Sistem Ketenagalistrikan

MATA PELAJARAN 01 : Sistem Ketenagalistrikan

TUJUAN PELAJARAN

:

Setelah mengikuti pelajaran Sistem Ketenagalistrikan peserta mampu memahami Diagram Sistem Ketenagalistrikan dengan baik dan benar.

DURASI

: 2 JP

PENYUSUN

: MM

\

Simple Inspiring Performing Phenomenal

i

DAFTAR ISI ............................................................................................................................. ................................................................... ... i TUJUAN PELAJARAN .............................................................

............................................................................................................................... ......................................................................... ...... ii DAFTAR ISI ............................................................ ........................................................................................................................ iii DAFTAR GAMBAR . ........................................................................................................................ ............................................................................... ................ Error! Bookmark not defined. DAFTAR TABEL ............................................................... 1.

........................................................................................ .............................. 1 INSTALASI KETENAGALISTRIKAN ..........................................................

................................................................ ...... 1 1.1. Proses Penyampaian Tenaga Listrik Ke Pelanggan .......................................................... 2.

............................................................................................................ 5 Instalasi Pembangkitan. ............................................................................................................

......................................................................................... .............................. 5 2.1. PLTD (Pusat Listrik Tenaga Diesel) ........................................................... 2.2. Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) . ..........................................................................................10

........................................................................................................................... .............................................................12 2.2.1.Siklus PLTU .............................................................. .................................................................................................................. .............................................................14 2.2.2.Jenis-Jenis PLTU ..................................................... ................................................................................ ................. 17 2.3. Pusat Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) ............................................................... 2.3.1.

Prinsip Kerja PLTG

....................................................................................................1 7

.............................................................................. ................. 22 2.4. Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) ............................................................. 2.4.1.

Siklus Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi..............................................................22

2.4.2.

Peralatan Utama Pada Instalasi PLTP...................................................................... .....24

............................................................................................. ...................................... 27 2.5. Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA) ....................................................... 2.5.1.Prinsip Dasar Konversi Energi Pada PLTA ...........................................................................27 2.5.2.Komponen-Komponen Utama PLTA. ....................................................................................28 3.

Instalasi Transmisi dan Gardu Induk ( Instalasi Penyaluran ) ............................................... 32

................................................................................................................... .............................................................32 3.1 Saluran Transmisi ...................................................... .................................................................................................................... .............................................................33 3.2 Gardu Induk (GI) ....................................................... 3.2.1Pengertian / fungsi gardu induk :. ..........................................................................................33

............................................................................................................ ................................................. 33 3.2.2klasifikasi gardu induk ........................................................... 3.2.3Peralatan Utama Gardu Induk . ...............................................................................................34 3.2.4Single Line Diagram (Bagan Kutub Tunggal Gardu Induk) ...................................................36 3.2.5Sistem hubungan rangkaian (sistem busbar) di gardu induk ................................................. 37

............................................................................................. ......................................37 3.2.6GIS (Gas Insulated Switchgear) ....................................................... 4.

................................................................................................................... .............................................................39 Instalasi Distribusi ......................................................

4.1. Gardu Induk sisi 20 kV. ...........................................................................................................39

....................................................................................................... .................................... 41 4.2. Pusat Pengatur Distribusi ................................................................... .................................................................................... ............................ 41 4.3. Jaringan Tegangan Menengah (JTM) ........................................................ ........................................................................................................................ ............................................................. 42 4.4. Gardu Hubung ........................................................... ...................................................................................................................... ............................................................. 42 4.5. Gardu Distribusi ......................................................... ......................................................................................... ............................ 44 4.6. Jaringan Tegangan Rendah (JTR) ............................................................. 4.7. Sambungan Pelanggan Tegangan Rendah (Sampel TR) . .....................................................44


ii

...................................................................................... ............................ 44 4.8. Alat Pengukur dan Pembatas (APP) ..........................................................

DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Topologi sistem kelistrikan .......................................................................................................... .......................................................................................................... 1 Gambar 2 Konfigurasi sistem kelistrikan ...................................................................................................... ......................................................................................................2 Gambar 3 Proses penyampaian tenaga listrik ke pelanggan ....................................................................... 2 Gambar 4 Bagan pengaturan tenaga listrik ........................................................ .................................................................................................. .......................................... 3 Gambar 5 Single line diagram sistem kelistrikan .......................................................... ......................................................................................... ............................... 4 Gambar 6 Turbocharger PLTD .............................................................................................................. ...................................................................................................................... ........ 5 Gambar 7 Combustion Chamber PLTD ............................................................... ......................................................................................................... .......................................... 6 Gambar 8 Proses pergerakan bolak bo lak balik (reciprocating) pada torak ..........................................................6 Gambar 9 Blok diagram suatu PLTD ......................................................... ............................................................................................................. ....................................................7 Gambar 10 1 0 Mesin Diesel ............................................................... .............................................................................................................................. ...............................................................7 Gambar 11 1 1 Generator Sinkron ..................................................................................................................... 8 Gambar 12 Switchgear Tegangan Menengah .............................................................................................. ..............................................................................................9 Gambar 13 Panel Kontrol PLTD ............................................................................................................ .................................................................................................................... ........ 9 Gambar 14 Step Up Transformer ............................................................................................................... ............................................................................................................... 10 Gambar 15 Plan Overview PLTU............................................................... ................................................................................................................. .................................................. 11 Gambar 16. Proses Konversi Energi pada PLTU ......................................................................................... 12 Gambar 17. Siklus PLTU ..................................................... ........................................................................................................................ ......................................................................... ...... 12 Gambar 18. Siklus Fluida kerja sederhana pada PLTU ...............................................................................14 Gambar 19 PLTU dengan (boiler) bahan bakar batubara .......................................................................... 15 Gambar 20. PLTU dengan (boiler) bahan bakar minyak (PLTU PERAK) ..................................................... 15 Gambar 21. PLTU dan PLTN........................................................... ........................................................................................................................ .............................................................16 Gambar 22. Skema PLTU bahan bakar Batubara .......................................................... ....................................................................................... ............................. 16 Gambar 23 Turbin Gas Siklus Terbuka ....................................................................................................... 17 Gambar 24. Prinsip Kerja PLTG ................................................................... ................................................................................................................... ................................................ 18 Gambar 25. Siklus air uap PLTGU ............................................................................................................... ............................................................................................................... 19 Gambar 26. 26 . Kompresor Utama .................................................................................................................. .................................................................................................................. 20 Gambar 27. 27 . Combustion Chamber & Gas Turbine .............. ............................................................................... ....................................................................... ...... 20 Gambar 28. 2 8. Peralatan Utama HRSG HR SG ......................................................... ........................................................................................................... .................................................. 21 Gambar 29 Diagram Proses PLTP ............................................................................................................... ............................................................................................................... 23 Gambar 30 Rangkaian Valve pada kepala sumur PLTP .............................................................................. .............................................................................. 24 Gambar 31 Cara Kerja Separator.............................................................. ................................................................................................................ .................................................. 24 Gambar 32 Silincer ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 25 Gambar 33 Turbin Uap PLTP ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... 26 Gambar 34 Kondensor Kontak Langsung ................................................................................................... ................................................................................................... 27 Gambar 35. Skema Konversi Energi PLTA ..................................................................................................28 Gambar 36. 3 6. Layout sistem PLTA ............................................................... ................................................................................................................. .................................................. 29 Gambar 37. 3 7. Turbin tipe t ipe Pelton P elton ................................................................... ................................................................................................................... ................................................ 29 Gambar 38. 38 . Generator PLTA ......................................................... ...................................................................................................................... .............................................................30 Simple Inspiring Performing Phenomenal

