PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP

Disusun Oleh:R. Gerha Terimananda / 11-2011-003Rachman Shandy P. / 11-2011-006Yudhi Permana JR / 11-2011-007Temmy Hilmansyah / 11-2011-009Gregorius Grady K. / 11-2011-014Dipo Alam P. H. / 11-2011-022

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI NASIONALBANDUNG2014BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDi Bumi ini mempunyai alam yang sangat bermanfaat bagi makhluk hidup yang menempatinya. Sumber daya alam yang tersedia dapat dimanfaatkan oleh manusia untuk kelangsungan hidupnya. Sebagai contoh, sumber daya alam yang terdapat di Bumi ini dapat dimanfaatkan sebagai salah satu sumber pembagkit listrik seperti angin, air dan panas bumi.Uap adalah salah satu energi yang digunakan untuk menghasilkan listrik, dimana air yang dipanaskan kemudian menghasilkan uap. Turbin yang digunakan PLTU sama dengan turbin PLTP. Turbin yang berputar oleh uap jenuh. Ketika turbin berputar dan terkopel oleh generator maka generator akan menghasilkan listrik.Sebagai mahasiswa elektro kita harus mampu mengetahui tentang berbagai macam pembangkit, salah satunya adalah PLTU.

1.2 Maksud dan TujuanTujuan penulisan adalah:1. Untuk menyelesaikan salah tugas Mata Kuliah Pembangkit Energi Listrik pada semester ganjil 2014 2. Untuk mengetahui tentang Pembangkit Listrik Tenaga Uap

1.3 Rumusan MasalahRumusan masalah yang diajukan adalah bagaimana Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

1.4 Metode dan Teknik Penulisan1.4.1 MetodeMetode yang digunakan adalah analitik deskriptif, karena penulisan ini bertujuan untuk mendeskripsikan data yang diperoleh baik dari berbagai rujuan kemudian ditarik kesimpulan.

1.4.2 Teknik Pengumpulan DataTeknik yang digunakan dalam mengumpulkan data adalah studi kepustakaan

1.5 Sistematika PenulisanPenulisan tugas kali ini terbagi atas empatbab. Dimulai dengan pendahuluan sebagai bab pertama memuat latar belakang, maksud dan tujuan, rumusan masalah, metode dan teknik pengumpulan data serta sistematika penulisan.Selanjutnya, pada bab dua dijabarkan tentang definisi dan pemanfaatan energi angin yang digunakan pada Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (Angin)Pada bab tiga akan dijabarkan tentang pengaruh pengertian PLTP secara keseluruhan dilihat dari siklus hingga sistem kelistrikan. Bab empat yang berisi tentang salah satu contoh PLTB di Indonesia dan bagaimana mendapatkan efisiensi pada PLRB.Pada bab lima berisi tentang dampak PLTB yang dilihat dari kelebihan dan kekurangan PLTB dan ditutup pada bab enam yang berisi analisis dan kesimpulan yang didapat.

BAB IIPEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP

2.1 Definisi PLTUPembangkit listrik tenaga uap(PLTU) adalah pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik.Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari uap panas/kering. Pembangkit listrik tenaga uap menggunakan berbagai macam bahan bakar seperti:- Gas (LNG, PLG maupun gas lainnya)- Minyak (minyak ringan hingga minyak berat)- Batu bara (berkualitas tinggi hingga rendah- MFO-Biomass lainnya (bahan lain yang bisa dibakar)

Keunggulan PLTU: Dapat dioperasikan menggunakan berbagai jenis bahan bakar (padat, cair dan gas) Dapat dibangun dengan kapasitas yang bervariasi Dapat dioperasikan dengan berbagai mode pembebanan Kontinuitas operasinya tinggi Usia pakai (life time) relatif lama

Kelemahan PLTU: Sangat tergantung pada tersedianya pasokan bahan bakar Tidak dapat dioperasikan (start) tanpa pasokan listrik dari luar Memerlukan tersedianya air pendingin yang sangat banyak dan kontinyu Investasi awalnya mahal

2.2 Proses Konversi EnergiDalam PLTU, energi primer berupa bahan bakar (batubara/minyak gas) dikonversikan menjadi listrik (energi sekunder), dengan tahapan sebagai berikut:1. Energi kimia dalam bahan bakar dikonversikan menjadi energi panas dalam ruang bakar boiler, dalam proses pembakaran.2. Energi panas tersebut diatas selanjutnya dikonversikan menjadi energi dalam uap (enthalpy) di boiler, melalui proses perpindahan panas3. Energi dalam uap (enthalpy) selanjutnya dikonversikan menjadi energi mekanik berupa putaran pada turbin uap.4. Terakhir, energi mekanik dari turbin uap dikonversikan menjadi energi listrik pada generator.

2.3 Proses Pada PLTU

Gambar 2.1 Blok diagram proses PLTU

Gambar 2.2 Siklus proses PLTU

1. Pertama-tama air demin ini berada disebuah tempat bernama Hotwell.2. Dari Hotwell, air mengalir menujuCondensate Pumpuntuk kemudian dipompakan menuju LP Heater (Low Pressure Heater) yang pungsinya untuk menghangatkan tahap pertama. Lokasi hotwell dan condensate pump terletak di lantai paling dasar dari pembangkit atau biasa disebut Ground Floor. Selanjutnya air mengalir masuk keDeaerator.3. Di dearator air akan mengalami proses pelepasan ion-ion mineral yang masih tersisa di air dan tidak diperlukan seperti Oksigen dan lainnya. Bisa pula dikatakan deaerator memiliki pungsi untuk menghilangkan buble/balon yang biasa terdapat pada permukaan air. Agar proses pelepasan ini berlangsung sempurna, suhu air harus memenuhi suhu yang disyaratkan. Oleh karena itulah selama perjalanan menuju Dearator, air mengalamai beberapa proses pemanasan oleh peralatan yang disebut LP Heater. Letak dearator berada di lantai atas (tetapi bukan yang paling atas). Sebagai ilustrasi di PLTU Muara Karang unit 4, dearator terletak di lantai 5 dari 7 lantai yang ada.4. Dari dearator, air turun kembali ke Ground Floor. Sesampainya di Ground Floor, air langsung dipompakan olehBoiler Feed Pump/BFP(Pompa air pengisi) menuju Boiler atau tempat memasak air. Bisa dibayangkan Boiler ini seperti drum, tetapi drum berukuran raksasa. Air yang dipompakan ini adalah air yang bertekanan tinggi, karena itu syarat agar uap yang dihasilkan juga bertekanan tinggi. Karena itulah konstruksi PLTU membuat dearator berada di lantai atas dan BFP berada di lantai dasar. Karena dengan meluncurnya air dari ketinggian membuat air menjadi bertekanan tinggi.5. Sebelum masuk ke Boiler untuk direbus, lagi-lagi air mengalami beberapa proses pemanasan di HP Heater (High Pressure Heater). Setelah itu barulah air masuk boiler yang letaknya berada dilantai atas.6. Didalam Boiler inilah terjadi proses memasak air untuk menghasilkan uap. Proses ini memerlukan api yang pada umumnya menggunakan batubara sebagai bahan dasar pembakaran dengan dibantu oleh udara dari FD Fan (Force Draft Fan) dan pelumas yang berasal dariFuel Oil tank.7. Bahan bakar dipompakan kedalam boiler melalui Fuel oil Pump. Bahan bakar PLTU bermacam-macam. Ada yang menggunakan minyak, minyak dan gas atau istilahnya dual firing dan batubara.8. Sedangkan udara diproduksi olehForce Draft Fan(FD Fan). FD Fan mengambil udara luar untuk membantu proses pembakaran di boiler. Dalam perjalananya menuju boiler, udara tersebut dinaikkan suhunya olehair heater(pemanas udara) agar proses pembakaran bisa terjadi di boiler.9. Kembali ke siklus air. Setelah terjadi pembakaran, air mulai berubah wujud menjadi uap. Namun uap hasil pembakaran ini belum layak untuk memutar turbin, karena masih berupa uap jenuh atau uap yang masih mengandung kadar air. Kadar air ini berbahaya bagi turbin, karena dengan putaran hingga 3000 rpm, setitik air sanggup untuk membuat sudu-sudu turbin menjadi terkikis.10. Untuk menghilangkan kadar air itu, uap jenuh tersebut di keringkan di super heater sehingga uap yang dihasilkan menjadi uap kering. Uap kering ini yang digunakan untuk memutar turbin.11. Ketika Turbin berhasil berputar berputar maka secara otomastis generator akan berputar, karena antara turbin dan generator berada pada satu poros. Generator inilah yang menghasilkan energi listrik.12. Pada generator terdapat medan magnet raksasa. Perputaran generator menghasilkan beda potensial pada magnet tersebut. Beda potensial inilah cikal bakal energi listrik.13. Energi listrik itu dikirimkan ke trafo untuk dirubah tegangannya dan kemudian disalurkan melalui saluran transmisi PLN.14. Uap kering yang digunakan untuk memutar turbin akan turun kembali ke lantai dasar. Uap tersebut mengalami proses kondensasi didalam kondensor sehingga pada akhirnya berubah wujud kembali menjadi air dan masuk kedalam hotwell.

