SISTEM DAN TENAGA LISTRIK (1)
SISTEM TENAGA LISTRIK
Disusun Oleh:
Indra Khadra Maulana
131844910491
Rudianto
131844910493
M. Zaynuri Ikhwan
131844910490
Arif Rahmadi A.
131844910485
M. Agus Ali Yafi
131844910587
UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG FAKULTAS TEKNIK
Jl. Taman Borobudur Indah No.3 Malang
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis curahkan ke hadirat Allah SWT. karena atas
rahmat dan ridho-Nya penulis bisa menyelesaikan penulisan makalah “Sistem
Tenaga Lisrik” sebagai tugas mata kuliah dasar teknik elektronika.
Selama mengikuti pelajaran dan penulisan makalah materi dasar teknik
elektronika, banyak bimbingan dan bantuan yang diberikan kepada penulis. Untuk
itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar –
sebesarnya kepada Bapak Ir. Fachrudin, MT. selaku dosen fisika dan semua pihak
yang sudah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa karya tulis ini belumlah sempurna. Untuk itu,
ssaran dan kritik dari pembaca sangat diharapkan. Atas saran dan kritiknya,
penulis ucapkan terima kasih.
Malang, 05 November 2013
Penulis
DAFTAR ISI
Kata Pengantar............................................................................................................1
Daftar Isi .................................................................................................................2
Daftar Gambar............................................................................................................5
BAB I
PENDAHULUAN..................................................................................7
1.1 Latar Belakang...................................................................................7
1.2 Tujuan Kegiatan................................................................................8
1.3 Manfaat Kegiatan..............................................................................8
BAB II
1
ISI LAPORAN.......................................................................................9
PLTU Paiton Baru (PLTU Paiton Unit 9)...........................................9
1.1 Sistem Kelistrikan PLTU Paiton Unit 9..........................................12
2
Peraturan Dan Perundangan Keselamatan Kerja...........................14
3
Dasar Teori PLTU (Pembangkit Thermal).......................................17
3.1 Siklus Carnot...................................................................................17
3.2 Rankine Cycle..................................................................................19
3.3 Reheat Cycle....................................................................................20
3.4 Regenerative Cycle..........................................................................21
3.5 Siklus Reheat – Regenerative..........................................................22
4
Siklus Air Pada PLTU.........................................................................23
4.1 Peralatan Pengolah Air....................................................................23
4.1.1 Water Treatment Plant...............................................................23
4.1.2 Desalination Plant......................................................................30
4.1.3 Reverse Osmosis........................................................................32
5
Siklus Bahan Bakar Dan Udara.........................................................33
5.1 Siklus Bahan Bakar Minyak............................................................33
5.2 Siklus Bahan Bakar Batubara..........................................................34
5.3 Siklus Udara Pembakaran................................................................38
5.3.1 Primary Air Fan.........................................................................39
5.3.2 Forced Draft Fan........................................................................44
5.3.3 Air Compressor..........................................................................50
5.4 Siklus Gas Buang.............................................................................50
5.4.1 Inducet Draft Fan.......................................................................51
BAB I
PENDAHULUAN
BAB II
PEMBAHASAN SISTEM TENAGA LISTRIK
2.1 SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK
2.1.1 Prinsip Kerja Generator
Sesuai hukum Faraday bahwa apabila suatu penghantar digerak-gerakkan
dalam medan magnit atau sebaliknya, maka penghantar tersebut timbul GGL
(Gaya Gerak Listrik) induksi atau dapat menghasilkan listrik, yang besarnya GGL
induksi tersebut adalah :
Gambar 6: Prinsip GGL Induksi
Dari prinsip tersebut pada gambar diatas digunakan sebagai dasar
generator pembangkit listrik. Sehingga syarat terjadinya GGL induksi adalah
harus adanya :
Medan magnet
Penghantar
Gerakan Relatif
maka besar kecilnya GGL tergantung ketiga unsur diatas. Adapun prinsip pada
mesin listrik/ generator yang dapat membangkitkan listrik, seperti gambar
berikut :
Gambar 7: Prinsip Arus Bolak-balik yang dibangkitkan
Pada Gambar diatas menunjukkan sebuah gulungan penghantar diputar
didalam media medan magnit pada satu putaran (360°), menghasilkan GGL
induksi arus bolak-balik satu periode. Gelombang arus bolak-balik tersebut biasa
disebut gelombang Sinusoida.
