BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Unit utilitas merupakan unit penunjang bagi unit-unit yang lain dalam

suatu pabrik atau sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik dari tahap

awal sampai produk akhir. Unit utilitas adalah salah satu unit operasi yang

ada di dalam sebuah pabrik kimia. Unit utilitas dapat didefinisikan sebagai

unit yang menyediakan media pendingin, media pemanas, energi penggerak

dan lain sebagainya untuk mendukung proses produksi pabrik. Dalam

masyarakat modern yang industri dan perekonomiannya maju, tenaga listrik

memegang peranan yang sangat menentukan. Sulit dibayangkan, sebuah

pabrik tanpa pemakaian tenaga listrik. Karena untuk menggerakkan beberapa

alat misalnya, dibutuhkan motor listrik. Dan motor-motor listrik yang dipakai

pada berbagai alat semuanya membutuhkan listrik sebagai tenaga penggerak.

Pada instalasi pabrik yang lebih modern umumnya dipakai motor tersendiri

untuk setiap alat produksi, meskipun menggunakan motor kecil saja.

Konstruksi motor yang lebih kecil dirancang dengan bentuk yang kompak

dan tertutup agar motor tidak mudah rusak karena pengotoran. Hal ini karena

pada motor yang lebih kecil membutuhkan pendinginan yang lebih baik

karena bagian untuk pendinginan berukuran lebih kecil yaitu dengan

membuat lubang-lubang pada rumah stator.

Pabrik tidak harus mempunyai sistem pemroses utilitas sendiri. Listrik

misalnya, pabrik bisa membelinya dari PLN jika kapasitas PLN setempat

mencukupi atau membeli dari pabrik tetangga. Akan tetapi untuk memenuhi

sebagian besar pemakaian listrik suatu pabrik atau industri maka masing-

masing pabrik tersebut membangun instalasi listrik sendiri baik mengunakan

gas, air, uap dan sebagainya demi tercapainya kebutuhan listrik.

1

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini antara lain:

1. Mengetahui proses pembuatan dan penyediaan energi listrik

2. Mengetahui penyediaan listrik di beberapa Industri.

1.3 Rumusan Masalah

Adapun masalah yang akan dibahas pada pembuatan makalah ini adalah

sebagai berikut:

1. Bagaimana unit penyediaan tenaga listrik dalam suatu pabrik ?

2. Bagaimana penggunaan tenaga listrik pada industri ?

3. Dari mana pemenuhan listriak suatu industri ?

1.4 Manfaat

Adapun manfaat yang didapatkan dari pembuatan makalah ini adalah

sebagai berikut:

1. Dapat mengetahui unit penyediaan tenaga listrik dalam suatu pabrik.

2. Dapat mengetahui aplikasi dari penggunaan listrik

3. Dapat mengetahui sumber pemenuhan listrik suatu industri

2

BAB II

PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK DI INDUSTRI

2.1 Penyediaan Listrik dalam Suatu Pabrik

Dalam masyarakat modern yang industri dan perekonomiannya maju,

tenaga listrik memegang peranan yang sangat menentukan. Sulit

dibayangkan, sebuah pabrik tanpa pemakaian tenaga listrik. Karena untuk

menggerakkan beberapa alat misalnya, dibutuhkan motor listrik. Dan motor-

motor listrik yang dipakai pada berbagai alat semuanya membutuhkan listrik

sebagai tenaga penggerak. Selain untuk menggerakkan motor, listrik di

industri juga dibutuhkan untuk pemanasan tanur dan proses elektrokimia.

Sedangkan di luar kebutuhan untuk industri, tenaga listrik dipakai untuk

kebutuhan kantor, pemanasan atau pendinginan udara, lampu penerangan,

lemari es, dapur dan keperluan kerumahtanggaan lainnya.

Berkaitan dengan penggunaan motor listrik, pada instalasi pabrik yang

agak tua dan sederhana sering menggunakan motor secara bersamaan, yaitu

satu motor untuk menggerakkan beberapa alat produksi sekaligus dengan

menggunakan gigi transmisi atau sabuk transmisi. Hal ini dilakukan dengan

pertimbangan biaya investasi. Namun penggunaan motor secara bersamaan

ini kurang baik karena bisa berakibat mudah terjadi kecelakaan. Lagi pula

sering terjadi motor tersebut menggerakkan hanya satu alat produksi,

sedangkan alat produksi yang lain tidak dipakai sehingga motor dimanfaatkan

di bawah kapasitas.

