INSTALASI KETENAGALISTRIKAN

1.1  Topologi Instalasi Ketenagalistrikan

Instalasi ketenagalistrikan yang dimiliki oleh PT PLN (Persero) terdiri dari Instalasi Pembangkitan,Instalasi Transmisi & Gardu Induk (disebut juga Instalasi Penyaluran ) serta Instalasi Distribusi.

Gambar 1 dan 2 dibawah ini menunjukkan Topologi Instalasi Ketenagalistrikan.

            Gambar 1

Gambar 2

1.2 Instalasi Pembangkitan

       

       Instalasi Pembangkitan adalah suatu instalasi Pusat Pembangkit tenaga listrik yang berfungsi mengubah energi primer (Tenaga Air, Uap,Gas, Panas Bumi, Minyak, Nuklir, dll ) menjadi energi primer.

Pusat pembangkit yang telah dimiliki PT PLN (Persero) terdiri dari :

1.2.1     PLTD (Pusat Listrik Tenaga Diesel)

            Adalah pembangkit  listrik yang menggunakan mesin diesel dengan bahan bakar minyak solar atau residu.

Peralatan utama suatu PLTD adalah sebagai berikut :

- Mesin Diesel

            Merupakan penggerak utama yang akan menggerakkan generator untuk menghasilkan energi listrik. Dalam mesin diesel terjadi proses pembakaran bahan bakar dengan udara.

Mesin diesel dilengkapi dengan turbocharger (pengisi udara), intercooler (pendingin udara),governor (pengatur kecepatan) dan peralatan lainnya.

Mesin diesel dapat dioperasikan dengan bahan bakar minyak  maupun bahan bakar gas.

- Generator  

            Generator berfungsi mengubah energi mekanis yang dihasilkan mesin disel menjadi energi listrik. Generator yang digunakan adalah generator arus bolak-balik (AC) fasa tiga.

- Peralatan hubung (Switchgears)

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

 - Panel Kontrol

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

- Step Up Transformer

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

Gambar berikut ini menunjukan blok diagram suatu PLTD

Gambar 3

1.2.2  Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG).

           PLTG merupakan pusat pembangkit listrik yang mengubah energi yang terkandung dalam bahan bakar (minyak atau gas) menjadi energi listrik. Mesin penggerak yang digunakan adalah turbin gas.

Peralatan utama PLTG terdiri dari :

-     Mesin turbin gas yang terdiri dari Kompresor ruang bakar,Turbin dan peralatan lainnya,berfungsi untuk mengubah energi (kimia) bahan bakar menjadi energi mekanis yang akan menggerakkan generator.

-          Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanis yang dihasilkan mesin turbin gas menjadi energi listrik.

-           Step-Up Tranformer mengubah tegangan listrik yang dihasilkan generator dinaikkan menjadi/sesuai dengan tegangan sistim transmisi (70KV, 150 KV)

-          Peralatan Bantu terdiri dari system bahan baker, system udara, system start dan system gas buang. Pendinginan pada mesin turbin gas dilakukan dengan menggunakan udara masuk, oleh karena itu jumlah udara masuk mesin lebih banyak dari yang diperlukan untuk pembakaran.

-          Peralatan Hubung Bagi (switchgears) : Energi listrik yang dihasilkan generator setelah tegangannya dinaikkan oleh Step-up Transformer selanjutnya disalurkan ke system transmisi/distribusi melalui peralatan hubung bagi yang berfungsi untuk melepas/menghubungkan dengan beban system jaringan.

-          Panel Kontrol: Terdiri dari panel control mesin&peralatan Bantu dan panel control listrik.

1.2.3   Pusat Listrik Tenaga Uap

            Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) merupakan pembangkit listrik yang mengubah energi (kimia) bahan bakar menjadi energi listrik. Bahan bakar yang dibakar berfungsi memanaskan air dalam ketel sehingga menjadi uap yang memutar turbin yang akan menggerakkan generator.

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

Fungsi masing-masing peralatan :

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

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

Peralatan Bantu terdiri dari pompa air pengisi ketel, pemanas, tangki dll.

Generator mengubah energi mekanis turbin uap menjadi energi listrik.

Step-Up Transformer menaikan tegangan generator ke tegangan tinggi/transmisi.

Switchgear berfungsi membagi tenaga listrik/menghubungkan pembangkit dengan saluran transmisi.

