Makalah TTL Teknik Dan Tenaga Listrik
TEKNIK TENAGA
LISTRIK
Disusun oleh :
Haby Junda 073001500050
Hans Kristian 073001500051
Intan Permata Sari 07300150005
Irvan Bayu 07300150005
Teknik Pertambangan
Fakultas Teknologi Kebumian Dan Energi
Universitas Trisakti
1
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena kami(Haby Junda, Hans
Kristian, Intan Permata, dan Irvan Bayu) dapat menyelesaikan makalah Teknik Tenaga
Listrik ini. Tidak lupa kami secara khusus berterima kasih kepada Bapak Ishak Kasim selaku
Dosen Teknik Tenaga Listrik Prodi Pertambangan, Fakultas Ilmu Kebumian dan Energi,
Universitas Trisakti yang telah mengajarkan dan membimbing kami dengan amat baik
sehingga kami dapat menyelesaikan makalah Teknik Tenaga Listrik ini dengan semaksimal
mungkin.
Makalah ini juga akan membuat kami lebih dapat mengerti dengan lebih baik tentang
Teknik Tenaga Listrik. Secara garis besar makalah ini membahas tentang system tenaga
listrik dan tegangan tahanan.
Kami berharap, makalah Teknik Tenaga Listrik ini dapat bermanfaat dan menambah
wawasan bagi pembaca pembacanya. Maaf bila ada kata atau pengetikan yang kurang tepat
untuk dibaca.
Terima Kasih dan Selamat Membaca
Semoga bermanfaat.
Jakarta, 14 September 2016
2
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
....................................................................................
2
DAFTAR ISI ............................................................................................................
3
PENDAHULUAN
4
BAB I
................................................................................................
SISTEM TENAGA LISTRIK
1. SISTEM PEMBANGKIT
.....................................................
5
........................................................................
6
2. SISTEM PENYALURAN ............................................................................
7
a. Saluran Transmisi .............................................................................
7
b. Saluran Distribusi .............................................................................
8
3. SISTEM PENGGUNA TENAGA LISTRIK ..............................................
9
a.
Sub-sistem Pembangkitan .....................................................................
10
b. Sub-sistem Transmisi ............................................................................
11
c.
Sub-sistem Distribusi ............................................................................
11
TEGANGAN TAHANAN ...............................................................
13
DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................................
20
BAB II
3
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara berkembang yang ditandai dngan banyaknya teknologi
yang dikembangkan di negara ini. Teknologi ini dikembangkan dengan berbagai ragam. Dari
awal yang paling sederhana dan sampai pada teknologi saat ini.
Pada
awal
sejarah,
manusia
menggunakan
potensi
tenaga
air
yang
dimanfaatkan untuk memenuhi keperluan pertukangan dan penggilingan. Selanjutnya
pada awal abad ke-13 manusia mulai memanfaatkan batu barauntuk keperluan pemasanan
dan memasak. Minyak bumi dimanfaatkan oleh manusia pada awal abad ke-19 untuk
pemanasan dan penerangan, selanjutnya minyak bumi ini diolah dan dijadikan bahan bakar
minyak yang mana banyak dimanfaatkan sebagai bahan bakar kendaraan. Akan tetapi, batu
bara danminyak bumi lama kelamaan akan habis, oleh karena itu manusia berupaya untuk
membuat energi terbarukan yang mana energi tersebut bukan dari batubara maupun minyak
bumi (bahan bakar fosil).
Beberapa contoh energi terbarukan tersebut adalah energi yang berasal dari tenaga
surya, tenaga air, tenaga angin, yang mana tenaga-tenaga tersebut diubah menjadi energi
listrik yang banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan manusia.
Dalam makalah ini juga kita belajar tegangan tahanan. Bagaimana kita dapat
mengetahui apa saja yang berkaitan dengan masalah arus, tegangan dan daya. Padahal secara
tidak sengaja kita sering sekali menggunakan ketiga istilah tersebut dalam kehidupan seharihari. Maka makalah ini akan membahas ketiga point penting itu juga.
4
BAB I
SISTEM TENAGA LISTRIK
PENGERTIAN SISTEM TENAGA LISTRIK
Secara
umum,
pengertian Sistem
Tenaga
Listrik adalah
sekumpulan Pusat
Listrik dan Gardu Induk (Pusat Beban) yang satu sama lain dihubungkan oleh sistem
penyaluran (transmisi dan distribusi) sehingga merupakan satu kesatuan sistem. Maka pada
umumnya batasan terhadap suatu sistem tenaga listrik yang lengkap mengandung 3 unsur.
