Kategori saluran transmisi berdasarkan pemasangan

Berdasarkan pemasangannya, saluran transmisi dibagi menjadi dua kategori, yaitu: 1. saluran udara (overhead lines); saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antar menara atau tiang transmisi. Keuntungan dari saluran transmisi udara adalah lebih murah, mudah dalam perawatan, mudah dalam mengetahui letak gangguan, mudah dalam perbaikan, dan lainnya. Namun juga memiliki kerugian, antara lain: karena berada di ruang terbuka, maka cuaca sangat berpengaruh terhadap keandalannya, dengan kata lain mudah terjadi gangguan, seperti gangguan hubung singkat, gangguan tegangan lebih karena tersambar petir, dan gangguan-gangguan lainnya. Dari segi estetika/keindahan juga kurang, sehingga saluran transmisi bukan pilihan yang ideal untuk suatu saluran transmisi didalam kota.

2. saluran kabel tanah (underground cable); saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam tanah. Kategori saluran transmisi seperti ini adalah yang favorite untuk pemasangan di dalam kota, karena berada didalam tanah, maka tidak mengganggu keindahan kota dan juga tidak mudah terjadi gangguan akibat kondisi cuaca atau kondisi alam. Namun juga memilik kekurangan. Seperti: mahalnya biaya investasi dan sulitnya menentukan titik gangguan dan perbaikannya.

Kedua cara penyaluran memiliki keuntungan dan kerugian masing-masing.

Kategori saluran transmisi berdasarkan arus listrik

Dalam dunia kelistrikan, dikenal dua kategori arus listrik, yaitu arus bolak-balik (Alternating Current/AC) dan arus searah (Direct Current/DC). Oleh karena itu , berdasarkan jenis arus listrik yang mengalir di saluran transmisi, maka saluran transmisi terdiri dari:

1. saluran transmisi AC; didalam system AC, penaikan dan penurunan tegangannya sangat mudah dilakukan dengan bantuan transformator dan juga memiliki 2 sistem, sistem fasa tunggal dan sistem fasa tiga sehingga saluran transmisi AC memiliki keuntungan lainnya, antara lain:a. daya yang disalurkan lebih besarb. nilai sesaat (instantaneous value)nya konstan, danc. mempunyai medan magnet putar

selain keuntungan-keuntungan yang disebutkan diatas, saluran transmisi AC juga memilik kerugian, yaitu: tidak stabil, isolasi yang rumit dan mahal (mahal disini dalam artian untuk menyediakan suatu isolasi yang memang aman dan kuat).

2. saluran transmisi DC; dalam saluran transmisi DC, daya guna atau efesiensinya tinggi karena mempunyai factor daya = 1, tidak memiliki masalah terhadap stabilitas terhadap system, sehingga

dimungkinkan untuk penyaluran jarak jauh dan memiliki isolasi yang lebih sederhana.

Berhubungan dengan keuntungan dan kerugiannya, dewasa ini saluran transmisi di dunia sebagian besar menggunakan saluran transmisi AC. Saluran transmisi DC baru dapat dianggap ekonomis jika jarak saluran udaranya antara 400km sampai 600km, atau untuk saluran bawah tanah dengan panjang 50km. hal itu disebabkan karena biaya peralatan pengubah dari AC ke DC dan sebaliknya (converter & inverter) masih sangat mahal, sehingga dari segi ekonomisnya saluran AC akan tetap menjadi primadona dari saluran transmisi.

Prospek Penggunaan Transmisi HVDC Dengan Kabel Laut di Indonesia

Home Halaman Muka

Sajian Utama Sajian Khusus

Komunikasi Komputer Elektronika Tutorial   DAUR BAHAN BAKAR NUKLIR

Pendahuluan

Pusat-pusat pembangkit tenaga listrik terutama yang menggunakan tenaga air, biasanya terletak jauh dari pusat-pusat beban. Dengan demikian, tenaga listrik yang telah dibangkitkan harus disalurkan melalui saluran-saluran transmisi. Saluran-saluran ini membawa tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat-pusat beban baik langsung maupun melalui gardu-gardu induk dan gardu-gardu rele. Saluran transmisi yang dapat digunakan adalah saluran udara atau saluran bawah tanah.  Menurut jenis arus yang dapat dibangkitkan yaitu sistem arus bolak balik (AC atau  alternating current) dan sistem arus searah (DC atau  direct current).

