MAKALAH PUSAT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)

PUSAT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)

1.      PENGGERAK MULA ( PRIME MOVER )

Energi/Daya Listrik yang dihasilkan Generator didapat dari Energi Mekanis ( putaran ), Generator yang digerakkan oleh Penggerak Mula ( Prime Mover ) diantaranya : Mesin Diesel, Turbin Gas, Turbin Air, Turbin Uao dll.

Pemilihan Pengerak Mula ( Prime Mover ), didasarkan :

• Ketersediaan Energi Primier

•  Lokasi/Kondisi Geografis

•  Tingkat Ke Ekonomian dll.

Perkembangan Penggerak Mula ( Prime Mover ) berupa gabungan Turbin Uap dan Turbin Gas untuk mendapatkan tingkat Effisiensi Thermal yang optimal

2.Sistem Air dan Uap

       Air laut yang jumlahnya melimpah dipompa oleh CWP (Circulating Water Pump) (1) yang sebagian besar dipakai untuk media pendingin di Condenser (6) dan sebagian lagi dijadikan air suling di Desalination Evaporator (2). Setelah air menjadi tawar, kemudian dipompa oleh Distillate Pump (3) untuk kemudian dimasukkan ke dalam Make Up Water Tank (4) yang kemudian dipompa lagi masuk ke sistem pemurnian air (Demineralizer) dan selanjutnya dimasukkan ke dalam Demin Water Tank (5). Dari sini air dipompa lagi untuk dimasukkan ke dalam Condenser berfungsi sebagai air penambah bersatu dengan air kondensat. Air kondensat yang kondisinya sudah memenuhi persyaratan  boiler  dipompa lagi dengan menggunakan pompa kondensat, kemudian masuk ke dalam 2 buah pemanas Low Pressure Heater (7) dan mengalir ke Deaerator (8). Untuk mengeluarkan atau membebaskan unsur O2 yang terkandung dalam air. Selanjutnya air tersebut dipompa lagi dengan bantuan Boiler Feed Pump (9) dipanaskan lagi di dalam 2 buah High Pressure Heater (10) untuk diteruskan ke dalam boiler yang terlebih dahulu dipanaskan lagi dengan Economizer (11) baru kemudian masuk ke dalam Steam Drum (12). Proses pemanasan di ruang bakar menghasilkan uap jenuh dalam steam drum,Guna mendapatkan uap yang kering dipanaskan lagi oleh Superheater (14) untuk kemudian dialirkan dan memutar Turbin Uap (15). Uap setelah memutar sudu  yang keluar turbin diembunkan dalam condenser dengan bantuan pendinginan air laut, kemudian air kondensat ditampung di hot well.

3. Sistem Bahan Bakar

Bahan bakar minyak residu/MFO dialirkan dari kapal/tongkang (16) ke dalam Pumping House (17) untuk dimasukkan ke dalam Fuel Oil Tank (18). Dari sini dipompa lagi dengan fuel oil pump selanjutnya masuk ke dalam Fuel Oil Heater (19) untuk dikabutkan di dalam Burner (20) sebagai alat proses pembakaran bahan bakar dalam Boiler.

4. Sistem Udara Pembakaran

Udara di luar dihisap oleh FDF (Forced Draft Fan) (21) yang kemudian dialirkan ke dalam pemanas udara (Air Heater) (22) dengan memakai gas bekas sisa pembakaran bahan bakar di dalam Boiler (13) sebelum dibuang ke udara luar melalui Cerobong/Stack (23).

5. Sistem Penyaluran Tenaga Listrik

Perputaran Generator (24) akan menghasilkan energi listrik yang oleh penguat/exciter tegangan mencapai 11,5 kV, kemudian oleh Trafo Utama/Main Transformater (25) tegangan dinaikkan menjadi 150 kV. Energi listrik itu lalu dibagi melalui Switch Yard / Gardu Induk (26) untuk kemudian dikirim melalui Transmisi Tegangan Tinggi (27). Kemudian, tenaga listrik itu dialirkan lagi pada para konsumen.

