Transmisi Tenaga Listrik (Electric Power Transmission)

TRANSMISI TENAGA LISTRIK

I.              PENDAHULUAN

Jaringan/saluran transmisi adalah suatu sistem penyaluran energi listrik dari satu tempat ke tempat lain, seperti dari stasiun pembangkit ke substation (gardu induk). Sistem transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban melalui saluran transmisi, karena adakalanya pembangkit tenaga listrik dibagun ditempat yang jauh dari pusat-pusat beban (load centres).

Tegangan generator pada umumnya rendah antara 6 kV sampai 24 kV, maka teganganini biasanya dinaikan dengan pertolongan transformator daya ke tingkat tegangan yang lebih tinggi antara 30 kV sampai 500 kV (dibeberapa negara maju bahkan sudah sampai 1000 kV). 

Tingkat tegangan yang lebih tinggi ini, selain untuk memperbesar daya hantar dari saluran yang berbanding lurus dengan kuadrat tegangan, juga memperkecil rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran. 

Penurunan tegangan dari tingkat tegangan transmisi pertama-pertama dilakukan pada gardu induk (GI), dimana tegangan diturunkan ke tegangan yang lebih rendah, misalnya dari 500 kV ke 150 kV atau dari 150 kV ke 70 kV. Kemudian penurunan kedua dilakukan pada gardu induk distribusi dari 150 kV ke 20 kV atau dari 70 kV ke 20 kV. Tegangan 20 kV ini disebut tegangan distribusi primer.

Ada dua kategori saluran transmisi , saluran udara (overhead lines) dan saluran kabel tanah (underground cable). Untuk saluran udara menyalurkan tenaga listrik melalui isolator-isolator, sedangkan saluran kabel tanah menalurkan tenaga listrik melalui kabel-kabel yang ditanam dibawah permukaan tanah. Kedua cara penyaluran diatas mempunyai untung dan ruginya. Dibandingkan dengan saluran udara, saluran bawah tanah tidak terpengaruh oleh cuaca buruk, taufan, hujan angin, bahaya petir. Lagi pula saluran bawah tanah lebih estetis karena tidak mengganggu pandangan. Karena itu saluran bawah tanah banyak digunakan di kota-kota besar. Namun biaya pembangunannya cukup mahal dibandingkan dengan saluran udara, dan perbaikannya lebih sukar bila terjadi gangguan hubungan singkat. 

BAB II.  JARINGAN TRANSMISI

2.1 Saluran Transmisi AC atau DC 

Menurut jenisnya dikenal sistem arus bolak-balik (AC = Alternating Current) dan sistem (DC = Direct current). Didalam sistem AC penaikan dan penurunan tegangan mudah dilakukan yaitu dengan menggunakan transformator. Sistem AC terdiri dari satu fasa dan tiga fasa. Sistem tiga fasa mempunyai kelebihan dibandingkan sistem satu fasa karena,

• Daya yang disalurkan lebih besar
• Nilai sesaat (instantaneous value) konstan

Selain keuntungan-keuntungan yang disebutkan diatas, saluran transmisi AC juga memilik kerugian, yaitu: tidak stabil, isolasi yang rumit dan mahal (mahal disini dalam artian untuk menyediakan suatu isolasi yang memang aman dan kuat).   

Terkait dengan keuntungan-keuntungannya, hampir seluruh penyaluran tenaga listrik di dunia dilakukan dengan arus bolak-balik. Namun , sejak bebrapa tahun terakhir ini penyaluran arus searah mulai dikembangkan di beberapa bagian dunia ini. Penyaluran DC mempunyai keuntungan seperti; Isolasinya lebih sederhana, daya guna (effeciency) yang lebih tinggi dan faktor dayanya = 1 serta tidak adanya masalah stabilitas, sehingga dimungkinkan penyaluran jarak jauh, tetapi persoalan ekonominya masih harus diperhitungkan. Penyaluran tenaga listrik dengan sistem DC baru dapat dianggap ekonomis (dapat bersaing dengan sistem AC) bila jarak saluran udara lebih jauh antara 400 sampai 600 km, atau untuk saluran bawah tanah lebih panjang dari 50 km. Ini disebabkan karena biaya peralatan pengubah dari AC ke DC dan sebaliknya (converter & inverter equipment) mahal.