Dengan memperhatikan kondisi negara Indonesia, luas wilayahnya sebagian besar adalah lautan. Lautan ini bukanlah suatu pemisah antara pulau yang satu dengan pulau lainnya, melainkan pulau dipandang sebagai penghubung antar pulau. Bertitik tolak dari uraian tersebut, maka seyogyanya para ahli perencanaan penyediaaan tenaga listrik di negera ini turut menyikapi akan penyatuan

sistem ketenagalistrikan, dengan menerapkan transmisi  dengan menggunakan kabel bawah laut. Penyaluran tenaga listrik dengan sistem  arus searah  baru dianggap ekonomis bila panjang saluran udara lebih dari 640 km atau saluran bawah tanah lebih panjang dari 50 km.

Kabel Tenaga dan Sistem Transmisi  HVDC

Untuk penyaluran tenaga listrik di bawah tanah digunakan kabel tenaga (power cable). Jenis kabel tenaga dapat diklasifikasikan atas :

a. Kelompok menurut kulit pelindungnya (armor)

b. Kelompok menurut konstruksinyac. Kelompok menurut penggunaan,

misalnya kabel saluran, kabel laut (submarine), kabel corong utama, kabel udara, dan kabel taruh.

Kabel taruh yang dimaksud adalah cara menaruh kabel yang meliputi :

Cara menaruh langsung (direct laying) Sistem pita (duct line) Sistem terusan tertutup

   yang  perbandingannya dapat dilihat pada Tabel 1. Saluran transmisi dapat dikategorikan atas saluran udara (overhead line) dan saluran bawah tanah (under ground).

• Saluran Udara Sebagaimana telah disebutkan bahwa pusat pembangkit umumnya jauh dari pusat-pusat beban. Apabila dimisalkan dibangun tidak persis di tepi pantai, yang mungkin di tengah hutan atau di kaki gunung dimana sumber energi itu berada, maka dengan demikian tetap dibutuhkan saluran udara yang selanjutnya dihubungkan dengan kabel laut.

Adapun  sifat-sifat kawat logam adalah :

Kawat tembaga tarik yang dipakai pada saluran transmisi karena konduktivitasnya tinggi, meskipun kuat tariknya tidak cukup untuk instalasi tertentu. Dibandingkan dengan kawat tembaga tarik, konduktivitas kawat Aluminium Cable Steel Reinforced (ACSR) lebih rendah, meskipun kekuatan mekanisnya lebih tinggi.

Kawat tembaga campuran (alloy), konduktivitasnya lebih rendah dari kawat tembaga tarik, tetapi  mempunyai kekuatan tarik yang lebih tinggi.

Kawat aluminium campuran (alloy), mempunyai kekuatan mekanis yang lebih tiggi dari aluminium murni sehingga dipakai untuk gawang (span) yang lebih besar.

Kawat baja berlapis tembaga mempunyai kekutan  mekanis yang besar, dan biasanya dipakai untuk gawang yang besar atau sebagai kawat tanah.

Kawat baja berlapis aluminium mempunyai kekuatan mekanis yang besar, tetapi konduktivitasnya lebih kecil dibanding dengan yang berlapis tembaga meskipn ia lebih ringan.

• Saluran Bawah Laut Kabel yang digunakan untuk transmisi HVDC pada umumnya mempunyai sifat yang sama dengan kabel tanah, namun dengan konstruksi yang berbeda. Sebagai penghantar biasanya digunakan kawat tembaga berlilit (annealed stranded), dan sebagai kulit pelindung digunakan pita baja yang dapat ditaruh di dasar laut.

Survei Jalur dan Penetapan Panjang Kabel

Survei ini bertujuan untuk mendapatkan data-

data kondisi laut dan jalur kabel yang sesuai. Lintasan yang dilalui kabel diusahakan yang pendek dan lurus, dasar laut tanpa lembah dan laut yang tidak terlalu dalam. Survei jalur kabel meliputi:

Karakteristik permukaan dasar laut Kedalaman laut Pergerakan arus Arus pasang surut Pergeseran pasir dasar laut Data pendukung

Perbedaan antara panjang aktual dan panjang yang direncanakan disebut "panjang kabel slack". Standar panjang slack diperlihatkan pada Tabel 2.

