Analisis Efisiensi Generator Sinkron Unit 2 11,8 KV 55 MW PLTP PT Indonesia Power UPJP Kamojang [PDF]

Citation preview

LAPORAN KERJA PRAKTIK ANALISIS EFISIENSI GENERATOR SINKRON UNIT 2 11.8 KV 55 MW PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI PT. INDONESIA POWER UPJP KAMOJANG



OLEH: MOH RIFQI NURAKMALI H1C014061



KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PURBALINGGA 2017



LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN KERJA PRAKTIK



ANALISIS EFISIENSI GENERATOR SINKRON UNIT 2 11.8 KV 55 MW PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI PT. INDONESIA POWER UPJP KAMOJANG



Disusun Oleh: Moh Rifqi Nurakmali H1C014061



Diterima dan disetujui : Tanggal : .................................



Pembimbing Utama



Pembimbing Lapangan



Winasis. S.T., M.T. NIP. 19811226 20051 1 001



Sahrul Umam NIK 7193072K3



Menyetujui, Ketua Jurusan Teknik Elektro



Dr. Eng. Suroso, S.T., M.T. NIP. 19781224 200112 1 001



ii



KATA PENGANTAR



Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga dapat menyelesaikan kerja praktik di PT. Indonesia Power UPJP Kamojang. Sholawat serta senantiasa tercurah kepada Rasulullah SAW yang telah membawa manusia ke arahcahaya yang menuju keselamatan. Pada Kerja Praktik ini penulis mengambil judul “Analisis Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Unit2 55 MW 11,8 KV PLTP PT. Indonesia Power UPJP Kamojang”. Laporan ini disusun sebagai salah satu tugas mata kuliah Kerja Praktik/Seminar Teknik Elektro di Universitas Jenderal Soedirman Dalam pelaksanaan Kerja Praktik dan penyelesaian Laporan Kerja Praktik ini terdapat beberapa kendala yang dihadapi baik materi dan cara penyajiannya, akan tetapi pada proses pelaksanaanya dapat terjadwal dengan baik dengan adanya bantuan dari semua pihak. Penulis menyadari bahwa dalam laporan ini masih banyak kekuragnan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat konstruktif. Semoga laporan ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan bagi para pembaca pada umumnya.



Purbalingga, Maret 2017



Penulis



iii



DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1 1.1.



Latar Belakang ......................................................................................... 1



1.2.



Tujuan ....................................................................................................... 2



1.3.



Batasan Masalah ....................................................................................... 2



1.4.



Waktu dan tempat pelaksanaan ................................................................ 3



1.5.



Metode Pengambilan Data ....................................................................... 3



1.6.



Sistematika Penulisan ............................................................................... 3



BAB II PROFIL UMUM PERUSAHAAN ............................................................ 5 2.1.



Sejarah Singkat PT. Indonesia Power UPJP Kamojang ........................... 5



2.2.



Lokasi PT. Indonesia Power UPJP Kamojang ......................................... 7



2.3.



Struktur Organisasi Perusahaan ................................................................ 8



2.3.1.



General Manager ............................................................................... 9



2.3.2.



Manager Engineering ........................................................................ 9



2.3.3.



Manager Operasi dan Niaga ............................................................ 10



2.3.4.



Manager Keuangan dan Administrasi ............................................. 10



2.3.5.



Manager Unit PLTP ........................................................................ 11



2.4.



Paradigma, Visi, Misi, Motto, dan Tujuan Pembahasan ........................ 11



2.4.1.



Paradigma ........................................................................................ 11



2.4.2.



Visi .................................................................................................. 11



2.4.3.



Misi ................................................................................................. 12



2.4.4.



Motto ............................................................................................... 12



2.4.5.



Tujuan perusahaan .......................................................................... 12



2.5.



Makna dan Bentuk Logo ........................................................................ 12



2.5.1.



Bentuk ............................................................................................. 12



2.5.2.



Warna .............................................................................................. 13



iv



2.6.



Uraian Singkat PLTP UPJP Kamojang .................................................. 13



2.6.1.



Sistem Pembangkitan Listrik PLTP Kamojang .................................. 13



2.6.2. 2.7.



Alat / Mesin Unit PLTP Kamojang ................................................. 16



Sistem Kelistrikan PLTP Kamojang ...................................................... 25



2.7.1.



Sistem 150 kV ................................................................................. 26



2.7.2.



Sistem 11.8 kV ................................................................................ 26



2.7.3.



Sistem 6.3 kV .................................................................................. 27



BAB III TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 28 3.1.



Siklus Penguapan Tunggal (Single Flash Steam Cycle) PLTP .............. 28



3.2.



Turbin Uap ............................................................................................. 30



3.3.1.



Klasifikasi Turbin Uap .................................................................... 30



3.3.2.



Bagian-Bagian Turbin Uap ............................................................. 32



3.4.



Generator Sinkron .................................................................................. 33



3.4.1.



Prinsip Kerja Generator Sinkron ..................................................... 34



3.1.4.



Konstruksi Generator Sinkron......................................................... 34



3.5.



Rugi-Rugi Daya Generator ..................................................................... 37



3.5.1.



Rugi Listrik ..................................................................................... 37



3.5.2.



Rugi Besi ......................................................................................... 38



3.5.3.



Rugi Mekanis .................................................................................. 39



3.6.



Efisiensi Generator ................................................................................. 39



3.7.



Steam Tab ............................................................................................... 40



BAB IV PERHITUNGAN DATA DAN ANALISA............................................ 42 4.1.



Spesifikasi Generator dan Turbin Uap Unit 2 PLTP Kamojang ............ 42



4.2.



Data Pengamatan dan Metode Pengumpulan Data ................................ 43



4.3.



Perhitugan Daya Keluaran Turbin ......................................................... 45



4.4.



Perhitungan dan Analisis Efisiensi Generator ........................................ 48



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 53 5.1.



Kesimpulan ............................................................................................. 53



5.2.



Saran ....................................................................................................... 53



DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 54



v



DAFTAR GAMBAR



Gambar 2.1 Unit Pembangkit dan Jasa Pembangkitan Kamojang ......................... 5 Gambar 2.2 Lokasi PLTP Kamojang ..................................................................... 8 Gambar 2.3 Logo PT. Indonesia Power ............................................................... 13 Gambar 2.4 Flow Diagram PLTP Kamojang ........................................................ 14 Gambar 2.5 Receiving Header ............................................................................. 16 Gambar 2.6 Vent Structure ................................................................................... 17 Gambar 2.7 Separator............................................................................................ 18 Gambar 2.8 Deminister ......................................................................................... 19 Gambar 2.9 Turbin Uap ........................................................................................ 20 Gambar 2.10 Kondensor ....................................................................................... 21 Gambar 2.11 Generator ......................................................................................... 22 Gambar 2.12 Transformator .................................................................................. 23 Gambar 2.13 Cooling Tower................................................................................. 24 Gambar 2.14 Switch Yard ..................................................................................... 25 Gambar 3.1 Diagram T-s siklus penguapan tunggal PLTP................................... 28 Gambar 3.2 Diagram Skematik Sederhana Siklus Penguapan Tunggal ............... 30 Gambar 3.3 Single Cylinder Single Flow Turbine ................................................ 31 Gambar 3.4 Single Cylinder Double Flow Turbine .............................................. 31 Gambar 3.5 Single Cylinder Double Flow Double Pressure Type ....................... 32 Gambar 3.6 Bentuk Sederhana Konstruksi Generator Sinkron ............................ 35 Gambar 3.7 Konstruksi Stator pada Generator Sinkron........................................ 36 Gambar 3.8 Bentuk Kontruksi Rotor pada Generator Sinkron ............................. 37 Gambar 3.9 Tampilan Program Chemical SteamTab Companion........................ 41 Gambar 4.1 Titik-titik Pengambilan Data Pengamatan ....................................... 44 Gambar 4.2 Grafik Perubahan Efisiensi Generator Unit 2 ................................... 49



vi



DAFTAR TABEL



Tabel 2.1 Daftar PLTP yang Beroperasi di UPJP Kamojang ................................ 7 Tabel 4.1 Spesifikasi Generator Sinkron Unit 2 .................................................. 42 Tabel 4.2 Spesifikasi Turbin Uap Unit 2 .............................................................. 43 Tabel 4.3 Data Beban Rata-rata Generator Unit 2 ................................................ 44 Tabel 4.4 Data Tekanan Uap dan Aliran Uap Generator Unit 2 ........................... 45 Tabel 4.5 Data Pengamatan Tanggal 1 Februari 2017 .......................................... 46 Tabel 4.6 Data Daya Masukan dan Beban Generator Unit 2 ................................ 48 Tabel 4.7 Nilai Efisiensi Generator Unit 2 ........................................................... 48 Tabel 4.8 Perbandingan Data Aktual dengan Spesifikasi .................................... 51



vii



BAB I PENDAHULUAN



1.1. Latar Belakang Perkembangan ekonomi di sebuah negara tidak terlepas dari perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di negara tersebut, dimana listrik menjadi kebutuhan penting dalam menjalankan semua itu. Pentingnya energi listrik dalam kehidupan manusia juga tergambar dalam suatu kenyataan bahwa kebutuhan akan listrik yang semakin meningkat dari masyarakat menunjukan peningkatan perekonomian mereka. Salah satu perusahaan yang membangkitkan tenaga listrk adalah Indonesia Power yang berpusat di Kamojang, Garut. Indonesia Power Kamojang membangkitkan energi listrik dari energi panas bumi yang dimana uap dari sumur di konversi menjadi energi listrik yang dimana uap yang mengalir akan menggerakan turbin. Indonesia Power di Kamojang merupakan salah satu Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan (UPJP) yang memasok sebesar daya sebesar 375 MW dimana dibagi menjadi tiga Unit PLTP, yaitu Unit PLTP Kamojang (140 MW), Unit PLTP Darajat (55 MW), dan Unit PLTP Gunung Salak (180 MW). PT. Indonesia Power UPJP Kamojang memiliki tiga buah unit pembangkitan listrik dengan total daya 140 MW. Generator merupakan salah satu komponen utama pada sistem pembangkitan yang digunakan untuk mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik. Generator menerima gaya mekanik dalam bentuk putaran pada porosnya dari turbin yang digerakan oleh energi panas bumi. Daya mekanik diubah menjadi energi listrik melalui proses induksi magnet. Untuk membangkitkan tegangan pada generator dengan mengalirkan arus searah pada belitan medan rotor generator sinkron untuk menghasilkan fluksi magnetik pada belitan jangkar stator.



