ANALISIS PEMBANGKITAN ENERGI LISTRIK PT INDONESIA POWER UBP SAGULING SUB UNIT DAGO BENGKOK
Diajukan sebagai persyaratan Kelulusan mata kuliah EP4091 : Kerja Praktik
Oleh : Riyanda Anggara Putra 18010009
PROGRAM STUDI TEKNIK TENAGA LISTRIK SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2013
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. INDONESIA POWER
Dengan judul
ANALISIS PEMBANGKITAN ENERGI LISTRIK PT INDONESIA POWER UBP SAGULING SUB UNIT DAGO BENGKOK
Disusun oleh :
Nama
: Riyanda Anggara Putra
NIM
: 18010009
Waktu
: 1 September-1 November 2013
Telah diperiksa pada tanggal :
Mengetahui :
Supervisor Senior UBP
Pembimbing Lapangan UBP Saguling
Saguling Sub Unit
Sub Unit Bengkok
Bengkok
(Sugeng Mulyanto)
(Asep Joehana)
Dosen Kerja Praktek
( Dr.Ir. Mukmin Widyanto A.) i
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan kerja praktik yang berjudul “Analisis Pembangkitan Energi Listrik PT Indonesia Power UBP Saguling Sub Unit Dago Bengkok”. Proposal Tugas Akhir ini disusun penulis untuk memenuhi tugas perkuliahan kerja praktik dari Program Studi Teknik Tenaga Listrik Institut Teknologi Bandung.
Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang mendukung penulis dalam menyelesaikan proposal ini . Pada penulisan kerja praktik ini, penulis menyadari bahwa laporan kerja praktik masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis meminta maaf atas segala kekurangan pada tugas akhir ini dan mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakan laporan kerja praktik ini. Akhir kata, penulis mengharapkan laporan kerja praktik ini dapat bermanfaat untuk semua pihak dan terutama bagi para pelaku di bidang teknik tenaga listrik
Bandung, November 2013
Penulis
ii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................................i KATA PENGANTAR ................................................................................................. ii DAFTAR ISI............................................................................................................... iii BAB I ............................................................................................................................. 1 PENDAHULUAN ........................................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................................... 1 1.2 Tujuan Penulisan ............................................................................................... 2 1.3 Rumusan Masalah ............................................................................................. 2 1.4 Batasan Masalah ................................................................................................ 2 1.5 Waktu dan Tempat Pelaksanaan kerja praktik ............................................. 2 1.6 Metode Penulisan ............................................................................................... 2 1.7 Sistematika Penulisan ........................................................................................ 3 BAB II ........................................................................................................................... 4 PROFIL PT INDONESIA POWER PLTA DAGO-BENGKOK ............................ 4 2.1 Sejarah Singkat Kelistrikan Nasional dan Berdirinya PT PLN .................... 4 2.2 Profil PT Indonesia Power ................................................................................ 5 2.3 Sejarah Berdirinya PLTA Dago-Bengkok....................................................... 6 2.4 Struktur Organisasi dan Tugasnya .................................................................. 7 2.5 Struktur Organisasi ........................................................................................... 8 BAB III........................................................................................................................ 10 DASAR TEORI .......................................................................................................... 10 3.1 Pembangkit Listrik Tenaga Air ...................................................................... 10 3.2 Fasilitas Bangunan Air Pembangkitan PLTA Dago Bengkok .................... 13 3.3 Komponen-komponen Pembangkitan PLTA Bengkok ................................ 15 3.1.1 Governor ..................................................................................................... 24 3.1.2 Generator..................................................................................................... 25 3.1.3 Exciter ......................................................................................................... 26 BAB IV ........................................................................................................................ 27 DATA DAN ANALISIS ............................................................................................. 27 4.1 Proses Pembangkitan PLTA Dago Bengkok ................................................. 27 4.2 Turbin Air......................................................................................................... 29 4.3 Generator .......................................................................................................... 29 4.4 Governor ........................................................................................................... 30
iii
4.5 Head .................................................................................................................. 30 4.6 Debit .................................................................................................................. 30 4.7 Data Produksi Harian .................................................................................... 31 4.8 Analisis .............................................................................................................. 34 BAB V ......................................................................................................................... 36 PENUTUP ................................................................................................................... 36 5.1 Kesimpulan ....................................................................................................... 36 5.2 Saran ................................................................................................................. 36 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 37
iv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sebagai seorang calon sarjana, seorang mahasiswa diharapkan mempunyai kemampuan teoretis dan aplikatif yang cukup memadai sebagai bekal dalam menjalani kehidupan sunia kerja setelah menyelesaikan studi.Kemampuan teoritis didapat mahasiswa dari kegiatan perkuliahan di kelas ,sedangkan kemampuan aplikatif dalam pemenuhan kompetensi ini didapat mahasiswa dari kegiatan praktikum pada beberapa mata kuliah.Kegiatan praktikum tersebut belum cukup untuk memenuhi kompetensi mahasiswa untuk memahami aplikasi dari ilmu-ilmu yang didapat pada bangku perkuliahan dalam penerapannya di dunia kerja.Oleh karena itu mahasiswa Institut Teknologi Bandung pada umumnya dan jurusan teknik tenaga listrik ITB khususnya mewajibkan mahasiswanya untuk mengambil mata kuliah kerja praktek sebagai salah satu mata kuliah wajib mahasiswa.Kegiatan ini merupakan sarana mahasiswa untuk belajar mengetahui dunia kerja dan penerapan ilmu yang dipelajari ke dunia nyata. Energi listrik merupakan energy yang dekat dengan kita dan sangat vital karena merupakan energy yang digunakan di tiap hal baik dari kegiatan kecil semacam menanak nasi hingga kegiatan skala besar semacam dalam kegiatan industri.Perusahaan Listrik Negara selaku perusahaan yang mentransmisi dan mendistribusikan listrik ke seluruh pelosok nusantara membutuhkan penyuplai listrik dalam keberjalannya.Penyuplai ini akan membangkitkan listrik dan menyalurkannya ke PLN.Indonesia Power adalah salah satu perusahaan yang bergerak dalam tersebut.PT Indonesia Power UBP Saguling subunit Dago Bengkok merupakan salah satu perusahaan yang bertugas untuk mensuplai listrik daerah Jawa-Bali dan Bandung pada khususnya. PLTA Dago Bengkok mempunyai 4 turbin dengan kapasitas yang beragam,keempat terbin ini akan bertugas untuk membangkitkan listrik.Dalam keberjalanannya diperlukan analisis mengenai pembangkitan listrik yang dilakukan oleh keempat turbin ini untuk mengetahui berapa daya rata rata yang dihasilkan oleh 1
