MAKALAH

IMPLEMENTASI GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR

DISUSUN OLEH :

Fadli Ahmad (12410487)
Ahmad Irfansyah (10410392)

 

 

 

 

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS GUNADARMA
2012

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur Penulis Panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun makalah ini tepat pada waktunya. Makalah ini membahas Implementasi Generator pada Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA).

Dalam penyusunan makalah ini, penulis banyak mendapat tantangan dan hambatan akan tetapi dengan bantuan dari berbagai pihak tantangan itu bisa teratasi. Olehnya itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini, semoga bantuannya mendapat balasan yang setimpal dari Tuhan Yang Maha Esa.

Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari bentuk penyusunan maupun materinya. Kritik konstruktif dari pembaca sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan makalah selanjutnya.

Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada kita sekalian.

Bogor, 30 April 2012

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR……………..…………………..…………………………i
DAFTAR ISI …………………………….………………………………………. ii

BAB I (PENDAHULUAN)

I.1. Latar Belakang ………………………………………………………………. 1
I.2. Tujuan Penulisan …………………………………………………………….. 1
I.3. Batasan Masalah ………………………………………………….…………. 1

BAB II (PEMBAHASAN)

II.1. Cara Kerja PLTA ……………………………………………………………. 2
II.2. Komponen Utama PLTA …………………………………………..……….. 2
1. Bendungan …………………………………………………………..… 2
2. Turbin ………………………………………………………………….. 3
3. Generator …………………………………………..………………….. 6
4. Jalur Transmisi ……………………………….……………………….. 7

II.3. Blok Diagram ………………………………………………………….…… 8
II.4. Keterangan Blok Diagram ……………………..…………………………… 8
II.5. Fakta PLTA di lapangan …………………..………………………………. 10
II.6. Saran ………………………………………………………………………. 10

DAFTAR PUSTAKA …………………………………..……………………… 12

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1  Latar belakang

 

PLTA adalah suatu pusat tenaga air yang memiliki peralatan tertentu dan bertujuan merubah (konversi) energi potensial air menjadi energi listrik. Pembangkit tinggi tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energy potensial (dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energy mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Kapasitas PLTA diseluruh dunia ada sekitar 675.000 MW ,setara dengan 3,6 milyar barrel minyak atau sama dengan 24 % kebutuhan listrik dunia yang digunakan oleh lebih 1 milyar orang. PLTA termasuk jenis pembangkitan hidro. Karena pembangkitan ini menggunakan air untuk kerjanya.

Saat ini pengetahuan tentang PLTA sangat dibutuhkan oleh para mahasiswa sebagai bekal ilmu ketika akan bekerja di PLTA, dimana para pekerja dituntut untuk benar – benar paham tentang segala sesuatu yg ada di PLTA. Diharapkan dengan adanya makalah ini mahasiswa dapat memahami segala sesuatu tentang PLTA.

1.2  Tujuan Penulisan

 

Makalah ini dibuat dengan tujuan :

  • Untuk mempermudah mahasiswa dalam memahami tentang PLTA
  • Supaya mahasiswa mengerti prinsip kerja PLTA
  • Supaya mahasiswa bisa mengoperasikan PLTA

1.3  Batasan masalah

Masalah yang akan kami bahas dalam makalah ini meliputi definisi, gambar, macam –macam (klasifikasi), prinsip kerja, pemasangan. Hal – hal diluar dari yang disebutkan tadi tidak akan dibahas dalam makalah ini.

BAB II
PEMBAHASAN

 

II.1. Cara Kerja PLTA

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energy potensial (dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik(dengan bantuan generator).

PLTA merubah energi yang disebabkan gaya jatuh air untuk menghasilkan listrik. Turbin mengkonversi tenaga gerak jatuh air ke dalam daya mekanik. Kemudian generator mengkonversi daya mekanik tersebut dari turbin ke dalam tenaga elektrik.

II.2. Komponen Utama PLTA

  1. 1.      Bendungan

Bendungan berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energy.

  1. 2.      Turbine

Gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Selanjutnya turbin merubah energi kenetik yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energi mekanik.

Turbin Impuls

Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda nozle. Air keluar nozzle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan.

Turbin Pelton

Pelton wheel from Walchensee, Germany hydro power station. Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih alat yang disebut nosel. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien. Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi. Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris. Sudu dibentuk sedemikian sehingga pancaran air akan mengenai tengah-tengah sudu dan pancaran air tersebut akan berbelok ke kedua arah sehinga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya-gaya samping. Untuk turbin dengan daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa nosel. Dengan demikian diameter pancaran air bisa diperkecil dan ember sudu lebih kecil. Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.