1



Pada proses pembangkit listrik di PLTP Kamojang dya rated yang dibangkitkan oleh generator sebesar 55 MW. Secara aktual daya yang dibangkitkan tidak selalu statik pada nilai rated. Kondisi saat ini PLTP telah beroperasi 30 tahun telah mengalami banyak permasalahan yang dapat menurunkan efisiensi dari generator. Efisiensi generator akan mempengaruhi kinerja dari sistem PLTP. Semakin besar efisiensi dari generator maka keandalan sistem juga semakin baik. Selama 30 tahun beroperasi, diperkirakan efisiensi generator mengalami penurunan akibat beberapa faktor seperti kenaikan rugi-rugi daya generator, generator trip (unit shutdown), faktor lamanya pemeliharaan, atau kesalahan dalam pengoprasian. Oleh karena itu, ketertarikan penulis untuk mempelajari dan menganalisis efisiensi generator di PT. Indonesia Power UPJP kamojang selama kerja praktik melatar belakangi penulis untuk mengambil judul “Analisis Efisiensi Generator Sinkron Unit 2 11.8 KV 55 MW Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi PT. Indonesia Power UPJP Kamojang”. 1.2. Tujuan Adapun tujuan penulisan laporan kerja praktek ini, yaitu : 1. Mengamati proses pembangkitan energi listrik di PLTP Kamojang. 2. Mengamati nilai efisiensi generator sinkron unit 2 berdasar kemampuan daya keluaran dan masukan. 3. Menganalisis perubahan efisiensi aktual generator unit 2 dengan nilai efisiensi desain. 4. Mengamati faktor-faktor yang dapat mempengaruhi perubahan efisiensi. 1.3. Batasan Masalah Dalam pembahasan laporan kerja praktik ini, masalah dibatasi pada perhitungan efisiensi generator sinkron unit 2 di PLTP PT. Indonesia Power UPJP Kamojang sebagai perbandingan dengan nilai efisiensi generator secara desain dengan penentuan daya masukan generator berdasar daya keluaran turbin menggunakan metode penurunan entalpi.



2



1.4. Waktu dan tempat pelaksanaan Adapun waktu dan tempat pelaksanaan kerja praktik, yaitu : 



Waktu



: 1 Februari 2017 s.d 28 Februari 2017







Tempat



: PLTP (Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi) PT.



Indonesia Power UPJP Kamojang 1.5. Metode Pengambilan Data Dalam Kerja Praktik yang dilakukan di PT. Indonesia Power UBP Kamojang, digunakan metode pengumpulan data sebagai berikut : 1. Metode Observasi Metode Observasi adalah suatu cara pengumpulan data dengan mengadakan pengamatan langsung terhadap alat proses yang dijadikan objek permasalahan. 2. Metode Wawancara Metode Wawancara adalah metode pengumpulan data dengan mengadakan tanya jawab langsung kepada tenaga ahli yang terkait dengan bidang objek yang diamati. 3. Metode Studi Literatur dan Studi Pustaka Metode Studi Literatur dan Studi Pustaka penulis lakukan dengan membaca buku-buku manual operasional dan buku-buku pendukung yang telah tersedia di perpustakaan perusahaan. 1.6. Sistematika Penulisan Untuk mempermudah penulisan, sistematika Penulisan pada laporan kerja praktek ini yaitu : Bab I : Pendahuluan Pada Bab ini, berisi latar belakang penulisan, tujuan, waktu dan tempat pelaksanaan, batasan masalah sampai dengan metode penulisan yang digunakan Bab II : Profil Umum Perusahaan Pada bab ini, berisi sejarah awal, sejarah perubahan, visi misi perusahaan, susunan organisasi perusahaan, dan sampai sistem pembangkitan listrik PT Indonesia Power UPJP Kamojang. Bab III : Tinjauan Pustaka



3



Pada tinjauan pustaka membahas tentang materi-materi yang menyangkut efisiensi generator seperti siklus PLTP, generator sinkron, turbin uap, dan rugi-rugi daya generator. Bab IV : Perhitungan dan analisis Pada bab ini, berisi tentang spesifikasi komponen yang digunakan, data pengamatan, perhitungan efisiensi generator sinkron unit 2, serta analisis efisiensi generator hasil perhitungan. Bab IV : Kesimpulan dan Saran Pada bab ini, ada kesimpulan dari keseluruhan laporan kerja praktek dan ada saran untuk perusahaan maupun saran untuk melanjutkan penelitian laporan kerja praktek ini.



4



BAB II PROFIL UMUM PERUSAHAAN



2.1. Sejarah Singkat PT. Indonesia Power UPJP Kamojang Pada tahun 1926 – 1928 pemerintah Hindia-Belanda melakukan penyelidikan yang bertujuan untuk memanfaatkan sumber daya alam panas bumi yang ada di daerah Kamojang melaksanakan 5 (lima) buah sumur dengan kedalaman 66 - 128 meter. Salah satu diantara kelima sumur tersebut engeluarkan uap bertekanan 3,5 – 4 bar dan suhunya 140 C yang sampai saat ini masih menyemburkan uap kering. Pada tahun 1971, setelah adanya program kerja sama antara pemerintah Republik Indonesia dengan pemerintah New Zealand, maka akwasan Kamojang telah dipilih untuk prioritas utama dalam penyelidikan ilmiah lanjutan. Pada tahun 1972, oleh pemerintah Indonesia dengan perusahaan Geothermal Energy New Zealand LTD melakukan lagi pengeboran sumur eksplorasi. Selama periode 1974-1979, atas kerja sama pemerintah Republik Indonesia dan perusahaan Geothermal Energy New Zealand (GENXL) telah dapat menyelesaikan pengeboran 5 (lima) sumur eksplorasi dan sepuluh sumur eksplorasi lanjutan.



Gambar 2.1. Unit Pembangkit Jasa Pembangkitan Kamojang



5



Penggunaan energi panas bumi sebagai pembangkit listrik di Indonesia diawali dengan berdirinya PLTP Kamojang Unit I, sebesar 30MW yang merupakan hibah bantuan dari pemerintah New Zealand dan diresmikan oleh Presiden Republik Indonesia, Bapak Soeharto pada tanggal 7 Februari 1983. Pendirian pembangkit listrik ini didasarkan atas hasul dari beberapa tahapan penelitihan, yaitu : pre-feasibility study kawah Kamojang bersamaan dengan lapangan panas bumi Darajat pada tahun 1972 yang menyimpulkan bahwa luas dari area panas bumi di Kamojang diperkirakan sebesar 14 km2. Hasil dari pre-feasibility study ini ditindak lanjuti dengan pengeboran 5 (lima) sumur di Kamojang pada kedalaman menengah. Pengeboran ini dilakukan pada periode September 1974 – Agustus 1975, dimana dua diantara sumur-sumur tersebut menghasilkan uap dengan suhu dan potensi yang baik. Pada waktu itu juga diambil kesimpulan, bahwa reservior di Kamojang mampu memasok listrik dengan daya 100 MW – 200 MW dalam kurun waktu lebih dari 25 tahun. Sedangkan di area panas bumi Darajat dilakukan pengeboran 3 (tiga) buah sumur (DRJ – 1,2, dan 3) pada kedalaman 760 m – 1520 m. Seperti juga sistem pengelolaan di negara-negara lain, pendirian PLTP selalu dilaksanakan secara bertahan. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi adanya kemungkinan kerugian secara ekonomi yang besar apabila terdapat ketidak tepatan dan memperkirakan besarnya potensi reservoir dengan keadaan yang ada. Maka pada waktu itu untuk tahap awal di area panas bumi Kamojang diputuskan untuk melakukan pengeboran di beberapa buah sumur lain hingga mampu untuk memasok sebuah unit pembangkit dengan kapasitas 30 MW, dan selesai hingga Agustus 1979. Pada saat itu juga telah diketahui indikasi bahwa potensi panas di kawasan Kamojang melebihi kebutuhan dari Unit I. Untuk itu pada bulan Juni 1982 ditanda tangani kontrak kerja sama antara pemerintah Indonesia dengan Geothermal Energy New Zealand (GENZL) untuk membangun 2 buah unit pembangkit tambahan sebesar 2 x 55 MW. Sejak itu pembangunan Unit II dan Unit II dilakukan secara hampir



6



bersamaan, dimana Unit II telah beroperasi pada bulan Juli 1987 dan kemudian diikuti Unit III pada bulan November dalam tahun yang sama. Dengan telah berdirinya unit PLTP Kamojang maka pengembangan panas bumi di Indonesia semakin intensif. Hal ini dibuktikan dengan segera dibangunnya unit PLTP Darajat (55MW) pada tahun 1993 sampai dengan Desember serta unit PTLP Gunuk Salak (180 MW) yang beroperasi pada bulan Noveber 1994(Unit I), pada awal tahun 1995 (Unit II), dan tahun 1997 (Unit III). Berikut daftar PLTP yang beroperasi di UPJP Kamojuang hingga tahun 2017.



Tabel 2.1. Daftar PLTP yang Beroperasi di UPJP Kamojang PLTP



Lokasi



Kapasitas Manufaktur



Tahun Awal Beroperasi



Unit I



Sub UPJP Kamojang



30 MW



MITSUBISHI



1983



Unit II



Sub UPJP Kamojang



55 MW



MITSUBISHI



1987



Unit III



Sub UPJP Kamojang



55 MW



MITSUBISHI



1987



Darajat I Unit I



Sub UPJP Darajat



55 MW



MITSUBISHI



1993



ANSALDO



1994



ANSALDO



1995



ANSALDO



1997



Unit II Unit III



Sub UPJP Gunung 55 MW salak Sub UPJP Gunung 55 MW salak Sub UPJP Gunung 55 MW salak



2.2. Lokasi PT. Indonesia Power UPJP Kamojang Unit Pembangkit Jasa Pembangkitan (UPJP) Kamojang berada di daerah perbukitan sekitar 1500 meter dari permukaan laut dan 42 KM ke arah tenggara kota Bandung. Kontur permukaan dan letak geografis mendukung kualitas atau mutu uap yang dihasilkan. Pembangkit Listrik Panas Bumi (PLTP) Kamojang merupakan yang terbaik di Indonesia, karena uap yang dikeluarkan sangat kering.



7



PT. Indonesia power UPJP Kamojang berlokasi di kampung Pangkalan Desa Laksana Kabupaten Bandung Provisi Jawa Barat dengan alamat perusahaan yaitu komplek perumahan PlTP Kamojang kotak pos 125 Garut 44101. Gambar di bawah ini menunjukan denah lokasi kawasan PLTP Kamojang :



Gambar 2.2. Lokasi PLTP Kamojang PLTP Kamojang ini menempati area seluas ±126.536 m2, dikelilingi perbukitan, dengan batas-batas sebagai berikut: a.



Sebelah utara berbatasan dengan tanah Perhutani III RPH Paseh dan PPA Kamojang



b.



Sebelah barat berbatasan dengan tanah Perhutani III RPH Paseh dan PPA Kamojang



c.



Sebelah selatan berbatasan dengan tanah Perhutani III RPH Paseh dan PPA Kamojang



d.



Sebelah timur berbatasan dengan jalan raya Kamojang



2.3. Struktur Organisasi Perusahaan Adapun struktur organisasi PLTP Kamojang yang ada pada awalnya bernaung di bawah PT. PLN Unit Pembangkitan Listrik Jawa-Bali (PT. PLN PJB) kemudian tahun 2000 berubah namanya menjadi PT. INDONESIA POWER UPJP Kamojang sebagai berikut



8



2.3.1. General Manager Tugas dari seorang General Manager (GM) adalah memimpin dan mengurus unit pembangkitan sesuai dengan tujuan dan lapangan usahanya, dengan berusaha meningkatkan kinerja unit pembangkitan dan mempunyai tugas sebagai berikut: a.



Mengevaluasi perkembangan unit pembangkitan dan lingkungan yang mempengaruhi serta melaksanakan identifikasi kekuatan, kelemahan, peluang dan ancaman yang dihadapi perusahaan PLTP Kamojang



b.



Menyusun rencana strategi PLTP Kamojang untuk mencapai tujuan sesuai dengan lapangan usahanya, dengan memperhatikan strategi dan kebijaksanaan perusahaan dan memproses pengesahan Direksi



c.



Mengarahkan



dan



membina



program-program



operasi



dan



pemeliharaan unit pembangkit d.



