Analisis Efektivtas Pendingin Stator Generator Menggunakan Udara Tekan (Studi Kasus Pada PLTU Labuhan Angin) Chapter III VI
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu
Penelitian atau pengambilan data ini akan dilakukan di PLTU Labuhan
Angin.Penelitian atau Pengambilan Data akan dilaksanakan setelah proposal
diseminarkan dan disetujui.
3.2
Peralatan dan Data Sekunder
Data sekunder yang digunakan untuk melakukan penelitian ini diperoleh
dari data PLTU Labuhan Angin yaitu data generator, data beban yang dilayani
generator, data temperatur pada bagian stator generator. Karena Penelitian ini
merupakan study kasus pada PLTU Labuhan Angin maka percobaan tidak
dilakukan oleh kami secara langsung tetapi dapat diamati dan diperoleh data
tersebut dari PLTU Labuhan Angin.
3.3
Variabel yang Diamati
Dalam penelitian iniada beberapa hal yang menjadi variabel untuk diamati
dan akan dianalisa yaitu sebagai berikut:
Karakteristik udara tekan
Temperatur pada stator generator (keadaan aktual).
Rugi-rugi pada generator.
Daya output yang dihasilkan generator.
Tegangan & arus eksitasi.
Tahanan DC pada belitan stator.
31
Universitas Sumatera Utara
3.4
Prosedur Penelitian
Prosedur
penelitian
dalam
tugas
akhir
ini
dapat
dilihat
pada
flowchartdibawah ini:
Diagram Alir (Flowchart)
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Perhitungan Nilai Efektivitas
32
Universitas Sumatera Utara
1. Pengambilan Data
Data yang dibutuhkan dari PLTU Labuhan Angin.
Berikut ini spesifikasi generator :
•
Generator sinkron 143,7 MVA
•
Rating Tegangan 13,8 KV
•
Rating Arus 6,014 A
Berikut ini data-data yang dibutuhkan dalam penelitian.
Karakteristik udara tekan.
Temperatur pada stator generator (keadaan aktual).
Rugi-rugi pada generator.
Daya output yang dihasilkan generator.
Tegangan & Arus eksitasi.
Tahanan DC pada belitan stator.
2. Analisa Data
Data-data yang telah diperoleh tersebut kemudaian digunakan untuk dilakukan
perhitungan berdasarkan rumus yang telah ditentukan.Data-data yang
dibutuhkan tersebut telah diuraikan pada poin “pengambilan data” diatas.
3. Melakukan Perhitungan Suhu dengan Asumsi Beban
Berdasarkan data-data tersebut dilakukanlah perhitungan untuk mencari
temperatur pada bagian stator dari generator untuk berbagai keadaan, yaitu saat
generator diasumsikan berbeban 15%, 25%, 35%, dan45%.
33
Universitas Sumatera Utara
4. Menganalisa Hasil Perhitungan dengan Keadaan Aktual
Data-data hasil perhitungan perlu dilakukan analisa terhadap suhu keadaan
aktualgenerator.
5. Melakukan Perhitungan Nilai Efektivitas
Setelah dilakukan analisa terhadap hasil perhitungan, selanjutnya dibandingkan
hasil yang diperoleh secara perhitungan dengan hasil yang diperoleh dalam
keadaan aktual. Dengan membandingkan kedua hasil ini, maka dapat
ditentukan besarnya nilai efektivitas udara tekan dalam mendinginkan stator
generator.
34
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL PENELITIAN & PEMBAHASAN
4.1 Hasil Survey Lapangan
Nuansa Cina terekam pengerjaan proyek dipinjam dari pemerintah Cina.
Para pekerja asal jelas dalam proyek pengerjaan Pembangkit Listrik Tenaga Uap
(PLTU) Labuan Angin, Tapanuli Tengah. Para pekerja asal Shanghai, Cina
berseliweran. Tulisan beraksara Cina terpampang di berbagai sudut proyek.
Material bangunan buatan Cina. Tak usah heran, karena memang uang
Cina tampak berseliweran di antara sejumlah pekerja lokal, di lokasi proyek
pengerjaan PLTU Labuan Angin, Kecamatan Tapian Nauli, Kabupaten Tapteng,
Sabtu (18/10) dua hari lalu. Kebanyakan masih berusia muda.
Dalam kontrak pinjaman dengan pemerintah Cina, memang diatur mengenai
ketentuan soal pelaksana proyek, yang dimenangkan China National Machinery
Export and Import Corporation (CMEC) sebagai kontraktor utama. Pihak CMEClah yang mendatangkan para pekerja Cina ke PLTU Labuan Angin berkapasitas
2×115 MW.
Tak hanya SDM, material konstruksi bangunan pun sebagian besar
didatangkan langsung dari Cina.Tak heran kalau sejumlah tulisan di konstruksi
PLTU itu beraksara Cina.
Mengenai total biaya pengerjaan proyek, Aji menjelaskan, mencapai 220
juta dolar AS atau sekitar Rp2 triliun. Dana itu dipinjam PT PLN dari pemerintah
Cina, melalui pemerintah Indonesia. Nantinya, PT PLN akan membayar dana
tersebut ke pemerintah Indonesia secara bertahap.
