gejala

stabilitas untuk mempertahankan posisi stabil sesuai dengan permintaan beban

yang berubah-buah setiap saat, yaitu untuk memperoleh kondisi stabil yang sesuai

antara daya yang dibangkitan dengan daya yang dibutuhkan beban, baik daya

reaktif atau daya nyata. Perangkat kontrol untuk pengaturan terhadap daya reaktif

adalah menggunakan eksitasi, sedangkan untuk daya nyata menggunakan

governor. Untuk mengatasi stabilitas sistem akibat perubahan beban, maka

eksitasi memberikan respon lebih cepat dibandingkan pengaturan putaran.

Gambar 8.5. Sistem eksitasi

Sistem eksitasi pada fenomena stabilitas sistem merupakan pengaturan dan

penyesuaian tegangan untuk mengatur atau menyesuaikan daya reaktif dengan

beban. Hal terjadi apabila beban berubah (naik/turun), maka akan menyebabkan

putaran juga berubah (turun/naik), dan menghasilkan tegangan yang berubah juga

(turun/naik). Oleh karena itu perubahan tegangan ini akan dideteksi melalui

Turbine

Generator

Excitation controller

Voltage sensor & comparator

ω Steam

Vref

A.N. Afandi


voltage sensor dan dibandingkan dengan tegangan refensi yang diijinkan,

selajuntya sinyal hasil pembandingan ini digunakan untuk mengatur tegangan

eksitasi yang harus diberikan ke kumparan medan generator, sehingga

memberikan kesesuaian antara daya pembangkit dan daya beban.

Gambar 8.6. Sistem governor

Pada sistem governor untuk fenomena stabilitas sistem dilakukan

pengaturan dan penyesuaian putaran untuk mengatur atau menyesuaikan daya

aktif pembangkit dengan beban. Hal ini terjadi apabila beban berubah (naik/turun),

maka akan menyebabkan putaran juga berubah (turun/naik), dan akan dideteksi

dengan pendulum yang berubah posisinya jaraknya (mengecil/membesar).

Sehingga dengan berubah posisi jarak antar bola pendulum tersebut akan

menyebabkan katub pada aliran fluida (steam) membuka atau menutup, hingga

didapatkan daya yang sesuai dengan beban.

Pengoperasian generator dapat dijelaskan dengan mempertimbangkan

komponen dasar yang melibatkan sistem luar (prime over) dan exciter. Turbin

yang diputar oleh aliran fluida (steam) akan menghasilkan torsi Tm, selanjutnya

Steam

Close

Open

Main piston

Pilot valve

High pressur

Pendulu

Lower

Rais

A.N. Afandi


torsi tersebut akan dilawan oleh torsi listrik (Te) dan bersamaan dengan putaran

yang dihasilkan.

Gambar 8.7. Sistem generator-turbine-exciter

8.3. Jenis Stabilitas

Berkaitan dengan respon terhadap gangguan yang terjadi pada sistem

tenaga listrik dan efeknya dapat menimbulkan osilasi tegangan, frekuensi dan

daya. Jenis stabilitas dikategarikan menjadi stabilitas steady state, stabilitas

transient dan stabilitas dynamic.

Stabilitas transient merupakan keandalan sistem untuk mempertahankan

keadaan sinkron setelah mengalami gangguan besar secara tiba-tiba. Periode

gangguan saat governor bekerja terjadi pada ayunan rotor mesin selama satu detik

pertama setelah mengalami gangguan, periode ini merupakan periode stabilitas

transient. Gangguan besar yang tiba-tiba tersebut meliputi gangguan hubung

singkat, pengamanan gangguan, perubahan beban secara tiba-tiba dan kegagalan

tripping jaringan dan governor. Selanjutnya daya maksimum yang dapat dikirim

melalui sistem tanpa kehilangan stabilitas pada kondisi mengalami gangguan

secara tiba-tiba disebut batas stabilitas transient.

Main system valve

Governor

Exciter Generator Sinkron

External Electrical System

Steam Turbine

Transformer Voltage Regulator

A.N. Afandi


Faktor yang mempengaruhi stabilitas transient yaitu kekuatan jaringan

transmisi dan tie line ke sistem-sistem yang berdekatan, karakteristik unit-unit

pembangkit meliputi momen inersia bagian yang berputar, transient reactance

dan karakteristik magnetik stator dan rotor. Faktor lain adalah kecepatan melepas

atau menghubungkan peralatan jaringan transmisi untuk kembali melayani beban.