PLTA ini dalam sehari dengan tujuan mengetahui apakah suplai dari PLTA ini mencukupi. 1.2 Tujuan Penulisan Kerja Praktek di PT Indonesia Power UBP Saguling Sub Unit Dago Bengkok ini bertujuan untuk 1. Memenuhi mata kuliah kerja praktek program studi teknik tenaga listrik Institut Teknologi bandung 2. Mendapatkan pengetahuan tentang aplikasi peralatan-peralatan pada PLTA Dago Bengkok 3. Mengetahui proses pembangkitan tenaga listrik pada PLTA Dago Bengkok
1.3 Rumusan Masalah 1. Bagaimana proses pembangkitan listrik di PLTA Dago Bengkok ? 2. Berapa daya rata rata yang dihasilkan PLTA Dago Bengkok? 3. Berapa efisiensi turbin dago bengkok? 1.4 Batasan Masalah 1. Sistem pembangkitan PLTA Dago bengkok 2. Daya rata rata harian PLTA Dago Bengkok 1.5 Waktu dan Tempat Pelaksanaan kerja praktik Kerja praktik dilaksanakan di Tempat
: PT Indonesia Power UBP Saguling sub unit Dago Bengkok
Waktu
: 1 September – 1 November 2013
1.6 Metode Penulisan Metode yang digunakan pada penulisan laporan kerja praktik ini adalah 1. Studi Literatur, yaitu metode dengan mempelajari teori-teori tentang jenis turbin, proses pembangkitan tenaga listrik menggunakan air, teknik pemeliharaan aliran sungai, dan lain-lain. Teori-teori tersebut bisa didapat dari buku,artikel,internet,paper, dan lain- lain 2. Wawancara, yaitu metode dengan melakukan wawancara atau diskusi langsung kepada narasumber dari perusahaan yang memiliki pengetahuan yang berkaitan dengan tema kerja praktek ini baik pembimbing kerja praktik,mentor maupun pegawai yang bertugas di sana
2
3. Observasi, yaitu metodedengan pengamatan langsung terhadap berbagai peralatan dan proses operasi yang terdapat di lapangan. 1.7 Sistematika Penulisan Penulisan laporan kerja praktek ini dibagi ke dalam beberapa bab sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang, tujuan penulisan, waktu dan tempat pelaksanaan, metode penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II PROFIL PT INDONESIA POWER PLTA BENGKOK-DAGO Bab ini berisi tentang Sejarah Kelistrikan di Indonesia, Perkembangan PT PLN, Profil serta visi misi Indonesia Power, dan sejarah berdirinya PLTA Bengkok
BAB III DASAR TEORI Bab ini berisi tentang ilmu-ilmu dasar yang berkaitan dengan pembangkit listrik tenaga air antara lain turbin, debit air, ketinggian (head) serta rumusrumus perhitungan yang dipakai
BAB IV DATA DAN ANALISIS Bab ini berisi tentang data data debit air sungai Cikapundung dan daya listrik yang dibangkitkan berserta analisisnya
BAB V PENUTUP Bab ini berisi saran dan kesimpulan
3
BAB II PROFIL PT INDONESIA POWER PLTA DAGO-BENGKOK 2.1 Sejarah Singkat Kelistrikan Nasional dan Berdirinya PT PLN Ketenagalistrikan Nasional dimulai pada zaman penjajahan Belanda, sekitar tahun 1890-an. Saat itu, beberapa perusahaan milik Belanda telah menggunakan mesin-mesin pembangkit dengan skala kecil. Pada tanggal 13 November 1890, Gubernur Jenderal Belanda mengeluarkan ordinasi untuk mendirikan Perusahaan Listrik Negara untuk melayani masyarakat umum. Pada saat itu, perusahaan listrik yang berdiri, antara lain NV dan NIGM. Pada tahun 1927, didirikanlah perusahaan listrik di Hindia Belanda yang diberi nama S’lands Waterkracht Bedrijen (LWB). Perusahaan listrik ini memiliki wilayah operasi, meliputi Madiun, Jakarta, dan lain-lain. Saat Jepang menduduki Indonesia, perusahaan listrik ini pun diberikan kepada Jepang. Kemudian, perusahaan ini digabung menjadi satu badan bernama Jawa Dengki Jiyosha. Barulah pada saat Indonesia merdeka, perusahaan listrik dan gas dikuasai oleh Indonesia dan kemudia diberi nama “Jawatan” dengan kapasitas pembangkit tenaga listrik saat itu sebesar 157,5 MW. Tanggal 1 Januari 1961, Jawatan Listrik dan Gas diubah menjadi BPU-PLN (Badan Pimpinan Umum Perusahaan Listrik Negara) yang bergerak di bidang listrik, gas dan kokas. Namun pada tahun 1965, BPU-PLN dibubarkan dan dibentuk 2 perusahaan negara yaitu Perusahaan Listrik Negara (PLN) yang mengelola tenaga listrik dan Perusahaan Gas Negara (PGN) yang mengelola gas. Saat itu kapasitas pembangkit tenaga listrik PLN sebesar 300 MW.
4
Tahun 1972, Pemerintah Indonesia menetapkan status Perusahaan Listrik Negara sebagai Perusahaan Umum Listrik Negara (PLN). Tahun 1990 melalui Peraturan Pemerintah No. 17, PLN ditetapkan sebagai pemegang kuasa usaha ketenagalistrikan. Tahun 1992, pemerintah memberikan kesempatan kepada sektor swasta untuk bergerak dalam bisnis penyediaan tenaga listrik. Sejalan dengan kebijakan di atas, pada bulan Juni 1994 status PLN dialihkan dari Perusahaan Umum menjadi Perusahaan Perseroan (Persero). Tujuan dari PT PLN sendiri, yaitu “ikut serta membangun ekonomi dan ketahanan nasional sesuai dengan kebijaksanaan pemerintah dalam bidang perusahaan tenaga listrik dengan maksud untuk mempertinggi derajat masyarakat Indonesia.”
2.2 Profil PT Indonesia Power Indonesia Power merupakan anak perusahaan PT PLN (Persero) didirikan pada 3 Oktober 1995 sebelumnya dikenal sebagai PT Pembangkitan Jakarta Bali I (PT PJB I). Setelah operasi 5 tahun, PT PJB mengubah nama menjadi Indonesia Power. Perubahan ini ditujukan untuk membentuk entitas bisnis murni yang mampu bersaing dalam bisnis listrik. Selama 10 tahun operasi, Indonesia Power telah menunjukkan eksistensinya dengan meningkatkan kinerja bisnis. Indonesia Power Unit Bisnis mengoperasikan delapan Unit Bisnis Pembangkitan (UBP) yaitu -
Pembangkit Suralaya
-
Priok,
-
Kamojang,
-
Saguling
-
Mrica
-
Semarang
-
Perak – Grati
-
Bali
-
Unit Bisnis Jasa Pemeliharaan (MSBU) di Jakarta.
5
Dengan 127 pembangkitnya, dengan total kapasitas 8,888 MW, Indonesia Power menjadi Perusahaan Indonesia dengan daya listrik terbesar. Indonesia Power terus meningkatkan kapasitas terpasang, di Jawa dan luar Jawa seperti Kalimantan Barat, Kalimantan Timur, Sumatera Selatan, Jambi, dan Nusa Tenggara Timur. Melalui identitas yang baru, Indonesia Power telah menyatakan visi dan misi yang terintegrasi untuk menjadi perusahaan publik dengan kinerja kelas dunia. Selama lebih dari sepuluh tahun, Indonesia Power telah dipercaya untuk menghasilkan listrik di Indonesia dan diberikan sertifikasi manajemen, seperti ISO 9001, ISO 14001, OHSAS, SMK3 Sertifikasi dari Departemen Tenaga Kerja dan Transmigrasi Penghargaan Republik Indonesia, PADMA untuk Developent Komunitas , dan ASEAN Penghargaan Energi Terbarukan. Visi Menjadi Perusahaan Publik dengan Kinerja kelas Dunia dan bersahabat dengan Lingkungan. Misi Melakukan usaha dalam bidang ketenagalistrikan dan mengembangkan usaha-usaha lainnya yang berkaitan, berdasarkan kaidah industri dan niaga yang sehat, guna menjamin keberadaan dan pengembangan perusahaan dalam jangka panjang.
2.3 Sejarah Berdirinya PLTA Dago-Bengkok Pemerintahan Hindia-Belanda pertama kali membangun PLTA di sungai Cikapundung pada tahun 1922 yang diberi nama Waterkracht werk Pakar aan de Tjikapoendoeng nabij Dago yang berfungsi memproduksi listrik untuk sekitar daerah Bandung. Dahulu didistribusikannya listrik oleh perusahaan Hindia Belanda bernama Bandoengsche Electriciteit Maatscappij. Dan kini, PLTA tersebut dikenal dengan nama PLTA Dago-Bengkok. PLTA Dago-Bengkok memiliki dua tempat power house, yaitu di Bengkok dan di Dago Pojok. Aliran buangan dari PLTA Dago-Bengkok sebagian dipakai oleh PLTA Dago Pojok dan sebagian lagi dialirkan ke masyarakat. PLTA Dago-Bengkok memiliki 3 buah unit turbin generator dan PLTA Dago memiliki 1 unit turbin generator.
