BUKU PEGANGAN
TEKNIK TENAGA LISTRIK DR. A. ARISMUNANDAR
DR. S. KUWAHARA
-fl ,LIS.TAl{4.,{N URS}FAF{ t\4/A.
I * .N
:,iil
?
e l==
TIiWUle
1
I
Xli
Egilr EErn
BH
I T
3
JILID
I
PEMBANGKITAN DENGAN TENAGA AIR
BUKU PEGANGAN
TEKNIK TENAGA LISTRIK JILID
I:
PEMBANGKITAN DENGAN TENAGA AIR
OLEH
Dn. AnroNo ArusuuNaNDAR, M.A.Sc. Direktur Lembaga Masalah Ke t enagaan Perusahaan Umum Listrik Negara
Dn. Susuuu Kuw.lnau Executive Director, Electric Power Development Co., Ltd. (EPDC) Tokyo, Japan
Cetakan Kedelapan
#
PT PRADI{UA BRA}IIIA JAKA
R
TA
7
Perputakaan Nasional
:
katalog dalam terbitan
6Df)
Arismunandar, Artono Buku pegangan teknik tenaga listrik / Artono Arismunandar, Susumu Kuwahara. - Cet. 8 - Jakarta : Pradnya Paramita ,2004
3Jil.:26cm.
Isi : Jil I Pembangkitan dengan tenaga3ir : Jil.[ . Saluran transmisi ; Jil. Itr. Gardu Induk. rsBN 979-408-176-0 (Ji1.1) rsBN 979-408-177 -9 (Jil.2) rsBN 979-408 -178-7 (Jil.3) 1. Listrik, Tenaga . I.Judul. II. Kuwahara, Susumu. 621.31
,4\.
szt-
1BR" i P Pnta
BUKU PEGANGAN TEHNIK TENAGA LISTRIK I
Oleh
:
DR. Artono Arismunandar M.A.Sc. DR. Susumu Kuwahara
CI
Association For lnternational Technical Promotion
O
Hak Cipta dilindungi oleh Undang - undang
Diterbitkan
oleh
:
PT Pradnya Paramita Jalan Bunga 8 -8
A
Jakarta 13140 Anggota IKAPI Cetakankedelapan :2004 : PT Penebar Swadaya Jakarta Dicetak oleh
PRAKATA Penulisan buku ini didorong oleh keinginan penulis untuk ikut mengisi kelangkaan kepustakaan teknik, khususnya teknik tenaga listrik, dalam bahasa Indonesia. Kelangkaan (scarcity) ini disebabkan karena berbagai hal, antara lain, karena mereka yang mendalami persoalannya biasanya terlalu sibuk untuk dapat menyisihkan sebagian waktunya guna menulis buku, atau karena mereka menganggapnya kurang menguntungkan dilihat dari segi keuangan. Sebab yang lain adalah terbatasnya pasaran, yang dipengaruhi oleh jumlah tenaga ahli dan tenaga kejuruan (yang merupakan lingkungan pembaca buku-buku teknik) yang relatif kecil, serta iklim masyarakat yang memang belum gandrung-buku (book-minded). Daya beli masyarakat yang masih terbatas juga merupakan faktor yang menentukan. Berhubung dengan hal-hal di atas, maka penulis bersedia mempertimbangkan tawaran Tuan Koichi Fukui, Sekretaris Jenderal Badan Promosi Teknik Internasional (AITEP Jepang), untuk bersama seorang pengarang Jepang menulis sebuah buku pegangan dalam bidang teknik tenaga listrik. Badan ini merupakan organisasi tanpa-laba (non-profit) yang pembentukannya disahkan oleh Menteri Luar Negeri Jepang pada tanggal 6 Desember 1967. Tujuannya adalah ikut membantu perkembangan ekonomi wilayah Asia Tenggara dengan cara menerbitkan buku-buku pegangan dalam bidang teknik yang ditulis bersama (co-authorship) oleh pengarang-pengarang Jepang dan penulis-penulis wilayah dalam bahasa tersebut terakhir. Oleh karena tujuannya yang baik itu serta mengingat akan kekosongan akan kepustakaan teknik tenaga listrik yang kian hari kian terasa, maka tawaran Tuan Fukui sungguh menarik bagi penulis ini waktu itu. Namun, bila penulis teringat akan kenyataan bahwa tidak mungkin merubah jumlah jam dalam sehari serta kesibukan-kesibukan penulis sebagai seorang administrator, maka uluran tangan persahabatan itu berat rasanya untuk diterima. Penulis ini memerlukan waktu berpikir beberapa malam untuk menimbang-nimbang manfaat buku ini bagi masyarakat luas pada umumnya, dunia teknik tenaga listrik pada khususnya, dibandingkan dengan kelipat-gandaan usaha yang harus diberikan oleh penulis untuk menyisihkan sebagian kecil dari waktunya bagi buku ini. Setelah merundingkan masalahnya dengan atasannya, Ir' Abdul Kadir, Direktur Utama Perusahaan Umum Listrik Negara, serta berkat pengertian, dorongan dan izin beliau, penulis berketetapan untuk membantu usaha badan promosi tersebut terdahulu. Demikianlah, maka naskah perjanjian kerjasama ditandatangani pada tgl 27 September 1971, dua bulan sesudah Tuan Fukui menyodorkannya kepada penulis. Buku ini didasarkan atas naskah dalam Bahasa Inggeris berjudul ELECTRIC POWER ENGINEERING HANDBOOK yang ditulis oleh Dr. Susumu Kuwahara, salah seorang Direktur dari Electric Power Development Company, Ltd. (EPDC), satu-satunya perusahaan listrik yang dimiliki negara di Jepang. Oleh karena itu, mudah dimengerti mengapa dasar penulisannya adalah keadaan di Jepang sendiri. Dalam'BUKU PEGANGAN TEKNIK TENAGA LISTRIK ini dicoba menyesuaikan penulisannya dengan keadaan di Indonesiatentu saja dalam batas-batas kemungkinan yang ada-serta melengkapinya dengan keadaan di negara-negara lain di luar Jepang, baik yang didapat dari kepustakaan, maupun dari pengalaman kerja penulis ini sendiri di Kanada dan Amerika Serikat. Penyesuaian dengan keadaan Indonesia tidak mudah karena ketentuan-ketentuan, peraturan-peraturan dan standarstandar kurang sekali, tidak ada atau belum ada. Lagi pula, konsultasi penulis dengan lingkungan teknik yang lebih luas mengenai pengalaman-pengalaman praktis dalam bidang tenaga listrik di Indonesia dewasa ini belum dimungkinkan. Kekurangan ini diharapkan
r I
(4)
Prakata
dapat diatasi pada edisi berikutnya. Buku. pegangan (handbook) yang lengkap mengenai teknik tenaga listrik seharusnya memuat segala aspek pembangkitan (generation), transformasi, penyaluran (transmission) dan distribusi tenaga listrik. Namun, karena berbagai hal, pada tahap pertama ini hanya akan diterbitkan tiga jilid, yakni:
I. II. III.
Pembangkitan dengan Tenaga Air. Saluran Transmisi. Gardu Induk Jilid I memuat hal-hal yang berhubungan dengan berbagai aspek pembangkitan tenaga listrik dari tenaga air, mulai dari prinsip-prinsipnya, hubungannya dengan aliran sungai, perencanaan pusat listrik tenaga air (PLTA), bangunan sipilnya, turbin air, pembangkit, pembangunan dan pengujiannya bila selesai, sampai kepada operasi serta pemeliharaannya. Jilid II berisi berbagai aspek penyaluran tenaga listrik, antara lain tentang penghantar, isolator, bangunan penopang, karakteristik listrik, gangguan-gangguan dan pengamanannya, perencanaan dan konstruksinya, serta penyaluran bawah-tanah. Jilid II menyangkut alat-peralatan serta halikhwal dalam gardu induk, misalnya tentang peralatan listrik yang ada, rangkaiannya, isolasi, dan sebagainya. Karena sifat penerbitannya sebagai satu buku, tetapi yang terbagi menjadi tiga jilid agar dapat dicapai oleh daya-beli masyarakat, maka apa yang sudah diuraikan dalam jilid yang satu tidak akan dibahas lagi dalam jilid yang lain. Contohnya, koordinasi isolasi yang dibahas dalam Jilid III tidak akan diungkapkan lagi dalam jilid-jilid yang lain, meskipun
ceritanya berlaku pula di sana. Buku ini ditujukan kepada masyarakat luas yang ingin mengetahui sedikit-banyak tentang teknik tenaga listrik. Namun, pemanfaatannya secara optimal baru akan terasa bila pembaca
memiliki pengetahuan sekurang-kurangnya sederajat dengan pengetahuan sarjana muda teknik tenaga listrik. Dalam rangka partisipasi penulis dalam pembinaan bahasa nasional, maka dalam buku ini diusahakan sebanyak mungkin psnggunaan istilah-istilah Bahasa Indonesia, baik yang sudah lazim dipakai, maupun yang di sana-sini baru kadang-kadang saja digunakan oleh para teknisi Indonesia. Apabila dalam hal terakhir ini penulis dianggap terlalu berani, maka penulis bersedia menerima kecaman yang membangun dari para pembaca. Yang penting adalah bahwa dari kecaman-kecamau ini akan lahir istilah-istilah yang definitip, sehingga lambat-laun Bahasa Indonesia dapat berkembang menjadi bahasa teknik dan ilmu pengetahuan setaraf dengan bahasa-bahasa lain di dunia. Seperti telah disinggung di atas, buku ini masih jauh dari sempurna. Sebabnya adalah waktu persiapannyayangterlalu singkat, sehingga
kurang kesempatan untuk melihat sampai di mana kondisi-kondisi yang berlaku di luar negeri (terutama Jepang dan Amerika Serikat) dapat diterapkan di Indonesia. Tetapi penulis beserta rekan-rekannya bersedia mencantumkan nama mereka pada buku ini karena mereka yakin bahwa adanya sesuatu pegangan, standar atau ketentuan, lebih baik dari pada ketiadaan pegangan sama sekali. Yang jelas, di dalam buku ini ada satu pegangan yang menurut pendapat penulis penting artinya bagi kaum teknisi Indonesia, yaitu adanya uraian tentang pemeliharaan (maintenance) dalam tiap-tiap jilid. Mudah-mudahan dari satu segi ini saja buku ini sudah boleh dikatakan ada gunanya. Sebagai buku pegangan, presentasi dalam buku ini ditekankan pada pokok-pokok yang diperlukan dalam praktek teknik tenaga listrik sehari-hari. Oleh sebab itu di sini akan lebih
banyak terlihat tabel-tabel dan gambar-gambar dari pada rumus-rumus yang rumit; apabila persamaan-persamaan diperlukan juga, maka p€nurunannya tidak diberikan oleh karena hal ini sudah ada dalam karya yang direferensikan. Dalam penentuan bahan referensi, yang dipertimbangkan adalah kebenaran isi dan kepentingannya. Meskipun penulis sudah berusaha untuk memasukkan semua karya asli yang penting sebagai referensi dalam buku ini, masih ada kemungkinan bahwa beberapa di antaranya belum tersebut. Bila yang terakhir ini terjadi,
penulis mohon dimaafkan.
Prakata
(5)
Di atas disinggung bahwa pada tahap pertama ini hanya akan diterbitkan sebagian saja dari bahan-bahan yang seharusnya ada dalam suatu buku pegangan tentang teknik tenaga listrik. Bagian-bagian yang lain, misalnya yang menyangkut pembangkitan tenaga listrik dari tenaga termis (uap, diesel, gas, nuklir, panas bumi) serta distribusi tenaga listrik akan diterbitkan pada waktunya, bila keadaan telah memungkinkan. Karena berbagai hal, antara lain, berlakunya Ejaan Bahasa Indonesia Yang Disempurnakan, bagian-bagian yang sudah dapat diterbitkanpun tidak keluar menurut urutan nomor jilidnya. Sangat besar kemungkinannya bahwa Jilid II akan terbit paling awal. Buku ini merupakan hasil karya sebuah kelompok Jepang-Indonesia yang terdiri dari Dr. S. Kuwahara tersebut terdahulu, dibantu oleh Tuan-Tuan Toshiyasu Tako, Hiroshi Horie dan Bunichi Nishimura, serta pejabat-pejabat Lembaga Masalah Ketenagaan, yakni Ir. Ibnu Subroto, Ir. Supartomo, Ir. Komari dan penulis sendiri. Tanpa kerjasama yang baik, buku ini tidak mungkin dapat muncul dalam bentuknya yang sekarang ini. Dalam hal terakhir, kepercayaan penerbit kepada penulis juga merupakan faktor pendorong yang tak ternilai artinya. Para penulis sangat berterima-kasih kepada Ir. Abdul Kadir, Direktur Utama Perusahaan Umum Listrik Negara, atas pengertian yang baik, pemberian izin penerbitan serta sambutan beliau untuk buku ini; dan kepada Tuan Haruki Watanabe, Penasehat Ahli (Pemerintah Jepang) pada Lembaga Masalah Ketenagaan, atas bantuan serta jasa-jasanya dalam berbagai
bentuk. Penulis Prakata ini berhutang budi kepada kedua orang tuanya yang telah banyak memberikan dorongan kepada anak-anak mereka untuk maju dan berguna bagi masyarakat. Akhirulkalam, penulis ini ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada isteri dan anak-anaknya yang telah banyak mengorbankan jam-jam rekreasi, hari-hari Minggu dan hari-hari libur untuk kepentingan penulisan buku ini oleh suami dan ayah mereka; dan khusus kepada isterinya atas pengertiannya yang mendalam serta bantuannya yang tak terhingga dalam pengerjaan gambar-gambar, tabel-tabel dan daftar-daftar. Jakarta, Agustus 1972.
/'"2>r? J.f A. AnrsuuNANDAR
l
j ''l
SAMBUTAN Buku-buku dalam bidang teknik yang ditulis dalam Bahasa Indonesia sedikit sekali jumlahnya. Buku-buku dalam bidang teknik tenaga listrik (electric power engineering) pada umumnya, yang mencakup hal-hal yang perlu diketahui oleh seorang sarjana muda ke atas pada khususnya, boleh dikatakan tidak ada. Padahal, kebutuhan akan buku-buku tadi makin hari makin terasa. Betapa tidak. Permintaan masyarakat akan tenaga listrik melonjak dengan pesat, meskipun kemampuan Negara memenuhinya masih terbatas. Sesudah mengalami masa suram sebelum tahun 1966, sekarang sudah mulai terlihat titik-titik terang, meskipun belum
sepenuhnya memenuhi harapan masyarakat. Dari Anggaran Pembangunan Lima Tahun (PELITA) Pertama didapatkan dana untuk menambah kapasitas terpasang sehingga jumlahnya pada tahun 1974 akan mencapai kurang lebih I juta kilowatt. Jumlah anggaran yang disediakan dalam PELITA Kedua diharapkan akan bertambah besar, berhubung dengan meningkatnya peranan sektor tenaga listrik karena aksentuasi PELITA Kedua, Ketiga, dan seterusnya, pada industrialisasi secara bertahap. Dengan perkembangan ekonomi sebesar 7 /o setahun dalam PELITA Kedua, diharapkan akan dicapai laju pertumbuhan sektor tenaga listrik sebesar 12,5/, setahun, sehingga jumlah daya terpasang pada akhir masa PELITA tersebut akan mencapai 1,75 juta kilowatt. Oleh karena itu, kami menyambut dengan gembira terbitnya buku ini di tengah-tengah kita. BUKU PEGANGAN TEKNIK TENAGA LISTRIK ini berguna sekali bagi mereka yang ingin mengetahui sedikit-banyak mengenai teknik tenaga listrik, serta bagi para sarjana dan sarjana muda teknik tenaga listrik yang ingin mempelajari kembali hal-hal yang telah mereka perdapat di bangku kuliah guna kepentingan kerja praktek mereka sehari-hari. Meskipun dalam buku ini masih banyak digunakan ketentuan-ketentuan serta norma-norma luar negeri, tetapi hal ini tidak mengurangi nilainya sebagai buku, karena prinsip-prinsip yang digunakan tetap berlaku. Penggunaan ketentuan serta norma tadi semata-mata adalah karena belum adanya ketentuan dan norma Indonesia sendiri. Bila pengaturan di Indonesia kelak diadakan, maka prinsip yang universil itu tentu saja akan diterapkan pada ketentuan dan norma Indonesia. Sekian sambutan kami. Kami ucapkan "Selamat" atas terbitnya buku ini. Semoga buku-
buku lain menyusul. PpnusaselN Uuunt LtsrRIrc Necane
Jakara, September 1972
Direksi
s
I
-/,/-lAtr
ln. Asour KloIn Direktur Utama,
t1
DAFTAR ISI PRAKATA SAMBUTAN ... DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR
,..,.,, ,.....
