Diktat Scd

8/20/2019 Diktat Scd

1/109

DRAFT BUKU AJAR

SISTEM CATU DAYA

2015

Mata Kuliah : Sistem Catu Daya ELG2A3

Prodi / Fakultas : Teknik Elektro/ Fakultas Teknik Elektro

Tim Dosen :Ketua (PJ) Efri Suhartono

Anggota 1 Ekki Kurniawan

Anggota 2 Kharisma Bani Adam

Hibah Dikelola OlehBagian Pengembangan Pembelajaran

Gedung Bangkit (LC), Lantai 5Telp. +6222 – 7564108 Ext. 2271

[email protected]

mailto:[email protected]:[email protected]


2/109


3/109

DIKTAT KULIAH SISTEM CATU DAYA

ii

KATA PENGANTAR

Mata kuliah SISTEM CATU DAYA (SCD) merupakan mata kuliah wajib

pada Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro Universitas Telkom yang

diberikan pada mahasiswa tingkat kedua. Mata kuliah ini sangat penting untuk bekal nantinya jika berkecimpung di dunia industry/manufaktur. Buku referensi

yang berbahasa Indonesia masih sangat kurang. Pada saat ini di Prodi Teknik

Elektro belum tersedia diktat untuk mata kuliah SCD dengan demikian

pembuatannya menjadi sangat penting dan mendesak.

Pelaksanaan kuliah hanya dilakukan melalui tatap muka di kelas, padahal

seharusnya ada praktikum tersendiri yang dapat menunjang perkuliahan. Di akhir

perkuliahan mahasiswa diharapkan dapat mengerjakan Tugas Besar (TuBes).

Tubes yang terdiri dari pembuatan alat-konverter elektronika daya beserta jurnal

atau paper yang harus dipresentasikan di hadapan mahasiswa lainnya. Karena hal-

hal tersebut maka DIKTAT KULIAH Sistem Catu Daya akan sangat membantu

meningkatkan pemahaman mahasiswa pada materi yang diajarkan sekaligusmembantu dosen pengampu untuk melakukan evaluasi keberhasilan perkuliahan.

Dalam rangka menyongsong persiapan Universitas Telkom menuju World

class university, diktat SCD akan dilengkapi dengan pengayaan dwibahasa

(bilingual enrichment English-Indonesia). Pengayaan bilinguan ini sangat

bermanfaat buat mahasiswa agar dapat meningkatkan kemampuannya dalam

berbahasa Inggris, baik aktif maupun pasif


4/109


iii

Syllabus dan SAP Sistem Catu Daya :

Pengenalan silabus, SAP

dan aturan perkuliahan;

Pengenalan Sistem

Kelistrikan secara umum

Pengenalan silabus, SAP dan aturan

perkuliahan;

Sistem Kelistrikan (Pembangkit,

Transmisi, Distribusi, Beban)

Dasar listrik Sumber Tegangan dan Arus DC ,

Sumber Tegangan dan Arus AC

Fasor, Sistem tiga fasa

Generator Listrik Prinsip kerja generator AC/DC

pengaturan tegangan dan frekuensi

generator

Pembangkit Listrik PLTA

Struktur, prinsip kerja, pertimbangan

teknis

Pembangkit Listrik PLTG, PLTU, PLTGU,PLTD


teknis

Pembangkit listrik baru &

terbarukan

PLTS, PLTAngin, PLTPb,PLTN


teknis

Transmisi dan Distribusi Transmisi, Distribusi, Gardu dan

Konsumen

Gambar & Instalasi listrik Simbol/lambang pada gambar

instalasi dengan single line diagram

dan wired diagram.Pengelompokan

Beban PLN, instalasi tegangan

rendah

Catu Daya tidak Teputus Sistem catu daya unbreakable/ tidak

terputus, Genset, kerja pararel

Genset dan PLN,Automatic tranfer


5/109


iv

switch/Over Change Switch (

ATS/OCS )

Catu Daya tidak Teputus UPS (Uninterruptable Power

Supply)

Batere Batere; jenis, kapasitas, pengujian

dan perawatan

Sistem Proteksi beban lebih Circuit Breaker

(MCB,MCCB,ACB,NFB)

Proteksi terhadap

petir,Grounding dan

Bounding

Karakteristik Petir, Sistem

Proteksi eksternal dan internal,

Grounding dan Bounding


6/109


v

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................. i

KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii

SILABUS ............................................................................................................... iii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... v

BAB I BAB I DASAR DASAR LISTRIK ............................................................. 1

BAB II PENGENALAN SISTEM KELISTRIKAN SECARA UMUM ................ 8

BAB III GENERATOR DC dan AC .................................................................... 13

BAB IV ENERGI TERBARUKAN PLTA dan PLTD, PLTU, PLTG, PLTGU . 23

BAB V PEMBANGKIT LISTRIK BARU TERBARUKAN :PLTS, PLTN,

PLTPB ................................................................................................................... 41

BAB VI SALURAN TRANSMISI, DISTRIBUSI, GARDU INDUK, DAN

KONSUMEN ........................................................................................................ 49

BAB VII SISTEM INSTALASI DENGAN SINGLE LINE DIAGRAM, WIRED

DIAGRAM DAN PENGELOMPOKAN BEBAN LISTRIK............................... 58

BAB VIII CATU DAYA TIDAK TEPUTUS ...................................................... 68

BAB IX BATERAI : JENIS, KAPASITAS, PENGUJIAN DAN PERAWATAN

............................................................................................................................... 74

BAB X SISTEM PROTEKSI EKSTERNAL – INTERNAL ............................... 91


7/109


vi


8/109

BAB I DASAR DASAR LISTRIK

1

BAB I DASAR DASAR LISTRIK,

TEGANGAN DAN ARUS DC dan AC, KONSEP FASOR,

SISTEM SATU DAN TIGA FASA

1.1 Sumber tegangan dan sumber arus DC

Pada system tenaga listrik sumber catu daya dibagi menjadi beberapa jenis. Ditinjau dari

polaritas potensialnya, sumber dibagi menjadi menjadi dua :direct current (DC), dan

alternate current (AC) [1]. Tegangan DC mempunyai polaritas tegangan yang tidak

berubah.Contoh sumber-sumber tegangan DC seperti tampak pada gambar 1.1 antara lain

1. Baterai

2. Generator DC

3. Photovoltaic (PV)

Gambar 1.1.Berbagai macam sumber DC

1.1.1 Bentuk Sumber DC

Sumber DC dapat digambarkan dengan sumber yang polaritasnya sama, sehingga

dalam kartesius kita dapat mengetahui bahwa tegangan tersebut merupakan tegangan

DC dengan melihat, apakah ada tegangan yang berubah polaritas (melintasi sumbu x).

Tampak pada Gambar 1.2. bererapa jenis tegangan yang berbeda bentuk tegangannya.

Kesemua tegangan pada grafik tersebut merupakan tegangan DC karena tidak ada

beda polaritas pada ketiga tegangan [1].

Vdc

V (Volt)

t (detik)

Vdc

V (Volt)

t (detik)

Tujuan Pembelajaran :-

Memahami Dasar dasar listrik, sumber sumber listrik AC, DC.

- Memahami konsep fasor, sistem satu dan tiga fasa


9/109


2

Vdc

V (Volt)

t (detik)

Gambar 1.2.Bentuk tegangan DC

1.2 Sumber tegangan dan sumber arus AC

Tegangan AC mempunyai polaritas tegangan yang tidak berubah. Contoh sumber-

sumber tegangan AC seperti tampak pada Gambar 1.3.antara lain :

1. Generator AC

2.

Inverter

Gambar 1.3. Inverter sebagai penghasil tegangan AC

1.2.1 BentukTegangan/ArusSumber AC

Sumber AC dapat digambarkan dengan sumber yang polaritasnya yang berubah secara periodik, sehingga dalam kartesius kita dapat mengetahui bahwa tegangan tersebut

merupakan tegangan DC dengan melihat, apakah ada tegangan yang berubah polaritas

(melintasi sumbu x).Tampak pada Gambar 1.4.grafik tegangan AC[1].

Gambar 1.4.Bentuktegangan AC


10/109


3

1.3 Fasor sumber tegangan dan sumber arus

Phasor adalah bilangan kompleks yang merepresentasikan besaran atau magnitude dan

phasa gelombang sinusoidal. Sebuah rangkaian yang dapat dijelaskan dengan

menggunakan fasor disebut berada dalam wawasan frekuensi (frequency domain). Fasor

dapat digunakan untuk mempermudah pembacaan pada sistem AC. Fasor merupakan

vector yang mempunyai besaran dan arah (sudut). Besaran pada fasor tegangan/arus

merupakan besaran RMS ( Root Mean Square). Aturan aturan penulisan fasor pada sistem

AC antara lain [2].

1. Tegangan sebagai acuan utama, sumber tegangan memiliki sudut 0 pada sitem AC.

2. Arus mengacu terhadap tegangan. Arus dituliskan sebagai vector dan arah yang

mengacu pada tegangan

Sebagai contoh,

V(t) = Vm cos(ωt+θ) dalam domain waktu

Notasi phasornya :

* Polar : V = Vm< θ

* Rektangular : V = Vm cos θ + j Vm sin θ

* Eksponensial : V = Vmejθ

Gambar 1.5 Bentuk fasor dari tegangan AC

1.4

Sistem tiga fasa

Sistem tiga fasa merupakan sitem kelistrikan AC yang digunakan saatini.Listrik AC

digunakan karena memiliki beberapa kelebihan antaralain.

• Listrik AC mudah untuk diubah nilai tegangannya dengan bantuan transformator.

Transmisi listrik harus menggunakan tegangan yang sangat tinggi agar rugi-

rugirendah. Untuk distribusi dan pemakaian tegangan diturunkan kembali

menggunakan trafo. Trafo bekerja untuk tegangan AC tidakbisa DC

•

Mesin listrik memerlukan catudaya AC


11/109


4

•

Kemungkinan terjadinya kegagalan tegangan tinggi pada tegangan AC lebih rendah

disbanding tegangan DC. Hal inidikarenakan proses electron avalance yang berhenti,

karena polaritas berubah[2].

Gambar 1.5 SistemTigaFasa

Daya listrik yang dibangkitkan pada pembangkit adalah fasa banyak dengan frekuensi 50 Hz

atau 60 Hz. Penggunaan tiga fasa memiliki beberapa keuntungan:

1. Daya sesaat yang dikirimkan kebebanakan “melonjak tinggi”pada sistem 1 fasa. Pada

Sistem tiga fasa daya yang dikirimkan lebih “stabil/ steady” (ingat mesin mobil

dengan multi silinder).

