Peran Penting Trafo Pada Sistem Tenaga Listrik

Trafo/Transformator/Transformer

Trafo atau biasa juga disebut transformator, adalah sebuah mesin yang berfungsi sebagai pengubah nilai tegangan listrik ac (alternating current – arus bolak balik) melalui prinsip induksi medan magnet. Pada ranah internasional, trafo umumnya disebut dengan nama transformer.

 

Pada sistem tenaga listrik, trafo memiliki peran yang sangat penting baik dalam sistem transmisi daya listrik maupun sistem distribusi daya listrik. Untuk lebih detailnya, berikut kami bahas mengenai peran penting trafo pada sistem tenaga listrik.

 

Peran Trafo Pada Sistem Transmisi

 

Pada sistem pembangkit listrik modern, generator menghasilkan tegangan keluaran 12 – 25 kV. Di Indonesia, umumnya generator-generator pada pembangkit listrik konvensional menghasilkan tegangan keluaran 16,5 kV. Energi listrik dari generator, kemudian disalurkan ke sistem transmisi melalui trafo step-up, yang berfungsi untuk meningkatkan level tegangan dari 16,5 kV menjadi 500 kV (SUTET, saluran udara tegangan ekstra tinggi), atau menjadi 150 kV (SUTT, saluran udara tegangan tinggi). SUTT juga terkadang mengacu pada nilai tegangan 70 kV.

 

Mengapa pada sistem transmisi, level tegangan perlu ditingkatkan ke level yang lebih tinggi menggunakan trafo step-up? Pertama, nilai tegangan dan arus pada trafo saling berbanding terbalik. Jadi, bila trafo step-up meningkatkan tegangan pada sisi sekunder (keluaran), maka arus yang mengalir pada sisi sekunder akan lebih kecil dibandingkan arus pada sisi primer (masukan). Akibatnya, rugi-rugi daya pada saluran transmisi akan berkurang secara signifikan, karena rugi-rugi daya pada konduktor (tembaga, aluminium, atau campuran) berbanding lurus dengan kuadrat arus yang mengalir dan hambatan total pada konduktor tersebut (P = I² * R, P adalah daya dalam watt, I adalah arus dalam ampere, dan R adalah hambatan dalam ohm).

 

Pada kenyataannya, jarak saluran transmisi sangatlah jauh, bisa mencapai ratusan kilometer. Semakin panjang saluran konduktor transmisi, tentu semakin besar hambatannya. Maka dengan memahami konsep tersebut, penurunan arus sebesar 10 faktor, berefek pada penurunan rugi-rugi daya sebesar 100 faktor. Tentu ini menjadikan peranan trafo sangat penting dalam efisiensi energi dan biaya.

 

Kedua, konduktor saluran transmisi (overhead line), dapat kita sederhanakan layaknya sebuah kabel. Ia memiliki kapasitas kuat hantar arus (KHA) atau juga biasa disebut current ampacity, yaitu arus listrik maksimal yang bisa dialirkan melalui konduktor atau kabel tersebut. Semakin besar ukuran penampang konduktor, maka akan semakin besar pula KHA nya. Maka mengapa konduktor pada saluran transmisi, yang dilalui daya listrik yang sangat besar, berukuran penampang kecil? Jawabannya adalah karena pada sistem transmisi, arusnya relatif kecil karena tegangannya dinaikkan ke level SUTET atau SUTT. Peran trafo disini berefek pada penghematan biaya konduktor, baik dari segi kuantitas material yang lebih minim, juga pada aspek biaya instalasi, karena semakin kecil ukuran konduktor, tentu semakin mudah pengerjaan instalasinya.

 

Peran Trafo Pada Sistem Distribusi

 

Setelah melalui saluran transmisi (SUTET atau SUTT), tegangan listrik diturunkan menggunakan trafo step-down pada nilai 20 kV, dan memasuki sistem baru, yaitu sistem distribusi tegangan menengah. Tentu tidak semua negara menggunakan referensi nilai yang sama, akan tetapi secara global, sistem distribusi tegangan menengah umumnya berkisar antara 2,3 – 34,5 kV.