35
Universitas Sumatera Utara
“PLTU ini berbahan bakar batubara. Pemasok batubara untuk pengoperasian
PLTU Labuan Angin diperoleh dari tiga pemasok, dua pemasok dari Muara
Bungo, Provinsi Sumatera Selatan, dan satu pemasok lain dari Kalimantan Selatan
Adapun cara kerjanya, batubara dari tambang dikirim ke “coal hoper” dan
dihaluskan sampai ukuran 5 cm. Setelah itu dikirim ke pembangkit melalui
konveyor. Selanjutnya batubara dihancurkan melalui crusher, dari ukuran 50 mm
menjadi paling besar 10 mm, sebelum dibakar di ruang pembakaran, untuk
memanaskan air di dalam boiler sampai menjadi uap
PLTU berbahan bakar batubara, termasuk murah mengingat Indonesia
adalah eksportir batubara terbesar kedua di dunia (setelah Australia, 2006).Saat
ini, harga batubara sekira Rp500 ribu-Rp600 ribu per ton kalori 4.200-4.800.Per
hari, diperkirakan Unit I PLTU membutuhkan 1.500 ton batubara.Artinya, cost
untuk batubara mencapai Rp750 juta-Rp900 juta per hari.Jumlah batubara sebesar
itu untuk mendidihkan air sebesar 1.000 kubik menjadi uap.
Unit I PLTU Labuan Angin ditargetkan beroperasi penuh mulai Desember
nanti, dengan kapasitas 115 MW (Mega Watt) daya masuk system jaringan
interkoneksi SUAR (Sumatera Utara, Aceh, dan Riau).Pertengahan September
lalu, uji coba sudah dilakukan dengan melepaskan 50 MW masuk SUAR. Jika
pengoperasian Unit I yang akan menghasilkan power sebesar 115 MW ini benarbenar sudah maksimal, maka CMEC selaku pelaksana proyek, akan menyerahkan
pengoperasian sepenuhnya kepada pihak PLN.
Sementara itu, tahap II dengan kapasitas daya yang sama, 115 MW, akan
dioperasikan empat bulan setelah pengoperasian tahap I atau tepatnya April 2009.
36
Universitas Sumatera Utara
Dengan beroperasinya kedua unit PLTU Labuan Angin ini, diharapkan krisis
energi listrik di wilayah Sumut, Aceh dan Riau (SUAR) benar-benar akan teratasi.
Saat ini, kebutuhan listrik untuk ketiga daerah yang masuk dalam jaringan SUAR
ini sebesar 1.050–1.100 MW.Sedangkan energi yang diproduksi selama ini hanya
sebesar 1.000 MW.
Dengan masuknya daya sebesar 115 MW tahap pertama, secara otomatis
akan menambah kapasitas daya untuk sistem jaringan interkoneksi SUAR, dan
dapat dimanfaatkan untuk dikomersilkan kepada konsumen atau pelanggan umum
yang berada di wilayah Sumut, Aceh dan Riau.
Pembangkit seharusnya bisa memproduksi listrik 2 x 115 MW, hanya bisa
menghasilkan kurang dari 50 MW.Pembangkit ini merupakan perwujudan dari
dipulihkannya kerjasama ekonomi antara Indonesia-Tiongkok.Inilah proyek yang
dananya diberikan oleh Tiongkok.Inilah proyek yang jadi simbul penting dari
dimulainya babak baru hubungan ekonomi Indonesia-Tiongkok.
Kerusakan yang terjadi adalah karena banyaknya batu yang tercampur
dengan batubara.Akibatnya batu-batu itulah yang menghantam boiler tiap hari
secara terus-menerus. Diharapkan control yang begitu keras akan pemasokan batu
bara yang masuk ke PLTU Labuhan Angin serta kontraktor-kontraktor untuk
dapat menangani kerusakan-kerusakan yang telah terjadi. Dengan resiko ada pada
dirinnya.
Foto tumpukan batubara itu tidak ada bedanya dengan tumpukan
lumpur.Itulah sebabnya kalau PLTU ini batuk-batuk terus.Dia harus menelan
makanan yang sebenarnya tidak bisa dia telan. Memang ada kelemahan lain yang
mendasar. Di samping kualitas batubara yang tidak cocok, prasarana PLTU ini
37
Universitas Sumatera Utara
juga kurang tepat.Atap gudang batubaranya kurang lebar.Akibatnya, di musim
hujan seperti sekarang ini, sangat sengsara.Batubara yang kandungan ash (debu)
nya sangat tinggi itu kena hujan, sehingga terjadi lumpur.Itulah yang
menyebabkan batubara tidak bisa mengalir lancar ke dalam boiler.Juga tidak bisa
dibakar dengan sempurna. Tapi proses penggantian pemasok ini perlu waktu.
Kini diketahuilah dengan pasti bahwa kualitas batubara memegang peranan
penting dalam meningkatkan kinerja PLTU Labuhan Angin.Bagian-bagian
tertentu dari PLTU ini sudah terlanjur “babak belur” kena hajar batu-batu yang
menyelundup atau diselundupkan ke dalam batubara selama lebih dari setahun
ini.Maka pada saat yang tepat nanti, PLTU ini harus dipaksa berhenti secara
bergantian selama dua bulan.Untuk diadakan perbaikan.
Kami sangat menginginkan agar krisis listrik di Sumut yang sudah
berlangsung selama empat tahun dan sudah teratasi seminggu yang lalu itu bisa
berlangsung seterusnya.Minggu lalu adalah tonggak penting teratasinya krisis
listrik
di
Sumut.Bahkan
beberapa
hari
terakhir
Sumut
sudah
bisa
“mensedekahkan” listriknya sebanyak 50 MW ke Riau.
