Pendahuluan Analisa Sistem Tenaga Listrik

PENDAHULUAN 

Sistem tenaga listrik merupakan suatu sistem terpadu yang trbentuk oleh hubungan-hubungan peralatan dan komponen-komponen listrik seperti generator, transformator, jaringan tenaga listrik dan beban-beban listrik.

Peranan utama dari suatu sistem tenaga listrik adalah menyalurkan energi listrik yang dibangkitkan oleh generator ke konsumen-konsumen yang membutuhkan energi listrik tersebut. Secara garis besar suatu sistem tenaga listrik dapat dikelompokkan atas 3 bagian sub sistem, yaitu :

1.   Bagian Pembangkitan, meliputi :

¨  Generator

¨  Gardu Induk Pembangkitan (sebagian)

2.  Bagian Penyaluran/Transmisi Daya, meliputi :

¨  Saluran transmisi

¨  Gardu Induk

¨  Saluran sub-transmisi

3.  Bagian Distribusi dan Beban, meliputi :

¨  Gardu Induk Distribusi (sebagian)

¨  Saluran Distribusi Primer

¨  Gardu Distribusi

¨  Saluran Distribusi Sekunder

¨  Beban Listrik/konsumen

Sebagai ilustrasi, diagram satu garis sistem tenaga listrik dapat digambarkan sebagai berikut (lihat gambar 1.1) :

Gambar 1.1. Diagram satu garis sistem tenaga

Keterangan :

a    =  Generator

b    =  Gardu Induk Pembangkit

c    =  Saluran Transmisi

d    =  Gardu Induk

e    =  Saluran Transmisi

f    =  Gardu Induk Distribusi

g    =  Saluran Distribusi Primer

h    =  Gardu Distribusi

i    =  Saluran Distribusi Sekunder

SP  =  Sistem Pembangkitan

ST  =  Sistem Transmisi

SD  =  Sistem Distribusi

Berdasarkan pembagian diatas, fungsi dari masing-masing sub-sistem dapat dijelaskan sebagai berikut :

1.    Pembangkitan berperan sebagai sumber daya tenaga listrik dan disebut juga sebagai produktor energi.

2.    Sistem transmisi berfungsi sebagai penyalur daya listrik secara besar-besaran dari pembangkit ke bagian sistem distribusi/konsumen. Dilihat dari sistem transmisi, sistem distribusi dapat dianggap sebagai beban sistem transmisi.

3.    Sistem distribusi berperan sebagai distributor energi ke konsumen-konsumen yang membutuhkan energi tersebut.

Persoalan-persoalan dalam sistem tenaga listrik antara lain aliran daya, operasi ekonomis, hubung singkat, stabilitas : statis, dinamis dan transient, pengaturan daya aktif dan frekuensi, pengaturan tegangan dan daya reaktif, pelepasan beban dan lain-lain.

Analisis aliran beban :

Analisis aliran beban ini merupakan studi dasar dan studi yang paling pokok dari semua studi dalam sistem tenaga. Oleh karena itu penentuan data-data yang dipakai dalam studi ini harus seteliti mungkin.

Tujuan dari analisis aliran beban ini adalah :

¨    Memeriksa tegangan dan pengaturan tegangan,

¨    Memeriksa apakah semua peralatan (transformator dan saluran transmisi) cukup besar untuk menyalurkan daya yang diinginkan,

¨    Memperoleh kondisi mula untuk studi-studi operasi ekonomis hubung singkat, stabilitas dan perencanaan pengembangan sistem.

Operasi ekonomis

Dalam suatu sistem tenaga listrik pada umumnya jumlah pusat tenaga listrik selalu lebih dari satu, misalnya PLTU, PLTG, PLTD, PLTA dan lain-lain.

Tujuan dari studi operasi ekonomis ini adalah untuk membuat jadwal (skedul) dari daya keluar generator-generator yang ada dalam sistem untuk mensuplai beban sistem sedemikian rupa sehingga jumlah ongkos pembangkitan seminim mungkin.

Analisis hubung singkat

Tujuan dari analisis hubung singkat adalah :

1.      Memeriksa besar daya hubung singkat pada setiap bus yang ada dalam sistem, dan juga besar daya yang mengalir pada setiap saluran yang terhubung kepada bus itu. Dengan mengetahui besar daya hubung singkat (MVA) itu maka dapat ditentukan besar kapasitas alat pemutus daya sesuai pada setiap saluran pada bus yang bersangkutan.

2.     Besar daya hubung singkat atau arus hubung singkat yang mengalir pada setiap komponen (saluran, generator dan transformator) akan dipergunakan kemudian untuk mengkoordinir rele-rele.

 Analisis stabilitas transient

Stabilitas dari suatu sistem tenaga listrik adalah kemampuan dari sistem itu untuk kembali bekerja normal setelah mengalami gangguan.

Tujuan dari stabilitas transien untuk memeriksa apakah sistem (generator-generator) tetap stabil atau tidak bila terjadi gangguan. Gangguan itu dapat berupa hubung singkat, penambahan beban yang besar dan tiba-tiba, atau pengurang pelepasan beban besar secara tiba-tiba. Tujuan lain dari analisis ini adalah untuk menentukan waktu terlama yang diizinkan sebelum gangguan itu diisolir.

Pengaturan daya aktif dan frekuensi

Bila ada penambahan beban sehingga kekurangan pembangkitan, atau bila karena gangguan terjadi kekurangan pembangkitan, maka frekuensi sistem akan turun. Untuk mengembalikan frekuensi ke harga nominal perlu ada alat pengatur. Alat pengatur utama adalah governor dari penggerak mula dan sebagai lata pengatur kedua adalah pengatur tegangan otomatik (AVR) dari generator.

Pengaturan tegangan dan daya reaktif

Pengaturan tegangan dan daya reaktif bertujuan untuk mengatur tegangan setiap titik (simpul) dalam sistem agar selalu berada dalam batas-batas tegangan yang diizinkan (± 5 %).

Dengan pengaturan ini sekaligus akan mengatur daya reaktif juga. Pengaturan tegangan dan daya reaktif ini biasanya dilakukan dengan meninggikan tegangan dalam generator, mengubah kedudukan tap dari transformator, atau menambah sumber daya reaktif yaitu kapasitor statik atau kondensator sinkron. Daya reaktif ada 2 macam yaitu daya reaktif induktif (daya reaktif lagging) dan daya reaktif kapasitif (daya reaktis leading), dimana keduanya mempunyai tanda yang berlawanan.

Pelepasan Beban (Load Shedding)

Bila penambahan beban terlalu besar atau bila kekurangan pembangkitan terlalu besar maka ada kemungkinan kapasitas cadangan sesaat (spinning reserve) dari sistem pembangkitan tidak cukup lagi sehinggga jatuhnya frekuensi sudah dibawah harga yang diizinkan. Untuk mendeteksi dan melepaskan beban ini digunakan “Under Frequency Relay” (UFR).(Sibuea)