iii

Gambar 39. 39 . Waduk saguling ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... 30 Gambar 40. Bendungan PLTA Saguling ...................................................................................................... ...................................................................................................... 31 Gambar 41 SUTET 500 kV,jenis Latice Tower .................................................................. ............................................................................................. ........................... 33 Gambar 42 SUTT 150 kV Jenis Steel pole dan Lattice tower .................................................................. ...................................................................... .... 33 Gambar 43 Transformator Tenaga ............................................................................................................. ............................................................................................................. 34 Gambar 44 Instalasi GI ...................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................... ...... 35 Gambar 45 single line diagram suatu gardu induk ........................................................ ..................................................................................... ............................. 36 Gambar 46 Doubel Busbar Dengan Sistem 1,5 CB ..................................................................................... .....................................................................................37 Gambar 47 GIS......................................................... ............................................................................................................................ ................................................................................... ................ 38 Gambar 48 Gardu induk Konvensional.......................................... Konvensional....................................................................................................... .............................................................38 Gambar 49 Instalasi GI Sisi 20 kV ............................................................................................................... ............................................................................................................... 40 Gambar 50 Single Line Diagram GI 20 kV ................................................................................................... ...................................................................................................40 Gambar 51 SUTM ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 41 Gambar 52 Gardu Beton ............................................................... ............................................................................................................................ .............................................................42 Gambar 53 Gardu Portal Por tal ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 43 Gambar 54 Gardu Cantol............................................................... ............................................................................................................................ .............................................................43 Gambar 55 Alat Pengukur dan Pembatas .................................................................................................. 45 Gambar 56 Automatic Meter Reading ....................................................................................................... ....................................................................................................... 45


iv

SISTEM KETENAGALISTRIKAN 1.

INSTALASI KETENAGALISTRIKAN

1.1. Proses Penyampaian Tenaga Listrik Ke Pelanggan Instalasi ketenagalistrikan yang dimiliki oleh PT PLN (Persero) terdiri dari Instalasi Pembangkitan,Instalasi Transmisi & Gardu Induk (disebut juga Instalasi Penyaluran ) serta Instalasi Distribusi. Tenaga listrik dibangkitkan dalam Pusat-pusat Listrik seperti PLTA, PLTU, PLTG, PLTGU, PLTP dan PLTD kemudian dinaikkan tegangannya oleh transformator penaik tegangan (step up transformer) kemudian disalurkan melalui saluran transmisi. Saluran transmisi tegangan tinggi di PLN kebanyakan mempunyai tegangan 70 KV, 150 KV dan 500 KV. Khusus untuk 500 KV, salurannya disebut tegangan ekstra tinggi (SUTET). Seperti diperlihatkan pada gambar 1 tentang topologi sistem kelistrikan dan gambar 2 tentang konfigurasi sustem kelistrikan. Saluran transmisi biasanya menggunakan saluran udara. Harganya jauh lebih murah dari pada kabel tanah sehingga saluran transmisi PLN kebanyakan berupa saluran udara. Kerugian saluran udara dibandingkan dengan kabel tanah adalah bahwa saluran udara mudah terganggu misalnya karena petir, kena pohon, layang-layang dan lain-lain. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui saluran transmisi hingga ke gardu induk (GI) untuk diturunkan tegangannya melalui transformator penurun tegangan (step down transformer) menjadi tegangan menengah atau yang juga disebut sebagai tegangan distribusi primer. Tegangan distribusi primer yang dipakai PLN adalah 20 KV, 12 KV dan 6 KV. Kecenderungan saat ini menunjukkan bahwa tegangan distribusi primer di PLN yang berkembang adalah 20 KV

Gambar 1 Topologi sistem kelistrikan


1

Gambar 2 Konfigurasi sistem kelistrikan

Jaringan setelah keluar dari GI disebut sebagai jaringan distribusi, sedangkan jaringan antar pusat listrik dengan GI biasa disebut jaringan transmisi. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer maka kemudian tenaga listrik disalurkan tegangannya ke dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah dengan tegangan 380/220 V atau 220/127 V, untuk selanjutnya disalurkan ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN melalui sambungan rumah seperti diperlihatkan pada gambar 3 di bawah ini.

Gambar 3 Proses penyampaian tenaga listrik ke pelanggan


2

Pelanggan-pelanggan yang mempunyai daya tersambung besar tidak dapat disambung melalui jaringan tegangan rendah melainkan disambung langsung pada jaringan tegangan menengah bahkan ada pula yang disambung langsung pada jaringan tegangan tinggi, tergantung besarnya daya tersambung. Dari gambar 2 terlihat bahwa di pusat listrik maupun di GI terdapat transformator pemakaian sendiri guna melayani keperluan tenaga listrik dalam pusat listrik maupun GI misalnya untuk keperluan penerangan, mengisi baterai listrik, penerangan, menggerakkan berbagai motor listrik dan lain sebagainya Setelah tenaga listrik melalui jaringan tegangan menengah (JTM), jaringan tegangan rendah (JTR) dan sambungan rumah (SR) maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat pembatas daya dan KWH meter. Rekening listrik pelanggan tergantung kepada daya tersambung serta pemakaian KWH nya, oleh karenanya PLN memasang pembatas daya dan KWH meter. Setelah melalui KWH meter, tenaga listrik kemudian memasuki instalasi rumah yaitu instalasi milik pelanggan. Instalasi PLN pada umumnya hanya sampai dengan KWH meter dan sesudah KWH meter instalasi listrik pada umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Dalam instalasi pelanggan tenaga listrik langsung memasuki alat-alat listrik milik pelanggan seperti lampu, setrika, lemari es, pesawat radio, pesawat televisi dan lain-lain. Agar sistem tenaga beroperasi secara efisien, diperlukan sistem pengaturan yang ada pada tiap sub sistem, baik yang bersifat konvesional dengan melibatkan operator maupun otomatis berbasis komputer. Sistem pengaturan tenaga listrik dalam sistem kelistrikan diatur oleh Pusat pengatur dan penyaluran tenaga listrik seperti yang diperlihatkan gambar 4.

Gambar 4 Bagan pengaturan tenaga listrik


3

Secara umum akan diperlihatkan single line diagram sistem kelistrikan pada gambar 5 yang merupakan lingkup pekerjaan dalam pengaturan sistem tenaga.

Gambar 5 Single line diagram sistem kelistrikan


4

2.

Instalasi Pembangkitan

Instalasi Pembangkitan adalah suatu instalasi Pusat Pembangkit tenaga listrik yang berfungsi mengubah energi primer ( tenaga air,Uap,nuklir,bahan bakar,dll ) menjadi energi primer. Pusat pembangkit yang telah dimiliki PT PLN (Persero) terdiri dari :

2.1.

