buku perancangan pltt

7/21/2019 Buku Perancangan PLTT

http://slidepdf.com/reader/full/buku-perancangan-pltt 1/115

BUKU AJAR

PERANCANGAN PEMBANGKIT

LISTRIK TENAGA THERMAL

Disusun Oleh:

Kartono

Ali Mashar

Bambang Puguh Manunggal

Jurusan Teknik Konversi Energi

Politeknik Negeri Bandung

2013



KATA PENGANTAR

Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT, buku ajar matakuliah PerancanganPembangkit Listrik Tenaga Thermal ini dapat diselesaikan. Buku ajar ini disusun untuk

menunjang pembelajaran mahasiswa Program Studi Sarjana Sains Terapan (D IV) TeknologiPembangkit Tenaga Listrik (TPTL) semester 7, JurusanTeknik Konversi Energi, Politeknik

Negeri Bandung (Polban).

Pada dasarnya matakuliah Perancangan Listrik Tenaga Thermal tidak memerlukan pengetahuan

pendukung tambahan lagi, karena pengetahuan-pengetahuan prerequisitnya sudah diberikan padasemester-semester sebelumnya walaupun masih bersifat individual, seperti: mesin thermal, mesin

fluida, mesin listrik, perpindahan panas, instrumen dan kontrol serta PLTT. Dalam kuliah perancangan ini tinggal mengintegrasikan pengetahuan-pegetahuan tersebut menjadi sistem yang

disebut pembangkit listrik atau subsistemnya dalam bentuk desain konseptual dan desain rinci.Dengan demikian, buku ajar yang disusun ini lebih bersifat melengkapi dan review pengetahuan- pengetahuan terdahulu guna membantu proses pebelajaran mahasiswa d i bidang perancangan

dan dalam proses pelaksanaan matakuliah ini perlu didukung oleh program-program aplikasi perancangan pembangkit yang relevan.

Gambaran lebih lengkap tentang buku ajar ini disajikan dalam Deskripsi Matakuliah.

Dengan selesainya buku ajar ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada teman-temandosen yang banyak memberikan masukan, pimpinan Jurusan dan Polban atas kepercayaan yangtelah diberikan. Semoga usaha ini diterima Allah swt sebagai amal ibadah. Amin.

Penulis menyadari dengan sepenuh hati bahwa buku ajar edisi pertama ini masih belum lengkap

dan banyak kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran dari mahasiswa, teman-teman dan pihak lain sangat penyusun harapkan untuk perbaikan ke depan. Akhirnya penyusun berharapagar buku ajar ini dapat bermanfaat dan memberikan maslahat bagi para mahasiswa dan

pembaca pada umumnya serta menjadi amal jariah bagi semuanya.

Bandung, Desember 2013

Penyusun



DESKRIPSI MATA KULIAH

1.1 Identitas Mata Kuliah

Judul Mata Kuliah : Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Thermal (PLTT)

Nomor Kode/SKS : /4

Semester/Tingkat : Gasal / IV

Jumlah Jam/Minggu : 8 jam

1.2 Ringkasan Topik/Silabus

Matakuliah ini dimasukkan dalam kategori mata kuliah praktek walaupun dalam pelaksanaannya

tidak harus melakukan uji secara fisik di laboratorium sebagaimana matakuliah praktikum lainnya.

Mata kuliah ini diarahkan pada bagaimana mahasiswa memiliki pengalaman merancang

pembangkit listrik tenaga thermal berdasarkan mata kuliah-matakuliah pendukung yang diperoleh

sebelumnya. Walaupun begitu, dari komponen-komponen yang telah dimiliki untuk menjadi suatu

sistem yang terintegrasi perlu ada review tentang pengalaman belajar sebelumnya ditambah

dengan hal-hal baru, yaitu tentang perancangan sendiri dan contoh-contohnya yang ada di

lapangan. Dengan alasan kelengkapannya, yang dibahas dalam perancangan ini adalah

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).

Atas dasar itu, isi mata kuliah ini terdiri atas: Dasar Perancangan, Review tentang PLTT, Deskripsi

pembangkit, Perancangan Pembangkit, dan Contoh-contoh perancangan. Dalam pelaksanaannya,proses perancangan dilakukan dengan menggunakan software pendukung: Cycle Tempo atau

sejenisnya.

1.3 Kompetensi yang Ditunjang

Mahasiswa mampu merancang pembangkit tenaga listrik atau bagiannya.

1.4 Tujuan Pembelajaran Umum

Setelah mengikuti kuliah ini secara individu mahasiswa diharapkan mampu merancang bagian(subsistem) dari pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) atau secara bersama-sama mahasiswa

mampu merancang PLTU, baik secara konseptual (conceptual design) maupun rinci (detailed

design).

1.5 Tujuan Pembelajaran Khusus



Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa diharapkan mampu:

Menjelaskan prinsip-prinsip perancangan

Mengintegrasikan pengetahuan tentang fungsi, prinsip kerja, dan konstruksi komponen-

komponen individual menjadi satu kesatuan sistem pembangkit litrik tenaga thermal

Mengevaluasi suplai bahan bakar pembangkit meliputi: jenis, lokasi, transportasi, harga,

desain dan dampak operasionalnya.

Mengevaluasi lokasi yang tempat untuk dibangun pembangkit

Membuat desain konseptual pembangkit berdasarkan data dan informasi dari Feasebility

Study dan Amdal termasuk penentuan spesifikasi teknis peralatan dan sistem.

Membuat desain rinci berdasarkan spesifikasi teknis sistem peralatan yang ditetapkan

dalam desain konseptual atau dokumen kontrak pembangunan pembangkit listrik.

Keluaran dari mata kuliah ini adalah dokumen desain konseptual dan desain rinci pembangkit atau

subsistemnya.



PETUNJUK PENGGUNAAN

Pedoman Mahasiswa

Buku ajar ini disusun untuk membantu memudahkan mahasiswa dalam belajar tentang

perancangan pembangkit listrik tenaga thermal (PLTT) secara sistematis.

Pada dasarnya yang termuat dalam buku ini hanya sebagian kecil dari yang akan dilakukan

mahasiswa. Ada dua hal penting yang dibutuhkan bagi perancang, yaitu: konsep dan teknik

merancang dan pengetahuan tentang sistem dan atau subsistem yang akan dirancang.

Pengetahuan tentang dasar-dasar perancangan secara umum dapat dipelajari pada Bab 1.

Bab 2 merupakan review tentang pembangkit dan komponen-komponen utamanya. Dikatakan

review di sini karena pengetahuan ini telah diberikan pada matakuliah-matakuliah sebelumnya,

seperti: mesin thermal, mesin fluida, mesin listrik dan pembangkitnya sendiri. Karena sifatnya

review, maka mahasiswa perlu memperdalam kembali pengetahuan secara lebih mendalam,

seperti rumus-rumus kerja komponen. Pada bab ini dimuat contoh komponen-komponen utama

dan komponen bantu pembangkit lengkap dengan deskripsi singkat tentang fungsinya. Selain itu,

dimuat pula contoh spesifikasi teknik komponen-komponen yang dimaksud secara kongkrit sesuai

kenyataan di lapangan. Dengan demikian, dengan bab ini, mahasiswa juga lebih dikenalkan

dengan spesifikasi teknis pembangkit dan komponen-komponen pentingnya.

Bab 3 berisi tentang deskripsi operasi sebuah pembangkit. Adalah mustahil seorang perancang

tidak paham tentang operasi sistem peralatan pembangkit. Pada bab ini mahasiswa disodori

bagaimana operasi komponen-komponen individu menunjang operasi sistem yang handal lengkap

dengan susunan (arrangement) sistem sesuai kenyataan di lapangan. Dalam bab ini pula disajikan

bermacam-macam karakteristik start up sistem, mulai dari cold start sampai dengan yang very hotstart sehingga memberikan gambaran kepada mahasiswa tentang sistem kontrol dan

instrumentasinya.

Bab 4 merupakan puncak dari tujuan matakuliah ini yang memuat bagaimana perencanaan dan

perancangan power plant dilakukan. Bab ini memuat teknik perancangan pembangkit yang



dimulai dari studi potensi bahan bakar, lokasi, dan kualitas geologinya yang kesemuanya

diperlukan untuk penentuan jenis pembangkit dan lokasi pembangunannya yang tepat.

Pada akhirnya, bab ini memuat cara membuat desain konseptual dan desain rinci yang merupakan

puncak dari matakuliah ini. Bagaimana penentuan spesifikasi teknis peralatan/sistem dilakukan

berdasarkan konsep-konsep teoritis dan praktisnya yang diperlukan dalam membuat desain

konseptual. Kemudian dilanjutkan dengan desain rinci yang dibuat berdasarkan desain konseptual

atau dokumen kontrak.

Untuk memperkuat pemahaman tentang desain konseptual dan desain rinci dilengkapi dengan

contoh-contoh yang dimuat pada lampiran.