Menentapkan standar-standar prosedur pelaksanaan meliputi operasi, pemeliharaan, logistik, anggaran keuangan, dan akuntansi dengan memperlihatkan ketentuan yang lebih tinggi



2.3.2. Manager Engineering Membantu GM dalam penyusunan anggaran keuangan dan akuntasi, pembinaan, pengembangan, manajemen pengelolaan lingkungan, serta melaksanakan evaluasi dari realisasi dan pencapaian target kinerjanya. Dengan membuat suatu analisis dan masukan kepada GM. Peranan di perusahaan adalah memimpin dan mengelola bidang masing-masing untuk mencapai target dan sasaran unit bisnis. Manager Engineer dibantukan oleh beberapa ahli bidang, diantaranya: a.



Ahli madya manajemen risiko



b.



Ahli madya sistem manajemen terpadu



c.



Ahli madya engineer sipil



d.



Ahli madya engineer panas bumi



e.



Ahli madya engineer mesin



f.



Ahli madya engineer listrik



g.



Ahli madya engineer kontrol dan instrumen 9



h.



Ahli madya engineer K3, kimia dan lingkungan



i.



Supervisor senior perencanaan unit dan kinerja, dibantukan oleh beberapa bidang:



j.



-



Ahli muda pengelolaan RJP dan kinerja unit



-



Ahli muda perencanaan dan pengendalian



-



Ahli muda knowledge management dan inovasi



Supervisor senior Reliability and System Owner, dibantukan oleh beberapa bidang:



k.



-



Ahli muda reliability



-



Ahli muda muda turbin



-



Ahli muda generator



Supervisor senior Condition Based Maintenace, dibantukan oleh beberapa bidang:



l.



-



Ahli muda predictive maintenace



-



Teknisi senior predictive maintenace



Supervisor senior sistem informasi, dibantukan oleh beberapa bidang: Ahli muda sistem informasi. -



Pelaksanaan senior infrastruktur



-



Pelaksanaan senior admin dan help desk



2.3.3. Manager Operasi dan Niaga Mempunyai tugas mengkoordinasikan pengelolaan operasi dan niaga unit pembangkitan dengan kegiatan utama sebagai berikut: a.



Penyusunan rencana kegiatan operasional bidang operasi



b.



Penyusunan rencana operasional penggunaan uap



c.



Pengembangan sistem dan prosedur operasi



d.



Pengkoordinasian pelaksanaan operasi



e.



Pengelolaan penjualan energi



f.



Pengendalian keandalan dan efisiensi pengoperasian



g.



Pembinaan kompetensi bidang operasi pembangkitan



2.3.4. Manager Keuangan dan Administrasi



10



Mempunyai tugas mengkoordinasikan pengelolaan sumber daya manusia dan sistem informasi Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan dengan kegiatan utama sebagai berikut: a.



Pengembangan organisasi



b.



Perencanaan dan pengadaan pegawai



c.



Pengembangan kompetensi



d.



Administrasi kepegawaian



e.



Pengelolaan implementasi budaya perusahaan



f.



Penyusunan anggaran unit bisnis



g.



Pengelolaan keuangan



h.



Pengembangan sistem administrasi keuangan dan penyusunan laporan keuangan



2.3.5. Manager Unit PLTP Mempunyai



tugas



mengelola



kegiatan



pengoperasian



dan



pemeliharaan PLTP yang menjadi pengawasannya dengan kegiatan utama sebagai berikut: a.



Penyusunan rencana pengoperasian dan pemeliharaan PLTP



b.



Pengendalian pelaksanaan sistem dan prosedur operasi serta pemeliharaan



c.



Pengawasan kegiatan operasi dan pemeliharaan PLTP sesuai kebutuhan sistem



d.



Pengawasan kegiatan administrasi umum dan keamanan



2.4. Paradigma, Visi, Misi, Motto, dan Tujuan Pembahasan 2.4.1. Paradigma Hari ini lebih baik dari hari kemarin, hari esok lebih baik dari hari ini. 2.4.2. Visi Menjadi perusahaan publik dengan kinerja kelas dunnia dan bersahabat dengan lingkungan.



11



2.4.3. Misi Melakukan usaha dalam bidang ketenaga listrikan dan mengembangkan usaha lainnya yang berkaitan berdasarkan kaidah industri dan niaga yang sehat guna menjamin keberadaan dan pengembangan perusahaan dalam jangka panjang. 2.4.4. Motto Bersama kita maju. 2.4.5. Tujuan perusahaan 1. Menciptakan mekanisme peningkatan efisiensi yang terus menerus dalam penggunaan sumber daya perusahaan 2. Meningkatkan pertumbuhan perusahaan secara berkesinambungan dengan bertumpu pada usaha penyediaan tenaga listrik dan sarana penunjang yang berorientasi pada permintaan pasar yang berwawasan lingkungan. 3. Menciptakan kemampuan dan peluang untuk memperoleh pendanaan dari berbagai sumber yang saling menguntungkan. 4. Mengoprasikan pembangkit tenaga listrik secara kompetitif serta mencapai standar kelas dunia dalam hal keamanan, keandalan, efisiensi, maupun kelestarian lingkungan. 5. Mengembangkan budaya perusahaan yang sehat diatas saling menghargai antara karyawan dan mitra serta mendorong terus kekokohan integritas pribadi dan profesionalisme. 2.5. Makna dan Bentuk Logo 2.5.1. Bentuk Karena nama yang kuat, Indonesia Power dan Power ditampilkan dengan menggunakan dasar jenis huruf (font) yang tegas dan kuat : Futura Book / Regular dan Futura Bold. 1. Aplikasi bentuk kilatan petir pada huruf O melambangkan Tenaga Listrik yang merupakan lingkungan usaha utama perusahaan. 2. Titik atau bulatan merah (red dot) diujung kilatan petir merupakan simbol perusahaan yang telah digunakan sejak masih bernama PT. PLN PJB I. Titik 12



ini merupakan simbol yang digunakan pada sebagian besar materi komunikasi perusahaan. Dengan simbol yang kecil ini, diharapkan identitas perusahaan dapat langsung terwakili.



Gambar 2.3. Logo PT. Indonesia Power 2.5.2. Warna 1. Merah Diaplikasikan pada kata INDONESIA, menunjukan identitas yang kuat dan kokoh sebagai pemilik sumber daya untuk memproduksi tenaga listrik, untuk dimanfaatkan di Indonesia dan juga di luar negeri. 2. Biru Diaplikasikan pada kata POWER. Pada dasarnya warna biru menggambarkan sifat pintar dan bijaksana. Dengan aplikasi pada kata POWER, maka warna ini menunjukan produk tenaga listrik yang dihasilkan perusahaan memiliki ciri-ciri yaitu berteknologi tinggi, efisien, aman, dan ramah lingkungan. 2.6. Uraian Singkat PLTP UPJP Kamojang 2.6.1. Sistem Pembangkitan Listrik PLTP Kamojang Sistem operasi pada PLTP Kamojang dapat digambarkan seperti pada skema berikut ini :



13



Gambar 2.4. Flow Diagram PLTP Kamojang



Energi primer untuk PLTP Kamojang adalah uap panas bumi yang dipasok oleh Pertamina, uap dari sumur produksi lapangan panas bumi Kamojang dialirkan melalui beberapa Pipe Line (PL 401, 402, 403, 404). Uap dari sumur produksi mula-mula dialirkan ke steam receiving header (1), yang berfungsi untuk menampung uap panas bumi yang disuplai dari beberapa lapangan sumur produksi uap, di sistem steam recieving ini terpasang katup pelepasan uap (Vent Structure) yang berfungsi untuk menjaga tekanan pasokan uap ke pembangkit apabila terjadi perubahan pasokan dari sumur produksi maupun terjadi perubahan permbebanan dari pembangkit. Selanjutnya melalui flow meter (2) dialirkan ke separator (3) yang berfungsi untuk memisahkan partikel padat yang terbawa dari sumur produksi dan demister (4) untuk memisahkan butiran air dari uap panas bumi. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya vibrasi, erosi, dan pembentukan kerak pada sudu dan nozzle turbine.



14



Uap yang bersih itu dialirkan melalui main steam valve / generator valve (5) menuju ke turbin (6). Didalam turbin, uap tersebut berfungsi untuk memutar double flow condensing yang dikopel dengan generator (7), pada kecepatan 3000 rpm. Proses ini menghasilkan energi listrik dengan arus 3 fasa, frekuensi 50 Hz, dan tegangan 11,8 Kv. Melalui step-up transformer (8), arus litrik dinaikkan tegangannya hingga 150kV, selanjutnya dihubungkan secara paralel dengan sistem penyaluran Jawa- Bali (9). Agar turbin bekerja secara efisien, maka exhauset steam yang keluar dari turbin harus dalam kondisi vakum (0, 10 bar), dengan mengkondensasikan uap bekas memutarkan turbin dalam condenser (10) dengan cara kontak langsung yang dipasar di bawah turbine. Exhaust steam dari turbin masuk dari sisi atas condenser kemudian terkondensasi sebagai akbiat penyerapan panas oleh air pendingin yang diinjeksikan lewat spray-nozzle. Level air kondensat dijaga selalu dalam kondisi normal oleh dua buah cooling water pump (11), lalu didinginkan di cooling tower (12) sebelum disirkulasikan kembali. Untuk menjaga kevakuman condenser, gas yang tak terkondensasi harus dikeluarkan secara kontinu oleh sistem ekstraksi gas. Gas-gas ini mengandung : CO2 85-90% wt, H2S 3.5 wt, sisanya adalah N2 dan gas-gas lainnya. Di Kamojang dan Gunung Salak, sistem ekstraksi gas terdiri dari first-stage dan second-stage (13) sedangkat di Darajat terdiri dari ejector dan liquid ring vacum pump. Sistem pendingin di PLTP merupakan sistem pendingin dengan sirkulasi tertutup dari air hasilkondensasi uap, dimana kelebihan air kondensat yang terjadi direinjeksi ke dalam sumur reinjeksi (14). Prinsip penyerapan energi panas dari air yang disirkulasikan adalah menggunakan 5 forced draft fan. Proses ini terjadi di dalam cooling water. Sekitar 70% uap yang terkondensasi akan hilang karena penguapan dalam cooling water, sedangkan sisanya diinjeksikan kembali ke dalam cooling water (15). Reinjeksi dilakukan untuk mengurangi pengaruh pencemaran lingkungan, mengurangi ground subsidence, menjaga tekanan, serta recharge water bagi



15



reservoir. Aliran air dari cooling tower disirkulasikan lagi oleh primary pump (16) sebagai media pendingin secondary di intercooler. Kemudian melalui after condenser dan intercondenser (17) dimasukkan kembali ke dalam kondensor. 2.6.2. Alat / Mesin Unit PLTP Kamojang 2.6.2.1. Receiving Header Uap yang dialirkan dari sumur-sumur yang dikelola oleh pihak Pertamina, sebelum diolah untuk menggerakan turbin, pertama masuk ke dalam tempat penampingan. Tempat penampungan ini disebut sebagai Receiving Header.