PLTD (Pusat Listrik Tenaga Diesel)

Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) adalah Pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mula PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar rotor generator. Prinsip Kerja PLTD Bahan bakar di dalam tangki penyimpanan bahan bakar dipompakan ke dalam tanki penyimpanan sementara namun sebelumnya disaring terlebih dahulu. Kemudian disimpan di dalam tangki penyimpanan sementara (daily tank). Jika bahan bakar adalah bahan bakar minyak (BBM) maka bahan bakar dari daily tank dipompakan ke Pengabut (nozzel), di sini bahan bakar dinaikan temperaturnya hingga manjadi kabut. Sedangkan jika bahan bakar adalah bahan bakar gas (BBG) maka dari daily tank dipompakan ke convertion kit (pengatur tekanan gas) untuk diatur tekanannya. Menggunakan kompresor udara bersih dimasukan ke dalam tangki udara start melalui saluran masuk (intake manifold) kemudian dialirkan ke turbocharger. Di dalam turbocharger tekanan dan temperatur udara dinaikan terlebih dahulu. Udara yang dialirkan pada umumnya sebesar 500 psi dengan suhu mencapai ±600°C.

Gambar 6 Turbocharger PLTD


5

Udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi dimasukan ke dalam ruang bakar (combustion chamber). Bahan bakar dari convertion kit (untuk BBG) atau nozzel (untuk BBM) kemudian diinjeksikan ke dalam ruang bakar (combustion chamber). Di dalam mesin diesel terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan udara murni yang dimanfaatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (35 – 50 atm), sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu bahan bakar disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi melebihi titik nyala bahan bakar sehingga akan menyala secara otomatis yang menimbulkan ledakan bahan bakar.

Gambar 7 Combustion Chamber PLTD

Ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang kemudian pada poros engkol dirubah menjadi energi mekanis. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.

Gambar 8 Proses pergerakan bolak balik (reciprocating) pada torak


6

Poros engkol mesin diesel digunakan untuk menggerakan poros rotor generator. Oleh generator energi mekanis ini dirubah menjadi energi listrik sehingga terjadi gaya gerak listrik (GGL).

Gambar 9 Blok diagram suatu PLTD

Peralatan utama suatu PLTD adalah sebagai berikut : 

Mesin Diesel Merupakan penggerak utama yang akan menggerakkan generator untuk menghasilkan energi listrik. Dalam mesin diesel terjadi proses pembakaran bahan bakar dengan udara. Mesin diesel dilengkapi dengan turbocharger (pengisi udara), intercooler (pendingin udara),governor (pengatur kecepatan) dan peralatan lainnya. Mesin diesel dapat dioperasikan dengan bahan bakar minyak maupun bahan bakar gas.

Gambar 10 Mesin Diesel


7

Secara garis besar bagian mesin diesel ada 9, yaitu sebagai berikut : a. silinder mesin diesel b. kepala silinder mesin diesel c. katup pemasukan dan katup buang mesin diesel. d. torak batang engkol mesin diesel e. poros engkol mesin diesel f.

Roda gila mesin diesel

g. Poros nok mesin diesel h. Karter mesin diesel. i.

Sistem bahan bakar mesin diesel

Generator



Generator merupakan peralatan yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator dibagi menjadi generator arus searah dan generator arus bolak balik sering disebut alternator atau generator sinkron. Prinsip pembangkitan listriknya berdasarkan induksi magnet. Unsur utama untuk membangkitkan listrik secara induksi adalah : - Medan magnit (kumparan magnet) - Penghantar (kumparan jangkar) - Kecepatan relatif Menurut hukum Faraday, apabila kumparan berputar didalam

medan magnet atau

sebaliknya medan magnet berputar didalam kumparan, maka pada ujung-ujung kumparan tersebut akan timbul gaya gerak listrik/GGL (tegangan). Besarnya tegangan yang diinduksikan pada kumparan jangkar tergantung pada : - Kuat medan magnit - panjang penghantar dalam kumparan - kecepatan putar (gerakan)

Gambar 11 Generator Sinkron


8



Peralatan hubung (Switchgears) Peralatan ini berfungsi untuk menyalurkan energi listrik yang dihasilkan generator,terdiri dari panel-panel dan switchgears,yaitu Circuit Breaker (CB) atau PMT,Disconnector Switch (DS) atau PMS,Rele proteksi & meter-meter pengukuran ,dll.

Gambar 12 Switchgear Tegangan Menengah



Panel Kontrol Panel kontrol terdiri dari panel kontrol peralatan listrik dan mesin serta panel kontrol peralatan Bantu,berfungsi untuk mengendalikan pengoperasian PLTD.

Gambar 13 Panel Kontrol PLTD



Step Up Transformer Step Up Transformer berfungsi menaikkan tegangan dari generator (tegangan rendah 380 Volt,tegangan menegah 6 kV atau 11 kV )dinaikkan menjadi tegangan system sistem penyaluran atau system distribusi (20 kV,70 kV atau 150 kV).


9

Gambar 14 Step Up Transformer

2.2. Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) adalah salah satu sumber energi utama di Indonesia, PLTU digolongkan sebagai pembangkit listrik tenaga thermal yang mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi listrik. Bahan bakar pada PLTU dapat berupa bahan bakar padat (batubara), cair (BBM) serta gas. Uap yang terjadi dari hasil pemanasan boiler/ketel uap pada Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) digunakan untuk memutar turbin yang kemudian oleh generator diubah menjadi energi listrik. Energi primer yang digunakan oleh PLTU adalah bahan bakar yang dapat berwujud padat, cair maupun gas. Batubara adalah wujud padat bahan bakar dan minyak merupakan wujud cairnya. Terkadang dalam satu PLTU dapat digunakan beberapa macam bahan bakar.PLTU menggunakan siklus uap dan air dalam pembangkitannya. Mula-mula air dipompakan ke dalam pipa air yang mengelilingi ruang bakar ketel. Lalu bahan bakar dan udara yang sudah tercampur disemprotkan ke dalam ruang bakar dan dinyalakan, sehingga terjadi pembakaran yang mengubah bahan bakar menjadi energi panas/ kalor. Setelah keluar dari turbin tekanan tinggi, uap akan masuk ke dalam Pemanas Ulang yang akan menaikkan suhu uap sekali lagi dengan proses yang sama seperti di Pemanas Lanjut. Selanjutnya uap baru akan dialirkan ke dalam turbin tekanan menengah dan langsung dialirkan kembali ke turbin tekanan rendah. Energi gerak yang dihasilkan turbin tekanan tinggi, menengah dan rendah inilah yang akan diubah wujudnya dalam generator menjadi energi listrik.Dari turbin tekanan rendah uap dialirkan ke kondensor untuk diembunkan menjadi air kembali. Pada kondensor diperlukan air pendingin dalam jumlah besar. Inilah yang menyebabkan banyak PLTU dibangun di daerah pantai atau sungai. Jika jumlah air pendingin tidak mencukupi, maka dapat digunakan cooling tower yang mempunyai siklus tertutup. Air dari kondensor dipompa ke tangki air/deareator untuk mendapat tambahan air akibat kebocoran dan juga diolah agar memenuhi mutu air ketel berkandungan NaCl, Cl,O2 dan derajat keasaman (pH). Setelah itu, air akan melalui Economizer untuk kembali dipanaskan dari energi gas

sisa

dan

dipompakan


kembali

ke

dalam

ketel.

