SISTEM TENAGA LISTRIK

SISTEM TENAGA LISTRIK

Oleh:

A.N. Afandi, ST, MT, METF

TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS NEGERI MALANG Malang 2005

SISTEM TENAGA LISTRIK

Digunakan untuk: UNIVERSITAS, POLITEKNIK, SMK

Dedikasi: Dyah Puspitosari Farrel Chandra Winata Afandi

A.N. Afandi

KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan hidayahnya, penyusunan buku ini dapat selesai. Buku berjudul ”Sistem Tenaga Listrik – Operasi Sistem & Pengendalian” ini diharapkan dapat mendukung kegiatan proses perkuliahan matakuliah-matakuliah yang terkait dengan operasi sistem tenaga listrik dan pengendalian. Buku ini disusun dengan struktur urutan dan bahasa yang sederhana, sehingga mudah untuk dipahami dan dimengerti. Serta dirujuk pada kondisi riil atau existing yang ada dilapangan, sehingga pengetahuan yang terkandung didalamnya lebih komprehensip dan lebih sesuai dengan kondisi riil. Selain itu, buku ini juga didasarkan pada bahan ajar yang digunakan Penulis untuk perkuliahan di UM, POLINEMA, UGM, PTS atau pelatihan industri, sehingga buku ini sesuai untuk Praktisi, Universitas, Politeknik atau pendidikan yang sedrajat. Selanjutnya buku ini memuat tentang operasi sistem & pengendalian, yang tertuang dalam delapan bab, yaitu dengan masing-masing bab memiliki orientasi kedalaman kajian yang berbeda. Sehingga dalam memahami sesuai dengan urutan penyajian dan kondisi lapangan. Secara garis besar dalam buku ini memuat pembangkit tenaga listrik, gardu induk, sistem transmisi, jaringan listrik nasional, potensi energi primer, sistem informasi SCADA, stabilitas dan kontingensi. Akhirnya semoga buku ini mampu mempermudah dalam penyampaian informasi sistem tenaga listrik dan mempermudah kegiatan proses pengajaran, serta bermanfaat bagi pembaca lainnya.

Malang, 10 Desember 2005 A.N. Afandi, ST, MT, METF

Daftar isi

i

A.N. Afandi

KATA PENGANTAR ..........................................................................................i DAFTAR ISI.........................................................................................................ii

1.1. Umum.............................................................................................................1 1.2. Prinsip Kerja Pembangkit Tenaga Listrik......................................................1 1.3.Pembangkit Listrik Termis..............................................................................3 1.3.1. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) ....................................................3 1.3.2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)....................................................3 1.3.3 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) .................................................6 1.3.4. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPb) ......................................7 1.3.5. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) ................................................10 1.4.Pembangkit Listrik Non Termis .....................................................................11 1.4.1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) .....................................................11 1.4.2. Macam – macam Turbin pada PLTA..........................................................12 1.5. Pertimbangan Pembangunan Pembangkit Tenaga Listrik ...........................13

2.1. Umum ............................................................................................................16 2.2. Persyaratan Pembangunan Gardu Induk ........................................................16 2.3. Penentuan Lokasi Gardu Induk......................................................................17 2.4. Klasifikasi Gardu Induk .................................................................................18 2.5. Pemilihan Gardu Induk ..................................................................................21 2.6. Peralatan Gardu Induk....................................................................................21

Daftar isi

ii

A.N. Afandi

3.1 Umum..............................................................................................................39 3.2 Konfigurasi Jaringan .......................................................................................40 3.3 Sistem Tegangan .............................................................................................42 3.4 Komponen dan Peralatan Pengaman Sistem Transmisi..................................43

3.1. Umum.............................................................................................................51 3.2. Kebutuhan Energi ........................................................................................51 3.3. Demand Side Management (DSM) ................................................................52 3.4. Management Commitment ............................................................................54 3.5. Status Peralatan Pada Demand Side..............................................................55 3.6. Perkiraan Demand Side ..................................................................................56 3.7. Strategi dan Program DSM ...........................................................................58

5.1. Umum.............................................................................................................61 5.2. Jangkauan Jaringan Listrik Nasional .............................................................61 5.3. Pertumbuhan Beban .......................................................................................62 5.3. Kondisi Pembangkit .......................................................................................63 5.4. Perkiraan Kebutuhan Energi Listrik ..............................................................64 5.5. Pengembangan Pembangkit Sistem Jawa Bali...............................................65 5.6. Pengembangan Pembangkit di Luar Sistem Jawa Bali ..................................66 5.7. Pengembangan Jeringan Listrik .....................................................................69

Daftar isi

iii

A.N. Afandi

6.1. Umum.............................................................................................................90 6.2. Potensi Energi ..............................................................................................91 6.2.1 Batubara .......................................................................................................91 6.2.2 Gas Alam......................................................................................................92 6.2.3 Energi Terbarukan........................................................................................93 6.2.4 Nuklir ...........................................................................................................94

7.1. Umum.............................................................................................................95 7.2. Lalu-lintas Data dan Informasi.......................................................................96 7.3. Sarana Operasi Sistem Tenaga Listrik ...........................................................98 7.4. Program-Program Offline...............................................................................99 7.5 Pengembangan Fasilitas Operasi................................................................... 100 7.6. Sistem SCADA ............................................................................................ 100 7.6.1. Telesignalling (TS) ................................................................................. 103 7.6.2. Telemetering ........................................................................................... 103 7.7. Invalidity dan Bad-measurement ............................................................... 103 7.7.1. Invalidity ................................................................................................... 104 7.7.2. Bad Measurement ................................................................................... 104 7.8. Optimalisasi Sistem SCADA ..................................................................... 105 7.9.Peralatan yang diperlukan ............................................................................. 105 7.10. Sekuriti SCADA ........................................................................................ 106

8.1. Umum........................................................................................................... 107 8.2. Tinjauan Operasi Sistem .............................................................................. 107

Daftar isi

iv

A.N. Afandi

8.2.1. Tinjauan Dari Sisi Beban .......................................................................... 108 8.2.2. Tinjauan dari sisi penyaluran .................................................................... 110 8.2.3. Tinjauan dari sisi pembangkit ................................................................... 111 8.2.4. Peninjauan berdasarkan jenis gangguan.................................................... 112 8.2.5. Peninjauan berdasarkan perangkat kontrol ............................................... 113 8.3. Jenis Stabilitas.............................................................................................. 115 8.4. Komponen Dasar Sistem Tenaga Listrik ..................................................... 116 8.5 Ayunan Sistem .............................................................................................. 117 8.6. Model Generator .......................................................................................... 119 8.7. Model Sstem Eksitasi................................................................................... 120 8.8. Model Sistem Pembangkit ........................................................................... 120 8.9. Stabilizer ..................................................................................................... 121 8.9.1. Pole Assignment ........................................................................................ 123 8.9.2. Pole Shifting – PSS.................................................................................... 123 8.9.3. Optimal – PSS ........................................................................................... 124 8.9.4. Neural ....................................................................................................... 125 8.9.5. Fuzzy ........................................................................................................ 125 8.9. Kontingensi .................................................................................................. 126 8.10. Kondisi Operasi Sistem.............................................................................. 127 8.11. Status Bus Sistem ....................................................................................... 128

Daftar isi

v

A.N. Afandi

1.1. Umum Sistem tenaga listrik dewasa ini merupakan kebutuhan tenaga listrik yang bukan saja monopoli daerah perkotaan, tetapi sudah merambah ke desa-desa terpencil. Untuk melayani daerah perkotaan dan pedesaan perlu di tingkatkan pula pembangunan jaringan distribusi sehingga terjadi pemerataan pemakaian energi listrik. Mengingat pentingnya energi listrik bagi kehidupan masyarakat dan bagi pembangunan nasional, maka suatu sistem tenaga listrik harus bisa melayani pelanggan secara baik, dalam arti sistem tenaga listrik tersebut aman dan andal. Aman berarti bahwa sistem tenaga listrik tidak membahayakan manusia dan lingkungannya. Handal berarti sistem tenaga listrik dapat melayani pelanggan secara memuaskan misalnya dalam segi kontinuitas dan kualitas. Hal ini akan terwujud apabila proses perencanaan, pelaksanaan pembangunan, pengoperasian dan pemeliharaan suatu sistem tenaga listrik senantiasa mengikuti ketentuan standar teknik yang berlaku. Prinsip kerja dari sistem tenaga listrik di mulai dari bagian pembangkitan kemudian disalurkan melalui sistem jaringan transmisi pada gardu induk dan dari gardu induk disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran distribusi.

1.2. Prinsip Kerja Pembangkit Tenaga Listrik Pada pembangkitan tenaga listrik terdapat proses pengubahan sumber energi primer menjadi energi listrik. Proses pengubahan sumber energi baik konvensional maupun non konvensional dapat dilihat pada gambar 1.1. Masingmasing jenis pembangkit tenaga listrik mempunyai prinsip kertja yang berbeda, sesuai dengan penggerak mulanya (prime mover). Satu hal yang sama pada pembangkit tenaga listrik adalah semuanya berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan cara mengubah potensi energi mekanik yang berasal dari air, uap, gas, panas bumi, nuklir, kombinasinya. Fluida yang

Pembangkit Tenaga Listrik

1

A.N. Afandi

berupa, uap, gas atau air digunakan untuk menggerakan atau memutar turbin yang porosnya dikopel dengan generator, sehingga sistem ini menghasilkan energi listrik. Khusus pada pembangkit listrik tenaga diesel, prinsip kerjanya sedikit berbeda dengan jenis pembangkit lainnya, yaitu jika pengubahan potensi energi mekanik dari dari sumber energi primer tetapi pada PLTD menggunakan diesel atau motor bakar solar.

Sumber energi : Angin Air Uap Gas

Turbin

Uap dan Gas Panas Bumi Nuklir

BBM

Energi mekanik

Generator

Energi listrik

Diesel

Gambar 1.1. Proses konversi energi listrik

Secara umum pembangkit tenaga listrik dikelompokan menjadi dua bagian besar, yaitu pembangkit listrik termis dan pembangkit listrik non termis. Pembangkit termis mengubah energi panas menjadi energi listrik. Panas dapat dihasilkan oleh panas bumi, minyak, uap, gas dan lainnya. Hal ini dapat dikatakan bahwa pembangkit termis yang dihasilkan oleh panas bumi disebut sebagai pembangkit listrik panas bumi, sedangkan pembangkit termis yang dihasilkan oleh uap disebut sebagai pembangkit tenaga uap. Sedangkan pada pembangkit non termis sumber energi penggerak mulanya bukan berupa panas, seperti pada pembangkit tenaga air atau yang disebut dengan PLTA. Dengan demikian untuk


2

A.N. Afandi

menentukan nama suatu pembangkit tergantung apa atau oleh apa penggerak mula pembagkit tersebut.

1.3. Pembangkit Listrik Termis : Pada kelompok pembangkit termis ini merupakan jenis pembangkit yang menggunakan panas sebagai konversi dasar utamanya, yaitu sebagai proses konversi energi listrik.

1.3.1. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) Pusat listrik tenaga gas terdiri atas sebuah kompresor, ruang pembakaran, dan turbin gas dengan generator listrik, dimana udara dikopresikan dalam kompresor kemudian dialirkan keruang pembakaran bersamaan dengan bahan bakar yang disulut. Gas yang diekpansikan memiliki suhu dan tekanan tinggi, kemudian dimasukkan dalam turbin gas. Turbin yang dikopel pada sudu generator akan berputar poros generator dan menghasilkan listrik.

Gambar 1.2. Siklus turbin gas sederhana

Sebuah turbin gas pada umumnya memiliki tingkat efisiensi yang rendah, pemakaian bahan bakarnya tinggi dan gas buangnya masih memiliki suhu yang tinggi pula. Oleh karena itu PLTG ini sering dipakai khusus sebagai pusat tenaga listrik beban puncak.

1.3.2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Siklus Rankine atau siklus tenaga uap merupakan siklus teoritis paling sederhana yang menggunakan uap sebagai medium kerja sebagaimana yang dipergunakan pada sebuah pusat listrik tenaga uap (PLTU). Struktur dan


3

A.N. Afandi

komponen tama sebuah pusat listrik tenaga uap terlihat pada gambar 1.3. Sebuah boiler bekerja sebagai tungku, yang memindahkan panas yang berasal dari bahan bakar yang membakar barisan pipa air yang mengelilingi api. Air harus senantiasa berada dalam keadaan mengalir walaupun dilakukan dengan pompa. Sebuah tangki berisi air dan uap bertekanan dengan suhu tinggi menghasilkan uap yang diperlukan turbin. Tangki itu juga menerima air pengisi yang diterima dari kondensor. Uap mengalir keturbin ketekanan tinggi setelah melewati super hiter guna meningkatkan suhu sekitar 200o C. Dengan demikian uap juga menjadi kering dan efisiensi seluruh PLTU meningkat.

Gambar 1.3. Komponen utama PLTU

Turbin tekanan tinggi mengubah energi termal menjadi energi mekanik dengan mengembangnya uap yang melewati sudu turbin. Degan demikian uap ini akan menjadi turun tekanan maupun suhunya. Untuk meningkatkan efisiensi termal dan untuk menghindari terjadinya kondensasi terlalu dini, uap dilewatkan sebuah pemanas ulang yang juga terdiri dari barisan pipa yang dipanaskan. Uap yang meninggalkan pemanas ulang dialirkan ke turbin tekanan menengah. Turbin ini ukurannya lebih besar dari turbin tekanan tinggi karena dengan menurunnya tekanan uap volume menjadi naik. Uap kemudian dialirkan ke turbin tekanan rendah yag memiliki ukuran lebih besar. Uap lalu dialirkan kekondensor.


4

A.N. Afandi

Uap terpakai yang memasuki kondensor didinginkan oleh air pendingin sehingga terjadi kondensasi. Air pendingin biasanya berasal dari laut, sungai atau danau. Air hangat yang meninggalkan kondensor dipompa kesebuah pemanas awal sebelum dikembalikan ke tangki boiler. Pemanas awal memperoleh panas dari uap yang diambil dari turbin tekanan tinggi. Bahan bakar yang dipakai biasanya terdiri atas batu bara minyak baker atau gas bumi. Turbin tekanan tinggi mengubah energi termal menjadi energi mekanik dengan mengembangnya uap yang melewati sudu turbin. Degan demikian uap ini akan menjadi turun tekanan maupun suhunya. Untuk meningkatkan efisiensi termal dan untuk menghindari terjadinya kondensasi terlalu dini, uap dilewatkan sebuah pemanas ulang yang juga terdiri dari barisan pipa yang dipanaskan.

HSTR

Ruang bakar

Kopling M

G

Kompresor

Turbin gas

Super heater G

LP

LP

IP

HP

HRSG WTP Steam drum

Kondensor Dearator

Gambar 1.4. Skematik diagram PLTGU

Uap yang meninggalkan pemanas ulang dialirkan ke turbin tekanan menengah. Turbin ini ukurannya lebih besar dari turbin tekanan tinggi karena dengan menurunnya tekanan uap volume menjadi naik. Uap kemudian dialirkan ke turbin tekanan rendah yag memiliki ukuran lebih besar. Uap lalu dialirkan kekondensor. Uap terpakai yang memasuki kondensor didinginkan oleh air pendingin sehingga terjadi kondensasi. Air pendingin biasanya berasal dari laut, sungai atau danau. Air hangat yang meninggalkan kondensor dipompa kesebuah pemanas


5

A.N. Afandi

awal sebelum dikembalikan ke tangki boiler. Pemanas awal memperoleh panas dari uap yang diambil dari turbin tekanan tinggi. Bahan bakar yang dipakai biasanya terdiri atas batu bara minyak bakar atau gas bumi.

1.3.3 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) Sebuah pembangkit tenaga diesel terdiri atas motor bakar sebagai penggerak mula yang dikopel langsung dengan generator. Bahan bakar yang dipakai pada umumnya adalah minyak diesel, yang biasanya disebut solar. Sebuah mesin diesel biasanya terdiri atas beberapa sillinder, yang dapat disusun secara berderet vertikel, berderet V, berderet horizontal atau bahkan berbentuk bintang. Gambar 1.5 memperlihatkan secara skemastis komponen utama sebuah PLTD yang terdiri atas generator, sistem bahan bakar, sistem udara masuk, sistem pelumasan dan beberapa sistem pendinginan. Dalam sistem udara masuk terdapat saringan udara untuk mencegah pengotoran ke dalam silinder. Pada sistem pembuangan gas terdapat peredam untuk mengurangi terjadinya kebisingan. Sedangkan pada sistem pendinginan menggunakan air sebagai media pendingin yang didinginkan dengan menggunakan menara pendingin. Untuk sistem pelumasan terdapat pompa, tangki dan saringan. Untuk proses starting dapat dilakukan dengan aki atau dengan udara.

1.5. Mesin diesel


6

A.N. Afandi

Komponen-komponen tersebut meliputi generator (1), saringan udara (2), peredam (3), tangki bahan bakar harian (4), tangki bahan bakar (5), pompa bahan bakar (6), saringan bahan bakar (7), pompa injeksi bahan bakar (8), tangki udara start (9), kompresor (10), tangki air (11), pompa air (12), menara pendingin (13), suplesi air (14), pendingin minyak pelumas (15), tangki minyak pelumas (16), pompa minyak pelumas (17) dan pembersih minyak pelumas (18).

1.3.4. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPb) Pemanfaatan energi panas bumi secara umum dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu pemanfaatan tidak langsung dan pemanfaatan langsung. Pemanfaatan tidak langsung yaitu memanfaatkan energi panas bumi untuk pembangkit listrik. Sedangkan pemanfaatan langsung yaitu memanfaatkan secara langsung panas yang terkandung pada fluida panas bumi untuk berbagai keperluan. Fluida panas bumi yang telah dikeluarkan ke permukaan bumi mengandung energi panas yang akan dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Hal ini dimungkinkan oleh suatu sistem konversi energi fluida panas bumi (geothermal power cycle) yang mengubah energi panas dari fluida menjadi energi listrik. Fluida panas bumi bertemperatur tinggi (>225 oC), panas ini telah lama digunakan di beberapa negara untuk pembangkit listrik, namun beberapa tahun terakhir ini perkembangan teknologi telah memungkinkan digunakannya fluida panas bumi bertemperatur sedang (150-225 oC) untuk pembangkit listrik. Selain temperatur, faktor-faktor lain yang biasanya dipertimbangkan dalam memutuskan apakah suatu sumberdaya panas bumi tepat untuk dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik adalah sebagai berikut: a) Sumberdaya mempunyai kandungan panas atau cadangan yang besar sehingga mampu memproduksi uap untuk jangka waktu yang cukup lama, yaitu sekitar 25-30 tahun. b) Sumberdaya panas bumi menghasilkan fluida yang mempunyai pH hampir netral agar laju korosinya relatif rendah, sehingga fasilitas produksi tidak


7

A.N. Afandi

cepat terkorosi. Selain itu hendaknya kecenderungan fluida membentuk skala yang relatif rendah. c) Reservoirnya tidak terlalu dalam, biasanya tidak lebih dari 3 km. d) Sumberdaya panas bumi terdapat di daerah yang relatif tidak sulit dicapai. e) Sumberdaya panas bumi terletak di daerah dengan kemungkinan terjadinya erupsi hidrotermal yang relatif rendah. Proses produksi fluida panas

bumi

dapat

meningkatkan

kemungkinan

terjadinya

erupsi

hidrotermal. Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi (PLTPb) pada prinsipnya sama seperti Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), hanya pada PLTU uap dibuat di permukaan menggunakan boiler, sedangkan pada PLTPb uap berasal dari reservoir panas bumi. Apabila fluida di kepala sumur berupa fasa uap, maka uap tersebut dapat dialirkan langsung ke turbin, dan kemudian turbin akan mengubah energi panas bumi menjadi energi gerak yang akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik. Apabila fluida panas bumi keluar dari kepala sumur sebagai campuran fluida dua fasa (fasa uap dan fasa cair), maka terlebih dahulu dilakukan proses pemisahan pada fluida. Hal ini dimungkinkan dengan melewatkan fluida ke dalam separator, sehingga fasa uap akan terpisahkan dari fasa cairnya. Fraksi uap yang dihasilkan dari separator inilah yang kemudian dialirkan ke turbin. Pemanfaatan energi panas bumi yang ideal adalah bila panas bumi yang keluar dari perut bumi berupa uap kering, sehingga dapat digunakan langsung untuk menggerakkan turbin generator listrik. Namun uap kering yang demikian ini jarang ditemukan dan pada umumnya uap yang keluar berupa uap basah yang mengandung sejumlah air yang harus dipisahkan terlebih dulu sebelum digunakan untuk menggerakkan turbin. Uap basah yang keluar dari perut bumi pada mulanya berupa air panas bertekanan tinggi yang pada saat muncul ke permukaan bumi terpisah menjadi kira-kira 20 % uap dan 80 % air. Atas dasar ini maka untuk dapat memanfaatkan jenis uap basah ini diperlukan separator untuk memisahkan antara uap dan air. Uap yang telah dipisahkan dari air diteruskan ke turbin untuk menggerakkan generator listrik, sedangkan airnya disuntikkan kembali ke dalam bumi untuk


8

A.N. Afandi

menjaga keseimbangan air dalam tanah. Skema pembangkitan tenaga listrik atas dasar pemanfaatan energi panas bumi "uap basah" dapat dilihat pada Gambar 1.6.

Gambar 1.6. Pembangkitan tenaga listrik panas bumi "uap basah". Selain uap panas dari perut bumi juga dapat keluar air panas yang umumnya berupa air asin panas yang disebut brine dan mengandung banyak mineral. Karena banyaknya kandungan mineral ini, maka air panas tidak dapat digunakan langsung sebab dapat menimbulkan penyumbatan pada pipa-pipa sistim pembangkit tenaga listrik. Untuk dapat memanfaatkan energi panas bumi jenis ini, digunakan sistem biner (dua buah sistem utama) yaitu wadah air panas sebagai sistem primernya dan sistem sekundernya berupa alat penukar panas (heat exchanger) yang akan menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin.

Gambar 1.7. Skema pembangkitan tenaga listrik panas bumi "air panas"


9

A.N. Afandi

Selain itu terdapat juga energi panas bumi yang berupa batuan panas yang ada dalam perut bumi akibat berkontak dengan sumber panas bumi (magma). Energi panas bumi ini harus diambil sendiri dengan cara menyuntikkan air ke dalam batuan panas dan dibiarkan menjadi uap panas, kemudian diusahakan untuk dapat diambil kembali sebagai uap panas untuk menggerakkan turbin. Sumber batuan panas pada umumnya terletak jauh di dalam perut bumi, sehingga untuk memanfaatkannya perlu teknik pengeboran khusus yang memerlukan biaya cukup tinggi.

1.3.5. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) Terdapat beberapa jenis pusat listrik tenaga nuklir tergantung dari teknologi yang digunakan yang umumnya didasarkan pada bahan apa yang dipakai sebagai moderator. Moderator yang banyak dipakai adalah jenis reaktor biasa (light water reactors, H2O) yang terdiri atas reaktor air mendidih. Pada PLTN menggunakan air biasa sebagai moderator. Sebagaimana terlihat pada gambar 1.8, bahan bakar uranium yang dimasukkan dalam sejumlah tabung panjang terletak dalam sebuah bejana yang terisi air. Air itu merendam bahan bakar tetapi tidak sepenuhnya mengisi bejana.

Gambar 1.8. Skema prinsip PLTN air mendidih

Jika terjadi pengembangan panas disebabkan reaksi nuklir dari bahan bakar, air yang bertindak sebagai moderator juga menjadi panas dan mendidih. Uap yang terjadi dialirkan ke turbin, yang pada gilirannya menggerakkan generator listrik.


10

A.N. Afandi

1.4. Pembangkit Listrik Non Termis Pembangkit jenis ini merupakan jenis pembangkit yang menggunakan air sebagai konversi dasar utamanya, yaitu sebagai proses konversi energi listrik yang menggunakan putaran turbin.

1.4.1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merubah energi potensial air yang bergerak melalui pipa menjadi energi listrik dengan mempergunakan sebuah prime mover berupa turbin air yang terhubung dengan generator listrik.

Gambar 1.9. Pusat listrk tenaga air

Sebuah pusat tenaga listrik yang didasarkan pada PLTA terdiri atas bendungan, waduk, saluran air serta sentral daya beserta semua perlengkapannya termasuk turbin dan generator. Air sungai merupakan salah satu potensi yang cukup besar untuk dapat membangkitkan tenag listrik. Potensi tenaga air yang terdapat diseluruh Indonesia diperkirakan dapat memproduksi listrik sebesar 75 GW, namun adanya perbedaan antara potensi tenaga air dengan kebutuha tenaga listrik menyebabkan pemanfaatan tenaga air belum optimal. Air sungai dengan jumlah debit air yang kian besar ditampung dalam waduk yang ditunjang dengan bangunan bendungan. Air tersebut dialirkan melalui saluran Power Intake, kemudian masuk ke pipa pesat/Penstock untuk merubah energi potensial menjadi energi kinetik. Air yang


11

A.N. Afandi

mempunyai tekanan dan kecepatan tinggi (energi kietik) diubah menjadi energi mekanik dengan dialirkan melalui sudu–sudu pengarah dan mendorong sudu– sudu jalan/runner yang terpisah pada turbin. Energi putar yang diterima oleh turbin selanjutnya digunakan untuk menggerakan generator yang kemudian menghasilkan energi listrik generator. Beberapa kelebihan PLTA bila dibandingkan dengan beberapa jenis pembangkit lain adalah sebagai berikut : 1. Waktu pengoperasian start awal relatif lebih singkat (± 10 menit) serta mampu block start. 2. Sistem pengoperasiannya mudah mengikuti perubahan beban dan frekuensi pada sistem penyaluran dengan Setting Speed Drop Free Gavernor. 3. Biaya operasi relatif lebih murah karena menggunakan air. 4. Merupakan jenis pembangkit yang yang ramah lingkungan tanpa melalui proses

pembakaran

sehingga

tidak

menghasilkan

limbah

bekas

pembakaran. 5. PLTA yang menggunakan waduk dapat difungsikan multi guna (missal sebagai tempat wisata, pengairan dan perikanan).