Perbandingan Kapasitas Transmisi Daya pada Tegangan Tinggi DC dan AC Apabila ada dua saluran transmisi yang dapat dibandingkan, satu adalah saluran transmisi ac dan yang lainnya adalah saluran transmisi dc. Dianggap bahwa isolator-isolator ac dan dc menahan tegangan puncak ke tanah yang sama sehingga tegangan Vd sama dengan _2   kali tegangan rms ac.  Karena itu, serta data teknik lainnya sama, dapat dilihat bahwa daya dc perkonduktor adalah : P(dc) = Vd.Id W/kond. ......................(1) dan daya ac perkonduktor adalah : P(ac) = VLN.IL.Cos  W/kond. ..........(2) Karena itu, rasio dari daya dc perkondukor terhadap daya ac perkonduktor (fasa), dapat dinyatakan sebagai :  ........(3) Jika  Cos j = 0,945 maka :  W/kond...(4) Selanjutnya kapasitas transmisi daya total saluran ac dan dc adalah  : Pdc = 2 Pdc  W ..................................(5) Pac = 3 Pac   W..................................(6) Karena itu rasionya dapat dituliskan :  .................................(7) Jadi, dari studi memperlihatkan bahwa dari suatu saluran dc umumnya biasanya sekitar 33

% lebih kecil dari suatu saluran ac untuk kapasitas yang sama. Selanjutnya jika suatu saluran dc dua kutub dibandingkan dengan saluran ac 3 phasa rangkaian ganda, biaya saluran dc sekitar 45 % lebih kecil dari saluran ac. Biasanya keuntungan biaya saluran dc meningkat pada tegangan tinggi. Rugi daya karena gejala korona lebih kecil pada saluran dc dibanding saluran ac. Daya reaktif yang dihasilkan dan diserap oleh suatu saluran transmisi ac tegangan tinggi dapat dinyatakan sebagai :  VAR/unit panjang...(8)

dan QL=XLI2=wL.I2VAR/unit panjang...(9) Jika daya reaktif yang dibangkitkan dan diserap oleh saluran, sama Qr=QL atau WC.V2=WL.I2 .............(10) Terlihat bahwa pembebanan impedansi surja (beban alami) adalah merupakan fungsi dari tegangan, induktansi dan kapasitansi saluran tidak merupakan fungsi dari panjang saluran. Bagaimanapun, converter-converter pada kedua ujung saluran membutuhkan daya reaktif dari sistem ac. Kabel-kabel tanah yang digunakan untuk transmisi ac dapat juga digunakan untuk dc dan biasanya dapat menyalurkan daya dc yang lebih besar dari ac. Hal ini disebabkan karena tidak adanya arus pemuatan kapasitif dan pemanfaatan isolasi yang lebih baik serta pemakaian bahan dielektrik lebih sedikit.

Pekerjaan Instalasi Kabel Laut

Gaya tarik peletakan kabel ditentukan oleh kecepatan saat peletakan, berat kabel, gaya pecah dan arus pasang. Gaya tarik kabel (Ts) dapat diketahui dapat diketahui dengan menggunakan persamaan : Ts = wh + To  .................................(11) Selama kabel diletakkan, "To" dikontrol pada nilai 500 - 1000 kg. Beberapa jenis pekerjaan pada saat peletakan kabel meliputi : 1. Pemilihan vessel peletakan kabel, ditarik oleh

beberapa tug boat. 2. Pekerjaan persiapan peletakan kabel 3. Penempatan kabel laut 4. Proteksi kabel laut Ada beberapa penyebab kerusakan kabel laut, di antaranya oleh peralatan pancing, jangkar kapal, gigitan ikan, gesekan sirip ikan, dan lain-lain. Oleh karena itu kabel laut harus diproteksi terhadap kemungkinan terjadinya gangguan seperti yang disebutkan di atas. Ada beberapa cara yang telah dilakukan memproteksi ganggguan, di antaranya adalah : a. Menimbun kabel laut di dasar laut, kedalaman penimbunan tergantung panjang mata peralatan pancing atau mata jangkar, biasanya (20 - 150)cm. b. Proteksi dengan rantai pelindung atau jaring pelindung yang diikat pada kabel. Pemilihan jalur yang tepat atau dengan pemberian tanda yang menyolok pada jalur lintasan kabel sangat membantu untuk menghindari kerusakan kabel oleh peralatan pancing dan jangkar kapal.

