Penerapan Sistem Tegangan Tinggi Arus Searah (TTAS) Guna Menyalurkan Daya dari Bukit Asam ke Jakarta

PENDAHULUAN

Seperti tlikelahrti pihak l'l-N tclalt rnernrrlLrskJn untuk lrenrbangLrn Pl--fLJ Suralaya vang bcrlokasiditepi pantai Utara litnt('tl.

l)crrrbangkit ini clire'rrcanakan rrJrtuk tlltap pu-tarrra adalalr I r ,1{)0 l\4W, kernrrdiarr tlisusul rlcrrgan tah:rp kctlrra I x 400 l\'lW lagi. dal parll talrap akhir

^*Tulisan ini dibuat atas dasar Studi pendahulu2n yang disponsori oleh PI Cenbal Development l:nterprise, Jalarta yang dilakukan penulis pada tahun 1980.

^'r Staf pengajar pada J uusa, Dekrroleknik, Fakullas Tcknologj Industri. lnstitul Teknologi Bandung, Jalan Canesa l0 Band ung, I ndonesia.

seluruhnya akan berkapasitas sebesar 3200 MW. Sebagai bahan bakar utama akan dipergunakan batubara yang diperoleh dari daerah penambangan batubara Bukit Asam dan sekitarnya. Dalam kesempatan ini batubara dengan menggunakan kereta api akan diangkut dari daerah penambangan ke suatu pelabuhan di Teluk Semangka, Lampung, yang selanjutnya dengan menggunakan angkutan laut dibawa ke tempat penimbunan batubara PLTU Suralaya.

Pengangkutan batubara tersebut sudah tentu ada keuntungan serta kerugiannya; di mana keuntungan yang terutama adalah dalam rangka meningkatkan ketahanan nasional dalam masalah angkutan batubara. Kerugian-kerugian yang perlu dibayar antara lain: proses pengangkutan batubara tersebut akan menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan di sekitar jalur pengangkutan, dan kedua harga jual listrik pada jepitan keluar PLTU akan menjadi lebih mahal. Sehubungan dengan masalah-masalah di atas, meskipun ketetapan untuk membangun suatu PLTU 2 x 400 MW di Suralaya telah diambil dan sedang dilaksanakan, pilihan untuk memanfaatkan sistem tegangan tinggi arus searah (TTAS) guna menyalurkan daya hendaknya tetap masih terbuka.

Dalam memenuhi maksud tersebut, PLTU yang akan digunakan untuk mengubah

energi yang tersimpan dalam batubara didirikan didekat daerah penambangan, kemudian disalurkan melalui saluran udara tegangan tinggi ke lokasi penyeberangan di Lampung, selanjutnya dengan menggunakan kabel laut diseberangkan ke pulau Jawa, dan pada akhirnya disalurkan ke Jakarta dengan saluran udara kembali. Panjang total saluran dimaksud diperkirakan kurang lebih 500 km yang terdiri dari 465 km saluran udara, dan 35 km kabel laut.

Saluran udara dimaksud, kurang lebih 95 km di daerah Jawa Barat, 255 km di daerah Lampung, dan 115 km di daerah Sumatera Selatan. Peta lokasi saluran secara kasar diperlihatkan pada Gambar 1.

Penggunaan Sistem TTAS untuk Penyaluran Daya

Memperhatikan kenyataan-kenyataan* yang telah/akan diadakan hingga saat ini, dapat disimpulkan bahwa sistem TTAS dapat dipergunakan untuk 4 (empat ) jenis keperluan yaitu:

• a. mengirimkan daya dari suatu tempat ke tempat lain yang berjarak relatif jauh; b. mengirimkan daya menyeberangi lautan:
• c. memaralelkan dua sistem arus bolak-balik yang menggunakan frekuensi yang berbeda; atau
• d. memperbaiki kestabilan sistem arus bolak balik.

