Download - i. Sistem Ketenagalistrikan
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
1. SISTEM KELISTRIKAN
1.1. SISTEM KELISTRIKAN .
Sistem Tenaga Listrik adalah kumpulan/gabungan dari komponen-komponen atau alat-alat listrik
seperti generator , transformator, saluran transmisi, saluran distribusi dan beban yang saling
berhubungan merupakan kesatuan sehingga membentuk suatu sistem.
Gambar : Sistem Kelistrikan
TRANSMISSIONLINES SUBSTATION
BIG INDUSTRIES
LOW VOLTAGELINE
DISTRIBUTIONTRANSFORMER
MEDIUM VOLTAGE LINES
SMALL INDUSTRIES
MALL
MIDDLE INDUSTRIES
HOUSING
PUBLIC ROADLAMP
POWER PLANT
1
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
1.2. Proses Penyaluran Tenaga Listrik ke Pelanggan :
Didalam dunia kelistrikan sering timbul persoalan teknis, dimana tenaga listrik hanya
dibangkitkan pada tempat-tempat tertentu, sedangkan pemakai tenaga listrik atau pelanggan
tenaga listrik tersebar diberbagai tempat, maka penyampaian tenaga listrik dari tempat
dibangkitkan sampai ke tempat pelanggan memerlukan berbagai penanganan teknis.
Unit Pembangkitan
Unit Transmisi
Gardu Induk distribusi
G Trf PMT
Unit Distribusi
PMT
Konsumen Besar Konsumen Umum
Gen
erat
or
Tra
nsfo
rmat
or
Pem
utus
T
enag
a
Dis
trib
usi
Pr
imer
D
istr
ibus
i
seku
nder
Gambar Proses Penyaluran
Tenaga Listrik dibangkitkan di Pusat-pusat Listrik seperti PLTA, PLTU, PLTG, PLTGU,
PLTP dan PLTD kemudian disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu
dinaikkan tegangannya oleh transformator penaik tegangan (step up transformer) yang ada di
Pusat Listrik.
Saluran transmisi tegangan tinggi di PLN kebanyakan mempunyai tegangan 70 KV, 150
KV dan 500 KV. Khusus untuk tegangan 500 KV dalam praktek saat ini disebut sebagai
tegangan ekstra tinggi. Masih ada beberapa saluran transmisi dengan tegangan 70 KV namun
tidak dikembangkan lagi oleh PLN. Saluran transmisi ada yang berupa saluran udara dan ada
pula yang berupa saluran kabel tanah. Karena saluran udara harganya jauh lebih murah
dibandingkan dengan kabel tanah maka saluran transmisi PLN kebanyakan berupa saluran
udara. Kerugian dari saluran udara dibandingkan dengan kabel tanah adalah bahwa saluran
udara mudah terganggu misalnya karena kena petir, kena pohon dan lain-lain.
2
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Setelah tenaga listrik disalurkan melalui saluran transmisi maka sampailah tenaga
listrik di Gardu Induk (GI) untuk diturunkan tegangannya melalui transformator, penurun
tegangan (step down transfomer) menjadi tegangan menengah atau yang juga disebut sebagai
tegangan distribusi primer. Tegangan distribusi primer yang dipakai PLN adalah 20 KV,12
KV dan 6 KV. Kecenderungan saat ini menunjukkan bahwa tegangan distribusi primer PLN
yang berkembang adalah 20 KV.
Jaringan setelah keluar dari GI biasa disebut jaringan distribusi, sedangkan jaringan antara
Pusat Listrik dengan GI biasa disebut jaringan transmisi. Setelah tenaga listrik disalurkan
melalui jaringan distribusi primer maka kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya
dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah dengan tegangan 380/220 Volt atau
220/127 Volt (dihapus), kemudian disalurkan melalui Jaringan Tegangan Rendah untuk
selanjutnya disalurkan ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN melalui Sambungan
Rumah. Hal ini digambarkan oleh gambar I. 2. Proses penyampaian tenaga listrik ini secara
keseluruhan juga ditunjukkan oleh gambar 1.3.
Pelanggan-pelanggan yang mempunyai daya tersambung besar tidak dapat disambung
melalui Jaringan Tegangan Rendah (JTR) melainkan disambung langsung pada Jaringan
Tegangan Menengah (JTM) bahkan ada pula yang disambung pada Jaringan Transmisi
Tegangan Tinggi, tergantung besarnya daya tersambung.
Gambar . : Skema Pusat Listrik yang dihubungkan melalui saluran
Transmisi ke Gardu Induk.
