1.1.

PROSES PENYEDIAAN TENAGA LISTRIK

Pusat Listrik Saluran Transmisi Gardu Induk Jaringan Distribusi

JTM
Gardu
Distribusi

S.R
JTR
APP
IR

1
 HIRARKI PENYALURAN TENAGA LISTRIK DARI PEMBANGKIT KE
BEBAN.
Sistem Tenaga Listrik adalah kumpulan/gabungan dari komponen-komponen atau
alat-alat listrik yang saling berhubungan merupakan kesatuan sehingga
membentuk suatu sistem.

BIG
INDUSTRIES
POWER PLANT
TRANSMISSION
LINES SUBSTATION

MEDIUM VOLTAGE LINES DISTRIBUTION

MIDDLE
INDUSTRIES TRANSFORMER

PUBLIC ROAD
LAMP

SMALL INDUSTRIES
LOW VOLTAGE
LINE
MALL HOUSING
 1.2. SISTEM TENAGA LISTRIK

Subsistem Subsistem
PLTU Distribusi Distribusi PLTGU

150 kV GI GI

150 kV
Subsistem Subsistem
GI Distribusi GI
PLTG Distribusi

GI GI Subsistem GI
Distribusi
Subsistem Subsistem
Distribusi Distribusi 150 kV
PLTA

Masing-masing Subsistem Distribusi TIDAK ADA HUBUNGAN

Listrik satu sama lain

2
 Proses Penyaluran Tenaga Listrik ke Pelanggan :

Unit Unit Gardu Induk

Unit Distribusi
Pembangkitan Transmisi distribusi

Distribusi Distribusi


sekunder Primer
PMT
G Trf PMT
Transformator
Generator


Pemutus
Tenaga

Konsumen Besar

Konsumen Umum
SISTEM PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik berfungsi

membangkitkan energi listrik melalui berbagai
macam pembangkit tenaga listrik.

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.
SISTEM PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

Sumber-sumber energi alam dapat

berupa :
Bahan bakar yang berasal dari fossil :
batubara, minyak bumi, gas alam
Bahan galian : uranium, thorium
Tenaga air, yang penting adalah tinggi
jatuh air dan debitnya
Tenaga angin, daerah pantai dan
pegunungan
Tenaga matahari
SUMBER ENERGI TENAGA LISTRIK

Tenaga listrik dibangkitkan dan dibangun di

pusat-pusat listrik. Menurut asal dan sumber
dari mana tenaga listrik ini dibuat, maka dapat
dikenal :
– Energi alam yang berasal dari fossil seperti batu
bara, minyak bumi dan gas alam akan
menghasilkan pembangkit thermal berupa Pusat
Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pusat Listrik Tenaga
Gas (PLTG), Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD),
Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB).

– Energi Alam yang berupa bahan galian seperti

uranium dan thorium akan menghasilkan
pembangkit thermal seperti Pusat Listrik Tenaga
Nuklir (PLTN)
SUMBER ENERGI TENAGA LISTRIK

– Energi alam yang berasal dari air terjun maupun

aliran sungai akan menghasilkanpembangkit
hidro berupa Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA)

– Energi alam berupa tenaga angina, tenaga

pasang naik dan pasang surut air laut masih
belum termanfaatkan dengan baik

– Energi alam yang berasal dari tenaga matahari

masih dikembangkan terus, sehingga belum
dipasarkan secara komersial.
PENGGOLONGAN PEMBANGKIT TL

Sistem Pembangkitan tenaga listrik pada

umumnya dapat dikategorikan hanya dua
macam pembangkit yakni :

Pembangkit listrik tenaga Thermal; seperti

PLTU, PLTG, PLTD, PLTPB, dan PLTN
Pembangkit listrik tenaga NonThermal, seperti
: PLTA, PLTS, PLTB, PLTMH
BERBAGAI PENGGOLONGAN PEMBANGKIT TL

