BAB II. Gambar 2. 1 Sistem pembangkit listrik[1] Secara garis besar fungsi dari komponen pembangkit dijabarkan sebagai berikut:

5 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sistem Pembangkit Listrik

Sistem Pembangkit listrik merupakan gabungan dari beberapa komponen kelistrikan yang bekerja sama untuk menghasilkan tenaga listrik seperti , transmisi, distribusi dan beban yang saling beroperasi untuk dapat memenuhi kebutuhan listrik konsumen[1]. Beberapa komponen-komponen tersebut dapat dijelaskan pada Gambar 2.1 di bawah.

Gambar 2. 1 Sistem pembangkit listrik[1]

Secara garis besar fungsi dari komponen pembangkit dijabarkan sebagai berikut:

1. Sistem pembangkit merupakan sistem yang dapat mengubah energi non-listrik menjadi energi listrik misalnya: panas batubara, minyak bumi, air, uap dan lain-lain.

2. Transmisi bekerja untuk dapat mengalirkan daya atau energi listrik dari suatu pembangkit ke pusat beban atau gardu induk.

3. Distribusi bekerja untuk mengalirkan daya atau energi listrik ke konsumen yang berupa energi listrik.

4. Beban merupakan peralatan konsumen yang membutuhkan listrik untuk

6 pengoperasiannya.

2.2 Pembangkit Tenanga Litrik

Pembangkit listrik merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang bertugas mengubah energi non-listrik menjadi energi listrik, sistem pembangkit dapat beroperasi dari beberapa energi bahan bakar minyak, batubara, air, bayu, sinar matahari dan lain-lain. Karakteristik pembangkit berbeda-beda sehingga dalam pengoperasiannya harus disesuaikan dengan kepentingan dan keadaan wilayah tempat pembangkit. Sistem pembangkit dapat digolongkan dari sistem prinsip kerja dan energi yang digunakan. Pada Gambar 2.2 menunjukkan komponen utama dari suatu sistem pembangkit[11]:

1. Motor penggerak mula berfungsi untuk menghasilkan energi gerak awal yang dapat berupa putaran poros yang digunakan untuk starting generator.

2. Generator berfungsi mengubah putaran dari motor untuk dapat menghasilkan energi listrik yang digunakan untuk konsumen.

3. Gardu induk berfungsi untuk pengaturan pengiriman energy listrik dan untuk penyesuaian level tegangan.

2.3 Kestabilan Sistem Tenaga Listrik

Sistem tenaga listrik yang andal wajib memenuhi syarat, seperti ”Reliability, Quality dan Stability”.

✓ Reliability merupakan kemampuan untuk dapat menghasilakan tenaga listrik secara stabil dan terus menerus.

✓ Quality merupakan kemampuan untuk mengasilkan besaran-besaran listrik yang standar yang telah ditetapkan.

✓ Stability merupakan kemampuan untuk dapat bekerja dan dapat merecovery dengan cepat pasca mengalami gangguan.

Sistem tenaga listrik yang andal harus dapat memenuhi tiga syarat diatas yaitu sistem yang dapat memasok tenaga listrik secara terus menerus dengan

Generator Gardu Induk Penggerak Mula

Gambar 2. 2 Komponen pokok pembangkit [11]

7 besaran standar yang telah ditetapkan dan dengan cepat melakukan recovery apabila mengalami gangguan. Untuk itu menjaga kestabilan terutama kestabilan frekuensi merupakan hal yang sangat penting.

2.4 Kestabilan Frekuensi

Kestabilan frekuensi adalah indikator utama dari keseimbangan daya yang dibangkitkan dengan beban total sistem. Frekuensi dapat mengalami penurunan apabila terjadi kelebihan beban. Penurunan frekuensi yang besar mengakibatkan terjadinya kegagalan unit pembangkitan yang beruntun dan dapat menyebabkan kegagalan sistem secara menyeluruh. Ada beberapa cara untuk dapat menstabilan frekuensi yaitu dengan menggunakan relay frekuensi (under frequency relay). Yang berfungsi untuk mencegah terjadinya penurunan frekuensi dan dapat mengembalikannya ke frekuensi normal.

