Transmission of Electrical Energy

(Transmisi Tenaga Listrik) 

I. Pengertian Sistem Tenaga Listrik 
   Secara umum sistem tenaga listrik terdiri dari : 
   1. Pusat Pembangkit Listrik (Power Plant) 

     Yaitu tempat energi listrik pertama kali dibangkitkan, dimana terdapat turbin sebagai penggerak mula (Prime Mover) dan generator yang membangkitkan listrik. Biasanya dipusat pembangkit listrik juga terdapat gardu induk. Peralatan utama pada gardu induk antara lain : transformer, yang berfungsi untuk menaikan 

tegangan generator (11,5 kV) menjadi tegangan transmisi /tegangan tinggi (150kV) dan juga peralatan pengaman dan pengatur. Jenis pusat pembangkit yang umum antara lain PLTA (pembangkit Listrik Tenaga Air), PLTU (Pusat Listrik Tenaga Uap), PLTG (Pusat Listrik Tenaga Gas), PLTN (Pusat Listrik Tenaga Nuklir). 

2. Transmisi Tenaga Listrik 
    Merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga listrik (Power Plant) hingga Saluran distribusi listrik (substation distribution) sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik.

3. Sistem Distribusi 
    Merupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari : Pusat Pengatur (Distribution Control Center, DCC), aluran tegangan menengah (6kV dan 20kV, yang juga biasa disebut tegangan distribusi primer) yang merupakan saluran udara atau kabel tanah, gardu distribusi tegangan menengah yang terdiri dari panel-panel pengatur tegangan menengah dan trafo sampai dengan panel-panel distribusi tegangan rendah (380V, 220V) yang menghasilkan tegangan kerja/ tegangan jala-jala untuk industri dan konsumen.

Gambar 1 Alur sistem Tenaga Listrik

Tenaga listrik dibangkitkan pada dalam pusat-pusat pembangkit listrik (power plant) seperti PLTA, PLTU, PLTG, dan PLTD lalu disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh transformator step-up yang ada dipusat listrik. Saluran transmisi tegangan tinggi mempunyai tegangan 70kV, 150kV, atau 500kV. Khusus untuk tegangan 500kV dalam praktek saat ini disebut sebagai tegangan ekstra tinggi. Setelah tenaga listrik disalurkan, maka sampailah tegangan listrik ke gardu induk (G1), lalu diturunkan tegangannya menggunakan transformator step-down menjadi tegangan menengah yang juga disebut sebagai tegangan distribusi primer. Kecenderungan saat ini menunjukan bahwa tegangan distribusi primer PLN yang berkembang adalah tegangan 20kV. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer atau jaringan Tegangan Menengah (JTM), maka tenaga listrik kemudian diturunkan lagi tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah, yaitu tegangan 380/220 volt, lalu disalurkan melalui jaringan

Tegangan Rendah (JTR) ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN. Pelanggan-pelanggan dengan daya tersambung besar tidak dapat dihubungkan pada Jaringan Tegangan Rendah, melainkan dihubungkan langsung pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula pelanggan yang terhubung pada jaringan transmisi, tergantung dari besarnya daya tersambung. Setelah melalui jaringan Tegangan menengah, jaringan tegangan rendah dan sambungan Rumah (SR), maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat pembatas daya dan kWh meter. Rekening listrik pelanggan tergantung pada besarnya daya tersambung serta pemakaian kWh nya. Setelah melalui kWh meter, tenaga listrik lalu memasuki instalasi rumah,yaitu instalasi milik pelanggan. Instalasi PLN umumnya hanya sampai pada kWh meter, sesudah kWh meter instalasi listrik umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Dalam instalasi pelanggan, tenaga listrik langsung masuk ke alat-alat listrik milik pelanggan seperti lampu, kulkas, televisi, dam lain-lain.

II. Pengertian Transmisi Tenaga Listrik
    Transmisi tenaga listrik merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga listrik (Power Plant) hingga substation distribution sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik melalui suatu bahan konduktor. 

