Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
BAB IV PEMBEBANAN UNIT PEMBANGKIT
IV.1 BEBAN YANG DIPIKUL PEMBANGKIT
Jenis beban yang dipikul oleh pembangkit ada dua jenis yaitu beban statis yang berupa pemanas dan lampu-lampu penerangan serta beban dinamis yang
berupa motor-motor listrik. Dalam setiap waktu, tiap-tiap pembangkit memikul beban yang berbeda-beda setiap harinya. Berikut ini adalah contoh dari
karakteristik beban yang dipikul oleh pembangkit tanggal 19 November 2008.
Tabel VI.1 Karakteristik Beban Pembangkit PT. Musim Mas KIM II Medan
waktu per
jam beban
turbin1- 2.4MW
kW beban
turbin2- 3.2MW
kW pf
beban turbin4-
10MW kW
pf beban
PLN- 2MW
kW total
beban turbin
kW beban
turbin +
PLN kW
09.00 1400
950 0.95
7200 0.91
900 9550
10450 10.00
450 750
0.91 8300
0.94 950
9500 10450
11.00 1500
900 0.95
7200 0.92
980 9600
10580 12.00
1300 800
0.93 7200
0.92 900
9300 12540
13.00 1250
750 0.92
7200 0.92
950 9200
10150 14.00
1200 900
0.92 7300
0.92 1000
9400 10400
15.00 1400
800 0.93
7300 0.92
900 9500
10400 16.00
1400 860
0.94 7300
0.92 1000
9560 10560
17.00 1150
900 0.92
7350 0.92
1000 9400
10400 18.00
1450 1080
0.95 8050
0.94 -
10580 10580
19.00 1700
1050 0.95
7950 0.93
- 10700
10700 20.00
1850 850
0.96 7950
0.93 -
10650 10650
21.00 1500
1000 0.95
8000 0.94
- 10500
10500 22.00
1650 950
0.95 7900
0.92 -
10500 10500
23.00 1350
830 0.94
7050 0.91
1100 9230
10330 24.00
1250 850
0.93 7000
0.92 1000
9100 10100
01.00 1250
850 0.93
7000 0.92
1000 9100
10100 02.00
1250 850
0.93 7000
0.92 1000
9100 10100
03.00 1250
850 0.93
7000 0.92
1000 9100
10100
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
04.00 1250
850 0.92
7070 0.92
1000 9170
10170 05.00
1150 850
0.92 7040
0.92 1050
9040 10090
06.00 1050
850 0.91
7070 0.92
1000 8970
9970 07.00
1200 700
0.92 6950
0.91 1000
8850 9850
08.00 1300
800 0.93
7030 0.92
950 9130
10080 Maka jika Tabel VI.1 di atas dikonversikan ke grafik adalah sebagai berikut :
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000 8000
9000
09. 00
10. 00
11. 00
12. 00
13. 00
14. 00
15. 00
16. 00
17. 00
18. 00
19. 00
20. 00
21. 00
22. 00
23. 00
24. 00
01. 00
02. 00
03. 00
04. 00
05. 00
06. 00
07. 00
08. 00
waktu per jam be
ba n
k W
beban turbin 1 kW beban turbin 2 kW
beban turbin 4 kW beban PLN kW
Grafik IV.1 Karakteristik Beban Setiap Pembangkit
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
2000 4000
6000 8000
10000 12000
09. 00
10. 00
11. 00
12. 00
13. 00
14. 00
15. 00
16. 00
17. 00
18. 00
19. 00
20. 00
21. 00
22. 00
23. 00
24. 00
01. 00
02. 00
03. 00
04. 00
05. 00
06. 00
07. 00
08. 00
waktu per jam
be ba
n k
W
total beban kW
Grafik IV.2 Karakteristik Total Beban Pembangkit
Dilihat dari Tabel IV.1 dan gambar kedua grafik di atas, rata-rata beban dari pukul 09.00 sampai 17.00 adalah 9445.556 kW dengan catatan beban PLN
±1100 kW berada di jaringan PLN. Kemudian pada pukul 17.30 adalah proses pemindahan beban change power dari jaringan PLN ke jaringan turbin yaitu
memindahkan beban PLN ±1100 kW ke jaringan turbin karena PT. PLN Persero melakukan pemutusan daya sekitar empat jam dari pukul 18.30-22.30 untuk
melayani beban puncak di masyarakat. Oleh karena itu pada pukul 18.00 beban turbin bertambah sekitar ±1100 kW dari beban 9400 kW menjadi 10700 kW,
tetapi terlihat di tabel beban untuk pukul 18.00 adalah 10580 kW dikarenakan pada jam tersebut adalah jam makan malam dan istirahat selama ±45 menit di