3 unsur tersebut adalah :
Sistem Pembangkitan
Sistem Penyaluran
Instalasi Pengguna Tenaga Listrik
5
1. SISTEM PEMBANGKITAN
Sistem Pembangkitan adalah salah satu bagian utama dalam struktur sistem tenaga
listrik, pembangkit pada sistem tenaga listrik mempunyai peran untuk menghasilkan energi
listrik. Sumber energi utama pada pembangkit berasal dari sumber energi primer yang
tersedia dari alam, kemudian dikonversikan menjadi energi listrik. Generator termasuk bagian
yang penting dalam sistem pembangkitan, pada generator akan mengkonversikan energi
listrik menjadi energi listrik
melalui porosnya. Secara umum pembangkit tenaga listrik ditunjang oleh beberapa
fasilitas yang terpadu dan saling berinteraksi, yaitu instalasi listrik, sistem pemakaian sendiri,
sistem mekanik, bangunan sipil, fasilitas pelengkap, peralatan kontrol, dan komponen bantu
lainnya.
Pada sistem pembangkitan, tenaga listrik yang dihasilkan pada umumnya adalah
tegangan menengah. Selanjutnya dinaikkan tegangannya menjadi tegangan ekstra tinggi
kemudian disalurkan pada sistem penyaluran transmisi. Selain itu tenaga listrik yang
dihasilkan diturunkan tegangannya untuk digunakan pada sistem kelistrikan pemakaian
sendiri pada pembangkit tersebut.
6
2. SISTEM PENYALURAN
Sistem Penyaluran adalah salah satu bagian utama dalam struktur sistem tenaga
listrik yang berperan untuk mengirimkan daya listrik mulai dari pembangkitan kemudian
disalurkan melalui jaringan transmisi, dan disalurkan ke instalasi pengguna tenaga listrik
dengan menggunakan saluran distribusi.
Sistem Penyaluran terbagi dua yaitu :
a. Saluran Transmisi
b. Saluran Distribusi
a. Saluran Transmisi
Saluran Transmisi adalah sistem penyaluran tenaga listrik yang beroperasi pada
Tegangan Tinggi (TT) dan Tegangan Ekstra Tinggi (TET). Kemampuan sistem transmisi
dengan tegangan lebih akan menjadi jelas jika dilihat pada kemampuan transmisi dari
suatu saluran transmisi, kemampuan ini biasanya dinyatakan dalam satuan MVA (Mega
Volt Ampere). Transmisi dapat menyalurkan tenaga listrik dari GI Pembangkitan ke GI
Tegangan Tinggi dan dari GI Tegangan Tinggi ke GI Distribusi.
7
b. Saluran Distribusi
Saluran Distribusi adalah sistem penyaluran tenaga listrik yang beroperasi pada
tegangan Tegangan Menengah (TM) dan Tegangan Rendah (TR).
Jaringan Distribusi Primer
Sistem Distribusi Primer digunakan untuk menyalurkan tenaga listrik dari
gardu induk distribusi ke pusat-pusat beban, maupun kabel tanah sesuai dengan
tingkat kehandalan yang diinginkan dan kondisi serta kondisi serta situasi
lingkungan. Sistem distribusi primer dibatasi dari sisi sekunder trafo step down TT/
TM di gardu induk sampai ke sisi primer trafo distribusi (trafo step down TM/TR).
Jaringan Distribusi Sekunder
Sistem Distribusi Sekunder digunakan untuk menyalurjan tenaga listrik dari
gardu distribusi ke instalasi pengguna tenaga listrik. Sistem ini biasanya disebut
tegangan rendah yang langsung dihubungkan kepada konsumen/pemakai tenaga
listrik. Sistem distribusi sekunder dibatasi dari sisi sekunder trafo distribusi (trafo
stepdown TM/TR) sampai titik Sambungan Luar Pelayanan (SLP) atau konsumen.
Saluran distribusi ini menggunakan tegangan rendah yaitu 220/380 volt.
8
3. INSTALASI PENGGUNA TENAGA LISTRIK
Dalam sistem tenaga listrik yang dimaksud dengan Instalasi Pengguna Tenaga Listrik
adalah semua instalasi pengguna yang memerlukan tenaga listrik dalam pengoperasiannya.
Instalasi pengguna tenaga listrik yang terpasang pada umumnya letaknya jauh dari pusat
listrik dan populasinya menyebar ke berbagai tempat sehingga untuk memanfaatkan energi
listrik yang telah dibangkitkan diperlukan saluran atau jaringan listrik. Oleh karena itu, untuk
menunjang proses penyaluran energi secara memadai maka dibutuhkan sistem transmisi dan
sistem distribusi yang baik agar beban-beban yang tersebar mendapat kiriman tenaga listrik
sesuai dengan kebutuhannya.
Sistem Tenaga Listrik adalah sistem penyediaan tenaga listrik yang terdiri dari
beberapa pembangkit atau pusat listrik terhubung satu dengan lainnya oleh jaringan transmisi
dengan pusat beban atau jaringan distribusi.
Sistem Tenaga Listrik terdiri atas 3 Sub-sistem :
a.
Sub-sistem Pembangkitan
b. Sub-sistem Transmisi
c.
