6.Pedoman Studi Kelayakan Mekanikal Elektrikal-Buku 2C

(1)

DIREKTORAT JENDERAL LISTRIK DAN PEMANFAATAN ENERGI DEPARTEMEN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL

Integrated Microhydro Development and Application Program

IMIDAP

2009

PEDOMAN

STUDI KELAYAKAN

(2)

DIREKTORAT JENDERAL LISTRIK DAN PEMANFAATAN ENERGI DEPARTEMEN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL

Integrated Microhydro Development and Application Program

IMIDAP

BUKU 2C

PEDOMAN STUDI KELAYAKAN

MEKANIKAL ELEKTRIKAL

(3)

Adhy Kurniawan Universitas Gadjah Mada Agus Irfan Gunawan PT. Wiratman and Associates Agus Maryono Universitas Gadjah Mada

Arfie Ikhsan P3T KEBT – Departemen ESDM Armi Susandi Institut Teknologi Bandung

Arie Sudaryanto Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Chandra Adriawan IMIDAP – DJLPE, Departemen ESDM Chayun Boediyono Yayasan Bina Lingkungan Hidup Christian Mamesah P4TK BMTI – TEDC, Depdiknas

Dadan Kusdiana Direktorat Jenderal LPE, Departemen ESDM Djoko Winarno Masyarakat Energi Terbarukan Indonesia Eddy Permadi CV. Cihanjuang Inti Teknik

Faisal Rahadian Asosiasi Hidro Bandung Ifnu Setyadi PT. Pro Rekayasa

Nota Efriandi Politeknik Negeri Padang

Machfud UNDP – Environment Unit

Mochammad Ainul Yaqin IMIDAP – DJLPE, Departemen ESDM Kusetiadi Rahardjo PT. Heksa Prakarsa Teknik

Ronggo Kuncahyo IMIDAP – DJLPE, Departemen ESDM

Sentanu Asosiasi Hidro Bandung

Suhendrik Hanwar Politeknik Negeri Padang

Yanto Wibowo Puslitbang Air – Departemen PU Zendra Permana Zen IMIDAP – DJLPE, Departemen ESDM 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.

(4)

Buku pedoman ini dimaksudkan untuk memberikan panduan kepada pemerintah provinsi dan atau kabupaten/kota dalam menyusun dan menilai studi kelayakan yang dibuat inisiator dalam upaya memenuhi kaidah dan asas kelayakan dari berbagai aspek. Selanjutnya studi kelayakan tersebut diajukan untuk mendapat alokasi pembiayaan baik anggaran pendapatan dan belanja negara (APBN) maupun anggaran pendapatan dan belanja daerah (APBD) tingkat provinsi dan atau kabupaten/kota.

Selain pemerintah provinsi dan kabupaten/kota, buku pedoman ini dapat menjadi acuan bagi atau pihak yang berkepentingan dengan pengembangan energi listrik tenaga mikrohidro.

Pedoman teknis ini bersifat dinamis sehingga secara periodik dapat ditinjau kembali dan disesuaikan dengan kemajuan teknologi yang ada. Pemerintah atau badan lainnya yang ditunjuk Pemerintah diharapkan selalu dapat meninjau kembali pedoman teknis ini, pemberlakuannya serta perubahan yang diperlukan.

Selain itu pedoman teknis ini bersifat tidak mengikat, diperlukan peran aktif dari pemilik , perencana dan pabrikan serta pelaksana. Peran paling penting adalah pada pemilik dimana peran pengawasan langsung berada.

Sifat paling penting dari pedoman teknis ini adalah tidak membatasi perkembangan mikrohidro dan menjadi eksklusif namun sebaliknya pedoman teknis ini tidak memberikan kelonggaran yang berlebihan sehingga meninggalkan kualitas yang diperlukan untuk keberlanjutan

investor

project

(5)

suatu pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH).

Terima kasih diucapkan kepada seluruh pihak atas kerjasamanya dalam penyusunan buku pedoman ini dan tim penyusun menyampaikan permohonan maaf apabila terdapat hal yang kurang. Masukan dan saran untuk penyempurnaan buku pedoman ini masih diharapkan dari seluruh pihak.

(6)

Daftar Gambar Daftar Tabel

Ketentuan Umum dan Standar Instalasi Peralatan Mekanikal Elektrikal PLTMH

Ketentuan Umum dan Standar Instalasi Jaringan Transmisi dan Distribusi

... ix

... xi

Lingkup Kegiatan Studi Pemilihan Turbin ... 13 ... 15 ... 27 ... 29 ... 36

Penerapan Trafo Distribusi ... 45 Kata Pengantar Daftar Isi Bab 1 Pendahuluan Bab 2 Bab 3 ... v ... vii ………... 1 1.1. Umum ………... 1

1.2. Maksud dan Tujuan ... 2

1.3. ... 2

... 5

2.1. Sistem Mekanik Elektrik PLTMH …... 5

2.2. ... 8

2.3. Transmisi Daya Mekanik 2.4. Generator 2.5. Sistem Distribusi 2.6. Sistem Kontrol 2.7. Pentanahan ……... 39

3.1. Pemilihan Jalur Transmisi ………... 39

3.2. …... 44 3.3. Sambungan Rumah

(7)

Bab 4 Estimasi Biaya Pengadaan Mekanikal Elektrikal

Bab 5 Penyusunan Laporan Studi Kelayakan Mekanikal Elektrikal Daftar Pustaka ……... 47 …... 49 ... 53

IMIDAP

viii

(8)

Gambar 1 : Rangkaian Buku Pedoman Studi Kelayakan PLTMH Gambar 2 :

Gambar 3 : Gambar 4 :

Prinsip Kerja Suatu PLTMH Jenis Turbin

Grafik Pemilihan Turbin

Gambar 5 : Turbin yang dihubungkan dengan menggunakan

Gambar 6 : sistem mikrohidro

Gambar 7 : Prinsip distribusi daya pada

( )

flat belt Typical flow control cross flow turbine

(9)

Tabel 1 : Tabel 2 : Tabel 3 :

Klasifikasi Pembangkit Daya Listrik Hidro Jenis Turbin

Daerah Operasi Turbin

Tabel 4 : Perbandingan Sistem AC dan DC Tabel 5 : Kecepatan Standar Generator Sinkron Tabel 6 : Pemilihan Generator berdasarkan Daya Tabel 7 : Generator

Tabel 8 : Perbandingan Generator Sinkron dan Asinkron Tabel 9 : Dampak

Tabel 10 : Perbandingan Struktur Tiang Tabel 11 : Spesifikasi Tiang Listrik Kayu Tabel 12 : Jarak Bebas Konduktor

Tabel 13 : Perbandingan Konduktor dan Kabel Tabel 14 : Hubungan Kapasitas Trafo dan Generator

Rating Factor

(10)

1.1. Umum

Pedoman studi kelayakan ini merupakan rangkaian terpadu lingkup kegiatan dan pemberian kriteria penilaian kualitatif dan kuantitatif suatu lokasi potensi pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) mulai dari tahap awal, studi potensi, pemilihan spesifikasi teknis komponen peralatan yang sesuai hingga penyusunan laporan studi kelayakan.

Pedoman studi kelayakan ini terdiri dari beberapa buku, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1.

(11)

1.2. Maksud dan Tujuan

1.3. Lingkup Kegiatan Studi

Maksud studi ini adalah mendapatkan tipe dan spesifikasi peralatan mekanikal dan elektrikal yang sesuai dengan kelayakan sipil (Pedoman Studi Kelayakan Sipil Pembangunan PLTMH – Buku 2B) dan hidrologi (Pedoman Studi Kelayakan Hidrologi Pembangunan PLTMH – Buku 2A) sebelumnya, untuk digunakan PLTMH yang akan dibangun.

Studi kelayakan mekanikal elektrikal dilakukan dengan melakukan survai lapangan dengan tujuan memilih jenis dan spesifikasi peralatan mekanikal elektrikal yang sesuai setelah studi kelayakan sipil.