Gambar 2.5. Receiving Header Pada Receiving Header tekannnya dijaga sekitar 6.5 bar. Pengendalian teknan ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan dikendalikan dari lokal atau dikendalikan dari Control Room. Didalam Control Room alat yang digunakan untuk memantau dan mengontrol secara jarak jauh adalah unit control dest. Jika terjadi masalah lampu yang berapa di unit Control Desk akan menyala, kemudian disusul oleh bunyi alarm. Cara untuk menjaga agar tekanan dalam Receiving Header tetap 6.5 bar adalah dengan memasang Vent Structure (pelepas uap). Vent Structure ini terdiri dari dua bagian. Setiap bagian ini terdiri dari 3 Vent Structure. Dalam pengeoperasiaanya setiap Vent Structure ini digilir setiap minggunya. Dalam penggiliran ini ada satu atau 2 Vent Structure yang dibuat stand by agar jika terjadi



16



perawatan Vent Structure yang dibuat dalam Mode stand by ini dapat langsung digunakan. Namun juka Vent Structure tidak dapat menahan/ menurunkan tekanan dalam receiving Header maka Rapture Disk akan bekerja (meledak). Hal ini bertujuan untuk mengurangi tekanan secara paksa agar tidak merusak Receiving Header-nya. Tekanan ketika Rapture Disk bekerja adalah sekitar 9 bar. Jika rapture Disk ini sudah bekerja maka sistem kerja pembangkitan lumpuh total. 2.6.2.2. Vent Structure Vent Structure memiliki beberapa fungsi seperti : 1. Heating uap pada sistem pipe line. 2. Katup pengaman yang akan membuang tekanan lebih bila terjadi sudden trip didalam steam receiving header. 3. Pengaruh tekanan agar tekanan masuk turbin konstan



Gambar 2.6. Vent Structure Sehingga apabila ada gangguan pada unit yang mengakibatkan sudden trip, maka aliran uap dari alam yang tidak dihentikan akan dibuang melalui alat ini. Bangunan Vent Structure ini berupa kontruksi beton bertulang berbentuk bak persegi panjang yang disekat pada bagian bawahnya dan diatasnya diberi tumpukan batu. Penumpukan batu ini dimaksudkan agar pelepasan uap ke udara dengan



17



menggunakan efek Nozzle Diffuser dapat diredam sehingga angka kebisingan dapat dikurangi. Didalam Vent Structure terdapat atau terpasang beberapa Butterfly Valve. Pengoperasian dari katup-katup ini menggunakan sistem pneumatic melalui elektro-pneunematis



tranducers



dan



menggunakan



roda



tangan



untuk



pengoperasiaan secara manual. Katup ini dibuka dan ditutup dengan menggunakan udara bertekanan yang diperoleh dari dua buah kompresor yang terdapat didalam ruang Vent Structure. Pengendalian kompresor (hidup/ mati) dapat diatur dengan menggunakan cara seperti dibawah : 1. Secarra otomatis, kompresor akan start apabila tekanan didalam sistem turun dibawah 2.5 bar. Kompresor akan mati dengan sendirinya ketika tekanan sudah melewati 6.5 bar. 2. Secara lokal (setempat) salah satu atau dua kompresor dapat di-start / di stop dari station service 380V switch board. 3. Secara Remote, dimana satu atau dua kompresor dapat di start / stop dari rumah Vent Structure. Saklar selektor auto / local/ remote dan operasi/ standby terpasang di Station Service 380 V Switch Board. 2.6.2.3. Separator Uap yang keluar dari sumur-sumur eksplorasi mengandung silica dan zat padat lainnya yang dapat menimbulkan penyempitan dan penurunan aliran uap serta peningkatan tekanan pada Steam Chest Press. Untuk mencegah hal ini maka dalam pembangkitan listrik dengan memanfaatkan panas bumi diperlukan Separator yang berguna untuk memisahkan partikel padat yang terbawa di dalam uap.



18



Gambar 2.7. Separator Separator yang digunakan bertipe silinder tegak, dimana uap yang masuk melalui saluran masuk diarahkan sedemikian rupa sehingga didalam silinder aliran uap, arah aliran uapnya adalah aliran sentrifugal. Akibatnya aliran sentrifugal tersebut, maka material yang ikut bersama aliran, misal kondensat maupun zat padat terlempar kearah luar dan membentur dinding separator. Dan akibat adanya gaya gravitasi, material-material padat ini akan jatuh kebagian bawah separator. 2.6.2.4. Deminister Peralatan ini digunakan untuk menangkap butiran-butiran air (mist) yang dapat menyebabkan terjadinya timbunan didalam turbin yang dapat menimbulkan kavitasitas pada sudu-sudu turbin dengan menggunakan semacam saringan. Tujuannya agar ketika uap masuk kedalam turbin tidak menyebabkan kerusakan pada sudu-sudu turbin.



19



Gambar 2.8. Deminister Penyaringan yang terjadi di dalam demister sangat efektif untuk mengurangi kandungan Cl, Fe2O2, SiO2, dan Fe yang masuk kedalam turbin. Beberapa alasan mengapa digunakan penyaring (corrugated plate) adalah sebagai berikut : 1. Pada separator menggunakan sistem cyclone centrifugal type, seperti yang digunakan PLTP Kamojang. Pemisahan antara uap dan air panas didasarkan dari perbedaan gaya sentrifugal dan berat jenis antara air dan uap jenuh. Tetapi pemisahan ini tidak dapat memisahkan moisture dari uap jenuh secara sempurna. 2. Penggunaan penyaring ini dapat memisahkan mousture dari uap jenuhnya sedemikian sehingga tingkat kebasahan uap dapat diperkecil. Pemisahan ini didsarkan pada perbedaan inersia antara air dan uap serta didasarkan atas daya lekat permukaan basah dari penyaring tersebut. Di dalam penyaring kecepatan uap menurun sehingga pemisahan berlangsung denga lebih baik. 2.6.2.5. Turbin Uap Turbin yang digunakan di UPJP Kamojang adalah turbin tipe double flow condensing. Uap yang berasal dari panas bumi digunakan untuk memutar sudu-



20



sudu turbin yang dikopel langsung dengan generator. Kecepatan putar turbin yang dihasilkan alaha sekitar 3000 rpm.



Gambar 2.9. Turbin Uap Uap yang masuk kedalam turbin jumlahnya sangat besar. Hal ini dikarenakan tekanan uap yang digunakan oleh PLTP rendah yakni berada pada kisaran 2-10 kg/cm2g. Tekanan yang rencah ini berdampak terhadap volume spesifika uap. Volume spesifik uap menjadi besar dan heat drope dari turbin menjadi rendah, oleh karena itu jumlah uap yang dibutuhkan menjadi banyak. Pada turbin yang digunakan di UPJP Kamojang, seluruh mulut saluran masuk kedalam turbin yang terdapat pada bagian bawah rumah turbin. Saluran pipa uap tersebut berada disamping kanan dan kiri arah memanjang dari turbin. Ruang uap pertama yang terdapat didalam ruang uap kedua dipisahkan dengan menggunakan sekat, sehingga uap pertama tidak masuk ke nozzel tingkat pertama yang tepat berada di tengah-tengah turbin. Kemudian uap kedua disalurkan kedalam ruang pemasukan lalu kedua uap tersebut bertemu untuk mengalir menuju sudu-sudu selanjutnya. Relief diafragma dan lubang pemeriksaan sudu-sudu tingkat akhir dipasang di bagian atas dari rumah trubin. Turbin dengan tipe double flow memiliki pipa pengimbang, dimana pipa tersebut menghubungkan dua ruang uap tingkat pertama sebelah kiri dan tingkat pertama sebelah kanan. Dengan adanya pipa pengembangan ini maka tidak perlu adanya lubang-lubang pengimbang pada piringan rotor.



21



2.6.2.6. Kondensor Untuk mendapatkan efisiensi turbin yang



tinggi maka uap bekas atau



exhauuust steam keluar dari turbin harus dalam kondisi vakum sekitar 0.1 bar yang diperoleh dengan mengkondensasikan uap tersebut dalam sebuah kondensor kontak langsung yang dipasang dibawah turbin. Berbeda dengan kondensor permukaan yang ada pada PLTU konvensional, kondensor kontak langsung mempunyai efisiensi perpindahan panas yang jauh lebih besar dari pada kondensor permukaan hingga ukuran dan biaya investasinya jauh lebih kecil.



Gambar 2.10. Kondensor Pemakaian kondensor ini sangat cocok, karena untuk pembangkit panas bumi mempunyai siklus terbuka sehingga tidak diperlukan sistem pengembalian kembali kondensat seperti pada PLTU konvensional. Exhaust Steam dari turbin masuk dari atas kondenser, kemudian mengalami kondensasi sebagai akibat penyerapan panas laten oleh air pendingin yang diinjeksikan melalui spray nozzle. Gas-gas yang tidak dapat dikondensasikan di gas cooling zone, untuk dikeluarkan lewat sisi atas kondenser oleh sistem ekstrasi gas. Level kondensat di dalam kondenser dijaga selalu dalam kondisi level normal oleh dua buah cooling water pump dan dialirkan ke cooling tower untuk didinginkan ulang sebelum disirkulasikan kembali.



22



2.6.2.7. Generator Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Generator yang dipakai adalah jenus Turbo Generator dengan putaran 3000 rpm berkutub silindris dengan sistem eksitasi secara brushless (tidak bersikat). Tegangan generator yang dihasilkan sebesar 11.8 kV dan daya 55MW (untuk unit II dan unit III). Generator yang digunakan di PT. Indonesia Power UPJP Kamojang ditunjukan pada gambar dibawah ini :



Gambar 2.11. Generator 2.6.2.8. Transformator Transformator utama yang digunakan adalah trafo tenaga yang berfungsi untuk menaikan tegangan dari 11.8 kV menjadi 150k V sesuai dengan tegangan jaringan. Untuk menghindari panas yang berlebihan pada saat trafo beropersai, dipakai pendinginan sistem oil natural air natural (ONAN) atau pendingin udara dan minyak yang bersikulasi secara alamiah melalui sirip-sirip yang terdapat dibagian sisi luar dari rumah trafo.



23



Gambar 2.12. Transformator (Trafo) Untuk menyerap gelembung-gelembung udara, uap air dan moisture yang masuk ke dalam minyak digunakan dehydrating breathers tipe silika. 2.6.2.9. Cooling Tower PLTP Kamojang menggunakan cooling tower dengan sistem mechanical induced dreught cross low, udara berpindah karena adanya isapan kipas. Pada jenis inim udara masuk dari sisi menara melalui kiasi-kiasi yang cukup besar pada kecepatan rendah bergerak melalui fillbar. Kipas dipasang dipuncak menara dan melalui kipas fan stack udara panas dan lembab dibuang ke udara bebas. Cooling tower PLTP Kamojang terdiri dari banyak cell yang terbuat dari kayu kering dan sejumlah cerobong kipas di puncak menara dengan bentuk bundar. Untuk unit I terdiri dari 3 cerobong kipas untuk unit II dan unit III terdiri dari 5 buah cerobong kipas.



24



Gambar 2.13. Cooling Tower Kipas-kipas digerakkan oleh motor-motor listrik dengan putaran rendah. Putaran rendah ini dapat dicapai dengan penggunaan gigi reduksi. Kipas ini adalah jenis baling-baling yang dapat memindahkan laju aliran volumetri yang besar pada tekanan statis rendah. Bladenya dapat diatur jarak dan sudutnya agar mengkonsumsi daya serendah mungkin. 2.6.2.10. Switch Yard Tenaga listrik dari generator disalurkan ke main transformator / transformator utama yang berfungsi untuk menaikkan tegangan output gengerator sebesar 11.8 kV ke Garut I, II, dan Bandung Selatan I, II dengan rel ganda. Gabwar dibawah memperlihatkan switch yard yang terletak di bagian barat PT. Indonesia Power UPJP Kamojang.