Siklus PLTU ini adalah siklus tertutup (close cycle) yang idealnya tidak memerlukan lagi air jika memang kondisinya sudah mencukupi. Tetapi kenyataannya masih diperlukan banyak air penambah setiap hari. Hal ini mengindikasikan banyak sekali kebocoran di pipa-pipa saluran air maupun uap di dalam sebuah PLTU.Untuk menjaga siklus tetap berjalan, maka untuk menutupi kekurangan air dalam siklus akibat kebocoran, hotwell selalu ditambah air sesuai kebutuhannya dari air yang berasal dari demineralized tank.

Gambar 2.3 Proses PLTU menggunakan bahan bakar batu bara

2.4 Komponen Utama PLTUPLTU merupakan mesin pembangkit termal yang terdiri dari komponen utama dan komponen bantu (sistem penunjang) serta sistem-sistem lainnya. Komponen utama terdiri dari empat komponen, yaitu:

1. Boiler (ketel uap)Boiler adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk merubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap dilakukan dengan memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan panas hasil pembakaran bahan bakar. Proses pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar.Uap yang dihasilkan adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air disebut dengan water tube boiler (boiler pipa air).

Gambar 2.4 Boiler dan spesifikasi

Dalam pengoperasiannya, boiler ditunjang oleh beberapa peralatan bantu seperti economizer, ruang bakar, dinding pipa, burner, steam drum, superheater dan cerobong.a. EconomizerEconomizer atau pemanas awal berfungsi untuk memanaskan air pengisi ketel sebelum masuk ke boiler. Pemanasan awal ini perlu yaitu untuk meningkatkan efisiensi ketel dan juga agar tidak terjadi perbedaan temperatur yang besar di dalam boiler yang dapat mengakibatkan keretakan dinding boiler.

b. Ruang bakar (furnace)Ruang bakar adalah bagian dari boiler yang dindingnya terdiri dari pipa-pipa air. Pada sisi bagian depan terdapat sembilan burner yang letaknya terdiri atas 3 tingkat tersusun secara mendatar.

c. Dinding pipa (wall tube)Merupakan dinding di dalam ruang bakar yang berfungsi sebagai tempat penguapan air. Dinding ini berupa pipa-pipa yang berisi air yang berderet secara vertikal.

d. BurnerMerupakan peralatan pembakar yang bahan bakarnya terbagi menjadi bagian-bagian kecil sehingga memudahkan proses pembakaran dengan udara. Bahan bakar HSD (High Speed Diesel) dipergunakan untuk pembakaran awal. Sedangkan bahan bakar utamanya adalah residu.Penyalaan burner tergantung pada beban beban dari unit. Burner Management System (BMS) adalah penyaluran konfigurasi penyalaan burner pada saat start up atau shut down dan load change. Jumlah burner yang menyala atau mati tergantung pada beban generator yang sebanding dengan kapasitas bahan bakar untuk memproduksi uap pada boiler. Konfigurasinya diatur supaya pemanasan dalam ruang bakar merata dan efisien. Penyalaan boiler yang tidak seimbang dengan beban generator dapat mengakibatkan tidak stabilnya tekanan dan temperatur uap.

e. Steam drumSteam drum adalah alat pada boiler yang berfungsi untuk menampung feed water dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan berupa campuran air dan uap. Di dalam steam drum terdapat peralatan pemisah uap. Campuaran feed water dan uap mengalir mengikuti bentuk separator sehingga uap air pada campuran akan jatuh dan masuk ke saluaran primary dan seconadry superheater. Uap yang telah dipisahkan oleh separator masuk ke cevron dryers. Disini uap mengalami pemisahan yang terakhir sehingga didapat uap jenuh. Air yang jatuh dialirkan ke bagian bawah dari drum secara gravitasi dan mengalir ke dalam tempat penampungan kemudian keluar melalui down corner dan uap jenuh akan keluar dari dry box.

2. Turbin uapTurbin uap berfungsi untuk merubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi gerakan memutar (putaran). Uap dengan tekanan dan temperatur tinggi diarahkan untuk mendorong sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros sehingga poros turbin berputar. Akibat melakukan kerja di turbin tekanan dan temperatur uap keluar turbin turun hingga hingga menjadi uap basah. Uap ini kemudian dialirkan ke kondensor, sedangkan tenaga putar yang dihasilkan digunakan untuk memutar generator. Saat ini hampir semua mesin turbin uap adalah dari jenis turbine condensing atau uap keluar turbin (exhaust steam) dialirkan ke kondensor.