.. (I7)
BAB
1.
UMUM
1.1 Prinsip Pembangkitan Tenaga Air .. 1.2 Potensi Tenaga Air 1.3 Pembangkitan Tenaga Air dan Tenaga Termis 1.4 Karakteristik Beban dan Faktor Pusat Listrik 1.5 Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air Dewasa Ini 1.6 Referensi BAB
2.
I I
) 4 ..
.......
9
Sungai
3.
10 10
l0
ll
RENCANA PUSAT LISTRIK TENAGA AIR
Pemilihan Proyek Pusat Listrik Tenaga Air . . 3.1.1 Kapasitas Proyek 3.1.2 Jadwal Pembangunan Proyek Pemilihan Lokasi Pusat Listrik Tenaga Air . . Penentuan Tinggi Jatuh Efektif .. . . 3.3.1 Jenis Saluran Air 3.3.2 Jenis Waduk atau Vy'aduk Pengatur
Turbin .. . .
3.4.1 Debit Maksimum 3.4.2 Jumlah Air 3.5
10
13
BAB
Penentuan Debit
9 9 9
2.4 Referensi
3.4
8
PEMBANGKMAN TENAGA AIR DAN ALIRAN SUNGAI
2.1.1 Curah Hujan 2.1.2 Pengukuran Curah Hujan 2.1.3 Aliran Sungai (Debit) 2.1.4 Hubungan antara Curah Hujan dan Aliran 2.2 kngkung Debit . 2.2.1 Hidrograf 2.2.2 Lengkung Debit. 2.3 PengukuranDebitSungai ...
3.2 3.3
6
.
2.1 CurahHujandanAliranSungai
3.1
(3) (7) (15)
.
Pasti
Daya yang Dihasilkan oleh Pusat Listrik Tenaga Air . . . 3.5.1 Macam Daya yang Dihasilkan 3.5.2 Perhitungan Daya . 3.5.3 Perhitungan Tenaga yang Dibangkitkan
15 15
t6
l6 t7
l7 t7 l8 l8 l8 l9 l9 l9 t9
l
,J
a
Daftar Isi
(10)
3.6
3.7
Jenis-Jenis Pusat Listrik Tenaga Air . . 3.6.1 Penggolongan berdasarkan Tinggi Terjun yang Ada 3.6.2 Penggolongan menurut Aliran Air . . . Waduk dan Kolam Pengatur
20 20 20
2t 2t
3.7.1 Waduk 3.7.2 Kolam Pengatur 3.7.3 Kolam Kompensasi 3.8
2t 22
Penentuan Jumlah Unit dan Jenis Unit Utama 3.8.1 Penentuan Jumlah Unit 3.8.2 Penentuan Jenis 3.8.3 Penentuan Jenis Poros Tegak atau Mendatar . . 3.8.4 Penentuan Kecepatan Putar 3.8.5 Penentuan Elevasi Turbin. Referensi
Unit
3.9
BAB
4.
4"5
24 24
33
33
Fasilitas-Fasilitas yang bertalian dengan Bendungan 4.3.1 Saluran Curam Banjir (Saluran Limpah) 4.3.2 Pipa Kuras 4.3.3 Pintu dan Katup 4.3.4 Fasilitas Tambahan Lainnya Jalanan Air . . . 4.4.1 Bangunan Ambil Air 4.4.2 Kolam Pengendap Pasir 4.4.3 Saluran Atas . 4.4.4 Tangki Pendatar. 4.4.5 Saluran Pipa Tekan 4.4.6 Saluran Bawah
34 34 35 35 36 36 36 38 38
39
4l 45 46 46 47 49
Bangunan Sentral 4.5.1 Macam Bangunan Sentral Pusat Listrik Bawah-Tanah Pusat-Pusat Listrik Lainnya Referensi
BAB
5.1
22 23 23
26 26 29
4.5.2 4.5.3
4.6
..:.
25 25 25
4.2.1 Macam Bendungan 4.2.2 Bendungan Gravitas 4.2.3 Bendungan Busur . 4.2.4 Jenis Bendungan Urugan 4.2.5 Bendungan Rongga 4.2.6 Bendungan Jenis Lain
4.4
.,
FASILITAS TEKNIK SIPIL
4.1 Umum 4.2 Bendungan
4.3
))
22
5l
5.
Jenis Turbin Air dan Penggunaannya... 5.1.1 Jenis Turbin 5.1.2 Penggunaan Turbin
TURBIN AIR 53 53
53
Daftar Isi
5.3 5.4
(l
Konstruksi Turbin Air . . 5.2.1 Konstruksi Turbin Pelton. 5.2.2 Konstruksi Turbin Francis 5.2.3 Konstruksi Turbin Aliran Diagonal
53 53 54 54
5.2.5 Pipa Lepas
55 56
Katup Pintu Masuk
57 57 57
Pengatur Kecepatan
5.4.1 Pengatur Kecepatan yang Mekanis. . . . . 5.4.2 Pengatur Kecepatan Elektro-Hidrolik 5.4.3 Pengatur Muka Air 5.4.4 Peristilahan Hasil Kerja Pengatur Kecepatan 5.5
l)
58
6l 6t
Perlengkapan Lainnya 5.5.1 Pengatur Tekanan 5.5.2 Sistim Penyediaan Minyak Tekan
Karakteristik Turbin
62
62 62
Air ..
65
5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4 5.6.5
65
5.7 5.8
Kecepatan Jenis . Efisiensi Perubahan Debit dan Efisiensi dengan Perubahan Kecepatan Perubahan Debit, Efisiensi dan Daya dengan Perubahan Tinggi Jatuh Kecepatan Lari . Perubahan Tekanan Perubahan Kecepatan
5.9
Kavitasi
11 1a
5.
l0 Pengujian Model
5.11 Dimensi dan Berat
5.11.1 5.11.2 5.11.3 5.11.4
Turbin
5.12 Referensi
6.1
6.
72 73
74 75 75
PERALATAN DAN FASILITAS-FASILITAS LISTRIK
Generator
.......
6.1.1 Kelasifikasi Generator 6.1.2 Satuan Dasar . 6.1.3 Konstruksi 6.1.4 Efek Roda Gila .. 6.1.5 Berat Generator Turbin Air 6.1.6 Batas-Batas Pembuatan Generator Penguatan dan Pengatur Tegangan
Keadaan Operasi
.......
Mendahului
77 77 78 79 80 81
8l 8l 8l
Otomatis
6.2.1 Sistim Penguatan 6.2.2 Kemampuan dan Tegangan Penguat 6.2.3 Pengatur Tegangan Otomatis 6.2.4 ResponPenguatNominal. 6.2.5 Hubungan antara Sistim Tenaga dan Respon 6.2.6 Pemuatan Saluran
6.2.'l
68
69 70
72
Dimensi Kasar Turbin Francis Dimensi Kasar Turbin Jenis Aliran Diagonal dan Turbin Baling-Baling. . . . Dimensi Kasar Turbin Pelton Berat Turbin Air
BAB
66 66 67
82
Penguat
.......
82 83 83 84 84
(r2) 6.3
Daftar Isi Generator Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri
6.3.1 Prinsip Generator dengan Eksitasi Sendiri 6.3.2 Karakteristik Generator Majemuk dengan Eksitasi 6.4
Transformator 6.4.1 Jenis dan Konstruksi Transformator
...
86 86
Sendiri
87 88
88
.
6.4.2 Pengenal Transformator .. . 6.4.3 Transformator Pemakaian Sendiri 6.5
6.6 6.7
6.8
89 89 89
Sistim Hubungan Rangkaian Utama 6.5.1 Pemilihan Sistim Hubungan. 6.5.2 Contoh Sistim Hubungan Rangkaian untuk Pemakaian Sendiri Sistim Kontrol 6.7.1 Sistim Kontrol yang Otomatis Sepenuhnya . . . 6.7.2 Sistim Kontrol yang Dijalankan oleh Satu Orang 6.7.3 Sistim Kontrol Pengawasan Jarak Jauh 6.7.4 Sistim Kontrol dengan Tangan 6.7.5 Sistim Kontrol Setengah-Otomatis 6.7.6 Nomor Alat untuk Peralatan Kontrol Otomatis Panel Hubung, Lemari Hubung dan Ril dalam Kotak Logam
89 89
90
9t
9l 9l 93 93 93 93 93 93
6.8.1 Panel Hubung..... 6.8.2 Lemari Hubung 6.8.3 Ril dalam Kotak Logam 6.9 Alat Pelindung 6.9.1 Perlindungan Generator terhadap Petir 6.9.2 Pengetanahan Titik Netral 6.9.3 Rele Pengaman . .. 6.10 Referensi .. . .
BAB 7.1
7.2
7.
96 96 97 97 98
99 99
GEDUNG.GEDUNG DAN FASILITAS PERLENGKAPANNYA
MacamdanJenisBangunanAtas-Tanah 7.1.1 MacamBangunanAtas-Tanah 7.1.2 Jenis Bangunan Atas-Tanah.... Ruang-RuangdiDalamGedungSentral
...... l0l ....... l0l ....... l0l ..... 103
7.2.1 Ruang Turbin, Ruang Generator, Ruang Pemasangan dan Ruang Peralatan Pelengkap Turbin
103
7.2.2 Ruang Transformator dan Ruang-Ril 7.2.3 Ruang Meja Hubung, Ruang Rele, Ruangan Peralatan Komunikasi dan Ruang Kabel .
7.3 7.4
Kran Sistim Penyediaan
Air dan Drainasi
SistimPenyediaanAir.. SistimDrainasi 7.5 Pemadam Kebakaran 7.6 Penerangan 7.7 Ventilasi dan Pendinginan 7.4.1 7.4.2
7.8 Sistim Penyediaan Tenaga untuk Peralatan Pembantu 7.9 Referensi
r04 104
. .. .... .... ...
r04 106 106 106 106
,.106
...... .. . . .. ....
108 108 108
(13)
Daftar Isi
BAB
8.1 8.2 8.3
8.
PEMBANGUNAN DAN PEMASANGAN MESIN
Persiapan Pembangunan . . .. 8.1.1 Beberapa Cara Pemasangan Mesin dan Peralatan Lainnya 8.1.2 Pembelian Mesin dan Peralatan Lainnya
Jadwal Pembangunan .. Prasarana Pembangunan
109
r09 110 110
.
nl
.. .. 8.3.1 Prasarana Tenaga Listrik 8.3.2 Prasarana Komunikasi 8.3.3 Bengkel Mesin 8.3.4 Lain-Lain
8.4 Alat-Alat Berat dan Prasarana Pengangkutan 8.5 Pemasangan Turbin dan Generator
tt2 l13 l13 l13 ...
lt3
.
l4
I
Pemasangan Kembali dan Pengeringan Transformator
n4 u6 lt9
8.6.1 PemasanganKembali 8.6.2 Pengeringan
120
Urutan Pemasangan 8.5.2 Hal-Hal yang Perlu Diperhatikan dalam Pekedaan Pemasangan
8.5.
8.6
8.7
9.2 9.3 9.4 9.5 9.6
t2t
Referensi
BAB 9.1
ll9
9.
PENGUJIAN PADA PUSAT LISTRIK TENAGA AIR
Pokok-Pokok Pengujian Pengujian Pendahuluan
123
123
Pemeriksaan Sesudah Air Dimasukkan ke Dalam Pipa Pesat Pemutaran Percobaan Pemutaran Pengeringan Pengukuran Tahanan Isolasi
r23 124 124 125 125 125 126
9.6.1 Nilai Minimum Tahanan Isolasi 9.6.2 Penentuan Mutu Isolasi dengan Pengujian Arus Searah 9.6.3 Penentuan Mutu Isolasi dari Sudut Hilang Dielektrik Pengujian Kuat Dielektrik Pengujian Rele Pengaman Secara Menyel uruh.. Pengujian Pembuangan Beban 9.9.1 Pengukuran Variasi Tekanan 9.9.2 Pengukuran Pengaturan 9.9.3 Pengukuran Pengaturan 9.10 Pengujian 9.11 Pengujian Penghentian 9.12 Pengujian Penghentian Darurat serta Pengujian Tanpa-Beban dan Tanpa
9.7 9.8 9.9
Daya
Hidrolik Kecepatan Tegangan
Cepat
Eksitasi 9.13 Pengujian Beban. 9.14 Pengujian Daya-Guna Turbin 9.14.1 Pengukuran Tinggi Terjun Efektif 9.14.2 Pengukuran Debit 9.14.3 Pengukuran Daya 9.14.4 Perhitungan Daya-Guna Turbin 9.74.5 Caru Termodinamika 9.15 Pengujian Daya Pusat Listrik
127
127
128
' .. .. .. .. . . .. . . .... .
l3l 132 132
132 133 133 133
134 134 135 135 136 137 139
I (14)
Daftar Isi
9.16 Perencanaan Tahanan
Air
139
9.17 Referensi....
140
BAB
10.
OPERASI DAN PEMELIHARAAN
l0.l Operasi 10.1.1 JenisPekerjaanOperasi l}.l.2 Peraturan Umum Operasi 10.1.3 Pemeriksaan sebelum Mulai. 10.1.4 Petunjuk-Petunjuk Operasi 10.1.5 Petunjuk-Petunjuk dalam Penghentian
lO.2
Operasi
Khusus
Operasi
Pengontrolan Daya Keluar dan Frekwenst 10.2.2 Pengaturan Tegangan dan Daya Reaktif
142
Pemeliharaan 10.3.1 Pekerjaan Pemeliharaan . . . 10.3.2 Beberapa Petunjuk untuk Inspeksi Peralatan PLTA
144 144
lO.2.l 10.3
10.4 Peraturan Kerja (Umum) 10.4.1 Cara Melaksanakan 10.5 10.6 10.7
.'.' l4l .."" l4l ' ' " l4l ' ' ' i4l " ' 142 " " 142 '" " " 142
Pekerjaan dalam Keadaan Gangguan 10.4.2 Petunjuk-Petunjuk selama Pekerjaan Berlangsung Biaya Pemeliharaan Onderdil Serep . Personil Operasi dan Pemeliharaan .