Turbin Turgo

Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda. Pancaran air dari nozzle membentur sudu pada sudut 20 o. Kecepatan putar turbin turgo lebih besar dari turbin Pelton. Akibatnya dimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generator sehingga menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkan biaya perawatan.

Turbin Crossflow

Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yang merupakan penemunya. Selain itu juga disebut Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang memproduksi turbin crossflow. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1 s/d 200 m. Turbin Zcrossflow menggunakan nozle persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner. Pancaran air masuk turbin dan mengenai sudu sehingga terjadi konversi energi kinetik menjadi energi mekanis. Air mengalir keluar membentur sudu dan memberikan energinya (lebih rendah dibanding saat masuk) kemudian meninggalkan turbin. Runner turbin dibuat dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel.

Turbin Reaksi

Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya

penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksi sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin.

Turbin Francis

Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial. Sudu pengarah pad turbin Francis dapat merupakan suatu sudu pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang dapat diatur sudutnya. Untuk penggunaan pada berbagai kondisi aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur merupakan pilihan yang tepat.

Turbin Kaplan & Propeller

Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu.

  1. 3.      Generator

Dihubungkan dengan turbin melalui gigi-gigi putar sehingga ketika baling-baling turbin berputar maka generator juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi elektrik. Generator di PLTA bekerja seperti halnya generator pembangkit listrik lainnya.

Generator mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Tergantung pada karakteristik jaringan yang dipasok, produsen bisa memilih antara: Generator sinkronus yang dilengkapi dengan sistem eksitasi DC (rotasi atau statis) yang terkait dengan regulator tegangan, untuk memberikan tegangan, frekuensi dan control sudut fase sebelum generator disambungkan ke jaringan dan memasok energi reaktif yang diperlukan oleh sistem tenaga ketika generator telah disambungkan ke jaringan. Generator ansinkronus adalah motor induksi sederhana yang tidak menggunakan pengaturan voltase dan berjalan pada kecepatan yang secara langsung terkait dengan frekuensi sistem. Mereka menarik arus eksitasinya dari jaringan, sehingga menyerap energi reaktif dari magnetismenya sendiri. Efisiensi generator ansinkronus adalah 2 sampai 4 per sen di bawah efisiensi generator sinkronus selama seluruh kisaran operasi. Secara umum, ketika daya melebihi 5000 kVA maka generator sinkronus perlu dipasang. Tegangan kerja dari generator bervariasi sesuai dengan dayanya. Tegangan pembangkitan standard adalah 380 V atau 430 V sampai dengan 1400 kVA dan 6000/6600 untuk pembangkit yang lebih besar. Pembangkitan pada tegangan 380 V atau 430 V memungkinkan penggunaan transformer distribusi strandard sebagai transformer saluran keluar dan penggunaan arus buatan untuk memasok ke dalam sistem daya pembangkit.

Sistem kontrol yang digunakan pada perencanaan menggunakan pengaturan beban sehingga jumlah output daya generator selalu sama dengan beban. Apabila terjadi penurunan beban di konsumen, maka beban tersebut akan dialihkan ke sistem pemanas udara (Air Heater Ballast Load) atau (Water Heater Ballast Load) yang dikenal sebagai ballast load (Elektronik Load Controller) atau dumy load.

System transmisi daya yang dihasilkan terdiri dari beberapa komponen utama, antara lain travo step-up kelas menengah, tiang, kabel, dll. Jaringan distribusi merupakan pendistribusian daya ke rumah-rumah atau konsumen yang dilengkapi dengan sebuah KWh meter, instalasi rumah, dll.

 

  1. 4.      Jalur Transmisi

Berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan pusat industry

II.3. Blok Diagram

 

 

 

 

 