Sehingga apabila penghantar tersebut diputar oleh turbin dengan putaran
3000 rpm atau sama dengan putaran tiap detik 50 putaran, maka gelombang arus
bolak-balik yang dihasilkan adalah juga sebanyak 50 periode atau dikatakan
dengan frekwensi 50 Hz. Pada umumnya mesin pembangkit listrik diputar adalah
kemagnitan atau rotor sebagai magnit dan kumparan penghantar ditempatkan di
bagian stator.
Dari prinsip kerja generator tersebut maka dibuatlah pembangkit listrik
(produsen listrik) dengan berbagai tipe pembangkitan. Pembangkit listrik adalah
bagian dari alat industri yang dipakai untuk memproduksi dan membangkitkan
tenaga listrik dari berbagai sumber tenaga, seperti PLTU (Pusat Listrik Tenaga
Uap), PLTN (Pusat Listrik Tenaga Nuklir), PLTA (Pusat Listrik Tenaga Air),
PLTG (Pusat Listrik Tenaga Gas), PLTP (Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi), dan
lain-lain.
Gambar 1: Contoh suatu pembangkit listrik yang memanfaatkan energy kalor
dalam uap / PLTU.
Bagian utama dari pembangkit listrik ini adalah generator, yakni mesin
berputar yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik dengan
menggunakan prinsip medan magnet dan penghantar listrik. Energi mekanis yang
didapat berasal dari putaran Turbin (premover) yang memanfaatkan energy
potensial dari suatu media, seperti uap, gas, air, angin, dan lain sebagainya.
2.1.2 Turbin Uap
Gamabar 2: Contoh Turbin Uap
Turbin uap berfungsi untuk merubah energi panas yang terkandung dalam
uap menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran dan dikopel dengan rotor
generator. Uap dengan tekanan dan temperatur tinggi mengalir melalui nosel
sehingga kecepatannya naik dan mengarah dengan tepat untuk mendorong sudusudu turbin yang dipasang pada poros. Akibatnya poros turbin bergerak
menghasilkan putaran (energi mekanik). Uap yang telah melakukan kerja di turbin
tekanan dan temperatur turun hingga kondisinya menjadi uap basah. Uap keluar
turbin ini kemudian dialirkan kedalam kondensor untuk didinginkan agar menjadi
air kondensat, sedangkan tenaga putar yang dihasilkan digunakan untuk memutar
generator.
2.1.3 Generator
Generator adalah suatu alat/ system yang dapat mengubah tenaga mekanis
menjadi tenaga listrik dan menghasilkan tenaga listrik bolak-balik atau tenaga
listrik searah tergantung pada tipe generator. Generator arus bolak balik sering
disebut juga generator sinkron . Prinsip kerja generator berdasarkan Hukum
Faraday tentang induksi elektro magnetic yaitu bila suatu konduktor digerakkan
dalam medan magnet, maka akan membangkitkan gaya gerak listrik. Konstruksi
generator sinkron terdiri dari Stator dan Rotor. Stator adalah bagian yang diam
sedangkan rotor adalah bagian yang bergerak.
Gambar 3: Contoh Generator yang ada di Pembangkit Listrik.
a. Stator
Stator merupakan elemen diam yang terdiri dari Rangka Stator, Inti Stator
dan belitan-belitan Stator (belitan jangkar). Rangka stator terbuat dari besi tuang
dan merupakan rumah dari semua bagian-bagian generator. Rangka stator ini
berbentuk lingkaran dimana sambungan-sambungan pada rusuknya akan
menjamin generator terhadap getaran-getaran. Inti stator terbuat dari bahan
ferromagnetic atau besi lunak yang disusun berlapis-lapis tempat terbnentuknya
fluks magnet. Sedangkan belitan stator terbuat dari tembaga disusun dalam aluralur, belitan stator berfungsi tempat terbentuknya gaya gerak listrik.