Dalam masalah stabilitas steady state, kecepatan sistem eksitasi generator

merespon sangat penting untuk mempertahankan batas stabilitas transien.

Gangguan sistem biasanya disertai dengan penurunan tegangan sistem dengan

cepat, maka pemulihan tegangan dengan cepat ke keadaan normal sangat penting

untuk mempertahankan stabilitas sistem.

Stabilitas dinamik merupakan kemampuan sistem tenaga listrik untuk

mempertahankan keadaan sinkron setelah ayunan pertama (periode stabilitas

transient), sehingga sistem mencapai kondisi keseimbangan steady state yang

baru dalam waktu yang cukup setelah mengalami gangguan, governor penggerak

mula akan menambah atau mengurangi energi untuk mencapai keseimbangan

antara energi masukan dan beban. Periode antara governor mulai bereaksi dan

mencapai keseimbangan steady state merupakan periode stabilitas dinamik dan

pada analisis stabilitas dinamik hal itu tergantung pada sifat momen inersia sistem

mekanis yang berputar dan karakteristik governor.

8.4. Komponen Dasar Sistem Tenaga Listrik

Evaluasi stabilitas sistem tenaga listrik dikarakteristikan oleh prilaku

pengiriman daya yang secara keseluruhan memiliki batas maksimum sampai

tercapai kondisi lepas sinkron, selain itu juga dicerminkan oleh osilasi komponen

mekanis dan elektris yang diwakili oleh sudut daya δ. Selanjutnya untuk

memahami prilaku dinamik pada sistem tenaga listrik dan untuk merencanakan

kontrol pada perbaikan unjuk kerja sistem, sangat perlu dimengerti komponen

dasar sistem tenaga listrik, khususnya yang memiliki pengaruh signifikan dengan

prilaku dinamik sistem tenaga listrik. Komponen dasar tersebut sebagaimana

pada gambar 8.1. meliputi: turbin dan governor, generator, eksitasi beserta

regulator tegangan, tranformator dan jaringan transmisi.

A.N. Afandi


WaterTurbin

Gov VR

FLDWDG

SG Trans

Line

refVrefωω∆

EX

ω tv

tv∆+ +

− −

Powerpool

∑

Gambar 8.8. Komponen sistem tenaga listrik

Pada gambar 8.8 ditunjukan bahwa turbin dan governor mendapat umpan

balik dari ∆ω, sedangkan eksitasi dan regulator mendapat umpan balik berupa ∆Vt.

Selanjutnya generator dihubungkan ke sistem tenaga listrik melalui transformator

dan saluran transmisi.

Konversi energi mekanik terjadi pada turbin uap melalui proses

termodinamik, dimana uap diekspansikan melalui turbin tekanan rendah,

menengah dan tinggi secara normal semuanya pada satu poros. Energi uap yang

bertekanan tinggi dan temperatur tinggi dari boiler dikonversikan menjadi energi

mekanik melalui sirip turbin dan dialihkan ke poros yang terhubung dengan

generator.

Sedangkan governor berfungsi untuk mempertahankan kecepatan konstan,

yaitu kecepatan sinkron turbine-generator set. Bila terjadi kecepatan turun, maka

untuk menaikan keluaran daya listrik akan mengirim sinyal ke governor agar

menambah masukan daya mekanik ke turbin. Sebaliknya bila kecepatan naik,

maka daya masukan mekanik dikurangi untuk mempertahankan kecepatan

konstan.

8.5 Ayunan Sistem

Pada kondisi normal sumbu rotor dan sumbu medan magnetik adalah tetap,

dan sudut daya (δ) atau sudut rotor yang terbentuk didefinisikan sebagai

pergeseran fasa antara tegangan internal generator (Eg) dan tegangan terminal

generator (VT). Apabila reaktansi bocor dan resistansi diabaikan, maka diperoleh

δ = δ’.

