Sistem Pembangkit Tenaga Listrik

 Sistem Pembangkit Tenaga Listrik

1.1 Energi Listrik

Energi listrik merupakan energi yang mudah dikonversikan, dibangkitkan, didistribusikan dengan proses yang efisien, efektif, ekonomis dibandingkan dengan energi yang lain.

Energi listrik didapat dari merubah bentuk energi lainnya, seperti gerak, panas, kimia dan nuklir

PLTA, PLTU, PLTD adalah penghasil listrik dengan merubah energi gerak menjadi energi listrik. Alat yang digunakan di sini adalah generator.

1.2  Sistem Teknik Tenaga Listrik

Sistem tenaga listrik merupakan sekumpulan pusat listrik dan gardu induk (pusat beban) yang satu sama lain dihubungkan oleh Jaringan Transmisi sehingga merupakan sebuah kesatuan interkoneksi

Sistem Tenaga listrik terbagi :

1.        Sistem Pembangkitan

Sistem pembangkitan tenaga listrik berfungsi membangkitkan energi listrik melalui berbagai macam pembangkit tenaga listrik.

Pada pembangkit tenaga listrik ini sumber-sumber energi alam dirubah oleh penggerak mula menjadi energi mekanis yang berupa kecepatan atau putaran, selanjutnya energi mekanistersebut di rubah menjadi energi listrik oleh generator.

      Sumber-sumber energi alam dapat berupa :

·      Bahan bakar yang berasal dari fossil : batubara, minyak bumi, gas alam

·      Bahan galian : uranium, thorium

·      Tenaga air, yang penting adalah tinggi jatuh air dan debitnya

·      Tenaga angin, daerah pantai dan pegunungan

·      Tenaga matahari

1

2.        Sistem Transmisi

Sistem Transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban melalui saluran transmisi.

Saluran transmisi akan mengalami rugi-rugi tenaga, maka untuk mengatasi hal tersebut tenaga yang akan dikirim dari pusat pembangkit ke pusat beban harus ditransmisikan dengan tegangan tinggi maupun tegangan ekstra tinggi.

3.        Sistem Distribusi

Sistem Distribusi berfungsi mendistribusikan tenaga listrik ke konsumen yang berupa pabrik, industri, perumahan dan sebagainya. Transmisi tenaga dengan tegangan tinggi maupun ekstra tinggi pada saluran transmisi di rubah pada gardu induk menjadi tegangan menengah atau tegangan distribusi primer, yang selanjutnya diturunkan lagi menjadi tegangan untuk konsumen

          Prinsip kerja dalam sistem tenaga listrik dimulai dari bagian pembangkitan kemudian disalurkan melalui sistem jaringan transmisi kepada gardu induk dan dari gardu induk ini disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran distribusi.

Tegangan generator pada umumnya rendah antara 6 kV sampai 24 kV, maka tegangan ini biasanya dinaikan dengan pertolongan transformator daya ke tingkat tegangan yang lebih tinggi antara 30 kV sampai 500 kV (dibeberapa negara maju bahkan sudah sampai 1000 kV). Tingkat tegangan yang lebih tinggi ini, selain untuk memperbesar daya hantar dari saluran yang berbanding lurus dengan kuadrat tegangan, juga memperkecil rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran.

Penurunan tegangan dari tingkat tegangan transmisi pertama-pertama dilakukan pada gardu induk (GI), dimana tegangan diturunkan ke tegangan yang lebih rendah, misalnya dari 500 kV ke 150 kV atau dari 150 kV ke 70 kV.

2

Kemudian penurunan kedua dilakukan pada gardu induk distribusi dari 150 kV ke 20 kV atau dari 70 kV ke 20 kV. Tegangan 20 kV ini disebut tegangan distribusi primer.

 Ada dua kategori saluran transmisi, saluran udara (overhead lines) dan saluran kabel tanah (underground cable). Untuk saluran udara menyalurkan tenaga listrik melalui isolator-isolator, sedangkan saluran kabel tanah menalurkan tenaga listrik melalui kabel-kabel yang ditanam dibawah permukaan tanah.

1.3  Sistem PLTA

Pembangkit tinggi tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik(dengan bantuan generator).