DAFTAR ISTILAH
143
t44 t47 147 147 147 148 150 151
DAFTAR TABEL I
,)
3
4 5
6 7 8
9
l0
ll
t2 13
Sejarah Penyelidikan Potensi Tenaga Air untuk Listrik di Jepang Potensi Ekonomis Tenaga Air untuk Listrik di Beberapa Negara di Dunia Daya Terpasang dan Produksi Listrik di Dunia (1965) Faktor Beban untuk Industri Faktor Beban Tahunan di Beberapa Negara di Dunia (1964) Pusat Listrik Tenaga Air dengan Kapasitas Besar Pusat Listrik Tenaga Air Dipompa di Jepang Curah Hujan Tahunan Beberapa Kota di Dunia
Kapasitas Tangki Minyak Tekan Efisiensi Turbin Pelton Efisiensi Tambahan untuk Turbin Pelton Efisiensi Turbin Francis dan Kaplan Efisiensi Tambahan untuk Turbin Francis dan Kaplan
t4 l5 Kecepatan Putar Sinkron dari Generator (rpm) l6 Kelebihan Kapasitas Penguat t7 Daftar Nomor Alat.. 18 Jenis-Jenis Panel Hubung untuk PLTA .. t9 Contoh Pengujian Impuls pada Generator. . . 20 Contoh Karakteristik Arester untuk Generator. . . 2l Standar Jepang untuk Kran Gerak Atas Kecepatan Rerrdah 22 Contoh Peralatan Pemadam Kebakaran untuk PLTA 23 Contoh Rekomendasi Intensitas Penerangan 24 25 26 27
Lembar Catatan Percobaan Pembuangan Beban Hubungan antara Kadar Garam dan Tahanan Jenis Contoh Frekwensi Inspeksi dan Perbaikan Turbin Air dan Generator pada PLTA Onderdil Serep untuk PLTA
) ) 3 5 5
6 7 10
64 66 66 66 66 69 78 83
94 96 98 98 105
r07 107
129 140
145 148
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6
8
9
l0
ll
t2 13
Lengkung Beban Harian Contoh Lengkung Debit Alat Ukur Arus Pengukuran dengan Alat Ukur Arus . Pengukuran dengan Alat Ukur Apung (a) Bendungan Gravitas Sakuma (Penampang) (b) Bendungan Gravitas Sakuma (Tampak Hilir) (c) Bendungan Gravitas Sakuma (a) Bendungan Busur Ikehara (Tampak Atas) . (b) Bendungan Busur Ikehara (Tampak Hilir dan Penampang Melintang) (c) Bendungan Busur Ikehara (a) Bendungan Urugan Mihoro (Penampang) .... (b) Bendungan Urugan Mihoro Bendungan Tanah Bendungan Gravitas Rongga (Hatanage No.l) . Saluran Curam Banjir pada Bendungan Beton (Taki)
t7 18
t9 20
2t 22 23
.
Pintu Air Limpah Silindrik (Taki) Pintu Tainter (Tagokura) ....
Bangunan Salur Air Tangki Pendatar Pipa Pesat Pipa Pesat PLTA Tagokura PLTA Bawah Tanah Mihoro Beberapa Macam PLTA Bawah Tanah PLTA Dipompa Bawah Tanah (Nagano) Pemilihan Jenis Turbin Air
Konstruksi Turbin Pelton Konstruksi Turbin Francis Bentuk Sudu-Antar Turbin Francis Konstruksi Turbin Aliran Diagonal. Konstruksi Turbin Kaplan Turbin Tabung (Turbin Kaplan Jenis Poros Mendatar) Pemilihan Jenis Katup (Pintu) Masuk 3l Katup Kupu. 32 Katup Putar 33 Katup Pintu Air 34 Ilustrasi Fungsi Pengatur Kecepatan Mekanis 35 Susunan Pengatur Kecepatan Elektro-Hidrolik Jenis Tabung Elektronik 36 Hubungan antara Pengaturan Kecepatan dan Penurunan Kecepatan .... 37 Bentuk Lengkung Efisiensi menurut Jenis Turbin dan Cepat Jenisnya 38 Efisiensi dan Debit sebagai Fungsi Perobahan Kecepatan 24 25 26 27 28 29 30
t2 t2 t3 27 28 29
30
3l 3r 32 32 33 34
t4 Bangunan Ambil Air Jenis Menara 15 Kolam Pengendap Pasir r6
4
ll
34 36 36 37 38
39
40 42 43 48
49 50 53
54 55 55 55 55 56 56 58 58 58 59
59 62 66 67
(l 8) 39
40
4t
42
Daftar Gambar Efisiensi, Debit dan Daya ke Luar sebagai Fungsi perubahan Tinggi Perubahan Tekanan sebagai Fungsi n Hubungan antara o dan n, untuk
(a) (b) (a) (b)
51
52
(a) Jenis Biasa (b) Jenis Payung (c) Jenis Setengah-Payung. . (d) Jenis Penunjang Bawah Generator-Turbin Air Jenis Poros Tegak
M 45 46 47 48 49 50
53
54 55 56
7t 7l
Turbin Francis Turbin Kaplan
Hubungan antara Tinggi di atas Permukaan Laut dan Tekanan Atmosfir Hubungan antara Suhu Air dan Tekanan Uap . Contoh Hasil Pengujian Efisiensi pada Model Contoh Hasil Pengujian Kavitasi pada Model Koefisien Dimensi Rotor Turbin Francis Diameter Rotor Turbin Francis di Tempat Air Keluar (Dr) . Koefisien Dimensi Utama Koefisien Dimensi Rumah Siput . Koefisien Dimensi Turbin Kaplan dan Jumlah Bilah Rotor Berat Turbin Air. . . Kelasifikasi Generator menurut Posisi Bantalannya
43
67 69
71
7t 7t 73 73
74 74 74 74 75 75 77 71 77 77 79 79
Contoh Karakteristik Generator dengan Belitan Tunggal Hubungan antara GDz dan Berat Generator
8l 8l
Batas Pembuatan Generator . . . Penguatan (Excitation) dengan Penguat Searah (a) Jenis Shunt (b) Jenis Generator Bolak-Balik dengan Eksitasi Sendiri
82
Generator Bolak-Balik Tanpa-Sikat
82 83 85 85
64
Respon Penguat Nominal Batas Stabilitas Keadaan Tetap (Tanpa Respon Cepat AVR) Batas Daya Keluar Generator Generator Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri Berbagai Sistim Generator Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri Contoh Percobaan Simulasi Transmisi
65 66
Contoh Sistim Hubungan Rangkaian Utama. Contoh Rangkaian Pemakaian Sendiri
67
Ril dalam Kotak Logam Hubungan Kapasitor Pelindung
82 g2
Tunggal..... Kombinasi
57 58 59
60
6t 62 63
68 69
70
7t 72 73
74 75 76
77 78
79
Gedung Sentral Pasangan Dalam Gedung Sentral Pasangan Setengah-Luar
... GedungSentralBawah-Tanah.... LamanyaPemasanganFasilitasPlTA Contoh Jadwal Pemasangan Peralatan PLTA UrutanPekerjaanPemasanganpadaPLTA Cara Pemusatan . Cara Pengeringan Hampa Udara dengan Sistim Sirkulasi Hubungan antara Tahanan Isolasi dan Suhu Gulungan tan d sebagai Fungsi dari Tegangan Pengujian Osilogram Pengujian Pembuangan Beban
Z2
86 87 88
90
9t
... ...... .. .. .... ... .... . . .. .. .. ......
96 97 102 lO2
I03
lll llz
llg ll9 l2l
126
n6 lZ8
Daftar Gambar 80 81
82 83
84 85
(le)
Tinggi Terjun Efektif suatu Turbin Reaksi Tinggi Terjun Efektif suatu Turbin Impuls
Tahanan Air... Pengatur Daya Reaktif Otomatis (AQR) Biaya Perbaikan Umum untuk Peralatan PLTA Hubungan antara Kapasitas PLTA dan Jumlah Karyawan yang Diperlukan
134 134 139
143
.. .. . .
148 150
BAB 1.1
1. UMUM
Prinsip Pembangkitan Tenaga Air Pembangkitan tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga dari tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan rumus berikut:
P:
: 11 : 0:
di mana P
9,8 r10 GW) tenaga yang dikeluarkan secara teoritis
(l)
tinggi jatuh air efektif (m) debit air (m3/s) yang Daya keluar dari generator dapat diperoleh dari perkalian efisiensi turbin dan generator dengan daya yang keluar secara teoritis. Sebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut di atas, daya yang dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan debit air; oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung daripada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis. Pada umumnya debit yang besar membutuhkan fasilitas dengan ukuran yang besar untuk, misalnya, bangunan ambil air (intake), saluran air dan turbin; oleh karena itu tinggijatuh yang besar dengan sendirinya lebih murah. Di hulu sungai di mana pada umumnya kemiringan dasar sungai lebih curam akan mudah diperoleh tinggi jatuh yang besar. Sebaliknya di sebelah hilir sungai, tinggi jatuh rendah dan debit besar. Oleh karena itu bagian hulu sungai lebih ekonomis, sedangkan bagian hilirnya kurang ekonomis mengingat tinggi jatuh yang kecil dan debit yang besar tadi. Lagi pula di bagian hilir tersebut penduduknya padat, sehingga akan timbul masalah pemindahan penduduk, dan karena itu dalam banyak hal tak dapat dihindari tambahnya biaya untuk konstruksi. Akhir-akhir ini giat dilakukan pengembangan sungai secara serba-guna (multipurpose) dan serentak di daerah hilir sungai. Bangunan-bangunan air semacam itu pada umumnya dipergunakan untuk berbagai kepentingan, misalnya, untuk pengaturan banjir, perairan kota, industri, pengairan dan pembangkitan tenaga. Jika biaya pembangunannya dapat dipikul bersama oleh karena digunakan untuk banyak tujuan, maka mungkin untuk memanfaatkan sumber-sumber alam itu secara ekonomis; sebaliknya, biaya tersebut akan menjadi mahal kalau dipergunakan hanya untuk satl tujuan saja, misalnya untuk pembangkitan tenaga listrik.
1.2
Potensi Tenaga Air Sebagaimana disebutkan di atas, pembangkitan tenaga air tergantung pada kondisi geografis, keadaan curah hujan dan areal (penampungan) aliran (catchment area). Jadi, pembangunan pembangkit tenaga air dapat dilaksanakan di banyak daerah dengan skala kapasitas yang bermacam-macam. Di Kanada, Norwegia dan Swedia, misalnya, tenaga air merupakan sumber tenaga utama. Ditinjau dari segi luasnya daerah, Jepang dan Indonesia dikaruniai dengan kekayaan akan sumber-sumber tenaga air yang besar. Untuk mengembangkan sumber-sumber tenaga air secara wajar, perlu diketahui
'tF
Bab
L
Umum
air di permukaan yang dikembangkan dapat sumber-sumber potensi teoritis, tenaga air tanah disebut sumber-sumber potensi teknis, sedangkan tenaga air teknis disebut ditinjau dari segi yang dapat dikembangkan secara ekonomis disebut potensi tenaga ait ekonomis. Pada umumnya potensi tenaga air ekonomislah yang dianggap sebagai potensi secara jelas seluruh potensi sumber tenaganya. Jumlah potensi tenaga
tenaga air. Namun dengan kemajuan di bidang teknologi dan perubahan konsep tentang
ekonomi potensi tenaga air, maka kategori potensi tenaga air ekonomis dan potensi tenaga air teknis diperluas hingga meliputi potensi tenaga air teoritis, dan tidak ada perbedaan yang tegas di antara ketiganya. Perbandingan antara potensi tenaga air teknis dan ekonomis terhadap potensi tenaga air teoritis diperkirakan, berturut-turut, adalah 34-40% dan 20-30\, berubah-ubah tergantung pada tingkatan teknik dan ekonomi setempat. Penyelidikan di Jepang mengenai perubahan potensi tenaga air diperlihatkan dalam Tabel l. Potensi tenaga air ekonomis dari sebagian besar negaranegara di dunia diperlihatkan dalam Tabel 2. Dengan kemajuan-kemajuan yang telah Tabet
Penyelidikan
Masa Tahun
Sejarah Penyelidikan Potensi Tenaga Air untuk Lishik di Jepang Sudah
Belum
Dibangun*
Dibangun
(MW)
(Mw)
Pertama Kedua
1910-191
3
480
t9t8-1922
1.030
2.940 6.400
Ketiga
1937-1941 1956-1959
6.566 t4.116
21.254
Keempat
+
1.
Jumlah
13.474
(Mw)
(Gwh)
3.420 7.430 20.040 35.370
130.000
Termasuk yang sedang dibangun
dicapai oleh pusat-pusat listrik Tabel 2' Potensi Ekonomis Tenaga Air untuk Listrik di Beberapa Negara di Dunia tenaga termis dan nuklir dengan yang akhir-akhir besar kapasitas Potensi Ekonomis Tenaga Negara ini, diharapkan akan timbul keleAir (Gw) bihan tenaga listrik pada waktu 1.100 I tengah malam pada waktu yang Uni Soviet Amerika 648 Serikat I listrik tenaga akan datang. Surplus (termasuk Alaska) itu, karenanya dapat dimanfaatzr a I kan untuk memompa air ke atas Kanada |
kembali ke kolam tando(pumped-
untuk digunakan keesokan harinya. Karena itu hal itu perlu diselidiki penerapannya storage),
Jepang Norwegia Swedia Perancis Italia Austria SwisIff Jerman Barat
i I I I I I
130
tOS
85 76 60
ql lebih lanjut, juga dengan memakai air laut dan dalam hubungannya 25 dengan pengembangannya secara I serba-guna, sehingga dengan demikian potensi tenaga air ekonomis dapat dipastikan akan menjadi lebih besar.
1.3
Pembangkitan Tenaga Air dan Tenaga Termis Jumlah kapasitas terpasang dari peralatan pembangkit tenaga dan jumlah pembangkitan tenaga listrik di berbagai negara di dunia diperlihatkan dalam Tabel 3.
N.
1.3 Tebel
3.
