KAPASITOR BANK

II.7 KAPASITOR BANK

Pembangkit listrik AC mengeluarkan daya listrik dalam bentuk ; daya aktif (kW) yang akan diubah menjadi daya mwkanik, panas, cahaya dan sebagainya dan daya reaktif (kVAr) diperlukan oleh peralatan listrik yang bekerja dengan sistem elektromagnet untuk pembentukan medan magnet. Penjumlahan daya aktif dan daya reaktif menghasilkan daya nyata (kVA). Di mana perbandingan antara daya aktif dan daya nyata menghasilkan faktor daya (cos φ). Pada umumnya yang

dimaksud daya listrik dengan kualitas baik adalah bila faktor daya > 0.85. Sedangkan sebagian besar beban di industri adalah motor-motor induksi yang memilki sifat induktif yang menyebabkan rendahnya nilai faktor daya (cos φ).

Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dipasang perangkat kapasitor bank.

II.7.1 Daya Aktif dan Daya Reaktif

Daya aktif, diukur dalam kilowatt (kW), merupakan daya nyata (daya poros, daya yang sebenarnya) yang digunakan oleh beban untuk melakukan tugas tertentu. Terdapat beban tertentu seperti motor, yang memerlukan bentuk lain dari daya yang disebut daya reaktif (kVAR) untuk membuat medan magnet. Walaupun daya reaktif merupakan daya yang tersendiri, daya ini sebenarnya merupakan beban (kebutuhan) pada suatu sistim listrik. Berikut dapat dilihat hubungan dari ketiga daya listrik dalam segitiga daya pada Gambar IV.3 di bawah ini.

P-daya aktif (kW)

cos φ

S-daya total (kVA) Q-daya reaktif

(kVAr)

Gambar II.40 Segitiga Daya

Penjumlahan vektor daya aktif dan reaktif merupakan daya total (nyata), diukur dalam kVA (kilo Volts-Amperes). Daya ini merupakan daya yang dikirim oleh pembangkit ke beban. Secara matematis hal ini dapat dinyatakan sebagai:

2 2 kVA = ( kW ) + ( kVAr )

II.7.2 Koreksi Faktor Daya

Faktor daya adalah perbandingan antara daya aktif (kW) dengan daya total (kVA), atau kosinus sudut antara daya aktif dan total. Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah. Untuk lebih jelasnya dapat kembali dilihat pada gambar sebelumnya yaitu Gambar IV.3.

daya aktif

Faktor Daya =

daya total daya total

kVA = cos φ

Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu. Secara teoritis, jika seluruh beban daya yang dipasok oleh pembangkit listrik memiliki faktor daya satu, daya maksimum yang ditransfer setara dengan kapasitas sistim pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang terinduksi dan jika faktor daya berkisar dari 0,2 hingga 0,3, kapasitas jaringan distribusi listrik menjadi tertekan. Jadi, daya reaktif (kVAR) harus serendah mungkin untuk keluaran kW yang sama dalam rangka meminimalkan kebutuhan daya total (kVA).

II.7.3 Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya

Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi faktor daya pada sistim distribusi daya pabrik. kapasitor bertindak sebagai pembangkit daya reaktif dan oleh karenanya akan mengurangi jumlah daya reaktif, juga daya total yang dihasilkan oleh bagian utilitas.

Gambar II.41 Kapasitor Sebagai Arus kVAr

Tabel II.1 Daftar Faktor Daya

Sebelum Kompensasi

Sesudah Kompensasi (Faktor Daya Yang Diinginkan)

cos φ 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90

BAB III

OPERASIONAL PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP DAN DIESEL PT. MUSIM MAS MEDAN

III.1 BLOK DIAGRAM UAP DAN AIR

Gambar III.1 Blok Diagram Alir Uap dan Air PT. Musim Mas

Keterangan gambar : P-1

: pipa uap utama boiler 1 P-2

: pipa uap utama boiler 2 P-3

: pipa uap utama boiler 3 P-4

: pipa uap utama boiler 4 V-1 : valve / keran uap dari boiler 1 ke header V-2 : valve / keran uap dari boiler 2 ke header

V-3 : valve / keran uap dari boiler 3 ke header V-4 : valve / keran uap dari boiler 4 ke header V-5 : control valve uap dari header ke plan alkohol V-6 : control valve uap dari header ke plan speciallity fat V-7 : control valve uap dari header ke plan MTC V-8 : control valve uap dari header ke plan fatty acid I / II V-9 : valve uap dari boiler 4 ke turbin 4 V-10 : valve uap dari header ke turbin 1 dan 3 V-11 : valve uap dari header ke turbin 2 V-12 : valve uap dari header ke turbin 1 V-13 : main valve uap ke turbin 4 V-14 : main valve uap ke turbin 3 V-15 : control valve air kondensat turbin 4 ke deaerator 3 V-16 : control valve air kondensat turbin 3 ke deaerator 1 dan 2 V-17 : valve manual air ke feed tank 1 V-18 : valve manual air ke feed tank 2 V-19 : valve manual air ke feed tank 3 V-20 : main valve uap ke turbin 1 V-21 : main valve uap ke turbin 2 V-22 : control valve air kondensat turbin 1 ke deaerator 1 dan 2 V-23 : Back Pressure Valve (control valve)

Sistem pembangkit di PT. Musim Mas Medan menggunakan empat unit boiler sebagai pemanas airnya untuk menghasilkan uap. Untuk boiler 1 sampai Sistem pembangkit di PT. Musim Mas Medan menggunakan empat unit boiler sebagai pemanas airnya untuk menghasilkan uap. Untuk boiler 1 sampai

C. Sedangkan untuk boiler 4 memilki kapasitas yang berbeda dengan boiler lainnya yaitu tekanan uap 40 bar dengan temperatur uap

400 0 C. Di dalam operasi normal turbin artinya tidak kekurangan daya listrik ke

beban, maka turbin yang beroperasi adalah turbin 2 dan turbin 4. Sedangkan turbin 1 dan turbin 3 adalah cadangan untuk beban puncak dan apabila ada gangguan di turbin 2 dan turbin 4. Begitu juga dengan boiler, untuk operasi normal, boiler yang beroperasi hanya tiga unit dari empat unit yang ada yaitu dua dari boiler 1, 2, 3 dan satu lagi boiler 4. Untuk boiler 1, 2, 3 mensuplai uapnya terlebih dahulu ke header sebelum diberikan ke turbin. Oleh karena itu perlu dilakukan sinkronisasi boiler sebelum uap-uapnya di masukkan ke header, yaitu dengan menyamakan tekanan uapnya yaitu sebesar 30 bar untuk setiap bolier yang akan disinkron. Untuk boiler 4 digunakan khusus untuk mensuplai uap ke turbin 4 yang memiliki daya yang cukup besar yaitu 10 MW.