Berdasarkan studi kelayakan ini, maka komponen pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) tersebut :

a. Dapat dioperasikan dengan stabil untuk jangka lama.

b. Mudah dioperasikan operator atau penduduk desa dengan keterampilan yang minimum.

c. Mesin buatan lokal Indonesia untuk memudahkan perawatan, perbaikan dan penyediaan suku cadang.

d. Meminimalkan biaya peralatan dan pemasangannya.

e. Garansi mesin mudah dan secara keteknikan dapat diterima dengan data tes dan rekaman suplai yang dapat dipercaya.

Lingkup kegiatan dari studi ini adalah kegiatan studi kelayakan dan perancangan spesifikasi peralatan mekanikal elektrikal ini dilakukan dengan :

a. referensi pemilihan alat mekanikal utama dalam PLTMH, yakni turbin berdasarkan hasil studi kelayakan hidrologi

(12)

(Pedoman Studi Kelayakan Hidrologi Pembangunan PLTMH – Buku 2A) dan studi kelayakan sipil (Pedoman Studi Kelayakan Sipil Pembangunan PLTMH – Buku 2B) yang mendeskripsikan skema sistem PLTMH khususnya desain konstruksi pipa pesat

.

b. Mendapatkan informasi, diskusi dan bimbingan dari pabrikan penyedia peralatan mekanikal elektrikal atau konsultan jasa instalasi yang berpengalaman dalam pembangunan PLTMH. c. Mengumpulkan informasi dari sumber lain pemangku

pembangunan mikrohidro sebagai acuan perbandingan dari sisi kehandalan peralatan dan harganya.

(penstock pipe)

(stakeholders)

(13)

INSTALASI PERALATAN MEKANIKAL ELEKTRIKAL PLTMH

2.1. Sistem Mekanik Elektrik PLTMH

Komponen mekanikal hanya terdiri dari dua bagian yaitu turbin dan transmisi. Kedua sistem ini menghubungkan antara sumber energi air dengan generator yang menghasilkan listrik.

Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu sedangkan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah . Mikrohidro juga dikenal sebagai dengan terjemahan bebas bisa dikatakan sebagai energi putih.

Sebutan demikian karena instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumberdaya yang telah disediakan alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Teknologi sekarang memanfaatkan energi aliran air dan perbedaan ketinggian di daerah tertentu dimana tempat instalasi direncanakan dapat diubah menjadi energi listrik.

Sebagaimana disebutkan di atas, mikrohidro hanyalah sebuah istilah. Mikro berarti kecil sedangkan hidro artinya air. Istilah ini bukan sesuatu yang baku namun dapat dipastikan bahwa mikrohidro mengunakan air

(flow capacity)

head white resources

(14)

sebagai sumber energi. Perbedaan istilah mikrohidro dengan minihidro adalah daya yang dihasilkan. Sebagai penjelasan dapat dilihat pada Tabel 1.

Secara teknis, mikrohidro memiliki 3 komponen utama air sebagai sumber energi, turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dan ketinggian tertentu menuju rumah instalasi (rumah turbin) yang akan menumbuk turbin dimana turbin sendiri dipastikan akan menerima energi air tersebut dan mengubahnya menjadi energi mekanik berupa berputarnya poros turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan ke generator dengan menggunakan kopling. Generator tersebut akan menghasilkan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum dialirkan ke rumah atau keperluan lainnya (beban). Begitulah secara ringkas proses mikrohidro merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi listrik.

output Klasifikasi Pembangkit Large hydro Medium hydro Small hydro Minihydro Microhydro Pico hydro Daya > 100 MW 15 – 100 MW 1 – 15 MW 100 kW < x < 1 MW 5 – 100 kW < 5 kW Keterangan

Pemasok daya listrik pada sistem yang besar

grid

Pemasok daya pada sistem grid

Pemasok daya listrik sistem grid Pembangkit yang berdiri sendiri dalam memasok daya listrik kepada konsumen ( ) atau sebagai pemasok daya listrik pada sistem

stand alone schemes

grid Sebagai pemasok daya listrik yang berjumlah sedikit atau industri perdesaan yang terpisah jauh dari sistem grid

(15)

W

Secara singkat perinsip kerja dari suatu pembangkit PLTMH ditunjukkan pada Gambar 2.

Berdasarkan deskripsi di atas maka dapat disimpulkan bahwa suatu pembangkit listrik tenaga mikro hidro tergantung dengan debit air, ketinggian (tinggi jatuh atau ) dan efisiensi.

Formulasi sederhana untuk analisis daya (P) yang dibangkitkan dari suatu pembangkit PLTMH adalah :

P = 9,8 x Q x H x dimana :

P = daya yang dibangkitkan ( ) Q = Debit air (m3/det)

H = Ketinggian (m) = Efisiensi dari sistem

9,8 = Konstanta gravitasi bumi (m/det2) Keterangan : kW ( ) = 1.000 W ( )

MW ( ) = 1000 kW = 1.000.000

kilo Watt Watt Mega Watt

head

Watt

η

(16)

Pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) merupakan pembangkit listrik yang menggunakan energi potensial air dan dapat dikelompokkan berdasarkan metode mendapatkan , sistem operasi dan jenis turbin yang dipergunakan.

Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial, tekanan dan energi kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Putaran poros turbin ini akan diubah oleh generator menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerjanya, turbin air dibagi menjadi kelompok yang ditunjukkan Tabel 2.

Cara kerja kedua tipe turbin tersebut diuraikan sebagai berikut. a. Turbin Impuls

Turbin jenis ini meliputi , dan , menggunakan tekanan yang sama pada setiap sisi sudut geraknya

dimana bagian turbin yang berputar. b. Turbin Reaksi

Turbin ini meliputi jenis dan kaplan/ ,

head

crossflow pelton turgo

(runner)

francis propeller

2.2. Pemilihan Turbin

Tabel 2. Jenis Turbin

Turbine Runner Impulse Reaction High - Pelton - Turgo - Multi-jet Pelton - Crossflow (Michel/Banki) - Turgo - Multi-jet Pelton Medium - Francis - Pump as Turbine (PAT) Low Crossflow (Michel/Banki) - Propeller - Kaplan Head Pressure

(17)

menggunakan energi kinetik dan tekanan dikonversikan di . Secara umum, jenis turbin ini tidak menerima tumbukan dan hanya mengikuti aliran air.

runner

Gambar 3. Jenis Turbin

(18)

Daerah aplikasi berbagai jenis turbin air relatif spesifik. Beberapa daerah operasi memungkinkan digunakan beberapa jenis turbin. Pemilihan jenis turbin pada daerah operasi yang ini memerlukan perhitungan yang lebih mendalam. Secara mendasar daerah kerja operasi turbin menurut Keller dikelompokkan menjadi

a. dengan tinggi jatuhan air ≤10 m.

b dengan tinggi jatuhan antara

dan

c dengan tinggi jatuhan air yang memenuhi persamaan

H 100 Q 0 113 m3 det dimana

H m

Q debit rencana hasil analisis m3 det

Secara umum hasil survai lapangan mendapatkan potensi pengembangan PLTMH dengan tinggi jatuhan 6 60 m yang dapat dikategorikan pada rendah dan medium Grafik pada Gambar 4 dapat membantu pemilihan turbin

overlapping

Low head powerplant (head)

Medium head power plant low head high head

High head power plant

head head head . - . . . ≥ ( ) : - / = ( ) = ( / ) ( ) - , . .

(19)

Pertama dilakukan adalah menguhubungkan garis antara debit air dengan dengan ketinggian yang telah ditetapkan garis berwarna hijau kemudian membuat garis tegak lurus antara kecepatan turbin dengan garis yang berwarna hijau garis yang berwarna biru sehingga akan mendapatkan jenis turbin yang ideal yang harus digunakan Daerah Indonesia turbin yang ideal adalah turbin dan turbin Kaplan mengingat kondisi alam dan karakteristik geografis

Hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan turbin adalah putaran kecepatan generator yang tersedia Hal ini berpengaruh terhadap usia

( ), ( ) . , . . crossflow

Gambar 4 Grafik Pemilihan Turbin.

