Perencana PLTMH

download Perencana PLTMH

of 14

  • date post

    08-Nov-2015
  • Category

    Documents

  • view

    34
  • download

    4

Embed Size (px)

Transcript of Perencana PLTMH

RENCANA PENINGKATAN KAPASITAS DAYA LISTRIK DARI 20 kVA MENJADI 60 kVA PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI DESA PADASUKA KABUPATEN CIANJUR-JAWABARATM. Hariansyah, Ir., M.TPLTMH di desa Padasuka, telah dibangun pada tahun 1982, dengan kapasitas daya sebesar 25 kVA. Pada mulanya digunakan untuk mensuplai daya listrik perkebunan teh, dan penduduk setempat. Bertambahnya beban listrik membuat kapasitas daya listrik yang ada sudah tidak mampu lagi mensuplay beban, sehingga direncanakan untuk menambah kapasitas daya listrik. Sehingga perlu dilakukan studi analisis lebih lanjut. Tujuan yang ingin di capai adalah meningkatkan daya listrik terpasang dari 25 kVA, menjadi 60 kVA, sesuai kemampuan daya teoritis PLTMH, debit air tersedia, saluran penghantar air, menghasilkan data beban listrik tersambung, sehingga dapat direncanakan kapasitas turbin dan generator, serta type jaringan listrik, dan menghasilkan tegangan listrik yang konstan antara -5% s.d + 10 % dari tegangan listrik efektif sesuai Peraturan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2000). Metodologi yang dilakukan adalah melakukan pengukuran ulang debit air ( Q), diamater pipa pesat (d), tinggi jatuh air ( H), mendata jumlah beban terpasang, hingga dapat menentukan turbin dan generator. Hasil yang diperoleh debit air (Q) di sungai mencapai 3,9 m3/dt, , serta tinggi jatuh air 12 m, sehingga daya teoritis PLTMH yang dapat dibangkitkan sebesar 450 kW. Sementara debit air yang digunakan sebesar 0,9 m3/dt, dengan ketinggian jatuh air 12 meter, efisiensi turbin 0,88 dan efisiensi generator 0,9, maka daya yang diperoleh sebesar 105 kW. Berdasarkan hasil survai pendataan beban listrik jumlah daya terpasang direncanakan sebesar 50,325 kW, sehingga dapat dipilih type turbin Francis dan generator sinkron kapasitas 60 kW atau 75 kVA.1. PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang MasalahPLTMH mulai dibangun pada tahun 1982 di desa Padasuka, Kecamatan Pegalaran Kabupaten Cianjur Jawa Barat. Pada mulanya digunakan untuk keperluan perkebunan Teh. Tenaga penggerak berupa kincir air over shoot untuk menggerakan dynamo listrik. Unjuk kerja PLTMH sangat buruk, efisiensi daya listrik hanya 40 %, tidak aman dan mudah rusak. Daya listrik yang dibangkitkan 20 kVA pada sistem tegangan listrik 380/220 volt. (Yayasan Mandiri, 2007).Beberapa upaya yang telah dilakukan adalah memodifikasi instalasi PLTMH, mulai perbaikan bendungan, konstruksi kincir air menggunakan plat baja, tetapi masih banyak masalah karena berat dan tidak balance menyebabkan bantalan poros mudah rusak, selain dari itu putaran kincir air sangat rendah ( 512 rpm), membutuhkan sistem transmisi daya yang komplek, dan hasilnya tidak memuaskan, frekuensi listrik tidak stabil dan merusak peralatan elektronik. Sementara beban listrik setiap tahunya terus bertambah dari tahun 2002, 20 kVA dan pada tahun 2006 menjadi 45 kVA (Yayasan Mandiri, 2007).Tujuan yang ingin dicapai adalah, meningkatkan daya listrik terpasang dari 25 kVA, menjadi 60 kVA, sesuai kemampuan daya teoritis PLTMH, debit air tersedia, saluran penghantar air, menghasilkan data beban listrik tersambung, sehingga dapat direncanakan kapasitas turbin dan generator, serta type jaringan listrik, dan menghasilkan tegangan listrik yang konstan antara -5% s.d + 10 % dari tegangan listrik efektif sesuai Peraturan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2000).1.TINJAUAN PUSTAKA Pengertian PLTMH adalah pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air sebagai media utama untuk penggerak turbin dan generator. Tenaga mikro hidro, dengan skala daya yang dapat dibangkitkan 5 kilo watt hingga 50 kilo watt. Pada PLTMH proses perubahan energy kinetic berupa (kecepatan dan tekanan air), yang digunakan untuk menggerakan turbin air dan generator listrik hingga menghasilkan energi listrik(NOTOSUDJONO, D. 2002). 2.1Prinsip kerja PLTMHSecara teknis, mikrohidro mempunyai tiga komponen utama yaitu air sumber energi, turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dengan ketinggian tertentu melalui pipa pesat menuju rumah instalasi (powerhouse). Di rumah instalasi, air tersebut akan menumbuk turbin sehingga akan menghasilkan energi mekanik berupa berputarnya poros turbin. Putaran poros turbin ini akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik. Secara skematis ditunjukkan pada gambar 2.1. berikut ini :