Data lengkap tentang lokasi, panjang saluran tegangan kerja, kapasitas daya, serta tahun mulai beroperasi ditunjukkan pada Tabel 1.

Dari Tabel 1 tersebut terlihat, bahwa sampai dengan tahun 1981 saluran udara, saluran kabel, serta kapasitas penyaluran yang telah dipasang secara berturut-turut adalah 9.501 km, 725 km, dan 14.408 MW. Diantara kurang lebih 700 km kabel arus searah dimaksud, 643 km diantaranya adalah berupa kabel laut.

Pilihan sistem TTAS untuk pengiriman daya jarak jauh sangat menarik, mengingat dua hal pokok yaitu harga saluran per satuan daya per satuan panjang untuk sistem TTAS adalah lebih murah daripada bila menggunakan sistem tegangan tinggi arus bolak-balik (TTABB); dan keduanya dalam pengiriman daya dengan sistem AS tidak ada batas pada panjang saluran yang akan dipakai. Faktor lain yang turut membantu pilihan tersebut adalah semakin dapat ditekannya harga satuan daripada stasiun konverter/inverter.

Penggunaan kabel untuk penyaluran daya memberi peluang lain bagi diper-

^*E. Rumpf: The Operational Performance of HVDC Systems Throughout the World During 1975-1978. Incorporating HVDC Power Tramsmission Into System Planing, USDOE, March 24-27, 1980.

Tabel 1 Sistem TTAS yang telah beroperasi/sedang direncanakan

М

merkur

T thyristor

gunakannya sistem TTAS. Keadaan tersebut terjadi, karena arus pengisian pada kabel AS hanya akan terjadi pada waktu ada perubahan tegangan yaitu pada keadaan awal, serta pada saat-saat tegangan berubah. Pada keadaan lain, yang umumnya tetap, tidak akan ada arus pengisian dimaksud. Atas dasar keadaan tersebut, di sini pun tidak ada faktor pembatas daripada panjang kabel yang dapat digunakan seperti halnya yang terjadi pada penggunaan kabel ABB.

Seandainya tliinginkan untuk mernaralt'lkan tlua sistcnr Allli. salalt sattl syarat utarra yang harus dipenuhi adalah, bahwa liekr"rcnsi kcdLta sistent r\llB tersebul harus sama. Kalau frekuensi mereka tidak sama berarti keinginan untuk tnenglubungkan mereka secara paralel tidak akan berhasil. Baginrana cara agar mereka dapat dihubungkan secara paraiel, kopling ASJah salah satu .iawabannya. Dalam hal ini konverter dan inverter berfungsi sebagai "interface" di antara kedua sistern yang berbeda frckLrensi tersebut; sedang yang hubLrngan listrik dilakukan nrelalui bagian yang bertegangan AS.

Penggunaan jenis terakhir titlak lain trrcnrpakan lral klrLrsLrs claripatla keadaan di atas. llal tcrsebut dapal terlaksana. karena kopling AS nrrlalrri konvcrtcr- -inverter, sifatnya secara listrik sangat clastis yaitrr nrerrpunyai Irubungarr yang tirlak terlalu kaku dengan besaran-besaran listrikdisisi AIlll, baik itudisisi AtsB konverter, ataupun sisi ABB inverter.

Sistem Saluran Daya TTAS

Pada sistern TTAS, tanah dan/atarL air Iaut rlapal ditolerir urrtuk dipcrgLrnakan sebagai pengganti pcnghantar loganr,dinrana pada sistcrn I'lAIllJ hal terschLrt adalah keadaan yang selalLr harus rlihintlarkan. Arllprrrr laktor-laktor penvc'balr kernungkinln ir.r\r.hut ill)lilra lail.