6
Awalnya, PLTA Dago-Bengkok berfungsi untuk mensuplai listrik ke perkebunan teh, dan yang lainnya di sekitar wilayah Bandung Utara. Setelah kemerdekaan RI, PLTA Dago-Bengkok diambil alih ke dalam wilayah kerja sektor Priangan. Pada tahun 1991, PLTA Dago-Bengkok diambil alih oleh PT Indonesia Power UBP Saguling sampai sekarang.
2.4 Struktur Organisasi dan Tugasnya Berikut adalah jabatan jabatan yang ada di PT Indonesia Power UBP Saguling Sub Unit Dago Bengkok -
Supervisor Senior Supervisor Senior mempunyai tugas untuk mengawasi seluruh seksi-seksi yang ada
dibawahnya, menerima laporan hasil kerja seksi-seksi, memberikan pengarahan, bimbingan dan pembinaan kepada seluruh anggotanya dan melaporkan seluruh hasil pengawasan kepada General Manager.
-
Supervisor Operasi Supervisor operasi mempunya tugas dan tanggung jawab yang mencakup seluruh
proses pembangkitan PLTA Bengkok, antara lain dari pemanfaatan air kolam tando, pembangkitan tegangan, perawatan dan memeriksa laporan hasil produksi dayan yang dihasilkan. Dengan berdasarkan hasil laporan yang diperoleh Supervisor Operasi dapat menentukan baik atau tidaknya sistem pembangkitan. Bila terjadi kerusakan atau pergantian alat yang rusak dengan yang baru atau pengadaan barang, maka seksi operasi akan bekerjasama dengan bagian perawatan. Selain itu juga seksi operasi bertugas mengatur jadwal pemeliharaan yan akan dilaksanakan oleh seksi perawatan dan melaporkan kegiatan kepada Supervisor Senior.
-
Supervisor Pemeliharaan Tugas dari Supervisor Pemeliharaan adalah menjaga kelestarian kinerja dan
kestabilan sistem pembangkit. Maintenance bekerja dengan para teknisi dengan melakukan pekerjaan berdasarkan Surat Perintah Kerja (SPK) yang dilimpahkan oleh Supervisor Operasi.
7
Selain itu seksi pemeliharaan melaksanakan pemeliharaan sarana dan prasarana kerja PLTA Bengkok secara rutin.
-
Disiplin dan Kesempatan Kerja PLTA Bengkok beroperasi tanpa henti selama 24 jam, dengan pembagian waktu
kerja sebagai berikut : 1. Untuk kegiatan kantor dan administrasi, gudang, poliklinik, dan pemeliharaan:
Hari Senin – Kamis
: Pukul 07.00 - 16.00
Hari Jumat
: Pukul 07.30 - 16.30
Untuk waktu istirahat para karyamwan diberikan waktu 60 menit. Jika ada SPK yang harus dikerjakan di luar jam kerja maka seluruh karyawan tersebut dikenakan jam kerja lembur. 2. Untuk kerja shift :
Pagi – Sore
: Pukul 08.00 – 16.00
Sore – Malam
: Pukul 16.00 – 24.00
Malam – Pagi
: Pukul 24.00 – 08.00
Para karyawan juga diwajibkan mengikuti kegiatan-kegiatan rutin lainnya seperti senam kesegaran jasmani dan kegiatan-kegiatan lainnya. Untuk keselamatan kerja para karyawan, PLTA Bengkok melewatkan kebel tegangan tinggi dari sentral ke trafo tenaga gardu induk. Alat-alat instrument disimpan pada sebuah lemari besi panel, sehingga akan mempermudah pengontrolan dan pengecekan. Semua peralatan dilengkapi dengan grounding, dengan tujuan agar bisa mengurangi kecelakaan dari tegangan sentuh apabila terjadi adanya kebocoran pada peralatan listrik dan mengenai peralatan. Pada daerah-daerah yang berbahaya dipasang peringatan yang berupa tulisan atau gambar yang menjelaskan mengenai Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3). Para karyawan juga dilengkapi dengan sepatu karet yang tahan tegangan sentuh serta sarung tangan karet. 2.5 Struktur Organisasi Berikut adalah orang-orang yang mengisi posisi posisi di PLTA Dago bengkok Supervisor Senior PLTA Bengkok
: Iman Suherman, BE.
AMU HAR
: Iwan Sukmana
8
Supervisor Operasi
: H. Didi Riyadi
Supervisor HAR
: Saeful Anwar
Tata Usaha
: Eti Hastuti
Operator Grup A
:
OKP BGK
: Dede Juhana
OTG BGK
: Rizal Ramadani
OKP Dago
: Tarman
OTG Dago
: Mustaqim
Operator Grup B
:
OKP BGK
: Sukayat
OTG BGK
: Dadang Mustaqim
OKP Dago
: Edi
OTG Dago
: Hardiansyah
Operator Grup C
:
OKP BGK
: Endang Jumarna
OTG BGK
: Deni Suhardiman
OKP Dago
: Juhana
OTG Dago
: Irwin Sumaryo
Operator Grup D
:
OKP BGK
: Agus Gunawan
OTG BGK
: Tata Setiadi
OKP Dago
: Puguh Wahyudi
OTG Dago
: Marsodik
9
BAB III DASAR TEORI 3.1 Pembangkit Listrik Tenaga Air PLTA adalah salah satu jenis pembangkit yang prinsipnya adalah mengubah energy gerak air enjadi energy listrik yang .INputnya adalah daya hidraulik yang dihasilkan air dan daya listrik pada sisi keluaran. PLTA pada umumnya sangat berguna untuk membantu pasokan listrik pada beban puncak (peak load) sebab pembangkit jenis ini memiliki biaya operasional yang relatif murah meskipun biaya pembangunan sarananya terbilang mahal dan memerlukan waktu yang lama. Pembangkit jenis ini sangat bergantung pada perubahan cuaca. Sehingga banyak memerlukan bendungan yang berguna menjaga debit air agar tetap stabil. Keunggulan lain dari PLTA adalah sistem operasional dan maintenance-nya tidak terlalu kompleks. Sekarang ini terdapat 3 (tiga) jenis sistem PLTA yang diterapkan diberbagai tempat, tergantung dari topografi daerahnya. Jenis-jenisnya antara lain: reservoir based, run of river, dan pumped storage.Run of river adalah system PLTA dengan tanpa adanya aliran yang diatur. Aliran yang digunakan untuk pembangkitan ditambah aliran yang melewati pembangkit sama dengan alitan yang seketika itu juga mengalir di sungai. Daya tetap didefinisikan sebagai daya yang diinginkan untuk menjamin kemampuan suplai kebutuhan beban. Reservoir-based bergantung pada tempat penyimpanan untuk mengatur aliran. Pengaturan yang diberikan oleh waduk meningkatkan aliran yang diandalkan dan dengan membuat pilihan untuk melepaskan air dan membangkitkan daya sesuai yang diperlukan. Secara umum, ada tiga jenis operasi pada reservoir-based, yaitu penggenangan, penyimpanan musiman, dan penyimpanan jangka panjang. Pump storage melibatkan pemompaan air dari waduk yang rendah ke waduk yang tinggi lalu mengembalikannya lagi ke waduk yang rendah tersebut untuk membangkitkan listrik. Pump-storage dapat menyeimbangkan permintaan, cenderung berubah pada siang hari, dengan suplai, cenderung konstan. 10
Ada dua faktor yang mempengaruhi jumlah daya listrik yang dapat dibangkitkan pada suatu PLTA : 1. Ketinggian (head) dimana air jatuh dan laju aliran airnya. Ketinggian (h) menentukan besarnya energi potensial (EP) pada pusat pembangkit. EP = m x g x h Head adalah perbedaan ketinggian dua titik pada kolom cairan dan menghasilkan tekanan pada titik yang lebih rendah. Atau dikenal dengan perbedaan ketinggian permukaan air bagian atas dengan bagian bawah tempat turbin diletakkan.
pat h1 h2
1
p1=pat
2
p2=p1+ρg(h1-h2)
Gambar 3.1 Dari gambar di atas yang dinamakan head adalah h1-h2 atau perbedaan ketinggian titik 1 dan 2. Jika titik 1 merupakan titik masuknya air ke dalam saluran masuk turbin/penstock, maka pada titik ini memiliki tekanan sama dengan tekanan atmosfer (Patm). Sedangkan pada titik 2 dipasang turbin air, maka tekanan yang dialami oleh turbin adalah tekanan pada titik 1 ditambah dengan tekanan hidrostatis yang disebabkan oleh air sebesar ρgh. h disini merupakan perbedaan ketinggian titik 1 dan 2 yang disebut dengan head. Pada dinamika fluida terdapat dua tipe dari head yang sering digunakan dalam perhitungan, yaitu head dinamis dan head statis.