2.2 Tegangan Transmisi 

Apabila tegangan transmisi dinaikkan, maka daya guna penyaluran akan naik oleh karena rugi-rugi transmisi turun, pada besaran daya yang disalurkan sama. Namun, penaikan tegan transmisi berarti juga penaikan isolasi dan biaya peralatan juga biaya gardu induk.

Oleh karena itu pemilihan tegangan transmisi dilakukan dengan memperhitungkan daya yang disalurkan, jumlah rangkaian, jarak penyaluran, keandalan (reliability), biaya peralatan untuk tegangan tertentu, serta tegangan-tegangan yang sekarang ada dan yang akan di rencanakan. Penentuan tegangan juga harus dilihat dari segi standarisasi peralatan yang ada. Penentuan tegangan transmisi merupakan bagian dari perancangan system tenaga listrik secara keseluruhan.

Tingkat tegangan yang lebih tinggi, selain untuk memperbesar daya hantar dari saluran transmisi yang berbanding lurus dengan kuadrat tegangan, juga untuk memperkecil rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran transmisi. Jelas sudah, dengan mempertinggi tegangan maka tingkat isolasi pun harus lebih tinggi, dengan demikian biaya peralatan juga akan tinggi.

Meskipun tidak jelas menyebutkan keperluannya sebagai tegangan transmisi, di Indonesia, pemerintah telah menyeragamkan deretan tegangan tinggi sebagai berikut: 

a. Tegangan Nominal (kV): (30) - 66 - 150 - 220 – 380 – 500.

b. Tegangan tertinggi untuk perlengkapan (kV): (36) – 72,5 – 170 – 245 – 420 - 525.

Tegangan nominal 30 kV hanya diperkenankan untuk daerah yang tegangan distribusi primer 20 kV tidak dipergunakan. Penentuan deret tegangan diatas, disesuaikan dengan rekomendasi dari International Electrotechnical Commission (IEC).

2.3 Kategori saluran transmisi berdasarkan pemasangan

Berdasarkan pemasangannya, saluran transmisi dibagi menjadi dua kategori, yaitu:

1. Saluran udara (overhead lines)

Saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antar menara atau tiang transmisi. Keuntungan dari saluran transmisi udara adalah lebih murah, mudah dalam perawatan, mudah dalam mengetahui letak gangguan, mudah dalam perbaikan, dan lainnya. Namun juga memiliki kerugian, antara lain: karena berada di ruang terbuka, maka cuaca sangat berpengaruh terhadap keandalannya, dengan kata lain mudah terjadi gangguan, seperti gangguan hubung singkat, gangguan tegangan lebih karena tersambar petir, dan gangguan-gangguan lainnya. Dari segi estetika/keindahan juga kurang, sehingga saluran transmisi bukan pilihan yang ideal untuk suatu saluran transmisi didalam kota.

Jenis- jenis kabel yang biasa digunakan pada saluran udara (overhead lines) adalah; 

• Kawat tembaga tarik yang dipakai pada saluran transmisi karena konduktivitasnya tinggi, meskipun kuat tariknya tidak cukup untuk instalasi tertentu. Dibandingkan dengan kawat tembaga tarik, konduktivitas kawat Aluminium Cable Steel Reinforced (ACSR) lebih rendah, meskipun kekuatan mekanisnya lebih tinggi.
• Kawat tembaga campuran (alloy), konduktivitasnya lebih rendah dari kawat tembaga tarik, tetapi  mempunyai kekuatan tarik yang lebih tinggi.
• Kawat aluminium campuran (alloy), mempunyai kekuatan mekanis yang lebih tiggi dari aluminium murni sehingga dipakai untuk gawang (span) yang lebih besar.
• Kawat baja berlapis tembaga mempunyai kekutan  mekanis yang besar, dan biasanya dipakai untuk gawang yang besar atau sebagai kawat tanah.
• Kawat baja berlapis aluminium mempunyai kekuatan mekanis yang besar, tetapi konduktivitasnya lebih kecil dibanding dengan yang berlapis tembaga meskipn ia lebih ringan.

2. Saluran kabel tanah (underground cable)

Saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam tanah. Kategori saluran transmisi seperti ini adalah yang favorite untuk pemasangan di dalam kota, karena berada didalam tanah, maka tidak mengganggu keindahan kota dan juga tidak mudah terjadi gangguan akibat kondisi cuaca atau kondisi alam. Namun juga memilik kekurangan. Seperti: mahalnya biaya investasi dan sulitnya menentukan titik gangguan dan perbaikannya.