10

Gambar 15 Plan Overview PLTU

PLTU adalah jenis pembangkit listrik tenaga termal yang banyak digunakan, karena efisiensinya tinggi sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis. PLTU merupakan mesin konversi energi yang mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi listrik. Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu : 

Pertama, energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi.



Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran.



Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.


11

Gambar 16. Proses Konversi Energi pada PLTU

Peralatan utamanya adalah ketel (Boiler), Turbin Uap, Kondensor dan generator. Peralatan lainnya adalah heater (pemanas) pompa air ketel dan lain-lain merupakan peralatan bantu yang diperlukan agar instalasi turbin uap dapat beroperasi. PLTU dapat dioperasikan baik dengan BBM, BBG atau bahan bakar padat (misalnya batubara). Fungsi masing-masing peralatan : 

Ketel menghasilkan uap air dengan suhu dan tekanan tinggi. Air dalam ketel dipanaskan oleh pembakar (bunner)



Turbin Uap mengubah energi yang dikandung uap air menjadi energi mekanis sehingga turbin berputar menggerakan generator.



Generator mengubah energi mekanis turbin uap menjadi energi listrik.



Kondensor adalah peralatan yang berfungsi untuk mengubah uap keluar turbin menjadi air kondensat sehingga bisa digunakan lagi sebagai air pengisi boiler. Uap yang mengalir diluar pipa-pipa kondensor mentransfer panas ke air pendingin yang mengalir didalam pipapipa kondensor, sehingga uap berubah wujud menjadi air kemudian ditampung didalam hotwell

2.2.1. Siklus PLTU Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) adalah pembangkit yang mengandalkan energy kinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik.Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbinyang digerakkan oleh tenaga kinetik dari uap panas/kering. Pembangkit listrik tenaga uapmenggunakan berbagai macam bahan bakar terutama batu bara dan minyak bakar serta MFO untuk start up awal.

Gambar 17. Siklus PLTU


12

PLTU menggunakan fluida kerja air uap yang bersirkulasi secara tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut : 

Pertama air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh seluruh luas permukaan pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan gas panas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap.



Kedua, uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran.



Ketiga, generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik

sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan,

sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari terminal output generator 

Keempat, Uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air yang disebut air kondensat. Air kondensat hasil kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler.



Demikian siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang.


13

Gambar 18. Siklus Fluida kerja sederhana pada PLTU

2.2.2. Jenis-Jenis PLTU

PLTU dapat dibedakan menjadi beberapa jenis sesuai dengan kesamaan dalam sistem atau peralatannya.Pengelompokkan kesamaan atau peralatan pada PLTU terutama pada komponen boiler dan turbinnya adalah sebagai berikut dibawah ini. Ditinjau dari bahan bakar yang digunakan, maka PLTU dapat dibedakan menjadi : a. PLTU Batubara b. PLTU Minyak c. PLTU gas d. PLTU nuklir atau PLTN Jenis PLTU batubara masih dapat dibedakan berdasarkan proses pembakarannya, yaitu PLTU dengan pembakaran batubara bubuk (PF boiler) dan PLTU dengan pembakaran batubara curah (chain grate boiler). Perbedaan antara PLTU Batubara dengan PLTU minyak atau gas adalah pada peralatan dan sistem penanganan dan pembakaran bahan bakar serta limbah abunya. PLTU batubara mempunyai peralatan bantu yang lebih banyak dan lebih komplek dibanding PLTU minyak atau gas. PLTU gas merupakan PLTU yang paling sederhana peralatan bantunya. Simple Inspiring Performing Phenomenal

14

Gambar 19 PLTU dengan (boiler) bahan bakar batubara

Gambar 20. PLTU dengan (boiler) bahan bakar minyak (PLTU PERAK)


15

Gambar 21. PLTU dan PLTN

PLTU batubara, bahan bakar yang digunakan adalah batubara uap yang terdiri dari kelas sub bituminus dan bituminus. Lignit juga mulai mendapat tempat sebagai bahan bakar

pada

PLTU

belakangan

ini,

seiring

dengan

perkembangan

teknologi

pembangkitan yang mampu mengakomodasi batubara berkualitas rendah.

Gambar 22. Skema PLTU bahan bakar Batubara


16

2.3. Pusat Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) Turbin gas digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik yang berdiri sendiri (simple cycle) atau bergandengan dengan turbin uap (combined cycle) pada sisi suhu tingginya. Turbin uap (combined cycle) memanfaatkan gas buang turbin gas sebagai sumber panasnya. Turbin uap dianggap sebagai mesin pembakaran luar (external combustion), dimana pembakaran terjadi diluar mesin. Energi termal dipindah ke uap sebagai panas. Bahan bakar minyak ringan seperti minyak diesel, minyak tanah, minyak mesin jet, dan bahan bakar gas yang bersih (seperti gas alam) paling cocok untuk turbin gas. Bagaimanapun , bahan bakar tersebut diatas akan menjadi lebih mahal dan pasti akan habis. Oleh karena itu, pemikiran kemasa depan harus dilakukan untuk menggunakan bahan bakar alternatif lain.

Gambar 23 Turbin Gas Siklus Terbuka

2.3.1. Prinsip Kerja PLTG

Sebagai mesin pembangkit, PLTG memerlukan alat pemutar awal (Starting Device) untuk menjalankannya. Starting Device dapat berupa mesin diesel, motor listrik, motorgenerator

atau udara.

Fungsi dari

Starting

Device

adalah

untuk

memutar

kompresor pada saat start up untuk menghasilkan udara bertekanan sebelum masuk ke ruang pembakaran (combustion chamber ). Awalnya, udara dimasukkan ke fdalam kompressor untuk ditekan hingga temperatur dan tekanannya naik. Proses ini disebut dengan kompresi. Udara yang di hasilkan dari kompressor akan digunakan sebagai udara pembakaran dan juga untuk mendinginkan bagian-bagian turbin gas.Setelah itu, udara dialirkan ke ruang bakar. Di dalam ruang bakar,udara bertekanan 13kg/cm2 ini dicampur dengan bahan bakar kemudian di bakar. Teknik mencampur bahan bakar dengan udara dalam ruang bakar sangat mempengaruhi efisiensi pembakaran. Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar menghasilkan gas bersuhu tinggi sampai kira-kira 1300 ᵒC dengan tekanan 13kg/cm2. Gas hasil pembakaran ini kemudian dialirkan menuju turbin untuk disemprotkan kepada sudu-sudu turbin sehingga energi ( enthalpy ) gas ini dikonversikan menjadi energi Simple Inspiring Performing Phenomenal

17

mekanik dalam turbin penggerak generator ( dan kompresor udara ) sehingga generator menghasilkan energy listrik.