Pembangkitan Tenaga
Air dan Tenaga Termis
Daya Terposang dan Produksi Listrik di Dunia (1965)
Daya TerpasanS (MW) Negara
Tenaga
Air
Termis
Jumlah
Produksi 006 kwh)
1.157.583
Jepang
16.301
24.948
Amerika Serikat
4.492 22.24 t.7Q
zto.o28
41.005 254.520
92.74
I14.988
47.58t
49.341
4.O72
36.562 7.577
Uni Soviet Inggris Jerman Barat
Kanada
2t.771
Perancis
12.683 14.297
Italia Swedia
9.070
India
3.570
Swis
8.120
Indonesia*
*
Tenaga
309
192.123 s06.709 196.027
q.$4
t723N
t5.526
29.348 28.209
144.274 101.255
I1.057
2s.354
2.245 3.955 380 480
11.315
82.968 49.093 35.980
8.397 8.500 789
24.462 2.498
Data tahun 1972 dari Perusahaan Umum Listrik Negara dan Perusahaan Umum Otorita Jatiluhur
Di Jepang, sebegitu jauh pembangkitan tersebut ditekankan pada pembangkitan tenaga air. Pemikirannya di Jepang waktu itu adalah agar sumber-sumber teflaga air dapat dimanfaatkan dengan baik, dipakai debit yang lebih besar dari aliran air sungai sebagai debit maksimum dari Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA). Pusat Listrik Tenaga Termis (PLTT) waktu itu dianggap lebih ekonomis untuk memenuhi kebutuhan akan tenaga pada waktu musim kemarau dan pada waktu beban puncak. Untuk membangun PLTA diperlukan beaya yang besar dan waktu yang lama, tetapi sesudah selesai biaya operasinya rendah. Selama tekno-ekonomis memungkinkan, kiranya akan lebih menguntungkan untuk terus membangun PLTA, oleh karena pembangkitan tenaga termis, walaupun lebih murah pembangunannya, tetapi tidak tahan lama dan tambahan lagi masih memerlukan bahan bakar sehinggabiaya operasinya mahal. Keuntungan-keuntungan dari kedua macam pembangkit tenaga hendaknya dapat dikombinasikan, sehingga dengan demikian dapat dimanfaatkan secara effektif sumbersumber tenaga air yang ada. Namum dalam tahun-tahun terakhir ini lokasi yang menguntungkan bagi pusat listrik tenaga air lebih sulit diperoleh di Jepang, sehingga mengakibatkan harga listrik per kWh menjadi lebih tinggi. Sebaliknya teknologi pembangkitan tenaga termis telah mengalami kemajuan yang pesat. Dengan memakai mesin-mesin dengan temperatur dan tekanan tinggi, kapasitas tiap unit pembangkit tenaga termis menjadi semakin tinggi. Jadi, efisiensi pembangkit tenaga termis dapat dipertinggi dan biaya konstruksinya terus menurun. Namun demikian alat-alat bertekanan dan bersuhu tinggi tidak sesuai untuk operasi "start-and-stop" yang sering harus dilakukan dan variasi beban secara cepat. Oleh karena itu akhir-akhir ini di luar negeri ada kecenderungan untuk membangun PLTT dengan beban yang tetap, untuk memikul beban dasar; sedangkan untuk memenuhi beban puncak dipergunakan PLTA dengan waduk atau sistim kolam tando yang dapat diatur. Untuk dapat memanfaatkan sumber-sumber tenaga air yang sangat terbatas tadi dengan efektif, waduk itu dibuat sebesar-besarnya. Karena kapasitas tiap unit dari PLTT juga menjadi semakin besar, maka secara keseluruhan prosentase kapasitas terpasang PLTT menjadi semakin tinggi dibanftngkan dengan jenis-jenis
Bab
L
Umum
pusat listrik yang lain. Di Jepang dalam tahun 1968, 70fu dali seluruh kapasitas terpasangnya merupakan pusat listrik tenaga termis. Di Indonesia perbandingannya dalam tahun 1972 adalah PLTA 39,2%, PLT Diesel 27,0%, PLT Uap 28,5% dan pLT Gas
5,3%." Cara operasi di atas, yaitu yang memanfaatkan keuntungan-keuntungan pembang-
kitan tenaga air dan tenaga termis banyak diterapkan di berbagai negara, terutama di negara-negarl yang tidak mempunyai sumber-sumber tenaga air yang melimpahlimpah. Oleh karena itu penerapannya di Indonesia perlu dipelajari lebih mendalam, mengingat bahwa potensinya diperkirakan mencapai 28.000 MW.2) Teknologi pembang-
kitan tenaga nuklir terus mengalami kemajuan, sehingga mengakibatkan biaya pembangunan PLTN terus menurun. Untuk unit sebesar 600 MW biaya pembangunannya dapat ditekan menjadi kurang lebih $230/kW.3)Karenaitupembangkitantenaga nuklir pada waktu ini banyak dibangun di beberapa negara, sehingga dalam waktu dekat ini dapat diharapkan bahwa pembangkit tenaga nuklir akan merupakan mayoritas dari pembangkit-pembangkit tenaga yang ada. Jumlah kapasitas PLTN dalam tahun 2000 diperkirakan akan mencapai 50\ dari jumlah kapasitas terpasang di dunia.a) Sekarang terlihat kecenderungan untuk mempergunakan pembangkit listrik tenaga
nuklir untuk memenuhi beban dasar dan PLTA dipompa (pumped storage) untuk memenuhi kebutuhan pada waktu beban puncak. Kecuali itu ada jenis pembangkitan tenaga termis lain, yaitu yang memanfaatkan tenaga yang berasal dari panas bumi (geothermal energy). Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) memanfaatkan uap atau air panas yang berasal dari dalam bumi secara langsung atau tidak langsung guna memutar turbo-generator pembangkit tenaga listrik.
PLTP mengkombinasikan keuntungan PLTU yang biaya investasinya relatip murah dan keuntungan PLTA yang biaya operasinya relatip murah. Penerapannya di lndonesia dewasa ini sedang dipelajari dengan seksama, mengingat bahwa potensinya diperkirakan cukup besar (di Jawa saja 7000 Mw).s'}
1,4
Karakteristik Beban dan Faktor Pusat Listrik Mengingat bahwa tenaga listrik tak dapat disimpan, maka perlu dijamin agar daya yang dibangkitkan oleh generator sama dengan kebutuhan (beban). Pada umumnya beban selalu berubah sehingga daya yang dihasilkan
oleh generator selalu harus disesuaikan dengal beban yang berubah-rubah tersebut' Beberapa karakteiistik beban dan faktor pusat listrik (plant factor) akan dijelaskan lebih
lanjut.
Lengkung beban (load curve) menunjukkan variasi dari beban setiap saat. Bentuk lengkung boban tersebut tergantung dari jenis beban yang ada. Dalam banyak hal dipergunakan lengkung beban untuk 24 jam dalam sehari dan disebut lengkung beban harian. Demikian pula dipakai lengkung beban bulanan dan tahunan. Lengkung beban ini merupakan unsur dasar yang penting, bukan saja untuk operasi sistim tenaga, tetapi juga sebagai bahan perancangan, pertimbangan-pertimbangan ekonomis pembangkitan, dan sebagainya. Sesuatu contoh lengkung beban dapat dilihat dalam
Gbr.
\
1.
s0ao
/wu 6000
^
'i 't'
5000
4@0
.E
3000
6L2IE21
o
Jritr
Gbr.
1
kngkung
Bebetr
II$irD.
L
5
Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air Dewasa Ini
Lengkung lama beban (load duration curve) dibuat dengan mengatur lagi beban pada lengkung beban dalam suatu urutan mulai dari yang besar sampai ke yang kecil, tanpa memperhatikan waktu. Lengkung ini dipergunakan bersama-sama dengan lengkung beban. Faktor beban (load, factor) adalah perbandingan antara beban rata-rata dalam suatu jangka waktu tertentu dan beban maksimum dalam jangka waktu tersebut. Jangka waktu tersebut mungkin sehari, sebulan ataupun setahun. Dengan demikian ada faktor beban harian, bulanan, dan tahunan. Faktor beban itu berbeda-beda sesuai dengan macam beban, musim, situasi sosial pada umumnya, dan lain-lainnya. Faktor ini sangat penting untuk dapat mengetahui ciri-ciri dari beban. Tabel 4 menunjukkan faktor beban dari beberapa industri, dan Tabel 5 menunjukkan faktor beban tahunan di negara-negara besar di dunia. Tabel
4.
Faktor Beban untuk Industri
Tabel5. Faktor Beban Tahunan di Beberapa Negara di Dunia (1964)
Faktor Beban Industri
Bulanan
Negara
(%) Tambang Batubara
Makanan Tekstil Kertas
Kimia Pengilangan
60-70 50-6s 55-85 70-80 70-90
Minyak
75-80
Keramik
@-85 40-65 90-95 20-50
Besi dan Baja
Aluminium Mesin
Amerika Serikat
Faktor Beban Tahuna'n
Perancis
64,2 66,2
Austria
75,5
Belgia Jerman Barat
63,7 59,4
Italia
68,5
Inggris
50,2 66,9
Jepang
Faktor pusat listrik (plantfactor) adalah perbandingan antara dayaruta-rata dalam jangka waktu tertentu (biasanya setahun) dan jumlah kapasitas terpasang pada suatu pusat listrik. Faktor pusat listrik menunjukkan bagaimana peralatan listrik telah dimanfaatkan; faktor ini dipakai sebagai standar dalam membuat penilaian ekonomis dari pusat listrik. Faktor ini dapat dipakai juga untuk menunjukkan dan menentukan ketepatan kapasitas dari peralatan. Nilainya sekarang menjadi semakin kecil, karena
banyak PLTA yang kini hanya bertugas memenuhi kebutuhan beban puncak. Sebagai contoh dapat dikemukakan bahwa pada PLTA pompa perbandingannya kadangkadang tidak lebih dari l0l. Beban pada suatu sistim tenaga terjadi karena adanya permintaan tenaga yang sifatnya berbeda-beda. Karenanya karakteristik beban tergantung dari permintaan ini dan beberapa kondisi lainnya, misalnya, cuaca, musim, situasi sosial dan keadaan ekonomi. Dalam suatu sistim tenaga di mana kebutuhan listrik untuk penerangan besar, variasi beban dalam satu hari juga besar, dengan puncaknya pada waktu petang hari. Lengkung beban akan menunjukkan garis yang hampir datar, apabila langganan kebanyakan adalah industri listrik dan kimia. Variasi karena musim lain lagi sifatnya; pada musim panas umumnya beban rendah, sedangpada musim dingin besar. Walaupun tidak sama untuk tiap negara, namum pada umumnya beban puncak maksimum dalam satu tahun terjadi dalam bulan Desember. Di Jepang akhir-akhir ini beban puncak
maksimum terjadi dalam bulan Agustus, karena permintaan untuk pendinginan (air conditioning) menunjukkan kenaikan yang sangat tajam.
6
Bab
1.5
I.
Umum
Perkembangan Pusat Listrik Tenaga
Air Dewasa Ini
Pembangkitan tenaga air akhir-akhir ini menunjukkan ciri-ciri pengembangannya secara besar-besaran, konstruksi dam yang tinggi, kapasitas unit yang makin besar dan
penggunaan teknologi terbaru. Juga terlihat peningkatan kecenderungan dalam pembangunan pembangkit tenaga yang digabungkan dengan keperluan irigasi atau pengendalian banjir (proyek serba-guna). Tabel
6.
Pusat Listrik Tenaga Air dengan Kapasitas Besar
Daya TerpasanC (MU/) P.L.T.A.
Krasnoyarsk Bratsk Solteira Island Day
Nurek Volgograd High Aswan Kuibyshev Portage Mountain
Iron Gate Grand Coulee
Negara
Keadaan
Keadaan
Akhir
Sekarang
Uni Soviet Uni Soviet
6.000 4.500
oy
Brasil Amerika
3.200
6.000
Sedang dibangun
t96t Sedang dibangun
2.700
r.350
2.7W 2.576
2.576
1958
Mesir
2.M
2.m
Sedang dibangun
Uni Soviet
23W
2.3W
1955
Kanada Amerika
2.300
1.150
Sedang dibangun
Serikat Uni Soviet Uni Soviet
Serikat
Amerika Serikat
2.050 1.974
1.974
t94t
1.950
1.950
1961
Robert Moses, Niagara St. Laurence
Serikat
Kanada
t.824
l.8vt
Guri
Yenesuela
1.754
527
1.749
1.1 19
Amerika Serikat
-il_il_
1962
Amerika
Dalles
Mulai Beroperasi
1958
Sedang dibangun 1959
Dengan bertambah majunya teknik pekerjaan sipil sebagai akibat mekanisasi maka proyek-proyek kemudian dikembangkan secara ekstensip dan besar-besaran. Tabel 6 menunjukkan pusat-pusat listrik tenaga air berkapasitas besar yang ada di dunia ini. Beberapa di antaranya mempunyai kapasitas melebihi 5.000 MW. Sampai beberapa tahun yang lalu hampir semua bendungan konvensionil adalah dari jenis gaya berat
(gravity type), namun akhir-akhir ini beberapa jenis lain telah digunakan, seperti bendungan busur (arch dam) dan bendungan urugan batu (rock-fill dam), yang disesuaikan dengan keadaan topografi dan geologi setempat dan menghasilkan biaya konstruksi yang rendah. Dewasa ini makin banyak terlihat penggunaan PLTA yang airnya dipompa ke atas
waktu bebannya rendah (pumped storage). Sistim ini sangat menguntungkan untuk memenuhi kebutuhan sistim tenaga listrik; beban dasar dan beban puncak dipenuhi, masing-masing oleh pembangkit tenaga termis berkapasitas tinggi dan tenaga air. Dengan demikian, maka kombinasi antara kedua sistim ini dapat dilakukan dengan stabil dan ekonomis. Tabel T menunjukkan contoh-contoh kombinasi yang terdapat di Jepang.
Perkembangan lain adalah pembangunan PLTA di bawah tanah. Kadang-kadang
1.5
Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air Dewasa Ini
'tE
ddth9h60\o\ h€€\oE€E\O\O\O
'iio-c .(6
o\
ahts
o
o\
o\
o\
6h €t
h o\o
o\
o\
o\
o\
o\
o\
o.loottc.lrirt
o
(,
xi se O (5>>
o
(t
o o
o>
:rE
\o\o
or
h 6\0
l)2
o> o> o> o> o> o> o> o> o>
hh
oo
oo
o\o\ oo
Noo*tan-ct
8EE o= o 11 E],
88 88 88 83 88 88 Fr 88
hn
6rA
d\6\
NN
Oo
€i
N€
ra e.t:
OO Q6
@\t c{N
OO OO
OO OO
6n t$
Oo al€
OO O\O\
io r\O
S.5 = ,E _b'5 FF
oH Or NN
NH N+ de.t
Ho OO
on rr
rh 6€
nh Oio NO
o\O h€
rjO-
hr 66
9@ 6o
$:e O ol.
rfo. OO otN
O-O.
@.v1 o"q
rO\
dis" ra
FPr
Fq
tr& Fo. F0. lr
e.lN
E.B FF Nol
d
t
o0
o
A
cl
a
na)
6d
-o
6l
a o e
F
(E
00
6l
60\ h$
o.o@A rN OO 0.
Fcr
.\\oOa 60
FA F.A F{g t
a)
tr
J-LJ
o.E
,ll
F+ O- g g (, o e e O g IO >F >L >L >h. >L >h. >ir. >L >4.
'=o LO
hz
o F1
al
E
0
d
,d
e
ca
t. q)
o
v
d
H
."1 a datr o d.d-x. Y
..1 doE (€.^
o
e-6 Xa .:.,,Ea ES EE
|!
s
t .o
R il
r* b.&
6\o\oorNoo too\c)c)\ot\o 6h
t\ s= E{
6lor€o hoo6oo6{h €ohh.lNo\n
il>
NN
E
\ \{
xR8K8$8€e8
60Nho
iu
E>
oo= U,= ^-' .E b'9
J
FF
d
5:e aja
os
hhh
hpN-ido.dhh NOr6NhO\60 a.l C.l
il{ ()l
\0.
