peper

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan

hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan paper yang berjudul

“Pembangkit Listrik Tenaga Uap”. Peper ini disusun untuk memenuhi salah satu

tugas mata kuliah Teknik Tenaga Listrik di Jurusan Teknik Mesin Universitas

Sultan Ageng Tirtayasa.

Penyusun menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan pada paper

ini. Saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penyusun harapkan untuk

perbaikan di masa yang akan datang.

Dalam dan penyusunan paper ini, kami banyak sekali mendapatkan

bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Untuk

itu penyusun mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr.

Alimuddin, S.T., MM., MT. sebagai dosen Teknik Tenaga Listrik dan teman-

teman jurusan T.Mesin untirta angkatan ’09.

Penulis sangat menyadari bahwa paper ini masih banyak kekurangannya

dan jauh dari sempurna, karena keterbatasan pengetahuan, penalaran dan

wawasan. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya

membangun bagi penulis di masa yang akan datang.

Akhirnya penulis berharap semoga penyusunan paper ini dapat

memberikan manfaat dan berguna bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa

Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. Dan tidak lupa juga penulis

mohon maaf yang sebesar-besarnya bila di dalam penyusunan peper ini masih

banyak terdapat kekurangan dan kesalahan

Cilegon, Maret 2012

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

Listrik adalah bentuk energi sekunder yang paling praktis penggunaanya

oleh manusia, dimana listrik dihasilkan dari proses konversi energi sumber primer

seperti batubara, minyak bumi, gas, panas bumi, potensial air dan energi angin.

Energi listrik di masa kini merupakan sesuatu yang sangat dibutuhkan bagi

kehidupan masyarakat banyak dan ketersedianya dalam jumlah yang cukup,

menjadi syarat bagi suatu masyarakat yang memiliki taraf kehidupan yang baik

dalam perkembangan industri yang maju. Sistem tenaga listrik yang andal dan

energi listrik dengan kualitas yang baik atau memenuhi standar, mempunyai

kontribusi yang sangat penting bagi kehidupan masyarakat modern karena

peranannya yang dominan dibidang industri, telekomunikasi, teknologi informasi,

pertambangan, transportasi umum, dan lain-lain yang semuanya itu dapat

beroperasi karena tersedianya energi listrik. Perusahaan yang bergerak diberbagai

bidang sebagaimana disebutkan diatas, akan mengalami kerugian cukup besar jika

terjadi pemadaman listrik yang tiba-tiba atau tegangan listrik yang tidak stabil,

dimana aktifitasnya akan terhenti atau produk yang dihasilkannya menjadi rusak

atau cacat.

Tenaga listrik biasanya diproduksi di pusat pembangkit listrik dengan

bahan bakar bermacam-macam diantaranya dari fosil (minyak, gas bumi,

batubara), hydro, diesel, nuklir dan lain-lain. Namun saat ini pembangkitan tenaga

listrik dapat juga dilakukan oleh perusahan-perusahan yang membutuhkan tenaga

listrik yang besar dan guna menjaga kualitas produksinya apabila terjadi

pemadaman pada PLN sehingga perusahaan tersebut mempunyai energi cadangan

sendiri sehingga proses produksinya dapat terus berjalan.

Di dalam suatu proses produksi otomatisasi sangat diperlukan, selain

untuk mempermudah pekerjaan yang dilakukan, hal ini pun dapat meningkatkan

produksi yang di hasilkan suatu industri dan juga dapat mengefisienkan waktu

yang ada.

Perencanaan, pengelolaan pembangkitan, penyaluran dan pendistribusian

energi listrik dituntut untuk memenuhi tuntutan konsumen terhadap peningkatan

kuantitas dan kualitas energi yang dihasilkan. Peningkatan kualitas energi listrik

juga sangat berpengaruh dalam meningkatkan efisiensi dan keandalan sistem, hal

ini dimaksudkan untuk menjaga peralatan-peralatan sistem yang sensitif terhadap

gangguan. Permasalahan besar dalam sektor energi listrik tersebut menuntut

adanya deregulasi sehingga diperoleh solusi yang menguntungkan semua pihak.

Beberapa kendala yang dihadapi untuk memenuhi tuntutan tersebut adalah

keterbatasan sumber-sumber energi, mahalnya biaya investasi, pemeliharaan dan

operasi sistem energi listrik. Lebih-lebih dimasa mendatang ada kecenderungan

sistem pembangkitan dilakukan secara terdistribusi (distributed

generation) sehingga akan memungkinkan munculnya pelaku-pelaku bisnis baru

khususnya didaerah-daerah.

Secara blok diagram sistem tenaga listrik dapat digambarkan seperti bagan

berikut ini.

Dalam sistem tenaga listrik dimulai dari bagian pembangkitan kemudian

disalurkan melalui sistem jaringan transmisi kepada gardu induk dan dari gardu

induk ini disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran distribusi.

Ada pula pelanggan yang mendapat pelayanan langsung dari saluran transmisi

biasanya pelanggan ini membutuhkan tegangan yang besar dan daya yang besar

pula.

BAB II

SISTEM TENAGA LISTRIK

2.1 Pembangkit Listrik

Pembangkit listrik adalah bagian dari alat industri yang dipakai untuk

memproduksi dan membangkitkan tenaga listrik dari berbagai sumber tenaga.

Bagian utama dari pembangkit listrik ini adalah generator, yakni mesin berputar

yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik dengan menggunakan

prinsip medan magnet dan penghantar listrik. Mesin generator ini diaktifkan

dengan menggunakan berbagai sumber energi yang sangat bemanfaat dalam suatu

pembangkit listrik.

Jenis-jenis pembangkit listrik sebagai berikut :

a) PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)

Air Air adalah sumber daya alam yang merupakan energi primer potensial

untuk Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA), dengan jumlah cukup besar di

Indonesia. Potensi tenaga air tersebut tersebar di seluruh Indonesia.

