all about electricity (indonesia)

Archive for the ‘Electrical Stuff’ Category

Kisah-kisah “Aneh tapi Nyata” Penyebab Listrik Padam

tales-of-power-failures

Majalah IEEE PES edisi November-Desember 2016 ini mengangkat topik utama “Shocking Tales: Strange Events Affecting Power Systems“. Isinya menceritakan bagaimana gangguan-gangguan yang terjadi di sistem ketenagalistrikan di Amerika Utara sana, yang menyebabkan listrik padam, banyak disebabkan oleh hal-hal yang “Aneh tapi Nyata”, meminjam judul acara di TVRI tahun 80-an.

Hewan-hewan liar, seperti racoon (musang) bisa menyebabkan gangguan hubung singkat ke tanah (short circuit) di sebuah gardu induk yang ada di tengah hutan. Atau kisah, bagaimana getaran pintu yang ditutup oleh petugas kebersihan (cleaning service) dapat menyebabkan proteksi saluran transmisi tenaga listrik yang berada di panel pengendali gardu induk dapat bekerja, yang menyebabkan listrik padam. Lucunya, insinyur yang menganalisis masalah tersebut kemudian membongkar pintu tersebut agar kejadian bergetarnya pintu ketika dibuka-tutup tidak terulang. Namun apa yang terjadi? Kejadian trip / lepasnya penghantar saluran transmisi kembali terulang, tapi kali ini bukan karena getaran pintu tapi akibat kotoran debu yang terakumulasi pada relay kontaktor dalam panel tersebut yang tidak beroperasi sehingga terjadi kegagalan operasi. Debu itu sendiri, setelah dianalisis, ternyata akibat hilangnya pintu ruangan cubicle tersebut, yang tadinya dianggap membuat masalah, membuat ruangan tersebut menjadi lebih sering terpapar udara luar ruangan yang membawa debu. Akhirnya diputuskan, pintu ruangan cubicle tersebut dipasang kembali, dan para petugas cleaning service tersebut diberi pelatihan agar lebih berhati-hati membuka tutup pintu ruangan itu.

Kisah-kisah seperti itu sebenarnya terjadi dimana-mana, tidak terkecuali di Indonesia. Dengan mudah kita dapat menemukan berita-berita bagaimana sebuah kejadian yang kelihatannya aneh atau tidak lazim tapi dapat mengakibatkan gangguan sistem ketenagalistrikan. Di luar Jawa, gangguan akibat pohon, tumbuhan, hewan liar, layangan sering kita temui. Problem di luar Jawa juga diperparah karena kecukupan pasokan daya listrik dibandingkan dengan permintaan konsumen biasanya pas-pasan, tidak seperti di Jawa yang cadangan pasokan dayanya cukup.

Problem padamnya listrik beberapa jam di Sumatera Utara di awal tahun baru 2017 adalah contoh kasus yang menunjukkan bahwa gangguan pada salah satu komponen peralatan yang berhubungan dengan produksi listrik dapat mengakibatkan padamnya listrik secara keseluruhan. Dalam kasus itu, sebagaimana dikutip dari harian Sinar Indonesia Baru, gangguan panel pengendali pasokan gas ke pembangkit listrik mengakibatkan katup yang mengalirkan bahan bakar gas ke pembangkit listrik menutup. Akibatnya pembangkit listrik langsung berhenti beroperasi karena pasokan bahan bakar berhenti. Karena kontribusi pembangkit listrik tersebut pada sistem ketenagalistrikan di Sumatera bagian utara cukup besar, maka kehilangan pasokan daya mendadak mengakibatkan kestabilan sistem terganggu dan black out terjadi. Penyebab gangguan pada panel pengendali pasokan gas itu sendiri tidak diketahui oleh publik, karena tidak diberitakan, tapi bisa jadi disebabkan oleh hal-hal sederhana sebagaimana dikisahkan oleh majalah IEEE PES tadi.

Saya sendiri beberapa kali melihat hal-hal itu di tempat kerja. Misal, bagaimana hewan seperti kucing, tikus, musang mencari kehangatan di musim hujan dan memilih menghangatkan diri di dalam kotak panel listrik dan akhirnya terpanggang menyebabkan short circuit. Tentu saja hal-hal itu terus diantisipasi dengan penyempurnaan struktur sipil, pest control dan rekayasa-rekayasa lain seperti melakukan modifikasi peralatan. Modifikasi minor kadang dapat memperbaiki kinerja peralatan secara drastis. Misal, kami pernah membuat saluran drainase melintang di sebuah jalan akses menuju pembangkit listrik tetapi efeknya dapat menurunkan tingkat gangguan akibat bekerjanya proteksi main transformer. Kenapa bisa seperti itu? Karena kami melihat, ternyata ketika terjadi hujan sangat lebat, jalan akses tersebut berubah menjadi sungai yang mengalirkan air dari tempat yang lebih tinggi dan air tersebut membanjiri utility duct dan berpotensi menyebabkan short circuit kabel-kabel di dalamnya. Akhirnya, seperti kutipan dalam tulisan saya beberapa tahun yang lalu, “Big blackout surprises politicians, but not the power community“.

