STUDI KINERJA GENERATOR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

STUDI KINERJA GENERATOR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR UBRUG SUKABUMI Fitrah Alamsyah1), Didik Notosudjono2), Hasto Soebagia3) ABSTRAK Energi listrik adalah energi yang sangat dibutuhkan pada masa saat ini, perkembangan dalam desain kepembangkitan energi listrik semakin ditingkatkan dari skala pembangkitan kecil hingga skala pembangkitan besar. Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) adalah salah satu sumber energi listrik bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Ubrug Sukabumi dibangun pada tahun 1923 dengan daya terpasang dengan kapasitas masing-masing unit #1 dan Unit #2 sebesar 5,94 MW serta unit #3 sebesar 6,48 MW. dengan total daya sebesar 18,36 MW. Potensi daya yang dapat dibangkitkan dengan kapasitas masing-masing unit #1 dan Unit #2 sebesar 5,000 MW serta unit #3 sebesar 5,045 MW dengan total daya sebesar 15,045 MW lebih kecil dari daya yang terpasang pada PLTA Ubrug dikarenakan debit air yang berkurang. Dari data di lapangan daya hasil pengukuran lebih rendah terhadap beban potensi dan daya terpasang, ada juga daya hasil pengukuran yang sama dengan hasil daya potensi. Hal ini disebabkan mesin yang sudah tua dan hutan dihulu sungai yang berfungsi sebagai sumber resapan air banyak yang dialih fungsikan sebagai pemukiman warga, kawasan industri dan paling utama masalah sampah yang terbawa oleh aliran air sungai Cicatih ikut masuk bersama aliran air di saluran penghantar. Kata kunci: Generator, Kinerja Pembangkit, PLTA. pendukung yang ada, serta beberapa referensi bacaan dari internet yang komprehensif. Sedangkan Analisa, dalam hal ini penelitian

1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Ubrug dibangun pada tahun 1923 dengan daya terpasang 18.36 MW dengan tiga unit generator. Tiga unit generator tersebut digerakan oleh tiga buah turbin air.

1.2. Tujuan Penulisan Menganalisa karakteristik generator di PLTA tersebut, mengkaji beban generator di PLTA tersebut dan menghitung Estimasi potensi daya listrik yang dihasilkan pada PLTA tersebut.

1.3. Metode Penulisan

ditekankan bagaimana menganalisa sistem dengan menggunakan persamaan-persamaan dan data-data yang telah diperoleh dari studi literatur yang ada dengan menerapkan pada studi kasus. 2. LANDASAN TEORI 2.1. Generator Generator AC atau arus bolak-balik (juga disebut generator sinkron/serempak atau alternator) adalah sumber utama dari semua energi listrik yang kita pakai. Mesin tersebut adalah konverter energi terbesar di dunia. Generator adalah mesin yang menggunakan magnet untuk mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Prinsip generator dengan sederhana dikatakan bahwa tegangan diinduksikan pada konduktor apabila konduktor digerakkan pada medan magnet sehingga memotong garis gaya. Generator digerakkan oleh beberapa mesin mekanis (uap, turbin air, mesin bensin atau motor listrik). Generator AC memerlukan energi mekanis untuk operasinya.

Metode penulisan yang dipakai yaitu studi literatur dan Analisa data di lapangan. Studi literatur atau metode kajian pustaka, yaitu dilakukan dengan membaca buku-buku Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik - Universitas Pakuan

1

Berikut adalah cara perhitungan potensi daya di bawah ini:

2.2. Pengertian Daya Dalam sistem tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi listrik yang digunakan usaha. Untuk penggunaan sistem arus Ae tiga fasa, dikenal 3 daya yaitu: - Daya semu (apparent power) Daya semu merupakan hasil perjumlahan secara vektoris antara daya aktif dengan daya reaktif. - Daya aktif (active power) Daya aktif merupakan daya listrik yang terpakai yang dapat diubah menjadi daya termis dan mekanis yang langsung dipakai oleh konsumen yang membutuhkan satuan adalah Watt (W) Kilo Watt (KW) Mega Watt (MW), dan seterusnya. Daya Aktif untuk sistem tiga fasa adalah: = x (W………………... (1) - Daya reaktif (reactive power) Daya reaktif merupakan daya yang diperlukan oleh rangkaian magnetisasi untuk suatu peralatan listrik dan tidak langsung dipakai tetapi hanya untuk magnetisasi saja. Satuannya adalah Volt-ampere-reaktif (var), Kilovolt-ampere-reaktif (kvar), Megavoltampere-reaktif (mvar). 2.3. Prinsip Kerja PLTA Pembangkitan tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga dari tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator.