• a, walaupun nrasilt rnengandung harrlonisa-hannonisa tcrtentu. itms searalr yang mengalir pada sisi anrs searah sifatnya relatil'tetap, sehirrgga hal tersel)ut tidak akan terlalu rnengganggrr saluran telckourunikasi;
• b. arus tanalt dan/atau itir lar.rt yang nlr.ngalir akan rrerrycbar sctlcnrikian, seltingga tallanan to!al yang dirasaka:t ailalah ltirritnLrnt, seltingga arus yang akan melalrri suatLr lokasi tertcntLr unrunlJlva akirn nreniarli rclalil kccil dan kurang berarti;
• c. dengan nrcnggunakan tanah dan/atiru air larr1. bia1.l ilvcstasi slltrran dapu( (litekan. atau l)r.ln tlitLrnda pcnttrclaujalnnyl.

Dengan rlirn rtngk ir kaunya lanalr rian/a1lrr air larrt sclrag,ai penggarrli prengltantar logam, nraka ada 3 (tiga) jenis klasilikasi salLrran lnrnslrisi TfAS yaitu berkrrtub-tunggal (nrono polar), berkutrrb-ganda (bipolar). atarr belkutrrb-santa (horno polar). SalLrran berkutLrb-tunggal :rdalalr sulLrran yang rucnggunakan lranya salu perrglranlar logarn. Sehagai pcnglranlitr kutrrb lainnl,u dlgLrnakan tarrah dan/atau air laLrt. S;rlrrran dikatakan berkutLrb-garrda. bila ntasing-nrasing kutrrb rrerrggunerkan penghaltar logarl. I)ada jcnis ini, tanuh dan/ataLi eiir' laut nrrtrgkin saja digunakarr sebagai pcrrglrantar (lanlral. Saluran berkutub- -sarna adalult kcadaan klrusrrs claripaLla salruan lrcrktrtr:b-tLrrrg::ll. cli ntana digunakan l.rcberapa 1;enghantar logalr datr (arralr drrn/air taLrl scbagai peug-Iranlar arLrs; penghantar-pcngllantar loilalll disili rtrerniliki polarilas to€{angan 1'ang scjcrris. Llntuk leltill rnernpe{elas kctcrangan rliatas tlrrpat dililral(lanrbarl.

Gambar 2 Kelasifikasi saluran TTAS

Dari ketiga jenis saluran tersebut, sistem berkutub-ganda dengan tanah dan/ atau laut sebagai penghantar darurat, umum digunakan. Adapun keuntungankeuntungannya antara lain sebagai berikut:

• a. tanah dan/atau air laut hanya digunakan dalam keadaan darurat saja, sehingga kemungkinan adanya gangguan yang disebabkan oleh arus tanah dapat dihindarkan secara maksimal;
• b. sistem dapat dibangun secara bertahap dengan mudah; seperti misalnya pada tahap awal monopolar, kemudian pada tahap berikutnya diubah menjadi bipolar;
• c. reliabilitas penyaluran daya menjadi lebih baik bila dibandingkan dengan sistem bipolar biasa; hal ini disebabkan bahwa saluran masih akan mampu menyalurkan daya, bila salah satu kutub mengalami gangguan.

Usul Penerapan di Indonesia

Sebagai telah dinyatakan di bagian Pendahuluan, bahwa PLTU Suralaya adalah PLTU yang dibangun di pantai utara Banten, dimana direncanakan sebagai bahan bakar utamanya adalah batubara dari daerah Bukit Asam, Sumatera Selatan. Dilihat dari segi penyediaan batubara, kebutuhan awal kurang lebih adalah 0,5 juta ton per tahun, dan pada tahap akhir operasinya akan diperlukan kurang lebih 2,5 juta ton per tahun. Sudah dapat dipastikan bahwa situasi yang demikian itu akan memberi beban yang cukup besar pada segi pengangkutannya. Hal-hal lain yang kurang menguntungkan adalah akan terjadinya pencemaran lingkungan sepanjang lintasan angkutan bahan bakar, dan kedua harga jual listrik lepas PLTU akan lebih mahal dibanding bila PLTU tersebut didirikan di dekat daerah penambangan.