(20)

guna generator tersebut Kecepatan turbin rpm

sama dengan kemampuan kecepatan rpm

generator

Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari jenis jenis turbin khususnya untuk suatu desain yang sangat spesifik Tahap awal pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin yaitu :

a Faktor tinggi jatuhan air efektif dan debit yang akan dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang mempengaruhi pemilihan jenis turbin Sebagai contoh turbin pelton efektif untuk operasi pada head tinggi sementara turbin propeller sangat efektif beroperasi pada rendah

b Faktor daya yang diinginkan berkaitan dengan dan yang tersedia . ( – ) ( – ) . - , . , -, . ( ) . , , . . ( ) .

rotation per minute rotation per minute

net head

head

power head

debit

Tabel 3 Daerah Operasi Turbin.

Jenis Turbin KaplandanPropeller Francis Pelton Crossflow Turgo VariasiHead, m 2 < H < 20 10 < H < 350 50 < H < 1000 6 < H < 100 50 < H < 250

(21)

c Kecepatan putaran turbin yang akan ditransmisikan ke generator Sebagai contoh untuk sistem transmisi antara generator dengan turbin pada rendah sebuah turbin reaksi dapat mencapai putaran yang diinginkan sementara turbin pelton dan berputar sangat lambat

yang akan menyebabkan sistem tidak beroperasi

Transmisi daya berperan untuk menyalurkan daya dari poros turbin ke poros generator Elemen elemen transmisi daya yang digunakan terdiri dari sabuk kopling dan bantalan

berfungsi untuk menyalurkan daya dari poros turbin ke poros generator harus cukup tegang sesuai dengan jenis dan ukurannya

berfungsi untuk menaikkan putaran sehingga putaran generator sesuai dengan putaran daerah kerjanya sedangkan kopling bantalan dan

merupakan komponen elemen pendukung

Secara umum sistem transmisi daya dapat dikelompokkan menjadi sistem transmisi daya langsung dan sistem transmisi daya tidak langsung dalam hal ini menggunakan

a Sistem Transmisi Daya Langsung

Sistem transmisi daya langsung ini daya dari poros turbin rotor langsung ditransmisikan ke poros generator yang bersatu dengan sebuah kopling Konstruksi sistem transmisi ini menjadi lebih kompak mudah untuk melakukan perawatan

. ( ) . , , ( ) , ( ) . . . . -( ), , ( ). . . , , / . ( ) ( ), . . ( ), ( ) . , , direct couple head propeller

crossflow low speed

belt pulley bearing Belt

Belt Pulley

cone clamp

direct drives

indirect drives belt

direct drives

(22)

efisiensi tinggi dan tidak memerlukan elemen mesin lain seperti dan kecuali sebuah kopling

Sistem transmisi daya langsung menyebabkan generator yang digunakan harus memiliki kecepatan putaran optimum yang hampir sama dengan kecepatan putaran poros turbin rotor atau sekitar 15 perbedaannya Alternatif lain adalah menggunakan untuk mengoreksi rasio kecepatan

putaran antara generator dan poros turbin b Sistem Trasmisi Tidak Langsung

Sabuk dipakai untuk memindahkan daya antara dua poros yang sejajar Pemilihan jenis sabuk bergantung pada besar kecilnya daya yang akan ditransmisikan

Sabuk merupakan peran penting dalam menyerap beban kejut dan meredam pengaruh getaran Sabuk yang digunakan umumnya

jenis dan banyak digunakan pada

sistem transmisi daya mekanik untuk mikrohidro dengan daya yang besar digunakan pada instalasi PLTMH dengan daya di bawah 20 kW Penggunaan sistem transmisi sabuk ini memerlukan komponen pendukung seperti bantalan beserta asesorisnya dan kopling

Sistem transmisi daya dengan sabuk menyebabkan perbedaan antara putaran turbin dan generator yang dihubungkan atau dapat dikatakan terdapat rasio putaran dengan demikian range generator yang akan digunakan lebih luas dan bervariasi

. ( ) ( ) ( ) ( ) + % . ( ) . . . . . - ( ). . -. , . , . belt pulley direct drives gearbox

flat belt V belt veebelt Flat belt

V belt

(23)

Transmisi adalah komponen yang menghubungkan antara turbin dan generator Sistem ini hanya memiliki dua sistem yaitu menggunakan atau langsung di kopel dan biasanya menggunakan

a Pemilihan Jenis Arus Listrik

Umumnya tegangan yang keluar dari PLTMH adalah arus bolak

balik AC dapat juga searah DC

Tegangan AC dapat diubah menjadi tegangan tinggi secara mudah dan murah dengan menggunakan sehingga energi listrik dapat ditransmisikan pada jarak yang cukup jauh dari rumah pembangkit sehingga lebih ekonomis dan kerugian transmisinya dapat diminimalkan Keuntungan lain dari penggunaan arus AC ialah konstruksi generator AC yang lebih

. , . . . . -( , ) ( , ). , ( ) . belt gearbox

alternating current direct current

transformator

power house

2 4 Generator

Gambar 5. Turbin yang dihubungkan dengan menggunakan flat belt

Sumber : http://dunia-listrik.blogspot.com/2008/09 /panduan-pembangunan-pembangkit-listrik.html

(24)

sederhana

Arus AC menuntut frekuensi sistem tetap konstan terutama jika menggunakan motor induksi sebagai generator Untuk itu diperlukan pengaturan kecepatan putar generator di samping pengatur tegangan

Kombinasi pengadaan tenaga listrik AC dan DC pada prakteknya merupakan pilihan yang baik Penyimpanan tenaga listrik AC ke baterai memberikan alternatif lain bagi masyarakat yang tidak terjangkau jaringan listrik PLTMH untuk dapat menikmati penerangan komunikasi atau penerapan lainnya yang memerlukan tenaga listrik dalam jumlah kecil

Frekuensi yang dipakai untuk arus AC adalah 50 Hz Tegangan standar yang dihasilkan adalah 110 V dan atau 240 V untuk generator 1 fasa serta 240 415 V untuk generator 3 fasa

. , . ( ). , . ( ) , . . , / . voltage regulator accumulator

Tabel 4 Perbandingan Sistem AC dan DC.

1. Sebagian besar peralatan listrik dan elektronik menggunakan sistem AC dan tersedia melimpah di pasaran dengan harga murah. 2. Generator AC (sinkron dan asinkron) diproduksi 1. Energi listrik dapat disimpan dalam sehingga kapasitas pembangkit ( ) dapat dioptimalkan. 2. Energi dapat dipindahkan/dib awa langsung kepemakai battery load factor 1. Diperlukan alat pengontrol untuk menjaga tegangan dan frekuensi tetap konstan yang pada akhirnya menambah komponen biaya. 2. Energi listrik tidak dapat disimpan seperti 1. Hanya untuk beban tertentu saja, tidak dapat digunakan untuk kegiatan produktif. 2. cukup mahal dan memiliki usia pakai yang pendek jika tidak dirawat dengan baik.