Pada instalasi pabrik yang lebih modern umumnya dipakai motor

tersendiri untuk setiap alat produksi, meskipun menggunakan motor kecil

saja. Konstruksi motor yang lebih kecil dirancang dengan bentuk yang

kompak dan tertutup agar motor tidak mudah rusak karena pengotoran. Hal

ini mengingat pada motor yang lebih kecil membutuhkan pendinginan yang

lebih baik karena bagian untuk pendinginan berukuran lebih kecil yaitu

dengan membuat lubang-lubang pada rumah stator. Akibatnya motor akan

3

lebih mudah menjadi kotor terutama tempat kerja yang banyak menghasilkan

debu dan pengotor seperti pabrik semen atau tekstil.

2.2 Sistem Pembangkit dan Distribusi Listrik di Beberapa Industri

A. Sistem Pembangkit pada PT.Pupuk Sriwijaya

Sistem pembangkit Tenaga Listrik PT. Pusri merupakan sistem

pembangkit tersendiri yang terdiri dari :

1. Pembangkit Utama

Pembangkit utama yang digunakan adalah berupa Gas Turbine Generator

(GTG) yang berfungsi untuk melayani kebutuhan tenaga listrik untuk Pabrik,

perbengkelan, perkantoran, perumahan dan kebutuhan lainnya. Bahan bakar

utama Gas Turbine Generator (GTG) ialah mengunakan gas alam. Spesifikasi

GTG yang dipakai PT. Pusri adalah sebagai berikut :

– Bahan bakar : gas alam

– Spesifikasi : 13.8 kV; 50 Hz; 3 phase

– Kapasitas / Daya (desain) :

P-2 : 15 MW

P-3 : 15 MW

P-4 : 15 MW

P-1B : 22 MW

TOTAL : 67 MW

GTG P-II, P-III, P-IV dan P-IB pada kondisi normal beroperasi secara

paralel melalui synchronizing bus. Pada kondisi tertentu seperti pada saat ada

pekerjaan perbaikan di salah satu GTG, maka salah satu atau keempat GTG dapat

dioperasikan secara terpisah (berdiri sendiri).

4

Gam

bar 1. Sistim Interkoneksi GTG Pusri

2. Pembangkit Emergency

Pembangkit emergency adalah sistim pembangkit yang digunakan apabila

pembangkit utama mengalami gangguan. Pembangkit emergency ini bekerja

secara otomatis, apabila sumber listrik dari sumber normal hilang, transfer

Switch dari ATS secara otomatis akan bekerja mengalihkan sumber listrik dari

sumber normal ke sumber emergency. Sementara itu UPS Secara kontinu

mensuply tegangan 120 V ke panel kontrol dan DCS. Apabila supply utama ke

UPS hilang, maka supply listrik langsung diambil alih oleh battery. Ada dua

macam alat yang digunakan sebagai pembangkit emergency yaitu :

a. Emergency Diesel Generator

Alat ini berfungsi untuk melayani beban-beban yang sangat kritis di

pabrik apabila pembangkit utama mengalami gangguan. Sistim kerja

Emergency Generator akan bekerja secara otomatis apabila sumber listrik

dari sumber normal hilang sehingga transfer switch dari ATS secara

otomatis akan bekerja mengalihkan sumber listrik dari sumber normal ke

sumber emergency.

5

G

BEBANP -IB

PP--1B1B

G

BEBANP -II

G

BEBANP -III

G

BEBANP -III

G

BEBANP -IV

P-II PP-- IIIIII

PP-- IVIV

SYNCHRONIZING BUS

PLN

DIAGRAM SISTEM INTERKONEKSI PEMBANGKIT LISTRIK DI

PUSRI

b. Uninteruptible Power Supply (UPS)

Alat ini berfungsi untuk melayani beban-beban listrik yang tidak

boleh terputus supply listriknya, seperti power supply untuk panel kendali

(Control Room). UPS secara kontinu mensuply tegangan 120 Volt ke

panel kontrol dan DCS, dan apabila supply utama ke UPS hilang maka

supply listrik langsung diambil alih oleh battery.

