POTENSI PLTA

8/3/2019 POTENSI PLTA

1/15

MENGHITUNG POTENSI PLTA

1. TujuanMahasiswa mampu dan terampil merancang sebuah pembangkit listrik tenaga air skala

kecil, dari mulai penentuan saluran intake hingga penentuan trafo untuk disambungkan kebeban.

2. Dasar teoriMikrohidro adalah suatu sistem yang memanfaatkan air yang mengalir, atau

dialirkan sedemikian rupa, sehingga dapat menghasilkan energi listrik dalam skala kecil.

Komponen pada sistem mikrohidro, tidak jauh berbeda dengan sistem PLTA, yang antara

lain adalah:

1. Turbin

2. Altenator atau generator

3. Transmisi roda gigi

Sedangkan untuk mendapatkan hasil atau energi listrik yang optimal bisa ditambahkan

komponen lain seperti nosel ataupun accumulator untuk menyimpan energi listrik yang

dihasilkan.

Prinsip kerja sistem mikrohidro adalah:

Pertama, aliran air diarahkan ke turbin sedemikian rupa sehingga turbin dapat

berputar. Putaran dapat terjadi karena aliran air menabrak sudu-sudu turbin sehingga

energi mekanis dari air diubah untuk menggerakkan turbin. Seiring perputaran turbin

maka poros turbin pun ikut berputar. Putaran dari poros turbin tidak dapat secara

langsung digunakan untuk memutar alternator karena putaran poros harus disesuaikan

dengan spesifikasi alternator. Karena itulah diperlukan adanya transmisi roda gigi, tidak

lain untuk menyesuaikan putaran seperti apa yang diinginkan (sesuai dengan spesifikasi

alternator).

Komponen-komponen Besar dari sebuah Skema Mikro Hidro :

Diversion Weir dan Intake : (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake) Dam

pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai

(Intake pembuka) ke dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin) atau perangkap

pasir (Sand Trap).


2/15

Settling Basin (Bak Pengendap) : Bak pengendap digunakan untuk

memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat

penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.

Headrace (Saluran Pembawa) : Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi

bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.


3/15

Headtank (Bak Penenang) atau Forebay : Fungsi dari bak penenang adalah

untuk mengatur perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, dan untuk

pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir, kayu-kayuan.

Penstock (Pipa Pesat/Penstock) Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang

lebih rendah ke sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.

Penstock

Turbine dan Generator Perputaran gagang dari roda dapat digunakan untuk

memutar sebuah alat mekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras minyak, mesin

bubut kayu dan sebagainya), atau untuk mengoperasikan sebuah generator listrik. Mesin-

mesin atau alat-alat, dimana diberi tenaga oleh skema hidro, disebut dengan Beban

(Load)


4/15

3. Perhitungan Perancangan3.1Data

1. HEAD GROSS Hg, (m) : 1752. DEBIT, Q (m3/s) : 4.003. PANJANG SALURAN PEMBAWA LP, (m) : 7004. PANJANG PENSTOCK, LD (m) : 2505. ELEVASI POWER HOUSE, (m) : + 2406. TEMPERATUR AIR RATA-RATA (C) : 237. SUDUT PENSTOCK () :

a.

5b. 8c. 11d. 12e. 5f. 16g. 8h. 5

8. PANJANG TRANSMISI (KM) : 5.003.2Perhitungan

a. Ukuran IntakeKonstruksi bangunan intake untuk mengambil air langsung dari sungai dapat berupa

bendungan (intake dam) yang melintang sepanjang lebar sungai atau langsung membagi

aliran air sungai tanpa dilengkapi bangunan bendungan. Lokasi intake harus dipilih

secara cermat untuk menghindarkan masalah di kemudian hari.


5/15

Q = 4 m3/s

V = 2 m/s (asumsi

a = 3 mA = 2 m2 t = 1m

b = 1 m

b. Ukuran Saluran PembawaSaluran pembawa menyalurkan air dari intake sampai ke bak penenang, atau tempatmulainya pipa pesat . Saluran pembawa dapat berupa saluran terbuka, saluran tertutup

atau terowongan. Apabila saluran air tersebut harus memotong sungai, lembah, dansemacamnya, maka dibuatlah bangunan penyalur air atau sifon ,sesuai dengan keadaan

setempat.

Luas tampang aliran dihitung berdasrkan persamaan kontinuitas

A =

=

A = 2 m2

Luas tamping aliran

A = x Y2

Y =

Y =

Y = 1,07 m


6/15

Luas trapezium

A = ( B + m.Y ) Y

B =

- m.Y

B =

( 0,5 x 1,07 )

B = 1,33 m

Keliling basah ( P )

P = x YP = x 1,07P = 3,70 m

Jarak hidrolik

R =

x Y

R =

x 1,07

R= 0,535 m

Lebar Puncak

R =

x

x Y

R =

x x 1,07

R= 2,471 m


7/15

c. Kemiringan Saluran PembawaUntuk menghitung kemiringan saluran pembawa menggunakan jenis bahan ubin keramik

karena dengan ubin keramik yang bersifat lebih licin, akan mngurangi tingkat turbulensiair sehingga kecepatan air dipermukaan dan dibawah dasar air tidak akan berbeda jauh.