1.4.2. Macam – macam Turbin pada PLTA Turbin–turbin hidraulik berhubungan erat dengan generator, fungsi utamanya adalah mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik. Air mengalir melalui turbin dan memberi tenaga pada penggerak (runner) turbin untuk membuatnya berputar. Corong dari penggerak berhubungan langsung dengan generator. Menurut sejarahnya turbin hidraulik sekarang ini berasal dari kincir–kincir air pada zaman pertengahan yang dipakai untuk memecah batu bara dan keperluan pabrik gandum. Salah satu dari kincir air tersebut dapat dilihat dari auragbat (India) yang telah berumur 400 tahun. Tetapi disamping pemikiran dasar ada perbedaan kecil antara turbin-turbin saat ini dengan kincir–kincir air pada zaman dahulu. Turbin–turbin air saat ini merupakan kemenangan dari kemajuan


12

A.N. Afandi

teknologi dari cabang–cabang bidang teknik seperti mekanika zat cair, ilmu logam dan mekanika teknik. Fourneyron, Jonval, Girard adalah beberapa jenis turbin pada zaman dahulu. Jenis – jenis utama turbin yang dipergunakan pada bidang teknik hidrolis pada saat ini adalah : 1. Turbin Francis 1849 2. Turbin Pelton 1889 3. Turbin Baliung – baling dan Kaplan 1913 4. Turbin Derias 1945

Keempat turbin saling berlainan dalam berbagai hal walaupun pola dasarnya sama untuk masing–masing. Masing–masing turbin terdiri dari sebuah penggerak (runner) dengan bilah–bilah lengkung atau baling–baling yang disusun begitu rupa sehingga air dapat mengalir melalui baling–baling ini. Baling–baling ini membelokan air menuju keluar dan dengan demikian menimbulkan tenaga putar bagi seluruh penggerak. Bentuk dan geometri penggerak dan baling–baling berlainan dari bentuk dan geometri jenis turbin lain. Penggeraknya dilindungi oleh kerangka yang juga memutar mekanisme pengatur yang mengatur air dari batang pipa ke penggerak. Mekanisme pengatur juga tergantung pada jenis turbin, kecuali turbin Pelton pada semua turbin kerangkanya berfungsi hidraulik dan desainnya sama penting dengan desain penggerak. Dalam usaha untuk membedakan bermacam–mcam turbin, segi–segi hidraulik seperti tekanan, ketinggian, arah aliran, jarak, kecepatan dan tenaga yang akan dipergunakan

1.5. Pertimbangan Pembangunan Pembangkit Tenaga Listrik Salah satu bagian terpenting dari sitem tenaga listrik adalah pembangkit tenaga listrik, sebab energi listrik berasal dari sini. Fasilitas sub sitem tenaga listrik

lainya

(penyaluran,

distribusi

dan

instalasi

milik

pelangggan)

pembangunannya tentu akan mengikuti atau berdasarkan tersediannya energi listrik di pembangkit. Untuk membangun tenaga listrik banyak hal yang dijadikan pertimbangan. Sebagai contah, pembangunan PLTA akan mempertimbangkan tersedianya sumber air yang memadai dan dimana sumber air tersebut berada.


13

A.N. Afandi

Begitu pula untuk membangun PLTP, pertimbangan paling utama adalah tersedianya panas bumi. Disamping itu masih banyak hal lain yang dijadikan pertimbangan sebelum suatu pembangkit tenaga listrik diputuskan untuk dibangun. Ditinjau dari segi operasional, PLTA dan PLTP lebih menguntungkan jika dibandingkan dengan jenis pembangkit jenis lain. Akan tetapi pembangunannya sangat mahal, karena pada umunya PLTA dan PLTP dibangun pada dataran tinggi (pegunungan) sehingga untuk pembangunan sarana dan prasarananya sangat mahal, misalnya untuk membangun jalan masuk, pembuatan jembatan, pembuatan waduk dan sistem jaringannya yang kesemuanya itu harus melakukan pemaprasan dan pengurukan (cut and fill) tanah pegunungan. Disamping hal tersebut diatas, setelah dapat dioperasikan, energi listrik yang dihasilkan tergantung pada besar kecilnya sumber air dan panas bumi yang tersedia. Hal ini tentunya tidak mudah untuk diprediksikan karena kondisi alam terkadang susah untuk ditebak. Dari kenyataan tersebut diatas dan atas dasar pertimbangan teknis, ekonomis, social serta pertimbangan jangka panjang maka pada saat ini pembangunan pembangkit tenaga listrik lebih banyak dipilih PLTU, PLTG atau gabungan dari keduanya yaitu PLTGU. PLTGU ini dibangun untuk kapasitas yang sangat besar karenamemang diproyeksikan untuk memikul beban yang besar dan daerah pelayanan yaqng luas. Selain itu besarnya daya terpasang dapat diubah dengan mudah sesuai dengan keinginan. Pembangunan PLTG dan PLTU dapat dilakukan dilokasi yang sesuai dengan keinginan, serta dapat berdekatan dengan pusat–pusat beban. Hal ini sangat menguntungkan karena pembangunan lebih cepat. Dan lebih murah, jika dibandingkan dengan pembangunan PLTA dan PLTP. Disamping itu, PLTG dan PLTU tersebut dapat memanfaatkan sumberdaya alam yangt melimpah yaitu batu bara dan gas alam, yang saat ini sedang dieksploitasi secara besar–besaran. Dalam pembangunan pembangkit tenaga listrik secara umum ada beberapa pertimbangan yang harus diperhatikan, yaitu : 1. Studi analisa mengenai dampak lingkungan (AMDAL). Disini analisa dan perhitungan mengenai dampak yang mungkin akan timbul pada saat


14

A.N. Afandi

pembangunannya dan pada saat pembangkit tenaga listrik tersebut dioperasikan. 2. Memperhitungkan

dan

memprediksikan

tersedianya

sumberdaya

penggerak (air, panas bumi dam bahan bakar), sehingga benar–benar fleksibel untuk pengguaan dalam jangka waktu yang lama dan bisa mendukung kontinyuitas operasional pembangkit tersebut. 3. Tersedianya bahan serta sarana dan prasarana baik untuk pembangkit itu sendiri maupun untuk penyalurannya, karena hal ini merupakan suatu kesatuan untuk melayani beban. 4. Pertimbangan dari segi pemakaoan pembangkit tenaga listrik itu sendiri, apakah untuk melayani dan menangggung beban puncak, beban yang besar, beban yang kecil atau sedang beban yang bersifat fluktuatif atau hanya untuk stand by saja. 5. Biaya pembangunannya harus ekonomis dan diupayakan memakan waktu sesingkat mungkin. Selain itu harus dipertimbangkan pula dari segi operasionalnya tidak boleh terlalu mahal. 6. Pertimbangan dari segi mudah dalam pengoperasian, keandalan yang tinggi, mudah dalam pemeliharaan dan umur operasional (life time) pembangkit tenaga listrik tersebut harus panjang. 7. Harus dipertimbangkan kemungkinan bertambahnya beban, karena hal ini akan

berkaitan

dengan

kemungkinan

perluasan

pembangkit

dan

penambahan beban terpasang pada pembangkit. 8. Berbagai pertimbangan social, teknis dan lain sebagainya yang menjadikan pedoman dan filosofi dalam membangun pembangkit tenaga listrik yaitu pembangunan paling murah dan investasi paling sedikit (least cost generation and least invesment).


15

A.N. Afandi

2.1. Umum Gardu induk adalah bagian dari suatu sistem tenaga yang dipusatkan pada suatu tempat berisi saluran transmisi dan distribusi, perlengkapan hubung bagi, transformator, dan peralatan pengaman serta peralatan kontrol. Gardu induk merupakan salah satu komponen utama dalam suatu proses penyaluran tenaga listrik dari pembangkit ke konsumen (beban). Fungsi utama dari gardu induk adalah untuk mengatur aliran daya listrik dari saluran transmisi yang satu kesaluran transmisi yang lain, mendistribusikannya ke konsumen, sebagai tempat untuk menurunkan tegangan transmisi menjadi tegangan distribusi, sebagai tempat kontrol dan pengaman operasi sistem. Dari segi manfaat tersebut terlihat bahwa peralatan dalam gardu induk harus memiliki keandalan yang tinggi sehingga kualitas tenaga listrik yang sampai ke konsumen secara optimal dan konsumen tidak akan merasa dirugikan.

Kontinuitas

pelayanan yang baik dan keandalan yang tinggi dari peralatan ditetapkan dengan memperhatikan segi ekonomis dan standar yang berlaku, sehingga keandalan dari peralatan tersebut dapat optimal, sedangkan untuk penempatan peralatan direncanakan sedemikian rupa sehingga dalam pengoperasian dan perawatan dapat dilakukan dengan mudah, aman, dan efektif.

2.2. Persyaratan Pembangunan Gardu Induk Gardu induk merupakan salah satu komponen yang penting dalam menunjang kebutuhan listrik ke konsumen maupun yang mengatur pelayanan listrik yang didapat dari pusat pembangkit untuk kemudian di salurkan ke pusat–pusat beban. Oleh karena itu dalam pembangunan gardu induk harus diperhatikan besarnya beban. Selanjutnya perencanaan suatu gardu induk harus memenuhi persyaratan sebagi berikut : a) Konstruksi sederhana dan kuat b) Operasi, perawatan dan perbaikan mudah Gardu Induk

16

A.N. Afandi c) Mempunyai tingkat keandalan yang timggi d) Fleksibel e) Mempunyai tingkat keamanan yang tinggi

2.3. Penentuan Lokasi Gardu Induk Dalam menentukan lokasi tempat pembangunan suatu gardu induk harus memperhatikan hal–hal berikut ini : a) Letaknya dekat dengan beban dan dekat dengan jalan ray yang kuat dan lebar. b) Tanahnya cukup baik dan bebas dari bahaya banjir c) Tidak dekat dengan plantai sehingga tingkat kontaminasi garamnya relatif kecil d) Lokasi gardu induk tidak terlalu dekat dengan perumahan penduduk dan pada saat pengoperasiannya tidak mempengaruhi lingkungan sekitar Selain lokasi dalam penentuan pembangunan gardu induk perlu diperhatikan juga luas tanah yang akan digunakan. Luas tanah yang akan dijadikan sebagai lokasi gardu induk tergantung dari : a) Cara menata peralatan dan gedung b) Pemilihan hubungan rangkaian utama c) Jenis dari penghantar rel/busbar d) Arah dari saluran cabang Pada umumnya perbedaan luas gardu induk tergantung dari skala dan tipe termasuk perencanaan kedepan. Tabel 2.1. Luas tanah untuk gardu indoor dan outdoor Voltage (kV) 500 / 150 150 / 70 150 / 20 70 / 20

Transformer Banking 1000 MVA 3–4 50 MVA 3–4 50 MVA 3–4 30 MVA 3–4

Gardu Induk

No. of Feeders Primary Scondary 4–6 8 – 12 4–6

8 – 10

2–4

20 – 40

2–4

24 – 32

Land Area (m2) Outdoor Indoor 70.000 – 150.000 20.000 – 45.000

5.000 – 10.000

15.000 – 20.000

1.100 – 3.000

2.000 – 3.000

1.000 – 1.500

17

A.N. Afandi 2.4. Klasifikasi Gardu Induk Berdasarkan jenis konstruksi letak pemasangannya Gardu Induk (GI) dibedakan atas: a) Gardu Induk Jenis Pasangan Luar yaitu Gardu Induk ini terdiri dari peralatan tinggi pasangan luar, misalnya transformator, perlatan penghubung (switch gear) dan lain sebagainya, yang mempunyai peralatan kontrol pasangan dalam seperti meja penghubung (Switch Board) dan batere. Gardu induk untuk transmisi yang mempunyai kondensator pasangan dalam dan sisi tersier trafo utama dan trafo pasangan dalam, pada umumnya disebut juga sebagai jenis pasangan luar. Jenis pasangan luar memerlukan tanah yang luas namun biaya konstruksinya murah dan pendinginannya mudah. Karena itu Gardu Induk jenis ini biasanya dipasang dipinggir kota dimana harga tanah masih murah. b) Gardu Induk Jenis Pasangan Dalam yaitu Gardu Induk jernis pasangan dalam ini, baik peralatan tegangan tinggi seperti trafo utama peralatan penghubung dan kotrolnya seperti meja penghubung dan sebagainya terpasang didalam. Meskipun ada sejumlah kecil peralatan terpasang diluar. Gardu Induk ini disebut juga sebagai jenis pasangan dalam. Bila sebagian dari peralatan tegangan tingginya dibawah tanah, Gardu Induk itu dapat disebut jenis pasangan setengah bawah tanah (semi under ground type). Jenis pasangan dalam dipakai dipusat kota, dimana harga tanah mahal dan didaerah pantai dimana ada pengaruh kontaminasi garam. Disamping itu jenis ini mungkin dipakai untuk menjaga keselarasan dengan daerah sekitarnya, juga untuk menghindari kebakaran dan gangguan suara. c) Gardu Induk Jenis Setengah Pasangan Luar yaitu Gardu Induk jenis ini sebagian dari peralatan tegangan tingginya terpasang didalam gedung. Gardu Induk ini disebut juga Gardu Induk jenis setengah pasangan dalam. Untuk Gardu Induk jenis ini dipakai bermacam – macam corak dengan pertimbangan – pertimbangan ekonomis, pencegahan kontaminasi garam, pencegahan gangguan suara, pencegahan kebakaran dan sebagainya. d) Gardu Induk Jenis Pasangan Bawah Tanah yaitu hampir semua peralatan pada Gardu Induk ini terpasang dalam bangunan bawah tanah. Alat pendinginnya biasanya terletak diatas tanah. Kadang – kadang ruang kontrolnya juga terletak diatas tanah. Dipusat kota dimana tanah sukar didapat, jenis pasangan bawah

Gardu Induk

18

A.N. Afandi tanah ini dipakai, misalnya dibagian kota yang sangat ramai, dijalan – jalan pertokoan dan dijalan – jalan dengan gedung – gedung bertingkat tinggi. Kebanyakan Gardu Induk ini dibangun dibawah jalan raya. e) Gardu Induk Jenis Mobil yaitu Gardu induk jenis ini dilengkapi dengan peralatan diatas kereta hela (trailer) atau semacam truk. Gardu Induk jenis mobil ini dipakai dalam keadaan ada gangguan disuatu Gardu Induk lain guna pencegahan beban lebih berkala dan guna pemakaian sementara ditempat pembangunan tenaga listrik. Gardu Induk ini tidak dipakai secara luas melainkan sebagai transformator atau peralatan penghubung yang mudah dipindah – pindah diatas atau peralatan penghubung yang mudah dipindah – pindah diatas kereta hela atau truk untuk memenuhi kebutuhan dalam keadaan darurat. Disamping itu ada yang disebut Gardu Satuan (Unit substation) dan Gardu Jenis Peti (Box Type Substation). Gardu satuan adalah gardu pasangan luar yang dipakai sebagai lawan (ganti) transformator 3 fasa dan lemari gardu distribusi ialah yang disebut distribusi untuk tegangan dan kapasitas yang relatif rendah dan sama sekali tidak dijaga. Ini dipakai didesa–desa pertanian atau nelayan dimana kebutuhannya kecil dan merupakan beban yang tidak begitu penting. Jika dilihat dari peralatan metering yang digunakan, Gardu Induk dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis sebagai berikut: 1. Gardu Induk Tegangan Tinggi Khusus yaitu gardu induk yang peralatan meteringnya berada pada sisi tegangan tinggi. Gardu ini disebut khusus karena hanya memberi supply satu jenis beban (satu trafo utama saja).

Gardu Induk

19

A.N. Afandi Gambar 2.1. Gardu induk tegangan tinggi khusus 2. Gardu Induk Tegangan Tinggi Campuran yaitu gardu yang peralatan meteringnya berada pada sisi tegangan tinggi. Gardu ini disebut campuran karena gardu ini memberi supply bermacam–macam jenis beban (lebih dari satu beban).

Ga mbar 2.2. Gardu induk tegangan tinggi campuran

2.5. Pemilihan Gardu Induk Pemilihan jenis Gardu Induk ditentukan oleh kodisi dari tempat dimana gardu itu akan dibangun dan factor ekonomi berdasarkan harga tanah. Tabel 2.2 menunjukkan beberapa factor yang harus diperhatikan dalam pemilihan jenis gardu Induk. Tabel 2.2. Klasifikasi jenis gardu induk Item / Jenis Saluran transmisi yang keluar

Gardu Induk

Pasangan Luar Atas tanah

Pasangan Dalam Terutama bawah tanah

Bawah Tanah Hanya bawah tanah

20

A.N. Afandi Keselarasan dengan lingkungan Pencegahan terhadap gangguan suara Pencegahan terhadap kebakaran Pencegahan terhadap banjir Pencegahan terhadap salju Pencegahan terhadap debu dan pengotoran garam Daerah yang diperlukan Mudah atau sukar dibangun Waktu pembangunan Harga tanah Operasi pemeliharaan

dan

Cocok untuk daerah jalur hijau dan daerah industri Agak sukar

Cocok untuk Daerah Perumahan dan Daerah Industri Mudah

Cocok untuk jalanjalan yang ramai dan banyak gedung tinggi Mudah

Mudah

Mudah

Sukar, perlu hati-hati

Sukar didaerah yang rendah Sukar dan perlu hati hati Sukar dan prlu hati – hati

Mudah

Sukar, perlu hati-hati

Tidak perlu

Tidak perlu

Tidak perlu

Tidak perlu

Besar

Sedang

Kecil

Mudah

Agak sukar

Agak sukar

Singkat Cocok bila tanah murah Mudah

harga

Agak lama Cocok bila tanah mahal Agak sukar

harga

Lama Cocok bila harga tanah mahal sekali Agak sukar

2.6. Peralatan Gardu Induk Gardu induk dilengkapi dengan fasilitas dan peralatan yang diperlukan sesuai dengan tujuannya, guna memperlancar sistem kerja dari gardu induk itu sendiri. Sesuai dengan difinisinya yaitu mengatur, membagi dan menyalurkan. Peralatan utama yang harus ada pada gardu induk yaitu transformator sebagai pengatur tegangan, busbar untuk membagi dan peralatan switching sebagai input dan output dalam sistem penyaluran. Adapun fasilitas utama dan fasilitas lain yang dimiliki gardu induk untuk operasi dan pemeliharaannya adalah sebagai berikut : 1) Transformator Tenaga, yaitu transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan). Dalam operasi umumnya, trafo-trafo tenaga ditanahkan pada titik netralnya sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan/proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 kV ditanahkan secara langsung di sisi netral 150 kV, dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan di sisi netral 20 kV nya.

Gardu Induk

21

A.N. Afandi Transformator yang telah diproduksi terlebih dahulu melalui pengujian sesuai standar yang telah ditetapkan. 2) Rel (BusBar), yaitu berfungsi untuk menyalurkan dan membagikan tenaga listrik ke peralatan–peralatan lain didalam suatu gardu induk. Konstruksi dari busbar bermacam–macam tergantung dari sistem rangkaiannya. Karena busbar merupakan salah satu peralatan listrik yang penting dan merupakan tempat saluran transmisi maupun distribusi, maka busbar harus kuat dalam menahan kawat maupun menahan tegangan tinggi, sehingga dapat menyalurkan atau membagikan tenaga listrik dengan baik. Bahan–bahan dalam pembuatan busbar diantaranya : »

Tembaga Karena bahan ini mempunyai tahanan spesifik yang rendah dan mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi maka banyak digunakan untuk bahan busbar terutama pada kapasitas arus yang besar.

»

Aluminium Bahan ini mempunyai spesifikasi yang besar dari pada tembaga. Sehingga untuk arus yang sama aluminium busbar mempunyai penampang lebih besar, akan tetapi bahan aluminium lebih ringan dari pada tembaga. sehingga harga dari aluminium busbar lebih murah dari pada tembaga. Bahan ini banyak digunakan untuk isolator outdoor pada tegangan tinggi.

»

Besi Busbar yang menggunakan bahan dari besi biasanya untuk instalasi arus yang kecil karena harganya cukup murah.

Jenis busbar : »

Hantaran fleksibel yaitu seperti hantaran yang digunakan AMALEC, AAC yaitu suatu paduan aluminium atau hantaran untuk saluran transmisi yaitu ASCR.

»

Hantaran yang berupa pipa dari CU atau Al. Perlu diperhatiakan disini untuk rel pembentuk pipa harus dimungkinkan pemuaian karena

Gardu Induk

22

A.N. Afandi perubahan suhu maka harus ada fleksibel joint dengan demikian rel ini diikat satu sisi pada isolator tonggaknya sedang lainnya tidak diikat mati untuk memungkinkan pengembangan atau perekrutan. Untuk sambungan antar rel ataupun rel dengan transformator diguynakn dengan kawat anyaman atau pita – pita tembaga. Konvigurasi busbar : »

Rel Tunggal Rel tunggal merupakan rel yang paling sederhana dan paling murah, tetapi tidak luwes dan tidak handal, karena bila perlu mengadakan pemeliharaan atau ada gangguan atau komponen yang berhubungan dengan rel tersebut akan terjadi pemadaman. Dengan demikian rel ini jarang digunakan untuk sistem 66 kV kecuali untuk GI yang kecil dan tidak penting. Pengamanan rel pada umunya adalah relay Differensial dan seperti diutarakan diatas adanya gangguan didaerah rel aklan terjadi pemadaman.

»

Rel Ganda (Double Bus) Rel ganda mempunyai keluwesan dalam operasi dan pemeliharannya. Supaya rel sistem ini luwes operasinya maka harus ada PMT kopel. PMT kopel ini digunakan untuk menghubungkan kedua rel atau pada saat memindah penghantar atau trafo tenaga dari rel satu ke rel dua. PMT kopel ini harus dimasukan pada saat pemindahan tersebut. Pada umunya pada keadaan normal kedua PMS dari penghantar atau trafo tidak dapat dimasukkan kecuali kedua PMS kopel, kedua PMS tersebut dapat diamsukkan bila PMT kopel masuk. Dengan demikian antara PMS dan PMT kopel ini biasanya ada interlock. Rel ganda ditinjau dari sistem proteksi diferensial rel masih kurang luwes mengingat : —

Bila terjadi gangguan disalah satu rel, maka semua penghantar atau trafo tenaga yang tersambung pada rel tersebut akan terbuka atau terjadi pemutusan.

Gardu Induk

23

A.N. Afandi Pemindahan penghantar atau trafo daya dari rel satu kerel yang

—

lainnya rangkaian skunder untuk relay differensial bus harus dipindahkan. »

Rel Gelang Pada hakekatnya rel gelang tidak mempunyai rel khusus karena rel yang ada merupakan dari penyulang penghantar. Selama pembukaan gangguan hanya terjadi disatu tempat dari rel, maka tidak akan terjadi pemisihan sistem atau pemadaman, sehingga operasinya cukup luwes disamping itu pada rel gelang tidak memerlukan pengaman rel khusus karena rel merupakan bagian dari penghantar. Kerugian utama dari sistem ini adalah untuk perluasan sukar.

»

Rel 1,5 PMT Rel

1,5

PMT

merupakan

sistem

rel

yang

luwes

dalam

pengoperasiannya serta mempunyai keandalan tinggi dan mudah sistem proteksinya untuk GI 500 kV, 275 kV dan 150 kV yang besar dan penting umunya digunakan rel 1,5 PMT. Pembebasan atau adanya gangguan disalah satu rel tidak akan membangkitkan pemutusan atau satpun dari penyulang, transformator ataupun generator. 3) Pemisah

/

PMS

(Disconnecting

Switch/DS),

yaitu

Saklar

Pemisah

(Disconnecting Switch) Merupakan peralatan hubung yang bekerja membuka atau menutup pada saat tidak berbeban atau pada saat arus yang sangat kecil. Misalnya arus eksitasi pada trafo daya. Berbeda dengan pemutus daya, saklar pemisah tidak dilengkapi dengan perlengkapan untuk memadamkan busur api. Karena itu saklar pemisah tidak dapat memutuskan arus gangguan atau arus beban. Syarat – syarat yang harus dipenuhi adalah : »

Harus sanggup menahan tegangan nominal sampai tegangan 10% diatas tegangan nomial.

»

Dalam keadaan tertutup mampu menahan momentary current pada waktu hubung singkat.

Gardu Induk

24

A.N. Afandi Dapat menahan timbulnya beban thermis dan daya elektrodinamis yang

»

timbul pada saat terjadi hubung singkat. Standar arus nominal yang direkomendasikan oleh IEC adalah : 200, 400, 630, 800, 1250, 1600, 2.000, 2.500, 3.150, 4.000, 5.000, 6.300 Amper. Sedangkan untuk rating arus pentanahan hubung singkat adalah harga efektif arus hubung singkat terbesar yang mampu dialirkan pemutus daya dalam periode tertentu. Rating ini ditentukan berdasarkan hasil studi hubung singkat pada sistem tenaga listrik dimana saklar pemisah tersebut berada. Standar rating arus hubung singkat yang diberikan oleh IEC adalah : 8, 10, 12,5, 20, 25, 31,5, 40, 50, 63, 80, 100 Kilo Ampere (kA). Sehingga untuk menentukan besarnya rating DS berdasarkan besarnya arus nominal pada saklar pemisah dan berdasarkan arus hubung singkat ketanah saklar pemisah tersebut. Hal ini dapat dilihat pada tabel berikut: Klasifikasi Disconnecting Switch (DS) Sesuai dengan penempatannya, pemisah ini dapat dibedakan atas : »

Pemisah bus yaitu pemisah yang terpasang disisi bus

»

Pemisah line yaitu pemisah yang terpasang disisi penghantar

»

Pemisah tanah yaitu pemisah yang terpasang pada peralatan untuk menghubungkan ketanah.