3
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Keterangan : G = Generator
P.S. = Pemakaian Sendiri.
T.T. = Tegangan Tinggi.
T.M. = Tegangan Menengah
Dari gambar diatas terlihat bahwa di Pusat Listrik maupun di GI selalu ada trans formator
Pemakaian Sendiri guna melayani keperluan-keperluan peralatan listrik yang digunakan
didalam Pusat Listrik maupun GI, misalnya untuk keperluan penerangan, mengisi batere
listrik dan menggerakkan berbagai motor listrik. ,
Dalam praktek karena luasnya jaringan distribusi sehingga diperlukan banyak sekali
transformator distribusi, maka Gardu Distribusi seringkali disederhanakan menjadi
transformator tiang/Gardu Trafo Tiang yang rangkaian listriknya lebih sederhana daripada
yang digambarkan (lihat gambar dibawah).
Gambar GTT.
4
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Setelah tenaga listrik melalui Jaringan Tegangan Menengah (JTM), Jaringan Tegangan
Rendah JTR) dan Sambungan Rumah (SR) maka tenaga listrik selanjutnya dilewatkan alat
pembatas daya dan KWH meter di sisi pelanggan.
Energi listrik yang dipakai oleh pelanggan tersebut di catat oleh petugas cater sesuai angka di
register kWh meter tersebut selanjutnya dicetat di dalam rekening listrik.
Rekening listrik pelanggan tergantung kepada daya tersambung serta pemakaian KWH nya,
oleh karenanya PLN memasang pembatas daya dan KWH meter.
Setelah melalui KWH meter, tenaga listrik kemudian memasuki instalasi rumah yaitu instalasi
milik pelanggan. Instalasi PLN pada umumnya hanya sampai dengan KWH meter dan sesudah
KWH meter ihstalasi listrik pada umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Dalam instalasi
pelanggan tenaga listrik langsung memasuki alat-alat listrik milik pelanggan seperti lampu,
seterika, lemari es, pesawat radio, pesawat televisi dan lain-lain.
Dari uraian diatas kiranya dapat dimengerti bahwa besar kecilnya konsumsi tenaga listrik
ditentukan sepenuhnya oleh para pelanggan, yaitu tergantung bagaimana para pelanggan akan
menggunakan alat-alat listriknya, kemudian PLN harus mengikuti kebutuhan tenaga listrik para
pelanggan ini dalam arti menyesuaikan daya listrik yang dibangkitkannya dari waktu ke waktu.
Apabila jumlah pelanggan yang harus dilayani adalah jutaan maka daya yang harus
dibangkitkan jumlahnya juga mencapai ribuan megawatt dan untuk ini diperlukan beberapa
Pusat Listrik dan juga beberapa GI untuk dapat melayani kebutuhan listrik para pelanggan.
Pusat-pusat Listrik dan GI satu-sama lain dihubungkan oleh saluran transmisi agar
tenaga listrik dapat mengalir sesuai dengan kebutuhan dan terbentuklah suatu Sistem
Tenaga Listrik.
Gambar 1.5 (dibawah) menggambarkan sebuah Sistem Tenaga Listrik yang terdiri dari
sebuah PLTU, sebuah PLTA, sebuah PLTG dan 8 buah GI.
Setiap GI sesungguhnya merupakan Pusat Beban untuk suatu daerah pelanggan tertentu,
bebannya berubah-rubah sepanjang waktu sehingga daya yang dibangkitkan dalam Pusat-
pusat Listrik harus selalu berubah seperti telah diuraikan diatas.
5
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Perubahan beban dan perubahan pembangkitan daya ini selanjutnya juga menyebabkan
aliran daya dalam saluran-saluran transmisi berubah-rubah sepanjang waktu. Apabila
daya nyata yang dibangkitkan oleh Pusat-pusat Listrik lebih kecil daripada daya yang
dibutuhkan oleh para pelanggan, maka frekwensi akan turun, sebaliknya apabila lebih
besar, frekwensi akan naik. PLN berkewajiban menyediakan tenaga listrik yang
frekwensinya tidak jauh menyimpang dari 50 Hertz.
Mengenai penyediaan daya reaktif bagi para pelanggan yang erat kaitannya dengan
tegangan, masalahnya lebih sulit daripada masalah penyediaan daya nyata. PLN
berkewajiban menyediakan tenaga listrik dengan tegangan yang ada dalam batas- batas
tertentu.
Gambar 1.5. :
Sebuah Sistem Tenaga Listrik dengan sebuah PLTU, sebuah PLTG, sebuah PLTD, sebuah
PLTA dan enam buah Pusat Beban (GI).