Sehubungan dengan adanya kekurangan-kekurangan di atas hendaknya pilihan lain yang mungkin, masih tetap terbuka dimana dalam kesempatan ini diusulkan agar pembangunan tahap kedua dan seterusnya PLTU Suralaya dapat diganti dengan disalurkan secara listrik arus searah ke pantai Sumatera bagian Selatan, menyeberang Selat Sunda/Laut Jawa, Banten dan diakhiri di bagian Barat DKI Jakarta. Penyaluran daya dibuat langsung ke daerah Jakarta, karena di sanalah lokasi pusat beban Jawa saat ini dan diperkirakan untuk rnasa-masa mendatang. Untuk keperhran ini panjang sahtran lrantaran utlara (tli Sunratera dan Jawa) kurang lebih akan sebesar 465 km, serlang 1;anjang sitlrrran kabcl ttnttlk penyeberangan laut di daerah perbatasan Selat Sunda dengan Laut.lawa adalah 35 km, sehingga total saluran kLrrang lebilr adalah -500 k nt .

Disesuaikan delrgan rencana perluasatr I)LN. nraka l)er)talrapat) kapasitas saluran sebagai berikut : pertama 800 NlW, ketlua nre n.iatli | 600 l\,1W, dan yang tc{akhir menjadi 2400 MW.

Salah satu masalah yang perlu disclesaikart dalirrt usrlra ini aLirlalt tentaiTg kabel laut arus searah. I)ata yirng ditr:njLrkkan pada 'fabcl I rrcrupr:rliltltkan, baltwa kabel laut TTAS lelah digunakan scjak tahun 1954 dengart kapasilas penyaluran daya scbesar 30 MW. Saat ini tclalr ada kabcl larrt TfAS vang clioperasikan dengan tegangan kcrja 180 kV; sententura itLr tlaya terbcsar yang disalurkan telah atla yang nrencapai 600 l\tW. Kabcl AS rlorgan tcgangan kerja sarnpai dengan 600 kV sedang daiarn taraf pcngerrrbangan* . dan riiperkirakan tidak lama lagi akan telah tcrscdia di pasaran. Kcr.lalarrran lirut lcrlrcsar yangtelah pernah dikerjakan atlalalr di pcnytlrrrangan l)trlrarl, Nonvcgia yaitu sedalanr 5O0m**

Dari keterangan rliatas clapat tlisirnpLrlkan. bahrva penycbcrangan Surnatera-Jawa tidak akan rnenjadi masalah, apalagi dasarlaLtt disana relatil'Iandai dengan ketlalanran rata-rala kurang lebilr 1111y1 -3-5 nr slja.

Guna rnemilih tcgangan kcrja sisi AS. tiigrrnrkiin kt'r:tlall-henrlala scbagai berikut:

• a. arus nornirtal sistcnr TTAS yang telalr bcropelasi s:urt irri paling renrlalr adalah 1000 A, dan terbesar adalah IlJ00 ,\:
• b. tegangan kerja tidak lcbih daripatla I (r[X) k \': tirn
• c. masing-masing tahapat) akan tlipenLrhi rlcrrgarr 1rernbangLrnlui srtrr sistenr TTAS ; jadi masing-rnasingnya berkapasitas se bcsar 800 MW.

Atas dasar kendala-kc'ndala terscbLtt Llilrclolt'lr tlacrllr tegilngirn Lerja AS antrrr I l12 kV s/d r 400 kV. UntLrk kcpcliuantlirirri rlipililt lcgang:rn kcrja t 400

^*Allam et.alj Desitn of an Optimized 600kV DC Cable Systern, ILII! PtS Summer Meethg, July 19?9.

^** Bergstroom & Erftson: High Voltagc DC Tr'rnmission Appliaulion Offshore,lF.llL Transactions on lnduslry Application. Mrrch/April | 978.

kV dengan tlua alasan ulama yaitu : akan ntemberikan arus saluran yang relatif kecil; dan kedua untLrk saluran udara telah ada yang rnempraktekkannya.

