Sistem Kelistrikan Pembangkit Tenaga Listrik (2)

Sebuah pembangkit tenaga listrik selain memproduksi listrik, ia juga menjadi pengguna listrik itu sendiri. Berbagai peralatan penting digunakan untuk mendukung proses produksi listrik dan juga proses pendistribusiannya. Sebuah pembangkit listrik tenaga uap dengan kapasitas 670 MW misalnya, menggunakan 30 MW untuk digunakan sendiri. Dan berikut adalah peralatan tersebut:

Transformator

Transformator atau lebih dikenal dengan istilah trafo menjadi alat penting pertama yang akan kita bahas. Pada prinsipnya trafo adalah sebuah alat untuk mentransfer energi listrik dari sirkuit satu ke sirkuit yang lain melalui sepasang konduktor induktif berupa lilitan. Arus listrik yang masuk ke lilitan primer menghasilkan fluks magnet dengan besar tertentu yang akan diteruskan ke lilitan sekunder melalui inti trafo (besi), dan melalui lilitan sekunder tersebut fluks magnet akan berubah kembali menjadi arus dan tegangan listrik. Besar dari tegangan listrik di sisi sekunder dapat berbeda dengan sisi primer, karena nilai tegangan sekunder tergantung dari perbandingan jumlah lilitan antara primer dan sekunder.

V_s/V_p = N_s/N_p

Dimana:

V_s = tegangan sekunder
V_p = tegangan primer
N_s = lilitan sekunder
N_p = lilitan primer

Sebelum diperkenalkannya trafo pada tahun 1885, listrik yang dihasilkan oleh generator langsung didistribusikan ke pengguna dengan besar voltase yang tetap sesuai dengan yang dihasilkan oleh generator. Besar tegangan listrik hanya tergantung dari kemampuan generator itu sendiri. Hal ini menyebabkan pendistribusian listrik tidak dapat dilakukan kepada konsumen yang terlalu jauh dari generator, karena di sisi lain voltase yang dihasilkan generator akan terus menurun sepanjang konduktor kabel distribusi. Sehingga dengan adanya transformator, tegangan listrik distribusi dapat dinaikkan ke level tertinggi sesuai dengan kebutuhan.

Prinsip Kerja Trafo

Saya ambil satu contoh sebuah generator di pembangkit tenaga listrik, menghasilkan listrik dengan tegangan 21.000 Volt (21 kVolt). Sebelum didistribusikan oleh PLN, tegangan listrik tersebut dinaikkan ke 500 kVolt menggunakan trafo step up. Hal ini dilakukan dengan tujuan untuk menghadapi loss/kerugian akibat kabel distribusi yang ukurannya bisa sangat panjang dan memiliki nilai hambatan dalam yang tidak sedikit.

Transformator yang bekerja pada tegangan tinggi juga akan menimbulkan panas sebagai loss yang tidak mungkin dapat dihindari. Namun untuk meminimalisirnya dapat digunakan sistem pendingin yang sesuai. Bisa dengan kipas yang langsung menghebuskan udara ke sirip-sirip trafo, atau juga dengan media pendingin seperti air atau oli khusus yang memang didesain untuk pendinginan trafo.

Motor dan Generator

Secara mekanik tidak ada perbedaan yang terlalu jauh antara motor dengan generator listrik. Keduanya tersusun atas dua sisi kumparan, yang satu ikut berputar pada sisi poros dan disebut rotor, sedangkan yang lainnya berada pada sisi diam mengelilingi rotor dan disebut stator. Motor dan generator disebut juga sebagai transformator yang berputar. Hal ini dikarenakan prinsip kerjanya yang mirip dengan trafo namun menghasilkan gerakan berputar yang relatif antara stator dan rotornya.

Motor dan generator listrik bekerja menggunakan hukum elektromagnetis. Satu-satunya perbedaan antara keduanya adalah mengenai aliran energi yang terjadi. Jika pada motor energi listrik yang berasal dari sumber listrik masuk menuju kumparan, menghasilkan medan magnet di dalamnya dan selanjutnya menghasilkan gerakan berputar pada sisi rotor motor. Sedangkan pada generator listrik, gerakan berputar dari poros diubah oleh kumparan-kumparan rotor dan stator menjadi energi listrik yang dapat dipergunakan lebih lanjut.

Prinsip Kerja Motor dan Generator Listrik

Ada tiga variabel yang bekerja pada motor dan generator, yaitu arus listrik, medan magnet, serta gaya mekanik. Prinsipnya adalah pada saat arus listrik mengalir dengan sudut yang tepat terhadap medan magnet, gaya mekanik terbentuk dengan arah yang tegak lurus terhadap bidang yang dibentuk oleh arus listrik dan medan magnet tersebut. Ketiga variabel di atas dapat menjadi variabel bebas. Jika yang bekerja adalah sebuah generator listrik, maka medan magnet yang ada biasanya konstan sedangkan gaya mekanik yang bekerja bervariasi sesuai dengan sumber gaya yang bekerja (turbin air, turbin uap, turbin angin, dan lain sebagainya). Besar medan magnet yang bekerja pada generator biasanya dihasilkan oleh sumber eksitasi khusus.

Sistem Grounding

Grounding atau earthing dalam teknik listrik memiliki beberapa makna, yaitu:

• Menjadi titik referensi dari rangkaian elektrik untuk mengukur besar tegangan.
• Menjadi jalur untuk mengembalikan arus listrik.
• Dan sebagai sambungan langsung ke Bumi.

Fungsi terpenting dari grounding adalah untuk alasan keselamatan. Suatu bagian permesinan atau bangunan berbahan konduktor listrik yang ter-grounding, bertujuan untuk mencegah terjadinya bahaya kontak listrik apabila proses insulasi listrik mengalami kegagalan.

Fungsi grounding yang lain yakni untuk proses pengukuran, Bumi memiliki potensial yang stabil jika digunakan sebagai referensi untuk mengukur potensial lain. Sebuah sistem grounding listrik harus mampu menyerap arus, untuk digunakan sebagai level referensi voltase-nol yang tepat.

Alat-alat Listrik Tambahan

Beberapa mesin tambahan dengan sumber tenaga listrik tergantung dari jenis pembangkit listrik yang bekerja. Pada pembangkit listrik yang menggunakan batubara misalnya, ia menggunakan sebuah sistem bernama Electrostatic Precipitator yang berfungsi untuk mengumpulkan abu hasil pembakaran batubara di furnace agar tidak mencemari lingkungan. Kebutuhan listrik untuk proses kontrol otomatis juga menjadi perhatian tersendiri.

Pembangkit listrik dengan bahan bakar batubara, menggunakan kurang lebih 10% dari energi listrik yang dihasilkannya untuk mencukupi kebutuhan sendiri. Pada pembangkit berbahan bakar gas atau cair, biasanya hanya menggunakan 5-6% energi listriknya sendiri. Sedangkan pembangkit listrik dengan sistem turbin gas, hanya menggunakan 1% dari listrik yang ia produksi.

Pusat Pakaian Dalam