Sub-sistem Distribusi
Penyampaian Listrik ke Konsumen
a. SUB-SISTEM PEMBANGKITAN :
9
Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik berfungsi membangkitkan energi listrik melalui
berbagai macam pembangkit tenaga listrik (PLTA, PLTU, PLTD, PLTP, PLTG, dsb). Pada
Pembangkit Tenaga Listrik ini sumber-sumber energi alam dirubah oleh penggerak mula
menjadi energi mekanis yang berupa kecepatan atau putaran, selanjutnya energi mekanis
tersbut di rubah menjadi energi listrik oleh generator.
Proses perubahan energi primer menjadi listrik pada pembangkit adalah sebagai berikut :
1. Pada PLTU : Bahan bakar yang berasal dari fossil : batubara, minyak bumi, gas alam,
dipakai sebagai bahan bakar untuk memanaskan air dan menghasilkan uap untuk
menggerakkan turbin uap.
2. Pada PLTD atau PLTG : Bahan bakar minyak atau gas alam dipakai untuk menggerakkan
mesin diesel atau turbin gas.
3. Pada PLTN : bahan galian uranium atau thorium, menghasilkan reaksi yang
mengeluarkan panas dan memproduksi uap air untuk memutar turbin uap.
4. Pada PLTA : energi potensial air diubah menjadi energi kinetic dan selanjutnya energi
mekanik memutar turbin air.
5. Pada PLTB (Bayu) : Tenaga angin dipakai untuk memutar turbin.
6. Pada PLTS (Surya) : Sinar matahari pada sel fotovoltaik menghasilkan arus listrik.
b. SUB-SISTEM TRANSMISI
Sub-Sistem Transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke
pusat beban melalui saluran transmisi. Agar rugi-rugi energi listrik (losses) berkurang, maka
energi
listrik
tersebut ditransmisikan
dengan saluran
transmisi tegangan
tinggi(150
kV) maupun tegangan ekstra tinggi(500 kV).
Untuk itu sebelum ditransmisikan, tegangan listrik terlebih dahulu dinaikkan pada
trafo penaik tegangan (step-up transformer). Saluran transmisi tegangan tinggi di PLN
kebanyakan mempunyai tegangan 66 kV, 150 kV dan 500 kV (SUTET). Saluran transmisi
ada yang berupa saluran udara dan ada yang berupa kabel tanah, atau kabel laut. Misalnya
yang menghubungkan pulau Jawa dan Madura, serta antara pulau Jawa dan Bali adalah kabel
laut 150 kV.
10
Jaringan Jawa Bali Madura (status 2010)
c. SUB- SISTEM DISTRIBUSI
Sub-Sistem Distribusi berfungsi mendistribusikan tenaga listrik ke konsumen ( pabrik,
industri, perumahan dan sebagainya). Listrik yang berasal dari saluran transmisi dengan
tegangan Tinggi atau Ekstra Tinggi, pada pada gardu induk diubah menjadi tegangan
menengah atau tegangan distribusi primer, yang selanjutnya diturunkan lagi menjadi
tegangan rendah untuk konsumen
Tegangan distribusi primer yang dipakai PLN adalah 20 kV. Sedangkan tegangan
rendah adalah 380/220 V.
Jaringan antara pusat listrik dengan GI disebut jaringan transmisi. Sedangkan setelah
keluar dari GI biasa disebut jaringan distribusi,. Listrik yang disalurkan melalui jaringan
distribusi primer maka kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardu-gardu
distribusi menjadi tegangan rendah 380/220 Volt , kemudian disalurkan ke rumah-rumah
pelanggan (konsumen) PLN melalui sambungan rumah.
Namun untuk Pelanggan-pelanggan dengan daya besar seperti pabrik-pabrik, listrik
tidak disalurkan lewat jaringan tegangan rendah, melainkan disambung langsung pada
jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula yang disambung pada jaringan transmisi
tegangan tinggi, untuk daya yang lebih besar.
11
BAB II
TEGANGAN TAHANAN
Daya dalam fisika adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang dilakukan per satuan
waktu. Daya dilambangkan dengan P. Mengikuti definisi ini daya dapat dirumuskan sebagai:
12
Variasi rumus daya (P)
di mana :
P = daya (watt)
W = Usaha (Joule)
t = waktu
V = Tegangan/beda potensial (Volt)
I = Arus (Ampere)
R = Tahanan/Hambatan/Beban (Ohm)
Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensial listrik antara
dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini
mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran
listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu
tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
Variasi rumus tegangan (V)
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit
listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik
atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat
lemah dalam satuan mikro Ampere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang
sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan
sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga
besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai
dengan hukum Ohm.