6
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Masalah Penyediaan tenaga listrik seperti diuraikan diatas dengan biaya yang serendah
mungkin dan tetap memperhatikan mutu serta keandalan. Dalam proses penyediaan tenaga
listrik bagi para pelanggan seperti diuraikan diatas tidak dapat dihindarkan timbulnya rugi-rugi
dalam jaririgan disamping adanya tenaga listrik yang harus disisihkan untuk pemakaian
sendiri. Proses pembangkitan tenaga listrik dalam Pusat-pusat Listrik Termis memerlukan
biaya bahan bakar yang tidak sedikit. Biaya bahan bakar serta rugi-rugi dalam jaringan
merupakan faktor-faktor yang harus ditekan agar menjadi sekecil mungkin dengan tetap
memperhatikan mutu dan keandalan.
Mutu dan keandalan diukur dengan frekwensi, tegangan dan jumlah gangguan. Masalah mutu
tenaga listrik tidak semata-mata merupakan masalah operasi Sistem Tenaga Listrik tetapi erat
kaitannya dengan pemeliharaan instalasi tenaga listrik dan juga erat kaitannya dengan masalah
pengembangan Sistem Tenaga Listrik mengingat bahwa konsumsi tenaga listrik oleh para
pelanggan selalu bertambah dari waktu ke waktu. Oleh karenanya hasil-hasil Operasi Sistem
Tenaga Listrik perlu dianalisa dan dievaluasi untuk menjadi masukan bagi pemeliharaan
instalasi serta pengembangan sistem tenaga listrik.
Mutu tenaga Listrik yang baik merupakan kendala (constrain) terhadap biaya pengadaan
tenaga listrik yang serendah mungkin, maka kompromi antara kedua hal ini merupakan
masalah optimisasi yang banyak dibahas.
2 PEMBANGKITAN TENAGA LISTRIK
2.1 . a. Sumber tenaga listrik :
Sumber Tenaga Listrik ialah semua peralatan atau benda yang mengeluarkan tenaga listrik
misalnya :
Generator / dinamo :
Generator kutub menonjol / Salient Pole untuk putaran rendah /misalnya PLTA
Generator kutub tidak menonjol / Non Salient Pole untuk putaran tinggi / misalnya PLTG
Batere / Akumulator : tenaga listrik dihasilkan berdasarkan proses kimia elektrolisa ; arus /
tegangan yang dihasilkan ádalah arus searah
7
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Awan / Petir :
Awan mengandung uap air dimana muatan positif dengan muatan negatif terpisah sehingga
merupakan awan bertegangan dan pada jarak tertentu antara awan dengan bumi / bangunan akan
menghasilkan medan yang cukup tinggi sehingga memungkinkan elektrón dari awan loncat ke
bumi atau sebaliknya yang dinamakan petir . Tenaga listrik dari petir Besar yaitu Tegangan
sekitar 345 kV dan Arus yang pernah tercatat 110 kA namun energinya kecil sekali karena
waktunya sangat singkat dalam satuan micro-seconds sehingga nyaris tidak dapat digunakan .
Tenaga Surya.
Solar Cell jika terkena sinar matahari / surya akan menghasilkan tegangan searah yang siap
untuk digunakan sebagai sumber tenaga listrik ; biasanya Solar Cell ini mengisi Akumulator
kemudian arus searah ini diubah menjadi abb dengan bantuan Inverter ; output inverter ini siap
mensuplai beban abb.
b. Pembangkitan :
Tenaga listrik dibangkitkan oleh generator / alternator dimana kumparan medannya /rotor
generator diputar oleh penggerak mula dan interaksi antara fluksi medan dengan putaran rotor
dengan prinsip induksi menghasilkan gaya gerak listrik dan jika terminal jangkar terhubung
dengan beban akan mengalir arus listrik ke beban sehingga menghasilkan tenaga listrik sesuai
dengan prinsip dasar pembangkitan yaitu :
ggl = BLV
B = Rapat fluksi ( fluksi dari kumparan medan )
L = Panjang / kumparan jangkar
V = Kecepatan putar kumparan medan / poros
Sesuai dengan hukum Ohm dimana arus berbanding lurus dengan tegangan / ggl dan berbanding
terbalik dengan impedansi sehingga jika terhubung dengan beban maka akan timbal arus .
8
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Tenaga Listrik / Daya Listrik merupakan perkalian dari tegangan , arus dan faktor daya serta
perkalian daya listrik ini dengan waktu pelayanan beban ádalah energi listrik .
c. Penggerak Mula .