60rroooo60 *ho+nhNa.l
N
O
C.l
a.l
\o
.+ .a
e.l
EZ
E
o
q,
tr d
z
zd2 *.2*'
\!
ss\
ig Ir
ci
a,S
!d
I6
f;*'*ii.Hoz
E E E E g} 2;fiis-gE1xE
€.c,
i
BEi
is Rrr il>
tO I
Bab
1.
Umum
sistim ini merupakan jalan keluar dalam pemilihan jenis-jenis pembangkit tenaga yang tepat dan ekonomis oleh karena beberapa macam keadaan, misalnya, keadaan geologi, topografi, cuaca, dan lain-lain. Dalam banyak hal PLTA dipompa ditempatkan di bawah tanah untuk menghindari timbulnya kavitasi. Dengan berkembangnya teknik pembuatan dan dengan demikian juga keandalan hasilnya, maka kapasitas tiap unitnya dapat ditingkatkan. Agar dapat dibangun pembangkit-pembangkit tenaga secara ekonomis, telah banyak direncanakan unit-unit yang besar (sampai 500-600 MW). Dalam pengembangan peralatan telah dapat dikembangkan turbin diagonal dan
turbin-pompa yang dapat dibalik (reversible). Pengaturan dari iauh (remote control) telah diterapkan, sehingga beberapa PLTA dapat dikontrol dari satu pusat pengatur.
1.6
Referensi Di dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya (dalam naskah dinyatakan sebagai angka-angka "superscript") berikut ini: l) Grafik-Grafik Tahun Kerja 1972, Perusahaan Listrik Negara Pusat, Jakarta, 1973. Data untuk PLTA ditambah PLTA Juanda sebesar 125 MW. 2) C. S. Hutasoit "sebuah Studi tentang Sumber-Sumber Tenaga di Indonesia", Publikasi LMK, Mon. No. 06-ER-68, 1968. 3) M. A. Khan, J. T. Roberts, "small and Medium Power Reactors: Technical and
4) 5)
Financial Requirements" Proceedings, Fourth International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy, UN and IAEA, 1971, vol. 6,hal. 57. Nuclear Power and the Environment, IAEA and WHO, 1972,hal- 4. H. Tsvi Meidav, Report on Geothermal Prospects of Indonesia, United Nations, New
York, July
1972.
BAB
2.1
2.
PEMBANGKITAN TENAGA AIR DAN ALIRAN SUNGAI
Curah Hujan dan Aliran Sungai 2,1.1 Curah Hujan Angin yang mengandung uap air dan naik ke atas, karena suhu yang makin rendah, kemudian mengembun dan berkumpul. Kumpulan embun tersebut membentuk awan. Kumpulan embun ini bergabung menjadi titik-titik air dan kemudian jatuh ke tanah. Pada umumnya, jatuhnya titik-titik air ini disebut hujan, dan jumlah hujan yang jatuh disebut curah hujan (precipitation). Salju, badai, dan lainJain, yang telah berubah
menjadi air harus.ditambahkan pada curah hujan. Sebagian dari curah hujan tadi menghilang karena menguap atau karena meresap ke dalam tanah. Sebagian lagi mengalir pada permukaan tanah menuju ke sungai-sungai. Ada hubungan tertentu antara curah hujan dan aliran sungai, meskipun hal ini tergantung kepada keadaan geologis dan hutan di sekitar sungai. Perbandingan antara curah hujan dan aliran sungai disebut faktor kedap (run-off coefficient).
2.1.2
Pengukuran Curah Hujan
Curah hujan dinyatakan dengan tingginya air dalam suatu tabung, biasaya dalam mm. Untuk mengukur curah hujan digunakan alat ukur hujan (rain gauge); yang dikenal, antara lain, adalah alat ukur hujan yang dapat mengukur sendiri dan alat ukur hujan biasa. Alat pengukur hujan biasa, digunakan untuk mengukur curah hujan dalam satu hari dan kurang tepat untuk mengetahui intensitasnya dan lamanya hujan itu berlangsung. Alat pengukur hujan yang mencatat sendiri sesuai untuk mengukur intensitas dan lamanya hujan. Alat ini sangat cocok dan tepat untuk pengukuran hujan denganjangka waktu yang lama di daerah-daerah pegunungan di mana para pengamat sulit untuk tinggal lama di daerah itu. Dewasa ini jenis tersebut banyak digunakan di waduk-waduk besar di hulu sungai. Tabel 8 menunjukkan curah hujan tahunan di beberapa tempat
2,1.3 Aliran
di dunia.
Sungai (Debit)
Yang dimaksud dengan aliran sungai atau debit adalah jumlah air yang mengalir melalui suatu penampang sungai tertentu per satuan waktu. Debit dipengaruhi oleh beberapa faktor, misalnya, oleh curah hujan, keadaan geologi, flora, temperatur, dan lain-lain, di sebelah hulu sungai. Debit selalu berubah dari musim ke musim dan dari hari ke hari. Kecenderungan karakteristik dan besarnya debit secara kasar dapat diketahui dengan pengamatan dalamjangka waktu yang lama. Pengukuran debit sungai sangat penting untuk dapat menentukan tenaga yang dihasilkan oleh pusat listrik tenaga air. Pengetahuan tentang debit pada waktu banjir mutlak diperlukan untuk keamanan dalam perencanaan dan pembangunan PLTA. Untuk maksud ini sangat perlu diadakan pengamatan debit banjir untuk jangka waktu yang cukup lama. Di
t0
Bab
2.
Pembangkitan Tenga Air Dan Aliran Sungai
Tabel
E.
Ctrah Hujan Tahnnan Beberapa Kota di Dunia
Tempat
Curah Hujan Tahunan (mm)
Tempat
Bandung (1962)
2.399
New York
Bangkok Berlin Bogor (1964)
1.247 587
Peking Rangoon Roma San Francisco San Paolo Shanghai Stockholm Surabaya (1967) Taipei
Denver Jakarta (1967)
Kairo Karaci Melboume Moskow
3.592 361
r.899 28 207
652 34
Znrich
Curah Hujan Tahunan (mm) 1.068
586
2.812 828 521
o'r, 1.134 548 1.197
1.778
t.044
Jepang data-data sebagai hasil observasi jangka panjang ini dapat diperoleh mengingat adanya jaringan observasi di seluruh negara yang berjumlah kira-kira 800 buah. Pada umumnya hanya data-data lebih dari l0 tahun saja yang dapat dipergunakan untuk perencanaan PLTA. Apabila data semacam itu tidak dapat diperoleh, maka perlu dibuat perkiraan atas dasar data-data lainnya, misalnya data-data aliran yang diukur di tempat lain dengan kondisi yang sama, atau data-data curah hujan.
2,1.4
Hubungan antara Curah Hujan dan Aliran Sungai
Sebagian dari air hujan mengalir pada permukaan tanah menuju ke sungai. Yang lain menguap atau meresap ke dalam tanah dan diisap oleh akar tanaman atau menjadi air tanah. Hubungan antaru curah hujan dan aliran sungai tergantung dari berbagai
faktor antara lain, sifat menahan air dari tanah (misalnya karena adanya pohonpohonan, keadaan tanah pada permukaan, apakah bergunung-gunung atau merupakan daerah yang telah dikerjakan), keadaan geologi, curah hujan, waktu datangnya hujan, dan lain-lain. Oleh karenanya sulit sekali untuk menjelaskan hubungan itu dengan cara yang sederhana. Dalam banyak hal faktor kedap adalah kira-kira di atas 80/" untuk hujan lebat, dan di bawah 40/o untuk hujan gerimis.
2.2
Lengkung Debit 2,2.1 Hidrograf Hidrograf adalah lengkung yang menunjukkan aliran air sehari-hari, diukur pada titik pengamatan tertentu selama jangka waktu 365 hari dalam setahun. Harinya dinyatakan pada sumbu horisontal dan aliran air pada sumbu vertikal. Hidrograf ini sebaiknya dibuat sesuai dengan bentuk tertentu. Pada hidrografitu cuaca, temperatur, curah hujan dan permukaan air pada alat pengukurjuga dicatat. suatu
2.2.2 kngkung Debit Untuk menyelidiki aliran sungai, maka lengkung debit (duration curve) harus dibuat berdasarkan hidrograf agar dapat diketahui dengan jelas kondisi dari aliran sungai tersebut. Hal ini diperlukan untuk mengetahui aliran sungai yang dapat digunakan dalam 365 hari. Lengkung debit mempunyai jumlah hari 365 pada sumbu horisontal
2.3
Pengukuran Debit
Sungai
11
dan debit sungai pada sumbu vertikal, dengan urutan mulai dari yang terbesar sampai yang terkecil, lihat Gbr. 2. Lengkung ini merupakan data dasar yang penting untuk merencanakan pusat listrik tenaga air. Tentu saja lengkung debit ini berbeda-beda untuk setiap sungai. Bahkan untuk sungai yang sama, lengkungnya berbeda untuk tiap tahun. Pada umumnya lengkung debit itu rata untuk sungai-sungai yang memiliki hutan lebat. danau dan waduk di sebelah hulunya (contoh dapat dilihat dalam Gbr. 2). Lengkung debit tahunan rata-rata dari aliran sungai dapat diperoleh dari lengkung debit selama l0 tahun. Tiga metoda berikut ini digunakan untuk mendapatkan lengkung debit tahunan rata-rata: (a) Lengkung debit seri: Debit harian rata-rata selama sepuluh tahun ditempatkan berurutan dari yang terbesar sampai yang terkecil. Kekurangan dari Sungai A
Sungai
S
ini adalah bahwa debit air waktu banjir dan pada musim kemarau terlihat secara berkelebihan. cara
(b) Lengkung debit paralel: Di sini untuk setiap tahun selama sepuluh tahun dibuat lengkung debit
bulanan. Kemudian harga rata-rata dari sepuluh tahun tersebut dihitung untuk satu bulan tertentu dari tiap95 t85 275 355 tiap tahun. Kekurangan menurut cara ini adalah Hari Gbr. 2 Contoh Lengkung Debit. bahwa debit air pada waktu banjir dan musim kemarau dinilai terlalu kecil. (c) Lengkung debit seri-paralel: Di sini untuk menghindari kekurangan dari kedua cara tersebut di atas, lengkung debit disusun atas dasar harga rata-rata dari pada nilai rata-rata tahunan dan bulanan dari Iengkung debit yang dibuat dengan kedua cara tersebut di atas.
2.3
Pengukuran Debit Sungai Debit sungai, yang merupakan data pokok untuk perencanaan pusat listrik tenaga air, harus diukur secara teliti dan dalam jangka waktu yang sepanjang mungkin. Ada beberapa cara untuk mengukur debit sungai: (a) kecepatan rata-rata dari aliran sungai pada suatu bagian dari penampangnya diukur, kemudian dikalikan dengan luas penampang pada bagian itu. Hasil perkalian luas penampang dengan kecepatan tersebut adalah debit sungai. (b) debit sungai diperoleh dari pengamatan tinggi permukaan air, dengan memper-
gunakan lengkung debit-tinggi-air di gardu pengukur. Pada umumnya cara (b) dipergunakan di gardu-gardu pengamatan. Cara lain adalah yang disebut metoda sekat (weir), yang hanya dipakai pada sungai-sungai yang kecil. Pengukuran cara (a) dan (b) dilakukan di tempat di mana aliran sungai seragam dan tidak menyebabkan kerusakan pada stasiun pengamat tersebut. Di Jepang keterangan-keterangan terperinci mengenai instalasi dan cara-cara pengukuran dari stasiunstasiun pengamat itu, ditentukan syaratnya dan diuraikan dalam peratwan mengenai pengukuran debit untuk PLTA. Persiapan dan pengecekan pada lengkung debit-tinggiair, yaitu pengukuran debit sungai harus sebanyak mungkin dilakukan pada beberapa tinggi permukaan air. Dasar sungai mungkin berubah karena adanya banjir dan hal-hal ini. Karena itu lengkung debit+inggi-muka-air akan berubah pula; karena itu perlu diadakan pengukuran ulangan untuk merubah lengkung tadi. Di bawah ini diberikan beberapa cara untuk mengukur kecepatan aliran: (a) Dengan alat ukur arus (current meter): Di sini kecepatan aliran dihitung dengan mengukur jumlah putaran alat tersebut dalam suatu satuan waktu. Alat ini mengguna-
Bab
2.
Pembangkitan Tenga
Air Dan Aliran
Sungai
kan baling-baling berbentuk pipih atau lengkung; periksa Gbr. 3. Jumlah putaran diukur dengan membuka atau menutupnya suatu hubungan listrik atau dengan tachometer. Alat pengukur aliran tersebut harus ditera paling sedikit sekali setahun. Untuk mengukur debit, sungai dibagi oleh beberapa garis tegak dengan jarak l-3 m, tergantung dari lebar penampang melintang aliran. Tiap garis vertikal kemudian dibagi oleh beberapa garis mendatar. Kecepatan air diukur pada tiap titik potong dari garisgaris tegak dan mendatar tadi. Dari kecepatan aliran air pada garis tegak dapat dibuat grafik seperti terlihat pada Ghr. 4; kemudian dapat dihitung kecepatan rata-rata pada penampang melintang di bagian tegak tersebut. Debit sungai diperoleh dengan menjumlah debit dari tiap penampang tegak. Jarak antara titik-titik pengukuran harus dibuat lebih pendek pada tempat yang dekat dasar sungai dan dinding sungai.
Keceprtan
Gbr.
3
Gbr.4
Alat Ukur Arus.
Alirs
Rrtr-Rrt. Pengukuran dengan Alat
Ukur Arus.
Berikut ini adalah cara yang sederhana untuk menghitung kecepatan aliran ratarata:
metoda
3-titik: V^: 2-titik: V^:
metoda
l-titik: V^:
metoda
(Vo,z
*
(Vo,,
+ Voilz
2Vo.n
+ Voil4
(2) (3) (4)
Yo.o
permukaan: Y^: 0,8 x (kecepatan aliran pada permukaan) (5) metoda ganda: Alat ukur arus dibenamkan ke dalam air dengan kecepatan metoda
seragam tertentu sampai mencapai dasar sungai, dan kemudian
diangkat lagi sampai mencapai permukaan air; kecepatan aliran rata-rata dihitung dari jumlah putaran dan waktu selama (6)
alat dibenamkan.
di mana
V^:
kecepatan aliran tata-rata,
Vo,r, Vo,r, Vo,c
:
kecepatan aliran air pada kedalaman berturut'tutut
201,
N%,60% dari permukaan air. (b) Dengan alat ukur apung (float): Ada dua macam alat: alat ukur apung (surface float) dan tongkat ukur apung (rod float). Dalam metoda ini alat apung dihanyutkan di bagian sungai yang lurus untuk mengetahui kecepatannya. Kemudian kecepatan aliran rata-rata pada tiap penampang dihitung. Seperti pada metoda pengukuran dengan meter, pengukuran dilaksanakan dengan membagi penampang melintang sungai menjadi beberapa bagian oleh garis-garis tegak. Kecepatan aliran rata-rata dihitung (periksa Gbr. 5):
V^:
0,8
x
(kecepatan aliran dari
pelampung)
(7)
2.4
l3
Referensi
ini cukup memadai apabila permukaan air tinggi pada waktu banjir, atau jika permukaan air berubah dengan cepat sehingga memerlukan pengukuran dalam waktu yang singkat. (c) Dengan rumus: Pertama-tama diukur kemiringan dari permukaan air; kemudian Pengukuran dengan alat
kecepatan aliran dihitung berdasarkan rumus seperti di bawah. Pengukuran ini digunakan
Gbr.