Dalam pelaksanaan perancangan mahasiswa membutuhkan program-program aplikasi

pendukung, seperti: Cycle Tempo untuk analisis proses mekanikal, dan Etap untuk sistem

kelistrikannya.

Pedoman Pengajar

Bagi pengajar, buku ajar ini dapat membantu dalam memberikan materi-materi yang dibutuhkan

bagi mahasiswa dalam pembelajaran perancangan PLTT. Bahan ajar ini sebagai petunjuk yang

dalam implementasinya sudah tentu perlu dikembangkan lagi sesuai dengan kebutuhan. Seperti

penambahan contoh-contoh lain yang relevan.

Penggunaan Ilustrasi dalam Bahan Ajar

Bahan ajar ini juga dilengkapi dengan ilustrasi-ilustrasi gambar yang menarik. Faktor kemenarikan

ini bukan karena hanya gambar-gambarnya yang bagus, lebih dari itu gambar-gambar ilustrasi

yang diberikan berorientasi pada kenyataan yang ada di lapangan dan kemutakhiran teknologinya.

Dengan demikian, diharapkan mahasiswa tidak terlalu asing dengan benda yang sebenarnya yang

nantinya akan mempercepat proses adaptasi di lapangan ketika bekerja nanti.



BAB 1

DASAR-DASAR PERANCANGAN REKAYASA

1.

Pendahuluan

1.1 Peranan Engineer Perancangan (Design Engineer)

Setiap perancangan suatu sistem yang kompleks memerlukan peranan enjineer, bahkan

enjineer di sini merupakan salah satu titik sentral dalam suatu proyek seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 1.

Gambar 1.1 Sistem Komunikasi dalam suatu proyek

Gambar 1 menunjukkan sistem komunikasi para pihak yang terlibat dalam pelaksanaan suatu

proyek yang dimaksudkan untuk merealisasikan suatu kebutuhan/keinginan menjadi suatu

sistem riil yang mampu beroperasi sesuai dengan yang dikehendaki. Di sini menunjukkan

komunikasi antar satu dan lainnya yang sangat diperlukan dalam merealisasikan dari suatu

kebutuhan/gagasan menjadi suatu produk.

Seorang enjiner perancang perlu mendapatkan informasi dari pelanggan tentang kebutuhan

atau masalahnya. Sebaliknya, pelanggan memerlukan jasa enjiner untuk merealisasikan

kebutuhan menjadi suatu konsep rancangan untuk dapat direalisasikan oleh pabrik. Dalam



proses penyusunan rancangan, di samping dari pelanggan, enjiner perancang memerlukan

informasi dari pengguna/operator dan dari pihak pabrikan. Oleh karena itu, jaringan

komunikasi harus dibuat sebaik dan sesehat mungkin agar hasil rancangan dan produknya

betul-betul sesuai dengan kebutuhan.

1.2 Proses Perancangan Engineering

Gambar 1.2 Proses Perancangan Rekasa

2. Analisis Kebutuhan

Analisis kebutuhan tujuannya bukanlah untuk memecahkan suatu permasalahan tapi memahami

permasalahan. Pada bagian ini perlu dikaji dan dipahami apa yang diinginkan pelanggan atau masalah

apa yang perlu dirancang atau dicarikan solusi.

Ada dua jenis pelanggan, yaitu: pelanggan yang sudah mengetahui secara akurat

kebutuhan/keinginannya dan pelanggan yang tahu secara global saja. Bahkan ada pelanggan yang

sudah mempunyai dokumen lengkap dan siap untuk ditenderkan, yang disebut dengan dokumen

tender. Tidak hanya terbatas sampai di situ saja, dokumen yang memuat tentang kebutuhan ini bisa

sudah berupa dokumen kontrak yang sudah disepakati antara kedua belah pihak antara kontraktor

dan pemilik (owner ) pekerjaan.



2.1 Cara melakukan analisis kebutuhan adalah melalui:

Menyampaikan pertanyaan-pertanyaan kepada pelanggan

o

Untuk mendefinisikan problem perancangan.

o Untuk memahami keterbatasan anggaran dan jadwal.

o Keterbatasan reliabilitas dan pemeliharaan.

Eksplorasi sumber daya

o Keahlian (pengetahuan dan pengalaman)

o Referensi teknik (buku, jurnal, dll.)

o Alat ukur dan uji (pemasok alat)

o Desain-desain serupa (kompetitor, patent)

Mencari peraturan perundangan terkait

o Dampak lingkungan

o Keselamatan (Safety)

Kemungkinan untuk bisa dibuat.

Dalam analisis kebutuhan ini perlu membedakan antara kebutuhan dan keinginan. Kebutuhan

bisa jadi identik dengan keinginan, tapi sangat dimungkinkan untuk berbeda jauh. Sebagai

enjiner perancang harus mampu secara bijaksana menyelaraskan antara keinginan dan

kebutuhan.

Gambar 1.3 Ilustrasi Perbedaan antara Kebutuhan dan Keinginan



2.2 Penentuan kebutuhan desain

Menerjemahkan kebutuhan pengguna/pelanggan menjadi terminologi yang membantu

menemukan cara untuk merealisasikan kebutuhan tersebut dan mengukur seberapa jauh

kesesuaiannya dengan kebutuhan.

o Bagaimana setiap orang yang mengambil bagian dalam desain mengetahui

pekerjaannya.

o Ubah pernyataan permasalahan menjadi spesifikasi teknis yang jelas.

Rumuskan kriteria untuk meyakinkan bahwa desain tersebut memenuhi maksud dan

tujuannya.

Tentukan pengujiannya untuk memverifikasi.

2.3 Spesifikasi

Spesifikasi merupakan ekspresi keinginan pelanggan sehingga jelas bagi seorang enjiner.

Ekspresi ini bisa dalam bentuk angka atau ukuran dan spesifikasi merukan deskripsi rinci dan

akurat tentang karakter obyek yang akan dirancang.

Jenis-jenis spesifikasi:

Spesifikasi rancangan (Design specs): menjadi dasar mengevaluasi desain.

Spesifikasi fungsional (Functional specs): penjelasan tentang apa yang harus dilakukan

oleh suatu obyek.

o Hubungan Input-output

o Kotak hitam dan kotak transparan.

Spesifikasi unjuk kerja (Performance specs): menjelaskan sebaik apa desainnya.

Alat ukur (Metrics) : Alat untuk pengujian dan pengukuran unjuk kerja.

2.4 Dokumentasi

Hasil dari analisis kebutuhan ini kemudian dituangkan dalam bentuk dokumen. Adapun isi

dokumen ini meliputi, antara lain:

o Ringkasan eksekutif (Overview)

o Pernyataan (rumusan) Masalah

o Deskripsi Operasional (draft user’s manual )



o Spesifikasi Kebutuhan

o Rancangan (Design) yang bisa disampaikan

o Rencana persiapan pengujian sistem

o Pertimbangan-pertimbangan Implementasi

o

Service dan maintenance

o Pembuatan (manufaktur)

3.

Perancangan Sistem

Ada 3 (tiga) hal utama yang perlu dilakukan dalam perancangan suatu sistem, yaitu: konseptualisasi,

sintesis dan analisis.

3.1 Konseptualisasi

Konseptualisasi merupakan langkah pertama yang dilakukan dalam perancangan suatu sistem.

Dalam konseptualisasi yang lebih dipentingkan adalah penggalian konsep atau gagasan yang

kira-kira dapat digunakan sebagai solusi.

Dalam tahap ini perlu dilakukan hal-hal sebagai berikut:

o Kembangkan konsep solusi kasar, bentuk awal.

o Gali ide/gagasan yang bisa menjadi sebuah solusi

o

Solusi primitif, tidak ada batas mengenai bentuk atau karakter

o Tidak punya organisasi dan struktur

3.2 Sintesis

Dalam sintesis ini, konsep hasil konseptualisasi dijabarkan lebih kongkrit kearah sistem

sebenarnya yang dikehendaki. Pada langkah ini dilakukan hal-hal sebagai berikut:

o Buat struktur yang sangat jelas untuk konsep tersebut

o Detail yang jelas

o

Desain pendahuluan

o Diagram kotak dari sistem

o Setiap kotak akan dirancang dalam desain rinci (detailed design)

Dasar-dasar pembuatan diagram kotak

o Dapat diimplementasikan dengan teknologi tunggal (analog atau digital)

o Fungsi-fungsi yang sama dijadikan dalam satu kotak (common power supply)



o Coba hindari loop feedback antar kotak (designed by different engineers, may be

unstable)

o Gunakan standard

o Tentukan parameter-parameter sinyal analog.

3.3 Analysis

Langkah ini merupakan verifikasi dari hasil sintesa sampai dengan dipilih satu solusi yang

dianggap tepat untuk diterapkan dengan melakukan pengembangan sebagai berikut:

o Tentukan jika sistem yang disintesa sesuai dengan tujuan (objectives)

o Tentukan resikonya

o Kembangkan model matematika untuk kotak-kotak (untuk kontrol)

o Analisa (simulasi atau eksperimen)

o Kembali ke sintesa dan, perbaiki solusinya

o Analisis lagi

o Evaluasi solusi alternatif

o Pilih salah satu solusi yang dianggap paling tepat.