Ada dua jenis tipe turbin yang dipergunakan pada sistem pembangkit ini, yaitu :

1. turbin tipe kondensing

2. turbin tipe back pressure.

III.1.1. Turbin Tipe Kondensing

Turbin tipe kondensing adalah turbin yang menggunakan kondensor, di mana uap yang dipakai ke turbin akan diembunkan kembali menjadi air di kondensor untuk dikembalikan ke boiler melalui deaerator. Selain dari itu, kondensor juga berfungsi untuk meringankan kerja turbin dengan menambahkan Turbin tipe kondensing adalah turbin yang menggunakan kondensor, di mana uap yang dipakai ke turbin akan diembunkan kembali menjadi air di kondensor untuk dikembalikan ke boiler melalui deaerator. Selain dari itu, kondensor juga berfungsi untuk meringankan kerja turbin dengan menambahkan

Inlet steam 30 bar

Main valve

turbine

P-15

uap exhaust

ruptured disc

hot well

safety valve

air kondensat

P-17 air dari injector

P-17 P-20

control valve

pompa

motive steam 15 bar

Sistem injector

kondensat

exhaust

air pendingin

injector

Control valve ke boiler

Control valve

Gambar III.2 Blok Diagram Kondensor dan Injector PT. Musim Mas

Di dalam operasionalnya, pembangkit jenis ini harus benar-benar dijaga kevakumannya karena sangat berpengaruh terhadap kinerja turbin di dalam memutar generator. Dalam kondisi pembangkit stop atau keluar dari sistem jaringan listrik, maka nilai tekanan di dalam kondensor adalah 1000 mbar atau nilai kevakumannya (daya hisap uap exhaust turbin ke injector) adalah 0 mmHg atau dengan kata lain sistem injector tidak aktif menghisap udara dari kondensor.

Dalam kondisi operasi normal atau pembangkit berada di sistem jaringan listrik, nilai tekanan kondensor dijaga berada di nilai 60 mbar sampai 200 mbar sesuai dengan beban yang dipikulnya.

Berikut ini adalah contoh perhitungan nilai kevakuman kondensor : misalkan di lapangan dengan daya pembangkit (P) = 1200 kW, didapat : tekanan kondensor (P)

= 60 mbar

 maka nilai vakumnya

= - 760 mmHg -  x760 

mmHg    1000 mbar  

 60 mbar   =- 760 mmHg -  x760 mmHg  

 1000 mbar  

= - 714,4 mmHg

Artinya dengan tekanan kondensor 60 mbar (gauge pressure) sama dengan 714,4 mmHg (absolute pressure / tanda minus menunjukkan absolute) injector menghisap udara dari kondensor.

air kondensat masuk pipa dari kondensor

motive steam /

air kondensat

control valve 15 bar

keluar

uap 30 bar boiler auger valve

tabung injector

exhaust

exhaust

tekanan tinggi tekanan rendah

air pendingin injector

Gambar III.3 Sistem Kerja Injector PT. Musim Mas

Untuk konsumsi uap, turbin jenis ini mempunyai karakter tersendiri. Di dalam operasionalnya, semakin tinggi beban yang dipikul pembangkit maka Untuk konsumsi uap, turbin jenis ini mempunyai karakter tersendiri. Di dalam operasionalnya, semakin tinggi beban yang dipikul pembangkit maka

Pembangkit tipe kondensing di perusahaan ini ada 3 unit, yaitu Turbin 1 kapasitas 2400 kW, Turbin 3 kapasitas 4000 kW dan Turbin 4 kapasitas 10 MW. Ketiga unit pembangkit ini memiliki karakter dan prinsip kerja yang sama. Oleh karena itu, maka diambil Turbin 3 sebagai contoh. Berikut ini adalah karakteristik konsumsi uap dari pembangkit ini. Tekanan uap masuk (barG)

Suhu uap masuk ( 0 C)

: 300.0 Tekanan uap keluar (barA) : 0.100

Putaran per menit (RPM)

25000 no HV closed

1 HV closed

2 HV closed

all HV closed

Steam Flow (kg / HR) 10000

Power Output (kW)

Gambar III.4 Kurva Karakteristik Pembangkit

Dari Gambar III.4 di atas, maka dapat dicari konsumsi uap untuk 1 kW melalui perhitungan di bawah ini :

Untuk daya 500 kW, konsumsi uap (steam flow) = 5200 kg / HR dengan catatan seluruh hand valve dalam kondisi tertutup, maka :

Untuk 1 kW, steam flow (X)

HR 5200 kg

Atau dengan kata lain, pembangkit ini mengkonsumsi uap untuk 1 kW adalah sebesar 10,4 kg setiap jamnya.

casing turbin

noozle rotor turbin

uap masuk hand valve

penampang noozle

uap ke kondensor

Gambar III.5 Konstruksi Turbin

III.1.2. Turbin Tipe Back Pressure

Turbin tipe back pressure adalah turbin yang menggunakan tangki penampung uap dari turbin, di mana uapnya masih digunakan untuk keperluan lain. Turbin jenis ini dirancang agar uap keluarannya (exhaust steam) memiliki tekanan yang sudah ditentukan untuk keperluan tertentu. Misalkan untuk perusahaan PT. Musim Mas, turbinnya dirancang agar tekanan uap keluarannya (exhaust steam pressure) berkisar di 4,0 bar, dan di tangki back pressure tekanan itu dijaga sekitar 3,0 sampai 3,6 bar. Untuk menjaga tekanan di tangki, maka ditambahkan pada sistem back pressure sebuah keran kontrol (control valve) untuk menjaga tangki back pressure tidak kelebihan tekanan. Dan apabila terjadi kelebihan tekanan di tangki, maka control valve akan membuka mebuang uap sampai tekanan di tangki seperti yang diharapkan. Jika terjadi kekurangan tekanan di tangki, maka pembangkit perlu ditambah beban sekitar beberapa kW, sehingga governor akan membuka memasukkan uap ke turbin sesuai dengan kebutuhan beban yang ditambah, sehingga tekanan keluaran turbin akan bertambah diikuti dengan naiknya tekanan di tangki back pressure.

main valve

inlet steam 30 bar

uap yang

by pass

Back Pressure Valve (BPV)

tangki back pressure

boiler

drain valve

Gambar III.6 Turbin Tipe Back Pressure

Turbin back pressure memiliki karakteristik yang berbeda dibanding dengan turbin tipe condensing. Perbedaannya terletak pada banyaknya konsumsi uap untuk turbin. Turbin jenis ini mengkonsumsi lebih banyak uap dari pada turbin jenis kondensing dengan tujuan uap keluaran dari turbin (steam exhaust) masih akan dipakai untuk keperluan lain, dalam hal ini uap tersebut dipakai untuk keperluan proses dari pabrik yaitu untuk memanaskan bahan baku. Berikut ini akan dijelaskan mengenai karakteristik dari turbin tipe back pressure. Tekanan uap masuk (barG)