Selain penggolongan berdasarkan penempatannya, pemisah juga dapat digolongkan berdasarkan posisi penggeraknya. Adapun jenis–jenis pemisah berdasarkan posisi penggeraknya adalah sebagai berikut : »

Pemisah yangbatang geraknya bergerak disisi penghantar

»

Pemisah yang batang geraknya terletak ditengah

»

Pamisah yang batang geraknya bergerak keatas (disebut pantograf umumnya digunakan pada tegangan ekstra tinggi)

»

Gardu Induk

Pemisah yang geraknya bersama–sama PMT

25

A.N. Afandi Tabel 2.3. Cordination rated values for rated voltage Rated Short-

Rated Peak

Rated

time Withstand

Withstand

Rated Normal Current

Voltage

Current

Current

(rms)

(rms)(kA)

(kA)

8

20

12,5

24

170

400

630

1250

32

630

1250

16

40

630

1250

25

63

40

100

12,5

32

20

50

31,5

80

40 50

1250

1600

2500

1600

2500

1250

1600

2500

1250

1600

2500

3150

100

1600

2500

3150

125

1600

2500

3150

800

4000

1250

Jika dilihat dari cara sistem pengoperasiannya, pemisah juga dapat dibedakan menjadi : »

Manual untuk sistem 70 kV dan atau 150 kV

»

Motor listrik untuk sitem 150 kV

»

Pneumatik dengan tekanan udara untuk sistem 150 kV dan 500 kV Untuk sisi penghantar disamping ada pemisahnya juga ada pemisah

pentanahan, dan cara kerjanya selalu interlock yaitu jika pemisah pentanahan belum dilepas maka pemisah penghantar tidak dapat dimasukkan. Begitu juga sebaliknya jika pemisah penghantar belum dilepas maka pemisah pentanhan tidak dapat dimasukkan. 4) Pemutus Tenaga / PMT (Circuit Breaker/CB), yaitu Circuit Breaker dapat dioperasikan secara otomatis maupun secara manual dengan waktu pemutusan atau penyambungan yang tetap sama, sebab faktor ini ditentukan oleh struktur mekanisme yang menggunakan pegas – pegas. Karena itu circuit breaker dapat

Gardu Induk

26

A.N. Afandi diopeasikan untuk memutus maupun menghubung rangkaian dalam keadaan dilalui arus beban atau tidak. Jika terjadi gangguan maka CB akan memutus rangkaian secara otomatis, untuk operasi ini CB dilengkapi dengan relay–relay. Fungsi dari masing–masing relay adalah mengaman sistem dari gangguan yang berbeda–beda macam gangguannya, oleh karena itu diperlukan koordinasi tersendiri. Syarat–syarat yang harus dipenuhi oleh circuit breaker adalah : Pada waktu keadaan tertutup harus mampu dilalui arus dalam waktu yang

»

panjang. Bila dikehendaki, harus dapat membuka dalam keadaan berbeban bila

»

sedikit terjadi beban lebih. Harus dapat memutus secara cepat, arus beban yang mungkin mengalir

»

bila terjadi hubung singkat pada system. Bila kontak dalam keadaan terbuka, celah (gap) harus tahan terhadap

»

tegangan rangkaian. Untuk membebaskan dari sistem, maka pada saat terjadi gangguan harus

»

segera membuka. Harus tahan terhadap arus hubung singkat beberapa saat sampai gangguan

»

dibebaskan oleh peralatan pengaman lainnya yang dekat dengan gangguan. Harus dapat memutuskan arus yang sangat kecil, seperti arus magnetisasi

»

transformator atau saluran yang sifatnya induktif atau kapasitif. Harus tahan terhadap efek pembusuran pada kontak–kontaknya, gaya

»

elektrodinamis dan panas yang timbul pada waktu terjadi hubung singkat. Fungsi utama dari Pemutus/PMT (Circuit Breaker/CB) ialah untuk memutus atau menghubung rangkaian pada saat sistem tenaga listrik pada keadaan berbeban atau tidak berbeban serta pada saat terjadi hubung singkat. Dengan demikian kemampuan pemutus tenaga tergantung dari dua hal yaitu : »

Kemampuan dilalui arus secara kontinyu serta untuk embuka dan menutupnya.

Gardu Induk

27

A.N. Afandi Kemampuan untuk membuka pada saat sistem tersebut pada keadaan

»

hubung singkat. Hal ini dapat dinyatakan dengan kA atau MVA yang merupakan perkalian kemampuan membuka arus dengan tegangan nominal. Penanaman PMT ditandai dengan madia dimana kedua kontak buka/tutup berada. Madia ini berfungsi sebagai isolasi kedua kontak dan untuk memadamkan busur api pada saat pembukaan dan penutupan PMT. Berdasarkan media pemadaman busur api yang digunakan pada saat terjadi hubung singkat, PMT dapat dibedakan atas : »

OCB Pemutus tenaga ini menggunakan minyak sebagai isolasi dan sebagai pemadap busur api yang terjadi. Sedangkan jenis dari PMT ini ada dua macam, yaitu :

»

—

Bulk oil, yaitu PMT yang menggunakan banyak minyak

—

Small oil, yaitu PMT yang menggunakan sedikit minyak

PMT SF6 PMT SF6 mengggukan Gas Sulfur Heksa Cloride dengan umus SF6 sebagai bahan isolasi dan sebagai media pemadam busur api. Tekan gas dari PMT ini pada sistem 70 kV keatas umunya diatas adalah 1 atmosfer (4 sampai dengan 6 atmosfer). PMT SF6 dapat dinyatakan sebagai pengembangan OCB, karena pemadaman usr api dengan SF6 lebih efektif dan tidak terbentuk kotoran yang mengotori gas tersebut. Sekarang penggunaan OCB semakin berkurang dan diganti dengan PMT SF6.

»

VCB (Vacum Circuit Breaker) Pada PMT jenis ini kedua kontak berada didalam ruang hampa. VCB saat ini umunya digunakan pada tegagan menengah sampai dengan 70 kV dan untuk di Indonesia masih jarang digunakan pada sitem 70 kV.

»

ACB (Air Blash Circuit Breaker) atau ABB (Air Blash Breaker) PAda ABB kedua kontak berada diudara biasa dan untuk memadamkan busur apinya dilakukan dengan menghembuskan udara bertekanan. ABB banyak digunakan pada sistem 150 kV, 275 kV dan 500 kV.

Gardu Induk

28

A.N. Afandi

Selain jenis PMT diatas masih ada beberapa PMT lagi yang dibedakan berdasarkan penggunaannya pada sistem penyaluran yaitu PMT Tegangan Ekstra Tinggi. PMT ini umumnya merupakan PMT SF6 dan PMT jenis ABB dan pada hakekatnya tabung pemisahnya merupakan tabung PMT tegangan tinggi yang dipasang seri. Sedang PMT jenis lai adalah PMT Penuptup Balik yaitu PMT yang menggunakan penutup balik atau recloser. PMT ini sering digunakan pada sistem tegangan menengah dan tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi. PMT yang dapat digunakan untuk penutup balik adalah ditandai dengan simbol 0 – 0,3 sec CO – 3 min – CO, artinya open (buka) 0,3 detik baru dapat menutup (close) dan langsung dapat membuka (open) kemudian waktu pengisian pegas atau pengembalian tekanan udara atau minyak untuk menutup (close) dan membuka. PMT untuk tegangan tinggi atau ekstra tinggi setiap fasa dapat dikontrol sendiri - sendiri atau ketiga fasanya bersama–sama (yang mengontrol satu dan untuk menggerakkan ketiga fasanya dikopel secara mekanis). Hal ini dikaitkan dengan penyetelan penutup balik yaitu : »

Penutup balik satu fasa Pada penutup balik satu fasa jika terjadi gangguan satu fasa, misalnya fasa R maka relay akan memerintahkan PMT membuka fasa R ini saja, kemudian menutup kembali. Bila gangguannya temporer pada saat pemembukaan PMT busur ini akan padam sendiri. Tetapi bila gangguannya permanent, maka setelah PMT ini menutup relay akan melihat relai kembali kemudian relai akan memerintahkan membuka PMT ketiga fasanya kemudian tidak akan menutup kembali. Sedang bila gangguannya satu fasa atau tiga fasa rel akan memrintahkan PMT membuka ketiga fasanya dan tidak akan menutup kembali.

»

Penutup balik tiga fasa Pada penutup balik tiga fasa jika terjadi gangguan satu fasa, dua fasa atau tiga fasa, relai akan memerintahkan PMT untuk membuka ketiga fasanya dan tidak menutup kembali.

Gardu Induk

29

A.N. Afandi Penutup balik satu fasa dan tiga fasa

»

Pada penyetalan ini merupakan kombinasi dari penutup balik satu fasa dan tiga fasa, artinya bila terjadi gangguan satu fasa PMT ini akan berfungsi sebagai PMT penutup balik satu fasa dan jika terjadi gangguan tiga fasa maka PMT ini akan berfungsi sebagai PMT dengan penutup balik tiga fasa Tanpa penutup balik

»

Dalam hal ini gangguan satu fasa, dua fasa maupun tiga fasa PMT akan membuka ketiga fasanya dan tidak akan menutup kembali. 5) Pemutus Beban (Load Break Switch), yaitu pemutus beban untuk memutuskan atau menghubung rangkaian pada sistem tenaga listrtik pada saat berbeban ataupun pada saat tidak berbeban. Pada pemutus beban ini tidak didesain untuk memutuskan arus gangguan. Pemutus beban umunya digunakan untuk jaringan tegangan menengah . Pada pemutus baban ini terdapat dua kontak yaitu kontak utama dan kontak bantu. Pada saat masuk kontak bantu masuk terlebih dahulu kemudian kontak utama dan pada saat keluar kontak utama kelur lebihdahulu kemudian kontak bantu. Kontak bantu seolah – olah diseri dengan tahanan sehingga arus yang disalurkan mengecil sehingga ketika membuka busur api listrik menjadi kecil. Hubungan rangkaian CB dab DS adalah menempatkan CB diantara dua DS diamana biasa disebut Draw Able/Draw Out. Pada umumnya hubungan antara CB dan DS dilaksanakan dengan sistem interlock. Maksud dari interlock ini adalah agar tidak terjadi salah pengoperasian antara dua buah peralatan ini. Dengan demikian DS tidak digunakan untuk memutuskan arus beban dan kerjanya dengan urutan tertentu yaitu pembukaan DS selalu didahului dengan pembukaan CB dan pada saat penutupan DS ditutup dahulu baru CB. Rating arus nominal pada saklar pemisah sama dengan pemutus daya jika saklar pemisah terletak

disamping pemutus daya. Jika saklar pemisah befungsi

sebagai pemisah bagian pada rel daya (busbar), maka rating arus nominal

Gardu Induk

30

A.N. Afandi merupakan harga arus efektif yang dapat dialirkan oleh saklar pemisah secara terus menerus tanpa menimbulkan gangguan/kerusakan.

Gambar 2.3. Drawout CB / Drawable CB 6) Trafo Arus (Current Transformer / CT), yaitu trafo yang digunakan untuk mentransformasikan arus primer yang diukur kearus skunder yang masuk meter atau relai dan sebagai isolais antara sisi primer dengan sisi skunder dimana alat ukur atau relai dipasang. salah satu skundernya diketanahkan. Berdasarkan SPLN (IEC 185), pengenal arus primer sesuai dengan arus yang diukur dapat dikelompokan menjadi tiga jenis yaitu : »

Pengenal arus primer tunggal misalnya 1000/5 A

»

Pengenal arus primer ganda misalnya 500 – 1000/5 A Pada trafo arus ini untuk mengubah pengenal arus primernya adalah dengan merangkai seri atau pararel rangkaian primernya

»

Pengenal arus primer banyak

Adapun trafo arus dengan pengenal arus primer banyak misalnya 1000 – 800 – 400 – 200/5 A ialah dengan satu atau dua lilitan di sisi primer, dengan banyak sadapan di litan skundernya. 7) Trafo Tegangan (Potensial Transformer/PT) yaitu trafo yang digunakan untuk menurunkan tegangan primer yang tinggi menjadi tegangan skunder yang lebih

Gardu Induk

31

A.N. Afandi rendah, sehingga terjangkau oleh kemampuan alat ukur. Nama atau sebutan lain trafo tegangan pada bahasa Inggris adalah : »

Potensial Transformer (PT)

»

Voltage Transformer (VT)

»

Potensial Device (PD)

»

Coupling Capasitor Potensial device (CCPD)

Konstruksi : Berbentuk Transformator (PT, VT)

»

Kontruksi trafo teganagan pada umunya sama dengan konstruksi pada trafo daya, hanya saja mempunyai daya yang kecil yaitu beberapa puluh VA dan mempunyai ketelitian perbandingan transformasi tinggi. Penyambungan trafo tegangan pada sisi teganga tinggi terdapat 2 macam yaitu : —

Sisi Primer Dihubungkan antar Fasa Untuk trafo tegangan dimana sisi primernya dihubungkan antar fase misalnya fase R – S atau S – T konstruksinya adalah kedua bushingnya sama dan merupakan bushing sesuai dengan tegangan dimana trafo tegangan ini dipasang. Tegangan primer adalah tegangan antar fase. Tegangan pengenal skunder adalah tegangan 100 volt atau 110 volt. Sebagai contoh trafo tegangan untuk sistem 20 kV adalah 20.000/100 V atau 22.000/110 V.

—

Sisi Primer Dihubungkan antar Fasa dengan tanah Trafo tegangan jenis ini kontruksinya adalah 1 bushing sesuai dengan tegangan dimana trafo tegangan ini dipasang sedang bushingnya lainnya sesuai dengan tegangan rendah atau langsung dihuung dengan tangki. Tegangan pengenal primer adalah tegangan antar fase/ 3 . Sedangkan tegangan pengenal skunder adalah 100/ 3 V atau 110/ 3

V. sebagai contoh trfo tegangan untuksistem 30 kV adalah 100 3

Gardu Induk

/ atau

33.000 3

/

30.000 3

/

110 3

32

A.N. Afandi »

Berbentuk Capasitor Potensial Device (CPD) Capasitor Potensial Device berbentuk kapasitor seri dan sebagai pembagi tegangan. CPD ini umumnya digunakan untuk PLC dan untuk pengukuran tegangan pada sistem tegangan tinggi dan tegangan ekstra tinggi.

»

Berbentuk Coupling Capasitor Potensial Device (CCPD) Merupakan kapasitor sebagai pembagi tegangan dan pada tegangan menengah disadap dan dimasukkan ketrafo tegangan

Tabel 2.4. Pemilihan faktor tegangan pengenal pada trafo tegangan Faktor Tegangan Pengenal

Waktu

Metode Penyambungan Belitan Primer dan Kondisi Pentanahan

Pengenal

Sistem

1,2

Kontinyu

Antar fase pada tiap jaringan.antar fase dan tanah tiap jaringan

1,2

Kontinyu

1,5

30 detik

1,2

Kontinyu

Antar fase dan tanah pada sistem pentanahan netral non efektif

1,9

30 detik

dengan pemutus gangguan tidak otomatis

1,2

Kontinyu

Antar fase dan tanah pada sistem netral terisolasi tanpa pemutus

1,8

8 jam

Antar fase dan tanah pada sistem pentanahan efektif

gangguan tanah otomatis atau sistem pentanahan kumparan Petersen tanpa pemutus gangguan tanah otomatis

8) Arester (Lightning Aresster / LA), yaitu memiliki fungsi utama menyalurkan tegangan surja petir ketanah sehingga tidak merusak alat yang digunakan. Atau dengan kata lain arrester sebagai pengaman adanya tegangan surja yang disebabkan sambaran langsung atau tidak langsung dari petir. Arester ini tahan terhadap tegangan atau surja, tetapi tidak tahan terhadap arus dengan frekuensi 50 Hz. Dengan demikian pada saat menentukan arrester yang digunakan harus ditinjau arester sebagai pengaman surja, tetapi arrester harus aman terhadap kenaikan tegangan terhadap frekuensi 50 Hz. Arester merupakan kunci dalam koordinasi isolasi suatu sistem tenaga listrik. bila surja datyang kegardu induk, arrester bekerja melepas muatan listrik.

Gardu Induk

33

A.N. Afandi

serta mengurangi tegangan abnormal yang akan mengenai peralatan dalam gardu induk itu. setelah surja dilepas melaui arrester, arus masih mengalir karena adanya tegangan sistem dan arus ini disebut arus dinamik atau arus susulan. Arester harus mempunyai ketahanan thermis yang cukup terhadap arus susulan dan harus mampu memutuskannya. Persyaratan yang harus dipenuhi oleh arrester adalah sebagai berikut : ¾ Tegangan percikan dan tegangan pelepasan yaitu tegangan pada terminalnya

pada waktupelepasan harus cukup rendah sehingga dapat diamankan ¾ Arester harus mampu memutuskan arus dinamik dan dapat bekerja terus

seperti semula. Jadi pada keadaan normal arrester berlaku seagai isolator dan bila timbul tegangan surja alat ini bersifat sebagai konduktor yang tahanannya relatif rendah sehingga dapat melewatkan arus yang besarketanah. setelah surja hilang arrester harus dapat dengan cepat menjadi isolasi. Sesuai dengan fungsinya arrester dapat melindungi peralatan listrik pada sistem jaringan terhadap tegangan lebih yang disebabkan oleh petir atau surja hubung, maka pada umunya arester dipasang pada : »

Tiang tiang dimana terdapat sambungan antara saluran udara dengan saluran kabel tanah atau percabangan udara tegangan menengah.

»

Tiang – tiang yang merupakan titik akhir suatu jaringan

»

tiang – tiang dimana terpasang transformator

Untuk tipe–tipe atau jenis arester adalah sebagai berikut : »

Arrester tipe Expultion, Arester tipe ini terdiri dari tabung isolasi yang mempuyai elektroda disetiap ujungnya dan lubang dischange pada ujung bawah.

»

Arester tipe Valve, Arerster ini terdiri dari dua elemen yaitu, series gap dan va,ve elemen mertupakan sebuah tahanan yang tidak linear, tahanan ini mempunyai sifat khusus yaitu tahanan berubah dengan berubahnya arus (proses ini berlangsung dengan cepat).

Gardu Induk

34

A.N. Afandi

9) Rele Pengaman, yaitu merupakan kunci kelangsungan dari suatu sistem tanaga maka untuk menjamin keandalan dari sistem tenaga yang bersangkutan, rela harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : »

Cepat bereaksi Rele harus cepat bereaksi atau bekerja bila sstem mengalami gangguan ataukerja abnormal. Kecepatan ereaksi dari rele saat rele mulai merasakan adanya gangguan sampai dengan peleksanaan pelepasan CB karena komando dari rele tersebut. Waktu bereaksi ini harus diusahakan secepat mungkin sehinggga dapat menghindarkan dari kerusakan pada alat serta membatasi daerah yang mengalami gangguan atau kerja abnormal. Mengingat suatu sistem tenaga mempunyai batas – batas stabilitas serta kadang – kadang ganggua sistem bersifat sementara.

»

Selektif Yang dimaksud dengan selektif adalah kecermatan pemilihan dalam pengaman rele, hal ini menyangkut koordinasi pengaman dari sistem secara keseluruhan. Dengan demikian segala tindakannya akan tepat dan akiatnya gangguan dapat diatasi menjadi sekcil mungkin.

»

Sensitif Rele harus dapat bekerja dengan kecepatan yang tinggi, artinya harus cukup sensitive terhadap gangguan didaerahnya meskipun gangguan tersebut minimum yang selanjutnya memberikan jawaban atau tanggapan.

»

Keandalan Dalam keadaan normal tanpa gangguan, rele tidak boleh bekerja mungkin dalam waktu berbulan – bulan atau bahkan bertahun – tahun. Tetapi bila suatu saat ada gangguan , maka rele harus bekerja dan tidak boleh gagal karena pemadaman akan meluas. Disamping itu juga, rele harus rele harus dapat dihandalkan bukun hanya rele – relenya saja, tetapi juga komponen - komponen perangkat proteksinya. Keandalan rele proteksi itu mulai ditentukan dari rancangan, pengerjaan dan bahan yang digunakan dengan perawatannya. Oleh karena itu perlu adanya pengujian secara periodic.

Gardu Induk

35

A.N. Afandi

10) Saklar Semi Otomatis (SSO), yaitu saklar semi otomatis digunakan untuk memberi kenyamanan pada pengguna energi listrik dimana apabila salah satu saluran ada gangguan maka akan diamankan oleh SSO terdekat tampa menggangu saluran lain, sehingga pengguna energi listrik lainnya tetap bisa menggunakan energi listrik. 11) Peralatan Metering yaitu mengukur penerimaan daya dan penyaluran. Daya yang diterima bisa berasal dari pembangkit tenaga listrik pada gardu induk yang bersangkutan atau dari gardu induk yang lainnya, oleh karena itu pada gardu induk perlu dilengkapi dengan peralatan ukur antara lain : Ampere meter, Volt meter, KWh meter, KVARh meter, Cos φ meter dan Frekuensi meter. Meter yang dipasang pada gardu induk dibedakan antara lain : »

Pada penghantar

: Volt meter, KWh meter, Ampere meter, KVARhmeter, Cos φ meter dan Frekuensi meter.

»

Pada trafo

: Volt meter, Ampere meter, KWh meter

»

Pada busbar : Volt meter untuk bus I dan bus II

12) Band Trapp dan Coupling Capasitor yaitu merupakan peralatan penting dalam komunikasi PLS, fungsinya untuk mencegah arus frekuensi tinggi yang dating dari stasiun lawan atau pancaran stasiun sendiri dan tidak masuk keperalatan gardu induk. Cara pemasangannya adalah diseri dengan line transmisi tegangan tinggi. Penempatan line trap dipasang diatas kapasitor voltage transformer (CVT). Line trap terdiri dari tiga komponen utama yaitu, main coil, arrester, dan tunning unit. Pada CVT berfungsi sebagai penerus sinyal pembawa frekuensi tinggi ke konduktor tegangan tinggi. Pada komponen matching unit (LMO) berfungsi sebagai penghubung peralatan PLC yang berada di ruang dan yang berada pada switchyard yaitu untuk menyesuaikan karakteristik impedansi saluran (konduktor) SUTT dan kabel yang terhubung ke PLC menjadi peralatan PLC dari tegangan dan arus lebih.

Gardu Induk

36

A.N. Afandi

13) Reaktor yaitu digunakan untuk mengkompensir arus kapasitif penghantar. Besarnya arus kapasitiof penghantar Ic adalah : Ic = 3 f C V

, dimana :

C : kapasitansi penghantar ketanah V : tegangan antar fase dari sistem Untuk sistem yang tegangannya makin tinggi, arus kapasitif ini juga makin besar. Sebagai gambaran untuk sistem 500 kV daya reaktiof yang disebabkan adaya arus kapasitiofg ini kira – kira 1 MVA/km panjang saluran. Pengaruh arus kapasitif ini dapat menimbulkan feranti efek ini berkurang karena bebannya sendiri yang umumnya induktif telah mengkompensi arus kapasitif ini. 14) Kapasitor Tenaga yaitu digunakan untuk mengkompensir arus induktif atau yang lebih dikenal dengan kapasitor untuk faktor daya. hal ini karena beban pada umumnya bersifat induktif, terutama pada beban industri. Disamping untuk memperbaiki faktor daya juga digunakan untuk memperbaiki tegangan. Kapasitor tenaga ini pada umumnya digunakan untuk tegangan rendah, menengah dan tinggi. 15) Netral Grounding Resistor (NGR) yaitu berfungsi untuk memperkecil arus gangguan hubung singkat 1 fasa ketanah pada sisi skunder transformator. Untuk trafo 150/20 kV NGR yang digunakan adalah 500 ohm. Fungsinya adalah untuk menghambat atau membatasi arus gangguan hung singkat satu fasa ketanah pada sisis skunder trafo. Untuk trafo 150/20 kV dengan R = 500 ohm maka bila terjadi gangguan satu fasa ketanah maka arus maksimum adalah 23 A (20.000 : 1,73 : 500).

Gardu Induk

37

A.N. Afandi

Gambar 2.4. NGR 20 kV Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa Cel Tegangan Menengah (Cubicle) adalah sistem switchgear untuk tegangan menengah 20 kV yang berasal dari output trafo dengan daya 150/20 kV atau 70/20 kV yang selanjutnya diteruskan kekonsumen melalui penyulang/feeder uyang terhubung dengan cubicle tersebut. Cubicle ini terdiri dari rangkaian : ¾

PMT Incoming (penyulang masuk)

¾

PMT Outgoing (penyulang keluar)

¾

Bus Sector Teganngan Menengah

¾

Trafo Tegangan

¾

Trafo Arus

¾

Trafo Pemakaian Sendiri

¾

Panel Hubung atau Penyambung (couple) dan Arrester

Gardu Induk

38

A.N. Afandi

3.1 Umum Tegangan pada generator besar biasanya berkisar antara 13,8 KV dan 24 KV, tetapi generator besar yang modern teganganya bervariasi antara 18 dan 24 KV, tegangan dinaikan ke tingkat yang dipakai untuk transmisi yaitu 30KV, 70KV dan 150KV. Tegangan Ekstra tinggi (Extra high voltage-UHV) adalah 500 KV sampai 765KV. Keuntungan sistem transmisi dengan tegangan yang lebih tinggi akan menjadi jelas jika dilihat pada kemampuan transmisi (capability) dari suatu saluran transmisi, kemampuan ini biasanya dinyatakan dalam MegaVolt Ampere (MVA). Kemampuan transmisi dari saluran yang sama panjangnya berubah-ubah kira-kira sebanding dengan kuadrat dari tegangan, kemampuan transmisi dari suatu saluran dengan tegangan tertentu tidak dapat ditetapkan dengan pasti, karena kemampuan ini masih tergantung lagi pada batasan-batasan (limit) termal dari penghantar, jatuh tegangan (voltage drop) yang diperbolehkan, keandalan dan persyaratan-persyaratan kestabilan sistem, yaitu penjagaan bahwa mesin-mesin pada sistem tersebut tetap berjalan serempak satu terhadap yang lain, kebanyakan faktor-faktor ini masih tergantung juga terhadap panjangnya saluran. Saluran transmisi mempunyai empat parameter yang mempengaruhi kemampuanya untuk berfungsi sebagai bagian dari suatu sistem tenaga yaitu: •

Resistansi

•

Induktansi

•

Konduktansi

•

Kapasitansi

Konduktansi antar penghantar-penghantar atau antar penghantar dan tanah menyebabkan terjadinya arus bocor pada isolator-isolator dari saluran atas tiang (over lines) dan yang melalui isolasi dari kabel-kabel karena kebocoran penghantar pada saluran atas tiang sangat kecil sehingga dapat diabaikan, konduktansi antar penghantar pada saluran diatas tiang dianggap sama dengan nol. Induktansi adalah sifat rangkaian

Sistem Transmisi

39

A.N. Afandi yang menghubungkan tegangan yang diimbaskan oleh perubahan fluk dengan kecepatan perubahan arus.