4.2 Data Hasil Percobaan
Data Umum
Rating generator
:
115 MW
Rating tegangan
:
13,8 kV
Rating arus
:
6014,1 A
Frekuensi
:
50 Hz
Faktor daya
:
0,8
Phasa
:
3
38
Universitas Sumatera Utara
4.3
Kecepatan putar
:
3000 rpm
Tahanan rotor (RF) saat 75o C
:
0,1491 Ω
Tahanan stator (RA) saat 75o C / fasa
:
0,001226 Ω
Perhitungan Temperatur pada Belitan Stator
Berdasarkan besarnya nilai arus dan tegangan eksitasi yang diukur,
temperatur rata-rata pada belitan stator dapat dihitung menggunakan persamaan
berikut :
Rf
�+�
=
R0
� + t0
Rf
235 + �
=
R0
235 + t0
Rf
235 + t =R (235+t0)
0
1
235 + t = R (235+t0) x Rf
0
1
235 + t = �0 (235+t0) x
1
Vf
If
V
f
t = �R (235 + �0)� � − 235
0
If
Dimana :
t
: Temperatur pada belitan stator (oC)
R0 : Tahanan DC pada belitan stator saat t0 (Ω)
RF : Tahanan medan pada stator saat t (Ω)
VF : Tegangan eksitasi (Volt)
IF
: Arus eksitasi (Ampere)
39
Universitas Sumatera Utara
Beban 15%
Tabel 3. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 15%
Daya Aktif
(MW)
Faktor
Arus
Tegangan
Temperatur
Daya
Eksitasi
Eksitasi
Aktual Stator
(A)
(V)
(oC)
654,3
104,3
72
Daya Reaktif
(MVar)
20,3
23,1
0,85
Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai
R0 = 0,134 Ω pada saat t0 = 15ºC.
•
1
0
•
•
V
f
t = �R (235 + �0)� I � − 235
1
f
104,3
t =�0,134 (235 + 15)� 654,3 � − 235
t = 62,401 ºC
40
Universitas Sumatera Utara
Beban 25%
Tabel 4. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 25%
Daya Aktif
(MW)
Faktor
Arus
Tegangan
Temperatur
Daya
Eksitasi
Eksitasi
Aktual Stator
(A)
(V)
(oC)
648,8
103
74
Daya Reaktif
(MVar)
30
21,1
0,85
Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai
R0 = 0,134 Ω pada saat t0 = 15ºC.
•
•
•
1
Vf
t = �R (235 + �0)� I � − 235
0
1
f
103
t =�0,134 (235 + 15)� 648,8� − 235
t = 61,184 ºC
41
Universitas Sumatera Utara
Beban 35%
Tabel 5. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 35%
Daya Aktif
(MW)
Faktor
Arus
Tegangan
Temperatur
Daya
Eksitasi
Eksitasi
Aktual Stator
(A)
(V)
(oC)
661,3
105,6
68
Daya Reaktif
(MVar)
40
19,0
0,85
Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai
R0 = 0,134 Ω pada saat t0 = 15ºC
•
•
•
1
Vf
t = �R (235 + �0)� I � − 235
0
1
f
105,6
t =�0,134 (235 + 15)� 661,3 � − 235
t = 58,483 ºC
42
Universitas Sumatera Utara
Beban 45%
Tabel 6. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 45%
Daya Aktif
(MW)
Faktor
Arus
Tegangan
Temperatur
Daya
Eksitasi
Eksitasi
Aktual Stator
(A)
(V)
(oC)
589,8
91,5
68
Daya Reaktif
(MVar)
53,8
19,4
0,85
Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai
R0 = 0,134 Ω pada saat t0 = 15ºC.
•
•
•
1
Vf
t = �R (235 + �0)� I � − 235
0
1
f
91,5
t =�0,134 (235 + 15)� 589,8� − 235
t = 54,435 ºC
43
Universitas Sumatera Utara
Beban vs Temperatur
80
Temperatur Stator (°C)
75
70
65
60
55
50
45
40
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
Beban (%)
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Temperatur pada Stator
Generator
Dari grafik diatas dapat kita simpulkan bahwa setiap perubahan beban yang
dilayanai generator pada PLTU Labuhan Angin maka temperatur pada generator
tersebut juga berubah-ubah secara berkala. Pada pelayanan asumsi beban 15%
temperatur rata – rata pada stator generator 74,297 0C, pada pelayanan asumsi
beban 25% temperatur rata – rata pada stator generator 73,03 0C, pada pelayanan
asumsi beban 35% temperatur rata – rata 74,837 0C, pada pelayanan asumsi beban
45% temperature rata-rata 66,01280C.