Penggerak mula ádalah mesin untuk menggerakkan / memutar rotor generator
Penggerak mula ini dapat berupa :
Mesin Turbin dan Mesin Motor bakar.
Mesin Turbin :
Turbin Air pada PLTA / Pusat Listrik Tenaga Air.
Turbin Gas pada PLTG / Pusat Listrik Tenaga Gas .
Turbin Uap :
PLTU / Pusat listrik Tenaga Uap.
PLTGU / Pusat listrik Tenaga Gas dan Uap.
PLTP / Pusat listrik Tenaga Panas Bumi .
Motor Bakar : PLTD / Pusat Listrik Tenaga Diesel
PLTA : Air bendungan dimasukkan kedalam pipa pesat yang dihubungkan dengan Turbin air pada
ketinggian yang cukup , sebagai sumber tenaga penggerak Turbin Air yang dikopel
dengan generator ber eksitasi dan generator membangkitkan tenaga listrik .
Potensial Mekanis Listrik
Air pipa pesat Turbin air Generator
Blok Diagram PLTA
9
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Gambar : PLTA Tulung Agung.
PLTU : Hasil pembakaran minyak / batu bara dipakai memanaskan air hingga menjadi uap
sebagai sumber tenaga untuk memutar turbin uap yang dikopel dengan generator dan
generator bereksitasi membangkitkan tenaga listrik
Uap Mekanik Tenaga Listrik
Boiler Turbin Generator
Blok Diagram PLTU
10
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Gambar : PLTU Belawan.
PLTG : Hasil pembakaran minyak dan udara menjadi Gas sebagai sumber tenaga untuk
memutar turbin gas yang dikopel dengan generator dan generator bereksitasi
membangkitkan tenaga listrik .
Gas
Gas Mekanik Tenaga listrik
Dapur Turbin gas Generator Pembakaran
Blok Diagram PLTG
11
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Gambar : PLTG NTB
PLTGU /Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap / Siklus kombinasi :
Merupakan kombinasi dari PLTG dan PLTU
Panas dari gas buang PLTG digunakan memanaskan Air di Boiler sehingga menjadi uap dan
uap ini memutar Turbin Uap ; jadi tenaga listrik dihasilkan oleh PLTG dan PLTU
Gas
Mekanik
Tenaga Listrik PLTG
Dapur Gas Turbin Gas Generator
Pembakaran
Gas buang
Uap Mekanik Tenaga Listrik PLTU
Boiler Turbin Generator
Blok Diagram PLTGU
12
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
PLTP / Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi :
Setiap naik 100 m tegak lurus dari permukaan bumi suhu turun rata – rata 1derajat Celsius
dan sebaliknya suhu naik rata - rata 1 derajat celsius tiap turun 100 m tegak lurus dari
permukaan Bumi . . Jika disekitar itu ada sumber magma (Gunung Berapi )/ sumber panas
Bumi maka kenaikan suhu 1 derajat Celsius per 100 m turun tidak berlaku lagi namun lebih
ekstrim kenaikan panas nya . Panas bumi ini lah yang digunakan untuk memanaskan air /
bahan baku uap ( berfungsi sebagai Boiler ) ; Lalu uap memutar turbin uap serta Turbin
dikopel dengan Generataor dan generator bereksitasi menghasilkan tenaga listrik . Letak
PLTP biasanya didaerah pegunungan
Air injeksi
Mekanik
Uap Tenaga Listrik
Panas Bumi Turbin Generator
Blok Diagram PLTP
Gambar : PLTP Kamojang.
13
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
PLTD : Hasil kompresi udara dan bahan bakar (terjadi pembakaran dalam dalam ruang bakar
akibat adanya bahan bakar , udara dan panas tinggi) sehingga menghasilkan tenaga untuk
menggerakkan poros engkol yang dikopel dengan poros / rotor Generator dan Generator
bereksitasi membangkitkan listrik .
Diesel Mekanis Generator Listrik
BBM
Oksigen Pembakaran / bertekanan
Panas
Blok Diagram PLTD
Gambar: PLTD Kal-Tim.
14
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
2.2. KENDALA OPERASI PEMBANGKITAN :
Kendala yang dalam bahasa Inggrisnya disebut constraint, sesungguhnya merupakan salah
satu syarat yang harus dipenuhi agar suatu proses dapat dilaksanakan .
Sebagai contoh dapat dikemukakan bahwa untuk mencapai suatu tempat dalam waktu yang
sesingkat mungkin adalah dengan mengendarai mobil dengan kecepatan setinggi mungkin.
