2.1 Suplai Daya
Semua energi listrik yang kita konsumsi tanpa kita sadari sebenarnya berasal dari suatu pembangkit listrik. Pusat listrik ini biasa juga disebut sentral (electric power stasions) adalah suatu tempat dimana listrik dibangkitkan. Karena kebanyakan pusat listrik letaknya jauh dari pemukiman penduduk maka penyalurannya melalui kawat (saluran) transmisi.
Pada suatu pusat listrik sebagai contohnya PLTA (pembangkit listrik tenaga air), energi air dimanfaatkan untuk memutar turbin yang secara langsung akan memutar rotor dari generator PLTA tersebut. Tegangan listrik yang dibangkitkan berkisar antara 6 kV – 11 kV. Output generator ini kemudian dialirkan ke gardu transmisi untuk dinaikkan tegangannya menjadi tegangan SUTT (saluran udara tegangan tinggi) 150 kV atau SUTET (saluran udara tegangan ekstra tinggi) 500 kV. Tujuan penaikan tegangan ini untuk mengurangi losses yang diakibatkan pentransmisian tenaga listrik tersebut. Tegangan ini biasa disebut tegangan transmisi. Saluran yang membawa tegangan transmisi ini berujung pada gardu induk yang bertugas menurunkan tegangan trasmisi menjadi tegangan distribusi primer dengan tegangan 20 kV. Tegangan inilah yang kemudian didistribusikan ke konsumen melalui penyulang penyulang yang ada.
Untuk konsumen besar seperti hotel, mall atau rumah sakit, pihak PLN langsung memberikan saluran listrik dengan tegangan distribusi primer 20 kV yang tentu saja akan melewati transformator step down 380/220 V dan beberapa panel yang ada pada pihak konsumen besar tersebut. Berbeda halnya pada konsumen kecil seperti rumah tangga yang langsung menerima saluran distribusi sekunder 380/220 V. Saluran distribusi sekunder ini didapat dari menurunkan tegangan distribusi primer oleh transformator pada gardu distribusi sekunder (biasanya ada pada pinggir jalan).
Ada dua kategori saluran transmisi : saluran udara {overhead line) dan saluran bawah tanah {underground line). Dalam kenyataannya saluran melalui udara sering digunakan karena mcngingat penyaluran melalui bawah tanah lebih mahal. Disamping itu apabila terjadi kerusakan lebih sulit untuk ditemukan.
Menurut jenis arusnya dikenal dengan sistem arus bolak- halik (A.C. atau Alternating current) dan sistim arus searah (D.C. atau dirrect current). Di dalam sistem AC, penaikan dan penurunan tegangan mudah dilakukan yaitu dengan menggunakan transformator. Di dalam sistem AC ada dua sistem pengkonsumsian tenaga listrik oleh beban yaitu: satu - fasa dan tiga - fasa. Sistem tiga - fasa mempunyai kelebihan dibandingkan dengan sistem satu - fasa karena:
a. Daya yang disalurkan lebih besar
b. Nilai sesaatnya (instantaneous value) konstan
c. Medan magnit putarnya mudah diadakan.
Karena kebutuhan akan daya bagi konsumen maka tegangan transmisi ditinggikan. Di dalam peninggian tegangan transmisi harus diperhitungkan daya yang disalurkan, jumlah rangkaian, jarak penyaluran, keandalan (reliability), biaya peralatan untuk tegangan tertentu, dan tegangan yang sekarang ada dan yang sedang direncanakan agar biaya yang dikeluarkan tidak terlalu besar.
2.2 Sistem Distribusi
Jaringan distribusi pada sistim tenaga listrik merupakan salah satu bagian pada penyaluran tenaga lisirik dari gardu induk sampai konsumen tenaga listrik. Menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban (konsumen) dengan mutu yang memadai merupakan fungsi dari sistem distribusi tenaga listrik. Jaringan distnibusi dapat dibagi menjadi dua bagian antara lain:
1. Sistem jaringan distribusi primer
2. Sistem jaringan distrihusi sekunder.
2.2.1 Sistem Jaringan Distribusi Primer
Jaringan distribusi primer merupakan bagian dari sistem tenaga listrik antar gardu induk dan gardu distribusi. Pada jaringan distribusi primer umumnya terdiri dari jaringan tiga - fasa dengan menggunakan tiga atau empat kawat sebagai penghantar. Didalam penyalurannya pada jaringan distribusi primer menggunakan saluran kawat udara,, kabel udara (areal cable) dan sistem kabel tanah dimana penggunaannya sesuai dengan tingkat keandalan yang dibutuhkan.