Steam

A.N. Afandi


Gambar 8.9. Sudut rotor

Gambar 8.10. Kurva sudut daya

Selanjutnya apabila terjadi gangguan, maka rotor akan mengalami

perlambatan atau percepatan terhadap putaran sinkron magnetomotive force

(MMF) dan memulai gerak relatif. Persamaan yang menggambarkan gerak relatif

tersebut adalah persamaan ayunan. Jika setelah periode osilasi, rotor kembali pada

kecepatan sinkron, hal ini berarti generator akan mempertahankan stabilitas. Jika

gangguan tidak diikuti dengan perubahan daya, maka rotor akan kembali ke posisi

semula. Jika gangguan diikuti dengan perubahan pembangkitan, beban atau

kondisi jaringan, maka rotor akan menuju sudut daya operasi yang baru relatif

dengan medan putar yang kembali sinkron.

ππ/2 δ

δ

Pe

0

Pm

Pmax

Pe

ωr

Referensi

ωre

f

δ

δ’

δ’

V

Eg

Medan stator

Medan Resultan

d

j.Xd.

A.N. Afandi


Untuk memahami interaksi pada analisis dinamika sistem tenaga listrik

perlu dimengerti hubungan antara sistem elektris dan mekanis, dalam hal ini pada

generator untuk menentukan persamaan ayunan. Apabila generator sinkron

membangkitkan torsi elektromekanik Te dan berputar dengan kecepatan ωs, serta

torsi mekanik pada rotor adalah Tm, maka pada kondisi steady state Tm = Te.

8.6. Model Generator

Untuk memahami dinamika sistem tenaga listrik, maka model sederhana

generator sinkron kurang teliti untuk digunakan karena harus mempertimbangkan

parameter-paramter yang turut berubah setiap saat. Oleh karena itu pada kajian

dinamika sistem tenaga listrik perlu mempertimbangkan kumparan medan dan

kumparan peredam. Selanjutnya jenis masalah pada dinamika sistem tenaga

listrik mencakup tinggi/rendahnya osilasi frekuensi, besar/kecilnya gangguan dan

besar/kecilnya sistem.

Gambar 8.11. Model generator

Untuk analisis generator sinkron pada dinamika sistem tenaga listrik

digunakan dua sumbu, yaitu daxis dan qaxis. Sumbu d merupakan sumbu yang

mewakili pengaruh kumparan medan dan sumbu q merupakan sumbu yang

memiliki pengaruh kumparan redaman. Dengan τ’qo konstanta waktu transien

untuk kumparan redaman, τ’do konstanta waktu transien untuk kumparan medan,

EFD tegangan penguatan dan xq reaktansi kumparan redaman, x’q reaktansi

sdoτ+11

sdoτ+11

Σdq XX −

dq XX −

Eq

Ed

FDE

Id

Iq

+

+

A.N. Afandi


transien kumparan redaman, maka generator sinkron dapat dimodelkan seperti

pada gambar 2.5, adapun persamaan-persamaan pemodelan untuk gambar tersebut

adalah sebagai berikut :

8.7. Model Sstem Eksitasi

Tujuan utama sistem eksitasi adalah untuk mengontrol arus penguatan

medan mesin sinkron. Pada generator, arus penguatan medan dikendalikan untuk

mengatur tegangan keluaran generator. Umumnya sistem eksitasi disusun oleh

beberapa komponen, yaitu: penyearah, regulator tegangan, komparator/penguat

dan exciter.

fVRe

Σ sK

A

A

τ+1 sK EE τ+1

ssK

F

F

τ+1

sRτ+11

FV

FDEAVTV RV +

+ −

Gambar 8.12. Model eksitasi

Dengan Rτ konstanta waktu input rectifier, FK penguatan rangkaian penstabil

regulator, Fτ konstanta waktu rangkaian penstabil regulator, AK penguatan

regulator, EFD tegangan medan, Aτ konstanta waktu regulator

8.8. Model Sistem Pembangkit

Pengoperasian pembangkit dapat dipahami sebagai interaksi antara sistem

prime mover, sistem eksitasi dan generator. Prime mover menghasilkan daya

mekanik pada poros dan generator menghasil daya listrik. Turbin menghasilkan

torsi mekanis yang searah dengan perputaran sudu turbin/poros dan torsi mekanis

ini akan dilawan oleh torsi elektris.