Battery

Kelebihan Kekurangan Kelebihan Kekurangan Sistem AC Sistem DC

(25)

Kelebihan Kekurangan Kelebihan Kekurangan Sistem AC Sistem DC

secara masal dan mudah ditemukan dengan harga murah dengan kapasitas daya beberapa ratus sampai dengan mega . 3. Transportasi dan transformasi listrik mudah untuk dilakukan dengan konduktor dan . 4. Tidak diperlukan peralatan penyimpan energi ( ) 5. Listrik bisa langsung digunakan tanpa menggunakan peralatan tambahan . 6. Pengaturan dan Pengukuran listrik AC mudah dilakukan dengan ketersediaan berbagai peralatan dipasaran seperti MCB dan kWH meter. watt watt transformator battery/ accumulator (inverter)

pada sistem DC. melalui tanpa harus menggunakan penghantar. 3. Generator DC

lebih simpel dan dilengkapi dengan (AVR) sehingga tidak diperlukan kontroler, yang pada akhirnya dapat lebih murah. 4. Generator dapat menggunakan generator mobil atau truk untuk kapasitas kecil yang harganya murah dan mudah didapat. 5. Kebanyakan peralatan sistem (turbin dan generator) dalam ukuran kecil sehingga lebih mudah dipindahkan jika perlu. 6. Umumnya digunakan untuk kapasitas kecil (lebih kecil 5 kW) sehingga daerah yang tidak memiliki potensi air yang cukup besar dapat meng-aplikasikannya battery automatic voltage regulator 3. Kurang praktis, dimana harus diisi ulang tiap kali habis. 4. Peralatan listrik DC khususnya peralata rumah tangga masih jarang diproduksi battery

IMIDAP

17

(26)

b Penentuan Sistem Fasa

Secara mendasar sistem 1 fasa ini hampir sama dengan rangkaian DC Keuntungan sistem 1 fasa adalah :

Instalasi listrik dengan sistem 1 fasa lebih sederhana Sistem pengaturan beban ELC untuk 1 fasa lebih murah

- Ukuran generator ditentukan beban maksimum kebutuhan konsumen sementara pada sistem 3 fasa kapasitas maksimum generator yang dipilih lebih besar daripada beban maksimum kebutuhan

Sistem 3 fasa pada dasarnya terdiri dari 3 buah sistem 1 fasa dengan 1 buah penghantar netral Pelaksanaan sistem 3 fasa ini terdapat 2 cara membuat hubungan pada sistem 3 fasa yaitu hubungan delta dan hubungan bintang Y Hubungan yang lebih rumit bisa menggunakan hubungan silang zig zag

Hubungan diperoleh dengan cara menghubungkan ujung lilitan fasa pertama ke pangkal lilitan fasa berikutnya berturut turut sehingga diperoleh rangkaian tertutup yang simetris Jika beban pada setiap fasanya seimbang maka besarnya arus listrik untuk setiap fasa sama

Hubungan bintang Y ketiga ujung yang sejenis baik pangkal maupun ujung dari ketiga lilitan pada sistem 3 fasa disatukan Titik persambungannya disebut titik bintang atau titik 0 Sistem penghantaran arus listriknya dapat menggunakan 3 hantaran tanpa kawat nol merah kuning biru atau 3 hantaran kawat fasa . . . ( ) . ( ) ( ), ( ). . , ( ) ( ). ( ). -, . . ( ) , , . . ( , , ) -size Δ Δ

(27)

( , , ) ( ). . ( ) . ( ) % . . . . ( ) - . . -( ) ( ) . ( )

merah kuning biru dan satu hantaran kawat 0 hitam Keuntungan sistem 3 fasa ini adalah :

Generator dan motor induksi 3 fasa banyak tersedia di pasaran dengan harga yang relatif murah dibandingkan bila menggunakan generator satu fasa di atas 5 kW

Dimensi generator dan motor induksi 3 fasa lebih kecil dibandingkan generator 3 fasa untuk kapasitas yang sama

Penggunaan sistem tiga fasa menghemat pemakaian penghantar tembaga lebih dari 75 dibandingkan sistem satu fasa dengan tegangan yang sama

Umumnya pemilihan penggunaan sistem 1 fasa atau 3 fasa bergantung biaya yang tersedia dan kemudahan untuk mendapatkan perlengkapan instalasi listrik yang diperlukan Kapasitas di bawah 5 kW menggunakan sistem 1 fasa dan untuk kapasitas di atas 5 kW menggunakan sistem 3 fasa Apabila sistem 3 fasa akan digunakan perlu dipertimbangkan batasan agar saat sistem beban 1 fasa dihubungkan tetap diperoleh keseimbangan Semua sistem beban 1 fasa rumah tangga dapat dihubungkan ke salah 1 fasa dari jala jala sistem 3 fasa

c Perhitungan Daya Arus Bolak Balik dan Faktor Daya

Besarnya daya listrik yang dipakai oleh suatu alat listrik ditentukan oleh besarnya tegangan V dan arus listrik l yang mengalir di dalam listrik tersebut Daya sesungguhnya yang terpakai P adalah

(28)

P E x I Cos dimana

daya sesungguhnya dalam satuan daya semu dalam satuan

faktor daya

geseran sudut antara tegangan dan arus listrik

Faktor daya ini penting sekali diketahui pada peralatan listrik Semakin tinggi faktor daya maka semakin tinggi mutunya dan sebaliknya semakin rendah faktor dayanya semakin rendah pula mutunya

d Pemilihan Generator

Generator adalah suatu peralatan yang berfungsi mengubah energi mekanik menjadi energi listrik Jenis generator yang digunakan pada perencanaan PLTMH ini adalah :

Generator sinkron sistem eksitasi tanpa sikat dengan menggunakan dua tumpuan bantal

- M G IMAG sumbu vertikal yang

umumnya digunakan bersama turbin PAT dan turbin

Spesifikasi generator adalah putaran 1500 rpm 50 Hz 3 fasa dengan keluaran tegangan 220V 380V Efisiensi generator secara umum adalah :

Aplikasi 10 kVA efisiens 0 7 0 8.

= . = ( ) Ф = Ф = . , , . . . , ( ) ( ). ( ) , . , , / . < , , – , Ф P = (W) E x l VA Cos -- i Watt volt ampere brushless excitation two bearing

Induction otor As enerator

propeller open flume

IMIDAP

(29)

-Aplikasi 10 20 kVA efisiensi 0 8 0 85. Aplikasi 20 50 kVA efisiensi 0 85. Aplikasi 50 100 kVA efisiensi 0 85 0 9. Aplikasi 100 kVA efisiensi 0 9 0 95.

Berdasarkan karakteristik turbin yang digunakan maka dalam pemilihan generator perlu mempertimbangkan penyesuaian kecepatan turbin dengan kecepatan generator Kecepatan generator sinkron didasarkan pada persamaan

n dimana

n kecepatan putar rpm f frekuensi tegangan Hz P jumlah kutub

Kecepatan generator asinkron menggunakan persamaan

n n 1 s

s

dimana

n kecepatan sinkron rpm

n kecepatan rotor sebagai generator s

Pemilihan Generator Sinkron

Kapasitas sebuah generator dinyatakan dalam atau VA Sebuah generator harus memiliki kapasitas yang cukup untuk

– , , – , – , , – , , – , > , , – , , . = = ( ) = ( ) = = ( – ) = = ( ) = = . s s r s s r slip Volt Ampere P 120.f s r s n n n

(30)

-memenuhi kebutuhan pada saat beban maksimum Dengan memperhatikan rugi rugi generator serta untuk menjamin kinerja generator maka perlu adanya faktor keamanan biasanya ditentukan 25

Jadi untuk memenuhi kebutuhan beban sebesar 100 kVA dipergunakan generator 125 kVA Bila akan digunakan pengontrol

beban ELC maka kapasitas daya

tambahan ekstra sebesar 60 Di samping itu perlu dipertimbangkan kemungkinan bertambahnya beban akibat adanya penambahan permintaan suplai listrik

Efisiensi generator sinkron umumnya meningkat sebanding dengan kapasitasnya dari 65 untuk daya 1 kVA sampai 90 untuk daya 20 kVA Generator yang dipakai disesuaikan dengan sistem arus bolak balik yang dipilih apakah sistem satu fasa atau tiga fasa

Kecepatan untuk generator sinkron ditentukan jumlah kutub dan frekuensi Semakin tinggi kecepatannya ukuran menjadi semakin kecil dan harganya juga lebih murah Tabel 5 menguraikan kecepatan standar untuk generator sinkron

. -, %. ( ) . ( , ) ( ) %. . , % % . - , . . . . (losses)

(31)

- Generator Asinkron

Penggunaan generator asinkron generator induksi sebagai pembangkit listrik pada PLTMH dengan kapasitas yang kecil lebih handal dibandingkan bila menggunakan generator sinkron Biasanya sebagai generator asinkron digunakan motor induksi

Sistem IMAG jika dibandingkan dengan sistem generator sinkron memiliki beberapa keunggulan yang sangat berarti untuk proyek proyek PLTMH terutama dengan kapasitas sampai 30 kW

Keunggulan utamanya antara lain :

i Harga lebih murah dibandingkan generator sinkron

ii Produk memenuhi standar industri sehingga daya tahan

( ) ( ) . . ( ) ( ) - , . . . . reliable asynchronous synchronous

Tabel 5 Kecepatan Standar Generator Sinkron.