Analisis dan Pembahasan

Kemungkinan penggunaan transmisi HVDC kabel laut di Indonesia adalah yang melintasi selat Sunda, yang diambil dari interkoneksi jaringan listrik Jawa-Bali dan Sumatera. Bukit Asam adalah pusat tambang batu bara di Sumatera. Jaraknya sekitar 170 km dari Palembang, 350 km dari selat Sunda dan sekitar 450 km dari Jakarta. Berdasarkan data dari Departemen Pertambangan, diperoleh cadangan batu bara lebih dari 150 juta ton, sekitar 37 juta ton yang berada di permukaan (open pit mining) dan sekitar 117 juta ton dengan pertambangan di bawah permukaan tanah (underground mining). Jarak antara pulau Sumatera dengan Jawa barat sangat dekat, hanya dibatasi oleh selat Sunda saja. Penggunaan kabel laut sekitar 30 km hingga 35 km tidak terlalu bermasalah. Katapang di Sumatera yang merupakan daerah perikanan cukup ideal tempat pengiriman daya

listrik melalui kabel laut ke Merak Jawa barat dengan jarak sekitar 35 km. Berdasarkan energi balance  ternyata diperoleh bahwa lebih dari 50 % penggunaan energi di seluruh Jawa digunakan di Jawa barat, dan permintaan akan energi listrik meningkat terus seiring dengan  pertumbuhan industri-industri baru. Transmisi HVDC terdiri dari :

Stasiun converter dipasang pada pusat pengirim di Bukit Asam

Stasiun inverter dipasang pada sisi penerima akhir di Merak Jawa barat.

Saluran transmisi udara sepanjang 360 km antara Bukit Asam dengan Katapang ujung Sumatera dengan arus searah (DC)

Saluran kabel bawah laut menyeberangi selat Sunda antara Katapang dengan Merak sejauh 35 km.

Di samping itu beberapa lokasi lain di Indonesia yang memungkinkan untuk menggunakan transmisi HVDC dengan kabel laut antara lain :

Palembang - Jakarta Banyumas - Gilimanuk Jawa Timur - Madura Bukit Asam - Katapang - Merak Bukit Asam - Katapang - Batam -

Singapura Pulau Kalimantan - pulau Sulawesi

Pertimbangan Penggunaan Transmisi HVDC Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa dengan pertimbangan sumber energi di Bukit Asam, beban-beban di Jawa Barat serta jarak antara kedua daerah tersebut dan beberapa keadaan yang menguntungkan yang telah diterapkannya transmisis HVDC.  Di beberapa negara seperti di Cross - Channel, Konti - Skandinavia, New Zealand (250kV) serta Sardinia - Italia Mainland (200 kV), dan lain-lain, maka kemungkinan besar HVDC ini bisa diterapkan antara Bukit Asam dengan Merak,

dan beberapa daerah di Indonesia. Pemilihan tegangan transmisi dapat dibuat dengan melihat pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :

Total daya yang dikirim Karakteristik dari sistem transmisi Tegangan tertinggi yang

direkomendasikan untuk kabel laut.

Keuntungan-keuntungan Utama Transmisi DC 1. Jika biaya yang besar untuk stasiun-stasiun converter tidak diperhitungkan, saluran-saluran udara dan kabel dc lebih murah dari pada saluran-saluran udara dan kabel-kabel ac. Jarak impas keduanya adalah sekitar 500 mil untuk saluran udara, (15 - 30 ) mil untuk kabel bawah laut, (30 - 60) mil untuk kabel bawah tanah. 2. Kondisi rugi corona dan radio interferensi lebih baik pada saluran dc dibandingkan saluran ac. 3. Faktor daya saluran dc selalu  sama dengan satu (1), dan karenanya tidak dibutuhkan konpensasi daya reaktif. 4. Karena tidak dibutuhkan operasi sinkron, maka panjang saluran tidak dibatasi oleh stabilitas, demikian juga daya dapat dikirim dengan kabel sampai pada jarak yang sangat jauh. 5. Rugi saluran dc lebih kecil daripada saluran ac untuk saluran yang sebanding.

Kerugian-kerugian Utama Transmisi DC 1. Converter menimbulkan arus dan tegangan harmonisa pada kedua sisi ac dan dc, karena itu dibutuhkan filter. 2. Converter menkomsumsi daya reaktif 3. Stasiun-stasiun converter masih relatif mahal 4. Circuit Breaker (CB) dc mempunyai kerugian-kerugian dibanding CB ac, sebab arus dc tidak menurun ke titik 0 dua kali setiap siklus seperti pada arus ac. 5. Tidak mudah menyadap daya pada titik sepanjang saluran dc, sehingga biasanya merupakan sistem poit to point yang

menghubungkan suatu stasiun pembangkit besar ke suatu pusat konsumen daya yang besar, atau interkoneksi dua sistem ac yang terpisah.