Gambar 4: Contoh Stator Generator.
b. Rotor
Rotor adalah merupakan elemen yang berputar, pada rotor terdapat kutubkutub magnet dengan lilitan-lilitan kawatnya dialiri oleh arus searah. Kutub
magnet rotor terdiri dua jenis yaitu :
Rotor kutub menonjol (salient), adalah tipe yang dipakai untuk generatorgenerator kecepatan rendah dan menengah .
Rotor kutub tidak menonjol atau rotor silinder digunakan untuk generatorgenerator turbo atau generator kecepatan tinggi.
Kumparan medan pada rotor disuplai dengan medan arus searah untuk
menghasilkan fluks dimana arus searah tersebut dialirkan ke rotor melalui sebuah
cincin. Jadi jika rotor berputar maka fluks magnet yang timbul akibat arus searah
tersebut akan memotong konduktor dari stator yang mengakibatkan timbulnya
gaya gerak listrik. Belitan searah pada struktur medan yang berputar dihubungkan
ke sebuah sumber luar melalui slipring atau brush. Slipring ini berputar bersamasama dengan poros dan rotor. Banyaknya slipring ada dua buah dan pada tiap-tiap
slipring dapat menggeser brostel yang masing-masing merupakan positif dan
negatif guna penguatan ke lilitan medan pada rotor. Slipring terbuat dari besi baja,
kuningan atau tembaga yang dipasang pada poros dengan memakai bahan isolasi.
Untuk membangkitkan arus searah dibutuhkan sebuah system penguat atau Exiter,
suplai diperoleh dari pembangkit itu sendiri kemudian disearahkan seterusnya
dikembalikan ke rotor melalui slipring.
Gambar 5: Contoh Rotor Generator tipe silinder.
2.2 SISTEM PENYALURAN TENAGA LISTRIK
Setelah suatu industry pembangkit listrik menghasilkan energy listrik,
untuk memenuhi kebutuhan listrik masyarakat (konsumen) maka energy listrik
akan dikirim melalu sistem yang dikenal dengan Sistem Transmisi dan Sistem
Distribusi. Sistem Transmisi menghubungkan antara energy listrik yang
dihasilkan dari industry pembangkit satu dengan yang lain, dengan proses
sinkronisasi. Hal itu dilakukan karena banyaknya industry pembangkit listrik yang
memiliki kapasitas (daya output) yang berbeda beda, tempat industry pembangkit
antara satu yang lain berjauhan, kondisi konsumen yang jauh dari industry
pembangkit listrik, kebutuhan energy listrik yang tinggi disuatu daerah sedangkan
daerah tersebut memiliki industry pembangkit yang kecil sehingga membutuhkan
daya dari industry pembangkit lain.
Syarat proses sinkronisasi melibatkan tegangan harus sama, frekuensi
sama, sudut fasa sama, urutan fasa dan jumblah fasa (3 fasa). Karena tegangan
output generator tidak sama maka tegangan dinaikkan mengunakan Transformator
tenaga tipe step up, dengan keluaran output sisi sekunder 500 kV untuk memenuhi
syarat tegangan Transmisi / SUTET (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi) di
Indonesia sebesar 500 kV khususnya Transmisi Jawa - Bali.
Pembangkit
Trafo Penaik Tegangan
Sistem Transmisi
Tenaga Listruk
Rel Tegangan Tinggi
PMT
Jaringan Tegangan Tinggi
Gardu Induk
Trafo Penurun Tegangan
Rel Tegangan Menengah
Sekering
Sistem Distribusi
Tenaga Listruk
Jaringan Tegangan Menengah
Trafo Distribusi
Sakelar
Pelanggan Tegangan Menengah
Pelanggan Tegangan Rendah
Gambar : Sistem penyaluran tenaga listrik
2.2.1 Transformator Tenaga
Transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi
untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah
atau sebaliknya. Dalam operasi penyaluran tenaga listrik transformator dapat
dikatakan sebagai jantung dari transmisi dan distribusi. Dalam kondisi ini suatu
transformator diharapkan dapat beroperasi secara maksimal (kalau bisa terus
menerus tanpa berhenti). Mengingat kerja keras dari suatu transformator seperti
itu maka cara pemeliharaan juga dituntut sebaik mungkin. Oleh karena itu
transformator harus dipelihara dengan menggunakan sistem dan peralatan yang
benar, baik dan tepat. Untuk itu regu pemeliharaan harus mengetahui bagianbagian transformator dan bagian-bagian mana yang perlu diawasi melebihi bagian
yang lainnya.