Head dinamis
Head dinamis tergantung dari energi kinetik dari gerak air. Menurut ν = kecepatan persamaan Bernouli: h = perbedaan ketinggian √ g = percepatan gravitasi Sehingga didapat harga head dinamis yang tergantung pada kecepatan aliran air:
11
Head statis
Head statis merupakan head dengan perhitungan energi potensial air, yang didefinisikan sebagai tekanan hidrostatis air: p = tekanan hidrostatis air ρ = massa jenis air h = perbedaan ketinggian Sehingga head statis dapat dihitung dengan persamaan:
2. Laju aliran air (debit) adalah volume dari air (m3) yang melalui penampang kanal air per detiknya (qm3/s). Daya teoritis kasar (P kW) yang tersedia dapat ditulis sebagai:
Daya tersebut kemudian akan diubah menggunakan turbin air menjadi daya mekanik. Daya listrik yang dibangkitkan akan lebih kecil dari daya kasar yang tersedia karena turbin dan peralatan elektro-mekanis lainnya memiliki efisiensi, biasanya sekitar 90% hingga 95%. Debit air tidak akan pernah konstan, selalu berubah setiap waktu. Perubahan ini disebabkan karena perubahan musim, perubahan bentuk penampang saluran sungai akibat pengikisan atau erosi, penggunaan air yang bervariasi (untuk pengairan, industri, perikanan, atau keperluan lain). Oleh itu, maka dalam perancangan pembangkit tenaga air perlu diketahui debit rata-rata aliran sumber air. Debit rata-rata ini dipakai sebagai dasar perancangan besar mesin yang akan dipakai sebagai pembangkit tenaga air sesuai dengan potensi yang dimiliki saluran.
Menurut energi yang dibangkitkannya, PLTA dapat dibagi menjadi beberapa kategori:
Tabel 3.1 Jenis jenis PLTA 12
JENIS
KAPASITAS
Large-hydro
>100 MW
Medium0hydro
15-100 MW
Small-hydro
1-15 MW
Mini-hydro
100 kW-1 MW
Micro-hydro
5-100 kW
Pico-hydro
100 W-5 kW
3.2 Fasilitas Bangunan Air Pembangkitan PLTA Dago Bengkok Berikut adalah perlatan fasilitas untuk menyalurkan aliran air ke generator yang tersedia pada PLTA Dago Bengkok
Bendungan Bantarawi Bendungan Bantarawi adalah suatu bangunan yang berfungsi untuk membendung air dan mengalihkan aliran air ke kolam pengendapan. Bangunan bendungan ini terbuat dari beton yang panjangnya 15 m.
Kolam Pengendap Bantarawi Kolam Pengendap Bantarawi adalah suatu bangunan yang berfungsi untuk membendung air dan mengalirkan aliran air ke kolam pengendap. Bangunan bendungan ini terbuat dari beton yang panjangnya 15 m.
Saluran Tertutup Saluran tertutup adalah suatu saluran untuk mengalirkan aliran air yang lertaknya di permukaan tanah. Hal ini bertujuan mencegah terjadinya penutupan saluran air. Panjang saluran tertutup adalah 2731 m.
Saluran Terbuka Saluran terbuka adalah saluran untuk mengalirkan air yang letaknya di atas permukaan tanah. Panjang saluran ini adalah 400 m.
Kolam Tando Harian (KTH)
13
Kolam Tando harian adalah suatu kolam yang fungsinya untuk menapung air sekaligus mengendapkan lumpur sebelum air tersebut dimasukkan ke pipa pesat untuk memutar turbin. Luas kolam tando harian PLTA Bengkok adalah 9720 m2 dan volumenya adalah 30.000 m3. Pada kolan tando harian terdapat saluran spilway yang berfungsi untuk saluran buang air ketika volume kolam penuh.
Pipa Pesat Pipa pesat adalah suatu pipa yang berfungsi untuk mengalirkan air dari kolam tandon harian ke tubin dengan sudut kemiringan tertentu untuk mendapatkan energi kintik air. Diameter pipa pesat utama PLTA Bengkok adalah 1,3 m dan panjang pipa pesat utama KTH sampai katup pembagi adalah 635 m. Pada katup pembagi, pipa pesat utama dibagi menjadi 3 buah pipa pesat pencabangan yang masing-masing berdiamater 0.7 m. Pipa pesat percabangan tersebut bertujuan membagi aliran air ke tiap unit. Sedangkan PLTA Dago memiliki diamete 1,3 m dan untuk panjangnya adalah 124 m. Bahan pipa pesat PLTA Dago Bengkok terbuat dari besi cor.
Katup Pembagi Katup pembagi adalah suatu katup yang berfungsi menutup dan membuka aliran air yang berasal dari kolam tando harian dan untuk membagi aliran air ke masingmasing pipa pesat percabangan yang akan masuk ke turbin. Jenis katup pada PLTA Dago Bengkok adala katup putar (rotary valve).
Katup Turbin Katup turbin adalah suatu katup yang berfungsi untuk menutup san membuka aliran air yang akan masuka ke dalam turbin. Jenis katup turbin PLTA Dago Bengkok adalah katup butterfly. Di bawah katup turbin terdapat saluran dan katup by-pass yang berfungsi untuk menyeimbangkan tekanan air yang akan masuk ke turbin.
Saluran Buang Saluran buang merupakan saluran yang berfungsi untuk membuang aliran air yang sudah digunakan atau mengalirkan aliran air yang bertujuan untuk
14
menggerakkan turbin pada power house berikutnya. Panjang saluran buang PLTA Bengkok yang menuju PLTA Dago adalah 1400 m.
3.3 Komponen-komponen Pembangkitan PLTA Bengkok Berikut adalah peralatan-peralatan yang digunakan untuk membangkitkan suatu energy listrik pada sebuah PLTA 3.3.1 Turbin Air Turbin secara umum dapat diartikan sebagai mesin penggerak mula dimana energi fluida kerja yang digunakan langsung memutar roda turbin, fluida kerjanya dapat berupa air, uap air dan gas. Dengan demikian turbin air dapat diartikan sebagai suatu mesin penggerak mula yang fluida kerjanya adalah air. Secara umum prinsip kerja dari turbin air ini adalah aliran air di dalam pipa pesat yang mengandung energi diarahkan ke roda turbin melalui nozzle, kemudian energi yang di dalam air ini pada roda turbin di ubah bentuknya menjadi energi mekanik berupa putaran. Putaran roda turbin inilah yang dimanfaatkan untuk menggerakkan suatu beban, salah satu contohnya adalah untuk menggerakkan generator pembangkit listrik. Konstruksi dasar dari turbin air terdiri dari dua bagian utama yaitu rotor dan stator. Rotor adalah bagian–bagian dari turbin yang bergerak atau berputar seperti roda turbin (runner), poros, kopling, roda gaya, puly dan bagian–bagian dari turbin yang diam seperti saluran masuk (pipa pesat), rumah–rumah, sudu antar, sudu pengarah (nozzle), saluran buang dan lain–lain. Contoh sistem turbin air tersebut dapat dilihat seperti gambar (2.1) berikut. Dari gambar turbin air poros vertical tersebut dapat dilihat komponen utama yaitu : 1. Sudu tetap (nozzle), yang berfungsi untuk mengarahkan aliran fluida kerja (air) masuk de dalam sudu gerak. 2. Sudu gerak, sudu gerak ini dipasang pada sekeliling roda turbin, yang mana fungsinya adalah untuk menerima tekanan dari kecepatan fluida kerja air masuk dan keluar sudu. 3. Rotor (roda turbin), suatu tempat dudukan sudu gerak, berfungsi untuk meneruskan daya putar yang diterima dari sudu gerak keporos.