Gambar 24. Prinsip Kerja PLTG

2.3.2. Prinsip Kerja PLTGU Di dalam sistem turbin gas, gas panas hasil pembakaran bahan bakar dialirkan untuk memutar turbin gas sehingga menghasilkan energi mekanik yang digunakan untuk memutar generator. Gas buang dari turbin gas yang masih mengandung energi panas tinggi dialirkan ke HRSG untuk memanaskan air sehingga dihasilkan uap. Setelah diserap panasnya gas buang di buang ke atmosfir dengan temperatur yang jauh lebih rendah. Uap dari HRSG dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin uap yang dikopel dengan generator sehingga dihasilkan energi listrik. Uap bekas keluar turbin uap didinginkan didalam kondensor sehingga menjadi air kembali. Air kondensat ini dipompakan sebagai air pengisi HRSG untuk dipanaskan lagi agar berubah menjadi uap dan demikian seterusnya.


18

Gambar 25. Siklus air uap PLTGU

2.3.3. Bagian – Bagian PLTGU PLTGU yang merupakan siklus kombinasi mempunyai komponen utama yang terdiri dari : A. Instalasi Turbin Gas Turbin berfungsi untuk mengubah energi thermal dari hasil pembakaran di dalam ruang bakar menjadi energi kinetik dalam sudu tetap kemudian menjadi energi mekanik dalam sudu jalan sehingga energi mekanik akan memutar poros turbin. Turbin gas dan alat bantunya pada umumnya merupakan suatu paket set unit PLTG yang dapat berdiri sendiri maupun digabung menjadi siklus kombinasi. 

Kompresor Utama (Main Compressor) Kompresor Utama berfungsi untuk menaikan tekanan dan temperatur udara sebelum masuk ruang bakar. Udara juga dimanfaatkan untuk : udara pembakaran, udara pengabut bahan bakar, udara pendingin sudu dan ruang bakar dan perapat pelumas bantalan.


19

Gambar 26. Kompresor Utama 

Ruang Bakar (Combustion Chamber) Ruang

Bakar

(Combustion

Chamber)

adalah

ruangan

tempat

proses

terjadinya

pembakaran. Energi kimia bahan bakar diubah menjadi energi thermal pada proses pembakaran tersebut. Ada Turbin Gas yang memiliki satu atau dua Combustion Chamber yang letaknya terpisah dari casing turbin, akan tetapi yang lebih banyak di jumpai adalah memiliki Combustion Chamber dengan beberapa buah Combustor Basket, mengelilingi sisi masuk (inlet) turbin. Contohnya PLTG di PLTGU Gresik memiliki satu Combustion Chamber berisi 18 buah Combustor Basket, sedangkan PLTG Bali memiliki satu Combustion Chamber berisi 8 buah Combustor Basket yang terpasang jadi satu dengan casing turbin.

Gambar 27. Combustion Chamber & Gas Turbine

Generator Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanik putaran pada rotor yang terdapat



kutub magnet, kemudian menjadi energi listrik pada kumparan stator. B. HRSG (Heat Recovery Steam Generator)


20

Bagian-bagian HRSG dibuat dalam bentuk jadi (pre-assembled) dimana bagian-bagian tersebut telah dikerjakan di bengkel pabrikan dan diangkut ke tempat pemasangan. Peralatan utama HRSG dapat diidentifikasi seperti gambar berikut:

Gambar 28. Peralatan Utama HRSG

Keterangan Gambar : 1. Diverter box, bypass stack, and bypass stack silencer. 2. Blanking plate for conversion to simple cycle operation. 3. Superheater. 4. Reheater. 5. High pressure evaporator. 6. High pressure economizer. 7. Intermediate pressure superheater. 8. Low pressure superheater. 9. High pressure economizer. 10. Intermediate pressure evaporator. 11. Intermediate pressure economizer. 12. Low pressure evaporator. 13. Low pressure economizer. 14. Stack and silencer.


21

2.4.

Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)

Sistem instalasi uap panas bumi sering juga disebut dengan Sistem Steamfield. Sistem ini merupakan rangkaian peralatan yang digunakan untuk mengambil dan mengolah uap panas bumi sebelum dapat dimanfaatkan untuk memutar turbin. Peralatan-peralatan yang merupakan bagian dari system instalasi uap panas bumi adalah sumur produksi, kepala sumur, rupture disk, separator, dan demister. Suatu Pembangkit PLTP biasanya memiliki beberapa sumur produksi uap. Hal tersebut dimaksudkan agar jumlah produksi uap yang digunakan untuk memutar turbin mencukupi. 2.4.1. Siklus Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi a. Uap di-supply dari sumur produksi melalui sistem transmisi uap yang kemudian masuk ke dalam Steam Receiving Header sebagai media pengumpul uap. Steam Receiving Header dilengkapi dengan Rupture Disc yang berfungsi sebagai pengaman terakhir unit. Bila terjadi tekanan berlebih (over pressure) di dalam Steam Receiving maka uap akan dibuang melalui Vent Structure. Vent Structure berfungsi untuk warming-up di pipe line ketika akan start unit dan sebagai katup pengaman yang akan membuang tekanan bila sudden trip terjadi. b. Dari Steam Receiving Header uap kemudian dialirkan ke Separator (Cyclone Type) yang berfungsi untuk memisahkan uap ( pure steam) dari benda-benda asing seperti partikel berat (Sodium, Potasium, Calsium, Silika, Boron, Amonia, Fluor dll). c. Kemudian uap masuk ke Demister yang berfungsi untuk memisahkan moisture yang terkandung dalam uap, sehingga diharapkan uap bersih yang akan masuk ke dalam Turbin. d. Uap masuk ke dalam Turbin sehingga terjadi konversi energi dari Energi Kalor yang terkandung dalam uap menjadi Energi Kinetik yang diterima oleh sudu-sudu Turbin. Turbin yang dikopel dengan generator akan menyebabkan generator ikut berputar saat turbin berputar sehingga terjadi konversi dari Energi Kinetik menjadi Energi Mekanik. e. Generator berputar menghasilkan Energi Listrik (Electricity ) f.

Exhaust Steam (uap bekas) dari Turbin dikondensasikan di dalam Condensor dengan sistem Jet Spray (Direct Contact Condensor ).

g. NCG (Non Condensable Gas) yang masuk kedalam Condensor dihisap oleh First Ejector kemudian masuk ke Intercondensor sebagai media pendingin dan penangkap NCG. Setelah dari Intercondensor , NCG dihisap lagi oleh Second Ejector masuk ke dalam Aftercondensor sebagai media pendingin dan kemudian dibuang ke atmosfir melalui Cooling Tower . h. Dari Condensor air hasil condensasi dialirkan oleh Main Cooling Water Pump masuk ke Cooling Tower . Selanjutnya air hasil pendinginan dari Cooling Tower disirkulasikan kembali ke dalam Condensor sebagai media pendingin. i.

Primary Cooling System disamping sebagai pendingin Secondary Cooling System juga mengisi air pendingin ke Intercondensor dan Aftercondensor .


22

j.

Overflow dari Cold Basin Cooling Tower akan ditampung untuk kepentingan Reinjection Pump.

k. River Make-Up Pump beroperasi hanya saat akan mengisi Basin Cooling Tower.