13
Variasi rumus arus (I)
Tahanan/beban/resistansi adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk
menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya
sesuai dengan arus yang mengalirinya, berdasarkan hukum Ohm:
Variasi rumus tahanan (R)
Analogi. Untuk memudahkan pemahaman pengertian diatas kita dapat menganalogikan arus,
tegangan dan daya seperti sebuah tandon air yang digunakan untuk mengisi bak mandi,
seperti digambarkan di bawah ini :
14
Dari gambar di atas, dapat diumpamakan bahwa tegangan/beda potensial sama seperti
ketinggian titik atas air dalam tandon dengan dasar bak mandi, air diumpakan sebagai arus,
bak mandi diumpamakan sebagai tahanan/beban/resistor dan daya diumpamakan tenaga
semprotan air yang dihasilkan oleh perpaduan tinggi tandon air dan air itu sendiri. Untuk
memudahkan penerapan rumus daya, arus dan tegangan dapat dilihat pada gambar di bawah
ini :
Dari gambaran ini maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa semakin besar daya, disebabkan
oleh semakin besar tegangan/beda potensial atau arusnya, dan begitu juga sebaliknya. Jadi
sebenarnya arus tidak akan mengalir jika tidak ada tegangan/beda potensial dan
tegangan/beda potensial tidak berfungsi jika tidak ada arus.
15
Bagaimanakah arus bisa mengalir
Seperti telah diuraikan pada analogi tandon air di atas bahwa air akan mengalir jika
posisi titik atas air dalam tandon air lebih tinggi dari bak mandi, bayangkan jika posisi titik
atas air sejajar dengan posisi bak mandi. Arus hanya dapat mengalir jika ada tegangan/beda
potensial. Sumber arus sampai saat ini umumnya berasal dari PLN, sedangkan arus listrik di
daerah Jawa Tengah ini disupply dari pembangkit listrik Karangkates yang ada di daerah
Malang. Untuk bisa mengalirkan arus sampai daerah Jawa Tengah, maka harus diberi
tegangan yang sangat besar (sekitar 500.000 V) melalui sebuah jalur kabel yang
dinamakan Sutet (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi), walaupun begitu tetap setelah
jarak tertentu saluran sutet ini tegangannya harus dinaikkan kembali melalui sebuah gardu
listrik (menggunakan trafo Step-up) dikarenakan karena pengaruh hambatan, panjang, dan
luas penampang penghantar (kabel) akan mempengaruhi penurunan tegangan. Arus listrik
adalah suatu energi yang ditimbulkan akibat perpindahan elektron dari suatu unsur.
Untuk memudahkan analisa arah arus arus akan mengalir dari kutub positif (+)
menuju ke kutub negatif (-), sedangkan elektron bergerak berbalikan arah dengan arah arus
yang mengalir dari kutub negatif (-) menuju kutub positif (+) .
Gambar arah arus dan arah elektron
Supaya lebih mudah memahaminya mari kita bayangkan pistol air mainan anak-anak.
Air akan keluar jika ada tekanan pada alat picu pistol, jika tidak ada tekanan pada alat picu
16
pistol, maka air tidak akan keluar. Tekanan pada alat picu pistol itu dapat diasumsikan
sebagai tegangan.
Jenis-Jenis tegangan
1. Tegangan AC (Alternating Current) adalah tegangan yang besarnya selalu berubahubah
secara
periodik. Tegangan
AC
dapat
dilihat
dengan
menggunakan
CRO (Cathode Ray Oscilloscope). Contoh : tegangan PLN memiliki besar 220 VAC
dengan periode ayunan 50-60 kali per detik atau biasa dalam bahasa teknik dituliskan
dengan istilah frekuensi = 50-60Hz. Oleh karena itu orang yang kesetrum tegangan
AC rasanya seperti bergetar dan bergoyang inul.
Gambar tegangan AC ideal/sempurna tanpa cacat
Tegangan AC dilihat dari CRO
17
2. Tegangan DC (Direct Current) adalah tegangan yang memiliki besar tetap (tidak
berubah) secara periodik. Contoh tegangan keluaran dari adaptor, tegangan keluaran
dari Power Supply komputer dll. Oleh karena itu orang yang kesetrum tegangan DC
rasanya seperti dicubit tanpa merasakan getaran.
Gambar tegangan DC ideal/sempurna
Gambar tegangan DC dilihat dari CRO
CONTOH SOAL
18
1. Pada saat kita membeli lampu, kita mau mengatakan mau membeli lampu 15 watt.
Berapakah arus yang mengalir pada lampu tersebut jika lampu tersebut dinyalakan ?