3.2 Konfigurasi Jaringan a. Sistem Radial Sistem radial adalah sistem yang dihubungkan pada pembangkit tenaga listrik dengan gardu induk dan kemudian disalurkan ke konsumen (beban) melalui jaringan distribusi. Keuntungan sistem radial ini adalah sebagai berikut: ¾ Konstruksinya sangat sederhana. ¾ Mudah mengalirkan tenaga listrik dari tempat yang satu ke tempat yang lain. ¾ Serta biaya pembangunannya relatif murah (ekonomis). ¾ Kendala Penyaluran Sistem Radial: ¾ Kontinyuitas penyaluran tenaga listrik kuang andal.

Bila sistem ini digunakan pada daerah yang luas (banyak sistem radial) maka biayanya menjai mahal.

Gambar 3.1. Sistem radial

b. Sistem Ring (Tertutup) Sistem ring adalah suatu sistem yang memanfaatkan beberapa gardu induk yang dapat dihubungkan, sehingga merupakan rangkaian tertutup dan sumber tenaga listriknya berasal dari satu pusat tenaga listrik. Keuntungan sistem ring ini adalah sebagai berikut: •

Kontinnyuitas penyalurannya cukup baik.

•

Sistem perencanaannya tidak begitu rumit.

Kendala Penyaluran Sistem Ring ¾

Pengaturan sulit dilakukan terutama pada gardu induk yang teletak jauh.

Sistem Transmisi

40

A.N. Afandi ¾

Perhitungan-perhitungan sistem pengamannya lebih sulit dibandingkan sistem radial. Beban

GI

Pembangkit

GI

GI Saluran transmisi

Beban

GI

Beban

Gambar 3.2. Sistem ring

c. Sistem Interkoneksi Pada sistem interkoneksi ini terdapat beberapa pusat pembangkit tenaga listrik yang digabungkan melalui jaringan transmisi. Keuntungan sistem interkoneksi adalah sebagai berikut: •

Dengan penggabungan beberapa pusat pembangkit ini maka kontinyuitas pelayanannya menjadi sangat andal.

•

Pusat pembangkit tersebut tidak perlu bekerja secara optimal.

•

Pusat pembangkit dapat saling menyuplai tenaga listrik melalui pusat pengatur beban (P2B)

Sistem Transmisi

41

A.N. Afandi

Gambar 3.3. Sistem interkoneksi

3.3 Sistem Tegangan Sistem tegangan yang digunakan untuk penyaluran daya listrik menggunakan tegangan 20 KV yang kemudian akan dihilangkan karena ruginya sangat besar diganti dengan tegangan 70 KV, sampai saat ini sistem tegangan yang dipakai adalah : a.

Sistem Tegangan 70 KV, sistem tegangan ini dipakai pada jaringann transmisi dengan jarak pendek sampai dengan menengah dengan daya yang kecil sampai sedang.

b.

Sistem Tegangan 150 KV, sistem tegangan ini dipakai pada jaringan transmisi dengan jarak menengah pada daya atau energi yang cukup besar.

c.

Sistem Tegangan 500 KV, sistem tegangan ini digunakan untuk menghubungkan pusat-pusat pembangki tenaga listrik yang berkapasitas besar dan khususnya untuk interkoneksi tenaga listrik.

Sistem Transmisi

42

A.N. Afandi 3.4 Komponen dan Peralatan Pengaman Sistem Transmisi a.

Pemutus Tenaga (PMT) Berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan arus / daya listrik sesuai dengan

ratingnya. •

PMT dapat di operasikan dari :

•

Supervisory

•

Remotr yaitu dari kontrol panel

•

Lokal yaitu do BOX mekanik PMT nya sendiri

Gambar 3.4. Pemutus tenaga

b.

Pemisah (PMS) Berfungsi sebagai alat untuk menyatakan secara visual bahwa suatu peralatan listrik

sedah bebas/terpisah dari tegangan kerja. Dengan kata lain untuk memisahkan bagian yang bertegangan dengan yang tidak bertegangan,oleh karena iu pemisah tidak boleh di masukkan atau di keluarkan dalam keadaan berbeban .Sesuai dengan penempatannya, maka jenis pemisah dapat di bedakan antara lain : •

Pemisah bus yaitu yang terpasang di sisi bus

•

Pemisah line yaitu pemisah yang terpasang di sisi penhantar

•

Pemisah tanah yaitu pemisah yang terpasang pada peralatan untuk menghubungkan ke tanah.

Berdasarkan tenaga penggerak pemisah, dibedakan menjadi dua yaitu :

Sistem Transmisi

43

A.N. Afandi •

Manual di engkol atau denagn luas

•

Motor

Hal-hal yang perlu di perhatikan pada PMS adalah : •

Posisi kontak (pisau PMS)

•

Terminal-terminal konduktor

•

Isolator

Gambar 3.5. Disconnecting switch

c.

Current Transformer (CT) Berfungsi sebagai alat untuk menurunkan besaran arus dari sisi primer ke sisi

sekunder dari nilai yang besar ke nilai yang rendah dn juga untuk mengisolasi bagian yang bertegangan tinggi sehingga besaran-besaran yang di ukur

berada pada sisi

sekunder (tegangan rendah). Alat – alat ukur yang ada pada sisi primer : •

Ampere meter

•

MW

•

MVAR

•

KWH

Gambar 3.6. Current transformer

Sistem Transmisi

44

A.N. Afandi

d.

PT (Potential Transformer) atau Trafo Tegangan Berfungsi sebagai alat untuk menurunkan besaran tegangan dari sisi primer ke sisi

sekunder dan juga untuk mengisolasi bagian yang bertegangan tinggi sehingga besaran yang di ukur berada pada sisi sekunder (tegangan rendah) dan sebagai standarisasi untuk memasukkan pada alat ukur MV,MVAR,KWH maupun sistem proteksi distance relay dan open delta untuk directional ground relay. Untuk sistem 150 KV PT terpasang pada sisi bus 150 KV yaitu bus A dan B. Sedangkan perbandingan Transformasinya primer 150KV/V3 sekunder 110/V3 volt.

e.

Lightning Arrester (LA) LA berfungsi sebagai alat proteksi bagi peralatan listrik terhadap tegangan

lebih,yang di sebabkan oleh petir atau surja hubung (switching surge). Hal-hal yang perlu di perhatikan pada LA : •

Counter

•

Terminal konduktor

•

Isolator

Gambar 3.7. Lightning arrester

Sistem Transmisi

45

A.N. Afandi

f.

Line Trap (wave trap) Line trap merupakan peralatan penting dalam komunikasi PLC fungsinya untuk

mencegah arus frekuensi tinggi yang datang dari stasiun lawan atau pancaran stasiun sendiri tidak masuk ke peralatan Gardu Induk. Cara pemasangannya secara seri dengan line transmisi tegangan tinggi. Penempatan line trap di pasang di atas Capasitor Voltage Transformer (CVT). Line trap terdiri dari tiga komponen yaitu : •

Koil utama

•

Arrester

•

Tunning unit

Pada CVT (Capacitive Voltage Transformer) berfungsi sebagai penerus signal pembawa frekuensi tinggi ke konduktor tegangan tinggi. Pada komponen LMU (Line Matching Unit) berfungsi sebagai penghubung peralatan PLC yang berada di ruangan dan yang di switchyard yaitu untuk menyesuaikan karakteristik impedansi saluran (konduktor) SUTT dan kabel coaxial yang terhubung ke PLC, menjaga peralatan PLC dari tegangan dan arus lebih.

Gambar 3.8. Wave trap

g.

Transformer Daya / Tenaga Trafo tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk

menyalurkan daya/tenaga listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Bagian-bagian trafo ini terdiri atas main tank di dalamnya terdapat inti besi dengan

Sistem Transmisi

46

A.N. Afandi kumparan trafo berminyak minyak trafo, OLTC terdapat rangkaian-rangkaian dari kumparan trafo yang dapat di pindahkan dari tap rendah sampai pada tap tinggi dengan menggunakan switch diverter yang di gerakkan oleh drive shaft, bushing sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah, konservator untuk menampung pemuaian minyak trafo.

Gambar 3.9. Transformator daya h.

Sistem Proteksi Pada system proteksi transmisi menggunakan beberapa relay, yaitu relay mekanis

(proteksi utama) : Bucholz, tekanan lebih dan temperature, relay mekanis (alarm): oil level, relay elektrik (proteksi utama) : differential dan restricth eart fault, dan relay elektrik (proteksi backup/bantu) : OCR, ground fault dan over voltage ¾

Terminal Box, fungsinya adalah sebgai terminal untuk sistem proteksi, mekanis pada trafo dan control pada pengaturan tap changer juga sebagai terminal supply AC dan DC.Kemudian dari terminal box tersebut di tarik ke panel kontrol.

¾

Relay Temperatur, relay ini mendeteksi kenaikan temperatur belitan primer/sekunder dan minyak, biasa di sebut winding temperatur dan oil temperatur. Relay ini berfungsi untuk merasakan kenaikan temperatur di dalam trafo.

¾

Relay Bucholz, relay bucholz di pasang pada pipa dari main tank ke konservator atau dari OLTC ke konservator tergantung design trafonya apakah di keduanya pipa tersebut di pasang relay bucholz. Relay ini gunanya untuk mengamankan trafo dari gangguan internal trafo yang menimbulkan gas

Sistem Transmisi

47

A.N. Afandi dimana gas tersebut timbul akibat adanya hubung singkat di dalam trafo atau akibat busur api di dalam trafo. ¾

Cara kerja sistem pendinginan, yaitu minyak di dalam trafo di alirkan kepada sirip-sirip atau radiator dan apabila temperatur sudah tinggi misanya 60°C maka relay temperatur akan bekerja untuk menggerakkan kipas/fan,pada saat minyak mengalir pada radiator maka suhu panas minyak akan turun dan minyak tersebut kembali di alirkan ke dalam tanki trafo.

¾

Relay Sudden Pressure, yaitu relay ini di pasang pada main tank dan OLTC tergantung design trafonya fungsinya untuk mengamankan trafo apabila terjadi gangguan internal dimana gangguan ini menimbulkan tekanan yang tinggi secara tiba-tiba di dalam trafo.

i.

NGR NGR di pasang pada sisi sekunder trafo.fungsinya untuk menghambat atau

memperkecil arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada sisi sekunder trafo.

Gambar 3.10. Neutral ground resistor

j.

Penghantar Untuk Transmisi Penghantar yang dipakai pada sistem transmisi meliputi penghantar tembaga,

penghantar tembaga berinti baja, penghantar alumunium berinti baja, penghantar tembaga cadmium dan penghantar baja. Penghantar yang banyak dipakai adalah tembaga dan alumunium , tetapi kedua bahan ini kuat tariknya tidak besar .

Sistem Transmisi

48

A.N. Afandi a) Penghantar tembaga, penghantar tembaga baik pejal maupun berlilit dan berongga dipakai dalam sistem transmisi . Ada beberapa macam kawat tembaga sebagai berikut : •

Kawat tembaga tarikan (hard drawn copper wire), banyak dipakai sebagai saluran transmisi saluran udara .Meskipun kuat tariknya tidak tinggi , tetapi daya hantarnya baik sekali.

•

Kawat tembaga berlapis (coated copper wire), sebagai bahan pelindung dapat dipakai timah putih (tin) ,timbal (lead) atau perak (silver).

•

Kawat tembaga campuran (copper alloy wire), kawat ini dapat dipakai dari loyang atau tembaga tarikan .

b). Penghantar Alumunium, alumunium sangat rapuh tetapi ringan meskipun kemampuan menghantar arus kurang baik . Kawat penghantar Alumunium terdiri dari : ¾ AAC (All Alumunium Conductor), kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari alumunium. ¾ AAAC (All Alumunium Alloy Conductor), kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran Alumunium. ¾ ACSR (Alumunium Conductor Steel Rainforced), kawat penghantar Alumunium yang berinti kawat baja . ¾ ACAR (Alumunium Conductor Alloy Rainforced), kawat penghantar Alumunium yang diperkuat dengan logam campuran.

Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat Alumunium digunakan campuran Alumunium.Untuk saluran Transmisi tegangan tinggi dimana jarak antara dua tiang transmisi / menara ratusan meter dibutuhkan daya tarik yang kuat / tinggi, oleh karena itu digunakan kawat penghantar ACSR. Kawat penghantar tembaga mempunyai kelebihan bila dibandingkan dengan kawat penghantar alumunium yaitu konduktifitas dan kuat tariknya lebih tinggi , namun juga mempunyai kekurangan yaitu untuk besar tahanan yang sama ,tembaga lebih berat dari pada Alumunium dan juga lebih

Sistem Transmisi

49

A.N. Afandi mahal.Akibatnya

kawat

penghantar

alumunium

telah

menggantikan

kedudukan tembaga. c). Penghantar Baja, kawat Baja mempunyai kuat tarik yang besar dipakai untuk gawang yang besar atau sebagai kawat tanah .Biasanya digalvanis untuk mencegah berkarat. Macam-macam kawat baja: ¾ Baja untuk gawang yang besar digalvani dan kawat tanah. Kawat baja berlapis tembaga (copper clad steel), kuat tarik besar, juga untuk gawang besar dan kawat tanah. ¾ Kawat baja berlapis aluminium (aluminium clad steel) mempunyai kuat tarik besar, hantarannya lebih jelek daripada kawat baja berlapis tembaga, tetapi lebih ringan. Biasanya dipakai untuk gawang besar dan kawat tanah.

k. Menara/Tiang Transmisi Menara baja untuk saluran transmisi dibagi menurut bentuk dan sifat konstruksinya yaitu : ¾ Menara persegi, jenis ini banyak digunakan untuk transmisi jenis ganda (double). Menara persegi panjang sama bagian atas dan bagian bawahnya, banyak digunakan untuk saluran tunggal dan saluran banyak (multi circuit). ¾ Menara jenis korset, mempunyai konstruksi sempit dibagian tengahnya, dan biasanya digunakan untuk saluran tegangan tinggi rangkaian tunggal (single circuit) serta untuk gawang (span) yang lebar. ¾ Menara gantry, digunakan bila saluran menyebrangi jalan, kereta api, jalan raya serta sungai / kanal-kanal air. ¾ Menara rotasi, adalah menara yang bagian atasnya diputar 45 diatas bagian bawahnya. ¾ Menara MC, menara ini terbuat dari pipa-pipa baja yang diisi beton. ¾ Menara bertali, mempunyai konstruksi berengsel yang menunjang beban mekanisnya dengan kawat-kawat penahan (stay wires).

Sistem Transmisi

50

A.N. Afandi

3.1. Umum Saat ini energi listrik merupakan salah satu kebutuhan dasar,. kebutuhan energi tumbuh dan berkembang dengan pesat sejalan dengan pertumbuhan penduduk dan meningkatnya pembangunan. Listrik merupakan energi sekunder yang sekaligus dapat dikonversikan dalam bentuk pemakaian energi akhir yang berupa cahaya, panas dan gerak. Energi listrik merupakan energi yang relatif murah dan bersih. Karena itu di masa depan kebutuhan akan energi listrik akan terus meningkat. Oleh karena itu menuntut dilakukan pengelolaan secara benar. Manajemen energi harus lebih diartikan sebagai usaha untuk menaikkan efisiensi penggunaan energi. Salah satu cara upaya untuk menghemat penggunaan energi, terutama energi listrik, adalah dengan mengendalikan beban pada sisi permintaan. Konsep ini dikenal dengan konsep Demand side management (DSM). Demand Side Management (DSM) adalah suatu kegiatan terencana yang dilakukan untuk mempengaruhi pola konsumsi pelanggan sehingga memperbaiki kurva beban. Adapun manfaat yang dapat dipetik dengan penerapan DSM adalah : menghemat listrik pelanggan, mengurangi laju konsumsi energi, mengurangi beban puncak tanpa mengurangi kepentingan konsumen, menunda investasi pembangkit listrik baru, danmenekan dampak negatif terhadap lingkungan

3.2. Kebutuhan Energi . Energi listrik merupakan energi yang relatif murah dan bersih, karena itu di masa depan kebutuhan akan energi listrik akan terus meningkat. Tantangan yang amat penting bagi pemilik sumber daya alam adalah bagaimana memperoleh manfaat yang sebesar-besarnya dan selama-lamanya dari sumber daya yang dimilikinya. Oleh karena itu, sumberdaya alam harus dikelola sebaik-baiknya agar dapat memberikan kenikmatan untuk masa kini dan juga menjamin kehidupan bangsa di masa depan. Sumber daya alam harus dikelola sedemikian rupa

Menejemen Beban

51

A.N. Afandi

sehingga sumber daya alam yang tidak terbarukan perlu digunakan sehemat dan selama mungkin dan sumber daya terbarukan harus dijaga agar kemampuannya untuk memperbarui diri selalu terpelihara. Dengan demikian sumber daya alam tersebut fungsinya dapat selalu terpelihara sepanjang masa. Konservasi energi tidak hanya bertujuan menghemat energi, akan tetapi sekaligus juga memperkecil dampak negatif terhadap lingkungan. Inti dari strategi konservasi energi adalah bagaimana mengekploitasi, mengalokasikan, dan menggunakan sumber daya energi seefektif dan seefisien mungkin ditinjau dari total sistem. Sehingga strategi tersebut perlu diikuti dengan teknik dan strategi implementasinya maupun nonteknis, meliputi produsen energi, produsen mesin dan peralatan, konsumen energi, pemakai mesin dan peralatan serta kesiapan masyarakat. Penggunaan dan pemeliharaan sumber energi di masa depan akan sangat ditentukan oleh faktor sebagai berikut: •

Ketersediaan sumber energi dan usaha melestarikannya;

•

Kemampuan manusia untuk menguasai dan mengelola energi

•

Ketersediaan dana untuk pengembangan sumber energi;

•

Kemampuan mengatasi lingkungan.

Dengan adanya fakta hubungan yang cukup nyata antara konsumsi energi dan produk domestik bruto suatu masyarakat, harus menyadarkan akan penggunaan energi secara tepat dan berdaya guna tinggi untuk mendorong meningkatnya kegiatan ekonomi yang lebih sehat. Oleh karena itu untuk menggunakan sumberdaya energi dilihat dari kepentingan kemanusiaan jangka panjang perlu suatu kebijaksanaan dan strategi. Salah satu strategi penting dalam kebijaksanaan energi adalah manajemen energi. Manajemen energi harus lebih diartikan sebagai usaha untuk menaikkan efisiensi penggunaan energi. Salah satu cara upaya untuk menghemat penggunaan energi, terutama energi listrik, adalah dengan mengendalikan beban pada sisi permintaan

3.3. Demand Side Management (DSM) Pengertian dari demand side management adalah manajemen atau pengelolaan dari sisi permintaan. Dalam kaitannya dengan manajemen energi

Menejemen Beban

52

A.N. Afandi

terutama energi listrik konsep demand side management adalah suatu konsep pengendalian beban melalui pengaturan dari sisi pelanggannya sebagai upaya penghematan penggunaan tenaga listrik. Konsep DSM tersebut di atas dimunculkan dengan beberapa pendekatan, yaitu : pelanggan menghemat pemakaian tenaga listrik, mempertahankan blok tarif progresif bagi tarif rumah tangga, dan mendorong upaya peak-clipping. Survei Energi Primer Hidro

Pembangkit

Migas

Coal

Proyek hidro • •

Geo-Th

Proyek thermal

Optimalisasi (Pembangkit/Transmisi)

Sistem Demand

Kriteria Cadangan

Pinalti Ekonomi

Pertumbuhan Ekonomi Ramalan Demand Ekonomi

Demand Analisis Investasi dan Rencana Kebutuhan/Demand

Gambar 4.1. Keterkaitan demand/load dengan pembangkit & ekonomi

Demand penghematan

side

management

pemakaian

pada

energi

dan

dasarnya usaha

merupakan mengurangi

usaha

untuk

pemborosan

biaya/finansial terhadap konsumsi energi (dalam hal ini energi listrik). Usahausaha tersebut tidak dapat dilakukan secara sepihak, tetapi sangat terkait dengan semua infrastruktur yang ada, mengingat pengelolaan energi listrik tidak berdiri sendiri. Dengan demikian usaha untuk menangani energi listrik atau perencanaan, pengelolaan dan semua kebijakan sangat terkait dengan lainnya. Secara umum untuk

menentukan

demand

atau

kebutuhan

akan

terkait

dengan

kapasitas/perencanaan dan pemilihan pembangkit yang ada, sehingga mampu menanggung semua jenis kebutuhan beban (demand) yang memerlukan.

Menejemen Beban

53

A.N. Afandi

3.4. Management Commitment Management

commitment

merupakan

upaya

kesungguhan

jajaran

menejemen untuk mengelola energi (dalam hal ini energi listrik), termasuk juga pada sisi beban/demand. Dengan demikian semua menejemen harus beban-benar mengerti fungsinya dalam upaya mengelola energi listrik secara efektif dan efisien. Upaya tersebut harus disadari semua pengelola (pegawai) mulai dari tingkat menejemen atas hingga bawah/operasional, sehingga tidak terjadi pemborosan biaya dan pembuangan energi listrik. Management Perencanaan

Inisiasi

Pengawasan/Koordinasi Pengendalian Proses

Analisis/Audit Penerapan

Demand/Beban

Gambar 4.2. Komitem menejemen mengelola beban/demand Untuk menunjang management commitment dapat dilakukan langkah dengan cara sebagai berikut: 1. Inisiasi, yaitu merupakan kesungguhan semua anggota menejemen untuk mengelola energi (termasuk di pembangkit, saluran dan beban), mampu berkoordinasi secara baik dengan bagian yang lain dan dapat mengintegrasikan semua fasilitas yang ada. 2. Analisis dan audit, yaitu merupakan evaluasi secara keuangan penggunaan energi (sebelumnya, sekarang, akan datang), serta audit energi pada semua peralatan (rugi daya, efisiensi, maintenance dan penggagtian), dan mampu mensimulasikan/menganalisis. 3. Penerapan, yaitu merupakan operasional menejemen untuk mengatur penggunaan energi listrik pada beban/demand dan menentukan investasi,

Menejemen Beban

54

A.N. Afandi

serta menentukan nilai balik modal/untung. Sehingga tujuan tercapai dan tidak terjadi pemborosan keuangan atau pembuangan energi yang berlebihan.

Selanjutnya untuk mendukung hal tersebut, dapat dilakukan pengawasan dan pengendalian terhadap pemanfaatan energi listrik di beban, yaitu dapat dilakukan dengan tahap sebagai berikut: a. Perencanaan, dilakukan dengan berkoordinasi & perkiraan untuk jangka pendek, jangka menengah dan jangka panjang, terhadap ketersediaan sumber energi listrik dan kebutuan beban. b. Pengawasan dan korodianasi, dilakukan untuk menjamin terlaksananya proses penyaluran ke beban dan terpenuhinya kebutuhan energi listrik pada pemakai. c. Pengendalian proses., dilakukan dengan pengukuran terhadap penggunaan energi listrik pada semua beban, untuk menentukan kerugian dan energi listrik yang digunakan agar efiesn.

3.5. Status Peralatan Pada Demand Side Strategi pengelolaan pada sisi beban (Demand Side Management) merupakan upaya penghematan energi di pemakai, yaitu khususnya pada beban perumahan dan industri. Untuk melaksanakan hal tersebut dapat dilakukan dengan cara pengukuran energi yang digunakan setiap peralatan, memodifikasi untuk peningkatan efisiensi, penggunaan alat-alat yang baik dan pengurangan rugi daya. Tetapi penting juga dievaluasi untuk menentukan kondisi peralatan yang perlu/harus digunakan (layak, kritis, gagal) agar penghematan energi dapat dilakukan secara optimal.

Menejemen Beban

55

A.N. Afandi

Menejemen Beban Industri

Menejemen

Total Energi Terpakai

Total Energi Terpakai

Evaluasi dan Uji Peralatan Layak

Kritis

Gagal

Pakai Terus

Perbaiki Efisiensi

Ganti Baru

Gambar 4.3. Evaluasi peralatan

3.6. Perkiraan Demand Side Pengelolaan pada sisi beban (Demand Side Management) juga mencakup perkembangannya, yaitu harus memperhitungkan pertambahan kebutuhan dimasa datang. Dengan demikian harus diprediksikan kebutuhan dimasa mendatanag untuk jangkan pendek (1-5 tahun), jangka menengah (5-10 thaun) dan jangka panjang (> 10 tahun).

Begitu juga untuk ramalan kebutuhan yang sifatnya

operasional (hari, minggu, bulan) yang mencakup beban dasar, beban menengah dan beban puncak. Selanjutnya mengingat perkembangan ekonomi dan pertumbuhan jumlah penduduk terus bertambah, maka dalam demand side management juga harus memikirkan kebutuhan energi listrik dimasa mendatang dengan tepat. Sehingga setiap perkembangan dan pertambahan beban yang ada mampu dilayani oleh pembangkit dengan mutu dan keandalan, serta efisiensi yang tinggi. Oleh karena itu, yang harus diperkirakan bukan hanya kebutuhan operasional beban (dasar, menengah, puncak), tetapi juga kebutuhan secara keseluruhan dimasa mendatang dengan mempertimbangkan perkembangan dan pertumbuhan pada sektor kependudukan dan sektor industri.