Cara ini akan menghadapi kendala sebagai berikut:
1. Kecepatan maksimum yang bisa dicapai mobil tanpa merusak bagian-bagian mobil.
2. Kondisi jalan, tikungan jalan yang tidak memungkinkan mobil mencapai kecepatan
maksimum.
Dua kendala ini harus dipenuhi agar proses mencapai tempat tersebut diatas dengan mobil
dapat terlaksana.
Dalam proses optimisasi operasi pada umumnya, khususnya optimasi operasi sistem tenaga
listrik, selalu ada kendala-kendala (constraints). Pada operasi pembangkitan yang ada di PLN
juga terdapat kendala-kendala yang harus diketahui misalnya :
-. Kendala Operasi PLTA :
Kendala operasi dalam keadaan statis dan kebanyakan menyangkut koordinasi dengan
keperluan irigasi dan pengendalian banjir.
Kendala ini tidak ada apabila PLTA air yang hanya diperuntukan untuk pembangkitan tenaga
listrik saja. Apabila diperlukan koordinasi dengan keperluan irigasi dan pengendalian banjir
maka umumnya PLTA yang bersangkutan mempunyai kolam tando tahunan seperti halnya
terdapat pada PLTA Juanda di Jatiluhur Jawa-Barat dan PLTA Sutami di Karang Kates
Jawa-Timur.
Secara garis besar pola pengusahaan suatu waduk yang juga menjadi kolam tahunan dari
suatu PLTA didasarkan atas pemikiran-pemikiran sebagai berikut:
a. Waduk harus dapat menyediakan air untuk keperluan irigasi dimusim kemarau.
b. Waduk harus dapat mengendalikan banjir dimusim hujan.
c. Diwaktu musim hujan pengisian waduk harus terkendali, dalam arti jangan sampai
terjadi pelimpasan air yang berlebihan sehingga membahayakan waduk.
15
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
d. Di akhir musim kemarau atau permulaan musim hujan tinggi air dalam waduk masih
harus cukup rendah agar dapat menampung air dimusim hujan yang akan datang.
-. Kendala Operasi PLTU
PLTU dalam sistem pembangkitan yang relatif besar ( > 1.000 MW) pada umumnya
merupakan Pusat Listrik yang dominan baik secara teknis operasionil maupun ditinjau dari
segi biaya operasi.
Dari segi operasionil PLTU paling banyak kendalanya khususnya dalam kondisi dinamis.
Hal ini disebabkan banyaknya componen dalam PLTU yang harus diatur.
Kendala operasi yang terdapat pada PLTU adalah :
a. Starting Time (waktu yang diperlukan untuk men-stsrt) yang relatif lama, bisa
mencapai 6 sampai 8 jam apabila Stara dilakukan dalam keadaan dingin.
b. Perubahan daya per satuan waktu (ΔMW per menit) yang terbatas, Kira-kira 5% per
menit.
Hali ini disebabkan karena proses Star maupun perubahan daya dalam PLTU menyangkut
pula berbagai perubahan suhu yang selanjutnya menyebabkan pemuaian atau pengkerutan.
Pemuaian-pemuaian atau pengerutan-pengerutan sedapat mungkin harus berlangsung merata
dan tidak terlalu cepat untuk menghindarkan tegangan mekanis maupun pergeseran antara
bagian-bagian yang berputar dan bagian-bagian yang status misalnya antara rotor dan stator.
-. Kendala Operasi PLTG.
Unit PLTG adalah unit pembangkit yang termahal biaya operasi khususnya termahal bahan
bakarnya, maka diinginkan agar unit PLTG beroperasi dalam waktu yang sependek mungkin,
misalnya pada waktu beban puncak atau pada waktu ada kerusakan/gangguan unit pembangkit
lain (sebagai cadangan). Tetapi di lain pihak men-start dan men-stop unit PLTG Sangat
menambah keausan unit tersebut sehingga merupakan kendala operasi yang harus
diperhitungkan.
a. Beban maksimum.
16
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Dalam spesifikasi teknisnya unit PLTG umumnya disebut dua macam rating kemampuan
yaitu:
1. Base load rating, yang menggambarkan kemampuan unit untuk melayani beban secara
terus menerus.
2. Peak load rating, yang menggambarkan kemampuan unit untuk melayani beban selama
dua jam. Peak load rating besarnya kurang dari 10% diatas base load rating.
b. Beban minimum.