2. Pada system tiga fasa, untuk mengirimkan daya yang sama, ukuran konduktor/ kabel

dan komponen lainnya lebih kecil disbanding dengan menggunakan 1 fasa. Selain itu,

tiga fasa juga menghasilkan medan putar untuk menggerakkan mesin listrik.

Gambar 1.6 SistemTigaFasa Y dan bentuk fasornya

Masing masing fasa mempunyai magnitude rms yang sama dan mempunyai perbedaan fasa

120o

. Van dipilih secara sembarang sebagai fasor referensi.Urutan fasor tegangan pada gambar

di atas adalah positif (abc). Jika urutan dibalik menjadi acb, maka urutannya adalah negatif.


12/109


5

Urutan ini hanya masalah pelabelan/ konvensi. Pada gambar 1.5 diatas urutan fasa tampak

berkebalikan, tetapi sebenarnya urutan fasa pada gambar adalah sama. Kedua urutan tampak

berbeda karena tinjauan tegangan yang dipakai berbeda, pada gambar kiri menggunakan Van,

sedangkan gambar kanan, menggunakanVna.[2].

1.5 Sistem satu fasa tiga kawat

Gambar 1.7 Sistem satu fasa tiga kawat.

Sistem satu fasa tiga kawat terdiri dari tiga konduktor, yang salah satu konduktornya

merupakan kawat netral. Padabeban yang seimbang, tidak ada arus pada kawat netral, maka

netral dapat dihilangkan dari rangkaian karena tidak mempengaruhi KVL maupun KCL.

Apabila garis A maupun B bukan konduktor sempurna tetapi mempunyai impedansi yang

sama Z2, arus netral InN tetap 0. Bila beban tidak sama/ tidak seimbang, maka arus netral 0.

1.4.1 Sistem tiga fasa empat kawat

Gambar 1.8 Sistem 3 fasa Y - Y

Wye-wye :Sumber dan beban terhubung dengan struktur wye (Y). Seimbang/ balanced =

Sumber mempunyai tegangan fasa yang sama dan beban tiap fasa sama ZP. Arus netral = 0.

Arus salurana A, bB dan cC adalah arus fasa Ip = IL [2].


13/109


6

Soal latihan :

1. Jika arus 1 A mengalir searah jarum jam maka berapa banyakkah elektron yang

mengalir berlawanan arah jarum jam ? Anggap muatan elektron adalah -1,6 X 10-19

Coulomb.

2. Sebuah sumber tegangan searah dibebani dengan resistor R ternyata mengalir arus

50 mA. Kemudian beban diganti dengan resistor 50 ohm dan arus yang mengalir 0,1

A. Berapakah nilai dari R dan besar sumber tegangan?

3.

Berapa Watt kah daya listrik yang diserap oleh R pada soal no 2?

4. Berapa Joule kah energi yang diserap oleh resistor 50 Ohm selama 5 menit pada soal

no 2?

5. Suatu sumber tegangan bolak-balik :

220√2 Cos 100 πt (Volt), diberi beban Z dan ternyata arus yang mengalir adalah 2√2Cos (100 πt - π/6) (Amp). Berapakah nilai yang terukur oleh voltmeter AC (ituadalah nilai RMS atau nilai efektif) dan nilai yang terukur oleh Amperemeter AC

(nilai RMS/efektif) jika dipasangkan pada rangkaian tersebut?

6. Berapakah beda fasa antara arus dan tegangan pada rangkaian tersebut dan berapakah

faktor dayanya?

7.

Dari beda fasa tersebut apakah beban Z bersifat resistif murni atau resistif dan

induktif atau resistif dan kapasitif?

8.

Berapa daya semu, daya nyata, daya reaktif pada beban tersebut?

9. Gambarkan segitiga dayanya!

10. Jelaskan apa bedanya listrik 3 fasa dengan 1 fasa?


14/109


7

Daftar Pustaka

[1] R. Prasad, Fundamentals of Electrical Engineering: Prentice-Hall of India (Private), Limited,

2005.

[2] Power System Analysis: McGraw-Hill Education Pvt Limited, 2003.


15/109


16/109

BAB II PENGENALAN SISTEM KELISTRIKAN SECARA UMUM

SISTEM KELISTRIKAN (PEMBANGKIT, TRANSMISI, DISTRIBUSI, BEBAN)

9

Gambar 2.1.Kondisi Kelistrikan di Indonesia

2.1 Penyaluran (Transmisi) TenagaListrik

Proses dan cara menyalurkan energi listrik pada jarak yang berjauhan dari satu tempat

ke tempat lainnya (dari pembangkit listrik ke gardu induk dan dari satu gardu induk ke gardu

induk lainnya), yang terdiri dari konduktor yang direntangkan antara tiang-tiang (tower),

melalui isolator-isolator, dengan system tegangan tinggi/ ekstra tinggi. Ruang lingkupnya

dimulai dari GarduInduk di Pembangkitan sampai dengan Gardu Induk (sisi primer) yang ada pusat-pusat beban.

Gambar 2.2. Sistem penyaluran tegangan tinggi


17/109



10

Besaran tegangan : 66 KV, 70 KV, 132 KV, 150 KV, 245 KV, 275 KV, 350 KV, 500

KV, 1.100 KV, 1300 KV, 1.500 KV, dan lain-lain

Jenis arus :arus searah (DC) dan arus bolak-balik (AC).

Jenis dan ruang lingkup penyaluran : o Saluran udara (Overhead Line).

o Saluran bawah tanah (Underground Cable).

o Saluran kabel bawah laut (Sub Marine Cable).

o Gardu IndukTegangan Ultra Tinggi.

o Gardu IndukTeganganEkstraTinggi.

o Gardu Induk.

o Gardu Hubung.

o Pusat Pengatur Beban.

o

Unit Pengatur Beban.Sedangkan di Indonesia sendiri system transmisi yang biasa dipakai sebagai berikut.

o Besaran tegangan : 70 KV, 150 KV, 275 KV dan 500 KV.

o Jenis arus :arusbolak-balik (AC).

Jenis dan ruang lingkup penyaluran :

o Saluran UdaraTeganganTinggi (SUTT).

o Saluran Kabel Tanah TeganganTinggi (SKTT).

o Saluran Kabel Bawah LautTeganganTinggi (Sub Marine Cable).

o SaluranUdaraTegangan EkstraTinggi (SUTET).

o

GarduInduk (GI).

o Gardu Induk Tegangan EkstraTinggi (GITET).

o PusatPengatur Beban (UPB).

o Unit Pengatur Beban.

Sistem interkoneksi (Interconnection System) :

o Telah terpasang di PulauJawa-Madura-Bali (Jamali) danPulau Sumatera.

o Sebagian daerah di Sumatera masih terjadi bottle neck.


18/109



11

2.2 Distribusi Tenaga Listrik

Distribusi tenaga listrik merupakan proses pembagian, pengiriman, pendistribusian ,atau

pengiriman energi listrik dari instalasi penyediaan (pemasok) ke instalasi pemanfaatan

(pelanggan). Merupakan sub system tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan

pelanggan, karena catu daya pada pusat-pusat beban (pelanggan) dilayani langsung melalui

jaringan distribusi. Ruang lingkup distribusi tenaga listrik dimulai dari sisi sekunder trafo

tenaga di Gardu Induk sampai dengan Alat Pembatas dan Pengukur (APP) antara lain.

Jaringan distribusi tegangan rendah, untuk melayani :

1. Pelanggan rumah tangga (instalasi domestik).

2. Pelanggan bisnis, social dan publik (instalasi bangunan/non domestik) dengan daya

sampai dengan 197 KVA.

Jaring distribusi tegangan menengah (20 KV), untuk melayani :

1.

Pelanggan bisnis, social dan publik (instalasi bangunan/non domestik) dengan daya di

atas 197 KVA sampai dengan 30 MVA.

2.

Pelanggan industri (instalasi industri), dengan daya di atas 197 KVA sampai dengan 30

MVA.

Jaringan distribusi tegangan tegangan tinggi (70 KV, 150 KV), untuk melayani :

1. Pelanggan industri (instalasi industri), dengan daya di atas 30 MVA.

Sistem jaringan :

1. Radial.

2. Loop.

3. Spindle.

4. Mesh/Grid

Gardu distribusi :

1. Gardu trafo tiang type portal.

2.

Gardu trafo tiang type cantol.3. Gardu beton

4. Gardu kiosk (Metal Clad).

Ruang lingkup :

1.

Saluran udara tegangan menengah (SUTM) 20 KV.

2. Saluran kabel tanah tegangan menengah (SKTM) 20 KV.

3.

Saluran kabel bawah air sungai/laut 20 KV.

4. Saluran udara tegangan rendah (SUTR) 220 Volt.


19/109



12

1.

Saluran kabel tanah tegangan rendah (SKTR) 220 Volt.

2. Gardu Distribusi.

3. Saluran luar pelayanan/Saluran masuk pelayanan Sambungan rumah (SLP/SMP/SR).

4.

Alat pembatas dan pengukur (APP).

Soal-soal latihan :

1. Gambarkan Sistem kelistrikan di Indonesia mulai dari pembangkit listrik sampai ke

pelanggan (beban).

2. Jelaskan kenapa rugi-rugi energi listrik akan lebih kecil jika listrik ditransmisikan

dengan saluran tegangan tinggi ?

3. Jelaskan kenapa diameter penampang kabel transmisi akan lebih kecil jika arus

transmisi semakin kecil!

4. Apakah yang dimaksud dengan SUTT, SUTET, SUTUT dan Tegangan Menengah

serta Tegangan Rendah?

5.

Di sisi mana saja penggolongan pada no 4 berada di sistem kelistrikan?

6. Mengapa transmisi tenaga listrik menggunakan AC, tidak DC?

7. Apakah gunanya Trafo Step Up dan trafo Step Down dalam sistem kelistrikan?

8.

Di sisi mana saja masing-masing trafo itu digunakan?

9. Apakah yang dimaksud dengan sistem interkoneksi ?

10. Apa saja manfaat sistem interkoneksi? Berikan contoh kasus sitem Jawa-Bali


20/109

BAB II Generator DC dan AC

13

BAB III Generator DC dan AC

3.1 Generator DC

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi

mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus searah (Direct Current).

Gambar 3.1. Mesin DC sederhana

Generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent atau non permanen berupa

gulungan sebagai stator, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter

eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. Generator DC

terdiri dua bagian, yaitu stator (bagian mesin DC yang diam) dan rotor (bagian mesin DC

yang berputar).

Bagian stator terdiri dari:

a.

rangka motor

b. belitan stator

c. sikat arang

d. bearing dan terminal box.

Rotor terdiri dari:

a.