Gambar 2.1 Skema PLTMHCara kerja PLTMH sebagai berikut:a. Aliran sungai dibendung agar mendapatkan debit air ( Q) dan tinggi jatuh air (H), kemudian air yang dihasilkan disalurkan melalui saluran penghantar air menuju kolam penenang,b. Kolam penenang dihubungkan dengan pipa pesat, dan pada bagian paling bawah di pasang turbin air.c. Turbin air akan berputar setelah mendapat tekanan air ( P ), dan perputaran turbin dimanfaatkan untuk memutar generator,d. Setelah mendapat putaran yang constan maka generator akan menghasilkan tegangan listrik, yang dikirim kekonsumen melalui saluran kabel distribusi ( JTM atau JTR).2.2 Pendekatan Analisis Pendekatan analisis yang digunakan umumnya bersifat parametrik ZUHAL, 1981). Secara teoritis daya yang dapat dibangkitkan oleh PLTMH dilakukan dengan pendekatan :

Dimana : : Masa jenis air (kg/m3) Q : Debita air dalam (m3/dt) H : Tinggi jatuh air dalam (m)Daya teoritis PLTMH tersebut di atas, akan berkurang setelah melalui turbin dan generator, yang diformulasikan sebagai berikut :

Dimana : eff T : Efisiensi Turbin antara ( 0,8 s/d 0,95) eff G : Efisiensi Generador ( 0,8 s/d 0,95)

Perkiraan beban tersambung ( SUBROTO, I . 2002).

Dimana : n = banyaknya pelanggan P = Daya listrik pada tiap pelanggan ( Watt)

Kecepatan medan putar di dalam generator sinkron dinyatakan oleh persamaan :(THERAJA, BL. 2001).

Dimana :ns = Kecepatan medan putar (rpm)f = Frekuensi (Hz)p = Jumlah kutub motor induksiKecepatan putar rotor tidak sama dengan kecepatan medan putar, perbedaan tersebut dinyatakan dengan slip :

Dimana :s = slipns = kecepatan medan putar stator (rpm)nr = kecepatan putar rotor (rpm)Dan daya maksimum yang di hasilkan dirumuskan :

Dan efisiensi dituliskan :