JAWAB
Diketahui :
Daya (P) = 15 watt; tegangan (V) = 220 V (dikarenakan sumber tegangan listri dari PLN),
maka rumus yang berlaku :
sehingga,
DAFTAR PUSTAKA
19
http://riandyerlangga.ilearning.me/2013/09/11/hubungan-dayaarus-tegangan-dan-tahanan/
http://kuntodep.blogspot.co.id/2009/12/dasar-dasar-mempelajariteknik-tenaga_30.html
http://zonaelektro.net/besaran-listrik-arus-tegangan-hambatandan-daya-listrik/
http://www.alfianelectro.com/pengertian-sistem-tenaga-listrik/
http://dokumen.tips/documents/makalah-teknik-tenaga-listrikhambatan-listrik-arus-listrik-tegangan-listrikdocx.html
20
LISTRIK
Disusun oleh :
Haby Junda 073001500050
Hans Kristian 073001500051
Intan Permata Sari 07300150005
Irvan Bayu 07300150005
Teknik Pertambangan
Fakultas Teknologi Kebumian Dan Energi
Universitas Trisakti
1
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena kami(Haby Junda, Hans
Kristian, Intan Permata, dan Irvan Bayu) dapat menyelesaikan makalah Teknik Tenaga
Listrik ini. Tidak lupa kami secara khusus berterima kasih kepada Bapak Ishak Kasim selaku
Dosen Teknik Tenaga Listrik Prodi Pertambangan, Fakultas Ilmu Kebumian dan Energi,
Universitas Trisakti yang telah mengajarkan dan membimbing kami dengan amat baik
sehingga kami dapat menyelesaikan makalah Teknik Tenaga Listrik ini dengan semaksimal
mungkin.
Makalah ini juga akan membuat kami lebih dapat mengerti dengan lebih baik tentang
Teknik Tenaga Listrik. Secara garis besar makalah ini membahas tentang system tenaga
listrik dan tegangan tahanan.
Kami berharap, makalah Teknik Tenaga Listrik ini dapat bermanfaat dan menambah
wawasan bagi pembaca pembacanya. Maaf bila ada kata atau pengetikan yang kurang tepat
untuk dibaca.
Terima Kasih dan Selamat Membaca
Semoga bermanfaat.
Jakarta, 14 September 2016
2
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
....................................................................................
2
DAFTAR ISI ............................................................................................................
3
PENDAHULUAN
4
BAB I
................................................................................................
SISTEM TENAGA LISTRIK
1. SISTEM PEMBANGKIT
.....................................................
5
........................................................................
6
2. SISTEM PENYALURAN ............................................................................
7
a. Saluran Transmisi .............................................................................
7
b. Saluran Distribusi .............................................................................
8
3. SISTEM PENGGUNA TENAGA LISTRIK ..............................................
9
a.
Sub-sistem Pembangkitan .....................................................................
10
b. Sub-sistem Transmisi ............................................................................
11
c.
Sub-sistem Distribusi ............................................................................
11
TEGANGAN TAHANAN ...............................................................
13
DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................................
20
BAB II
3
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara berkembang yang ditandai dngan banyaknya teknologi
yang dikembangkan di negara ini. Teknologi ini dikembangkan dengan berbagai ragam. Dari
awal yang paling sederhana dan sampai pada teknologi saat ini.
Pada
awal
sejarah,
manusia
menggunakan
potensi
tenaga
air
yang
dimanfaatkan untuk memenuhi keperluan pertukangan dan penggilingan. Selanjutnya
pada awal abad ke-13 manusia mulai memanfaatkan batu barauntuk keperluan pemasanan
dan memasak. Minyak bumi dimanfaatkan oleh manusia pada awal abad ke-19 untuk
pemanasan dan penerangan, selanjutnya minyak bumi ini diolah dan dijadikan bahan bakar
minyak yang mana banyak dimanfaatkan sebagai bahan bakar kendaraan. Akan tetapi, batu
bara danminyak bumi lama kelamaan akan habis, oleh karena itu manusia berupaya untuk
membuat energi terbarukan yang mana energi tersebut bukan dari batubara maupun minyak
bumi (bahan bakar fosil).
Beberapa contoh energi terbarukan tersebut adalah energi yang berasal dari tenaga
surya, tenaga air, tenaga angin, yang mana tenaga-tenaga tersebut diubah menjadi energi
listrik yang banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan manusia.
Dalam makalah ini juga kita belajar tegangan tahanan. Bagaimana kita dapat
mengetahui apa saja yang berkaitan dengan masalah arus, tegangan dan daya. Padahal secara
tidak sengaja kita sering sekali menggunakan ketiga istilah tersebut dalam kehidupan seharihari. Maka makalah ini akan membahas ketiga point penting itu juga.
4
BAB I
SISTEM TENAGA LISTRIK
PENGERTIAN SISTEM TENAGA LISTRIK
Secara
umum,
pengertian Sistem
Tenaga
Listrik adalah
sekumpulan Pusat
Listrik dan Gardu Induk (Pusat Beban) yang satu sama lain dihubungkan oleh sistem
penyaluran (transmisi dan distribusi) sehingga merupakan satu kesatuan sistem. Maka pada
umumnya batasan terhadap suatu sistem tenaga listrik yang lengkap mengandung 3 unsur.