Kutub 4 6 8 10 12 14 16 18 20 50 Hz 1500 1000 750 600 500 429 375 333 300 250 60 Hz 1800 1200 24 900 720 600 514 450 400 360 300 Putaran (rpm)

(32)

lebih terjamin

iii Tersedia dalam beberapa ukuran mulai dari 1 kW 100 kW iv Tersedia dengan 3 ukuran putaran 1000 1500 dan 3000

rpm sehingga lebih mudah untuk disesuaikan dengan putaran turbin

Karakteristik Generator Induksi IMAG

Motor induksi umumnya berputar dengan kecepatan konstan mendekati kecepatan sinkronnya Perubahan beban pada motor induksi mempengaruhi putaran motor induksi Akibatnya akan terjadi perubahan frekuensi yang menimbulkan tenaga listrik Pada generator induksi IMAG , tegangan akan turun dengan cepat pada saat beban bertambah sehingga perlu adanya pengaturan tegangan dan putaran Saat ini untuk instalasi mikrohidro dengan menggunakan motor induksi sebagai generator tersedia sistem pengaturan IGC

Pada saat motor induksi digunakan sebagai generator tegangan yang dihasilkan umumnya 10 lebih r e n d a h d a r i t e g a n g a n y a n g d i p e r l u k a n u n t u k mengoperasikannya sebagai motor listrik dengan frekuensi yang sama

Pemakaian Daya

Pemilihan generator didasarkan pada pemakaian daya ini direkomendasikan pemakaian daya sistem dengan kapasitas di bawah 30 kW sebaiknya menggunakan generator asinkron

. . – . . ( , ) . ( ) . . . ( ) , . , , ( ). , % . -induction generator controller

(33)

dengan pertimbangan harga murah mudah didapat dapat bertahan pada sangat sedikit memerlukan pemeliharaan

Apabila faktor daya beban dipertimbangkan maka penggunaan generator sinkron dengan ELC akan lebih menguntungkan untuk beban di bawah 30 kW dengan faktor daya beban yang rendah dan penggunaan motor listrik yang dipasang dengan

DOL

Pemilihan jenis generator untuk lokasi yang dipilih sesuai dengan daya dan spesifikasi teknik dijabarkan pada Tabel 6

Aplikasi mikrohidro dengan generator sinkron disarankan untuk digunakan tipe untuk mengurangi perawatan dan kompleksitas dari generator dengan

Faktor lain yang mempengaruhi ukuran daya generator adalah temperatur ketinggian faktor koreksi dari kontrol elektronik dan beban Koefisien dari faktor tersebut diberikan pada Tabel 7 , , , . ( ). . , . , , , . . overspeed start direct on line starting output brushless brush power factor

Tabel 6 Pemilihan Generator berdasarkan Daya. Daya Terpasang Tipe Generator Fasa < 10 kW Sinkron atau asinkron, satu atau tiga fasa 1 atau 3 10 – 30 kW Sinkron atau asinkron 3 fasa 3 > 30 kW Sinkron 3 fasa 3

(34)

Perhitungan untuk menentukan ukuran generator dilakukan berdasarkan rumusan berikut :

i Generator sinkron Generator kVA

ii Generator asinkron Generator kVA

Setelah didapatkan nilai kVA generator disarankan untuk ditambah 30 yang bertujuan untuk :

i Memungkinkan jika turbin lebih besar dari yang direncanakan

ii Jika motor besar dan 10 daya generator disuplai dari pembangkit maka generator harus mampu menahan arus iii Ketika menggunakan ELC generator selalu beroperasi

Terlepas dari karakteristik teknis dan non teknis masing masing generator memiliki kelebihan dan kekurangan dalam aplikasinya

. = . = , % . . . > % , . . . -safety factor output start full load

Tabel 7 Generator. Rating Factor

Max ambient temperature

(0C) 20 25 30 35 40 45 50 55 A Temperature Factor 1.10 1.08 1.06 1.03 1.00 0.96 0.92 0.88

Altitude 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 B Altitude Factor 1.00 0.96 0.93 0.90 0.86 0.83 0.80 0.77 C ELC Correction Factor 0.83 D Power Factor When load is light bulbs only 1.0

When load includes tube light and other

inductive loads 0.8 D x C x B A x kW in Output Power B A x kW in Output Power

(35)

sebagai mesin konversi energi Tabel 8 menguraikan perbandingan kelebihan dan kekurangan mesin mesin tersebut

.

- .

. .

2 5 Sistem Distribusi

Tabel 8 Perbandingan Generator Sinkron dan Asinkron.

(36)

Pemilihan generator yang didasarkan pada sistem ini ditentukan sesuai d e n g a n k e b u t u h a n d a n p e r t i m b a n g a n e k o n o m i d e n g a n mempertimbangkan aspek komersialisasi Sistem digunakan apabila tidak diperlukan untuk tujuan komersialisasi atau digunakan untuk pemakaian sendiri dari suatu kelompok masyarakat yang dapat dijangkau dan dilayani sesuai dengan kapasitas daya yang tersedia Sistem ini disebut juga dengan

Mendukung keperluan ini dapat menggunakan generator asinkron atau generator sinkron dengan mempertimbangkan aspek ekonomis pemeliharaan dan ketersediaan generator dan sistem kontrolnya Penggunaan generator sinkron dengan menggunakan

ELC dengan dipilih untuk

untuk mempertahankan sistem beroperasi pada frekuensi yang konstan sehingga tidak memerlukan turbin dengan yang cukup mahal untuk mengontrol kecepatan

Apabila motor asinkron dengan tambahan kapasitor yang sesuai dengan . . . , , . ( ) . off grid

stand alone generation

electronic load controller dummy load stand alone generation

governor

(37)

kebutuhan operasional sebagai generator asinkron yang dipilih untuk dilengkapi dengan

IGC tegangan pada sistem konstan dan frekuensi juga konstan selama faktor daya beban diatas 0 8

Sistem yang disebut juga dengan

digunakan jika energi yang dibangkitkan disalurkan melalui sistem jaringan transmisi yang tersedia dengan tujuan komersialisasi Komersialisasi ini sebaiknya menggunakan generator sinkron sistem 3 fasa 4 kawat

Frekuensi dan tegangan listrik yang dihasilkan oleh generator dipengaruhi oleh kecepatan putar generator Perubahan kecepatan putar generator akan menimbulkan perubahan frekuensi dan tegangan listrik Perubahan tersebut pada batas batas tertentu tidak membahayakan

Sistem kontrol berfungsi untuk menyeimbangkan energi dan energi dengan cara mengatur atau mengatur listrik sehingga sistem akan seimbang Perubahan beban terhadap waktu peran sistem kontrol sangat penting untuk menjaga stabilitas sistem terutama kualitas listrik yang dihasilkan pembangkit tegangan dan frekuensi Berdasarkan media yang dikontrol sistem kontrol dalam PLTMH dibagi menjadi 2 yaitu dan l

Tujuan pengontrolan pada PLTMH adalah untuk menjaga sistem elektrik dan mesin agar selalu berada pada daerah kerja yang diperbolehkan ( ), , . . . . . . . , - . ( ) ( ), . , , ( ). , . .

stand alone generation induction generator control

on grid generation with grid conections

input output input flow output

flow control oad control

(38)

Semua peralatan listrik direncanakan untuk beroperasi pada frekuensi dan tegangan tertentu Apabila beroperasi pada frekuensi dan tegangan yang berbeda dapat mengakibatkan peralatan listrik cepat rusak