Komutator

b. belitan rotor

c.

kipas rotor dan poros rotor

Tujuan Pembelajaran :

-

Mengetahui jenis-jenis generator,- Mengetahui bagian-bagian generator,

-

Memahami metode pengaturan frekuensi dan tegangan pada generator.


21/109


14

Belitan rotor (jangkar) dengan luas A berada ditengah-tengah medan magnet B.

Rotor akan menerima fluks sebesar

Dimana θ = Sudut antara vektor B dengan vektor pPermukaan A.

Ketika rotor diputar dengan kec putar ω maka

rotor akan menerima fluks sebesar

Yang nilainya berubah ubah. Menurut hukum Lenz dan Faraday, akan timbul ggl induksi

diujung rotor (komutator) sebesar

Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:

sinind d

e N NBA t dt


22/109


15

3.1.1. Prinsip Kerja Generator DC

Pada penggunaan cicin seret, jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slipring berupa

dua cincin (ini disebut cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 3.2. (1), maka dihasilkan

listrik AC berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu

cincin Gambar 3.2. (2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua

gelombang positip. Pada Gambar 3.3. digambarkan sebuah generator DC pada setiap langkah

dalam satu putaran.

Gambar 3.2. Tegangan Generator (1) tanpa komutator, (2) Dengan komutator

Gambar 3.3. Grafik Tegangan generator DC terhadap putaran


23/109


16

3.1.2. Penguatan Generator DC

Gambar 3.4. Jenis Generator DC menurut sumber penguatan (eksitasi)

Ditinjau dari jenis sumber penguatan,, generator DC dibagi menjadi beberapa bagian seperti

tampak pada Gambar 3.4. antara lain :

1.

Generator DC Penguat terpisah2. Penguatan Sendiri, terdiri dari :

1. Penguatan Seri

2. Penguatan Shunt

3. Penguatan Kompon

3.1.2.1. Generator DC Penguatan Terpisah

Generator DC penguat terpisah mempunyai sistem penguatan atau eksitasi yang diperoleh

dari catu daya luar seperti pada Gambar 3.5. :

Gambar 3.5. Generator dengan penguat terpisah


24/109


17

Persamaan arus dan tegangan pada generator menjadi :

Ia=i

Persamaan tegangan :

V = Ea + Ia.Ra + 2Vsik

dengan :

V : Tegangan jepit (volt)

Ea : GGL lawan (volt)

Ia : Arus jangkar (Ampere)

Ra : Tahanan lilitan jangkar (Ohm)

Im : Arus penguat terpisah(Ampere)

Rm: Tahanan penguat terpisah (Ohm)

Vsik : drop tegangan pada sikat

3.1.2.2. Generator DC Penguatan Seri

Generator DC penguat seri mempunyai sistem penguatan atau eksitasi yang dihubungkan seri

dengan belitan generator DC. Generaotr jenis ini, harus bekerja dalam keadaan berbeban,

karena, ketika generator bekerja tanpa beban, maka arus penguatan menjadi nol. Skema

generator DC penguat seri tampak pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Generator DC penguat seri

Persamaan Rangkaian :

Ia=IL

Eg = Ia(Ra+Rs)+2Vsik +VL

Pin =Eg x Ia sedngkan Pout = VL x IL


25/109


18

3.1.2.3. Generator DC Shunt

Generator DC penguat seri mempunyai sistem penguatan atau eksitasi yang dihubungkan

paralel dengan belitan generator DC. Generaotr jenis ini, tidak boleh bekerja dalam keadaan

overload, karena, ketika generator mengalami penurunan tegangan, maka arus penguatan

menjadi menurun, sehingga penurunan tegangan akan tinggi. Skema generator DC penguat

shunt tampak pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7. Generator DC shunt

Persamaan arus :

I = Ia + Ish

Rsh = V / Ish


V = Ea + Ia.Ra + 2Vsik

V = Ish . Rsh

dengan :

Rsh = Tahanan penguat shunt

Ish = Arus penguat shunt

Vsik = Tegangan pada kedua sikat

3.1.2.3. Generator DC Shunt

Generator DC penguat kompon mempunyai sistem penguatan atau eksitasi yang dihubungkan

parallel dan seri dengan belitan generator DC. Generaotr jenis ini, menggabungkan sistem

penguatan generator shunt dan seri untuk untuk mengatasi kekurangan generator penguatan

seri dan penguatan parallel.. Skema generator DC penguat kompon tampak pada Gambar 3.7.


26/109


19

Gambar 3.8. Generator DC Kompon

Sifatnya diantara penguat seri dan Shunt Nilai kompon tergantung pada jumlah lilitan seri

yang dililitkan pada inti kutub.

Kompon pendek :

Persamaan Arus :

I = Is = Ia + Ish

Rsh = Vsh/Ish


V = Ea + Ia.Ra + Is.Rs + 2Vsik

Vsh = V – Is.Rs Dimana :

Vsh = Tegangan pada lilitan penguat shunt

Kompon Panjang :

Vf = If . Rf atau Vf = Eg – 2Vsik – Ia (Ra + Rse) atau Vt = VL

Ia = Ir + IL

Eg = VL + 2Vsik +Ia (Ra +Rse)

3.1.3. Precent of regulation

Percen of regulation (regulasi tegangan) merupakan parameter yang sering dipakai untuk

menengetahui kualitas dari generator. Semakin kecil nilai presentase regulasi tegangan, maka

semakin baik kualitas generator.


27/109


20

3.2. Generator AC

Generator AC adalah generator listrik yang menghasilkan tegangan bolak balik (alternating

current= AC). Berdasarkan prinsip kerjanya maka, generator AC yang banyak di jumpai

adalah antara lain :

1. Mesin Serempak

2. Mesin tak serempak

3. Mesin komulator

Pada mesin listrik dua kutub (satu pasang kutub) seperti gambar (a dengan besarnya tegangan

terinduksi terlihat pada gambar (b) di bawah ini.

(a)

(b)

Gambar 3.9.

( )Re 100

E L EfL PercentOf gulation x

EfL

100440

)440462( x

V V

100440

)22( x

V


28/109


21

3.2.1. medan putar

Medan magnet berputar dihasilkan oleh sebuah belitan tiga fasa sebagaimana terdapat

pada kumparan jangkar (pada stator) mesin serempak ataupun mesin tak serempak.

Gambar 3.10 Illustrasi medan putar dalam mesin AC

3.2.2. Prinsip dasar Operasi

Generator sinkron bekerja berdasarkan hokum faraday. Perubahan fuks yang disebabkan

perputaran mekanis generator menyebabkan terjadinya potensial listrik. Potensial listrik yang

terhubung dengan beban menyebabkan adanya arus yang mengalir pada beban. Generator

sinkron ditinjau dari letak kumparan jangkar dan medan terbagi menjadi dua tipe. Tipe

pertama memiliki kumparan medan yang tidak bergerak yang terletak pada stator. Tipe ke

dua mempunyai kumparan medan bergerak yang terletak pada rotor.

Gambar 3.11. Generator AC rotor jangkar (kiri) dan stator jangkar (kanan)


29/109


22

3.2.2. Frekuensi

Frekuensi yang digunakan sistem kelistrikan di berbagai Negara berbeda satu dengan

yang lain. Terdapat negara yang menggunakan frekuensi listrik 50 Hz(seperti indonesia)

dan 60 Hz (seperti amerika, inggris). Apabila jumlah kutub magnet dinyatakan P dan

kecepatan putar rotor n (rpm) maka frekuensi listrik yang timbul

f = (n x P) / 120

Gambar 3. Generator sinkron 2 kutub (a) dan 4 kutub (b)


30/109

BAB IV ENERGI TERBARUKAN PLTA dan PLTD, PLTU, PLTG, PLTGU

23

BAB IV PEMBANGKIT LISTRIK ENERGI TERBARUKAN- RENEWABLE

(PLTA dan PLTD, PLTU, PLTG, PLTGU)

4.1. Pembangkit Listrik Tenaga Air

PLTA adalah pembangkit listrik yang mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air

untuk menghasilkan energi listrik.Aliran air dimanfaatkan dan diubah menjadi energi listrik

melalui putaran turbin dan generator. Dari jenis air yang dimanfaatkan sebagai penggerak

turbin, PLTA dibagi beberapa jenis. PLTA yang memanfaatkan ketinggian air terjun

digolongkan sebagai berikut:

1. PLTA jenis terusan air (water way)

2. PLTA jenis DAM/bendungan

3. PLTA jenis terusan dan DAM (campuran)

PLTA yang memanfaatkan Aliran Sungai digolongkan sbb:

1.

PLTA jenis aliran sungai langsung (run of river)

2. PLTA dengan kolam pengatur

3. PLTA jenis waduk (reservoir)

4. PLTA jenis pompa (pumped storage)

5. PLTA Hydroseries

Gambar 3.1.Pembangkit Listrik Tenaga Air


- Mengetahui mengerti prinsip kerja dari suatu PLTA dan pembangkit listrik tenaga

air lainnya seperti PLTM), PLTD, PLTU, PLTG

- Mengerti bagian-bagian blok system dari suatu PLTA, PLTM, PLTU, PLTD,

-


31/109


24

PLTA bekerja dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.Air dialirkan melalui

pintu air yang sudah diatur untuk mendapatkan debit air yang diinginkan.Aliran air ini akan

melewati pipa pesat dan mengakibatkan tekanan air meningkat.Air dari pipa pesat kemudian

akan menabrak baling-baling turbin sehingga turbin dapat berputar.Putaran turbin yang

terhubung dengan poros akan membuat rotor generator juga ikut berputar.Generator yang

berputar menyebabkan terjadinya perubahan medan magnet diantara stator dan rotor

sehingga akan terjadi ggl (aliran elektron).Listrik yang dihasilkan generator akan dialirkan ke

transformator step up.

4.1.2. Perhitungan daya pada PLTA

Daya yang dihasilkan oleh Generator pada PLTA, akan tergantung juga keluaran

daya yang dihasilkan oleh kapasitas turbin airnya. Seperti pada gambar berikut,

Gambar 4.1. Hubungan turbin dengan generator pada PLTA

Pada PLTA turbin biasanya terhubung dengan generator. Besar listrik yang dihasilkan

dinyatakan sbb:

…………………………………..(4.1)

Dengan :

ηT = efisiensi turbin

ηG = efisiensi generator

Q = debit aliran air (m3/detik)

H = tinggi jatuh air (m)

Semakin tinggi suatu bendungan, semakin tinggi air jatuh, maka semakin besar daya

listrik yang dihasilkan (hubungannya linier).

Semakin banyak air yang jatuh menyebabkan turbin akan menghasilkan tenaga yang

lebih banyak. Tenaga juga berbanding lurus dengan aliran sungai. Dua kali sungai lebih

G9,81 .............................T T P QH kw


32/109


25

besar dalam mengalirkan air akan menghasilkan dua kali lebih banyak energi. g langsung

dengan generator seperti terlihat dalam Gambar 4.1.