Geothermal Power Plant

Gambar 29 Diagram Proses PLTP


23

2.4.2. Peralatan Utama Pada Instalasi PLTP A. Kepala Sumur dan Valve Seperti halnya sumur-sumur minyak dan gas, di sumur panas bumi juga dipasang beberapa Valve (katup) untuk mengatur aliran fluida. Valve-valve tsb ada yang dipasang di atas atau didalam sebuah lubang yang dibeton (Concrete cellar).

Gambar 30 Rangkaian Valve pada kepala sumur PLTP

B. Separator Separator berfungsi untuk memisahkan uap dari air yang bercampur dalam aliran dua fasa. Separator yang mempunyai efisiensi yang tinggi adalah jenis Cyclone, dimana aliran uap yang masuk dari arah samping dan berputar menimbulkan gaya sentrifugal. Air akan terlempar ke dinding, sedangkan uap akan mengisi bagian tengah pipa, dan mengalir keatas.

Gambar 31 Cara Kerja Separator


24

Uap yang keluar dari separator jenis ini mempuyai tingkat kekeringan (dryness) yang sangat tinggi, lebih dari 99%. Effisiensi dari jenis ini akan berkurang bila kecepatan masuk lebih dari 50 m/detik. C. Silincer Silincer merupakan silinder yang didalamnya diberi suatu pelapis untuk mengendapkan suara dan bagian atasnya terbuka. Fluida dari sumur yang akan disemburkan untuk dibuang, akan menimbulkan kebisingan yang luar biasa hingga dapat memekakkan telinga dan bahkan bila tanpa perlindungan telinga, dapat menyebabkan rusaknya pendengaran. Maka diperlukan Silencer untuk mengurangi kebisingan dan biasanya juga mengontrol aliran fluida yang akan dibuang. Apabila fluida dari sumur berupa uap kering, silincer yang digunakan biasanya berupa lubang yang diisi dengan batuan yang mempunyai ukuran dan bentuk beragam.

Gambar 32 Silincer

D. Turbin Uap Turbin uap adalah suatu mesin penggerak, yang menggunakan energi dari fluida kerja (uap) untuk menggerakkan / memutar sudu-sudu turbin. Sudu – sudu turbin ini memutar poros, poros karena dikopling dengan generator, maka akan menggerakkan generator yang akan menghasilkan listrik. Pada dasarnya dikenal 2 jenis turbin :


25



Turbin dengan tekanan keluaran sama dengan tekanan udara luar (Atmospheric Exhaust / Back Pressure Turbine) atau disebut juga turbin tanpa condenser . Pada jenis ini uap keluar dari turbin langsung dibuang ke udara.



Turbin dengan condenser (Condensing unit Turbine). Pada jenis ini uap keluar dari turbin dikondensasikan lagi menjadi air di condenser.

Gambar 33 Turbin Uap PLTP

E.

Kondenser

Fungsi kondensor adalah untuk mengkondensasikan uap menjadi air dengan cara membuat kondisi vakum di dalam bejana (kondensor). Proses terjadinya vakum dengan cara thermodinamika bukan cara mekanik. Fluida yang keluar dari turbin masuk ke condenser sebagian besar adalah uap bercampur dengan air dingin, di kondensor akan mencapai kesetimbangan massa dan energi. Pada volume yang sama, air akan mempunyai massa ratusan kali lipat dibandingkan dengan uap. Sehingga jika uap dalam massa tertentu mengisi seluruh ruangan dalam kondensor, kemudian disemprotkan air maka uap akan menyusut volumenya, karena sebagian atau seluruhnya berubah menjadi air (tergantung jumlah air yang disemprotkan) yang memiliki volume jauh lebih kecil. Akibat penyusutan volume uap dalam kondensor inilah akan mengakibatkan kondisi ruangan dalam kondensro menjadi vakum.


26

Exhaust Gas

Ke Cooling Tower

Gambar 34 Kondensor Kontak Langsung

2.5. Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA) Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) memanfaatkan energi dari ketinggian (potensial) dan energi dari kecepatan (kinetik) air. Energi tersebut

diterima

oleh turbin (runner ) yang

kemudian diteruskan ke generator dalam bentuk energi mekanik, oleh generator dirubah menjadi energi listrik. Air sebagai bahan baku PLTA dapat diperoleh dari sungai secara langsung disalurkan untuk memutar turbin, atau dengan cara ditampung dahulu (bersamaan dengan air hujan) dengan menggunakan kolam tando atau waduk sebelum disalurkan untuk memutar turbin 2.5.1. Prinsip Dasar Konversi Energi Pada PLTA Pada prinsipnya PLTA mengolah air menjadi listrik dengan memanfaatkan perubahan energi, yaitu energi potensial air diubah menjadi energi kinetis dengan adanya head, lalu energi kinetis ini berubah menjadi energi mekanis dengan adanya aliran air yang menggerakkan turbin, lalu energi mekanis ini berubah menjadi energi listrik melalui perputaran rotor pada generator. Jumlah energi listrik yang bisa dibangkitkan dengan sumber daya air tergantung pada dua hal, yaitu jarak tinggi air (head) dan berapa besar jumlah air yang mengalir (debit). PLTA bisa dibangun jika ada aliran air yang besar dengan jumlah air tersedia yang banyak, biasanya pada lembah yang dalam atau dekat dengan bendungan.


27

Gambar 35. Skema Konversi Energi PLTA

2.5.2. Komponen-Komponen Utama PLTA Suatu pembangkit listrik tenaga air mempunyai beberapa komponen utama yaitu: A. Reservoir Ada dua jenis reservoir yang biasanya digunakan yaitu jenis waduk dan jenis kolam tando harian (KTH). Jenis waduk biasa digunakan pada PLTA besar dan mempunyai catchment area yang luas dan volume air yang lebih banyak, sedangkan KTH biasa digunakan pada PLTA kecil dan mempunyai volume yang kecil. KTH ini lebih banyak dipakai oleh pembangkit yang bersifat Run of River . B.

Saluran air Saluran air berfungsi untuk menyalurkan air dari reservoir ke turbin, terdiri dari 2 jenis yaitu

tunnel dan penstock . Tunnel sebagai penghantar air dibawah tanah sedangkan

penstock terbuat ari pipa baja terletak diatas permukaan tanah dan sebagai saluran yang terhubung langsung dengan pembangkit. C.

Mesin pembangkit Pada mesin pembangkit terdapat 4 bagian yaitu Turbin, Generator, Trafo dan alat Bantu .

D. Tail Race. Tail Race merupakan tempat keluarnya air setelah menggerakkan turbin dan diteruskan ke aliran sungai. Ketinggian Head static sebuah turbin didapat dari selisih ketinggian permukaan air waduk dan ketinggian tail race.


28

Gambar 36. Layout sistem PLTA

E. Turbin Level ketinggian (elevasi waduk) dan debit air sangat menentukan dalam pemilihan jenis turbin (runner ). Ada 3 jenis turbin (runner ) yang dibedakan dari ketersediaan headnya yaitu: 

Turbin Pelton



Turbin Prancis



Turbin Kaplan

Gambar 37. Turbin tipe Pelton

F. Generator Generator induksi dan generator sinkron menghasilkan arus bolak-balik (AC). Keunggulan dari arus bolak-balik (AC) adalah dapat menyalurkan daya listrik pada jarak yang cukup jauh. Mempunyai rotor eksitasi yang terpisah, dipakai baik pada system terisolasi maupun interkoneksi dengan system tenaga listrik.