Gambar 8: Contoh Transformator Tenaga yang ada di Pmebangkit Listrik
Berdasarkan tegangan operasinya dapat dibedakan menjadi transformator
500/150 kV dan 150/70 kV biasa disebut Interbus Transformator (IBT).
Transformator 150/20 kV dan 70/20 kV disebut juga trafo distribusi. Titik netral
transformator ditanahkan sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan /
proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 kV ditanahkan secara langsung di
sisi netral 150 kV dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan rendah
atau tahanan tinggi atau langsung di sisi netral 20 kV nya.
Transformator dapat dibagi menurut fungsi / pemakaian seperti:
- Transformator Mesin (Pembangkit )
- Transformator Gardu Induk
- Transformator Distribusi
Transformator dapat juga dibagi menurut Kapasitas dan Tegangan seperti:
- Transformator besar
- Transformator sedang
- Transformator kecil
2.2.2 Sistem Transmisi.
Tenaga listrik di transmisikan oleh suatu bahan konduktor yang
mengalirkan tipe Saluran Transmisi Listrik.
Berdasarkan sistem transmisi dan kapasitas tegangan yang disalurkan terdiri:
1. Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200kV-500kV
Pada umumnya saluran transmisi di Indonesia digunakan pada pembangkit
dengan kapastas 500 kV. Dimana tujuannya adalah agar drop tegangan dari
penampang kawat dapat direduksi secara maksimal, sehingga diperoleh
operasional yang efektif dan efisien.
Akan tetapi terdapat permasalahan
mendasar dalam pembangunan SUTET ialah konstruksi tiang (tower) yang
besar dan tinggi, memerlukan tanah yang luas, memerlukan isolator yang
banyak, sehingga memerlukan biaya besar. Masalah lain yang timbul dalam
pembangunan SUTET adalah masalah sosial, yang akhirnya berdampak pada
masalah pembiayaan.
Gambar 9: Transmisi SUTET
2. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 70kV-150kV
Pada saluran transmisi ini memiliki tegangan operasi antara 30kV sampai
150kV. Konfigurasi jaringan pada umumnya single atau doble sirkuit, dimana 1
sirkuit terdiri dari 3 phasa dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan
penghantar netralnya diganti oleh tanah sebagai saluran kembali. Apabila
kapasitas daya yang disalurkan besar, maka penghantar pada masing-masing
phasa terdiri dari dua atau empat kawat (Double atau Qudrapole) dan Berkas
konduktor disebut Bundle Conductor. Jarak terjauh yang paling efektif dari.
Gambar 10: Sistem transmisi SUTT
3. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) / distribusi primer
Di Indonesia, system jaringan distribusi primer dikenal dengan Saluran
Udara Tegangan Menengah (SUTM) 20 kV, dimana tegangan 20 kV berasal dari
gardu induk (GI) dari tegangan 150 kV / 70 kV. Saluran ini menyalurkan tenaga
listrik dari gardu induk distribusi (Distribution Substation) menuju konsumen
yang terlebih dahulu diturunkan tegangannya menjadi 220 / 380 Volt oleh
transformer distribusi 20 kV / 220 – 380 Volt. Untuk sistem distribusi 220 / 380
kV
disebut
Saluran
Udara
Tegangan
Rendah
(SUTR) atau
sistem
distribusi
sekunder. Di dalam mendesain suatu system jaringan distribusi primer harus bisa
menaggung beban hingga batas maksimum. Oleh karena itu disesuaikan dengan
perkembangan beban. Batas maksimum tergantung dari kapasitas trafo daya,
kemampuan saluran penghantar dan kerugian tegangan (disipasi teganga) yang
diijinkan antara sisi pengirim dan sisi penerima.