3.4 Dokumentasi

Setelah desain sistem selesai, maka perlu dilakukan dokumentasi secara baik. Isi dokumen ini

meliputi:

Konsep

Prinsip kerja (operasi)

Informasi latar

Diagram kotak (block diagram)

Spesifikasi input dan output dari kotak-kotak

Deskripsi fungsional dari kotak-kotak

Subseksi pada setiap kotak

Deskripsi sistem

Bagaimana kotak-kotak tersebut berinteraksi satu sama lain untuk membuat sistem

bekerja



Analisis sistem

Hasil analisis matematika, simulasi dan eksperimen serta evaluasi

4.

Desain Rinci, Integrasi Sistem dan Pengujian

Setelah desain sistem dilakukan yang di dalamnya termasuk hasil simulasi dari suatu sistem

(software) pendukung, maka langkah berikutnya adalah desain rinci, dilanjutkan dengan integrasi

sistem dan pengujian unjuk kerja produk. Berikut ini adalah langkah-langkah yang perlu dilakukan

pada bagian ini:

Kembangkan desain rinci setiap kotak yang ada pada desain sistem

Konstruksi/instalasi, uji, dan verifikasi setiap kotak

Integrasikan sistem, menghasilkan prototype

Uji sistem berdasarkan rencana pengujian yang telah ditentukan dalam dokumen

spesifikasi yang dibutuhkan

Verifikasi rancangan dan lakukan iterasi bila perlu

Siapkan dokumentasi rancangan rinci.

5.

Dokumentasi Rancangan Rinci

Merupakan dokumen utama hasil rancangan dari suatu proyek

Digunakan untuk membangun dan menguji produk di pabrik

Berisi diagram kotak dan deskripsi fungsional

Memudahkan untuk upgrade dan pengembangan

Diagram skematik, layout dan daftar komponen

Untuk enjiner dan teknisi pembuat alat

Key point dalam instalasi, prosedur dan perlengkapan pengujian

Untuk teknisi perbaikan.

Pentingnya dokumentasi ini diungkapkan dalam slogan:

No Job’s Finished Until the Paperworks is Done



BAB 2

PERALATAN UTAMA DAN BANTU

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA THERMAL (PLTT)

1. PENDAHULUAN

Seperti yang telah ditetapkan dalam kurikulum, bahwa lulusan Prodi Teknologi Pembangkit Tenaga

Listrik (TPTL) memiliki kompetensi yang salah satunya adalah sebagai Design Integrator. Untuk

memudahkan jalan ke arah kemampuan tersebut, maka pemahaman terhadap komponen-komponen

individu merupakan sebuah prasyarat. Oleh karena itu, pada bagian ini mahasiswa akan diajak untuk

mengingat kembali sistem peralatan pembangkit listrik tenaga thermal. Gambar dan ilustrasi yang

dimuat pada bagian ini merupakan salah satu PLTU tipikal yang telah beroperasi. Yang harus dilakukan

oleh mahasiswa adalah memahami secara lebih mendalam lagi tentang pembangkit listrik tenaga

thermal.

Pembangkit Listrik Tenaga Thermal (Uap) menurut areanya dikelompokkan menjadi: Main Power

Equipments, Balance Of Plant (BOP), dan Coal Handling.

Main Power Equipments meliputi:

Boiler

Turbin

Generator

Transformator dan

Kondenser.

BOP (Balance Of Plant) meliputi:

Water Treatment Plant (MED, Mixed Bed, Demineralized Tank)

Water Pump House (Service Water Pump House, Raw Water Tank, Portable Reservoir, Sea

Water Reservoir)

Waste Water Treatment Plant

CHCR

Start Up Boiler

Fuel Oil Pump House

Chlorine Plant

Circulating Water Pump



Coal Handling:

Ship Unloader

Conveyor

Transfer Tower

Stacker Reclaimer

Coal Yard

Ash Yard



2. BIDANG MEKANIKAL

2.1 Siklus Dasar Uap

Gambar 2.1 Siklus Dasar Uap PLTU

2.2 Boiler (Ketel Uap)

Gambar 2.2 Boiler



2.3 Turbin Uap

Gambar 2.3 Turbin Uap

2.4 Kondensor

Gambar 2.4 Kondensor



2.5 Balance Of Plant (BOP)

Multi Effect Desalination

Gambar 2.5 Multi Effect Desalination

Mixed Bed

Gambar 2.6 Mixed Bed



Demineralized Tank

Gambar 2.7 Demineralized Tank

Service Water Pump

Gambar 2.8 Service Water Pump



Raw Water Tank

Fungsi :

Untuk menampung Raw water yang dihasilkan olehMED dengan

kualitas air < ±15,6μS/Cm

Gambar 2.9 Service Water Pump

Portable Reservoir

Fungsi :

Untuk menampung Raw water yang dihasilkan olehMED

dengan kualitas air < ± 15,6μS/Cm yang akan di gunakan

sebagai service water di area PLTU Lontar Gambar 2.10 Portable Reservoir



Sea Water Reservoir

Fungsi :

Untuk menampung air laut yang sudah melalui proses settling basin, yang

kemudian akan di salurkan ke MED untuk diolah menjadi RAW Water

Gambar 2.11 Sea Water Reservoir

Waste Water Treatment Plant

Fungsi :

Untuk menampung air limbah, untuk diolah lebih lanjut

menjadi air standart (PH Normal)

Gambar 2.12 Waste Water Treatment Plant



Coal Handling Control Room

Fungsi :

Sebagai tempat dimana operator memonitoring seluruh

kegiatan peralatan yang bersangkutan dengan batubara dan

abu

Gambar 2.13 Coal Handling Control Room

Start Up Boiler

Gambar 2.14 Start Up Boiler



Fuel Oil Pump House

Gambar 2.15 Fuel Oil Pump House

Circulating Water Pump

Gambar 2.16 Circulating Water Pump



Coal Handling System

Gambar 2.17 Coal Handlin System

Ship Unloader

Gambar 2.18 Ship Unloader



BAB 3

OPERASI DASAR PEMBANGKIT

(Plant Basic Operating Description)

Bab ini menjelaskan konsep operasi dasar pembangkit Coal-Fired Power Station, 2 x 660 MW tipikal yang

meliputi peralatan-peralatan utama pembangkit dan konsep start up/shut down dan kontrolnya serta

operasi khusus Power Load Unbalance, House Load Operation dan Fast Valve Action yang dikutip dari

salah satu pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) di Indonesia. Bagian ini menjadi sangat penting bagi

para mahasiswa yang akan dan sedang belajar tentang perancangan sebuah pembangkit. Mengapa hal

ini sangat penting? Siapa pun yang akan merancang suatu pembangkit, pengetahuan tentang operasi

pembangkit tersebut harus dikuasai terlebih dahulu di samping pengetahuan-pengetahuan lainnya.



Gambar 3.1 Schematic P&ID For Water and Steam



Gambar 3.2 Schematic P & ID For Extraction Steam and Drain



Gambar 3.3 Circulating Water Pump



Gambar 3.4 CCCWP System



Gambar 3.5 Water and Steam Line of Boiler



Gambar 3.6 Gas Exhaust System



Gambar 3.7 Logic Diagram



Gambar 3.8 Timing Chart



Gambar 3.9 House Load Operation Sequence Control



Gambar 3.10 Electrical System of Power Plant



Gambar 3.11 Timing Chart



Gambar 3.12 Logic Diagram of Fast Valve Action



Gambar 3.13 Timing Chart of Fast Valve Operation



Gambar 3.14 Hot Start Up Curve

Gambar 3.15 Very Hot Start Up Curve



Gambar 3.16 Warm Start Up Curve

Gambar 3.17 Cold Start Up Curve



Gambar 3.18 Plant Shut Down Curve



Gambar 3.19 Main Equipment Operation At Cold Start Up



Gambar 3.20 Main Equipment Operation Chart at Shut Down



Plant Interlock System

Gambar 3.21 Plant Interlock System



Gambar 3.22 Sequence Control



Gambar 3.23 Turbine Bypass Valves Set Pressure



Gambar 3.24 Concept of Unit Coordinated Control



BAB 4

PERENCANAAN DAN PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK

(POWER PLANT)

1. PENDAHULUAN

Proses pembangunan pembangkit tenaga listrik baru mulai dari awal sampai menjadi komersial

sangatlah rumit dan dinamis. Banyak cara dan pendekatan yang bisa dilakukan, seperti yang

diilustrasikan pada gambar-gambar berikut. Gambar 1 merupakan proses pembangunan suatu

pembangkit yang diberikan oleh Black Veatch. Sedangkan Gambar 2 merupakan proses pembangunan

pembangkit tenaga listrik yang dikembangkan oleh PT. PLN.