Gambar 2.5 Turbin uap dan spesifikasi

3. KondensorKondensor adalah peralatan untuk merubah uap menjadi air. Proses perubahan nya dilakukan dengan cara mengalirkan uap kedalam suatu ruangan yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir diluar pipa-pipa sedangkan air sebagai pendingin mengalir didalam pipa-pipa. Kondensor seperti ini disebut surface (tubes) condenser. Sebagai pendingin digunakan air sungai atau air laut.Laju perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin, kebersihan pipa-pipa dan perbedaan temperatur antara uap dan air pendingin. Proses perubahan uap menjadi air terjadi pada tekanan dan temperatur jenuh, dalam hal ini kondensor berada pada kondisi vakum. Karena temperatur air pendingin sama dengan temperatur udara luar, maka temperatur air kondensat nya maksimum mendekati temperatur udara luar. Apabila laju perpindahan panas terganggu, maka akan berpengaruh terhadap tekanan dan temperatur.2.5 Peralatan Bantu Pada PLTUMerupakan peralatan yang menunjang kerja sebuah PLTU, beberapa peralatan penunjang yaitu : 1. Condensate PumpCondensate Pumpberfungsi untuk memompa kondensor untuk di proseslaw pressure heater2. Cirluating Water Pump (CWP)Cirluating Water Pumpberfungsi untuk memompa air laut masuk ke kondensor sebagai arus pendingin3. Make Up Water TankMake Up Water Tankberfungsi sebagai tempat untuk menampung air yang dihasilkan oleh water treatment equipment. Make up water transfer pump fungsinya untuk memompa air dan makeup water tankke kondensor sebagai air penambah4. Boiler Feed Pump (BFP)Berfungsi untuk memompa air dan daerator menuju boiler5. House Boiler Water TankHouse Boiler Water Tankadalah tangki yang menampung air suling untuk mengisi house boiler6. House BoilerMerupakan boiler murni untuk menghasilkan uap pertama kali sebelum ada unit pemabangkit yang beroperasi. Uap itu dialirkan kelow pressure auxiliarysteam headerkedesalination plantuntuk diembunkan kembali yang selanjuntya diproses dalam water treatment menjadi air pengisi boiler mula7. Raw Water TankRaw Water Tankmerupakan tangki penampung air tawar yang dihasilkan dan desalination plant8. Water Treatment Supply PumpWater Treatment Supply Pumpberfungsi untuk memompa air tawar dan raw water tank ke water treatment equipment untuk diolah kembali9. Residual Oil Storage TankTempat penyimpanan bahan bakar residu yang berasal dan kapal tangker dan merupakan tangki penyimpanan bulanan. Kapasitas 20.000 liter10. Residual Oil Transfer PumpResidual Oil Transfer Pump mempunyai fungsi memompa dan memindahkan minyak residu dan residual oil storage tank ke residual oil service tank11. Residual Oil Service TankTangki penyimapanan bahan bakar berasal dan residualoil service tankdan merupakan tangki penyimpanan harian12. High Speed Diesel Oil Pump (HSD oil pumpBerfungsi untuk memompa solar dan residualoil service tankkehouse boiler high speed diesel tankkeemergency generator high speed diesel tank dan igniter13. Vacum PumpBerfungsi untuk mengerluarkan udara yang terjebak didalam air pendingin kondensor, sehingga sistem pendingin dalam kondensor menjadi sempurna.14. Steam Jet Air EjectorBerfungsi untuk menahan kevakuman tekanan uap dalam kondensor15. Gland Steam CondensorBerfungsi untuk mengembunkan uap setalah dipergunakan seal turbin16. Low Pressure Heater (LP Heater)Low Pressure Heaterberfungsi untuk memanskan air pengisi boiler yang lewat didalamnya17. DearatorBerfungsi untuk memanaskan pengisi air boiler dan untuk menghilangkan udara yang terkandung didalam air

18. Main Stop ValveBerfungsi untuk membuka dan menutup uap yang masuk kedalam turbin dan dilengkapi denganby pass main stop valve19. High Pressure Heater (HP Heater)Berfungsi untuk memanaskan pengisi air boiler yang dilewatkan didalamnya. Panas tersebut berasal dan uap ekstrasi pertama dan kedua20. FD FanBerfungsi untukmensupplyudara guna proses bahan bakar dan mendorongflue gasdan ruan bakar (burner). Biasanya digunakan sendiri kebanyakan pembangkit uap uruan besar dan hampir semua pembangkit uap kelautan dan ditempatkan pada lubang-lubang udara ke pemanas awal udara sehingga keselurahan sistem sampai lubang masuk ke cerobong berada pada tekanan positif21. Cooling TowerBerfungsi untuk mendinginkan uap dan turbin yang telah dikondensasi oleh kondensor2.6 Motor-Motor Listrik Pada PLTUDi dalam pusat listrik terdapat motor-motor listrik yang digunakan untuk berbagai keperluan sesuai kegiataan pusat listrik.Di dalam PLTU, motor listrik yang besar atau yang berperan penting bagi kelangsungan operasi:a. Motor penggerak pompa air ketelb. Motor penggerak pompa air pendingin kondensorc. Motor penggerak penggiling batu barad. Motor penggerak kipas penghisap dan kipas penekan udara ketele. Motor pemutar poros turbin apabila turbin baru dihentikan sehingga proses pendidinginnya tidak menyebabkan poros turbin (bearing device) bengkok. Motor ini di gerakkan dengan arus searah dari aki baterai.f. Motor penggerak pompa sirkulasi minyak pelumas yang memberi pelumasan ke bantalan-bantanlan turbin dan bantalan generatorg. Motor Penggerak penyemprot bahan bakar ke ruang ketel2.7 Transformator TenagaTransformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurka tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Dalam sistem PLTU unit III terdapat tiga macam transformator, yaitu :1. MAT (Main Auxiliary Transformer)MAT adalah trafo utama untuk pemakaian sendiri yang dipasang paralel dengan trafo generator, berfungsi untuk menurunkan tegangan pembangkitan 18 KV menjadi 4.16 KV. Pada saat sistem keadaan normal seluruh kebutuhan tenaga listrik untuk peralatan listrik maupun penerangan disuplai oleh trafo ini.

2. RAT (Reserve Auxiliary Transformer)Bila generator mengalami gangguan atau over houl sehiungga trafo utama tidak berfungsi maka daya listrik untuk start-up pembangkit disuplai dari busbar melalui trafo cadangan ini. Jadi trafo ini menurunkan tegangan.

3. Trafo generator (Generator Transformer)Trafo generator berfungsi menaikkan tegangan pembangkitan 18 KV memjadi 150 KV yang di pasok pada bus A dan B 150 KV yang berhubungan langsung dengan saluran transmisi, pada system interkoneksi se Jawa.Bagian-bagian Transformator

a. Peralatan Utama1. Inti BesiBerfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh Eddy Current.

2. Kumparan TransformatorAdalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertinak dan lain-lain. Kumparan tersebut sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

3. Minyak TransformatorSebagian besar kumparan-kumparan dan inti trafo tenaga direndam dalam minyak trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai isolasi dan media pemindah, sehingga minyak trafo tersebut berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.

4. BushingHubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antar konduktor tersebut dengan tangki trafo.

5. Tangki-KonservatorPada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo berada (ditempatkan) dalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.

b. Peralatan Bantu1. PendinginPada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi (di dalam transformator). Maka untuk mengurangi kenaikan suhu transformator yang berlebihan maka perlu dilengkapi dengan alat/system pendingin untuk menyalurkan panas keluar transformator.Pada cara alamiah (natural), pengaliran media sebagai akibat adanya perbedaan suhu media dan untuk mempercepat perpindahan panas dari media tersebut ke udara luar diperlukan bidang perpindahan panas yang lebih luas antara media (minyak-udara/gas), dengan cara melengkapi transformator dengan sirip-sirip (Radiator).

2. Tap Changer (Perubah Tap)Tap Changer adalah alat perubah perbandingan transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik (diinginkan) dari tegangan jaringan/ primer yang berubah-ubah. Tap changer yamg hanya beroperasi untuk memindahkan tap transformator dalam keadaan tidak berbedan disebut Off Load Tap Changer dan hanya dapat dioperasikan manual.Transformator Generator, MAT, RAT mempunyai pengubah tap tanpa beban.

3. Alat Pernapasan (Silicagel)Karena pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyak pun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari tangki, senaliknya apabila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan transformator.Akibat pernapasan transformator tersebut maka permukaan minyak akan selalu bersinggungan dengan udara luar. Udara luar yang lembab akan menurunkan nilao tegangan tembus minyak transformator, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi dengan alat pernapasan, berupa tabung kaca berisi kristal zat hygroskopisn sehingga dapat dilihat warnanya.

4. IndikatorUntuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indikator pada transformator sebagai berikut :- Indikator suhu minyak- Indikator permukaan minyak- Indikator sistem pendingin- Indikator kedudukan tap

2.8 Peralatan Proteksi1. Rele BucholzRele bucholz alat/rele untuk mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam transformator yang menimbulkan gas.