44
Universitas Sumatera Utara
4.4 Perhitungan Efektivitas Pendingin stator Generator
Berdasarkan perhitungan tempertur pada stator generator, maka dapat ditentukan
efektivitas dari pendingin stator generator dalam setiap keadaan beban, seperti
berikut:
Beban 15%
Tabel 7. Data Temperatur Asumsi Beban 15%
Temperatur Aktual
Temperatur Perhitungan
ºC
ºC
72
62,401
No
1
Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 15%, yaitu
sebesar :
Efektivitas 1 = �
=
������������������
����������������
62,401
72
� x 100%
x 100%
= 86,67 %
45
Universitas Sumatera Utara
Beban 25%
Tabel 8. Data Temperatur Asumsi Beban 25%
Temperatur Aktual
Temperatur Perhitungan
ºC
ºC
74
61,184
No
1
Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 25%, yaitu
sebesar :
Efektivitas 2 = �
=
������������������
����������������
61,184
74
x 100%
� x 100%
= 82,68 %
Beban 35%
Tabel 9. Data Temperatur Asumsi Beban 35%
Temperatur Aktual
Temperatur Perhitungan
ºC
ºC
68
58,483
No
1
Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 35%, yaitu
sebesar :
Efektivitas 3 = �
=
������������������
����������������
58,483
68
x 100%
� x 100%
= 86 %
46
Universitas Sumatera Utara
Beban 45%
Tabel 10. Data Temperatur Asumsi Beban 45%
Temperatur Aktual
Temperatur Perhitungan
ºC
ºC
68
54,435
No
1
Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 45%, yaitu
sebesar :
Efektivitas 4 = �
=
������������������
����������������
54,435
68
x 100%
� x 100%
= 80,05 %
Sehingga diperoleh efektivitas rata-rata dari pendingin stator generator, yaitu :
Efektivitas =
Efektivitas =
Efektivitas =
����������� 1+����������� 2+����������� 3+����������� 4
4
86,67 % + 82,68 % + 86 % + 80,05 %
4
335,4 %
4
Efektivitas = 83,85%
47
Universitas Sumatera Utara
Beban vs Efektivitas
87
86,75
86,5
86,25
86
85,75
85,5
85,25
85
84,75
84,5
E f e k t i v i t a s (%)
84,25
84
83,75
83,5
83,25
83
82,75
82,5
82,25
82
81,75
81,5
81,25
81
80,75
80,5
80,25
80
15
25
35
45
B e b a n (%)
Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Efektivitas Pendingin
Stator Generator
48
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar grafik diatas dapat dijelaskan bahwa perubahan beban yang dilayani
generator sangat mempengaruhi juga pada perubahan nilai efektivitas pendinginan
generator untuk mengamankan kinerja generator dari temperature yang
meningkat. Pada beban 15% efektivitas sebesar 86,67%, pada beban 25%
efektivitas sebesar 82,68%, pada beban 35% efektivitas sebesar 86%, pada beban
45% efektivitas sebesar 80,05%. Pendinginan generator menggunakan udara tekan
adalah baik tetapi kurang konsisten.
49
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN & SARAN
5.1
KESIMPULAN
Dari penelitian ini, diperoleh kesimpulan sebagaiberikut :
1.
Perubahan beban yang dilayani generator akan mempengaruhi perubahan
temperature pada belitan di stator generator. Setelah analisa data
temperature pada stator generator diperoleh bahwa temperature tidak
konstan. Pada beban 15% temperature sebesar 62,401ºC, pada beban
25% temperature sebesar 61,184ºC, pada beban 35% temperature sebesar
58,483 ºC, pada beban 45% temperature sebesar 54,435ºC
2.
Perubahan beban yang dilayani generator juga akan mempengaruhi
perubahan efektivitas pendingin belitan di stator generator. Dari analisa
perhitungan nilai efektivitas pendingin kita peroleh bahwa tidak konstan.
Kita lihat data percobaan bahwa pada beban 15% efektivitas sebesar
86,67%, pada beban 25% efektivtas sebesar 82,68%, pada beban 35%
efektivitas sebesar 86%, pada beban 45% efektivitas sebesar 80,05%.
3.
Dari penelitian ini diperoleh bahwa kenaikan perubahan beban yang
dilayani sangat mempengaruhi perubahan temperature yang ada di
generator dan juga mempengaruhi perubahan nilai efektivitas pendingin
generator, namun dari grafik yang ada menunjukkan akan ketidak
stabilan perubahan nilai efektivitas pendingin terhadap perubahan
kapasitas pelayanan beban.
50
Universitas Sumatera Utara
4.
Dari analisa data percobaan diperoleh efektivitas rata-rata pendingin
generator menggunakan udara tekan sebesar 83,85%. Sehingga, dapat
disimpulkan bahwa Udara Tekan sebagai media pendingin generator
adalah baik dan layak untuk digunakans ebagai pendingin generator
untuk mengurangi panas pada generator tetapi bersifat tidak stabil
disamping itu udara tekan tidak lebih baik dari pada jenis media
pendingin lain seperti gas hydrogen yang lebih efektiv.
5.
Masalah PLTU Labuhan Angin sering terjadi dan tidak dapat menyuplai
daya bahkan hanya 60 MW, ternyata dikarenakan salah satu alasan.
Batubara yang digunakan sebagai bahan bakar tidak sesuai dengan
standard dan banyak tercampur dengan batuan lain.
5.2
SARAN
Dari penulisan tugas akhir ini adabe berapa saran yang diajukan penulis,
sebagai berikut :
1.
Sebaiknya peneliti selanjutnya dapat meneliti dua atau lebihjenis media
pendingin generator dan membandingkan efektivitasnya.
2.
Untuk pendinginan menggunakan udara tekan kurang efektive makas
ebaiknya pendinginan generator ada baiknya jika menggunakan media
yang lebih efektive dibanding udara tekan.
3.
Dengan pengoperasian PLTU Labuan Angin, diharapkan investor akan
lebih melirik kawasan Tapanuli, khususnya Sibolga-Tapteng untuk
membangun industri.
51
Universitas Sumatera Utara
4.
Untuk pengolahan uap diharapkan lebih teliti dan cermat terhadap bahan
bakar yang digunakan yaitu batubara serta pemasokannya untuk
menghindari kerusakan alat dan efisiensi kerja generator.