Suhu uap masuk ( 0 C)

: 300.0 Tekanan uap keluar (barG) : 3,2

Putaran per menit (RPM)

Power Output (kW)

Gambar III.7 Kurva Karakteristik Pembangkit

Dari gambar III.7 di atas dapat dilihat konsumsi uap untuk setiap beban yang dipikul dari pembangkit jenis ini. Dapat juga diketahui konsumsi uap untuk

1000 kW adalah 17000 kg / hr. Maka untuk 1 kW adalah sekitar 17 kg / hr. Ini berarti konsumsi uap untuk turbin jenis back pressure mengkonsumsi uap lebih banyak dari pada turbin jenis kondensing.

III.2 OPERASIONAL PLTU PT. Musim Mas KIM II Medan

Pembangkit Listrik Tenaga Uap di PT. Musim Mas terdiri dari empat unit yaitu :

1.1. Turbin 1 dengan kapasitas 2400 kW

1.2. Turbin 2 dengan kapasitas 3200 kW

1.3. Turbin 3 dengan kapasitas 4000 kW

1.4. turbin 4 dengan kapasitas 10 MW

1.1. Turbin 1

Turbin 1 adalah turbin jenis kondensing dengan kapasitas terpasangnya adalah 2400 kW. Untuk operasional pembangkit ini, ada beberapa parameter penting yang harus diperhatikan agar pembangkit ini dapat beroperasi dengan normal. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar sistem pembangkit berikut ini.

steam manual valve

inlet steam 30 bar

boiler

governor

gear box

turbin

uap

cooling tower

ke deaerator (boiler)

cooling tower

hot well

pompa vacuum

pipa air water treatment air air cooling tower uap

Gambar III.8 Sistem Turbin 1 PT. Musim Mas KIM II Medan

Sistem dari turbin 1 terdiri dari satu unit turbin uap dengan kecepatan putaran 6792 rpm dengan unit gear box sebagai transformer putaran menjadi 1500 rpm di generatornya sehingga generator dapat menghasilkan frekuensi listrik 50 Hz. Generator yang digunakan untuk turbin 1 ini adalah generator sinkron dengan spesifikasi sebagai berikut :

- generator AVK - pf

- rotation direct

- insul class

:H

- Aux excitation

: 80 V 50 Hz

Beberapa komponen pendukung kerja turbin 1 adalah sebagai berikut :

1. Cooling tower berfungsi sebagai pendingin air yang digunakan untuk kondensor dan pendingin oli pelumasan mesin.

2. Kondensor berfungsi sebagai tempat terjadinya kondensasi di mana uap berubah menjadi air. Di dalam operasionalnya, kondensor harus dijaga tekanannya atau nilai kevakumannya, karena sangat berpengaruh terhadap kinerja turbin.

3. Pompa cooling tower berfungsi untuk sirkulasi air ke kondensor.

4. Pompa kondensor berfungsi untuk memompakan air dari hot well ke deaerator boiler atau kembali ke hot well kondensor agar level air tetap terjaga di hot well. Di mana pengaturan ini diatur oleh sebuah control 4. Pompa kondensor berfungsi untuk memompakan air dari hot well ke deaerator boiler atau kembali ke hot well kondensor agar level air tetap terjaga di hot well. Di mana pengaturan ini diatur oleh sebuah control

5. Pompa vakum berfungsi untuk menghisap udara dari kondensor sehingga kevakuman di kondensor terjaga.

6. Pompa oli berfungsi untuk mensirkulasikan oli ke mesin turbin seperti gear box, bearing turbin, bearing generator, dengan tujuan untuk mendinginkan komponen-komponen mesin tersebut. Pompa oli ini terdiri dari dua yaitu pompa oli utama (mechanical pump) yang dikopelkan langsung ke gearbox turbin dan pompa oli bantu (auxilary oil pump) yaitu berupa motor induksi yang beroperasi ketika turbin proses start dan stop running.

Di dalam memulai operasi turbin 1, ada beberapa prosedur kerja atau urutan kerja yang harus dilakukan antara lain :

1. mengaktifkan terlebih dahulu pompa oli bantu (auxilary oil pump) untuk melakukan pelumasan ke mesin agar suhu mesin tidak terlalu tinggi.

2. setiap pompa-pompa pendukung diaktifkan yaitu pompa cooling tower, pompa kondensat, pompa vakum dan kipas cooling tower agar air cooling tower tetap dingin.

3. buka sedikit valve utama (manual valve) untuk mengatur sealing steam di mana sealing steam diatur dengan tekanan 0.5 sampai 0.8 kgf/cm 2 . Sealing 3. buka sedikit valve utama (manual valve) untuk mengatur sealing steam di mana sealing steam diatur dengan tekanan 0.5 sampai 0.8 kgf/cm 2 . Sealing

4. setelah vakum mencapai 50-55 cmHg, aktifkan governor dengan mengaktifkan hand-trip pada governor agar uap dapat masuk ke turbin.

5. jalankan turbin melalui panel kontrol dengan kecepatan awal 500 rpm terlebih dahulu, 700 rpm, 1000 rpm sampai kecepatan normalnya 1500 rpm.

6. setelah turbin berjalan normal 1500 rpm, cek semua kondisi turbin untuk memastikan semua komponen aman dan turbin siap untuk disinkronkan ke jaringan.

7. setelah sinkron, lakukan pembebanan perlahan sesuai dengan kapasitas turbin. Dalam hal ini, turbin 1 berkapasitas 2400 kW. Berikut ini adalah beberapa parameter yang harus diperhatikan ketika

turbin 1 sedang beroperasi di dalam beberapa tabel berikut ini.

Tabel III.1 Daya per Jam (13 Januari 2009)

frekuensi waktu

kuat arus (A)

daya

actuator

tegangan

pf R

(Hz) 9:00

(kW)

(V)

Tabel III.2 Turbine 1 Log Sheet

reduction gear bearing temp ( inlet 0 steam sealing lub oil C)

exh.

oil cooler temp ( 0 C)

pinon wheel wheel waktu

steam chest

press (kgF/

brg brg brg (bar)

brg(kgF/

(gen (tbn (gen

side) side) side) 9:00

Tabel III.3 Turbine 1 Vacuum Condenser Log Sheet

condenser

hot well (kgF/cm well 2 ( )

hot

C)

positioner air press (kgF/cm )

CW. Temp 0 2

liquid level controller

waktu press

air

(cm.Hg)

output press

signal press

air supply control press

press

60 45 normal

60 45 normal

60 44 normal

61 45 normal

Tabel III.4 Turbine 1 Pumps Log Sheet

vacuum pump waktu

cooling water pump

condensate pump

suc. press

disc. Press

pump vacuum pump

(cm.Hg) no. 9:00

(kgF/cm (cm.Hg) 2 (kgF/cm ) )

2 (A)

no.