Tol Listrik

2000px-electricity_grid_simple-_north_america-svg

Saya tergelitik untuk menulis artikel ini setelah membaca artikel di salah satu media berita online yang menyinggung “Tol Listrik”. Ketika beberapa waktu yang lalu muncul istilah “Tol Laut”, masyarakat membutuhkan waktu untuk mencerna apa kira-kira yang dimaksud dengan istilah tersebut. Nah sekarang ada yang memunculkan istilah “Tol Listrik”, istilah apalagi nih?

Masyarakat rupanya sangat menyukai penganalogian hal-hal teknis spesifik di suatu bidang keilmuan dengan hal-hal yang umum dimengerti oleh kebanyakan anggota masyarakat, tidak terkecuali istilah di bidang kelistrikan. Ilmu elektro atau listrik adalah ilmu pengetahuan alam eksak yang banyak mengandung konsep-konsep imajiner atau abstrak yang kadang perlu dianalogikan dengan konsep lain yang lebih riil atau nyata agar lebih mudah dimengerti. Teknik penganalogian ini sebetulnya tidak asing bagi mahasiswa teknik, misalnya kita mengenal analogi sistem mekanik dengan sistem elektrik.

img_20160430_123553

Dulu ketika saya masih menjadi asisten laboratorium di kampus, saya sering mencontohkan analogi atau kesetaraan antara sifat “listrik” dengan “air” kepada adik-adik mahasiswa baru. Saya ceritakan bahwa sifat air dan listrik sebetulnya mirip. Misal, air mengalir dari tempat tinggi ke tempat yang lebih rendah. Listrik (elektron) pun mengalir dari tempat dengan potensial tinggi ke tempat dengan potensial lebih rendah. Air tidak bisa mengalir (secara alamiah) dari satu tempat ke tempat lain jika tidak ada beda ketinggian (head). Listrik pun juga demikian, tidak akan ada aliran listrik jika tidak ada beda potensial antara satu titik dengan titik yang lain.

proyek-cipali-menyisakan-masalah-ighl2rugzm

Nah, dalam konteks menganalogikan “Jalan Tol” dengan “Jaringan Listrik”, bagaimana cara menyetarakannya? Setelah saya renungkan, ternyata dua konsep ini bisa dianalogikan seperti ini:

  • Jalan tol atau ada yang menyebut jalan bebas hambatan adalah adalah jalan bagi kendaraan yang bentuknya secara fisik lebih lebar, mulus, tidak ada akses langsung ke tempat tujuan akhir (misal ke rumah, kantor) tanpa harus keluar ke jalan non tol (biasa) melalui pintu gerbang tol. Tol sendiri secara harfiah artinya berbayar, artinya jalan yang hanya boleh dilewati jika kita membayar sejumlah uang.