Aliran sungai dengan sejumlah anak sungainya memiliki debit air yang sangat besar. Air itu ditampung dalam waduk berkapasitas 875.000.000 m3. Dari waduk, air dialirkan melalui Pintu Pengambil Air atau Saringan (1), yang pengaturannya dilakukan lewat Pusat Pengendali Bendungan (2), selanjutnya masuk ke dalam Terowongan Tekan (3). Sebelum memasuki Pipa Pesat (4), air itu harus melewati Tanki Pendatar (5) yang berfungsi untuk mengamankan pipa pesat, apabila terjadi tekanan mendadak/tekanan kejut saat Katup Utama (8) tertutup/ditutup seketika. Setelah katup utama dibuka, aliran air memasuki Rumah Keong (6). Aliran air yang bergerak memutar itu berfungsi menggerakkan Turbin (7). Dari turbin air keluar melalui Pipa Lepas (9), dan selanjutnya dibuang ke Saluran Pembuangan (10). Poros turbin yang berputar tadi dikopel dengan Poros Generator (11). Oleh Trafo Utama (12), tegangan listrik itu dinaikkan dari 16,5 kV menjadi 500 kV. Kemudian aliran listrik bertegangan tinggi itu dikirim ke Gardu Induk melalui Serandang Hubung (13) serta Saluran Tegangan Ekstra Tinggi (14).

6.KASKADE

Sistem kaskade adalah adanya dua atau lebih PLTA dalam satu aliran sungai. Air buangan PLTA yang berada di sebelah hulu, ditambah dengan air dari sungai lainnya, dimanfaatkan oleh PLTA yang berada di sebelah hilirnya. Sistem kaskade ini tidak diperlukan persyaratan khusus, sepanjang secara teknis dan ekonomis memungkinkan.

Sistem kaskade di Indonesia, antara lain:

PLTA Saguling, PLTA Cirata, dan PO Jatiluhur yang memanfaatkan aliran sungai Citarum.

PLTA Plengan, PLTA Lamajan, dan PLTA Cikalong, yang memanfaatkan aliran sungai Cisangkuy.

PLTA Silorejo, PLTA Sutami, PLTA Wlingi, dan PLTA Lodoyo, yang memanfaatkan aliran sungai Brantas.

7. STATUS UNIT PEMBANGKIT

STATUS UNIT PEMBANGKIT merupakan kondisi kesiapan Unit Pembangkit yang diakibatkan oleh beberapa variabel seperti  :

1.         OUTAGE.

2.         DERATING.

3.         RESERVE SHUTDOWN (RS) & NON CURTAILING (NC).

1.      OUTAGE

OUTAGE didefinisikan sebagai suatu unit pembangkit tidak sinkron ke jaringan dan bukan dalam status Reserve Shutdown, klasifikasi outage dibagi dalam beberapa jenis kejadian seperti  :

1.         Planned Outage (PO).

2.         Maintenance Outage (MO).

3.         Forced Outage (FO).

PLANNED OUTAGE yaitu keluarnya pembangkit akibat adanya pekerjaan pemeliharaan periodik pembangkit seperti inspeksi, overhaul atau pekerjaan lainnya yang sudah dijadualkan sebelumnya dalam rencana tahunan pemeliharaan pembangkit atau sesuai rekomendasi pabrikan.

MAINTENANCE OUTAGE yaitu keluarnya pembangkit untuk keperluan pengujian, pemeliharaan preventif, pemeliharaan korektif, perbaikan atau penggantian suku cadang atau pekerjaan lainnya pada pembangkit yang dianggap perlu dilakukan, yang tidak dapat ditunda pelaksanaannya hingga jadual PO berikutnya dan telah dijadualkan dalam ROM berikutnya.

