BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sistem Penyaluran Tenaga Listrik

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Penyaluran Tenaga Listrik
Terdapat tiga bagian utama dalam proses penyaluran tenaga listrik, yaitu
Pembangkitan, Penyaluran ( Transmisi ) dan distribusi seperti pada gambar
berikut :
Gambar 2.1. Komponen utama dalam Penyaluran Energi Listrik
Sistem tenaga listrik merupakan kumpulan peralatan listrik yang saling
terhubung membentuk suatu sistem yang digunakan untuk membangkitkan tenaga
listrik pada pusat pembangkit tenaga listrik dan menyalurkan tenaga listrik
melalui suatu jaringan transmisi dan jaringan distsibusi hingga sampai ke
pelanggan.
Universitas Sumatera Utara
Suatu pembangkit tenaga listrik ditempatkan pada lokasi tertentu
berdasarkan sumber daya alam yang digunakan. Jenis pembangkit tenaga listrik
yang digunakan adalah seperti Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA),
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG),
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), dan Pembangkit Listrik Tenaga Panas
Bumi (PLTP). Setelah tenaga listrik dibangkitkan kemudian tenaga listrik
disalurkan ke transformator step up. Hal ini disebabkan karena lokasi pelanggan
tenaga listrik yang tersebar luas dan jauh dari pusat pembangkit tenaga listrik.
2.2 Pembangkit Tenaga Listrik
Pembangkit Tenaga Listrik merupakan salah satu bagian dari sistem tenaga listrik,
yang berfungsi untuk menghasilkan energi listrik yang akan dikirim ke
masyarakat. Pada Pembangkit Tenaga Listrik terdapat peralatan elektrikal,
mekanikal, dan bangunan kerja. Terdapat juga komponen-komponen utama
pembangkitan yaitu generator, turbin yang berfungsi untuk mengkonversi energi
mekanik menjadi energi listrik.
Bagian-bagian Pembangkit Tenaga Listrik :
A. Penggerak utama (prime mover)
- Mesin diesel
- Turbin (air, gas, uap)
- Beserta komponen dan perlengkapan lainnya (kondenser, boiler, dll)
B. Komponen listrik
Universitas Sumatera Utara
- Generator dan perlengkapannya
- Transformator
- Peralatan proteksi
- Saluran kabel, busbar, dll
C. Komponen sipil
- Bendungan, pipa pesat, prasarana dan sarana penunjang (untuk PLTA)
- Prasarana dan sarana sipil (pondasi peralatan, jalan, cable dutch, dll)
- Gedung kontrol
D. komponen mekanis
- Peralatan bantu, peralatan pendingin, peralatan proteksi, dll
Adapun beberapa jenis-jenis pembangkit tenaga listrik sebagai berikut :
-
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
PLTMH ini adalah pembangkitan listrik yang memanfaatkan tenaga air,
tetapi dalam skala kecil, biasanya PLTMH ini dibangun untuk daerahdaerah terpencil yang susah terjangkau oleh PLN.
-
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
PLTA merupakan pusat pembangkitan listrik yang menggunakan energi
potensial yang dihasilkan oleh air, sehingga dapat memutarkan turbin air
dan menngerakkan generator. Pola PLTA ini dapat menggunakan sistem
bendungan atau aliran sungai (run of river)
-
Pembangkit Litrik Tenaga Uap (PLTU)
Universitas Sumatera Utara
PLTU adalah pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari uap untuk
menghasilkan energi listrik. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini
adalah Generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga
kinetik dari uap panas/kering. Pembangkit listrik tenaga uap menggunakan
berbagai macam bahan bakar terutama batu bara dan minyak bakar serta
MFO untuk start up awal.
-
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
PLTP merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan energi dari panas
bumi, sehinnga dapat memanaskan ketel uap, dan uap yang dihasilkan
digunakan untuk menggerakkan turbin.
-
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)
PLTD adalah pembangkit listrik yang menggunakan tenaga mesin diesel
sebagai penggerak untuk memutarkan turbin.