Kestabilan frekuensi sistem tenaga listrik sangat penting untuk dijaga, karena berkaitan erat dengan upaya untuk menghasilakn sumber energi yang berkualitas bagi konsumen. Pasokan energi yang berkualitas dapat menjaga konsumen dari kerukasan peralatan listrik (pada umumnya peralatan hanya dapat bekerja dalam frekuensi 50 s.d 60 Hz). Pemeliharaan frekuensi bertujuan untuk menjaga sistem agar tetap stabil. Pertama kita lihat torsi sistem mekanikal (Tm), torsi sistem elektrik (Te), jumlah moment inersia dari rotor (J), dankecepatan angular dari rotor

Dari rumus diatas dapat dijelaskan bahwa ketika:

a. Torsi mekanikal = torsi sistem elektrik maka Ta = O yang memiliki arti tidak ada percepatan putaran yang dialami oleh rotor. Keadaan ini disebabkan apabila telah mencapai keseimbangan antara jumlah energi yang telah dibangkitkan dengan jumlah energi yang dapat diserap oleh beban.

b. Tm > Te dapat mengakibatkan nilai torsi yang berlebih sebesar Ta yang dapat menimbulkan percepatan rotor sebesar sehingga frekwensi tegangan yang telah dibangkitkan meningkat, sampai mencapai nilai tertentu dan menumbulkan keseimbangan antara Te dan Tm.

8 c. Tm < Te maka mengakibatkan nilai torsi berkurang sebesar Ta yang mengakibatkan pengurangan rotor sebesar sehingga berakibat pada frekuensi tegangan yang dibangkitkan mengalami penurunan sampai menyentuh nilai tertentu di titik B dan mengakibat pada keseimbangan antara Te dan Tm]\[

d. .

Gambar 2. 3 Ilustrasi kestabilan frekuensi

Ilustrasi Gambar 2.3 di atas menunjukan nilai tidak seimbang antara pembangkit dan beban yang mengakibatkan frekuensi berubah dari nilai normal.

Dalam hal ini ketika suatu pembangkit lebih besar daripada beban menimbulakan frekuensi sistem akan lebih besar dari 50 Hz, dan sebaliknya. Kestabilan frekuensi harustetap terjaga anatra pembangkit dan beban agar tercipta sistem yang normal 50Hz.

2.5 Gangguan Sistem Kelistrikan

Gangguan sistem tenaga listrik adalah suatu peristiwa yang dapat menyebabkan kondisi sistem kelistrikan menjadi abnormal. Gangguan litrik sendiri terdapat dua golongan yaitu dari sistem itu sendiri dan gangguan diluar sistem.

adapun faktor gangguan yang diakibatkan dari dalam sistem antara lain : 1. Arus dan tegangan abnormal.

2. perancangan sistem yang kurang baik.

3. Faktor usia dari sistem

4. Beban lebih tinggi dari pembangkit.

5. Kerusakan perangkat kelistrikan.

Gangguan yang diakibatkan dari luar sistem antara lain:

9 1. Gangguan mekanis karena pengerjaan proyek seperti penggalian yang

mengakibatkan sistem kelistrikan bawah tanah menjadi terganggu.

2. Pengaruh alam seperti angin, petir, tanah lonsor dan lain-lain yang mengakibatkan saluran listrik menjadi terganggu.

3. Pengaruh lingkungan yang disebabkan oleh pohon tumbang, hewan, benda- benda asing dan kecerobohan manusia [8].

Beriringan dengan jumlah pertumbuhan ekonomi dan tingkat populasi penduduk yang dihasikan oleh penduduk di Indonesia yang semakin tinggi. Maka akan kebutuhan energi listrik turut meningkat. Untuk dapat meningkatkan operasional kinerja pembangkit sangat dibutuhkan evaluasi pembangkit sperti, evaluasi mengenai gangguan yang pernah terjadi atau pun gangguan yang berpotensi terjadi agar sistem tidak mengalami gangguan. Hal tersebut bertujuan untuk mengupayakan recovery secepat mungkin agar sistem tidak mengalami black out yang lebih lama dan mengurangi kerugian yang dialami konsumen[2].

2.6 Black Start

Black out (padam total) merupakan keadaan pembangkit listrik yang mengalami gangguan total dan tidak dapat memasok listrik sehingga seluruh beban konsumen tidak dapat terpenuhi. Black out berdampak besar pada kerugian materi maupun non materi. Operasi black start dapat meminimalisir dampak dari black out. Black start merupakan suatu kondisi pengoperasian unit tanpa beban yang bertujuan untuk mempertahankan putaran generator agar tidak menimbulkan keadaan yang lebih parah[1]. Pada kondisi ini generator dalam keadaan FSNL (Full Speed No Load). Pada sistem black start ini menggunakan supply utama EDG untuk mempertahankan putaran generator. Kapasitas catu daya black start (EDG) harus memenuhi persyaratan beban listrik pada berbagai tahap black start. Pertama, kapasitas set generator diesel harus cukup untuk memenuhi input dari beban pabrik yang diperlukan untuk start unit tanpa kemampuan start sendiri. Kedua, sifat generator diesel yang dinamis harus tetap memenuhi kebutuhan start-up untuk menurunkan fluktuasi tegangan dan frekuensi yang disebabkan oleh input dari beban yang berat [5].

10 Pada sistem blackstart PT. Indonesia Power sebelumnya hanya mengandalkan PLTA Sutami namun saat musim kemarau dikhawatirkan tidak dapat memenuhi kebutuhan beban yang ada, untuk menambah sistem back up maka digunakanlah EDG sebagai sumber utama black start.

2.7 FSNL (Full Speed No Load)

FSNL (Full Speed No Load) merupakan suatu kondisi generator berputar secara penuh namun tidak mensuply beban. Dalam artian generator berputar dengan bantuan motor prime over. Hal ini bertujuan untuk mempercepat proses starting saat kondisi sistem mulai berjalan.

2.8 Beban-Beban yang Tidak Penting (Non Essential Load)

Beban-Beban yang tidak Penting adalah beban –beban yang tidak terlalu membawa pengaruh secara langsung terhadap proses produksi listrik, karena jika beban tersebut dimatikan tidak akan berdampak besar pada proses pembangkitan, diantaranya lampu penerangan, pendingin ruangan dan lain sebagainya.

2.9 Beban-Beban Penting (Essensial Load)

Beban-Beban Penting adalah beban yang berperan penting dalam produksi listrik, meskipun terjadi gangguan beban ini harus tetap berjalan agar tidak menimbulakn kerusakan yang makin parah, beban beban tersebut diantaranya motor untuk pelumasan generator, motor untuk sirkulasi pendingin generator dan lain sebagainya.

2.10 Emergency Diesel Generator (EDG)

Emergency Diesel Generator (EDG) atau disebut juga dengan generator berpenggerak diesel yang berarti gabungan dari dua komponen yaitu mesin dan generator. Mesin bekerja sebagai pemutar sedangkan generator atau alternator bekerja sebagai pembangkit listrik dimana mesin berbahan bakar HSD (High Speed Diesel) yang dapat menghasilkan putaran untuk memutar generator yang terdiri atas gulungan atau kumparan tembaga yang terdiri dari kumparan rotor (Kumparan berputar) dan kumparan stator (kumparan statis) [9].

11 Mesin memutar generator sehingga menimbulkan medan magnit pada generator, medan magnit yang ditimbulkan stator dan bertemu dengan rotor yang diputar maka dapat menghasilkan tenaga listrik. Pada gambar dibawah menunjukkan gambar EDG 6KV yang diperlukan untuk melakukan black start.

Pada Gambar 2.4 dibawah merupakan gambar EDG 6KV yang akan digunakan sebagai sumber utama untuk mensuplay beban dalam operasi black start.

Gambar 2. 4 Emergency Diesel Generator 2.11 Electrical Transient Analysis Program (ETAP)

ETAP Adalah solusi yang tepat untuk mendesain, simulasi dan analisis jaringan generator, distribusi, transmisi dan sistem listrik di industri. ETAP mengatur pekerjaan berdasarkan proyek. Setiap proyek dibuat menyediakan semua alat yang diperlukan dengan didukung pemodelan dan menganalisis sistemtenaga listrik. Sebuah proyek terdiri dari sistem listrik yang membutuhkan seperangkat komponen listrik dan interkoneksinya.

Dalam ETAP, setiap proyek menyediakan satu set perlengkapan kontrol akses perlengkapan dan database yang terpisah dimana unsur-unsur dan konektifitas data yang disimpan.

12 Gambar 2. 5 Bagian-bagian ETAP

Gambar 2.5 di atas merupakan unsur yang tersedia pada ETAP 12.6. Dengan demikian dapat dengan mudah dalam melakukan pemodelan dan menganalisa segala aspek dari sistem tenaga listrik, diagram sistem kontrol, sistem panel, serta transmisi yang besar dan sistem distribusi. Dari pemodelan yang telah dibuat dapat dikelola atau dianalisa.