2.3 Survei potensi Peninjauan lapangan untuk survai potensi ini bersifat pengecekan/konfirmasi hasil desk study terhadap situasi-kondisi lokasi yang sebenarnya. Survai potensi ini sering juga disebut sebagai survai identifikasi lokasi. Disamping mengidentifikasi lokasi, di dalam survai potensi juga dilakukan evaluasi, modifikasi dan sebagainya sehingga prospek selanjutnya dari rencana lokasi tersebut dapat diperkirakan. Tidak selalu bahwa lokasi yang dimaksud akan mempunyai prospek untuk dilanjutkan ke tahap berikutnya. Ada kalanya suatu lokasi terlihat sulit untuk dikembangkan, kemungkinan karena faktor kondisi air sungainya, situasi topografinya, sulit dan jauh dari lokasi penduduk. Kegiatan pokok di dalam lapangan (survai, pengukuran, dan lain-lain) pada survai potensi antara lain sebagai berikut :( WIBAWA,U. 2006)a. Gambaran pencapaian lokasi, kondisi yang ada.b. Pengukuran debit sesaat dari aliran air sungai. c. Pengukuran tinggi jatuh (head).d.Menentukan beberapa alternatif susunan konfigurasi dari PLTMH, yaitu gambaran di lapangan mengenai posisi-posisi lokasi bangunan utama PLTMH (bendung, intake, saluran, kolam, pipa pesat, gedung pembangkit, tail race, switchyard, jalan masuk, rute jaringan, dll).e. Survai-survai yang berhubungan dengan aspek-aspek tersebut di atas yakni topografi, hidrologi, geologi/geoteknik, sistem kelistrikan, metode pusat beban, sosial-ekonomi, fasilitas-fasilitas yang mendukung, sumber material dan data pendukung lainnya.Adapun karakteristik potensi untuk menentukan tingkat prospek pengembangan PLTMH adalah sebagai berikut : (MASONYI, 2007)a. Kapasitas lebih dari 100 kW.b. Kemiringan dasar sungai minimum 2 % atau debit air relatif besar.c. Jarak PLTMH ke pusat beban, maksimum 20 km.d. Teknis pelaksanaan mudah.Tahap survai potensi dalam hal ini harus dapat menghasilkan prediksi secara awal bahwa potensi PLTMH yang dimaksud cukup layak untuk dikembangkan.2.3.1 Tinggi Jatuh air (Head) Penentuan debit dan head pada PLTMH mempunyai arti yang sangat penting dalam menghitung potensi tenaga listrik.Seperti pada gambar 2. Variabel debit diwakili oleh jumlah rata-rata bulan kering dalam satu tahun. Artinya dicari areal-areal yang jumlah bulan keringnya kecil atau bahkan tidak ada bulan keringnya sama Pengukuran debit air (Q) sungai pada dasarnya terdapat banyak metode pengukuran debit air. Untuk sistem konversi energi air skala besar pengukuran debit bisa berlangsung bertahun-tahun. Sedangkan untuk sistem konversi energi air skala kecil waktu pengukuran dapat lebih pendek, misalnya untuk beberapa musim yang berbeda saja. (WIBAWA,U. 2006). Tingkat kemiringan yang diwakili oleh indikator gradien skematik, semakin miring areal, semakin besar kemungkinan untuk ditemukannya head yang cukup untuk PLTMH.

Gambar 2.2. Pengukuran tinggi jatuh airGradien skematik rata-rata dirumuskan sebagai berikut : . (WIBAWA,U. 2006)

Dimana :h1 = Elevasi titik tertinggi (m)h2 = Elevasi titik terendah (m)A = Luas areal (m2) 1.3.2 Pengukuran Debit airTerdapat banyak metode pengukuran debit air. Sistem konversi energi air skala besar pengukuran debit dapat berlangsung bertahun-tahun. Sedangkan untuk sistem konversi energi air skala kecil waktu pengukuran dapat lebih pendek, misalnya untuk beberapa musim yang berbeda saja. . (WIBAWA,U. 2006) Menegukur luas permukaan sungai, dan kecepatan aliran air sungai dapat dilakukan seperti langkah langkah pengukuran berikut: ( SUBROTO, I . 2002).a. Pengukuran kedalaman sungai dilakukan di beberapa titik berbeda X1 Xn (seperti ditunjukkan gambar 2.3).b. Lebar sungai (l) dimisalkan 10 m.c. Hitung kedalaman rata-rata, menggunakan rumus:

d. Luas diperoleh dengan mengalikan kedalaman rata-rata dengan lebar sungai, yaitu : A = X(rata). l Mengukur kecepatan aliran sungai (v), langkah langkah pengukuran:. Carilah bagian sungai yang lurus de