Gambar 11: Distribusi primer dan sekunder.
Disusun Oleh:
Indra Khadra Maulana
131844910491
Rudianto
131844910493
M. Zaynuri Ikhwan
131844910490
Arif Rahmadi A.
131844910485
M. Agus Ali Yafi
131844910587
UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG FAKULTAS TEKNIK
Jl. Taman Borobudur Indah No.3 Malang
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis curahkan ke hadirat Allah SWT. karena atas
rahmat dan ridho-Nya penulis bisa menyelesaikan penulisan makalah “Sistem
Tenaga Lisrik” sebagai tugas mata kuliah dasar teknik elektronika.
Selama mengikuti pelajaran dan penulisan makalah materi dasar teknik
elektronika, banyak bimbingan dan bantuan yang diberikan kepada penulis. Untuk
itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar –
sebesarnya kepada Bapak Ir. Fachrudin, MT. selaku dosen fisika dan semua pihak
yang sudah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa karya tulis ini belumlah sempurna. Untuk itu,
ssaran dan kritik dari pembaca sangat diharapkan. Atas saran dan kritiknya,
penulis ucapkan terima kasih.
Malang, 05 November 2013
Penulis
DAFTAR ISI
Kata Pengantar............................................................................................................1
Daftar Isi .................................................................................................................2
Daftar Gambar............................................................................................................5
BAB I
PENDAHULUAN..................................................................................7
1.1 Latar Belakang...................................................................................7
1.2 Tujuan Kegiatan................................................................................8
1.3 Manfaat Kegiatan..............................................................................8
BAB II
1
ISI LAPORAN.......................................................................................9
PLTU Paiton Baru (PLTU Paiton Unit 9)...........................................9
1.1 Sistem Kelistrikan PLTU Paiton Unit 9..........................................12
2
Peraturan Dan Perundangan Keselamatan Kerja...........................14
3
Dasar Teori PLTU (Pembangkit Thermal).......................................17
3.1 Siklus Carnot...................................................................................17
3.2 Rankine Cycle..................................................................................19
3.3 Reheat Cycle....................................................................................20
3.4 Regenerative Cycle..........................................................................21
3.5 Siklus Reheat – Regenerative..........................................................22
4
Siklus Air Pada PLTU.........................................................................23
4.1 Peralatan Pengolah Air....................................................................23
4.1.1 Water Treatment Plant...............................................................23
4.1.2 Desalination Plant......................................................................30
4.1.3 Reverse Osmosis........................................................................32
5
Siklus Bahan Bakar Dan Udara.........................................................33
5.1 Siklus Bahan Bakar Minyak............................................................33
5.2 Siklus Bahan Bakar Batubara..........................................................34
5.3 Siklus Udara Pembakaran................................................................38
5.3.1 Primary Air Fan.........................................................................39
5.3.2 Forced Draft Fan........................................................................44
5.3.3 Air Compressor..........................................................................50
5.4 Siklus Gas Buang.............................................................................50
5.4.1 Inducet Draft Fan.......................................................................51
BAB I
PENDAHULUAN
BAB II
PEMBAHASAN SISTEM TENAGA LISTRIK
2.1 SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK
2.1.1 Prinsip Kerja Generator
Sesuai hukum Faraday bahwa apabila suatu penghantar digerak-gerakkan
dalam medan magnit atau sebaliknya, maka penghantar tersebut timbul GGL
(Gaya Gerak Listrik) induksi atau dapat menghasilkan listrik, yang besarnya GGL
induksi tersebut adalah :
Gambar 6: Prinsip GGL Induksi
Dari prinsip tersebut pada gambar diatas digunakan sebagai dasar
generator pembangkit listrik. Sehingga syarat terjadinya GGL induksi adalah
harus adanya :
Medan magnet
Penghantar
Gerakan Relatif
maka besar kecilnya GGL tergantung ketiga unsur diatas. Adapun prinsip pada
mesin listrik/ generator yang dapat membangkitkan listrik, seperti gambar
berikut :
Gambar 7: Prinsip Arus Bolak-balik yang dibangkitkan
Pada Gambar diatas menunjukkan sebuah gulungan penghantar diputar
didalam media medan magnit pada satu putaran (360°), menghasilkan GGL
induksi arus bolak-balik satu periode. Gelombang arus bolak-balik tersebut biasa
disebut gelombang Sinusoida.
