Pembangkit Energi Listrik 2

1.3     Instalasi Listrik dari Pusat Listrik

                        Boleh dikatakan bahwa semua pusat listrikyang disebut dalam Subbab 1.2 membangkitkan arus bolak-balik tiga fasa dengan menggunakan generatot sinkron.

             Gambar 1.1 menggambarkan diagaram satu garis instalasi tenaga liistrik sebuah pusat listrik yang sederhana.

            Tegangan generator yang paling tinggi yang dapat dibangkitkan adalah 23 KV. Pada saat ini,  dalam tingkatan riset sedang dikembangkan generator yang dapat membangkitkan tegangan sampai 150 KV.

            Pusat listrik yang sudah dioperasikan secara komersial saat ini seperrti yang digambarkan oleh gambar 1. Yaitu tegangan dari generator dinaikkan dahulu dengan menggunakan transformator, baru kemudian dihubungkan ke rel melalui pemutus tenaga (PMT). Pemutus tenaga addalah saklar tegangan tinggi yang mampu memutus arus gangguan. Arus gangguan besarnya dapat mencapai beberapa ribu kali besarnya arus operasi normal.

            Di depan dan di belakang setiap pemutus tegangan harus ada pemisah (PMS), yaitu saklar yang hanya boleh dioperasikan (ditutup dan dibuka) dalam keadaan tidak ada arus yang melaluinya, tetapi posisi  pisau saklar harus terlihat jelas. Hal ini diperlukan berkaitan dengan masalah keselamatan kerja pada saat instalasi tegangan tinggi akan dibebaskan dari teganagan karena akan disentuh orang misalnya untuk pekerjaan pemeliharaan dan perbaikan.

            Semua generator sebagai penghasil energy dihubungkan dengan rel (busbar). Begitu pula semua saluran keluar dari pusat listrik dihubungkan dengan rel pusat listrik. Saluran keluar dari rel pusat listrik ada yang berfungsi mengirim tenaga listrik dalam jumlah besar ke lokasi lain 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 listrk 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 penganagkat, dan lain-lain.

            Dalam pusat listrik juga ada instalasi listrik arus searah. Arus searah diperlukan untuk menggerakkan mekanisme pemutsus tegangan (PMT) dan untuk lampu penerangan darurat. Sebagai sumber arus searah digunakan baterai aki yang diisi oleh  penyearah.

1.4     Masalah Utama dalam Pembangkitan Tenaga Listrik

          Sebagaimana diuraikan dalam Subbab 1.1, proses pembangkitan tenaga listrik pada prinsipnya merupakan konversi energi primer menjadi energy mekanik penggerak generator yang selanjutnya energy mekanik ini dikonversi oleh generator menjadi tenaga listrik. Proses yang demikian ini menimbulkan masalah-maslah sebagai berikut :

a.       Penyediaan Energi Primer

Energi primer untuk pusat listrik termal adalah bahan bakar. Penyediaan bahan bakar meliputi :

§  Pengadaan

§  Transportasi

§  Penyimpanannya

Terutama yang memerlukan perhatian terhadap resiko kebakaran. Energi primer untuk PLTA adalah air. Penggadaanya dari sungai dan hujan, sedangkan penyimpanan di waduk. Untuk PLTA, konservasi hutan pada daerah aliran sungai (DAS) sangat penting agar hutan berfungsi sebagai penyimpan air sehingga tidak timbul banjir di musim hujan dan tidak terjadi kekeringan di musim kemarau.

b.      Penyediaan Air Pendingin

c.       Masalah Limbah

d.      Masalah Kebisingan

e.       Operasi

f.       Pemeliharaan

g.      Gangguan dan Kerusakan

h.      Penggembangan Pembangkitan

i.        Perkembangan Teknologi Pembangkitan

1.5     Sistem Interkoneksi

                   Pusat listrik yang besar, di atas 100 MW, umumnya beroperasi pada sistem interkoneksi. Pada sistem interkoneksi terdapat banyak pusat listrik dan banyak pusat beban (yang disebut Gardu Induk, disebut GI) yang dihubungkan satu sama lain oleh saluran transmisi. Di setiap GI terdapat beban berupa jaringan distribusi yang melayani para konsumen tenaga listrik. Jaringan distribusi beserta konsumen ini merupakan suatu subsistem distribusi. Subsistem dari stiap Gi umumnya tidak mempunyai hubungan listrik satu sama lain (lihat gambar 1.2)