2. Pengaman Tekanan Lebih(Explosive Membrane/Pressure-Relief Vent) Alat ini berupa membrane yang dibuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas, berfungsi sebagai pengaman tangki transformator terhadap kenaikan tekanan gas yang timbul di dalam tangki (yang akan pecah pada tekanan tertentu) dan kekuatannya lebih rendah dari kekuatan tangki transformator.

3. Rela Tekanan Lebih (Sudden Pressure Relay)Rele ini berfungsi hampir sama seperti rele burcholz, yakni pengaman terhadap gangguan di dalam transformator. Bedanya rele ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba dan langsung menjatuhkan PMT.

4. Rela DifferensialBerfungsi mengamankan transformator dari gangguan di dalam transformator antar lain, Flash Over antara kumparan dengan kumparan atau kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun beda kumparan.

5. Rele Arus LebihBerfungsi mengamankan transformatro dari arus yang melebihi dari arus yang telah diperkenankan lewat dari transformator tersebut dan arus lebih ini dapat terjadi oleh karena beban lebih atau gangguan hubung singkat.

6. Rele Tangki TanahBerfungsi untuk mengamankan transformator bila ada hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada transformator.

7. Rele Hubung TanahBerfungsi untuk mengamankan transformator bila terjadi gangguan satu phasa ke tanah.

8. Relay TermisBerfungsi untuk mencegah atau mengamankan transformator dari kerusakan isolasi kumparan, akibata adanya panas lebih yang ditimbylkan akibat arus lebih. Besarnya yang diukur di dalam rele ini adalah kenaikan temperatur.

2.8 Peralatan Tambahan Untuk Pengaman TransformatorPemadam kebakaran (transformator-transformator besar) Sistem pemadam kebakaran yang modern pada transformator saat sekarang sudah sangat diperlukan. Fungsi yang penting untuk mencegah terbakarnya trafo. Penyebab trafo terbakar adalah karena gangguan hubung singkat pada sisi sekunder sehingga pada trafo akan mengalir arus maksimumnya. Jika proses tersebut berlangsung cukup lama karena rele tidak operasi dan tidak operasinya rele juga sebagai akibat salah menyetel waktu pembukaan PMT, rele rusak, dan sumber DC yang tidak ada serta kerusakan wiring.

2.9 Siklus RankineSiklus Rankine ideal sederhana terdiri dari:1. Boiler sebagai alat pembangkit uap2. Turbin uap sebagai alat mengubah uap menjadi kerja3. Kondensor sebagai alat pengembun uap4. Pompa boiler sebagai alat memompa air ke boilerSkema siklus Rankine ideal sederhana dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Garis kerjanya pada diagram T-s seperti pada gambar berikut ini.

Keterangan gambar:Proses 1 2 adalah proses pada tekanan konstan yang berlangsung pada boiler. Pada proses ini kalor masuk ke dalam sistem (Qin).Proses 2 3 adalah proses ekspansi isentropis (adiabatis reversibel) yang berlangsung di dalam turbin uap. Pada proses ini terjadi kerja keluar sistem (Wout)Proses 3 4 adalah proses pada tekanan konstan yang berlangsung di dalam kondensor. Pada proses ini kalor keluar dari sistem (pembuang kalor) (Qout).Proses 4 1 adalah proses penekanan secara isentropis oleh pompa. Pada proses ini kerja masuk ke dalam sistem (Win).

Pada siklus Rankine ideal sederhana, air dipompa oleh pompa pengisi boiler ke dalam boiler. Pompa yang bertugas untuk memompakan air ke dalam boiler disebutfeed water pump. Pompa ini harus dapat menekan air ke boiler dengan tekanan yang cukup tinggi (sesuai dengan tekanan kerja siklus). Secara ideal pompa bekerja menurut proses isentropis (adiabatis reversibel) dan secara aktual pompa bekerja menurut proses adiabatis irreversibel.Di dalam boiler, air yang bertekanan tinggi dipanaskan hingga menjadi uap panas lanjut, prosesnya adalah sebagai berikut:1. Ekonomiser, air pertama-tama masuk ke ekonomiser. Ekonomier berfungsi sebagai pemanas awal. Sesuai namanya alat ini berfungsi untuk meningkatkan efisiensi boiler dengan cara menggunakan panas sisa gas buang untuk memanaskan awal air yang masuk ke boiler.2. Evaporator, dari ekonomiser, air masuk ke drum penampung air di evaporator. Di dalam evaporator air dipanaskan melalui pipa-pipa evaporasi hingga berubah menjadi uap. Uap air yang keluar dari evaporator adalah uap jenuh.3. Superheater, selanjutnya uap jenuh dari evaporator masuk ke superheater. Superheater adalah alat penukar kalor yang dirancang khusus untuk memanaskan uap jenuh menjadi uap panas lanjut dengan menggunakan gas panas hasil pembakaran. Uap panas lanjut yang keluar dari superheater siap digunakan untuk memutar turbin uap.

Uap panas lanjut dari boiler kemudian dialirkan ke turbin uap melalui pipa pipa uap. Di dalam turbin uap , uap panas lanjut diekspansikan dan digunakan untuk memutar rotor turbin uap. Proses ekspansi di dalam turbin uap berlangsung melalui beberapa tahap yaitu:

1. Proses ekspansi awal di dalam turbin tekanan tinggi (roda Curtis)Uap panas lanjut yang bertekanan tinggi diekspansikan di nosel dan kemudian digunakan untuk memutar roda Curtis. Roda Curtis adalah turbin uap jenis turbin implus. Pada roda Curtis terjadi penurunan tekanan yang signifikan.

2. Proses ekspansi pada turbin tingkat menengahTurbin tingkat menengah menggunakan turbin jenis reaksi dan tersusun atas beberapa tingkat turbin.

3. Proses ekspansi tingkat akhir.Pada tingkat akhir ini uap terus diekspansikan hingga tekanan sangat rendah (biasanya dibawah tekanan atmosfir ) dengan bantuan kondensor.

Putaran poros yang dihasilkan dari proses ekspansi uap panas lanjut di dalam turbin digunakan untuk memutar beban. Beban dapat berupa generator listrik seperti di PLTU atau propeler (baling-baling) untuk menggerak kapal.Uap tekanan rendah dari turbin uap mengalir ke kondensor. Di dalam kondensor, uap didinginkan dengan media pendingin air hingga berubah fase menjadi air. Kemudian air ditampung di dalam tangki dan dipisahkan dari gas-gas yang tersisa dan siap untuk dipompa ke dalam boiler oleh pompa pengisi boiler. Proses ini terus berlanjut dan berulang membentuk sebuah siklus yang disebut siklus Rankine.Pada siklus Rankine ideal. Ke 4 alat dianggap bekerja pada kondisiSteady flow. Sehingga persamaan energi untuk kondisisteady flowdapat ditulis :

Beberapa proses yang berlangsung pada masing-masing alat adalah :Kerja pompa :

Dimana adalah volume spesifik yang besarnyaKalor masuk ke boiler :

Kerja yang dihasilkan turbin uap :

Kalor yang dibuang oleh kondensor :

Efisiensi thermal siklus Rankine ideal sederhana dapat dihitung :

Dimana :Untuk menghitung kinerja siklus Rankine, diperlukan tabel sifat-sifat air dan uap air. Berikut ini tabel sifat-sifat air dan uap air.Untuk uap jenuh variabel tetap temperatur air:

Untuk uap jenuh dengan variabel tetap tekanan

Untuk uap panas lanjut

Contoh Soal:Sebuah siklus Rankine sederhana ideal bekerja pada temperatur 400oC dan tekanan 80 bar. Tekanan kondensor 0,1 bar. Aliran massa uap yang masuk ke turbin 100 kg/s. Hitunglah kerja turbin, kerja pompa, kalor masuk, kalor keluar dan efisiensi siklus. daya yang dihasilkan turbin dan daya netto siklus.