A.N. Afandi


Gambar 8.13. Model sistem pembangkit

8.9. Stabilizer

Dalam stabilitas dinamik sistem tenaga listrik permasalahan dapat

dinyatakan dengan menggunakan model persamaan diferensial, sehingga hal itu

sangat berkaitan dengan terjadinya osilasi frekuensi rendah dan dapat distabilkan

kembali dengan menambahkan sinyal kendali tambahan melalui Power System

Stabilizer (PSS) atau Excitation System Stabilizer (ESS). Penambahan sinyal

kendali melalui blok PSS tersebut dapat dilakukan dengan masukan umpan balik

berupa perubahan kecepatan, perubahan frekuensi atau perubahan akselerasi daya.

Fungsi utama Power System Stabilizer (PSS) adalah untuk memberikan

peredaman osilasi rotor generator dengan mengotrol sinyal eksitasi. Untuk

mendapatkan damping yang bagus stabilizer mengubah kecepatan rotor rω

menjadi torsi elektrik. Pada dasarnya stabilizer yang digunakan dapat dipasang

pada eksitasi (ESS) ataupun governor (PSS), pemasangan pada eksitasi biasanya

mengendalikan stabilitas tegangan dan pemasangan pada governor biasanya

mengendalikan stabilitas putaran atau sudut rotor.

Sinyal tambahan (Supplementary Signal) atau control signal merupakan

sinyal tambahan yang digunakan pada Power System Stabilizer (PSS) untuk

s.MD1+ s

.fπ2. ∆δ

K1

m∆T

K2

3do

3

.Ks.T'1K

+ A

A

s.T1K+

K5 K4

K6

∆ω

UE

FDE∆

q∆e'

- +

- +

-

- +

A.N. Afandi


segera mencapai keadaan stabil, yaitu merupakan sinyal yang berasal dari

perubahan kecepatan putar atau sinyal frekuensi pada bus. Pada kenyataannya

sinyal ini disintesiskan dari sinyal daya mekanis dan daya listrik. Daya mekanis

diperoleh sebagai sinyal dari posisi hidrolik turbin atau tekanan fluida.

Gambar 8.14. Sinyal percepatan daya

Power System Stabilizer (PSS) adalah suatu pengendalian yang ditujukan

pada redaman osilasi yang terjadi pada rotor dan tegangan, yaitu pada saat terjadi

gangguan ketika mengalami kontingensi atau mengalami keadaan transient.

Osilasi redaman dapat terjadi 0,2 sampai 2 Hz pada saat beban besar (Infinte Bus)

terhubung pada generator. Secara umum PSS terdiri rangkaian seleksi (washout),

kompensasi (dynamic compensation), filter (torsional filter) dan pembatas

(limiter).

Pada dasarnya PSS bertujuan untuk meningkatkan mengiriman daya ke

jaringan dan dibatasi oleh keadaan osilasi tidak stabil. Dengan demikian PSS

harus berfungsi saat sistem mengalami gangguan besar. Selanjutnya teknik-teknik

yang dapat digunakan untuk merancang PSS, antara lain pole assignment, pole

shifting, LOC, neuro fuzzy dan adaptive, PID, optimal adaptive, minimum phase

control loop, dan genetic algorithm.

Gambar 8.15. Diagram blok PSS

s.T1M.s+

s.T11+

∆ω + +

+ -

To PSS Pe

w

w

s.T1s.T+

T(s) FILT(s)

U Vs

Washout Dynamic Compensati

Torsional Filter

Limiter

A.N. Afandi


Selanjutnya sinyal masukan (input sinyal) pada PSS diidentifikasi sebagai

besaran yang mencakup kecepatan rotor (∆ω), frekuensi (∆f), daya listrik (∆Pe)

dan percepatan daya (∆Pa).

Gambar 8.16. Lead-lag PSS

Gambar 8.17. Kecepatan daya PSS

8.9.1. Pole Assignment

Pole assignment (PA) baik untuk digunakan dan sangat luas diterapkan

pada strategi pengendalian atau pengaturan. PA ini berisi parameter-parameter

yang terletak sebagai pole closed loop system tertutup pada bidang z. Pada PA

akar-akarnya bergerak atau berubah sesuai pada posisinya. Identifikasi pada

metode ini dapat dimodelkan sebagai .u(z)z.A(z)B(z)Y(z) = dengan

).A'.(zzA(z) 1na −= dan )(z.B'zB(z) 1nb −= .