(cm.Hg)

no.

Keterangan : Exh. : exhaust

Tbn : turbine

Lub. : lubrication

Disc. : discharge

Brg : bearing

Suc. : suction

CW : Cooling Water

Gen : generator

Dapat dilihat dari beberapa tabel operasional turbin di atas, kondisi parameter turbin 1 ketika beroperasi setiap jamnya. Naik turunnya beban yang dipikul turbin 1 akan sangat mempengaruhi beberapa parameter salah satunya adalah governor. Parameter governor ini dapat dilihat pada Tabel III.1 Daya per Jam yaitu nilai actuator dalam persen (%). Misalkan untuk pukul 9.00 actuatornya adalah 44 yang berarti untuk beban 1250 kW pada pukul 9.00 WIB valve governor terbuka sebesar 44 % dalam memasukkan uap ke turbin atau dengan kata lain, semakin besar beban yang dipikul turbin 1 maka valve governor akan membuka semakin besar pula untuk memasukkan uap atau sebaliknya. Nilai beban juga mempengaruhi nilai steam chest, di mana steam chest adalah nilai tekanan uap yang diperlukan untuk beban generator yang sedang beroperasi. Nilai steam chest ini berbanding lurus dengan nilai beban yang sedang dilayani oleh generator turbin 1. Untuk perhitungan nilai steam chest dapat dilihat di bawah ini :

• dari tabel di atas untuk jam 09.00 WIB - inlet steam press

= 27.8 bar

- Maka untuk beban penuh 2400 kW, Steam chest = inlet steam press = 27.8 bar Untuk beban pukul 09.00 WIB, nilai steam chest-nya adalah : - Maka untuk beban penuh 2400 kW, Steam chest = inlet steam press = 27.8 bar Untuk beban pukul 09.00 WIB, nilai steam chest-nya adalah :

27 . 8 Steam chest =

2400 = 14.48 bar (1 bar = 0.9806 kgF/cm 2 )

= 14.199088 kgF/cm 2 • Untuk jam 10.00 WIB

Inlet steam press

= 27.7 bar

Steam chest

2400 = 13.85 bar

2 = 13.58131 kgF/cm

Demikian seterusnya nilai perhitungan steam chest untuk setiap beban yang dipikul oleh turbin 1. Atau dengan kata lain nilai yang diperoleh melalui perhitungan identik sama dengan nilai yang diperoleh di lapangan (nilai pengukuran).

Ada beberapa parameter lain selain dari dua parameter yang sudah diuraikan di atas yang sangat mempengaruhi kinerja dari turbin 1. Parameter- parameter tersebut merupakan parameter yang benar-benar harus diperhatikan agar turbin 1 tidak trip, antara lain adalah sebagai berikut :

1. nilai vakum, di mana vakum dijaga minimal 30 cmHg.

2. nilai exhaust steam minimal 10 cmHg

3. tekanan lub oil

4. vibrasi dari mesin turbin dan generator

5. 0 suhu mesin tidak lebih dari 75 C

6. over speed pada putaran 1750 rpm. Dalam pengoperasiannya, turbin 1 hanya digunakan ketika beban puncak,

atau penggunaannya hanya berlangsung dalam beberapa jam saja di mana PLN tidak mensuplai listriknya ke PT. Musim Mas yaitu beban yang seharusnya dipikul PLN akan dipindahkan ke turbin 1. Setelah beberapa jam beban puncak atau dengan kata lain PLN kembali mensuplai listriknya ke PT. Musim Mas, maka beban PLN yang ada di turbin 1 dikembalikan ke PLN dan turbin 1 segera dihentikan operasinya. Di dalam menghentikan turbin 1, ada beberapa prosedur yang harus dilakukan antara lain adalah sebagai berikut :

1. mengurangi beban yang dipikul turbin 1 sampai 0 kW

2. setelah CB turbin 1 terbuka, maka hentikan turbin 1 melalui panel kontrol turbin, dalam hal ini turbin 1 menggunakan panel control merek Woodward 505 dengan menekan ”STOP” lalu “YES”. Maka secara otomatis putaran turbin akan berkurang sampai 0 rpm.

3. mengaktifkan pompa oli Bantu (auxiliary oil pump), hal ini diperlukan karena minyak adalah medium pendingin untuk menghilangkan panas pada mesin turbin dan generator.

4. menutup valve utama uap dan memastikan uap tidak masuk ke turbin selama turbin stop dan meg-off-kan hand trip pada turbin.

5. membuka semua valve drain untuk membuang air yang ada di turbin agar turbin tidak mengandung air yang dapat menyebabkan turbin korosi.

6. memastikan semua motor pompa seperti pompa kondensat, vakum telah stop kecuali pompa cooling tower, motor kipas cooling tower, pompa oli 6. memastikan semua motor pompa seperti pompa kondensat, vakum telah stop kecuali pompa cooling tower, motor kipas cooling tower, pompa oli

1.2. Turbin 2

Turbin 2 adalah turbin tipe back pressure dengan daya maksimalnya adalah sebesar 3200 kW. Turbin ini dirancang dengan jenis back pressure karena uap keluarannya (exhaust steam) masih digunakan lagi untuk keperluan lain, dalam hal ini digunakan untuk memanaskan bahan baku di beberapa plant-plant lain di perusahaan ini. Sehingga dalam pengoperasiannya turbin ini harus mengikuti nilai tekanan back pressure-nya melalui parameter seting BPV (Back Pressure Valve) yaitu sebesar 3.5 bar. Back Pressure Valve (BPV) ini sudah dilengkapi barometer elektronik untuk mengukur nilai tekanan yang ada di dalam tangki back pressure dan diseting 3.5 bar yang berarti jika tekanan uap di tangki melebihi setingan BPV maka BPV akan terbuka otomatis untuk membuang uap dan menjaga tekanan di tangki back pressure tetap di antara 3.4-3.5 bar. Jika tekanan di tangki turun di bawah 3.4 bar, maka beban di generator turbin 2 harus ditambah sampai tekanan dapat terjaga berkisar di 3.4-3.5 bar tersebut.

steam

main valve

boiler

governor gear box

turbin

bypass to plant

BPV (3,5 bar)

control valve

exhaust steam

BPV

uap

Gambar III.9 Sistem Turbin 2 PT. Musim Mas KIM II Medan

Turbin 2 juga mempunyai beberapa parameter yang harus diperhatikan ketika turbin ini beropearasi. Parameter-parameter tersebut dapat dilihat dari tabel-tabel berikut ini.