JawabPertama-tama gambarkan skema siklus Rankine sederhana dan lengkapi dengan data-data yang ada di dalam soal

Ditanya: Kerja turbin (Wt) Kerja pompa (Wp) Kalor masuk (Qin) Kalor keluar (Qout) Efisiensi termodinamika (th) Daya turbin (Pt) Daya netto siklus (Pnett).

Dari tabel sifat-sifat uap panas lanjut di dapat:Entalpi uap masuk ke turbin : h1= 3139,4 kJ/kgEntropi uap masuk ke turbin : s1= 6,3658 kJ/kg.KEntropi uap keluar turbin sama dengan entropi uap masul turbin (proses ideal atau isentropis) sehingga s1= s2= 6,3658 kJ/kg.K Dari tabel uap jenuh, pada tekanan 0,1 bar (10 kPa) didapat:Entalpi fase uap (hg2) = 2583,9 kJ/kgEntalpi fase cair (hf2) = 191,81 kJ/kgEntalpi perubahan fase (hfg2) = 2392,1 kj/kgEntropi fase uap (sg1) = 8,1488 kJ/kg.KEntropi fase cair (sf2) = 0,6492 kJ/kg.KEntropi perubahan fase (sfg2) = 7,4996 kJ/kg.K

Fraksi (kadar) uap (X) dapat dihitung :

Artinya kadar uap yang keluar dari turbin menuju kondensor adalah 76,22 % atau fluida yang keluar dari turbin 76,22 % uap dan 23.78 % cair. Bagian yang cair ini tidak perlu lagi diembunkan, tetapi 76,22 % uap ini yang harus dibuang kalornya supaya fasenya berubah menjadi cair. Maka energi total yang terkandung di dalam 76,22% uap dapat dihitung :

Maka kerja turbin dapat dihitung yaitu :

Daya turbin adalah :

Kalor yang dibuang oleh kondensor :

h2adalah entalpi uap yang masuk ke kondensor = 2015,07 kJ/kgh3adalah entalpi air yang keluar dari kondensor = 191,81 kJ/kgmaka kalor yang dibuang oleh kondensor adalah :

Daya kondensor yang dibutuhkan untuk membuang kalor tersebut adalah :

Kerja pompa dapat dihitung dengan rumus :

= volume jenis air pada tekanan 0,1 bar = 0,00101 m3/kgp4= tekanan air keluar pompa = tekanan boiler (proses ideal tidak ada rugi-rugi tekanan) maka p4= p1= 400 bar = 40 Mpa.p3= tekanan air masuk pompa = tekanan air keluar kondensor, untuk proses ideal tidak ada rugi-rugi tekanan sehingga p3= 0,1 bar = 10 kPamaka kerja pompa :

Bila aliran massa air yang dipompa 100 kg/s maka daya yang diperlukan oleh pompa adalah:

Daya netto siklus :

Kalor yang masuk ke sistem (qin) dapat dihitung :

h1= entalpi uap panas lanjut keluar dari boiler = 3139,4 kJ/kgh4= entalpi air keluar pompa yang besarnya = entalpi air masuk pompa + kerja pompa, maka h4= 191,81 + 40,3899 = 232,1999 kJ/kgmaka kalor yang masuk ke sistem adalah :

Daya yang dihasilkan Boiler : PB= 2900,2 kJ/kg x 100 kg/s = 290.020 kW = 290,02 MW

Efisiensi termodinamika siklus adalah :

Dari hasil perhitungan dapat dilihat hanya 37,37 % dari daya yang diberikan ke dalam boiler yang dapat diubah menjadi energi mekanis, sisanya hilang atau dibuang ke alam melalui kondensor dan ada sebagian kecil yang digunakan untuk mengerakan pompa.

BAB IIIPROSES PEMBANGKITAN LISTRIK PADA PLTU

3.1 Pengolahan Air Pada PLTUTujuan utama pengelolaan air adalah untuk membuat airdimineral (air murni) dan mencegah terjadinya gangguan-gangguan yang diakibatkan oleh air yang masih mengandung ion-ion dan zat-zat vang dapat merusak pipa-pipa air yang ada di Boiler. Ganggungan-gangguan itu seperti kerak. korosi dan gangguan-gangguan lainnya.Proses pengolahan air ini dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut:

3.1.1 Tahap PenjernihanAir yang diambil dari sungai Keramasan dengan Bantuan pompa (Raw Water Pump) dengan putaran pompa yang cukup besar yaitu 1450 rpm. Air yang di pompa RWP terlebih dahulu masuk kedalam saringan pasir, kemudian ke tower tank dari tower tank ke Reaktor disini air mengalami penjernihan dengan menggunakan tawas dan kapur. Air yang sudah mengalami penjernihan sebagian digunakan sebagai air minum yang dialirkan ke perumahan.

3.1.2 Tahap PemurnianPada tahap pemurnian ini dilakukan dengan menggunakan peralatan-peralatan sebagai berikut: Penukar kation Penukar AnionAir yang sudah dijernihkan dengan tawas dan air kapur dialirkan ke sand filter kasar dan halus kemudian dialirkan ke rasin kation sebagai zat yang dapat menyerap ion positif. Kemudian dari proses penukaran kation, air dialirkan ke penukar anion (Anion Exchanger) pada proses ini digunakan Resin Anion yaitu proses penyerapan ion-ion negatif.Air yang sudah mengalami kedua proses diatas sudah terbebas dari mineral dan biasanya disebut dengan air murni (Air Demineral) selanjutnya air mumi (Air Demineral) dipompakan ke Feed water Tank dengan kapasitas 45000 liter yang akan digunakan sebagai air penambah boiler. Disini air mengalami pemanasan yaitu dengan memanfaatkan BME (Boiler Mud Expander)

3.1.3 Proses Sirkulasi AirAir yang sudah terbebas dari mineral biasa disebut dengan air murni (Air Dimineral) selanjutnya air dipompakan ke FWT (Feed Water Tank), dengan kapasitas 45000 liter. disini air mengalami pemanasan dengan BME (Boiler Mud Exspander) kemudian air yang mengalami pemanasan tadi melewati BMC (Boiler Mud Cooler) dan kemudian masuk ke dearator.Air yang masuk ke dearator tadi mengalami pemanasan yang berasal dari Extraksion 2 yang terdapat pada Turbin Uap, kemudian air di alirkan FWT (Feed Water Tank).sesudah itu air dialirkan ke HPH dengan menggunakan Feed Water Pump. HPH adalah pemanas tekanan tingkat tinggi, pemanasnya berasal dari uap extraksion I pada turbin uap.Setelah air mengalami pemanasan tingkat tinggi di HPH. air dialirkan terus masuk ke Economiserlalu dari Economiser air masuk ke Boiler drum.Air yang masuk ke Boiler drum mengalami pemanasan sehingga air yang masuk tadi menjadi uap kemudian uap masuk ke Superheater dan uap dialirkan, sebagai penggerak turbin.Uap yang sudah dimanfaatkan olehturbin turun ke Condensor. fungsi kondensor untuk mendinginkan uap dalam turbin setelah di dinginkan uap menjadi air. Air dialirkan ke Condensate Cooler setelah melewati condensate cooler dialirkan ke Low Press Heater (LPH).