Kesimpulan

Dari uraian sebelumnya maka dapat ditarik kesimpulan bahwa berdasarkan kondisi geografis negara Indonesia yang terdiri atas pulau-pulau, memungkinkan diterapkan transmisi dc dengan kabel laut. Hal ini diperkuat dengan suatu pertimbangan dari keuntungan-keuntungan yang dapat diperoleh dengan menggunakan sistem transmisi dc.

Referensi

1. Gonen, Turan, " electric Power Transmission System Engineering", John Wiley and Sons, California 1976.

2. Gonen, Turan,"Electric Power Distribution System Engineering", University of Missouri at Columbia, McGraw-Hill Book Company, New York - St. Louis - San Francisco - Auckland - Bogota - Hamburg - Johannesburg - London - Madrid - Mexico  Montreal - New Delhi - Panama - Paris - Sao Paulo - Singapore - Sydney -Tokyo - Toronto, 1986.

3. Mohamed  E. El - Hawary, "Electrical Power System, Design and Analysis", Technical University of Nova Scotia, The Institute of Electrical and Electronic Engineers, Inc., New York1983.

4. Kadir, A, "Energi sumber Inovasi, Tenaga Listrik dan Potensi Ekonomi, Edisi Kedua, Universitas Indonesia Press, 19955 Jakarta.

5. Technology Transfer Institute - EPDC International - PLN Pusat, " Technical Forum on Direct Current Transmission", Jakarta 18 - 19 Oktober 1976.

Hamma dan Tadjuddin adalah staf pengajar

Politeknik Negeri Ujung Pandang

Perbandingan Transmisi HVAC dan HVDC

        Karena saat ini sedang banyak-banyaknya issue tentang penggunaan transmisi listrik berbasis arus dan tengangan DC maka saya akan memaparkan perbedaan transmisi HVDC dan HVAC dari segi ekonomi dan dari segi transfer daya.

1. Ekonomi

Jika biaya yang besar untuk stasiun-stasiun converter tidak diperhitungkan, saluran-saluran udara dan kabel HVDC lebih murah dari pada saluran-saluran udara dan kabel-kabel ac. Jarak impas keduanya adalah sekitar 500 mil untuk saluran udara, (15 – 30 ) mil untuk kabel bawah laut, (30 – 60) mil untuk kabel bawah tanah.

Mahalnya penyearah dan inverter untk daya yang besar untuk transmisi HVDC.

Biaya konduktor transmisi HVDC lebih murah karena hanya membutuhkan 2 konduktor untuk satu circuit sedangkan tranmisi AC membutuhkan 3 konduktor.

Biaya pembangunan tower transmisi HVDC lebih murah dibandingkan tranmisi AC pada daya yang sama karena tower HVDC menggunakan lebih sedikit lahan, dan konduktor.

Biaya investasi awal transmisi DC lebih mahal dibandingkan AC karena membutuhkan converter yang harganya mahal.

Biaya CB pada transmisi HVDC lebih mahal karena membutuhkan CB dengan high tech karena arus DC tidak pernal nol saat kondidi countinous.

2. Transfer Daya

Transmisi HVDC mempunyai power factor 1, sedangkan AC kurang dari 1.

Pada DC hanya terdapat daya aktif sehingga dapat dikontrol tanpa memperhitungkan admitansi shunt dan induktansi dari rangkaian, sehingga lebih mudah menghitung tegangan drop dari jaringan, sementara itu pada AC karena terdapat daya reaktif membuat lebih sulit dalam control karena perlu memperhitungkan admitansi shunt dan induktansi dari rangkaian untuk mengitung tegangan drop dari jaringan.

Dalam hal kestabilan HVDC lebih stabil dari HVAC karena tidak ada masalah dengan pengaturan frekuensi system dimana dalam transmisi AC, frekuensi harus selalu diatur agar sama dalam sebuah jaringan. Hal ini yang membuat transmisi DC dapat menjadi barrier atau penghubung dua jaringan yang berbeda frekuensi tanpa mengganggu kestabilan.