15
–sama
4. Poros, yang berfungsi untuk mentransmisikan daya atau tenaga bersama
dengan putaran roda turbin dan juga dapat berfungsi untuk mendukung suatu momen putar. 5. Stator (rumah turbin), berfungsi untuk melindungi atau untuk pengamanan dari proses kerja turbin, dan juga untuk mendukung konstruksi turbin secara keseluruhan. 6. Generator listrik, berfungsi untuk mengubah tenaga mekanis dari poros turbin menjadi tenaga listrik. Berikut ini merupakan beberapa keunggulan turbin air dibandingkan kincir air:
Tidak memerlukan banyak ruangan karena konstruksi turbin lebih kompak
Dapat beroperasi dengan kecepatan tinggi
Mampu membangkitkan daya yang lebih besar dengan ukuran yang relatif kecil
Daerah putaran (rpm) yang lebih luas sehingga memungkinkan hubungan langsung dengan generator
Mampu memanfaatkan beda ketinggian permukaan air dari yang sangat rendah sampai yang ekstrim tinggi
Dapat terendam di dalam air
Mempunyai efisiensi yang relatif baik
Dapat dikonstruksikan dengan poros mendatar maupun tegak.
Secara umum ada dua jenis turbin ait yaitu turbin reaksi dan turbin impul -
Turbin Impul Pada turbin ini proses ekspansi fluida (penurunan tekanan fluida) hanya terjadi pada sudu-sudu tetap, contohnya turbin pelton.
Turbin Pelton. Turbin Pelton adalah turbin reaksi di mana satu atau lebih pancaran air menumbuk roda yang terdapat sejumlah mangkok. Masing-Masing pancaran keluar melalui nozzle dengan valve untuk mengatur aliran. Turbin pelton hanya digunakan untuk head tinggi. Nozzel turbin berada searah dengan piringan runner. Pada penelitian ini dilakukan perhitungan untuk mendapatkan dimensi mangkok runner turbin pelton. Mangkok runner ini dirancang agar
16
dapat menerima energi kinetik dan mengambil energi tersebut menjadi torsi pada poros generator. Turbin Pelton merupakan turbin untuk tinggi terjun yang tinggi, yaitu di atas 300 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses impuls sehingga turbin Pelton disebut juga turbin impuls.
Gambar 3.2 Turbin Pelton Turbin Pelton disebut juga turbin impuls atau turbin tekanan rata atau turbin pancaran bebas karena tekanan air keluar nosel sama dengan tekanan atmosfer. Dalam instalasi turbin ini semua energi ( geodetic dan tekanan ) diubah menjadi kecepatan keluar nosel. Konstruksi nosel ada pada gambar di atas. Tidak semua sudu menerima hempasan air, tetapi secara bergantian tergantung posisi sudu tersebut. Jumlah tergantung besarnya kapasitas air, dapat bervariasi satu sampai enam. Turbin pelton dipakai untuk tinggi jatuh air yang besar, dengan kecepatan spesifik 1 sampai 15. Instalasi dan begian utama turbin pelton. Turbin pelton biasanya berukuran besar. Hal ini dapat dimaklumi karena dioperasikan pada tekananyang tinggi danperubahan momentum yang diterima sudu-sudu sangat besar, dengan sendiri struktur turbin harus kuat. Pada turbin pelton semua energi tinggi tempet dan tekanan ketika masuk kesudu jalan turbin telah telah diubah menjadi energi kecepatan Seperti terlihat pada gambar dibawah ini:
17
Gambar 3.3 Pelton Wheel Turbin pelton terdiri dari dua bagian utama yaitu :
Nosel o Roda Jalan
Nosel mempunyai beberapa fungsi yaitu: 1. Mengarahkan pancaran air ke sudu turbin. 2. Mengubah tekanan menjadi energi kinetik. 3. Mengatur kapasitas air yang masuk turbin. Jarum yang berada pada nosel bertujuan untuk mengatur kapasitas dan mengkonsentrasikan air yang terpancar di mulut nosel. Panjang jarum sangat menentukan tingkat konsentrasi air, makin panjang jarum air makin terkonsentrasi. Untuk turbin pelton dengan daya kecil, debit bisa diatur dengan hanya menggeser kedudukan jarum sudu. Untuk instalasi yang lebih besar harus menggunakan dua buah sistem pengaturan atau lebih, Tujuan pengaturan ini adalah untuk menghindari terjadinya tekanan tumbukan yang besar dalam pipa pesat yang timbul akibat penumpukkan nosel secara tiba-tiba ketika beban turbin berkurang dengan tiba-tiba.
18
Untuk mengurangi putaran turbin pada kondisi atas, pembelokkan pancaran akan berayaun kedepan jarum nosel terlebihdahulu sehingga pancaran air dari nosel berbelok sebagian. Jumlah nosel tergantung pada bilangan-bilangan spesifik nq trubin pelton. Dimana nq dirumuskan :
dimana n = putaran poros(rpm) Q =debit aliran (m3/s) H = head (m)
Roda jalan berbentuk pelek (rim) dengan sejumlah sudu di sekelilinnya. Pelek ini dihubungkan dengan poros dan seterusnya menggerakkan generator. Sudu turbin pelton berbentuk elipsoida yang dibuat dengan bucket (sudu) dan di tengahnya mempunyai splitter (pemisah air). Bentuk sudu sedemikian dimaksudkan supaya bisa membalikkan putaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya samping.
-
Turbin Reaksi Pada turbin ini proses ekspansi fluida terjadi baik pada sudu-sudu gerak (sudusudu jalan), contohnya Turbin Francis, turbin propeler dan turbin kaplan.
a. Turbin Francis
Turbin francis bekerja dengan memakai proses tekanan lebih. Pada waktu air masuk ke roda jalan, sebagian dari enrgi tinggi jatuh telah bekerja di dalam suddu pengarah diubah sebagai kecepatan air masuk. Sisa energi tinggi jatuh dimamfaatkan dalam sudu jalan, dengan adanya pipa isap memungkinkan energi tinggi jatuh bekerja di sudu jalan
dengan
semaksimum mungkin.
19
Gambar 3.4 Turbin Francis Turbin yang dikelilingi dengan sudu pengarah semuanya terbenam dalm air. Air yang masuk kedalam turbin dialirkan melalui pengisian air dari atas turbin (schact) atau melalui sebuah rumah yang berbentuk spiral (rumah keong). Semua roda jalan selalu bekerja. Daya yang dihasilkan turbin diatur dengan cara mengubah posisi pembukaan sudu pengarah. Pembukaan sudu pengarah dapat dilakuakan dengan tangan atau dengan pengatur dari oli tekan(gobernor tekanan oli), dengan demikian kapasitas air yang masuk ke dalam roda turbin bisa diperbesar atau diperkecil. Pada sisi sebelah luar roda jalan terdapat tekanan kerendahan (kurang dari 1 atmosfir) dan kecepatan aliran yang tinggi. Di dalam pipa isap kecepatan alirannya akan berkurang dan tekanannya akan kembali naik sehingga air bisa dialirkan keluar lewat saluran air di bawah dengan tekanan seperti keadaan sekitarnya. Pipa isap pada turbin ini mempunyai fungsi mengubah energi kecepatan menjadi energi tekan. Daerah kerja turbin francis. Jenis konstruksi turbin ini pertama kali dilaksanakan sekitar tahun 1950. Sekarang turbin francis adalah yang paling banyak dipakai, karena tinggi air jatuh dan kapasitasnya yang paling sering terdapat/ sesuai dengan kebutuhannya. Dari hasil penggunaan dan penelitian yang terus-menerus untuk pengembangan selanjutnya, turbin francis sekarang sudah bisa digunakan untuk tinggi air jatuh sampai 700m dengan kapasitas air dan kecepatan air dan kecepatan
20
putar yang sesuai memenuhi harapan. Gambar berikut adalah daerah penggunaan dari beberapa jenis konstruksi turbin yang berbeda :
Gambar 3.5 Kontstruksi turbin francis Pokok utama pada gambar adalah adanya daerah penggunaan tipe turbin. Untuk diketahui pada gambar diatas di dalam daerah yang dibatasi dengan garis terdapat banyak jenis turbin yang dibuat, jadi sebetulnya garis tersebut sudah bukan merupakan garis batas lagi. Karena ada turbin yang titik muatan beban penuhnya terletak di bawah atau di atas daerah yang diberi tanda. Titik beban penuh turbin dapat juga terletak di bawah daerah tersebut, bila dari kondisi tempat membutuhkan pemasangan turbin dengan tinggi khusus dan berdasarkan alasan untuk menghindari kavitasi, sehingga dengan demikian harus dipilih kecepatan spesifik yang kecil. Turbin francis yang kecil sering terletak di bawah daerah tersebut, karena harus menggerakkan generator yang mempunyai kecepatan putar yang tinggi dsan dihubungkna langsung dengan roda gigi transmisi. Didalam daerah batas antara turbin francis dengan turbin kaplan, Turbin kaplan lebih menguntungkan yaitu pada keadaan beban tidak penuh randemennya lebih tinggi, karena sudu-suda turbin kaplan bisa diatur sesuai dengan beban yang ada.
