Kabel Menjuntai dan Listrik pun Memble

Separuh Jawa bagian barat mendadak gulita pada Minggu 4 Agustus 2019 TU (Tarikh Umum) malam seiring peristiwa padam listrik massif (blackout atau power outage) yang berlangsung sejak pukul 11:50 WIB. Sebanyak 22 juta pelanggan di tiga propinsi (Banten, DKI Jakarta dan Jawa Barat) terdampak olehnya. Peristiwa ini berlangsung hingga sekitar 30 jam, meski di beberapa tempat durasinya lebih panjang hingga dua hari kemudian yang sempat diselingi pulihnya aliran listrik dalam sesaat.

Padamnya listrik massif ini berdampak cukup luas. Di ranah transportasi, fasilitas transportasi publik ikonik Jabotabek seperti KRL (kereta rel listrik) dan MRT (moda raya terpadu) terpaksa berhenti. Gardu-gardu otomatis di pintu-pintu tol juga lumpuh dan transaksi pun kembali ke tunai. Di ranah bisnis, potensi kerugian Rp 200 milyar sudah membayang di sektor ritel. Jaringan perbankan dan internet pun terhambat berat, menyebabkan banyak ATM (anjungan tunai mandiri) tak bisa diakses. PLN sendiri, sebagai penyedia layanan listrik tunggal, dikabarkan bakal merogoh koceknya dalam-dalam, hingga senilai Rp 865 milyar, untuk memenuhi kompensasi atas padamnya listrik massif ini.

Skala pemadaman ini adalah yang terbesar dalam sistem interkoneksi Jawa-Bali sejak 2005 TU. Pada 18 Agustus 2005 TU juga terjadi padam listrik massif yang berdampak pada 120 juta orang. Hanya saja durasi pemadamannya terbatas selama 3 jam. Padam listrik massif yang jauh lebih besar, karena meliputi segenap Jawa-Bali, terjadi pada 17 Agustus 1991 TU malam. Durasinya juga selama 3 jam. Hanya di daerah-daerah dimana terdapat pasokan listrik lokal dan tak bergantung pada pasokan PLTU Suralaya saja yang tak terpengaruh. Padam listrik massif berikutnya terjadi pada 13 April 1997 TU yang berlangsung selama 10 jam.

Gambar 1. Peta sederhana sistem interkoneksi Jawa-Bali. Nampak lintasan paralel pantura dan pansela Jawa Tengah. Masing-masing lintasan terdiri atas dua jalur SUTET. Awal reaksi berantai yang menimbulkan padam listrik massif ditengarai berasal dari lintasan pantura Jawa Tengah, tepatnya di sisi barat kota Semarang. Sumber: PLN, 2019.

Interkoneksi

Untuk peristiwa dengan skala sebesar kejadian padam listrik massif 4-5 Agustus 2019 TU kemarin, tentu ada banyak faktor yang berkontribusi. Tak mungkin hanya ada satu faktor tunggal saja yang menjadi penyebabnya. Di sini saya hanya mengupas salah satu dari sekian banyak faktor yang memungkinkan, khususnya dari sudut pandang fisika. Namun sebelum masuk ke bagian itu, lebih dulu perlu dipahami bagaimana sistem interkoneksi listrik Jawa-Bali pada saat ini. Saya menyarikannya dari beberapa sumber, terutama dari tulisan mas Aldi di media sosial facebook-nya.

Sistem interkoneksi listrik Jawa-Bali merupakan suatu sistem tenaga listrik yang menggabungkan seluruh pembangkit listrik di pulau Jawa dan Bali beserta segenap gardu induknya melalui saluran transmisi yang bertujuan untuk melayani beban yang ada pada semua gardu induk yang terhubung. Sistem ini menjamin tersedianya penyaluran tenaga listrik secara terus-menerus meskipun kepadatan bebannya cukup tinggi dan meliputi pada area yang cukup luas. Keandalannya dapat dipegang dan kualitasnya pun tinggi. Meski di sisi lain sistem interkoneksi ini pun mengandung kelemahan, mulai dari biayanya yang tinggi hingga kerentanannya apabila salah satu atau beberapa pembangkit listrik yang berpartisipasi mengalami gangguan sehingga harus lepas (trip) dulu untuk sementara. Gangguan itu berpotensi pada kolaps-nya sebagian atau bahkan seluruh sistem.