Gambar 2 Diagram Blok Umum Sistem Tenaga Listrik

Gambar diatas menunjukkan blok diagram dasar dari sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik. Yang terdiri dari dua stasiun pembangkit (generating station) G1 dan G2, beberapa substation yaitu hubungan antar substation (interconnecting substation) dan untuk bagian komersial perumahan (commercial residential), dan industrial loads. Transmisi berada pada bagian yang diberi arsir tebal. Fungsi dari bagian transmission substation menyediakan servis untuk merubah dalam menaikan dan menurunkan tegangan pada saluran tegangan yang ditransmisikan serta meliputi regulasi tegangan. Standarisasi range tegangan internasional yaitu 345 kV hingga 765 kV untuk Saluran tegangan Ekstra Tinggi dan 115 kV hingga 230 kV untuk saluran 

tegangan Tinggi. Standarisasi tegangan Transmisi listrik di Indonesia adalah 500 kV untuk Saluran ekstra Tinggi dan 150 kV untuk saluran Tegangan tinggi.

Pada sistem tenaga listrik, jarak antara pembangkit dengan beban yang cukup jauh, akan menimbulkan adanya penurunan kualitas tegangan yang diakibatkan oleh rugirugi pada jaringan. Sehingga dibutuhkan suatu peralatan untuk memperbaiki kualitas tegangan dan diletakkan pada saluran yang mengalami drop tegangan. SVC (Static Var Compensator) berfungsi sebagai pemelihara kestabilan kondisi steady state dan dinamika

voltase dalam batasan yang sudah ditentukan pada jaringan transmisi berjarak jauh dan berbeban tinggi heavily loaded). Synchronous Condenser, sebagai generator pensuplay arus gangguan, dan transformer dengan taps yang variabel, Ini adalah jenis khusus transformator listrik yang dapat menambah atau mengurangi powered gulungan kawat, sehingga meningkatkan atau menurunkan medan magnet dan tegangan keluaran dari transformator.

Distribution Substation, pada bagian ini merubah tegangan aliran listrik dari tegangan medium menjadi tegangan rendah dengan transformator step-down, dimana memiliki tap otomatis dan memiliki kemampuan untuk regulator tegangan rendah. Tegangan rendah  meliputi rentangan dari 120/240V single phase sampai 600V, 3 phase. Bagian ini melayani perumahan, komersial dan institusi serta industri kecil.

Interconnecting substation, pada bagian ini untuk melayani sambungan percabangan transmisi dengan power tegangan yang berbeda serta untuk menambah kestabilan pada keseluruhan jaringan. Setiap substation selalu memiliki Circuit Breakers, Fuses, lightning arresters untuk pengaman peralatan. Antara lain dengan penambahan kontrol peralatan, pengukuran, switching, pada setiap bagian substation.

Energi listrik yang di transmisikan didisain untuk Extra-high Voltage (EHV), High Voltage (HV), Medium Voltage (MV), dan Low Voltage (LV). Klasifikasi nilai tegangan ini dibuat berdasarkan skala standarisasi tegangan yang di tunjukkan pada tabel.

Kategori sistem distribusi listrik dibagi menjadi 2, yaitu :

  1. Sistem Transmisi, dimana saluran tegangan antara 115kV sampai 800kV

  2. Sistem Distribusi, dimana rentangan tegangan antara 120V sampai 69kV. 

      Distribusi listrik ini di bagi lagi menjadi tegangan menengah (2,4kV sampai 69kV) dan tegangan rendah (120V sampai 600V).

III. Saluran Transmisi

Saluran Transmisi merupakan media yang digunakan untuk mentransmisikan tenaga listrik dari Generator Station/ Pembangkit Listrik sampai distribution station hingga sampai pada konsumer pengguna listrik. Tenaga listrik di transmisikan oleh suatu bahan konduktor yang mengalirkan tipe Saluran Transmisi Listrik

Penyaluran  tenaga  listrik  pada  transmisi  menggunakan  arus  bolak-balik  (AC) ataupun juga dengan arus searah (DC). Penggunaan arus bolak-balik yaitu dengan sistem tiga-fasa atau dengan empat-fasa

sistem tiga-fasa

sistem empat-fasa

Saluran   Transmisi   dengan   menggunakan   sistem   arus   bolak-balik   tiga   fasa merupakan sistem yang banyak digunakan, mengingat kelebihan sebagai berikut :