FORCED OUTAGE yaitu keluarnya pembangkit akibat adanya kondisi emergency pada pembangkit atau adanya gangguan yang tidak diantisipasi sebelumnya serta yang tidak digolongkan ke dalam MO atau PO.

2. DERATING

DERATING terjadi apabila daya keluaran (MW) unit kurang dari DMN-nya, derating digolongkan menjadi beberapa kategori yang berbeda. Derating dimulai ketika unit tidak mampu untuk mencapai 98 % DMN dan lebih lama dari 30 menit. Derating berakhir ketika peralatan yang menyebabkan derating tersebut kembali normal, terlepas dari apakah pada saat itu unit diperlukan sistim atau tidak.

Beberapa kategori derating sebagai berikut  :

1.         Planned Derating.

2.         Maintenance Derating.

3.         Unplanned Derating.

PLANNED DERATING merupakan derating yang dijadualkan dan durasinya sudah ditentukan sebelumnya dalam rencana tahunan pemeliharaan pembangkit. Derating berkala untuk pengujian, seperti test klep turbin mingguan, bukan merupakan PD tetapi MD.

MAINTENANCE DERATING merupakan derating yang dapat ditunda melampaui akhir periode operasi mingguan (Kamis, pukul 24:00 WIB) tetapi memerlukan pengurangan kapasitas sebelum PO berikutnya.

UNPLANNED (FORCED) DERATING merupakan derating yang memerlukan penurunan kapasitas segera atau tidak memerlukan suatu penurunan kapasitas segera tetapi memerlukan penurunan dalam waktu enam jam atau derating yang dapat ditunda lebih dari enam jam.

3. RESERVE SHUTDOWN (RS) & NON CURTAILING (NC)

RESERVE SHUTDOWN adalah suatu kondisi apabila unit siap operasi namun tidak disinkronkan ke sistim karena beban yang rendah. Kondisi ini dikenal juga sebagai economy outage atau economy shutdown. Jika suatu unit keluar karena adanya permasalahan peralatan, baik unit diperlukan atau tidak diperlukan oleh sistim, maka kondisi ini dianggap sebagai FO, MO atau PO, bukan sebagai reserve shutdown (RS).

NON CURTAILING (NC) adalah kondisi yang dapat terjadi kapan saja dimana peralatan atau komponen utama tidak dioperasikan untuk keperluan pemeliharaan, pengujian atau tujuan lain yang tidak mengakibatkan unit outage atau derating. NC juga dapat terjadi ketika unit pembangkit sedang beroperasi dengan beban kurang dari kapasitas penuh yang terkait dengan kebutuhan pengaturan sistim. Selama periode ini, peralatan dapat dipindahkan dari operasi untuk pemeliharaan, pengujian atau lain pertimbangan dan dilaporkan sebagai suatu NC jika kedua kondisi yang berikut dijumpai  :

1.      Kemampuan unit tidak berkurang sampai dibawah kebutuhan sistim, dan,

2.      Pekerjaan dapat dihentikan atau diselesaikan dan tidak mengurangi kemampuan DMN serta waktu ramp-up dalam jangkauan normalnya, jika dan ketika unit telah diperlukan    oleh sistim.

8. KARAKTERISTIK OPERASI PEMBANGKIT

1. SPEED DROOP

Prinsip dasar kontrol Speed Droop adalah bagaimana mempertahankan putaran Generator yang terkoneksi dengan Sistem ( Jaringan ) pada Frekwensi yang sesuai atau sama dengan Frekwensi Sistem

Jenis Pengaturan Speed Droop :

•  Primier è Pengaturan besaran Speed Droop yang dimiliki Governoor secara langsung baik diperbesar atau diperkecil è perubahan S1 ke S2 pada gambar. Semakin kecil Speed Droop yang dimiliki Governoor semakin peka terhadap perubahan beban dan begitu sebaliknya semakin besar Speed Droop semakin malas ( kurang peka ) terhadap perubahan beban.