Gambar 2.14. Switch Yard 2.7. Sistem Kelistrikan PLTP Kamojang Generator pada PLTP Kamojang ini Menghasilkan tegangan listrik 11.8 kV. Listrik ini kemudian akan didistribusikan melalui sistem interkoneksi Jawa-Bali dengan beberapa pemrosesan terlebih dahulu melalui sistem 150 kV, sistem 11.8 kV, dan sistem 6.3 kV. Ketiga sistem tersebut dijelaskan di bawah ini.



25



2.7.1. Sistem 150 kV Sistem transmisi listrik 150 kV ini dilakukan untuk melayani kebutuhan listrik wilayah Garut dan Bandung. Pada sistem ini, peralatan utama yang dipakai adalah trafo generator utama. Trafo pada unit II dan unit III (T21 dan T31) berfungsi untuk menaikkan tegangan 11.8 kV yang dibangkitkan generator menjadi 150 kV. Kerja paralel generator dengan rel penghantar 150 kV dilakukan pada sisi tegangan tinggi trafo melalui pemutus arus (PMT) 150 kV. 2.7.2. Sistem 11.8 kV Sistem tegangan 11.8 kv diasilkan dari generator 3 fasa dengan frekuensi 50 Hz. Sistem ini terdiri dari beberapa peralatan antara lain generator, penghantar masip terisolasi (IPB), dan generator netral grounding cubide (NGR). Generator merupakan jenis 3 fasa, frekuensi 50 Hz, dan putaran 3000 rpm yang dihubungkan langsung dengan poros turbin dengan kapasitas maksimum 68.75 kV dan faktor daya 0.8. Sistem penguat medan yang digunakan adalah dengan membangkitkan arus bolak-balik dari generator kecil yang dipasang di ujung rotor generator utama, kemudian dengan memasang alat penyearah maka diperoleh arus seacah untuk penguat medan. Pengaturan tegangan dilakukan secara otomatis menggunakan AVR dan beberapa peralatan lainnya yang dipasang pada panel penguatan (excitation cubicle) yang berada di ruang separator. Sedangkan AVR setting load limit, speed setting, dan pemantauan besaran arus dan tegangan penguat, keseluruhannya berada pada control unit di ruang kontrol. Sebagai pelengkap, dipasang peralatan seperti penghantar masip terisolasi (IPB) untuk mengalirkan daya dari generator dengan kapasitas arus pengenal sebesar 4000 Ampere. Perlengkapan lain adalah PT dan SA yang merupakan pelengkap peralatan pengaman terhadap gangguan tegangan dari arus berlebih. Peralatan NGR juga tersedia sebagai instalasi pada titik netral generator.



26



2.7.3. Sistem 6.3 kV Untuk mendapatkan tegangan 6.3 kv dipasang beberapa transformator yaitu transformator T8 yang menyediakan tegangan listrik 6.3 kv dari tegangan primer 150 kv, Kapasitas trafo ini sebesar 7 MWA yang berfungsi untuk menyediakan listrik pada saat startup untuk unit I, II, dan III. Fungsi dari sistem 6.3 kv adalah mensuplai tegangan listrik untuk unit melalui high voltage board (UHB) yaitu motor pompa air pendingin utama dan pelayanan penggunaan station melalui trafo penurun tegangan.



27



BAB III TINJAUAN PUSTAKA



3.1. Siklus Penguapan Tunggal (Single Flash Steam Cycle) PLTP Secara umum, fluida yang muncul di permukaan atau kepala sumur adalah fluida dua fasa dengan kandungan air yang cukup tinggi. Untuk mendapatkan fraksi uap yang lebih banyak, maka tekanan fluida diturunkan, proses ini dikenal dengan istilah



flashing. Pada saat flashing, tekanan fluida turun bersamaan dengan



turunnya temperatur, entalpi tetap, entropi naik, dan jumlah fraksi uap meningkat. Entalpi yang disebutkan adalah jumlah energi yang terkandung dalam fluida, lazim dinyatakan dalam kilojoule/kg. Diagram T-s untuk siklus penguapan tunggal diperlihatkan seperti gambar 3.1.



Gambar 3.1. Diagram T-s siklus penguapan tunggal PLTP Titik 1 merupakan keadaan fluida dipermukaan atau di kepala sumur. Terlihat pada diagram T-s bahwa fluida di kepala sumur merupakan fluida dua fasa (campuran air dan uap) dengan kandungan air tinggi Titik 2 merupakan keadaan fluida di separator atau alat pemisah antara air dan uap. Fluida pada keadaan ini telah mengalami flashing. Terlihat pada diagram T-s diatas bahwa pada titik 2, fluida merupakan fluida 2 fasa dengan kandungan uap yang lebih tinggi. Pada titik 2 ini, dilakukan pemisahan antara air dan uap. Air



28



dibawa ke titik 3 untuk selanjutnya menuju sumur injeksi sedangkan uap dibawa ke titik 4 untuk selanjutnya masuk ke turbin. Pada titik 4 keadaan uap telah terpisahkan dari air, titik 4 ini merupakan titik masuk uap ke turbin. Adanya penurunan tekanan sepanjang pipa alir dari separator keturbin menyebabkan titik 4 jatuh tidak segaris dengan titik 2. Apabila tidak ada penurunan tekanan pada pipa maka titik masuk turbin akan jatuh segaris dengan titik 2. Titik 5 merupakan titik keluar turbin, sekaligus titik dimana uap masuk ke kondensor. Adanya rugi-rugi daya yang terjadi saat uap memutar turbin, menyebabkan nilai entropi keluar turbin akan lebih besar daripada saat masuk ke turbin. Andaikan proses ini ideal maka nilai entropi keluar dan masuk turbin akan sama, atau disebut dengan proses isentropik atau titik keluar turbin akan jatuh pada titik 5s. Fluida keluaran turbin yaitu dititik 5 adalah fluida dua fasa. Biasanya fraksi uap pada keadaan ini diastas 80%. Fluida yang keluar turbin harus diinjeksikan kembali ke perut bumi. Namun karena massa jenis uap sangat kecil dibandingkan massa air sehingga uap cenderung bergerak ke atas. Oleh karena itu, fluida harus dikondensasikan terlebih dahulu sebelum diinjeksikan. Proses kondensasi ini terjadi dalam kondenor dan keadaan fluida keluar kondensor adalah pada titik 6, yaitu saat keadaan air jenuh. Selanjutnya fluida ini diturunkan kembali termperaturnya dimenara pendingin seblum di injeksikan ke perut bumi. Diagram skematik sederhana dari siklus penguapan tunggal PLTP diperlihatkan seperti gambar 3.2.



29



Gambar 3.2. Diagram Skematik Sederhana Siklus Penguapan Tunggal 3.2. Turbin Uap Turbin uap merupakan komponen utama pembangkit tenaga listrik. Turbin Uap berfungsi mengubah energi potensial uap menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Di dalam turbin, fluida kerja (uap) secara kontinyu mengalami ekspansi, yaitu proses penurunan tekanan. Fluida kerja mengalir melalui ruang di antara sudu-sudu pada roda turbin, yang mengakibatkan sudu-sudu turbin mendapat gaya sehingga roda turbin berputar. Gaya tersebut timbul karena terjadi perubahan momentum dari fluida kerja yang mengalir diantara sudu-sudunya. 3.3.1. Klasifikasi Turbin Uap Turbin uap dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kategori tergantung pada proses penurunan kalor, kondisi awal dan akhir uap, dan pemakaiannya di bidang industri serta berdasarkan jumlah silinder dan jumlah aliran uap. Klasifikasi turbin uap berdasarkan jumlah silinder dan jumlah aliran uap dapat dilihat sebagai berikut : 1.



Turbin satu silinder satu aliran (single cylinder single flow). Turbin ini merupakan konstruksi turbin yang paling sederhana dan hanya



dapat diterapkan pada turbin berkapasitas kecil. Menghasilkan daya keluaran sebesar 30 MW. Single cylinder single flow turbine dapat dilihat pada Gambar 3.3.



30



Gambar 3.3. Single Cylinder Single Flow Turbine



2.



Turbin satu silinder dua aliran (single cylinder double flow). Tipe ini mampu menghasilkan daya keluaran 30 – 70 MW. Aliran uapnya



masuk ke sisi kiri dan kanan turbin dan sebagian besar digunakan pada PLTP. Turbin satu silinder dua aliran dapat dilihat pada Gambar 3.4



Gambar 3.4. Single Cylinder Double Flow Turbine



3.



Turbin dua tekanan dua aliran satu silinder (single cylinder double flow double pressure type). Tipe ini sesuai untuk uap tekanan rendah, memberikan uap pada ruang antar



tingkat sebagai penambah uap langsung. Keluaran yang dihasilkan 30 sampai 70 MW. Gambar 3.5 menunjukan Turbin dua tekanan dua aliran satu silinder.



31



Gambar 3.5. Single cylinder double flow double pressure type 3.3.2. Bagian-Bagian Turbin Uap 1.



Casing Turbin Casing merupakan penutup bagian-bagian dari turbin. Casing juga dapat



disebut sebagai rumah turbin. Casing turbin berfungsi sebagai sebuah bejana bertekanan yang memungkinkan penggunaan energi panas secara efektif. Selain itu, casing turbin juga berfungsi untuk menjaga letak sudu-sudu tetap. 2.



Rotor Turbin Rotor adalah bagian turbin yang berputar. Rotor terdiri dari poros dan sudu



turbin. Sudu turbin terbagi menjadi stationary blade yang merupakan bagian yang diam pada rotor, dan moving blade yang merupakan bagian yang berputar. 3.



Bearing Pedestal Bearing pedestal adalah alat yang memungkinkan terjadinya pergerakan



relatif antara dua bagian turbin, biasanya gerakan angular atau linear. Bearing pedestal berfungsi untuk meminimalisasi gesekan antar sudu turbin dengan casing turbin dan lainnya. Gambar 23 menunjukan Bearing Pedestal 4.



Journal Bearing Journal Bearing berfungsi untuk menahan dan menumpu gaya aksial rotor.



Pada konstruksi turbin terdapat dua buah journal bearing yang letaknya di belakang turbin. 5.



Thrust Bearing



32



Thrust Bearing berfungi untuk menahan atau menerima gaya aksial atau gaya sejajar terhadap poros turbin. Gaya tersebut disebabkan oleh gerakan maju mundurnya poros rotor yang berputar sangat cepat. 6.



Komponen Pendukung Dalam masa operasinya turbin memerlukan alat bantu agar kinerjanya lebih



maksimal. Berikut komponen pendukung turbin adalah: a.



Steam Chest merupakan titik pertemuan antar pipa uap utama dengan saluran uap masuk turbin. Fungsinya sebagai wadah untuk menempatkan katup-katup governor sebagai pengatur aliran uap yang akan masuk ke turbin.



b.



Stop Valve merupakan katup penutup cepat yang berfungsi untuk memblokir aliran uap dari ketel ke turbin.



c.



Governor Valve, alat ini berfungsi untuk mengatur aliran uap dari steam chest yang akan masuk ke turbin. Jadi tugas utamanya adalah mengatur putaran atau beban yang dihasilkan oleh turbin.