Sistem Transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat-

pusat pembanngkit tenaga listrik yang jauh dari pusat-pusat
beban, dan juga untuk saluran interkoneksi antara system tenaga
listrik yang satu dengan system tenaga listrik yang lain, yang pada
dasarnya dapat dikategorikan menjadi :

• Pembangkit Berdasarkan arus terdiri dari saluran

transmisi arus bolak-balik dan saluran transmisi arus
searah.
• Berdasarkan tegangan terdiri dari saluran tegangan
rendah, saluran tegangan menengah, saluran tegangan
tinggi, dan saluran ekstra tinggi, yang masing-masing
mengikuti standar tertentu.
 SISTEM PEMBANGKITAN
• Berdasarkan penempatan terdiri dari saluran
udara dan saluran bawah tanah.

• Berdasarkan jarak terdiri dari saluran transmisi

jarak pendek sekitar sampai dengan 50 mil
saluran transmisi jarak menengah antara 50 mil
sampai dengan 150 mil dan saluran transmisi
jarak jauh lebih dari 150 mil.

• Berdasarkan karakteristiknya saluran transmisi

mempunyai parameter yang terdiri dari
resistans, induktans, kapasitans dan
konduktans.
 PLTA
Air bendungan dimasukkan kedalam pipa pesat yang
dihubungkan dengan Turbin air pada ketinggian yang
cukup , sebagai sumber tenaga penggerak Turbin Air yang
dikopel dengan generator ber eksitasi dan generator
membangkitkan tenaga listrik

Potensial Mekanis Listrik

Air pipa pesat Turbin air Generator

Blok Diagram PLTA

1.3. PUSAT LISTRIK TENAGA AIR DENGAN
KOLAM TANDO

Bukit

Hutan Tabung Peredam (Surge Tank)

Kolam Tando

Air Terowongan Air

H (m)
Dasar Sungai
Pipa Pesat
P (kw)

Q m3/det) Generator

Katup Utama Turbin

Proses konversi energi dalam Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA).

3
1.4. PLTA KOLAM TANDO : PELESTARIAN HUTAN PENTING

Bendungan PLTA Mrica di Jawa Tengah dengan Bendungan Waduk PLTA Saguling 4 x 175 MW dimana
kapasitas 3 x 60,3 MW dimana tampak Bendungan tampak Rock Fill Dam (sisi kiri) dan Pelimpasan (bagian
beserta Pelimpasannya (sisi kiri) dan Gedung PLTA tengah) serta Pintu Air untuk pengamanan Dam.
beserta Air Keluarnya (sisi kanan).

4
1.5. PUSAT LISTRIK TENAGA AIR RUN OFF RIVER

PUSAT LISTRIK TENAGA AIR

PRINSIP KERJA

KOLAM TANDO PINTU PENGATUR

HARIAN SALURAN TERBUKA
PIPA UDARA
SUNGAI

KATUP
OTOMATIS KOLAM / BAK
SALURAN TERTUTUP PENGENDAP
SARINGAN HALUS

PERLENGKAPAN
PEMELIHARAAN EXCITER
PIPA PESAT REGULATOR RODA GIGI

TURBIN GENERATOR PERLENGKAPAN

PENYALURAN

KATUP UTAMA

SUNGAI
PIPA PEMBUANGAN

Prinsip kerja PLTA Run off River.

5
Kendala Operasi PLTA

a. Waduk harus dapat menyediakan air untuk keperluan

irigasi dimusim kemarau.
b. Waduk harus dapat mengendalikan banjir dimusim hujan.
c. Diwaktu musim hujan pengisian waduk harus terkendali,
dalam arti jangan sampai terjadi pelimpahan air yang
berlebihan sehingga membahayakan waduk.
d. Di akhir musim kemarau atau permulaan musim hujan
tinggi air dalam waduk masih harus cukup rendah agar
dapat menampung air dimusim hujan yang akan data
PLTU
Hasil pembakaran minyak / batu bara dipakai memanaskan air
hingga menjadi uap sebagai sumber tenaga untuk memutar
turbin uap yang dikopel dengan generator dan generator
bereksitasi membangkitkan tenaga listrik