mana mesin-mesin sebagian di-stop, sehingga ada pengurangan daya sekitar 120 kW. Kemudian pada pukul 19.00, aktifitas pabrik kembali dilakukan dan
beban juga bertambah menjadi 10700 kW. Beban puncak terjadi dari pukul 18.00
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
sampai 22.00 dengan rata-rata beban sekitar ±10586 kW. Pada pukul 22.30, PT. PLN Persero kembali memasok dayanya ke pabrik, sehingga dilakukan proses
pemindahan beban dari jaringan turbin ke jaringan PLN dengan perantaraan generator diesel. Beban yang dipindahkan adalah sebesar ±1300 kW sehingga
beban turbin berkurang menjadi sekitar 9200 kW sampai 9230 kW. Pada pukul 24.00 sampai pukul 07.00 beban rendah dikarenakan aktifitas berkurang, dan pada
pukul 08.00 aktifitas pabrik kembali dimulai dan akan naik kembali seperti hari sebelumnya.
IV.2 PEMBAGIAN BEBAN PEMBANGKIT Dalam operasi paralel pembagian beban pembangkit listrik di PT. Musim
Mas KIM II Medan terutama generator uap, harus dilakukan dengan tujuan penyesuaian terhadap kapasitas generator, jenis turbin dan pengaturan frekuensi.
Dari Gambar III.13 Bab III diagram satu garis PT. Musim Mas KIM II Medan, generator uap dibagi dua kelompok pembangkit, yaitu kelompok pertama adalah
Turbin 1 dan Turbin 2, sedangkan kelompok kedua adalah Turbin 3 dan Turbin 4, sehingga dalam operasionalnya beban dibagi ke dalam kedua kelompok
pembangkit tersebut. Untuk pembangkit kelompok 1 yaitu Turbin 1 dan Turbin 2, pembagian beban di kelompok ini tergantung dengan Turbin 2 karena turbin ini
berbeban disesuaikan dengan tekanan BPV Back Pressure Vessel, di mana tekanan uap di tangki ini jika di bawah 3.0 bar, maka beban harus dinaikkan, atau
jika BPV sudah buang uap, maka beban Turbin 2 harus dikurangi sampai tangki
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
BPV tidak membuang uap lagi. Sisa beban Turbin 2, diberikan ke Turbin 1 atau dipindahkan ke Turbin 4 atau Turbin 3 jika beroperasi.
Ada 2 jenis tipe pembebanan di PT. Musim Mas KIM II Medan yaitu tipe Droop Load dan tipe Base Load. Tipe Droop Load yaitu pembangkit beroperasi
mengikuti perubahan beban di jaringan, sedangkan tipe Base Load yaitu pembangkit beroperasi pada beban tertentu, di mana beban yang ditanggung
pembangkit tidak dapat naik turun tanpa dilakukan oleh operator. Untuk pembangkit tipe Droop Load adalah Turbin 1 dan Turbin 4, sedangkan tipe Base
Load adalah Turbin 2 dan Turbin 3. Secara matematis, pembagian beban untuk daya aktif, reaktif, semu dan
faktor daya sistem dari pembangkit generator uap dapat dilihat pada perhitungan berikut ini :
Dari data beban turbin uap pada Tabel IV.1 dapat dilihat : •
Jam 09.00 WIB : beban total P
t
= 9550 kW P
tbn4
= 7200 kW, cos ϕ
tbn4
= 0.91 P
t
= P
tbn1,2
+ P
tbn4
9550 = P
tbn1,2
+ 7200 P
tbn1,2
= 9550 – 7200 = 2350 kW, cos
ϕ
tbn1,2
= 0.95 Q
tbn4
= P
tbn4
tan cos
-1
ϕ
tbn4
= 7200 tan cos
-1
0.91 = 7200 tan 24.494
= 7200 × 0.4556
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
= 3280.32 kVAr Q
tbn1,2
= P
tbn1,2
tan cos
-1
ϕ
tbn1,2
= 2350 tan cos
-1
0.95 = 2350 tan 18.194
= 2350 × 0.3286
= 772.408 kVAr Q
t
= Q
tbn1,2
+ Q
tbn4
= 3280.32 + 772.408 = 4052.728 kVAr
S
2
= P
2
+ Q
2
= 9550
2
+ 4052.728
2
= 91202500 + 16424604.24 = 107627104.24
S =
24 107627104.
