Makalah Teknik Tenaga Listrik

Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik dari Sumber Ke Pemakai

Disusun Oleh

Nama : Azhary Rahim

Nim : 1102358

Jurusan : Teknik Pertambangan

Fakultas Teknik

Universitas Negeri Padang

2013

Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik dari Sumber Ke Pemakai

A. Proses Pembangkitan Tenaga Listrik

Pembangkitan tenaga listrik semakin besar dilakukan dengan cara memutar generator

sinkron sehingga di dapat tenaga listrik dengan tegangan bolak-balik tiga fasa. Energi

mekanik yang diperlukan untuk memutar generator sinkron didapat dari mesin penggerak

generator atau biasa disebut penggerak mula ( prime mover ). Mesin penggerak generator

yang banyak digunakan dalam praktk, yaitu : mesin diesel, turbin uap, turbin air dan turbin

gas. Mesin-mesin penggerak generator ini mendapat energi dari:

1. Proses pembakaran bahan bakar ( mesin-mesin termal )

2. Air terjun ( turbin air )

Jadi sesungguhnya mesin penggerak generator melakukan konversi energi primer

menjadi energi generator. Proses konversi energi primer menjadi energi mekanik

menimbulkan ”produk” sampingan berupa limbah dan kebisingan yang perlu dikandalikan

agas tidak menimbulkan masalah lingkungan.

Dari segi ekonomi teknik, komponen biaya penyedia tenaga listrik yang terbesar

adalah biaya pembangkitan, khususnya biaya bahan bakar. Oleh sebab itu, berbagai tehnik

untuk menekan biaya biaya bahan bakar terus berkembang, baik dari segi unit pembangkit

secara individu maupun dari segi operasi sistem tenaga listrik secara terpadu.

Pusat pembangkit listrik adalah tempat dimana proses pembangkitan tenaga listrik

dilakukan. Mengingat proses pembakitan tenaga listrik merupakan proses konversi energi

primer ( bahan bakar atau potensi air ) menjadi energi mekanik penggerak generator, yang

selanjutnya energi mekanik ini diubah menjadi energy listrik oleh generator, maka dalam

pusat listrik umumnya terdapat;

1. Instalasi energi primer, yaitu instalasi bahan bakar atau instalasi tenaga air.

2. Instalasi mesin penggerak generator, yaitu instalasi yang berfungsi sebagai

pengubah energi primer menjadi energi mekanik penggerak genertor. Mesin

penggerak generator ini dapat berupa ketel uap beserta turbin uap, mesin diesel,

turbin gas, atau turbin air.

3. Instalasi pendingin, yaitu instalasi yang berfungsi mendinginkan instalasi mesin

penggerak yang menggunakan bahan bakar.

4. Instalasi listrik, yaitu instalasi yang secara garis besar terdiri dari ;

a. Instalasi tenaga tinggi, yaitu instalasi yang menyalurkan energi listrik yang

dibangkitkan generator.

b. Instalasi tegangan rendah, yaitu instalasi alat-alat bantu dan instalasi

penerangan.

c. Instalasi arus searah, yaitu instalasi yang terdiri dari baterai aki beserta

pengisinya dan jaringan arus searah yang terutama digunakan untuk proteksi,

kontrol dan telekomunikasi.

B. Jenis-Jenis Pusat Pembangkit Listrik

Berdasarkan uraian diatas, di dalam prakteknya terdapat jenis-jenis pusat listrik

sebagai berikut;

1. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA): pusat pembangkit listrik ini

menggunakan tenaga air sebagai sumber energi primer.

2. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD): Pusat pembangkit listrik ini

menggunakan bahan bakar minyak .

3. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) : Pusat pembangkit listrik ini

menggunakan bahan bakar batubara, minyak atau gas sebagai sumber energi

primer.

4. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) : Pusat pembangkit listrik ini

menggunakan bahan bakar gas atau minyak sebagai sumber energi primer.

5. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) : Pusat pembangkit

listrik ini kombinasi PLTG dan PLTU. Gas buang dari PLTG dimanfaatkan untuk

menghasilkan uap dalam ketel uap penghasil uap untuk penggerak turbin uap.

6. Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) : PLTP merupakan PLTU yang tidak

mempunyai ketel uap karena uap penggerak turbin uapnya didapat dari bumi.

7. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) : PLTN merupakan PLTU yang

menggunakan uranium sebagai bahan bakar yang menjadi sumber energi

primernya. Uranium menjalani proses fission ( fisi ) di dalam reaktor nuklir yang

menghasilkan energi panas yang digunakan untuk menghasilkan uap dalam ketel

uap. Uap ini selanjutnya digunakan untuk menggerakkan turbin uap penggerak

generator.

C. Instalasi Listrik dari Pusat Pembangkit Listrik

Pada umumnya pusat listrik membangkitkan arus bolak balik tiga fasa dengan

menggunakan generator sinkron. Gambar 2.1 menggambarkan diagram satu garis instalasi

tenaga listrik sebuah pusat listrik yang sederhana.

Gambar 1. Diagram 1 garis instalasi tenaga listrik sebuah pusat listrik sederhana. PMT/CB =

Pemutus tenaga(Circuit Breaker); PMS/DS = Sakelar Pemisah (Diconnecting Switch)

Tegangan generator yang paling tinggi yang dapat dibangkitkan adalah 23 kV. Pada

saat ini, dalam tingkat riset sedang dikembangkan generator yang dapat membangkitkan

tegangan sampai 150 kV. Pusat listrik yang sudah beroperasi secara komersial saat ini

seperti gambar 2.1, yaitu tegangan dari generator dinaikkan dahulu dengan menggunakan

transformator, baru kemudian dihubungkan ke rel melalui pemutus tenaga (PMT). Pemutu

tenaga adalah sakelar tegangan tinggi yang mampu memutuskan arus gangguan. Arus

gangguan besarnya mencapai beberapa ribu kali besarnya arus operasi normal.

Di depan dan di belakang setiap pemutus tenaga harus ada pemisah (PMS), yaitu

sakelar yang hanya boleh dioperasikan (ditutup dan dibuka) dalam keadaan tidak ada arus

yang melaluinya, tetapi posisi pisau sakelar harus jelas terlihat. Hal ini berkaitan dengan

masalah keselamatan kerja pada saat instalasi tegangan tinggi akan dibebaskan dari tegangan

karena akan disentuh orang misalnya untuk pekerjaan pemeliharaan atau perbaikan.

Semua generator sebagai penghasil energi dihubungkan dengan rel (busbar). Begitu

pula semua saluran keluar dari rel pusat listrik dihubunkan dengan rel pusat listrik. Saluran

keluar dari rel pusat listrik ada yang berfungsi mengirim tenaga listrik dalam jumlah besar

ke lokasi lain dan ada yang berfungsi untuk menyediakan tenaga listrik di lokasi sekitar

pusat listrik tersebut berada, bahkan selalu ada saluran (feeder atau penyulang) yang

berfungsi menyediakan tenaga listrik bagi keperluan pusat listrik itu sendiri. Pusat listrik

memerlukan tenaga listrik untuk lampu penerangan dan untuk menjalankan motor-motor

listrik, seperti ; motor listrik penggerak, pompa air pendingin, motor listrik penggerak

penyejuk udara, motor listrik pengangkat, dan lain-lain.

Dalam pusat listrik ini juga ada instalasi listrik arus searah. Arus searah diperlukan

untuk menggerakkan mekanisme pemutusan tenaga (PMT) dan untuk lampu penerangan

darurat. Sebagai sumber arus searah digunakan baterai aki yang diisi oleh penyearah.

D. Sistem Interkoneksi

Pusat pembangkit listrik yang besar, di atas 100 MW umumnya beroperasi dalam

sistem interkoneksi. Pada sistem interkoneksi terdapat banyak pusat beban (yang disebut

gardu induk ,disingkat GI )yang dihubungkan satu sama lain oleh saluran transmisi. Disetiap

GI terdapat beban berupa jaringan distribusi yang melayani para konsumen tenaga listrik.