52
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu
Penelitian atau pengambilan data ini akan dilakukan di PLTU Labuhan
Angin.Penelitian atau Pengambilan Data akan dilaksanakan setelah proposal
diseminarkan dan disetujui.
3.2
Peralatan dan Data Sekunder
Data sekunder yang digunakan untuk melakukan penelitian ini diperoleh
dari data PLTU Labuhan Angin yaitu data generator, data beban yang dilayani
generator, data temperatur pada bagian stator generator. Karena Penelitian ini
merupakan study kasus pada PLTU Labuhan Angin maka percobaan tidak
dilakukan oleh kami secara langsung tetapi dapat diamati dan diperoleh data
tersebut dari PLTU Labuhan Angin.
3.3
Variabel yang Diamati
Dalam penelitian iniada beberapa hal yang menjadi variabel untuk diamati
dan akan dianalisa yaitu sebagai berikut:
Karakteristik udara tekan
Temperatur pada stator generator (keadaan aktual).
Rugi-rugi pada generator.
Daya output yang dihasilkan generator.
Tegangan & arus eksitasi.
Tahanan DC pada belitan stator.
31
Universitas Sumatera Utara
3.4
Prosedur Penelitian
Prosedur
penelitian
dalam
tugas
akhir
ini
dapat
dilihat
pada
flowchartdibawah ini:
Diagram Alir (Flowchart)
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Perhitungan Nilai Efektivitas
32
Universitas Sumatera Utara
1. Pengambilan Data
Data yang dibutuhkan dari PLTU Labuhan Angin.
Berikut ini spesifikasi generator :
•
Generator sinkron 143,7 MVA
•
Rating Tegangan 13,8 KV
•
Rating Arus 6,014 A
Berikut ini data-data yang dibutuhkan dalam penelitian.
Karakteristik udara tekan.
Temperatur pada stator generator (keadaan aktual).
Rugi-rugi pada generator.
Daya output yang dihasilkan generator.
Tegangan & Arus eksitasi.
Tahanan DC pada belitan stator.
2. Analisa Data
Data-data yang telah diperoleh tersebut kemudaian digunakan untuk dilakukan
perhitungan berdasarkan rumus yang telah ditentukan.Data-data yang
dibutuhkan tersebut telah diuraikan pada poin “pengambilan data” diatas.
3. Melakukan Perhitungan Suhu dengan Asumsi Beban
Berdasarkan data-data tersebut dilakukanlah perhitungan untuk mencari
temperatur pada bagian stator dari generator untuk berbagai keadaan, yaitu saat
generator diasumsikan berbeban 15%, 25%, 35%, dan45%.
33
Universitas Sumatera Utara
4. Menganalisa Hasil Perhitungan dengan Keadaan Aktual
Data-data hasil perhitungan perlu dilakukan analisa terhadap suhu keadaan
aktualgenerator.
5. Melakukan Perhitungan Nilai Efektivitas
Setelah dilakukan analisa terhadap hasil perhitungan, selanjutnya dibandingkan
hasil yang diperoleh secara perhitungan dengan hasil yang diperoleh dalam
keadaan aktual. Dengan membandingkan kedua hasil ini, maka dapat
ditentukan besarnya nilai efektivitas udara tekan dalam mendinginkan stator
generator.
34
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL PENELITIAN & PEMBAHASAN
4.1 Hasil Survey Lapangan
Nuansa Cina terekam pengerjaan proyek dipinjam dari pemerintah Cina.
Para pekerja asal jelas dalam proyek pengerjaan Pembangkit Listrik Tenaga Uap
(PLTU) Labuan Angin, Tapanuli Tengah. Para pekerja asal Shanghai, Cina
berseliweran. Tulisan beraksara Cina terpampang di berbagai sudut proyek.
Material bangunan buatan Cina. Tak usah heran, karena memang uang
Cina tampak berseliweran di antara sejumlah pekerja lokal, di lokasi proyek
pengerjaan PLTU Labuan Angin, Kecamatan Tapian Nauli, Kabupaten Tapteng,
Sabtu (18/10) dua hari lalu. Kebanyakan masih berusia muda.
Dalam kontrak pinjaman dengan pemerintah Cina, memang diatur mengenai
ketentuan soal pelaksana proyek, yang dimenangkan China National Machinery
Export and Import Corporation (CMEC) sebagai kontraktor utama. Pihak CMEClah yang mendatangkan para pekerja Cina ke PLTU Labuan Angin berkapasitas
2×115 MW.
Tak hanya SDM, material konstruksi bangunan pun sebagian besar
didatangkan langsung dari Cina.Tak heran kalau sejumlah tulisan di konstruksi
PLTU itu beraksara Cina.
Mengenai total biaya pengerjaan proyek, Aji menjelaskan, mencapai 220
juta dolar AS atau sekitar Rp2 triliun. Dana itu dipinjam PT PLN dari pemerintah
Cina, melalui pemerintah Indonesia. Nantinya, PT PLN akan membayar dana
tersebut ke pemerintah Indonesia secara bertahap.