P = η . g . q . h .............................................. (2) Dimana : P = Kapasitas daya pembangkit (kW) η = Efisiensi peralatan Elektromekanik (0,95) g = Percepatan gravitasi (9,8 m/detik2) q = Debit air (m3/detik) h = Tinggi jatuh (m) 2.3.2. Debit Air Yang dimaksud dengan debit adalah jumlah air yang mengalir melalui suatu penampang sungai tertentu per satuan waktu. Debit dipengaruhi oleh beberapa faktor, misalnya, oleh curah hujan, keadaan geologi, flora, temperatur, dan lain-lain, di sebelah hulu sungai. Debit selalu berubah dari musim ke musim dan dari hari ke hari. Berikut adalah cara perhitungan debit air di bawah ini: Q = V x A ..................................................... (3) Dimana : Q = debit air (m3/detik) V = kecepatan aliran air (m/detik) A = luas penampang sungai (m2) Debit air (Q) merupakan hasil perkalian antara luas penampang (A) saluran/aliran dengan kecepatan (V) aliran air yang dapat dilihat pada persamaan: ........................................................... (4) Keterangan: V = Kecepatan aliran pelampung (m/det) S = jarak dari titik A, ke titik B (m) T = Waktu tempuh pelampung (det) 2.4. Konstruksi Sipil PLTA 2.4.1. Bendungan

Gambar 1. Prinsip Kerja PLTA Run off River (Ir. Djiteng Marsudi; 2005; 88) 2.3.1. Potensi Daya Pengertian potensi disini adalah gambaran besaran kapasitas pembangkit listrik yang mungkin dapat dikembangkan di suatu rencana lokasi tertentu. Sesuai dengan sifat dasar dan proses/mekanisme dari terbangkitkannya energi listrik yang bersumber dari tenaga air, ada 2 (dua) komponen utama yang menjadi dasar dari terjadinya proses pembangkitan tersebut. Dua komponen tersebut adalah: Debit air dan tinggi jatuh air (head).

Bendungan adalah tembok yang dibangun melintasi sebuah sungai. Bendungan dapat dibuat dari tanah, batu, atau beton. Struktur ini menghambat aliran sungai, sehingga menciptakan danau buatan yang dinamakan waduk. 2.4.2. Bangunan Ambil Air (intake) Bangunan ambil air dapat dibuat bersambung dengan atau dekat bendungan, atau terpisah sama sekali, tergantung pada keadaan geografi atau saluran airnya. Pada pokoknya saluran air yang berhubungan dengan bangunan ambil air merupakan terowongan tekanan (pressure

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik - Universitas Pakuan

2

tunnel), dan bangunan pelengkapnya, seperti pintu ambil air, saringan, dan lain-lain, 2.4.3. Saluran Pembawa (water way)

selanjutnya dapat mengetahui jumlah kumulatif dari rata-rata dalam tiap dua puluh empat jam. Berikut adalah gambar kurva beban seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Tempat-tempat pengambilan air ditempatkan pada bagian pemasukan dari saluran-saluran atau terowongan-terowongan atau pipa-pipa melalui mana air disalurkan ke pusat tenaga. Untuk menentukan luas penampang saluran dapat menggunakan persamaan 2.16 berikut ini : A = ( b + m . h ) h............................................ (5) Dimana : A = luas penampang saluran (m2) b = lebar dasar (m) h = tinggi air (m) m = kemiringan talud (nilai m = 1,5)

Gambar 2. Kurva Beban (M. M. Dandekar; 1991; 147) 2.4.7. Saringan sampah

2.4.4. Kolam Pengendap Lumpur Apabila air dialirkan dari bendungan ambil air (intake dam) maka perlu dibangun kolam pengendap lumpur di dekat bendungan tersebut, untuk menghindarkan masuknya tanah atau pasir ke dalam saluran air. Akan tetapi, apabila kolam pengendap tidak dapat dibangun di sekitar bendungan mengingat keadaan geografis atau sebab-sebab lainnya, maka kolam tersebut dapat dibuat sedikit lebih jauh dari bendungan tersebut. 2.4.5. Saluran Atas Sipon (syphon) Sipon adalah bangunan yang membawa air lewat bawah jalan, melalui sungai atau saluran pembuang yang dalam. Antara saluran dan sipon pada pemasukan dan pengeluaran diperlukan pengaliran yang cocok. Agar sipon dapat berfungsi dengan baik maka sipon tidak boleh di masuki oleh udara. Mulut sipon sebaiknya di bawah permukaan air hulu. Kedalaman air di atas sisi atas sipon dari permukaan air, tergantung dari kemirigan dan ukuran sipon. 2.4.6. Kolam Tando Harian Kolam tando harian atau waduk pengimbang berfungsi untuk melayani fluktuasi jangka pendek, pada umumnya dilengkapi dengan semacam penyimpan mikro dalam kolam dekat pembangkit tenaga. Perhitungan mengenai kapasitas kolam untuk bermacam-macam kondisi aliran yang masuk bergaris sejajar dengan perhitungan mengenai penyimpanan air. Jika sudah diketahui kebiasaan aliran yang masuk dari jam ke jam setiap harinya, dapatlah kita menghitung kebutuhan jam rata-rata dan