5
Pengukuran dengan Alat
Ukur Apung.
bila alat'ukur arus atau alat ukur apung tidak dapat digunakan, misalnya karena banjir, dan lain-lain. Alat untuk mengukur kemiringan permukaan air sungai harus dijaga supaya tetap dalam keadaan baik pada waktu pengukuran dilakukan dalam keadaan banjir. Rumus-rumus yang digunakan adalah:')
Rumus Manning:
RumusKutter: di mana
V^: R1: n:
V^: LP't'1't'
,^:ffi(.23 ) l/r -L- 0,00155lDJN
(8)
(e)
kecepatan air (aliran) rata-rata
jari-jari hidrolik kemiringan (gradient) permukaan air sungai koeffisien kekasapan (roughness)
Jika metoda ini yang akan digunakan, maka kecepatan air pada waktu debit biasa dan seluruh penampang sungai harus diukur dengan alat ukur arus. Dari hasil pengukuran itu kemudian dapat dihitung kekasapan dasar sungai sehingga dengan demikian dapat diperoleh hasil pengukuran dengan ketelitian yang tinggi.
2.4
Referensi
l)
Dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya tulis berikut: W. P. Creager, J. D. Justin, Hydroelectric Hqndbook, John Wiley & Sons, New York, Second Edition, 1955, hal. 108.
BAB
3.I
3.
RENCANA PUSAT LISTRIK TENAGA AIR
Pernilihan Proyek Pusat Listrik Tenaga Air Dalam menentukan pilihan proyek Pusat Listrik Tenaga Air, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut: (a) Besarnya kapasitas tiap proyek harus ditentukan demikian rupa sehingga tenaga airnya dapat dimanfaatkan dengan effektif. (b) Penentuan proyek mana yang akan didahulukan pelaksannannya harus dilakukan sesudah diadakan pertimbangan terhadap kebutuhan secara menyeluruh dan setempat serta lokasi yang ekonomis, karena lokasi penyediaan tenaga harus disesuaikan dengan lokasi kebutuhan. Dalam hubungan terperinci hal-hal berikut ini: (1) Keadaan aliran air.
(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
di
atas, perlu diperhitungkan secara
Keadaan geografis, geologis, dan lain-lain. Hubungan antara penyediaan dan kebutuhan tenaga listrik. Biaya pembangunan.
Keuntungan dari pembangkitan tenaga. Hubungannya dengan pengembangan sungai secara menyeluruh. Pertimbangan dasar penyediaan tenaga, apakah dari tenaga air atau dari tenaga termis.
(10) (11)
Hubungan antara tenaga yang sudah ada dan rencana kemudian. Beaya untuk penggantian tanah dan bangunan yang sudah ada. Jangka waktu penyelesaian proyek. Jaringan transmisi dan peralatan untuk gardu sehubungan dengan daerah
(12)
yang membutuhkan tenaga. Pengangkutan dan pembuatan mesin dan peralatan lainnya.
3.1.1
Kapasitas Proyek
Untuk ini perlu ditentukan aliran air dan debit di tempat itu serta tinggi jatuh (head) dan besarnya waduk yang dapat dibangun sesuai dengan keadaan geografisnya. Dari data ini kemudian ditentukan jumlah dan jenis turbin air serta unit dari generator,
dan tenaga yang dihasilkan tiap tahun. Perlu pula dipertimbangkan dan ditentukan lokasi dari proyek, jenis dan dimensi konstruksi bangunan sipil, seperti bendungan, saluran air, dan gedung sentral. Pada pokoknya perlu dibuat terlebih dahulu beberapa alternatip rencana garis besar untuk dapat menghitung secara kasar biaya konstruksi dan pembangkitan tenaga. Dengan demikian dapat ditentukan suatu rencana yang menghasilkan biaya pembangkitan tenaga yang paling rendah. Lebih lanjut, sangat penting diperhatikan penentuan besarnya kapasitas pembangkit tenaga; hal ini tergantung pada kecenderungan kebutuhan tenaga dalam masa yang akan datang. Pembangkit-pembangkit tenaga dengan kapasitas yang sama mungkin berbeda biaya konstruksinya, tergantung dari beberapa keadaan, misalnya,
16
Bab
3. Rencana Pusat Listrik Tenaga Air
letak geografis, keadaan geologis, dan lain-lain. Dengan pertimbangan seperti tersebut di atas, hal-hal berikut seyogyanya sejauh mungkin dipenuhi guna memperoleh beaya pembangunan serendah mungkin: (l) Tinggi enersi (head) yang mudah diperoleh, jumlah air yang berlimpah-limpah dan keadaan aliran yang bagus. (2) Letak geografis dan geologis yang baik untuk bendungan, gedung sentral dan konstruksi lainnya. (3) Material untuk beton, bendungan, dan lain-lain mudah diperoleh di sekitar proyek. (4) Letaknya baik untuk pengangkutan bahan-bahan bangunan dan alat-alat berat.
(5) Masalah-masalah yang timbul karena adanya proyek tersebut mudah dipecahkan.
(6) Biaya transmisi yang rendah. Selanjutnya apabila suatu pembangkit tenaga yang menggunakan waduk besar dibangun di sebelah hulu sungai, di mana sudah ada pembangkit tenaga di sebelah hilirnya, maka pembuatan waduk besar ini menjadi sangat menguntungkan; karena akan menambah tenaga yang dihasilkan oleh pembangkit tenaga yang telah ada. Bagi
proyek yang dimaksudkan untuk pengembangan wilayah sungai secara serbaguna, seperti, untuk pengendalian banjir, irigasi, dan untuk menghasilkan tenaga listrik, maka penting sekali untuk dapat menentukan dengan tepat kapasitas pembangkit tenaga listrik, sehingga dengan demikian dapat diperoleh manfaat yang sebesar-besarnya bagi seluruh proyek. Di samping itu sudah tentu harus selalu diperhatikan perkembangan teknologi yang ada. Pada pembuatan rencana yang sesungguhnya, perlu diadakan studi yang teliti dan mendalam.
3,1.2 Jadwal Pembangunan
Proyek
Untuk dapat menentukan jadwal dan jangka waktu pembangunan proyek tenaga air perlu dibuat perkiraan tentang ciri-ciri kebutuhan tenaga untuk jangka waktu yang cukup lama. Untuk itu harus dipilih proyek yang paling ekonomis ditinjau dari biaya operasi, dibandingkan dengan seluruh sistim tenaga, di mana terdapat pula pembangkit-
pembangkit termis (dan nuklir).
3,2
Pemilihan Lokasi Pusat Listrik Tenaga Air Macam bangunan PLTA berbeda-beda tergantung dari jenis pembangkit tenaga yang dipergunakan. Bangunan ini biasanya terdiri dari: (l) Tempat penampungan air dan bangunan ambil-air, seperti, bendungan, waduk, dan lainJain. Jalan air, seperti, terowongan tekan, pipa pesat (penstock), dan lainJain. Pusat tenaga, termasuk gedung-gedung dan gardu induk. Saluran bawah, dan lain-lain. Dalam memilih lokasi proyek perlu diperhatikan hal-hal sebagaimana diuraikan dalam 3.l.l. Untuk maksud tersebut setiap lokasi harus direncanakan pada suatu peta topografi dengan skala l:1000-2000. Kemudian dengan mempelajari biaya konstruksi dan keandalannya, dapat dipilih satu lokasi yang mudah dilihat dari segi pembangunan, pemeliharaan dan operasi PLTA itu. Hal-hal berikut ini perlu diperhatikan secara
(2) (3) (4)
seksama:
(l)
Pondasi dasar yang baik: Apabila tanah pondasinya lemah, maka akan
3.3
(2) (3) (4) (5) (6)
3.3
Penentuan Tinggi Jatuh Efektif
l7
dibutuhkan biaya yang amat besar untuk pekerjaan pondasi tersebut. Di samping itu keandalannya akan menurun, mengingat kemungkinan adanya penurunan pondasi, perembesan air, dan lain-lain. Kondisi geologis yang baik di tempat di mana PLTA itu dibangun. Permukaan air yang rendah pada waktu banjir. Mesin-mesin dan alat-alat dapat dengan mudah diangkut. Tanah untuk gedung (perumahan pegawai, gedung tempat kerja, gudang, dan lain-lain) dan gardu induk dapat diperoleh di sekitar proyek itu. Pipa pesat dapat diperpendek untuk tinggijatuh yang sama.
Penentuan Tinggi Jatuh Efektif
3.3.1
Jenis Saluran Air
Tinggi jatuh effektif dapat diperoleh dengan mengurangi tinggi jatuh total (dari permukaan air pada pengambilan sampai permukaan air saluran bawah) dengan kehilangan tinggi pada saluran air. Tinggijatuh penuh (full head) adalah tinggi air yang bekerja efektif pada turbin yang sedang berjalan. Untuk jenis saluran air, bila diketahui permukaan air pada bangunan pengambilan dan pada saluran bawah serta debit air, maka tinggi jatuh efektif kemudian dapat ditentukan, dengan dasar pertimbangan ekonomis. Misalnya, bila kehilangan tinggi jatuh air dapat dikurangi dengan memperbesar penampang saluran air atau memperkecil kemiringannya, maka tinggi jatuh dapat dimanfaatkan dengan efektif. Dalam hal ini biaya akan bertambah besar, sedang dalam hal sebaliknya, biayanya lebih rendah, tetapi kehilangan tenaga menjadi lebih besar. Oleh karena itu, kemiringan saluran air, luas penampang melintangnya dan luas penampang pipa pesat harus dibandingkan dengan biaya konstruksinya. Dengan demikian tinggi jatuh efektif ditentukan berdasarkan atas biaya konstruksi yang paling ekonomis.
3.3.2
Jenis Waduk atau Waduk Pengatur
Jika naik turunnya permukaan air waduk sudah dapat ditentukan, maka tinggi jatuh efektif maksimum dan minimum dapat ditentukan seperti diuraikan di atas, sesuai dengan permukaan air waduk dalam keadaan maksimum dan minimum. Namun apabila naik-turunnya permukaan air yang ada sangat besar, perlu diperhatikan hal-hal
berikut:
(l)
Tinggi jatuh normal: Ini adalah tinggi jatuh efektif yang dipakai sebagai dasar untuk menentukan tenaga yang dihasilkan atau efisiensi dari tutbin. Pada umumnya turbin dapat bekerja dengan efisiensi maksimal pada tinggi jatuh ini. Tinggi jatuh normal tiipilih dengan cara coba-coba, sehingga tenaga yang dihasilkan setahun mencapai maksimum atas dasar lengkung operasi dari waduk. (2) Perubahan tinggi jatuh: Kapasitas efektif waduk dan naik turunnya permukaan air waduk ditentukan berdasarkan atas daya puncak yang dihasilkan dan lamanya hal ini berlangsung; hal ini disesuaikan dengan hubungan antara penyediaan dan kebutuhan tenaga, rencbna penyediaan tenaga pada musim kemarau, pemanfaatan air banjir, dan lain-lain. Jika variasi dari tinggi jatuh menjadi terlalu besar, maka karakteristik turbin akan menjadi tidak menguntungkan. Oleh karena itu harus diperhatikan hal-haltersebut terdahulu dalam menentukan naik-turunnya permukaan air
l8
3.4
Bab
3.
Reircana Pusat Listrik Tenaga
Air
Penentuan Debit Turbin
3.4.1 Debit Maksimum Untuk jenis dengan aliran sungai langsung (run-of-river) debit maksimum turbin ditentukan demikian rupa sehingga biaya konstruksinya menjadi minimum berdasarkan lengkung debit sepuluh tahun terakhir atau lebih. Nilainya pada umumnya dua kali debit dalam musim kemarau. Jika sekiranya juga dipertimbangkan faktor-faktor habisnya sumber-sumber tenaga air dalam masa yang akan datang, penyediaan tenaga dalam musim kemarau dengan sumber-sumber tenaga bentuk lain, perbaikan pusatpusat listrik tenaga termis waktu jumlah air banyak, dan lain-lain, maka nilai tersebut di atas dapat diperbesar sampai tiga atau empat kali. Jika debit maksimum diperbesar maka biaya konstruksi per kW menjadi lebih murah; sebaliknya biaya konstruksi per kWh menjadi lebih mahal. Demikianlah maka akan terjadi hal-hal yang tidak menguntungkan, yaitu bahwa tenaga yang dihasilkan rata-rata menjadi berkurang dan waktu operasi dengan beban tidak penuh menjadi lebih lama. Sebaliknya jika debit maksimum diperkecil maka tenaga yang dihasilkan oleh pusat tenaga air tersebut sepanjang tahun dapat diharapkan akan sama dengan tenaga nominalnya. Dalam musim dengan banyak hujan lebat, air yang melimpas akan bertambah besar dan pemanfaatannya akan beikurang. Hal ini mengakibatkan biaya per kW akan naik. Untuk PLTA dengan kolam pengatur (regriating pond) air sungai disimpan pada waktu malam waktu bebannya minimum (di Indonesia tidak demikian), dan digunakan pada waktu beban puncak untuk beberapa jam waktu siang hari. Dengan demikian debit alamiah dari sungai, baik harian maupun mingguan, diatur oleh kolam pengatur ini. Oleh karena itu debit sungai ditentukan sesuai dengan kondisi beban harian ataupun mingguan yang akan dicapai untuk penyediaan tenaga. Karena itu perlu diketahui beban yang akan terjadi. Ada beberapa cara untuk mengetahui beban yang akan terjadi tersebut. Satu cara di antaranya adalah dengan memperkirakan dan menjumlah beban harian dalam satu tahun operasi. Cara lain adalah dengan memperkirakan dan menghitung lengkung beban yang lazim setiap bulan, baik dalam musim hujan, ataupun dalam musim kemarau. Di Jepang, pada umumnya lengkung beban harian dibagi dalam tiga perioda, yaitu waktu beban puncak, beban kurang (off-peak) dan beban tengah-malam. Pada umumnya air yang disimpan digunakan pada waktu beban pqncaknya kontinu (umirmnya 6-8 jam) dalarn musim kemarau. Di samping mempelajari hal-hal tersebut di atas, perlu juga dipelajari jumlah unit turbo-generatornya. Penentuan debit maksimum dibatasi juga oleh adanya pemakaian air sungai di bagian hilir. Di samping itu apabila di sebelah hulu sungai direncanakan pembuatan sebuah waduk, maka hal ini memungkinkan direncanakannya sebuah proyek yang lebih besar dengan memakai debit yang lebih besar dalam waktu yang lebih lama, oleh karena adanya waduk tersebut. Untuk jenis waduk, waduknya digunakan untuk menyimpan dan rnelepaskan simpanan air sepanjang tahun, guna memenuhi kebutuhan pada waktu beban puncak. Debit air maksimum ditentukan oleh jumlah air yang dapat diatur selama beban puncak dalam musim kemarau. Hal ini dapat dihitung dari kondisi beban dalam musim kemarau, jum.lah air yang tersimpan di dalam waduk untuk persediaan pada hari-hari kering dan debit alamiah dari sungai pada waktu musim kemarau. Para umumnya, besarnya debit maksimum adalah sekitar 3-4 kali jumlah debit rata-rata dari waduk dalam musim kemarau dan debit alamiah dari sungainya sendiri.