Sehingga apabila penghantar tersebut diputar oleh turbin dengan putaran
3000 rpm atau sama dengan putaran tiap detik 50 putaran, maka gelombang arus
bolak-balik yang dihasilkan adalah juga sebanyak 50 periode atau dikatakan
dengan frekwensi 50 Hz. Pada umumnya mesin pembangkit listrik diputar adalah
kemagnitan atau rotor sebagai magnit dan kumparan penghantar ditempatkan di
bagian stator.
Dari prinsip kerja generator tersebut maka dibuatlah pembangkit listrik
(produsen listrik) dengan berbagai tipe pembangkitan. Pembangkit listrik adalah
bagian dari alat industri yang dipakai untuk memproduksi dan membangkitkan
tenaga listrik dari berbagai sumber tenaga, seperti PLTU (Pusat Listrik Tenaga
Uap), PLTN (Pusat Listrik Tenaga Nuklir), PLTA (Pusat Listrik Tenaga Air),
PLTG (Pusat Listrik Tenaga Gas), PLTP (Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi), dan
lain-lain.
Gambar 1: Contoh suatu pembangkit listrik yang memanfaatkan energy kalor
dalam uap / PLTU.
Bagian utama dari pembangkit listrik ini adalah generator, yakni mesin
berputar yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik dengan
menggunakan prinsip medan magnet dan penghantar listrik. Energi mekanis yang
didapat berasal dari putaran Turbin (premover) yang memanfaatkan energy
potensial dari suatu media, seperti uap, gas, air, angin, dan lain sebagainya.
2.1.2 Turbin Uap
Gamabar 2: Contoh Turbin Uap
Turbin uap berfungsi untuk merubah energi panas yang terkandung dalam
uap menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran dan dikopel dengan rotor
generator. Uap dengan tekanan dan temperatur tinggi mengalir melalui nosel
sehingga kecepatannya naik dan mengarah dengan tepat untuk mendorong sudusudu turbin yang dipasang pada poros. Akibatnya poros turbin bergerak
menghasilkan putaran (energi mekanik). Uap yang telah melakukan kerja di turbin
tekanan dan temperatur turun hingga kondisinya menjadi uap basah. Uap keluar
turbin ini kemudian dialirkan kedalam kondensor untuk didinginkan agar menjadi
air kondensat, sedangkan tenaga putar yang dihasilkan digunakan untuk memutar
generator.
2.1.3 Generator
Generator adalah suatu alat/ system yang dapat mengubah tenaga mekanis
menjadi tenaga listrik dan menghasilkan tenaga listrik bolak-balik atau tenaga
listrik searah tergantung pada tipe generator. Generator arus bolak balik sering
disebut juga generator sinkron . Prinsip kerja generator berdasarkan Hukum
Faraday tentang induksi elektro magnetic yaitu bila suatu konduktor digerakkan
dalam medan magnet, maka akan membangkitkan gaya gerak listrik. Konstruksi
generator sinkron terdiri dari Stator dan Rotor. Stator adalah bagian yang diam
sedangkan rotor adalah bagian yang bergerak.
Gambar 3: Contoh Generator yang ada di Pembangkit Listrik.
a. Stator
Stator merupakan elemen diam yang terdiri dari Rangka Stator, Inti Stator
dan belitan-belitan Stator (belitan jangkar). Rangka stator terbuat dari besi tuang
dan merupakan rumah dari semua bagian-bagian generator. Rangka stator ini
berbentuk lingkaran dimana sambungan-sambungan pada rusuknya akan
menjamin generator terhadap getaran-getaran. Inti stator terbuat dari bahan
ferromagnetic atau besi lunak yang disusun berlapis-lapis tempat terbnentuknya
fluks magnet. Sedangkan belitan stator terbuat dari tembaga disusun dalam aluralur, belitan stator berfungsi tempat terbentuknya gaya gerak listrik.