Tabel III.5 Daya per Jam (13 Januari 2009)

kuat arus (A) daya Gov. Load Limit Tegangan frekuensi waktu R

(Hz) pf 9:00

Tabel III.6 Turbine 2 Log Sheet

control

gear box oil

inlet oil to waktu

inlet steam

exh. steam

nozzle

flow gear box temp

oil

press (bar)

press

temp ( 0 C) ( C)

(ton/h)

0 gear 1

gear 2

0 (bar)

(bar)

(bar)

( C)

(bar)

Tabel III.7 Turbine 2 Log Sheet

gear box high

gear box low

oil cooler

tbn brg waktu

speed shaft

speed shaft

(rpm) (bar) no. 1

temp ( 0 C)

temp ( 0 C)

temp ( 0 C)

oil press

(bar)

no. 2

no. 1

No. 2

in

out

9:00 62 67 58 52 30 32 3.4 1.5 6917 10:00

62 67 58 53 31 33 3.4 1.5 6848 11:00

63 68 59 54 31 33 3.4 1.5 6854 12:00

63 68 59 54 31 33 3.4 1.5 6825 13:00

62 68 59 54 31 33 3.4 1.5 6840 14:00

63 68 59 54 31 33 3.4 1.5 6909 15:00

63 68 59 54 31 33 3.4 1.5 6917 16:00

63 68 59 54 31 33 3.4 1.5 6825 17:00

63 68 59 54 31 33 3.4 1.5 6854 18:00

63 68 59 54 31 33 3.4 1.5 6825 19:00

63 68 59 54 31 33 3.5 1.5 6884 20:00

63 68 59 54 31 33 3.5 1.5 6825 21:00

63 68 59 54 31 33 3.5 1.5 6884 22:00

62 67 58 53 30 32 3.5 1.5 6913 23:00

62 67 58 53 30 32 3.5 1.5 6804 0:00

62 67 58 52 29 31 3.4 1.5 6854 1:00

62 67 58 52 30 32 3.4 1.5 6880 2:00

62 67 58 52 30 32 3.4 1.5 6825 3:00

62 67 58 52 30 32 3.4 1.5 6884 4:00

62 67 58 52 30 32 3.5 1.5 6917 5:00

62 67 58 52 30 32 3.5 1.5 6910 6:00

62 67 58 52 30 32 3.4 1.5 6884 7:00

62 67 58 52 30 32 3.5 1.5 6917 8:00

62 67 58 52 30 32 3.5 1.5 6910

Perubahan nilai beban pada Tabel III.5 di atas akan mempengaruhi nilai gov. Limit Load (%). Gov. Limit Load adalah nilai membukanya governor untuk memasukkan uap ke turbin untuk menghasilkan daya yang dibutuhkan. Semakin besar nilai beban pembangkit, maka semakin besar nilai Gov. Limit Load. Beberapa parameter lain yang berpengaruh terhadap perubahan beban adalah nilai noozle dan flow pada Tabel III.6. Noozle pressure adalah nilai tekanan uap yang dipakai untuk beban yang sedang dipikul oleh generator. Semakin tinggi nilai beban generator maka akan semakin tinggi juga nilai noozle pressure untuk melayani nilai beban tersebut. Flow adalah konsumsi uap untuk nilai beban yang sedang dilayani oleh turbin tersebut. Semakin besar nilai beban yang sedang dilayani oleh pembangkit, maka semakin banyak uap yang dipakai dalam satuan ton/jam.

III.3 OPERASIONAL PLTD PT. Musim Mas KIM II Medan

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel atau yang lebih dikenal dengan Genset (Generator Set) diesel di PT. Musim Mas KIM II Medan terdiri dari tujuh unit dengan klasifikasi yang berbeda-beda. Ketujuh unit itu adalah sebagai berikut :

1. dua unit diesel SKL : 1000 rpm, generator excitasi 43 V 3.6 A, kelas isolasi : H, pf : 0.8, 2250 kW.

2. satu unit diesel Caterpillar : 1500 rpm, generator excitasi 22 V, 5.8 A, kelas isolasi : H, pf : 0.8, 400 V 1640 kW.

3. empat unit diesel MTU : 400 kW, 400 V.

Masing-masing unit diesel adalah sama untuk setiap bagian komponen pendukung kerja mesin-mesin tersebut. Di bawah ini digambarkan skema diagram mesin diesel yang dipakai di PT. Musim Mas KIM II Medan.

Gambar III.10 Skema Generator Diesel PT. Musim Mas KIM II Medan

Gambar III.10 di atas memperlihatkan skema generator diesel sebagai suatu stasiun sistem pembangkit tenaga listrik di PT. Musim Mas KIM II Medan yang terdiri dari beberapa bagian unit mesin, yaitu :

1. unit bahan bakar ; bahan bakar dari tangki penimbun diteruskan ke tangki harian yang dilakukan oleh pompa. Bahan bakar tersebut dilewatkan melalui saringan, untuk menjaga agar tidak terjadi pencemaran dan lain sebagainya. Dari tangki harian, melalui saringan dan pompa injeksi diteruskan ke mesin untuk proses pembakaran.

2. unit pemasukan udara ; kebutuhan udara tujuan kompresi pada masing-masing siklus, disuplai melalui saringan untuk menjaga partikel-partikel abu tidak masuk ke silinder.

3. unit pendingin mesin ; untuk mendinginkan silinder mesin, air pendingin dilewatkan melalui dinding silinder (jacket). Air pendingin yang dibutuhkan diusahakan bebas dari kotoran, agar ruang pendinginan silinder tidak tersumbat. Untuk tujuan ini, maka pada tangki pembuangan gelombang udara ditempatkan suatu peralatan yang disebut hot well.