klasifikasi-jalan-n

  • Jaringan listrik adalah “jalan” bagi listrik (elektron) berpindah dari satu titik ke titik lain.
  • Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) atau Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) adalah jaringan listrik yang dapat dianggap sebagai “jalan tol” listrik. Mengapa demikian? Karena pada SUTET/SUTT, listrik mengalir ke tempat yang bukan merupakan tujuan akhir (beban atau konsumen akhir) tanpa melalui gardu listrik (switchyard).
  • Jika jalan tol ada ujungnya dan di tempat-tempat tertentu ada gerbang tol tempat kendaraan masuk dan keluar dari jalan regular ke jalan tol dan sebaliknya, maka pada SUTT/SUTET pun juga ada ujungnya dan di tempat-tempat tertentu ada gardu induk listrik tempat listrik masuk dan keluar dari jaringan tegangan menengah atau rendah ke SUTT/SUTET atau sebaliknya.
  • Kenapa perlu jalan tol? Untuk memperlancar dan mempercepat perjalanan kendaraan dalam jumlah banyak dari satu tempat ke tempat lain. Nah, untuk pertanyaan yang sama, kenapa perlu SUTT/SUTET? Jawabnya, untuk memperlancar dan mengefisienkan perpindahan energi listrik dalam jumlah banyak dari satu tempat ke tempat lain.
  • Apa definisi memperlancar dan mempercepat di atas?
  • Pada kasus jalan tol, karena jalan tol lebih luas, lebih mulus dan ada batas kecepatan minimal, misal 60 km/jam atau 80 km/jam dan batas maksimal misal 100 km/jam, maka kendaraan akan melaju lebih cepat dan jumlahnya lebih banyak dibandingkan dengan kendaraan yang melaju di jalan biasa.
  • Pada kasus SUTT/SUTET, karena SUTT/SUTET memiliki tegangan listrik yang lebih tinggi, 150 kV atau 500 kV, maka energi listrik yang disalurkan dalam waktu yang sama akan jauh lebih banyak dibandingkan energi listrik yang disalurkan di tegangan menengah, tegangan rendah atau tegangan distribusi.
  • Jika memang SUTT/SUTET dapat menyalurkan listrik lebih banyak, kenapa tidak semua saluran listrik dibuat menjadi bertegangan tinggi semua? Jawabannya mirip dengan kenapa tidak semua jalan dibuat menjadi jalan tol. Ada pertimbangan keselamatan (safety), ekonomis dan ketepatan peruntukannya, misal jika jaraknya dekat dan volume kendaraan sedikit, maka buat apa dibuat jalan tol. Demikian pula untuk listrik, jika energi listrik yang disalurkan sedikit dan jaraknya dekat, saluran penghantarnya tidak perlu dibuat bertegangan tinggi.
  • Bagaimana dengan kemacetan di jalan tol? Apakah bisa dianalogikan juga pada jaringan listrik? Nah kalau yang ini, jaringan listrik diatur sedemikian rupa oleh pusat pengatur beban (load dispatcher) sehingga tidak sampai terjadi konjesti (congestion) atau listrik yang masuk dan keluar pada SUTT/SUTET melebihi kapasitas penghantarnya atau “jalan listrik”-nya.
  • Apa yang terjadi jika karena suatu hal, SUTT/SUTET kelebihan kendaraan, eh kelebihan beban maksudnya 😉 ? Yang pasti sistem proteksi atau pengaman akan bekerja secara bertingkat, misal secara otomatis melepas beban di gardu listrik sesuai setelan (setting) atau bahkan melepas pemasok listrik (pembangkit listrik) yang menginjeksikan energi listrik ke SUTT/SUTET itu.

Lebih jauh lagi, bisa saja dianalogikan bahwa jalan raya (non tol) itu mirip Jaringan Tegangan Menengah (JTM). Di jalan raya biasanya konsumen besar, seperti kantor, pabrik, mall mendapat akses langsung ke jalan tersebut, demikian juga dengan konsumen besar listrik di jaringan tegangan menengah. Sedang konsumen kecil seperti perumahan biasanya berada di jalan yang lebih kecil, pada jaringan listrik pun juga demikian, konsumen kecil biasanya dilayani di Jaringan Tegangan Rendah (JTR) atau 400/230 V.

Filosofi kenapa harus ada jalan tol, jalan besar atau jalan nasional/propinsi dan jalan kecil/perumahan boleh dibilang mirip dengan kenapa harus ada SUTT/SUTET, JTM, JTR yaitu agar kebutuhan masyarakat dapat dilayani dengan tepat, andal dan efisien.

definisi tegangan

Definisi Tegangan menurut SPLN 1:1995

Matriks Admitansi Bus

Membaca raport tutup tahun 2014 bagi blog saya ini, WordPress memberi saran agar saya kembali menulis topik yang terkait dengan artikel…

Contoh Penyelesaian Aliran Daya Listrik dengan Metode Newton-Raphson, Decoupled dan Fast Decoupled Load Flow

Yang saya tulis 7 tahun yang lalu.

Komen dari WordPress:

Beberapa pos paling populer Anda ditulis sebelum 2014.

Tulisan Anda terus abadi!

Pertimbangkan menulis tentang topik itu lagi.