b. Turbin Kaplan
Turbin Kaplan adalah Turbin Air, jenis baling baling, yang memiliki pisau atau sirip, yang dapat disesuaikan. Turbin ini dikembangkan pada tahun
21
1913 oleh Profesor Austria Viktor Kaplan, yang dikombinasikan bilah balingbaling otomatis yang dapat disesuaikan, dengan gerbang gawang otomatis yang juga dapat disesuaikan, untuk dapat mencapai efisiensi melalui berbagai tingkat aliran dan air. Turbin Kaplan merupakan Evolusi dari Turbin Francis. Penemuan yang memungkinkan produksi listrik yang efisien di negara tertentu, yang memiliki head yang relatif rendah, yang tidak mungkin diterapkan untuk Turbin Francis.
Gambar 3.6 Turbin Kaplan Head Kaplan berkisar 10 - 70 meter dan Output Daya 5-120 MW. Diameter Runner adalah antara 2 dan 8 meter. Kecepatan putar Runner turbin adalah 79-429 rpm. Turbin Kaplan saat ini sudah banyak digunakan di seluruh dunia dalam High Flow, Low Head. Sesuai dengan persamaan euler, maka makin kecil tinggi air jatuh yang tersedia,makin sedikit belokannya aliran air di dalam sudu jalan. Dengan bertambahnya kapasitas air yang masuk ke dalam turbin, maka akan bertambah besar pula luas penampang salauran yang dilalui air, dan selain itu kecepatan putar yang demikian bisa ditentukan lebih tinggi. Kecepatan spesifik bertambah,kelengkungan sudu, jumlah sudu, dan belokan aliran air di dalam sudu berkurang.
22
Pada permulaan sekali disaat pengembang pusat tenaga sungai, turbinnya menggunakan roda baling-baling dengan sudu-sudu tetap yang dituang. Untuk tempat pusat listrik tenaga sungai harus dihitung lebih dahulu besarnya perubahan tinggi air jatuhnya sepanjang tahun. Dan aliran sungai tersebut bisa diatur dengan memakai bendungan. Makin besar kapasitas air yang mengalir pada saat air tinggi, akan makin tinggi air jatuh yang bisa dimamfaatkan, karena tinggi permukaan air atas adalah konstan sedangkan air kelebihan pada permukaan air bawah akan naik. Turbin yang bekerja pada kondisi tinggi air jauh yang berubah-ubah mempunyai kerugian, karena dalam perencanaan sudu turbin telah disesuaikan bahwa perpindahan energi yang baik hanya terjadi pada titik normal yaitu pada kondisi perbandingan kecepatan dan tekanan yang tertentu. Bila terjadi penyimpangan yang besar baik ke atas maupun ke bawah, seperti yang terdapat pada pusat tenaga listrik sungai, randamen roda baling-balingnya turbin cepat atau lambat akan turun. Keuntungan turbin baling-baling dibandingkan dengan turbin francis adalah kecepatan putarnya bisa dipilih lebih tinggi, dengan demikian roda turbin bisa dikopel langsung dengan langsung dengan generator dan ukurannyapun lebih kecil. Roda Jalan Turbin Kaplan : Kontruksi
Dan Keadaan Aliran Air.
Konstruksinya bisa dibedakan, sampai dengan alat pengarah pada hakekatnya sama dengan turbin francis dan pada leher poros terdapat sekitar 4 sampai 8 buah kipas sudu yang dapat diputar.
23
Gambar 3.5 Prinsip TUrbin Kaplan
Kipas sudu pada gambar Diatas ini sama seperti baling-baling atau sayap pesawat terbang yaitu membawa aliran dengan belokan yang hanya sedikit. Bila untuk pesawat terbang maksudnya adalah supaya dari gaya dorong yang ada bisa didapatkan gaya ke atas, dengan tahanan yang sedikit mungkin. Tetapi pada turbin kaplan maksudnya adalah untuk mendapatkan gaya tangensial yang bisa menghasilkan torsi pada pada poros. 3.1.1 Governor Governor atau sistem pengatur adalah suatu peralatan untuk mengatur putaran turbin (frekuensi listrik) relatif tetap konstan untuk berbagai kondisi beban. Untuk melakukan fungsinya tersebut, governor mengukur frekuensi yang dihasilkan generator dengan cara mengukur kecepatan putar poros generator tersebut karena frekuensi yang dihasilkan generator sebanding kecepatan putar poros generator. Governor didesain agar putaran turbingenerator konstan dalam range yang dikehendaki dengan menambah atau mengurangi debit air yang masuk ke runner turbin untuk mempertahankan keseimbangan daya antara masukan daya (power input) dan permintaan daya (power demand). Kerugian sistem ini adalah
24
ketidakmampuannya bereaksi cepat bila terjadi perubahan beban secara mendadak. Bagianbagian dari governor adalah sebagai berikut :
Oil Reservoir (tangki oli)
Pompa
Sistem penyaring oli
Accumulator
Sistem pendingin oli
Servo valve dan Selenoid valve
Servo motor
3.1.2 Generator Generator adalah salah satu komponen yang dapat mengubah energi gerak menjadi energilistrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan teori medan elekronik. Poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetic permanen. Setelah itu di sekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dhasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik. Prinsip kerja generator AC adalah sebagai berikut :
Ketika kumparan diputar di dalam medan magnet, satu sisi kumparan bergerak ke atas sedang kumparan lainnya bergerak kebawah.
Kumparan mengalami perubahan garis gaya magnet, sehingga pada kedua sisi kumparan mengalir arus listrik yang berbentuk sinusoid akibat perubahan garis gaya magnet tersebut.
Pada posisi tertentu kumparan tidak mengalami perubahan garis gaya magnet sehingga tidak ada listrik yang mengalir pada kumparan. Namun pada posisi yang lain kumparan mendapat garis- garis magnet maksimum.
Agar menimbulkan medan magnet yang berpotongan dengan konduktor pada stator rator diberi eksiter. Karena ada dua kutub yang berbeda, utara dan selatan, maka tegangan yang dihasilkan pada stator adalah tegangan bolak balik dengan gelombang sinusoidal. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya dapat digunakan.