Misalnya pada malam hari 90 rumah mematikan lampu maka beban mikrohidro menjadi turun Hal ini akan mengakibatkan roda gerak berputar lebih cepat Akibatnya frekuensi listrik akan naik dan bila terlalu tinggi akan merusak alat alat elektronik yang digunakan di rumah rumah

Sistem pengontrolan pada mikrohidro meliputi pengontrolan aliran air yang memasuki turbin dan pengontrolan beban daya listrik Mekanisme pengontrolannya dapat berlangsung secara manual otomatis atau semi otomatis Sistem pengaturan yang banyak dipakai pada PLTMH adalah sistem kontrol semi otomatis yang relatif murah dibandingkan dengan sistem kontrol otomatis

a Kontrol Aliran

dapat diartikan sebagai pengaturan besarnya daya hidrolik berupa air yang masuk ke turbin dengan mengatur katup turbin . . % , . ( ). -- . / . , . ( ) . . ( ).

run away speed

load controller

Flow control

debit guide vane

(39)

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan untuk sistem mikrohidro

Pembangkit memiliki kapasitas 100 kW

Hal ini mengingat bahwa cukup rumit dan mahal untuk aplikasi mikrohidro dengan daya kecil 100 kW namun apabila secara finansial dan alasan teknis cukup mendukung maka masih memungkinkan

Perubahan beban konsumen relatif kecil stabil

Reaksi terhadap perubahan beban relatif lambat sehingga akan terjadi pada generator ketika beban yang besar tiba tiba disambungkan akibatnya putaran generator menurun sehingga tegangan dan frekuensi juga turun selama

. > < , . ( ) - , flow control flow control flow control shock

(40)

beberapa saat 1 menit sampai bereaksi dan membuka sesuai dengan besarnya beban yang disambung dilepas

memiliki ketahanan terhadap

Apabila sebagian besar beban lepas atau semua beban lepas sama sekali maka actuator akan menutup

sehingga aliran tertahan dan membalik tekanan air pada akan meningkat secara dramatis

sehingga sangat beresiko terhadap ketahanan Hal ini perlu memperhitungkan dengan teliti dalam menentukan

pada dan kekuatan

Khusus turbin pelton dimana penghentian putaran turbin dilakukan dengan yang mengalihkan membelokkan

aliran untuk tidak menumbuk tidak

menghentikan maka dalam hal ini tidak ada efek pada

Generator memiliki ketahanan terhadap

Jika beban lepas dan belum menutup penuh aliran air yang masuk turbin pada keadaan dan putaran generator menjadi sangat cepat keadaan ini sangat berbahaya bagi generator dengan kecepatan n x selama waktu tertentu dan melebihi ketentuan dari generator akan mengakibatkan belitan generator terbakar (< ) / . , ( ) . . / ( ) . , ( ) . ( ) .

flow control guide vane

Penstock pipe water hammer

guide vane turbine

penstock pipe water hammer penstock pipe

setting closing time flow control penstock pipe

jet deflector

bucket runner

water hammer penstock pipe

run away speed guide vane full power runaway speed Overspeed rated speed manufacturer

(41)

-Tabel 9 memberikan gambaran mengenai dampak dari cepat dan lambat

b Kontrol Daya Listrik

Bagian utama dari sistem kontrol ini terdari dari panel kontrol dan Prinsip pengaturannya adalah menyeimbangkan antara daya yang dihasilkan generator dengan beban daya konsumen Saat beban konsumen berkurang kelebihan daya yang dihasilkan generator akan dipindahkan ke sehingga beban total pada generator tidak berubah

. . . ( ) . , . closing time ballast load ballast load

Tabel 9 Dampak. Closing Time

Closing Time Generator Penstock Pipe

(42)

Beberapa sistem pada PLTMH yang banyak digunakan adalah Instalasi PLTMH dengan kapasitas daya kurang dari 1 kW sistem pengaturan kontrol dapat dilakukan secara manual

IGC sistem pengaturan beban

untuk menggunakan motor induksi sebagai generator IMAG Sistem ini dapat digunakan untuk kapasitas daya kurang dari 50 kW

ELC sistem pengaturan beban untuk

generator sinkron umumnya digunakan untuk kapasitas daya diatas 50 kW

DTC sistem pengaturan

turbin secara otomatis sehingga memungkinkan untuk dihubungkan dengan jaringan PLN

Sistem kontrol tersebut khususnya IGC dan ELC telah dapat dipabrikasi secara lokal dan terbukti handal pada penggunaan di banyak PLTMH Sistem kontrol ini terintegrasi pada panel kontrol

Fasilitas operasi panel kontrol minimal terdiri dari Kontrol baik otomatis semi otomatis maupun manual

berhenti secara otomatis

berhenti pada keadaan gangguan

bila terjadi gangguan listrik misal arus lebih , / . ( ), ( ). . ( ), . ( ), . . ( ). / , , . / . , . , ( ).

-induction generator controller

electronic load controller

system digital turbin control system

switch gear

start stop Stop

Trip stop over under voltage over under frequency

(43)

Berdasarkan tersebut maka sistem murni memerlukan perhitungan dan perencanaan yang sangat teliti untuk mentolerir kondisi tersebut di atas Adapun beberapa hal yang dapat dilakukan untuk mengatasi dan mengurangi akibat tersebut adalah dengan :

a Menggunakan sehingga pada saat beban bertambah dengan signifikan putaran akan relatif stabil Selain itu ketika beban tiba tiba lepas putaran generator akan relatif diredam dengan daya dari sehingga kondisi dapat diminimalkan

b Sistem kombinasi antara dengan ini

mempunyai tujuan utama untuk menghindari keadaan generator pada saat terjadi pelepasan beban

dan efek pada akibat

penutupan secara tiba tiba Saat terjadi pelepasan beban guide vane akan ditutup secara perlahan lahan sehingga efek dapat diminimalkan dan pada saat bersamaan daya yang dihasilkan generator akan dipindahkan pada beban tiruan sehingga kecepatan generator akan stabil sampai turbin dan generator pada kondisi aman berhenti

c Menggunakan generator yang tahan terhadap yang dapat terjadi

. . . -. . ( ) - . , -, ( ) ( ). . . flow control flywheel flywheel overspeed

flow control load control

overspeed load

rejection waterhammer penstock pipe guide vane

waterhammer

ballast load

overspeed maksimum

(44)

2 7 Pentanahan

a Konstruksi Sistem Pentanahan

. . , ( ) . ( ) ( ). , . , . . , . , , . , , , , . .

Instalasi perumahan merupakan bagian terpenting di dalam pembangunan suatu pembangkit disebabkan hal ini juga dapat mengganggu sistem jika instalasi perumahan konsumen tidak terpasang dengan benar Instalasi perumahan hendaknya mengacu pada PUIL peraturan umum instalasi listrik yang merupakan standar wajib yang harus diikuti sebagai acuan yang telah disahkan pemerintah dan merupakan Standar Nasional Indonesia SNI Hal yang perlu diperhatikan di dalam penginstalasian listrik perumahan hendaknya mengacu pada aman andal dan akrab lingkungan

Masalah pentanahan merupakan salah satu faktor penting dalam pelistrikan seperti pada instalasi pembangkit sistem transmisi dan distribusi Pentanahan berhubungan erat dengan perlindungan suatu sistem berikut semua perlengkapannya Pengusahaan pentanahan berarti mengusahakan agar arus gangguan yang timbul pada saat tertentu mengalir masuk tanah sehingga tidak merusak peralatan listrik yang ada Pelaksanaan pentanahan meliputi 2 hal yang pertama adalah pentanahan sistem berupa pengadaan hubungan dengan tanah untuk suatu titik pada penghantar arus dari sistem seperti pada sistem transmisi dan distribusi Kedua adalah pentanahan peralatan sistem berupa pengadaan hubungan dengan tanah untuk suatu bagian yang tidak membawa arus dari sistem seperti pada pipa baja saluran tempat kabel batang pemegang saklar

(45)