Batas beban minimum untuk unit PLTG tidak disebabkan karena alasan teknis melainkan
lebih disebabkan oleh alasan ekonomis yaitu efisiensi yang rendah pada beban rendah.
Pada beban 100% pemakaian bahan bakar minyak adalah Kira-kira 0,346 cc/kWh,
sedangkan pada beban 25% bisa mencapai Kira-kira 0,645 cc/kWh.
c.Kecepatan perubahan beban .
Unit PLTG umumnya dapat dirubah bebanya dari 0% sampai 100% dalam waktu kurang
dari 15 menit, sehingga bagi unit termis termasuk unit yang dapat dirubah bebanya secara
cepat. Tetapi jira diingat bahwa unit PLTG beroperasi dengan suhu gas pembakaran yang
tinggi maka perubahan beban berarti pula perubahan suhu yang tidak kecil pada berbagai
bagian turbin gas dan menambah keausan bagian-bagian tersebut.
d. Perhitungan Cadangan Berputar.
Karena kemampuannya untuk merubah beban yang relatif cepat seperti telah diuraikan
diatas, maka cadangan berputar yang dapat diperhitungkan pada unit PLTG adalah sama
dengan kemampuan maksimum dikurangi dengan beban saat itu. Namur seperti telah
diuraikan di batir c sebaiknya tidak terlalu banyak dipasang cadangan berputar pada unit
PLTG.
-. Kenadala Operasi PLTGU : lihat Kendala Operasi PLTU dan PLTGU
-. Kendala Operasi PLTD
17
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
PLTD yang terpelihara baik, praktis tidak mempunyai kendala operasi.
Dapat di Start-stop dengan cepat tanpa banyak menambah keausan dan biaya bahan bakarnya
lebih hemat dari pada PLTG, tetapi masih lebih mahal dibanding dengan PLTU.
Masalahnya adalah bahwa hingga kini belum ada unit PLTD dengan kapasitas terpasang
melebihi 30 MW, bahkan yang mempunyai kapasitas terpasang diatas 15 MW pun jarang
dibuat.
Walaupun pada unit PLTD praktis tidak ada kendala operasi, tetapi seperti juga pada unit
pembangkit lainya secara operasional perlu diperhatikan hal-hal sbb:
a. Beban maksimum dari unit PLTD seringkali tidak bisa mencapai nilai yang tertulis dalam
spesifikasi pabrik karena ada bagian-bagian dari mesin diesel yang tidak bekerja dengan
sempurna.
Misalnya pada beban 90% suhu gas buang sudah mencapai sushu maksimum yang
diperbolehkan sehingga beban tidak boleh dinaikan lagi.
b. Beban minimum.
Tidak ada hal yang membatasi beban minimum pada unit PLTD. Hanya saja apa bila unit
PLTD sering dibebani rendah, misalnya kurang dari 50%, maka mesin diesel menjadi
lekas kotor sebagai akibat pembakaran yang kurang sempurna dari mesin diesel pada
beban rendah.
c. Kecepatan Perubahan Beban.
Unit PLTD umumnya dapat berubah bebannya dari 0% menjadi 100% dalam waktu
kurang dari 10 menit. Oleh karena itu kemampuanya yang cepat dalam mengikuti
perubahan beban, unit PLTD baik dipakai untuk turut mengatur frekwensi sistem.
d. Perhitungan Cadangan Berputar.
Mengingat kemampuanya dalam mengikuti perubahan beban seperti diatas, maka
cadangan berputar yang dapat diperhitungkan adalah sama dengan kemampuan
maksimum dikurangi dengan beban saat itu.
18
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
- Kendala Operasi PLTP.
Secara teknis PLTP sesungguhnya sama dengan PLTU hanya ketel uapnya ada dalam perut
bumi. Pengusahaan uap dilakukan oleh PERTAMINA dan PLN hanya membeli uap dari
PERTAMINA atas dasar kWh yang dihasilkan PLTP.
Karena perubahan beban akan menyangkut perubahan penyediaan uap dari perut bumi maka
PLTP praktis hanya dapat ikut mengambil beban dasar dalam sistem, dalam arti harus
berbeban constan.
Mengenai masalah beban maksimum dan beban minimum pada PLTP kendala-kendala nya
yang menyangkut turbin uap adalah sama dengan ketel tidak ada pada PLTP.
3. TRANSMISI TENAGA LISTRIK.
Transmisi berfungsi menyalurkan arus listrik / tenaga listrik dari pembangkit ke Gardu Induk .
Tegangan terima di gardu Induk (Vr) adalah selisih vector antara tegangan kirim ( Vs) dengan
drop tegangan di sepanjang konduktor transmisi yaitu perkalian arus (I) dengan Impedansi (Z).