25
3.1.3 Exciter Exciter adalah sebuah generator dc eksitasi sendiri dengan belitan shunt. Medan exciter menghasilkan intensitas fluks magnetik antara kutub-kutubnya. Ketika armature exciter berotasi dalam fluks medan exciter, tegangan diinduksikan dalam belitan armature exciter. Keluaran dari komutator exciter dihubungkan melalui sikatdan slip ring ke medan alternator. Karena arusnya adalah arus searah, maka arus selalu mengalir dalam satu arah melalui medan alternator. Sehingga, medan magnet dengan polaritas tetap selalu terjadi sepanjang waktu dalam belitan medan alternator. Ketika alternator diputar, fluks magnetiknya dilalukan sepanjang belitan armature alternator. Tegangan bolak balik pada belitan armature generator ac dihubungkan ke beban melalui terminal. Fungsi dari exciter sendiri adalah sebagai penguatan untuk membangkitkan fluks magnetik. Exciter dikembangkan terutama untuk mesin sinkron karena exciter tidak menghasilkan arus langsung yang diperlukan untuk induktor. Komutator jenis DC shunt generator dengan atau eksitasi terpisah dari pilot exciter biasanya digunakan sebagai exciters mesin listrik. Mengingat daya yang meningkat dan peningkatan kecepatan operasi dari sistem kontrol untuk mesin sinkron, dan juga dalam kasus mesin-mesin khusus (mulai tahun1950an), exciters mesin listrik diperkenalkan dimana tegangan AC diumpankan dari mesin utama (secara langsung atau melalui transformator-yaitu, eksitasi diri) atau dari mesin sinkron tambahan (eksitasi terpisah) ke ionik atau semikonduktor penyearah, yang memasok induktor dari mesin utama. Peraltan disediakan baik dalam sirkuit listrik dari exciter atau oleh aksi exciter di sirkuit exciter. Dalam jenis lain dari exciter tegangan AC dari generator bantu adalah pada poros umum dengan induktor dari mesin sinkron diumpankan ke penyearah dipasang pada poros yang sama.
26
BAB IV DATA DAN ANALISIS 4.1 Proses Pembangkitan PLTA Dago Bengkok Dalam proses pembangkitannya terdapat beberapa bangunan yang mempunyai peran masing masing dalam prosesnya. Pada awal prosesnya terjadi proses pembendungan aliran air sungai Cikapundung pada bendungan Bantarawi. Panjang bendungan ini sekitar 15 m. Setelah sungai Cikapundung dibendung, airnya dialirkan ke suatu kolam pengendap. Kolam ini berfungsi untuk mengendapkan lumpur2 yang terbawa dari sungai Cikapundung. Di PLTA Dago-Bengkok terdapat saluran tertutup. Saluran ini memiliki fungsi untuk mengalirkan air dari permukaan tanah. Saluran ini memiliki panjang sekitar 2731 m. Selain itu, juga terdapat saluran terbuka yang berfungsi mengalirkan air di atas permukaan tanah. Saluran ini mencapai 4000 m.
Gambar 4.1 Saluran tertutup
27
Gambar 4.2 Saluran tertutup Ada juga suatu kolam yang bernama kolam tando harian. Kolam ini berfungsi menampung air sekaligus mengendapkan lumpur. Pada kolam tando harian ini terdapat saluran spiliway. saluran ini berfungsi untuk membuang sebagian air ketika volume kolam penuh. Air yang ditampung di kolam tando dialirkan ke pipa pesat. Pipa ini diatur memiliki ketinggian tertentu untuk menciptakan suatu energi kinetik. Pipa ini memiliki diameter 1,3 m dan panjangnya pipa pesat utama KTH sampai katup pembagi mencapai 635 m. Katup Pembagi adalah suatu katup yang berfungsi untuk menutup dan membuka aliran air yang berasal dari kolam tando harian dan membagi air ke dalam masing-masing pipa pesat percabangan yang kemudian akan masuk ke turbin.Pada katup pembagi, pipa pesat utama dibagi menjadi tiga buah pipa pesat percabangan yang masing-masing berdiameter 0,7 m. Pipa pesat percabangan bertujuan membagi aliran air ke tiap unit turbin.Jenis katup yang terdapat di PLTA Bengkok-Dago adalah katup putar (rotary valve). Setelah air digunakan memutar turbin, air tersebut masuk ke dalam saluran buang. Lalu air dialirkan ke power house berikutnya yang terdapat di PLTA Dago.Panjang saluran buang PLTA Bengkok menuju PLTA Dago sepanjang 1400 meter. Pemaparan di atas adalah proses pembangkitan tenaga listrik pada PLTA Dago Bengkok,berikut adalah peralatan peralatan atau komponen yang digunakan dalam proses pembangkitannya
28
4.2 Turbin Air Turbin yang digunakan pada PLTA Dago-Bengkok berjenis turbin Francis. Turbin air tersebut terdiri dari : -
Rumah Turbin
-
Sudu tetap (sudu pengarah) atau guide vane
-
Tutup turbin
-
Cincin dudukan sudu pengatur
-
Pelindung tutup turbin
-
Cincin ruas
-
Sudu pengatur
-
Ring perak sudu pengatur
dan berikut spesifikasinya
Tipe
Merk
Tahun
Tegangan
Arus
Daya
pembuatan Francis
Escher
1923
Kecepatan Putar
6300 V
138
15000
750 rpm
Wyss
4.3 Generator Merk
: General Electric Co.NY.USA
Tipe
: Generator Sinkron 3 fasa
Daya
: 1.05 MW
Frekuensi
: 50 Hz
Faktor daya
: 0,7
Putaran
: 750 rpm
Tegangan
: 6300 V
Arus
: 138 A
Tegangan Eksitasi
: 125 V
Arus Eksitasi
: 136 A
29
Gambar 4.3 Plat rating generator Pada PLTA Dago Bengkok terdapat 3 generator dengan kapasitas masing masing 1,05 MW dan terdapat pula 1 generator lagi yang terhubung dan terletak di power house dago yang berkapasitas 0,7 MW. Penyalaan generator sangat bergantung dari air yang masuk. 4.4 Governor Adapun bagian-bagian dari governor yang ada antara lain:
Oil Reservoir (tangki air)
Pompa
Sistem Penyaringan Oli
Accumulator
Sistem Pendingin Oli
Servo Valve dan Selenoid Valve
Servo motor
4.5 Head Pada PLTA Bengkok, head gross yang terdapat pada bendungan setinggi 104 meter. Adapun rincian dari data yang diberikan antara lain:
Elevasi Puncak bendungan
: 930 dpl
Elevasi muka air tertinggi
: 927,00 dpl
Elevasi muka air normal
: 926,93 dpl
Elevasi muka air terendah
: 925,90 dpl
4.6 Debit Dari data yang didapatkan PLTA bengkok, debit air per tahun secara rata-rata terus menurun. Pengamatan debit air terakhir didapatkan pada data berikut:
Debit Pembangkitan PLTA Bengkok
: 3,25 m3/det
Debit Pembangkitan PLTA Dago
: 2,09 m3/det 30
Debit Inflow Tertinggi
: 3,15 m3/det
Debit Inflow Normal
: 3,025 m3/det
Debit Inflow Terendah
: 0,39 m3/det
Debit Banjir Bantar Awi
: --- (tidak pernah di ukur)
Dari data data yanga didapat diatas dapat diketahui beberapa daya yang dihasilkan oleh peralatan tersebut dengan menggunakan rumus /102 dengan P = keluaran turbin (kW) H = net head (m) Q = debit air (m3/s) = massa jenis air (1000 kg/m3) = efisiensi turbin P=9,8HQ dan daya didapat dalam satuan kW
4.7 Data Produksi Harian Berikut adalah data debit harian dari beberapa sampel di PLTA Dago Bengkok Tabel 4.1 Produksi harian sampel bulan Desember Tanggal
Produksi
Ps
kWh
Debit
Debit keluar
masuk
Pemakaian air
1 Desember 2013
26270
384
1,32
1,02
87780
2 Desember 2013
34200
288
1,64
1,30
112726
3 Desember 2013
42180
288
2,031
1,632
141007
4 Desember 2013
32470
288
2,301
1,22
105527
5 Desember 2013
42200
264
2,34
1,60
138,48
6 Desember 2013
49620
264
2,88
1,97
169798
7 Desember 2013