Gambar 4: Contoh Stator Generator.
b. Rotor
Rotor adalah merupakan elemen yang berputar, pada rotor terdapat kutubkutub magnet dengan lilitan-lilitan kawatnya dialiri oleh arus searah. Kutub
magnet rotor terdiri dua jenis yaitu :
Rotor kutub menonjol (salient), adalah tipe yang dipakai untuk generatorgenerator kecepatan rendah dan menengah .
Rotor kutub tidak menonjol atau rotor silinder digunakan untuk generatorgenerator turbo atau generator kecepatan tinggi.
Kumparan medan pada rotor disuplai dengan medan arus searah untuk
menghasilkan fluks dimana arus searah tersebut dialirkan ke rotor melalui sebuah
cincin. Jadi jika rotor berputar maka fluks magnet yang timbul akibat arus searah
tersebut akan memotong konduktor dari stator yang mengakibatkan timbulnya
gaya gerak listrik. Belitan searah pada struktur medan yang berputar dihubungkan
ke sebuah sumber luar melalui slipring atau brush. Slipring ini berputar bersamasama dengan poros dan rotor. Banyaknya slipring ada dua buah dan pada tiap-tiap
slipring dapat menggeser brostel yang masing-masing merupakan positif dan
negatif guna penguatan ke lilitan medan pada rotor. Slipring terbuat dari besi baja,
kuningan atau tembaga yang dipasang pada poros dengan memakai bahan isolasi.
Untuk membangkitkan arus searah dibutuhkan sebuah system penguat atau Exiter,
suplai diperoleh dari pembangkit itu sendiri kemudian disearahkan seterusnya
dikembalikan ke rotor melalui slipring.
Gambar 5: Contoh Rotor Generator tipe silinder.
2.2 SISTEM PENYALURAN TENAGA LISTRIK
Setelah suatu industry pembangkit listrik menghasilkan energy listrik,
untuk memenuhi kebutuhan listrik masyarakat (konsumen) maka energy listrik
akan dikirim melalu sistem yang dikenal dengan Sistem Transmisi dan Sistem
Distribusi. Sistem Transmisi menghubungkan antara energy listrik yang
dihasilkan dari industry pembangkit satu dengan yang lain, dengan proses
sinkronisasi. Hal itu dilakukan karena banyaknya industry pembangkit listrik yang
memiliki kapasitas (daya output) yang berbeda beda, tempat industry pembangkit
antara satu yang lain berjauhan, kondisi konsumen yang jauh dari industry
pembangkit listrik, kebutuhan energy listrik yang tinggi disuatu daerah sedangkan
daerah tersebut memiliki industry pembangkit yang kecil sehingga membutuhkan
daya dari industry pembangkit lain.
Syarat proses sinkronisasi melibatkan tegangan harus sama, frekuensi
sama, sudut fasa sama, urutan fasa dan jumblah fasa (3 fasa). Karena tegangan
output generator tidak sama maka tegangan dinaikkan mengunakan Transformator
tenaga tipe step up, dengan keluaran output sisi sekunder 500 kV untuk memenuhi
syarat tegangan Transmisi / SUTET (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi) di
Indonesia sebesar 500 kV khususnya Transmisi Jawa - Bali.
Pembangkit
Trafo Penaik Tegangan
Sistem Transmisi
Tenaga Listruk
Rel Tegangan Tinggi
PMT
Jaringan Tegangan Tinggi
Gardu Induk
Trafo Penurun Tegangan
Rel Tegangan Menengah
Sekering
Sistem Distribusi
Tenaga Listruk
Jaringan Tegangan Menengah
Trafo Distribusi
Sakelar
Pelanggan Tegangan Menengah
Pelanggan Tegangan Rendah
Gambar : Sistem penyaluran tenaga listrik
2.2.1 Transformator Tenaga
Transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi
untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah
atau sebaliknya. Dalam operasi penyaluran tenaga listrik transformator dapat
dikatakan sebagai jantung dari transmisi dan distribusi. Dalam kondisi ini suatu
transformator diharapkan dapat beroperasi secara maksimal (kalau bisa terus
menerus tanpa berhenti). Mengingat kerja keras dari suatu transformator seperti
itu maka cara pemeliharaan juga dituntut sebaik mungkin. Oleh karena itu
transformator harus dipelihara dengan menggunakan sistem dan peralatan yang
benar, baik dan tepat. Untuk itu regu pemeliharaan harus mengetahui bagianbagian transformator dan bagian-bagian mana yang perlu diawasi melebihi bagian
yang lainnya.