Sumber: B&V, 1996

Gambar 4.1. Diagram Proses Pembangunan Pembangkit Listrik



Sumber: PLN

Gambar 4.2. Proses Pembangunan Pembangkit oleh PLN

Proses perancangan pembangkit berubah tergantung pada keuangan, persyaratan teknis, lingkungan,

dan persyaratan lainnya. Bahkan desain pembangkit atau plant modular yang menggabungkan

komponen-komponen standar, tetap harus mempertimbangkan karakteristik pembangkit. Salah satu

pendekatan untuk proses perancangan pembangkit listrik adalah merancang berdasarkan fungsi atau

sistem, pembelian komponen, dibangun oleh kontraktor ahli, dan startup sistem. Langkah- langkah ini

diperlukan oleh semua desainer pembangkit listrik walaupun dalam bentuk yang berbeda-beda antara

satu dan lainnya.

Tujuan, sasaran, dan batasan untuk tiap proyek perlu didefinisikan secara cermat dalam tahap

perencanaan dan analisis. Perencanaan dan analisis proyek meliputi elemen-elemen strategis dari suatu

proyek, yang harus dipertimbangan sejak awal dan dianggap sebagai titik awal pengembangan proyek.

Studi tentang suplai bahan bakar, perencanaan sistem, lokasi, analisis perencanaan transmisi, analisis



kelayakan lingkungan, lokasi, ekonomi dan keuangan, merupakan bagian integral dari perencanaan dan

analisis proyek untuk suatu pembangkit baru.

Desain konseptual mencakup banyak kegiatan yang berbeda-beda. Proses rancangan konseptual terdiri

dari penentuan dan evaluasi kondisi-kondisi dan keterbatasan-keterbatasan untuk suatu pembangkit

tertentu. Desain konseptual berawal sebagai bagian dari proyek perencanaan dan kegiatan analisis, dan

semakin banyak diperlukan dalam mendukung proses perijinan dan lisensi.

Desain rinci (detailed design) meliputi penentuan persyaratan teknis semua komponen pembangkit.

Desain ini mencakup ukuran peralatan, reliabilitas, konstrain (hambatan), kebutuhan kinerja, peraturan

dan standar, yang semuanya diarahkan pada pemenuhan persyaratan keberhasilan spesifikasi,

konstruksi, dan startup.

Setelah desain rinci selesai untuk sistem dan peralatan, dilakukan pengembangan spesifikasi pengadaan

dan konstruksi untuk memastikan bahwa persyaratan teknis dan komersial sesuai dengan tujuan desain

secara keseluruhan.

Akhirnya, kendali terhadap jadwal, biaya, desain, dan konstruksi menjadi sangat penting untuk

keberhasilan proyek pembangkit listrik. Pengendalian proyek ini meliputi kegiatan pengendalian kritis

jalan penjadwalan dan kegiatan konstruksi pembangkit, kontrol biaya dan penilaian resiko biaya, kontrol

desain dan kontrol konstruksi.

2. EVALUASI SUPLAI BAHAN BAKAR PEMBANGKIT

Di antara faktor-faktor yang sangat berpengaruh terhadap keberhasilan desain dan operasi pembangkit

listrik baru adalah suplai bahan bakar dan transportasinya. Strategi pengaturan bahan bakar untuk

pembangkit baru harus menjamin ketersediaan dan kelancaran suplainya, yaitu fleksibel dan aman. Ini

baru dikatakan bahwa strategi pengaturan bahan bakar berhasil.

Lima faktor yang harus dipertimbangkan dalam evaluasi suplai bahan bakar adalah: jenis bahan bakar

potensial, sumber bahan bakar, sistem transportasi, harga bahan bakar, desain dan dampak

operasionalnya.



Jenis Bahan Bakar Potensial

Teknologi pembangkit listrik dan jenis bahan bakar harus didiversifikasi sejauh tetap konsisten

dengan biaya produksi dan keandalan tetap kompetitif. Kondisi lingkungan juga berpengaruh

pada pemilihan bahan bakar.

Sumber-sumber Bahan Bakar Alternatif

Faktor-faktor yang dipertimbangkan dalam identifikasi dan evaluasi sumber bahan bakar

alternatif adalah kedekatan jaraknya ke pembangkit, jumlah, kualitas, keandalan, dan komitmen

pemasok. Kriteria penilaian awal adalah lokasi calon sumber bahan bakar ke pembangkit. Untuk

minyak dan gas alam, perlu diidentifikasi ladang, kilang minyak, pabrik pemrosesan, dan

terminal utama dan ditentukan sifat kimia dari setiap bahan bakar.

Untuk bahan bakar batubara, perlu ditentukan jarak antara lokasi tambang dan pembangkit.

Selain jarak, perlu dikenali sifat-sifat batu bara untuk setiap area/wilayah produksi batu bara,

dan jenis pembangkit listrik yang dirancang. Sifat-sifat batu bara di sini termasuk nilai-nilai

tipikal dan ambang (range) untuk analisis proximate dan ultimate, analisis abu, suhu fusi abu,

dan HGI (Hardgrove Grindability Index ).

Sistem Transportasi

Sistem Transportasi dari sumber bahan bakar ke pembangkit adalah bagian integral dari

keandalan dan biaya suplai bahan bakar. Untuk bahan bakar batubara, transportasi alternatif

(adanya rel kereta api, jalan, dan conveyor) dievaluasi untuk lokasi pembangkit listrik.

Kepemilikan rel kereta api-dari-jalan dan statusnya, jika ada, juga ditentukan. Ketersediaan

jalan, keadaan trek, dan kondisi sosioekonomi dan dampak lingkungan di sekitar jalan dapat

berpengaruh secara signifikan pada biaya proyek.

Harga Bahan Bakar

Biasanya, penetapan harga bahan bakar untuk perencanaan didasarkan pada kondisi pasar spot

ditambah dengan harga komponen transportasi. Perkiraan harga bahan bakar ditentukan

melalui kecenderungan pasar dan survei, literature dan kontak-kontak pemasok.

Desain dan Dampak Operasional

Sifat bahan bakar yang dipilih untuk pembangkit akan berpengaruh pada desain alat dan

operasinya. Misalnya, suatu bahan bakar minyak residual dapat dibakar di dalam ruang bakar

turbin; namun, desain alat harus memasukkan sistem pengolahan bahan bakar untuk



pembakaran bahan bakar minyak sulingan atau gas alam. Juga, pembakaran minyak residu

dalam ruang bakar turbin meningkatkan biaya operasi dan pemeliharaan (O&M).

Sifat-sifat batubara mempengaruhi desain konseptual dan desain rinci serta karakteristik

pembangkit. Kelas batubara sangat berpengaruh pada ukuran boiler dan biaya investasi awal.

Ukuran boiler dengan bahan bakar lignitic yang tingkat kelembabannya tinggi akan jauh lebih

besar dari yang berbahan bakar batu bara bituminous kelas tinggi.

Lebih tinggi kandungan abu memerlukan penangkap abu dan sistem penangannya yang lebih

besar pula sehingga memperbesar biaya modal, operasi dan pemeliharaannya. Demikian pula

dengan biaya sistem disulfurisasi, akan meningkat dengan semakin tingginya kandungan

sulfurnya.

3. EVALUASI LOKASI

Pemilihan lokasi pembangkit yang efektif melibatkan suatu proses yang sistematik teknik, lingkungan,

dan kriteria penggunaan tanah untuk mengidentifikasi, menyaring (skrining), dan mengevaluasi

tempat/lokasi pembangkit. Proses evaluasi lokasi untuk studi kewilayahan yang menyeluruh dapat

dikelompokkan menjadi tiga tingkat skrining. Untuk lingkup yang lebih kecil cukup dengan satu atau dua

tingkat skrining.

Pada skrining tingkat pertama, fokus studi disempitkan dengan mengeluarkan bagian utama

kewilayahan karena tidak memenuhi persyaratan untuk pembangkit atau menghindari faktor

environmental dan geologikal yang kritis. Skrining tingkat kedua merupakan kegiatan identifikasi dan

evaluasi tempat-tempat potensial pada wilayah lokasi sisa dari hasil skrining tingkat pertama untuk

masuk dalam daftar calon lokasi.

3.1 Identifikasi Lokasi

Dalam proses pemilihan lokasi tingkat pertama, ditetapkan kriteria teknis spesifik berkenaan dengan

pembangunan dan operasi pembangkit yang diusulkan. Kriteria ini kemudian digunakan secara

berurutan sedemikian rupa untuk menghapuskan wilayah geografis tertentu untuk tidak dibahas

lebih lanjut. Kriteria teknis ini meliputi akses untuk bahan bakar, jaringan transmisi, dan pasokan air

serta hambtan geologikal dan lingkungan. Wilayah geografis yang memenuhi persyaratan yang

ditentukan akan dipertimbangkan untuk menjadi tempat/lokasi di mana pembangkit akan didirikan.



Bahan bakar biasanya merupakan kriteria pertama. Pembangkit bahan bakar batu bara harus

diletakkan di mana pengiriman bahan bakarnya ekonomis dengan menggunakan alat-alat

transportasi sesuai dengan ukuran pembangkit. Demikian pula dengan pembangkit dengan bahan

bakar gas alam, tempatnya harus dalam jarak ekonomis dari jaringan pipa gas yang ada dengan

kapasitas yang mencukupi.