3.2 Starting Turbin UapHal yang utama selama start dan pembenanan adalah pemanasan yang perlahan-lahan dan merata pada bagian-bagian kritis yang dari logam turbin seperti TSV, 1stage nozzle bowl pasage.I shell area, rotor turbin tekanan tinggi dan rotor turbin tekanan menengah. Untuk menghasilkan laju pemanasan yang merata ini untuk membatasi tegangan, start turbin menjadi 4 tingkatan-tingkatan utama berdasarkan suhu metal dan uap yaitu : Cold Start: darishutdowndimana temperaturinnercasingnya dibawah 180C Warm Star: darishutdownselama 1 bulan lebih kurang 55 jam dan temperaturinnercasingnya antara 180C sampai 350C Warm Startdibagi menjadi 2 yaitu :a. Warm up I start : darishutdowndimana temperaturinnercasingnya dibawah 180C sampai 250Cb. Warm up II start : darishutdowndimana temperaturinnercasingnya dibawah 250C sampai 350C Hot start: dari shutdown selama semalam dengan temperatur tekanan tinggiinercasingnya antara 350C sampai 500C Very hot start: setelah unit trip dan temperatur tekanan tinggiinnercasingnya diatas 500C

Keempat kategori serta tersebut terbagi menjadi 2 tipe, yaitu : Tipe pertama dimanaby passturbin tidak digunakan Tipe kedua dimanaby passturbin digunakan

Sesuai dengan namanya, boiler house steel structure adalah bangunan struktur rangka baja, di mana di dalamnya terpasang semua peralatan steam generator. Bangunan rangka baja ini tingginya antara 50 m (PLTU kapasitas 65 MW) hingga 100 m (PLTU kapasitas 600 MW).Pressure part system adalah bagian utama dari steam generator. Bagian inilah yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap bertekanan tinggi (superheated steam) dengan temperatur antara 500 - 600 derajat C.Air yang disuplai ke boiler, pertama kali masuk ke economizer inlet header, terus didistribusikan ke economizer elements, berkumpul kembali di eco outlet header lalu disalurkan ke steam drum. Economizer terletak di dalam backpass area (di bagian belakang boiler house), sementara steam drum ada di bagian depan roof area.Dinamakan economizer karena bagian ini berfungsi untuk menaikkan temperatur air yang baru masuk boiler dengan cara memanfaatkan gas buang dari pembakaran batu bara di furnace area (combustion chamber). Dengan pemanasan awal di economizer ini effisiensi ketel uap dapat ditingkatkan.Akibat pemanasan secara konveksi di daerah furnace dan karena gaya gravitasi, air di dalam steam drum air mengalami sirkulasi turun ke water wall lower header melalui pipa downcomers. Dari waterwall lower header air kembali mengalami sirkulasi karena panas, naik menuju water wall upper header melalui tube-tube water wall panel. Kemudian dari waterwall upper header air dikembalikan ke steam drum melalui riser pipes.Jadi akibat panas pembakaran batu bara air mengalami sirkulasi terus menerus. Sirkulasi ini menyebabkan air di water wall panel & steam drum sebagian berubah menjadi uap.Pada PLTU berkapasitas besar, sirkulasi tersebut dibantu oleh Boiler water Circulating Pump yang terpasang pada pipa downcomers bagian bawah. Sirkulasi yang lebih cepat akan menyebabkan kecepatan perubahan air menjadi uap juga lebih besar.Di dalam steam drum terdapat separator yang berfungsi untuk memisahkan uap dari air. Uap yang sudah dipisahkan tersebut, dari steam drum disalurkan ke roof steam inlet header yang terhubung ke boiler roof panel. Boiler roof panel ini yang membawa uap ke belakang menuju backpass panel.dari backpass panel, uap disalurkan ke Low Temperature Superheater (LTS) yang ada di dalam backpass area, di atas economizer elements. dari LTS uap disalurkan ke Intermediate Temperature Superheaters (ITS). Selanjutnya melalui pipa superheater-desuperheater, uap dibawa ke High Temperature Superheater (HTS) elements untuk menjalani proses pemanasan terakhir menjadi superheated steam.ITS dan HTS elements lokasinya berada di dalam furnace (ruang pembakaran batu bara) bagian atas. Beberapa boiler manufacturers memberikan nama yang berbeda kepada LT, IT dan HT superheater.Dari High Temperature Superheater outlet header, superheated steam dengan temperature 500-600 derajat C dan tekanan sangat tinggi disalurkan ke steam turbine melalui pipa main steam.Pada PLTU berkapasitas kecil, uap tersebut masuk ke High Pressure Turbine, terus ke Low Pressure Turbine dan keluar menuju condenser. Sedangkan pada PLTU berkapasitas besar, setelah memutar HP turbine uap tersebut dibawa kembali ke boiler melalui pipa cold reheat.Di dalam boiler uap tersebut mengalami pemanasan kembali di dalam Reheater elements. Reheater elements ini biasanya terletak di antara furnace area dan backpass area.Setelah mengalami pemanasan kembali, reheated steam disalurkan ke Intermediate Pressure Turbine melalui pipa Hot Reheat. Setelah memutar Intermediate dan Low Pressure Turbine, baru uap keluar ke condenser.2.Sistem Pembakaran, Aliran Udara dan Gas Buang

Pembakaran pulverized-coal dengan tangential burners yang dipasang pada empat sudut combustion chamberCoal & combustion system dalam PLTU terdiri dari coal silo, coal feeder, pulverizer, coal pipes dan combustion burner. Dari coal storage batu bara diangkut dengan belt conveyor menuju boiler house dan disimpan di dalam coal silo. Dalam bangunan PLTU, coal silo lokasinya ada di antara boiler house dan Turbine-Generator building.Untuk menghasilkan pembakaran yang efisien, batu bara yang masuk ruang pembakaran harus digiling terlebih dahulu hingga berbentuk serbuk (pulverized coal). Penggilingan batu bara menjadi serbuk dilakukan pulverizer yang dikenal juga dengan nama bowl-mill. Disebut demikian karena di dalamnya terdapat mangkuk (bowl) tempat batu bara ditumbuk dengan grinder.Pemasukan batu bara dari coal silo ke pulverizer diatur dengan coal feeder, sehingga jumlah batu bara yang masuk ke pulverizer bisa diatur dari control room.Batubara yang sudah digiling menjadi serbuk ditiup dengan udara panas (primary air) dari pulverizer menuju combustion burner melalui pipa-pipa coal piping.Pada saat start-up, pembakaran tidak langsung dilakukan dengan batu bara, tetapi mempergunakan bahan bakar minyak. Baru setelah beban mencapai 10%-15% batu bara pelan-pelan mulai masuk menggantikan minyak. Maka selain coal piping, burner juga terhubung dengan oil pipe, atomizing air dan scavanging air pipe yang berfungsi untuk mensuplai BBM.Agar pembakaran dalam combustion chamber berlangsung dengan baik perlu didukung dengan sistem suplai udara dan sitem pembuangan gas sisa pembakaran yang baik. Tugas ini dilakukan oleh Air and Flue Gas System.Air and Flue Gas System terdiri dari Primary Air (PA) Fans, Forced Draft (FD) Fans, Induced Draft (ID) Fans, Air Heater, Primary Air Ducts, Secondary Air Ducts dan Flue Gas Ducts.Udara yang akan disuplai ke ruang pembakaran dipanaskan terlebih dahulu agar tercapai efisiensi pembakaran yang baik. Pemanasan tersebut dilakukan oleh Air Heater dengan cara konduksi dengan memanfaatkan panas dari gas buang sisa pembakaran di dalam furnace.Ada 2 type Air Heater yang banyak dipakai di PLTU. Yang pertama air heater type tubular, banyak dipakai di PLTU yang berkapasitas kecil. Sedangkan air heater type rotary lebih dipilih untuk PLTU kapasitas besar.Primary Air Fans berfungsi untuk menghasilkan primary air yang diperlukan untuk mendorong batu bara serbuk dari pulverizer ke burner. Forced Draft Fans berfungsi untuk menghasilkan secondary air untuk mensuplai udara ke ruang pembakaran. Sedangkan Induced Draft Fans berfungsi untuk menyedot gas sisa pembakaran dari combustion chamber untuk dikeluarkan ke cerobong asap.

