MENENTUKAN PARAMETER
Parameter transformaor yang terdapat pada model rangkaian RC, XM, Rek, Xek, dapat ditentukan besarnya dengan dua macam pengukuran test yaitu pengukuran beban nol dan pengukuran hubungan singkat.
PENGATURAN TEGANGAN
Pengaturan tegangan suatu transformaor ialah perubahan tegangan sekunder antara beban nol dan beban penuh pada suatu faktor kerja tertentu dengan tegangan konstan.
KERJA PARALEL
Pertambahan beban pada suatu saat menghendaki adanya kerja parallel diantara transformator. Tujuan utama transformator adalah agar beban yang dipikul sebanding dengan kemampuan kVA masing-masing transformator hingga tidak terjadi pembebanan lebih dan pemanasan lebih.
Untuk maksud diatas diperlukan beberapa syarat yaitu:
1. Perbandingan tegangan harus sama
2. Polaritas transformator harus sama
3. Tegangan impedansi pada keadaan beban penuh harus sama
RUGI DAN EFISIENSI
Rugi Tembaga(Pcu) adalah rugi yang disebabkan arus beban mengalir pada kawat tembaga dapat ditulis sebagai: Pcu = I2R karena arus beban berubah-berubah sehingga rugi tembaga juga tidak konstan bergantung pada beban.
Rugi besi (PI) terdiri atas:
1. Rugi histerisis yaitu rugiyang disebabkan fluks bolak-balik pada inti besi.
2.Rugi “arus eddy” yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi.
Efisiensi adalah daya keluar dibagi dengan daya masuk atau sama dengan daya keluar dibagi dengan daya keluar ditambah sigma rugi dimana sigma rugi terdiri dari rugi tembaga dan rugi besi.
Zuhal, DASAR TEKNIK TENAGA LISTRIK dan ELEKTRONIKA DAYA, GRAMEDIA PUSTAKA UTAMA,JAKARTA,1993.
Senin, 14 Desember 2009
TRANSFORMATOR
TRANSFORMATOR
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu ataulenih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator digunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam system tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.
Berdasarkan frekuensinya transformator dikelompokan sebagai berikut:
1. frekuensi daya, 50 – 60 c/s
2. frekuensi pendengaran, 50 c/s – 20 kc/s
3. frekuensi radio, diatas 30 kc/s
Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokan menjadi:
1. transformator daya
2. transformator distribusi
3. transformator pengukuran yang terdiri dari transformator arus dan transformator tegangan.
Kerja transformator yang berdasarkan induksi-elektromagnet menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan mgnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama.
KEADAAN TRANSFORMATOR TANPA BEBAN
Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sunusoid akan mengalirlah arus primer I0 yang juga sinusoid dan dengan menganggap belitan N1 reakif murni, I0 akan tertinggal 900 dari V1. Arus primer I0 menimbulkan fluks yang sefasa dan juga berbentuk sunsoid.
ARUS PENGUAT
Arus primer yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataannya arus primer bukanlah merupakan arus induktif murni, hingga ia terdiri dari dua komponen:
1. Komponen arus pemagnetan yang menghasilkan fluks. Karena sifat besi yang nonlinier maka arus pemagnetan dan juga fluks dalam kenyataanya tidak berbentuk sinusoid.
2. Komponen arus rugi tembaga IC, menyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi hysteresis dan “arus eddy”. Arus rugi tembaga sefasa dengan V1, dengan demikian hasil perkaliannya ( IC x V1 ) merupakan daya yang hilang.
KEADAAN BERBEBAN
Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir pada kumparan sekunder, dimana I2 = V2 / ZL dengan 2 = faktor kerja beban.
RANGKAIAN EKIVALEN
Dalam model rangkaian ekivalen yang dipakai untuk menganalisis kerja suatu transformator, adanya fluks bocor yang diunjukan sebagai reaktansi X1 dan X2. Sedang rugi tahanan ditunjukan dengan R1 dan R2.
Zuhal, DASAR TEKNIK TENAGA LISTRIK dan ELEKTRONIKA DAYA, GRAMEDIA PUSTAKA UTAMA,JAKARTA,1993.
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu ataulenih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator digunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam system tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.