3.4.2
Jumlah
Air Pasti
Jumlah air pasti (firm water quantity) adalah jumlah ak yang pasti dapat diman-
I
l
3.
5
Daya yang Dihasilkan oleh Pusat Listrik Tenaga
Air
19
faatkan sepanjang tahun. Ini diperoleh dari jumlah air dalam musim kering dikurangi dengan jumlah air yang dialirkan di bagian hilir untuk keperluan pengairan, perikanan, pariwisata, dan lain-lain. Untuk jenis waduk, nilainya adalah jumlah air yang dapat dipakai selama 355 hari dalam setahun, dikurangi dengan jumlah debit air bagi pemakaian seperti tersebut di atas; di samping itu diperhatikan pula persediaan air yang dapat disimpan dalam waduk dalam musim kemrau.
3.5
Daya yang Dihasilkan oleh Pusat Listrik Tenaga Air 3.5.1 Macam Daya yang Dihasilkan Di Jepang daya yang dihasilkan dapat digolongkan sebagai berikut:
(l)
Daya maksimum, yaitu daya maksimum yang dapat dibangkitkan oleh PLTA.
Pada umumnyayang disebut output dari PLT.d adalah daya maksimum ini. (2) Daya pasli (firm output), yaitu daya yang dibangkitkan selama 355 hari dalam
setahun untuk PLTA jenis aliran sungai langsung, dan 365 hari dalam setahun untuk PLTA jenis waduk. (3) Daya puncak, yaita hasil yang dibangkitkan selama jam-jam tertentu setiap hari (umumnya lebih dari 4 jam) yang meliputi 355 hari selama setahun. (4) Daya puncak khusus, yaitu daya yang dihasilkan setiap hari, tanpa pembatasan jam operasi dalam musim hujan, dikurangi dengan daya pasti. (5) Daya penyediaan (supply output), yaitu hasil yang dapat dibangkitkan dalam musim kemarau, dengan mempergunakan simpanan air dalam waduk yang dikumpulkan selama musim hujan, dikurangi dengan daya pasti. (6) Daya penyediaan puncak dan daya waduk.
3.5.2
Perhitungan Daya
Jika tinggi jatuh efektif maksimum adalah 11(m), debit maksimum turbin adalah (m'ls), efisiensi dari turbin dan generator masing-masing adalah 4, dan 4o, maka Q Daya teoritis Daya turbin
:
9,8 QH (kW)
:9,8 q, QH (kW)
Daya generator
:
9,8
qrlc 8H (kW)
(10)
(l l) (12)
Daya generator umumnya disebut output dari PLTA. Pada PLTA dipompa, jika tinggi jatuh bersih dari pompa adalah 11 (m), debit pompa adalah Q (mtls\, efisiensi dari motor-generator dan pompa masing-masing adalah t7, dan 4, maka daya yang masuk ke dalam pompa (input) adalah
Pt:9,8 QHIOt*ttr)
(
l3)
Pada umumnya, daya masuk (input) untuk PLTA dipompa menjadi maksimum dalam kondisi tinggi jatuh minimum untuk pompa jenis Francis dan kondisi tinggi jatuh maksimum untuk pompa jenis Kaplan atau propeller.
3.5.3
Perhitungan Tenaga yang Dibangkitkan
Tenaga yang dihasilkan adalah tenaga listrik yang dibangkitkan oleh PLTA. Untuk perencanaan, kemungkinan pembangkitan enersi dalam setahun dihitung, dan
20
Bab
3.
Rencana Pussat Listrik Tenaga
Air
ini kemudian dikalikan dengan faktor ketersediaan (availability factor) antara 0,950,97 untuk mendapatkan tenaga pembangkitan tahunan (annual generated energy). Dari harga ini dihitung biaya pembangunan (construction cost) dan biaya pembangkitan (generation cost) yang digunakan dalam perbandingan ekonomis dari berbagai rencana. Sesudah efisiensi keseluruhan (overall)
|ra: 4r4a
(14)
dihitung, dan atas dasar lengkung aliran (flow duration curve), tenaga listrik yang mungkin dibangkitkan dihitung dari aliran air, tinggi terjun (head) dan jumlah jam kerja, sesuai dengan aturan (operation rule) dan kebutuhan sistim tenaga listrik. Adanya pusat listrik di sebelah hilir sangat menguntungkan, karena kenaikan tenaga listrik yang dibangkitkannya sangat dipengaruhi oleh perbaikan aliran air, misalnya dengan penggunaan waduk atau kolam pengatur, pusat listrik dipompa. (pumped storage), dan sebagainya.
3.6
Jenis-Jenis Pusat Listrik Tenaga
3.6.1
Air
Penggolongan berdasarkan Tinggi Terjun yang Ada
Pusat listrik jenis terusan air (water way) adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) di hulu sungai, dan mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dengan kemiringan sungai tersebut. Jenis bendungan (dam) adalah jenis pusat listrik dengan bendungan yang melintang sungai guna menaikkan permukaan air di bagian hulu bendungan dan membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan tinggi terjun yang diperoleh antara sebelah hulu dan hilir sungai. Pusat listrik jer is bendungan dan terusan air merupakan jenis gabungan dari kedua jenis tersebut di atas. Jenis ini membangkitkan tenaga listrik dengan menggunakan tinggi terjun yang didapat dari bendungan dan terusan.
3.6.2
Penggolongan menurut Aliran
Air
Pusat listrikTenis aliran sungai langsung (run-of-river) kerapkali dipakai pada pusat
listrik jenis saluran air. Jenis ini membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan aliran air sungai itu sendiri secara alamiah. Pusat listrikTenis dengan kolam pengatur (regllatine pond) mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu dengan menggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang sungai dan membangkitkan tenaga listrik sesuai dengan perubahan beban. Di samping itu ada lagi jenis lain dengan kolam pengatur yang dibangun di bagian hilir pusat listrik beban puncak (peaking power plant) dengan waduk berkapasitas besar atau kolam (pondage), yang mengatur perubahan aliran air waktu beban puncak (peak water flow) sehingga menjadi aliran air yang konstan. Pusat listrik semacam ini disebut pusat listrik jenis kolam kompensasi. Pusat listrik jenis waduk (reservoir) mempunyai sebuah bendungan besar yang dibangun melintang sungai. Dengan demikian terjadi sebuah danau buatan; kadangkadang sebuah danau asli dipakai sebagai waduk. Air yang dihimpun dalam musim hujan dikeluarkan pada musim kemarau. Jadi, pusat listrik jenis ini sangat berguna untuk pemakaian sepanjang tahun.
3.7
Waduk dan Kolam
Pengatur
2l
Pusat listrik Tenis dipompa (pumped storage) adalah jenis PLTA yang memanfaatkan tenaga listrik yang kelebihan pada musim hujan atau pada saat pemakaian tenaga listrik berkurang pada tengah malam. Pada waktu itu air dipompa kembali oleh pompa ke atas dan disimpan dalam waduk. Jadi, pusat listrik jenis ini memanfaatkan kembali air yang didapat untuk membangkitkan tenaga listrik pada beban puncak pada siang hari (di Indonesia sekarang sekitar jam 19.00).
3.7
Waduk dan Kolam Pengatur 3.7.1 Waduk Waduk menghimpun air waktu musim hujan atau selama jam beban kurang untuk persediaan dan pemakaian air pada musim kemarau atau waktu beban puncak. Waduk
ini
digunakan untuk merencanakan penambahan tenaga listrik dari pusat listriknya sendiri dan pusat listrik lainnya di bagian hilir. Waduk ini memungkinkan pengaturan aliran air sungai secara musiman dan dapat dibedakan dengan kolam pengatur dari perbandingan pengaturan tahunan (yearly regulating ratio, yaitu perbandingan dari jumlah cadangan dan aliran masuk tahunan); atau dari jumlah hari penyediaan air, yaitu hari-hari kerja dengan beban penuh dimungkinkan. Lengkung massa (mass curve) dari aliran air alamiah dipakai untuk mempelajari skala dari waduk. Lengkung massa aliran air sungai untuk jangka waktu tertentu (setahun, bila dimaksudkan untuk pengaturan tahunan) dan lengkung massa debit turbin yang perlu untuk menghasilkan.daya (output) pembangkit dilukis pada gambar yang sama. Bila lengkung massa debit turbin digeser dari titik di mana kemiringan (gradient) lengkung massa aliran sungai lebih kecil dari kemiringan lengkung massa debit turbin ke titik di mana kemiringan lengkung massa debit turbin sama atau lebih besar dari lengkung massa aliran sungai, maka perbedaan pada sumbu longitudinal dari kedua lengkung ini menyatakan kekurangan aliran air. Jadi, jumlah maksimum kekurangan air ini adalah kapasitas waduk yang dibutuhkan. Biasanya kapasitas waduk yang dibutuhkan dinyatakan oleh massa dari perbedaan antara jumlah aliran air sungai harian dan aliran ah rata-rata untuk waktu tertentu, dan massa dari perbedaan antara aliran air yang direncanakan dan aliran air rata-rata di atas. Sebenarnya, setelah garis besarnya dipelajari dari gambar semacam itu, muka air tertinggi (penuh), jumlah air
yang dapat digunakan (draw down), debit turbin maksimum dan hal-hal lain dari rencana-rencana yang diproyeksikan dipilih untuk diteliti segi ekonomisnya. Kemudian, setelah biaya konstruksi dan tenaga yang akan dibangkitkan setahunnya diteliti segi ekonomisnya untuk berbagai rencana tersebut di atas, maka diambil yang paling ekonomis. Dalam sistim tenaga listrik yang menggunakan tenaga air, pusat listrik jenis waduk memegang peranan dalam penyediaan air pada musim kemarau. Dalam sistim tenaga listrik yang menggunakan tenaga termis, tugas pusat listrik jenis waduk adalah untuk menyediakan daya (kW) secara stabil sepanjang tahun, yaitu guna penyediaan pada waktu pusat listrik tenaga termis tidak bekerja, guna penyediaan pada waktu beban puncak, dan lain sebagainya.
3.7,2 Kolam
Pengatur
Kolam pengatur dapat mengatur aliran air sungai guna keperluan harian atau mingguan. Pada saat beban puncak aliran air perlu dapat diatur selama kira-kira enam jam lamanya. Bila kolam pengatur dimaksudkan untuk mengatur air secara harian, maka jumlah cadangan (reserve) yang dibutuhkan (O) dapat ditentukan berdasarkan
Bab
22
3. Rencana Pussat Listrik Tenaga Air
rumus berikut ini:
Q:(Qr-Q)xrx3600(m3) di mana Or : debit turbin per hari (m'/s) Qz: debit turbin pada saat beban puncak (m'/0 t: lamanya beban puncak
(l
5)
3.7.3 Kolam Kompensasi Apabila sebuah kolam pengatur atau waduk dibangun melintang sungai dan debit
turbin berubah-ubah sesuai dengan perubahan beban, maka pengairan, perikanan dan lain-lainnya yang terdapat di hilir sungai, akan terganggu. Dalam hal demikian ini, kolam pengatur dibangun di bagian terbawah aliran sungai sehingga aliran air dari kolam konstan. Kolam pengatur semacam ini disebut kolam kompensasi.
3.8
Penentuan Jumlah Unit dan Jenis Unit Utama
3.8.1
Penentuan Jumlah Unit
Pada umumnya, bila jumlah unit utama berkurang maka biaya konstruksi unit utama, pipa pesat, transformator, pemutus beban dan alat-alat lainnya menurun, luas bangunan sentral menjadi kecil dan biaya pemeliharaanpun berkurang. Di samping itu, bita dipilih unit yang berkapasitas besar maka unit ini diharapkan akan dapat bekerja dengan daya-guna yang tinggi. Karena akhir-akhir ini keandalan (reliability) peralatan menjadi lebih tinggi, maka tampak adanya gejala pengurangan jumlah unit generatorturbin, dalam batas-batas sistim tenaga listrik yang diperbolehkan. Namun, bila ada beberapa unit dalam pusat listrik, maka pembebanan sebagian (partial) dari beberapa unit dengan daya-guna rendah tidak diperlukan, karena selalu dapat dipilih sejumlah unit yang dapat memenuhi beban sistim. Jadi, dalam banyak hal, penggunaan beberapa unit utama dalam pusat listrik jenis aliran sungai langsung yang mempunyai lengkung aliran yang kurang baik adalah menguntungkan. Pusat listrik yang selalu akan mengeluarkan air dengan jumlah tertentu ke bagian hilir, pusat listrik yang selalu bekerja dengan beban sebagian (seperti pusat listrik jenis kolam kompensasi) dan pusat listrik utama dalam sistim tenaga listrik mungkin akan membawa pengaruh yang besar terhadap sungai bagian hilir atau terhadap sistim, apabila ada gangguan (interruption) yang terjadi padanya. Dalam hal-hal tersebut perlu dipertimbangkan untuk pemasangan paling sedikit dua unit atau lebih dalam pusat-pusat listrik tadi. Di samping itu untuk setiap proyek perlu sekali diadakan penyelidikan mengenai fasilitas pengangkutan yang ada dan batasan-batasan dalam pembuatan unit utama.
3.8.2
Penentuan Jenis Unit
Jenis turbin yang paling umum dapat ditentukan dari Gbr. 23 (lihat juga 5.1 dan 5.6), berdasarkan daya ke luar (output) dan tinggi terjun turbin air tersebut. Karena turbin jenis Francis mempunyai konstruksi yang sederhana dan keandalan yang tinggi, maka pengembangan turbin air jenis ini maju pesat dan berhasil memasuki daerah tinggi terjun yang besar (daerah turbin Peltcn). Penentuan jenis turbin air yang akan digunakan untuk daerah batas antara kedua daerah tersebut dilakukan dengan memperhatikan beberapa hal berikut ini: (a) Pemilihan jenis Pelton atau jenis Francis untuk daerah tinggi terjun yang besar:
3.8
Penentual Jumlah Unit dan Jenis Unit
Utama
23
Bila tinggi muka air banjir besar mencapai saluran bawah (tailrace), jenis Pelton tidak menguntungkan karena tidak dapat rnemanfaatkan tinggi terjun yang terdapat di bawah elevasi turbin. Turbin Francis mempunyai cepat jenis yang tinggi dan dapat mencapai kecepatan yang cukup besar. Karenanya harga generator pada umumnya menjadi rendah. Untuk waktu kerja yang Iama dengan beban sebagian, turbin Peiton dengan mulut-pancaran ganda (multi-nozzle) menguntungkan dilihat dari sudut daya-guna. Apabila saluran pipanya panjang dan kemiringannya rendah, turbin Peltonlah yang menguntungkan karena biaya pipa pesatnya rendah; ini disebabkan karena kenaikan tekanannya rendah pada penutupan (shut down) dengan mendadak. Bila air sungai berkwalitas rendah, maka turbin Peltonlah yang menguntungkan karena pemeriksaan dan perawatan rotornya mudah. (b) Pemilihan jenis Kaplan atau jenis Francis untuk daerah tinggi terjun yang rendah: Bila tinggi terjun dan beban sering sekali berubah, maka turbin Kaplan yang baik. Untuk turbin Kaplan, cepat jenisnya tinggi dan harga generatornya menjadi rendah. Namun, tinggi isapnya (draft head) perlu diturunkan, hingga pipa lepasnya menjadi lebih besar dan biaya pekerjaan sipil bertambah. Turbin Francis menguntungkan dilihat dari segi perawatannya karena konstruksinya sederhana. Harga mesinnya rendah dibandingkan dengan turbin Kaplan. Mengenai jenis generator untuk pusat listrik ienaga air periksa Bab 6 (bagian 6.1 dan 6.2),
3.8.3
Penentuan Jenis Poros Tegak atau Mendatar
Untuk turbin Pelton sampai sekarang jenis poros mendatar (horizontal) banyak dipakai. Akhir-akhir ini jenis poros tegak (vertical) dengan mulut-pancaran ganda mulai dibuat untuk turbin berkapasitas besar. Untuk turbin Francis berukuran kecil, jenis poros mendatar dengan konstruksi penyangga yang sederhana adalah yang menguntungkan dan mudah perawatannya. Namun, jenis poros tegak lebih baik untuk mesin berkapasitas besar atau bila muka air banjir tinggi. Untuk turbin Kaplan dan turbin baling-baling biasanya dipakai jenis poros tegak untuk menurunkan tinggi isap (draft head). Untuk mesin berukuran kecil dipakai turbin jenis poros mendatar atau turbin tabung jenis poros miring (inclined).