35
Universitas Sumatera Utara
“PLTU ini berbahan bakar batubara. Pemasok batubara untuk pengoperasian
PLTU Labuan Angin diperoleh dari tiga pemasok, dua pemasok dari Muara
Bungo, Provinsi Sumatera Selatan, dan satu pemasok lain dari Kalimantan Selatan
Adapun cara kerjanya, batubara dari tambang dikirim ke “coal hoper” dan
dihaluskan sampai ukuran 5 cm. Setelah itu dikirim ke pembangkit melalui
konveyor. Selanjutnya batubara dihancurkan melalui crusher, dari ukuran 50 mm
menjadi paling besar 10 mm, sebelum dibakar di ruang pembakaran, untuk
memanaskan air di dalam boiler sampai menjadi uap
PLTU berbahan bakar batubara, termasuk murah mengingat Indonesia
adalah eksportir batubara terbesar kedua di dunia (setelah Australia, 2006).Saat
ini, harga batubara sekira Rp500 ribu-Rp600 ribu per ton kalori 4.200-4.800.Per
hari, diperkirakan Unit I PLTU membutuhkan 1.500 ton batubara.Artinya, cost
untuk batubara mencapai Rp750 juta-Rp900 juta per hari.Jumlah batubara sebesar
itu untuk mendidihkan air sebesar 1.000 kubik menjadi uap.
Unit I PLTU Labuan Angin ditargetkan beroperasi penuh mulai Desember
nanti, dengan kapasitas 115 MW (Mega Watt) daya masuk system jaringan
interkoneksi SUAR (Sumatera Utara, Aceh, dan Riau).Pertengahan September
lalu, uji coba sudah dilakukan dengan melepaskan 50 MW masuk SUAR. Jika
pengoperasian Unit I yang akan menghasilkan power sebesar 115 MW ini benarbenar sudah maksimal, maka CMEC selaku pelaksana proyek, akan menyerahkan
pengoperasian sepenuhnya kepada pihak PLN.
Sementara itu, tahap II dengan kapasitas daya yang sama, 115 MW, akan
dioperasikan empat bulan setelah pengoperasian tahap I atau tepatnya April 2009.
36
Universitas Sumatera Utara
Dengan beroperasinya kedua unit PLTU Labuan Angin ini, diharapkan krisis
energi listrik di wilayah Sumut, Aceh dan Riau (SUAR) benar-benar akan teratasi.
Saat ini, kebutuhan listrik untuk ketiga daerah yang masuk dalam jaringan SUAR
ini sebesar 1.050–1.100 MW.Sedangkan energi yang diproduksi selama ini hanya
sebesar 1.000 MW.
Dengan masuknya daya sebesar 115 MW tahap pertama, secara otomatis
akan menambah kapasitas daya untuk sistem jaringan interkoneksi SUAR, dan
dapat dimanfaatkan untuk dikomersilkan kepada konsumen atau pelanggan umum
yang berada di wilayah Sumut, Aceh dan Riau.
Pembangkit seharusnya bisa memproduksi listrik 2 x 115 MW, hanya bisa
menghasilkan kurang dari 50 MW.Pembangkit ini merupakan perwujudan dari
dipulihkannya kerjasama ekonomi antara Indonesia-Tiongkok.Inilah proyek yang
dananya diberikan oleh Tiongkok.Inilah proyek yang jadi simbul penting dari
dimulainya babak baru hubungan ekonomi Indonesia-Tiongkok.
Kerusakan yang terjadi adalah karena banyaknya batu yang tercampur
dengan batubara.Akibatnya batu-batu itulah yang menghantam boiler tiap hari
secara terus-menerus. Diharapkan control yang begitu keras akan pemasokan batu
bara yang masuk ke PLTU Labuhan Angin serta kontraktor-kontraktor untuk
dapat menangani kerusakan-kerusakan yang telah terjadi. Dengan resiko ada pada
dirinnya.
Foto tumpukan batubara itu tidak ada bedanya dengan tumpukan
lumpur.Itulah sebabnya kalau PLTU ini batuk-batuk terus.Dia harus menelan
makanan yang sebenarnya tidak bisa dia telan. Memang ada kelemahan lain yang
mendasar. Di samping kualitas batubara yang tidak cocok, prasarana PLTU ini
37
Universitas Sumatera Utara
juga kurang tepat.Atap gudang batubaranya kurang lebar.Akibatnya, di musim
hujan seperti sekarang ini, sangat sengsara.Batubara yang kandungan ash (debu)
nya sangat tinggi itu kena hujan, sehingga terjadi lumpur.Itulah yang
menyebabkan batubara tidak bisa mengalir lancar ke dalam boiler.Juga tidak bisa
dibakar dengan sempurna. Tapi proses penggantian pemasok ini perlu waktu.
Kini diketahuilah dengan pasti bahwa kualitas batubara memegang peranan
penting dalam meningkatkan kinerja PLTU Labuhan Angin.Bagian-bagian
tertentu dari PLTU ini sudah terlanjur “babak belur” kena hajar batu-batu yang
menyelundup atau diselundupkan ke dalam batubara selama lebih dari setahun
ini.Maka pada saat yang tepat nanti, PLTU ini harus dipaksa berhenti secara
bergantian selama dua bulan.Untuk diadakan perbaikan.
Kami sangat menginginkan agar krisis listrik di Sumut yang sudah
berlangsung selama empat tahun dan sudah teratasi seminggu yang lalu itu bisa
berlangsung seterusnya.Minggu lalu adalah tonggak penting teratasinya krisis
listrik
di
Sumut.Bahkan
beberapa
hari
terakhir
Sumut
sudah
bisa
“mensedekahkan” listriknya sebanyak 50 MW ke Riau.