-
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
PLTG adalah pembangkitan listrik yang mengkonversi energi kinetik dari
gas untuk menghasilkan putaran pada turbin gas sehingga menggerakkan
generator dan kemudian menghasilkan energi listrik.
-
Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)
Pada dasarnya PLTGU adalah gabungan dari PLTG dan PLTU yang
dikombinasikan, PLTGU sangat efektif dikarenakan pemanfaatan energi
yang sangat efisien, dengan menggunakan satu macam bahan bakar dapat
menggerakkan dua turbin, yaitu tubin gas dan turbin uap.
PLTGU adalah gabungan antara PLTG dengan PLTU, dimana panas dari
gas buang dari PLTG digunakan untuk menghasilkan uap yang digunakan
Universitas Sumatera Utara
sebagai fluida kerja di PLTU. Dan bagian yang digunakan untuk
menghasilkan uap tersebut adalah HRSG (Heat Recovery Steam Generator).
Gambar 2.2 Prinsip Kerja PLTGU
PLTGU merupakan suatu instalasi peralatan yang berfungsi untuk
mengubah energi panas (hasil pembakaran bahan bakar dan udara) menjadi
energi listrik yang bermanfaat. Pada dasarnya, sistem PLTGU ini
merupakan
penggabungan
antara
PLTG
dan
PLTU.
Pembangkit
memanfaatkan energi panas dan uap dari gas buang hasil pembakaran di
PLTG untuk memanaskan air di HRSG (Heat Recovery Steam Genarator),
sehingga menjadi uap jenuh kering. Uap jenuh kering inilah yang akan
digunakan untuk memutar sudu (baling-baling) Gas yang dihasilkan dalam
ruang bakar pada Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG) akan menggerakkan
turbin dan kemudian generator, yang akan mengubahnya menjadienergi
listrik. Sama halnya dengan PLTU, bahan bakar PLTG bisa berwujud cair
Universitas Sumatera Utara
(BBM) maupun gas (gas alam). Penggunaan bahan bakar menentukan
tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya.
2.3. Saluran Transmisi
Saluran Transmisi terdiri dari seperangkat konduktor yang membawa
energi listrik dan mentransmisikan dari pusat pembangkit ke gardu induk.
Konduktor dari saluran transmisi tersebut digantungkan pada isolator yang
dikaitkan ke lengan menara. Adapun komponen utama saluran hantaran udara
terdiri dari beberapa bagian seperti :
a) Menara atau tiang transmisi
Menara atau tiang transmisi adalah suatu bangunan yang menopang
saluran transmisi, yang dapat berupa menara baja, tiang baja, tiang beton
bertulang dan tiang kayu. Tiang tiang baja, beton, dan kayu biasanya digunakan
pada saluran saluran tegangan kerja yang relatif rendah (dibawah 70 KV)
sedangkan untuk saluran dengan tegangan tinggi biasanya menggunakan menara
baja.
b) Isolator
Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin.
Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin atau
gelas.
c) Kawat penghantar
Jenis-jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi
adalah :
-
Tembaga dengan konduktivitas 100%
Universitas Sumatera Utara
-
Tembaga dengan konduktivitas 97,5 %
-
Alumunium dengan kondukivitas 61 %
d) Kawat tanah
Kawat tanah atau ground wires juga disebut dengan kawat pelindung
(shield wires) gunanya untuk melindungi kawat penghantar atau kawat fasa
terhadap sambaran petir. Jadi kawat tanah ini dipasang diatas kawat fasa.
Sebahagian kawat tanah umumnya dipakai kawat baja (steel wires) yang lebih
murah.
2.4. Ketentuan Ruang Bebas SUTT
Setiap bentangan kawat jaringan transmisi memerlukan suatu “ruang
bebas”. Ruang bebas adalah ruang di sekeliling penghantar yang dibentuk oleh
jarak bebas minimum sepanjang jalur SUTT. Jalur itu harus dibebaskan dari
benda-benda dan kegiatan lainnya. Artinya, dalam ruang bebas tidak boleh ada
satupun benda-benda seperti bangunan atau pohon lain di dalam ruang tersebut.