4. unit pelumasan ; minyak pelumas dari tempat penampungan, oleh pompa dialirkan melalui saringan (filter). Umumnya pelumas dalam keadaan panas bila mengalir dari tempat penampungan. Bila minyak pelumas tidak dalam keadaan panas, maka perlu dipanaskan sebelum minyak pelumas tersebut dialirkan 4. unit pelumasan ; minyak pelumas dari tempat penampungan, oleh pompa dialirkan melalui saringan (filter). Umumnya pelumas dalam keadaan panas bila mengalir dari tempat penampungan. Bila minyak pelumas tidak dalam keadaan panas, maka perlu dipanaskan sebelum minyak pelumas tersebut dialirkan

masing memiliki prosedur start yang berbeda-beda. Prosedur start untuk generator diesel tersebut adalah sebagai berikut :

1. menjalankan dengan kompresi udara ; udara bertekanan 2 ± 20 kg / cm yang disuplai dari botol udara,

didistribusikan ke kutub hisap mesin. Pada mesin yang mempunyai silinder yang banyak, udara kompresi dimasukkan ke dalam satu silinder dan menekan piston sehingga mengakibatkan poros engkol (crank shaft) berputar. Dengan mensuplai bahan bakar pada saat yang tepat dari siklus yang terdapat pada mesin, maka mesin akan beroperasi. Generator diesel yang menggunakan metode start ini adalah diesel dengan merek SKL 2 unit.

2. menjalankan dengan motor listrik ; motor listrik mengerakkan roda gigi piston yang dikopel pada gigi yang terdapat di sekeliling roda gila (fly wheel) mesin. Tenaga listrik yang disuplai untuk motor, dibuat mampu untuk menggerakkan mesin. Setelah mesin mulai berjalan, secara otomatis motor listrik terlepas (tidak terkopel dengan roda gila). Metode seperti ini dipakai untuk diesel generator merek MTU 4 unit dan Caterpillar 1 unit.

III.4 OPERASI PARALEL PEMBANGKIT PT. Musim Mas KIM II Medan

Pembangkit listrik di perusahaan ini ada dua jenis, yaitu pembangkit listrik tenaga uap dan diesel. Kedua jenis pembangkit ini dirancang untuk operasi paralel karena sudah dilengkapi dengan panel sinkron. Untuk melakukan operasi paralel pasokan listrik ke beban dimulai dengan menghidupkan satu generator, kemudian secara sedikit demi sedikit beban dimasukkan sampai dengan kemampuan generator tersebut. Operasi sinkron yang dilakukan antara lain antara generator uap dengan generator uap, generator uap dengan generator diesel, generator diesel dengan generator diesel dan generator diesel dengan jaringan PLN. Keempat operasi paralel tersebut memiliki prosedur yang sama di dalam melakukan operasi paralel. Di dalam melakukan operasi paralel, setelah turbin sudah dalam kondisi running atau siap untuk disinkronkan, maka yang harus diperhatikan adalah panel sinkron. Berikut ini adalah gambar panel sinkron dan panel bus bar.

Synchrone Kit

frekwensi meter V

Synchrone Switch

Synchrone Lamp

Gambar III.11 Panel Sinkron BUS BAR TURBINE PANEL

A 3000 A A 1500 kW

V frekwensi meter

man off auto

Lower and upper

frequency

starter key switch

Gambar III.12 Panel Bus Bar

Langkah-langkah melakukan sinkronisasi generator :

1. karena CB yang digunakan adalah tipe ACB (Air Circuit Breaker), maka pompa terlebih dahulu (charger) dengan udara agar CB dapat menutup pada saat generator sudah paralel terhadap jaringan.

2. aktifkan panel sinkron dengan memutar starter key switch ke arah on yang terdapat di panel bus bar

3. arahkan synchrone switch ke posisi 2 di mana 2 adalah salah satu penomoran dari bus bar generator yang akan disinkronkan ke jaringan.

4. karena sinkronisasi yang akan dilakukan adalah otomatis, maka atur posisi selector switch man auto ke posisi auto agar CB bisa menutup secara otomatis jika generator sudah sinkron.

5. perhatikan panel sinkron terutama sinkronoskop. Jika arah jarum berputar cepat ke arah tanda positif (+) maka frekuensi generator lebih tinggi dari pada di jaringan, sedangkan jika berputar ke arah tanda negatif (-) maka artinya frekuensi generator lebih rendah dari pada di jaringan. Usahakan frekuensi generator yang akan diparalelkan lebih tinggi dari pada di jaringan. Jika tidak, maka naikkan frekuensi generator dengan upper and lower frequency switch dengan menggerakkan switch ini ke arah 2 (+), maka frekuensi dan beban akan bertambah ke generator yang akan diparalelkan, dan jika generator sudah sinkron dengan jaringan maka CB akan menutup secara otomatis dan generator sudah masuk ke sistem jaringan.

6. kembalikan switch-switch yang dipakai tadi ke posisi semula seperti synchrone switch ke posisi 0, switch man auto ke posisi off, starter key switch ke posisi off.

7. lakukan pembebanan ke generator disesuaikan dengan kapasitas mesin tersebut. Di dalam kondisi beban puncak, yaitu dari jam 18.30 sampai jam 22.30

maka turbin akan melakukan koordinasi dengan pembangkit diesel untuk melakukan pemindahan beban dari PLN ke turbin atau dengan kata lain disebut dengan istilah change power. Karena pada kondisi beban puncak, PLN akan memutus dayanya untuk melayani pasokan listrik ke masyarakat dalam waktu maka turbin akan melakukan koordinasi dengan pembangkit diesel untuk melakukan pemindahan beban dari PLN ke turbin atau dengan kata lain disebut dengan istilah change power. Karena pada kondisi beban puncak, PLN akan memutus dayanya untuk melayani pasokan listrik ke masyarakat dalam waktu

Dengan memperhatikan diagram satu garis pada gambar III.14, maka dapat dilihat langkah-langkah untuk melakukan proses pemindahan beban (change power) dari jaringan PLN ke jaringan turbin dengan perantaraan generator diesel :

1. Generator diesel dijalankan 2 unit yaitu SKL 1 dan SKL 2, kemudian melakukan sinkronisasi terhadap generator uap (turbin).

2. generator diesel menarik beban sebesar 800 kW dari turbin melalui ACB Turbin 5000 A.

3. setelah bus bar SKL terbebani 800 kW, maka ACB Turbin 5000 A dibuka kemudian diesel SKL melakukan sinkronisasi ke jaringan PLN dengan menutup coupler 2 SKL to PLN dan kemudian diesel SKL segera menarik beban dari PLN (±1300 kW).

4. setelah diesel SKL terbebani dengan beban PLN (±1300 kW) ditambah beban 800 kW yang dari turbin, maka diesel SKL melakukan sinkronisasi dengan turbin dengan menutup kembali ACB turbin 5000 A (coupler 2 SKL to PLN dibuka kembali).

5. SKL melakukan pengiriman beban setiap 200 kW ke turbin sampai beban di diesel SKL 0 kW.

6. setelah beban di diesel SKL terkirim semua ke turbin, maka diesel SKL melepas sinkron dengan jaringan turbin dan turbin melakukan pembagian beban agar setiap turbin memikul beban dengan seimbang sesuai dengan kemampuan tiap-tiap turbin.