Berdasarkan frekuensinya transformator dikelompokan sebagai berikut:
1. frekuensi daya, 50 – 60 c/s
2. frekuensi pendengaran, 50 c/s – 20 kc/s
3. frekuensi radio, diatas 30 kc/s
Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokan menjadi:
1. transformator daya
2. transformator distribusi
3. transformator pengukuran yang terdiri dari transformator arus dan transformator tegangan.
Kerja transformator yang berdasarkan induksi-elektromagnet menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan mgnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama.
KEADAAN TRANSFORMATOR TANPA BEBAN
Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sunusoid akan mengalirlah arus primer I0 yang juga sinusoid dan dengan menganggap belitan N1 reakif murni, I0 akan tertinggal 900 dari V1. Arus primer I0 menimbulkan fluks yang sefasa dan juga berbentuk sunsoid.
ARUS PENGUAT
Arus primer yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataannya arus primer bukanlah merupakan arus induktif murni, hingga ia terdiri dari dua komponen:
1. Komponen arus pemagnetan yang menghasilkan fluks. Karena sifat besi yang nonlinier maka arus pemagnetan dan juga fluks dalam kenyataanya tidak berbentuk sinusoid.
2. Komponen arus rugi tembaga IC, menyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi hysteresis dan “arus eddy”. Arus rugi tembaga sefasa dengan V1, dengan demikian hasil perkaliannya ( IC x V1 ) merupakan daya yang hilang.
KEADAAN BERBEBAN
Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir pada kumparan sekunder, dimana I2 = V2 / ZL dengan 2 = faktor kerja beban.
RANGKAIAN EKIVALEN
Dalam model rangkaian ekivalen yang dipakai untuk menganalisis kerja suatu transformator, adanya fluks bocor yang diunjukan sebagai reaktansi X1 dan X2. Sedang rugi tahanan ditunjukan dengan R1 dan R2.
Zuhal, DASAR TEKNIK TENAGA LISTRIK dan ELEKTRONIKA DAYA, GRAMEDIA PUSTAKA UTAMA,JAKARTA,1993.
KONSEP RANGKAIAN MAGNET
Arus listrik (i) yang dialirkan melalui penghantar yang dibelitkan pada inti besi yang berbentuk cincin toroidal akan menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan jumlah lilitan (N) dikalikan dengan besaran arus listrik (i). Ampere-turn Ni ini dikenal sebagai gaya gerak magnet (ggm). Gaya gerak maknet adalah perbedaan potensial magnet yang cenderung menggerakkan fluks disekitar cincin toroidal. Gerak fluks disekitar cincin selain ditentukan oleh besaran ggm juga merupakan fungsi dari tahanan inti besi yang membawa fluks terebut. Tahanan inti besi tersebut disebut reluktansi R dari rangkaian magnet.
Seperti juga tahanan dalam rangkaian listrik, reluktansi berbanding lurus dengan panjang (l) berbanding terbalik dengan penampang luas bidang (A) dan bergantung pda bahan magnetic rangkaian magnet tersebut, dimana besaran l dalam meter dan A dalam meter persegi:
INTENSITAS MEDAN MAGNET – HUKUM AMPERE
Hukum ampere bersama dengan beberapa persamaaan lain membentuk persamaan Maxwell yang menyatakan bahwa integral keliling kuat medan magnet berbanding lurus dengan besar arus listrik yang terkurung oleh integral keliling itu.
Dimana dA = unsur luas
Dalam proses konversi energy yang menyangkut mesin dengan elemen bergerak (berputar) seperti transduser atau motor pada inti besinya akan terdapat celah udara. Melalui celah udara dapat berlangsung proses konversi dari energy listrik ke energy mekanik atau sebaliknya.
Untuk inti yang bercelah udara berlaku hubungan
g
g
Dimana Ni adalah gaya gerak magnet dan koefisien reluctance R.
karena
dan
maka
+ ) =
Oleh karenapada umumnya µc >> µo, maka sebagian besar rangkaian magnet hanya dipengaruhi oleh reluktansi celah udara (Rg). Denga demikian dapat disimpulkan bahwa sebagian besar ggm terkonsentrasi pada celah udara yang merupakan potensi energy untuk proses konversi.
Zuhal, DASAR TEKNIK TENAGA LISTRIK dan ELEKTRONIKA DAYA, GRAMEDIA PUSTAKA UTAMA,JAKARTA,1993.
Seperti juga tahanan dalam rangkaian listrik, reluktansi berbanding lurus dengan panjang (l) berbanding terbalik dengan penampang luas bidang (A) dan bergantung pda bahan magnetic rangkaian magnet tersebut, dimana besaran l dalam meter dan A dalam meter persegi:
INTENSITAS MEDAN MAGNET – HUKUM AMPERE
Hukum ampere bersama dengan beberapa persamaaan lain membentuk persamaan Maxwell yang menyatakan bahwa integral keliling kuat medan magnet berbanding lurus dengan besar arus listrik yang terkurung oleh integral keliling itu.
Dimana dA = unsur luas
Dalam proses konversi energy yang menyangkut mesin dengan elemen bergerak (berputar) seperti transduser atau motor pada inti besinya akan terdapat celah udara. Melalui celah udara dapat berlangsung proses konversi dari energy listrik ke energy mekanik atau sebaliknya.
Untuk inti yang bercelah udara berlaku hubungan
g
g
Dimana Ni adalah gaya gerak magnet dan koefisien reluctance R.
karena
dan
maka
+ ) =
Oleh karenapada umumnya µc >> µo, maka sebagian besar rangkaian magnet hanya dipengaruhi oleh reluktansi celah udara (Rg). Denga demikian dapat disimpulkan bahwa sebagian besar ggm terkonsentrasi pada celah udara yang merupakan potensi energy untuk proses konversi.
Zuhal, DASAR TEKNIK TENAGA LISTRIK dan ELEKTRONIKA DAYA, GRAMEDIA PUSTAKA UTAMA,JAKARTA,1993.
DASAR ELEKTROMAGNET
Medan magnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses konversi energi. Melalui medium medan magnet, bentuk energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik alat konversinya disebut generator atau sebaliknya dari bentuk energi listrik menjadi energi mekanik dan alat konversinya disebut motor. Pada transformator gandengan medan magnet berfungsi untuk memindahkan dan mengubah energi listrik dari rangkaian primer ke sekunder melalui prinsip induksi electromagnet.
Dari sisi pandangan elektris medan magnet mampu untuk mengimbaskan tegangan pada konduktor. Sedangkan dari sisi pandangan mekanis medan magnet sanggup untukmenghasilan daya dan kopel.
Keutamaan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan magnetic yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energi yang tinggi, kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk memahami proses konversi energi listrik.
MEDAN MAGNET DAN MEDAN LISTRIK
Medan magnet terbentuk dari gerak elektron. Mengingat arus listrik yang melalui suatu hantaran merupakan aliran elektron maka pada sekitar kawat hantaran listrik tersebut akan ditimbulkan suatu medan magnet. Medan magnet memiliki arah, kerapatan, dan intensitas yang digambarkan sebagai “garis-garis fluks” dan dinyatakan dengan gambar simbol fluks dalam besaran weber.
Besaran kerapatan medan magnet dinyatakan dengan banyaknya garis-garis fluks yang menenbus suatu luas bidang tertentu dan mempunyai simbol B kerapatan fluksi dalam weber/m2. Intensitas medan magnet disebut sebagai kuat medan dan dinyatakan dengan besarnya fluksi sepanjang jarak tertentu mempunyai symbol H kuat medan dalam ampere/m. Kerapatan medan B dan kuat madan H merupakan besaran vektoris yang mempuyai besaran dan arah yang besarnya B = µH. Dimana µ permeabilitas dalam henry/meter.
Permeabilitas pada ruang bebas (udara) mempunyai nilai 4 x 10-7 H/m. Material seperti besi dan nikel mempunyai permeabilitas yang relatif lebih tinggi dan biasanya disebut sebagai material yang mempunyai karakteristik feromagnet. Suatu sumber tegangan (V) mengalirkan arus listrik (i) melalui suatu kumparan dengan jumlah lilitan (N). Maka pada inti besi (core) akan ditimbulkan suatu kuat medan (H).
Dengan Ni = Hl ampere-turn
Dimana:
N = jumlah lilitan
i = arus listrik
H = kuat medan
l = panjang jalur
Zuhal, DASAR TEKNIK TENAGA LISTRIK dan ELEKTRONIKA DAYA, GRAMEDIA PUSTAKA UTAMA,JAKARTA,1993.
Dari sisi pandangan elektris medan magnet mampu untuk mengimbaskan tegangan pada konduktor. Sedangkan dari sisi pandangan mekanis medan magnet sanggup untukmenghasilan daya dan kopel.
Keutamaan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan magnetic yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energi yang tinggi, kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk memahami proses konversi energi listrik.
MEDAN MAGNET DAN MEDAN LISTRIK
Medan magnet terbentuk dari gerak elektron. Mengingat arus listrik yang melalui suatu hantaran merupakan aliran elektron maka pada sekitar kawat hantaran listrik tersebut akan ditimbulkan suatu medan magnet. Medan magnet memiliki arah, kerapatan, dan intensitas yang digambarkan sebagai “garis-garis fluks” dan dinyatakan dengan gambar simbol fluks dalam besaran weber.
Besaran kerapatan medan magnet dinyatakan dengan banyaknya garis-garis fluks yang menenbus suatu luas bidang tertentu dan mempunyai simbol B kerapatan fluksi dalam weber/m2. Intensitas medan magnet disebut sebagai kuat medan dan dinyatakan dengan besarnya fluksi sepanjang jarak tertentu mempunyai symbol H kuat medan dalam ampere/m. Kerapatan medan B dan kuat madan H merupakan besaran vektoris yang mempuyai besaran dan arah yang besarnya B = µH. Dimana µ permeabilitas dalam henry/meter.
Permeabilitas pada ruang bebas (udara) mempunyai nilai 4 x 10-7 H/m. Material seperti besi dan nikel mempunyai permeabilitas yang relatif lebih tinggi dan biasanya disebut sebagai material yang mempunyai karakteristik feromagnet. Suatu sumber tegangan (V) mengalirkan arus listrik (i) melalui suatu kumparan dengan jumlah lilitan (N). Maka pada inti besi (core) akan ditimbulkan suatu kuat medan (H).
Dengan Ni = Hl ampere-turn
Dimana:
N = jumlah lilitan
i = arus listrik
H = kuat medan
l = panjang jalur
Zuhal, DASAR TEKNIK TENAGA LISTRIK dan ELEKTRONIKA DAYA, GRAMEDIA PUSTAKA UTAMA,JAKARTA,1993.
Rabu, 09 Desember 2009
Sistem Tenaga
SISTEM TENAGA
ELEMEN SISTEM TENAGA
Salah satu cara yang paling ekonomis,mudah , dan aman untuk mengirimkan energy adalah melalui bentuk energy listrik. Pada pusat pembangkit, sumber dayanenergi primer seperti bahan bakar fosil ( minyak, gas alam, dan batu bara), hidro, panas bumi, dan nuklir diubah menjadi energy listrik. Generator sinkron mengubah energy mekanis yang dihasilkan pada poros turbin menjadi energy listrik tiga fasa.
Melalui transformator penaik tegangan energy listrikini kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat-pusat beban. Peningkatan tegangan dimaksudkan untuk mengurangi jimlah arus yang mengalir pada seluran trasmisi. Dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus yang rendah dan berarti mengurangi rugi panas (heat loss) I2R yang menyertainya. Ketika saluran trasmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut kembali diturunkan menjadi tegangan menengah, melalui transformator penurun tegangan (step-down transformator).
Di pusat-pusat beban yang terhubung dengan saluran distribusi, energy listrik ini diubah lagi menjadi bentuk-bentuk energy terpakai lainnya seperti energy mekanis, penerangan, pemanas, pendingin, dan sebagainya. Elemen pokok system tenaga ini dibagi dalam beberapa bagian diantaranya: Puasat pembangkit ( turbin, generator), Sistem transmisi tegangan tinggi( transformator penaik, tenaga listrik tiga fasa, dan transformator penurun) dan Sistem distribusi tegangan rendah (beban listrik).
PUSAT PEMBANGKIT DAN OPERASI EKONOMISNYA
Pusat pembangkit berfungsi untuk mengkonversikan sumber daya energy primer menjadi energy listrik. Pusat pembangkit listrik konvensional mencakup:
1. Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU)
2. Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA)
3. Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)
4. Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD)
5. Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
6. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
Disamping pembangit listrik konvensional tersebut, saat ini tengah dikembangkan beberapa teknologi konversi untuk sumber daya energy baru seperti: biomassa, solar, limbah kayu, angin, gelombang laut, dan sebagainya.
Pusat Listrik Tenaga Uap
Pada pembangkit listrik ini bahan bakar minyak, gas alam, batubara dipakai untuk membangkitkan panas dan uap pada boiler. Uap tersebut kemudian dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan sebuah generator sinkron. Setelah melewati turbin , uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi berubah menjadi uap bertekanan dan bertemperatur rendah. Panas yang disadap oleh kondesor menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompa kembali menuju boiler.
Pusat Listrik Tenaga Gas
PLTG atau turbin gas merupakan mesin dengan proses pembakaran dalam (internal combustion). Bahan bakar berupa minyak atau gas alam dibakar didalam ruang pembakar (combustor). Udara yang memasuki kompresor setelah mengalami tekanan bersama-sama dengan bahan bakar disemprotkan ke ruang pembakar untuk melakukan proses pembakaran. Gas panas hasil pembakaran ini berfungsi sebagai fliuda kerja yang memutar roda turbin bersudu yang terkopel dengan generator sinkron. Generator sinkron kemudian mengubah energy mekanis menjadi energy listrik.
Pusat Listrik Tenaga Air
Penggunaan tenaga air merupakan bentuk konversi energy tertua yang pernah dikenal manusia. Perbedaan vertical antara batas atas dengan batas bawah bendungan dimana terletak turbin air. Dikenal sebagai tinggi terjun. Tinggi terjun ini mengakibatkan air yang mengalir akan memperoleh energy kinetic yang kemudian mendesak sudu-sudu turbin. Bergantung pada tinggi terjun dan debit air, dikenal tiga macam turbin yaitu : Pelton, Francis, Kaplan. Karena tidak menggunakan bahan bakar, biaya operasi PLTA sangat rendah, nmun hal ini dibarengi dengan biaya investasi yang sangat tinggi untuk konstruksi pekerjaan sipil. Bergantung pada ketersediaan sumber energy air, PLTA dapat berfungsi untuk memikul beban puncak ataupun beban besar.
KONVERSI ENERGI ELEKTROMEKANIK
Salah satu aspek penting dalam system tenaga dalah yang menyangkut konversi energy elektromekanik: yaitu konversi energy dari bentuk mekanik ke listrik dan dari bentuk listrik ke mekanik. Konversi energy tersebut berlangsung pada system tenaga melalui peralatan electromagnet yang disebut generator dan motor.
Blok diatas tepatnya yang sebelah kiri menggambarkan system pembangkit. Melalui generator sinkron tiga fasa yang menerima kopel dari poros turbin. Sistem ini berperan untuk mengubah bentuk energy mekanik menjadi energy listrik. Blok yang ditengah menggambarkan bagian dari system tenaga yang mengirimkan energy listrik dari system pembangkit menuju system beban. Untuk mengurangi rugi-rugi panas, energy yang dikirim perlu dinaikan tegangannya melalui transformator penaik tegangan. Dengan demikian, meskipun transformator bukan termasuk peralatan konversi energy, namun merupakan alat pembantu electromagnet yang juga penting dalam system tenaga. Blok disebelah kanan menggambarkan system beban yang mengubah sebagian dari energy listrik menjadi bentuk energy mekanik.Perubahan tersebut berlangsung dalam mesin-mesin berputar yang disebut motor. Selain itu sebagian energy listrik dipergunakan untuk keperluan beban lainnya seperti penerangan, pendinginan, dan pemanasan.
TRANSMISI DAN DISTRIBUSI
Apabila saluran transmisi menyalurkan tenaga listrik bertegangan tinggi ke pusat-pusat beban dalam jumlah besar, maka saluran distribusi berfungsi membagikan tenaga listrik tersebut ke pihak pemakai melalui saluran tegangan rendah. Generator sinkron dipusat pembangkit biasanya menghasilkan tenaga listrik dengan tegangan antara 6-20 kV yang kemudian, dengan bantuan transformator tegangan tersebut dinaikan menjadi 150-500 kV. Saluran tgangan tinggi (STT) menyalurkan tenaga listrik menuju pusat penerima; disini tegangan diturunkan menjadi tegangan subtransmisi 70 kV. Pada gardu induk (GI), tenaga listrik yang diterima kemudian dilepaskan menuju trafo distribusi (TD) dalam bentuk tegangan menengah 20 kV. Melalui trafo distribusi yang tersebar di berbagai pusat-pusat beban. Tegangan distribusi primer ini diturunkan menjadi tegangan rendah 220/380 V yang akhirnya diterima pihak pemakai.
KARAKTERISTIK BEBAN
Sistem tenaga listrik dirancang untuk dapat mengirim energy listrik dengan cara yang efisien dan aman kepada para langganan. Karakteristik dari permintaan energy listrik kadang kala membuat usaha tersebut sulit untuk dipenuhi. Meramalkan pertumbuhan beban dan usaha untuk memenuhi siklus beban harian dan beban tahunan secara memuaskan merupakan dua kesulitan yang harus diatasi. Melalui kombinasi pengkajian kecenderungan masa lalu dan pembuatan ramalan ke masa depan, perencana akan memperkirakan kebutuhan pembangkitan tenaga dan merekomendasikan pembangunan fasilitisnya. Namun demikian, tugas perencana system tidak terbatas pada menjamin ketersediaan pembangkitan yang cukup saja, tetapi juga harus menentukan:
- Apakah saluran transmisi yang tersedia beserta pelengkapnya masih cukup mampu untuk membawa tambahan energy listrik yang diperlukan?
- Apakah peralatan system masih cukup handal untuk melindungi system dari keadaan-keadaan gangguan?
- Apakah keadaan gejala peralihan akan mengganggu operasi normal system?
- Cara operasi yang paling ekonomis untuk bermacam-macam keadaan pembebanan.
PROTEKSI
Suatu gangguan atau kegagalan dalam keadaan bagaimanapun akan mempengaruhi aliran arus normal pada system tenaga. Gangguan-gangguan yang terjadi dapat dibabkan oleh sambaran petir, hubungan singkat karena kejatuhan benda tertentu pada kawat penghantar, rusaknya isolasi dan lain sebagainya. Gangguan-gangguan tersebut dapat mengakibatkan lonjakan tegangan yang berlebihan, aliran arus yang sangat besar, bunga api listrik, dan kegagalan system tenaga untuk beroperasi secara keseluruhan. Dengan rancangan system proteksi yang baik, gangguan-gangguan yang terjadi dapat dilokalisir pada daerah kejadian saja sehingga tidak mengganggu para langganan didaerah lain.
NOTASI DAN SIMBOL
Penggunaan notasi dan symbol dalam buku ini diusahakan sesederhana mungkin. Untuk harga sesaat besaran arus bolak-balik digunakan huruf kecil, misalnya i untuk arus sesaat dan v untuk tegangan sesaat. Penggunaan huruf besar menunjukkan nilai fasor yang mengandung besaran (magnitude) dan sudut. Besaran fasor adalah harga rms-nya (root-mean-square). Namun pada pemakaian tertentu huruf besar juga berarti harga bilangan nyata yang hanya mempunyai besaran. Misalnya P = VI cos akan menghasilkan bilangan-bilangan nyata sehingga bilangan V dan I hanya menunjukkan besaran saja. Untuk perhitungan-perhitungan tiga fasa, daya nyata, daya reaktif, dan daya mayanya diasumsikan selalu mempunyai besaran tiga fasa.
Sumber:
Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993.
ELEMEN SISTEM TENAGA
Salah satu cara yang paling ekonomis,mudah , dan aman untuk mengirimkan energy adalah melalui bentuk energy listrik. Pada pusat pembangkit, sumber dayanenergi primer seperti bahan bakar fosil ( minyak, gas alam, dan batu bara), hidro, panas bumi, dan nuklir diubah menjadi energy listrik. Generator sinkron mengubah energy mekanis yang dihasilkan pada poros turbin menjadi energy listrik tiga fasa.
Melalui transformator penaik tegangan energy listrikini kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat-pusat beban. Peningkatan tegangan dimaksudkan untuk mengurangi jimlah arus yang mengalir pada seluran trasmisi. Dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus yang rendah dan berarti mengurangi rugi panas (heat loss) I2R yang menyertainya. Ketika saluran trasmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut kembali diturunkan menjadi tegangan menengah, melalui transformator penurun tegangan (step-down transformator).
Di pusat-pusat beban yang terhubung dengan saluran distribusi, energy listrik ini diubah lagi menjadi bentuk-bentuk energy terpakai lainnya seperti energy mekanis, penerangan, pemanas, pendingin, dan sebagainya. Elemen pokok system tenaga ini dibagi dalam beberapa bagian diantaranya: Puasat pembangkit ( turbin, generator), Sistem transmisi tegangan tinggi( transformator penaik, tenaga listrik tiga fasa, dan transformator penurun) dan Sistem distribusi tegangan rendah (beban listrik).
PUSAT PEMBANGKIT DAN OPERASI EKONOMISNYA
Pusat pembangkit berfungsi untuk mengkonversikan sumber daya energy primer menjadi energy listrik. Pusat pembangkit listrik konvensional mencakup:
1. Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU)
2. Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA)
3. Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)
4. Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD)
5. Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
6. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
Disamping pembangit listrik konvensional tersebut, saat ini tengah dikembangkan beberapa teknologi konversi untuk sumber daya energy baru seperti: biomassa, solar, limbah kayu, angin, gelombang laut, dan sebagainya.
Pusat Listrik Tenaga Uap
Pada pembangkit listrik ini bahan bakar minyak, gas alam, batubara dipakai untuk membangkitkan panas dan uap pada boiler. Uap tersebut kemudian dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan sebuah generator sinkron. Setelah melewati turbin , uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi berubah menjadi uap bertekanan dan bertemperatur rendah. Panas yang disadap oleh kondesor menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompa kembali menuju boiler.
Pusat Listrik Tenaga Gas
PLTG atau turbin gas merupakan mesin dengan proses pembakaran dalam (internal combustion). Bahan bakar berupa minyak atau gas alam dibakar didalam ruang pembakar (combustor). Udara yang memasuki kompresor setelah mengalami tekanan bersama-sama dengan bahan bakar disemprotkan ke ruang pembakar untuk melakukan proses pembakaran. Gas panas hasil pembakaran ini berfungsi sebagai fliuda kerja yang memutar roda turbin bersudu yang terkopel dengan generator sinkron. Generator sinkron kemudian mengubah energy mekanis menjadi energy listrik.
Pusat Listrik Tenaga Air
Penggunaan tenaga air merupakan bentuk konversi energy tertua yang pernah dikenal manusia. Perbedaan vertical antara batas atas dengan batas bawah bendungan dimana terletak turbin air. Dikenal sebagai tinggi terjun. Tinggi terjun ini mengakibatkan air yang mengalir akan memperoleh energy kinetic yang kemudian mendesak sudu-sudu turbin. Bergantung pada tinggi terjun dan debit air, dikenal tiga macam turbin yaitu : Pelton, Francis, Kaplan. Karena tidak menggunakan bahan bakar, biaya operasi PLTA sangat rendah, nmun hal ini dibarengi dengan biaya investasi yang sangat tinggi untuk konstruksi pekerjaan sipil. Bergantung pada ketersediaan sumber energy air, PLTA dapat berfungsi untuk memikul beban puncak ataupun beban besar.
KONVERSI ENERGI ELEKTROMEKANIK
Salah satu aspek penting dalam system tenaga dalah yang menyangkut konversi energy elektromekanik: yaitu konversi energy dari bentuk mekanik ke listrik dan dari bentuk listrik ke mekanik. Konversi energy tersebut berlangsung pada system tenaga melalui peralatan electromagnet yang disebut generator dan motor.
Blok diatas tepatnya yang sebelah kiri menggambarkan system pembangkit. Melalui generator sinkron tiga fasa yang menerima kopel dari poros turbin. Sistem ini berperan untuk mengubah bentuk energy mekanik menjadi energy listrik. Blok yang ditengah menggambarkan bagian dari system tenaga yang mengirimkan energy listrik dari system pembangkit menuju system beban. Untuk mengurangi rugi-rugi panas, energy yang dikirim perlu dinaikan tegangannya melalui transformator penaik tegangan. Dengan demikian, meskipun transformator bukan termasuk peralatan konversi energy, namun merupakan alat pembantu electromagnet yang juga penting dalam system tenaga. Blok disebelah kanan menggambarkan system beban yang mengubah sebagian dari energy listrik menjadi bentuk energy mekanik.Perubahan tersebut berlangsung dalam mesin-mesin berputar yang disebut motor. Selain itu sebagian energy listrik dipergunakan untuk keperluan beban lainnya seperti penerangan, pendinginan, dan pemanasan.
TRANSMISI DAN DISTRIBUSI
Apabila saluran transmisi menyalurkan tenaga listrik bertegangan tinggi ke pusat-pusat beban dalam jumlah besar, maka saluran distribusi berfungsi membagikan tenaga listrik tersebut ke pihak pemakai melalui saluran tegangan rendah. Generator sinkron dipusat pembangkit biasanya menghasilkan tenaga listrik dengan tegangan antara 6-20 kV yang kemudian, dengan bantuan transformator tegangan tersebut dinaikan menjadi 150-500 kV. Saluran tgangan tinggi (STT) menyalurkan tenaga listrik menuju pusat penerima; disini tegangan diturunkan menjadi tegangan subtransmisi 70 kV. Pada gardu induk (GI), tenaga listrik yang diterima kemudian dilepaskan menuju trafo distribusi (TD) dalam bentuk tegangan menengah 20 kV. Melalui trafo distribusi yang tersebar di berbagai pusat-pusat beban. Tegangan distribusi primer ini diturunkan menjadi tegangan rendah 220/380 V yang akhirnya diterima pihak pemakai.
KARAKTERISTIK BEBAN
Sistem tenaga listrik dirancang untuk dapat mengirim energy listrik dengan cara yang efisien dan aman kepada para langganan. Karakteristik dari permintaan energy listrik kadang kala membuat usaha tersebut sulit untuk dipenuhi. Meramalkan pertumbuhan beban dan usaha untuk memenuhi siklus beban harian dan beban tahunan secara memuaskan merupakan dua kesulitan yang harus diatasi. Melalui kombinasi pengkajian kecenderungan masa lalu dan pembuatan ramalan ke masa depan, perencana akan memperkirakan kebutuhan pembangkitan tenaga dan merekomendasikan pembangunan fasilitisnya. Namun demikian, tugas perencana system tidak terbatas pada menjamin ketersediaan pembangkitan yang cukup saja, tetapi juga harus menentukan:
- Apakah saluran transmisi yang tersedia beserta pelengkapnya masih cukup mampu untuk membawa tambahan energy listrik yang diperlukan?
- Apakah peralatan system masih cukup handal untuk melindungi system dari keadaan-keadaan gangguan?
- Apakah keadaan gejala peralihan akan mengganggu operasi normal system?
- Cara operasi yang paling ekonomis untuk bermacam-macam keadaan pembebanan.
PROTEKSI
Suatu gangguan atau kegagalan dalam keadaan bagaimanapun akan mempengaruhi aliran arus normal pada system tenaga. Gangguan-gangguan yang terjadi dapat dibabkan oleh sambaran petir, hubungan singkat karena kejatuhan benda tertentu pada kawat penghantar, rusaknya isolasi dan lain sebagainya. Gangguan-gangguan tersebut dapat mengakibatkan lonjakan tegangan yang berlebihan, aliran arus yang sangat besar, bunga api listrik, dan kegagalan system tenaga untuk beroperasi secara keseluruhan. Dengan rancangan system proteksi yang baik, gangguan-gangguan yang terjadi dapat dilokalisir pada daerah kejadian saja sehingga tidak mengganggu para langganan didaerah lain.
NOTASI DAN SIMBOL
Penggunaan notasi dan symbol dalam buku ini diusahakan sesederhana mungkin. Untuk harga sesaat besaran arus bolak-balik digunakan huruf kecil, misalnya i untuk arus sesaat dan v untuk tegangan sesaat. Penggunaan huruf besar menunjukkan nilai fasor yang mengandung besaran (magnitude) dan sudut. Besaran fasor adalah harga rms-nya (root-mean-square). Namun pada pemakaian tertentu huruf besar juga berarti harga bilangan nyata yang hanya mempunyai besaran. Misalnya P = VI cos akan menghasilkan bilangan-bilangan nyata sehingga bilangan V dan I hanya menunjukkan besaran saja. Untuk perhitungan-perhitungan tiga fasa, daya nyata, daya reaktif, dan daya mayanya diasumsikan selalu mempunyai besaran tiga fasa.
Sumber:
Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993.
Langganan:
Postingan (Atom)