Losses pada transmisi AC lebih besar karena terdapat daya aktif dan reaktif yang dipengaruhi oleh induktansi dan kapasitansi dari konduktor dan udara sekitar, sedangkan pada transmisi DC hanya terdapat resistansi saja sehingga daya aktif saja yang disalurkan.

Pada transmisi HVAC dengan isolasi terdapat rugi-rugi dielektrik yang sebanding dengan frekuensinya karena ada polarisasi bolak-balik dimana hal ini menimbulakn panas, yang berarti adanya daya terbuang sedangkan pada transmisi DC murni karena frekuensinya nol tidak ada rugi-rugi dilektrik.

Pada transmisi HVAC dibutuhkan konduktor yang lebih tebal diameternya karena ada pengaruh dari skin effect dimana arus pada penampang melintang tidak terdistribusi secara merata, sedangkan pada HVDC arus terdistribusi secara merata sehingga hanya dibutuhkan penampang melintang konduktor yang lebih kecil disbanding HVAC untuk arus yang sama.

Dengan besar tower yang sama HVDC menyalurkan daya yang lebih besar dari HVAC karena pengaruh dari konduktornya. Hal ini disebabkan karena HVDC hanya membutuhkan dua konduktor, sedangkan HVAC membutuhkan tiga konduktor dan konduktornya lebih besar.

Break Even Distance: Yang membuat total AC cost lebih curam dari DC cost yaitu biaya kabel untuk jarak transmisi yang semakin jauh, sementara itu DC lebih landai karena kenaikan cost dari investment tidak sebesar AC jika dibandingkan jarak transmisinya.

DC butuh investment cost awal yang besar untuk pembangunan converter.

Struktur Transmisi:

-          Penggunaan Lahan: Lahan yang dibutuhkan untuk DC lebih kecil dari AC

-          Konstruksi Tower: DC lebih sederhana dari AC

-          Jumlah cost saluran DC lebih kecil dari AC karena konstruksi konduktor DC lebih sederhana dari AC

DC : Sistem Kelistrikan Masa Depan

Secara umum, sistem kelistrikan bisa dibagi atas sistem arus searah atau DC (Direct Current) dan sistem arus bolak-balik atau AC (Alternating Current). Walaupun sistem kelistrikan pertama kali diciptakan dan dikembangkan dalam bentuk DC, pada saat ini hampir semua energi listrik dibangkitkan, ditransmisikan, dan didistribusikan dalam bentuk AC. Sistem AC mengalahkan sistem DC karena konstruksi generator dan motor AC jauh lebih sederhana dan efisien dibanding jenis DC. Kunci kemenangan lain dari sistem AC  adalah ditemukannya trafo atau transformator. Dengan menggunakan trafo, tegangan listrik bisa dinaikkan dan diturunkan secara mudah dan efisien. Tegangan perlu dinaikkan menjadi ekstra tinggi agar energi listrik bisa ditransmisikan melalui jarak yang jauh secara efisien. Di sisi konsumen, tegangan listrik perlu diturunkan agar energi listrik bisa digunakan secara aman.

Kelemahan dari sistem AC adalah semua pembangkit  harus menghasilkan tegangan listrik pada frekuensi yang sama dan berputar secara serempak (sinkron). Keharusan untuk berputar secara sinkron menjadikan pengaturan sistem tenaga listrik menjadi sangat sulit jika jumlah pembangkit yang tergabung dalam sistem mencapai ratusan atau ribuan. Gangguan pada salah satu pembangkit akan dirasakan oleh semua pembangkit yang terhubung ke dalam sistem. Inilah salah satu alasan mengapa sering sekali terjadi adanya pemadaman total dalam suatu sistem

tenaga listrik. Keharusan berputar pada kecepatan sinkron juga menyebabkan pembangkit dengan frekuensi berbeda tidak bisa disatukan. Kita tahu bahwa di Indonesia, PT. PLN menggunakan frekuensi 50 Hz pada semua pembangkitnya. Akan tetapi, banyak industri (terutama industri minyak) menggunakan frekuensi 60 Hz. Tidak mungkinnya penyatuan pembangkit ini menyebabkan banyak industri terpaksa bekerja dengan pembangkit listrik yang tidak efisien dan mahal. Sebaliknya, PT. PLN tidak bisa memanfaatkan kelebihan kapasitas pembangkit industri untuk memenuhi kebutuhan beban puncaknya.