3 unsur tersebut adalah :
Sistem Pembangkitan
Sistem Penyaluran
Instalasi Pengguna Tenaga Listrik
5
1. SISTEM PEMBANGKITAN
Sistem Pembangkitan adalah salah satu bagian utama dalam struktur sistem tenaga
listrik, pembangkit pada sistem tenaga listrik mempunyai peran untuk menghasilkan energi
listrik. Sumber energi utama pada pembangkit berasal dari sumber energi primer yang
tersedia dari alam, kemudian dikonversikan menjadi energi listrik. Generator termasuk bagian
yang penting dalam sistem pembangkitan, pada generator akan mengkonversikan energi
listrik menjadi energi listrik
melalui porosnya. Secara umum pembangkit tenaga listrik ditunjang oleh beberapa
fasilitas yang terpadu dan saling berinteraksi, yaitu instalasi listrik, sistem pemakaian sendiri,
sistem mekanik, bangunan sipil, fasilitas pelengkap, peralatan kontrol, dan komponen bantu
lainnya.
Pada sistem pembangkitan, tenaga listrik yang dihasilkan pada umumnya adalah
tegangan menengah. Selanjutnya dinaikkan tegangannya menjadi tegangan ekstra tinggi
kemudian disalurkan pada sistem penyaluran transmisi. Selain itu tenaga listrik yang
dihasilkan diturunkan tegangannya untuk digunakan pada sistem kelistrikan pemakaian
sendiri pada pembangkit tersebut.
6
2. SISTEM PENYALURAN
Sistem Penyaluran adalah salah satu bagian utama dalam struktur sistem tenaga
listrik yang berperan untuk mengirimkan daya listrik mulai dari pembangkitan kemudian
disalurkan melalui jaringan transmisi, dan disalurkan ke instalasi pengguna tenaga listrik
dengan menggunakan saluran distribusi.
Sistem Penyaluran terbagi dua yaitu :
a. Saluran Transmisi
b. Saluran Distribusi
a. Saluran Transmisi
Saluran Transmisi adalah sistem penyaluran tenaga listrik yang beroperasi pada
Tegangan Tinggi (TT) dan Tegangan Ekstra Tinggi (TET). Kemampuan sistem transmisi
dengan tegangan lebih akan menjadi jelas jika dilihat pada kemampuan transmisi dari
suatu saluran transmisi, kemampuan ini biasanya dinyatakan dalam satuan MVA (Mega
Volt Ampere). Transmisi dapat menyalurkan tenaga listrik dari GI Pembangkitan ke GI
Tegangan Tinggi dan dari GI Tegangan Tinggi ke GI Distribusi.
7
b. Saluran Distribusi
Saluran Distribusi adalah sistem penyaluran tenaga listrik yang beroperasi pada
tegangan Tegangan Menengah (TM) dan Tegangan Rendah (TR).
Jaringan Distribusi Primer
Sistem Distribusi Primer digunakan untuk menyalurkan tenaga listrik dari
gardu induk distribusi ke pusat-pusat beban, maupun kabel tanah sesuai dengan
tingkat kehandalan yang diinginkan dan kondisi serta kondisi serta situasi
lingkungan. Sistem distribusi primer dibatasi dari sisi sekunder trafo step down TT/
TM di gardu induk sampai ke sisi primer trafo distribusi (trafo step down TM/TR).
Jaringan Distribusi Sekunder
Sistem Distribusi Sekunder digunakan untuk menyalurjan tenaga listrik dari
gardu distribusi ke instalasi pengguna tenaga listrik. Sistem ini biasanya disebut
tegangan rendah yang langsung dihubungkan kepada konsumen/pemakai tenaga
listrik. Sistem distribusi sekunder dibatasi dari sisi sekunder trafo distribusi (trafo
stepdown TM/TR) sampai titik Sambungan Luar Pelayanan (SLP) atau konsumen.
Saluran distribusi ini menggunakan tegangan rendah yaitu 220/380 volt.
8
3. INSTALASI PENGGUNA TENAGA LISTRIK
Dalam sistem tenaga listrik yang dimaksud dengan Instalasi Pengguna Tenaga Listrik
adalah semua instalasi pengguna yang memerlukan tenaga listrik dalam pengoperasiannya.
Instalasi pengguna tenaga listrik yang terpasang pada umumnya letaknya jauh dari pusat
listrik dan populasinya menyebar ke berbagai tempat sehingga untuk memanfaatkan energi
listrik yang telah dibangkitkan diperlukan saluran atau jaringan listrik. Oleh karena itu, untuk
menunjang proses penyaluran energi secara memadai maka dibutuhkan sistem transmisi dan
sistem distribusi yang baik agar beban-beban yang tersebar mendapat kiriman tenaga listrik
sesuai dengan kebutuhannya.
Sistem Tenaga Listrik adalah sistem penyediaan tenaga listrik yang terdiri dari
beberapa pembangkit atau pusat listrik terhubung satu dengan lainnya oleh jaringan transmisi
dengan pusat beban atau jaringan distribusi.
Sistem Tenaga Listrik terdiri atas 3 Sub-sistem :
a.
Sub-sistem Pembangkitan
b. Sub-sistem Transmisi
c.