Sistem tegangan listrik yang dimiliki oleh pembangkit listrik PT. Pusri

adalah terdiri dari :

a. Sistem tegangan 13,8 kv; 3 phase; 50 hz

Sistim tegangan ini merupakan jaringan distribusi utama dari sumber

pembangkit ke Pusat-Pusat Beban yang berupa :

Transformator (13,8 KV / 2,4 KV)

Transformator (13,8 KV / 480 V )

Motor dgn beban di atas 2000 HP seperti: 101-J1 P-III/IV, 5209-JCM P-

1B.

b. Sistem tegangan 2,4 kv; 3 phase; 50 hz

6

Gambar 2. Emergency Generator dan UPS

EMERGENCY GENERATOR

Spesifikasi:

• P-2 : 300 kW, 440

V, 3

1,6 MW, 2400

V, 3

• P-3 : 300 kW, 440

V, 3

• P-4 : 1000 kW, 440

V, 3

• P-1B: 300 kW, 440 V,

Sistim tegangan ini digunakan untuk men-supply beban yang berupa :

Motor dengan kapasitas 200 HP s/d 2000 HP (Pompa Sungai, Pabrik

Urea, Cooling Tower, Bulk Storage dll)

Transformator 2,4 KV / 480 V

Transformator 2,4 KV / 110 V

c. Sistem tegangan 480 v; 3 phase; 50 hz

Sistim tegangan ini digunakan antara lain untuk :

Motor-motor dengan kapasitas sampai dengan 200 HP

Lampu-lampu sorot lapangan (Flood Light) di pabrik

Trafo Lampu penerangan

d. Sistem tegangan 220 v, 120 v

Sistim tegangan ini digunakan antara lain untuk :

Instalasi-instalasi listrik baik di perkantoran atau perumahan

Lampu penerangan

Instrumentasi pabrik

Battery Charger

Prinsip Kerja Gas Turbine Generator

Gas turbine generator adalah suatu alat yang memanfaatkan gas

sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal sehingga

dapat memutar generator lalu  menghasilkan listrik. Didalam turbin gas,

energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara

bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya. Sistem

turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor,

ruang bakar dan turbin gas.

Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet).

Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara

tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara

bertekanan ini masuk ke dalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan

7

proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan

bakar. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan

konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan

temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui

suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu

turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk

memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator

listrik, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar

melalui saluran buang (exhaust). Untuk meningkatkan effisiensi pemakaian

gas bumi, maka gas buang dari gas turbin, dimanfaatkan untuk

membangkitkan steam yang dinamakan Waste Heat Boiler (WHB).

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah

sebagai berikut:

1. Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan

2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar

dengan udara kemudian di bakar.

3. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar

melalui nozel (nozzle).

4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat

saluran pembuangan.

Gambar 3. Gas Turbine Generator

8

Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi

kerugian-kerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan

oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya performa turbin gas itu

sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen

sistem turbin gas. Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:

1. Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan

(pressure losses) di ruang bakar.

2. Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan

terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin.

3. Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan

temperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.

4. Adanya mechanical loss, dsb.

Komponen Gas Turbin Generator

Turbin gas tersusun atas komponen-komponen utama seperti air inlet

section, compressor section, combustion section, turbine section, dan exhaust

section. Sedangkan komponen pendukung turbin gas adalah starting

equipment, lube-oil system, cooling system, dan beberapa komponen

pendukung lainnya. Berikut ini penjelasan tentang komponen utama turbin

gas:

1. Air Inlet Section. Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang

terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor.

2. Compressor Section. Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow

compressor, berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal dari

inlet air section hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi

pembakaran dapat menghasilkan gas panas berkecepatan tinggi yang dapat

menimbulkan daya output turbin yang besar.

3. Combustion Section. Pada bagian ini terjadi proses pembakaran antara

bahan bakar dengan fluida kerja yang berupa udara bertekanan tinggi dan

bersuhu tinggi. Hasil pembakaran ini berupa energi panas yang diubah

9

menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas tersebut ke

transition pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari

keseluruhan sistem adalah untuk mensuplai energi panas ke siklus turbin.