Dengan pemanfaatan air sebagai energi primer, terjadi penghematan

penggunaan bahan bakar minyak. Selain itu, PLTA juga memiliki

keuntungan bagi pengembangan pariwisata, perikanan dan pertanian.Pada

dasarnya, energi listrik yang dihasilkan dari air, sangat tergantung pada

volume aliran dan tingginya air yang dijatuhkan. Sumber air potensial

didapat dari hasil pembelokkan arah arus air sungai di daerah pegunungan

tinggi oleh sebuah bendungan/waduk yang memotong arah aliran sungai

dan mengubah arah arus menuju PLTA. Dari cara membendung air, PLTA

terbagi atas 2 jenis, yaitu: PLTA Run-O ff River (Memotong Aliran

Sungai) dan PLTA Kolam Tando.Ilustrasi siklus perubahan wujud energi

pada PLTA:Kedua PLTA tersebut memiliki kesamaan, yaitu membendung

aliran air sungai dan mengubah arahnya ke PLTA. Bedanya, pada PLTA

Kolam Tando sebelum aliran air sampai ke PLTA, debit air ditampung

dalam suatu kolam yang biasa disebut kolam tando. Sedangkan pada

PLTA Run-Off River tidak. Kolam Tando ini berguna menjadi sumber

cadangan air, ketika debit air sungai menurun akibat musim kemarau yang

panjang.Memang dari segi biaya pembangunan, PLTA Run-Off River

akan menelan biaya yang lebih rendah daripada PLTA Kolam Tando

karena PLTA Kolam Tando memerlukan waduk yang besar dan daerah

genangan yang luas. Tetapi jika terdapat sungai yang keluar dari sebuah

danau, danau ini dapat dipergunakan sebagai kolam tando alami, seperti

pada PLTA Asahan di Danau Toba, Sumatra Utara.Air yang terbendung

dalam waduk akan dialirkan melalui saluran/terowongan tertutup/pipa

pesat sampai ke turbin, dengan melalui katup pengaman di Intake dan

katup pengatur turbin sebelum turbin. Pada saluran pipa pesat terdapat

tabung peredam (surge tank), yang berfungsi sebagai pengaman tekanan

yang tiba-tiba naik, saat katup pengatur ditutup.Air mengenai sudu-sudu

turbin yang merubah energi potensial air menjadi energi gerak/mekanik

yang memutar roda turbin, yang pada gilirannya generator akan merubah

energi gerak/mekanik tersebut menjadi energi listrik. Katup pengatur

turbin akan mengatur banyaknya air yang akan dialirkan ke sudu-sudu

turbin sesuai kebutuhan energi listrik yang akan dibangkitkan pada putaran

turbin yang tertentu. Putaran turbin yang terlalu cepat dapat menimbulkan

kerusakan pada turbin dan generator, dimana hal ini dapat terjadi pada saat

beban listrik tiba-tiba lepas/ hilang. Untuk mengatasi putaran yang

berlebihan maka katup pengatur turbin harus segera ditutup. Katup

pengatur turbin yang tiba-tiba menutup akan mengakibatkan terjadinya

goncangan tekanan arus balik air ke pipa pesat, dimana goncangan ini

diredam dalam tabung peredam.

Gambar 2 Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

b) PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas)

Gas Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar pada pusat listrik tenaga gas

(PLTG) akan menggerakkan turbin dan kemudian generator, yang akan

mengubahnya menjadi energi listrik. Sama halnya dengan PLTU, bahan

bakar PLTG bisa berwujud cair (BBM) maupun gas (gas alam).

Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan

prosesnya.Prinsip kerja PLTG adalah sebagai berikut, mulamula udara

dimasukkan dalam kompresor dengan melalui air filter/penyaring udara

agar partikel debu tidak ikut masuk dalam kompresor tersebut. Pada

kompresor tekanan udara dinaikkan lalu dialirkan ke ruang bakar untuk

dibakar bersama bahan bakar. Di sini, penggunaan bahan bakar

menentukan apakah bisa langsung dibakar dengan udara atau tidak. Jika

menggunakan BBG, gas bisa langsung dicampur dengan udara untuk

dibakar. Tapi jika menggunakan BBM, harus dilakukan proses pengabutan

dahulu pada burner baru dicampur udara dan dibakar. Pembakaran bahan

bakar dan udara ini akan menghasilkan gas bersuhu dan bertekanan tinggi

yang berenergi (enthalpy). Gas ini lalu disemprotkan ke turbin, hingga

enthalpy gas diubah oleh turbin menjadi energi gerak yang memutar

generator untuk menghasilkan listrik. Setelah melalui turbin sisa gas panas

tersebut dibuang melalui cerobong/stack. Karena gas yang disemprotkan

ke turbin bersuhu tinggi, maka pada saat yang sama dilakukan

pendinginan turbin dengan udara pendingin dari lubang pada turbin. Untuk

mencegah korosi turbin akibat gas bersuhu tinggi ini, maka bahan bakar

yang digunakan tidak boleh mengandung logam Potasium Vanadium dan

Sodium Yang Melampaui 1 Part Per Mill.

\

Gambar 3 Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

c) PLTP (Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi)

Panas Bumi Panas bumi merupakan sumber tenaga listrik untuk

pembangkit Pusat Listrik Tenaga Panas (PLTP). Sesungguhnya, prinsip

kerja PLTP sama saja dengan PLTU. Hanya saja uap yang digunakan

adalah uap panas bumi yang berasal langsung dari perut bumi. Karena itu,

PLTP biasanya dibangun di daerah pegunungan dekat gunung berapi.

Biaya operasional PLTP juga lebih murah daripada PLTU, karena tidak

perlu membeli bahan bakar, namun memerlukan biaya investasi yang

besar terutama untuk biaya eksplorasi dan pengeboran perut bumi.Ilustrasi

siklus perubahan energi pada PLTP :Uap panas bumi didapatkan dari suatu

kantong uap di perut bumi. Tepatnya di atas lapisan batuan yang keras di

atas magma danmendapat air dari lapisan humus di bawah hutan penahan

air hujan. Pengeboran dilakukan di atas permukaan bumi menuju kantong

uap tersebut, hingga uap dalam kantong akan menyembur keluar.