8.9.2. Pole Shifting – PSS

Analisa model ini dengan peletakan pole pada persamaan karakteristik

sistem pada konstanta K, sehingga tidak berlaku untuk semua nilai pole, tetapi

pada tempat tertentu. Pada keadaan mantap sistem dinyatakan sebagai:

2

1

s.T1s.T1

++

4

3

s.T1s.T1

++

w

ws

s.T1.Ts.K

+ VPSS Input

w1

w1

s.T1s.T+

w2

w2

s.T1s.T+ 6s.T1

1+

High pass filters

Speed

w3

w3

s.T1s.T+

w4

w4

s.T1s.T+ 7

s2

s.T1K+

High pass filters

Power

s3K

[ ][ ]

N

M9

8

s.T1s.T1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+

+

2

1s1 s.T1

s.T1K

++

Ramp tracking filters

4

3

s.T1s.T1

++

Stabilizer gain & phase

Limit Output

A.N. Afandi


B.u(t)A.x(t)x(t) +=°

C.x(t)y(t) =

Gambar 8.18. Penentuan pole

Bila dinyatakan input R(t) adalah tidak ada (nol), maka sistem akan berada

pada kondisi mantap, dengan nilai u(t) = - K. x(t).

8.9.3. Optimal – PSS

Optimal adaptive power system stabilizer mencakup sinyal dan kecepatan

putar, serta daya generator. Hal ini digunakan untuk memperbaiki unjuk kerja

sistem, agar saat terjadi gangguan segera stabil kembali. Sistem yang terhubung

pada bus dimodelkan dalam kawasan z:

C(z).E(z).B(z).U(z)zA(z).Y(z) k += −

Dimana Y(z) adalah output sistem, U(z) adalah pengontrol, k keadaan

plant delay dan E(z) adalah noise.

Gambar 8.19. Sistem optimal-PSS

Sistem/Plant

K1

K2

Kn

y(t) R(t)

u(t)

x(t)

Governor

AVR

PSS

GeneratorVt ωr

VE

A.N. Afandi


8.9.4. Neural

Metode ini mengacu pada kontrol non linear yang memiliki kecepatan

tinggi dalam perhitungan. Sistem neural pada PSS mencakup pemilihan

parameter model kontrol. Metode neural meliputi neural controller dan neural

identifier. Pemodelan untuk mesin yang terhubung pada infinite bus seperti

gambar berikut:

Gambar 8.20. Diagram blok neural – PSS

Selanjutnya neural identifier dinyatakan sebagai suatu persamaan 2

2ii ∆ω(k)∆ω(k).

21(k).e

21(k)J ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −==

°

dan neural controller dinyatakan dengan

persamaan 2

d2

cc 1)∆ω(k1)(k∆ω.211)(k.e

211)(kJ ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ +−+=+=+

°

.

8.9.5. Fuzzy

Pada fuzzy memberikan konsisitensi hasil yang lebih baik, selain itu tidak

perlu memisahkan variabel putaran dan kecepatan putar. Sedangkan pada

identifikasi fuzzy sinyal stabilizer dinyatakan dengan Vs(t) = Vs(k) untuk k.∆t =< t

< (k+1). ∆t, selanjutnya percepatan generator dinyatakan dengan

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −−

=°

∆T1)∆ω(k∆ω(k)∆ω .

1s.Ts.T

w

w

+ 1s.T1s.T

2

1

++

1s.T1s.T

4

3

++KPSS

ω

VPSS max

VPSSmin

PSS

A.N. Afandi


Gambar 8.21 Diagram blok fuzzy-PSS

8.9. Kontingensi

Kontingensi adalah perhitungan yang digunakan untuk mengevaluasi

pengaruh gangguan terhadap kelayakan perubahan tegangan bus dan aliran daya

saluran. Analisis kontingensi dapat dibedakan menjadi dua yaitu analisis

kontingensi tunggal (single contingencies) dan kontingensi jamak (multiple

contingencies), analisis kontingensi tunggal terjadi bila saluran transmisi atau

transformator dilepaskan dari saluran yang kemungkinan direncanakan untuk

maksud tertentu seperti perbaikan dan penjadwalan operasi, sedangkan analisis

kontingensi jamak adalah jika dua atau lebih saluran keluar atau jatuh karena

gangguan secara serentak, atau jika sebuah saluran jatuh dan terjadinya gangguan

unit pembangkit dalam memasok tenaga listrik ke beban.