Sub-sistem Distribusi
Penyampaian Listrik ke Konsumen
a. SUB-SISTEM PEMBANGKITAN :
9
Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik berfungsi membangkitkan energi listrik melalui
berbagai macam pembangkit tenaga listrik (PLTA, PLTU, PLTD, PLTP, PLTG, dsb). Pada
Pembangkit Tenaga Listrik ini sumber-sumber energi alam dirubah oleh penggerak mula
menjadi energi mekanis yang berupa kecepatan atau putaran, selanjutnya energi mekanis
tersbut di rubah menjadi energi listrik oleh generator.
Proses perubahan energi primer menjadi listrik pada pembangkit adalah sebagai berikut :
1. Pada PLTU : Bahan bakar yang berasal dari fossil : batubara, minyak bumi, gas alam,
dipakai sebagai bahan bakar untuk memanaskan air dan menghasilkan uap untuk
menggerakkan turbin uap.
2. Pada PLTD atau PLTG : Bahan bakar minyak atau gas alam dipakai untuk menggerakkan
mesin diesel atau turbin gas.
3. Pada PLTN : bahan galian uranium atau thorium, menghasilkan reaksi yang
mengeluarkan panas dan memproduksi uap air untuk memutar turbin uap.
4. Pada PLTA : energi potensial air diubah menjadi energi kinetic dan selanjutnya energi
mekanik memutar turbin air.
5. Pada PLTB (Bayu) : Tenaga angin dipakai untuk memutar turbin.
6. Pada PLTS (Surya) : Sinar matahari pada sel fotovoltaik menghasilkan arus listrik.
b. SUB-SISTEM TRANSMISI
Sub-Sistem Transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke
pusat beban melalui saluran transmisi. Agar rugi-rugi energi listrik (losses) berkurang, maka
energi
listrik
tersebut ditransmisikan
dengan saluran
transmisi tegangan
tinggi(150
kV) maupun tegangan ekstra tinggi(500 kV).
Untuk itu sebelum ditransmisikan, tegangan listrik terlebih dahulu dinaikkan pada
trafo penaik tegangan (step-up transformer). Saluran transmisi tegangan tinggi di PLN
kebanyakan mempunyai tegangan 66 kV, 150 kV dan 500 kV (SUTET). Saluran transmisi
ada yang berupa saluran udara dan ada yang berupa kabel tanah, atau kabel laut. Misalnya
yang menghubungkan pulau Jawa dan Madura, serta antara pulau Jawa dan Bali adalah kabel
laut 150 kV.
10
Jaringan Jawa Bali Madura (status 2010)
c. SUB- SISTEM DISTRIBUSI
Sub-Sistem Distribusi berfungsi mendistribusikan tenaga listrik ke konsumen ( pabrik,
industri, perumahan dan sebagainya). Listrik yang berasal dari saluran transmisi dengan
tegangan Tinggi atau Ekstra Tinggi, pada pada gardu induk diubah menjadi tegangan
menengah atau tegangan distribusi primer, yang selanjutnya diturunkan lagi menjadi
tegangan rendah untuk konsumen
Tegangan distribusi primer yang dipakai PLN adalah 20 kV. Sedangkan tegangan
rendah adalah 380/220 V.
Jaringan antara pusat listrik dengan GI disebut jaringan transmisi. Sedangkan setelah
keluar dari GI biasa disebut jaringan distribusi,. Listrik yang disalurkan melalui jaringan
distribusi primer maka kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardu-gardu
distribusi menjadi tegangan rendah 380/220 Volt , kemudian disalurkan ke rumah-rumah
pelanggan (konsumen) PLN melalui sambungan rumah.
Namun untuk Pelanggan-pelanggan dengan daya besar seperti pabrik-pabrik, listrik
tidak disalurkan lewat jaringan tegangan rendah, melainkan disambung langsung pada
jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula yang disambung pada jaringan transmisi
tegangan tinggi, untuk daya yang lebih besar.
11
BAB II
TEGANGAN TAHANAN
Daya dalam fisika adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang dilakukan per satuan
waktu. Daya dilambangkan dengan P. Mengikuti definisi ini daya dapat dirumuskan sebagai:
12
Variasi rumus daya (P)
di mana :
P = daya (watt)
W = Usaha (Joule)
t = waktu
V = Tegangan/beda potensial (Volt)
I = Arus (Ampere)
R = Tahanan/Hambatan/Beban (Ohm)
Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensial listrik antara
dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini
mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran
listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu
tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
Variasi rumus tegangan (V)
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit
listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik
atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat
lemah dalam satuan mikro Ampere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang
sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan
sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga
besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai
dengan hukum Ohm.