Jenis – jenis PLTA :

Potensi tenaga air didapat pada sungai yang mengalir di daerah pegunungan. Untuk dapat memanfaatkan potensi dari sungai ini, maka kita perlu membendung sungai tersebut dan airnya disalurkan ke bangunan air PLTA. Ditinjau dari cara membendung air, PLTA dapat dibagi menjadi 2 kategori yaitu :

1.    PLTA run off river

Pada PLTA run off river, air sungai dialihkan dengan menggunankan dam yang dibangun memotong aliran sungai. Air sungai ini kemudian disalurkan ke bangunan air PLTA.

2.    PLTA dengan kolam tando (reservoir)

       Pada PLTA dengan kolam tando (reservoir), air sungai dibendung dengan bendungan besar agar terjadi penimbunan air sehingga terjadi kolam tando. Selanjutnya air di kolam tando disalurkan ke bangunan air PLTA.

3

Cara Kerja PLTA

Komponen – kompnen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi.

·           Dam berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir. contoh waduk Jatiluhur yang berkapasitas 3 miliar kubik air dengan volume efektif sebesar 2,6 miliar kubik.

·           Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Perputaran turbin ini di hubungkan ke generator. Turbin terdiri dari berbagai jenis seperti turbin Francis, Kaplan, Pelton, dll.

·           Generator dihubungkan ke turbin dengan bantuan poros dan gearbox. Memanfaatkan perputaran turbin untuk memutar kumparan magnet didalam generator sehingga terjadi pergerakan elektron yang membangkitkan arus AC.

·           Travo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak banyak terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step up.

·           Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi dengan travo step down.

4

1.3  Sistem PLTU

Pembangkit Listrik Tenaga Uap bisa dikatakan pembangkit yang berbahan baku Air. Uap disini hanya sebagai tenaga pemutar turbin, sementara untuk menghasilkan uap dalam jumlah tertentu diperlukan air. Menariknya didalam PLTU terdapat proses yang terus menerus berlangsung dan berulang-ulang. Prosesnya antara air menjadi uap kemudian uap kembali menjadi air dan seterusnya. Proses inilah yang dimaksud dengan Siklus PLTU.

Air yang digunakan dalam siklus PLTU ini disebut Air Demin (Demineralized), yakni air yang mempunyai kadar conductivity (kemampuan untuk menghantarkan listrik) sebesar 0.2 us (mikro siemen). Untuk mendapatkan air demin ini, setiap unit PLTU biasanya dilengkapi dengan Desalination Plant dan Demineralization Plant yang berfungsi untuk memproduksi air demin ini.

Secara sederhana siklus PLTU itu bisa dilihat ketika proses memasak air. Mula-mula air ditampung dalam tempat memasak dan kemudian diberi panas dari sumbu api yang menyala dibawahnya. Akibat pembakaran menimbulkan air terus mengalami kenaikan suhu sampai pada batas titik didihnya. Karena pembakaran terus berlanjut maka air yang dimasak melampaui titik didihnya sampai timbul uap panas. Uap ini lah yang digunakan untuk memutar turbin dan generator yang nantinya akan menghasilkan energi listrik.

Secara sederhana, siklus PLTU digambarkan sebagai berikut :

5

Siklus PLTU

1.        Pertama-tama air demin ini berada disebuah tempat bernama Hotwell.

2.        Dari Hotwell, air mengalir menuju Condensate Pump untuk kemudian dipompakan menuju LP Heater (Low Pressure Heater) yang pungsinya untuk menghangatkan tahap pertama. Lokasi hotwell dan condensate pump terletak di lantai paling dasar dari pembangkit atau biasa disebut Ground Floor. Selanjutnya air mengalir masuk ke Deaerator.

3.        Di dearator air akan mengalami proses pelepasan ion-ion mineral yang masih tersisa di air dan tidak diperlukan seperti Oksigen dan lainnya. Bisa pula dikatakan deaerator memiliki pungsi untuk menghilangkan buble/balon yang biasa terdapat pada permukaan air. Agar proses pelepasan ini berlangsung sempurna, suhu air harus memenuhi suhu yang disyaratkan. Oleh karena itulah selama perjalanan menuju Dearator, air mengalamai beberapa proses pemanasan oleh peralatan yang disebut LP Heater. Letak dearator berada di lantai atas (tetapi bukan yang paling atas). Sebagai ilustrasi di PLTU Muara Karang unit 4, dearator terletak di lantai 5  dari 7 lantai yang ada.