Semburan uap dialirkan ke turbin uap penggerak generator. Setelah

menggerakkan turbin, uap akan diembunkan dalam kondensor menjadi air

dan disuntikkan kembali ke dalam perut bumi menuju kantong uap.

Jumlah kandungan uap dalam kantong uap ini terbatas, karenanya daya

PLTP yang sudah maupun yang akan dibangun harus disesuaikan dengan

perkiraan jumlah kandungan tersebut. Melihat siklus dari PLTP ini maka

PLTP termasuk pada pusat pembangkit yang menggunakan energy

Gambar 4 Pembangkit Tenaga Listrik Tenaga Panas bumi (PLTP)

d) PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel)

Diesel Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) berbahan bakar BBM (solar),

biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah

beban kecil, terutama untuk daerah baru yang terpencil atau untuk listrik

pedesaan. Di dalam perkembangannya PLTD dapat juga menggunakan

bahan bakar gas (BBG).Mesin diesel ini menggunakan ruang bakar

dimana ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang

kemudian pada poros engkol dirubah menjadi energi putar. Energi putar

ini digunakan untuk memutar generator yang merubahnya menjadi energi

listrik. Untuk meningkatkan efisiensi udara yang dicampur dengan bahan

bakar dinaikkan tekanan dan temperaturnya dahulu pada turbo charger.

turbo charger ini digerakkan oleh gas buang hasil pembakaran dari ruang

bakar. Mesin diesel terdiri dari 2 macam mesin, yaitu mesin diesel 2

langkah dan 4 langkah. Perbedaannya terletak pada langkah penghasil

tenaga dalam putaran toraknya. Pada mesin 2 langkah, tenaga akan

dihasilkan pada tiap 2 langkah atau 1 kali putaran. Sedang pada mesin 4

langkah, tenaga akan dihasilkan pada tiap 4 langkah atau 2 putaran.

Seharusnya mesin 2 langkah dapat menghasilkan daya 2 kali lebih besar

dari mesin 4 langkah, namun karena proses pembilasan ruang bakar

silindernya tidak sesempurna mesin 4 langkah, tenaga yang dihasilkan

hanya sampai 1,8 kalinya saja. Ilustrasi siklus perubahan energi pada

PLTD :Selain kedua jenis mesin di atas, mesin diesel yang digunakan di

PLTD ada yang berputaran tinggi (high speed) dengan bentuk yang lebih

kompak atau berputaran rendah (low speed) dengan bentuk yang lebih

besar.

Gambar 5 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

e) PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap)

Uap Uap yang terjadi dari hasil pemanasan boiler/ketel uap pada Pusat

Listrik Tenaga Uap (PLTU) digunakan untuk memutar turbin yang

kemudian oleh generator diubah menjadi energi listrik. Energi primer yang

digunakan oleh PLTU adalah bahan bakar yang dapat berwujud padat, cair

maupun gas. Batubara adalah wujud padat bahan bakar dan minyak

merupakan wujud cairnya. Terkadang dalam satu PLTU dapat digunakan

beberapa macam bahan bakar.PLTU menggunakan siklus uap dan air

dalam pembangkitannya. Mula-mula air dipompakan ke dalam pipa air

yang mengelilingi ruang bakar ketel. Lalu bahan bakar dan udara yang

sudah tercampur disemprotkan ke dalam ruang bakar dan dinyalakan,

sehingga terjadi pembakaran yang mengubah bahan bakar menjadi nergy

panas/ kalor. Udara untuk pembakaran yang dihasilkan kipas tekan/force

draf fan akan dipanasi dahulu oleh pemanas udara/heater. Setelah itu,

nergy panas akan dialirkan ke dalam air di pipa melalui proses radiasi,

konduksi dan konveksi, sehingga air berubah menjadi uap bertekanan

tinggi. Drum ketel akan berisi air di bagian bawah dan uap di bagian

atasnya. Gas sisa setelah dialirkan ke air masih memiliki cukup banyak

Energy panas, tidak dibuang begitu saja melalui cerobong, tetapi akan

digunakan kembali untuk memanasi Pemanas Lanjut (Super Heater),

Pemanas Ulang (Reheater), Economizer dan Pemanas Udara.Dari drum

ketel, uap akan dialirkan menuju turbin uap. Pada PLTU besar (di atas 150

MW), turbin yang digunakan ada 3 jenis yaitu turbin tekanan tinggi,

menengah dan rendah. Sebelum ke turbin uap tekanan tinggi, uap dari

ketel akan dialirkan menuju Pemanas Lanjut, hingga uap akan mengalami

kenaikan suhu dan menjadi kering.

Setelah keluar dari turbin tekanan tinggi, uap akan masuk ke dalam

Pemanas Ulang yang akan menaikkan suhu uap sekali lagi dengan proses

yang sama seperti di Pemanas Lanjut. Selanjutnya uap baru akan dialirkan

ke dalam turbin tekanan menengah dan langsung dialirkan kembali ke

turbin tekanan rendah. Energi gerak yang dihasilkan turbin tekanan tinggi,

menengah dan rendah inilah yang akan diubah wujudnya dalam generator

menjadi Energy listrik.Dari turbin tekanan rendah uap dialirkan ke

kondensor untuk diembunkan menjadi air kembali. Pada kondensor

diperlukan air pendingin dalam jumlah besar. Inilah yang menyebabkan

banyak PLTU dibangun di daerah pantai atau sungai. Jika jumlah air

pendingin tidak mencukupi, maka dapat digunakan cooling tower yang

mempunyai siklus tertutup. Air dari kondensor dipompa ke tangki

air/deareator untuk mendapat tambahan air akibat kebocoran dan juga

diolah agar memenuhi mutu air ketel berkandungan NaCl, Cl,O2 dan

derajat keasaman (pH). Setelah itu, air akan melalui Economizer untuk

kembali dipanaskan dari Energy gas sisa dan dipompakan kembali ke

dalam ketel.