Impedansi ini merupakan jumlah vektor dari resistensi (R) dan reaktansi (X) penghantar dimana
semakin panjang penghantar maka semakin besar pula R dan X nya sehingga Z juga semakin
besar dan akibatnya drop tegangan IZ juga semakin besar ; dengan demikian Vr kecil .
Tegangan pelayanan diperbolehkan turun s/d 10 % dari V nominal . Dengan demikian panjang
jeringan dibatasi oleh drop tegangan .
transmisi Z = R + J X drop tegangan = I Z
Vs Vr
Transmisi tenaga listrik
Vr = Vs - IZ
Agar Vr memenuhi standar maka sebaiknya semakin panjang transmisi , tegangan
transmisi dinaikkan .
19
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Output dari Generator di pembangkit (pembangkit besar) bertegangan s/d tegangan
menengah di naikkan tegangannya menjadi tegangan tinggi (150 kV) / ekstra tinggi (500
kV) dengan menggunakan Trafo Step Up .
Tegangan Transmisi ini diterima oleh Trafo GI (Trafo Step Down) dan diturunkan dari 150 kV
menjadi 20 kV ; 500 kV menjadi 150 kV dan ada juga dari 500 kV menjadi 20 kV .
Penghantar transmisi terbuat dari ACSR dan Isolatornya terbuat dari Porselin dan menaranya
konstruksi besi ./ baja dan di kota tertentu menggunakan Kabel tanah (150 kV) .
Transmisi dari Jawa ke Madura dan dari Jawa ke Bali menggunakan Kabel laut 150 kV 50 Hz .
Rencananya Transmisi interkoneksi Sumatera ( P3B Sumatera ) bertegangan 275 kV,50 Hz .
Y Y/Y transmisi Y/Y 150 / 20 kV
Generator Y Trafo Step Up 150 kV Gardu Induk JTM
di Switchyard
Sistem Transmisi 150 kV / 20 kV
Y/Y 500 kV 500 /150 kV 150 kV Y/Y 150/20 kV
JTM
20
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Trafo step Up Transmisi SUTET Trafo Step Down Transmisi SUTT Trafo Stepdown
di Switch yard Gardu Induk /SKTT GarduIinduk
Sistem Transmisi 500 kV/ 150 kV / 20 kV
Y/Y Y/Y 500/20 kV JTM
Trafo Step Up Transmisi 500 kV Trafo Step Down
di Switchyard Gardu Induk
Sistem Transmisi 500 kV / 20 kV
Pada Transmisi 500 kV tidak ada masalah petir karena tegangan transmisi lebih tinggi dari
tagangan petir (345 kV) ; Tapi yang menjadi masalah adalah polusi tegangan disekitar SUTET
dan masalah Switching Surge / Surja hubung dimana hal ini diatasi dengan memasang reaktor
untuk menyerap kelebihan tegangan pada system saat terjadi Switching .
4. Distribusi Tenaga Listrik
Distribusi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pembangkit atau dari Gardu Induk ke
Gardu Distribusi dan atau ke Pelanggan dan dari Gardu Distribusi ke Pelanngan dengan
energi , tegangan dan frekuensi sesuai stándar pelayanan yang berlaku .
Ada kalanya untuk pembangkit kecil , dari Trafo pembangkit langsung ke jaringan distribusi
baik lewat SUTM maupun lewat SKTM dengan tegangan 20 kV .
21
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Dari sisi 20 kV Trafo step down GI tenaga listrik didistribusi kan lewat SKTM (sekitar 50 m)
keluar Gardu Induk kemudian lewat SUTM ke pelanggan TM atau ke Gardu Distribusi atau
Gardu Tiang dan ada pula di distribusikan lewat SKTM untuk daerah perkotaan . Isolator
SUTM biasanya menggunakan Porselin dan penghantar nya memakai A2C (All Aluminium
Conductor ) atau A3C (All Alluminium Alloy Conductor) . Umumnya saat ini menggunakan
Tiang Beton baik bentuk bulat maupun bentuk H atau Tiang kayu atau Besi , 9 m atau 11 m .
Trafo Step Down di Gardu Distribusi berfungsi menurunkan tegangan dari 20 kV menjadi
380/220 Volt atau 400/231 Volt kemudian didistribusikan ke pelanggan tegangan rendah .
Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR) umumnya menggunakan isolator Porselin dan
SKUTR menggunakan penghantar TIC (Twisted Insulated Cable ) biasanya berbahan
Aluminium . Umumnya saat ini SUTR menggunakan Tiang SUTM dan jika tidak ada
SUTM , menggunakan Tiang Beton / Kayu / Besi , 7 m .
Untuk mengukur besaran listrik pada pelanggan dipasang pada sambungan pelanggan dengan
Instalasi Pelanggan (IP) APP TM (Alat Pengukur dan Pembatas Tegangan Menengah) untuk
pelanggan TM dan APP- TR (Alat Pengukur dan Pembatas Tegangan Rendah) .
Trafo Step Down di Gardu Distribusi menggunakan Trafo hubungan Delta/Bintang atau
Delta / Z; Y/Y; Y/Z .
Generator Distribusi TR Pelanggan TR
Sistem Distribusi dari Pembangkit kecil sekali tanpa GI dan tanpa GD
22
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
JTR / SKUTR
Trafo Distribusi TM / 20 kV Gardu Distribusi
Pembangkit D/y 20kV/380/220V
D/z / 400/231 V
Sistem Distribusi dari Pembangkit Kecil tanpa GI
Sistem Distribusi dari GI ke GD
Trafo GI JTM Distribusi 20 kV Gardu Distribusi JTR 380/220 V
20 kV / 380 /220 V
Jaringan Tegangan Rendah ( JTR ) untuk listrik pedesaan beban kecil adakalanya disuplai
listrik satu fasa pakai Trafo 1 fasa atau Trafo CSP satu fasa (Completed Self Protected = Trafo
yang dilengkapi pengaman sendiri yang jika trip dapat di “ ON “ kan kembali) .
Sistem Jaringan Distribusi /JTM
23
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Untuk meningkatkan keandalan distribusi tenaga listrik maka dibangun sistem distribusi
misalnya :
Sistem radial terbuka dimana sistem dilayani oleh satu out going GI saja sehingga jika satu
JTM tersebut padam maka Gardu distribusi / beban TM juga padam / keandalan terendah .
Sistem Paralel dimana dua outgoing GI /JTM diparalel agar jika satu JTM terganggu gardu
Distribusi / beban TM dapat disuplai dari Outgoing / JTM lain .
Sistem Ring dimana JTM disuplai dari dua outgoing GI 20 kV dan terhubung satu sama lain
misalnya menggunakan PTS atau alat sejenis lainnya . Jika satu jalur JTM terganggu maka gardu
distribusi / beban TM dapat dilayani dari Jalar lain .
Sistem Spindle dimana Jeringan distribusi dari suatu GI ke Gardu Hubung menggunakan
beberapa jaringan kabel tanah dan satu kabel Express / Express Feeder sehingga jika satu jalur
distribusi terganggu maka gardu distribusi / beban TM dapat dilayani oleh jaringan yang lain .
Sistem Cluster mirip dengan sistem spindle dimana sistem ini tanpa Gardu Hubung (GH) dan
cocok untuk jaringan yang lebih pendek dan semua JTM dari GI tersambung oleh Express
Feeder serta beban TM / Gardu Distribusi tersambung pada JTM tersebut, Switching dapat
dilakukan di sepanjang express Feeder .
Sistem Fish Bone dimana suatu JTM disuplai oleh dua GI dan dari JTM ke Gardu distribusi /
percabangan terhubung dengan menggunakan PTS (Pole Top Switch), Sistem ini lebih handal
karena disupali dari dua GI .
Pada dasarnya sistem jaringan distribusi menyesuaikan dengan jenis dan kepadatan beban .
Untuk daerah dengan kepadatan beban rendah cocok bila menggunakan sistem radial
sedangkan untuk daerah yang cepat perkembangan bebannya cocok menggunakan sistem
Spindle .
24
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Sistem Kelistrikan
Kendala operasi pada distribusi tenaga listrik antara lain jika menggunakan penghantar telanjang
sering terganggu oleh ranting / daun / dahan pohon dan jika menggunakan kabel biayanya
mahal; oleh karena itu pada lokasi tertentu yang sering mengalami gangguan digunakan SUTM
penghantar ber isolasi bukan kabel .
5. SAMBUNGAN DAYA LISTRIK.
Sambungan Daya Listrik untuk melayani konsumen ada dua macam :
a. Sabungan Listrik Tegangan Menengah (SLTM)
- Sambungan ini khusus untuk melayani pelanggan dengan daya ≥ 200 kVA
b. Sambungan Listrik Tegangan Rendah (SLTR).
- Sambungan ini khusus untuk melayani pelanggan dengan daya ≤ 200 kVA
25