Kriteria kedua adalah jarak dari jaringan transmisi yang cocok. Jaringan transmisi baru sangat mahal

dan biasanya tergantung dari kondisi lingkungan.

Kriteria yang ketiga adalah akses ke pasokan air yang cocok dari segi jumlah dan mutu. Air tanah dan

air permukaan harus diselidiki dan yang berubah-ubah dan kualitasnya rendah tidak dipakai. Untuk

pasoka air sungai, bila pemakaian airnya maksimum 10 % dari aliran terendahnya, maka ini bisa

dianggap mencukupi.

Kriteria ke empat adalah kualitas udara daerah yang sensitif. Di Amerika Serikat, daerah yang

ditetapkan sebagai PSD Kelas I atau sangat polutan, serta daerah penyangga di sekitar kawasan

tersebut, tidak bisa digunakan sebagai lokasi pembangunan pembangkit.

Kriteria kelima adalah menilai struktur dan fitur geologinya.

3.2 Seleksi Kandidat Lokasi Pembangkit

Lokasi ditentukan berdasarkan faktor-faktor spesifik proyek termasuk faktor dan fitur:

• Kedekatan dengan fasilitas linear (road, kereta api, transmisi koridor, pasokan air, dan

jalur pipa koridor) perlu untuk mendukung pembangunan pabrik.

• Faktor topografis.

• Kualitas udara.

• Jarak dengan desa/kampung atau daerah komersial.

• Jarak dengan daerah potensi konflik penggunaan (seperti instrumen bandara dan daerah

aman militer) atau merugikan penerimaan masyarakat.

• Keterbatasan Estetika (termasuk kebisingan, ruang terbuka, dan pandangan umum)

mempengaruhi penempatan fasilitas atau ketinggian.



• Budaya, darat, atau batasan lingkungan akuatik (termasuk pemakaman, lahan basah,

atau habitat sensitif lainnya) mempengaruhi lisensi situs, pengembangan, atau operasi;

dan

• Faktor-faktor geologi

Kemudian dilanjutkan dengan evaluasi tempat yang paling cocok dan lokasi alternatif.

4. DESAIN KONSEPTUAL

Desain konseptual adalah proses yang sistematik, obyektif dan investigatif di mana persyaratan teknis

dasar, karakteristik operasional dan keterbatasan-keterbatasan yang dapat diterapkan pada suatu

pembangkit listrik dievaluasi dan ditentukan. Desain konseptual memberikan dasar untuk pemilihan

konsep desain dan peralatan, dan menjelaskan fitur-fitur desain suatu plant, sistem fungsional dan

struktur, keterbatasan-keterbatasan desain sistem dan peralatan, unjuk kerja plant, dan biayanya.

Desain konseptual meletakkan dasar-dasar teknis untuk proses desain rinci, pembelian alat, konstruksi

dan operasi sistem peralatan yang baru.

4.1 Karakterisasi Desain

Langkah pertama dalam proses desain konseptual adalah karakterisasi desain. Kegiatan ini berfokus

pada pengembangan informasi teknikal dan biaya awal dari suatu pembangkit listrik untuk

mendukung perencanaan dan analisis proyek.

Tiga tingkat desain konseptual didefinisikan dalam Tabel 1. Tingkat pertama adalah pengkajian

teknik yang sangat luas untuk suatu proyek yang biasanya memberikan informasi yang cukup akurat

untuk mendukung studi perencanaan sistem, penilaian ekonomi dan finansial awal, dan evaluasi

terhadap lokasi plant. Perkiraan biaya modal pada tingkat konseptual biasanya disiapkan sebagai

bagian dari karakterisasi awal pembangkit.

Karakterisasi desain konseptual tingkat kedua memberikan rincian tambahan tentang site layout ,

plant performance, dan sistem pembangkit individual. Desain ini mendukung kegiatan administratif

yang terkait dengan perijinan dan lisensi.



Karakterisasi desain level ketiga sangatlah spesifik tentang desain sistem dan peralatan dan

meletakkan fondasi desain rinci, spesifikasi peralatan dan pembelian/pengadaannya.

Tabel 4.1 Tingkat Desain Konseptual Pembangkit Listrik

4.2 Pendekatan Sistem Desain

Pembangkit listrik terdiri dari banyak proses yang kompleks dan unik serta elemen-elemen

termasuk bangunan, struktur, peralatan dan kontrol. Pendekatan sistem merupakan suatu

filosofi desain di mana elemen-elemen tersebut dikelompokkan menjadi sistem fungsional.



Proses ini tidaklah unik dan telah diterapkan pada desain konseptual dan desain rinci dari

banyak pembangkit. Pendekatan sistem ini juga digunakan selama konstruksi, pengujian,

dan startup peralatan plant.

Kategori-kategori untuk beberapa jenis pembangkit berbahan bakar fosil disajikan dalam

Tabel 2. Tabel ini menunjukkan sistem-sistem yang secara umum diterapkan untuk jenis

power plant tertentu, meskipun persyaratan khusus suatu proyek akan menghasilkan

listing proyek yang spesifik. Dalam setiap kategori yang ditampilkan pada tabel, dapat

dilihat perbedaan antara satu sistem dan sistem yang lain. Misalnya, kategori abu dan

scrubber solid dapat dibagi lagi menjadi sistem handling bottom ash dan fly ash. Hal yang

sama, kategori cycle heat rejection dapat dibagi lagi menjadi sistem condensing dan sistem

sirkulasi air. Jumlah sistem untuk pembangkit berbahan bakar batu bara bisa sangat banyak

(>100).

Sebagai seorang perancang yang menyelidiki suatu sistem tertentu, desain konseptualnya

disusun berdasarkan hal-hal berikut:

Susunan aliran proses,

Persyaratan pengoperasian sistem,

Persyaratan keandalan dan redundansi,

Kriteria desain peralatan/komponen,

Filosofi kontrol, dan

Persyaratan antarmuka sistem.



Tabel 4.2. Kategori Sistem Pembangkit Listrik Berbahan Bakar Fosil

Sumber: Black & Veatch



4.3 Evaluasi Konsep Desain Sistem Alternatif

Sebagian besar keputusan yang dibuat dalam proses desain pembangkit adalah

kompleks dan melibatkan banyak komponen yang berbeda-beda, namun saling

berinteraksi antara satu dan lainnya. Keputusan-keputusan ini melibatkan disiplin teknik

mesin, listrik, kimia, kontrol, listrik dan sipil struktur. Desain sistem studi substitusi (trade

off) dilakukan selama tahap rancangan konseptual untuk mendapatkan konsep desain

optimal dari beberapa pilihan yang ada. Studi desain substitusi ini terdiri dari evaluasi

desain teknis untuk masalah tertentu dibarengi dengan perbandingan sistem ekonomi

alternatif. Studi ini menganggap seluruh sistem dan semua komponen yang bersangkutan,

antarmuka, dan konstrain (hambatan) yang mempengaruhi rancangan akhir. Hasil-hasil dari

studi desain tradeoff ini menciptakan pendekatan desain optimal untuk implementasi yang

dilanjutkan dengan proses desain rinci. Studi Tradeoff biasanya tidak menilai sistem

alternatif dari perspektif keuangan.

4.3.1 Metodologi Analisis Cost-Benefit

Setiap desain alternatif sepenuhnya digolongkan berdasarkan biaya modal, kinerja dan

biaya operasional, konstrain dan dampak operasional sistem secara keseluruhan,

kebutuhan pemeliharaan, dan karakteristik peralatan yang tersedia.

4.3.2 Metodologi Analisis Ketersediaan

Analisis ketersediaan digunakan untuk mengukur kinerja dari pembangkit, sistem dan

komponen sistem utama. Ketersediaan didefinisikan secara matematis sebagai jumlah

durasi (lama) unit, sistem, atau komponen beroperasi dibagi dengan jumlah waktu bunga

(interest). Perbedaan dari kedua harga ini disebut downtime atau lama (waktu) mati. Dua

alasan utama tentang downtime adalah pemeliharaan terencana atau kegagalan peralatan.

4.3.3 Konsep Desain Alternatif

Banyak desain alternatif yang dapat dipertimbangkan untuk diaplikasikan pada hampir

setiap sistem pembangkit listrik. Pembangkit berbahan bakar batu bara yang besarmemiliki lebih banyak kemungkinan solusi alternatif dari pada pembangkit berbahan bakar

gas siklus sederhana. Combustion turbine combined cycle plants mempunyai beberapa opsi

desain yang bisa dipilih. Beberapa studi system tradeoff (substitusi) tipikal yang bisa

dilakukan sebagai bagian dari proses desain konseptual seperti yang dijelaskan pada bagian

berikut ini.