Kelemahan lain dari sistem AC adalah rendahnya efisiensi penyaluran daya.  Akibatnya, daya listrik AC tidak bisa disalurkan melalui jarak yang sangat jauh, terutama jika melalui kabel bawah tanah atau kabel laut. Padahal, banyak sumber energi terbarukan lokasinya jauh dari tempat yang membutuhkan listrik. Banyak lokasi tambang batu bara  ada di pulau Kalimantan sedangkan kebutuhan listrik terbesar ada di pulau Jawa. Pada saat ini, terpaksa batu bara dikirim dengan menggunakan kapal laut dari Kalimantan menuju pulau Jawa. Pembangkit listrik berbasis batu bara terpaksa dibangun di pulau Jawa yang padat penduduk dan sudah banyak polusi. Banyak kepulauan terpaksa menggunakan pembangkit listrik tenaga diesel karena tidak mungkin menarik kabel AC melalui laut pada jarak yang panjang.

 

Perkembangan Sistem DC

Walaupun sistem AC telah  mendominasi hampir seluruh sistem kelistrikan, para insinyur listrik pendukung sistem DC tidak pernah menyerah. Bermacam teknologi diciptakan untuk mengembangkan sistem transmisi daya DC yang efisien. Walaupun sistem DC telah lama dikembangkan dan pertama kali dipasang secara komersial pada tahun 1950-an, perkembangan pesat terjadi setelah dikembangkannya saklar semikonduktor daya  berbasis thyristor pada tahun 1960-an. Berkat teknologi thyristor, berbagai transmisi daya DC  telah dipasang dan dioperasikan di berbagai belahan dunia. Transmisi daya DC yang dianggap fenomenal di dunia adalah saluran transmisi DC yang dipakai untuk menyalurkan energi listrik yang dibangkitkan oleh PLTA Itaipu, Brasil, berkapasitas 18 GW (Giga atau Milyar Watt). Saluran transmisi ini panjangnya lebih dari 1500 km dan bekerja pada tegangan 600 kV (kilo atau ribu volt). Yang terakhir selesai dibangun adalah transmisi daya DC di Cina yang panjangnya lebih dari 1500 km dengan tegangan 800 kV. Saluran transmisi ini dipakai untuk menyalurkan keluaran PLTA yang kapasitas dayanya 24 GW. Sebagai pembanding, seluruh pembangkit di Pulau Jawa jika dijumlahkan kapasitasnya hanya mencapai 27 GW. PT. PLN berencana untuk membangun transmisi daya DC untuk mengirimkan energi listrik yang dihasilkan PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) mulut tambang di Sumatra Selatan menuju Bogor, Jawa Barat. Karena jaraknya panjang dan harus melalui laut, transmisi daya DC menjadi satu-satunya pilihan.

Dibanding dengan sistem AC, sistem DC mempunyai keuntungan berikut:

i)                    Pembangkit yang dihubungkan tidak harus mempunyai frekuensi yang sama. Sehingga semua pembangkit yang ada di Indonesia bisa disambungkan untuk mendapatkan sistem kelistrikan yang efisien. Perusahaan minyak tidak harus memiliki dan mengoperasikan

pembangkit listrik yang mahal dan tidak efisien. Biaya operasi berbagai industri bisa diturunkan jika mereka tidak lagi mengoperasikan pembangkitnya sendiri-sendiri.

ii)                  Konstruksi saluran transmisi  DC jauh lebih sederhana dibanding sistem AC. Jumlah konduktor minimum dari sistem AC adalah tiga sedangkan pada sistem DC hanya satu. Jika suatu saluran AC diubah menjadi saluran DC maka kapasitasnya bisa naik tiga kali lipat. Akibatnya, pembangunan saluran transmisi baru bisa ditunda.

iii)                Aliran daya di transmisi DC bisa diatur dengan cepat dan akurat. Kemampuan ini penting untuk meningkatkan stabilitas sistem dan penting jika rencana jual beli energi listrik dengan negara tetangga jadi dilakukan.

iv)                Penyaluran daya lewat kabel DC bawah laut jauh lebih sederhana dan murah dibanding kabel AC. Dengan menggunakan kabel DC, akan semakin banyak pulau yang bisa mendapatkan listrik dengan menggunakan pembangkit yang lebih efisien. Sungguh penghematan yang sangat besar jika semua PLTD di pulau-pulau kecil bisa digantikan dengan pembangkit besar yang efisien dan ramah lingkungan.