Menejemen Beban

56

A.N. Afandi

Supply Side PLTG Demand Side

PLTA

Beban Puncak PLTU Beban Menengah PLTU BB Beban Dasar PLTU Gas

PLTP

Gambar 4.4. Pelayanan kebutuhan beban Proyeksi pertumbuhan: Penduduk, Pelanggan, Pendapatan Penduduk (Perumahan

Pertumbuan pelanggan

Pelanggan = f (penduduk) Pelanggan

Pendapatan Konsumsi = f (pendapatan)

Pertumbuan konsumsi

Konsumsi Perkiraan Konsumsi Perumahan Industri Pendapatan

Perkiraan Konsumsi Industri

Perkiraan Total Permahan Industri

Konsumsi Konsumsi = f (pendapatan) Sektor Industri

Pertumbuhan

Proyeksi pertumbuhan

Gambar 4.5. Tahapan perkiraan beban

Menejemen Beban

57

A.N. Afandi

3.7. Strategi dan Program DSM Pemanfaatan energi di industri dan rumah tangga dapat dikelompokkan menjadi 6 kategori, yaitu: 1. Penerangan yang mencakup interior, exterior, alami, dan buatan. 2. Sistem HVAC (heating, ventilation, air conditioning). 3. Motor dan peralatan kendali. 4. Peralatan Proses. 5. Peralatan listrik yang lain seperti transformtor, kontaktor, penghantar, dan saklar, dsb. 6. Building shell (infiltrasi termal, penyekatan, dan transmisi).

Program DSM dimaksudkan untuk mengendalikan beban dari sisi pelanggan, dalam hal ini untuk industri dan rumah tangga, sebagai upaya penghematan penggunaan tenaga listrik. Ada beberapa cara atau metode yang dapat dilakukan untuk menghemat tenaga listrik, yaitu: 1. Housekeeping Measures. Penghematan energi dapat dilakukan dengan melakukan operasi dan pemeliharaan yang lebih baik, seperti: mematikan peralatan yang tidak dipakai, mematikan lampu yang tidak terpakai, meningkatkan manajemen permintaan listrik, menghilangkan kebocoran uap, udara bertekanan, dan panas. Pelumasan mesin yang baik, pembersihan dan penggantian filter yang tepat, dan penggantian dan pembersihan sistem penerangan (lampu) secara periodik akan dapat menghasilkan pemanfaatan energi yang optimal untuk fasilitas yang ada. 2. Equipment and process modifications. Modifikasi peralatan dan proses ini dapat diterapkan baik untuk peralatan yang sudah ada (retrofitting) maupun peralatan baru. Sebagai contoh adalah penggunaan komponenkomponen yang lebih efisien dan tahan lama, mengimplementasikan konsep desain yang lebih baru dan efisien, atau mengganti proses yang telah ada dengan suatu proses yang membutuhkan energi yang lebih sedikit. 3. Better utilization of equipment. Hal ini dapat dilakukan dengan pengujian secara hati-hati terhadap proses produksi, penjadwalan, dan operasi.

Menejemen Beban

58

A.N. Afandi

Meningkatkan efisiensi suatu industri dapat dilakukan dengan urutan operasi proses yang tepat, penyusunan kembali jadwal penggunaan peralatan proses untuk suatu periode operasi yang kontinu untuk meminimalkan rugi-rugi pada saat start, dan sebagainya. 4. Reduction of losses in the building shell. Mengurangi rugi-rugi panas dapat dilakukan dengan menambah penyekatan, pintu yang tertutup, mengurangi gas buang, dan sebagainya.

Inti dari konsep DSM adalah melakukan manajemen beban. Manajemen beban adalah mengontrol penggunaan tenaga listrik dengan mengurangi atau mengoptimalkan tingkat dan besarnya penggunaan tenaga listrik agar penggunaan tenaga listrik lebih efisien.

Dalam menerapkan konsep DSM diperlukan

pengetahuan dan pemahaman tentang tingkat utilitas, audit dan pengukuran energi, serta pengetahuan dasar tentang proses dan beban yang akan dikontrol. Langkah yang harus dilakukan dalam melakukan manajemen beban pertama-tama adalah melakukan pengukuran dan audit energi pada sistem dan kemudian menentukan beban-beban listrik yang mana yang dapat direduksi dan dikelola. Penggunaan energi untuk industri dan dalam rumah tangga kebanyakan untuk memenuhi kebutuhan penerangan, pengkondisian udara, proses produksi, menyiapkan makanan, mandi mencuci, serta pemeliharaan. Konservasi energi di sektor ini dapat dilakukan dengan cara menggunakan lampu-lampu, mesin-mesin dan peralatan yang lebih efisien dan hemat energi, serta memperbaiki proses produksi yang lebih efisien. Bagi rumah tangga yang bisa melakukan penghematan listrik berarti akan mengurangi biaya yang dikeluarkan untuk membayar rekening listrik. Dengan pengurangan biaya rekening listrik berarti akan mengurangi anggaran pengeluaran rumah tangga. Dengan demikian anggaran tersebut dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan yang lain atau ditabung. Dengan demikian penghematan listrik akan meningkatkan kesejahteraan rumah tangga. Bagi industri atau perusahaan yang bisa melakukan penghematan dalam penggunaan energi, berarti mereka dapat menekan harga produksi atau biaya operasional dalam hal penggunaan energi, baik energi primer maupun energi

Menejemen Beban

59

A.N. Afandi

sekunder seperti listrik. Keberhasilan dalam menekan jumlah penggunaan energi, apalagi bila harga energi tidak diberikan subsidi, maka dapat menekan harga produksi sehingga punya daya saing yang kuat. Pada gilirannya, pasaran produksi tersebut akan meningkat. Akhirnya, keuntungan yang diperoleh lebih besar dibandingkan dengan perusahaan yang tidak melakukan upaya penghematan dalam penggunaan energi. Upaya lain untuk mendorong implementasi konservasi energi adalah melalui sistem insentif dan penghargaan. Hasil produksi peralatan atau mesin yang telah teruji dan dinyatakan paling hemat energi dikenai pajak yang sangat ringan sehingga dapat menekan harga jual. Pada gilirannya masyarakat akan banyak menggunakan peralatan atau mesin tersebut karena hemat dalam penggunaan energi dan harganya relatif murah. Penerapan DSM tersebut akan memberikan manfaat yang berarti baik bagi masyarakat sebagai pengguna energi listrik, perusahaan penyedia listrik maupun bagi pemerintah dan untuk kepentingan nasional. Adapun manfaat yang dapat dipetik dengan penerapan DSM adalah 1. Menghemat rekening listrik pelanggan. 2. Mngurangi laju konsumsi energi nasional. 3. Mengurangi

beban

puncak

tanpa

mengurangi

kepentingan

konsumen. 4. Menunda investasi pembangkit listrik baru. 5. Menekan dampak negatif terhadap lingkungan (mengurangi polusi).

Menejemen Beban

60

A.N. Afandi

5.1. Umum Dewasa ini energi listrik semakin penting bagi industri dan kehidupan sehari-hari, baik di negara maju ataupun di negara berkembang. Umumnya energi listrik dibangkitkan di pusat-pusat pembangkit, seperti PLTA, PLTU atau lainnya. Sedangkan pemakai atau beban biasanya terletak jauh dari pusat pembangkit, sehingga untuk memanfaatkan energi listrik yang telah dibangkitkan diperlukan saluran atau jaringan. Oleh karena itu, untuk menunjang proses penyaluran energi listrik tersebut, struktur sistem tenaga listrik disusun oleh tiga bagian utama, yaitu pusat pembangkit, sistem transmisi dan sistem distribusi. Sistem distribusi dan pusat pembangkit dihubungkan melalui sistem transmisi untuk menyalurkan energi listrik yang akan dipakai beban, sedangkan beban tersambung pada jaringan distribusi, sehingga energi listrik yang telah dibangkitkan dapat digunakan oleh pemakai atau beban. Penyaluran energi listrik menuntut kualitas yang baik dan terjamin kelangsungannya, tanpa terjadi pemadaman atau dengan pemadaman yang sekecil mungkin. Pelayanan dan penyalurannya harus memiliki keandalan yang tinggi, dan dilain sisi proses penyaluran energi listrik tersebut juga harus efisien dengan biaya yang seminimal mungkin, namun beban atau pemakai tetap mendapat supply energi listrik secara kontinyu, andal, ekonomis dan aman. Untuk mencapai hal tersebut, pengoperasian sistem tenaga listrik mencakup tiga hal penting, yaitu perencanaan operasi, pengendalian operasi dan evaluasi operasi.

5.2. Jangkauan Jaringan Listrik Nasional Daerah pelayanan jaringan listrik secara nasional dibagi menjadi lima regional, yaitu: Jawa-Bali, Sumatera, Kalimantan, Sulawesi, dan Nusa TenggaraMaluku-Papua dengan ruang lingkup sebagai berikut : ¾ Sistem Jawa Bali, yaitu mencakup daerah-daerah di pulau Jawa, Madura dan Bali, dilayani oleh Unit Pelayanan Sistem Jawa-Bali yang meliputi

Jaringan Listrik Nasional

61

A.N. Afandi

Jawa Barat dan Banten, DKI Jakarta & Tangerang, Jawa Tengah dan DI Yogyakarta, Jawa Timur dan Bali. ¾ Sistem Sumatera, yaitu mencakup Pulau Sumatera dan sekitarnya seperti Riau Kepulauan, Batam, Bangka, Belitung, Nias. Sistem ini dilayani oleh Sistem Sumatera yang meliputi Wilayah Nanggroe Aceh Darussalam (sebelum Tsunami, saat ini dalam recovery), Sumatera Utara, Sumatera Barat, Riau, Sumatera Selatan-Jambi-Bengkulu, dan Bangka-Belitung. ¾ Sistem Kalimantan, yaitu mencakup Pulau Kalimantan yang terdiri dari empat provinsi. Sistem ini dilayani oleh Sistem Kelistrikan yang meliputi Kalimantan Barat, Kalimantan Selatan dan Tengah, Kalimantan Timur, dan termasuk Pulau Tarakan. ¾ Sistem Sulawesi, yaitu mencakup daerah-daerah di pulau Sulawesi, dilayani oleh Sistem Kelistrikan Sulawesi yang meliputi Sulawesi UtaraTengah-Gorontalo dan Sulawesi Selatan-Tenggara-Barat. ¾ Sistem Nusa Tenggara, yaitu mencakup Pelayanan Kelistrikan di kepulauan Nusa Tenggara dilaksanakan untuk Nusa Tenggara Barat dan Nusa Tenggara Timur. ¾ Sistem Maluku dan Papua, yaitu mencakup daerah-daerah di provinsi Maluku dan Maluku Utara serta provinsi Papua dilayani oleh Sistem Kelistrikan di bawah Maluku dan Maluku Utara, dan Papua. 5.3. Pertumbuhan Beban Pertumbuhan beban puncak sistem Jawa Bali 5 (lima) tahun terakhir dapat dilihat seperti pada tabel 5.1. Pada tahun 2003, meskipun kendala transmisi 500 kV Paiton - Kediri - Klaten telah diselesaikan, namun pertumbuhan beban tetap dikendalikan untuk menghindari terjadinya pemadaman pada tahun 2004 dan 2005 akibat keterlambatan penyelesaian PLTU Tanjung Jati B, 2 x 660 MW, yang selanjutnya disebut pertumbuhan dengan skenario terbatas. Dalam kurun waktu lima tahun terakhir, Sistem Kelistrikan di Luar Jawa Bali mengalami pertumbuhan beban puncak rata-rata 10,8%. Pertumbuhan yang tertinggi adalah Sistem Sumatera yang tumbuh 10,8% kemudian Sistem Kalimantan rata-rata 10,7%. Seperti halnya Sistem Jawa Bali, pertumbuhan beban masih dikendalikan akibat keterbatasan pasokan dari unit pembangkit yang ada.


62

A.N. Afandi

Tabel 4.1. Pertumbuhan beban listrik

5.3. Kondisi Pembangkit Sampai tahun 2005, kapasitas terpasang sistem Jawa Bali sebesar 19.514 MW, di Sumatera sebesar 3.305 MW, dan di sistem lainnya jumlahnya sebesar 2.268 MW. Tambahan kapasitas di tahun 2004 di sistem Jawa Bali hanya diperoleh setelah beroperasinya PLTG Muara Tawar 6 x 145 MW. Dengan demikian pada tahun 2005, kondisi pembangkitan sistem Jawa Bali masih dalam keadaan cukup (reserve margin sistem masih 32%).

Tabel 5.2. Kapasitas terpasang pembangkit Jawa Bali

Kapasitas terpasang pembangkit yang tersebar di sistem Luar Jawa Bali pada saat ini sebesar 5,573 MW.Dengan daya terpasang sebesar 5.573 MW, daya mampu pembangkit hanya sekitar 4.000 MW atau 71% dari kapasitas terpasang. Hal ini disebabkan oleh karena sistem pembangkitan tersebut masih didominasi PLTD sebesar 2.445 MW (sekitar 44%) dan sekitar 1.500 MW PLTD tersebut telah berusia 13 lebih dari 10 tahun. Pembangkit milik swasta yang telah beroperasi hanya di sistem Sulselra sebesar 195 MW terdiri atas PLTGU


63

A.N. Afandi

Sengkang 135 MW dan PLTD Pare-pare 60 MW. Dengan demikian kapasitas terpasang total menjadi 5.768 MW dan daya mampu sekitar 4.100 MW. Total beban puncak dari seluruh sistem kelistrikan Luar Jawa Bali, sekitar 4.300 MW pada tahun 2005. Jika dibandingkan beban puncak dengan daya mampu pembangkit pada saat ini tanpa mempertimbangkan cadangan, maka telah terjadi kekurangan sekitar 200 MW.

Tabel 5.3. Kapasitas terpasang pembangkit di luar Jawa bali

5.4. Perkiraan Kebutuhan Energi Listrik Proyeksi pertumbuhan ekonomi selama periode 2006 - 2009 menggunakan angka yang dikeluarkan oleh Bappenas, sedangkan untuk periode 2010 - 2015 diasumsikan tumbuh 7,1%, sehingga proyeksi ekonomi tumbuh rata-rata sebesar 7,0% per tahun. Dengan asumsi tersebut, proyeksi kebutuhan energi listrik mengalami peningkatan yaitu dari 113,8 TWh tahun 2006 menjadi 239,5 TWh tahun 2015 atau tumbuh rata-rata sebesar 8,5% per tahun. Sedangkan proyeksi beban puncak sebesar 21.316 MW pada tahun 2006 meningkat menjadi 43.694 MW pada tahun 2015 atau tumbuh rata-rata sebesar 8,1% per tahun.


64

A.N. Afandi

Proyeksi pelanggan pada tahun 2006 adalah sebesar 36,12 juta pelanggan dan meningkat menjadi 57,19 juta pelanggan pada tahun 2015 atau tumbuh ratarata sebesar 5,2% per tahun dan jumlahnya bertambah rata-rata sebesar 2,28 juta per tahun. Penambahan pelanggan tersebut akan meningkatkan rasio elektrifikasi dari 60,1% tahun 2006 menjadi 77,3% pada tahun 2015. Proyeksi penduduk mengalami peningkatan yaitu dari 221,6 Juta tahun 2006 menjadi 246,8 Juta tahun 2015. Pada periode 2006-2015 kebutuhan listrik sistem Jawa-Bali meningkat dari 89,9 TWh menjadi 174,4 TWh atau tumbuh rata-rata sebesar 7,6% per tahun dan luar Jawa-Bali meningkat dari 23,8 TWh menjadi 65,1 TWh atau tumbuh rata-rata sebesar 11,6% per tahun.

Tabel 5.4. Perkiraan kebutuhan listrik

5.5. Pengembangan Pembangkit Sistem Jawa Bali Sampai tahun 2008, penambahan kapasitas pembangkit terdiri dari pembangkit yang dalam tahap pembangunan (on going project) yaitu PLTGU Cilegon 740 MW, PLTGU Pemaron 50 MW dan PLTU swasta Tanjung Jati B 2 x 660 MW (1320 MW) dan PLTU Cilacap 2 x 300 MW (600 MW), beberapa proyek yang sudah pasti pendanaannya (committed project) dari JBIC yaitu PLTGU Muara Tawar 225 MW, PLTGU Muara Karang 720 MW dan PLTGU Priok 720 MW, dan rencana PLTGU Muara Tawar Blok 2 Add On (GT : 145 MW, ST : 225 MW), Closed Cycle untuk PLTGU Muara Tawar unit #3 dan #4


65

A.N. Afandi

pada tahun 2008 sebesar 520 MW serta proyek IPP pembangkit panas bumi dan PLTGU Anyer 380 MW.

Tabel 5.5. Kebutuhan pembangkit Jawa Bali (MW)

Selain proyek pembangkit yang akan beroperasi seperti disebutkan sebelumnya, untuk memenuhi kriteria keandalan dan pertumbuhan kebutuhan tenaga listrik, masih diperlukan tambahan kapasitas pembangkit yaitu mulai tahun 2009. Untuk kebutuhan di atas tahun 2009, disusun skenario pengembangan dengan mempertimbangkan PLTU Batu Bara 600 MW dan PLTGU kelas 750 MW sebagai opsi untuk mengisi kebutuhan pembangkit pemikul beban dasar. Pada skenario ini, pengembangan PLTGU kelas 750 MW ini dibatasi hanya 5 blok sesuai rencana PLN untuk membangun LNG Receiving Terminal and Regasification Plant di Cilegon.

5.6. Pengembangan Pembangkit di Luar Sistem Jawa Bali Untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik sampai dengan tahun 2015 diperlukan tambahan kapasitas pembangkit sebesar 13.489 MW (termasuk committed & ongoing projects). Tambahan kapasitas tersebut dapat dibedakan menjadi 3 (tiga) kategori yaitu: - Ongoing : 1.122 MW - Committed : 894 MW - Rencana :11.473 MW Di sistem Sumatera, direncanakan penambahan kapasitas pembangkit antara lain terdiri atas 700 MW proyek PLN yang sedang dalam pelaksanaan,


66

A.N. Afandi

antara lain PLTA Musi 3 x 70 MW, PLTA Renun 82 MW, PLTU Tarahan #3, #4: 2 x 100 MW, dan PLTU Labuhan Angin 2 x 100 MW. Selain itu, beberapa proyek swasta seperti PLTP Sarulla 2 x 55 MW, PLTU Tarahan #1, #2: 2 x 100 MW direncanakan beroperasi pada tahun 2010. Di sistem Kalimantan, dalam kurun waktu lima tahun ke depan sampai dengan tahun 2010, sistem Kalimantan memerlukan tambahan kapasitas pembangkit sebesar 1.080 MW yang terdiri dari PLTU 535 MW, PLTGU 300 MW, dan PLTG pemikul beban puncak 205 MW. Untuk daerah terpencil, penambahan pembangkit PLTD masih perlu dilakukan terutama untuk daerah yang tidak mempunyai sumber energi setempat. Sedangkan untuk daerah krisis harus dilakukan penyewaan PLTD sehingga investasi PLTD sudah tidak direncanakan lagi. Untuk menambah kapasitas pembangkit di sistem Sulawesi dalam kurun waktu sepuluh tahun mendatang, direncanakan akan dibangun PLTP 2 x 20 MW, PLTU Batubara 4 x 100 MW, PLTA Bilibili 20 MW, PLTA skala besar 600 MW, PLTGU 60 MW dan beberapa PLTU Batubara skala kecil serta PLTD untuk daerah-daerah isolated.

Tabel 5.6. Kebutuhan pembangkit di luar Jawa Bali (MW)

Di sistem Nusa Tenggara, rencana penambahan pembangkit diarahkan kepada pembangkit non BBM karena secara finansial pembangkit ber-BBM berbiaya sangat tinggi yang berakibat pada biaya pokok penyediaan (BPP). Dengan potensi sumber energi terbarukan yang cukup banyak di Nusa Tenggara maka potensi energi air dan panasbumi akan dikedepankan dalam perencanaan penyediaan tenaga listrik di daerah ini. Di Nusa Tenggara Barat akan


67

A.N. Afandi

dikembangkan PLTP Sembalun berkapasitas 20 MW, PLTP Hu’u 10 MW, kemudian PLTM Santong 0,85 MW dan PLTA Brangbeh yang berkapasitas 30 MW. Pengembangan pembangkit tersebut akan dimulai dengan studi kelayakan pada tahun 2006 dan direncanakan pembangunannya dapat dimulai dua tahun kemudian. Untuk memenuhi kebutuhan pasokan sebelum pembangkit energi terbarukan dibangun, di sistem Nusa Tenggara Barat akan dibangun PLTU Batubara skala kecil 2 x 7 MW di Sumbawa dan skala menengah 2 x 25 MW di Lombok. Seiring dengan kebutuhan pasokan listrik di Nusa Tenggara Timur, pengembangan potensi energi terbarukan panas bumi di Mataloko 1 x 2,5 MW dan PLTP Ulumbu #1: 1 x 5 MW dan PLTP Ulumbu #2: 2 x 3 MW akan dimulai pada tahun 2006. Pengembangan potensi minihidro dan tenaga angin juga direncanakan untuk memenuhi kebutuhan pasokan. Untuk sistem yang masih terisolasi di Nusa Tenggara dan tidak mempunyai potensi energi non BBM maka dengan terpaksa untuk mempertahankan pasokan, pembangkit-pembangkit berBBM tidak dapat dihindari. Kebutuhan pasokan listrik di Maluku & Maluku Utara diperkirakan tumbuh rata-rata 11,2% per tahun dalam kurun waktu 10 tahun ke depan, sedangkan sistem Papua akan tumbuh sekitar 7,7% per tahun. Untuk memenuhi pertumbuhan tersebut, pembangkit-pembangkit ber-BBM diperkirakan masih akan mendominasi sistem pembangkitan di kedua sistem kelistrikan ini. Potensi energi terbarukan yang cukup besar belum dapat dikembangkan karena alasan ekonomi, di samping itu terdapat pula potensi gas di Papua, dan panasbumi di Maluku. Walaupun demikian, sesuai dengan kriteria perencanaan pembangkit, antara lain mengurangi konsumsi BBM, di sistem Maluku direncanakan untuk mengembangkan PLTP Tulehu 10 MW, PLTA Isal-Seram 10 MW pada tahun 2010. Di samping itu, pembangkit skala kecil berbahan bakar batubara berkapasitas 7 MW tiap unit akan dibangun oleh swasta masing-masing di sistem Ternate, dan sistem Ambon. Unit pertama akan beroperasi mulai tahun 2006 hingga berjumlah 9 unit sampai tahun 2015. Di sistem Papua, dalam sepuluh tahun mendatang akan dibangun pembangkit non BBM, antara lain PLTA Genyem 19,2 MW direncanakan beroperasi pada tahun 2008, PLTM Amai 1 MW pada tahun 2007, PLTU


68

A.N. Afandi

Batubara Jayapura 15 MW pada tahun 2009, dan tambahan 3 x 10 MW berturutturut pada tahun 2011, 2013, dan 2015.

5.7. Pengembangan Jeringan Listrik Pengembangan saluran transmisi, secara umum diarahkan kepada tercapainya keseimbangan antara kapasitas pembangkitan dan permintaan daya secara efisien. Di samping itu juga sebagai usaha untuk mengatasi bottleneck penyaluran, perbaikan tegangan pelayanan dan fleksibilitas operasi pada subsistem yang dipakai untuk manuver antar subsistem. Pengembangan transmisi di Jawa diarahkan untuk terpenuhinya penyaluran dari pembangkit besar yang akan dibangun dan untuk keekonomian perencanaan transmisi diarahkan kepada tercapainya transfer yang minimum antar region melalui penyeimbangan pasokan dan beban di masing-masing region. Untuk itu lokasi-lokasi pembangkit diarahkan sedemikian hingga keseimbangan tersebut dapat dicapai. Pengembangan sistem penyaluran di sistem Jawa Bali untuk 10 tahun ke depan tidak banyak merubah topologi jaringan yang merupakan hasil dari program yang sedang berjalan saat ini. Pengembangan sistem penyaluran terutama disebabkan oleh kelompok sistem growth dan debottlenecking. Khususnya pengembangan sistem 500 kV di Jawa-Bali, tidak ada perubahan yang berarti sesudah beroperasinya jalur 500 kV bagian selatan. Pembangunan

cross-link

500

kV

Jawa

ke

Bali

adalah

untuk

mengantisipasi pertumbuhan beban di Bali, juga untuk menghindari pembebanan lebih pada trafo interbus di GITET Paiton yang sebagian bebannya sebagai pasokan ke sub sistem Bali melalui sistem tegangan 150 kV. Dengan adanya rencana ini, pasokan ke sub sistem Bali dari sub sistem Jawa akan lebih andal dan kendala penyaluran 150 kV ke sub sistem Bali yang selama ini sering muncul dapat teratasi. Dalam rangka interkoneksi Jawa Sumatera, beberapa hal yang perlu mendapat perhatian khusus adalah: ¾ ROW yang kemungkinan besar akan menimbulkan gejolak sosial di masyarakat.


69

A.N. Afandi

¾ Titik sambung di sistem Jawa Bali hal ini untuk meminimalkan dampak yang timbul di sistem Jawa Bali. Pengembangan GI 150 kV didasarkan pada hasil Capacity Balance GI. Dimaksud dengan pengembangan tidak hanya rencana pembangunan GI baru, namun termasuk juga penambahan kapasitas trafo GI.