Untuk mencegah sampah memasuki mulut saluran, dipasanglah pos-pos penyaringan sampah pada saluran pembawa air (water way) ada 2 (dua) cara penyaringan sampah pada saluran, yaitu: a. Menggunakan garpu/garukan sampah (manual) b. Menggunakan automatic trash rake (ATR) 2.4.8. Pipa Pesat (penstock) Pipa tekan yang dipakai untuk mengalirkan air dari tangki atas (head tank) atau langsung dari bangunan ambil air ke turbin air disebut pipa pesat (penstock). Saluran pipa tekan adalah nama umum bagi dasar atau terowongan yang dipakai untuk menempatkan pipa pesat, blok angker (anchor block) dan pelana (saddle), yang akan menahan pipa pesat tersebut. Untuk menentukan luas penampang pipa pesat dapat digunakan persamaan: An =

............................................... (6)

Dimana : An = Luas penampang pipa pesat (m2) D = Diameter pipa (m)  Untuk menentukan Kecepatan dalam aliran pipa pesat dapat digunakan persamaan berikut: V= ...................................................... (7) Dimana : V = Kecepatan dalam aliran (m/det) Q = Debit aliran (m3/det) D = Diameter pipa pesat (m)


3

 Losses (kehilangan inggi tekan) pada saluran penstok akibat saringan (trashrack) dapat digunakan persamaan berikut: hs = kt (

)4/3 Sin

.............................. (8)

hs = kehilangan tinggi tekan akibat saringan (m) kt = koefisien kehilangan energi karena bentuk kisi (0,5 untuk bentuk persegi/ tegak, 0,05 untuk bentuk yang dibulatkan) tk = tebal kisi (m) bk = jarak kisi (m) = sudut pemasangan v = kecepatan aliran (m/s) g = gravitasi (9,8 m/s2)  Losses (kehilangan tinggi tekan) pada saluran penstok akibat pemasukan dapat digunakan persamaan berikut: hp = K x

................................................. (9)

Dimana : hp = Kehilangan tinggi tekan akibat pemasukan (m) K = Koefisien kecepatan (0,95)  Losses (kehilangan tinggi tekan) pada saluran penstok akibat belokan dapat digunakan persamaan berikut: hb = Kb x

........................................... (10)

Dimana : hb= Kehilangan tinggi tekan akibat belokan (m) Kb=Koefisien belokan (0,67 dengan belokan 50o) 2.4.9. Bangunan sentral (power house) Bangunan sentral (power house) adalah nama umum bagi fasilitas yang berisikan turbin air, generator dan mesin-mesin pembantu lainnya. Ada berbagai macam bangunan sentral menurut bagiannya yang terletak di atas tanah dan menurut bentuk pondasi turbin air dan generator. Pada umumnya apabila bangunan sentral direncanakan pemilihan lokasi dan bentuk bangunan atas tanahnya (super structure) penting sekali. 2.5. Penggerak Mula (Prime Mover) Turbin Turbin-turbin hidraulik, berhubungan erat dengan generator, fungsi utamanya adalah mengubah energi air menjadi tenaga listrik. Air mengalir melalui turbin, memberi tenaga pada penggerak (runner) dari turbin dan membuatnya

berputar. Corong dari penggerak berhubungan langsung dengan generator, asalkan tenaga mekanik yang penting tersalur pada generator. Jadi, turbin-turbin menempati posisi kunci dalam bidang teknik hidroelectric (hidrolistrik) dan membentuk suatu bagian besar dari seluruh pembangkitan.

Gambar 3. Diagram Aplikasi Berbagai Jenis Turbin (https://yokealjauza.wordpress.com/2014/02/2 8/water-turbine) 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Kecepatan Aliran Air Pengukuran kecepatan aliran air, dilakukan sebanyak 3 kali pengukuran pada masing-masing titik, dengan jarak pengukuran 10 meter sehingga diperoleh kecepatan aliran air saluran penghantar (V) dari hasil pengukuran dapat dihitung dengan persamaan (2.13), misalnya pada saluran penghantar di titik A dengan 3 kali percobaan, contoh pada percobaan 1 dengan jarak (S) sepanjang 10 meter dengan waktu (T) 14,56 detik maka: V1 = = 0,686 m/det Jadi waktu kecepatan air dititik A pada percobaan 1 adalah 0,686 m/det, dengan cara yang sama dapat dihitung kecepatan air dititik A pada percobaan 2 dan percobaan 3 sebagai berikut: V2 =

= 0,678 m/det

V3 =

= 0,682 m/det

Jadi waktu kecepatan air di titik A pada percobaan 2 dan 3 adalah 0,678 m/det dan 0,682 m/det. Dengan cara yang sama dapat dihitung kecepatan aliran pada titik B dan titik C yang dapat dilihat pada tabel 4.1 hasil perhitungan kecepatan air berikut:


4

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Kecepatan Aliran Air pada Saluran Terbuka

Percobaan 1 2 3

Jarak (m) 10 10 10

Kecepatan aliran (m/detik) Titik Titik Titik A B C 0,686 0,683 0,680 0,678 0,666 0,672 0,682 0,674 0,691

Kecepatan rata-rata disetiap titik dapat dihitung sebagai berikut: VrA

Untuk luas penampang penstock dapat dihitung dengan persamaan berikut. Diameter penstock) (D) memiliki ukuran 1,7 m untuk unit #1 dan unit #2, yang dapat dilihat pada data teknis penstock. Maka dari itu, dilakukan perhitungan dengan persamaan (2.17) sebagai berikut: An

= =

= 2,268 m2

Jadi luas penampang penstock dengan diameter penstock 1,7 m adalah 2,268 m2 Untuk kecepatan air dalam aliran penstock dengan debit (Q) 7,905 m3/det dan diameter penstock 1,7 m dapat dihitung dengan persamaan (2.18) sebagai berikut:

= = 0,674 m/det

VrC

3.4. Tinggi Jatuh Air Efektif

= = 0,682 m/det

VrB

digunakan adalah 10,25 m3/det, sehingga terlihat adanya penyusutan debit air, hal ini disebabkan hulu sungai banyak beralih fungsi.

=

V

= 0,681 m/det kecepatan rata-rata aliran air di saluran penghantar dapat dihitung sebagai berikut :

= = =

Vrtotal

=

= 0,678 m/det Jadi kecepatan rata-rata aliran air di saluran penghantar adalah 0,678 m/det. 3.2. Analisa Penampang Aliran Air Luas penampang aliran air saluran penghantar dengan lebar dasar (b) 2 meter, tinggi air (h) 2,2 meter dan kemiringan (m) 1,5 dapat dihitung dengan persamaan 2.5 berikut : A = (b+m.h)h = ( 2 + 1,5 . 2,2 ) 2,2 = 11,66 m2 Jadi dari hasil analisa tersebut didapat luas aliran air disaluran penghantar sebesar 11,66 m2, dengan kedalaman air 2,2 meter. 3.3. Analisa Debit Air Saluran Penghantar Setelah didapatkan luas penampang pada saluran air (A) yaitu 11,66 m2 dan kecepatan rata-rata aliran air saluran penghantar (V) yaitu 0,678 m/det maka debit air saluran penghantar (Q) dapat dihitung dengan persamaan (2.14) berikut: Q = V x A (m3/det) = 0,678 x 11,66 = 7,905 m3/det Jadi dari hasil analisa tersebut didapat debit air saluran penghantar sebesar 7,905 m3/det. Berdasarkan data diperoleh bahwa debit yang

= 3,485 m/det. Jadi kecepatan air dalam ailiran penstock adalah 3,485 m/det. Untuk losses (kehilangan energi) pada saluran penstock akibat saringan (trashrack) dengan koefisien kehilangan energi karena bentuk kisi sebesar 0,5, tebal kisi 0,01 m, jarak antar kisi 0,028 m, sudut pemasangan 45o dapat dihitung dengan persamaan (2.19) sebagai berikut: ht

= kt = 0,5

Sin Sin 45

= 0,5 x 0,253 x 0,7 x 0,619 = 0,0548 m Jadi losses (kehilangan energi) pada saluran penstock akibat saringan (trashrack) adalah 0,0548 m. Losses (kehilangan tinggi tekan) pada saluran penstock akibat pemasukan pada pipa dengan koefisien kecepatan 0,95 dapat dihitung dengan persamaan (2.20) sebagai berikut: hp =Kx = 0,95 x = 0,95 x 0,619 = 0,5880 m Jadi losses (kehilangan energi) pada saluran penstock akibat pemasukan pada pipa adalah 0,588 m.


5

Losses (kehilangan tinggi tekan) pada saluran penstock akibat belokan dengan koefisien belokan 0,67 dapat dihitung dengan persamaan (2.21) sebagai berikut: hb

= Kb x

= 5.000.265,656 Watt = 5.000,265 kW = 5,000 MW Jadi potensi daya yang dibangkitkan oleh turbin generator unit #2 sebesar 5,00 MW.

= 0,67 x

3.7. Potensi Daya Unit #3

= 0,67 x 0,619 = 0,4147 m Jadi losses (kehilangan energi) pada saluran penstock akibat belokan pada pipa adalah 0,4147 m. Kehilangan tinggi tekan total dapat dihitung sebagai berikut: htotal = 0,0548 + 0,5880 + 0,4147 = 1,0575 m Jadi tinggi jatuh efektif yang tersedia dengan tinggi total 69 m adalah: Heff = 69 – 1,0575 = 67,9425 m sedangkan unit #3 memiliki ukuran 1,8 m yang dapat dilihat pada data teknis penstock. Kehilangan tinggi tekan total dapat dihitung sebagai berikut: htotal = 0,0435 + 0,4674 + 0,3296 = 0,8405 m Jadi tinggi jatuh efektif yang tersedia dengan tinggi total 69,4 m adalah: Heff = 69,4 – 0,8405 = 68,5595 m 3.5. Potensi Daya Unit #1 Dengan memasukan nilai efisiensi turbin bersama generator sebesar 0,95 maka potensi daya output unit #1 adalah: Pt = 9,8 m/detik2 x 7,905 m3/detik x 67,9425 m x 0,95 x 1000 kg/m3 = 5.000.265,656 kg m2/detik3 = 5.000.265,656 Joule/detik = 5.000.265,656 Watt = 5.000,265 kW = 5,000 MW Jadi potensi daya yang dibangkitkan oleh turbin generator unit #1 sebesar 5,000 MW.

3.6. Potensi Daya Unit #2 Dengan memasukan nilai efisiensi turbin bersama generator sebesar 0,95 maka potensi daya output unit #2 adalah: Pt = 9,8 m/detik2 x 7,905 m3/detik x 67,9425 m x 0,95 x 1000 kg/m3 = 5.000.265,656 kg m2/detik3 = 5.000.265,656 Joule/detik

Dengan memasukan nilai efisiensi turbin bersama generator sebesar 0,95 maka potensi daya output unit #3 adalah: Pt = 9,8 m/detik2 x 7,905 m3/detik x 68,5595 m x 0,95 x 1000 kg/m3 = 5.045.674,11 kg m2/detik3 = 5.045.674,11 Joule/detik = 5.045.674,11 Watt = 5.045,674 kW = 5,045 MW Jadi potensi daya yang dibangkitkan oleh turbin generator unit #3 sebesar 5,045 MW. Total potensi daya yang dibangkitkan di PLTA Ubrug adalah sebagai berikut: Ptotal = unit #1 + unit #2 + unit #3 = 5,000 + 5,000 + 5,045 = 15,045 MW Jadi total potensi daya yang dapat dibangkitkan di PLTA Ubrug sebesar 15,045 MW. 3.8. Analisa Daya Terpasang Secara teoritis output daya terpasang yang dibangkitkan oleh PLTA Ubrug dapat dihitung dengan persamaan (2.7) dengan melihat nameplate atau data teknis yang ada pada masing-masing generator dan turbin yang ada pada PLTA Ubrug. maka output daya terpasang adalah sebagai berikut: 3.8.1. Daya Terpasang Unit #1 Dengan memasukan data yang diperoleh dari nameplate atau data teknis turbin dan generator unit #1 maka daya terpasang adalah sebagai berikut: P#1 = x 6.300 V x 605 A x 0,9 = 5.941 kW = 5,94 MW Jadi output daya yang terpasang oleh generator sebesar 5,94 MW. 3.8.2. Daya Terpasang Unit #2 Dengan memasukan data yang diperoleh dari nameplate atau data teknis turbin dan generator unit #2 maka daya terpasang adalah sebagai berikut:


6

P#2

= x 6.300 V x 605 A x 0,9 = 5.941 kW = 5,94 MW Jadi output daya yang terpasang oleh generator sebesar 5,94 MW. 3.8.3 Daya Terpasang Unit #3 Dengan memasukan data yang diperoleh dari nameplate atau data teknis turbin dan generator unit #3 maka daya terpasang adalah sebagai berikut: P#3 = x 6.300 V x 660 A x 0,9 = 6.481 kW = 6,48 MW Jadi output daya yang terpasang oleh generator sebesar 6,48 MW Total daya terpasang di PLTA Ubrug adalah sebagai berikut: Ptotal = unit #1 + unit #2 + unit #3 = 5,94 + 5,94 + 6,48 = 18,36 MW Jadi total output daya yang terpasang di PLTA Ubrug sebesar 18,36 MW. 3.9. Karakteristik Beban Pada analisa sebelumnya telah diketahui bahwa debit air saluran penghantar sebesar 7,905 m 3/s hanya mampu membangkitkan potensi daya dengan kinerja sebesar 15,045 MW. Berdasarkan data diperoleh bahwa debit yang digunakan adalah 10,25 m3/s mampu membangkitkan daya dengan kinerja sebesar 18,36 MW, sehingga terlihat adanya penyusutan debit air. Hal ini disebabkan oleh hutan dihulu sungai yang berfungsi sebagai sumber resapan air banyak yang dialih fungsikan sebagai pemukiman warga, kawasan industri dan paling utama masalah sampah yang terbawa oleh aliran air sungai Cicatih ikut masuk bersama aliran air di saluran penghantar yang merupakan kendala Operasi Unit Pembangkit PLTA Ubrug. Akibat dari penyusutan debit air, PLTA Ubrug Sukabumi mengalami penurunan kinerja karena debit air yang digunakan untuk menggerakkan turbin air berkurang, akibatnya daya yang dihasilkan PLTA Ubrug Sukabumi juga berkurang. Berdasarkan data yang diambil pada tanggal 03 Nopember 2016 beban puncak terjadi pada jam 11.00 - 15.00 WIB sebesar 9,5 MW. Hal ini dikarenakan terjadinya peningkatan debit air pada jam tersebut, dengan dioperasikan nya 2 (dua) unit generator, dan beban terendah pada jam 22.00 - 24.00 WIB. Berikut adalah gambar grafik karakteristik beban harian seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 4.Grafik Karakteristik Beban Harian Berdasarkan data yang diambil dari hari senin, 14 Nopember 2016 sampai dengan hari minggu, 20 Nopember 2016, beban terendah terjadi hari selasa sebesar 152,5 MW. Hal ini disebabkan oleh tidak beroperasinya unit #1 dan Unit #2 berhenti beroperasi pada jam 12.00 – 24.00 WIB, dengan dioperasikan nya 1 (satu) unit generator, maka beban menjadi rendah, sedangkan beban tertinggi terjadi pada hari senin sebesar 229,5 MW. Hal ini disebabkan oleh debit air yang mencukupi dan beroperasinya unit #2 dan Unit #3. Berikut adalah gambar grafik karakteristik beban mingguan seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 5. Grafik Karakteristik Beban Mingguan Berdasarkan data yang diambil dari hari selasa, 01 Nopember 2016 sampai dengan hari rabu, 30 Nopember 2016, beban terendah terjadi kamis 01 Nopember 2016 sebesar 77,5 MW. Hal ini disebabkan oleh tidak beroperasinya unit #1 dan Unit #3, dengan dioperasikan nya 1 (satu) unit generator, maka beban menjadi rendah, sedangkan beban tertinggi terjadi pada hari senin, 14 Nopember 2016 sebesar 229,5 MW. Hal ini disebabkan oleh debit air yang mencukupi dan beroperasinya unit #2 dan Unit #3. Berikut adalah gambar grafik karakteristik beban bulanan seperti terlihat pada gambar di bawah ini:


7

Gambar 6. Grafik Karakteristik Beban Bulanan 3.10. Studi Kinerja PLTA Ubrug Dalam analisa untuk perhitungan kinerja PLTA Ubrug, dilakukan perbandingan antara daya potensi yang dapat dibangkitkan, hasil pengukuran kinerja turbin generator dan daya yang terpasang pada unit pembangkit seperti yang dimuat pada tabel perbandingan beban. Berikut adalah perbandingan beban masingmasing unit pembangkit.

KTH (Kolam Tandon Harian) dirasa cukup untuk menaikkan daya yang dihasilkan turbin generator, keadaan daya sebesar 4 MW bertahan sampai jam 06.00 WIB. Pada jam 07.00 WIB daya meningkat menjadi 4,5 MW, dikarenakan tinggi muka air di KTH dirasa cukup untuk menaikkan daya yang dihasilkan turbin generator, keadaan daya sebesar 4,5 MW bertahan sampai jam 10.00 WIB. Pada jam 11.00 WIB daya menurun kembali menjadi 4 MW karena tinggi muka air di KTH yang mengalami pengurangan. Kondisi tersebut bertahan sampai dengan jam 24.00 WIB. Berdasarkan gambar 4.4 grafik perbandingan beban harian unit #1 di PLTA Ubrug Sukabumi kinerja turbin generator kurang maksimal karena ada potensi yang kurang dimanfaatkan. Berikut adalah gambar grafik perbandingan beban bulanan Unit #1 seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

3.10.1. Perbandingan Kinerja Unit #1 Berdasarkan data tabel perbandingan beban dilakukan perbandingan kinerja antara daya terpasang, daya pengukuran dan daya potensi. Daya hasil pengukuran lebih rendah dibandingkan dengan daya potensi dan daya terpasang. Hal ini disebabkan oleh debit air yang kurang dan kondisi mesin unit #1 yang hanya digunakan sebagai cadangan.Berikut adalah gambar grafik perbandingan beban harian Unit #1 seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 7. Grafik Perbandingan Beban Harian Unit #1 Berdasarkan gambar grafik perbandingan beban harian unit #1 di PLTA Ubrug Sukabumi yang diambil pada 19 Desember 2016, hanya unit #1 yang beroperasi, sedangkan unit #2 dan unit #3 tidak beroperasi. Kondisi daya pada jam 00.00 WIB sebesar 4 MW. karena tinggi muka air di

Gambar 8. Grafik Perbandingan Beban Bulanan Unit #1 Berdasarkan gambar 4.5 grafik perbandingan beban bulanan unit #1 di PLTA Ubrug Sukabumi yang diambil pada bulan Desember 2016, unit #1 hanya beroperasi pada tanggal 18 Desember 2016 sampai dengan tanggal 22 Desember 2016. Beban tertinggi terjadi pada tanggal 21 Desember 2016 sebesar 101,5 MW dan beban terendah terjadi pada tanggal 18 Desember 2016 sebesar 53 MW. Berdasarkan gambar 4.5 grafik perbandingan beban bulanan unit #1 kinerja turbin generator unit #1 kurang maksimal karena ada potensi yang kurang dimanfaatkan dan kinerja turbin generator unit #1 hanya bekerja sebagai unit cadangan. 3.10.2. Perbandingan Kinerja Unit #2 Berdasarkan data tabel perbandingan beban diambil pada hari rabu, 23 Nopember 2016, daya hasil pengukuran fluktuatif terhadap daya potensi dan daya terpasang. Hal ini disebabkan oleh debit air yang dipengaruhi oleh cuaca dan


8

kondisi mesin yang sudah tua sehingga mengurangi kinerja dari unit itu sendiri. Berikut adalah gambar perbandingan beban harian Unit #2 seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 10. Grafik Perbandingan Beban Bulanan Unit #2 Gambar 9. Grafik Perbandingan Beban Harian Unit #2 Berdasarkan gambar grafik perbandingan beban harian unit #2 di PLTA Ubrug Sukabumi yang diambil pada 23 Nopember 2016. Kondisi daya pada jam 00.00 WIB sebesar 2,5 MW. karena tinggi muka air di KTH (Kolam Tandon Harian) terjadi penurunan. Pada jam 07.00 WIB daya beban meningkat menjadi 4,5 MW, dikarenakan tinggi muka air di KTH dirasa cukup untuk menaikkan daya yang dihasilkan turbin generator, keadaan daya sebesar 4,5 MW bertahan sampai jam 07.00 WIB. Pada jam 08.00 WIB daya menurun menjadi 3 MW karena tinggi muka air di KTH yang mengalami pengurangan. Kondisi tersebut bertahan sampai dengan jam 10.00 WIB. Pada jam 11.00 WIB daya menurun kembali menjadi 2,5 MW karena tinggi muka air di KTH yang mengalami pengurangan. Kondisi tersebut bertahan sampai dengan jam 13.00 WIB. Pada jam 14.00 WIB daya menurun kembali menjadi 2,5 MW karena tinggi muka air di KTH yang mengalami pengurangan. Kondisi tersebut bertahan sampai dengan jam 19.00 WIB. Pada jam 20.00 WIB daya meningkat menjadi 5 MW, dikarenakan tinggi muka air di KTH dirasa cukup untuk menaikkan daya yang dihasilkan turbin generator, keadaan daya sebesar 5 MW bertahan sampai jam 24.00 WIB. Berikut adalah gambar grafik perbandingan beban bulanan Unit #2 seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Berdasarkan gambar grafik perbandingan beban bulanan unit #2 di PLTA Ubrug Sukabumi yang diambil pada bulan Nopember 2016, unit #2 beroperasi 1 (satu) bulan penuh. Daya tertinggi terjadi pada tanggal 09 Nopember 2016 sebesar 123 MW dan daya terendah terjadi pada tanggal 16 Nopember 2016 sebesar 42,5 MW. Berdasarkan gambar 4.7 grafik perbandingan beban bulanan unit #2 kinerja turbin generator unit #2 kurang maksimal karena ada potensi yang kurang dimanfaatkan tetapi pada tanggal 09 Nopember 2016 daya pengukuran sama dengan daya potensi. 3.10.3. Perbandingan Kinerja Unit #3 Berdasarkan data perbandingan beban diambil pada hari rabu, 15 Desember 2016, daya hasil pengukuran lebih rendah terhadap daya potensi dan daya terpasang. Hal ini disebabkan oleh debit air yang dipengaruhi oleh cuaca dan kondisi mesin yang sudah tua sehingga mengurangi kinerja dari unit itu sendiri. Berikut adalah gambar perbandingan beban harian Unit #3 seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 11. Grafik Perbandingan Beban Harian Unit #3


9

Berdasarkan gambar grafik perbandingan beban harian unit #2 di PLTA Ubrug Sukabumi yang diambil pada 23 Nopember 2016. Kondisi daya pada jam 00.00 WIB sebesar 3 MW, keadaan daya sebesar 3 MW bertahan sampai jam 06.00 WIB. Pada jam 07.00 WIB daya menurun menjadi 2,5 MW karena tinggi muka air di KTH yang mengalami pengurangan. Kondisi tersebut bertahan sampai dengan jam 10.00 WIB. Pada jam 11.00 WIB daya meningkat menjadi 3 MW, dikarenakan tinggi muka air di KTH dirasa cukup untuk menaikkan daya yang dihasilkan turbin generator, keadaan daya sebesar 3 MW bertahan sampai jam 18.00 WIB. Pada jam 19.00 WIB daya meningkat menjadi 4 MW, dikarenakan tinggi muka air di KTH dirasa cukup untuk menaikkan daya yang dihasilkan turbin generator, keadaan daya sebesar 4 MW bertahan sampai jam 24.00 WIB. Berikut adalah gambar grafik perbandingan beban bulanan Unit #3 seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 12. Grafik Perbandingan Beban Bulanan Unit #3 Berdasarkan gambar grafik perbandingan beban bulanan unit #3 di PLTA Ubrug Sukabumi yang diambil pada bulan Nopember 2016, unit #3 beroperasi 1 (satu) bulan dan pada tanggal 9 Nopember 2016 unit #3 tidak beroperasi. Daya tertinggi terjadi pada tanggal 28 Nopember 2016 sebesar 124,5 MW dan daya terendah terjadi pada tanggal 10 Nopember 2016 sebesar 6,5 MW. Berdasarkan gambar 4.9 grafik perbandingan beban bulanan unit #2 kinerja turbin generator unit #2 kurang maksimal karena ada potensi yang kurang dimanfaatkan tetapi pada tanggal 28 Nopember 2016 daya pengukuran sama daya potensi.

4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil studi kinerja generator Pembangkit Listrik Tenaga Air Ubrug Sukabum, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:  Berdasarkan data di lapangan daya terpasang dengan kapasitas masingmasing unit #1 dan Unit #2 sebesar 5,94 MW serta unit #3 sebesar 6,48 MW. dengan total daya sebesar 18,36 MW Tetapi hanya 2 (dua) unit yang dioperasikan secara terpisah karena keterbasan air.  Dari hasil perhitungan potensi daya, daya yang dapat dibangkitkan dengan kapasitas masing-masing unit #1 dan Unit #2 sebesar 5,000 MW serta unit #3 sebesar 5,045 MW dengan total daya sebesar 15,045 MW lebih kecil dari daya yang terpasang pada PLTA yang digunakan yaitu sebesar 18,36 MW, karena debit air yang berkurang.  Secara analisa debit air yang ada di sungai Cicatih hanya cukup menggerakkan 2 (dua) unit pembangkit yang ada di PLTA Ubrug.  Dari hasil analisa kinerja, daya hasil pengukuran lebih rendah terhadap beban potensi dan daya terpasang, ada juga daya hasil pengukuran yang sama dengan hasil daya potensi. Hal ini disebabkan mesin yang sudah tua dan hutan di hulu sungai yang berfungsi sebagai sumber resapan air banyak yang dialihfungsikan sebagai pemukiman warga, kawasan industri dan paling utama masalah sampah yang terbawa oleh aliran air sungai Cicatih ikut masuk bersama aliran air di saluran penghantar. 5. DAFTAR PUSTAKA Akbar. 2012. tajilapak.wordpress.com. Turbin. Diakses kembali pada tanggal 09 Desember 2016. Alfatih,

Moery. 2009. fadhilsttpln07.blogdetik.com. Penggunaan Turbin Cross-Flow Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro. Diakses kembali pada tanggal 09 Desember 2016

Almahali, Jalaludin. 2009. Evaluasi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Ubrug Sukabumi. Bogor: Universitas Pakuan.


10

Arismunandar, Artono Kuwahara Susumu. 2004. Teknik Tenaga Listrik Jilid I. Pembangkitan Dengan Tenaga Air. Jakarta: PT Pradnya Paramita. Arismunandar, Wiranto. 1977. Penggerak Mula, Turbin. Bandung: Insitut Teknologi Bandung. Dandekar, M.M. dan Sharma. K.N. 1991. Pembangkit Listrik Tenaga Air. Jakarta: Universitas Indonesia.

Sedya Sebayang. 2002. Evaluasi Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro. Bandung. Sidharta, S.K. 1997. Irigasi Dan Bangunan Air. Jakarta: Gunadarma. Suyitno M. 2014. Pembangkit Energi Listrik. Jakarta: PT Rineka Cipta. Wijaya, Mochtar. 2001. Dasar Dasar Mesin Listrik. Jakarta: Djambatan. RIWAYAT HIDUP

Hasbi, 2014. yokealjauza.wordpress.com Mesin Konversi Energi Water Turbine. Diakses kembali pada tanggal 09 Desember 2016. Ismanto, Ardi. 2012. konservasibidang1ntt.blogspot.co.id Pengukuran Debit Air Secara Sederhana. Diakses kembali pada tanggal 09 Desember 2016. Jonsen.

1. Fitrah Alamsyah, S.T, Alumni Tahun 2017 Program Studi Elektro – Fakultas Teknik – Universitas Pakuan Bogor. 2. Prof. Dr. Rer. Pol. Ir. H. Didik Notosudjono, M.Sc, Guru Besar dan Staf Dosen Program Studi Elektro - Fakultas Teknik – Universitas Pakuan Bogor . 3. Dr. Ir. Hasto Soebagia, M.Eng. Staf Dosen Program Studi Elektro - Fakultas Teknik – Universitas Pakuan Bogor.

2006. Pemodelan Hidrograf Menggunakan Pendekatan Geomorfologi (Studi Kasus Sub Daerah Aliran Sungai Cicatih). Bogor: Institut Pertanian Bogor (IPB).

Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta: Erlangga. Permatasari, R. 2008. eprints.undip.ac.id Pembangkit Listrik Tenaga Air. Diakses kembali pada tanggal 23 Oktober 2016 Petruzella, Frank D. 2002. Elektronik Industri. Yogyakarta: Andi. Pramana, Kurniawan. 2011. kurniawanpramana.wordpress.com. Generator Sinkron. (Diakses kembali pada tanggal 15 Oktober 2016) Profil Pembangkit Lisrrik Tenaga Air (PLTA) Ubrug Sukabumi. Indonesia Power. Sukabumi. Putro,

Yogi Suryo Setyo, 2016. Studi Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Di Sungai Atei desa Tumbang Atei Kecamatan Sanamang Mantikai Kabupaten Katingan Provinsi Kalimantan Tengah. Malang: Universitas Brawijaya.


11

STUDI KINERJA GENERATOR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

Recommend Documents