3.4. Generator Sinkron Generator berfungsi sebagai pembangkit daya dengan cara merubah daya mekanik menjadi daya listrik. Besarnya daya listrik yang akan dibangkitkan disesuaikan dengan jenis pembangkit yang ada dan jenis generator. Pada pusat pembangkit listrik yang besar dan kapasitas beban yang cenderung bertambah untuk kurun waktu tertentu, umumnya sistem pembangkit memakai unit-unit generator untuk memenuhi dan pelayanan kontinuitas. Kemajuan dibidang piranti semikonduktor memberikan sumbangan besar dalam menciptakan peralatanpelatan bantu utama generator dan exiter regulasi tegnagn/ daya ke beban. Menurut Anderson P.M (1982), generator sinkron dapat menghasilkan sumber energi, yaitu tegangan bolak-balik, oleh karena itu generator sinkron disebut juga generator AC. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator.



33



3.4.1. Prinsip Kerja Generator Sinkron Adapun prinsip kerja dari generator sinkron secara umum adalah sebagai berikut: 1.



Kumparan medan yang terdapat pada rotor dihubungkan dengan sumber eksitasi tertentu yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan medan. Dengan adanya arus searah yang mengalir melalui kumparan medan maka akan menimbulkan fluks yang besarnya terhadap waktu adalah tetap



2.



Penggerak mula (Prime Mover) yang sudah terkopel dengan rotor segera dioperasikan sehingga rotor akan berputar pada kecepatan nominalnya.



3.



Perputaran rotor tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan medan. Medan putar yang dihasilkan pada rotor, akan diinduksikan pada kumparan jangkar sehingga pada kumparan jangkar yang terletak di stator akan dihasilkan fluks magnetik yang berubah-ubah besarnya terhadap waktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan ggl induksi pada ujung-ujung kumparan tersebut, hal tersebut sesuai dengan Persamaan 3.1. dφ



𝑒 = −𝑁 𝑑𝑡



(3.1)



Eeff = Cnφm



(3.2)



Untuk generator sinkron tiga phasa, digunakan tiga kumparan jangkar yang ditempatkan di stator yang disusun dalam bentuk tertentu, sehingga susunan kumparan jangkar yang sedemikian akan membangkitkan tegangan induksi pada ketiga kumparan jangkar yang besarnya sama tapi berbeda fasa 120o satu sama lain. 3.1.4. Konstruksi Generator Sinkron Suatu mesin sinkron dapat bekerja sebagai generator maupun sebagai motor. Hal ini dikarenakan keduanya memiliki konstruksi yang serupa. Perbedaanya terletak pada fungsi konversi yang dilakukan, yaitu apabila pada generator atau mesin sinkron mengubah energi mekanis dari suatu penggerak mula berupa turbin untuk menghasilkan energi elektrik, maka pada motor memanfaatkan energi



34



elektrik untuk menjadi energi mekanis yang akan memutar suatu beban. Pada umumnya kumparan medan terletak pada rotor dan kumparan jangkar pada stator (Sumardjati, 2008). Adapun konstruksi generator sinkron terdiri dari :



Gambar 3.6. Bentuk sederhana konstruksi generator sinkron 1.



Rangka Mesin Rangka mesin berfungsi sebagai pemegang inti jangkar atau stator. Pada



mesin besar putaran rendah dengan diameter yang sangat besar, rangka mesin seringkali dibuat menjadi bagian – bagian yang dapat dilepas untuk mempermudah pengangkutan. 2.



Stator Stator merupakan bagian diam yang terdiri dari bagian luar (rangka stator)



dan bagian dalam. Rangka stator terbuat dari besi tulang dan merupakan rumah dari semua bagian generator. Rangka luar stator harus tahan terhadap getaran selama mesin bekerja maupun terhadap stres mekanik seperti pada saat terjadi hubung singkat. Bagian dalam stator terbuat dari kympulan laminasi lembaran baja (denagn permeabilitas yang tinggi) dan mempunyai banyak slot yang mengelilingi pinggiran didalamnya. Bagian dalam stator dirancang berbentuk lembaran untuk mengurangi rugi-rugi arus pusar (eddy current) (sumardjati, 2008).



35



Gambar 3.7. Konstruksi stator pada generator sinkron



Kumparan jangkar terletak di dalam slot seperti gambar 3.7 memperlihatkan rangka stator beserta seluruh kumparan jangkarnya. Kumparan jangkar pada generator sinkron 3 fasa dapat terhubung secara delta ataupun bintang. 3.



Rotor Pada generator sinkron rotor adalah bagian yang ikut berputar. Kumparan



medan diletakkan pada rotor. Rotor juga terdiri dari laminasi-laminasi seperti halnya stator untuk mengurangi rugi-rugi arus pusar. Kumaran medan ini disuplai tegangan DC (Sumardjati, 2008). Rotor terdiri dari tiga komponen utama yaitu sebagai berikut. a.



Slip Ring Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi



dipisahkan oleh isolasi tertentu. Terminal kumparan rotor dipasang ke slip ring ini kemudian dihubungkan ke sumber DC melalui sikat (brush) yang letaknya menempel pada slip ring. b.



Kumparan Rotor (Kumparan Medan) Kumparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama dalam



menghasilkan medan magnet. Kumparan ini medapat arus searah dari sumber eksitasi tertentu. c.



Poros Rotor



36



Poros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan, dimana pada poros rotor tersebut telah dibentuk slot-slot secara paralel terhadap poros rotor.



Gambar 3.8 Bentuk kontruksi rotor pada generator sinkron 3.5. Rugi-Rugi Daya Generator Rugi-rugi total yang terjadi pada generator sinkron terdiri dari rugi tembaga, rugi besi dan rugi mekanik Rugi total = rugi variabel + rugi konstan



(3.3)



3.5.1. Rugi Listrik Rugi listrik dikenal juga dengan rugi tembaga yang terdiri dari kumparan stator dan kumparan rotor. Rugi – rugi tembaga ditemukan pada semua belitan pada mesin, dihitung berdasarkan pada tahanan dc dari lilitan pada suhu 75o C dan tergantung pada tahanan efektif dari lilitan pada fluks dan frekuensi kerjanya. Rugi tembaga pada kumparan stator dan rotor dapat dihiyung dengan persamaan berikut Pcu,s = 3 x Is2 x Rs



(2.4)



Pcu,r = Ir2 x Rr



(2.5)



37



Dimana : Pcu,s



: Rugi tembaga pada stator



Pcu,r



: Rugi tembaga pada rotor



Is



: Arus pada stator



Ir



: Arus pada rotor



Rs



: Tahanan stator



Rr



: Tahanan rotor



Rugi kumparan stator sebesar sekitar 30 sampai 40% dari rugi total pada beban penuh. Sedangkan rugi kumparan rotor sebesar sekitar 20 sampai 30% dari rugi beban penuh. Sangat berkaitan dengan rugi I2 R adalah rugi – rugi kontak sikat pada cincin slip dan komutator, rugi ini biasanya diabaikan pada mesin induksi dan mesin serempak, dan pada mesin dc jenis industri tegangan jatuh pada sikat dianggap tetap sebesar 2V keseluruhannya jika dipergunakan sikat arang dan grafit dengan shunt. 3.5.2. Rugi Besi Rugi besi disebut juga rugi magnetik yang terdiri dari histerisis dan rugi arus pusar atau arus eddy yang timbul dari perubahan kerapatan fluks pada besi mesin dengan hanya lilitan peneral utama yang diberi tenaga pada generator sinkron rugi ini dialami oleh besi armatur, meskipun pembentukan pulsa fluks yang berasal dari mulut celah akan menyebabkan rugi pada besi medan juga, terutama pada sepatu kutub atau permukaan besi medan. Rugi ini biasanya data diambil untuk suatu kurva rugi – rugi besi sebagai fungsi dari tegangan armatur disekitar tegangan ukuran. Maka rugi besi dalam keadaan terbebani ditentukan sebagai harga pada suatu tegangan yang besarnya sama dengan tegangan ukuran yang merupakan perbedaan dari jatuhnya tahanan ohm armatur pada saat terbebani.



38



3.5.3. Rugi Mekanis Rugi mekanik terdiri dari : a.



Rugi gesek yang terjadi pada pergesekan sikat dan sumbu. Rugi ini dapat diukur dengan menentukan masukan pada mesin yang bekerja pada kecepatan yang semestinya tetapi tidak diberi beban dan tidak diteral.



b.



Rugi angin (windageloss) atau disebut juga rugi buta (stray loss) akibat adanya celah udara antara bagian rotor dan bagian stator. Besar rugi mekanik sekitar 10 sampai 20% dari rugi total pada beban penuh. Rugi mekanis dapat dihitung dengan persamaan 3.6. PF&W = Ptot – (Pcu + Pcooler)



(3.6)



3.6. Efisiensi Generator Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa jumlah energi dalam suatu sistem tertutup tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, namun ia dapat dirubah dari satu bentuk energi ke bentuk lain. Generator adalah sebuah alat yang dapat merubah energi mekanik menjadi energi listrik. Untuk mendapatkan kualitas energi listrik yang baik harus mengetahui seberapa besar efisiensi generator dalam bekerja. Efisiensi generator adalah rasio daya masukan terhadap daya keluaran atau daya yang dibangkitakan generator. Secara umum efisiensi generator dapat dinyatakan seperti persamaan 3.7. 𝜂=



𝑃𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 𝑃𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡



𝑥 100%



(3.7)



Semakin besar nilai efisiensi generator maka semakin besar juga daya output yang dihasilkan. Selain itu, Efisiensi geneartor juga akan mempengaruhi kinerja dari sistem pembangkitan secara keseluruhan. Efisiensi dari sebuah generator dapat mengalami penurunan akibat beberapa faktor antara lain lamanya waktu operasi generator, rugi-rugi yang timbul daya pada gemerator, dan proses pemeliharannya. Seperti yang kita ketahui daya masukan generator berupa energi mekanik hasil kerja turbin. Sehingga daya masukan generator akan sama dengan daya



39



keluaran turbin, karena turbin dan generator di kopel dan bekerja bersama. Untuk mencari daya yang dihasilkan turbin dapat dihitung dengan perhitungan penurunan entalpi. Berikut adalah langkah langkah untuk mencari efisiensi generator dengan metode penurunan entalpi: 1.



Mencari h1 (Kj/Kg) dan s1 (Kj/Kg K) pada tekanan uap masuk turbin (P1).



2.



Mencari nilai sf, sg, sfg (Kj/Kg K), hf, dan hg (Kj/Kg) pada P2 (tekanan uap keluar turbin).



3.



Mencari Fraksi Uap (x) x=



4.



(S1 –Sf)



(3.8)



Sfg



Mencari entalpi uap keluar turbin (h2) h2 = hf + ( x. hfg) (Kj/Kg)



5.



(3.9)



Mencari Kerja Turbin Uap (Wt) Wt = h1– h2 (Kj/Kg)



6.



(3.10)



Mencari Daya Isentropis Turbin (Pst) Pst = Laju alir massa uap x Wt (MW) Pst = ṁ x Wt (MW)



7.



(3.11)



Daya aktual Turbin / Daya input generator (Pin) 𝑃𝑖𝑛 = 𝑃𝑠𝑡 𝑥 𝜂𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 (MW)



8.