= 10374.34 kVA Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap pada jam
09.00 WIB adalah : pf
=
S P
=
10374.34 9550
= 0.9205
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
cos = 0.9205
P =
9550 kW
S =
10374.34 kVA
Q =
4052.728 kVAr
Gambar IV.1 Segitiga Daya Generator Uap 19 November 2008 Jam 09.00 WIB
• Jam 10.00 WIB :
beban total P
t
= 9500 kW P
tbn4
= 8300 kW, cos ϕ = 0.94
P
t
= P
tbn1,2
+ P
tbn4
9500 = P
tbn1,2
+ 8300 P
tbn1,2
= 9500 – 8300 P
tbn1,2
= 1200 kW, cos ϕ = 0.91
Q
tbn4
= P
tbn4
tan cos
-1
ϕ = 8300 tan cos
-1
0.94 = 8300 tan 19.948
= 8300 × 0.363
= 3012.5 kVAr Q
tbn1,2
= P
tbn1,2
tan cos
-1
ϕ
tbn1,2
= 1200 tan cos
-1
0.91 = 1200 tan 24.495
= 1200 × 0.45
= 546.73 kVAr
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
Q
t
= Q
tbn1,2
+ Q
tbn4
= 546.73 + 3012.5 = 3559.23 kVAr
S
2
= P
2
+ Q
2
= 9500
2
+ 3559.23
2
= 90250000 + 12668118.1929 = 102918118.1929
S =
1929 102918118.
= 10144.85 kVA Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap pada jam
10.00 WIB adalah : pf
=
S P
= 10144.85
9500
= 0.936
cos = 0.936
P =
9500 kW 10144.85 kVA
Q =
3559.23 kVAr
Gambar IV.2 Segitiga Daya Generator Uap 19 November 2008 Jam 10.00 WIB
• Jam 11.00 WIB :
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
beban total P
t
= 9600 kW P
tbn4
= 7200 kW, cos ϕ
tbn4
= 0.92 P
t
= P
tbn1,2
+ P
tbn4
9600 = P
tbn1,2
+ 7200 P
tbn1,2
= 9600 – 7200 = 2400 kW, cos
ϕ
tbn1,2
= 0.95 Q
tbn4
= P
tbn4
tan cos
-1
ϕ
tbn4
= 7200 tan cos
-1
0.92 = 7200 tan 23.074
= 7200 × 0.4259
= 3067.187 kVAr Q
tbn1,2
= P
tbn1,2
tan cos
-1
ϕ
tbn1,2
= 2400 tan cos
-1
0.95 = 2400 tan 18.194
= 2400 × 0.3286
= 788.64 kVAr Q
t
= Q
tbn1,2
+ Q
tbn4
= 788.64 + 3067.187 = 3855.827 kVAr
S
2
= P
2
+ Q
2
= 9600
2
+ 3855.827
2
= 92160000 + 14867401.853929 = 107027401.85
S =
85 107027401.