4.1.3. Keuntungan dan kerugian PLTA

Pembangunan PLTA memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan.PLTA relatif tidak

menimbulkan kerusakan lingkungan.Tidak memerlukan bahan bakar.Operasi dan

perawatannya relatif lebih mudah.Pengembangan suatu PLTA dengan memanfaatkan aliran

sungai akan memberikan manfaat atau keuntungan dari segi lainnya, seperti pariwisata,

perikanan, persediaan air bersih/minum, irigasi, dan pengendalian banjir.

Disisi lain, PLTA membutuhkan inventasi awal yang besar karena butuh lahan yang

luas dan biaya besar untuk pembangunan waduk. Persiapan memerlukan waktu yang relatif

lama PLTA sangat bergantung pada ketersediaan air sungai, sehingga harus tetap menjaga

tangkapan air


33/109


26

4.2. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ialah pembangkit listrik yang

menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover), yang berfungsi

menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator.

Gambar 4.3. Bagian-bagian PLTD

Keterangan Gambar 4.3. :

1.

Tangki penyimpanan bahan bakar

2. Penyaring bahan bakar

3.

Tangki penyimpanan bahan bakar sementara (bahan bakar yang disaring)

4.

Pengabut.

5. Mesin diesel.

6. Turbo charger

7.

Penyaring gas pembuangan

8. Tempat pembuangan gas (bahan bakar yang disaring)

9. Generator.

10.

Trafo.

11. Saluran transmisi.

4.2.1. Prinsip kerja PLTD

Bahan bakar di dalam tangki penyimpanan bahan bakar dipompakan ke dalam tangki

penyimpanan sementara (daily tank) namun sebelumnya disaring terlebih dahulu.Bahan bakar

dari daily tank dipompakan ke Pengabut (nozzel), dan di sini bahan bakar dinaikan

temperaturnya hingga manjadi kabut.Udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi


34/109


27

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 4.4. Mesin Diesel

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 jadi gerak rotasi

oleh poros engkol (crank shaft). Dan gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak

bolak-balik torak pada langkah kompresi.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).

4.2.2. Pemeliharaan PLTD

Pemeliharaan terencana yang terdiri dari :

4.2.2.1. Preventif Maintenance

Preventif Maintenance adalah perawatan yang dilakukan secara berkala dalam rangka

mencegah terjadinya kerusakan dengan melakukan pengecekan, penggantian, overhaul

pada sistem interval waktu yang ditentukan.


35/109


28

2. Pemeliharaan Periodik

a.Pemeliharaan Periodik, terdiri atas :Top Overhaul (TO 6000 jam)

Pekerjaan – pekerjaan yang dilakukan pada TOP Overhaul meliputi pemeriksaan pada

seluruh bagian-bagian unit yang antara lain :

1. Pemeriksaan semua kepala silinder dan komponen yang lainnya.

2. Pemeriksaan dan pengukuran satu bantalan dan bantalan luncuran (metal) atau sesuai

buku manual pabrikan.

3.

Pembersihan generator

4. Pemeriksaan peralatan listrik

5. Pemeriksaan perawat pendingin cooler dan inter cooler

6. Pemeriksaan cairan peredam getaran (vibration damper)

7. Pemeriksaan Turbocharger (overhaul jika diperlukan pada saatnya)

8. Pengetasan kemampuan mesin

4.2.2.2. Pemeliharaan Periodik Rutin

Pemeliharaan periodik rutin yaitu pemeliharaan kecil yang dilakukan dalam tahun

anggaran yang bersangkutan.

Service

Pemeliharaan rutin jangka pendek meliputi pekerjaan melumasi, membersihkan,

mengganti, dan menambah minyak pelumas atau bahan bakar kimia.Hal ini biasanya sudah

di beritahukan oleh pabrik pembuat mesin. Misalnya sebagai berikut :

• PO (8-20) jam

• P1 ( 100-150 ) jam

• P2 ( 200-300 ) jam

• Inspeksi

Pemeliharaan rutin dengan jangka waktu yang lebih panjang.Kegiatan ini juga

biasanya diberitahukan oleh pabrik pembuat misalnya :

P3 (400-600) jam

Memeriksa peralatan-peralatan, bekerja dengan baik

Memperbaiki komponen-komponen yang terjadi kerusakan

Memeriksa tekanan, temperatur, dan gas asap

Memeriksa sistem pelumasan bekerja dengan baik

P4 (1200-1800) jam

P5 ( 2400-3600 ) jam


36/109


29

4.3. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) adalah pembangkit listrik yang

memanfaatkan energi panas dari uap (steam) untuk memutar turbin sehingga dapat digunakan

untuk membangkitkan energi listrik melalui generator.

Steam yang dibangkitkan ini berasal dari perubahan fase air yang berada pada boiler akibat

mendapatkan energi panas dari hasil pembakaran bahan bakar. Secara garis besar sistem

pembangkit listrik tenaga uap terdiri dari beberapa peralatan utama di antaranya: boiler,

turbin, generator, dan kondensor.

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) terdiri dari beberapa system utama, yaitu :

1. Turbine & Generator

2. Boiler (Steam Generator)

3. Coal Handling System

4. Ash Handling System

5.

Flue Gas System

6. Balance of Plant

Gambar 4.5. Sistem Utama PLTU


37/109


30

Pada PLTU uap digunakan dalam siklus uap tertutup.Uap yang telah memutar turbin

dengan energinya dikondensasikan kembali menjadi air dan dipompa ke boiler, selanjutnya

dipanaskan lagi di dalam boiler tersebut. Demikian seterusnya siklus ini terjadi terus

menerus.

Turbine & Generator merupakan jantung pembangkit listrik ini, karena dari bagian

inilah energi listrik dihasilkan.Generator yang berputar dengan kecepatan tetap,

menghasilkan energi listrik yang disalurkan ke jaringan interkoneksi dan selanjutnya

didistribusikan ke konsumen. Apabila turbin bertingkat maka akan terdiri dari HP ( high-

pressure ) turbine, IP ( intermediate-pressre ) turbine dan LP ( low-pressure ) turbine. Turbine

& Generator memiliki beberapa alat pendukung , yaitu lubricating oil system dan generator

cooling system.

Boiler (steam generator) berfungsi untuk mengubah air menjadi uap.Uap bertekanan

sangat tinggi yang dihasilkan boiler dipergunakan untuk memutar turbine. Boiler terbagi

menjadi beberapa sub system, yaitu :

Boiler house steel structure

Pressure parts

Coal system

Air system

Boiler cleaning system

Air yang disuplai ke boiler, pertama kali masuk ke economizer inlet header, terus

didistribusikan ke economizer elements, berkumpul kembali di eco outlet header lalu

disalurkan ke steam drum. Economizer terletak di dalam backpass area (di bagian belakang

boiler house), sementara steam drum ada di bagian depan roof area.

Hal pertama yang harus diketahui adalah bahan baku dari PLTU itu sendiri yakni air,

serta bahan bakar .Air yang digunakan dalam siklus PLTU ini disebut air demin, yakni air

yang mempunyai kadar conductivity (Kemampuan untuk menghantarkan listrik) sebesar

0.2 μs (mikro siemen). Sebagai perbandingan air mineral yang kita minum sehari-hari

mempunyai kadar conductivity Sekitar 100 – 200 us.

Untuk mendapatkan air demin ini, setiap unit PLTU biasanya dilengkapi dengan

Desalination Plant dan Demineralization Plant yang berfungsi untuk memproduksi air demin

ini.Tapi disini tidak dibahas tentang Desalination Plant maupun Demineralization Plant.


38/109


31

Keunggulan kekurangan

Dapat dibangun dengan kapasitas yang bervariasi

Kapasitas bisa sampai ratusan MW

Effisiensi tinggi jika beban mendekati full load

Kekurangan kekurangan PLTU antara lain.

Respon beban lambat sehingga hanya buat beban dasar

Start up lama dan harus ada cadangan berputar spining reserve utuk mempercepat

startup

Tidak ramah lingkungan

Investasi mahal Sangat tergantung pada tersedianya pasokan bahan bakar

Berikut ini beberapa pembangkit yang ada di Jawa Barat :


39/109


32

Berikut ini beberapa pembangkit yang ada di Indonesia.

Table 4.1 beberapa pembangkit di Indonesia

4.4. Pembangkit Listrik Tenaga GasPembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) merupakan sebuah pembangkit energi listrik

yang menggunakan peralatan/mesin turbin gas sebagai penggerak generatornya. Turbin gas

dirancang dan dibuat dengan prinsip kerja yang sederhana dimana energi panas yang

dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi mekanis dan

selanjutnya diubah menjadi energi listrik atau energi lainnya sesuai dengan kebutuhannya.

4.4.1. Prinsip kerja PLTG

Sistem kerja PLTG dimulai dari pengkompresian udara dan pemanasan udara dengan

penambahan bahan bakar. Gas panas bertekanan tinggi ini lah yang tersebut digunakan untuk

memutar turbin, sebagai pengerak pemutar generator pembangkit.Gas panas yang dihasilkan

dalam ruang bakar dapat meningkatkan temperatur hingga 1100 derajat celcius.Sehubungan

dengan temperatur yang sedemikian tinggi tersebut perlu dilakukan pemilihan material hot

gas patch, sehingga material tersebut dapat dipergunakan pada kondisi tersebut secara aman .

Prinsip kerja dari sebuah PLTG didasarkan pada siklus Brayton seperti pada diagram (p, v

dan t, s)


40/109


33

Gambar 4.6. Silkus Brayton

4.4.2. Bagian-bagian PLTG

Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) mempunyai beberapa peralatan utama, seperti:

Turbin Gas(Gas Turbine),

Kompresor (Compressor),

Ruang Bakar (Combustor),

Generator.

Turbin Gas(Gas Turbine): suatu pembangkit energi mekanik dari suatu proses

konversi energi dari energi panas menjadi energi kinetik selanjutnya menjadi energy

mekanik yang mampu menggerakkan turbin dengan massa gas pembakaran bahan

bakar.

Dalam proses operasinya Gas Turbin ditunjang dengan alat bantu khusus yang

meliputi: Lubricating Oil System, Control Oil System, Turning Motor, Pony Motor,

Starting Motor, Cooling Water System, Exhaust Duck System, Turbine Supervisory

Instrumen.