Peralatan Konstruksi Sistem Pentanahan adalah

Elektroda tanah adalah sejenis

penghantar yang ditanam di dalam tanah dan berfungsi agar potensial semua penghantar yang dihubungkan sama dengan potensial tanah Perlengkapan ini juga merupakan alat pelepasan arus ke tanah Elektroda tanah memegang peran penting karena amat menentukan seberapa besar arus gangguan yang dapat dilepaskan ke tanah

Penghantar tanah berfungsi

menghubung kan peralatan sistem yang akan ditanahkan ke bus tanah atau elektroda tanah

Proteksi pertanahan jaring tegangan rendah dan instalasi dapat mengacu kepada Standar PLN SPLN 3 1978

Syarat syarat utama bahan elektroda diantaranya adalah : Tidak mudah berkarat seperti baja dan tembaga

Kokoh atau tahan terhadap desakan pukulan dan sebagainya Memiliki daya hantar listrik yang baik

Penggunaan tembaga dapat membentuk sel galvanis dengan bahan logam lain yang tertanam di dalam tanah seperti saluran pembungkus kabel sehingga mempercepat terjadinya korosi pada logam tersebut

Pencegahan korosi dan kerusakan tersebut dilakukan dengan pelapisan timah pada tembaga atau melapisi logam logam lain dengan aspal terutama yang dekat dengan elektroda tembaga Elektroda baja tidak

( ) . . . ( ) -. ( ) - . . -. , . . . - , . -grounding electrode grounding conductor

(46)

menimbulkan masalah dan cocok untuk sistem maupun elektroda tanam

Hantaran pentanahan ialah hantaran yang menghubungkan bagian yang harus ditanahkan dengan elektroda pentanahan Luas penampang minimum untuk hantaran dijabarkan berikut ini

Hantaran dengan perlindungan mekanis yang kokoh i Hantaran tembaga 1 5 mm2

ii Hantaran aluminium 2 5 mm2

Hantaran yang tidak diberi perlindungan mekanis yang kokoh

i Hantaran tembaga 4 mm2

Ii Pita baja tebal minimum 2 5 mm 50 mm iii Hantaran aluminium tidak boleh digunakan

Sebagai perlindungan digunakan pipa baja Jika tidak dipasang dalam pipa untuk hantaran pentanahan sebaiknya digunakan hantaran telanjang sehingga mudah dikontrol jika ada yang putus Khusus untuk rumah tinggal sebaiknya jangan digunakan hantaran telanjang

. . . . . : , . : , . : . , , : . . . . grid c Hantaran Pentanahan

(47)

-JARINGAN TRANSMISI DAN DISTRIBUSI

3.1. Pemilihan Jalur Transmisi

Perencanaan jalur transmisi pendistribusian daya listrik yang terbangkitkan menggunakan beberapa hal yang dapat dijadikan dasar antara lain :

a. Mudah untuk akses dan perawatan. b. Kondisi tanah untuk tiang kuat dan stabil.

c. Diharapkan tidak ada masalah dalam pengalihan/penggunaan lahan.

d. Tidak ada masalah pada jarak dengan rumah dan pohon. e. Dipilih jalur distribusi paling pendek.

f. Jika tiang dipasang di sekitar curam atau pada dasar jurang, hindarkan dari potensi longsong.

g. Ketinggian konduktor dari atas tanah harus lebih dari 4 m.

Selain hal-hal di atas yang dapat dijadikan referensi untuk mendesain jaringan transmisi dan distribusi dapat menggunakan standar dan petunjuk PT. PLN. Setelah beberapa hal di atas untuk pemilihan jalur, maka beberapa pada fasilitas pendukung dari jaringan transmisi dan distribusi yang perlu diperhatikan adalah :

a. Tiang Jaringan Transmisi

Tiang standar yang dapat digunakan untuk jaringan transmisi dapat merujuk pada Tabel 10.

(48)

Secara umum, panjang bentangan tiang antara pendukung jaringan distribusi ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut :

- Bentangan yang direkomendasikan 50 m .

- Jalur yang melewati area di luar pemukiman, persawahan dan ruang terbuka maksimum 80 m.

- Jalur transmisi di area pemukiman penduduk maksimum 50 m. Karakteristik beberapa jenis material yang perlu dipertimbangkan sebagai berikut :

- Tiang Kayu

i. Lebih ringan mudah didapatkan dan lebih mudah dalam penanganannya di lapangan.

ii. Tidak mudah patah pada saat transportasi ke lokasi.

iii. Harganya murah, mudah diganti dan bisa dibuat penduduk lokal.

iv. Biasanya digunakan untuk sistem transmisi tegangan rendah < 1 kV.

(span)

Struktur

Pendukung Penerapan

(49)

v. Disarankan untuk menggunakan kayu dengan struktur yang kuat dan jenis pohon tertentu misalnya mahoni, jati, meranti, dan lain-lain.

vi. Penggunaan material kayu dan dengan perawatan yang bagus, umur konstruksi jaringan mencapai sampai 8 tahun lebih.

- Tiang Besi

i. Digunakan pada lokasi dimana akses untuk kendaraan berat memungkinkan.

ii. Lebih kuat dan tahan lama.

iii. Biasanya digunakan untuk transmisi tegangan menengah 20 kV.

iv. Mudah terkena korosi pada kondisi tanah yang bergaram dan berair.

v. Ketahanan konstruksi tiang > 20 tahun pada kondisi lingkungan yang stabil.

vi. Konstruksi mahal. - Tiang Beton

i. Struktur berat sehingga hanya sesuai pada lokasi dimana

(Steel)

(Concrete)

≥ Tabel 11. Spesifikasi Tiang Listrik Kayu

(50)

transportasi dan penanganannya dengan kendaraan mudah.

ii. Konstruksi mudah patah dan atau mengalami keretakan. iii. Jarang digunakan dalam aplikasi listrik pedesaan, biasanya

digunakan untuk tegangan menengah 20 kV.

Jarak bebas minimum konduktor dari atas tanah yang diijinkan dengan kriteria pada Tabel 12.

Ketinggian tiang ditentukan dengan memperhitungkan faktor-faktor berikut :

- Ruang bebas antara konduktor dengan permukaan tanah .

- Kedalaman tiang ditanam dalam tanah untuk memastikan kestabilan struktur.

- Kelonggaran lendutan konduktor yang dikehendaki dalam batasan ketegangan yang ditentukan dan temperatur lingkungan.

- Jarak minimum antara konduktor.

- Ketinggian yang diperlukan konduktor (penyulang) di atas tanah diamankan di bawah lendutan terbesar.

- Jarak bebas yang diperlukan antara konduktor dan ≥ (ground clearance) (sag) range feeder feeder Memotong jalan Sepanjang jalan Tempat lain 6.5 6.0 6.0 4.0 4.0 4.0 Lintasan Transmisi Jarak Bebas (m) Tegangan > 20 kV Tegangan Rendah Tabel 12 Jarak Bebas Konduktor.

(51)

bangunan, kawat listrik lain atau pepohonan dapat diamankan di bawah lendutan minimum.

- Ketinggian tiang yang direkomendasikan dari struktur pendukung adalah :

i. Tegangan 20 kV menggunakan tiang 9 m. ii. Tegangan rendah menggunakan tiang 7 m.

- Kedalaman minimum pemasangan tiang adalah satu per enam dari panjang tiang, jadi jika panjang tiang 9 m, maka kedalaman tanam tiang adalah 1,5 m.

- Jika kondisi tanah tidak stabil, akar tiang diperkuat dengan suatu konstruksi pendukung.

- Ukuran tiang harus memperhitungkan momen pada tiang dengan beban angin.

b. Tarik Tegang

Tarik tegang harus dipasang untuk menyeimbangkan tiang. Jenis beban untuk struktur pendukung adalah :

- vertikal, meliputi berat tiang, berat kabel, beban berat dari tekanan kawat.

- mendatar, meliputi tekanan angin ke tiang, ketidak seimbangan beban dari panjang bentangan yang tidak sama.