PENGIRIMAN BATU BARA. Metode-metode alternatif pengangkutan batubara dari sumber

batu bara ke lokasi pembangkit dievaluasi dari aspek teknis dan ekonomis. Sistem truk

memerlukan modal awal yang lebih kecil dari pada sistem konveyor, akan tetapi bahan

bakar tahunan dan biaya pemeliharaan lebih tinggi. Sistem angkutan kereta api cocok

untuk jarak jauh. Pengangkutan menggunakan tongkang dan kapal laut lebih murah

dibandingkan yang lainnya. Walaupun begitu sangat dimungkinkan membutuhkan investasi

besar untuk membangun dermaga dan fasilitas bongkarnya.

SUSUNAN SIKLUS UAP . Jumlah, lokasi, dan syarat-syarat desain untuk pemanas feedwater

regeneratif dalam siklus uap dibentuk dalam studi desain sistem substitusi (tradeoff). Selain

itu, ditentukan lokasi untuk ekstraksi uap dari turbin untuk pemanasan feedwater ,

perbedaan suhu terminal, dan pendekatan feedwater drain cooler . Pemasangan pemanas

tambahan dalam siklus uap meningkatkan biaya modal awal pembangkit, namun biaya

bahan bakar tahunanya lebih rendah karena plant heat ratenya lebih baik. Jika harga bahan

bakar cukup tinggi dan diperkirakan akan tetap tinggi, perbedaan biaya modal dengan

pemanas tambahan masih bisa diimbangi oleh penghematan biaya bahan bakar tahunan.

Untuk jangka waktu yang panjang (bertahun-tahun), maka pemasangan pemanas ini akan

menghemat bahan bakar sehingga memenuhi kriteria seleksi ekonomi.

BOILER FEED PUMP (BFP). Daya yang diperlukan untuk menggerakkan BFP, pada

umumnya, merupakan beban terbesar dalam suatu pembangkit. Sudi tradeoff ini

mengarah pada jumlah dan susunan penggerak BFP (motor atau turbin uap). Penggerak

motor listrik lebih murah dibandingkan dengan penggerak turbin uap akan tetapi

membutuhkan daya yang besar yang seharusnya bisa dijual/dikirim ke jaringan transmisi.

Penggerak turbin uap membutuhkan uap tekanan tinggi dan operasinya berpengaruh pada

heat rate pembangkit dan daya outputnya. Penggerak menggunakan turbin uap tidak

sefleksibel motor listrik. Ketersediaan sistem tergantung pada jumlah BFP, jenis penggerak,

dan konfigurasinya (seri atau paralel). Penggantian biaya energi dapat ditentukan pada

pilihan dengan suatu ketersediaan sistem yang lebih rendah.

CYCLE HEAT REJECTION. Metode yang paling menguntungkan dari disipasi panas untuk

pembangkit listrik dipilih dalam studi tradeoff ini. Sistem cycle heat rejection biasanya

meliputi mekanik evaporatif menara pendingin baik crossflow maupun counterflow , natural



draft cooling tower , air-cooled condenser , wet/dry cooling tower dan river water once-

through cooling. Untuk menara pendingin evaporative, air segar dan menara air garam bisa

dipertimbangkan jika tempatnya terletak di dekat laut. Pilihan sistem pendingin plant

mungkin sudah jelas bagi perancang sistem berdasarkan pengamatan kondisi lokasinya.

Misalnya, sebuah air-cooled condenser merupakan pilihan yang tepat jika sumber makeup

water sangat terbatas atau air sama sekali tidak tersedia.

INDUCED DRAFT. Studi tradeoff ini termasuk evaluasi pengaturan induced fan draft

alternatif, jumlah kipas, jenis kipas, dan penggerak kipas. Pilihan untuk jenis-jenis kipas

termasuk kipas sentrifugal dan aliran aksial. Susunan multi kipas dapat menawarkan

keandalan yang lebih baik tetapi biaya modal awal mungkin lebih besar dari kipas tunggal.

Biaya Operasi mungkin lebih tinggi untuk konfigurasi banyak kipas karena beroperasi pada

titik di bawah desainnya. Penggerak fan meliputi motor listrik dan turbin uap. Motor listrik

memberikan biaya awal rendah, namun biaya operasi tahunannya bisa lebih tinggi dari

sistem penggerak turbin uap. Studi tradeoff harus dilakukan pada awal desain konseptual

bersama-sama dengan penentuan parameter-parameter desain boiler. Studi tradeoff yang

sama dapat dilakukan untuk sistem udara pembakaran (draft fan paksa dan kipas udara

primer).

AIR QUALITY CONTROL (KONTROL KUALITAS UDARA). Sistem kontrol kualitas udara

alternatif untuk sulfur dioksida (S02) dan pengendalian emisi dievaluasi dalam studi

tradeoff ini. Studi ini menentukan instalasi dengan teknologi terbaik untuk kontrol emisi

dari pembangkit dan yang murah harganya serta keandalan yang memadai. Pilihan kontrol

emisi meliputi electrostatic precipitator konvensional dan penyaring kain (fabric filter).

Untuk pengendalian emisi S02, pada saat ini tersedia banyak pilihan, namun banyak yang

tidak bisa dipakai karena faktor-faktor seperti terbatasnya ukuran, kurangnya pengalaman

komersial, dan biaya tinggi. Tipikal scrubber termasuk spray dryer absorber dan scrubbers

batu kapur basah. Sebagai bagian dari analisis ini, rencana pengelolaan air awal dapat

dikembangkan untuk menunjukkan apakah air limbah layak untuk digunakan kembali. Studi

ini mungkin juga memasukkan evaluasi metode pengganti untuk penanganan dan

pembuangan padatan dan fly ash scrubber .



TINGKAT TEKANAN HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR. Studi tradeoff ini hanya berlaku

untuk combustion turbine combined cycle plants saja. Dalam studi ini, ditentukan tinggi

tekanan optimum untuk heat recovery steam generator (HRSG). Semakin tinggi tekanan

dapat meningkatkan modal awal biaya tetapi mungkin juga dapat menghemat bahan bakar

terkait dengan meningkatnya efisiensi.

5. DESAIN RINCI

Desain rinci memperluas informasi yang dikembangkan dalam rancangan konseptual menjadi bentuk

yang dalam bentuk yang membolehkan pembangunan fasilitas pembangkit listrik. Gambar konstruksi

tipikal yang disiapkan dalam tahan desain rinci ini dimuat dalam Tabel 3. Dalam konteks desain rinci,

desain sistem sudah lengkap dan diberikan ukuran/spesifikasi peralatan cukup memadai sehingga

kontraktor dapat dengan mudah menentukan persyaratan manufaktur dan pekerjaan konstruksinya.

Gambar konstruksi disiapkan guna meminimalisir keterlambatan desain enjinering dan konstruksinya.

Perhitungan-perhitungan enjinering dilakukan untuk mendukung keputusan-keputusan desain,

pemilihan peralatan dan bahan, serta persiapan gambar konstruksi. Daftar rekayasa disiapkan untuk

menentukan parameter-parameter spesifik dari komponen-komponen individual, informasi pengadaan

dan instalasinya.

Table 4.3. Typical Power Plant Construction Drawings



Daftar rekayasa dipersiapkan untuk yang berikut:

Peralatan Utama,

Beban listrik,

Rakitan Listrik,

Peralatan Listrik,

Instrumentasi,

Perangkat Kontrol,

Katup-katup,

Alat-alat Mekanik,

Annunciators Visual,

Hanger pipa, dan

Rekaman annunciator.

Kegiatan desain rinci membutuhkan sejumlah disiplin teknik, yaitu: sipil-struktur, mesin, kimia,

listrik, dan kontrol.

Desain sipil-struktur meliputi analisis geoteknik dan penelitian tanah untuk desain fondasi, desain

rekayasa untuk struktur dalam kaitannya dengan peraturan perundangan dan kriteria seismic,

desain struktur, fondasi, beton, baja, baja struktur, kerja pipa, landasan, tangga, dan enclosure;

persiapan diagram alir penangan bahan dan arsitektural dan desain landscaping.

Desain rinci sistem mekanik meliputi ukuran dan pemilihan peralatan, ukuran perpipaan dan katup;

persiapan piping and instrument diagrams (P&ID); routing dari sistem perpipaan, persiapan gambar

piping spool dan rincian gantungan pipa; analisis stress pipa dan desain untuk sistem suhu tinggi

kritikal; analisis water hammer ; dan persiapan keseimbangan panas dan bahan.

Kegiatan desain rinci listrik meliputi persiapan diagram satu-garis dan tiga-garis untuk sistem

kelistrikan (termasuk alat ukur, sinkronisasi, dan sistem proteksi; persiapan gambar cable tray,

saluran udara, saluran bawah tanah; persiapan gambar pengetanahan, raceway dan daftar

rangkaian; persiapan gmbar skema raceway dan instalasi dalam pipa; dan penentuan setting relai

proteksi.



Desain rinci Instrumentasi dan kontrol meliputi: tata letak panel kontrol atau layar komputer,

persiapan sistem kontrol digital dan diagram logic analog untuk sistem pembangkit listrik, persiapan

diagram skematik dan interkoneksi kontrol dan instrumen ; dan persiapan gambar instalasi

instrumen.