Primary & Secondary Air Duct system (warna biru)Flue Gas system adalah bagian yang sangat penting untuk menjaga agar PLTU tidak menyebabkan polusi berlebihan kepada lingkungan. Bagian dari flue gas system yang umum terdapat di semua PLTU adalah Electrostatic Precipitator (EP).Electrostatic Precipitator adalah alat penangkap debu batu bara. Sebelum dilepas ke udara bebas, gas buang sisa pembakaran batu bara terlebih dahulu melewati electrostatic precipitator untuk dikurangi semaksimal mungkin kandungan debunya. Bagian utama dari EP ini adalah housing (casing), internal parts yang terdiri dari discharge electrode, collecting plates dan hammering system, dan ash hoppers yang terletak di bagian bawah untuk menampung abu.Pada beberapa PLTU modern ada lagi satu peralatan pengendali polusi yang terpasang antara EP dan cerobong asap. Alat tersebut adalah Flue Gas Desulphurization (FGD) plant. Sesuai dengan namanya FGD berfungsi untuk mengurangi kadar sulphur dari gas buang. Kadar sulphur yang tinggi dikhawatirkan bisa menyebabkan terjadinya hujan asam yang berbahaya bagi lingkungan.Bagian terakhir dari flue gas system adalah stack/chimney/cerobong asap yang berfungsi untuk membuang gas sisa pembakaran.

3.3 Masalah Starting Pada PLTUUntuk menstart PLTU dari keadaan dingin sampai operasi dengan beban penuh, dibutuhkan waktu antara 6-8 jam. Jika PLTU yang telah beroperasi dihentikan, tetapi uapnya dijaga agar tetap panas dalam drum ketel dengan cara tetap menyalakan api secukupnya untuk menjaga suhu dan tekanan uap ada di sekitar nilai operasi (yaitu sekitar 500C dan 100 kg/cm) maka untuk mengoperasikannya kembali sampai beban penuh diperlukan waktu kira-kira 1 jam. Waktu yang lama untuk mengoperasikan PLTU tersebut diatas terutama diperlukan untuk menghasilkan uap dalam jumlah yang cukup untuk operasi (biasanya dinyatakan dalam ton per jam). Selain waktu yang diperlukan untuk menghasilkan uap yang cukup untuk operasi, juga diperlukan masalah pemuaian bagian-bagian turbin. Sebelum distart, suhu turbin adalah sama dengan suhu ruangan, yaitu sekitar 30C. Pada waktu start dialirkan uap dengan suhu sekitar 500C. Hal ini harus dilakukan secara bertahap agar jangan sampai terjadi pemuaian yang berlebihan dan tidak merata. Pemuaian yang berlebihan dapat menimbulkan tegangan mekanis (mechanical stress) yang berlebihan, sedangkan pemuaian yang tidak merata dapat menyebabkan bagian yang diam, misalnya antara sudu-sudu jalan turbin dengan sudu-sudu tetap yang menempel pada rumah turbin.Apabila turbin sedang berbeban penuh kemudian terjadi gangguan yang menyebabkan pemutus tenaga (PMT) generator yang digerakkan turbin trip, maka turbin kehilangan beban secara mendadak. Hal ini menyebabkan putaran turbin akan naik secara mendadak dan apabila hal ini tidak dihentikan, maka akan merusak bagian-bagian yang berputar pada turbin maupun pada generator, seperti bantalan, sudu jalan turbin, dan kumparan arus serarah yang ada pada rotor generator. Untuk mencegah hal ini, aliran uap ke turbin harus dihentikan, yaitu dengan cara menutup katup uap turbin. Pemberentian aliran uap ke turbin dengan menutup katup uap turbin secara mendadak menyebabkan uap mengumpul dalam drum ketel sehingga tekanan uap dalam drum ketel naik dengan cepat dan akhrinya menyebabkan katup pengaman pada drum membuka dan uap dibuang ke udara. Bisa juga sebagian dari uap diby passke kondensor. Dengan caraby passini tidak terlalu banyak uap yang hilang sehingga sewaktu turbin akan dioperasikan kembali banyak waktu dapat dihemat untuk start. Tetapi sistemby passmemerlukan biaya investasi tambahan kareran kondensor harus tahan suhu tinggi dan tekanan tinggi dari hasilby pass. Dari uraian diatas tampak bahwa perubahan beban mendadak memerlukan pula langkah pengurangan produksi uap secara mendadak agar tidak terlalu banyak uap yang harus dibuang ke udara. Langkah pengurangan produksi ini dilakukan dengan mematikan nyala api dalam ruang bakar ketel dan mengurangi pengisian air ketel. Masalahnya di sini bahwa walaupun nyala api dalam ruang bakar padam, masih cukup banyak panas yang tertinggal dalam ruang bakar untuk menghasilkan uap sehingga pompa pengisi ketel harus tetap mengisi air ke dalam ketel untuk mencegah penurunan level air dalam drum yang tidak dikehendaki.Mengingat masalah-masalah tersebut diatas yang menyangkut masalah proses produksi uap dan masalah-masalah pemuaian yang terjadi dalam turbin, sebaiknya PLTU tidak dioperasikan dengan persentase perubahan-perubahan beban yang besar.Efesiensi PLTU banyak dipengaruhi ukuran PLTU, karena ukuran PLTU menentukan ekonomis tidaknya penggunan pemanas ulang dan pemanas awal. Efesiensi termis dari PLTU berkisar pada angka 35-38%.

BAB IVSISTEM KONTROL DAN INSTRUMENTASI PLTU

Sistem kontrol dan instrumentasi pada PLTU digunakan untuk mengirimkan besaran terukur ke sebuah pusat kendali (control room), yang berguna untuk mengendalikan dan mengkoreksi besaran tersebut secara otomatis melalui sebuah controller, sesuai set point yang diinginkan. dan ketika terjadi abnormal condition, alarm akan muncul yang dapat memicu proteksi untuk mematikan plant secara aman. Berikut adalah pembagian sistem kontrol dan instrumentasi PLTU :

4.1 Kontrol ManualUntuk mengatur tinggi level, tangki dilengkapi dengan satu tabung gelas penduga S, sepertigambar 1.1.Tinggi level cairan yang ada h disebutcontrolled variable(variabel terkontrol). Aliran keluar tangki bisa dirobah oleh operator melalui katup. Laju aliran keluar disebutmanipulated variable atau controlling variable(variabel terselewengkan atau variabel pengkontrolan).

Dengan memanipulasi posisi katup, operator mengkontrol tinggi level tangki sedekat mungkin dengan level yang diinginkan H.Disini, manusia operator menggunakan matanya sebagai elemen perasa (sensing element) level. Umumnya, pada operasi manual, manusia merasakan: melihat, menyentuh, mencium, merasa dan mendengar merupakan sistem pengukuran. Dalam banyak hal, manusia operator bisa dibantu dengan sensor lain, misalnya indikator level, suhu, dan tekanan.