- samping, meliputi tekanan angin ke kabel, komponen beban samping dari tekanan kawat.

c. Konduktor dan Kabel

Ukuran konduktor harus dipilih dengan memperhitungkan jumlah beban sekarang, jumlah beban yang diperkirakan, hubungan pendek/ , kapasitas arus konduktor, kerugian tegangan, kerugian daya, kekuatan mekanikal. Terlalu banyak ukuran tidak dapat dipakai untuk percabangan .

korsleting

(52)

3.2. Penerapan Trafo Distribusi

Trafo distribusi (menaikkan) dan (menurunkan) harus pada kontruksi 3 fasa dan kapasitas standar adalah 5, 10, 16, 25 dan 50 kVA.

Penempatan lokasi trafo, dimana trafo harus diletakkan dekat rumah pembangkit dan trafo harus diletakkan dalam atau dekat area pusat beban. Penempatan tersebut harus diuji dan dipertimbangkan beberapa hal sebagai berikut :

a. Mudah untuk akses dan pekerjaan-pekerjaan pergantian.

b. Dipisahkan dari bangunan-bangunan lain atau pepohonan dengan jarak yang cukup.

c. Tipe yang terpasang pada tiang harus tidak rumit pelaksanaan dan komponen pendukungnya.

d. Tipe di atas tanah harus dibangun tanpa menimbulkan masalah umum.

Sebelum memutuskan kapasitas trafo baru, area suplai trafo baru harus ditentukan dengan mempertimbangkan beberapa hal :

a. Area suplai dari trafo baru tidak dengan suplai trafo lain dari lain.

step up step down

step up

(power house) step down

overlap feeder

Keuntungan Kerugian

(53)

b. Area suplai dari setiap trafo harus mandiri.

c. Pembatasan kerugian tegangan harus memuaskan pada setiap bagian dari area suplai.

d. Kapasitas trafo baru mempertimbangkan pertumbuhan permintaan yang diharapkan dari area.

Sambungan rumah (SR) kabel berinti tembaga atau berinti aluminium dapat digunakan, dengan ukuran sebagai berikut.

a. Ukuran dari bahan berinti tembaga : 4mm, 6mm, 10mm, 16mm, 25mm

b. Ukuran dari bahan berinti aluminium : 10mm,16mm, 25mm, 35mm

Lebih baik untuk tidak menggunakan sebuah tiang di atap dengan jalur masuk konsumen. Penggunaaan tiang di atap hanya untuk melayani sambungan dari rumah ke rumah dan tidak diletakkan pada sisi yang sama dengan jaringan tegangan rendah, Jarak bebas minimum 3 m untuk halaman tertutup, 4 m untuk jalan umum. Rumah dengan ketinggian kurang dari 3 m diperlukan tiang untuk pencapaian jarak.

Berdasarkan pengalaman, perhitungan kerugian maksimum sambungan rumah adalah :

a. Sambungan rumah mengambil dari tegangan rendah kerugian tegangan maksimum 2%.

b. Sambungan rumah yang mengambil langsung dari trafo, kerugian tegangan maksimum 12%.

3.3. Sambungan Rumah (House Connection-HC)

twisted

Kapasitas Trafo 5 kVA 10 kVA 16 kVA 25 kVA 50 kVA Kapasitas Generator < 4 kW 4 kW – 8 kW 8 kW – 12 .8kW 12.8 kW – 20 kW 20 kW – 40 kW Tabel 14 Hubungan Kapasitas Trafo dan Generator.

(54)

ELEKTRIKAL

Komponen harga untuk estimasi perkiraan biaya peralatan mekanikal elektrikal dapat diklasifikasikan sebagai berikut.

a. Biaya transportasi pengiriman dari pabrikan ke lokasi PLTMH, dan jika ada peralatan yang diimpor maka ada biaya masuk bea cukai

.

b. Biaya pengadaan peralatan mekanikal elektrikal yang terdiri dari turbin, alat pengontrol, , generator, aksesoris, suku cadang dan peralatan, dan dan pemasangan.

c. Biaya pengujian teknis dan uji coba . d. Biaya jaringan transmisi yang terdiri dari tiang transmisi, kabel,

trafo dan aksesoris.

e. Sambungan konsumen, yang terdiri dari kabel, saklar dan aksesoris.

(port clerance fee)

ballast load setting

(pre commissioning trial run)

(transformer)

(55)

ELEKTRIKAL

Bentuk penyusunan laporan hasil studi mekanikal elektrikal pembangunan PLTMH yang disajikan dalam Buku Pedoman Studi Mekanikal Elektrikal Pembangunan PLTMH ini bukan merupakan standar baku. Pemangku kepentingan dapat menyusun sesuai versi masing-masing. Format penyusunan laporan dalam buku pedoman ini disusun sebagai petunjuk praktis membantu memudahkan penulisan laporan hasil studi potensi yang memudahkan kegiatan studi kelayakan lanjut berdasarkan referensi laporan ini.

Laporan Hasil Studi Kelayakan Sipil Pembangunan PLTMH dapat disusun sebagai berikut :

a. Halaman sampul laporan b. Ringkasan Eksekutif c. Daftar Isi d. Daftar Gambar e. Daftar Tabel f. Daftar Lampiran g. Pendahuluan

Bab ini berisi tentang , latar belakang, maksud dan tujuan serta lingkup kegiatan studi mekanikal elektrikal yang telah dilakukan dan boleh dijelaskan dengan jadual waktu dan gambaran hasil yang dicapai.

Studi kelayakan mekanikal elektrikal tidak dapat dilakukan

(stakeholders)

(56)

langsung oleh masyarakat awam (perorangan dan institusi) dan penyusunan tersebut harus dibantu pihak yang bersertifikasi atau berpengalaman di bidang mikrohidro. Berdasarkan hal itu, selain identitas maupun profil lembaga yang diuraikan identitas, status, dan alamatnya dengan jelas masih ditambahkan profil pabrikan sebagai sumber informasi awal penentuan spesifikasi peralatan mekanikal elektrikal.

h. Lokasi Bangunan Sipil PLTMH

Bab ini memberikan gambaran layout skema sistem PLTMH dan rencana posisi bangunan sipil, profil teknis kondisi dan struktur tanahnya yang telah didukung analisis berdasarkan pengolahan data hasil studi potensi (Pedoman Studi Potensi (Pra Studi Kelayakan) Pembangunan PLTMH – Buku 2). Bab ini dapat dilengkapi dengan dokumentasi foto dan atau gambar. Hal yang paling substansi pada bab ini adalah sketsa rencana sistem PLTMH, dan perkiraan potensi daya (kW) yang dapat dihasilkan. i. Spesifikasi Peralatan Mekanikal Elektrikal

Bab ini menguraikan spesifikasi setiap peralatan mekanikal elektrikal yang akan digunakan untuk memperoleh besar daya terbangkit yang ingin dicapai. Jika memungkinkan dijelaskan juga persyaratan standar instalasi dan pengesetan operasinya.

j. Perkiraan Biaya

Bab ini menggambarkan profil dari aspek perkiraan biaya, perkiraan kuantitas, jumlah dan volume serta perkiraan harga satuan setiap komponen peralatan mekanikal elektrikal sesuai jumlah dan spesifikasinya, termasuk perkiraan biaya jasa

(57)

transportasi , instalasi, pengujian dan . k. Rekomendasi Studi Kelayakan

Bab ini menguraikan saran, rekomendasi dan beberapa pengujian menuju tahap kegiatan perencanaan detail bangunan sipil PLTMH sebagai suatu syarat desain fasilitas sipil penunjang operasi PLTMH yang layak.

l. Lampiran-lampiran data, gambar, foto dan referensi

m. Profil pabrikan dan bengkel sebagai sumber informasi awal perencanaan spesifikasi.

(58)

Anonim, , BC Hydro Engineering, 2004

Anonim, , The British Hydropower

Association, 2005 Anonim,

, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1986

Anonim,

, ABS Alaskan, 2002 Anonim,

, Institut Bisnis dan Ekonomi Kerakyatan, 2005

Dandekar, MM dan Sharma, KN, , UI Press,

1991