Pada saat beroprasi sistem tenaga listrik mungkin mengalami suatu

keadaan kontingensi seperti gangguan pada unit pembangkit atau saluran

transmisi, penambahan atau pengurangan yang tiba-tiba dari kebutuhan beban

pada sistem tenaga listrik. Meskipun banyak kontingensi lain yang mungkin

terjadi namun hanya kontingensi yang mempunyai kemungkinan yang tinggi yang

akan dipertimbangkan. Seorang teknisi harus melakukan analisis secara

menyeluruh terhadap pengaruh kontingensi untuk memperkirakan langkah-

langkah operasi yang diperlukan bila kejadian itu terjadi. Hasil-hasil analisis

kontingensi ini mengijinkan sistim untuk dioprasikan dalam keadaan tertentu,

banyak masalah yang terjadi pada sistem tenaga listrik dapat meyebabkan

kaccl °

∆ω

Rectangular &

polar form

ω∆

β

FLC

Ko Vs

A.N. Afandi


kegagalan serius dalam waktu yang sangat cepat sehingga operator tidak dapat

mengambil tindakan dengan cepat, hal ini sering menyebabkan terjadinya

kegagalan secara berurutan.

8.10. Kondisi Operasi Sistem

Operasi sistem dinyatakan berada dalam keadaan operasi yang berhasil

atau memuaskan bila terjacapai kondisi:

Frekuensi dalam batas kisaran operasi normal (50 ± 0.2 Hz), kecuali

penyimpangan dalam waktu singkat diperkenankan pada kisaran (50 ± 0,5

Hz), sedangkan selama kondisi gangguan frekuensi boleh berada pada

batas 47.5 Hz sampai 51.5 Hz.

Tegangan di Gardu Induk berada dalam batas yang ditetapkan yaitu :

Tegangan 500 kV adalah ± 5% sedangkan Tegangan 150 kV, 70 kV, 20

kV adalah +5 % dan -10%.

Tingkat pembebanan saluaran transmisi dipertahankan pada batas-batas

yang telah ditetapkan dan tingkat pembebanan arus di semua peralatan

jaringan transmisi dan gardu induk berada dalam batas rating normal.

Konfigurasi sistem sedemikian rupa sehingga semua PMT (circuit

breaker) jaringan transmisi mampu memutus arus gangguan yang

mungkin terjadi dan mengisolir peralatan yang terganggu.

Operasi sistem tenaga listrik dapat dibagi menjadi empat keadaan operasi

yaitu :

Pengiriman yang optimal (Optimal dispatch), sistem tenaga listrik bekerja

pada keadaan optimal secara ekonomis tatapi sistem tidak terjamin dalam

kedaan aman.

Setelah kontingensi (Post contingency), sistem tenaga listrik setelah

kontingensi terjadi.

Pengiriman yang terjamin (Secure dispatch), sistem tenaga listrik tidak ada

kontingensi yang menyebabkan kegagalan, dengan koreksi terhadap

parameter sehingga pengiriman tenaga cukup aman.

A.N. Afandi


Keadaan terjamin setelah kontingensi (Secure post-contingency), sistem

tenaga listrik setelah kontingensi terjadi dan sistem beroprasi dengan

normal.

8.11. Status Bus Sistem

Pada stabilitas dan kontingensi, maka aliran daya (power flow analysis)

memiliki nilai fungsional y a n g sangat penting sebagai b a h a s a komunikasi

dalam sistem tenaga listrik. Hal ini disebabkan besaran-besaran hasil analisis

aliran daya dapat menjadi informasi utama dalam pengoperasian sistem

tenaga listrik secara keseluruhan. Di samping itu juga besaran- besaran yang

dihasilkan akan menjadi sumber acuan untuk melakukan analisis lanjutan

seperti perhitungan hubung singkat, analisis kestabilan atau konsep

optimisasi.

Besaran-besaran hasil analisis aliran daya yang bernilai fungsional itu

antara lain meliputi nilai dan sudut fase tegangan, aliran daya aktif maupun

reaktif pada setiap cabang saluran, posisi sadapan transformator dan susut daya

yang terjadi, serta beberapa besaran lainnya. Besaran keluaran analisis aliran

daya ini diperoleh dari suatu konfigurasi jaringan yang disusun atas bus (node)

serta saluran (branch). Bus pada sistem dinyaataakan sebagai:

Bus referensi (swing/slack bus), yaitu bus ini memiliki karakteristik

utama yaitu besar (magnitude) dan sudut fase tegangan yang

besarnya konstan dan telah ditentukan sebelumnya. Dengan demikian

proses iterasi dapat berjalan baik, karena ada bus yang dapat

menjamin kekurangan daya selama proses analisis aliran daya

berlangsung.