29

Gambar 38. Generator PLTA

G. Waduk Waduk berfungsi untuk mengumpulkan air dari aliran sungai. Mengumpulkan air pada musim hujan untuk persediaan dan pemakaian air pada musim kemarau atau waktu beban puncak. Sungai dibendung untuk memperoleh air sebanyak mungkin dan mencapai ketinggian muka air tertentu sesuai dengan yang dibutuhkan sehingga dapat untuk menggerakan turbin

Gambar 39. Waduk saguling

H. Bendungan Bendungan berfungsi untuk membendung aliran sungai sehingga terkumpul sejumlah air dan digunakan sesuai kebutuhan. Fasilitas bendungan semuanya diawasi dan dikontrol melalui Dam Control Centre (DCC). Simple Inspiring Performing Phenomenal

30

Gambar 40. Bendungan PLTA Saguling


31

3.

Instalasi Transmisi dan Gardu Induk ( Instalasi Penyaluran )

Instalasi Penyaluran berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik : 

Dari Pusat pembangkit ke Gardu Induk



Dari Pusat Pembangkit ke Konsumen tegangan tinggi



Dari Gardu induk ke gardu induk



Dari Gardu Induk ke konsumen tegangan tinggi

Sedangkan media penyalurannya bisa melalui kawat yang berupa saluran udara (Transmisi) dan melalui kabel yang berupa saluran kabel bawah tanah (Underground cable) dan saluran kabel bawah laut (Submarine Cable). Instalasi penyaluran terdiri dari : 

Saluran Transmisi (SUTT / SUTET)



Gardu induk (GI / GITET)



Pengatur Beban

3.1

Saluran Transmisi

Saluran transmisi adalah peralatan listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke gardu induk,dari gardu induk ke gardu induk dan dari gardu induk ke konsumen tegangan tinggi. Sistem tegangan saluran transmisi yang berlaku di PLN ,yaitu : Untuk tegangan 30 kV,70 kV dan 150 kV disebut Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT). Untuk tegangan 500 kV disebut Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET). Peralatan SUTT / SUTETI terdiri dari : 

Tower / tiang transmisi



Kawat Tanah (Ground Wire)



Kawat penghantar (Conductor)

Isolator





Spacer (Perentang)



Damper (Peredam)



Tanduk api (Arching Horn)

Gambar dibawah ini menunjukkan contoh SUTETI 500 kV dan SUTT 150 kV.


32

Gambar 41 SUTET 500 kV,jenis Latice Tower

SUTT 150 kV enis Steel Pole

SUTT 150 kV enis Lattice

Gambar 42 SUTT 150 kV Jenis Steel pole dan Lattice tower

3.2

Gardu Induk (GI)

3.2.1

Pengertian / fungsi gardu induk :

Gardu induk adalah : suatu instalasi listrik yang berfungsi untuk menerima dan menyalurkan tenaga listrik melalui sistem Tegangan Ekstra Tinggi (TET), Tegangan Tinggi (TT) Dan Tegangan Menengah (TM). Tenaga listrik yang diterima / disalurkan berasal dari pusat-pusat pembangkit tenaga listrik ataupun dari gardu induk lain. 3.2.2

klasifikasi gardu induk

Berdasarkan Tegangannya : •

GI Transmisi

•

GI Distribusi

Berdasarkan Penempatan peralatannya: Simple Inspiring Performing Phenomenal

33

•

GI pasangan dalam (in door substation)

•

GI pasangan luar (out door substation)

•

GI sebagian pasangan luar (combined out door substation)

•

GI pasangan bawah tanah (under ground substation)

•

GI sebagian pasangan bawah tanah (semi under ground substation)

•

GI mobil (mobile substation)

Berdasarkan Isolasi Yang Dipakai •

GI isolasi udara

•

GI isolasi gas (GIS)

3.2.3

Peralatan Utama Gardu Induk

a. Trafnsformator (Trafo) 

Trafo Tenaga (Trafo Daya)



Trafo Instrumen (Pengukuran) : -

Trafo Arus (CT)

-

Trafo Tegangan (PT)

b. Pemutus Tenaga ( PMT / CB ) c. Pemisah (PMS / DS ) d. Busbar (REL DAYA) e. Isolator f.

Lightning Arrester (LA)

g. Reaktor (XL) h. Static Capasitor (SC) i.

Peralatan Sistem Pentanahan

j.

Peralatan Komunikasi (PLC / JWOTS)

Contoh salah satu peralatan Gardu Induk (Trafo Tenaga) adalah seperti gambar dibawah ini

Gambar 43 Transformator Tenaga


34

Sedangkan gambar dibawah ini menunjukkan instalasi / peralatan suatu Gardu Induk dalam bentuk single line diagram.

Gambar 44 Instalasi GI

keterangan gambar : 1.

Lightning Arrester (LA)

2.

Trafo Tegangan (PT)

3.

Pms Tanah Penghantar I 150 KV

4.

PMS Penghantar (PMS LINE) I 150 KV

5.

Trafo Arus (CT)

6.

PMT (CB) 150 KV Penghantar I

7.

PMS REL 150 KV Penghantar I

8.

REL (BUSBAR) 150 KV

9.

PMS REL 150 KV Trafo I

10.

PMT 150 KV TRAFO I

11.

Trafo Arus (CT) Sisi 150 KV Trafo I


35

12.

Trafo Tenaga 150/20 KV, 30 MVA

13.

Netral Grounding Resistance (NGR)

14.

Trafo Arus (CT) SISI 20 KV TRAFO I

15.

PMT 20 KV TRAFO I

16.

PMS REL 20 KV TRAFO I

17.

Trafo Tegangan (PT) REL 150 KV

18.

REL (BUSBAR) 20 KV

19.

PMS REL 20 KV Penyulang I

20.

PMT 20 KV Penyulang I

21.

Trafo Arus (CT) Penyulang I

22.

PMS Kabel Penyulang I

23.

PMS Tanah Penyulang I

24.

PMS Rel Trafo PS (Pemakaian Sendiri)

25.

PMT 20 KV Trafo PS

26.

Trafo Arus (CT) Trafo PS.

27.

Trafo PS. 20 KV / 380 KV

3.2.4

Single Line Diagram (Bagan Kutub Tunggal Gardu Induk)

Single Line Diagram adalah suatu diagram listrik pada gardu induk yang menunjukkan peralatan terpasang dan hubungan rangkaian dari gardu induk tersebut.

II LA

I 150/0.1/√3kV

LA

150/0.1/√3kV

1000/5-5 A

1000/5-5 A

1600 A

1600 A

REL 150 KV I

II

1600 A

2500 A

1000/5-5 A

150/0.1/√3kV

1250 A

1250 A

600/5-5 A

600/5-5 A

TRAFO III 60 MVA

TRAFO II 60 MVA

150/20 kV

150/20 kV

WT.800 A

2000/5-5 A

LA

2500 A

BOGOR REL 20 kV

KONSUMEN

I

II

Gambar 45 single line diagram suatu gardu induk .