4.2 Data Hasil Percobaan
Data Umum
Rating generator
:
115 MW
Rating tegangan
:
13,8 kV
Rating arus
:
6014,1 A
Frekuensi
:
50 Hz
Faktor daya
:
0,8
Phasa
:
3
38
Universitas Sumatera Utara
4.3
Kecepatan putar
:
3000 rpm
Tahanan rotor (RF) saat 75o C
:
0,1491 Ω
Tahanan stator (RA) saat 75o C / fasa
:
0,001226 Ω
Perhitungan Temperatur pada Belitan Stator
Berdasarkan besarnya nilai arus dan tegangan eksitasi yang diukur,
temperatur rata-rata pada belitan stator dapat dihitung menggunakan persamaan
berikut :
Rf
�+�
=
R0
� + t0
Rf
235 + �
=
R0
235 + t0
Rf
235 + t =R (235+t0)
0
1
235 + t = R (235+t0) x Rf
0
1
235 + t = �0 (235+t0) x
1
Vf
If
V
f
t = �R (235 + �0)� � − 235
0
If
Dimana :
t
: Temperatur pada belitan stator (oC)
R0 : Tahanan DC pada belitan stator saat t0 (Ω)
RF : Tahanan medan pada stator saat t (Ω)
VF : Tegangan eksitasi (Volt)
IF
: Arus eksitasi (Ampere)
39
Universitas Sumatera Utara
Beban 15%
Tabel 3. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 15%
Daya Aktif
(MW)
Faktor
Arus
Tegangan
Temperatur
Daya
Eksitasi
Eksitasi
Aktual Stator
(A)
(V)
(oC)
654,3
104,3
72
Daya Reaktif
(MVar)
20,3
23,1
0,85
Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai
R0 = 0,134 Ω pada saat t0 = 15ºC.
•
1
0
•
•
V
f
t = �R (235 + �0)� I � − 235
1
f
104,3
t =�0,134 (235 + 15)� 654,3 � − 235
t = 62,401 ºC
40
Universitas Sumatera Utara
Beban 25%
Tabel 4. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 25%
Daya Aktif
(MW)
Faktor
Arus
Tegangan
Temperatur
Daya
Eksitasi
Eksitasi
Aktual Stator
(A)
(V)
(oC)
648,8
103
74
Daya Reaktif
(MVar)
30
21,1
0,85
Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai
R0 = 0,134 Ω pada saat t0 = 15ºC.
•
•
•
1
Vf
t = �R (235 + �0)� I � − 235
0
1
f
103
t =�0,134 (235 + 15)� 648,8� − 235
t = 61,184 ºC
41
Universitas Sumatera Utara
Beban 35%
Tabel 5. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 35%
Daya Aktif
(MW)
Faktor
Arus
Tegangan
Temperatur
Daya
Eksitasi
Eksitasi
Aktual Stator
(A)
(V)
(oC)
661,3
105,6
68
Daya Reaktif
(MVar)
40
19,0
0,85
Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai
R0 = 0,134 Ω pada saat t0 = 15ºC
•
•
•
1
Vf
t = �R (235 + �0)� I � − 235
0
1
f
105,6
t =�0,134 (235 + 15)� 661,3 � − 235
t = 58,483 ºC
42
Universitas Sumatera Utara
Beban 45%
Tabel 6. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 45%
Daya Aktif
(MW)
Faktor
Arus
Tegangan
Temperatur
Daya
Eksitasi
Eksitasi
Aktual Stator
(A)
(V)
(oC)
589,8
91,5
68
Daya Reaktif
(MVar)
53,8
19,4
0,85
Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai
R0 = 0,134 Ω pada saat t0 = 15ºC.
•
•
•
1
Vf
t = �R (235 + �0)� I � − 235
0
1
f
91,5
t =�0,134 (235 + 15)� 589,8� − 235
t = 54,435 ºC
43
Universitas Sumatera Utara
Beban vs Temperatur
80
Temperatur Stator (°C)
75
70
65
60
55
50
45
40
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
Beban (%)
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Temperatur pada Stator
Generator
Dari grafik diatas dapat kita simpulkan bahwa setiap perubahan beban yang
dilayanai generator pada PLTU Labuhan Angin maka temperatur pada generator
tersebut juga berubah-ubah secara berkala. Pada pelayanan asumsi beban 15%
temperatur rata – rata pada stator generator 74,297 0C, pada pelayanan asumsi
beban 25% temperatur rata – rata pada stator generator 73,03 0C, pada pelayanan
asumsi beban 35% temperatur rata – rata 74,837 0C, pada pelayanan asumsi beban
45% temperature rata-rata 66,01280C.
