BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Saat ini, hampir seluruh manusia di muka bumi ini memanfaatkan energi

listrik dalam kehidupan sehari-hari. Mulai dari lampu penerangan, pendingin

ruangan, sampai ke sarana komunikasi, itu semua memanfaatkan energi listrik.

Energi listrik saat ini dianggap sebagai salau satu komoditas dalam kehidupan

manusia. Dan komoditas ini cukup unik, karena sebetulnya secara praktis harus

segera digunakan langsung ketika terbentuk, walaupun ada juga beberapa sistem

yang memungkinkan kita untuk bisa menyimpan energi listrik. Walaupun ternyata

energi listrik ini begitu dekat dengan kehidupan kita, namun pernahkah kita

membayangkan bagaimana proses terbentuknya energi listrik yang kita pakai

setiap hari ini?

B. Identifikasi Masalah

Identifikasi masalah dari latar belakang yang ada adalah sebagai berikut:

1. Penjelasan secara umum tentang sistem tenaga listrik

2. Jenis-jenis pembangkit listrik

3. Cara pendistribusian jaringan listrik dari sumber hingga pemakai

C. Rumusan Masalah

1. Bagaimanakah penjelasan secara umum tentang sistem tenaga listrik?

2. Apa saja jenis-jenis pembagki tenaga listrik?

3. Bagaimana cara pendistribusian jaringan listrik dari sumber hingga pemakai?

D. Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk:

1

1. Memahami tentang sistem tenaga listrik secara umum

2. Mengetahui jenis jenis pembangkit listrik yang ada

3. Mengetahui cara pendistribusian listrik dari sumber hingga dapat digunakan

oleh konsumen

E. Manfaat

Manfaat dari penulisan makalah ini bagi penulis adalah dapat menambah

ilmu pengetahuan tentang sistem tenaga listrik dari sumber hingga

pendistribusiannya ke konsumen. Dan pagi pembaca manfaatnya adalah dapat

menambah pengetahuan baru tentang sistem tenaga listrik

2

BAB II

PEMBAHASAN

A. Sistem Tenaga Listrik

Secara umum sistem tenaga listrik terdiri dari:

1. Pusat Pembangkit Listrik (Power Plant)

Yaitu tempat energi listrik pertama kali dibangkitkan, dimana terdapat turbin

sebagai penggerak mula (Prime Mover) dan generator yang membangkitkan

listrik. Biasanya dipusat pembangkit listrik juga terdapat gardu induk.

Peralatan utama pada gardu induk antara lain : transformer, yang berfungsi

untuk menaikan tegangan generator (11.5 kV) menjadi tegangan transmisi

/tegangan tinggi (150kV) dan juga peralatan pengaman dan pengatur. Jenis

pusat pembangkit yang umum antara lain PLTA (pembangkit Listrik Tenaga

Air), PLTU (Pusat Listrik Tenaga Uap), PLTG (Pusat Listrik Tenaga Gas),

PLTN (Pusat Listrik Tenaga Nuklir).

2. Transmisi Tenaga Listrik

Merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga

listrik (Power Plant) hingga Saluran distribusi listrik (Substation Distribution)

sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik.

3. Sistem Distribusi

Merupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari: Pusat Pengatur (Distribution

Control Center, DCC), saluran tegangan menengah (6kV dan 20kV, yang

juga biasa disebut tegangan distribusi primer) yang merupakan saluran udara

atau kabel tanah, gardu distribusi tegangan menengah yang terdiri dari panel-

panel pengatur tegangan menengah dan trafo sampai dengan panel-panel

distribusi tegangan rendah (380V, 220V) yang menghasilkan tegangan kerja/

tegangan jala-jala untuk industri dan konsumen.