Pada saat ini sistem interkoneksi listrik Jawa-Bali bertumpu pada dua lintasan paralel, masing-masing lintasan pantai utara (pantura) dan lintasan pantai selatan (pansela) Jawa. Setiap lintasan masih terdiri atas dua jalur SUTET (saluran udara tegangan ekstra tinggi) 500 kilovolt (500.000 volt). Filosofi dari dua jalur ini adalah salah satunya berfungsi sebagai cadangan untuk yang lain apabila mengalami gangguan. Lewat empat jalur SUTET inilah daya listrik yang diproduksi terutama di Jawa Tengah dan Jawa Timur disalurkan ke arah barat, menuju DKI Jakarta dan sekitarnya sebagai daerah dengan beban listrik terbesar. Tentunya setelah kebutuhan masing-masing propinsi terpenuhi.

Dengan cara itulah Jawa Timur memasok 1.277 megawatt 1.034 megawatt listrik ke sistem interkoneksi yang melintasi Jawa Tengah. Dan setelah melewati Jawa Tengah sistem interkoneksi tersebut masih membawa 1.387 megawatt 2.088 megawatt daya listrik menuju Jawa Barat dan DKI Jakarta. Daya sebesar itu dibagi ke dalam dua lintasan. Lintasan pantura Jawa Tengah menyalurkan 940 megawatt 1.586 megawatt listrik sementara lintasan pansela Jawa Tengah kebagian menyalurkan 491 megawatt 475 megawatt listrik.

Kabel SUTET terbuat dari logam yang memiliki kemampuan konduktor (penghantar listrik) namun juga memiliki hambatan listrik. Dua hal berbeda ini yang menentukan seberapa besar daya listrik yang bisa dialirkan melalui kabel SUTET. Besarnya tegangan yang melewati kabel SUTET memang telah dipatok sebagai tegangan ekstra tinggi 500 kilovolt, yang dipilih guna mereduksi sebesar mungkin potensi terjadinya kehilangan daya listrik seiring transmisi di sistem interkoneksi. Maka seberapa besar daya listrik boleh dialirkan menentukan seberapa besar kuat arus dalam kabel SUTET. Umumnya kuat arus listrik yang diperkenankan mengalir dalam kabel SUTET sebesar 2.000 Ampere. Dengan demikian satu jalur SUTET hanya diperkenankan menyalurkan maksimal 1.000 megawatt daya listrik saja.

Sebagai konduktor yang memiliki hambatan listrik, kabel listrik juga menghasilkan panas. Panas diproduksi oleh hambatan listrik yang dimilikinya dan bergantung kepada kuat arus yang mengalir dalam kabel. Pada kabel listrik yang terbuka seperti umum dijumpai di Indonesia, produksi panas diperbolehkan hingga batas tertentu saja. Yakni sepanjang panas tersebut dapat didinginkan dengan cara ditransfer ke lingkungan (udara) untuk mencapai keseimbangan termal.

Pemuluran Kabel

Masalah timbul manakala daya listrik yang mengalir melebihi batasan. Sehingga kuat arus didalam kabel SUTET pun menjadi lebih besar, yang berakibat pada produksi panas lebih besar pula hingga melampaui kemampuan pendinginannya. Karena kabel SUTET terbuat dari logam, pertambahan panas bakal membuatnya mengalami ekspansi termal. Terjadilah pemuaian yang besarnya sebanding dengan pertambahan suhu, yang mewujud sebagai memanjang atau mulurnya kabel SUTET. Karena ditopang oleh menara-menara transmisi (tinggi 40 meter), maka kombinasi antara ekspansi termal dan gravitasi membuat kabel SUTET akan mulai menjuntai di antara dua menara.

Masalah tersebut kian kompleks manakala di bawah bentangan kabel SUTET terdapat obyek pengganggu. Misalnya pucuk pepohonan. Kala kabel SUTET yang kian menjuntai bersua dengan pucuk pepohonan, terjadilah lucutan listrik disertai suara ledakan mirip petir. Di saat yang sama kuat arus yang mengalir dalam kabel akan berosilasi cukup besar yang sontak memicu aktifnya relai pelindung. Relai yang aktif segera memutus jalur tersebut demi melindungi diri dari potensi kerusakan lebih besar. Dan daya listrik yang seharusnya mengalir melalui jalur tersebut pun terpaksa dialihkan ke jalur lain, atau bahkan malah distop.