Dengan adanya ruang bebas ini, pengaruh medan elektromagnetik terhadap
lingkungan sekitar dapat dicegah. Keterangan mengenai ruang bebas diatur di
dalam Peraturan Menteri Pertambangan dan Energi tentang ruang bebas SUTT
dan SUTET. Dalam peraturan tersebut, diatur jarak minimum titik tertinggi
bangunan atau pohon terhadap titik terendah dari kawat penghantar jaringan
transmisi.
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan definisi dari PERMEN ESDM no.18 tahun 2015, ruang bebas
adalah ruang yang dibatasi oleh bidang vertikal dan horizontal di sekeliling dan di
sepanjang konduktor SUTT, SUTET, atau SUTTAS di mana tidak boleh ada
benda di dalamnya demi keselamatan manusia, makhluk hidup dan benda lainnya
serta keamanan operasi SUTT, SUTET, dan SUTTAS. Jarak bebas minimum
horizontal adalah jarak terpendek secara horizontal dari sumbu vertikal
menara/tiang ke bidang vertikal ruang bebas; bidang vertikal tersebut sejajar
dengan sumbu vertikal menara/tiang dan konduktor.Jarak bebas minimum vertikal
adalah jarak terpendek secara vertikal antara konduktor SUTT, SUTET atau
SUTTAS dengan permukaan bumi atau benda di atas permukaan bumi yang tidak
boleh kurang dari jarak yang telah ditetapkan demi keselamatan manusia,
makhluk hidup dan benda lainnya serta keamanan operasi SUTT, SUTET dan
SUTTAS.
Peraturan tersebut disusun sebagai pedoman bagi Pemegang Izin Usaha
Penyediaan Tenaga Listrik dan Pemegang Izin Operasi dalam hal:
a. Pembangunan, operasi, dan pemeliharaan SUTT,SUTET dan SUTTAS untuk
memenuhi keselamatanketenagalistrikan.
b. menentukan obyek Kompensasi tanah, bangunan dan tanaman di bawah Ruang
Bebas SUTT, SUTET dan SUTTAS.
Ruangan sisi kanan, kiri, dan bawah Ruang Bebas SUTT, SUTET dan SUTTAS
secara teknis aman dan dapat dimanfaatkan untuk keperluan lain termasuk rumah
tinggal selama tidak masuk ke dalam Ruang Bebas.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3. Contoh Ruang Bebas SUTT 66 kV dan 150 Kv
Gambar 2.4.Revisi PERMEN ESDM mengenai jarak bebas minimum
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5. Jarak Bebas Minimum Horizontal dari Sumbu Vertikal
Menara/Tiang pada SUTT, SUTET dan SUTTAS
Peraturan pemerintah yang terdahulu mengatur mengenai jarak ruang
bebas SUTT yang diatur dalam PERMEN ESDM 01.P/47/M.PE/1992 direvisi
menjadi PERMEN ESDM no.18 Tahun 2015 karena tidak sesuai lagi dengan
dinamika perkembangan teknologi dan perkembangan peraturan perundangundangan. Secara keseluruhan, berdasarkan peraturan tersebut dapat dirangkum
bahwa :
a. Pembangunan SUTT, SUTET dan SUTTAS dilaksanakan dengan memenuhi
aspek keselamatan ketenagalistrikan dengan berpedoman kepada jarak ruang
bebas minimum.
b. Masyarakat yang tinggal di bawah ruang bebas secara teknis aman selama
masih berada di luar ruang bebas.
c. Ruang di bawah ruang bebas dapat dimanfaatkan untukkeperluan lain selama
tidak masuk kedalam ruang bebas.
Universitas Sumatera Utara
d. Peraturan ini dapat dijadikan referensi terhadap peraturan lain di daerah terkait
dengan penggunaan tanah dan pertimbangan perbankan.