•   Sekunder è Pengaturan tanpa mengubah besaran, melainkan hanya mengembalikan Frekwensi ke 100 %, biasanya dilakukan oleh Operator

2. FREQUENCY DEADBAND

Frequency Deadband adalah suatu rentang Frekwensi yang diijinkan dimana Turbin Generator dapat beroperasi sesuai dengan karakteristiknya.Turbin Uap yang beroperasi diluar Frquency Deadband akan menyebabkan terjadinya Resonansi dan Disharmoni Gaya pada sudu tingkat akhir

Rentang Frekwensi Pembangkit Tambak Lorok dan GE

3. E F F I S I E N S I

Effisiensi adalah suatu parameter yang menyatakan tingkat unjuk kerja dari Unit Pembangkit

Prinsip dasar Effisiensi adalah Perbandingan antara Kerja/Energi yang dihasilkan dengan Usaha/Energi yang digunakan.Pada Unit Pembangkit Listrik dikenal istilah Effisiensi Thermal yaitu perbandingan antara Daya Output Generator dengan Pemakaian Energi Kalor Bahan Bakar ( Specific Fuel Consumption è SFc )

4. DAYA MAMPU

DAYA MAMPU BRUTTO merupakan Daya ( Kapasitas ) yang dihasilkan Generator pada periode tertentu dengan tidak dipengaruhi oleh Musim atau Derating lainnya.

DAYA MAMPU NETTO merupakan Daya Mampu Brutto dikurangi dengan Pemakaian Sendiri (alat bantu operasional).

DAYA MAMPU MINIMUM merupakan Daya (Kapasitas) Minimum yang dihasilkan Generator dengan tidak mempengaruhi beroperasinya peralatan bantu Unit Pembangkit.

5. RAMP RATE

Ramp Rate adalah suatu besaran yang membawa Turbin pada titik Temperatur Operasi, satuan 0C/Jam dengan berpatokan pada kenaikan First Stage Metal Turbine Temperature, tujuannya adalah menghindari Thermal Stress pada Turbin.

Secara umum ramp rate juga dikenal dengan tingkat kecepatan maksimum naik atau turunnya beban.

Contoh :

Turbin Gas (PLTG) dengan kapasitas 100 MW ramp rate 6 MW/menit.

Turbin Uap (PLTU) dengan kapasitas 100 – 600 MW ramp rate 5 MW/menit.

6. START-STOP

Start-stop Unit adalah suatu kondisi dimana Unit Pembangkit dilakukan Start atau Stop dalam suatu waktu dan kondisi tertentu

Tahapan Proses Start Unit Pembangkit :

•          Proses Start alat-alat bantu ( Auxiliary ) è sistem bahan bakar, Air, Udara dll.

•          Proses Pembakaran ( Firing ) è terjadinya reaksi pembakaran bahan bakar ( BBM, Gas, Batu bara dll. )

•          Proses Rolling Turbin sampai dengan Full Speed No Load ( FSNL )

•          Proses Paralel Generator dengan Jaringan.

Jenis Start pada PLTU ( tergantung kapasitasnya ) :

•          Start Dingin ( Cold Start )         è Unit Stop > 48 Jam

•          Start Hangat ( Warm Start )      è Unit Stop 8 s/d 48 Jam

•          Start Panas ( Hot Start )            è unit Stop < 8 Jam

Tahapan Proses Sop Unit Pembangkit :

•          Penurunan beban secara bertahap

•          Pelepasan Generator dari Jaringan

•          Penutupan Katup Utama

•          Penurunan Putaran Turbin ( natural )

•          Pendinginan ( Cooling )  -Forced Cooling

                                                  -Natural Cooling

7. Minimum Down Time

Minimum Down Time adalah waktu yang diperlukan Unit Pembangkit untuk tetap dalam kondisi tidak terhubung dengan Jaringan dan Mesin tersebut tidak beroperasi setelah Shutdown untuk Stand-by atau gangguan.