Itulah yang diindikasikan terjadi di dusun Malon, kelurahan Gunungpati, kota Semarang (Jawa Tengah) sekitar 2 menit sebelum padam listrik massif terjadi. Di sekitar koordinat 7º 05′ 54″ LS 110º 21′ 34″ BT, kabel SUTET terbawah yang sedang menjuntai akhirnya bertemu atau sangat berdekatan dengan pucuk-pucuk pohon tanaman budidaya. Terjadilah lucutan listrik. Penduduk setempat melihat kilatan cahaya, disusul nyala api dan suara ledakan hingga empat kali berturut-turut sejak pukul 11:27 WIB hingga 11:48 WIB. Tak lama kemudian padam listrik massif pun terjadi.

Gambar 2. Dusun Malon, kelurahan Gunungpati, kota Semarang (Jawa Tengah) pada citra Google Earth. Nampak posisi menara SUTET bagian dari lintasan paralel pantura Jawa Tengah. Ellips putus-putus menandakan lokasi dimana lucutan listrik terjadi yang ditandai kilatan cahaya, nyala api dan suara ledakan mirip petir. Sumber: Sudibyo, 2019.

Dalam kasus dusun Malon ini, panjang kabel SUTET yang menggantung di antara dua menara bersebelahan adalah 450 meter. Kabel terbuat dari tembaga, logam dengan koefisien muai panjang 0,000017 /º C pada temperatur lingkungan 20º C. Anggaplah produksi panas akibat beban berlebih yang diterima jalur SUTET ini menyebabkan kabel memiliki suhu 100º C. Pada suhu tersebut maka kabel mengalami pemuluran menjadi sepanjang 450,5 meter. Penambahan panjang inilah yang membuat kabel mulai menjuntai.

Tentu saja, kabel menjuntai akibat panas internal yang berujung terjadinya lucutan di dusun Malon hanya salah satu faktor. Masih tersisa pertanyaan, misalnya mengapa daya yang tersalur lewat jalur ini bertambah sehingga kabel bertambah panas? Lalu mengapa lucutan menyebabkan dua jalur SUTET sekaligus kolaps? Selanjutnya mengapa 940 megawatt 1.287 megawatt daya listrik yang semula melewati lintasan pantura Jawa Tengah beralih begitu saja ke lintasan pansela Jawa Tengah? Sementara di lintasan ini hanya tersedia satu jalur SUTET yang aktif, satunya lagi masih dalam perawatan terjadwal. Dengan satu jalur aktif yang sudah mengangkut 491 megawatt 979 megawatt daya listrik, tambahan 940 megawat 1.287 megawatt daya listrik yang dialihkan begitu saja dari lintasan pantura yang kolaps bakal sangat membebani hingga membuat lintasan pansela Jawa Tengah pun menyusul kolaps. Dan masih banyak pertanyaan lainnya.

Semoga tim penyelidik gabungan Kementerian ESDM – Polri – Kementerian BUMN mampu menelusuri akar permasalahan yang membuat padam listrik massif ini terjadi, termasuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut. Agar bencana serupa tak lagi terulang di masa depan.

Pembaharuan : Data Teknis

Kawan di PLN membagikan outline data teknis terkait peristiwa lucutan di dusun Malon yang telah dipaparkan di atas. Sebelumnya, angka-angka daya listrik yang ditransfer dari Jawa Timur ke barat dan juga dari Jawa Tengah ke barat adalah berdasarkan pada posisi data pukul 10:00 WIB. Menjelang pukul 11:27 WIB, yakni tepat sebelum terjadi lucutan listrik yang pertama, daya listrik yang ditransfer dari Jawa Tengah ke barat mencapai 2.266 megawatt. Ini masih berada di bawah ambang batas stabilitas 2.300 megawatt. Dari daya listrik sebanyak itu, sejumlah 1.287 megawatt disalurkan melalui lintasan pantura Jawa Tengah tepatnya melalui dua jalur SUTET aktif. Sementara sisanya 979 megawatt disalurkan lewat lintasan pansela Jawa Tengah yang pada saat itu hanya memiliki satu jalur SUTET aktif (satunya lagi masih dalam perawatan). Listrik yang dialirkan memiliki kuat arus 842 Ampere dengan frekuensi 49,9 Hz yang stabil baik di ujung timur maupun ujung barat sistem interkoneksi ini.