7. Setelah kondisi turbin aman, maka diesel SKL segera di-stop.

Gambar III.13 Diagram Satu Garis PT. Musim Mas

Gambar III.14 Diagram Satu Garis PT. Musim Mas (lanjutan)

Keterangan gambar :

1 : transformator 3000 kVA “SHINKO”

2 : turbin 1 2400 kW

3 : coupler turbin 1 ke turbin 2

4 : link MDP turbin ke MDP SKL

A : transformator 3000 kVA turbin

B : turbin 2 3200 kW KE-1 : turbin 3 4 MW KA-1 : link sub stasiun turbin ke sub stasiun SKL KA-2 : turbin 4 10 MW KA-3 : transformator 3000 kVA “SHINKO” KA-4 : sub stasiun turbin 3 KA-5 : spare

KA-6 : sub stasiun alkohol plant KA-7 : VT KC-1 : incoming dari sub stasiun turbin KC-2 : transformator 2000 kVA turbo compressor KC-3 : transformator 4000 kVA utility KC-4 : transformtor 4000 kVA plant KB-1 : link sub stasiun SKL ke sub stasiun turbin KB-2 : transformator 4000 kVA SKL KB-3 : sub stasiun speciallity fats KB-4 : transformator 3500 kVA turbin KB-5 : VT KD-1 : transformator 3500 kVA speciallity fats

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

beban beban

beban total waktu

beban

beban

turbin turbin1- turbin2-

PLN- beban (per

turbin4-

+ 2.4MW 3.2MW

pf

pf

2MW turbin jam)

10MW

PLN (kW)

(kW)

(kW)

(kW) (kW) (kW)

0.92 950 9130 10080 Maka jika Tabel VI.1 di atas dikonversikan ke grafik adalah sebagai berikut :

W k 5000

waktu (per jam)

beban turbin 1 (kW)

beban turbin 2 (kW)

beban turbin 4 (kW)

beban PLN (kW)

Grafik IV.1 Karakteristik Beban Setiap Pembangkit

waktu (per jam)

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 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

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

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

=P tbn1,2 + 7200 P tbn1,2 = 9550 – 7200 = 2350 kW, cos ϕ tbn1,2 = 0.95

-1 Q

=P tbn4 tan (cos ϕ tbn4 ) -1 = 7200 tan (cos 0.91)

tbn4

= 7200 tan 24.494 = 7200 × 0.4556

= 3280.32 kVAr

-1 Q

=P tbn1,2 tan (cos ϕ tbn1,2 ) = 2350 tan (cos -1 0.95)

tbn1,2

= 2350 tan 18.194 = 2350 × 0.3286 = 772.408 kVAr Q t =Q tbn1,2 +Q tbn4 = 3280.32 + 772.408 = 4052.728 kVAr

Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap pada jam

09.00 WIB adalah :

pf

S 9550

P= 9550 kW

cos φ = 0.9205

S= 10374.34 kVA

4052.728 kVAr

Q=

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 -1

=P tbn4 tan (cos ϕ) -1 = 8300 tan (cos 0.94)

tbn4

= 8300 tan 19.948 = 8300 × 0.363 = 3012.5 kVAr

Q -1

=P tbn1,2 tan (cos ϕ tbn1,2 )

tbn1,2

-1 = 1200 tan (cos 0.91) = 1200 tan 24.495

= 1200 × 0.45 = 546.73 kVAr

Q t =Q tbn1,2 +Q tbn4 = 546.73 + 3012.5 = 3559.23 kVAr

Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap pada jam

10.00 WIB adalah :

P= 9500 kW

cos φ = 0.936

10144.85 kVA 3559.23 kVAr

Q=

Gambar IV.2 Segitiga Daya Generator Uap

19 November 2008 Jam 10.00 WIB

• Jam 11.00 WIB : • Jam 11.00 WIB :

= 9600 kW P tbn4 = 7200 kW, cos ϕ tbn4 = 0.92

P t =P tbn1,2 +P tbn4

=P tbn1,2 + 7200 P tbn1,2 = 9600 – 7200 = 2400 kW, cos ϕ tbn1,2 = 0.95

-1 Q

=P tbn4 tan (cos ϕ tbn4 ) -1 = 7200 tan (cos 0.92)

tbn4

= 7200 tan 23.074 = 7200 × 0.4259 = 3067.187 kVAr

-1 Q

=P tbn1,2 tan (cos ϕ tbn1,2 ) = 2400 tan (cos -1 0.95)

tbn1,2

= 2400 tan 18.194 = 2400 × 0.3286 = 788.64 kVAr Q t =Q tbn1,2 +Q tbn4 = 788.64 + 3067.187 = 3855.827 kVAr

2 2 2 S =P +Q

= 10345.405 kVA

Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap pada jam

11.00 WIB adalah :

P= 9600 kW

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

=P tbn1,2 + 7200 P tbn1,2 = 9300 – 7200 = 2100 kW, cos ϕ tbn1,2 = 0.93

-1 Q

=P tbn4 tan (cos ϕ tbn4 )

tbn4

-1 = 7200 tan (cos 0.92) = 7200 tan 23.074

= 7200 × 0.4259 = 3067.187 kVAr

-1 Q

=P tbn1,2 tan (cos ϕ tbn1,2 ) = 2100 tan (cos -1 0.93)

tbn1,2

= 2100 tan 21.56 = 2100 × 0.395 = 829.973 kVAr Q t =Q tbn1,2 +Q tbn4 = 829.973 + 3067.187 = 3897.16 kVAr

Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap pada jam

12.00 WIB adalah :

pf

S 9300

P= 9300 kW

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

=P tbn1,2 + 7950 P tbn1,2 = 10700 – 7950

= 2750 kW, cos ϕ tbn1,2 = 0.95

-1 Q

=P tbn4 tan (cos ϕ tbn4 ) -1 = 7950 tan (cos 0.93)

tbn4

= 7950 tan 21.565 = 7950 × 0.395 = 3142.041 kVAr

-1 Q

=P tbn1,2 tan (cos ϕ tbn1,2 ) = 2750 tan (cos -1 0.95)

tbn1,2

= 2750 tan 18.195 = 2750 × 0.3287

= 903.881 kVAr Q t =Q tbn1,2 +Q tbn4 = 903.881 + 3142.041 = 4045.922 kVAr

Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap untuk beban puncak jam 19.00 WIB adalah :

P= 10700 kW

cos φ = 0.935

11439.38 kVA 4045.922 kVAr

Q=

Gambar IV.5 Segitiga Daya Generator Uap

19 November 2008 Beban Puncak Jam 19.00 WIB

• Beban puncak jam 07.00 WIB : • Beban puncak jam 07.00 WIB :