Saya mengartikan bahwa tulisan saya di atas tersebut, secara obyektif, dinilai oleh rekan2 pembaca semua, sebagai yang paling bermanfaat, dicari untuk dipelajari dan mungkin alasan-alasan yang lain. Tulisan saya tersebut juga merupakan tulisan yang paling banyak dikomentari dan mendapatkan banyak pertanyaan. Saya sendiri, mohon maaf, tidak bisa menjawab semuanya, karena dengan berjalannya waktu, aktivitas dari pekerjaan saya tidak memungkinkan saya untuk mendalami topik tersebut lagi. Namun saya senang, beberapa rekan blogger yang dulu masih mahasiswa, berdiskusi bertanya jawab dengan saya, banyak yang sudah lulus dan bekerja. Beberapa bekerja di bidang yang sangat terkait dengan hal ini dan bahkan mempraktikkan ilmu power system analysis ini dalam pekerjaannya sehari-hari. Dalam konteks ini saya yakin rekan-rekan tersebut sekarang lebih paham dan mengerti daripada saya 🙂

Dengan kondisi ini, saya tergerak untuk membuka kembali buku-buku pelajaran kuliah saya dulu. Salah satu buku yang paling sering saya baca adalah buku Pak Hadi Saadat, “Power System Analysis“. Saya kutip dari Bab 6, Power Flow Analysis, contoh cara mencari bus admittance matrix.

Sengaja saya tulis ulang, karena dulu pernah ada yang menanyakan. Salah satu pertanyaan dari rekan-rekan blogger dalam tulisan saya dulu adalah, “Pak, bagaimana cara menyusun matriks admitansi bus?”. Teori dan turunan rumusnya yang berasal dari Hukum Arus Kirchoff (KCL) bisa dibaca di buku-buku atau di situs lain. Disini, seperti biasa, saya cuma hendak menampilkannya dalam bentuk contoh angka numerik. Teman-teman bisa menyimpulkan sendiri bagaimana cara menyusun matriks ini.

Dari buku Pak Saadat, jika kita punya rangkaian dengan 3 bus dan impedansi seperti ini:

FIG6-1

Dan digambar ulang, dirubah impedansinya menjadi admitansi, menjadi seperti ini:

FIG6-2

Maka matriks admitansi busnya menjadi seperti ini :

Y_{bus}=\left[\begin{array}{rrrr}-j8.50&j2.50&j5.00&O\\j2.50&-j8.75&j5.00&O\\j5.00&j5.00&-j22.50&j12.50\\O&O&j12.50&-j12.50\end{array}\right]

Gampang kan … 😉

Untuk membantu mengingat kembali, saya tuliskan hal-hal mendasar terkait hal ini:

j=i=\sqrt{-1} adalah bilangan imajiner.

Nilai impedansi dan admitansi dalam bilangan kompleks mengandung komponen real dan imajiner. Contoh di atas sengaja dibuat hanya ada bilangan imajinernya saja, untuk memudahkan perhitungan dan lebih bertujuan memberi pemahaman bagi pembacanya.

Admitansi adalah kebalikan impedansi atau sebaliknya, Y\equiv\dfrac{1}{Z}

\dfrac{1}{j0.4}=\dfrac{1}{0.4\times\sqrt{-1}}\times\dfrac{\sqrt{-1}}{\sqrt{-1}}=\dfrac{j}{0.4\times-1}=-j2.5

Jadi, jika impedansi z=j0.4 maka admitansi-nya y=-j2.5

Tips lain selain merubah impedansi menjadi admitansi, rubah sumber tegangan (generator) menjadi sumber arus yang paralel dengan admitansi (perhatikan contoh di atas). Ingat kembali pelajaran analisis simpul (node analysis/KCL).

Selain itu, hati-hati, meskipun kita mengetahui:

I_{bus}=Y_{bus}.V_{bus} dan Y_{bus}=Y,

tapi Z_{bus}\neq{Z} melainkan Z_{bus}=Y_{bus}^{-1}.

Saya ingatkan, karena seringkali ada yang beranggapan Z dan Z_{bus} itu sama, padahal tidak sama.

Pick up a phone, never a fallen powerline… (Tips aman di musim hujan)

Musim hujan telah tiba. Berkah yang harus kita syukuri. Bagi insinyur listrik, musim hujan juga tantangan tersendiri, terutama yang bekerja di bidang distribusi listrik. Biasanya gangguan yang akan menaikkan SAIFI, seperti pohon tumbang yang menimpa kabel / tiang listrik, akan terjadi di musim hujan ini.

Bagi masyarakat umum, Waspada ! Jangan ambil risiko membersihkan / menyingkirkan sendiri pohon tumbang di kabel listrik tersebut, telpon PLN di nomor 123.

FA Web Banner PLN Contact Center 2014 850x285 20140307

Saya tempel video disini (iklan layanan dari Energex), risiko safety apa yang bisa terjadi dengan pohon tumbang ini:

Bonusnya, prinsip terjadinya petir dan cara aman berlindungnya:

Semoga bermanfaat…

Be safe, and live…

Gambar

CNG Plant di Pameran Kelistrikan 2014

Pameran kelistrikan dalam rangka memperingati Hari Listrik Nasional ke-69 di Jakarta Convention Center 1-3 Oktober 2014 ini sangat sayang jika dilewatkan. Saya share foto-foto di pameran ini yang berhubungan dengan artikel saya sebelumnya.

 

Photo0185

Photo0186

Photo0178

Photo0179

 

Photo0172

Photo0173

Photo0174
CNG MTW 1

CNG MTW 2
Photo0175

PLTG CNG, Solusi Baru untuk Memperbaiki Keandalan SJB (Bagian 2: Peresmian CNG Plant Grati)

Seperti yang saya tulis setahun yang lalu, akhirnya proyek CNG Plant untuk memenuhi kebutuhan PLTG saat beban puncak (Peak Shaving) SJB selesai dibangun. Saya beruntung diundang hadir untuk ikut menyaksikan peresmiannya di PLTGU Grati, Pasuruan, Jawa Timur. Berita-beritanya di media cukup banyak, saya copaskan satu dari situs resmi PLN sbb:

PLN Operasikan CNG Plant Terbesar Di Dunia Untuk PLTGU Grati

PLN mengoperasikan Compressed Natural Gas (CNG) plant yang terbesar di Dunia dengan kapasitas 15 MMSCFD. CNG plant ini memiliki kemampuan menyalurkan gas untuk 3 unit gas turbin pembangkit listrik dengan total kapasitas 300 MW.

CNG PLTGU Grati

Direktur Utama PLN, Nur Pamudji (dua dari kanan) didampingi Direktur Utama PT Indonesia Power, Djoko Hastowo (paling kiri), Direktur Utama PT PJB, Susanto Purnomo (dua dari kiri) dan Dirut PT Enviromate Technology International (ETI), Awi Suriyanto (paling kanan) berbincang saat meninjau lokasi CNG usai peresmian Compressed Natural Gas (CNG) Plant PLTGU Grati, Pasuruan, Jawa Timur, Jumat, 14 Juni 2013.

PLTGU/PLTG Grati terdiri dari 2 blok yang saat ini mendapatkan suplai gas sebesar 90 BBTUD dari Santos melalui sumur Oyong dan Wortel. Suplai gas ini sanggup memasok 3 gas turbin (combined cycle) blok 1 masing-masing sebesar 100 MW. Sedangkan blok 2 (open cycle) berfungsi sebagai pemikul beban puncak (peaker) menggunakan bahan bakar HSD.

Dengan adanya CNG Plant (Compressed Natural Gas), maka PT Indonesia Power akan bisa mengoperasikan blok 2 sebagai pemikul beban puncak tanpa menggunakan BBM.

Biaya pokok produksi listrik menggunakan BBM sekitar 2.800 rupiah per kWh, sementara jika menggunakan CNG, BPP-nya hanya sekitar Rp1.000/ kWh. Dengan produksi listrik PLTG Grati Blok 2 selama 4 sampai 5 jam per hari yang berkisar 1.200 s/d 1.500 MWh, maka potensi penghematan akibat pengurangan BBM ini kurang lebih 1 triliun rupiah per tahun.

Pengunaan bahan bakar gas melalui Fasilitas CNG juga berdampak signifikan dengan lingkungan hidup. Sumbangan terhadap penurunan emisi dunia dari pengoperasian CNG Plant PLTGU Grati Blok 2 diestimasikan sebagai berikut : sekitar 254 ribu ton CO2 per tahun, 126,5 ton kadar SO2 per tahun dan 3.500 ton kadar NO2 pertahun. PLN saat ini juga membangun CNG untuk PLTGU Gresik, PLTGU Tambak Lorok dan PLTGU Muara Tawar.

Berita yang lain:

PERESMIAN CNG PLANT UBP PERAK & GRATI

RI Punya Penampung CNG Terbesar di Dunia

Indonesia Power Resmikan CNG Plant

PLN Resmikan CNG Terbesar Di Dunia

PLN Saves Rp1.7 Trillion from CNG Storage

Gambar

CEPSI 2012

CEPSI 2012

Tahun lalu saya jadi salah satu pembicara di sebuah konferensi, CEPSI, sayang kalau foto-fotonya tidak saya share 🙂

cepsi2012jerowacik

Dibuka oleh Menteri ESDM…

cepsi2012imaduddin

Saya, menyampaikan paper saya, di depan forum 🙂

cepsi2012imaduddinposter

Saya ikutan masang poster…

cepsi2012plnjavabalicrossing

Booth PLN (atas dan bawah) dan gambar proyek Java-Bali 500 KV Transmission Crossing…

cepsi2012pln

Awan Tag

Nulis Apaan Aja Deh

all about electricity (indonesia)