Sistem Tenaga Listrik

Tenaga listrik dihasilkan di pusat-pusat pembangkit tenaga listrik. Biasanya mereka, terletak jauh dari pusat-pusat beban – terdiri dari beban rumah tangga, komersil, dan industri-. Karenanya listrik didistribusikan – melalui sistem transmisi dan distribusi- ke pusat-pusat beban tersebut.

Gambar 1.1. Ilustrasi sistem tenaga listrik dari pembangkitan ke konsumen akhir

Keseluruhan proses pembangkitan, transmisi dan distribusi ke pusat-pusat beban kita sebut sebagai Sistem Tenaga Listrik (STL). Secara umum dapat dijabarkan menjadi sistem pembangkitan, sistem transmisi dan sistem distribusi. Gambar 1.2 . menunjukkan secara diagram STL di sistem interkoneksi jawa bali. Besaran listrik dimasing-masing subsistem hanya sekedar ilustrasi, pada sistem sesungguhnya mungkin berbeda.

Gambar 1.2. Diagram Sistem Tenaga Listrik

Diagram tersebut hanya digunakan untuk menunjukkan perubahan-perubahan besaran listrik di masing-masing subsistem.

Subsistem Pembangkitan

Ada beberapa sumber tenaga yang dapat digunakan untuk menghasilkan tenaga. Batubara, minyak, air, panas bumi dan uranium adalah sebagian jenis sumber tenaga yang bisa digunakan untuk menghasilkan tenaga. Sumber tenaga menggerakkan turbin air, turbin gas, turbin uap dan disambungkan ke suatu generator AC. Generator AC diputar oleh turbin untuk mengkonversi daya mekanis ke energi listrik.

Tegangan listrik di subsistem pembangkitan berada dalam kisaran 11 s.d 25 kV dan frekuensi sebesar 50Hz. Pada pembangkit Suralaya dengan kapasitas daya mampu 3.212 MW misalnya, menggunakan tegangan pembangkitan sebesar 23 kV. Pembangkit Mrica, salah satu PLTA di Jawa Tengah menggunakan tegangan pembangkitan 13,8 kV. Dan Pembangkit Kamojang salah satu PLTP, menggunakan tegangan pembangkitan 11,8 kV. Generator AC bekerja sesuai dengan teori induksi elektromagnetis. Secara sederhana dapat dijelaskan bahwa ketika konduktor bergerak dalam suatu medan magnet maka tegangan induksi akan dihasilkan. Secara umum generator terdiri dari medan magnet, dinamo, cincin geser, sikat-sikat, dan beberapa tipe hambatan. Dinamo adalah sejumlah lilitan kawat penghantar.

Subsistem Transmisi

Fungsi dari generator di subsistem pembangkitan hanya sebatas mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Agar lebih bermanfaat maka energi tersebut harus didistribusikan kepada pelanggan-pelanggan melalui jalur transmisi. Hal ini memungkinkan daya yang dihasilkan pada suatu lokasi pembangkit dapat digunakan setiap saat pada lokasi lain yang berjarak beribu kilometer jauhnya. Pentransmisian energi listrik dalam jumlah yang sangat besar melalui jarak
yang sangat jauh paling efisien dilakukan dengan cara meningkatkan tegangan dan mengurangi arus pada saat yang bersamaan. Hal ini perlu untuk memperkecil energi yang hilang menjadi panas di jalur transmisi, selain mengurangi biaya lain yang terkait dengan penurunan arus, seperti konstruksi tower dan biaya konduktor. Untuk meningkatkan tegangan subsistem pembangkitan dengan tegangan menengah ke tegangan transmisi yang bertegangan tinggi digunakan transformator. Transformator dimaksud adalah transformator berjenis stepup.
Ada beberapa pembatas tertentu dalam menggunakan sistem transmisi tegangan-tinggi. Semakin tinggi tegangan yang ditransmisikan maka semakin sulit dan mahal untuk mengisolasi dengan aman antar kawat saluran, juga antara kawat saluran ke tanah. Karena alasan itu pada sistem tegangan-tinggi umunmya dikurangi secara bertahap selama tegangan tersebut menuju ke daerah penggunaan akhir. Pada sistem interkoneksi Jawa Bali digunakan tegangan transmisi sebesar 150 kV dan 500 kV dan frekuensi 50Hz. Sebagai gambaran PLTA mrica yang menghasilkan tegangan pembangkitan sebesar 13,8 kV tegangannya dinaikkan ke tegangan transmisi 150kV. Dan PLTU Suralaya dengan tegangan pembangkitan sebesar 23 kV tegangannya dinaikkan ke tegangan transmisi sebesar 500 kV.

Subsistem Distribusi

Tenaga yang dihasilkan pembangkit dan telah ditransmisikan belum dapat secara langsung digunakan oleh konsumen. Pada sisi ini tegangan diturunkan dari tegangan trnasmisi 150kV maupun 500kV menjadi tegangan distribusi sebesar 20 kV. Proses penurunan tegangan menggunakan tranformator stepdown. Hal ini dilakukan di Gardu Induk. Selanjutnya tenaga listrik diturunkan kembali dari 20kV menjadi tegangan 380/220 Volt, untuk digunakan di tempat konsumen melalui transformator tiang. Pada beberapa konsumen industri mungkin saja tidak menggunakan tegangan 380/220 Volt. Disini akan disediakan trasformator khusus untuk pelanggan industri. Hal ini karena beberapa mesin mereka menggunakan teganggan 6000 Volt misalnya.

Tenaga listrik dibeli dari perusahaan pembangkit listrik, masuk ke rumah-rumah melalui sebuah meteran dan sambungkan ke suatu pusat beban. Pelayanan residensial dapat datang dari trafo tambahan baikk yang terpasang pada pusat beban maupun yang ditanam dalam tanah.

Penulis : Irwandi Iftadi (Teknik Industri UNS)