Kompresor (Compressor) :adalah suatu pembangkit tenaga mekanik yang berfungsi

untuk membangkitkan energy panas yang berasal dari udara atmosfer guna

memenuhi kebutuhan proses pembakaran dalam ruang bakar gas turbin. Dalam proses

operasinya, Compresor ditunjang dengan alat bantu khusus yang meliputi: Intake Air

Filter dan Inlet Gate Fane

Udara dengan tekanan atmosfir ditarik masuk ke dalam compressor melalui pintu,udara ditekan masuk ke dalam COMPRESSOR.


41/109


34

Udara ditekan masuk ke dalam ruang bakar dengan tekanan 250 Psi dicampur dengan

bahan bakar dan di bakar dalam Ruang Bakar (COMBUSTOR) dengan temperatur

2000 – 3000⁰F. Gas hasil pembakaran yang merupakan energi termal dengan

temperature dan tekanan yang tinggi yang suhunya kira-kira 900⁰C

Ruang Bakar (Combustor) : suatu ruang bakar yang merupakan pembangkit energi

panas dari suatu proses pembakaran bahan bakar. Dalam proses operasinya,

Combuster ditunjang dengan alat bantu khusus yang meliputi: Tangki bahan bakar

dan Pompa bahan bakar (untuk bahan bakar minyak), Gas Station (untuk bahan bakar

gas), Control System, Fuel Nozzle, Ignitor System

Generator, adalah suatu pembangkit energy listrik dari suatu proses konversi energy

dari energy mekanik pada poros turbin dikonversikan menjadi energy listrik. Dalam

proses operasinya ditunjang dengan alat bantu khusus yang meliputi: Jacking Oil

Pump, Exciter, Generator Circuit Breaker, Main Transformer, Generator Protection

System, Auxiliary Power System.

Udara dengan tekanan atmosfir ditarik masuk ke dalam compressor melalui pintu,

udara ditekan masuk ke dalam COMPRESSOR.

Udara ditekan masuk ke dalam ruang bakar dengan tekanan 250 Psi dicampur

dengan bahan bakar dan di bakar dalam Ruang Bakar (COMBUSTOR) dengan

temperatur 2000 – 3000⁰F. Gas hasil pembakaran yang merupakan energi termal

dengan temperature dan tekanan yang tinggi yang suhunya kira-kira 900⁰C

Gambar 4.7 Sistem kerja PLTP

Dari energi panas yang dihasilkan inilah kemudian akan dimanfaatkan untuk memutar

turbin dimana didalam sudu-sudu gerak dan sudu-sudu diam turbin, gas panas tersebut


42/109


35

temperature dan tekanan mengalami penurunan dan proses ini biasa disebut dengan

proses ekspansi. Selanjutnya energi mekanis yang dihasilkan oleh turbin digunakan

untuk memutar generator hingga menghasilkan energi listrik.

Kendala utama perkembangan PLTG ini di Indonesia adalah pada proses penyediaan

bahan bakar gas itu sendiri.

jumlah kebutuhan gas bumi untuk sejumlah pembangkit PLN di Jawa dan Sumatera

sebanyak 1.459 juta kaki kubik per hari, sedangkan pasokan gas yang disediakan oleh

para pemasok sebanyak 590 juta kaki kubik per hari. Dengan demikian terjadi

kekurangan pasokan gas sebanyak 869 juta kaki kubik

Dari segi operasi, unit PLTG tergolong unit yang masa start -nya pendek, yaitu antara

15-30 menit, dan kebanyakan dapat di- start tanpa pasokan daya dari luar (black start ),

yaitu menggunakan mesin diesel sebagai motor start.

Dari segi pemeliharaan, unit PLTG mempunyai selang waktu pemeliharaan ( time

between overhaul) yang pendek, yaitu sekitar 4.000-5.000 jam operasi. Makin sering

unit mengalami start-stop, makin pendek selang waktu pemeliharaannya. Walaupun

jam operasi unit belum mencapai 4.000 jam, tetapi jika jumlah startnya telah

mencapai 300 kali, maka unit PLTG tersebut harus mengalami pemeriksaan (inspeksi)

dan pemeliharaan.

Saat dilakukan pemeriksaan, hal-hal yang perlu mendapat perhatian khusus adalah

bagian-bagian yang terkena aliran gas hasil pembakaran yang suhunya mencapai

1.300 0C, seperti: ruang bakar, saluran gas panas (hot gas path),dan sudu-sudu turbin.

Bagian-bagian ini umumnya mengalami kerusakan (retak) sehingga perlu diperbaiki

(dilas) atau diganti.

Proses start-stop akan mempercepat proses kerusakan (keretakan) ini, karena proses

start-stop menyebabkan proses pemuaian dan pengerutan yang tidak kecil. Hal ini

disebabkan sewaktu unit dingin, suhunya samadengan suhu ruangan (sekitar 30C

sedangkan sewaktu operasi, akibat terkena gas hasil pernbakaran dengan suhu sekitar

1.3000C.

Dari segi efisiensi pemakaian bahan bakar, unit PLTG tergolong unit termal yang

efisiensinya paling rendah, yaitu berkisar antara 15-25%. Dalam perkembangan

penggunaan unit PLTG di PLN, akhir-akhir ini digunakan unit turbin gas aero


43/109


36

derivative, yaitu turbin gas pesawat terbang yang dimodifikasi menjadi turbin gas

penggerak generator.

Berikut ini beberapa PLTG di Indonesia.

Pembangkit Listrik Tenaga Gas PUG Alurcanang Terdapat di Provinsi JawaBarat

Pembangkit Listrik Tenaga Gas PUG Dieng Terdapat di Provinsi Jawa Tengah

Pembangkit Listrik Tenaga Gas PUG Grati Terdapat di Provinsi Jawa Timur

Pembangkit Listrik Tenaga Gas PUG Karnojang Terdapat di Provinsi Jawa Barat

Pembangkit Listrik Tenaga Gas TrisaktiKota Banjarmasin, Kalimantan Selatan


44/109


37

4.5. Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap

PLTGU merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan tenaga gas dan uap. Jadi

disini sudah jelas ada dua mode pembangkitan. yaitu pembangkitan dengan turbin gas

dan pembangkitan dengan turbin uap. turbin gas lebih dikenal dengan istilah GTG

(Gas Turbin Generator) sedangkan turbin uap dikenal dengan STG(Steam Turbin

Generator). Tidak hanya itu saja, terdapat juga bagian yang namanya HRSG (Heat

Recovery Steam Generator).

Untuk GTG, Gas yang digunakan bukanlah gas alam , melainkan gas hasil

pembakaran bahan bakar High Speed Diesel (HSD) dan Marine Fuel Oil (MFO)

sehingga menghasilkan emisi sisa pembakaran. Emisi ini diolah sedemikian rupa

sehingga kadar zat berbahayanya tidak melebihi standar yang ditetapkan pemerintah.

Bahan bakar ini disuplai ke tangki-tangki penampungan bahan bakar melalui pipa

bawah laut.

Turbin gas ini dapat dioperasikan dalam dua mode, yaitu konfigurasi simple cyle dan

konfigurasi combined cycle. Dalam keadaan simple cycle turbin gas atau biasa

dikenal Gas Turbin Generator (GTG) bekerja sendiri sehingga tidak ada pemanfaatan

kembali sisa energi dari gas panas yang terbuang. Gas buang langsung di alirkan ke

atmosfir. Pada keadaan combined cycle pada umumnya terdiri dari beberapa turbin

gas dimana energi sisa pada gas buangnya akan dimanfaatkan kembali untuk

pemanasan air di Heat Recovery Steam Generator (HRSG) untuk menghasilkan uap

yang akan digunakan untuk pembangkitan turbin uap atau Steam Turbin Generator

(STG).

Adapun prinsip kerja dari PLTGU bisa dijelaskan pada gambar berikut ini,

Pertama, Turbin gas berfungsi menghasilkan energi mekanik untuk memutar

kompresor dan rotor generator yang terpasang satu poros, tetapi pada saat start up

fungsi ini terlebih dahulu dijalankan oleh penggerak mula (prime mover).

Kedua, Proses selanjutnya pada ruang bakar, jika start up menggunakan bahan bakar

cair (fuel oil) maka terjadi proses pengabutan (atomizing) setelah itu terjadi proses

pembakaran dengan penyala awal dari busi, yang kemudian dihasilkan api dan gas

panas yang bertekanan. Gas panas tersebut dialirkan ke turbin sehingga turbin dapat

menghasilkan tenaga mekanik berupa putaran. Selanjutnya gas panas dibuang ke

atmosfir dengan temperatur yang masih tinggi.


45/109


38

Proses seperti tersebut diatas merupakan siklus turbin gas, yang merupakan penerapan

Siklus Brayton.

Siklus PLTGU terdiri dari gabungan siklus PLTG dan siklus PLTU. Siklus PLTG

menerapkan siklus Brayton, sedangkan siklus PLTU menerapkan siklus ideal Rankine

sseperti gambar di bawah :

Gambar 4.8. Sistem kerja PLTGU

Steam Generator” (HRSG). Siklus kombinasi ini selain meningkatkan efisiensi termal

juga akan mengurangi pencemaran udara.

Dengan menggabungkan siklus tunggal PLTG menjadi unit pembangkit siklus

kombinasi (PLTGU) maka dapat diperoleh beberapa keuntungan, diantaranya adalah :

1. Efisiensi termalnya tinggi, sehingga biaya operasi (Rp/kWh) lebih rendah

dibandingkan dengan pembangkit thermal lainnya.

2. Biaya pemakaian bahan bakar (konsumsi energi) lebih rendah

3. Pembangunannya relatif cepat

4. Kapasitas dayanya bervariasi dari kecil hingga besar

5. Menggunakan bahan bakar gas yang bersih dan ramah lingkungan

6. Fleksibilitasnya tinggi

7. Tempat yang diperlukan tidak terlalu luas, sehingga biaya investasi lahan lebih

sedikit.


46/109


39

8.

Pengoperasian PLTGU yang menggunakan komputerisasi memudahkan

pengoperasian.

9. Waktu yang dibutuhkan: untuk membangkitkan beban maksimum 1 blok PLTGU

relatif singkat yaitu 150 menit.

10. Prosedur pemeiliharaan lebih mudah dilaksanakan dengan adanya fasilitas sistem

diagnosa.

Gambar 4.9. Sistem proses kerja PLTGU


47/109


40

Beberapa daftar PLTGU di Indonesia :

1.

UBP Priok, mengoperasikan PLTU Priok Unit 3&4 (2x45 MW), PLTGU

(Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap) Priok Blok I dan II masing-masing (3x120

MW dan 1x171 MW), PLTG Priok Unit 1&3 (2x17 MW)

2. UBP Semarang, mengoperasikan PLTU Tambak Lorok, Semarang Unit 1-2 (2x42

MW), Unit 3 (105 MW), PLTGU Tambak Lorok Blok I dan II masing2 (3x100 MW

dan 1x152 MW), PLTG Cilacap (2x20 MW)

3.

UBP Perak-Grati], mengoperasikan PLTU Perak, Surabaya Unit 3-4 (2x28 MW),

PLTGU Grati, Lekok, Pasuruan Blok I (3x99 MW dan 1x153 MW), PLTG Grati Blok

II (3x100 MW)


48/109

BAB VPEMBANGKIT LISTRIK BARU TERBARUKAN :PLTS, PLTN, PLTPB

41

BAB V PEMBANGKIT LISTRIK BARU TERBARUKAN

(PLTS, PLTN, PLTPB)

5.1. PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)

PLTS adalah pembangkit listrik yang mengubah energi surya menjadi energi listrik.

Pembangkitan listrik bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu secara langsung menggunakan

Photovoltalic dan secara tidak langsung dengan Pemusatan energi.

5.1.1. Prinsip Kerja Photovoltalic

Pembangkitan energi listrik pada sel surya terjadi berdasarkan efek fotolistrik, atau

disebut juga efek fotovoltaik, yaitu efek yang terjadi akibat foton dengan panjang gelombang

tertentu yang jika energinya lebih besar daripada energi ambang semikonduktor, maka akan

diserap oleh elektron sehingga elektron berpindah dari pita valensi (N) menuju pita konduksi

(P) dan meninggalkan hole pada pita valensi, selanjutnya dua buah muatan, yaitu pasangan

elektron-hole, dibangkitkan. Aliran elektron-hole yang terjadi apabila dihubungkan ke beban

listrik melalui penghantar akan menghasilkan arus listrik.

Sel surya atau sel photovoltaic adalah alat yang mengubah energi cahaya menjadi

energi listrik menggunakan efek fotoelektrik. Dibuat pertama kali pada tahun 1880 oleh

Charles Fritts.


-

Mengetahui mengerti prinsip kerja dari jenis pembangkit renewable ( PLTS, PLTN),

PLTPb )

- Mengerti bagian-bagian blok system dari suatu PLTS, PLTN), PLTPb

- Memahami penggunaan dari jenis pembangkit listrik. (PLTS, PLTN), PLTPb)


49/109


42

Gambar 5.1. Photovoltaic

Photovoltaic terdiri dari beberapa jenis, antaralain.

1.

Panel Surya Monocristalline silicon (mono-silicon atau single silicon)

Panel yang paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling

tinggi.Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini tidak

akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang , efisiensinya akan

turun drastis dalam cuaca berawan.

2. Panel Surya Polycristalline silicon (multicrystalline, multi-silicon, ribbon)

Memiliki level silikon yang lebih rendah dari panel monocrystalline. Panel ini sedikit

lebih murah dan sedikit lebih rendah efisiensinya dari panel monocrystalline.Panel

Plycristalline Merupakan solar cell yang memiliki susunan kristal acak. Type

Polikristal memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan jenis

monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama, akan tetapi dapat

menghasilkan listrik pada saat mendung.

3. Panel Surya Amorphous/ Thin Film (amorphous silicon, cadmiumtelluride, copper

indium gallium (di)selenide)

Disebut Thin Film karena panel ini sangat murah untuk dibuat. TeknologiAmorphous

ini sering terdapat pada solar panel yang kecil, seperti padakalkulator atau lampu

taman.

4. Panel Surya Thin Film Photovoltaic

Merupakan panel surya ( dua lapisan) dengan struktur lapisan tipismikrokristal-silicon

dan amorphous dengan efisiensi modul hingga 8.5%sehingga untuk luas permukaan

yang diperlukan per watt daya yangdihasilkan lebih besar daripada monokristal &


50/109


43

polykristal. Inovasi terbaruadalah Thin Film Triple Junction PV (dengan tiga lapisan)

dapat berfungsisangat efisien dalam udara yang sangat berawan dan dapat

menghasilkandaya listrik sampai 45% lebih tinggi dari panel jenis lain dengan daya

yangditera setara.

5.1.2.Tingkat Efektifitas PLTS Di Dunia

Gambar 5.2.Intensitas rata-rata sinar matahari.

dari gambar 5.2. dapat disimpulkan bahwa Indonesia memiliki potensi yang cukup baik untuk

mengembangkan PLTS karena rata-rata sinar radiasi matahari yang cukup baik di

indonesia.Proyeksi efisiensi solar sel berbagai jenis.


51/109


44

Tabel 5.1. Proyeksi efisiensi photovoltaic

5.2. PLTN

Adalah stasiun pembangkit listrik thermal di mana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu

atau lebih reactor nuklir pembangkit listrik .PLTN termasuk dalam pembangkit daya base

load , yang dapat bekerja dengan baik ketika daya keluarannya konstan (meskipun boiling

water reactor dapat turun hingga setengah dayanya ketika malam hari) . Energi nuklir

sebagai energi alternatif masa kini karena menjadi salah satu energi alternatif yang relatif

besar potensinya untuk menggantikan energi fosil selain itu energi nuklir merupakan energi

yang sangat murah dan efisien dengan satu gram nuklir saja dapat membangkitkan energiyang besar hanya perlu pemeliharan dan keamanaan yang sangat intensif .

PLTN jenis air ringan dengan kapasitas antara 600 s/d 900 MWe di bangun di Semenanjung

Muria Jawa-tengah dan dioperasikan sekitar tahun 2004 sebagai solusi optimal untuk

mendukung sistem kelistrikan Jawa-Bali. Selain di semenanjung Muria Jawa-Tengah masih

dalam rencana untuk dibangun seperti di Pulau Bangka tahun 2016 rencana akan dibangun .

Daya yang dibangkitkan berkisar dari 40 MWe hingga 1000 MWe . Unit baru yang sedang

dibangun pada tahun 2005 mempunyai daya 600-1200 Mwe .

5.2.1. Prinsip kerja PLTN

Prinsip kerja PLTN hampir mirip dengan cara kerja pembangkit listrik tenaga uap

(PLTU) berbahan bakar fosil lainnya. Jika PLTU menggunakan boiler untuk menghasilkan

energi panasnya, PLTN menggantinya dengan menggunakan reaktor nuklir.

PLTU menggunakan bahan bakar batubara, minyak bumi, gas alam dan sebagainya untuk

menghasilkan panas dengan cara dibakar, kemudia panas yang dihasilkan digunakan untuk

memanaskan air di dalam boiler sehingga menghasilkan uap air, uap air yang didapat


52/109


45

digunakan untuk memutar turbin uap, dari sini generator dapat menghasilkan listrik karena

ikut berputar seporos dengan turbin uap.

PLTN juga memiliki prinsip kerja yang sama yaitu di dalam reaktor terjadi reaksi fisi bahan

bakar uranium sehingga menghasilkan energi panas, kemudian air di dalam reaktor

dididihkan, energi kinetik uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin sehingga

menghasilkan listrik untuk diteruskan ke jaringan transmisi,.

Gambar 5.3. Prinsip kerja PLTN

Gambar 5.4. Potensi uranium di Indonesia

5.2.2. Keuntungan PLTN

Keuntungan PLTN dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya adalah:

Tidak menghasilkan emisi gas rumahkaca (selama operasi normal) - gas rumah kaca

hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan dan hanya sedikit

menghasilkan gas)

http://id.wikipedia.org/wiki/Gas_rumah_kacahttp://id.wikipedia.org/wiki/Gas_rumah_kacahttp://id.wikipedia.org/wiki/Gas_rumah_kacahttp://id.wikipedia.org/wiki/Gas_rumah_kaca


53/109


46

Tidak mencemari udara - tidak menghasilkan gas-gas berbahaya

sepert karbonmonoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen oksida,

partikulate atau asap fotokimia

Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal)

Biaya bahan bakar rendah - hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan

Ketersedian bahan bakar yang melimpah - sekali lagi, karena sangat sedikit bahan

bakar yang diperlukan.

5.2.3. Kekurangan PLTN

• Risiko kecelakaan nuklir - kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan

Chernobyl(yang tidak mempunyai containment building).

• Limbah nuklir - limbahradioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat bertahan

hingga ribuan tahun. AS siap menampung limbah ex PLTN dan Reaktor Riset.

Limbah tidak harus disimpan di negara pemilik PLTN dan Reaktor Riset. Untuk

limbah dari industri pengguna zat radioaktif, bisa diolah di Instalasi Pengolahan

Limbah Zat Radioaktif, misal yang dimiliki oleh BATAN Serpong.

• Risiko kecelakaan nuklir - kecelakaan nuklir terbesar adalah

kecelakaan Chernobyl (yang tidak mempunyai containment building).

• Limbah nuklir - limbah radio aktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat bertahan

hingga ribuan tahun. AS siap menampung limbah ex PLTN dan Reaktor Riset.

Limbah tidak harus disimpan di negara pemilik PLTN dan Reaktor Riset. Untuk

limbah dari industri pengguna zat radioaktif, bisa diolah di Instalasi Pengolahan

Limbah Zat Radioaktif, misal yang dimiliki oleh BATAN Serpong.

Jenis-jenis PLTN

PLTN dikelompokkan berdasarkan jenis reaktor yang digunakan. Tetapi ada juga PLTN yang

menerapkan unit-unit independen, dengan menggunakan jenis reaktor yang berbeda.

1. Reaktor Fisi

Membangkitkan panas melalui reaksi fisi nuklir dari isotop fossil uranium dan

plutonium .

Selanjutnya reaktor daya fisi dikelompokkan lagi menjadi:

a. Reaktor thermal menggunakan moderator neutron untuk melambatkan atau me-

moderate neutron sehingga mereka dapat menghasilkan reaksi fissi selanjutnya. Neutron

http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_monoksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Sulfur_dioksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Aerosolhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mercuryhttp://id.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_oksidahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Asap_fotokimia&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Limbah_radioaktifhttp://id.wikipedia.org/wiki/Limbah_radioaktifhttp://id.wikipedia.org/wiki/Limbah_radioaktifhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Asap_fotokimia&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Asap_fotokimia&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_oksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_oksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Mercuryhttp://id.wikipedia.org/wiki/Aerosolhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sulfur_dioksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Sulfur_dioksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_monoksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_monoksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_monoksida


54/109


47

yang dihasilkan dari reaksi fissi mempunyai energi yang tinggi atau dalam keadaan cepat ,

dan harus diturunkan energinya atau dilambat kan (dibuat thermal ) oleh moderator sehingga

dapat menjamin kelangsungan reaksiberantai. Hal ini berkaitan dengan jenis bahan bakar

yang digunakan reactor thermal yang lebih memilih neutron lambat ketimbang neutron

cepat untuk melakukan reaksi fissi

b. Reaktor cepat

menjaga kesinambungan reaksi berantai tanpa memerlukan moderator neutron. Karena

reactor cepat menggunakan jenis bahan bakar yang berbeda dengan reaktor thermal,

neutron yang dihasilkan di reaktor cepat tidak perlu dilambatkan guna menjamin reaksi

fissi tetap berlangsung

2. Reaktor subkritis menggunakan sumber neutron luar ketimbang menggunakan reaksi

berantai untuk menghasilkan reaksi fissi.

Reaktor Fusi

Fusi nuklir menawarkan kemungkinan pelepasan energi yang besar dengan hanya

sedikit limbah radioaktif yang dihasilkan serta dengan tingkat keamanan yang lebih

baik. Namun demikian, saat ini masih terdapat kendal-kendala bidang keilmuan, teknik

dan ekonomi yang menghambat penggunaan energi fusi guna pembangkitan listrik. Hal

ini masih menjadi bidang penelitian aktif dengan skala besar seperti dapat dilihat

di JET, ITER, dan Z machine. Merupakan suatu proses yang digunakan untuk

menentukan apa yang harus dikerjakan untuk menjamin setiap aset fisik tetap bekerja

sesuai yang diinginkan atau sesuatu proses untuk menentukan jenis perawatan, inspeksi,

monitoring, atau testing mana yang lebih efektif diterapkan pada suatu mesin saat kondisi

tertentu. Intinya RCM bertujuan utuk meningkatkan reliabilitas dan kemudian dapat

mengoptimalkan biaya dari aktivias maintenance.

Beberapa prinsip RCM :

1. RCM fokus terhadap sistem dan standar fungsionalnya

2.

RCM fokus terhadap reliabilitas sistem atau komponen

3.

RCM fokus terhadap pencegahan kerusakan (preventive maintenance).

4. RCM bertujuan untuk keselamatan (safety), keamanan (security), dan ekonomi.

5.

RCM menggunakan logic tree untuk menentukan jenis perawatan. Logic tree

digunakan untuk menetukan jenis perawatan yang sesuai.

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Reaksi_berantai&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Reaksi_berantai&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Reaksi_berantai&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Reaksi_berantai&action=edit&redlink=1


55/109


48

6.

RCM meruakan planning jangka panjang.

7.

Task Selection setelah hasil analisi diketahui, kemudian baru diambil langkah

kegiatan pemeliharaan. Kegiatan pemeliharaan dapat berupa preventive

maintenance, conditioning monitoring, inspeksi, dan lain sebagainya.

8. Task Comparison setelah kegiatan pemeliharaan ditentukan dan dilakukan, kemudian

hasilnya dibandingkan dengan kegiatan pemeliharaan sebelumnya. Pembandingan

ini bertujuan untuk mengidentifikasi perubahan yang diperlukan pada program

pemeliharaan.

9. Records Data dan hasil yang yang diperoleh pada langkah 1 sampai 4 kemudian

diarsipkan untuk berbagai keperluan di masa mendatang.


56/109

Bab VI Saluran Transmisi, Distribusi, Gardu Induk, dan Konsumen

49

BAB VI

SALURAN TRANSMISI, DISTRIBUSI, GARDU INDUK DAN BEBAN

Sistem tenaga listrik secara umum terdiri dari beberapa bagian utama. Bagian pertama adalah

pembangkit tenaga listrik, kemudian saluran transmisi, saluran ditribusi, dan beban. Secara sederhana,

sistem tenaga listrik dapat diillustrasikan dengan Gambar 6.1 berikut.

Gambar 6.1.Sistem Tenaga Listrik

6.1. KlasifikasiTegangan

Klasifikasi tegangan transmisi listrik ditinjau dari besar tegangan dibagi menjadi beberapa kelas antaralain :

Saluran UdaraTegangan EkstraTinggi (SUTET)

Tegangan: 345 kV, 500 kV, 765 Kv

SaluranUdaraTeganganTinggi (SUTT)


-

Mengetahui sistem tenaga listrik secara umum,

-

Mengetahui bagian-bagian transmisi, dan distribusi tenaga listrik,

-

Memahami fungsi Transmisi dan distribusi tenaga listrik.


57/109


50

Tegangan:115 kV, 150 kV 230 kV

Digunakan pada saluran interkoneksi antara Gardu induk dan pembangkit.

Saluran UdaraTegangan Menengah (SUTM)

Tegangan : 2.4 kV sampai 46 kV, PLN pakai yang 20 kV.

Digunakan untuk suplai saluran penduduk dan bangunan komersial.

Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR)

40V-1000V

6.2. Transmisi tenaga listrik

Konfigurasi Jaringan Transmisi tampak pada Gambar 6.2. Pada gambar terlihat bahwa bagian

awal terdapat sebuah pembangkit yang tegangannya dinaikkan kemudian tersalur pada sebuah saluran

transmisi.Pada ujung saluran , system transmisi dihubungkan pada sebuah gardu yang berfungsi

menurunkan tegangan. Gardu penurun tegangan kemudian disalurkan pada sebuah system distribusi,

sehingga daya dapat diterima oleh beban.

Gambar 6.2.Sistem TransmisiTenagaListrik

Pada perencanaan saluran transmisi, terdapat beberapa faktor yang diperhatikan dalam penyaluran

tenaga listrik antara lain.

1.

Pemilihan tegangan

2.

Pemilihan jenis kawat


58/109


51

3.

Pemilihan sistem Proteksi

4.

Kontinuitas penyaluran tenaga listrik

5.

Pembebasan tanah yang dilalui

Keuntungan transmisi tegangan tinggi dapat dilihat pada table 6.1.

Tabel 6.1.KeuntunganTransmisiTeganganTinggi

6.2.1. Bagian-bagian Saluran Transmisi

Bagian-bagian saluran transmisi secara umum terdiri dari beberapa bagian seperti pada Gambar

6.3.antara lain.

1. Isolator.

2. Bundle 2 conductor (ada yang 4)

3. Spacer untuk menahan 2 konduktor.

4. Saluran kawat tanah.

5. 3 saluran tegangan fasa.

6. Identitas tower.

7. Perangkat Anti-climbing


59/109


52

i

Gambar 6.2.Saluran Transmisi Tenaga Listrik

Dalam isolasi pada tegangan tinggi, kemampuan isolasi sangat dipengaruhi oleh jarak isolasi. Berikut ini

standart pada isolasi udara menurut standart PUIL Peraturan Umum Instalasi Listrik, dan ESA ( Electrical

Safety Advices ).

Tabel 6.2.Jarak Aman menurut PUIL 2000 ( Peraturan Umum Instalasi Listrik )

No TeganganSistem phasa – tanah ( kV ) Jarak Minimum ( cm )

1 1 50

2 12 60

3 20 75

4 36 100

5 20 70

6 30 85

7 70 100

8 150 150

9 500 500


60/109


53

Tabel 6.3.JarakAmanmenurutESA ( Electrical Safety Advices )

No TeganganSistem ( kV ) JarakAman ( cm )

1 20 70

2 30 85

3 70 100

4 150 150

5 500 500

6.2.2. Jenis-jeniskabeltransmisi

Jenis-jenis kabel transmisi yang digunakan antara lain.

1.

Aluminum Conductor Steel Reinforced (ACSR)

2.

All Aluminum Conductor (AAC)3.

All Aluminum Alloy Conductor(AAAC)

d

d

r

d

r

d

r

d d

r

Gambar 6.3.Aluminum Conductor Steel Reinforced (ACSR)

Kabel transmisi yang lebih dari satu kabel dalam transmission line disebut dengan konduktor berkas.

Konduktor berkas /Bundle Conductor digunakan untuk membagi kuat medan listrik / mengurang

iterjadinya Korona.

Aluminum outer strands

2 layers, 30 conductors

Steel core strands,

7 conductors


61/109


54

6.2.3. Perlengkapan Gardu Transmisi

1.

Busbar atau Rel, Merupakan titik pertemuan/hubungan antara trafo-trafo tenaga,Saluran Udara

TT, Saluran Kabel TT dan peralatan listrik lainnya untuk menerima dan menyalurkan tenaga

listrik/daya listrik.

2.

Ligthning Arrester, biasa disebut dengan Arrester dan berfungsi sebagai pengaman instalasi(peralatan listrik pada instalasi Gardu Induk) dari gangguan tegangan lebih akibat sambaran

petir (ligthning Surge).

3. Transformator instrument atau Transformator ukur, Untuk proses pengukuran.

4.

Sakelar Pemisah (PMS) atau Disconnecting Switch (DS),Berfungsi untuk mengisolasikan

peralatan listrik dari peralatan lain atau instalasi lain yang bertegangan.

5. Sakelar Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB), Berfungsi untuk menghubungkan dan

memutuskan rangkaian pada saat berbeban (pada kondisi arus beban normal atau pada saat

terjadi arus gangguan).

6. Sakelar Pentanahan, Sakelar ini untuk menghubungkan kawat konduktor dengan tanah / bumi

yang berfungsi untuk menghilangkan/mentanahkan tegangan induksi pada konduktor pada saat

akan dilakukan perawatan atau pengisolasian suatu sistem.

7. Kompensator, alat pengubah fasa yang dipakai untuk mengatur jatuh tegangan pada saluran

transmisi atau transformator. SVC (Static Var Compensator) berfungsi sebagai pemelihara

kestabilan

8.

Peralatan SCADA dan Telekomunikasi, (Supervisory Control And Data Acquisition) berfungsi

sebagai sarana komunikasi suara dan komunikasi data serta tele proteksi dengan

memanfaatkan penghantarny

9.

Rele Proteksi, alat yang bekerja secara otomatis untuk mengamankan suatu peralatan listrik

saat terjadi gangguan,menghindari atau mengurangi terjadinya kerusakan peralatan akibat

gangguan

10. Kompensator, alat pengubah fasa yang dipakai untuk mengatur jatuh tegangan pada saluran

transmisi atau transformator. SVC (Static Var Compensator) berfungsi sebagai pemelihara

kestabilan

11.

Peralatan SCADA dan Telekomunikasi, (Supervisory Control And Data Acquisition) berfungsi

sebagai sarana komunikasi suara dan komunikasi data serta tele proteksi dengan

memanfaatkan penghantarnya

12.

Rele Proteksi, alat yang bekerja secara otomatis untuk mengamankan suatu peralatan listrik

saat terjadi gangguan, menghindari atau mengurangi terjadinya kerusakan peralatan akibat

gangguan


62/109


55

6.3. SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

Sistem Jaringan Distribusi terdiri dai beberapa bagian antaralain.

-

Jaringan tegangan menengah JTM )

-

Konfigurasi jaringan

-

Trafo distribusi

-

Jaringan tegangan rendah ( JTR )

-

Saluran rumah ( down wire )

-

Konsumen ( sektor beban )

Jenis jaringan distribusi listrik dari bentuk jarring diklasifikasikan sebagai berikut.

Sistem distribusi Radial

Sistem distribusi loop

Sistem distribusi Spindle

Sistem distribusi Radial

Gambar 6.4.Sistem distribusi

Feeder 4Feeder 1

Feeder 2

F e e d e r 3

Three-phase Four-wireMain Feeder

N e u t r a l

Re-closingCircuit Breaker

Fuse

Single-phaseRadial Feeder

Single-phaseRadial Feeder

Sub-transmission Line

To Consumer Service Drop

Distribution(Step-down)Transfomer

}


63/109


56

6.3.1. Struktur Jaringan Radial

Gambar 6.5.Jaringan radial

Struktur jaringan radial adalah paling sederhana dan paling murah biaya pembangunannya. cabang dari

penyulang utama disebut penyulang Lateral sedangkan cabang dari penyulang Lateral disebut panyulang

sub-Lateral. Arus yang paling besar mengalir adalah yang paling dekat dengan gardu induk. dan akan

berkurang dengan semakin jauh dari gardu induk. Sehingga memungkinkan ukuran konduktor diperkecildengan mengecilnya arus tersebut.

Struktur jaringan ini dalam menyalurkan energi listrikmemiliki keandalan yang kurang. Suatu gangguan

pada hulu penyulang dapat mengakibatkan gangguan pada penyaluran energi listrik ke konsumen yang

berada dibelakang titik gangguan

6.3.2. StrukturJaringan Loop

Gambar 6.6. Jaringan loop

Struktur jaringan loop merupakan gabungan dari dua struktur jaringan radial. dimana pada ujung dari

kedua jaringan dipasang sebuah pemutus ( PMT ) atau pemisah ( PMS ). Ketika kondisi gangguan setelah

gangguan diisolir. maka PMT/PMS ditutup sehingga aliran daya listrik ke bagian yang tidak terkenagangguan tidak terhenti.

Kondisi normal. struktur jaringan loop ini merupakan dua struktur jaringan radial. Pada umumnya

konduktor dari struktur ini mempunyai penampang yang sama. Ukuran konduktor tersebut dipilih

sehingga dapat menyalurkan seluruh daya listrik beban struktur loop yang merupakan jumlah dari kedua

struktur jaringan radial. Struktur jaringan ini. mempunyai keandalan yang cukup. sedangkan biaya

pembangunannya lebih mahal dibandingkan dengan pembangunan struktur jaringan radial.


64/109


57

6.3.3. StrukturJaringanSpindel

Gambar 6.7.JaringanSpindel

Struktur jaringan spindel merupakan perluasan dari struktur jaringan radial. dimana jumlah saluran

keluaran dari rel tegangan menengah diperbanyak dan kesemuanya bertemu pada suatu tempat yang

disebut Gardu Refleksi yang hanya berfungsi sebagai gardu hubung. Selain itu disediakan satu atau dua

saluran langsung tanpa pembebanan menuju gardu refleksi yang disebut Penyulang Ekspres. Pada

kondisi normal saluran ini tidak dibebani tetapi selalu dalam kodisi bertegangan


65/109

Bab VII Sistem instalasi listrik dengan single line diagram dan wired diagram dan

pengelompokan beban

58

BAB VII SISTEM INSTALASI DENGAN SINGLE LINE DIAGRAM, WIRED DIAGRAM

DAN PENGELOMPOKAN BEBAN LISTRIK

Sistem instalasi listrik merupakan system pembagian beban pada suatu beban listrik. Instalasi

listrik adalah suatu bagian penting yang terdapat dalam sebuah bangunan gedung , yang

berfungsi sebagai penunjang kenyamanan penghuninya. Di indonesia dalam dunia teknik tenaga

listrik terdapat aturan PUIL (Persyaratan Umum Instalasi Listrik).Ada beberapa jenis gambar yang harus dikerjakan dalam tahap perancangan suatu proyek

pemasangan instalasi listrik penerangan dan tenaga yang baku menurut puil 2000. Rancanganinstalasi listrik terdiri dari:1. Gambar situasi

Gambar situasi adalah gambar yang menunjukkan dengan jelas letak bangunan instalasi tersebut

akan dipasang dan rencana penyambungannya dengan jaringan listrik PLN.

2. Gambar instalasi meliputi :a) Rancangan tata letak yang menunjukkan dengan jelas tata letak perlengkapan listrik

beserta sarana pelayanannya (kendalinya), seperti titik lampu, saklar, kotak kontak,

motor listrik, panel hubung bagi dan lain-lain. b) Rancangan hubungan peralatan atau pesawat listrik dengan pengendalinya .

c) Gambar hubungan antara bagian-bagian dari rangkaian akhir, serta pemberian tanda yang

jelas mengenai setiap peralatan atau pesawat listrik.

d)

Gambar diagram garis tunggal yang tercantum dalam diagram garis tunggal ini meliputi:e) Diagram phb lengkap dengan keterangan mengenai ukuran dan besaran nominal

komponennya.

f) Keterangan mengenai jenis dan besar beban yang terpasang dan pembaginya.g) ukuran dan besar penghantar yang dipakai.

h) Sistem pembumiannya.

7.1. Tujuan instalasi listrik

Tujuan adanya instalasi listrik antaralain.

a) Instalasi listrik yang baik. Peraturan dalam instalasi lebih diutamakan pada

keselamatan manusia terhadap bahaya sentuhan serta kejutan arus, keamananinstalasi listrik beserta perlengkapannya dan keamanan gedung serta isinya

terhadap kebakaran akibat listrik.

b) Persyaratan ini berlaku untuk semua instalasi arus kuat, baik mengenai perencanaanpengawasannya.


-

Mengetahui system system instalasi listrik secara umum,- Mengetahui bagian-bagian instalasi

- Memahami fungsi instalasi tenaga listrik.


66/109


67/109


pengelompokan beban

60

Saluran Sambungan Tegangan Rendah memiliki beberapa karakteristik sebagai berikut.

Panel berfungsi untuk mendistribusikan daya listrik dimana PLN sebagai catuan inputnya

Panel dapat disambungkan pada sistem tegangan rendah atau tegangan tinggi

Pada sitem jala-jala yang sampai ke beban adalah :

Tegangan Fasa (Vf ) biasanya 220 V Tegangan Saluran (VL-L) biasanya 380 V

Frekwensi 50 Hz

Sambungan AC satu phasa 220 Volt digunakan untuk pelanggan kebutuhan daya

mulai dari 450 VA – 5500 VA Untuk pelanggan mulai 6600 VA – 50 KVA digunakan tegangan sambungan AC tiga

phasa 220/380 Volt

Sekring (Fuse)

Meter

Distribusi Tegangan

Rendah

Main Supply3 ~ 50 Hz 20 KV

Tranformer

Saklar Tegangan

Tinggi

20 KV

380/220V

Gambar 7.2. Saluran tegangan menengah atau tinggi

Saluran Sambungan Tegangan Medium atau Tinggi (untuk industri ) memiliki beberapa

karakteristik sebagai berikut.

• Sambungan AC tegangan tinggi diatas 20 KV digunakan untuk kebutuhan daya diatas 50

KVA

• Sistem sambungan tegangan ini harus dihubungkan dengan trafo distribusi penurunan

tegangan 20 KV ke tegangan 220/380 V yang disatukan dengan pelanggan umum lainnya


68/109


pengelompokan beban

61

7.3. Pembagian Beban listrik

Pembagian beban dalam instalasi dilakukan dalam panel. Terdapat beberapa jenis panelantaralain MDP (Main Distribution Panel), panel yang dibawahnya: SDP (Sub Distribution

Panel), dan yang terakhir adalah load panel, yang langsung terhubung dengan beban.

Gambar 7.3. Pembagian beban

Jenis perangkat instalasi m.e seperti terdapat pada Gambar 7.4. antaralain.

1. SOURCE/Sumber PLN

2. PANEL HUBUNG BAGI3. PENGANTAR

4.

PEMUTUS/PENGHUBUNG

5. SISTEM PROTEKSI

6. INDIKATOR7. LOAD


69/109


pengelompokan beban

62

Gambar 7.4. Perangkat pada system instalasi dan backup genset

7.4. Penghantar 3 fasa

Berikut ini identifikasi warna kebel 3 fasa :

Fasa R/U/X : warna merah

Fasa S/V/Y : warna kuning Fasa T/W/Z : warna hitam

Penghantar Netral : warna biru

Penghantar Ground : warna loreng hijau kuning

Gambar 7.5. identifikasi warna kabel

Dalam pemasangan instalasi listrik ada beberapa jenis kabel yang sering digunakan diantaranya :

NGA, NYA, NYM, NYY, NYGbY, NYRGbY. Untuk kabel yang dipasang ditempat yang aman

dan ditanam didalam dinding (inbow) : NGA, NYA, NAYA. Untuk kabel yang ditanam dalamtanah : NYY,NYGbY, NYRGbY


70/109


pengelompokan beban

63

7.4.1. NYA

Konstruksi :1. Copper Conductor

2. PVC Insulated

Tegangan : 450/750 VUkuran : 1.5mm2s/d 4.00mmApplikasi : instalasi pemanent, untuk lokasi yang tidak basah.

Gambar 7.6. kabel NYA

7.4.2. NYM

Aplikasi pada :kondisi kering, lembab, tempat basah, di tempat workshop,pabrik, area bisnis, dept store.

Jangan digunakan pada bawah tanah.

Gambar 7.6. kabel NYM


71/109


pengelompokan beban

64

7.4.3. NYY Konstruksi :

1. Annealed Copper Conductor

2. Extruded PVC Insulated

3. Extruded PVC Inner Sheathed Tegangan : 0.6/1 kV

Aplikasi : untuk Indoor and Outdoor

Installasi didalam tanah.

Gambar 7.7. Kabel NYY

7.4.4. NYAF

Konstruksi : 1. konduktor tembaga yang Flexible

2. isolasi PVC

Tegangan nominal : 450/750 Volt Size

Diameter : 1.5mm2 – 2.40 mm2

Aplikasi: Installasi Permanent

pada lokasi kering

Gambar 7.8. Kabel NYAF


72/109


pengelompokan beban

65

7.4.5. Kabel jenis NYFGbY

Konstruksi : 1. Annealed Copper Conductor

2. Extruded PVC Insulated3. Extruded PVC Inner Sheathed4. Flat Steel Wire and Tape Armoured

5. Extruded PVC Outer Sheathed

Aplikasi: instalasi Indoor and Outdoorkondisi ada tekanan mekanis.

Gambar 7.8. Kabel NYFGbY


73/109

Bab VII Sistem instalasi

Documents

Diktat Scd