4.2 Kontrol Otomatis(Automatic Control)

Ada 3 kendali utama yang digunakan pada sistem kendali ini yaitu:1. Automatic Burner System (ABS) fungsinya mengendailkan operasi burner.Automatic Burner System (ABS) fungsinya mengendalikan operasi burner secara remote (Jarak jauh) dan Control Room. Pada ruang bakar Boiler terdapat sejumlah Burner batubara yang dapat dinyalakan secara manual atau auto tergantung kebutuhan. Biasanya diawal pengoperasian Boiler, penyalaan Burner dilakukan secara manual sampai Generator mengeluarkan daya, selanjutnya pengendalian secara auto. Pada beban penuh, semua burner akan menyala, jika beban turun sebagian burner dimatikan dan jika beban naik burner yang menyala ditambahkan. Burner Management System (BMS) yang terdapat pada ABS akan mengeridalikan jumlah dan nomor burner yang akan dlnyalakan secara otomatis sesual perubahan beban dengan mempertlmbangkan pemerataan suhu dl dalam ruang bakar Boiler.2. Automatic Boiler Control (ABC), fungsinya mengendalikan operasi boiler yang terdiri:2.1 Combustion controlCombustion control, fungsinya mengatur sistem pembakaran: bahan bakar solar, batubara, dan udara pembakaran dengan menggunakan software (P-320, N-90).Piranti ni mengendalikan aliran bahan bakar melalul actuator (penggerak) di lokal yang menggerakkan Pressure atau Flow Control Valve pada sistim bahan bakar solar dan menggerakkan Variable Speed Motor pada sistem bahan bakar batubara. Sinyal perintah dan piranti ini berupa besaran listrik 4-20 mA diubah menjadi tekanan udara 0,2 1 kg/cm2 didalam alat yang disebut transducer, selanjutnya udara bertekanan ini akan menggerakkan actuator di lokal sesuai perubahan beban. Pada pengendallan konsumsi batubara besaran listrlk 4-20 mA diubah menjadi tegangan listrik sesuai range kerja variable speed motor penggerak Coal Feeder yang berarti mengatur Jumlah konsumsi batubara sesual perubahan beban. Konsumsi bahan bakar ini dikendalikan untuk memenuhi kebutuhan jumlah aliran uap sesuai kebutuhan beban. Perubahan konsumsi bahan bakar selalu dilkuti perubahanaliran udara pembakaran agar komposisi udara danbahan bakar selalu sesuai.

2.2 Feed Water ControlFeed Water Control fungsinya mengatur sirkulasi Feed Water untuk menjaga permukaan air di dalam drum Boiler. Permukaan air didalam drum Boiler bisa dilihat dan gelas penduga yang terpasang di lokal, atau melalui Indikator di Control Room. Melalul monitor jarak jauh dengan bantuan alat yang disebut transmitter. Transmitter fungsinya mengirim sinyal lokal melalui kabel untuk input feed back pengaturan serta untuk Indikator dan proteksi. Ketika ada sinyal berupa permintaan penambahan daya/beban dari Mega Watt Demand (MWD) maka controller (piranti elektronik) akan memerintahkan pembukaan Feed Water Control Valve sehingga Feed Water menuju Drum meningkat sehingga mencapai normal (NWL) dan sebaliknya.

2.3 Steam temperature controlSteam temperature control, fungsinya menjaga suhu uap agar tetap sesuai suhu desain dengan cara menyemprotkan (spray) Feed Water ke superheater atau reheater.Ketika suhu uap masuk turbin meningkat karena perubahan beban, sensor suhu uap akan mengirim sinyal ke controller yang akan mengolah sinyal ini menjadi sinyal perintah untuk membuka Flow Control Valve dan Spray water. Sebaliknya ketika suhu uap turun, sinyal perintah controller akan mengatur bukaan damper (kisi-kisi) gas asap yang terdapat pada Superhater dan Reheater melalui actuator untuk menaikkan suhu uap.

3. Electro Hydraulic ControlElectro Hydraulic Control (EHC) funginya mengendalikan operasi turbin uap mulai dari putaran 0 sampal putaran pengaturan beban. Kendali Start up mengendalikan turbin dan putaran 0 sampai putaran nominal (3000 rpm), selanjutnya kendali diambil alih oleh Speed Control untuk menjaga putarari tetap 3000 rpm. Jika terjadi perubahan frekuensi jaringan listrik, putaran akan cenderung ikut berubah, Jika putaran naik Speed Control akan memberikan sinyal perintah untuk menutup Flow Control Valve uap sehlngga putaran turun dan sebaliknya. Setelah generator di parallel (synchron) dengan Jaringan, pengaturan beban dilakukan oteb Load control.

4.3 Parameter PengontrolanParameter ini digunakan sebagai patokan atau pedoman dalam proses instrumen atau pengontrolan agar sistem kerja PLTU mencapai efisiensi yang tinggi dan meminimalisir dari gangguan yang ada. Berikut beberapa parameter yang harus dijaga dalam proses kerja PLTU dalam komponen :

a. Boiler, komponen yang dijaga adalah : Temperatur dan Flow bahan bakar (batubara/HSD) yang masuk. Temperatur, Tekanan dan Flow Udara Pembakaran. Temperatur dan Tekanan Ruang Bakar Boiler. Temperatur, Tekanan dan Level Air di Boiler Drum. Tekanan dan Flow Air yang masuk boiler. Temperatur, Tekanan dan Flow Steam yang dihasilkan oleh boiler.

b. Turbin, komponen yang dijaga adalah : Regulasi pembukaan governor Turbin Putaran dan Vibrasi Turbin Temperatur dan Tekanan Steam yang masuk Turbin Temperatur dan Tekanan Sistem perapat Turbin Temperatur dan Tekanan pelumas Turbin

c. Generator, komponen yang dijaga adalah : Tegangan dan Arus Eksitasi Tegangan, Arus, Frekuensi, Daya Aktif, Daya Reaktif dan sudut daya Vibrasi & Temperatur belitan Generator Tekanan, Temperatur dan Kemurnian Hidrogen (untuk generator dengan sistem pendingin H2).

Berikut adalah blok diagram dari sistem kerja PLTU :

Secara hierarki PLTU dapat digambarkan blok diagramnya sebagai berikut :

BAB VKONFIGURASI PLTU

5.1 Konfigurasi Switchyard

Gamabar pemetapam peralatan pada Switchyard

1.Primary power lines 2.Ground wire 3.Overhead lines 4.Lightning arrester 5.Disconnect switch 6.Circuit breaker 7.Current transformer 8.Transformer for measurement of electric voltage 9. Main transformer 10. Control building 11. Security fence 12. Secondary power lines

5.2 Topologi sistem SCADA pada PLTU

Gambar Topologi Star demgam esktended star

Sistem SCADA ini menggunakan topologi Star yang di gabung dengan ekstended Star, Dapat dilihat pada gambar di atas pada garis biru menunjukan koneksi jaringan pada Conrol Room yang terhubung dengan garis merah yang terhubung di switchyard dan juga terrkoneksi secara realtime ke control room. Dan garis orange dapat dilihat pada gambar diatas langsung terkoneksi ke GPS/satelite untuk mengirimkan informasi data ke GI lainnya.

5.3 Contoh siteplan pada PLTU

5.4 Single Line PLTU

DAFTAR PUSTAKA

http://godamaiku.blogspot.com/2013/04/pembangkit-listrik-tenaga-uap-pltu.htmlhttp://obilparulian.blogspot.com/2012/06/v-behaviorurldefaultvmlo_3323.htmlhttp://reosaputro.blogspot.com/2013/06/intrumentasi-dan-kontrol-pada-sistem.htmlhttp://www.elektroindonesia.com/elektro/ener34b.htmlhttp://adsenfe.blogspot.com/2013/05/bagaimana-proses-pembangkitan-tenaga.htmlhttp://deparirumahgeri.blogspot.com/2011/01/bagian-dan-cara-kerja-pltu.htmlhttp://agungnugraha99.blogspot.com/2013/12/pengetahuan-sederhana-tentang-proyek.html