Dik :

Bahan yang digunakan terbuat dari bahan ubin keramik dengan n = 0,014 (mekanika

fluida : 232)

K = 1

n = 0,014/sA = 2m

2

Q = 4 /s

Rn=

=

So= 1,78 x 10-3

= Tan-1

(1,78 x 10-3

) = 0.101o

(kemiringan saluran pembawa)

d. Ukuran Bak PenenangKecepatan bak penenang di asumsikan sebesar 0.15 m/s, maka:

e. Ukuran Penstock

y D1 (diameter dalam) (hidropower engineering, warnick :127)

Q = V x A


8/15

4 = V x 2

V=

= 2,964 m/s

y Tebal =

(hidropower engineering, warnick :127)

= 0,071 inchi = 0,0279 m

Maka D0 (Diameter Luar) = D1 + Tebal = 1,311 + 0,0279 = 1,338 m

f. Head NettoT = 22C = 71,6F --> = 2,075 (slugs/Ft

3)

= 0,02935 (lbs/Ft2)

v = 2 m/s = 6,5618 Ft/s

Re =

=

= 1992,09Bahan pipa terbuat dari galvanis, maka E = 0,15

Maka, Re = 1992,09

F = 0,071 (Pada diagram moody (mekanika fluida))


9/15

y Mayor Losses =

=

y Minor Losses :Untuk mencari nilai k atau loss coeffisient diperoleh dari grafik Head loss

coefficient for pipe bends (sumber : Engginering Monogram No. 3, US. Bureau of

reclamation)

5 k = konstanta = 0,01 0,01 x

8 k = 0,019 0,019 x

11 k = 0,02 0,02 x

12 k = 0,021 0,021 x

16 k = 0,03 0,03 x

Maka Minor Losses = 3 () + 2 () + + +

= 0,06216

Head netto = Head Gross (Mayor Losses + Minor Losses)

= 175 (14,02 + 0,06216) = 160,917

g. Jenis turbin


10/15

Q= 4 m3/s Jenis turbin francis (di lihat dari grafik)

Head netto = 160,917

h. Jumlah TurbinJumlah turbin yang digunakan berjunlah 1 turbin yautu turbib francis

i. Ukuran TurbinUkuran turbin, asumsi = 0.8 (perhitungan : warnick hal 114)

ns =

n1

=

hd(head Netto) = 160,917 ns = 140 (ns diasumsikan terlebih dahulu dengan melihat dari

grafik 4.3 hal.50 buku warnick, dipengaruhi oleh head netto dan debit.)

n1=

=1130,06 rpm


11/15

dengan menggunakan persamaan kecepatan sinkron

n =

np (jumlah kutub) =

=

=5,30 5 kutub

nilai ns yang sebenarnya n =

n=

= 1200 rpm

maka ns =

= 148,66 rpm

=diameter= = = 0,60 meter

j. Ukuran Draft Tube


12/15

GAMBAR DRAFT TUBE TURBIN FRANCIS

Kecepatan yang masuk draft tube

V3 = 8,74 +

V3 = 8,74 + = 10,40 m/s

y = 1,54 + N = ( 1,54 +

) x 0.60

N = 1,74 m

y = 1,37 0,00056 NsP = ( 1,37 ( 0,00056 x 148,66 )) x 0,6

P = 0,772 m


13/15

y = 1,6 R = ( 1,6 +

) x 0.60

R= 0,959 m

y = 1,50 0,00019 NsT = ( 1,50 ( 0,00019 x 148,66 )) x 0,6

T = 0,916 m

y

= ( 1,10 +

)

V = ( 1,10 +) x 0.6

V = 0,87 m

y = ( 0.83 + )O = ( 0.83 +

) x 0,6O = 1,06 m

y = ( 0,58 + )Q = ( 0,58 +

) x 0.60

Q = 0,439 m

y = )S = (

) x 0.60


14/15

S = 3,20 m

y = 0,91 0,0007 NsU = ( 0,91 ( 0,0007 x 148,66 )) x 0,6U = 0,48 m

y = ( 2,63 + )W = (2,63 +

) x 0.60

W = 1,71 m

k. Rating GeneratorKarena daya yang dihasilkan lebih besar dari 30Kw, maka generator yang digunakan

adalah generator sinkron 3 fasa

(sumber : pedoman studi kelayakan mekanikal electrical. Tabel 6. Pemilihan generator

berdasarkan daya)

Rating generator (sumber : pedoman studi kelayakan mekanikal electrical , Tabel 7 .

Generator rating factor)

y Untuk generator sinkronGenerator KVA =

jika T ambient = 25

o

=

= 5858.38 KVA


15/15

Untuk safety factor

= 30 % x 5858.38 = 1757.514 KVA

Jadi rating Generator = 5858.38 + 1757.514

= 7615.894 KVA

P = V . I . . cos ket : asumsi cos = 0.85 dan V = 380

7615.894 = 380 . I . . 0.85I = 13.61 Ampere

l. Jenis TransmisiSistem transmisi daya langsung, daya dari poros turbin rotor langsung ditransmisikan keporos generator yang bersatu dengan sebuah kopling Konstruksi sistem transmisi inimenjadi lebih kompak mudah untuk melakukan perawatan

m. Rating TransformatorKarena daya keluaran yang dihasilkan generator adalah 7615,894 kVA maka kapasitas

trafo yang digunakan adalah trafo dengan kapasitas 8000 kVA.

n. Gambar Single Line Diagram

POTENSI PLTA

Documents

Transcript of POTENSI PLTA