49780
240
293
1,98
171638
8 Desember 2013
850
240
3,03
9 Desember 2013
28650
192
3025
1,64
100452
10 Desember
52550
240
3,025
1,89
163570
52880
288
3,025
2,131
184089
2013 11 Desember
31
2013 12 Desember
50580
288
3,025
1,997
172573
51580
264
3,925
1,98
171408
43560
288
3,025
1,73
142530
48590
264
3,025
1,89
163811
53880
336
3,025
2,15
185706
2013 13 Desember 2013 14 Desember 2013 15 Desember 2013 16 Desember 2013
Tabel 4.2 Produksi harian sampel bulan Agustus Tanggal
Produksi
Ps
Debit masuk Debit keluar Pemakaian
kWh
air
11 Agustus 2013
29930
312
2,59
1,96
160368
12 Agustus 2013
46080
264
2,445
1,714
148160
13 Agustus 2013
44620
264
2,277
1,664
143781
14 Agustus 2013
45740
288
2,253
1,65
142401
15 Agustus 2013
43420
264
2,79
1,62
139630
17 Agustus 2013
45280
288
2,227
1,709
147694
18 Agustus 2013
44520
264
2,277
1,664
148781
19 Agustus 2013
42180
336
2,179
1,565
135246
20 Agustus 2013
35220
336
2,18
1,47
27178
21 Agustus 2013
41800
336
2,725
1,554
134327
22 Agustus 2013
36200
360
2,92
1,31
113812
23 Agustus 2013
35704
334
2,92
1,69
33047
24 Agustus 2013
37460
240
1,87
1,39
170089
16 Agustus 2013
Dari data di atas terlihat bahwa ada perbedaan signifikan pada bulan kemarau dan penghujan dari sisi daya yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan jumlah air yang masuk pun berbeda pada tiap harinya dan apabila pada musim kemarau air yang
32
masuk pun sedikit. Sedikitnya air yang masuk akan mempengaruhi penyalaan generatornya.Berikut adalah data nyala generator pada sampel musim kemarau
Tabel 4.3 Jam kerja harian mesin pada bulan Agustus Mesin I
Mesin II
Mesin III
Mesin IV
Tanggal
24
24
0
24
25 Agustus 2013
24
24
0
24
24 Agustus 2013
24
0
24
24
23 Agustus 2013
24
0
24
24
22 Agustus 2013
24
21
10
24
21 Agustus 2013
0
24
24
24
20 Agustus 2013
14
24
24
24
19 Agustus 2013
0
24
23
24
18 Agustus 2013
0
24
22
24
17 Agustus 2013
0
24
24
24
16 Agustus 2013
0
24
24
24
15 Agustus 2013
15
24
24
24
14 Agustus 2013
24
24
14
24
13 Agustus 2013
24
24
24
24
12 Agustus 2013
24
24
20
24
11 Agustus 2013
rata-rata penyalaan mesin tersebut adalah Mesin I = 14jam 44 menit Mesin II = 20 jam 36 menit Mesin III = 18 jam 44 menit Mesin IV = 24 jam Hal ini berbeda cukup signifikan dengan rataan penyalaan mesin pada 2 minggu pertama bulan Desember yaitu Mesin I = 22 jam 45 menit Mesin II = 22 jam Mesin III = 22jam Mesin IV = 24 jam
33
4.8 Analisis Perbedaan yang cukup signifikan trersebut disebabkan karena pada musim kemarau selain jumlah air yang sedikit,ari tersebut juga digunakan oleh penduduk sekitar untuk keperluan sehari hari. PLTA Dago Bengkok adalah unit pembangkit yang kecil dibandingkan dengan PLTA Saguling, PLTA Suralaya ,PLTA Lontar dan lain lain.PLTA Dago Bengkok terhubung dengan interkoneksi Jawa-Bali,PLTA ini tidak dikejar target harian yang harus dipenuhi.Konsekuensi dari unit pembangkit berkapasitas kecil adalah tiap harinya membangkitkan energy listrik maksimal dari yang bisa dihasilkan dan yang menyesuaikan adalah pembangkit pembangkit berkapasitas besar yang masih terhubung dengan interkoneksi yang sama.Hal ini dimaksudkan agar tidak adanya energy yang sia sia dan terbuang karena belum adanya system penyimpan energy listrik sisa. Walaupun tanpa target harian,namun PLTA Dago Bengkok meiliki target tahunan yaitu sebesar 13500000 kWh. Sejauh ini pemenuhan target tersebut tidak mengalami masalah namun pada beberapa tahun belakangan ini daya tahunan yang dapat dibangkitkan mengalami penurunan.Hal ini dapat menimbulkan tidak tercapainya target tahunan. Ada beberapa solusi untuk permasalahan tersebut 1.
Secara matematis dengan menggunakan rumus P=9,8HQ dengan P = keluaran turbin (kW) H = net head (m) Q = debit air (m3/s) = massa jenis air (1000 kg/m3) = efisiensi turbin maka didapat beberapa solusi yaitu mengganti turbin dengan efisiensi yang lebih tinggi.Efisiensi berbanding lurus dengan daya keluaran sehingga semakin tinggi efisiensi maka akan semakin tinggi pula daya yang dihasilkan
2.
Selain dari sisi turbin, yang bisa digunakan untuk menambah daya yang dihasilkan adalah meningkatkan debit air yang masuk. Hal ini dapat dilakukan dengan menghilangkan atau meminimalisir hal hal yang dapat 34
menurunkan debit air hal itu meliputi -
Polutan atau pencemaran air.Pencemaran air oleh sampah di aliran sungai Cikapundung akan menurunkan jumah debit air yang masuk.Hal ini semakin terlihat belakangan ini,sampah yang menumpuk di sungai Cikapundung dapat membendung sejumlah air dan menurunkan debit.hal yang dapat dilakukan adalah membuat kampanye untuk menggerakkan masyarakat agar aliran sungai tersebut tidak dijadikan tempat pembuangan sampah.Dapat pula dilakukan sosialisai tentang PLTA Dago Bengkok itu sendiri ke masyarakat
-
Penggundulan hutan taman hutan raya menjadi salah satu penyebab lain dari turunnya jumlah debit air. Hal ini dikarenakan adanya pengurangan den=bit air dan pengurangan daerah resapan.Solusi dari hal terbut adalah oenanaman kembali pepohonan Dari solusi solusi yang ditawarkan tersebut akanlebih efisien dan efektif apabila digunakan solusi untuk meningkatkan debit air.Karena penyalaan mesin amat bergantung pada debit air yang masuk dan percuma apabila mesin diganti yang lebih efisien namun air yang masuk jumlahnya tidak bertambah.
35
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 1.
PLTA memiliki beberapa keunggulan yaitu cukup murah dan mudah diinterkoneksikan dengan jaringan
2.
Daya yang dihasilkan oleh PLTA sangat bergantung dari efisiensi mesin dan debit air hal ini terlihat dari perbedaan daya yang dihasilkan saat musim panas dan musim hujan
3.
PLTA Dago Bengkok merupakan unit pembangkit kecil yang terhubung dengan interkoneksi Jawa-Bali dan mempunya target 13500000 kW tiap tahunnya
4.
Target produksi nasional akan terjamin jika sumber energy dapat dijaga
5.2 Saran 1. Pemeliharaan mesin harus dilakukan rutin agar menjaga performa dari mesin tesebut 2. Perlu adanya kerjasama antara pemerintah dan masyarakat dalam menjaga sumber air yang digunakan sebagai sumber energy PLTA Dago Bengkok ini agar produksi tetap berjalan
36
DAFTAR PUSTAKA 1. http://aleut.wordpress.com/2011/01/25/sekilas-tentang-plta-bengkok/ 2. http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/303/jbptunikompp-gdl-tedigustam-151473-bab2.pdf 3. http://hydropowerplantsttpln.blogspot.com/2012/02/pelatihan-dibandung.html 4. Pemerintah Kota Bandung. 2007. Profil Kabupaten/Kota. Bandung: Pemkot Bandung. 5. http://digilib.informatika.lipi.go.id/informatika/mybox/283-anjar_PERANCANGAN_TURBIN_PELTON.pdf 6. http://turbin-pelton.blogspot.com/ 7. http://yefrichan.wordpress.com/2010/05/31/klasifikasi-turbin/ 8. http://antopaendeblog.blogspot.com/2012/02/turbin-francis.html 9. http://www.turbinhidro.com/turbin_propeller
37
LAMPIRAN
38