Bus generator (P-V), yaitu jenis bus ini mempunyai tegangan dan

daya aktif tertentu yang telah diketahui sebelumnya, sedangkan nilai

daya reaktif pembangkit (Q) dan sudut fase tegangan akan

diperoleh dari hasil aliran daya.

Bus beban (P-Q), yaitu pada bus ini besar daya aktif dan daya reaktif

beban maupun pembangkit telah diketahui dengan nilai resultan

tertentu.

129

Andersson, Goran. 2004. “Modelling and Analysis of Electric power System”.

ETH Zurich. Dhar, R.N. 1982. Computer Aided power System Operation and Analysis. Tata

McGraw-Hill, New Delhi, 206-207. Direktorat Jendral Listrik dan Pemanfaatan Energi. 2004. Aturan Jaringan Jawa-

Madura-Bali. Jakarta. Ditjen LPE. 2005. Demand Side Management. Bahan Presentasi DSM Djoko Laras. 1993. Melestarikan Lingkungan dengan Memanfaatkan Berbagai

Sumber dan Konservasi Energi. Cakrawala pendidikan Majalah Ilmiah Kependidikan: PPM IKIP Yogyakarta.

Dobrivic, Andrej., Murgas, Jan., Dubravsky, Jozef. “PSS Design For Excitation and Governor Control”. 5th International Conference. Czeh Republic. May 21-22, 2002.

Emrich, C., Acosta, R., Kalu, A., Kiter, D., dan Wilson, W., Supervisory Control and Data Acquisition Experiment Using the Advanced Communications Technology Sattelite, Florida : Florida Solar Energy Center.

Ernst D, dkk. 2001. A Unified Approach to Transient Stability Contingency Filtering, Rangking and Assesment. IEEE Transaction on Power Systems, Vol.3. August.

Grainger, JJ, Stevenson, W.D.1994. Elements of Power Systems Analysis, 4th. Ed. McGraw-Hill Book Company, New York.

Gross, Charles A. 1986. “Power System Analysis”. John Wiley & Sons. Singapore. Helco Sistem Operation, SCADA/EMS Sistems. IEEE. 1996. IEEE Recommended Practice for Energy Management in Industrial

and Commercial Facilities. New York: IEEE Inc. Ilic, Marija, Zaborszky. 2000. “Dynamics and Control of Large Electric Power

System”. John Wiley & Sons, Inc. New York. Jin, Kaiyan. 2003. “Application of Static Compensators in Small AC Systems”.

Postdam. NY USA. Jordan, J. and Nadel, S. 2005. Industrial Demand-Side Management Programs:

What’s Happened, What Works, What’s Needed. Kundur, P. 1994. “Power System Stability and Control”. McGraw Hill. New York. Kuo, B.C. 1992. “Automatic Control Systems”. Prentice Hall. New Jersey. Marsudi, D., (1990), Operasi Sisem Tenaga Listrik, Jakarta : Balai Penerbit &

Humas ISTN Meliopoulus. A.P.S., Cokkinides, G.J., dan Ovebye, T.J., (2004), Component

Monitoring and Dynamic Loading Visualization from Real Time Power Flow Model Data, Proceeding of the Hawaii International Conference on Sistem Sciences.

130

Moghavveni, M. Faruque, O. 1988. Real-Time Contigency Evaluation and Rangking Technique. IEE. Proceding Generation, Transmission Distribution, Vol.145, No. 5,517-524.

Nagrath, I.J., Kothari, D.P. 1989. “Modern Power System Analysis”. Tata Mc Graw Hill. New Delhi.

Ogata, Katsuhiko. 1970.”Modern Control System”. Prentice Hall. New Jersey. Padyar, K.R. 1996. “Power System Dynamics Stability and Control”. John Wiley

& Sons. Singapore. Philip, Charles L. 1996. “Feedback Control Systems”. A Simon & Schuster, Inc.

New Jersey. PLN. 2003. Pedoman Pemulihan Subsistem Tenaga Listrik Jawa Timur.

Penyaluran Dan Pusat Pengatur Beban Jawa Bali Region Jawa Timur dan Bali.