Uap Mekanik Tenaga Listrik

Boiler Turbin Generator

Blok Diagram PLTU

1.6. PUSAT LISTRIK TENAGA UAP

TURBIN TURBIN
TEKANAN TEKANAN
TEKANAN
TINGGI
SEDANG
TURBIN RENDAH
TURBIN
UAP
TURBIN

KONDENSOR

LUVO ( PEMANAS UDARA)

PEMBAKAR

GAS BEKAS

KETEL KIPAS TEKAN LAUT / SUNGAI

POMPA PAKSA
BAHAN BAKAR

Prinsip kerja PLTU.

6
1.7. PLTU : PROSES KONVERSI ENERGI PANJANG

Coal Yard PLTU Suralaya 4 x 400 MW dan 3 x 600 PLTU Paiton milik PLN 2 x 400 MW di Jawa Timur
MW di Jawa Barat dimana tampak Conveyor dimana tampak Intake Air, Conveyor Batu Bara,
Pengangkut Batu Bara dan Cerobong. Ketel Uap, dan Cerobong.

7
Kendala Operasi PLTU

• Starting Time (waktu yang diperlukan untuk

men-start) yang relatif lama, bisa mencapai 6
sampai 8 jam apabila Start dilakukan dalam
keadaan dingin
• Perubahan daya per satuan waktu (ΔMW per
menit) yang terbatas, Kira-kira 5% per menit
PLTG
Hasil pembakaran minyak dan udara menjadi Gas sebagai
sumber tenaga untuk memutar turbin gas yang dikopel
dengan generator dan generator bereksitasi membangkitkan
tenaga listrik

Gas

Gas Mekanik Tenaga listrik

Dapur Pembakaran Turbin gas Generator

Blok Diagram PLTG

 1.8. PUSAT LISTRIK TENAGA GAS

Bahan Bakar
Pengabut Gas
Udara Buang
Transition
Piece
Ruang Bakar Energi Listrik

Poros
Generator
Kompresor Turbin
Transition piece:
Tempat transisi / terjadinya perubahan.

Prinsip kerja Unit Pembangkit Turbin Gas

8
1.9. PLTG : TEKNOLOGI SUHU TINGGI

Turbin Gas buatan Alstom tipe GTX 100

dengan daya keluar ± 100 MW dimana
yang tampak di depan adalah sisi gas
buang.

9
Kendala Operasi PLTG

• Unit pembangkit yang termahal biaya operasi

• Dioperasikan dalam waktu yang sependek mungkin,
misalnya pada waktu beban puncak atau pada waktu ada
kerusakan/gangguan unit pembangkit lain (sebagai
cadangan)
a. Pada beban 100% pemakaian bahan bakar minyak
adalah sekitar 0,346 cc/kWh, sedangkan pada beban
25% bisa mencapai sekitar 0,645 cc/kWh.
b. Sering men-start dan men-stop unit PLTG mempercepat
proses keausan
PLTGU
Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap / Siklus kombinasi :
Merupakan kombinasi dari PLTG dan PLTU
Panas dari gas buang PLTG digunakan memanaskan Air di Boiler sehingga
menjadi uap dan uap ini memutar Turbin Uap ; jadi tenaga listrik
dihasilkan oleh PLTG dan PLTU
Mekanik
Tenaga Listrik PLTG
Dapu Gas Turbin Gas Generator

Gas buang

Energi Potensisl Mekanik Tenaga Listrik PLTU

Boiler Turbin uap Generator

1.10. PUSAT LISTRIK TENAGA GAS DAN UAP

G G G
Pr Pr Pr

TG TG TG

KU KU KU
GB GB GB

Uap HU
Air HA
Uap
Pr
P TU G
Air
Kd

P
Air Laut

Skema sebuah Blok PLTGU yang terdiri dari 3 Unit PLTG dan sebuah Unit PLTU
HU : Header Uap, Kd : Kondensor, Pr : Poros, HA : Header Air, G : Turbin Gas, TU : Turbin Uap,
KU : Ketel Uap, G : Generator, GB : Gas Buang, P : Pompa

10
1.11. PLTGU : EFISIENSI TERMAL PALING TINGGI

Heat-Recovery Steam Generator

PLTGU Tambak Lorok Semarang PLTGU Grati di Jawa Timur (Pasuruan)
dari Unit PLTG 115 MW.