(3.12)



Mencari efisiensi turbin (ɳgen) 𝐵𝑒𝑏𝑎𝑛



𝜂𝑔𝑒𝑛 = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑥100% =



𝐵𝑒𝑏𝑎𝑛 𝑃𝑖𝑛



𝑥100%



(2313)



3.7. Steam Tab Untuk menghitung atau mengetahui besaran entalpi dari uap yang digunakan dalam sistem pembangkit dapat diketahui menggunakan tabel thermodinamika. Jika data tekanan maupun suhu tidak tepat pada satuan yang berada pada tabel properties, maka perlu dilakukan interpolasi data. Entalpi juga dapat diketahui dengan menggunakan software yang direkomendasikan oleh beberapa referensi yaitu Chemical SteamTab Companion (Nathaniel, 2012).



40



Chemical SteamTab Companion adalah sebuah perangkat lunak yang menyediakan data dari daftar lengkap sifat thermodinamika dan fisik untuk air dan uap, seperti nilai Entalpi dan Entropi pada kondisi saturated dan superheated.



Gambar 3.9 Tampilan Program Chemical SteamTab Companion



41



BAB IV PERHITUNGAN DATA DAN ANALISA



4.1. Spesifikasi Generator dan Turbin Uap Unit 2 PLTP Kamojang Setiap alat atau komponen memiliki spesifikasi dan karakteristik berbeda. Hal ini perlu untuk diketaui agar dalam pengoperasiannya bisa optimal sesuai kemampuannya. Spesifikasi generator sinkron dan turbin uap unit 2 PT. Indonesia Power UPJP Kamojang disajikan dalam tabel 4.1 dan 4.2. Table 4.1. Spesifikasi Generator Sinkron Unit 2 Merek



MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION



Phasa



Sinkron 3 Phasa



Rating Beban



55 MW



Kapabilitas Beban Lebih



57.75 MW



Tegangan Terminal



11800 V



Arus Terminal



3364 A



Frekuensi



50 Hz



Tegangan eksitasi



54 V



Arus Eksitasi



344 A



Power Factor



0.8 Lagging



Putaran Turbin



3000 rpm



Efisiensi (output 55 MW)



98%



Temperatur Cooling Water



32oC



Batas Kenaikan suhu -



Stator



79 oC



-



Rotor



90oC



Rugi Daya Disipasi Pendingin



1050 KW



Resistansi Stator



0.00305 ohm



Resistansi Rotor



0.174 ohm



42



Table 4.2. Spesifikasi Turbin Uap Unit 2 Type Turbin



Impulse and reaction double flow condensing turbine



Number of set



2



Output Main steam Flow



55000 KW 388300 kg/H



Geothermal gas flow



1942 kg/H



Steam pressure at main stop valve inlet



6.5 bar abs.



Steam temperature at main stop valve inlet Back pressure at exhaust flange Power Factor



161.9 ° C 0.1 bar abs. 0.8



Dari table 4.1 dapat diketahui bahwa generator sinkron unit 2 memiliki rating beban 55 MW dengan tegangan terminal 11,8 kV. Prime mover yang dibutuhkan generator sebesar 3000 rpm. Kemudian dengan beban rating 55 MW nilai efisiensi ideal generator adalah 98%. Sedangakandari table 4.2 dapat diketahui bahwa turbin uap dapat memilkul beban 55 MW dengan besar aliran uap maksimal adalah 388300 kg/H. Tekanan uap yang masuk kedalam turbin sebsar 6.5 bar dan uap keluar turbin yang menju kondensor adalah 0.1 bar. Data spesifikasi ini nantinya digunakan untuk membandingkan dengan data aktual generator dan turbin. 4.2. Data Pengamatan dan Metode Pengumpulan Data Untuk menentukan nilai efisiensi generator harus mengetahui nilai daya masukan dan keluaran generator. Karena tidak ada data real time torsi dari generator sinkron unit 2. Maka metode lain yang dapat digunakan untuk menentukan daya masukan adalah dengan mengasumsikan daya output turbin sama dengan daya input generator karena turbin dan generator bekerja bersama. Untuk menentukan efisiensi generator sinkron unit 2 PLTP Kamojang dibutuhkan beberapa data seperti aliran uap masuk turbin, tekanan masuk dan keluar turbin serta beban yang dibangkitkan generator. Titik-titik pengambilan data seperti pada gambar 4.1.



43



Gambar 4.1 Titik-titik Pengambilan Data Pengamatan Karena tidak adanya data aliran massa uap masuk turbin, maka digunakan data aliran massa uap utama. Namun setelah melewati deminister tidak semua uap masuk ke turbin, sebagian digunakan untuk glad steam (sebagai perapat poros) dan auxiliary steam (menyerap NCG yang terkandung di dalam uap yang tidak terkondensasi didalam kondensor). Karena data dari uap yang menuju glad steam dan auxiliary steam tidak dicatat secara real time, maka alirannya dianggap sama pada saat comissioning tanggal 4 Oktober 1987 yaitu sebesar 11720 kg/jam. Turbin yang digunakan adalah jenis double flow dimana ada 2 aliran uap yang masuk, yaitu aliran uap kiri dan aliran uap kanan. Untuk mempermudah perhitungan, data yang digunakan adalah nilai rata-rata dari aliran uap kiri dan kanan. Pengambilan data dilakukan selama 7 hari yaitu dari 1 Februari 20017 sampai 7 Februari 2017. Nilai yang digunakan adalah rata-rata dalam 24 jam. Data hasil pengamatan disajikan pada tabel 4.3 dan 4.4.



44



Tabel 4.3 Data Beban Rata-rata Generator Unit 2 No



Tanggal



Beban (MW)



1



01/02/2017



55.2



2



02/02/2017



55.3



3



03/02/2017



55.0



4



04/02/2017



54.8



5



05/02/2017



55.2



6



06/02/2017



55.2



7



07/02/2017



55.1



Tabel 4.4 Data Tekanan Uap dan Aliran Uap Turbin Unit 2 Tanggal



Tekanan Tekanan Masuk P1 (Bar) Keluar P2 (Bar)



Aliran Massa Uap Utama m (kg/h)



01/02/2017



5.54



0.125



413.000



02/02/2017



5.55



0.124



414000



03/02/2017



5.54



0.124



413000



04/02/2017



5.55



0.124



411000



05/02/2017



5.55



0.120



410000



06/02/2017



5.54



0.119



411000



07/02/2017



5.54



0.120



412000



Dari tabel 4.3 dapat dilihat bahwa besar daya yang dibangkitkan generator sinkron unit 2 berada antara 55-56 MW. Hal ini masih dalam batas kemampuan generator menuut spesifikasinya. Kemudian dari tabel 4.4. Takanan uap yang masuk rata-rata 5.55 bar sedangkan menurut spesifikasinya sebesar 6.5 bar. Karena PLTP menggunakan uap dari bumi dan tidak mengalami pemanasan ulang untuk menaikan tekanan uap, sehingga untuk mendapatkan uap masuk yang idela adalah dengan menambah massa aliran uap yang masuk. 4.3. Perhitugan Daya Keluaran Turbin Asumsi yang diambil dalam penyelesaian perhitungan daya keluaran turbin uap adalah :



45



1.



Ekspansi dalam turbin terjadi secara adiabatic (isentropik) yaitu entropi sesudah dan sebelum proses konstan, berarti proses tersebut berlangsung sempurna tanpa ada kerugian sedikitpun.



2.



Semua proses bekerja secara internally reversible yaitu proses termodinamik yang dapat berlangsung secara bolak-balik. Sebuah sistem yang mengalami idealisasi proses reversibel selalu mendekati keadaan kesetimbangan termodinamika antara sistem itu sendiri dan lingkungannya.



3.



Bukaan governor pipa uap 100%



4.



Efisiensi turbin sebesar 90% (berdasarkan wawancara dengan teknisi mesin). Daya yang dihasilakan oleh turbin uap dapat dihitung dengan menggunakan



metode penurunan entalpi. Berikut adalah contoh perhitungannya menggunakan sampel data pada hari pertama yang tersaji pada tabel 4.5. Tabel 4.5 Data Pengamatan Tanggal 1 Februari 2017 Data



Nilai



Tekanan Uap masuk (P1)



5.54 bar



Tekanan Uap keluar (P2)



0.125 bar



Aliran massa uap utama (m) Daya keluaran generator (Pout)



413000 kg/h 55.2 MW



Uap yang digunakan di PLTP kamojang adalah jenis uap 2 fasa (saturated) sehingga harus mencari fasa uap dan fasa cair uap keluaran turbin untuk menghitung daya keluaran turbin. Dengan menggunakan program Chemical SteamTab companion dari Tekanan uap masuk (P1) didapat nilai entalpi fasa uap (h1) dan entropi fasa uap (s1). Sedangkan dari Tekanan uap keluar (P2) didapat entalpi fasa air (hf), entalpi evaporation (hf), entropi fasa air (sf), dan entropi evaporation (hfg). Karena disasumsikan bahwa dalam turbin berlangsung terjadi proses isentropik, maka nilai entropi fasa uap saat uap keluar sama dengan nilai entropi fasa uap dari uap masuk turbin. Berikut data entalpi dan entropi uap. h1 = 2752.7 kJ/kg



hf = 210.33 kJ/kg



s1 = 6,7862 kJ/kg



hfg = 2381.3 kJ/kg 46



sf = 0.70686 kJ/kg sfg = 7.3639 kJ/kg 



Mencari nilai kualitas uap keluar / fraksi x : 𝑥=



𝑠1 − 𝑠𝑓 𝑠𝑓𝑔



𝑥=



6.7862 − 0.70686 7.3639



𝑥 = 0.82555 𝑘𝐽/𝑘𝑔 Berarti uap yang keluar dari turbin terdiri 82.5% fasa uap dan 17.5% fasa cair. 



Nilai entalpi uap keluaran turbin ℎ2 = ℎ𝑓 + (𝑥 . ℎ𝑓𝑔) ℎ2 = 210.33 𝑘𝐽/𝑘𝑔 + (0.82555𝑘𝐽/𝑘𝑔 . 2381.3 𝑘𝐽/𝑘𝑔) ℎ2 = 2176.23 𝑘𝐽/𝑘𝑔







Daya isentropik turbin uap (Ps) Karena tidak semua aliran massa uap utama masuk ke turbin, maka untuk mencari nilai aliran uap yang masuk ke turbin (mt) adalah aliran uap utama harus dikurangi nilai aliran uap yang menuju gland steam dan auxiliary steam sebesar 11720 kg/jam 𝑚𝑡 = 413000 𝑘𝑔/ℎ − 11720 𝑘𝑔/ℎ 𝑚𝑡 = 4012800 𝑘𝑔/ℎ 𝑃𝑠 = 𝑚𝑡 (ℎ1 − ℎ2) 𝑃𝑠 = 401,280 𝑘𝑔/ℎ (2752.7𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2176.23𝑘𝐽/𝑘𝑔) 𝑃𝑠 = 231125242 𝑘𝐽/ℎ 𝑃𝑠 = 64.20 𝑀𝑊







Daya keluarin Turbin = Daya masukan turbin (Pin) 𝑃𝑖𝑛 = 𝑃𝑠 × 𝜂𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑃𝑖𝑛 = 64.20 𝑀𝑊 × 90% 𝑃𝑖𝑛 = 57.80 𝑀𝑊



47



Dari contoh perhitungan pada data hari pertama (1 Februari 2017) seperti yang tampak diatas didapatkan nilai daya output yang dihasilkan oleh turbin sebesar 57.80 MW. Karena turbin uap dikopel dan bekerja bersama dengan generator maka dapat dinyatakan daya keluaran turbin sebagai daya masukan generator. Dengan menggunakan metode perhitungan yang sama pada data yang lain, maka didapatkan nilai daya masukan dan beban yang dibangkitkan generator. Data nilai daya masukan dan beban generator disajikan pada table 4.6.