13
Variasi rumus arus (I)
Tahanan/beban/resistansi adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk
menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya
sesuai dengan arus yang mengalirinya, berdasarkan hukum Ohm:
Variasi rumus tahanan (R)
Analogi. Untuk memudahkan pemahaman pengertian diatas kita dapat menganalogikan arus,
tegangan dan daya seperti sebuah tandon air yang digunakan untuk mengisi bak mandi,
seperti digambarkan di bawah ini :
14
Dari gambar di atas, dapat diumpamakan bahwa tegangan/beda potensial sama seperti
ketinggian titik atas air dalam tandon dengan dasar bak mandi, air diumpakan sebagai arus,
bak mandi diumpamakan sebagai tahanan/beban/resistor dan daya diumpamakan tenaga
semprotan air yang dihasilkan oleh perpaduan tinggi tandon air dan air itu sendiri. Untuk
memudahkan penerapan rumus daya, arus dan tegangan dapat dilihat pada gambar di bawah
ini :
Dari gambaran ini maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa semakin besar daya, disebabkan
oleh semakin besar tegangan/beda potensial atau arusnya, dan begitu juga sebaliknya. Jadi
sebenarnya arus tidak akan mengalir jika tidak ada tegangan/beda potensial dan
tegangan/beda potensial tidak berfungsi jika tidak ada arus.
15
Bagaimanakah arus bisa mengalir
Seperti telah diuraikan pada analogi tandon air di atas bahwa air akan mengalir jika
posisi titik atas air dalam tandon air lebih tinggi dari bak mandi, bayangkan jika posisi titik
atas air sejajar dengan posisi bak mandi. Arus hanya dapat mengalir jika ada tegangan/beda
potensial. Sumber arus sampai saat ini umumnya berasal dari PLN, sedangkan arus listrik di
daerah Jawa Tengah ini disupply dari pembangkit listrik Karangkates yang ada di daerah
Malang. Untuk bisa mengalirkan arus sampai daerah Jawa Tengah, maka harus diberi
tegangan yang sangat besar (sekitar 500.000 V) melalui sebuah jalur kabel yang
dinamakan Sutet (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi), walaupun begitu tetap setelah
jarak tertentu saluran sutet ini tegangannya harus dinaikkan kembali melalui sebuah gardu
listrik (menggunakan trafo Step-up) dikarenakan karena pengaruh hambatan, panjang, dan
luas penampang penghantar (kabel) akan mempengaruhi penurunan tegangan. Arus listrik
adalah suatu energi yang ditimbulkan akibat perpindahan elektron dari suatu unsur.
Untuk memudahkan analisa arah arus arus akan mengalir dari kutub positif (+)
menuju ke kutub negatif (-), sedangkan elektron bergerak berbalikan arah dengan arah arus
yang mengalir dari kutub negatif (-) menuju kutub positif (+) .
Gambar arah arus dan arah elektron
Supaya lebih mudah memahaminya mari kita bayangkan pistol air mainan anak-anak.
Air akan keluar jika ada tekanan pada alat picu pistol, jika tidak ada tekanan pada alat picu
16
pistol, maka air tidak akan keluar. Tekanan pada alat picu pistol itu dapat diasumsikan
sebagai tegangan.
Jenis-Jenis tegangan
1. Tegangan AC (Alternating Current) adalah tegangan yang besarnya selalu berubahubah
secara
periodik. Tegangan
AC
dapat
dilihat
dengan
menggunakan
CRO (Cathode Ray Oscilloscope). Contoh : tegangan PLN memiliki besar 220 VAC
dengan periode ayunan 50-60 kali per detik atau biasa dalam bahasa teknik dituliskan
dengan istilah frekuensi = 50-60Hz. Oleh karena itu orang yang kesetrum tegangan
AC rasanya seperti bergetar dan bergoyang inul.
Gambar tegangan AC ideal/sempurna tanpa cacat
Tegangan AC dilihat dari CRO
17
2. Tegangan DC (Direct Current) adalah tegangan yang memiliki besar tetap (tidak
berubah) secara periodik. Contoh tegangan keluaran dari adaptor, tegangan keluaran
dari Power Supply komputer dll. Oleh karena itu orang yang kesetrum tegangan DC
rasanya seperti dicubit tanpa merasakan getaran.
Gambar tegangan DC ideal/sempurna
Gambar tegangan DC dilihat dari CRO
CONTOH SOAL
18
1. Pada saat kita membeli lampu, kita mau mengatakan mau membeli lampu 15 watt.
Berapakah arus yang mengalir pada lampu tersebut jika lampu tersebut dinyalakan ?
JAWAB
Diketahui :
Daya (P) = 15 watt; tegangan (V) = 220 V (dikarenakan sumber tegangan listri dari PLN),
maka rumus yang berlaku :
sehingga,
DAFTAR PUSTAKA
19
http://riandyerlangga.ilearning.me/2013/09/11/hubungan-dayaarus-tegangan-dan-tahanan/
http://kuntodep.blogspot.co.id/2009/12/dasar-dasar-mempelajariteknik-tenaga_30.html
http://zonaelektro.net/besaran-listrik-arus-tegangan-hambatandan-daya-listrik/
http://www.alfianelectro.com/pengertian-sistem-tenaga-listrik/
http://dokumen.tips/documents/makalah-teknik-tenaga-listrikhambatan-listrik-arus-listrik-tegangan-listrikdocx.html
20