                        Gambar 1.2 memperlihatkan sebagian sistem interkoneksi yang terdiri dari sebuah pusat listrik, dua buah GI beserta subsistem distribusinya. Karena operasi pusat-pusat listrik dalam sistem interkoneksi saling mempengaruhi system sama lain, maka perlu ada koordinasi operasi. Koordinasi operasi ini dilakukan oleh pusat pengatur beban. Koordinasi terutama meliputi :

§   Koordinasi pemeliharaan

§  Pembagian beban yang ekonomis

§  Pengaturan frekuensi

§  Pengaturan tegangan 

§  Prosedur mengatasi gangguan

1.6     Sistem Interkoneksi

  Setelah tenaga listrik dibangkitkan dalam pusat listrik, maka tenaga listrik ini disalurkan (ditransmisikan) lalu didistribusikan kepada para konsumen tenga listrik. Proses penyediaan tenaga listrik bagi para konsumen ini secara singkat digambarkan oleh gambar 1.3. Gambar 1.3 sesungguhnya merupakan salah satu bagian dari sistem interkoneksi yang digmbarkan oleh Gambar 1.2.

 Dalam pusat listrik, energi primer dikonversikan menjadi energi listrik. Kemudian energi listrik ini dinaikkan tegangganya untuk disalurkan melalui saluran transmisi. Tegangan transmisi yang digunakan oleh PLN: 70KV, 150KV, 275 KV, 500KV. PT. Caltex Pacific Indonesia yang beroperasi di daerah Riau menggunakan tegangan transmisi 110KV dan 230KV. Sedangkan PT. Inalun di Sumatera Utara menggunaka tegangan transmisi 220 KV. Saluran transmisi dapat berupa saluran udara atau saluran kabel tanah.

PLN menggunakan frekuensi 50 Hz. Sedangkan PT. Caltex menggunakan frekuensi 60 Hz. Di Gardu Induk (GI), tegangan diturunkan menjadi tegangan distribusi primer. Tegangan  distribusi primer yang digunakan PLN adalah 20 kV. Sedangkan PT. Caltex menggunakan tegangan distribusi 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 terdapat gardu-gardu distribusi. Fungsi gardu distribusi adalah menurunkan tegangan distribusi primer menjadi tegangan rendah 380/220 Volt yang didistribusikan melalui jaringan tegangan rendah (JTR). Konsumen tenaga listrik disambung dari JTR dengan menggunakan sambungan rumah (SR). Dari SR, tenaga listrik masuk ke alat pembatas dan pengukur (APP), terlebih dahulu sebelum memasuki instalasi rumah milik konsumen. APP berfungsi untuk membatasi daya dan mengukur pemakaian energi listrik oleh konsumen. 

1.7     Mutu Tenaga Listrik

          Dengan makin pentingnya peranan tenaga listrik dalam kehidupan sehari-hari, khususnya bagi keperluan industry, maka mutu tenaga listrik juga menjadi tuntutan yang makin besar dari pihak pemakai tenaga listrik.

            Mutu tenaga listrik ini meliputi :

a.       Kontiunitas penyediaan : apakah tersedia 24 jam sehari sepanjang tahun.

b.      Nilai Tegangan : apakah selalu ada dalam batas-batas yang diijinkan.

c.       Nilai frekuensi : apakah selalu ada dalam batas-batas yang diijinkan.

d.      Kedip tegangan : apakah besarnya dan lamanya masih dapat diterima oleh pemakai tenaga listrik.

e.       Kandungan Harmonisa : apakah jumlahnya masih dalam batas-batas yang dapat diterima oleh pemakai tenaga listrik.

  Unsur-unsur a sampai dengan e tersebut di atas dapat direkam sehingga masalahnya dapat dibahas secara kuantitatif antara pihak penyedia dan pemakai tenaga listrik.

  Gambar 1.4 menunjukkan power network analyzer tipe TOPAS 1000 buatan LEM. Alat ini antara lain mampu melakukan perekaman :

a)      Arus dan tegangan dalam keadaan normal maupun transien.

b)      Harmonisa yang terkandung dalam tegangan.

c)      Kedip tegangan, variasi tegangan, dan kemiringan tegangan.

d)     Frekuensi.