3

Alur Sistem Tenaga Listrik

Tenaga listrik dibangkitkan pada dalam pusat-pusat pembangkit listrik

(power plant) seperti PLTA, PLTU, PLTG, dan PLTD lalu disalurkan melalui

saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh

transformator step-up yang ada dipusat listrik. Setelah tenaga listrik disalurkan,

maka sampailah tegangan listrik ke gardu induk (GI), lalu diturunkan

tegangannya menggunakan transformator step-down menjadi tegangan menengah

yang juga disebut sebagai tegangan distribusi primer.

Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer atau

jaringan Tegangan Menengah (JTM), maka tenaga listrik kemudian diturunkan

lagi tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah,

disalurkan melalui jaringan Tegangan Rendah (JTR) ke rumah-rumah pelanggan

(konsumen) PLN. Pelanggan dengan daya tersambung besar tidak dapat

dihubungkan pada Jaringan Tegangan Rendah, melainkan dihubungkan langsung

4

pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula pelanggan yang terhubung

pada jaringan transmisi, tergantung dari besarnya daya tersambung.

Setelah melalui jaringan Tegangan menengah, jaringan tegangan rendah

dan sambungan Rumah (SR), maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat

pembatas daya dan kWh meter. Rekening listrik pelanggan tergantung pada

besarnya daya tersambung serta pemakaian kWh nya. Setelah melalui kWh meter,

tenaga listrik lalu memasuki instalasi rumah,yaitu instalasi milik pelanggan.

Instalasi PLN umumnya hanya sampai pada kWh meter, sesudah kWh meter

instalasi listrik umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Dalam instalasi

pelanggan, tenaga listrik langsung masuk ke alat-alat listrik milik pelanggan

seperti lampu, kulkas, televisi, dam lain-lain.

B. Jenis-jenis Pembangkit Listrik

1. PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)

Air adalah sumber daya alam yang merupakan energi primer potensial

untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), dengan jumlah cukup besar di

Indonesia. Potensi tenaga air tersebut tersebar di seluruh Indonesia. Dengan

pemanfaatan air sebagai energi primer, terjadi penghematan penggunaan

bahan bakar minyak. Pada dasarnya, energi listrik yang dihasilkan dari air,

sangat tergantung pada volume aliran dan tingginya air yang dijatuhkan.

Sumber air potensial didapat dari hasil pembelokkan arah arus air sungai di

daerah pegunungan tinggi oleh sebuah bendungan/waduk yang memotong

arah aliran sungai dan mengubah arah arus menuju PLTA.

Dari cara membendung air, PLTA terbagi atas 2 jenis, yaitu: PLTA

Run-Off River (Memotong Aliran Sungai) dan PLTA Kolam Tando. Kedua

PLTA tersebut memiliki kesamaan, yaitu membendung aliran air sungai dan

mengubah arahnya ke PLTA. Bedanya, pada PLTA Kolam Tando sebelum

aliran air sampai ke PLTA, debit air ditampung dalam suatu kolam yang biasa

disebut kolam tando. Sedangkan pada PLTA Run-Off River tidak. Kolam

5

Tando ini berguna menjadi sumber cadangan air, ketika debit air sungai

menurun akibat musim kemarau yang panjang. Air yang terbendung dalam

waduk akan dialirkan melalui saluran/terowongan tertutup/pipa pesat sampai

ke turbin, dengan melalui katup pengaman di Intake dan katup pengatur turbin

sebelum turbin. Pada saluran pipa pesat terdapat tabung peredam (surge tank),

yang berfungsi sebagai pengaman tekanan yang tiba-tiba naik, saat katup

pengatur ditutup.

Air mengenai sudu-sudu turbin yang merubah energi potensial air

menjadi energi gerak/mekanik yang memutar roda turbin, yang pada

gilirannya generator akan merubah energi gerak/mekanik tersebut menjadi

energi listrik. Katup pengatur turbin akan mengatur banyaknya air yang akan

dialirkan ke sudu-sudu turbin sesuai kebutuhan energi listrik yang akan

dibangkitkan pada putaran turbin yang tertentu. Putaran turbin yang terlalu

cepat dapat menimbulkan kerusakan pada turbin dan generator, dimana hal ini

dapat terjadi pada saat beban listrik tiba-tiba lepas/ hilang. Untuk mengatasi

putaran yang berlebihan maka katup pengatur turbin harus segera ditutup.