Gambar 5.1. Peta jaringan Transmisi Banten, DKI Jakarta, Jawa Barat

Tabel 5.7. Bus di Banten


70

A.N. Afandi

Tabel 5.8. Bus di DKI

Tabel 5.9. Bus di DKI (lanjutan)



71

A.N. Afandi


Tabel 5.12. Bus di Jawa Barat

Tabel 5.13. Bus di Jawa Barat (lanjutan)


72

A.N. Afandi




73

A.N. Afandi




74

A.N. Afandi

Gambar 5.2. Peta jaringan Transmisi Jawa Tengah dan DIY

Tabel 5.18. Bus di Jawa Tengah


75

A.N. Afandi

Tabel 5.19. Bus di Jawa Tengah (lanjutan)




76

A.N. Afandi

Tabel 5.22. Bus di DI Yogyakarta

Gambar 5.3. Peta jaringan Transmisi Jawa Timur dan Bali

Tabel 5.22. Bus di DI Yogyakarta


77

A.N. Afandi

Tabel 5.23. Bus di Jawa Timur (lanjutan)




78

A.N. Afandi





79

A.N. Afandi

Tabel 2.29. Bus di Bali

Pengembangan transmisi di Sumatera diarahkan kepada terbangunnya jaringan grid Sumatera yang lebih kuat yang akan menginterkoneksikan seluruh pulau Sumatera di mana pembangkit-pembangkit besar non-BBM, PLTU mulut tambang, PLTGU gas, PLTA dan PLTP skala menengah ke atas tersambung ke grid, dan grid dapat mencapai pusat-pusat beban ibukota provinsi dan kota-kota lainnya yang relative besar terutama yang saat ini masih dipasok oleh pembangkit isolated yang berbahan bakar BBM. Untuk

lebih

menjamin

sekuritas

pasokan

jangka

panjang

dan

mempersiapkan interkoneksi dengan semenanjung Malaysia di masa yang akan datang, pengembangan sistem Sumatera diarahkan kepada penguatan sistem di bagian tengah dan utara yang saat ini kapasitas pasokannya relatif tidak seimbang karena masih kurangnya pembangkit di daerah tersebur. Untuk tercapainya keseimbangan pasokan dan beban serta untuk memperkuat sistem Sumatera, maka dalam rencana jangka menengah dan panjang perlu lebih memprioritaskan penambahan pembangkit di Sumatera bagian tengah dan utara. Untuk pengembangan transmisi di pulau lainnya diarahkan untuk memperluas grid dengan menyambung kota-kota yang saat ini dipasok oleh pembangkit isolated berbahan bakar BBM, terutama yang bebannya sudah di atas 5 atau 10 MW sesuai dengan keekonomiannya. Pembangunan transmisi dan gardu induk ke kota-kota yang relatif kecil bebannya diarahkan untuk dibangun dengan standar konstruksi yang relative murah yaitu penggunaan jaringan dengan tiang beton dan gardu induk yang sederhana sesuai dengan kebutuhan utama dan tercapainya factor safety.


80

A.N. Afandi

Pembangunan gardu induk baru (500 kV, 275 kV, 150 kV dan 70 kV), diarahkan kepada konsep operasi tanpa adanya operator 24 jam (unman-GITO) sehingga penentuan lokasi GI dilakukan atas pertimbangan keekonomian biaya pembangunan Fasilitas Sistem Transmisi (TT), biaya pembebasan tanah, biaya pembangunan fasilitas Sistem Distribusi (TM) dan harus disepakati bersama antara unit pengelola Sistem Distribusi dan Unit pengelola Sistem Transmisi Pemilihan teknologi: jenis menara transmisi, penggunaan tiang (untuk 70 kV), jenis saluran, (SUTT, SKTT), perlengkapan (pemutus, pengukuran dan proteksi) dilakukan oleh manajemen unit atas analisis dan pertimbangan keekonomian jangka panjang. Dengan program yang sedang berjalan, secara umum pengembangan sistem transmisi hingga tahun 2015 tidak akan banyak mengubah topologi jaringan. Pengembangan lebih banyak dilakukan untuk memenuhi pertumbuhan dalam bentuk penambahan kapasitas trafo. Pengembangan untuk meningkatkan reliability dan debottlenecking hanya terdapat di beberapa sistem, antara lain rencana pembangunan sirkit kedua pada beberapa ruas transmisi di sistem Sumbagut, sistem Kaltim, Suluttenggo dan Kalsel. Program interkoneksi dengan tegangan 275 kV di Sumatera diasumsikan terjadi pada tahun 2008, namun masih perlu disimulasi dengan load flow analysis. Selain itu terdapat pembangunan beberapa gardu induk dan transmisi 150 kV untuk mengambil alih beban dari pembangkit diesel ke system interkoneksi (dedieselisasi), yaitu di sistem Sumbar-Riau, Sumbagsel, Kalimantan dan Sulawesi. Rencana pengembangan sistem penyaluran hingga tahun 2015 diproyeksikan sebesar 15.415 MVA untuk pengembangan Gardu Induk (275 kV, 150 kV dan 70 kV) serta 15.075 kms pengembangan jaringan transmisi.


81

A.N. Afandi

Gambar 5.4. Peta jaringan Transmisi NAD (sebelum Tsunami)

Tabel 2.30. Bus di NAD (sebelum Tsunami)

Gambar 5.5. Peta jaringan Transmisi Sumatra Utara


82

A.N. Afandi

Tabel 2.30. Bus di Sumatra Utara

Gambar 5.6. Peta jaringan Transmisi Sumatra Barat & Riau

Tabel 2.31. Bus di Sumatra Barat & Riau


83

A.N. Afandi

Tabel 2.32. Bus di Sumatra Barat & Riau (lanjutan)

Gambar 5.7. Peta jaringan Transmisi Sumatra Selatan & Lampung

Tabel 2.33. Bus di Sumatra Barat


84

A.N. Afandi

Tabel 2.34. Bus di Bengkulu

Tabel 2.35. Bus di Jambi

Tabel 2.36. Bus di Bengkulu

Gambar 5.8. Peta jaringan Transmisi Batam


85

A.N. Afandi

Tabel 2.37. Bus di Batam

Gambar 5.9. Peta jaringan Transmisi Kalimantan Barat Tabel 2.38. Bus di Kalimantan Barat

Gambar 5.9. Peta jaringan Transmisi Kalimantan Tengah


86

A.N. Afandi

Tabel 2.39. Bus di Kalimantan Tengah

Tabel 2.40. Bus di Kalimantan Selatan

Tabel 2.41. Bus di Kalimantan Timur

Gambar 5.10. Peta jaringan Transmisi Sulawesi Utara


87

A.N. Afandi

Tabel 2.41. Bus di Sulawesi Utara

Gambar 5.11. Peta jaringan Transmisi Sulawesi Selatan

Tabel 2.42. Bus di Sulawesi Selatan


88

A.N. Afandi

Tabel 2.43. Bus di Sulawesi Selatan (lanjutan)


89

A.N. Afandi

6.1. Umum Selama lima tahun terakhir, konsumsi energi primer untuk pembangkitan tenaga listrik meningkat rata-rata 14,7% per tahun untuk BBM, 6,7% untuk Gas dan 6,0% untuk Batubara. Mulai dari tahun 2002 terjadi penurunan suplai gas, hal ini dikompensasi dengan konsumsi BBM. Peningkatan konsumsi energi seiring dengan pertumbuhan kebutuhan listrik. Konsumsi batubara terus meningkat, sedangkan konsumsi gas alam pertumbuhannya lamban karena infrastrukturnya belum tersedia cukup untuk memenuhi kebutuhan sistem pembangkitan. Sumber inefisiensi yang paling dominan saat ini adalah fuel-mix yang terjebak untuk membakar minyak agar pertumbuhan beban dapat dipenuhi sehingga dalam tahun 2005 komposisi pembangkitan kWh berdasarkan bahan bakar adalah BBM 36%, batubara 31%, gas alam 21%, air 9% dan panas bumi 3%.

Gambar 6.1. Konsumsi bahan bakar

Untuk mewujudkan sasaran tersebut saat ini dilakukan pengembangan beberapa pembangkit non BBM seperti PLTA Musi, PLTU Sibolga, PLTU Tarahan, PLTU Cilegon, PLTU Cilacap, PLTU Tanjung Jati B, PLTP Lahendong

Potensi Energi Primer

90

A.N. Afandi

yang akan menurunkan konsumsi BBM dan biaya untuk membangkitkan energi listrik. Di samping itu usaha konversi pemakaian BBM ke gas terus dikembangkan dengan menambah kontrak gas alam yang baru, pengembangan pembangkit panas bumi di Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara Timur dan Sulawesi Utara juga dikembangkan. Pembangunan pembangkit berbahan bakar BBM (PLTD) tidak dikembangkan lagi dan diganti dengan PLTU Batubara skala kecil. Pembangunan LNG Terminal di Cilegon dan pipa penyaluran dimaksudkan untuk menjaga security of supply dari gas alam untuk pembangkit-pembangkit besar di Jawa di masa depan.

6.2. Potensi Energi 6.2.1 Batubara Dengan mengacu kepada RUKN 2005, potensi batubara di Indonesia sebesar 57.842 juta ton yang tersebar terutama di Kalimantan sebesar 30.167 juta ton dan di Sumatera sebesar 27.390 juta ton. Pembangunan pembangkit listrik berbahan bakar batubara di seluruh Indonesia dalam kurun waktu 10 tahun ke depan diperkirakan sebesar 23.000 MW. Sekitar 30,0% dari kapasitas tersebut adalah pembangkit mulut tambang yang akan memanfaatkan batubara berkalori rendah. Dengan kenaikan harga minyak dunia ada kecenderungan kenaikan harga batu bara di pasar international yang berpengaruh kepada harga batubara domestic. Mengingat cadangan batubara kalori rendah (low rank coal) cukup besar dan tidak kompetitif untuk di ekspor maka untuk mendapatkan harga energi primer yang lebih murah pemenuhan batubara untuk pembangkit-pembangkit PLTU skala menengah dan besar diarahkan menggunakan low rank coal yang diperkirakan harganya tidak berpengaruh harga international. Adapun strategi penggunaan low rank coal adalah sebagai berikut : 1. untuk Sumatera yang cadangan batubaranya umumnya berada di pedalaman dan batu bara ini sulit untuk di transportasi ke Jawa (pusat beban) akan dimanfaatkan untuk PLTU mulut tambang yang akan memasok jaringan Sumatera dan sebagian Jawa melalui interkoneksi Sumatera-Jawa. Untuk mendapatkan harga pokok yang lebih rendah dan


91

A.N. Afandi

menghindari resiko jangka panjang kenaikan harga batubara agar pembangunan PLTU mulut tambang diadakan dalam suatu single entity. 2. untuk batubara Kalimantan yang transportasinya relatif lebih mudah, low rank coal nya dimanfaatkan untuk memasok PLTU skala besar di JawaBali dan PLTU-PLTU skala menengah di luar Jawa-Bali sesuai dengan keekonomiannya.

Pembangkit-pembangkit berbahan bakar batubara dirancang untuk memikul beban dasar karena harga bahan bakar ini relatif paling rendah dibandingkan harga bahan bakar fosil lainnya. Namun demikian kendala yang dihadapi adalah dampak emisi yang akan ditimbulkan oleh pembakaran batubara kepada lingkungan di sekitar pusat pembangkit sehingga pengembangan pembangkit listrik berbahan bakar batubara perlu mendapat perhatian khusus untuk mengurangi dampak terhadap lingkungan.

6.2.2 Gas Alam Potensi gas alam di Indonesia diperkirakan sebesar 170.31 TCF yang tersebar terutama di kepulauan Natuna (Riau Kepulauan) sebesar 52.081 bcf, Sumatera Selatan 14.260 bcf, dan di Kalimantan Timur sebesar 31.814 bcf serta Tangguh di Irian Jaya yang diperkirakan setara dengan cadangan di Natuna. Kebutuhan akan gas alam untuk pembangkitan tenaga listrik terkendala oleh belum siapnya sarana transmisi gas alam dari sumber-sumbernya ke pusat pembangkit yang sebagian besar berlokasi di pulau Jawa. Pada dasarnya pembangkit-pembangkit berbahan bakar gas alam ini dioperasikan untuk memikul beban menengah. Klausal pada beberapa kontrak pasokan gas alam beberapa pembangkit dioperasikan untuk berkontribusi mengisi beban dasar. Konsumsi domestik yang diperkirakan 42% dari produksi, untuk keperluan pembangkit tenaga listrik baru mencapai 6,6%. Mengingat gas alam merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan maka dalam kurun waktu 10 tahun mendatang akan dibangun sebesar 4.700 MW PLTG pemikul beban puncak dan 7.000 MW PLTGU berbahan bakar gas alam. Untuk luar Jawa potensi gas marjinal cukup banyak yang dapat dimanfaatkan untuk mengembangkan


92

A.N. Afandi

pembangkit skala kecil. Pemanfaatan LNG diarahkan untuk menjaga security of supply dan pengendalian harga gas bagi pembangkit-pembangkit di jawa serta untuk mengatasi keterlambatan pembangunan pembangkit batubara pemikul beban dasar (base load) dengan membangun PLTG yang masa pembangunannya relatif singkat.

6.2.3 Energi Terbarukan Mengacu kepada beberapa penelitian yang telah dilakukan oleh berbagai pihak, pada tahun 2004, potensi energi terbarukan untuk pembangkitan tenaga listrik cukup besar, antara lain panas bumi 27.140 MW, tenaga air 75.000 MW, biomassa sebesar 49.810 MW, dan energi alternatif lainnya seperti tenaga matahari, angin, dan ombak. Besarnya potensi dan pemanfaatan energi terbarukan. Potensi panas bumi yang sekitar 27 GW tersebut dan tersebar di 150 lokasi, merupakan 40% potensi dunia. Dari potensi tersebut baru sekitar 804 MW atau sekitar 3% yang sudah direalisasikan. Penyebaran lokasi sumber panasbumi antara lain yang terbesar di Sumatera, Jawa, Sulawesi, dan Nusa Tenggara. Pengembangan panas bumi akan terus dilakukan sesuai dengan kebijakan pemerintah yang tertuang dalam Roadmap Pengembangan Panas bumi dimana dinyatakan bahwa pada tahun 2013 kapasitas pembangkit listrik panas bumi harus mencapai 3.800 MW. Pengembangan panas bumi diarahkan kepada lapangan yang biaya produksinya kompetitif (dibawah marginal). Untuk memperoleh harga beli yang lebih baik dan waktu pengembangan yang lebih pendek, diharapkan panas bumi dapat dikembangkan secara total project (uap dan listrik oleh satu pengembang). Air yang potensinya sangat besar untuk pembangkitan tenaga listrik pemanfaatannya masih rendah, yaitu sekitar 5% sampai dengan tahun 2004. Papua merupakan daerah yang potensi tenaga airnya terbesar, yaitu sekitar 24 GW namun belum dapat dimanfaatkan secara optimal karena masalah lokasi yang jauh dari pusat beban.


93

A.N. Afandi

6.2.4 Nuklir Dalam perencanaan penambahan pembangkit dalam 10 tahun ke depan belum mengindikasikan pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) terpilih sebagai pembangkit untuk memenuhi kebutuhan. Hal ini lebih disebabkan tidak bersaingnya PLTN dengan jenis pembangkit lainnya. Namun demikian dengan meningkatnya harga BBM dalam satu tahun terakhir dan belum siapnya sarana penyaluran gas alam maka pemilihan PLTN sebagai alternatif dalam memenuhi kebutuhan listrik Indonesia perlu diperhatikan.


94

A.N. Afandi

7.1. Umum Berbagai persoalan teknis menyebabkan tenaga listrik hanya dibangkitkan pada tempat-tempat tertentu, sedangkan pemakai atau pelanggan tenaga listrik tersebar di berbagai tempat. Hal ini mengakibatkan penyampaian tenaga listrik dari tempat dibangkitkannya sampai ke tempat pelanggan memerlukan berbagai penanganan teknis. Tenaga listrik dibangkitkan dalam Pusat-Pusat listrik seperti PLTA, PLTU, PLTG, PLTP, dan PLTD, dinaikkan tegangannya oleh transformator penaik tegangan (step up transformer) yang ada di Pusat Listrik, kemudian disalurkan melalui saluran transmisi. Sebagian besar saluran transmisi tegangan tinggi mempunyai tegangan 66 KV, 150 KV, dan 500 KV. Khusus untuk tegangan 500 KV dalam praktek saat ini disebut tegangan ekstra tinggi. Saluran transmisi yang digunakan ada dua jenis, yaitu saluran udara dan kabel tanah. Harga saluran udara jauh lebih murah daripada kabel tanah, oleh karena itu saluran transmisi saluran udara lebih banyak digunakan Walaupun saluran udara jauh lebih murah dibandingkan kabel tanah, namun saluran udara lebih mudah terganggu, misalnya karena petir, kena pohon, dan lain-lain. Tenaga listrik yang disalurkan oleh saluran transmisi selanjutnya diturunkan tegangannya di Gardu Induk (GI) oleh transformator penurun tegangan (step down transformer) menjadi tegangan menengah atau disebut juga tegangan distribusi primer. Tegangan distribusi primer yang digunakan adalah 20 KV, 12 KV, dan 6 KV. Kecenderungan saat ini menunjukkan bahwa tegangan distribusi primer yang berkembang adalah 20 KV. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer, kemudian tegangan tenaga listrik diturunkan dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah yaitu 380/220 volt atau 220/127 volt. Tenaga listrik dengan tegangan rendah ini kemudian disalurkan ke rumahrumah pelanggan melalui sambungan rumah.

Sistem Informasi SCADA

95

A.N. Afandi

Pelanggan-pelanggan yang mempunyai daya tersambung besar tidak disambung melalui jaringan tegangan rendah, melainkan disambung langsung pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada yang disambung pada jaringan transmisi tegangan tinggi. Tenaga listrik yang dibangkitkan oleh pusat listrik selain disalurkan ke para pelanggan, juga disalurkan untuk pemakaian sendiri guna melayani keperluan tenaga listrik di pusat listrik atau di gardu induk, misalnya untuk penerangan, mengisi batere, dan menggerakkan berbagai motor. Luasnya jaringan distribusi menyebabkan dalam praktek diperlukan banyak sekali transformator

distribusi,

oleh

karena

itu

gardu

distribusi

sering

kali

disederhanakan menjadi transformator tiang. Tenaga listrik yang telah melalui jaringan tegangan menengah (JTM), jaringan tegangan rendah (JTM), dan sambungan rumah (SR) selanjutnya melalui alat pembatas daya dan kWh meter.

7.2. Lalu-lintas Data dan Informasi Sistem tenaga listrik yang memiliki banyak pusat listrik dan gardu induk, membutuhkan Sistem Control Centre atau Load Dispatch Centre, yang mampu melaksanakan operasi lalu-lintas data dan informasi antara Pusat Pengatur Beban dengan pusat-pusat listrik dan gardu-gardu induk yang ada dalam kawasan operasinya. Pelaksanaan dan pengendalian operasi didasarkan pada rencana operasi, Dispacher dari Pusat Pengatur Beban memberikan perintah operasional kepada pusat-pusat listrik dalam sistem, seperti berapa daya yang harus dibangkitkan, dan juga kepada operator-operator gardu induk, misalnya mengenai pengaturan sadapan (tap) transformator untuk keperluan pengaturan tegangan. Sebaliknya operator pusat-pusat listrik dan operator gardu-gardu induk melaporkan kepada dispatcher mengenai pelaksanaan perintah dispatcher serta kesulitan-kesulitan operasional yang dihadapi, terutama apabila terjadi gangguan. Dengan demikian adanya lalu-lintas data dan informasi antara dispatcher dan operator pusat listrik serta operator gardu induk, membuat harus ada aturan protocol untuk operasi secara jelas, yaitu menyaku pengendalian operasional. Makin besar suatu sistem tenaga listrik yang dioperasikan, makin banyak data dan informasi yang hilir-mudik, data dan informasi ini menyangkut juga biaya bahan bakar yang merupakan biaya terbesar dalam operasi sistem tenaga listrik.


96

A.N. Afandi

Oleh karena itu dalam mengoperasikan sistem tenaga listrik harus ada sarana untuk lalu-lintas data dan informasi yang diperlukan untuk memonitor situasi operasi, serta untuk mengambil langkah-langkah operasional. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam lalu-lintas data dan informasi untuk keperluan operasi sistem tenaga listrik antara lain adalah : ¾ Kecepatan dan kemudahan memperoleh data dan informasi yang diperlukan setiap saat. ¾ Cara-cara penyajian data dan informasi bagi dispatcher harus sedemikian sehingga dispatcher dapat secara cepat mengerti dan menarik kesimpulan mengenai situasi dalam sistem, serta dapat segera memerintahkan atau melakukan tindakan operasional. Penyajian data memerlukan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) agar data dan informasi dapat disajikan kepada dispatcher dalam bentuk-bentuk yang diperlukan untuk mengambil langkah operasional. ¾ Keandalan saluran data dan informasi, terganggunya saluran data dan informasi akan langsung mengganggu jalannya operasi sistem tenaga listrik, karena dispatcher tidak dapat mengetahui keadaan sistem tenaga listrik secara tepat. ¾ Kualitas data dan informasi perlu dijaga, data dan informasi yang kurang jelas dapat menyulitkan dispatcher untuk mengambil langkah operasional.

Berdasarkan uraian di atas, maka sarana yang utama untuk operasi sistem tenaga listrik adalah : ¾ Sistem telekomunikasi untuk keperluan penyaluran data dan informasi. ¾ Alat-alat pengolah data untuk menyimpan dan mengolah data dan informasi sistem tenaga listrik. ¾ Perangkat lunak (software) untuk mengolah data dan informasi agar dapat disajikan dalam bentuk-bentuk yang diperlukan untuk mengambil langkah operasional.

Data dan informasi sisten tenaga listrik yang ada harus dikelola dengan benar, sedangkan data dan informasi harus dapat selalu diterjemahkan secara cepat, maka


97

A.N. Afandi

sering diperlukan lebih dari satu Pusat Pengatur Beban dengan tingkat pengendalian yang berbeda atau dikatakan perlu adanya lebih dari satu hirarki kontrol. Hirarki kontrol mengelola operasi sistem tenaga listrik yang menyangkut pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Sedangkan untuk sub sistem distribusi masih ada Pusat-pusat Pengatur Distribusi yang bertugas mengelola operasi sub-sistem untuk daerah tertentu.

7.3. Sarana Operasi Sistem Tenaga Listrik Sarana yang dapat digunakan untuk operasi sistem tenaga listrik dalam memenuhi proses pengendalian secara baik, serta dalam usaha memenuhi operasional secara kontinu pada komunikasi data dan informasi, antara lain : 1. Sarana telekomunikasi, meliputi : ¾ Telepon/PLC. ¾ Telex. ¾ Leased channel, yaitu saluran telekomunikasi antar kota yang disewa selama 24 jam sehari. ¾ Faximile. 2. Sistem Radio ¾ Sistem Simplex dengan satu atau dua frekuensi, yaitu frekuensi untuk penerima (receiver), dan frekuensi untuk pengirim (transmitter). ¾ Sistem Duplex, selalu digunakan frekuensi yang lain antara penerima dan pengirim walaupun tanpa repeater, sehingga penerima dan pengirim dapat berfungsi bersamaan. Dibandingkan dengan sistem simplex, sistem duplex memerlukan lebih banya alokasi frekuensi. Untuk keperluan komunikasi operasi pada umumnya sistem radio simplex sudah mencukupi kebutuhan, oleh karena itu banyaka digunakan. ¾ Sistem Singgle Side Band (SSB), yaitu sistem radio dengan modulasi amplitude, dan seperti namanya (single side band) yang digunakan hanya salah satu band, uper atau lower side band. Sistem radio dengan modulasi amplitude kualitas suaranya tidak sebaik yang menggunakan modulasi frekuensi, tetapi jangkauannya lebih jauh. Sistem radio SSB ini relatif jarang digunakan untuk keperluan operasi sistem tenaga listrik.


98

A.N. Afandi

7.4. Program-Program Offline Pusat Pengatur Beban yang mengendalikan sistem besar mempunyai fasilitas komputer online bagi SCADA, biasanya juga mempunyai fasilitas komputer offline bagi keperluan perencanaan operasi, analisis hasil-hasil operasi, dan fasilitas untuk keperluan evaluasi keadaan operasi di masa yang akan datang. Fasilitas komputer offline ini biasanya dilengkapi dengan program-program (software) sebagai berikut : a. Program Aliran Daya (Load Flow) Program ini dipergunakan untuk membuat analisis aliran daya (load flow) dengan memasukkan data beban pembangkitan unit-unit pembangkit dan gardu induk ke dalam konfigurasi jaringan yang dikehendaki. Kemudian sebagai hasilnya dapat dilihat aliran daya serta profil tegangan yang terjadi dalam sistem. Hasil ini perlu dianalisis bagian mana saja dari sistem yang mengalami kerawanan, misalnya mendekati beban lebih (overload) atau tegangannya terlalu rendah, serta langkah-langkah apa yang harus dilakukan untuk mengatasi kerawanan ini. b. Program Contingency Seperti program aliran daya, namun dilengkapi dengan kemungkinan untuk membuat simulasi pelepasan berbagai elemen sistem. Program ini juga menyerupai program security assessment, tetapi dapat menggunakan data-data off line. Program ini digunakan sebagai kelanjutan hasil program aliran daya untuk memperhitungkan berbagai kondisi yang mungkin terjadi dalam sistem di masa yang akan datang dengan melakukan berbagai contingency. c. Program Arus Hubung Singkat Program ini digunakan untuk menghitung arus hubung singkat tiga fase dan satu fase ke tanah pada berbagai tempat dalam sistem untuk berbagai kondisi operasi. Hasil perhitungan dari program ini digunakan untuk mengecek apakah kemampuan memutus arus hubung singkat PMT masih cukup atau tidak. Selain itu juga hasil perhitungan arus hubung singkat digunakan untuk menyetel relay dalam sistem

d. Program Lain-Lain


99

A.N. Afandi

Program lain-lain offline yang biasa digunakan dalam Pusat Pengatur Beban untuk keperluan perencanaan operasi adalah program penjadualan pemeliharaan dan keandalan.

7.5 Pengembangan Fasilitas Operasi Sistem tenaga listrik terus berkembang mengikuti kebutuhan beban masyarakat terhadap energi listrik. Untuk mengoperasikan sistem tenaga listrik yang terus berkembang ini, fasilitas operasinya juga harus dikembangkan mengituti perkembangan sistem tenaga listrik. Pengembangan fasilitas komputer untuk operasi sistem tenaga listrik pada umumnya menyangkut hal-hal sebagai berikut : ¾ Peningkatan kemampuan komputer. ¾ Kecepatan saluran transmisi ditingkatkan. ¾ Menggunakan RTU yang lebih tinggi kemampuan logika. ¾ Peningkatan perangkat lunak (software).

7.6. Sistem SCADA Tujuan dilakukan suatu operasi sistem tenaga listrik antara lain adalah untuk menjaga sekuriti sistem (security), mencapai operasi ekonomi (economy), serta guna mencapai tingkat mutu tenaga listrik yang disalurkan (quality). Dalam pengendalian operasi sistem tenaga listrik dikenal empat keadaan yaitu normal, siaga (alert), darurat (emergency), dan pemulihan (restorative). Untuk memenuhi sasaran operasi sistem tenaga listrik, diperlukan perangkat mendukung pelaksanaan operasi. Pada sistem tenaga listrik yang membentuk jaringan besar maupun interkoneksi dengan sistem lain, operasi sistem dilaksanakan dengan kendali terpusat dari satu atau beberapa pusat pengatur (control center). Biasanya menggunakan SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), yaitu dipasang untuk keperluan operasi sistem tenaga listrik mempunyai fungsi antara lain : a. Akuisisi data (data Acquisition). b. Pemantauan dan pengolahan data kejadian (monitoring and event processing).