2.2.2 Sistem Jaringan Dislribusi Sekunder
Jaringan distribusi sekunder merupakan bagian dari jaringan distribusi dimana jaringan ini berhubungan langsung dengan konsumen tenaga listrik. Pada umumnya tegangan pada jaringan distribusi sekunder 220 / 380 volt (Mudita,1997).
2.3 Gardu Distribusi
Menurut klasifikasinya atas dasar Gardu distribusi dapal diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Gardu Distribusi pasangan luar ( gardu tiang )
2. Gardu distribusi pasangan dalam ( Gardu hangunan)
Disini yang dibahas adalah gardu distribusi pasangan dalam, yang mana semua peralatan baik peralatan utama maupun peralatan kontrol dipasang dalam ruangan gardu distribusi dilengkapi dengan fasilitas dan peralatan yang diperlukan sesuai dengan perencanaannya. Juga mempunyai fasilitas peralatan, untuk operasi dan pemeliharaannya. Dalam memilih peralatan untuk dipasang dalam suatu sistem tertentu, selalu diusahakan agar alat tersebut dapat bekeria dengan baik dalam keadaan gangguan disamping juga harus memenuhi prasayaratan keandalan, mudah dalam pemeliharaan, pemasangan dan memenuhi aspek - aspek standar. Adapun perlengkapan dari gardu distribusi adalah:
2.4 Rel Daya
Sebagai tempat menghubungkan beberapa peralatan dan rangkaian, maka peranannya menjadi sangat penting pada gardu distribusi.
Syarat - syarat yang harus dipenuhi oleh rel daya tersebut adalah:
1. Mampu menahan gaya - gaya yang disebabkan oleh beral sendiri, atat -alat tersambung pada rel daya tersebut, dan arus hubung singkat dikenakan pada rel daya tersebut.
2. Mampu mengalirkan arus normal untuk waktu yang lama dan arus hubung singkat dalam periode waktu tertentu.
3. Bebas korona.
4. Jumlah isolator sedikit
5. Murah
Bahan konduktor yang biasanya dipakai adalah round cooper. Sedangkan sistem rel yang dipakai adalah sistem rel tunggal ( khusus untuk suplai daya PLN ), yaitu sistem rel yang paling sederhana.
2.5 Transformator
Transformator merupakan sualu alat yang digunakan untuk mentransfer daya listrik dan suatu nilai tegangan ke tegangan lainnya. Menurut fungsi dan keperluannya transfonnator dapat dibagi menjadi:
a. Transformator daya
Transformator daya yang dipakai adalah transformator tiga phasa, karena tebih menguntungkan yaitu, kompak, kecil dan lebih murah ( untuk Rp /Kwhnya) di banding dengan transformator phasa tunggal.
b. Transformator tegangan
Transformator tegangan berfungsi untuk menurunkan dan menaikkan tegangan sistem pada tegangan yang aman bagi operator untuk keperluan indikasi tegangan, pengukuran tegangan primer dari tegangan transformator 3 phasa untuk sistem antar phasa.
c. Transformator arus
Transformator arus yang biasa dioperasikan pada panel - panel, biasanya CT sarung (bushing CT). Pengoperasian CT pada panel digunakan untuk menunjukkan arus, untuk kontrol relay proteksi, KW meter dan juga untuk instrumen - instrumen lainnya. Dengan menggunakan CT maka arus dapal diubah besamya menjadi besaran yang sesuai dengan peralatan ukur dan juga dapat mengisolasi tegangan tinggi terhadap alat -alat ukur yang dioperasikan.
2.5.1 Relay Pengaman Transformator
Untuk pengaman transformator digunakan relay difTerensial, yaitu pengaman hubung singkat antar phasa pada transibrmator, karena hubung sisi tegangan tinggi dengan sisi tegangan rendah sering berbeda, sehingga terjadi pergeseran phasa maka hubungan sekunder dari CT dibuat sedemikian rupa sehingga pcrubahan phasa dapat dikompensasikan.