44
Universitas Sumatera Utara
4.4 Perhitungan Efektivitas Pendingin stator Generator
Berdasarkan perhitungan tempertur pada stator generator, maka dapat ditentukan
efektivitas dari pendingin stator generator dalam setiap keadaan beban, seperti
berikut:
Beban 15%
Tabel 7. Data Temperatur Asumsi Beban 15%
Temperatur Aktual
Temperatur Perhitungan
ºC
ºC
72
62,401
No
1
Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 15%, yaitu
sebesar :
Efektivitas 1 = �
=
������������������
����������������
62,401
72
� x 100%
x 100%
= 86,67 %
45
Universitas Sumatera Utara
Beban 25%
Tabel 8. Data Temperatur Asumsi Beban 25%
Temperatur Aktual
Temperatur Perhitungan
ºC
ºC
74
61,184
No
1
Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 25%, yaitu
sebesar :
Efektivitas 2 = �
=
������������������
����������������
61,184
74
x 100%
� x 100%
= 82,68 %
Beban 35%
Tabel 9. Data Temperatur Asumsi Beban 35%
Temperatur Aktual
Temperatur Perhitungan
ºC
ºC
68
58,483
No
1
Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 35%, yaitu
sebesar :
Efektivitas 3 = �
=
������������������
����������������
58,483
68
x 100%
� x 100%
= 86 %
46
Universitas Sumatera Utara
Beban 45%
Tabel 10. Data Temperatur Asumsi Beban 45%
Temperatur Aktual
Temperatur Perhitungan
ºC
ºC
68
54,435
No
1
Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 45%, yaitu
sebesar :
Efektivitas 4 = �
=
������������������
����������������
54,435
68
x 100%
� x 100%
= 80,05 %
Sehingga diperoleh efektivitas rata-rata dari pendingin stator generator, yaitu :
Efektivitas =
Efektivitas =
Efektivitas =
����������� 1+����������� 2+����������� 3+����������� 4
4
86,67 % + 82,68 % + 86 % + 80,05 %
4
335,4 %
4
Efektivitas = 83,85%
47
Universitas Sumatera Utara
Beban vs Efektivitas
87
86,75
86,5
86,25
86
85,75
85,5
85,25
85
84,75
84,5
E f e k t i v i t a s (%)
84,25
84
83,75
83,5
83,25
83
82,75
82,5
82,25
82
81,75
81,5
81,25
81
80,75
80,5
80,25
80
15
25
35
45
B e b a n (%)
Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Efektivitas Pendingin
Stator Generator
48
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar grafik diatas dapat dijelaskan bahwa perubahan beban yang dilayani
generator sangat mempengaruhi juga pada perubahan nilai efektivitas pendinginan
generator untuk mengamankan kinerja generator dari temperature yang
meningkat. Pada beban 15% efektivitas sebesar 86,67%, pada beban 25%
efektivitas sebesar 82,68%, pada beban 35% efektivitas sebesar 86%, pada beban
45% efektivitas sebesar 80,05%. Pendinginan generator menggunakan udara tekan
adalah baik tetapi kurang konsisten.
49
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN & SARAN
5.1
KESIMPULAN
Dari penelitian ini, diperoleh kesimpulan sebagaiberikut :
1.
Perubahan beban yang dilayani generator akan mempengaruhi perubahan
temperature pada belitan di stator generator. Setelah analisa data
temperature pada stator generator diperoleh bahwa temperature tidak
konstan. Pada beban 15% temperature sebesar 62,401ºC, pada beban
25% temperature sebesar 61,184ºC, pada beban 35% temperature sebesar
58,483 ºC, pada beban 45% temperature sebesar 54,435ºC
2.
Perubahan beban yang dilayani generator juga akan mempengaruhi
perubahan efektivitas pendingin belitan di stator generator. Dari analisa
perhitungan nilai efektivitas pendingin kita peroleh bahwa tidak konstan.
Kita lihat data percobaan bahwa pada beban 15% efektivitas sebesar
86,67%, pada beban 25% efektivtas sebesar 82,68%, pada beban 35%
efektivitas sebesar 86%, pada beban 45% efektivitas sebesar 80,05%.
3.
Dari penelitian ini diperoleh bahwa kenaikan perubahan beban yang
dilayani sangat mempengaruhi perubahan temperature yang ada di
generator dan juga mempengaruhi perubahan nilai efektivitas pendingin
generator, namun dari grafik yang ada menunjukkan akan ketidak
stabilan perubahan nilai efektivitas pendingin terhadap perubahan
kapasitas pelayanan beban.
50
Universitas Sumatera Utara
4.
Dari analisa data percobaan diperoleh efektivitas rata-rata pendingin
generator menggunakan udara tekan sebesar 83,85%. Sehingga, dapat
disimpulkan bahwa Udara Tekan sebagai media pendingin generator
adalah baik dan layak untuk digunakans ebagai pendingin generator
untuk mengurangi panas pada generator tetapi bersifat tidak stabil
disamping itu udara tekan tidak lebih baik dari pada jenis media
pendingin lain seperti gas hydrogen yang lebih efektiv.
5.
Masalah PLTU Labuhan Angin sering terjadi dan tidak dapat menyuplai
daya bahkan hanya 60 MW, ternyata dikarenakan salah satu alasan.
Batubara yang digunakan sebagai bahan bakar tidak sesuai dengan
standard dan banyak tercampur dengan batuan lain.
5.2
SARAN
Dari penulisan tugas akhir ini adabe berapa saran yang diajukan penulis,
sebagai berikut :
1.
Sebaiknya peneliti selanjutnya dapat meneliti dua atau lebihjenis media
pendingin generator dan membandingkan efektivitasnya.
2.
Untuk pendinginan menggunakan udara tekan kurang efektive makas
ebaiknya pendinginan generator ada baiknya jika menggunakan media
yang lebih efektive dibanding udara tekan.
3.
Dengan pengoperasian PLTU Labuan Angin, diharapkan investor akan
lebih melirik kawasan Tapanuli, khususnya Sibolga-Tapteng untuk
membangun industri.
51
Universitas Sumatera Utara
4.
Untuk pengolahan uap diharapkan lebih teliti dan cermat terhadap bahan
bakar yang digunakan yaitu batubara serta pemasokannya untuk
menghindari kerusakan alat dan efisiensi kerja generator.
52
Universitas Sumatera Utara