2.5. Keandalan Sistem Tenaga Listrik
Suatu sistem tenaga listrik memiliki peranan penting untuk menyalurkantenaga
listrik ke masyarakat secara terus-menerus dan dengan kualitas tenaga listrik yang
baik. Kemampuan sistem tenaga listrik dalam menyalurkan tenaga listrik
berdasarkan tingkat keandalan komponen komponen yang terpasang pada sistem
tenaga listrik seperti keandalan pusat pembangkit tenaga listrik, keandalan
jaringan transmisi, dan keandalan jaringan distribusi.
Keandalan sistem tenaga listrik merupakan suatu gambaran umum untuk dapat
menilai kemampuan sistem tenaga listrik dalam menyuplai tenaga listrik ke
pelanggan. Jaringan distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang
paling dekat dengan konsumen dan memiliki resiko gangguan yang lebih banyak.
Hal ini menyebabkan dianggap penting untuk melakukan analisis terhadap tingkat
keandalan jaringan distribusi pada suatu sistem tenaga listrik. Tingkat keandalan
pada suatu jaringan distribusi merupakan suatu gambaran terhadap kualitas serta
kontinuitas penyaluran tenaga listrik dari pembangkit tenaga listrik hingga ke
konsumen.
Universitas Sumatera Utara
2.6. Manajemen Operasi Sistem Tenaga Listrik
Pembangkitan energi listrik merupakan kegiatan yang berlangsung selama
24jam per hari tujuh hari dalam sepekan karena seperti yang diketahui bahwa
energi listrik dibutuhkan setiap harinya. Untuk dapat memenuhi kebutuhan
tersebut maka diperlukan sebuah pengaturan yang baik mengenai pembangkitan.
Manajemen adalah sebuah proses perencanaan, pengorganisasian,
pengkoordinasian, dan pengontrolan sumber daya untuk mencapai sasaran
(goals) secara efektif dan efesien. Efektif berarti bahwa tujuan dapat dicapai
sesuai dengan perencanaan, sementara efisien berarti bahwa tugas yang ada
dilaksanakan secara benar, terorganisir, dan sesuai dengan jadwal. Berdasarkan
pemahaman tersebut, maka untuk memperoleh sistem pembangkitan yang baik
maka perlu adanya perencanaan, pengaturan, dan pengkoordinasian yang baik
antarelemen yang terkait.
Penyediaan tenaga listrik kontinu selama 24 jam sehari maka dari itu
diperlukan sebuah manajemen operasi yang tertib agar kegiatan penyediaan energi
listrik tidak terhambat. Salah satunya dengan menyusun metode kerja shift, yang
mana mampu memenuhi kebutuhan petugas untuk beroperasi selama 24 jam.
Umumnya dalam terdapat lima shift sehingga dapat diberikan istirahat sekali
dalam satu minggu untuk setiap shift selama 24 jam penuh.
Dalam operasi pembangkitan, sebelumnya perlu dilakukan perencanaan
beban agar pengaturan distribusi beban dari pusat listrik ke pusat pengatur beban
dapat diatur dengan sesuai.
Universitas Sumatera Utara
Jika diringkas dalam sebuah alur skematik maka hubungan antara pusat
listrik dan pusat pengatur beban adalah sebagai berikut :
Gambar 2.6. Diagram Hubungan Pusat Listrik dengan Pengatur Beban
Tujuan dari operasi sistem tenaga listrik secara umum dirangkum menjadi 3
aspek, yaitu Ekonomi (economy); Keandalan (security); Kualitas (quality).
Ekonomi (economy) berarti listrik harus dioperasikan secara ekonomis, tetapi
dengan tetap memperhatikan keandalan dan kualitasnya.
Keandalan
(security)
merupakan
tingkatkeamanan
sistem
terhadap
kemungkinanterjadinya gangguan. Sedapat mungkingangguan di pembangkit
maupun transmisidapat diatasi tanpa mengakibatkanpemadaman di sisi konsumen.
Kualitas (quality) tenaga listrik yangdiukur dengan kualitas tegangan danfrekuensi
yang dijaga sedemikian rupasehingga tetap pada kisaran yangditetapkan.