PLN. 2005. Evaluasi Operasi Sistem Tenaga Listrik Jawa Timur & Bali. Ratjut, RK. 2002. “Alternating Current Machines” Laxmi. New Delhi. India. Redlin, M.H. dan Stipanuk, D.M. 1987. Managing Hospitality Engineering

Systems. Michigan: Educational Institute of the American Hotel&Motel Association.

Saadat, Hadi. 1999. Power System Analysis. McGraw-Hill Companies Schaum’s, New York. 240-243.

Semitekos, Dimitrios dan Nikolaos, Avouris.2002. Power Systems Contingency Analysis using Artificial Neural Networks. Proceeding of the 4thInternational Workshop on Computer Science and Information Technologies CSIT’2002. Patras Greece.

Shearer, J.Lowen. 1990. “Dynamic modeling and Control of Engineering Systems”. MacMillan Inc. Singapore.

Stevenson, William. 1996. “Power System Analysis”. McGraw Hill. Singapore.

Sun, Yun dan Overbye,T. 2004. Visualizations for Power System Contingency Analysis Data. Dept. of Electrical and Computer Engeineering of The University of Illionis Urbana-Champaign. Urbana.

The Guardian. 29 August 2003. Blackout Blamed on Tube Sell-Off. London. Wang, Y., dan Chu, B.t., (2004), sSCADA : Securing SCADA Infrastructure

Communications, Charlote : University of Charlote. Weedy, B.M. 1988. Sistem Tenaga Listrik. Aksara Persada Indonesia, Jakarta. Westinghouse. 1964. Electrical Transmission and Distribution Reference Book.

4th ed. East Pittsburgh. Pensylvania. Wood, Allen J dan Wollenberg, Bruce F. 1996. Power Generation Operation and

Control. New York. WSWS.org.1998. Privatisation to proceed despide blackout. Auckland. Yong, Taiyou., Lasseter, Robert H., Cui, Wenjin. “Coordination of Excitation and

Governing Control Based on Fuzzy Logic”. Pserc 99-04. Yu, Yao nan. 1983. “Electric Power System Dynamics”. Academic Press. New

York.

A.N. Afandi

Riwayat Penulis

A.N. Afandi, dilahirkan di Malang pada tahun 1975.

Menamatkan pendidikan Sarjana pertengahan tahun 1997 dan

menyelesaikan pendidikan Master awal tahun 2006. Selain

sebagai instruktur industri bidang kontrol otomatis PLC dan

Sistem Tenaga Listrik, pernah juga menjadi wartawan, pernah

menjadi Pimpinan Umum Majalah SOLID, pernah bekerja sebagai Engineer di

industri otomotif Jepang Nissan, dan pernah berkerja sebagai pengembang

laboratorium di Akademi Perindustrian Yogyakarta. Selain itu pernah mengajar

di Universitas Gajayana, serta menjadi Kepala Laboratorium Sistem Kontrol &

Elektronika Daya dan Kepala Laboratorium Konversi Energi & Pengukuran.

Penulis saat menjadi dosen biasa di Teknik Elektro Universitas Negeri Malang,

sebagai dosen tamu di Teknologi Informasi STL Politeknik Negeri Malang dan

pernah mengajar di Teknik Elektro Pascasarjana UGM, serta saat ini menjadi

Ketua Jurusan Teknik Elektro dan merangkap sebagai Sekretaris Dekan Fakultas

Teknik di Universitas Wisnuwardhana. Selain aktif menulis artikel di jurnal-

jurnal ilmiah teknik, penulis berkonsentrasi pada penelitian di bidang

Ketenagalistrikan, Elektronika daya, Aplikasi Kontrol Otomatis PLC dan

Robotika. Selain itu beberapa buku ajar yang pernah ditulis antara lain Teknik

Evaluasi Proyek 1 & 2, Ekonomi Teknik, programmable Logic Controller, dasar-

dasar PLC, Sistem Pengendalian PLC 1 & 2, English For Electrical Engineering,

Modul Laboratorium PLC, Sistem Kontrol Otomatik, Analisa Sistem Tenaga

Listrik dan Sistem Proteksi. Saat ini Penulis tercatat menjadi anggota organisasi

internasional bidang ketenagalistrikan di Institution of Engineering and

Technology, International Edsa Technical Forum dan Etap User Group

Organization.

0. ok-buku diktat stl

Documents