Tabel 4.6 Data Daya Masukan dan Beban Generator Unit 2 No 1 2 3 4 5 6 7



Tanggal 01/02/2017 02/02/2017 03/02/2017 04/02/2017 05/02/2017 06/02/2017 07/02/2017 Rata-rata



Daya Masukan (MW) 57.80 58.10 57.90 57.60 57.90 58.00 57.60 57.90



Beban (MW) 55.2 55.3 55.0 54.8 55.2 55.2 55.1 55.1



Dari Tabel 4.6 telah diketahui nilai daya masukan dan daya keluaran (beban) generator sinkron unit 2. Dari data tersebut dapat ditentukan besar efisiensi aktual generator sinkron unit 2 di PLTP Kamojang. 4.4. Perhitungan dan Analisis Efisiensi Generator Berdasarkan data pada generator Unit 2



tabel 4.6 Maka dapat dihitung nilai efisiensi



dengan menggunakan persamaan 3.13. Berikut contoh



perhitungan efisiensi generator unit 2 pada sampel data hari pertama : Pin



= 61.50 MW



Beban



= 55.2 MW



𝜂𝑔𝑒𝑛 =



𝐵𝑒𝑏𝑎𝑛 × 100% 𝑃𝑖𝑛



48



𝜂𝑔𝑒𝑛 =



55.2 𝑀𝑊 × 100% 57.80 𝑀𝑊



𝜂𝑔𝑒𝑛 = 95.5 % Dengan menggunakan perhitungan yang sama pada data yang lainnya, maka didapatkan nilai efisiensi yang dihasilkan oleh generator unit 2 yang mana disajikan pada tabel 4.7. Tabel 4.7 Nilai Efisiensi Generator Unit 2 Tanggal



Efisiensi (%)



01/02/2017 02/02/2017 03/02/2017 04/02/2017 05/02/2017 06/02/2017 07/02/2017 Rata-rata



95.5 95.1 94.8 95.1 95.3 95.1 95.0 95.1



Dari table 4.7 dapat dibuat grafik yang menunjukkan perubahan efisiensi generator unit 2 di PLTP Kamojang dari tanggal 1 Februari 2017 sampai dengan 7 Februari 2017. Grafik tersebut dapat dilihat pada gambar 4.2.



Gambar 4.2. Grafik Perubahan Efisiensi Generator Unit 2



49



Berdasarkan grafik pada gambar 4.2 terlihat efisiensi dari generator unit 2 PT. Indonesia Power UPJP Kamojang tidak terlalu fluktuatif dan stabil diangka ±95% setiap harinya. Selama 7 hari pengamatan didapat nilai efisiensi terendah dari generator unit 2 yaitu pada tanggal 3 Februari 2017 sebesar 94.8 %. Sedangkan nilai efisiensi generator tertinggi terjadi pada hari pertama tanggal 1 Februari 2017 yaitu 95.5%. Stabilnya angka efisiensi generator menunjukkan setiap harinya konsumsi daya yang diperlukan generator dengan daya yang dihasilkan generator relatif sama. Seperti terlihat pada tabel 4.6. beban yang ditanggung generator tidak terlalu fluktuatif dan selalu berada di angka ±55 MW. Dengan begitu generator unit 2 PT. Indonesia Power UPJP Kamojang beroperasi dalam kondisi aman sesuai kapasitasnya. Efisiensi pada generator tidak mungkin mencapai 100%, hal ini disebabkan oleh adanya rugi-rugi daya yang ada pada generator tersebut. Dalam buku Electric Machinery Fundamentals, SJ. Chapman dijelaskan bahwa rugi-rugi generator meliputi rugi-rugi panas pada kumparan (winding) dan rugi-rugi besi pada inti generator (core), serta rugi-rugi mekanik akibat gesekan terhadap udara pada saat rotor berputar. Rugi-rugi panas yang dihasilkan inti dan kumparan generator dipengaruhi oleh sistem pendinginnya (generator cooling system) dan resistensi induktif pada kumparan. Hal ini menyebabkan efisiensi generator dapat mengalami perubahan saat beroperasi. Berdasarkan pada tabel 4.5 dan 4.6, didapatkan nilai rata-rata efisiensi generator pada unit 2 sebesar 95.1%, dengan beban rata-rata 55.1 MW dan daya masukan rata-rata 57.84 MW. Mengacu pada manual book generator unit 2 nilai efisiensi generator secara desain ketika dioperasikan untuk menanggung beban 55 MW sebesar ±98.4%. Apabila menggunakan persamaan efisiensi generator untuk mencari daya input generator, maka akan didapat nilai daya input saat beban 55.1 MW dengan efisiensi sesuai manual book 98.4% 𝑃𝑖𝑛 =



𝐵𝑒𝑏𝑎𝑛 55.1 𝑀𝑊 = = 56 𝑀𝑊 𝜂𝑔𝑒𝑛 98.4% 50



Dari perhitungan tersebut dapat dilakukan perbandingan antara daya input dan nilai efisiensi aktual dengan daya input dan nilai efisiensi berdasar spesifikasi pada manual book generator unit 2 saat daya output (beban) generator 55.1 MW. Perbandingan tersebut dapat dilihat pada table 4.8 Tabel 4.8 Perbandingan Data Aktual dengan Spesifikasi Daya Output (MW)



Daya Input (MW)



Efisiensi (%)



Spesifikasi



55.1



56.0



98.4



Aktual



55.1



57.9



95.1



Dari tabel 4.8 dapat diamati saat beban generator 55.1 MW dan efisiensi sesuai spesifikasi pada manual book seharusnya daya masukannya sebesar 56 MW. Bila dibandingkan dengan data aktual hasil perhitungan, daya masukan generator sudah mengalami kenaikan 1.9 MW. Sehingga nilai efisiensi generator turun 3.3%. kenaikan daya masukan dan berkurangnya nilai efisiensi ini dapat disebabkan oleh meningkatnya rugi-rugi daya pada generator terutama rugi-rugi tembaganya. Sehingga energi yang seharusnya diubah menjadi listrik akan berubah menjadi panas. Akan tetapi selain akibat rugi daya pada generator, besar nilai efisiensi hasil perhitungan juga dipengaruhi oleh rugi daya mekanis pada kopel turbin generator saat transfer daya antara turbin dan generator. Berdasar pada tabel 4.7 selisih rata-rata beban masuk dan keluar aktual adalah sebesar 2.8 MW. Selisih ini adalah rugi daya total pada generator. Berdasar data spesifikasi generator pada tabel 4.1 diketahui tahanan rotor 0.174 ohm, tahanan stator 0.00305 ohm dan daya disipasi pendingin 1050 KW. Sedangkan arus ekitasi generator adalah 344 A dan arus yang mengalir pada stator 3364 A. Dengan menggunakan persamaan 3.6 dapat dihitung rugi daya mekanis dan besi pada generator. Berikut perhitungannya. PF&W = Ptot – (Pcu + Pcooler) PF&W = Ptot – (Pcu,s + Pcu,r + Pcooler)



51



PF&W = Ptot – [(3 x Is2 x Rs) + (Ir2 x Rr) + Pcooler] PF&W = 2.8 x 106 – [(3 x 33642 x 0.00305) + (3442 x 0.174) + 1050 x 103] PF&W = 1.62 MW Dari perhitungan diatas didapat rugi mekanis dan besi sebesar 1.62 MW. Rugi mekanis dan inti besi ini dinilai telalu besar, dimana seharusnya rugi besi dan rugi mekanis sebesar 30% dari rugi total atau sebesar 840 KW dan cenderung bersifat konstan. Hal ini menunjukkan terjadi kenaikan rugi-rugi daya pada kumparan generator (rugi tembaga). Kenaikan rugi-rugi daya kumparan ini bisa disebabkankan meningkatnya resistansi kumparan atau bisa juga akibat meningkatnya arus yang mengalir pada kumparan. Mengingat generator unit 2 PT. Indonesia Power UPJP Kamojang telah beroprasi lama sekitar 30 tahun, penurunan efisiensi merupakan hal yang wajar. Melalui hasil perhitungan dan pengamatan didapat efisiensi aktual generator unit 2 sebesar ±95%. Melihat masih tingginya nilai efisiensi generator, dapat disimpulkan kinerja generator unit 2 masih memiliki keandalan yang baik sebagai penghasil daya listrik di PT. Indonesia Power UPJP Kamojang.



52



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Setelah melakukan pengamatan dan analisa selama kerja praktik di PLTP PT. Indonesia Power UPJP Kamojang dapat disimpulkan bahwa : 1. Daya masukan dan beban yang ditanggung pada generator sinkron unit 2 tidak terlalu fluktuatif dengan efisiensi ±95% setiap harinya. 2. Nilai Efisiensi generator sinkron unit 2 terendah terjadi pada tanggal 3 Februari 2017, sedangkan nilai efisiensi generator sinkron tertinggi terjadi pada tanggal 1 Februari 2017. 3. Generator sinkron unit 2 mengalami penurunan efisiensi sebesar 3.3% dari nilai efisiensi manual design 98.4%, atau mengalami kenaikan daya masukan sebesar 1.9 MW dari kondisi seharusnya. 4. Penurunan efisiensi ini disebabkan oleh meningkatnya rugi-rugi daya pada generator terutama rugi tembaga. 5. Masih tingginya rata-rata nilai efisiensi generator yaitu sebesar 95.1% menunjukkan generator sinkron unit 2 PLTP PT. Indonesia Power UPJP Kamojang memiliki keandalan kinerja yang baik dalam mengkoversi energi. 5.2. Saran Dalam penulisan laporan ini, penulis mempunyai saran sebagai berikut : 1. Diharapkan PT. Indonesia Power UPJP Kamojang dapat mempertahankan dan meningkatkan unjuk kerja generator unit 2 yang sudah dalam keadaan stabil dan memiliki nilai efisiensi yang baik. 2. Diharapkan ditambahnya alat ukur pada beberapa komponen unit agar dalam pengambilan data dapat lebih akurat dan lengkap.



53



DAFTAR PUSTAKA



[1]. Marsudi, D. 2006. Operasi Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta: Graha Ilmu. [2]. Muslim, H. 2008. Teknik Pembangkit Tenaga Listrik Jilid II. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah menengah Kejuruan. [3]. Sumardjati, P. 2008. Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid III. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah menengah Kejuruan. [4]. Chapman, Stephen. 2005. Electric Machinery Fundamentals, 4th Edition. New York : Mc-Graw Hill International Edition. [5]. Kamojang Geothermal Power station. 1988. Design Manual Steam TurbineGenerator and Ancillary Palant for Kamojang Geothermal Power Station Unit 2 & 3. Perusahaan Umum Listrik Negara Vol TD 02. [6]. Ujianto, Tri. 2014. Perhitungan Efisiensi Pada Turbin Generator 51g1 Kondisi Ekstraksi di Utilities Section Area 50 PT Pertamina RUIV Cilacap. Makalah Seminar Kerja Praktik UNDIP, Semarang. [7]. Cahyadi, Dwi. 2015. Analisa Perhitungan Efisiensi Turbine Generator QFSN-300-2-20B Unit 10 dan 20 PT. PJB UBJOM PLTU REMBANG. Makalah Seminar Kerja Praktik UNDIP, Semarang. [8]. Udiklat Suralaya. 2008. Modul 2 Pengoperasian (Thermodinamika). PT. PLN (Persero).



54