Jaringan distribusi beserta konsumen ini merupakan suatu subsistem disribusi. Subsistem

dari setiap GI umumnya tidak mempunyai hubungan listrik satu sama lain. ( lihat Gambar

2.2)

Gambar.2.Sebagian dari sistem interkoneksi, yaitu sebuah pusat listrik, dua GI beserta

subsistem distribusi

Gambar.2 memperlihatkan sebagian dari sistem interkoneksi yang terdiri dari sebuah

pusat listrik, dua buah GI beserta subsistem distribusinya. Karena operasi pusat-pusat listrik

dalam sistem interkoneksi saling mempengaruhi satu sama lain,maka perlu koordinasi

operasi. Koordinasi operasi ini dilakkukan oleh ousat pengatur beban. Koordinasi terutama

meliputi:

1. Koordinasi pemeliharaan.

2. Pembagian beban yang ekonomis.

3. Pengaturan frekuensi.

4. Pengaturan tegangan.

5. Prosedur mengatasi gangguan.

E. Proses Penyediaan Tenaga Listrik

Setelah tenaga listrik dibangkitkan dalam pusat listrik, maka tenaga listrik ini disalurkan

(ditransmisikan ) lalu didistribusikan para konsumen tenaga listrik. Proses penyediaan

tenaga listrik bagi para konsumen ini secara singkat digambarkan oleh Gambar.3. Gambar

ini sesungguhnya merupakan salah satu bagian dari sistem interkoneksi yang digambarkan

oleh Gambar 2.

Gambar.3.Proses penyediaan tenaga listrik (pembangkitan dan penyaluran)

Gambar.4.Proses penyedian tenaga listrik bagi para konsumen

Dalam pusat listrik, energi primer dikonversikan menjadi energi listrik. Kemudian

energi listrik ini dinaikkan tegangannya untuk disalurkan melaui saluran transmisi.

Tegangan transmisi yang digunakan PLN:70 Kv,150kV, 275Kv, dan 500Kv. PT.Caltex

Pacifik Indonesia yang beroperasi di daerah Riau menggunakan tegangan Kv.Saluran

trnsmisi dapat berupa saluran udara atau saluran kabel tanah.

PLN menggunakan frekuensi 50 Hz.Sedangkan PT.Caltex menggunakan fekuensi 60

Hz. Di gardu induk ,tegangan diturunkan menjadi tegangan distribusi primer. Tegangan

distribusi primer yang digunakan PLN adalah 20 kV. Sedangkan PT.Caltex Pasifik

Indonesia menggunakan tegangan distrubusi primer 13,8 Kv.

Dari GI, energi didistribusikan melalui penyulang-penyulang distribusi yang berupa

saluran udara atau saluran kabel tanah. Pada penyulang – penyulang distribusi ini trdapat

gardu- gardu distribusi. Fungsi gardu distribusi adalah menurunkan tegangan distribusi

primer menjadi tegangan rendah 380/220 Volt yang didistribusikan melalui jaringan tanah

rendah (JTR). Konsumen tegangan listrik disambung dari JTR dengan menggunakan

sambungan rumah (SR). Dari SR,tegangan listrik masuk,masuk ke alat pembatas dan

pengukur ( APP ) trlebih dahulu sebelum memasuki instansi rumah milik konsumen. APP

berfungsi membatasi daya dan mengukur pemakaian energi listrik oleh konsumen.

F. Transmisi dan Distribusi

Apabila saluran transmisi menyalurkan tenaga listrik bertegangan tinggi ke pusat-pusat

beban dalam jumlah besar, maka saluran distribusi berfungsi membagikan tenaga listrik

tersebut kepada pihak pemakai melalui saluran tegangan rendah.

Generator sinkron di pusat pembangkit biasanya menghasilkan tenaga listrik dengan

tegangan antara 6-20 kV yang kemudian, dengan bantuan transformator tegangan tersebut

dinaikkan menjadi 150-500 kV. Saluran tegangan Tinggi (STT) menyalurkan tegangan

listrik menuju pusat penerima, disini tegangan siturunkan menjadi tegangan subtransmisi 70

kV. Pada gardu induk (GI), tenaga listrik yang diterima kemudian dilepaskan menuju trafo

distribusi (TD) dalam bentuk tegangan menengah 20 kV. Melalui trafo distribusi yang

tersebar diberbagai pusat-pusat beban, tegangan distribusi primer ini diturunkan menjadi

tegangan rendah 220/380 V yang akhirnya diterima pihak pemakai.