-

-

36

3.2.5

Sistem hubungan rangkaian (sistem busbar) di gardu induk

a. Single busbar ( Rel Tunggal) : •

Rel tunggal

•

Rel tunggal dengan pms bagian

•

Rel tunggal dengan pmt dan pms bagian

b. Double busbar ( Rel Ganda) : •

Rel ganda standar

•

Rel ganda dengan sistem 1,5 CB

•

Rel ganda dengan sistem 2 CB

•

Rel ganda dengan sistem 4 bagian (menggunakan bus section)

Gambar menunjukkan salah satu contoh hubungan rangkaian / sistem Busbar Rel ganda dengan sistem 1,5 CB di Gardu Induk

Gambar 46 Doubel Busbar Dengan Sistem 1,5 CB

3.2.6

GIS (Gas Insulated Switchgear)

GIS Adalah gardu induk yang menggunakan gas untuk mengisolasi bagian - bagian bertegangan antara fasa maupun dengan badan / tanah. Umumnya Gardu Induk Ini Menggunakan Gas SF6 (SF6 Gas Insulated Switchgear Equipment). Gambar dibawah ini menunjukkan Gardu Induk GIS dan Konvensional (Open Type) Simple Inspiring Performing Phenomenal

37

Gambar 47 GIS

Gambar 48 Gardu induk Konvensional

Keuntungan menggunakan GIS dibanding dengan GI Konfensional: a.

Hemat ruang

b.

Keandalan tinggi

c.

Hemat pengawasan dan perawatan


38

d.

Enviromental harmony

e.

Reduksi waktu instalasi

f.

Keamanan

Kerugian : Biaya / harga relatif lebih tinggi bila dibandingkan dengan GI konvensional

4.

Instalasi Distribusi

Instalasi Distribusi adalah suatu instalasi tenaga listrik yang melayani distribusi tenaga listrik mulai dari sistem penyaluran sampai ke konsumen. Peralatan yang terdapat pada instalasi distribusi terdiri dari : 

Gardu Induk sisi 20 kV ( Switchgear 20 kV)



Pusat pengatur distribusi (distribution controll centre/ DCC), saat ini di lingkungan jawa bali disebut Area Pengatur Distribusi (APD)



Jaringan tegangan menengah ( SUTM & SKTM)



Gardu Distribusi



Jaringan Tegangan Rendah (SUTR & SKTR)



Sambungan Pelayanan Tegangan Rendah (Sampel TR)



Alat Pengukur dan Pembatas (APP)

4.1.

Gardu Induk sisi 20 kV

Gardu Induk sisi 20 kV merupakan ”hulu” dari sistem Distribusi. Pada GI sisi 20 kV terjadi penurunan tegangan dari 150 kV ke 20 kV atau dari 70 kV ke 20 kV. Pada GI 20 kV juga terjadi penyaluran tenaga listrik dari sistem penyaluran ke sistem distribusi. Peralatan listrik yang terdapat pada GI sisi 20 kV adalah sebagai berikut : 

PMT (CB) untuk penyulang-penyulang



PMS (DS)



Rel / Busbar

Kubikel





Trafo Arus (CT)



Trafo Tegangan (PT)



Panel Kontrol



Meter-meter (Amper Meter, KWH Meter, KVARH Meter, Volt Meter)



Rele-rele proteksi (OCR &GFR)



Lampu-lampu / indikator / anounciator



Trafo pemakaian sendiri

Contoh instalasi/peralatan GI 20 kV dapat dilihat pada gambar dibawah ini


39

INSTALASI GI SISI 20kV, JENIS KUBIKEL

Gambar 49 Instalasi GI Sisi 20 kV SINGLE LINE DIAGRAM GARDU INDUK 20 kV

Gambar 23

Gambar 50 Single Line Diagram GI 20 kV


40

4.2.

Pusat Pengatur Distribusi

Ditempat ini dilakukan pengaturan dan pengendalian operasi sistem distribusi (Penyulangpenyulang 20 kV) dari Gardu Induk yang dilaksanakan oleh Dispatcher. Unit kerja PLN yang menangani kegiatan tersebut di lingkungan jawa bali disebut unit Area Pengatur Distribusi (PLN APD). PLN APD juga menangani pekerjaan pengoperasian dan pemeliharaan instalasi GI 20 kV.

4.3.

Jaringan Tegangan Menengah (JTM)

Jaringan Tegangan Menengah terdiri dari Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) dan Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM). Fungsi dari JTM adalah menyalurkan tenaga listrik mulai dari GI Sisi 20kV sampai ke gardu induk distribusi. Gambar dibawah ini menunjukkan contoh suatu Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM).

Gambar 51 SUTM


41

4.4. Gardu Hubung Gardu Induk berfungsi sebagai pengumpul, pembagi dan penyalur tenaga listrik ke gardu-gardu lain (gardu-gardu distribusi) dan sebagai perlengkapan manuver untuk jaringan spindle. Pada kondisi normal semua penyulang disuplai dari gardu induk, tapi pada kondisi tertentu disuplai dari gardu hubung melalui penyulang expres dari GI tersebut atau dari GI lain.

4.5.

Gardu Distribusi

Gardu Distribusi Berfungsi untuk membagi, menyalurkan tenaga listrik dan menurunkan tegangan dari sistem tegangan menengah (20 kV ) ke sistem tegangan rendah (380-220 Volt) untuk melayani konsumen tegangan rendah. 

Jenis-jenis gardu distribusi terdiri ;



Gardu tiang / Gardu Portal



Gardu tembok / Gardu Beton



Gardu Cantol



Gardu Kios

Gambar dibawah ini menunjukan contoh gardu beton, gardu tiang, dan gardu cantol.

GARDU BETON (GARDU TEMBOK) Gambar 52 Gardu Beton


42

GARDU TIANG (GARDU PORTAL) Gambar 53 Gardu Portal

SUTM DAN GARDU CANTOL Gambar 54 Gardu Cantol


43

4.6.

Jaringan Tegangan Rendah (JTR)

Jaringan Tegangan Rendah (JTR) terdiri dari Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR) dan Saluran Kabel Tegangan Rendah (SKTR), yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen.

4.7.

Sambungan Pelanggan Tegangan Rendah (Sampel TR)

Merupakan sarana penghubung antara jaringan tegangan rendah dengan rumah pelanggan, tepatnya menghubungkan / menyambungkan antara tiang listrik dengan APP yang terpasang dipelanggan.

4.8.

Alat Pengukur dan Pembatas (APP)

APP Berfungsi untuk mengukur dan membatasi pemakai daya (energi listrik) sesuai dengan kontrak dalam transaksi jual beli tenaga listrik. Peralatan pengukur terdiri dari : 

Meter KWH



Meter KVARH



Trafo arus dan trafo tegangan

Peralatan pembatas terdiri dari : 

MCB



Pelebur (kawat lebur, NH Fuse)



Rele



Alat bantu / Time Switch

Gambar dibawah ini Menunjukan peralatan APP dan AMR (Automatic Meter Reading)


44

Sistem Ketenagalistrikan

Recommend Documents