2.5.2 Pengaman Lebur
Pengaman lebur adalah alat pemutus yang dengan melebumya bagian dalam dari komponen yang telah dirancang khusus dan disesuaikan ukurannya, untuk membuka rangkaian dimana pelebur tersebut terpasangkan untuk memutuskan arus bila arus melebihi nilai tersebut dalam waktu yang cukup. Pelindung dengan kawat pembatas arus didasarkan pada panas, Karakteristik waktu atau arus dari pengaman lebur adalah sekilar i2t akan tetapi untuk arus yang besar waktu operasinya menjadi pendek dan karenanya masalah pengaturan waktu bukan masalah yang mudah. Pelebur dapat memiliki kemampuan putus yang tinggi.
2.5.3 Minyak transformattor
Minyak transformator berfungsi sebagai pendingin dan medium isolasi. Ketentuan mengenai minyak transfomiator sesuai dengan standart internasional adalah seperti table dibawah ini:
Tabel 2.1 Karakteristik Minyak Transformator
| Sifat | Persyaratan |
| Rupa Rapat masa 27oC Tekanan permukaan Titik nyala Titik beku/cair Keasaman (acidity) Tegangan breakdown maksimum a. Minyak baru (belum dicuci) b. Setelah dibersihkan | Jernih, Transparan, bebas dari bahan endapan 0,89 gram per cm3 0.04 Newton per meter 104oC -10oC 0,03 mg KOH/g 30 kV (rms) 50 kV |
| Factor dissipasi dielektrik (tanδ) pada 90oC max Tahanan jenis a. Pada 90oC min b. Pada 27oC min Stabilisasi oksidasi a. Nilai kenetralan b. Endapan Air | 0.005 13 x 1012 ohm cm 500 x 1012 ohm cm 0,4 mg KOH/g 0,10% (dalam berat) 50 ppm |
Dari tabel dapat diketahui bahwa minyak transformator memenuhi persyaratan sebagai berikut:
a Kekuatan isolasi yang tinggi, dan tidak merusak bahan isolasi padat.
b. Penyalur panas yang baik, serta sifat kimia stabil.
c. Berat jenis yang kecil, sehingga partikel - partikel dalam minyak dapat
mengendap dengan cepat
d. Viskosilas yang rendah lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan
pendinginan yang baik.
e. Titik nyala yang tinggi, tidak, mudah menguap dan tidak
menibahayakan.
2.6 Arrester
Arrester merupakan kunci dalam koordinasi isolasi suatu sislem tenaga listrik. Arrester bekerja melepaskan muatan tistrik serta mengurangi tegangan abnormal yang akan mengenai peralalan dalam gardu tersebut. Setelah surja dilepaskan melalui arrester, arus masih mengalir karena adanya back flash over dalam sistem. Datam hal ini disebut arus susutan dan arrester harus mampu memutuskannya dan mempunyai ketahanan thermis yang cukup terhadap arus susulan tersebut.
2.7 Generator set
2.7.1 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
Pembangkit listrik tenaga diesel adalah pembangkit yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak utama (primer movernya) dan generator sebagai penghasil energi listrik. Penggunaan pembangkft listrik tenaga diesel cukup menguntungkan karena waktu penggunaannya yang singkat dan pengoperasiannya yang mudah. Suatu sistem pcmbangkit tenaga diesel umumnya mempunyai umur ekonomis yang relatif rendah, walaupun banyak juga segi lain yang meringankan dalam pengusahaannya. Tetapi untuk tujuan emergensi, maka pembangkitan dengan tenaga diesel masih dapat dipertahankan untuk jangka waktu atau umur ekonornis yang lama.
Kegunaan dari pembangkit listrik tenaga diesel antara lain:
a. Pembangkit utama
b. Pembangkit cadangan
c. Pembangkit cadangan untuk keadaan darurat
Hal - hal yang harus dipertimbangkan didalam penggunaan tenaga diesel sebagai pembangkit listrik antara lain :
a. Jarak dari beban diusahakan sedekat mungkin
b. Persediaan areal tanah
c. Beban pondasi
d. Pengangkutan bahan bakar dan peralatan
e. Polusi udara dan suara terhadap lingkungan sekitar
Keuntungan dari pcnggunaan pembangkit listrik tenaga diesel antara lain :
a. Bahan bakar murah dan mudah diperoleh
b. Tidak diperlukan waktu lama untuk mengoperasikannya
c. Rugi - rugi relatife kecil
d. Efisiensi tinggi
e, Sederhana, sehingga tidak memerlukan banyak operator
f. Tidak memerlukan banyak air
2.7.2 Pengukuran dan Alat - alat ukur
Peralatan listrik untuk pengukuran pada sistem tenaga listrik diperlukan untuk mengetahui keadaan peralatan dan salurannya yang menentukan keselamatan dan kemampuan beroperasinya seluruh peralatan listrik yang ada.
a. Operasional, yaitu kelancaran kerja sistem peralatan dari jam ke jam
b. Perencanaan, yaitu meliputi operasi ekonomis sistem tenaga lisrtrik serta pengembangan dan analisa sistem.
Instrumen / peralatan pengukuran yang diperlukan pada sistem pembangkit tenaga listrik meliputi:
a. Voltmeter
b. Amperemeter
c. Cos Ө meter
d. Wattmeter
e, VAR-meter
f. Frekuensimeter
g. KWH-meter
2.7.3 Sistem pengaman Generator Set
Bila terjadi suatu gangguan pada sistem, maka diperlukan kerja untuk memisahkan gangguan tersebut dengan segera ataupun dengan menggunakan perlambatan waklu. Kerja ini haruslah otomatis dan tepat, sehingga tidak merusak atau mengganggu bagian lainnya. Pengaman yang penting yang harus diperhatikan, yaitu:
a. Pengaman terhadap tegangan nol.
b. Pengaman terhadap arus lebih,
c. Pengaman terhadap arus balik.
d. Pengaman terhadap bahaya singgung.
a. Pengaman terhadap arus lebih
Didalam kenyataannya sering di jumpai peralatan yang dialiri arus melebihi kapasitas yang ditentukan. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan yang digunakan. Oleh sebab itu sebelum arus lebih menyebabkan kerusakan pada peralatan, sistem pengaman harus bekerja memutus aliran daya menuju peralatan. Arus lebih yang timbul dapat disebabkan berbagai keadaan. seperti:
a. Pembebanan yang berlebihan (Over Loud}.
b. Hubungan pendek (Over Current).
c. Menutup atau membukanya kontak pemutus daya.
d. Nilai isolasi antar saluran dengan tanah terlalu rendah.
b. Pengaman terhadap tegangan nol
Untuk mengatasi keadaan ini, maka pada peralatan dipasang relay yang dapat memutuskan hubungan bila tidak ada arus yang mengalir.
c. Pengaman terhadap bahaya singgung
Sistem ini ditunjukkan untuk pengaman operator sistem tenaga. Cara yang banyak digunakan:
a. Menghubungkan bagian bagian logam dan peratalan yang digunakan.
ketanah.
b. Memberi isolasi yang baik pada penghantar yang bertegangan.
c. Memberikan sekat pada lantai di sekitar peralatan yang dipakai, misalnya alas karet dan sebagainya.
d. Pengaman terhadap arus balik
Pengamanan ini harus dipasang pada sistem yang menggunakan dua atau lebih sumber tenaga yang bekerja secara paralel ataupun secara bergantian.
2.8 Peralatan pengaman
Pengaman merupakan suatu peralatan listrik yang berfungsi untuk melindungi atau mengamankan peralatan listrik dari bahaya akibat adanya gangguan dalam sistem. Suatu pengaman harus memenuhi silat- sifat dasar sebagai berikut:
- Mengantarkan arus beban tanpa menimbulkan panas yang lebih atau keadaanya memburuk.
- Menahan atau memutuskan arus maksimum hubung singkat tanpa kesulitan.
- Tidak menimbulkan tegangan lebih ketika pengamanan kerja.
- Pada waktu bekerja tidak menimbulkan panas berlebihan, pecah, menyala atau hat - hal lain yang dapat membahayakan.