4. Turbin Section. Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi

energi kinetik menjadi energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak

compresor aksial dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yang

dihasilkan kira-kira 60 % digunakan untuk memutar kompresornya

sendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan.

5. Exhaust Section. Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang

berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari

turbin gas.

Adapun beberapa komponen penunjang dalam sistem turbin gas adalah

sebagai berikut:

1. Starting equipment. Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin

bekerja.

2. Coupling dan Accessory Gear. Berfungsi untuk memindahkan daya dan

putaran dari poros yang bergerak ke poros yang akan digerakkan.

3. Fuel System. Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas system

dengan tekanan sekitar 15 kg/cm2. Fuel gas yang digunakan sebagai

bahan bakar harus bebas dari cairan kondensat dan partikel-partikel padat.

Untuk mendapatkan kondisi tersebut diatas maka sistem ini dilengkapi

dengan knock out drum yang berfungsi untuk memisahkan cairan-cairan

yang masih terdapat pada fuel gas.

4. Lube Oil System. berfungsi untuk melakukan pelumasan secara kontinu

pada setiap komponen sistem turbin gas.

5. Cooling System. Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah

air dan udara. Udara dipakai untuk mendinginkan berbagai komponen

pada section dan bearing.

10

B. Sistem Pembangkit pada PT. Pertamina RU VI Balongan

Kilang minyak PERTAMINA EXOR-I Balongan dirancang dengan

kapasitas pengolahan sebesar 125,000 BPSD. Untuk memenuhi kebutuhan

listriknya, disediakan/diperoleh dari PLTU yang terdiri dari empat

unit Steam Turbine Generator (STG) masing-masing dengan kapasitas

27,500 kVA/22,000 kW sehingga total kapasitas terpasang sebesar 4 x

22,000 kW = 88,000 kW.

Selain dari unit steam turbine generator di atas yang merupakan unit-

unit utama dalam system pembangkit tenaga listrik, EXOR-I dilengkapi

juga dengan pusat listrik tenaga diesel (PLTD) berupa satu unit Diesel

Engine Generator Set dengan kapasitas sebesar 1 x 3,600 kW.

Steam Turbine Generator (STG)

Jumlah            : 4 unit (STG A/B/C/D)

Fungsi            : Penghasil energi listrik

Kapasitas      : 22 MW per unit STG

Penggerak     : Steam (HPS) Turbine

Tipe                : Extraction (MP Steam)

Konsumsi energi listrik menurut desain adalah 53.4 MW. Namun

saat ini konsumsi pada top load hanya 49.5 MW. Hal ini dikarenakan

listrik untuk infrastructure (perumahan) baru 0.6 MW vs 3.0 MW

(prediksi). Dilihat dari konsumsi listrik dan desainnya (dengan

pertimbangan effisiensi), sebenarnya STG hanya cukup beroperasi tiga

unit. Namun ada beberapa pertimbangan sehingga STG sebaiknya

beroperasi empat unit.

Untuk kehandalan operasi secara keseluruhan di mana jika

STG hanya beroperasi tiga unit, maka apabila salah satu STG trip, dua

unit STG lainnya tidak bisa meng-cover muatan yang ada sehingga load

shedding akan bekerja dan akhirnya sebagian unit akan trip.

11

Kebutuhan MP steam yang pada saat ini lebih tinggi daripada desain

(164 ton vs 111.5 ton desain). Jika STG hanya beroperasi dengan tiga unit

maka load ekstraksi dan load letdown (HPS ke MPS) mendekati

maksimum terutama pada saat RCC start up yang membutuhkan ekstra

MP steam sehingga fleksibilitas suplai MP steam sangat terbatas.

Emergency Diesel Generator (EDG)

Jumlah            : 1 unit (51-G-102).

Fungsi            : - Initial start up.

                          - Auto start jika terjadi total power failure.

Kapasitas      : 3,6 MW.

Untuk lebih menjamin fungsi EDG bekerja dengan baik, maka setiap

hari Senin dilakukan auto start dan test operasi tanpa beban maupun

dengan beban kurang lebih selama 30 menit.