Bila sisi AS mempunyai tegangan kerja I 400 k V, maka bila stasitrn konvertcr/ inverter hanya lncnggunakan satu jelnbatan patla tnasingrnasing kutLrb, urltttk hal tersebut berarti. bahwa tegangan kerja sisi ABB harus berada pada dacrah 300 s/d 330 kV. Harga tegangan ini bukan salah satu ataupun dekat pada tegangan standard transmisi PLN yaitu 70, 150, dan 500 kV. Oleh karenanya disarankan, agar masing-masing kutub stasiun konverter/inverter ntenggutrakatt dua jembatan yang sisi AS-nya tlihtrbungkan secara scri, sebingga tegangan kerja ABB yang diperlukan adalah antara 150 s/d I65 kV,di nrana hal tersebut sangat dekat dengan tegangan standard 150 kV. Dengan dentikian, tttaka susuttau dasar claripada masing-nrasing stasiun konvcrter/inverter ntenrpLtnyui berttuk seperti yang ditunjukkan (iarlbar 3.

Gambar 3Susunan dasar stasiun konverter/ inverter untuk kapasitas daya 800 MW

Perkiraan Biaya Inventasi dan Harga Penyaluran Energi

Si'bauai barga patokan riariparlr k orrr po nen-kortrporttrt lrl a lna )'arg akan tlipctgunakiln dalanl sistenr, digunakan data* untuk titltrrn l(),!j sebuglti bcriLtrt.

Sllsirrn konve rtcr',/inve.rter = llS S 51.J50.- pcr \l\\'.

Saluran udara = US $ 440.- pcr' !lW. kttt. saltttar. Kabel darxt = US S 500.- per \l\\'. kttt. salttrul.

l)alarn rcltrensi di atas tidak terdapat harga kalrr:laLrt. sclrirtgga ilalant kcsertpatan ini harga kabcl laut tliasunrsikar yaitLr sebcsar 3x Irlrgu kalrel drrat.

l)cngarr rlata serta pengandaian dirtas rlrka dapat ililritLrlg bial a investasi pcrtbangunarr sistem I"I'AS mulai dari stasirrr korrvcrtet salrtrarr uclara, kahci latrt. salrrran udlra lagi. dan diaklriri dcngan strsiun il\'(r'tcI Lrrtrrk kcrurrrrptran rlaya sebcsar 800 NlW. llasilnya adalah sebagai berikrrt:

a. Stasiun konvertcr tlan invertcr

\[= 2 \times 800 \times \$51.250, - = \$ 82.000,000, - \cdot\]

b. Saluran uilara

\[= 465 \times 800 \times $400, -\]

c. Saltrran kabcl latrt

\[= 35 \times 800 \times 1.500, = 5 \quad 42.000.000,\]

ri. 'I idak terduga 5'i. = \ 14.38.1.00(1.-

Jumlah seluruhnya = \[S = 302.064.000\],

Jrrnlalr oiaya in\estasi scbcsar S 301.- irrtu tcrscbrrt atlllah biaya yanu rliper-Iukan untuk setiap diatllkan pcningkltltn kcnr:urylrran pt'nvalrrran duya sebcsirr 800 MW.

(iLtna nrcrttperkilakan harga pcnyllLrrarr energi. tligtrnakarrLrrlrrs berikrrl : fli.r1 a itlotlal f ljial,u Opcrrrsi + llir,v. allrrgi-rrrgi arga t'ct)) alurJit -

[Jntuk kcpet'luantliatas digtrnakar] patokirl-|atokurr schlgui hcfLkut :

. Biaya lvlodal = l), , pcr taltun

. tsiaya Operasi = 3'i pcr tiilrult

. Biaya RLrgi-rLrgi = S l-l-<.- ptr k\\' prl talrrrn

. Keterscdiaan Pcryaluran I)ay.i,= 5.000 jarn pcr tlltLtr

. Rugr-rugi l'cnyaluran l)aya- o

l)('ngan rr)cnggunakan pcngantlaiarr-perrglrDiluiurr LIiatas. |]rlkl tlaplrt diltilrrllg biaya ntasittgrnasing konrporren pcr taltulr.