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
= 10345.405 kVA Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap pada jam
11.00 WIB adalah : pf
=
S P
=
10345.405 9600
= 0.9279
cos = 0.9279
P =
9600 kW 10345.405 kVA
Q =
3855.827 kVAr
Gambar IV.3 Segitiga Daya Generator Uap 19 November 2008 Jam 11.00 WIB
• Jam 12.00 WIB :
beban total P
t
= 9300 kW P
tbn4
= 7200 kW, cos ϕ
tbn4
= 0.92 P
t
= P
tbn1,2
+ P
tbn4
9300 = P
tbn1,2
+ 7200 P
tbn1,2
= 9300 – 7200 = 2100 kW, cos
ϕ
tbn1,2
= 0.93 Q
tbn4
= P
tbn4
tan cos
-1
ϕ
tbn4
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
= 7200 tan cos
-1
0.92 = 7200 tan 23.074
= 7200 × 0.4259
= 3067.187 kVAr Q
tbn1,2
= P
tbn1,2
tan cos
-1
ϕ
tbn1,2
= 2100 tan cos
-1
0.93 = 2100 tan 21.56
= 2100 × 0.395
= 829.973 kVAr Q
t
= Q
tbn1,2
+ Q
tbn4
= 829.973 + 3067.187 = 3897.16 kVAr
S
2
= P
2
+ Q
2
= 9300
2
+ 3897.16
2
= 86490000 + 15187856.0656 = 101677856.0656
S =
0656 101677856.
= 10083.54 kVA Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap pada jam
12.00 WIB adalah : pf
=
S P
=
10083.54 9300
= 0.9223
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
cos = 0.9223
P =
9300 kW 10083.54 kVA
Q =
3897.16 kVAr
Gambar IV.4 Segitiga Daya Generator Uap 19 November 2008 Jam 12.00 WIB
• Beban puncak jam 19.00 WIB :
beban total P
t
= 10700 kW P
tbn4
= 7950 kW, cos ϕ
tbn4
= 0.93 P
t
= P
tbn1,2
+ P
tbn4
10700 = P
tbn1,2
+ 7950 P
tbn1,2
= 10700 – 7950 = 2750 kW, cos
ϕ
tbn1,2
= 0.95 Q
tbn4
= P
tbn4
tan cos
-1
ϕ
tbn4
= 7950 tan cos
-1
0.93 = 7950 tan 21.565
= 7950 × 0.395
= 3142.041 kVAr Q
tbn1,2
= P
tbn1,2
tan cos
-1
ϕ
tbn1,2
= 2750 tan cos
-1
0.95 = 2750 tan 18.195
= 2750 × 0.3287
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
= 903.881 kVAr Q
t
= Q
tbn1,2
+ Q
tbn4
= 903.881 + 3142.041 = 4045.922 kVAr
S
2
= P
2
+ Q
2
= 10700
2
+ 4045.922
2
= 114490000 + 16369484.83 = 130859484.83
S =
83 130859484.
= 11439.38 kVA Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap untuk
beban puncak jam 19.00 WIB adalah : pf
=
S P
= 11439.38
10700
= 0.935
cos = 0.935
P =
10700 kW 11439.38 kVA
Q =
4045.922 kVAr
Gambar IV.5 Segitiga Daya Generator Uap 19 November 2008 Beban Puncak Jam 19.00 WIB
• Beban puncak jam 07.00 WIB :
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
beban total P
t
= 8850 kW P
tbn4
= 6950 kW, cos ϕ
tbn4
= 0.91 P
t
= P
tbn1,2
+ P
tbn4
8850 = P
tbn1,2
+ 6950 P
tbn1,2
= 8850 – 6950 = 1900 kW, cos
ϕ
tbn1,2
= 0.92 Q
tbn4
= P
tbn4
tan cos
-1
ϕ
tbn4
= 6950 tan cos
-1
0.91 = 6950 tan 24.495
= 6950 × 0.4556
Q
tbn4
= 3166.51 kVAr Q
tbn1,2
= P
tbn1,2
tan cos
-1
ϕ
tbn1,2
= 1900 tan cos
-1
0.92 = 1900 tan 23.074
= 1900 × 0.426
= 809.396 kVAr Q
t
= Q
tbn1,2
+ Q
tbn4
= 809.396 + 3166.51 = 3975.906 kVAr
S
2
= P
2
+ Q
2
= 8850
2
+ 3975.906
2
= 78322500 + 15807828.52 = 94130328.52
S =
2 94130328.5
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
= 9702.08 kVA Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap untuk
beban puncak jam 07.00 WIB adalah : pf
=
S P
=
9702.08 8850
= 0.912
cos = 0.912
P =
8850 kW 11439.38 kVA
Q =
3975.906 kVAr
Gambar IV.6 Segitiga Daya Generator Uap 19 November 2008 Jam 07.00 WIB
IV.3 BIAYA OPERASIONAL PLTU PT. MUSIM MAS KIM II MEDAN