 

Di Indonesia, sistem distribusi tegangan menengah ini terbagi menjadi dua jenis saluran, yaitu SUTM (saluran udara tegangan menengah) dan SKTM (saluran kabel tegangan menengah). Keduanya beroperasi pada level tegangan 20 kV. SUTM umumnya digunakan untuk mensuplai kebutuhan daya rendah (rumah tangga, bangunan kecil, dll), banyak kita lihat salurannya pada tiang-tiang listrik beton di pinggir jalan dengan tiga kabel yang membentang di atasnya. Sedangkan SKTM umumnya digunakan untuk mensuplai kebutuhan daya besar (industri, gedung besar, dll), saluran kabelnya ditanam dibawah tanah, biasanya dipasang langsung dari gardu distribusi menuju gardu pelanggan, semisal di pabrik, gedung, dll.

 

Dalam sistem distribusi, peran utama trafo adalah untuk alokasi pembagian daya. Misalnya, dalam sebuah kawasan industri, dibuat 1 buah gardu distribusi (substation) dengan tujuan untuk mencukupi suplai listrik untuk 20 pabrik. Bila setiap pabrik diberi alokasi daya sebesar 4.000 kVA, maka total alokasi daya untuk 20 pabrik tersebut adalah sebesar 80.000 kVA, maka kapasitas gardu distribusi tersebut minimal adalah 80.000 kVA atau 80 MVA. Peran trafo di sini penting untuk keamanan dan jaminan keandalan sistem suplai listrik ke pelanggan.

 

Peran lainnya adalah berkenaan dengan efisiensi biaya juga. Dimana pelanggan PLN yakni terbagi menjadi dua berdasarkan nilai tegangannya, yaitu pelanggan tegangan menengah (20 kV) dan pelanggan tegangan rendah (220 V atau 380 V). Pada pelanggan tegangan menengah, seperti industri, sistem distribusi tegangan rendah menjadi tanggung jawab pelanggan sendiri, sehingga PLN tidak perlu keluar biaya untuk instalasi gardu tegangan rendah dari 20 kV menjadi 220/380 V. Namun untuk pelanggan tegangan rendah, seperti di rumah sobat semua, PLN menanggung biaya instalasi distribusi tegangan rendah, sehingga suplai ke KWH meter di rumah kita sudah bernilai 220/380V.

 

Sekarang pertanyaanya, mengapa pada sistem distribusi, tegangan harus diturunkan? Yang paling pokok adalah karena peralatan disisi user semuanya menggunakan tegangan rendah. Namun selain itu, hal yang ingin kami bahas disini adalah mengenai biaya instalasi perkabelan.

 

Berbeda dengan saluran transmisi yang bisa menggunakan konduktor telanjang, tanpa insulasi (kulit kabel), saluran distribusi cukup dekat dengan aktifitas dan bangunan masyarakat. Sehingga akan sangat berbahaya bila menggunakan konduktor seperti pada saluran transmisi. Oleh karena itu, baik SUTM maupun SKTM, digunakan kabel sebagai saluran energi listriknya.

 

Kabel memiliki insulasi sehingga dapat memisahkan bagian bertegangan dengan material lain disekitarnya, juga mencegah manusia tersengat listrik. Selain luas penampang konduktornya, harga kabel juga sangat dipengaruhi oleh kualitas inslulasinya. Semakin tinggi level tegangan, maka semakin besar medan listrik yang dihasilkan, sehingga semakin tinggi juga tingkat kualitas insulasinya, sehingga harga kabel untuk tegangan tinggi pasti lebih mahal dari kabel tegangan rendah dengan KHA yang sama. Itulah mengapa dalam sistem distribusi tegangan menengah, tegangan diturunkan menjadi 20 kV, karena bila lebih besar, maka biaya instalasi saluran distribusi tegangan menengah juga akan semakin tinggi.

 

Demikian informasi yang dapat kami sampaikan tentang peran penting trafo pada sistem tenaga listrik. Tentu masih banyak peran trafo dalam bidang lain, seperti pada instrumentasi, sistem telekomunikasi, hingga peralatan elektronika rumah tangga, hampir semuanya memuat komponen trafo. Namun hal itu akan kami bahas pada artikel lain. Untuk diskusi lebih lanjut tentang topik artikel ini, silahkan tinggalkan opini kalian di kolom komentar.

 

Penulis : ER

Share this post