4.        Dari dearator, air turun kembali ke Ground Floor. Sesampainya di Ground Floor, air langsung dipompakan oleh Boiler Feed Pump/BFP (Pompa air pengisi) menuju Boiler atau tempat “memasak” air. Bisa dibayangkan Boiler ini seperti drum, tetapi drum berukuran raksasa. Air yang dipompakan ini adalah air yang bertekanan tinggi, karena itu syarat agar uap yang dihasilkan juga bertekanan tinggi. Karena itulah konstruksi PLTU membuat dearator berada di lantai atas dan BFP berada di lantai dasar. Karena dengan meluncurnya air dari ketinggian membuat air menjadi bertekanan tinggi.

5.        Sebelum masuk ke Boiler untuk “direbus”, lagi-lagi air mengalami beberapa proses pemanasan di HP Heater (High Pressure Heater). Setelah itu barulah air masuk boiler yang letaknya berada dilantai atas.

6

6.    Didalam Boiler inilah terjadi proses memasak air untuk menghasilkan uap. Proses ini memerlukan api yang pada umumnya menggunakan batubara sebagai bahan dasar pembakaran dengan dibantu oleh udara dari FD Fan (Force Draft Fan) dan pelumas yang berasal dari Fuel Oil tank.

6.        Bahan bakar dipompakan kedalam boiler melalui Fuel oil Pump. Bahan bakar PLTU bermacam-macam. Ada yang menggunakan minyak, minyak dan gas atau istilahnya dual firing dan batubara.

7.        Sedangkan udara diproduksi oleh Force Draft Fan (FD Fan). FD Fan mengambil udara luar untuk membantu proses pembakaran di boiler. Dalam perjalananya menuju boiler, udara tersebut dinaikkan suhunya oleh air heater (pemanas udara) agar proses pembakaran bisa terjadi di boiler.

8.        Kembali ke siklus air. Setelah terjadi pembakaran, air mulai berubah wujud menjadi uap. Namun uap hasil pembakaran ini belum layak untuk memutar turbin, karena masih berupa uap jenuh atau uap yang masih mengandung kadar air. Kadar air ini berbahaya bagi turbin, karena dengan putaran hingga 3000 rpm, setitik air sanggup untuk membuat sudu-sudu turbin menjadi terkikis.

9.        Untuk menghilangkan kadar air itu, uap jenuh tersebut di keringkan di super heater sehingga uap yang dihasilkan menjadi uap kering. Uap kering ini yang digunakan untuk memutar turbin.

10.    Ketika Turbin berhasil berputar berputar maka secara otomastis generator akan berputar, karena antara turbin dan generator berada pada satu poros. Generator inilah yang menghasilkan energi listrik.

11.    Pada generator terdapat medan magnet raksasa. Perputaran generator menghasilkan beda potensial pada magnet tersebut. Beda potensial inilah cikal bakal energi listrik.

12.    Energi listrik itu dikirimkan ke trafo untuk dirubah tegangannya dan kemudian disalurkan melalui saluran transmisi PLN.

7

13.Uap kering yang digunakan untuk memutar turbin akan turun kembali ke lantai dasar. Uap tersebut mengalami proses kondensasi didalam kondensor sehingga pada akhirnya berubah wujud kembali menjadi air dan masuk kedalam hotwell.

Baca Selengkapnya »

Mengenal Elektronika Daya

Elektronika Daya

Pendahuluan

Disiplin ilmu yang mempelajari penggunaan teknologi elektronika dalam konversi energi (daya) elektrik.

Mengapa energi (daya) elektrik perlu dikonversikan?

• Hampir semua peralatan listrik bekerja kurang efisien atau tidak bisa bekerja pada sumber energi (daya) elektrik yang tersedia.

• Banyak pembangkit energi (daya) elektrik

nonkonvensional mempunyai bentuk yang tidak kompatibel dengan sumber energi (daya) elektrik lainnya.

Sejarah ELektronika daya

          Bermula diperkenalkan penyearah busr mercuri 1900, metal tank, grid-cotrolled vacum tube, ignitron, phanotron dan thyratron semua ini untuk kontrol daya hingga tahun 1950. Tahun  1948 ditemukan transistor silikon , kemudian tahun 1956 ditemukan transistor pnpn triggering yang disebut dengan thyristor  atau silicon controlled rectifier. Tahun 1958 dikembangkan thyristor komercial oleh general electric company.