• Mudah pembangkitannya
• Mudah pengubahan tegangannya
• Dapat menghasilkan medan magnet putar
• Dengan sistem tiga fasa, daya yang disalurkan lebih besar dan nilai sesaatnya konstan

1. Kategori Saluran transmisi

Berdasarkan pemasangannya, saluran transmisi dibagi menjadi dua kategori, yaitu

a.  Saluran  Udara  (Overhead  Lines),  sakuran  transmisi  yang  menyalurkan energi listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antara menara atau tiang transmisi. Keuntungan dari saluran transmisi udara antara lain :

1.   Mudah dalam perbaikan

2.   mudah dalam perawatan

3.   mudah dalam mengetahui letak gangguan

4.   Lebih murah

  

Kerugian :

1. karena berada diruang terbuka, maka cuaca sangat berpengaruh terhadap kehandalannya, dengan kata lain mudah terjadi gangguan dari luar, seperti gangguan hubungan singkat, gangguan tegangan bila tersambar petir, dan gangguan lainnya.

2.   dari  segi  estetika/keindahan  kurang,  sehungga  saluran  transmisi  bukan

pilihan yang ideal untuk transmisi di dalam kota.

Gambar 3 Saluran Listrik Udara Tegangan Tinggi

b. Saluran kabel bawah tanah (underground cable), saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam tanah. Kategori saluran seperti ini adalah favorit untuk pemasangan didalam kota, karena berada didalam tanah maka tidak mengganggu keindahan kota dan juga tidak mudah terjadi gangguan akibat kondisi cuaca atau kondisi alam. Namun tetap memiliki kekurangan, antara lain mahal dalam instalasi dan investasi serta sulitnya menentukan titik gangguan dan perbaikkannya.

 Gambar 4 Saluran Listrik Bawah tanah

Gambar 5 Saluran Bawah Laut

c. Saluran Isolasi Gas

Saluran Isolasi Gas (Gas Insulated Line/GIL) adalah Saluran yang diisolasi dengan gas, misalnya: gas SF6, seperti gambar Karena mahal dan resiko terhadap lingkungan sangat tinggi maka saluran ini jarang digunakan

Gambar 6 Saluran Listrik Isolasi Gas

 2. Klasifikasi Saluran Transmisi Berdasarkan Tegangan

Transmisi tenaga listrik sebenarnya tidak hanya penyaluran energi listrik dengan menggunakan tegangan tinggi dan melalui saluran udara (overhead line), namun transmisi adalah proses penyaluran energi listrik dari satu tempat ke tempat lainnya, yang besaran tegangannya adalah Tegangan Ultra Tinggi (UHV), Tegangan Ekstra Tinggi (EHV), Tegangan Tinggi (HV), Tegangan Menengah (MHV), dan Tegangan Rendah (LV). Sedangkan Transmisi Tegangan Tinggi adalah berfungsi menyalurkan energi listrik dari satu substation (gardu) induk ke gardu  induk  lainnya.  Terdiri  dari  konduktor  yang  direntangkan  antara  tiang (tower) melalui isolator, dengan sistem tegangan tinggi. Standar tegangan tinggi yang berlaku diindonesia adalah 30kV, 70kV dan 150kV.

Ditinjau dari klasifikasi tegangannya, transmisi listrik dibagi menjadi :

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.

2. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 30kV-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 saluran transmisi ini ialah 100km. Jika jarak transmisi lebih dari 100 km maka tegangan jatuh (drop voltaje) terlalu besar, sehingga tegangan diujung transmisi menjadi rendah.

3. Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT) 30kV-150kV

Saluran transmisi ini menggunakan kabel bawah tanah, dengan alasan beberapa pertimbangan :

a. ditengah kota besar tidak memungkinkan dipasang SUTT, karena sangat sulit mendapatkan tanah untuk tapak tower.

b. Untuk  Ruang  Bebas  juga  sangat  sulit  dan  pasti  timbul  protes  dari masyarakat, karena padat bangunan dan banyak gedung-gedung tinggi.

c.   Pertimbangan keamanan dan estetika.

d.   Adanya permintaan dan pertumbuhan beban yang sangat tinggi.