Katup pengatur turbin yang tiba-tiba menutup akan mengakibatkan terjadinya

goncangan tekanan arus balik air ke pipa pesat, dimana goncangan ini

diredam dalam tabung peredam.

6

2. PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap)

Uap yang terjadi dari hasil pemanasan boiler/ketel uap pada Pusat

Listrik Tenaga Uap (PLTU) digunakan untuk memutar turbin yang kemudian

oleh generator diubah menjadi energi listrik. Energi primer yang digunakan

oleh PLTU adalah bahan bakar yang dapat berwujud padat, cair maupun gas.

Batubara adalah wujud padat bahan bakar dan minyak merupakan wujud

cairnya. Terkadang dalam satu PLTU dapat digunakan beberapa macam

bahan bakar. PLTU menggunakan siklus uap dan air dalam pembangkitannya.

Mula-mula air dipompakan ke dalam pipa air yang mengelilingi ruang

bakar ketel. Lalu bahan bakar dan udara yang sudah tercampur disemprotkan

ke dalam ruang bakar dan dinyalakan, sehingga terjadi pembakaran yang

mengubah bahan bakar menjadi energi panas/ kalor. Udara untuk pembakaran

yang dihasilkan kipas tekan/force draf fan akan dipanasi dahulu oleh pemanas

udara/heater. Setelah itu, energi panas akan dialirkan ke dalam air di pipa

melalui proses radiasi, konduksi dan konveksi, sehingga air berubah menjadi

uap bertekanan tinggi. Drum ketel akan berisi air di bagian bawah dan uap di

bagian atasnya. Gas sisa setelah dialirkan ke air masih memiliki cukup banyak

energi panas, tidak dibuang begitu saja melalui cerobong, tetapi akan

digunakan kembali untuk memanasi Pemanas Lanjut (Super Heater), Pemanas

Ulang (Reheater), Economizer dan Pemanas Udara.

Dari drum ketel, uap akan dialirkan menuju turbin uap. Pada PLTU

besar (di atas 150 MW), turbin yang digunakan ada 3 jenis yaitu turbin

tekanan tinggi, menengah dan rendah. Sebelum ke turbin uap tekanan tinggi,

uap dari ketel akan dialirkan menuju Pemanas Lanjut, hingga uap akan

mengalami kenaikan suhu dan menjadi kering. Setelah keluar dari turbin

tekanan tinggi, uap akan masuk ke dalam Pemanas Ulang yang akan

menaikkan suhu uap sekali lagi dengan proses yang sama seperti di Pemanas

Lanjut. Selanjutnya uap baru akan dialirkan ke dalam turbin tekanan

menengah dan langsung dialirkan kembali ke turbin tekanan rendah. Energi

7

gerak yang dihasilkan turbin tekanan tinggi, menengah dan rendah inilah yang

akan diubah wujudnya dalam generator menjadi energi listrik.

Dari turbin tekanan rendah uap dialirkan ke kondensor untuk

diembunkan menjadi air kembali. Pada kondensor diperlukan air pendingin

dalam jumlah besar. Inilah yang menyebabkan banyak PLTU dibangun di

daerah pantai atau sungai. Jika jumlah air pendingin tidak mencukupi, maka

dapat digunakan cooling tower yang mempunyai siklus tertutup. Air dari

kondensor dipompa ke tangki air/deareator untuk mendapat tambahan air

akibat kebocoran dan juga diolah agar memenuhi mutu air ketel berkandungan

NaCl, Cl,O2 dan derajat keasaman (pH). Setelah itu, air akan melalui

Economizer untuk kembali dipanaskan dari energi gas sisa dan dipompakan

kembali ke dalam ketel.

3. PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas)

Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar pada pusat listrik tenaga gas

(PLTG) akan menggerakkan turbin dan kemudian generator, yang akan

mengubahnya menjadi energi listrik. Sama halnya dengan PLTU, bahan bakar

8

PLTG bisa berwujud cair (BBM) maupun gas (gas alam). Penggunaan bahan

bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya. Prinsip kerja

PLTG adalah sebagai berikut, mulamula udara dimasukkan dalam kompresor

dengan melalui air filter/penyaring udara agar partikel debu tidak ikut masuk

dalam kompresor tersebut. Pada kompresor tekanan udara dinaikkan lalu

dialirkan ke ruang bakar untuk dibakar bersama bahan bakar.

Di sini, penggunaan bahan bakar menentukan apakah bisa langsung

dibakar dengan udara atau tidak. Jika menggunakan BBG, gas bisa langsung

dicampur dengan udara untuk dibakar. Tapi jika menggunakan BBM, harus

dilakukan proses pengabutan dahulu pada burner baru dicampur udara dan

dibakar. Pembakaran bahan bakar dan udara ini akan menghasilkan gas

bersuhu dan bertekanan tinggi yang berenergi (enthalpy). Gas ini lalu

disemprotkan ke turbin, hingga enthalpy gas diubah oleh turbin menjadi

energi gerak yang memutar generator untuk menghasilkan listrik.

Setelah melalui turbin sisa gas panas tersebut dibuang melalui

cerobong/stack. Karena gas yang disemprotkan ke turbin bersuhu tinggi, maka

pada saat yang sama dilakukan pendinginan turbin dengan udara pendingin

dari lubang pada turbin. Untuk mencegah korosi turbin akibat gas bersuhu

tinggi ini, maka bahan bakar yang digunakan tidak boleh mengandung logam

Potasium, Vanadium dan Sodium yang melampaui 1 part per mill (ppm).

9

4. PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap)

Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) merupakan kombinasi

antara PLTG dan PLTU. Gas buang PLTG bersuhu tinggi akan dimanfaatkan

kembali sebagai pemanas uap di ketel penghasil uap bertekanan tinggi. Ketel

uap PLTU yang memanfaatkan gas buang PLTG dikenal dengan sebutan Heat

Recovery Steam Generator (HRSG). Umumnya 1 blok PLTGU terdiri dari 3

unit PLTG, 3 unit HRSG dan 1 unit PLTU. Daya listrik yang dihasilkan unit

PLTU sebesar 50% dari daya unit PLTG, karena daya turbin uap unit PLTU

tergantung dari banyaknya gas buang unit PLTG.

Dalam pengoperasian PLTGU, daya PLTG yang diatur dan daya

PLTU akan mengikuti saja. PLTGU merupakan pembangkit yang paling

efisien dalam penggunaan bahan bakarnya.Secara umum HRSG tersebut

adalah pengganti boiler pada PLTU, yang bekerja untuk menghasilkan uap.

Setelah uap dalam ketel cukup banyak, uap tersebut akan dialirkan ke turbin

uap dan memutar generator untuk menghasilkan daya listrik. Dan efisiensi

PLTGU lebih baik dari pusat listrik termal lainnya mengingat listrik yang

dihasilkan merupakan penjumlahan yang dihasilkan PLTG ditambah PLTU

tanpa bahan bakar.

10

5. PLTP (Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi)

Panas Bumi Panas bumi merupakan sumber tenaga listrik untuk

pembangkit Pusat Listrik Tenaga Panas (PLTP). Sesungguhnya, prinsip kerja

PLTP sama saja dengan PLTU. Hanya saja uap yang digunakan adalah uap

panas bumi yang berasal langsung dari perut bumi. Karena itu, PLTP biasanya

dibangun di daerah pegunungan dekat gunung berapi. Biaya operasional

PLTP juga lebih murah daripada PLTU, karena tidak perlu membeli bahan

bakar, namun memerlukan biaya investasi yang besar terutama untuk biaya

eksplorasi dan pengeboran perut bumi.