Gambar 6 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Siklus Rankine atau siklus tenaga uap merupakan siklus teoritis paling

sederhana yang mempergunakan uap sebagai medium kerja sebagaimana

dipergunakan pada sebuah pusat listrik tenaga uap. Gambar 7a memperlihatkan

skema dari pusat listrik tenaga uap (PLTU) yang terdiri dari komponen-komponen

terpenting yaitu boiler, turbin uap, kondensor, dan generator. Jumlah energy

masuk sebagai bahan bakar melalui boiler adalah Em sedangkan energy efektif

yang tersedia pada poros turbin adalah energy kerja Ek. Energi yang terbuang

melalui kondensor adalah sebesar Eb dengan menganggap semua kerugian lainnya

termasuk Eb maka dapat dikatakan :

Em = Ek + Eb

sedangkan untuk efisiensi kerja dapat ditulis :

= Ek

Em , Ek = Em – Eb

Dalam gambar 7b, yang merupakan suatu diagram suhu entrophi bagi

konstelasi menurut gambar 7a, luas 1-2-3-4 merupakan energy keluaran Ek,

sedangkan luas a-b-3-4 merupakan energy terbuang Eb. Luas wilayah a-b-2-1

mewakili jumlah energy masukan Em. Meningkatkan daya guna siklus ini dapat

dilakukan dengan menurunkan tekanan kondensor. Secara ideal tekanan

kondensor yang terendah dapat dicapai adalah tekanan jenuh sesuai dengan suhu

terendah dari air pendingin atau udara yang dipakai sebagai penerima. Dalam

diagram suhu-entropi hal ini berarti menurunkan garis suhu 4-3. Hal ini dapat

dilakukan dengan mempergunakan air pendingin pada kondensor yang

mempunyai suhu paling rendah. Tetapi hal ini sangat terbatas, karena air

pendingin pada kondensor yang mempunyai suhu yang paling rendah. Tetapi hal

ini sangat terbatas, karena air pendingin yang dapat dipakai hanyalah apa yang

tersedia, yaitu air laut, air sungai, atau air danau yang ada.

(a) (b)

Gambar 7 Siklus tenaga uap : (a) Skema Pusat Listrik Tenaga Uap ; (b) Siklus Rankine

Komponen-komponen PLTU sebagai berikut :

a) Boiler

Gambar 8 Skema Boiler

Keterangan :

1. Cerobong

2. Trommol

3. Economizer 1

4. Economizer 2

5. Econimizer 3

6. Superheater 2

7. Superheater 3

8. Superheater 1

9. Burner

10. Luvo

11. Forced Draft Fan

i. Luvo (Luft Vorwarmer)

Luvo berfungsi sebagai tempat pemanas udara yang akan digunakan untuk

pembakaran. Satu unit boiler memiliki dua buah luvo yang keduanya dioperasikan

bersama. Luvo mendapatkan suplai udara dari luar yang dihisap oleh blower

(forced draft fan), kemudian udara tersebut melewati penyaring debu agar udara

yang dihasilkan baik untuk proses pembakaran. Tujuan adanya dua buah luvo

adalah untuk memenuhi kebutuhan udara pembakaran.

ii. Economizer

Economizer berfungsi untuk memanaskan air sebelum masuk ke trommol.

Pada boiler terdapat tiga buah economizer yaitu economizer 1, economizer 2 dan

economizer 3. Economizer-economizer tersebut berupa pipa-pipa bersirip (pipa-

pipa yang berisi fluida cair yang akan dipanaskan) dan mendapatkan panas dari

gas asap sisa dari superheater, sebelum gas tersebut keluar melewati cerobong

asap. Aliran fluida dari economizer 1 dan 2 berlawanan arah dengan arah aliran

gas asap sedangkan pada economizer 3 dibuat searah dengan aliran gas asap. Suhu

air yang masuk economizer 1 adalah ±145°C dan yang keluar dari economizer 3

bersuhu maksimal 300°C. Untuk menghindari terjadinya kafitasi yaitu dengan

mempertahankan suhu fluida dari economizer 3 tidak lebih dari 300°C, maka jika

suhu air lebih dari 300°C akan menimbulkan penguapan di dalam pipa sehingga

bagian uap di dalam economizer dapat mengakibatkan rongga uap (penguapan

berlebih), konduktivitas lebih rendah dari air. Hal ini dapat mengakibatkan panas

lebih (over heating) sehingga dapat menimbulkan ledakan.

iii. Trommol

Trommol berfungsi untuk :

1. Memisahkan uap dan air

2. Mengatur sirkulasi uap dan air pada boiler secara alami

3. Memperbaiki kualitas air yang bersirkulasi

Air dan uap yang masuk ke trommol berasal dari economizer dan feed water

tank (FWT). Trommol dilengkapi dengan alat pengontrol ketinggian permukaan

air dan valve pengamanan terhadap tekanan lebih. Prinsip pemisahan uap dengan

air terjadi secara alamiah. Air memiliki berat jenis lebih besar dari uap, sehingga

akan mengalir turun ke bawah lewat saluran bawah trommol. Uap memiliki berat

jenis lebih kecil dari air, sehingga akan naik melalui saluran atas trommol.

Gambar 9 Trommol

iv. Superheater

Superheater berfungsi sebagai pemanas uap lanjut agar didapat uap yang

bersuhu tinggi (uap kering). Pipa-pipa superheater memiliki diameter,

superheater 1= 38mm, superheater 2 dan superheater 3= 33.7mm. Untuk

mendapatkan uap kering pipa-pipa superheater mendapat panas dari gas asap

hasil pembakaran. Superheater 1 berada paling bawah, superheater 2 berada

paling atas dan superheater 3 berada ditengah. Jadi berturut-turut yang mendapat

panas paling besar adalah superheater 1, 3 dan 2.