RANGKUMAN

Dalam bab ini telah diperkenalkan secara singkat tentang jenis-jenis pusat listrik, instalasi  listrik dari pusat listrik, masalah-masalah utama dalam pembangkitan energi listrik, proses penyediaan listrik serta mutunya.

 

 

Pembangkitan Energi Listrik

PEMBANGKITAN ENERGI LISTRIK

1.1         1.1  Proses Pembangkitan

Pembangkitan tenaga listrik sebagian besar dilakukan dengan cara memutar   generator sinkron sehingga didapat 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 penggeraak generator yang banyak digunakan dalam praktikum, yaitu : mesin diesel, turbin uap, turbin air dan turbin gas. Mesin-mesin penggerak generator ini mendapat energi dari :

·         Proses pembakaran bahan bakar (mesin-mesin termal)

·         Air terjun (turbin air)

            Jadi, sesungguhnya mesim penggerak generator melakukan konversi energi primer menjadi energi mekanik penggerak generator. Proses konversi energi primer menjadi energy mekanik menimbulkan “produk” sampingan berupa limbah dan kebisingan yang perlu dikendalikan agar tidak menimbulkan masalah lingkungan.

            Dari segi ekonomi teknik, komponen biaya penyediaan tenaga listrik yang terbesar adalah biaya pembangkitan, khususnya biaya bahan bakar. Oleh sebab itu, berbagai teknik diupayakan untuk menekan biaya bahan bakar yang terus berkembang., baik dari segi unit pembangkit secara individu maupun dari segi operasi system tenaga listrik secara terpadu.

            Pusat listrik adalah tempat di mana proses pembangkitan tenaga listrik dilakukan. Mengingat proses pembangkitan tenaga listrik merupakan proses konversi energi primer (bahan bakar atau potensi tenaga air) menjadi energi mekanik penggerak generator, yang selanjutnya energy mekanik ini diubah menjadi energy listrik oleh generator, maka dalam pusat listrik umumnya terdapat :

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

b.      Instalasi mesin penggerak generator, Yaitu instalasi yang berfungsi sebagai pengubah energy primer menjadi energy mekanik penggerak generator. Mesin penggerak generator ini dapat berupa ketel uap beserta turbin uap, mesin diesel, turbin gas, atau turbin air.

c.       Instalai pendingin, yaitu instalasi yang berfungsi mendinginkan instalasi mesin penggerak yang menggunakan bahan bakar.

d.      Instalasi listrik, yaitu instalasi yang secara garis besar terdiri dari :

Ø  Instalasi tegangan tinggi, yaitu instalasi yang menyalurkan energi listrik yang dibangkitkan generator.

Ø  Instalasi tegangan rendah, yaitu instalasi alat-alat bantu dan instalai penerangan.

Ø  Instalasi arus searah, yaitu instalasi yang terdiri dari baterai aki beserta pengisinya dan jaringan arus searah yang terutama digunakan untuk proteksi, control dan telekomunikasi.

1.2           1.2 Jenis-jenis Pusat Listrik

Berdasarkan uraian dalam Subbab 1.1, di dalam praktik terdapat jenis-jenis pusat listrik sebagai berikut :

1.      Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA)

Pusat listrik ini menggunakan tenaga air sebagai sumber energi primer.

2.      Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

Pusat listrik ini menggunakan bahan bakar minyak atau bahan bakar gas sebagai sumber energi primer.

3.      Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Pusat listrik ini menggunakan bahan bakar batu bara, minyak, atau gas sebagai sumber energi primer.

4.      Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Pusat listrik ini menggunakan bahan bakar gas atau minyak sebagai sumber energi primer.

5.      Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)

Pusat listrik ini merupakan kombinasi PLTG dengan PLTU. Gas buang dari PLTG dimanfaatkan untuk menghasilkkan uap dalam ketel uap penghasil uap untuk penggerak turbin uap.

6.      Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)

Pusat listrik tenaga panas bumi (PLTP) merupaka PLTU yang tidak mempunyai ketel uap karena uap penggerak turbin uapnya didapat dari dalam bumi.

7.      Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Pusat listrik ini menggunakan uranium sebagai bahan bakar yang menjadi sumber energy primernya. Uranium menjalani proses fission (fisi) di8 dalam reactor nuklir yang menghasilkan energi panas yang digunakan untuk menghasilkan uap dala ketel uap. Uap ini selanjutnya digunakan untuk menggerakkkan turbin uap penggerak generator.