100

A.N. Afandi

c. Fungsi kendali sistem (control function). d. Pemberian tanggal dan waktu data (time tagged data). e. Pengumpulan dan analisis data gangguan (disturbance data collection and analisys). f. Pelaporan dan perhitungan.

Gambar 7.1. Posisi pengendalian

Gambar 7.2. Konfigurasi SCADA dan hardware Fungsi akuisisi data adalah mengumpulkan informasi yang diperlukan mengenai sistem tenaga listrik dari beberapa Gardu Induk dan pusat listrik secara


101

A.N. Afandi

real time. Data tersebut dapat pula diisi secara manual atau dari hasil perhitungan yang merupakan line confuration system data dengan metode pengumpulan data. Data yang diperoleh dan dikumpulkan dari pusat listrik dan gardu induk dikelompokkan sebagai : a. Indikasi status peralatan (telesignalling). b. Nilai pengukuran (telemeasuring).

Gambar 7.3. Line data configuration

Gambar 7.4. SCADA configuration 7.6.1. Telesignalling (TS)


102

A.N. Afandi

Status indikasi peralatan yang dimonitor dengan menggunakan sistem SCADA meliputi : a. status pemutus tenaga (CB, Circuit Breaker). b. status pemisah (DS, Disconnecting Switch) dan pemisah tanah (Earth Switch). c. sinyal alarm. d. indikasi lain yang diperlukan. Indikasi tersebut dikelompokkan sebagai indikasi tunggal (single indication) dan indikasi ganda (double indication). Indikasi tunggal terdiri dari satu bit data sedangkan indikasi ganda terdiri dari dua bit data. Indikasi ganda biasanya digunakan untuk indikasi status pemutus tenaga dan pemisah.

7.6.2. Telemetering Nilai pengukuran yang dikumpulkan oleh sistem kendali bermacam-macam, antara lain tegangan, arus, daya aktif dan daya reaktif serta frequency. Jenis pengukuran yang dikumpulkan dikelompokkan dalam dua jenis, yaitu analog dan digital. Selain jenis pengukuran tersebut, sering pula dilakukan pengukuran untuk nilai energi listrik yang dibutuhkan. Untuk memperoleh nilai energi biasanya digunakan penghitung pulsa (pulse counter), yang berdasarkan register, terdiri dari continuous counter dan time interval register. Tenggang waktu yang umum digunakan adalah satu jam.

7.7. Invalidity dan Bad-measurement Sistem SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) merupakan bagian tak terpisahkan pada pusat pengatur sistem, mulai dari hierarki operasi pembangkitan, jaringan transmisi hingga pada sistem distribusi tenaga listrik. Semua pusat pengatur sistem telah memanfaatkan sarana tersebut, seperti yang terpasang saat ini pada CC (Control Center) dan RCC (Region Control Center).

7.7.1. Invalidity


103

A.N. Afandi

Terjadi di control center disebabkan karena status dari PMT dan PMS pada rangkaian proses pada suatu Gardu Induk, tidak dapat dengan jelas diketahui oleh RTU (Remote Terminal Unit) dan ini dapat terjadi karena : ¾ Switch pembatas tidak berfungsi dengan baik ¾ Relay Bantu tidak berfungsi dengan baik. ¾ Pasokan tegangan 48 Volt terganggu ¾ Pengkawatan (wiring) antara rangkaian proses dan RTU belum benar. ¾ Card digital masukan di RTU tidak berfungsi dengan baik ¾ RTU tidak berfungsi dengan baik. ¾ Komunikasi data terganggu ¾ Data base di Control Center belum benar

7.7.2. Bad Measurement Bad measurement adalah kesalahan proses pengukuran yang dibaca dan ditampilkan di Control Center. Terjadinya bad measurement disebabkan oleh : ¾ Pengaruh CT (Current Transformer) dan PT (Potensial Transformer). ¾ Pengaruh transducer. ¾ Pengaruh Card RTU. ¾ Wiring antara rangkaian proses dan RTU belum benar. ¾ RTU terganggu. ¾ Pengaruh Komunikasi Data. ¾ Data Base di Control Center belum benar.

Akibat terjadinya invalidity dan bad measurement, maka pusat kendali yang menggunakan beberapa program aplikasi yang disebut PAS (Program Application Software), seperti : ¾ Program topology. ¾ Program state estimation. ¾ Program load flow. ¾ Program analisa jaringan. ¾ Program analisa hubung singkat. 7.8. Optimalisasi Sistem SCADA


104

A.N. Afandi

Untuk mengatasi atau melakukan perbaikan dari terjadinya invalidity dan bad measurement tersebut, maka dilakukan pemeriksaan dengan urutan sebagai berikut : 1.

Pemeriksaan dan pengujian lokal dari setiap peralatan sistem SCADA yaitu : ¾ Periksa wiring dari SIC (Supervisi Interface Cubicle) samapi rangkaian proses. ¾ Periksa wiring antara RTU dan Interface transducer serta relay bantu cubicle. ¾ Periksa RTU apakah ada komponen dari RTU yang tidak berfungsi. ¾ Periksa sistem komunikasi data. ¾ Periksa data-data sistem untuk dibandingkan dengan data yang ada di data base control center.

2.

Selanjutnya dilakukan test dari titik ke titik pada keluaran rangkaian proses sampai ke pusat kendali.

3.

Wiring diagram dari keluaran rangkaian proses sampai ke masukan RTU.

7.9. Peralatan yang diperlukan Untuk mendukung keperluan pengujian menggunakan sistem SCADA, maka peralatan yang perlu dipersiapkan antara lain adalah seperti berikut ini : ¾ Loader (komputer/laptop). ¾ RTU Perangkat lunak. ¾ Data base untuk Gardu Induk yang dimaksud. ¾ Amper meter dan Voltmeter. ¾ DC miliamper injector. ¾ Injector arus sekunder ¾ Injector tegangan sekunder

7.10. Sekuriti SCADA


105

A.N. Afandi

Sistem kendali menjadi hal yang sangat penting untuk menjaga suatu existing system, dua jenis sistem kendali yang umum digunakan adalah Distributed Control System (DCS) dan Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA). Sistem DCS secara khusus digunakan dalam pemrosesan tunggal atau pusat pembangkit, atau meliputi suatu kawasan geografis yang kecil. Sistem SCADA secara khusus digunakan untuk operasi yang besar, secara geografis tersebar luas. Sistem DCS dan SCADA dikembangkan untuk mengurangi biaya tenaga kerja, untuk memungkinkan pemantauan dan pengendalian sistem secara luas. Karena sistem kendali digunakan secara luas dalam infrastruktur yang sangat riskan terhadap perusakan existing system, terutama terhadap serangan berbagai cyber crime yang dapat merusak, maka perlu dilakukan upaya untuk mengatasi hal tersebut, seperti menggunakan SCADA protocol suite atau lainnya. Faktor yang memungkinkan eskalasi ancaman terhadap sistem SCADA adalah : Menggunakan teknologi standar yang diketahui mudah diserang. Sambungan sistem-sistem ke jaringan-jaringan yang lain. Hubungan-hubungan yang jauh. Tersedianya secara luas teknologi informasi tentang sistem-sistem kendali.

Selanjutnya pengaman infrastruktur komunikasi SCADA yang dapat digunaakan

antara lain security SCADA remote connections dan SCADA

protocol suite. Pengaman jenis pertama memiliki banyak kelemahan, sehingga tidak disarankan untuk digunakan. Jenis pengaman kedua diunggulkan untuk dapat mengatasi ancaman-ancaman serangan di masa yang akan datang. Jenis pengaman yang kedua menggunakan device SCADA yang diinstal di pusat kendali, yang disebut master SCADA dan device SCADA yang diinstal di tempat-tempat yang jauh yang disebut slave SCADA device. Setiap master SCADA device boleh berkomunikasi secara khusus dengan beberapa slave SCADA devices. Pada saat yang bersamaan master SCADA device boleh juga mengirim pesan-pesan yang asli ke beberapa slave SCADA device.


106

A.N. Afandi

8.1. Umum Masalah pada sistem tenaga listrik yang sering muncul adalah masalah yang berkaitan dengan dinamika dan stabilitas sistem untuk merespon gangguan yang terjadi, karena masalah dinamika dan stabilitas sistem tersebut sangat berkaitan erat dengan unjuk kerja sistem yang mencerminkan kondisi setiap saat, baik kondisi normal maupun kondisi gangguan, serta pemulihannya. Stabilitas sistem tenaga listrik didefinisikan sebagai suatu keadaan sistem untuk kembali lagi ke keadaan normal atau stabil setelah mengalami gangguan. Gangguan pada sistem tenaga listrik dapat menimbulkan osilasi tegangan, frekuensi dan daya. Oleh karena itu perlu pengaturan agar osilasi yang terjadi segera kembali ke kondisi normal. Untuk analisis stabilitas sistem tenaga listrik yang berkaitan dengan osilasi ada tiga kondisi yang harus dipertimbangkan, yaitu stabilitas steady state, stabilitas transient dan stabilitas dynamic. Stabilitas steady state merupakan kemampuan sistem tenaga listrik untuk mempertahankan keadaan sinkron antara mesin dan external tie line terhadap gangguan kecil, yaitu gangguan kecil/perlahan yang merupakan fluktuasi beban normal rata-rata. Gangguan ini dapat diatasi oleh regulator tegangan dan governor turbin secara otomatis. Namun bila batas power transfer dilampaui, mesin akan kehilangan sinkron. Selain itu kondisi lepas sinkron dapat terjadi apabila secara tiba-tiba ada beban besar yang dipasang atau dilepas. Dengan perubahan yang cepat atau pembebanan yang tiba-tiba tersebut, akan menyebabkan terjadinya goncangan pada sistem tenaga listrik.

8.2. Tinjauan Operasi Sistem Sistem tenaga listrik dikatakan sebagai sistem yang dinamis, karena sistem tenaga listrik berubah-ubah setiap saat, yaitu beban berubah-ubah setiap saat. Dengan demikian karena beban berubah-ubah setiap saat atau sangat tergantung pada kondisi kapan dioperasikan (on/off), akibatnya pembangkit juga mengalami

Stabilitas dan Kontingensi

107

A.N. Afandi perubahan setiap saat, karena harus mensuplai daya yang sesuai dengan kebutuhan beban pada saat itu. Tentunya karena beban dan pembangkit selalu berubah-ubah setiap saat, maka sistem penyaluran yang terkait juga mengalami gejala perubahan-perubahan yang dinamis pula. Oleh karena itu, karena setiap saat berubah-ubah, maka sistem tenaga listrik disebut dinamis. Karena kapasitas daya yang dibangkitkan harus sama dengan daya beban dan rugi-rugi daya yang terjadi, maka kedinamisan sistem tenaga listrik mencakup pada beban, penyaluran dan pembangkit.

Pembangkit

Penyaluran

Beban

Gambar 8.1. Diagram blok sistem tenaga listrik Secara matematis, kedinamisan sistem tenaga listrik berkaitan dengan daya pembangkit (PG(t) & QG(t)), daya beban (PL(t) & QL(t)) dan rugi-rugi daya (Plss(t) & Qlss(t)) dapat dinyatakan sebagai berikut: PG(t) = PL(t) + Plss(t) QG(t) = QL(t) + Qlss(t)

8.2.1. Tinjauan Dari Sisi Beban Selanjutnya sistem tenaga listrik yang dinamis bila ditinjau dari sisi beban, hal itu dikarenakan beban yang terpasang pada sistem dan harus dilayani oleh pembangkit memiliki jenis beban yang bermacam-macam. Dari segi jenis beban yang bermacam-macam ini (beban industri, komersil, perumahan, dll), maka sistem tenaga listrik merupakan sistem yang dinamis. Berarti setiap saat beban yang terpasang (on) pada sistem tenaga listrik akan berbeda, sesuai dengan jenis beban pada saat itu yang beroperasi. Hal ini juga menunjukan, bahwa beban listrik yang ditanggung setiap saat jenisnya sangat beragam dan berasal dari berbagai tempat beban yang tersambung pada sistem.


108

A.N. Afandi

Bus

Bus

Beban Beban

Bus

Beban Gambar 8.2. Beban tersambung pada masing-masing bus

Dengan demikian kedinamisan sistem tenaga listrik setiap saat pada sisi beban merupakan gabungan dari semua beban yang terpasang saat itu dan dapat dituliskan sebagai berikut: BebanTotal = BebanPerumahan + Bebanindustri + Bebenkomersil + ……. Jika setiap beban yang terpasang berasal dari berbagai tempat dan jenis yang beragam tersebut memiliki daya tertentu pada setiap saat, maka secara matematis variabel daya akan berubah-ubah setiap saat sesuai dengan kebutuhan pada waktu itu, yaitu dapat dinyatakan: PL(t) = PL1(t) + PL2(t) + PL3(t) + PL4(t) + PL5(t) + PL6(t) + ……. n = ∑ P (t) Li i =1 QL(t) = QL1(t) + QL2(t) + QL3(t) + QL4(t) + QL5(t) + QL6(t) + …… n = ∑ Q (t) Li i =1 Dimana PL(t) adalah daya nyata total beban, daya nyata masing-masing beban (PL1(t), PL2(t), PL3(t), PL4(t), PL5(t), PL6(t), …), QL(t) adalah daya reaktif


109

A.N. Afandi total beban dan daya reaktif masing-masing beban (QL1(t), QL2(t), QL3(t), QL4(t), QL5(t), QL6(t), …).

8.2.2. Tinjauan dari sisi penyaluran Sistem tenaga listrik yang dinamis bila ditinjau dari sisi penyaluran sangat terkait langsung dengan beban dan pembangkit, karena beban dan pembangkit terpasang pada sistem dimana saja sesuai dengan tempatnya. Sehingga perubahan beban setiap saat akan berpengaruh pada sistem, terutama pada aliran daya dan rugi daya yang timbul.

Dengan demikian seberapa besar rugi daya sangat

tergantung pada arus yang mengalir, dimana arus yang mengalir ini sangat tergantung dengan besarnya beban saat itu yang dilayani oleh pembangkit. Begitu juga arah aliran daya (load flow) akan sangat tergantung darimana beban akan dilayani oleh pembangkit dan beban mana yang sedang dalam keadaan terpakai (on), hal inilah yang menjadikan sistem tenaga listrik dinamis, karena aliran daya dapat berubah setiap saat.

Ke beban Dari generator Ke transmisi

Gambar 8.3. Situasi aliran arus pada bus Selain diwakili oleh load flow, kedinamisan sistem tenaga juga dapat dilihat dari pola aliran arus pada setiap bus yang ada, sebagaimana pada Gambar 1.3. tersebut tampak kondisi pada suatu bus. Bila aliran daya atau arus dari pembangkit yang sangat tergantung pada beban dan ada yang ditransmisikan, maka semua akan berubah setiap saat tergantung kebutuhan daya pada saat itu. Maka bila arus dari generator adalah IG(t), arus beban adalah IL(t), arus yang ditransmisikan PTr(t), akan berlaku hubungan:


110

A.N. Afandi

IG(t) = IL(t) + ITr(t) Selanjutnya apabila daya yang kirimkan oleh generator (PG(t) dan QG(t)) pada setiap saat beban yang beroperasi (PL(t) dan QL(t)), serta ada sebagian yang ditransmisikan (PTr(t) dan QTr(t)), maka didapatkan hubungan: PG(t) = PL(t) + PTr(t) QG(t) = QL(t) + QTr(t)

8.2.3. Tinjauan dari sisi pembangkit Sistem tenaga listrik yang dinamis bila ditinjau dari sisi pembangkit dikarenakan pembangkit yang terpasang pada sistem bermacam-macam (PLTA, PLTU, PLTG, dll), sehingga sangat dinamis sekali untuk mengikuti perubahan beban yang berubah setiap saat. Maksudnya, perlu kombinasi dan pengaturan pembangkit-pembangkit yang harus melayani kebutuhan daya beban dan perlu pembagian kapasitas pembangkitan, sehingga beban dapat bekerja dengan pembangkit yang optimal dengan kombinasi yang sesuai atau ekonomis. Bus

Bus

Pembangkit Pembangkit

Bus

Pembangkit Gambar 8.4. Pembangkit tersambung pada masing-masing bus


111

A.N. Afandi Dengan demikian kedinamisan sistem tenaga listrik setiap saat pada sisi pembangkit merupakan gabungan dari semua pembangkit yang terpasang saat itu dan dapat dituliskan sebagai berikut: PembangkitTotal = PLTA + PLTU + PLTG + ……. Jika setiap pembangkit yang beroperasi berasal dari berbagai tempat dan jenis yang beragam tersebut memiliki daya tertentu pada setiap saat untuk melayani beban, maka secara matematis variabel daya akan berubah-ubah setiap saat sesuai dengan kebutuhan pada waktu itu, yaitu dapat dinyatakan: PG(t) = PG1(t) + PG2(t) + PG3(t) + PG4(t) + PG5(t) + PG6(t) + ……. n = ∑ P (t) Gi i =1 QG(t) = QG1(t) + QG2(t) + QG3(t) + QG4(t) + QG5(t) + QG6(t) + …… n = ∑ Q (t) Gi i =1 Dimana PG(t) adalah daya nyata total generator, daya nyata masing-masing generator (PG1(t), PG2(t), PG3(t), PG4(t), PG5(t), PG5(t), …), QG(t) adalah daya reaktif total generator dan daya reaktif masing-masing generator (QG1(t), QG2(t), QG3(t), QG4(t), QG5(t), QG6(t), …).

8.2.4.Peninjauan berdasarkan jenis gangguan Stabilitas sistem tenaga listrik ditinjau dari jenis gangguan, maka dapat disebabkan oleh gangguan kecil dan gangguan besar. Untuk gangguan kecil dapat disebabkan oleh kejadian yang kontinyu pada sistem tenaga listrik, sehingga mempengaruhi kestabilan sistem. Gangguan kecil memiliki pengaruh yang sangat kecil pada kestabilan sistem dan sistem tidak kehilangan sinkron (lepas sinkron), melainkan hanya osilasi.

Gangguan kecil ini dapat disebabkan oleh variasi

pembebanan, perubahan kecepatan turbin dan lainnya.


112

A.N. Afandi Sedangkan gangguan besar yang terjadi pada sistem dapat menyebabkan pengaruh yang parah atau serius bagi kestabilan dan dapat menyebabkan lepas sinkron.

Gangguan besar ini dapat berupa perubahan kecepatan putar yang

mendadak, perubahan sudut yang terlalu besar, perubahan beban yang mendadak, pelepasan beban seketika, gangguan hubung singkat. Sehingga dengan adanya gangguan besar ini, maka sistem akan stabil lagi dengan menghilangkan gangguan tersebut.

8.2.5. Peninjauan berdasarkan perangkat kontrol Stabilitas sistem ditinjau dari perangkat kontrol merupakan gejala stabilitas untuk mempertahankan posisi stabil sesuai dengan permintaan beban yang berubah-buah setiap saat, yaitu untuk memperoleh kondisi stabil yang sesuai antara daya yang dibangkitan dengan daya yang dibutuhkan beban, baik daya reaktif atau daya nyata. Perangkat kontrol untuk pengaturan terhadap daya reaktif adalah menggunakan eksitasi, sedangkan untuk daya nyata menggunakan governor.

Untuk mengatasi stabilitas sistem akibat perubahan beban, maka

eksitasi memberikan respon lebih cepat dibandingkan pengaturan putaran. Excitation controller Turbine Steam

Generator ω Voltage sensor & comparator

Vref Gambar 8.5. Sistem eksitasi Sistem eksitasi pada fenomena stabilitas sistem merupakan pengaturan dan penyesuaian tegangan untuk mengatur atau menyesuaikan daya reaktif dengan beban. Hal terjadi apabila beban berubah (naik/turun), maka akan menyebabkan putaran juga berubah (turun/naik), dan menghasilkan tegangan yang berubah juga (turun/naik).

Oleh karena itu perubahan tegangan ini akan dideteksi melalui


113

A.N. Afandi voltage sensor dan dibandingkan dengan tegangan refensi yang diijinkan, selajuntya sinyal hasil pembandingan ini digunakan untuk mengatur tegangan eksitasi yang harus diberikan ke kumparan medan generator, sehingga memberikan kesesuaian antara daya pembangkit dan daya beban. Steam

Lower

Close Open

Rais Pendulu

Pilot valve

High pressur

Main piston

Gambar 8.6. Sistem governor Pada sistem governor untuk fenomena stabilitas sistem dilakukan pengaturan dan penyesuaian putaran untuk mengatur atau menyesuaikan daya aktif pembangkit dengan beban. Hal ini terjadi apabila beban berubah (naik/turun), maka akan menyebabkan putaran juga berubah (turun/naik), dan akan dideteksi dengan pendulum yang berubah posisinya jaraknya (mengecil/membesar). Sehingga dengan berubah posisi jarak antar bola pendulum tersebut akan menyebabkan katub pada aliran fluida (steam) membuka atau menutup, hingga didapatkan daya yang sesuai dengan beban. Pengoperasian generator dapat dijelaskan dengan mempertimbangkan komponen dasar yang melibatkan sistem luar (prime over) dan exciter. Turbin yang diputar oleh aliran fluida (steam) akan menghasilkan torsi Tm, selanjutnya


114

A.N. Afandi torsi tersebut akan dilawan oleh torsi listrik (Te) dan bersamaan dengan putaran yang dihasilkan.

Main system valve Governor

Exciter

Steam Turbine

Generator Sinkron

Voltage Regulator

External Electrical System

Transformer

Gambar 8.7. Sistem generator-turbine-exciter

8.3. Jenis Stabilitas Berkaitan dengan respon terhadap gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik dan efeknya dapat menimbulkan osilasi tegangan, frekuensi dan daya. Jenis stabilitas dikategarikan menjadi

stabilitas steady state, stabilitas

transient dan stabilitas dynamic. Stabilitas transient merupakan keandalan sistem untuk mempertahankan keadaan sinkron setelah mengalami gangguan besar secara tiba-tiba. Periode gangguan saat governor bekerja terjadi pada ayunan rotor mesin selama satu detik pertama setelah mengalami gangguan, periode ini merupakan periode stabilitas transient. Gangguan besar yang tiba-tiba tersebut meliputi gangguan hubung singkat, pengamanan gangguan, perubahan beban secara tiba-tiba dan kegagalan tripping jaringan dan governor. Selanjutnya daya maksimum yang dapat dikirim melalui sistem tanpa kehilangan stabilitas pada kondisi mengalami gangguan secara tiba-tiba disebut batas stabilitas transient.


115

A.N. Afandi Faktor yang mempengaruhi stabilitas transient yaitu kekuatan jaringan transmisi dan tie line ke sistem-sistem yang berdekatan, karakteristik unit-unit pembangkit meliputi momen inersia bagian yang berputar, transient reactance dan karakteristik magnetik stator dan rotor. Faktor lain adalah kecepatan melepas atau menghubungkan peralatan jaringan transmisi untuk kembali melayani beban. Dalam masalah stabilitas steady state, kecepatan sistem eksitasi generator merespon sangat penting untuk mempertahankan batas stabilitas transien. Gangguan sistem biasanya disertai dengan penurunan tegangan sistem dengan cepat, maka pemulihan tegangan dengan cepat ke keadaan normal sangat penting untuk mempertahankan stabilitas sistem. Stabilitas dinamik merupakan kemampuan sistem tenaga listrik untuk mempertahankan keadaan sinkron setelah ayunan pertama (periode stabilitas transient), sehingga sistem mencapai kondisi keseimbangan steady state yang baru dalam waktu yang cukup setelah mengalami gangguan, governor penggerak mula akan menambah atau mengurangi energi untuk mencapai keseimbangan antara energi masukan dan beban. Periode antara governor mulai bereaksi dan mencapai keseimbangan steady state merupakan periode stabilitas dinamik dan pada analisis stabilitas dinamik hal itu tergantung pada sifat momen inersia sistem mekanis yang berputar dan karakteristik governor.

8.4. Komponen Dasar Sistem Tenaga Listrik Evaluasi stabilitas sistem tenaga listrik dikarakteristikan oleh prilaku pengiriman daya yang secara keseluruhan memiliki batas maksimum sampai tercapai kondisi lepas sinkron, selain itu juga dicerminkan oleh osilasi komponen mekanis dan elektris yang diwakili oleh sudut daya δ.

Selanjutnya untuk

memahami prilaku dinamik pada sistem tenaga listrik dan untuk merencanakan kontrol pada perbaikan unjuk kerja sistem, sangat perlu dimengerti komponen dasar sistem tenaga listrik, khususnya yang memiliki pengaruh signifikan dengan prilaku dinamik sistem tenaga listrik. Komponen dasar tersebut sebagaimana pada gambar 8.1. meliputi: turbin dan governor, generator, eksitasi beserta regulator tegangan, tranformator dan jaringan transmisi.


116

A.N. Afandi

FLD WDG

Line

EX

Steam

Water

Turbin Trans

SG

ω

vt

−

Gov

VR ∆ω

ωref +

∑

∆vt Vref

Power pool

− +

Gambar 8.8. Komponen sistem tenaga listrik

Pada gambar 8.8 ditunjukan bahwa turbin dan governor mendapat umpan balik dari ∆ω, sedangkan eksitasi dan regulator mendapat umpan balik berupa ∆Vt. Selanjutnya generator dihubungkan ke sistem tenaga listrik melalui transformator dan saluran transmisi. Konversi energi mekanik terjadi pada turbin uap melalui proses termodinamik,

dimana uap diekspansikan melalui turbin tekanan rendah,

menengah dan tinggi secara normal semuanya pada satu poros. Energi uap yang bertekanan tinggi dan temperatur tinggi dari boiler dikonversikan menjadi energi mekanik melalui sirip turbin dan dialihkan ke poros yang terhubung dengan generator. Sedangkan governor berfungsi untuk mempertahankan kecepatan konstan, yaitu kecepatan sinkron turbine-generator set. Bila terjadi kecepatan turun, maka untuk menaikan keluaran daya listrik akan mengirim sinyal ke governor agar menambah masukan daya mekanik ke turbin. Sebaliknya bila kecepatan naik, maka daya masukan mekanik dikurangi untuk mempertahankan kecepatan konstan.