Universitas Sumatera Utara
Urutan prioritas dari sasaran diatas bisaberubah-ubah tergantung pada kondisi real
time. Pada saat terjadi gangguan, maka keamananadalah prioritas utama
sedangkan mutu dan ekonomi bukanlah hal yang utama.
Pada saat keamanan dan mutu sudah bagus,maka selanjutnya ekonomi
harusdiprioritaskan. Efisiensi produksi tenaga listrik diukurdari tingkat biaya yang
digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Hal yang paling mudah dalam
optimasibiaya produksi tenaga listrik adalahdengan sistem Merit Order. Merit
order ini adalah suatu metodedimana pembangkit dengan biaya yangpaling murah
akan diprioritaskan untukberoperasi dibandingkan dengan yanglebih mahal,
sampai beban tenaga listriktercukupi.
Jenis jenis operasi sistem tenaga listrik secara umum dapat dibagi menjadi 4
normal, siaga, darurat, pemulihan.
Normal adalah seluruh konsumen dapat dilayani, kendala operasi teratasi dan
sekuriti sistem dapat dipenuhi. Siaga adalah seluruh konsumen dapat dilayani,
kendala operasi dapat dipenuhi, tetapi sekuriti sistem tidak dapat dipenuhi.
Darurat adalah konsumen tidak dapat dilayani, kendala operasi tidak dapat
dipenuhi.Pemulihan adalah peralihan kondisi darurat tenaga listrik yang diukur
dengan kualitas tegangan dan frekuensi yang dijaga sedemikian rupa sehingga
tetap pada kisaran yang ditetapkan.
Universitas Sumatera Utara
Salah satu hal yang tidak boleh luput dari perhatian adalah masalah
pemeliharaan pembangkit. Pemeliharaan dilakukan dengan beberapa tujuan,
yaitu :
1. Mempertahankan Efisiensi
Jika untuk pembangkitan 10KV listrik membutuhkan bahan bakar bensin
sebanyak 50 liter bensin, maka diharapkan dengan adanya pemeliharaan
alat efisiensi tersebut tidak mengalami penurunan.
2. Mempertahankan Keandalan
Keandalan ini dimaksudkan seperti misalkan bantalan pada pembangkit
dibiarkan saja, maka lama-kelamaan akan kotor dan kering sehingga akan
menyebabkan kinerja pembangkit yang tidak maksimal. Maka dari itu
dibutuhkan adanya pemeliharaan agar alat tetap dala kondisi baik.
3. Mempertahankan Umur Ekonomis
Misalkan generator yang bekerja terus-menerus diperkirakan umur
ekonomisnya adalah 10 tahun, maka bila tidak ada pemeliharaan yang baik
pencapaian umur alat tersebut tidak akan mencapai 10 tahun karena akan
muncul kerusakan-kerusakan pada bagian-bagiannya.
Dalam perkembangannya pemeliharaan berdasarkan waktunya adanya dua jenis,
yaitu
a. Pemeliharaan Periodik
Kegiatan pemeliharaan yang dilakukan menurut periode waktu tertentu
berdasarkan buku petunjuk alat dari pabrik pembuat alat tersebut.
Universitas Sumatera Utara
b. Pemeliharaan Prediktif
Kegiatan pemeliharaan yang dilakukan untuk mencegah terjadinya
kerusakan dalam skala besar yang didasarkan pada adat dan informasi
yang menyangkut alat yang akan dipelihara.
Sistem pembangkitan dikatakan baik apabila dapat mencatu dan
menyalurkan tenaga listrik ke konsumen dengan tingkat keandalan yang tinggi.
Keandalan di sini meliputi kelangsungan, stabilitas, dan harga per KWH yang
terjangkau oleh konsumen. Pemadaman listrik sering terjadi akibat gangguan yang
tidak dapat diatasi oleh sistem pengamannya. Keadaan ini akan sangat
mengganggu kelangsungan penyaluran tenaga listrik. Naik turunnya kondisi
tegangan dan catu daya listrik pun bisa merusak peralatan listrik.