1.2.4  Pusat Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU)

Seperti diterangkan terdahulu PLTGU merupakan gabungan PLTG dan PLTU. Dalam PLTGU energi panas yang masih terkandung dalam gas buang PLTG dimanfaatkan lagi sebagai sumber energi untuk ketel pada PLTU.

Maksud dari penggabungan PLTG, PLTU tersebut adalah agar efisiensi pembangkit menjadi lebih tinggi. Fungsi dan jenis peralatannya sama dengan peralatan PLTG dan PLTU.

1.2.5     Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi

Pusat listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) sebenarnya sejenis dengan PLTU. Perbedaannya adalah uap air yang digunakan adalah uap air yang dihasilkan oleh sumber panas bumi (dari dalam bumi) yang biasanya terdapat di daerah-daerah tertentu misalnya Kamojang (Jawa Barat), Lahendong (Sulawesi Utara), Gunung Salak (Jawa Barat), Dieng (Jawa Tengah)

Jadi pada PLTP tidak diperlukan Ketel (Boiler) untuk memproduksi uap air dan tidak perlu bahan bakar.

Gambar 4 menunjukkan flow diagram suatu PLTP

Gambar 4

1.2.5     Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA)

Berlainan dengan PLTD, PLTG, PLTU yang merupakan pembangkit listrik tenaga termal, Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA/PLTM) merupakan instalasi pembangkit listrik yang mengubah energi air (energi gravitasi) menjadi energi listrik.

Mesin penggerak yang digunakan adalah turbin air yang akan memutar generator untuk menghasilkan listrik.

Secara garis besar peralatan PLTA dikelompokkan dalam 3 kelompok yaitu:

a.            Bangunan Sipil : Bendungan, saluran air (pipa-pesat)

b.            Peralatan Mekanik & Elektrikan : turbin air, Generator dan lain-lain (termasuk peralatan kontrol dan instrument)

c.            Peralatan penyaluran tenaga listrik: Switchgear, step-up transformer dll

PLTM (Mikrohidro) adalah PLTA dengan kapasitas kecil yaitu <50 kW, sedangkan PLTM (Minihidro) adalah PLTA berkapasitas 50 kW – 5000KW.

Gambar 5 menunjukan suatu instalasi PLTA

Gambar 5

1.2      Instalasi  Transmisi dan Gardu Induk ( Instalasi Penyaluran )

        Instalasi Penyaluran berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik :

-          Dari Pusat pembangkit ke Gardu Induk

-          Dari Pusat Pembangkit ke Konsumen tegangan tinggi

-          Dari Gardu induk ke gardu induk

-          Dari Gardu Induk ke konsumen tegangan tinggi

Sedangkan media penyalurannya bisa melalui kawat yang berupa saluran udara (Transmisi) dan melalui kabel yang berupa saluran kabel bawah tanah (Underground cable) dan saluran kabel bawah laut (Submarine Cable).

Instalasi penyaluran terdiri dari :

-          Saluran Transmisi (SUTT / SUTET)

-          Gardu induk (GI / GITET)

-          Pengatur Beban

1.3.1 Saluran Transmisi

         Saluran transmisi adalah peralatan listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke gardu induk,dari gardu induk ke gardu induk dan dari gardu induk ke konsumen tegangan tinggi.

Sistem tegangan saluran transmisi yang berlaku di PLN ,yaitu :

Untuk tegangan 30 kV,70 kV dan 150 kV disebut Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT).

Untuk tegangan 500 kV disebut Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET).

Peralatan SUTT / SUTETI terdiri dari :

-          Tower / tiang transmisi

-          Kawat Tanah (Ground Wire)

-          Kawat penghantar (Conductor)

-          Isolator

-          Spacer (Perentang)

-          Damper (Peredam)

-          Tanduk api (Arching Horn)

Gambar 6 dan 7 dibawah ini menunjukkan contoh SUTET 500 kV dan SUTT 150 kV.

Gambar 6

Gambar 7

1.3.2.  Gardu  Induk (GI)

1.3.2.1.  Pengertian /  fungsi gardu induk :  

Gardu induk adalah : suatu instalasi listrik yang berfungsi untuk menerima dan menyalurkan tenaga listrik melalui sistem Tegangan Ekstra Tinggi (TET), Tegangan Tinggi (TT) Dan Tegangan Menengah (TM).

Tenaga listrik yang diterima / disalurkan berasal dari pusat-pusat pembangkit tenaga listrik ataupun dari gardu induk lain.