Arah aliran uap masuk superheater 1 berlawanan arah dangan gas asap,

kemudian uap keluar dari superheater 1 masuk ke superheater 2 paling atas yang

juga arahnya berlawanan dengan arah gas asap hasil pembakaran. Tujuan dari

pengarahan aliran uap yang berlawanan dengan arah aliran gas asap pada

superheater 1 dan 2 adalah agar superheater tersebut selalu mendapatkan panas

yang baru dari gas asap. Setelah melalui superheater 2, uap masuk ke superheater

3. Arah aliran uap di superheater 3 searah dengan aliran gas asap. Uap kering

yang dihasilkan superheater 3 selanjutnya dialirkan ke turbin. Temperatur dan

tekanan yang diijinkan masuk ke turbin adalah 480°C dan 72 bar. Jika temperatur

uap kering melebihi batas kritis, maka temperatur uap kering akan diturunkan

dengan cara menyemprotkan air ke dalam pipa superheater, yang diambil dari

feed water tank pada temperatur 170°C. Penyemprotan air hanya dilakukan pada

pipa superheater 2 dan 3.

Batas-batas temperatur kritis yang diijinkan :

1) Temperatur sesudah superheater 1 = 385°C

2) Temperatur sesudah superheater 2 = 480°C

3) Temperatur sesudah superheater 3 = 505°C

v. Burner

Burner berfungsi untuk pembakaran. Dalam satu boiler terdiri dari 8 burner.

Proses pembakaran yang terjadi adalah proses pembakaran kimia fisika dimana

energi kimia yang terdapat dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas

disertai nyala api yang bertemperatur tinggi.Udara bebas dari luar dipanaskan di

dalam luvo, kemudian digunakan sebagai udara pembakaran. Selanjutnya udara

pembakaran akan dicampur dengan bahan bakar dan terjadilah reaksi pembakaran.

Baik buruknya proses pembakaran bergantung pada udara pembakaran, komposisi

bahan bakar, konstruksi ruang bakar, pengaturan burner dan firing rate. Dalam

pembakaran dibutuhkan udara lebih agar dapat menghindari kerugian bahan

bakar, terjadinya jelaga, dan gas beracun CO (Karbon Monoksida).

vi. Cerobong (Stack atau Chimney)

Cerobong adalah bagian boiler yang berfungsi untuk mengeluarkan gas

buang setelah dimanfaatkan energinya pada boiler. Cerobong dibuat dengan tinggi

tertentu yang menjamin agar polusi gas buang tidak mempengaruhi lingkungan

kerja dan lingkungan kehidupan sekitar hingga batas-batas yang disyaratkan.

Cerobong dilengkapi dengan berbagai alat ukur monitoring dan kontrol seperti :

temperatur, kandungan CO, kandungan CO2 dan kandungan O2.

b) Turbin

Turbin berfungsi untuk mengubah tenaga uap yang dihasilkan boiler,

menjadi tenaga mekanis dengan cara memutar sudu-sudu turbin dalam. Turbin

yang digunakan di PLTU ini merupakan turbin uap berjenis kondensasi berumah

ganda yang terdiri dari bagian bertekanan tinggi dan bagian bertekanan rendah

yang bersayap 2, dengan 2 buah condenser dan 3 buah pengambilan uap

(extraction), satu pada turbin tekanan tinggi dan dua pada turbin tekanan rendah.

Uap yang diambil dari turbin digunakan untuk memanaskan air hasil kondensasi

yang akan masuk ke FWT.

c) Generator

Generator yang digunakan di PT Krakatau Daya Listrik adalah generator

sinkon dengan penguatan statis. Generator sinkron bekerja berdasarkan prinsip

induksi elektromagnetik. Rotor diputar oleh penggerak mula (prime mover),

sehingga kutub-kutub yang ada pada rotor ikut berputar. Setelah mencapai

kecepatan sinkron yaitu 3000 rpm, kumparan kutub diberi arus searah sehingga

pada permukaan kutub akan timbul medan magnet putar dengan kecepatan sama

dengan putaran rotor. Medan magnet putar menginduksi kumparan stator sehingga

pada kumparan stator timbul tegangan. PT Krakatau Daya Listrik memiliki lima

buah generator, masing-masing menghasilkan energi listrik sebesar 80 MW

dengan tegangan 10,5 kV dan arus stator 5,5 kA.

2.2 Transmisi Daya Listrik

Transmisi daya listrik Merupakan proses penyaluaran tenaga listrik dari

tempat pembangkit tenaga listrik (Power Plant) hingga Saluran distribusi listrik

(substation distribution) sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumen

pengguna listrik.

Gambar 10 Transmisi lines

Menurut jenis arusnya dikenal sistem arus bolak-balik (AC=Alternating

Current) dan sistem arus searah (DC=Direct Current). Didalam arus AC, penaikan

dan penurunan tegangan mudah dilakukan, yaitu dengan menggunakan

transformator. Itulah sebabnya maka saluran transmisi di dunia sebagian besar

adalah AC. Di dalam sistem AC, ada sistem satu fasa dan sistem tiga fasa. Sistem

tiga fasa mempunyai kelebihan dibandingkan sistem satu fasa karena,

1. daya yang disalurkan lebih besar.

2. nilai sesaatnya ( instantineous value) konstan, dan

3. mempunyai medan magnet putar.

Berhubung dengan keuntungan keuntungannya, hampir seluruh

penyaluran tegangan listrik di dunia dewasa ini dilakukan dengan arus bolak-

balik. Namun sejak beberapa tahun terakhir ini penyaluran arus searah mulai

dikembangkan di beberapa bagian dunia. Penyaluran DC mempunyai keuntungan

karena, misalnya, isolasinya yang lebih sederhana, daya guna (efficiency) yang

lebih tinggi (karena faktor dayanya 1) serta tidak adanya masalah stabilitas,

sehingga memungkinkan penyaluran jarak jauh. Tetapi persoalan ekonominya

masih harus diperhitungkan. Penyaluran tenaga listrik dengan sistem DC baru

dapat dianggap ekonomis (dapat bersaing dengan sistem AC) bila jarak saluran

udara lebih jauh, antara 400-600km, atau untuk saluran bawah tanahlebih panjang

dari 50km. ini disebabkan karena biaya peralatan pengubah dari AC ke DC dan

sebaliknya ( converter dan inverter equipment) mahal.