^&#x27; I I'lil (-osl (.nrponrl1t ol lli,:h ( afr!i1\ l(.rnsl|is\rdr! (]tii,,n{.1 | ttx). l'.rl\, \t1,j \tr! l()j9.

0.ll r S -101.064.000,- = $ -16.147.680.-
                    0,03 x $ 301.06.1.000,- = S 9.061.920,-
Biaya 1VI ot)al
Biaya Operasi

0,06 xll00x S l35x 103- $ 6.480.000, tsiaya RLrgi-llugi

.lLr;rlah = S 51.7ti9.600,

Jadi harga penl'aluran ertergi pcr kWh atlalah

\[= \frac{\$51.789.600,-}{5000 \times 800 \times 103} = \$0,013 = \text{Rp } 8,61\]

PENUTUP

I)ari uraian-uraian yang telalr ilitrtarakandiatas. terutanla dikaitkan dengan Lrsnha pcnerapan sistcrrr TI AS rrrrtrrk rrrcnvalurkln daya listrik dari Llaeralr pcnarttbangan batubara Bukit Asan. Sunrat('ru Sclatan ke Jakarta. dapat tlisinrprrlkan hal-lral sebagai Lrcrikut:

• l.Teknokrgi ttntLrk rrelaksanlkan niat rlirraksLrd telalr tcrserlia dan telalr ban yak dipe rguna kan -
• l. (iurta rnclaksanakar tiga l)fnlrllxpa,r pcrlba:r!rLIrran saltrran larrg rrrusirrg-rrasing bcrkapasitas tt00 \lW disar;rnkan Lrntuk ntcnggunalan .
• a. tegilngan kcrja sisi AS I 400 k \': dal
• b, nlrsirg-rnasirg kLrtuti stasiur kortveltcr./irvcl'tr"'rnflrggLtnakan tllta .jenrbatatt yang diserikan dinltnl nlrsirrg-rnlsing .jcurlralan nrcnggurrrkan teg:rngan AlJlr 150 k\.
• 3. Ilila tiiper.qrrnlkan lclentuar-kctcntrrar di llas rnaka bcsar l.riaya invcstasi sis(crr 'l l'AS scpar.jarg 4(t5 km saluran trtla|a, dln -15 km krbcl laLrt pcr klpasit:ts lJ00 ntW rli|crkiraklri sclrr.sur S30l.()64.000,- diurana hal trrscl)rrt akrn tlilrcriLan Irargr pcrrrlJtuar errelgi sebt'sar S 0,013 per kWh at;rLr (r Rp ti.(r Ipcr kWlt.

l)cnrjlilrtlalr sckctlrr rrlrsrm lel)iirng lcnrrrltlirrln grcnranlaalan sistcnr T'l AS tlrlarn rangka nrcrrt'nrrlri kchrrlullin energi di pLrllrr Jawa khususnya di dacralr l)KLI:rkarta; rrrrrlalrrr rtclalran lrul tclscbLrt ldl gttrtanyl.

Ucapan Terima Kasih.

'[-elinlt kasilr pcnLrlis ltatLrrkan kcpatla Sarrilala lr. (]r. I)ebataradja sclakrr l)ircktLrL l'.1. ( tntral l)cvclopnrcnt I.rlctpri.sc. Jakarta. Inclonesia, yalg telalr r)rensponsori stttcli pcrrrlalrulrrlrr r'ang telalr penrrlis iakLrkan aklrir tahLrn 1980. vang rrrcljarli (lasar tulisiln ilnrirlr irri.