Gambar 8: Contoh Transformator Tenaga yang ada di Pmebangkit Listrik
Berdasarkan tegangan operasinya dapat dibedakan menjadi transformator
500/150 kV dan 150/70 kV biasa disebut Interbus Transformator (IBT).
Transformator 150/20 kV dan 70/20 kV disebut juga trafo distribusi. Titik netral
transformator ditanahkan sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan /
proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 kV ditanahkan secara langsung di
sisi netral 150 kV dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan rendah
atau tahanan tinggi atau langsung di sisi netral 20 kV nya.
Transformator dapat dibagi menurut fungsi / pemakaian seperti:
- Transformator Mesin (Pembangkit )
- Transformator Gardu Induk
- Transformator Distribusi
Transformator dapat juga dibagi menurut Kapasitas dan Tegangan seperti:
- Transformator besar
- Transformator sedang
- Transformator kecil
2.2.2 Sistem Transmisi.
Tenaga listrik di transmisikan oleh suatu bahan konduktor yang
mengalirkan tipe Saluran Transmisi Listrik.
Berdasarkan sistem transmisi dan kapasitas tegangan yang disalurkan terdiri:
1. Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200kV-500kV
Pada umumnya saluran transmisi di Indonesia digunakan pada pembangkit
dengan kapastas 500 kV. Dimana tujuannya adalah agar drop tegangan dari
penampang kawat dapat direduksi secara maksimal, sehingga diperoleh
operasional yang efektif dan efisien.
Akan tetapi terdapat permasalahan
mendasar dalam pembangunan SUTET ialah konstruksi tiang (tower) yang
besar dan tinggi, memerlukan tanah yang luas, memerlukan isolator yang
banyak, sehingga memerlukan biaya besar. Masalah lain yang timbul dalam
pembangunan SUTET adalah masalah sosial, yang akhirnya berdampak pada
masalah pembiayaan.
Gambar 9: Transmisi SUTET
2. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 70kV-150kV
Pada saluran transmisi ini memiliki tegangan operasi antara 30kV sampai
150kV. Konfigurasi jaringan pada umumnya single atau doble sirkuit, dimana 1
sirkuit terdiri dari 3 phasa dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan
penghantar netralnya diganti oleh tanah sebagai saluran kembali. Apabila
kapasitas daya yang disalurkan besar, maka penghantar pada masing-masing
phasa terdiri dari dua atau empat kawat (Double atau Qudrapole) dan Berkas
konduktor disebut Bundle Conductor. Jarak terjauh yang paling efektif dari.
Gambar 10: Sistem transmisi SUTT
3. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) / distribusi primer
Di Indonesia, system jaringan distribusi primer dikenal dengan Saluran
Udara Tegangan Menengah (SUTM) 20 kV, dimana tegangan 20 kV berasal dari
gardu induk (GI) dari tegangan 150 kV / 70 kV. Saluran ini menyalurkan tenaga
listrik dari gardu induk distribusi (Distribution Substation) menuju konsumen
yang terlebih dahulu diturunkan tegangannya menjadi 220 / 380 Volt oleh
transformer distribusi 20 kV / 220 – 380 Volt. Untuk sistem distribusi 220 / 380
kV
disebut
Saluran
Udara
Tegangan
Rendah
(SUTR) atau
sistem
distribusi
sekunder. Di dalam mendesain suatu system jaringan distribusi primer harus bisa
menaggung beban hingga batas maksimum. Oleh karena itu disesuaikan dengan
perkembangan beban. Batas maksimum tergantung dari kapasitas trafo daya,
kemampuan saluran penghantar dan kerugian tegangan (disipasi teganga) yang
diijinkan antara sisi pengirim dan sisi penerima.
Gambar 11: Distribusi primer dan sekunder.