II.4. Keterangan Blok Diagram

  1. Aliran sungai dengan jumlah debit air yg demikian besar ditampung dalam waduk yg ditunjang dgn bagunan bendungan.
  2. Air tersebut dialirkan melalui Power Intake.
  3. Kemudian masuk kepipa pesat.
  4. Untuk mengubah energy potensial menjadi energy kinetic. Pada ijung pipa tsb dipassang Katup Utama (Main Inlet Valve).
  5. Untuk mengalir air ke turbin, katup utama akan dittup otomatis apabila terjadi gangguan atau distop atau dilakukan perbaikan. Air yg telah mempunyai tekana dan kecepatan tinggi dirubah menjadi energy mekanik dgn dialirkan melalui sirip2 pengarah (sudu tetap) akan mendorong sudu jalan/runner yg terpasang pada turbin.
  6. Energy putar yg diterima oleh turbin selanjutnya digunakan untuk menggerakkan generator.
  7. Yang kemudian menghasilkan tenaga listrik. Air yg keluar dari turbin melalui Tail Race.
  8. Selanjutnya kembali ke sungai.
  9. Tenaga listrik yg dihasilkan generator, tegangannya masih rendah. Oleh karena itu tegangan tsb terlebih dahulu dinaikan dgn trafo utama.
  10. Untuk efisiensi penyaluran enrgi dari pusat pembangkit ke pusat beban. Tegangan tinggi tsb kemudian diatur/dibagi di Switch Yard.
  11.  Dan selanjutnya disalurkan/interkoneksi ke system tenaga listrik melalui kawat saluran tegangan tinggi.
  12. Disamping itu waduk Telaga Menjer dengan sungai Seranyunya yg mempunyai karakteristik khusus, apabila terjadi banjir maka kelebihan air tsb akan dibuang melalui pintu pelimas otomatis (spillway)
  13. PLTA merubah energy yg disebabkan gaya jatuh air untuk menghasilkan listrik. Turbin mengkonversi tenaga gerak jatuh ke air dalam daya mekanik. Kemudian generator mengkonversikan gaya mekanik tsb dari turbin kedalam energy elektrik.

skema pembangkit listrik tenaga air

II.5. Fakta PLTA di lapangan

PLTA telah berkontribusi banyak bagi pembangunan kesejahteraan manusia sejak beberapa puluh abad yang lalu. Yunani tercatat sebagai negara pertama yang memanfaatkan tenaga air untuk memenuhi kebutuhan energi listriknya. Pada akhir tahun 1999, tenaga air yang sudah berhasil dimanfaatkan di dunia adalah sebesar 2650 TWh, atau sebesar 19 % energi listrik yang terpasang di dunia.

Indonesia mempunyai potensi pembangkit listrik tenaga air (PLTA) sebesar 70.000 mega watt (MW). Potensi ini baru dimanfaatkan sekitar 6 persen atau 3.529 MW atau 14,2 % dari jumlah energi pembangkitan PT PLN.

II.6. Saran

Sejalan dengan pertumbuhan infrastruktur dan ekonomi, kebutuhan energi listrik Indonesia pada tahun 2020 diperkirakan akan meningkat dengan pesat hingga mencapai tiga kali lipat. Selain itu, pembangkit listrik yang digunakan Indonesia saat ini untuk memenuhi kebutuhan energi listriknya, sebagian besar juga merupakan pembangkit listrik yang berbahan bakar fosil, seperti minyak bumi, gas alam, dan batubara. Apabila Indonesia terus bergantung dengan sumber energi ini, tentu saja hal ini bukan pilihan yang bijaksana karena hanya akan menimbulkan permasalahan dikemudian hari akibat persediaan bahan bakarnya di dunia yang terbatas.

Persediaan bahan bakar fosil di dunia ini adalah terbatas. Cadangan sumber energi yang berasal dari fosil diperkirakan hanya akan bertahan sampai 40 tahun untuk minyak bumi, 60 tahun untuk gas alam, dan 200 tahun untuk batu bara. Kondisi keterbatasan sumber energi di tengah semakin meningkatnya kebutuhan energi dunia dari tahun ketahun, serta tuntutan untuk melindungi bumi dari pemanasan global/polusi lingkungan menjadikan tantangan buat Indonesia untuk segera menguasai teknologi baru sumber energi yang terbarukan.

Di antara sumber energi alternatif yang tersedia saat ini yang banyak dikembangkan di dunia (seperti tenaga nuklir, angin, air,  gelombang air laut, surya, tenaga panas bumi, tenaga hidrogen, dan bio-energi), pembangkit listrik tenaga air (PLTA) adalah salah satu pembangkit listrik yang dapat dikembangkan di Indonesia untuk skala mikro dan mini untuk memenuhi kebutuhan listrik di daerah terpencil.

DAFTAR PUSTAKA

http://indone5ia.wordpress.com/2011/05/13/173/

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/17490/3/Chapter%20II.pdf

http://skripsi.umm.ac.id/files/disk1/191/jiptummpp-gdl-s1-2007-itawidyast-9532-PENDAHUL-N.pdf

http://inmystery.com/2010/05/prinsip-kerja-plta.html

http://www.scribd.com/doc/66310195/Makalah-PLTA

http://tegal-online.blogspot.com/2010/05/prinsip-kerja-plta.html

http://mohab.wordpress.com/2008/03/01/bagaimana-plta-bekerja/

http://kuliahitukeren.blogspot.com/2011/08/prinsip-dan-manfaat-generator-listrik.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Generator_listrik

http://www.scribd.com/mobile/documents/75468676/

http://www.scribd.com/mobile/documents/56140667/