Desain rinci sistem kimia terutama berfokus pada sistem air di seluruh plant. Desain rinci teknik

kimia meliputi: persiapan diagram keseimbangan massa air yang menunjukkan persyaratan air

untuk pembangkit; desain fasilitas perlakuan air; desain sistem pengolahan limbah; desain dan

pemilihan bahan-bahan untuk aplikasi karatan, pemilihan alat dan ukurannya untuk sistem proses

kimia, dan desain peralatan laboratorium analisis air.

6. KONTRAK PENGADAAN PERALATAN DAN KONSTRUKSI

Spesifikasi pengadaan perlengkapan dan paket pekerjaan konstruksi ini dipersiapkan sebagai bagian

integral dari proses desain rinci. Di awal proyek ini diidentifikasi jumlah dan jenis pengadaan dan

spesifikasi konstruksi berdasarkan pada jenis dan kompleksitas pembangkit listrik. Dalam hal ini, juga

ditentukan ruang lingkup setiap paket. Paket-paket pengadaan pada umumnya masuk dalam salah satu

dari kategori-kategori berikut:

Spesifikasi Pengadaan,

Spesifikasi peralatan dan pemasangan,

Spesifikasi Konstruksi,

Kontrak Layanan, atau

Spesifikasi Turnkey

Instalasi siklus puncak (cycle peaking) sederhana yang terdiri dari unit combustion turbine-generator

modular memerlukan spesifikasi pengadaan dan konstruksi. Sebagai perbandingan, pembangkit listrik

bahan bakar batubara berisi ribuan komponen individual dan memerlukan banyak spesifikasi pengadaan

dan pemasangan. Daftar spesifikasi pengadaan tipikal untuk pembangkit listrik besar ditampilkan pada

Tabel 4. Daftar tipikal spesifikasi konstruksi diperlihatkan pada Tabel 5. Daftar yang diperlihatkan dalam

tabel-tabel ini perlu disesuaikan untuk persyaratan-persyaratan individu dari setiap proyek.



Suatu spesifikasi pengadaan untuk peralatan merupakan dokumen komprehensif yang berisi

informasi tentang prosedur tender, syarat-syarat kontrak, ikatan, dan asuransi (jaminan). Dokumen

ini juga berisi persyaratan desain teknis untuk penyediaan peralatan dan bahan. Produsen peralatan

bertanggung jawab dalam menyediakan peralatan dan layanan-layanan sesuai dengan lingkup

pekerjaan, sesuai dengan spesifikasi teknis dan gambar konstruksi detail yang dipasok oleh enjiner.

Informasi dari tahap desain konseptual dan desain rinci disatukan di dalam bagian teknis dari

dokumen pengadaan ini.

Perlengkapan alat dan spesifikasi pemasangan (erection) mungkin diperlukan bagi peralatan yang

mempunyai persyaratan pemasangan yang unik yang terbaik di akomodasi oleh pabrik aslinya

(seperti boiler kapasitas besar yang dipasang di tempat). Spesifikasi konstruksi berisi informasi dan

gambar rinci yang dibutuhkan untuk memasang komponen-komponen peralatan individual (yang

dibeli dalam paket-paket tersendiri).

Kontrak lain yang digunakan untuk pembangunan pembangkit tenaga adalah kontrak layanan.

Kontrak layanan mencakup layanan-layanan khusus seperti keamanan dan kebersihan setempat.

Spesifikasi turnkey biasanya menentukan jaminan performa dengan banyak (jika tidak semua),

desain rinci tertentu diserahkan kepada kebijaksanaan kontraktor proyek. Pendekatan turnkey

memerlukan satu kontraktor bertanggung jawab untuk desain plant, pengadaan peralatan,

performa plant, biaya, konstruksi, dan jadwal. Spesifikasi jenis ini cocok untuk proyek yang bebas

(independen) menggunakan pembiayaan proyek.



Tabel 4.4. Kontrak Pengadaan tipikal untuk Pembangkit Listrik Batu Bara Besar

Table 4.5. Kontrak Konstruksi Tipikal untuk Pembangkit Besar Berbahan Bakar Batu Bara



Lampiran A

ELECTRICAL SYSTEMS OF POWER PLANT

1. GENERAL

Electrical System of a Power Plant is a system connection between generator, grid and auxiliary

components in a power plant which need electrical power to functions. A basic electrical system of

power plant is shown in Figure 1.



Electrical system of a power plant basically consists of the high voltage, generator, medium voltage, low

voltage, dc systems as explained bellow.

1.1 The High Voltage System

• This is the system on the high voltage side of the step-up or main transformer

• It is usually composed of switch yard and take off to the bulk power transmission system

• Typical voltage could be 150 kV, 230 kV, 275 kV, 500 kV, etc

1.2 The Generator Voltage System

• This is the system and voltage level where the main generator unit is connected. Typical voltage

here is 13,8 kV, 16 kV, etc.



1.3 The Medium Voltage System

• The station service transformer or an auxiliary transformer steps down the generator voltage to

a medium voltage, typically 4,16 kV.

• The medium voltage system and switchgear powers-up the plant major auxiliary loads, a mostly

large motor (CWP, Hot Well Pump, and Cooling Tower Fan for Geothermal Power Plants)



1.4 The Low Voltage System

• The voltage in the medium voltage system is further stepped down to low voltage, typically 380

V and 220 V, etc, to serve the smaller loads. These loads include small motors and lighting

equipments.

1.5 The DC System

• Using an AC-DC converter the ac voltage of the auxiliary supply is converted to DC to charge a

battery and power dc loads which typically, include Instrumentation and Control Devices.

• During total plant and grid shutdown or when there is no available feedback power from the

grid to supply power to the plant, the energy stored in the battery is used to continuously power

the Plant’s DC loads like the control system.

• Some ac loads that need to be continuously running during this event, like oil pump, are also

powered by the battery through an DC to AC inverter.



2. GENERATOR IN POWER PLANT

2.1 Main Generator

• Each main generator shall be connected to the transmission system through a generator

transformer.

• Each unit auxiliary transformer shall be rated to supply all the unit auxiliary loads for the units

plus the common auxiliary loads.

• Each main generator/generator transformer combination shall be capable of providing the

declared unit maximum continuous MW rating over the specified range of power factors and

frequency/voltage variations.

• The voltage on the 150 kV lines of the Grid System will normally remain within +/- 5 percent of

the nominal value unless abnormal conditions prevail.

•

The minimum voltage is -10 percent and the maximum voltage is +10 percent under abnormal

conditions.

• The Generator shall be capable of operating continuous by at maximum rated KVA output at any

power factor between the rated 0.80 power factor lagging and 0.95 leading and at any voltage

between 5 percent below and 5 percent above rated volts, within guaranteed temperature

limits.

2.2 Generator and Associated Equipments

2.2.1 General Equipmets

• The generator shall be properly designed for application directly coupled to the turbine as its

prime mover and to operate continuously at the steam turbine maximum output.

• The generator shall be designed to operate safely and reliably and shall be capable of operation

as a base load unit, i.e. minimum 8000 hours per annum.

• The generator shall be supplied complete with all necessary auxiliary equipment to make a

completely functional system.

The auxiliary equipment shall includes:

• Excitation system complete

• Generator stator housing



• Turbine generator common lubricating system

• Generator cooling system

• Core monitor

• Bushing current transformers

•

Terminal enclosure

• All special tools and instruments for rotor and cooler withdrawal and insertion gear

• All require instrumentation and controls

2.2.2 Design Requirements

• The generator shall be capable of continuously supplying 1.05 times its nominal rated output at

rated voltage and power factor over the frequency range 48.5 Hz to 51 Hz, and at rated

frequency and power factor with a voltage variation of +/-5%. It is appreciated that this overload

capability could effectively increase the maximum continuous rating of the generator.

• Moreover, the design shall be such as to meet the following condition or requirements:

a) Operation at MCR, from 51 to 48.5 Hz, at rated load and power factor over a voltage range

of 0.95 to 1.05 p.u. within temperature rise limits.

b) Operation over the power factor range 0.80 lag to 0.95 lead

Each generator shall be the cylindrical rotor type and together with its excitation system shall be

fully interchangeable with other units in the station.The generator shall be fully capable of operating in parallel with other generating units

connected to the transmission system, and if the circumstance arises, individually supplying the

local load of an 'island system'. This shall apply during the specified steady state and system

transient load conditions and load changes, without active or reactive load oscillations.

The generator shall be designed to withstand the forces and torques imposed during the

conditions (a) and (b) listed below without sustaining damaging movement of the stator

windings frame or core, or damage to the rotor or other major components:

a) 3-phase zero-impedance short-circuit suddenly applied at the terminals from rated

open-circuit voltage.

b) Line-to-line zero-impedance short-circuit suddenly applied at the terminals from rated

open-circuit voltage.