Karena dalam suatu sistem pembangkitan melibatkan banyak komponen dan
sangat kompleks, maka ada beberapa faktor yang dapat menyebabkan gangguan
pada pembangkitan, antara lain:
1. Faktor manusia
→ Faktor ini terutama menyangkut kesalahan atau kelalaian dalam
memberikan perlakuan pada sistem. Misalnya, salah menyambung
rangkaian, keliru dalam mengkalibrasi suatu piranti pengamanm
dan sebagainya.
Universitas Sumatera Utara
2. Faktor internal
→ Faktor ini menyangkut gangguan-gangguan yang berasal dari
sistem itu sendiri. Misalnya, usia pakai (ketuaan), keausan, dan
sebagainya. Hal ini dapat mengurangisensitivitas relay pengaman,
juga mengurangi daya isolasi peralatan listrik lainnya.
Oleh karena adanya beberapa gangguan yang tidak dapat dihindarkan,
maka perlu upaya pencegahan agar dapat memperkecil kerusakan pada peralatan
listrik, terutama pada manusia akibat adanya gangguan. Pencegahan gangguan
pada sistem dapat dikategorikan menjadi dua langkah, yaitu:
1. Usaha memperkecil terjadinya gangguan
Cara yang ditempuh meliputi:
a. membuat isolasi yang baik untuk semua peralatan
b. membuat koordinasi isolasi yang baik antara ketahanan isolasi
peralatan dan penangkal petir (arrester)
c. memakai kawat tanah dan membuat tahanan tanah pada kaki menara
sekecil mungkin, serta selalu mengadakan pengecekan
d. membuat perencanaan yang baik untuk mengurangi pengaruh luar
mekanis dan mengurangi atau menghindarkan sebab-sebab gangguan
karena binatang, polusi, kontaminasi, dan lain-lain
e. pemasangan yang baik, artinya pada saat pemasangan harus mengikuti
peraturan-peraturan yang berlaku
Universitas Sumatera Utara
f. menghindari kemungkinan kesalahan operasi, yaitu dengan membuat
prosedur tata cara operasional (standing operational procedure) dan
membuat jadwal pemeliharaan yang rutin
g. memasang kawat tanah pada SUTT dan gardu induk untuk melindungi
terhadap sambaran petir
h. memasang penangkal petir untuk mencegah kerusakan pada peralatan
akibat sambaran petir
2. Usaha mengurangi kerusakan akibat gangguan
Beberapa cara mengurangi pengaruh akibat gangguan, antara lain:
a. mengurangi akibat gangguan, misalnya dengan membatasi arus
hubung
singkat,
caranya
dengan
menghindari
konsentrasi
pembangkitan atau dengan memakai impedansi pembatas arus,
pemasangan tahanan, atau reaktansi untuk sistem pentanahannya
sehingga arus ganggua satu fase terbatas. Pamakaian peralatan yang
tahan atau andal terhadap terjadinya arus hubung singkat.
b. secepatnya memisahkan bagian sistem yang terganggu dengan
memakai pengaman dan pemutus beban dengan kapasitas pemutusan
yang memadai
c. merencanakan agar bagian sistem yang terganggu bila harus
dipisahkan dari sistem tidak akan mengganggu operasi sistem secara
keseluruhan atau penyaluran tenaga listrik ke konsumen tidak
terganggu
Universitas Sumatera Utara
d. mempertahankan stabilitas sistem selama terjadi gangguan, yaitu
dengan memakai pengatur tegangan otomatis yang cepat dan
karakteristik kestabilan generator memadai
Selain itu, dalam upaya pencegahan terjadinya gangguan, tentunya
dibutuhkan analisa mengenai gangguan dan dibutuhkan laporan gangguan yang
digunakan untuk mencatat semua yang diperlukan guna mengidentifikasi
gangguan. Adapun yang dicantumkan dalam laporan gangguan, antara lain:
1. tanggal dan jam terjadinya gangguan
2. relai-relai yang bekerja
3. proses mengatasi gangguan
4. kerugian yang terjadi akibat gangguan
5. penyebab gangguan
Universitas Sumatera Utara