8.5 Ayunan Sistem Pada kondisi normal sumbu rotor dan sumbu medan magnetik adalah tetap, dan sudut daya (δ) atau sudut rotor yang terbentuk didefinisikan sebagai pergeseran fasa antara tegangan internal generator (Eg) dan tegangan terminal generator (VT). Apabila reaktansi bocor dan resistansi diabaikan, maka diperoleh δ = δ’.


117

A.N. Afandi

ωre f

Medan stator ωr Medan δ’

Eg

Resultan d δ

j.Xd. δ’ V

Referensi Gambar 8.9. Sudut rotor

Pe Pmax Pe Pm

π/2 δ Gambar 8.10. Kurva sudut daya 0

π

δ

Selanjutnya apabila terjadi gangguan, maka rotor akan mengalami perlambatan atau percepatan terhadap putaran sinkron magnetomotive force (MMF) dan memulai gerak relatif. Persamaan yang menggambarkan gerak relatif tersebut adalah persamaan ayunan. Jika setelah periode osilasi, rotor kembali pada kecepatan sinkron, hal ini berarti generator akan mempertahankan stabilitas. Jika gangguan tidak diikuti dengan perubahan daya, maka rotor akan kembali ke posisi semula. Jika gangguan diikuti dengan perubahan pembangkitan, beban atau kondisi jaringan, maka rotor akan menuju sudut daya operasi yang baru relatif dengan medan putar yang kembali sinkron.


118

A.N. Afandi Untuk memahami interaksi pada analisis dinamika sistem tenaga listrik perlu dimengerti hubungan antara sistem elektris dan mekanis, dalam hal ini pada generator untuk menentukan persamaan ayunan. Apabila generator sinkron membangkitkan torsi elektromekanik Te dan berputar dengan kecepatan ωs, serta torsi mekanik pada rotor adalah Tm, maka pada kondisi steady state Tm = Te.

8.6. Model Generator Untuk memahami dinamika sistem tenaga listrik, maka model sederhana generator sinkron kurang teliti untuk digunakan karena harus mempertimbangkan parameter-paramter yang turut berubah setiap saat. Oleh karena itu pada kajian dinamika sistem tenaga listrik perlu mempertimbangkan kumparan medan dan kumparan peredam.

Selanjutnya jenis masalah pada dinamika sistem tenaga

listrik mencakup tinggi/rendahnya osilasi frekuensi, besar/kecilnya gangguan dan besar/kecilnya sistem.

Iq

Id

1

Xq − Xd

Xq − Xd

1 + τ do s

+

Σ +

E FD

Ed

1

Eq

1 + τ do s

Gambar 8.11. Model generator

Untuk analisis generator sinkron pada dinamika sistem tenaga listrik digunakan dua sumbu, yaitu daxis dan qaxis. Sumbu d merupakan sumbu yang mewakili pengaruh kumparan medan dan sumbu q merupakan sumbu yang memiliki pengaruh kumparan redaman. Dengan τ’qo konstanta waktu transien untuk kumparan redaman, τ’do konstanta waktu transien untuk kumparan medan, EFD tegangan penguatan dan xq reaktansi kumparan redaman, x’q reaktansi


119

A.N. Afandi transien kumparan redaman, maka generator sinkron dapat dimodelkan seperti pada gambar 2.5, adapun persamaan-persamaan pemodelan untuk gambar tersebut adalah sebagai berikut :

8.7. Model Sstem Eksitasi Tujuan utama sistem eksitasi adalah untuk mengontrol arus penguatan medan mesin sinkron. Pada generator, arus penguatan medan dikendalikan untuk mengatur tegangan keluaran generator. Umumnya sistem eksitasi disusun oleh beberapa komponen, yaitu: penyearah, regulator tegangan, komparator/penguat dan exciter.

VRe f VT

1 1+ τ R s

VR +

Σ

+

KA 1+ τ As

−

VF

1

VA

EFD

KE +τ E s

KF s 1+τF s

Gambar 8.12. Model eksitasi

Dengan τ R konstanta waktu input rectifier, K F penguatan rangkaian penstabil regulator, τ F konstanta waktu rangkaian penstabil regulator, K A penguatan regulator, EFD tegangan medan, τ A konstanta waktu regulator

8.8. Model Sistem Pembangkit Pengoperasian pembangkit dapat dipahami sebagai interaksi antara sistem prime mover, sistem eksitasi dan generator. Prime mover menghasilkan daya mekanik pada poros dan generator menghasil daya listrik. Turbin menghasilkan torsi mekanis yang searah dengan perputaran sudu turbin/poros dan torsi mekanis ini akan dilawan oleh torsi elektris.


120

A.N. Afandi

K1 ∆T m

1 D + s.M

+

∆ω

∆δ

2.π .f s K4

K2 ∆e' q

K3 1 + s.T' do .K 3

∆ E FD -

+

K5 -

KA 1 + s.TA

K6

UE

+ -

Gambar 8.13. Model sistem pembangkit

8.9. Stabilizer Dalam stabilitas dinamik sistem tenaga listrik permasalahan dapat dinyatakan dengan menggunakan model persamaan diferensial, sehingga hal itu sangat berkaitan dengan terjadinya osilasi frekuensi rendah dan dapat distabilkan kembali dengan menambahkan sinyal kendali tambahan melalui Power System Stabilizer (PSS) atau Excitation System Stabilizer (ESS). Penambahan sinyal kendali melalui blok PSS tersebut dapat dilakukan dengan masukan umpan balik berupa perubahan kecepatan, perubahan frekuensi atau perubahan akselerasi daya. Fungsi utama Power System Stabilizer (PSS) adalah untuk memberikan peredaman osilasi rotor generator dengan mengotrol sinyal eksitasi. Untuk mendapatkan damping yang bagus stabilizer mengubah kecepatan rotor ωr menjadi torsi elektrik. Pada dasarnya stabilizer yang digunakan dapat dipasang pada eksitasi (ESS) ataupun governor (PSS), pemasangan pada eksitasi biasanya mengendalikan stabilitas tegangan dan pemasangan pada governor biasanya mengendalikan stabilitas putaran atau sudut rotor. Sinyal tambahan (Supplementary Signal) atau control signal merupakan sinyal tambahan yang digunakan pada Power System Stabilizer (PSS) untuk


121

A.N. Afandi

segera mencapai keadaan stabil, yaitu merupakan sinyal yang berasal dari perubahan kecepatan putar atau sinyal frekuensi pada bus. Pada kenyataannya sinyal ini disintesiskan dari sinyal daya mekanis dan daya listrik. Daya mekanis diperoleh sebagai sinyal dari posisi hidrolik turbin atau tekanan fluida.

M.s 1 + s.T

∆ω

+

+

+

1 1 + s.T

To PSS Pe

Gambar 8.14. Sinyal percepatan daya Power System Stabilizer (PSS) adalah suatu pengendalian yang ditujukan

pada redaman osilasi yang terjadi pada rotor dan tegangan, yaitu pada saat terjadi gangguan ketika mengalami kontingensi atau mengalami keadaan transient. Osilasi redaman dapat terjadi 0,2 sampai 2 Hz pada saat beban besar (Infinte Bus) terhubung pada generator. Secara umum PSS terdiri rangkaian seleksi (washout), kompensasi (dynamic compensation), filter (torsional filter) dan pembatas (limiter). Pada dasarnya PSS bertujuan untuk meningkatkan mengiriman daya ke jaringan dan dibatasi oleh keadaan osilasi tidak stabil. Dengan demikian PSS harus berfungsi saat sistem mengalami gangguan besar. Selanjutnya teknik-teknik yang dapat digunakan untuk merancang PSS, antara lain pole assignment, pole shifting, LOC, neuro fuzzy dan adaptive, PID, optimal adaptive, minimum phase control loop, dan genetic algorithm.

Washout U

s.Tw 1 + s.Tw

Dynamic Compensati

T(s)

Torsional Filter

FILT(s)

Limiter Vs

Gambar 8.15. Diagram blok PSS


122

A.N. Afandi

Selanjutnya sinyal masukan (input sinyal) pada PSS diidentifikasi sebagai besaran yang mencakup kecepatan rotor (∆ω), frekuensi (∆f), daya listrik (∆Pe) dan percepatan daya (∆Pa). Input

1 + s.T1 1 + s.T2

1 + s.T3 1 + s.T4

s.K s .Tw 1 + s.Tw

VPSS

Gambar 8.16. Lead-lag PSS Ramp tracking filters N ⎛ [1 + s.T8 ] ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ [1 + s.T ]M ⎟ 9 ⎝ ⎠

High pass filters Speed

s.Tw1 1 + s.Tw1

s.Tw2 1 + s.Tw2

1 1 + s.T6 K s3

s.Tw3 Power 1 + s.Tw3

s.Tw4 1 + s.Tw4

Limit

K s2 1 + s.T7

Output

High pass filters K s1

1 + s.T3 1 + s.T4

1 + s.T1 1 + s.T2

Stabilizer gain & phase

Gambar 8.17. Kecepatan daya PSS

8.9.1. Pole Assignment Pole assignment (PA) baik untuk digunakan dan sangat luas diterapkan

pada strategi pengendalian atau pengaturan. PA ini berisi parameter-parameter yang terletak sebagai pole closed loop system tertutup pada bidang z. Pada PA akar-akarnya bergerak atau berubah sesuai pada posisinya. metode

ini

dapat

dimodelkan

sebagai

Y(z) =

Identifikasi pada

B(z) .u(z) z.A(z)

dengan

A(z) = z na .A'.(z−1 ) dan B(z) = z nb .B' (z −1 ) .

8.9.2. Pole Shifting – PSS

Analisa model ini dengan peletakan pole pada persamaan karakteristik sistem pada konstanta K, sehingga tidak berlaku untuk semua nilai pole, tetapi pada tempat tertentu. Pada keadaan mantap sistem dinyatakan sebagai:


123

A.N. Afandi

°

x(t) = A.x(t) + B.u(t)

y(t) = C.x(t) u(t)

Sistem/Plant

R(t)

y(t)

K1 K2 Kn x(t) Gambar 8.18. Penentuan pole Bila dinyatakan input R(t) adalah tidak ada (nol), maka sistem akan berada pada kondisi mantap, dengan nilai u(t) = - K. x(t).

8.9.3. Optimal – PSS Optimal adaptive power system stabilizer mencakup sinyal dan kecepatan

putar, serta daya generator. Hal ini digunakan untuk memperbaiki unjuk kerja sistem, agar saat terjadi gangguan segera stabil kembali. Sistem yang terhubung pada bus dimodelkan dalam kawasan z: A(z).Y(z) = z − k .B(z).U(z) + C(z).E(z) Dimana Y(z) adalah output sistem, U(z) adalah pengontrol, k keadaan plant delay dan E(z) adalah noise.

Governor

ωr

Generator Vt

AVR VE PSS Gambar 8.19. Sistem optimal-PSS


124

A.N. Afandi

8.9.4. Neural

Metode ini mengacu pada kontrol non linear yang memiliki kecepatan tinggi dalam perhitungan.

Sistem neural pada PSS mencakup pemilihan

parameter model kontrol. Metode neural meliputi neural controller dan neural identifier.

Pemodelan untuk mesin yang terhubung pada infinite bus seperti

gambar berikut:

VPSS max ω

s.T1 + 1 s.T2 + 1

s.Tw s.Tw + 1

KPSS

s.T3 + 1 s.T4 + 1

PS S VPSSmin

Gambar 8.20. Diagram blok neural – PSS Selanjutnya neural identifier dinyatakan sebagai suatu persamaan 2

° 1 1⎡ ⎤ J i (k) = .e i (k) 2 = .⎢∆ω(k) − ∆ω(k)⎥ dan neural controller dinyatakan dengan 2 2⎣ ⎦

2

° 1 1⎡ ⎤ persamaan J c (k + 1) = .e c (k + 1) 2 = .⎢∆ω d (k + 1) − ∆ω(k + 1)⎥ . 2 2⎣ ⎦

8.9.5. Fuzzy

Pada fuzzy memberikan konsisitensi hasil yang lebih baik, selain itu tidak perlu memisahkan variabel putaran dan kecepatan putar.

Sedangkan pada

identifikasi fuzzy sinyal stabilizer dinyatakan dengan Vs(t) = Vs(k) untuk k.∆t =< t <

(k+1).

∆t,

selanjutnya

percepatan

generator

dinyatakan

dengan

° ⎡ ∆ω(k) − ∆ω(k − 1) ⎤ ∆ω = ⎢ ⎥⎦ . ∆T ⎣


125

A.N. Afandi

∆ω

Rectangular & polar form

kaccl °

FLC

∆ω

β Ko Vs

Gambar 8.21 Diagram blok fuzzy-PSS

8.9. Kontingensi

Kontingensi adalah perhitungan yang digunakan untuk mengevaluasi pengaruh gangguan terhadap kelayakan perubahan tegangan bus dan aliran daya saluran. Analisis kontingensi dapat dibedakan menjadi dua yaitu analisis kontingensi tunggal (single contingencies) dan kontingensi jamak (multiple contingencies), analisis kontingensi tunggal terjadi bila saluran transmisi atau

transformator dilepaskan dari saluran yang kemungkinan direncanakan untuk maksud tertentu seperti perbaikan dan penjadwalan operasi, sedangkan analisis kontingensi jamak adalah jika dua atau lebih saluran keluar atau jatuh karena gangguan secara serentak, atau jika sebuah saluran jatuh dan terjadinya gangguan unit pembangkit dalam memasok tenaga listrik ke beban. Pada saat beroprasi sistem tenaga listrik mungkin mengalami suatu keadaan kontingensi seperti gangguan pada unit pembangkit atau saluran transmisi, penambahan atau pengurangan yang tiba-tiba dari kebutuhan beban pada sistem tenaga listrik. Meskipun banyak kontingensi lain yang mungkin terjadi namun hanya kontingensi yang mempunyai kemungkinan yang tinggi yang akan dipertimbangkan. Seorang teknisi harus melakukan analisis secara menyeluruh terhadap pengaruh kontingensi untuk memperkirakan langkahlangkah operasi yang diperlukan bila kejadian itu terjadi. Hasil-hasil analisis kontingensi ini mengijinkan sistim untuk dioprasikan dalam keadaan tertentu, banyak masalah yang terjadi pada sistem tenaga listrik dapat meyebabkan


126

A.N. Afandi

kegagalan serius dalam waktu yang sangat cepat sehingga operator tidak dapat mengambil tindakan dengan cepat, hal ini sering menyebabkan terjadinya kegagalan secara berurutan.

8.10. Kondisi Operasi Sistem

Operasi sistem dinyatakan berada dalam keadaan operasi yang berhasil atau memuaskan bila terjacapai kondisi: 9 Frekuensi dalam batas kisaran operasi normal (50 ± 0.2 Hz), kecuali

penyimpangan dalam waktu singkat diperkenankan pada kisaran (50 ± 0,5 Hz), sedangkan selama kondisi gangguan frekuensi boleh berada pada batas 47.5 Hz sampai 51.5 Hz. 9 Tegangan di Gardu Induk berada dalam batas yang ditetapkan yaitu :

Tegangan 500 kV adalah ± 5% sedangkan Tegangan 150 kV, 70 kV, 20 kV adalah +5 % dan -10%. 9 Tingkat pembebanan saluaran transmisi dipertahankan pada batas-batas

yang telah ditetapkan dan tingkat pembebanan arus di semua peralatan jaringan transmisi dan gardu induk berada dalam batas rating normal. 9 Konfigurasi sistem sedemikian rupa sehingga semua PMT (circuit breaker) jaringan transmisi mampu memutus arus gangguan yang

mungkin terjadi dan mengisolir peralatan yang terganggu. Operasi sistem tenaga listrik dapat dibagi menjadi empat keadaan operasi yaitu : ¾ Pengiriman yang optimal (Optimal dispatch), sistem tenaga listrik bekerja

pada keadaan optimal secara ekonomis tatapi sistem tidak terjamin dalam kedaan aman. ¾ Setelah kontingensi (Post contingency), sistem tenaga listrik setelah

kontingensi terjadi. ¾ Pengiriman yang terjamin (Secure dispatch), sistem tenaga listrik tidak ada

kontingensi yang menyebabkan kegagalan, dengan koreksi terhadap parameter sehingga pengiriman tenaga cukup aman.


127

A.N. Afandi ¾ Keadaan terjamin setelah kontingensi (Secure post-contingency), sistem

tenaga listrik setelah kontingensi terjadi dan sistem beroprasi dengan normal.

8.11. Status Bus Sistem

Pada stabilitas dan kontingensi, maka aliran daya (power flow analysis) memiliki nilai fungsional y a n g sangat penting sebagai b a h a s a komunikasi dalam sistem tenaga listrik. Hal ini disebabkan besaran-besaran hasil analisis aliran daya dapat menjadi informasi utama dalam pengoperasian sistem tenaga listrik secara keseluruhan. Di samping itu juga besaran- besaran yang dihasilkan akan menjadi sumber acuan untuk melakukan analisis lanjutan seperti

perhitungan

hubung

singkat,

analisis

kestabilan

atau

konsep

optimisasi. Besaran-besaran hasil analisis aliran daya yang bernilai fungsional itu antara lain meliputi nilai dan sudut fase tegangan, aliran daya aktif maupun reaktif pada setiap cabang saluran, posisi sadapan transformator dan susut daya yang terjadi, serta beberapa besaran lainnya. Besaran keluaran analisis aliran daya ini diperoleh dari suatu konfigurasi jaringan yang disusun atas bus (node) serta saluran (branch). Bus pada sistem dinyaataakan sebagai:

Bus referensi (swing/slack bus), yaitu bus ini memiliki karakteristik

utama yaitu besar (magnitude) dan sudut fase tegangan yang besarnya konstan dan telah ditentukan sebelumnya. Dengan demikian proses iterasi dapat berjalan baik, karena ada bus yang dapat menjamin kekurangan daya selama proses analisis aliran daya berlangsung.

Bus generator (P-V), yaitu jenis bus ini mempunyai tegangan dan

daya aktif tertentu yang telah diketahui sebelumnya, sedangkan nilai daya reaktif pembangkit (Q) dan sudut fase tegangan akan diperoleh dari hasil aliran daya.

Bus beban (P-Q), yaitu pada bus ini besar daya aktif dan daya reaktif

beban maupun pembangkit telah diketahui dengan nilai resultan tertentu.


128

Andersson, Goran. 2004. “Modelling and Analysis of Electric power System”. ETH Zurich. Dhar, R.N. 1982. Computer Aided power System Operation and Analysis. Tata McGraw-Hill, New Delhi, 206-207. Direktorat Jendral Listrik dan Pemanfaatan Energi. 2004. Aturan Jaringan JawaMadura-Bali. Jakarta. Ditjen LPE. 2005. Demand Side Management. Bahan Presentasi DSM Djoko Laras. 1993. Melestarikan Lingkungan dengan Memanfaatkan Berbagai Sumber dan Konservasi Energi. Cakrawala pendidikan Majalah Ilmiah Kependidikan: PPM IKIP Yogyakarta. Dobrivic, Andrej., Murgas, Jan., Dubravsky, Jozef. “PSS Design For Excitation and Governor Control”. 5th International Conference. Czeh Republic. May 21-22, 2002. Emrich, C., Acosta, R., Kalu, A., Kiter, D., dan Wilson, W., Supervisory Control and Data Acquisition Experiment Using the Advanced Communications Technology Sattelite, Florida : Florida Solar Energy Center. Ernst D, dkk. 2001. A Unified Approach to Transient Stability Contingency Filtering, Rangking and Assesment. IEEE Transaction on Power Systems, Vol.3. August. Grainger, JJ, Stevenson, W.D.1994. Elements of Power Systems Analysis, 4th. Ed. McGraw-Hill Book Company, New York. Gross, Charles A. 1986. “Power System Analysis”. John Wiley & Sons. Singapore. Helco Sistem Operation, SCADA/EMS Sistems. IEEE. 1996. IEEE Recommended Practice for Energy Management in Industrial and Commercial Facilities. New York: IEEE Inc. Ilic, Marija, Zaborszky. 2000. “Dynamics and Control of Large Electric Power System”. John Wiley & Sons, Inc. New York. Jin, Kaiyan. 2003. “Application of Static Compensators in Small AC Systems”. Postdam. NY USA. Jordan, J. and Nadel, S. 2005. Industrial Demand-Side Management Programs: What’s Happened, What Works, What’s Needed. Kundur, P. 1994. “Power System Stability and Control”. McGraw Hill. New York. Kuo, B.C. 1992. “Automatic Control Systems”. Prentice Hall. New Jersey. Marsudi, D., (1990), Operasi Sisem Tenaga Listrik, Jakarta : Balai Penerbit & Humas ISTN Meliopoulus. A.P.S., Cokkinides, G.J., dan Ovebye, T.J., (2004), Component Monitoring and Dynamic Loading Visualization from Real Time Power Flow Model Data, Proceeding of the Hawaii International Conference on Sistem Sciences.

129

Moghavveni, M. Faruque, O. 1988. Real-Time Contigency Evaluation and Rangking Technique. IEE. Proceding Generation, Transmission Distribution, Vol.145, No. 5,517-524. Nagrath, I.J., Kothari, D.P. 1989. “Modern Power System Analysis”. Tata Mc Graw Hill. New Delhi. Ogata, Katsuhiko. 1970.”Modern Control System”. Prentice Hall. New Jersey. Padyar, K.R. 1996. “Power System Dynamics Stability and Control”. John Wiley & Sons. Singapore. Philip, Charles L. 1996. “Feedback Control Systems”. A Simon & Schuster, Inc. New Jersey. PLN. 2003. Pedoman Pemulihan Subsistem Tenaga Listrik Jawa Timur. Penyaluran Dan Pusat Pengatur Beban Jawa Bali Region Jawa Timur dan Bali. PLN. 2005. Evaluasi Operasi Sistem Tenaga Listrik Jawa Timur & Bali. Ratjut, RK. 2002. “Alternating Current Machines” Laxmi. New Delhi. India. Redlin, M.H. dan Stipanuk, D.M. 1987. Managing Hospitality Engineering Systems. Michigan: Educational Institute of the American Hotel&Motel Association. Saadat, Hadi. 1999. Power System Analysis. McGraw-Hill Companies Schaum’s, New York. 240-243. Semitekos, Dimitrios dan Nikolaos, Avouris.2002. Power Systems Contingency Analysis using Artificial Neural Networks. Proceeding of the 4thInternational Workshop on Computer Science and Information Technologies CSIT’2002. Patras Greece. Shearer, J.Lowen. 1990. “Dynamic modeling and Control of Engineering Systems”. MacMillan Inc. Singapore. Stevenson, William. 1996. “Power System Analysis”. McGraw Hill. Singapore. Sun, Yun dan Overbye,T. 2004. Visualizations for Power System Contingency Analysis Data. Dept. of Electrical and Computer Engeineering of The University of Illionis Urbana-Champaign. Urbana. The Guardian. 29 August 2003. Blackout Blamed on Tube Sell-Off. London. Wang, Y., dan Chu, B.t., (2004), sSCADA : Securing SCADA Infrastructure Communications, Charlote : University of Charlote. Weedy, B.M. 1988. Sistem Tenaga Listrik. Aksara Persada Indonesia, Jakarta. Westinghouse. 1964. Electrical Transmission and Distribution Reference Book. 4th ed. East Pittsburgh. Pensylvania. Wood, Allen J dan Wollenberg, Bruce F. 1996. Power Generation Operation and Control. New York. WSWS.org.1998. Privatisation to proceed despide blackout. Auckland. Yong, Taiyou., Lasseter, Robert H., Cui, Wenjin. “Coordination of Excitation and Governing Control Based on Fuzzy Logic”. Pserc 99-04. Yu, Yao nan. 1983. “Electric Power System Dynamics”. Academic Press. New York.

130

A.N. Afandi

A.N. Afandi, dilahirkan di Malang pada tahun 1975. Menamatkan pendidikan Sarjana pertengahan tahun 1997 dan menyelesaikan pendidikan Master awal tahun 2006. Selain sebagai instruktur industri bidang kontrol otomatis PLC dan Sistem Tenaga Listrik, pernah juga menjadi wartawan, pernah menjadi Pimpinan Umum Majalah SOLID, pernah bekerja sebagai Engineer di industri otomotif Jepang Nissan, dan pernah berkerja sebagai pengembang laboratorium di Akademi Perindustrian Yogyakarta. Selain itu pernah mengajar di Universitas Gajayana, serta menjadi Kepala Laboratorium Sistem Kontrol & Elektronika Daya dan Kepala Laboratorium Konversi Energi & Pengukuran. Penulis saat menjadi dosen biasa di Teknik Elektro Universitas Negeri Malang, sebagai dosen tamu di Teknologi Informasi STL Politeknik Negeri Malang dan pernah mengajar di Teknik Elektro Pascasarjana UGM, serta saat ini menjadi Ketua Jurusan Teknik Elektro dan merangkap sebagai Sekretaris Dekan Fakultas Teknik di Universitas Wisnuwardhana. Selain aktif menulis artikel di jurnaljurnal ilmiah teknik, penulis berkonsentrasi pada penelitian di bidang Ketenagalistrikan, Elektronika daya, Aplikasi Kontrol Otomatis PLC dan Robotika. Selain itu beberapa buku ajar yang pernah ditulis antara lain Teknik Evaluasi Proyek 1 & 2, Ekonomi Teknik, programmable Logic Controller, dasardasar PLC, Sistem Pengendalian PLC 1 & 2, English For Electrical Engineering, Modul Laboratorium PLC, Sistem Kontrol Otomatik, Analisa Sistem Tenaga Listrik dan Sistem Proteksi. Saat ini Penulis tercatat menjadi anggota organisasi internasional bidang ketenagalistrikan di Institution of Engineering and Technology, International Edsa Technical Forum dan Etap User Group Organization.

Riwayat Penulis

SISTEM TENAGA LISTRIK

Recommend Documents