 

Energi Terbarukan

Selain sangat cocok untuk menyalurkan energi listrik melalui jarak yang jauh, sistem DC juga cocok dengan keinginan untuk memanfaatkan berbagai sumber energi terbarukan seperti halnya energi matahari, angin, ombak, mikrohidro, dan masih banyak lagi. Walaupun ramah lingkungan, sumber energi terbarukan biasanya tidak bisa diandalkan keberadaannya. Jika kapasitas  pembangkit berbasis energi terbarukan ini besar, daya yang berubah-ubah dengan cepat akan mengganggu sistem kelistrikan dimana pembangkit ini terpasang. Untuk mengatasi masalah ini, cara terbaik adalah menggunakan sistem DC untuk menghubungkan semua pembangkit listrik energi terbarukan. Dengan sistem DC, pembangkit-pembangkit tersebut tidak harus menghasilkan frekuensi yang sama. Dengan sistem DC, kabel yang dipakai untuk menghubungkan berbagai pembangkit juga jadi lebih murah. Di Eropa dan Amerika Serikat, banyak pembangkit tenaga angin yang dibangun di lepas pantai dihubungkan dengan transmisi DC menuju daratan. Selain itu, pembangkit listrik berbasis sel surya, yang jumlahnya di Indonesia meningkat dengan cepat, memang membangkitkan energi listrik dalam bentuk DC. Dengan menggunakan sistem DC, semua potensi sumber energi terbarukan bisa digunakan secara maksimal sehingga lebih mendukung sistem energi yang berkelanjutan.

 

Hemat Energi

Pada saat ini, lebih dari 10 persen energi listrik dikonsumsi dalam bentuk DC. Semua peralatan elektronik, komputer, lampu hemat energi, lampu LED, inverter, kereta listrik, dan peralatan telekomunikasi mengkonsumsi daya dalam bentuk DC. Di masa yang akan datang, diperkirakan prosentasi energi yang dikonsumsi dalam bentuk DC akan lebih tinggi lagi. Peningkatan akan

terjadi terutama dengan datangnya era mobil listrik maupun hybrid. Jika hampir semua energi listrik dikonsumsi dalam bentuk DC, mengapa kita harus bertahan menggunakan sistem AC? Hasil studi menunjukkan bahwa jika jaringan distribusi tegangan rendah AC 220 volt diganti dengan sistem DC 300 volt maka susut dayanya bisa berkurang lebih dari 30 persen. Uji coba penggunaan sistem DC dalam suatu pusat telekomunikasi, pusat data, dan bangunan modern sedang diuji coba di banyak negara. Jika kita bisa mengurangi susut daya di jaringan distribusi sampai lebih dari 30 persen, ada berapa banyak pembangkit yang pembangunannya bisa kita tunda?

 

Jaringan Listrik Cerdas

Sistem DC juga menjadi kunci direalisasikannya mimpi hampir semua insinyur elektro, yaitu jaringan listrik cerdas (smart grid). Jaringan listrik cerdas adalah sistem kelistrikan yang mana baik perusahaan listrik maupun konsumen bisa ikut aktif berperan dalam menciptakan sistem kelistrikan yang andal, berkwalitas, dan efisien. Konsumen yang atap rumahnya dilengkapi sel surya bisa memilih antara mengkonsumsi sendiri listriknya atau menjualnya ke perusahaan listrik. Perusahaan listrik bisa meminjam sementara energi yang tersimpan di batere mobil listrik untuk dipakai memenuhi kebutuhan beban puncak. Konsumen bisa memilih membeli energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit ramah lingkungan.

Berbeda dengan transmisi daya AC yang relatif sudah teratur dan jelas standardnya, sistem distribusi daya listrik dalam bentuk DC masih dalam tahap pengembangan. Walaupun demikian, semua insinyur yakin bahwa prosentase penggunaan sistem DC akan meningkat dengan pesat. Sistem DC menjanjikan sistem kelistrikan yang efisien, berkwalitas, dan ramah lingkungan.

Konversi dari AC ke DC

Dalam hal konversi dari arus AC ke DC, digunakan suatu penyearah atau Rectifier. Ada beberapa rangkaian penyearah/rectifier yakni, Simple Rectifier Circuit, cascade circuit, dan The Engetron circuit(Deltatron).

a. Simple Rectifier Circuit

 

b. Cascade Circuit

c. Engetron Circuit