= 8850 kW P tbn4 = 6950 kW, cos ϕ tbn4 = 0.91

P t =P tbn1,2 +P tbn4

=P tbn1,2 + 6950 P tbn1,2 = 8850 – 6950 = 1900 kW, cos ϕ tbn1,2 = 0.92

-1 Q

=P tbn4 tan (cos ϕ tbn4 ) -1 = 6950 tan (cos 0.91)

tbn4

= 6950 tan 24.495 = 6950 × 0.4556 Q tbn4 = 3166.51 kVAr

-1 Q

=P tbn1,2 tan (cos ϕ tbn1,2 ) = 1900 tan (cos -1 0.92)

tbn1,2

= 1900 tan 23.074 = 1900 × 0.426 = 809.396 kVAr Q t =Q tbn1,2 +Q tbn4 = 809.396 + 3166.51 = 3975.906 kVAr

2 2 2 S =P +Q

= 9702.08 kVA

Maka didapat faktor daya dari sistem pembangkit generator uap untuk beban puncak jam 07.00 WIB adalah :

P= 8850 kW

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

Biaya operasional PLTU di PT. Musim Mas KIM II Medan meliputi biaya perawatan dan perbaikan, spare part, dan bahan bakar. Dari ketiga biaya tersebut, pada umumnya yang merupakan biaya terbesar dalam operasional adalah biaya bahan bakar. Bahan bakar yang dipakai untuk PLTU ini adalah cangkang kelapa sawit. Pada sub bab ini akan dilakukan perhitungan terhadap pemakaian bahan bakar selama satu hari operasional untuk tanggal 19 November 2008 sesuai dengan data yang sudah diperoleh dari lapangan.

Pada Bab III Gambar III.1 Blok Diagram Alir Uap dan Air PT. Musim Mas dapat dilihat sistem pembangkit generator uap yang dipakai di perusahaan

ini. Boiler yang digunakan ada empat unit dengan kapasitas yang berbeda-beda. Masing-masing boiler tersebut adalah Boiler Cangkang 1 (BC-1) berkapasitas 32 ton uap / jam, Boiler Cangkang 2 (BC-2) dan Boiler Cangkang 3 (BC-3) berkapasitas sama yaitu 45 ton uap / jam, dan Boiler Cangkang 4 (BC-4) berkapasitas 55 ton uap / jam. Untuk tanggal 19 November 2008, boiler yang beroperasi ada 3 unit yaitu BC-2, BC-3 dan BC-4. Artinya kapasitas uap kering yang tersedia untuk Turbin 1 dan 2 adalah 90 ton uap / jam, sedangkan kapasitas uap kering yang tersedia dari BC-4 ke Turbin 4 adalah 55 ton uap / jam. Data dari perusahaan didapat bahwa BC-1,2,3 memerlukan 195 kg cangkang kelapa sawit untuk menghasilkan 1 ton uap kering, sedangkan untuk BC-4 memerlukan 230 kg cangkang kelapa sawit untuk menghasilkan 1 ton uap kering. Di bawah ini ditunjukkan perhitungan konsumsi bahan bakar untuk setiap generator uap yang beroperasi tanggal 19 November 2008 yang lalu.

• Turbin 2

Tabel VI.2 Konsumsi Uap Turbin 2 Per Jam

waktu

be ba n t u r bin 2 -

k on su m si u a p

( t on / j a m )

( pe r j a m )

3 .2 M W ( k W )

15.03 377.84 t onh

Jum lah :

18220 k Wh

Lama beroperasi = 24 jam Energi listrik yang dihasilkan = 18220 kWh Jumlah uap yang dikonsumsi = 377.84 tonh Turbin 2 mengkonsumsi uap dari BC-2 dan 3,

1 ton uap

= 195 kg cangkang,

maka untuk 377.84 ton uap = 377.84 × 195 = 73678.8 kg cangkang kelapa sawit Atau dengan kata lain, untuk setiap 1 kWh konsumsi uap selama x jam

energi listrik selama x jam

18220 = 0.0207 ton uap kering

Maka untuk 1 kWh

= 20.7 kg uap kering.

Data di lapangan diperoleh :

1 ton uap kering = 195 kg cangkang kelapa sawit Maka, untuk 0.0207 ton uap kering adalah

= 0.0207 × 195

Maka untuk 1 kWh = 4.04 kg cangkang kelapa sawit ∴untuk tanggal 19 November 2008, Turbin 2 mengkonsumsi bahan bakar

cangkang kelapa sawit sebanyak 73.7 ton dengan konsumsi uap kering adalah 20.7 kg / kWh atau membutuhkan cangkang kelapa sawit sebesar

4.04 kg / kWh. Biaya cangkang kelapa sawit = Rp 400 / kg, maka biaya bahan bakar Turbin 2 untuk tanggal 19 November 2008 adalah : 73678.8 kg × Rp 400

= Rp 29.471.520

• Turbin 4

Tabel VI.3 Konsumsi Uap Turbin 4 Per Jam

10MW (kW)

09.00 7200 33.84 10.00 8300 39.13 11.00 7200 33.75 12.00 7200 33.82 13.00 7200 33.85 14.00 7300 34.31 15.00 7300 34.32 16.00 7300 34.29 17.00 7350 34.55 18.00 8050 37.84 19.00 7950 37.37

Data dari perusahaan diperoleh untuk 1 MW membutuhkan 4.7 ton uap kering. Lama beroperasi = 24 jam Energi listrik yang dihasilkan = 176410 kWh Jumlah uap yang dikonsumsi = 829.38 tonh Turbin 4 mengkonsumsi uap dari BC-4,

1 ton uap = 230 kg cangkang kelapa sawit, maka untuk 829.38 ton uap = 829.38 × 230

= 190.7574 ton = 190757.4 kg cangkang kelapa sawit

Atau dengan kata lain, untuk setiap 1 kWh konsumsi uap selama x jam

energi listrik selama x jam

176410 = 0.0047 ton uap kering

Maka untuk 1 kWh

= 4.701 kg uap kering.

Data di lapangan diperoleh :

1 ton uap kering = 230 kg cangkang kelapa sawit Maka, untuk 0.0047 ton uap kering adalah

Maka untuk 1 kWh = 1.081 kg cangkang kelapa sawit ∴untuk tanggal 19 November 2008, Turbin 4 mengkonsumsi bahan bakar

cangkang kelapa sawit sebanyak 190.7574 ton. Biaya cangkang kelapa sawit = Rp 400 / kg, maka biaya bahan bakar Turbin 4 untuk tanggal 19 November 2008 adalah : 190757.4 kg × Rp 400

= Rp 76.302.960

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN