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