Energi listrik dibangkitkan dengan tegangan sekitar 10 kV. Sebelum

mendistribusikan daya listrik, sebuah transformator atau trafo di stasiun

pembangkit akan menaikkan tegangan menjadi 66 kV, 132 kV, atau bahkan 400

kV. Daya listrik di Indonesia didistribusikan melalui jaringan PLN Pada Level

Tegangan ini.

Sebelum disalurkan kepada pelanggan, trafo-trafo lokal akan menurunkan

tegangan listrik (secara bertahap) menjadi 220 V. Tahap akhir dari transformator

tegangan ini, menjadi 220 V untuk digunakan oleh sekelompok pemakai, dapat

dilakukan oleh sebuah trafo yang dipasang pada tiang-tiang listrik.

Transformator memainkan peranan vital dalam proses ditribusi daya.

Trafo hanya dapat bekerja dengan listrik AC. Hal ini merupakan salah satu alasan

mengapa daya listrik PLN dipasok dalam bentuk arus bolak-balik. 

Komponen-komponen..utama..dari Saluran.Transmisi Udara,..terdiri..dari:

1. Menara..Transmisi..atau Tiang..Transmisi,..Beserta..Pondasinya.

Menara atau tiang transmisi adalah suatu bangunan penopang saluran

transmisi yang bisa berupa menara baja, tiang baja, tiang beton bertulang

dan tiang kayu. Menurut penggunannya diklasifikasikan..menjadi:

a. Tiang baja, tiang beton bertulang dan tiang kayu, umumnya digunakan

untuk saluran-saluran transmisi dengan tegangan kerja yang relatif rendah

(dibawah 70 kV).

b. Menara baja, digunakan untuk saluran transmisi yang tegangan kerjanya

tinggi (SUTT) dan tegangan..ekstra..tinggi..(SUTET).

menara baja itu sendiri diklasifikasikan berdasarkan fungsinya, menjadi:

Menara dukung

Menara sudut

Menara ujung

Menara percabangan

Menara transposisi

2. Isolator

Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi adalah jenis porselin

atau gelas.

menurut penggunaan dan konstruksinya, isolator diklasifikasikan menjadi:

a. Isolator jenis pasak.

b. Isolator jenis pos-saluran.

c. Isolator..gantung.

Isolator jenis pasak dan isolator jenis pos-saluran digunakan pada saluran

transmisi dengan tegangan kerja relatif rendah (kurang dari 22-33 kV),

sedangkan isolator gantung dapat digandeng menjadi rentengan/rangkaian

isolator yang jumlahnya dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

3. Kawat..Penghantar..(Konduktor)

Jenis-jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi

adalah:

a. Tembaga dengan konduktivitas 100% (Cu 100%)

b. Tembaga dengan konduktivitas 97,5% (Cu 97,5%)

c. Aluminium..dengan..konduktivitas..61%..(Al..61%)

Kawat penghantar tembaga mempunyai beberapa kelebihan

dibandingka

n..aluminium,..karena..konduktivitas..dan..kuat..tariknya..yanglebih..tingg,

tetapi juga memiliki kelemahan, yaitu untuk besar tahanan yang sama,

tembaga lebih berat dan lebih mahal dari aluminium. Oleh karena itu

dewasa ini kawat penghantar aluminium telah mulai menggantikan

kedudukan kawat penghantar tembaga. Untuk memperbesar kuat tarik dari

kawat aluminium, digunakan campuran aluminum (aluminium

alloy).Untuk saluran-saluran transmisi tegangan tinggi, dimana jarak

antara menara/tiang berjauhan, mencapai ratusan meter, maka dibutuhkan

kuat tarik yang lebih tinggi,

untuk..itu..digunakan..kawat..penghantar ACSR.

Kawat penghantar aluminium, terdiri dari berbagai jenis, dengan lambang

sebagai berikut:

a. AAC (All-Aluminium Conductor), yaitu kawat penghantar yang

seluruhnya terbuat dari..alumunium.

b. AAAC (All-Aluminium-Alloy Conductor), yaitu kawat penghantar

yang seluruhnya terbuat..dari..campuran..aluminium.

c. ACSR (Aluminium Conductor, Steel-Reinforced), yaitu kawat

penghantar aluminium berinti..kawat..baja.

d. ACAR (Aluminium Conductor, Alloy-Reinforced), yaitu kawat

penghantar aluminium yang diperkuat..dengan..logam..campuran.

4. Kawat..Tanah.

Kawat tanah atau "ground wires" juga disebut kawat pelindung (shield

wires), gunanya untuk melindungi kawat-kawat penghantar atau kawat-

kawat fasa terhadap sambaran petir. Jadi kawat tanah itu dipasang

diatas kawat fasa, sebagai kawat tanah umumnya digunakan kawat

baja (steel wires) yang lebih murah, tetapi tidak jarang digunakan ACSR.

2.3 Distribusi Daya Listrik

Sistem Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Sistem

distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik

besar (Bulk Power Source) sampai ke konsumen.

Jadi fungsi distribusi tenaga listrik adalah :

1. pembagian atau penyaluran tenaga listrik ke beberapa tempat

2. merupakan sub sistem tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan

pelanggan, karena catu daya pada pusat-pusat beban (pelanggan) dilayani

langsung melalui jaringan distribusi. 

Tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik besar

dengan tegangan dari11 kV sampai 24 kV dinaikan tegangannya oleh gardu

induk dengan transformator penaik tegangan menjadi 70 kV ,154kV, 220kV atau

500kV kemudian disalurkan melalui saluran transmisi. Tujuan menaikkan

tegangan ialah untuk memperkecil kerugian daya listrik pada saluran transmisi,

dimana dalam hal ini kerugian daya adalah sebanding dengan kuadrat arus yang

mengalir (I kwadrat R). Dengan dayayang sama bila nilai tegangannya diperbesar,

maka arus yang mengalir semakin kecil sehingga kerugian daya juga akan kecil

pula. 

Dari saluran..transmisi, tegangan diturunkan lagi menjadi 20 kV dengan

transformator penurun tegangan pada gardu induk distribusi, kemudian dengan

sistem tegangan tersebut penyaluran tenaga listrik dilakukan oleh saluran

distribusi..primer...Dari saluran..distribusi..primer inilah gardu-gardu

distribusi mengambil tegangan untuk diturunkan tegangannya dengan trafo

distribusi menjadi sistem tegangan rendah, yaitu 220/380 Volt. Selanjutnya

disalurkan oleh saluran distribusi sekunder ke konsumen-konsumen. Dengan ini

jelas bahwa sistem distribusimerupakan bagian yang penting dalam sistem tenaga

listrik secara keseluruhan.

Pada..sistem..penyaluran daya jarak..jauh,.selaludigunakan tegangan seting

mungkin, dengan menggunakan trafo-trafo step-up. Nilai tegangan yang sangat

tinggi ini (HV,UHV,EHV) menimbulkan beberapa konsekuensi antara lain:

berbahaya bagi lingkungan dan mahalnya harga perlengkapan-perlengkapannya,

selain menjadi tidak cocok dengan nilai tegangan yang dibutuhkan pada sisi

beban. Maka, pada daerah-daerah pusat beban tegangan saluran yang tinggi ini

diturunkan kembali dengan menggunakan trafo-trafo step-down. Akibatnya, bila

ditinjau nilai tegangannya, maka mulai dari titik sumber hingga di titik beban,

terdapat bagian-bagian saluran yang memiliki nilai tegangan berbeda-beda.

BAB III

Proses Pembangkitan Tenaga Listrik PLTU 400 MW PT. Krakatau Daya

Listrik

3.1 Proses Pembangkitan Tenaga Listrik PLTU 400 MW

Gambar 11 Proses Pembangkitan Tenaga Listrik PLTU 400 MW

PLTU 400 MW PT Krakatau Daya Listrik memiliki 5 unit pembangkit

listrik yang identik dengan kapasitas total 400 MW. Masing-masing unit terdiri

dari satu boiler, satu turbo generator dan peralatan-peralatan pembantu. Kelima

unit pembangkit menggunakan sistem pengumpul (manifold) pada sisi air, uap

dan bahan bakar sehingga memungkinkan boiler dan turbo generator dari unit

yang berbeda dioperasikan secara silang. Misalnya boiler unit satu digunakan

untuk mengoperasikan turbo generator unit dua.

Sebagai air boiler digunakan air tawar yang telah dimurnikan dalam

instalasi demineralisasi PLTU. Sebagai media pendingin uap dari turbin

digunakan air laut. Bahan bakar yang digunakan adalah minyak dan gas yang

dapat digunakan secara terpisah maupun kombinasi. Bahasan mengenai proses

pembangkitan tenaga listrik PLTU 400 MW adalah mengenai komponen

pembangkit, dan proses produksi listrik.

3.2 Proses Pembangkit Listrik dan Sirkulasi Air dan Uap

Gambar 12 Proses Pembangkit Listrik dan Sirkulasi Air dan Uap

Air deionat dipompakan ke feed water tank (FWT) dengan kondisi operasi

pada tekanan 7 bar dan temperature ±170oC, melalui salah satu pompa FWT. Ada

dua jenis pompa FWT, yaitu Electric Kessel Speise Pump (EKSP) dan Turbo

Kessel Speise Pump (TKSP). Pada kondisi operasi, hanya salah satu dari kedua

pompa ini yang bekerja.

Deionat kemudian dialirkan ke luvo untuk menaikkan temperatur udara

yang akan menuju burner, udara tersebut akan bercampur dengan bahan bakar

sehingga pembakaran berjalan dengan baik. Air yang keluar dari luvo memiliki

temperature 145oC. Air tersebut kemudian diteruskan ke paket economizer 1,

economizer 2, dan economizer 3. Economizer berfungsi untuk memanaskan air

dengan cara mengambil panas dari sisa gas asap hasil pembakaran. Di economizer

temperatur air mencapai 300oC yang kemudian masuk ke trommol.

Di trommol terjadi pemisahan berdasarkan fasa, fasa cair dan fasa uap.

Fasa uap akan mengalir ke superheater 1, superheater 2, dan superheater 3.

Sedangkan fasa cair akan turun melalui pipa Fall Rohr, kemudian menyebar pada

pipa-pipa di dinding boiler. Air tersebut akan menjadi uap karena panas pada

dinding boiler yang ditimbulkan oleh burner.Air yang telah menjadi uap akan

naik lagi ke trommol melalui pipa 16. Selanjutnya uap akan mengalir ke

superheater 1, superheater 2, dan superheater 3. Setelah keluar dari superheater,

uap yang awalnya berupa uap jenuh akan berubah menjadi menjadi uap kering

dengan temperatur 490 oC dengan tekanan 72 bar. Kapasitas uap kering yang

dihasilkan adalah 350 ton/jam dengan titik terbaik uap kering yang dihasilkan

adalah 280 ton/jam.

Uap yang dihasilkan boiler masuk ke turbin tekanan tinggi kemudian

masuk ke turbin tekanan rendah. Turbin uap ini merupakan penggerak utama

generator. Generator kemudian berputar dan menghasilkan listrik yang digunakan

untuk menyuplai beban.

3.3 Jaringan Sistem Kelistrikan PLTU 400 MW

Sistem tenaga listrik di PT Krakatau Daya Listrik terdiri atas beberapa sub

sistem yaitu pusat pembangkit, transmisi, substation atau gardu induk, jaringan

distibusi dan beban.

Pembangkit listrik menghasilkan tenaga listrik, kemudian disalurkan melalui

saluran transmisi ke pusat-pusat beban. Selanjutnya listrik disalurkan melalui

saluran distribusi menuju beban berupa industri, rumah tangga dan lain-lain.

Gambar 13. Jaringan Distribusi Listrik PT Krakatau Daya Listrik

Tenaga listrik yang dibangkitkan di pusat pembangkit membutuhkan

media penyaluran agar sampai ke konsumen yaitu berupa kawat penghantar

(konduktor). Bahan konduktor yang paling umum digunakan adalah tembaga dan

aluminium. Penggunaan konduktor sebagai media penyaluran disesuaikan dengan

peletakan hantaran dimana jika hantarannya berada di udara (Hantaran Udara

Tegangan Tinggi) maka konduktor yang digunakan adalah kawat telanjang.

Namun jika hantarannya berupa berada di dalam tanah maka media yang

digunakan adalah berupa kabel tanah.

Sistem transmisi dan distribusi di PT Krakatau Daya Listrik menggunakan

sistem ring dimana satu gardu induk disuplai dari dua sisi yang berbeda. Adanya

suplai dari dua sisi dapat menjamin kontinuitas pelayanan daya. Apabila salah

satu sisi suplai mengalami gangguan, gardu induk tetap mendapatkan daya listrik

dari sisi suplai yang lain. Suplai dari dua sisi juga memudahkan pemeliharaan

sistem jaringan. Hal tersebut menjadi suatu keunggulan tersendiri bagi PT

Krakatau Daya Listrik sebagai pusat pembangkit listrik dibandingkan dengan

pembangkit yang lain.

Jaringan transmisi PT Krakatau Daya Listrik mengandalkan interkoneksi

dengan jaringan 150 kV PLN melalui Hantaran Udara Tegangan Tinggi (HUTT)

berkapasitas 2 x 400 MVA. Untuk mengatasi kekurangan daya listrik yang

dibutuhkan oleh pabrik baja, PT Krakatau Steel melakukan kontrak suplai listrik

sebesar 200 MVA kepada PLN sejak tahun 1994. Pada bulan Agustus 2003

kontrak suplai diperluas dengan perjanjian sinergi pengiriman listrik antara PLN,

PT Krakatau Steel dan PT Krakatau Daya Listrik. Seiring dengan kondisi krisis

energi listrik waktu beban puncak (WBP), PT Krakatau Daya Listrik melakukan

pengambilan maksimum 400 MVA saat luar waktu beban puncak dan

mengirimkan sekitar 100 MVA saat WBP.

PT Krakatau Daya Listrik mempunyai saluran transmisi udara yang

berinterkoneksi dengan PLN. Namun sebenarnya saluran transmisi dan distribusi

yang digunakan PT Krakatau Daya Listrik untuk mensuplai konsumennya adalah

menggunakan jaringan bawah tanah dengan kabel tanah sebagai media

penyalurannya. Pertimbangan PT Krakatau Daya Listrik menggunakan jaringan

bawah tanah sebagai media penyaluran adalah:

Tidak terpengaruh cuaca.

Pertimbangan dari segi estetika yang lebih indah.

Kapasitas elektrostatis yang lebih besar.

Secara umum jaringan kelistrikan PLTU 400 MW PT Krakatau Daya

Listrik dapat dibagi menjadi transformator AT, main station 150 kV, jaringan

transmisi 150 kV, transformator AV, jaringan distribusi 30 kV, beban pabrik PT

Krakatau Steel dan rangkaian kompensasi yang terletak di PT Krakatau Steel.

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Proses produksi listrik PLTU Krakatau Daya Listrik 400 MW :

1. Air dari Water Treatment Plant yang temperaturnya masih normal dipompa

ke Feed Water Tank untuk dipanaskan awal sebelum masuk Boiler,

sumbernya dari pemanfaatan exhaust turbin (extraction), 7 bar hiezdampf

yang terdapat di Manifold, dan abdampf TKSP (uap keluar).

2. Air yang telah dipanaskan dipompa oleh TKSP/EKSP (Feed Water Pump)

menuju Luvo, untuk memanfaatkan panas air tersebut menjadi udara bahan

bakar yang terdapat di Boiler.

3. Sebelum masuk ke Boiler air dipanaskan kembali melalui Ekonomizer yang

memanfaatkan gas buang pembakaran, lalu di tampung oleh Trommel dan

keluar melalui Superheater.

4. Steam yang dialirkan menjadi 2, untuk menggerakan Turbin dan untuk

proses (siklus air).

5. Steam yang keluar dari Turbin sebagian dialirkan ke proses dan sebagian di

alirkan ke heater 1, heater 2, dan Feed Water Tank untuk memanaskan air.

6. Steam yang keluar dari sisa proses dan turbin dialirkan ke kondensat tank

untuk didinginkan kembali dalam kondensor untuk dijadikan air dan masuk

lagi ke dalam Feed Water Tank.

7. Generator kemudian berputar dan menghasilkan listrik yang digunakan

untuk menyuplai beban.

8. kemudian disalurkan melalui saluran transmisi ke pusat-pusat beban.

Selanjutnya listrik disalurkan melalui saluran distribusi menuju beban

berupa industri, rumah tangga dan lain-lain.

DAFTAR PUSTAKA

Hutaruk. 1985. Transmisi Daya Listrik. Jakarta: Erlangga

Kadir, Abdul. 1996. Pembangkit Tenaga Listrik. Jakarta: Erlangga

http://catatan-faisal.blogspot.com/2010/03/dalam-kehidupan-sehari2-kita-tentu.html

http://dunia-listrik.blogspot.com/2008/11/komponen-utama-dari-saluran-

udara.html

http://turunanilmu.blogspot.com/2010/12/saluran-transmisi-ac-atau-dc.html