Lucutan pertama di dusun Malon terjadi pada pukul 11:27 WIB. Perekam data PLN mendeteksi terjadinya lonjakan arus listrik hingga sebesar ~4.000 Ampere yang kemudian turun kembali lewat osilasi eksponensial gayut waktu ke posisi 842 Ampere. Dalam lucutan pertama ini baik jalur kesatu maupun jalur kedua SUTET masih tetap aman. Lucutan kedua terjadi pada pukul 11:45 WIB, yang menimbulkan lonjakan kuat arus listrik hingga sebesar 3.410 Ampere. Jalur kedua SUTET langsung kolaps sementara jalur kedua tetap aman. Lucutan ketiga dan keempat terjadi pada pukul 11:48 WIB, masing-masing hanya berselisih 4 detik. Dalam dua lucutan tersebut, arus listrik masing-masing melonjak ke posisi 4.870 Ampere dan 4.638 Ampere. Tepat 3 detik kemudian jalur kesatu SUTET pun kolaps. Kolaps-nya kedua jalur ini menyebabkan daya listrik sebesar 1.287 megawatt sontak berpindah ke lintasan pansela Jawa Tengah.

Gambar 3. Sekuens peristiwa lucutan listrik di dusun Malon seperti yang terekam dalam Gardu Induk Pemalang dan Ungaran. Terjadi empat peristiwa lucutan sejak pukul 11:27 WIB hingga 11:48 WIB yang pada akhirnya menyebabkan lintasan pantura Jawa Tengah kolaps. Sumber: PLN, 2019.

Kolaps-nya lintasan pantura Jawa Tengah membawa akibat sangat serius dalam upaya menjaga stabilitas frekuensi. Tepat 3 detik pasca kolaps, frekuensi arus listrik di ujung timur (yang tercatat di Gardu Induk Banyuwangi-Gilimanuk) melambung ke 51,43 Hz sementara di ujung barat (yang tercatat di gardu Induk Suralaya) anjlok ke 48,35 Hz. Terjadi selisih 3 Hz, yang seharusnya tak boleh terjadi. Dalam dua menit pasca kolaps, frekuensi arus listrik di ujung timur telah stabil di angka 50,7 Hz. Sebaliknya di ujung barat yang semula sempat melonjak ke posisi 49,24 Hz terus menurun ke 47,11 Hz. Penurunan frekuensi secara konsisten ini menyebabkan sejumlah pembangkit listrik akhirnya melepaskan diri (trip) secara otomatis dari sistem interkoneksi sebagai bagian dari sistem proteksi. Akibatnya padam listrik massif pun terjadi.

Gambar 4. Terjadinya separasi frekuensi listrik dalam sistem interkoneksi Jawa-Bali menyusul kolaps-nya lintasan pantura Jawa seperti yang terekam dalam Gardu Induk Banyuwangi dan Suralaya. Normalnya tidak boleh terjadi perbedaan frekuensi di titik manapun dalam sistem interkoneksi. Sumber: PLN, 2019.

Berikut adalah foto-foto dari pepohonan di dusun Malon yang terlibat dalam proses lucutan listrik. Sejumlah tanda lewatnya arus listrik terlihat di pepohonan tersebut, mulai dari ranting yang menghangus hingga kulit pohon yang tersayat memanjang.

Gambar 5. Pepohonan yang teraliri arus listrik dalam serangkaian kejadian lucutan listrik di dusun Malon tepat menjelang padam listrik massif di pulau Jawa. Nampak jejak aliran arus listrik dalam bentuk sayatan panjang di kulit pohon (panah kuning) dan ranting yang hangus (panah merah). Sumber: PLN, 2019.

Referensi:

Marsudi. 2005. Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta : Erlangga.

Stevenson. 1983. Analisa Sistem Tenaga Listrik. Jakarta : Erlangga, edisi keempat.

PLN. 2019. Gangguan Partial Blackout Sistem Jawa Bali 4 Agustus 2019.

2 respons untuk ‘Kabel Menjuntai dan Listrik pun Memble

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google

You are commenting using your Google account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s