The generator shall be capable of withstanding the effects of system harmonic frequency

currents caused by loads such as large arc furnaces located in close proximity to the power

station, without harmful deformation of the windings or shafting or other mechanical damage,

and without significantly reducing the life of the generator

2.2.3 Excitation Supply

• The excitation system shall be of either the brushless or static type. The excitation equipment

shall be rated for continuous operation over the full range of generator rated conditions and

comply with IEC 60034-3 The exciter ceiling voltage shall not be less than 2 p.u. at full load rated

conditions.

• The excitation control equipment shall consist of an automatic voltage regulator (AVR) (with

power factor controller) and power system stabilizer (PSS). The AVR shall as a minimum, be of

the dual auto channel type with manual control device and appropriate auto/manual

changeover circuits.

• The automatic voltage regulator channels shall be of the continuously acting type. The auto

channels shall sense all three phases of the generator terminal voltage. Its sensitivity shall be

such that it is capable of maintaining the generator terminal voltage within 0.5% of the set value

over the whole operating voltage, frequency and load range of the generator and over the

operating temperature range.• The AVR reference device shall be insensitive to changes in the ambient conditions and to

changes in the frequency of generator voltage supplies over the operating range of the

equipment. The voltage setting control shall be capable of adjusting the terminal voltage to give

the required range.

• The AVR shall include an under-excitation limiter (VAr limiter) to prevent the excitation being

reduced to a level which would endanger synchronous stability during automatic operation. The

operating point and stabilizing controls shall be adjustable while the generator is on load. It shall

respond to changes in real and reactive power, and to the square of the generator terminal

voltage in such a manner that an increase in voltage will permit an increase in leading VAr.

• A follow up device shall ensure that, should the auto control fail the manual control will take

over control with no significant change in excitation current. A balance indicator shall be

provided to demonstrate that this feature is operating correctly.



• An automatic limiter shall prevent the manual controller follow-up device from reducing its

setting below the prescribed safe limits of excitation for the generator when under normal

control. The operating point of the device shall be adjustable.

• Quadrature current compensation shall be provided if required to facilitate MVAr sharing

between the units of the station. The compensation shall be adjustable and connected so that it

can be readily taken out of service if necessary.

• During run-up, the generator shall be automatically excited in a gradual controlled manner to

rated voltage at rated speed. The voltage/frequency ratio shall be controlled when the

generator is not synchronized.

• The excitation shall be rapidly suppressed in the event of a major fault or main protection trip.

• When on load the excitation control equipment shall be capable of restoring the generator

terminal voltage, in a well damped manner, to within plus or minus 0.5% of the reference value

within five seconds.

• With rated as supply voltage and frequency, the excitation system shall be capable of delivering

continuously within temperature rise, any value of field current from zero to 110% of the field

current required by the generator at its rated output, power factor and 90% to 107% rated

voltage.

• The performance of the VAr limiter shall be demonstrated by testing its response to a 5% step

decrease in reference voltage with the generator operating just off the limit line. The resulting

maximum VAr excursion shall be limited to 30% of its unlimited value.



2.2.4 Generator Protection



2.2.4.1 Internal and External Short Circuits

Abnormal Operating Conditions

Loss of Synchronism

Abnormal Frequency

Overexcitation Field Loss

Inadvertent Energizing

Breaker Failure

Loss of Prime Mover Power

Blown VT Fuses

Open Circuits

The

"Wild"

Power

System

G

Exciter

Stator

Ground

Stator Phase

SystemGround

System

Phase



2.2.4.2 Protection System: ANSI/IEEE Standards

Latest developments reflected in:

Std. 242: Buff Book

C37.102: IEEE Guide for Generator Protection

C37.101: IEEE Guide for AC Generator Ground Protection

C37.106: IEEE Guide for Abnormal Frequency Protection for Power Generating Plants

The

"Wild"

Power

System

G

Exciter

Loss of FieldLoss of Field

Overexcitation

Overexcitation

Overexcitation

Open

Circuits

Loss of Synchronism

Inadvertent

Energizing,

Pole Flashover

Abnormal

Frequency

Abnormal

FrequencyBreaker

FailureReverse

Power

Over

Power



• Small – up to 1 MW to 600V, 500 kVA if >600V

32 Reverse Power

40 Loss of Excitation

51V voltage restraint

51G Ground overcurrent



Small Machine Protection IEEE Buff Book

• Medium – up to 12.5 MW

32 Reverse Power


46 Negative Sequence



87 Differential



• Large – up to 50 MW

32 Reverse Power



49 Thermal Overload




Large Machine Protection IEEE C37.102

32 Reverse Power



49 Thermal Overload



•

Unit Connected,• High Z Grounded



Protection Functions

Protection Functions Include:

• Generator Stator Differential

•

Backup Distance Protection• 100% Stator Ground

• Generator Unbalance

• Loss of Excitation

• Accidental Energization

• Breaker Fail

• Phase Overcurrent – Voltage

Restraint

• Neutral Inst. / Timed Overcurrent

• Neg. Sequence Overcurrent

• Under / Over Voltage

• Under / Over Frequency

•

Generator Thermal Model• RTD Temperature

• Overexcitation – Volts/Hertz



3. TRANSFORMER

• Transformers shall comply with IEC 60076.

• Generator transformer shall have ONAN/ONAF cooling. Unit transformers shall preferably have

ONAN/ONAF cooling.

• Generator transformer and unit transformers shall be oil immersed, free breathing, conservator

type.

• All other auxiliary transformers or Power Distribution Center (PDC) transformers shall be either

oil immersed with ONAN cooling or naturally air cooled dry or cast resin type. Dry and cast resin

type transformers shall be enclosed in naturally air ventilated enclosures.

• Generator transformers shall be provided with on-load tap changing facilities to suit the

specified operational and VAr import/export capability requirements +/- 10%, 1.25% step

•

Unit transformers shall have off-circuit taps to suit the operational requirements +/- 5%, 1.25%

step

• All transformers shall be provided with winding temperature indicator having contacts for

temperature high alarm and trip functions.

• All transformers having bushing connections to external circuits shall be provided with

coordinating gap structures or surge arresters.

• Oil samples for analysis of dissolved gases shall be taken before commencement of final testing

of generator and unit auxiliary transformers. Further samples shall be taken following power

frequency testing, following impulse testing and before, during and after load current runs.

Generator transformers shall be complete with the following fittings:

a) Refrigeration breather.

b) Buchholz relay - double float with alarm and trip contacts.

c) Buchholz gas, ground level on load sampling point.

d) Spring operated self-resealing pressure relief device (two for oil quantities exceeding 45,000

litres).

e) Tank drain valve.

All other auxiliary oil filled transformers rated 1 MVA and above shall be complete with the following

fittings:

a) Silica-gel breather.



b) Buchholz relay - double float with alarm and trip contacts,

c) Spring operated self-resealing pressure relief device.

d) Tank drain valve.

e) Combined filling and filter valve

f)

Oil sampling device.

g) Oil temperature indicator having alarm and trip contacts.

h) Thermometer pocket

i) Grounding terminal

j) Oil filled transformer tanks shall be routine oil leak tested according to IEC standard or other

acceptable standard.

k) The transformer shall be equipped with all required protection, metering and all accessories

including fault pressure device, thermal, over-current, differential, earth fault, etc

l) Combined filling and filter valve.

m) Oil sampling device.

n) Approved anti-vibration mountings.

o) HV and LV winding temperature indicators having contacts for control of pumps and fans, and

alarm and trip contacts for high temperature.

p) Thermometer pocket.

q) Oil flow indicator with alarm contact for loss of flow.

r)

Cooler isolating valves.

s) Pump inlet and outlet Isolating valves.

t) Low oil level alarm device.

u) Grounding terminal.



Lampiran B

INTRODUCTION TO PRELIMININARY (BASIC) DESIGN

(PROVEN SYSTEM)

1. DESIGN PRINCIPLE

All design principle must accord with the requirements in EPC contract.

All design principle must accord with requirements of environment protection in Indonesia.

The system design and selection of equipments, structure and architecture shall be safe and

mezzo in technical.

The general layout of the power plant should be in reason and harmony.

The arrangement of factory and building shall be carve up in reason, easy for construction,

maintenance and operation.

Economize to use the water, all waste water must be treated and discharge meet the criterion

of environment.



3. LAYOUT OF MAIN POWER BUILDING



Lampiran C

DETAIL DESIGN PRINCIPLES

Technical Principle of detail design

The Detail design will fulfil the comments of preliminary design by The Owner

Organization of Design Team



Meaning of Drawing Number (Contoh)

All Chinese design institutes have similar regulars.

For example:

Drawing number: F744S-J0401-02

F: Power plant

744: Project number

S: Detail design, If select “C” mean preliminary.

J: Part Code

04: Volume Code

01: book Code

02: Drawing Number

Parts Code

Z: General Layout

T: Structure, Architecture

J: Thermal Mechanical (Include turbine, boiler)

S: Hydraulic, Hydraulic structure

H: Chemical

M: Coal handing

N: Ventilation and Air Conditioning

C: Ash handing

K: Instruments and Control

buku perancangan pltt

Documents