Devais Semikonduktor daya

1. Power Diodes

2. Thyristors

3. Power Bipolar Junction Transistors (BJTs)

4. Power MOSFETs

5. Insulated-Gate Bipolar Transistors (IGBTs)

     Static Induction transistors (SITs)

Karakter dan simbol beberapa komponen elektronika daya

Baca Selengkapnya »

KWH Meter

        KWH meter merupakan suatu alat ukur yang banyak dipakai baik di lingkungan perumahan, perkantoran maupun industri. Alat ukur ini sudah mengalami perkembangan yang begitu luar biasa dalam beberapa tahun terakhir ini. Pada awalnya, fungsi utama dari KWH meter ialah untuk menghitung pemakaian energi listrik. Dengan perkembangan teknologi yang luar biasa, maka KWH meter berkembang menjadi suatu alat ukur otomatis yang bisa mengirimkan hasil pengukurannya kepaada perusahaan listrik yang bersangkutan.
 Fungsi-fungsi dari bargainser adalah :

•    Pembatas daya yang digunakan oleh pelanggan (sesuai dengan kontrak pemasangan)
•    Mencatat daya yang dipakai oleh konsumen. Karena itu ada yang menyebutnya “kWh Meter” atau “Meteran        Listrik” (kWh : kilowatt hour)
•    Saklar utama pemutus aliran listrik bila terjadi kelebihan pemakaian daya oleh pelanggan, adanya gangguan        hubung singkat dalam instalasi listrik rumah pelanggan atau sengaja dimatikan untuk keperluan perbaikan          instalasi listrik rumah.

BAGIAN – BAGIAN KWH METER
DAN FUNGSINYA
1. Badan (body) terdiri dari :
    a. Bagian atas
    b. Bagian bawah
2. Kumparan arus terdiri dari :
    a. Pada kWh meter 1 phasa kumparan arus 1 set
    b. Pada kWh meter 3 phasa 3 kawat kumparan arus 2 set
    c. Pada kWh meter 3 phasa 4 kawat kumparan 3 set
    Pada kumparan arus dilengkapi dengan kawat tahanan atau lempengan besi yang
    berfungsi sebagai pengatur Cosinus phi (factor kerja)
    Kumparan Tegangan terdiri dari :
    Pada kWh meter 1 phasa
3. Piringan
    Piringan kWh meter ditempatkan dengan dua buah bantalan (atas dan bawah) yang
    digunakan agar piringan kWh meter dapat berputar dengan mendapat gesekan sekecil
    mungkin.
4. Circuit Breaker (MCB) 
    Seperti yang dijelaskan sebelumnya, MCB inilah komponen yang bertugas memutus aliran listrik bila  terjadi pemakaian daya yang berlebihan oleh konsumen atau bila terjadi gangguan hubung singkat dari suatu peralatan listrik di rumah. Pun saat melakukan perbaikan instalasi listrik rumah, komponen ini sebaiknya dimatikan.
5. Meter Listrik (kWh Meter)
    Sebagai penunjuk besarnya daya listrik yang telah digunakan pelanggan. Satuannya dalam kWh                 (kilowatt  hour). Indikatornya terlihat dari angka-angka yang tercatat. Petugas pencatat PLN yang rutin berkunjung tiap bulan selalu mencatat angka-angka ini.
6. Spin Control 
Merupakan sebuah komponen yang bekerja dengan berputar bila terjadi pemakaian daya listrik. Semakin besar daya yang dipakai maka perputaran akan semakin cepat. Besarnya daya pemakaian akan dicatat oleh “meter listrik” dan bila kelebihan akan dibatasi oleh MCB.
7.  Pengaman Listrik (“Sekering” atau “Panel Hubung Bagi”) 
Bagian ini lebih dikenal orang dengan nama “Sekering”. Asalnya dari bahasa Belanda “Zekering”. Dalam bahasa Inggris biasa disebut “Fuse”.
Fungsi utamanya adalah mengamankan instalasi bila terjadi masalah seperti hubung singkat di peralatan listrik dengan cara memutus arus listriknya.
Dalam bagian pengaman listrik ini, instalasi listrik rumah dibagi dalam kelompok atau grup (kadang disebut juga dengan istilah Panel Hubung Bagi). Tujuan paling utama adalahtentu saja faktor keamanan. Apabila ada masalah pada suatu peralatan listrik, misal hubung singkat, maka tidak keseluruhan aliran listrik ke rumah akan terputus. Dan akan lebih mudah mencari bagian dari instalasi listrik tersebut yang bermasalah. Syaratnya tentu saja pemilik rumah harus tahu pembagian grup ini.
Pembagian grup dalam suatu instalasi listrik rumah, dalam hal ini adalah yang paling umum, biasanya per area, misalnya :
•    Antara bagian depan dan bagian belakang rumah.
•    Antara sayap kiri atau sayap kanan rumah.
•    Untuk rumah 2 lantai, bisa dibagi per lantai
•    Antara berbagai macam beban listrik, seperti pompa air, lampu, stop kontak, AC dan lain-lain.