C. Sistem Pembangkit di PT. Pertamina RU IV Cilacap

Unit ini memiliki 8 buah turbin generator pembangkit listrik yang

digerakkan oleh tenaga uap yang beroperasi dengan sistem extractive

condensing turbine dengan high pressure steam (HP steam) yang

bertekanan 60 kg/cm² dengan temperatur 460 °C dan menghasilkan

medium pressure steam (MP steam) bertekanan 18 kg/cm² dengan

temperatur 330 °C serta menghasilkan pula kondensat recovery sebagai air

penambah pada tangki desuperheater dan tangki BFW.

Masing-masing unit memiliki kapasitas sebagai berikut:

UTL I / AREA 50 : 51 G 1 / 2 / 3 kapasitas @ 8

MW

UTL KPC : 51 G 201 kapasitas

20 MW

UTL II / AREA 05 : 051 G 101/102/103 kapasitas @ 20 MW

12

UTL IIA : 510 G 301 kapasitas 8 MW

Dengan total kapasitas terpasang saat ini 112 MW, dan kapasitas

terpakai pada saat beban puncak mencapai 67 MW.

Data teknis Generator : Data teknis Turbine :

- Tegangan : 13.800 Volt

- Rated speed : 3000RPM

- Power Factor : 0,8

- Frekwensi : 50 Hz

- Sistem Fasa : 3 Fasa

- Jenis : Extraction – Condensing

Turbine

- Rotasi : Clockwise

- Rated speed : 3000 RPM

Kondisi uap masuk turbin :

- Tekanan : 62 Kg/cm2

- temperatur uap : 460 º C

- Tekanan exhaust : 100 mm.Hg

- Tekanan extraksi : 18 Kg/cm2

Sistim Pengaman Turbin Generator :

Berfungsi mengamankan peralatan unit generator dengan cara

mengetripkan turbin generator secara automatis apabila terjadi kondisi

seperti berikut ini mencapai setting tripnya :

* Vibrasi radial / axial thrust tinggi

* Vacuum drop

* Tekanan pelumas ke bearing rendah

* Overspeed

* Groundfault

13

* Overcurrent

Unit dapat juga ditripkan dengan cara manual, apabila terlihat hal-hal yang

membahayakan.

Prinsip Operasi :

Turbin digerakkan oleh tenaga uap hasil produksi boiler dengan

tekanan 60 kg/cm2 dan temperatur 460 ºC, masuk melalui throtlle valve.

Setelah putaran turbin mencapai 3000 rpm, generator disynchron dengan

generator lain yang sudah online.

Peralatan utama pada turbin generator :

Surface condensor: berbentuk heat exchanger shell and tube yang

berfungsi mengkondensasikan uap yang tadi digunakan untuk

menggerakkan turbin. Uap yaang terletak pada shell side didinginkan oleh

air laut yang berasal dari tanki penampung air baku dan dialirkan secara

gravity pada tube sidenya . Pada shell side surface condensor tekanannya

dijaga vacuum dengan menggunakan ejector

Air cooler: berfungsi mendinginkan udara disekitar winding generator

dengan media air laut

Sistem vacuum / ejector: berfungsi untuk memvakumkan surface

condensor s/d 70 cm.hg vacuum dengan menggunakan ejector 2 stage

yaitu hogger ejector yang digunakan pada saat start up dan main ejector

yang difungsikan pada saat normal operasi.

Sistem minyak pelumas: mempunyai 2 fungsi yaitu sebagai control

system dan untuk pelumasan pada bearing. Untuk control system tekanan

minyak pelumas sebesar 5 kg/cm2, sedangkan untuk pelumasan bearing

1,8 kg/cm2.

14

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Untuk menunjang kebutuhan listrik di suatu industri diperlukan suatu

peralatan untuk membangkitkan listrik. Pembangkit listrik didalam

suatu industri terbagi atas pembangkit utama dan pembangkit

emergency.

Pembangkit listrik utama pada PT. Pusri yaitu Gas Turbine Generator

(GTG). Dan untuk Pembangkit Emergency terbagi atas dua yaitu

Emergency Diesel Generator dan Uninteruptible Power Supply

(UPS).

Pembangkit listrik utama pada PT. Pertamina RU VI Balongan yaitu

Steam Turbine Generator (STG) dan untuk pembangkit emergency

yaitu Emergency Diesel Generator (EDG)

Pembangkit listrik pada PT. Pertamina RU IV Cilacap yaitu Steam

Turbine Generator (STG)

15