8. Minimum Up Time

Minimum Up Time adalah waktu yang diperlukan Unit Pembangkit untuk tetap dalam kondisi terhubung dengan Jaringan ( on-line ) setelah Start-up dan Unit dibebani dengan beban minimum atau lebih sebelum diperintahkan untuk Shutdown kembali

9. KARAKTERISTIK LISTRIK GENERATOR

Generator bekerja berdasarkan azas Elektromagnetik terdiri dari beberapa bagian utama :

• STATOR è Belitan 3 phasa, Arus AC 3 phasa, Induksi         antar phasa, Rumah Stator dll.
• ROTOR è Belitan Eksitasi, Arus searah ( DC ), Armatur ( belitan peredam ), Lempengan logam yang disatukan dll.
• LINTASAN FLUKSI ROTOR è berupa celah udara ( Air Gap )

10. GENERATOR

Generator pada unit Pembangkit adalah Mesin Arus Bolak balik ( Synchron ) yang digunakan untuk mengubah Daya Mekanik menjadi Daya Listrik

Prinsip Kerja :

Rotor di Supply arus DC untuk menghasilkan medan magnit Rotor, lalu diputar oleh Penggerak Mula ( Turbin atau lainnya ) sehingga diperoleh Medan Magnit Putar dan Medan Magnit Putar inilah yang menginduksi Tegangan AC 3 Fasa ke Belitan Stator

11.  Kurva Kapabilitas Generator

Kurva Kapabillitas Generator adalah Kurva yang menjelaskan pola Operasi Generator dilihat dari sisi Beban yang diterima Jaringan è dari grafik ini dapat ditentukan titik operasi terbaik Generator dilihat dari sisi pendinginannya ( tekanan Gas hidrogen )

Kurva Kapabilitas dibatasi Oleh :

•           Sumbu PF 0 Lagging

•           Sumbu PF 0,8 Lagging

•           Sumbu PF 0,95 Leading

•           Sumbu PF 0 Leading

12. Kurva V

Kurva V adalah Kurva yang menggambarkan besarnya arus penguat ( Field Current ) versus Daya Output Generator dalam MVA è dalam beberapa Grafik sesuai Nilai Power Factor ( PF )Besaran Daya MVA & Arus Penguat dibatasi Oleh :

•           Temperature Maximum Winding Rotor

•           Temperature Maximum Winding Stator

•           Temperature Maximum Ujung Inti Stator (Stator End Core)

13. SISTIM EKSITASI

Fungsi sistim eksitasi pada generator  ,mengatur aliran arus searah pada kumparan rotor ( rotor winding ) sehingga tegangan generator mencapai nilai yang diharapkan.Sistim eksitasi  diharapkan mampu mendukung operasi saat beban rendah ,normal maupun saat terjadi gangguan . Sistim eksitasi dilihat dari:

a.Kontruksi :   - statis

                       - berputar / rotating

b.Tegangan :  - searah

          - bolak balik dengan penyearah

 c.Ilmu listrik: - penguatan sendiri

                       - penguatan terpisah

14. GANGGUAN GENERATOR

•   MACAM MACAM  GANGGUAN GENERATOR

1.      GANGGUAN LISTRIK ( ELECTRICAL FAULT ):

a.       Hubung singkat 3 fasa

b.      Hubung singkat 2 fasa

c.       Hubung singkat 1 fasa ke tanah

d.      Kumparan medan penguat hubung tanah

e.       Kehilangan medan penguat

f.       Tegangan lebih

•   GANGGUAN MEKANIS ( MECHANICAL OF THERMAL FAULT )

a.       Motoring

b.      Pemanasan lebih setempat

c.       Kesalahan parallel

d.      Gangguan sistem pendingin

•  GANGGUAN  SISTEM ( SYSTEM FAULT )

a.       Lepas sinkron

b.      Frekwensi abnormal

c.       Beban tidak seimbang