Saat ini ada 2 macam bargainser, yaitu analog dan digital. Model analog masih sangat umum dipakai di perumahan, sedangkan model digital biasanya  lebih digunakan untuk pelanggan PLN pra-bayar (dikenal dengan system pulsa). Untuk system ini, pelanggan hanya perlu membayar terlebih dahulu sejumlah uang kepada PLN (bisa melalui ATM dengan memasukkan kode pelanggan yang diperlukan) dan kemudian mendapatkan kode semacam voucher untuk dimasukkan dalam bargainser tersebut. Persis seperti membeli pulsa pra-bayar. 
Termasuk dalam alat ini adalah sambungan kabel pentanahan (“Arde” atau “Grounding”). Mengenai pentanahan akan dibahas dalam bagian terakhir.
•     Pengaman lebur (“Sekering” atau” Fuse”)
 Box tipe pengaman lebur (Sekering)
Merupakan komponen pengaman listrik yang sifat kerjanya meleburkan kawat yang dipasang didalam komponen tersebut apabila kawat tersebut dilewati dengan arus hubung singkat tertentu. Jenis kawatnya berbeda-beda untuk tiap hantar kawat dengan arus nominal tertentu, misal 2A (Ampere), 4A, 6A dst.
Ada dua jenis dari komponen ini, yaitu tipe kawat lebur dan tipe tombol. Untuk tipe kawat lebur mempunyai prinsip kerja seperti penjelasan di atas dan untuk menormalkan kembali perlu diganti dengan pengaman lebur yang baru. Sedangkan untuk tipe tombol (seperti gambar diatas), bila terjadi masalah hubung singkat maka arus listrik akan terputus dan untuk menormalkan kembali cukup dengan menekan tombol yang besar tersebut. Tombol kecil berfungsi untuk memutus aliran listrik.
Komponen pengaman tipe lebur ini mulai jarang digunakan karena ada kerepotan tersendiri bila putus karena terjadi masalah. Apalagi bila persediaan sekering di rumah tidak ada. Tetapi secara jujur perlu diakui bahwa komponen ini akan bekerja sempurna memutus listrik bila terjadi masalah, asal saja komponen ini original kawatnya tanpa kita rubah sendiri. Berbeda dengan tipe berikut yaitu MCB yang mempunyai fungsi sebagai pemutus arus lsitrik bila kelebihan beban atau terjadi hubung singkat, pengaman lebur hanya berfungsi bila terjadi hubung singkat saja.
•    Pengaman thermal (“MCB” atau “Circuit Breaker”)
 Pengaman tipe MCB
Merupakan komponen listrik yang bekerja dengan system thermal atau panas. Didalamnya terdapat bimetal, dimana bila arus listrik yang mengalir melebihi ukuran tertentu (karena kelebihan beban atau terjadi hubung singkat) dari MCB ini, maka bimetal ini secara mekanis akan memutus aliran listrik dan menggerakkan tuas ke posisi “OFF”. Untuk menormalkan kembali sangat mudah, hanya dengan mengembalikan tuas ke posisi “ON”.
Jenis ini lebih banyak digunakan di instalasi listrik rumah. Hanya saja komponen ini punya kelemahan, yaitu bila secara mekanis ada masalah maka MCB ini tidak akan bekerja. Karena itulah perlu memilih MCB dengan kualitas baik dan bukan melulu yang paling murah.
Hal lain yang perlu diperhatikan adalah, mulai dari bagian Pengaman listrik inilah menjadi tanggung jawab pelanggan. Bagian ini sangat “customized”, sesuai dengan permintaan pelanggan dan dipasang oleh instalatir listrik bersamaan dengan bagian instalasi listrik lainnya. Bila terjadi masalah pada bagian ini, pelanggan bisa menghubungi instalatir listrik tersebut atau petugas PLN pun masih bisa membantu bila kondisi darurat seperti malam hari.
Dalam beberapa proyek pemasangan instalasi listrik rumah, instalatir listrik kadangkala membuat terminal kabel pentanahan atau arde tersambung dalam box pengaman ini. Sehingga kabel pentanahan dari bargainser PLN akan dihubungkan di terminal ini.

Baca Selengkapnya »