11
Kendala Operasi PLTGU

Lihat Kendala Operasi PLTU dan PLTG

PLTP
Jika disekitar itu ada sumber magma (Gunung Berapi ) maka setiuap jarak turun
satu meter terjadi kenaikan suhu yang ekstrim. Panas bumi digunakan untuk
memanaskan air / bahan baku uap ( berfungsi sebagai Boiler ) .

Air injeksi
Mekanik
Tenaga Listrik
Uap

Panas Bumi Turbin Generator

Blok Diagram
1.12. PUSAT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI

Hujan

TU G
Hutan
Uap
Kd
Air
Lapisan Permukaan Tanah P
Humus Kt

Sumber Kantong Uap

Air
Lapisan
Keras
Magma

Skema Sirkit Uap dan Air pada PLTP.

TU : Turbin Uap, Kd : Kondensor Kontak Langsung, Kt : Katup, G : Generator, P : Pompa

12
Gambar : PLTP Kamojang.
Kendala Operasi PLTP

• Pengusahaan uap dilakukan oleh PERTAMINA

dan PLN hanya membeli uap dari PERTAMINA
atas dasar kWh yang dihasilkan PLTP
• PLTP praktis hanya dapat ikut mengambil beban
dasar dalam sistem, dalam arti harus berbeban
konstan.
PLTD
Hasil kompresi udara dan bahan bakar akibat terjadi pembakaran dalam
dalam ruang bakar akibat adanya bahan bakar , udara dan panas tinggi,
sehingga menghasilkan tenaga untuk menggerakkan poros engkol yang
dikopel dengan poros / rotor Generator dan Generator bereksitasi
membangkitkan listrik .

Diesel Mekanis Generator

Listrik

Blok Diagram PLTD

Kendala Operasi PLTD
• Kapasitas terpasang diatas 15 MW pun jarang
dibuat
a. Beban maksimum dari unit PLTD seringkali tidak
bisa mencapai nilai yang tertulis dalam spesifikasi
pabrik karena ada bagian-bagian dari mesin
diesel yang tidak bekerja dengan sempurna
b. Bila sering dibebani rendah, misalnya kurang dari
50%, maka mesin diesel menjadi lekas kotor
sebagai akibat pembakaran yang kurang
sempurna
SISTEM TRANSMISI TENAGA LISTRIK

• Sistem Transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari

pusat pembangkit ke pusat beban melalui saluran transmisi.
a. Transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pembangkit
ke Gardu Induk
b. Tegangan terima di gardu Induk (Vr) adalah selisih vector
antara tegangan kirim ( Vs) dengan drop tegangan di sepanjang
konduktor transmisi
c. Tegangan pelayanan diperbolehkan turun s/d 10 % dari V
nominal dengan demikian panjang jeringan dibatasi oleh drop
tegangan
• Saluran transmisi akan mengalami rugi-rugi tenaga, maka
untuk mengatasi hal tersebut tenaga yang akan dikirim dari
pusat pembangkit ke pusat beban harus ditransmisikan dengan
tegangan tinggi maupun tegangan ekstra tinggi.
 2.1. TEGANGAN TRANSMISI

PLN (50 Hertz) SWASTA (60 Hertz)

70 kV 69 kV
150 kV 115 kV
275 kV 230 kV
500 kV (Tegangan Ekstra Tinggi)