1.3.2.2.   klasifikasi gardu induk

Berdasarkan Tegangannya :

•          GI Transmisi

•          GI Distribusi

Berdasarkan Penempatan peralatannya:

•          GI pasangan dalam (in door substation)

•          GI pasangan luar (out door substation)

•          GI sebagian pasangan luar (combined out door substation)

•          GI pasangan bawah tanah (under ground substation)

•          GI sebagian pasangan bawah tanah (semi under ground substation)

•          GI mobil (mobile substation)

Berdasarkan Isolasi Yang Dipakai

•          GI isolasi udara

•          GI isolasi gas (GIS)

1.3.2.3.        Peralatan Utama Gardu Induk 

a.    Trafnsformator (Trafo)

-          Trafo Tenaga (Trafo Daya)

-          Trafo Instrumen (Pengukuran) :

•         Trafo Arus (CT)

•         Trafo Tegangan (PT)

b.    Pemutus Tenaga ( PMT / CB )

c.    Pemisah (PMS / DS )

d.    Busbar (REL DAYA)

e.    Isolator

f.     Lightning Arrester (LA)

g.    Reaktor (XL)

h.    Static Capasitor (SC)

i.      Peralatan Sistem Pentanahan

j.      Peralatan Komunikasi (PLC / JWOTS)

Contoh salah satu peralatan Gardu Induk (Trafo Tenaga) adalah seperti gambar 8 dibawah ini

Gambar 8

Sedangkan gambar 9 dibawah ini menunjukkan instalasi / peralatan suatu Gardu Induk dalam bentuk singgle line diagram.

Gambar 9

keterangan gambar :

1.         Lightning Arrester (LA)

2.         Trafo Tegangan (PT)

3.         Pms Tanah Penghantar I 150 KV

4.         PMS Penghantar (PMS LINE) I 150 KV

5.         Trafo Arus (CT)

6.         PMT (CB) 150 KV Penghantar I

7.         PMS REL 150 KV Penghantar I

8.         REL (BUSBAR) 150 KV

9.         PMS REL 150 KV Trafo I

10.       PMT 150 KV TRAFO I

11.       Trafo Arus (CT) Sisi 150 KV Trafo I

12.       Trafo Tenaga 150/20 KV, 30 MVA

13.       Netral Grounding Resistance (NGR)

14.       Trafo Arus (CT) SISI 20 KV TRAFO I

15.       PMT 20 KV TRAFO I

16.       PMS REL 20 KV TRAFO I

17.       Trafo Tegangan (PT) REL 150 KV

18.       REL (BUSBAR) 20 KV

19.       PMS REL 20 KV Penyulang I

20.       PMT 20 KV Penyulang I

21.       Trafo Arus (CT) Penyulang I

22.       PMS Kabel Penyulang I

23.       PMS Tanah Penyulang I

24.       PMS Rel Trafo PS (Pemakaian Sendiri)

25.       PMT 20 KV Trafo PS

26.       Trafo Arus (CT) Trafo PS.

27.       Trafo PS. 20 KV / 380 KV

1.3.2.2.       Single Line Diagram  (Bagan Kutub Tunggal Gardu Induk)

Adalah suatu diagram listrik pada gardu induk yang menunjukkan peralatan terpasang dan hubungan rangkaian dari gardu induk tersebut.

Gambar 10 dibawah ini menunjukkan singgle line diagram suatu gardu induk 

Gambar 10

1.3.2.2.       Sistem hubungan rangkaian (sistem busbar) di gardu induk

a.    Single busbar ( Rel Tunggal) :

•         Rel tunggal

•         Rel tunggal dengan pms bagian

•         Rel tunggal dengan pmt dan pms bagian

b.    Double busbar ( Rel Ganda) :

•         Rel ganda standar

•         Rel ganda dengan sistem 1,5 CB

•         Rel ganda dengan sistem 2 CB

•         Rel ganda dengan sistem 4 bagian (menggunakan bus section)

Gambar 11 s/d 18 menunjukkan contoh-contoh hubungan rangkaian / sistem Busbar di Gardu Induk

Gambar 11

Gambar 17

Gambar 18

1.3.2.2.       Gardu Induk  GIS (Gas Insulated Switchgear)

Adalah gardu induk yang menggunakan gas untuk mengisolasi bagian - bagian bertegangan antara fasa maupun dengan badan / tanah.

