potensi plta
TRANSCRIPT
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
1/15
MENGHITUNG POTENSI PLTA
1. TujuanMahasiswa mampu dan terampil merancang sebuah pembangkit listrik tenaga air skala
kecil, dari mulai penentuan saluran intake hingga penentuan trafo untuk disambungkan kebeban.
2. Dasar teoriMikrohidro adalah suatu sistem yang memanfaatkan air yang mengalir, atau
dialirkan sedemikian rupa, sehingga dapat menghasilkan energi listrik dalam skala kecil.
Komponen pada sistem mikrohidro, tidak jauh berbeda dengan sistem PLTA, yang antara
lain adalah:
1. Turbin
2. Altenator atau generator
3. Transmisi roda gigi
Sedangkan untuk mendapatkan hasil atau energi listrik yang optimal bisa ditambahkan
komponen lain seperti nosel ataupun accumulator untuk menyimpan energi listrik yang
dihasilkan.
Prinsip kerja sistem mikrohidro adalah:
Pertama, aliran air diarahkan ke turbin sedemikian rupa sehingga turbin dapat
berputar. Putaran dapat terjadi karena aliran air menabrak sudu-sudu turbin sehingga
energi mekanis dari air diubah untuk menggerakkan turbin. Seiring perputaran turbin
maka poros turbin pun ikut berputar. Putaran dari poros turbin tidak dapat secara
langsung digunakan untuk memutar alternator karena putaran poros harus disesuaikan
dengan spesifikasi alternator. Karena itulah diperlukan adanya transmisi roda gigi, tidak
lain untuk menyesuaikan putaran seperti apa yang diinginkan (sesuai dengan spesifikasi
alternator).
Komponen-komponen Besar dari sebuah Skema Mikro Hidro :
Diversion Weir dan Intake : (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake) Dam
pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai
(Intake pembuka) ke dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin) atau perangkap
pasir (Sand Trap).
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
2/15
Settling Basin (Bak Pengendap) : Bak pengendap digunakan untuk
memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat
penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.
Headrace (Saluran Pembawa) : Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi
bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
3/15
Headtank (Bak Penenang) atau Forebay : Fungsi dari bak penenang adalah
untuk mengatur perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, dan untuk
pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir, kayu-kayuan.
Penstock (Pipa Pesat/Penstock) Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang
lebih rendah ke sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.
Penstock
Turbine dan Generator Perputaran gagang dari roda dapat digunakan untuk
memutar sebuah alat mekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras minyak, mesin
bubut kayu dan sebagainya), atau untuk mengoperasikan sebuah generator listrik. Mesin-
mesin atau alat-alat, dimana diberi tenaga oleh skema hidro, disebut dengan Beban
(Load)
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
4/15
3. Perhitungan Perancangan3.1Data
1. HEAD GROSS Hg, (m) : 1752. DEBIT, Q (m3/s) : 4.003. PANJANG SALURAN PEMBAWA LP, (m) : 7004. PANJANG PENSTOCK, LD (m) : 2505. ELEVASI POWER HOUSE, (m) : + 2406. TEMPERATUR AIR RATA-RATA (C) : 237. SUDUT PENSTOCK () :
a.
5b. 8c. 11d. 12e. 5f. 16g. 8h. 5
8. PANJANG TRANSMISI (KM) : 5.003.2Perhitungan
a. Ukuran IntakeKonstruksi bangunan intake untuk mengambil air langsung dari sungai dapat berupa
bendungan (intake dam) yang melintang sepanjang lebar sungai atau langsung membagi
aliran air sungai tanpa dilengkapi bangunan bendungan. Lokasi intake harus dipilih
secara cermat untuk menghindarkan masalah di kemudian hari.
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
5/15
Q = 4 m3/s
V = 2 m/s (asumsi
a = 3 mA = 2 m2 t = 1m
b = 1 m
b. Ukuran Saluran PembawaSaluran pembawa menyalurkan air dari intake sampai ke bak penenang, atau tempatmulainya pipa pesat . Saluran pembawa dapat berupa saluran terbuka, saluran tertutup
atau terowongan. Apabila saluran air tersebut harus memotong sungai, lembah, dansemacamnya, maka dibuatlah bangunan penyalur air atau sifon ,sesuai dengan keadaan
setempat.
Luas tampang aliran dihitung berdasrkan persamaan kontinuitas
A =
=
A = 2 m2
Luas tamping aliran
A = x Y2
Y =
Y =
Y = 1,07 m
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
6/15
Luas trapezium
A = ( B + m.Y ) Y
B =
- m.Y
B =
( 0,5 x 1,07 )
B = 1,33 m
Keliling basah ( P )
P = x YP = x 1,07P = 3,70 m
Jarak hidrolik
R =
x Y
R =
x 1,07
R= 0,535 m
Lebar Puncak
R =
x
x Y
R =
x x 1,07
R= 2,471 m
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
7/15
c. Kemiringan Saluran PembawaUntuk menghitung kemiringan saluran pembawa menggunakan jenis bahan ubin keramik
karena dengan ubin keramik yang bersifat lebih licin, akan mngurangi tingkat turbulensiair sehingga kecepatan air dipermukaan dan dibawah dasar air tidak akan berbeda jauh.