14
 Sistem Transmisi 500 kV/ 150 kV / 20 kV

Y/Y 500 kV 500 /150 kV 150 kV Y/Y 150/20 kV

JTM
Trafo step Up Transmisi SUTET Trafo Step Down Transmisi SUTT Trafo Stepdown
di Switch yard Gardu Induk /SKTT GarduIinduk
 Sistem Transmisi 500 kV / 20 kV

Y/Y Y/Y 500/20 kV JTM

Trafo Step Up Transmisi 500 kV Trafo Step Down

di Switchyard Gardu Induk
 Sistem Transmisi 150 kV / 20 kV
.

Y Y/Y transmisi Y/Y 150 / 20 kV

Generator Y Trafo Step Up 150 kV Gardu Induk JTM

di Switchyard
 2.3. MACAM SAKELAR TEGANGAN TINGGI

1. Pemutus Tenaga (PMT), Curcuit Breaker.

Mampu memutus Arus Gangguan.

2. Pemutus Beban (PMB), Load Break Switch.

Mampu memutus Arus Beban

3. Pemisah (PMS), Disconnecting Switch.

Dioperasikan tanpa arus. Posisi pisau-pisau
Sakelar harus tampak.

19
 2.5. PERKEMBANGAN TEKNOLOGI PMT

• PMT UDARA

PMT Udara.

21
 Lanjutan 2.5.

• PMT MINYAK BANYAK

Kontak Diam

Batang Penggerak Pegas

Konduktor

Bushing
Bantalan Udara

Minyak Kontak Diam

Kontak Bergerak

Kontak Bergerak

Konstruksi ruang pemadaman PMT Konstruksi kontak-kontak

Minyak Banyak secara sederhana. PMT Minyak Banyak secara
sederhana.

22
 Lanjutan 2.5.
• PMT MINYAK SEDIKIT

Gases Under Pressure

Fixed Contact

Arc

Oil
Movement Moving Contact
Side Vents
Oil
Outer Chamber

PMT Minyak Sedikit 70 kV Konstruksi ruang pemadaman pada

buatan Alstom di PLN Utragi PMT Minyak Sedikit secara umum.
Pulomas.
23
 Lanjutan 2.5.
• PMT GAS SF6

Kontak Diam
Nozel
Pengarah Gas SF 6

Aliran Gas SF 6

Kontak Gas SF 6
Bergerak
Arah Gerak
Kontak
PMT SF6 500 kV buatan BBC di Konstruksi ruang pemadaman PMT SF6
PLN Sektor TET 500 kV Gandul. secara sederhana.

24
 Lanjutan 2.5.
• PMT UDARA TEKAN
Blast Valve

Interrupter Interrupter

Air Receiver

Penampung udara (air receiver), ruang Air Blast Circuit Breaker without
pemutus (interrupter), dan katup closing resistor chamber (PMT Udara
penghembus (blast valve) Air Blast Circuit Tekan yang tidak menggunakan
Breaker resistor) 500 kV di GI Ungaran.
25
 Lanjutan 2.5.

• PMT DENGAN MEDAN MAGNET

Pemotong
Busur
Lintasan
Busur Listrik

Arah Gerak
Kontak Kontak
Diam Medan Magnet Gerak

PMT Medan Magnet.

26
 Lanjutan 2.5.
G
• PMT HAMPA E

M
T

S
B

Konstruksi ruang pemadaman PMT Vakum

PMT Vakum buatan ABB secara umum.
tipe VD4. B Bellows  konstruksi “harmonika” (logam bergelombang)
E Ceramic or glass bottle  keramik atau botol kaca
F, M Arcing contacts  kontak-kontak busur listrik
G Fixed electrode  elektroda tetap
N Moving electrode  elektroda bergerak
S Metal shield  pelindung dari logam
T Bellows shield  pelindung logam bergelombang
27
3.12. CONTOH KABEL TANAH 150 KV

40
 Lanjutan 3.12.

KABEL 150 kV

41