Uap panas bumi didapatkan dari suatu kantong uap di perut bumi.

Tepatnya di atas lapisan batuan yang keras di atas magma dan mendapat air

dari lapisan humus di bawah hutan penahan air hujan. Pengeboran dilakukan

di atas permukaan bumi menuju kantong uap tersebut, hingga uap dalam

kantong akan menyembur keluar. Semburan uap dialirkan ke turbin uap

penggerak generator. Setelah menggerakkan turbin, uap akan diembunkan

dalam kondensor menjadi air dan disuntikkan kembali ke dalam perut bumi

menuju kantong uap.

Jumlah kandungan uap dalam kantong uap ini terbatas, karenanya

daya PLTP yang sudah maupun yang akan dibangun harus disesuaikan

dengan perkiraan jumlah kandungan tersebut. Melihat siklus dari PLTP ini

maka PLTP termasuk pada pusat pembangkit yang menggunakan energi

terbarukan.

11

6. PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel)

Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) berbahan bakar BBM (solar),

biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah beban

kecil, terutama untuk daerah baru yang terpencil atau untuk listrik pedesaan.

Di dalam perkembangannya PLTD dapat juga menggunakan bahan bakar gas

(BBG). Mesin diesel ini menggunakan ruang bakar dimana ledakan pada

ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang kemudian pada poros

engkol dirubah menjadi energi putar. Energi putar ini digunakan untuk

memutar generator yang merubahnya menjadi energi listrik.

Untuk meningkatkan efisiensi udara yang dicampur dengan bahan

bakar dinaikkan tekanan dan temperaturnya dahulu pada turbo charger. turbo

charger ini digerakkan oleh gas buang hasil pembakaran dari ruang bakar.

Mesin diesel terdiri dari 2 macam mesin, yaitu mesin diesel 2 langkah dan 4

langkah. Perbedaannya terletak pada langkah penghasil tenaga dalam putaran

toraknya.

Pada mesin 2 langkah, tenaga akan dihasilkan pada tiap 2 langkah atau

1 kali putaran. Sedang pada mesin 4 langkah, tenaga akan dihasilkan pada tiap

4 langkah atau 2 putaran. Seharusnya mesin 2 langkah dapat menghasilkan

daya 2 kali lebih besar dari mesin 4 langkah, namun karena proses pembilasan

ruang bakar silindernya tidak sesempurna mesin 4 langkah, tenaga yang

12

dihasilkan hanya sampai 1,8 kalinya saja. Selain kedua jenis mesin di atas,

mesin diesel yang digunakan di PLTD ada yang berputaran tinggi (high

speed) dengan bentuk yang lebih kompak atau berputaran rendah (low speed)

dengan bentuk yang lebih besar.

C. Pendistribusian Jaringan Listrik

Sistem distribusi merupakan salah satu bagian dalam sistem tenaga

listrik, yaitu dimulai dari sumber daya atau pembangkit tenaga listrik sampai

kepada para konsumen. Pada masa sekarang ini dimana kebutuhan akan tenaga

listrik meningkat, maka diperlukan suatu sistem pendistribusian tenaga listrik

dari pembangkit sampai kepada para konsumen yang memiliki keandalan yang

tinggi. Tenaga listrik yang didistribusikan tersebut tidak hanya tegangan

menengah dan rendah saja, namun juga tegangan tinggi dan ekstra tinggi.

Namun yang umum disebut sistem distribusi adalah sistem tegangan menengah

(primer) dan tegangan rendah (sekunder).

Dalam melakukan distribusi tenaga listrik diperlukan beberapa

komponen-komponen utama yang menunjang distribusi tenaga listrik, yaitu:

Gardu Induk (GI)

13

Gardu Hubung (GH)

Gardu Distribusi (GD)

Jaringan Distribusi Primer

Jaringan Distribusi Sekunder

1. Gardu Induk (GI)

Gardu induk merupakan suatu komponen penting dalam distribusi tenaga

listrik yang berfungsi sebagai pengatur daya. Gardu induk juga berfungsi

mentransformasikan daya listrik yang dihasilkan dari pusat-pusat

pembangkit ke gardu induk lain dan juga ke gardu-gardu distribusi yang

merupakan suatu interkoneksi dalam distribusi tenaga listrik.

2. Gardu Hubung (GH)

Gardu hubung berfungsi menerima daya listrik dari gardu induk yang telah

diturunkan menjadi tegangan menengah dan menyalurkan atau membagi

daya listrik tanpa merubah tegangannya melalui jaringan distribusi primer

(JTM) menuju gardu atau transformator distribusi. Merupakan satu gardu

yang terdiri dari peralatan-peralatan hubung serta alat-alat kontrol lainnya,

namun tidak terdapat trafo daya. Alat penghubung yang terdapat pada

gardu hubung adalah sakelar beban yang selalu dalam kondisi terbuka

(normally open), sakelar ini bekerja atau menutup hanya jika penyulang

utama mengalami gangguan.

3. Gardu Distribusi (GD)

Gardu distribusi adalah suatu tempat atau bangunan instalasi listrik yang

didalamnya terdapat alat-alat: pemutus, penghubung, pengaman, dan trafo

distribusi untuk mendistribusikan tegangan listrik sesuai dengan kebutuhan

tegangan konsumen. Peralatan-peralatan ini adalah dalam menunjang

mencapai pendistribusian tenaga listrik secara baik yang mancakup

kontinuitas pelayanan yang terjamin, mutu yang tinggi, dan menjamin

keselamatan bagi manusia.

14

Fungsi gardu distribusi adalah sebagai berikut :

Menyalurkan atau meneruskan tenaga listrik tegangan menengah ke

konsumen tegangan rendah.

Menurunkan tegangan menengah menjadi tegangan rendah selanjutnya

didistribusikan ke konsumen tegangan rendah.

Menyalurkan atau meneruskan tenaga listrik tegangan menegah ke

gardu distribusi lainnya dan ke gardu hubung.

BAB III

PENUTUP

15

A. Kesimpulan

Energi listrik merupakan bentuk energi yang paling fleksibel dan murah

untuk ditransmisikan dari sumber primernya ke lokasi pengguna bahkan untuk

jarak yang sangat jauh. Oleh karena itu, pemanfaatan banyak jenis sumber energi

termasuk sumber-sumber energi yang terbarukan terlebih dahulu dikonversi ke

dalam energi listrik sebelum dimanfaatkan oleh pengguna.

Struktur tenaga listrik atau sistem tenaga listrik sangat besar dan kompleks

karena terdiri atas komponen peralatan atau mesin listrik seperti generator,

transformator, beban dan alat-alat pengaman dan pengaturan yang saling

dihubungkan membentuk suatu sistem yang digunakan untuk membangkitkan,

menyalurkan, dan menggunakan energi listrik. Namun secara mendasar sistem

tenaga listrik dapat dikelompokkan atas 3 bagian utama yaitu sistem

pembangkitan, sistem transmisi dan sistem distribusi.

Ada banyak jenis pembangkit yang digunakan saat ini. Diantaranya

adalah Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP), Pembangkit Listrik

Tenaga Diesel (PLTD), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit

Listrik Tenaga Gas (PLTG), Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap

(PLTGU), Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), Pembangkit Listrik

Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTAngin)

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS).

DAFTAR PUSTAKA

http://akbarrusdiy.blogspot.com/2010/04/sistem-operasi-jaringan-distribusi.html

http://dunia-listrik.blogspot.com/2008/12/sistem-distribusi-tenaga-listrik.html

16

http://tirtainfo.blogspot.com/2012/04/macam-macam-pembangkit-listrik.html

http://www.scribd.com/doc/36440708/SISTEM-TENAGA-LISTRIK

17