Dik :
Bahan yang digunakan terbuat dari bahan ubin keramik dengan n = 0,014 (mekanika
fluida : 232)
K = 1
n = 0,014/sA = 2m
2
Q = 4 /s
Rn=
=
So= 1,78 x 10-3
= Tan-1
(1,78 x 10-3
) = 0.101o
(kemiringan saluran pembawa)
d. Ukuran Bak PenenangKecepatan bak penenang di asumsikan sebesar 0.15 m/s, maka:
e. Ukuran Penstock
y D1 (diameter dalam) (hidropower engineering, warnick :127)
Q = V x A
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
8/15
4 = V x 2
V=
= 2,964 m/s
y Tebal =
(hidropower engineering, warnick :127)
= 0,071 inchi = 0,0279 m
Maka D0 (Diameter Luar) = D1 + Tebal = 1,311 + 0,0279 = 1,338 m
f. Head NettoT = 22C = 71,6F --> = 2,075 (slugs/Ft
3)
= 0,02935 (lbs/Ft2)
v = 2 m/s = 6,5618 Ft/s
Re =
=
= 1992,09Bahan pipa terbuat dari galvanis, maka E = 0,15
Maka, Re = 1992,09
F = 0,071 (Pada diagram moody (mekanika fluida))
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
9/15
y Mayor Losses =
=
y Minor Losses :Untuk mencari nilai k atau loss coeffisient diperoleh dari grafik Head loss
coefficient for pipe bends (sumber : Engginering Monogram No. 3, US. Bureau of
reclamation)
5 k = konstanta = 0,01 0,01 x
8 k = 0,019 0,019 x
11 k = 0,02 0,02 x
12 k = 0,021 0,021 x
16 k = 0,03 0,03 x
Maka Minor Losses = 3 () + 2 () + + +
= 0,06216
Head netto = Head Gross (Mayor Losses + Minor Losses)
= 175 (14,02 + 0,06216) = 160,917
g. Jenis turbin
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
10/15
Q= 4 m3/s Jenis turbin francis (di lihat dari grafik)
Head netto = 160,917
h. Jumlah TurbinJumlah turbin yang digunakan berjunlah 1 turbin yautu turbib francis
i. Ukuran TurbinUkuran turbin, asumsi = 0.8 (perhitungan : warnick hal 114)
ns =
n1
=
hd(head Netto) = 160,917 ns = 140 (ns diasumsikan terlebih dahulu dengan melihat dari
grafik 4.3 hal.50 buku warnick, dipengaruhi oleh head netto dan debit.)
n1=
=1130,06 rpm
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
11/15
dengan menggunakan persamaan kecepatan sinkron
n =
np (jumlah kutub) =
=
=5,30 5 kutub
nilai ns yang sebenarnya n =
n=
= 1200 rpm
maka ns =
= 148,66 rpm
=diameter= = = 0,60 meter
j. Ukuran Draft Tube
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
12/15
GAMBAR DRAFT TUBE TURBIN FRANCIS
Kecepatan yang masuk draft tube
V3 = 8,74 +
V3 = 8,74 + = 10,40 m/s
y = 1,54 + N = ( 1,54 +
) x 0.60
N = 1,74 m
y = 1,37 0,00056 NsP = ( 1,37 ( 0,00056 x 148,66 )) x 0,6
P = 0,772 m
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
13/15
y = 1,6 R = ( 1,6 +
) x 0.60
R= 0,959 m
y = 1,50 0,00019 NsT = ( 1,50 ( 0,00019 x 148,66 )) x 0,6
T = 0,916 m
y
= ( 1,10 +
)
V = ( 1,10 +) x 0.6
V = 0,87 m
y = ( 0.83 + )O = ( 0.83 +
) x 0,6O = 1,06 m
y = ( 0,58 + )Q = ( 0,58 +
) x 0.60
Q = 0,439 m
y = )S = (
) x 0.60
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
14/15
S = 3,20 m
y = 0,91 0,0007 NsU = ( 0,91 ( 0,0007 x 148,66 )) x 0,6U = 0,48 m
y = ( 2,63 + )W = (2,63 +
) x 0.60
W = 1,71 m
k. Rating GeneratorKarena daya yang dihasilkan lebih besar dari 30Kw, maka generator yang digunakan
adalah generator sinkron 3 fasa
(sumber : pedoman studi kelayakan mekanikal electrical. Tabel 6. Pemilihan generator
berdasarkan daya)
Rating generator (sumber : pedoman studi kelayakan mekanikal electrical , Tabel 7 .
Generator rating factor)
y Untuk generator sinkronGenerator KVA =
jika T ambient = 25
o
=
= 5858.38 KVA
-
8/3/2019 POTENSI PLTA
15/15
Untuk safety factor
= 30 % x 5858.38 = 1757.514 KVA
Jadi rating Generator = 5858.38 + 1757.514
= 7615.894 KVA
P = V . I . . cos ket : asumsi cos = 0.85 dan V = 380
7615.894 = 380 . I . . 0.85I = 13.61 Ampere
l. Jenis TransmisiSistem transmisi daya langsung, daya dari poros turbin rotor langsung ditransmisikan keporos generator yang bersatu dengan sebuah kopling Konstruksi sistem transmisi inimenjadi lebih kompak mudah untuk melakukan perawatan
m. Rating TransformatorKarena daya keluaran yang dihasilkan generator adalah 7615,894 kVA maka kapasitas
trafo yang digunakan adalah trafo dengan kapasitas 8000 kVA.
n. Gambar Single Line Diagram