Untuk penyaluran tenaga listrik di bawah tanah digunakan kabel tenaga (power cable). Jenis kabel tenaga dapat diklasifikasikan atas : 

• Kelompok menurut kulit pelindungnya (armor)
• Kelompok menurut konstruksinya
• Kelompok menurut penggunaan, misalnya kabel saluran, kabel laut (submarine), kabel corong utama, kabel udara, dan kabel taruh.

Kabel taruh yang dimaksud adalah cara menaruh kabel yang meliputi :

• Cara menaruh langsung (direct laying)
• Sistem pita (duct line)
• Sistem terusan tertutup

Saluran transmisi dapat dikategorikan atas saluran udara (overhead line) dan saluran bawah tanah (under ground)

Kedua cara penyaluran memiliki keuntungan dan kerugian masing-masing.

2.4 Komponen- Komponen Utama dari  Saluran Udara

Komponen-komponen utama dari saluran transmisi terdiri dari;

1. Menaran transmisi atau tiang transmisi beserta pondasinya
2. Isolator-isolator
3. Kawat penghantar (conductor)
4. Kawat tanah (ground wires)

1. MENARA TRANSMISI atau tiang transmisi, beserta pondasinya

Menara atau tiang transmisi adalah suatu bangunan penopang saluran transmisi yang bisa berupa menara baja, tiang baja, tiang beton bertulang dan tiang kayu. menurut penggunannya diklasifikasikan menjadi:

a. Tiang baja, tiang beton bertulang dan tiang kayu, umumnya digunakan untuk saluran-saluran transmisi dengan tegangan kerja yang relatif rendah (dibawah 70 kV).

b. Menara baja, digunakan untuk saluran transmisi yang tegangan kerjanya tinggi (SUTT) dan tegangan ekstra tinggi (SUTET).

menara baja itu sendiri diklasifikasikan berdasarkan fungsinya, menjadi:

a. menara dukung.

b. menara sudut.

c. menara ujung.

d. menara percabangan.

e. menara transposisi.

        Gambar 1. Menara Transmisi

2. ISOLATOR.

Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin atau gelas.Menurut penggunaan dan konstruksinya, isolator diklasifikasikan menjadi:

a. isolator jenis pasak.

b. isolator jenis pos-saluran.

c. isolator gantung.

isolator jenis pasak dan isolator jenis pos-saluran digunakan pada saluran transmisi dengan tegangan kerja relatif rendah (kurang dari 22-33 kV), sedangkan isolator gantung dapat digandeng menjadi rentengan/rangkaian isolator yang jumlahnya dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

3. KAWAT PENGHANTAR (KONDUKTOR)

Jenis-jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi adalah:

a. tembaga dengan konduktivitas 100% (Cu 100%)

b. tembaga dengan konduktivitas 97,5% (Cu 97,5%)

c. aluminium dengan konduktivitas 61% (Al 61%)

Kawat penghantar tembaga mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan kawat penghantar aluminium, karena konduktivitas dan kuat tariknya yang lebih tinggi. tetapi juga memiliki kelemahan, yaitu untuk besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dan lebih mahal dari aluminium. oleh karena itu dewasa ini kawat penghantar aluminium telah mulai menggantikan kedudukan kawat penghantar tembaga.

Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat aluminium, digunakan campuran aluminum (aluminium alloy). Untuk saluran-saluran transmisi tegangan tinggi, dimana jarak antara menara/tiang berjauhan, mencapai ratusan meter, maka dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi, untuk itu digunakan kawat penghantar ACSR.

Kawat penghantar aluminium, terdiri dari berbagai jenis, dengan lambang sebagai berikut:

a. AAC (All-Aluminium Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari aluminium.

b. AAAC (All-Aluminium-Alloy Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran aluminium

c. ACSR (Aluminium Conductor, Steel-Reinforced), yaitu kawat penghantar aluminium berinti kawat baja

d. ACAR (Aluminium Conductor, Alloy-Reinforced), yaitu kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran

4.KAWAT TANAH.

Kawat tanah atau "ground wires" juga disebut kawat pelindung (shield wires), gunanya untuk melindungi kawat-kawat penghantar atau kawat-kawat fasa terhadap sambaran petir. Jadi kawat tanah itu dipasang diatas kawat fasa, sebagai kawat tanah umumnya digunakan kawat baja (steel wires) yang lebih murah, tetapi tidak jarang digunakan ACSR.