Umumnya Gardu Induk Ini Menggunakan Gas SF6 (SF6 Gas Insulated Switchgear Equipment)

Gambar 19 dan 20 dibawah ini menunjukkan Gardu Induk GIS, sedangkan gambar 21 menunjukkan Gardu Induk Konvensional (Open Type)

 Gambar 19

1.3.2.2.       Keuntungan dan Kerugian Menggunakan GIS Dibanding Dengan GI Konvensional              

Keuntungan menggunakan GIS dibanding dengan GI Konfensional:       

a.         Hemat ruang

b.         Keandalan tinggi

c.         Hemat pengawasan dan perawatan

d.         Enviromental harmony

e.         Reduksi waktu  instalasi

f.          Keamanan

Kerugian :

Biaya / harga relatif lebih tinggi bila dibandingkan dengan GI konvensional

1.4. Instalasi Distribusi

            Adalah suatu instalasi tenaga listrik yang melayani distribusi tenaga listrik mulai dari sistem penyaluran sampai ke konsumen.

Peralatan yang terdapat pada instalasi distribusi terdiri dari :

-          Gardu Induk sisi 20 kV ( Switchgear 20 kV)

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

-          Jaringan tegangan menengah ( SUTM & SKTM)

-          Gardu Distribusi

-          Jaringan Tegangan Rendah (SUTR & SKTR)

-          Sambungan Pelayanan  Tegangan Rendah (Sampel TR)

-          Alat Pengukur dan Pembatas (APP)

1.4.1. Gardu Induk sisi 20 kV

            Gardu Induk sisi 20 kV merupakan ”hulu” dari sistem Distribusi. Pada GI sisi 20 kV terjadi penurunan tegangan dari 150 kV ke 20 kV atau dari 70 kV ke 20 kV. Pada GI 20 kV juga terjadi penyaluran tenaga listrik dari sistem penyaluran ke sistem distribusi.

Peralatan listrik yang terdapat pada GI sisi 20 kV adalah sebagai berikut :

-          PMT (CB) untuk penyulang-penyulang

-          PMS (DS)

-          Rel / Busbar

-          Kubikel

-          Trafo Arus (CT)

-          Trafo Tegangan (PT)

-          Panel Kontrol

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

-          Rele-rele proteksi (OCR &GFR)

-          Lampu-lampu / indikator / anounciator

-          Trafo pemakaian sendiri

Contoh instalasi/peralatan GI 20 kV dapat dilihat pada gambar 22 dan 23

1.4.2. Pusat Pengatur Distribusi

Ditempat ini dilakukan pengaturan dan pengendalian operasi sistem distribusi (Penyulang-penyulang 20 kV) dari Gardu Induk yang dilaksanakan oleh Dispatcher.

Unit kerja PLN yang menangani kegiatan tersebut di lingkungan jawa bali disebut unit Area Pengatur Distribusi (PLN APD). PLN APD juga menangani pekerjaan pengoperasian dan pemeliharaan instalasi GI 20 kV.

1.4.3.   Jaringan Tegangan Menengah (JTM)

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

Gambar 24 dibawah ini menunjukkan contoh suatu Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM).

1.4.3.   Gardu Hubung

Berfungsi sebagai pengumpul, pembagi dan penyalur tenaga listrik ke gardu-gardu lain (gardu-gardu distribusi) dan sebagai perlengkapan manuver untuk jaringan spindle.

Pada kondisi normal semua penyulang disuplai dari gardu induk, tapi pada kondisi tertentu disuplai dari gardu hubung melalui penyulang expres dari GI tersebut atau dari GI lain.

1.4.5.   Gardu Distribusi

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

- Jenis-jenis gardu distribusi terdiri ;

- Gardu tiang / Gardu Portal

- Gardu tembok / Gardu Beton

- Gardu Cantol

- Gardu Kios

Gambar 25 s/d 33 dibawah ini menunjukan contoh gardu beton, gardu tiang, dan gardu cantol.

 1.4.6.   Jaringan Tegangan Rendah (JTR)

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

1.4.7.   Sambungan Pelanggan Tegangan Rendah (Sampel TR)

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

1.4.8.   Alat Pengukur dan Pembatas (APP)

Berfungsi untuk mengukur dan membatasi pemakai daya (energi listrik) sesuai dengan kontrak dalam transaksi jual beli tenaga listrik.

Peralatan pengukur terdiri dari :

1.    Meter KWH

2.    Meter KVARH

3.    Trafo arus dan trafo tegangan

Peralatan pembatas terdiri dari  :

1.    MCB

2.    Pelebur  (kawat lebur, NH Fuse)

3.    Rele

4.    Alat bantu / Time Switch

Gambar 34 dan 35 dibawah ini Menunjukan peralatan APP dan AMR (Automatic Meter Reading)