3.8.4
Penentuan Kecepatan Putar
Bila daya keluar P (kW), tinggi terjun efektip H (m) dan jenis turbin diberikan maka kecepatan putar (revolving speed) dapat ditentukan sebagai berikut: (a) Eatasan cepat jenis (n,) ditentukan dalam hubungan dengan tinggi terjun efektip untuk tiap jenis turbin:1) Turbin
Pelton: 12'<
Turbin Francis:
r,
n"
3
Turbin aliran diagonal: ,,
(16)
23
+ ro <
ffi -f +o Turbin baling-baling : n,Sffi, * ,O
(17)
(18)
(le)
Bab.
24
3
Rencana Pusat Listrik Tenaga
Air
(b) Kecepatan putar n' untuk n, tertentu dan pintu terbuka penuh ditentukan oleh rumus berikut ini:2) , Hs/4 nt:n,'fuGnml r
(c) Kecepatan putar sinkron l5 atau dari rumus:3)
3.8.5
(n) yang sama atau di bawah n' dapat dicari dari Tabel
120 f -----L p
n: di mana;f p
(20)
: :
(21)
frekwensi (Hz)
jumlah kutub generator
Penentuan Elevasi Turbin
Untuk turbin Pelton titik pusatnya ditentukan l-2 m di atas muka air banjir di saluran bawah (tailrace). Karena turbin ini umumnya dipakai untuk tinggi terjun yang besar, maka kerugian tinggi (loss) secara keseluruhan kecil dan tidak berarti. Untuk turbin Francis dan turbin Kaplan mula-mula nilai r, dihitung, dan koefisien kavitasi kritis (o,) ditentukan dari Gbr. 41 (lihat Bagian 5.9). Kemudian diperkirakan suatu kelonggaran tertentu (1,3-1,4 kali o") dan faktor kavitasi (or) waktu operasi diberikan. Tinggi isap dapat dihitung dengan rumus berikut:a)
H,: Ho - H" - oo'H di mana Ho: tekanan atmosfir (m); Iihat Gbr. 42 H,: tekanan uap jenuh (m); lihat Gbr. 42 H : tinggi terjun efektiP (m) titik pusat turbin air didapat
dengan menambahkan saluran bawah terendah yang telah ditentukan. Elevasi
3.9
(22)
H,
pada muka air
Referensi
1)
Dalam Bab 3 ini digunakan referensi terhadap karya-karya berikut ini: Water Turbines, JEC-151 (1968), Institute of Electrical Engineers of Japan, hal.
t+16.
2) W. p. Creager, J. D. Justin, Hydroelectic 3) 4)
Sons, New York, Ibid.,hal.839.
1955,
hal'
Water Turbiner, op. cit., hal. 13.
825.
Handbook,2nd edition, John Wiley and
BAB
4,
FASILITAS TEKNIK SIPIL
4.1 Umum Fasilitas tenaga air untuk pusat listrik adalah fasilitas yang menyalurkan air dari sungai, danau dan lain-lainnya, ke turbin air guna membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan perbedaan muka air di hulu dan di hilir. Walaupun ada beberapa perbedaan antara berbagai cara pembangkitan namun fasilitas teknrk sipilnya pada
pokoknya terdiri dari bendungan untuk memasukkan (intake) atau menyimpan air, saluran-saluran air atas (headrace) dan bawah (tailrace), serta gedung sentral di mana dipasang turbin air dan generator. Fasilitas teknik sipil ini merupakan bagian terbesar dari fasilitas-fasilitas tenaga air untuk membangkitkan tenaga listrik. Lebihlebih dewasa ini, bila suatu pusat listrik tenaga air berkapasitas besar dibangun dengan bendungan raksasa, maka baik-tidaknya pusat listrik semacam ini tergantung dari baik-tidaknya fasilitas teknik sipilnya, mengingat skala dan biaya pembangunannya.
4.2
Bendungan
4,2,1 Macam
Bendungan
Bendungan dapat digolong-golongkan menurut strukturnya, bahan-bahan konstruksinya, tujuan kegunaannya, prinsip perencanaannya, tingginya, dan lain sebagainya. Penggolongan bendungan menurut bahan konstruksi dan prinsip perencanaan (design) yang umum dipakai adalah sebagai berikut:
Bendungan beton
Bendungan gravitas (gravity dam) Bendungan busur (arch dam)
Bendungan rongga (hollow dam atau buttress dam) Bendungan
urugan
JBendungan urugan batu (rock IBendungan tanah (earth dam) Bendungan kerangka baja (steel frame dam) Bendungan kayu (timber dam) Bendungan
(fill type
dam)
fill dam)
Di samping itu bendungan dapat pula digolong-golongkan sesuai dengan tujuan penggunaannya, misalnya, bendungan pemasukan {intake dam), bentiungan penyimpan (storage dam), bendungan pengatur (regulating dam) dan bendungan penyimpan dipompa (pumped storage dam). Pada umumnya bendungan pemasukan menampung aliran air sungai untuk PLTA jenis aliran sungai langsung. Bendungan-bendungan penyimpan dan pengatur membendung air sungai guna memperoleh tinggi terjun buatan (artificial). Di samping itu bendungan-bendungan ini menampung, menyimpan dan memasukkan air ke turbin sesuai dengan kebutuhan. Bendungan penyimpan dipompa adalah bendungan yang dibuat untuk menyimpan air hasil pemompaan dari pusat listrik dipompa (pumped storage power plant). Di samping itu, dilihat dari segi tujuan penggunaan air yang disimpan, bendungan dapat digolong-golongkan dalam berbagaijenis bendungan
Bab
26
4.
Fasilitas Teknik Sipil
tanggul (embankment dam) untuk pengendalian banjir dan pengairan, pembangkitan tenaga listrik, penyediaan air untuk pelayanan umum, penyediaan air untuk industri, pelayaran, dan sebagainya. Dari sekian banyak tujuan penggunaan bendungan dengan dua kegunaan atau lebih disebut bendungan serba-guna (multi-purpose). Bila dilihat
dari tingginya, maka di Jepang bendungan yang tingginya di atas
15
m termasuk
bendungan tinggi dan harus mengikuti undang-undang persungaian,r) undang-undang perusahaan umum tenaga listrik2)dan undang-undang serta peraturan-peraturan lainnya yang berlaku. Di samping itu bendungan jenis ini harus mengikuti standar perencanaan bendungan besar, yang ditetapkan oleh Komite Nasional Jepang untuk Bendungan Besar.3)
4.2.2
Bendungan Gravitas
Bendungan gravitas (lihat Gbr. 6) menahan kekuatan-kekuatan luar, seperti tekanan air dan lain sebagainya, dengan beban matinya (dead weight). Kebanyakan bendungan yang ada di Jepang adalah dari jenis ini. Bendungan gravitas memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan jenis lainnya, seperti teori perencanaannya yang sederhana, pembangunannya yang mudah, pemasangan fasilitas-fasilitas tambahannya dapat dilakukan dengan baik, dan derajat keamanannya yang tinggi. Namun, bendungan semacam ini ada pula kekurangan-kekurangannya yaitu, misalnya, persyaratan agar batuan pondasinya benar-benar baik harus ditaati, kwantitas kerja pembuatannya besar dan untuk itu dibutuhkan sejumlah besar bahan-bahan bangunan. Selain itu biaya pengangkutan, biaya pembuatan fasilitas-fasilitas darurat dan sebagainya mahal, sehingga seluruh biaya konstruksi bendungan menjadi mahal. Dalam perencanaan bendungan gravitas, segi-tiga teoretis (biasanya gradien (batter) di hulu adalah 0-0,3 dan gradien di bagian hilir adalah 0,75-0,85) harus ditentukan untuk memenuhi tiga kondisi stabil untuk kompresi, keruntuhan dan kelongsoran terhadap kekuatan luar, seperti tekanan hidrostatik, tekanan desakan ke atas (uplift), gaya gempa, tekanan dinamik gempa bumi, tekanan lumpur, tekanan es, dan lain sebagainya. Kemudian analisa dua-dimensi harus pula dilakukan. Namun, demikian, akhir-akhir ini dipakai juga teori perencanaan bendungan busur dan analisa tegangan (stress analysis) tiga-dimensi dengan metoda beban percobaan (lihat Seksi 4.2.3). Lagi pula, dengan sendirinya tegangan dalam (inner) bendungan yang dihitung dengan analisa tegangan tidak boleh melebihi tegangan yang diperbolehkan untuk bahan-bahan tanggul dan batu pondasi.
4.2.3
Bendungan Busur
Bendungan busur, dilihat dari struktur dan bentuknya, dapat dibagi dalam jenis jari-jari (radius) konstan, jenis sudut konstan dan jenis kubah (dome). Setiap jenis memiliki ciri-ciri khusus dan dapat menahan tekanan air serta kekuatan luar lainnya, terutama oleh aksi kekuatan busur (arch action), dilihat dari segi dinamikanya. Akhirakhir ini bendungan jenis ini banyak dibuat di Jepang. Pada jenis jari-jari konstan sudut pusat daripada busur pada setiap potongan mendatar konstan; perencanaan dan pembuatannya mudah. Tetapi karena sudut pusat menjadi kecil pada bagian bawah bendungan, maka ada kekurangannya, yaitu busurnya akan kurang memiliki efek membusur. Jadi, bendungan semacam ini cocok untuk lembah yang berbentuk U atau untuk bendungan rendah, tetapi tidak cocok untuk bendungan yang amat tinggi. Bendungan jenis sudut konstan menghilangkan kekurangan itu dan dibangun sedemikian rupa sehingga sudut pusat dari setiap unsur busur dibuat besar. Umumnya,
4.2 Bendungan
27
g
c 3 4 E
-o
{s 6
(
E
E
,,
€
e
a
E
A
tr
a
str c a g
8' !J
E
u e
00
Ai
u d
:
d
B
E
l!r
d
a
a E
q
E
r0
u
GI
q0)
J
a
r
E
U)
c d
@
(n
E
o
8 o
I e
6
j
6 o E o tu
u
6
56t U)
a 6 cl
()
e I
u
I
@
(
t E
o
6l
a0
E 6)
tq
A 6t
d
d
u
F
Ea
E U)
Eg SR
dd 6U 6E ld
;! ^0e E!
&A aa E,{ ov
c x6 E
&
sN d
t E
E
I,
I88 EE E J )J
o
o o
6
e
@
o F
E
J
()
U .E
A
ti
0
g o
I
o
z o E o
z E
6
U F
o ! ! o
n
u c
U 6
E
a 6 E
E
{E
E
6 N
q
q
U
s
c
U
Fq
/
E
r31
I
E
o 9 e J
a c 8 E 9i a
d 1
\o
E
I
28
Bab
4.
Fasilitas Teknik Sipil
.!\
E
<.-\. :u
A-
H
J ,!
a c
'&E
o Fr
EO >F ol !r
ira
.,?;,
-.E
lFi {l J\
/ --J ('r I
E
X
g
I
d o N
,
i LjiJllfrH----:::7 / lrl llr=-li lr/iu|]ts+ -,, - --= illil
u
llr, ll,L,'H_ tfi)!il.,
w' / ')t4lt',/'-t
A
x6
u
Lt'
/ii,r{
/i ./llE '1,'61
A e d 6
&
d
u
H
(
X
(
1,d.
:./
E]
/A
{ 0
B
lr
.,' /
I
,,'
r
t'
.
E I*
g
./iF. ,'i/'rE /tE
,/ii
t!
/ /A
6t
e
H
E
6l
I
E
6 g i
cn
b0
F
o la
€
\0 L.
()
4.2 bendungan
jenis inilati
Bendungan
29
yang
banyak dibuat. Bendungan jenis kubah terutama banyak dikem-
bangkan di Eropa;
setiap
bagiannya mengalami penyem-
purnaan bentuk busur. Jenis
ini memiliki ciri-ciri
tertentu
sehingga dimungkinkan penyesuaian dengan keadaan geografis setempat; lagipula derajat berjuntainya (overhang) besar. Pada Gbr. 7 tampak contoh bendungan busur jenis kubah.
Mula-mula bendungan busur dibuat di tempat di mana penampang lembah sungai sem-
pit dan batuan dasarnya baik.
Gbr.
6(c)
Bendungan Gravitas Sakuma.
Akan tetapi, karena tempat yang baik untuk kondisi semacam ini sukar diperoleh, rr(al(a akhir-akhir ini ada kecenderungan untuk membangun juga bendungan busur, meskipun batuan dasarnya tidak begitu baik, yaitu dengan jalan memperbaiki pondasinya. Dibandingkan dengan bendungan gravitas, bendungan busur mempunyai permukaan (feature) yang luas karena penampangnya tipis, sehingga dalam bentuk ini bendungan menjadi lebih ekonomis. Namun, bendungan semacam ini mempunyai beberapa kekurangan, yaitu perencanaan dan pekerjaan konstruksinya rumit, perbaikan batuan pondasinya harus dilakukan, fasilitas tambahan seperti saluran curam banjir (flood chute) sulit memasangnya, dan lain sebagainya. Mula-mula bendungan busur direncanakan berdasarkan rumus silinder yang sederhana. Dengan makin berkembangnya teori perencanaan bendungan ini direncanakan dengan menggunakan metoda beban percobaan (trial load method). Menurut metoda ini pelenturan (deflection) dari unsur busur berimpit dengan unsur konsol (cantilever), sehingga beban terbagi pada kedua unsur ini.. Cara ini harus dipergunakan untuk membangun bendungan yang tingginya lebih dari 60 m. Sekarang perhitungan analisa tegangan yang pelik untuk bendungan busur dilakukan dengan komputer elektronik. Bila ternyata bentuk kubah dan sebagainya menjadi sangat pelik, maka biasanya dilakukan percobaan dengan model yang terbuat dari gips, karet, damar sintetis, dan lain-lain.
4.2.4
Jenis Bendungan Urugan
Bendungan yang diurug dengan batu, bendungan tanah dan bendungan campuran (mixed dam) dari kedua jenis tersebut di atas, secara umum disebut jenis bendungan urugan (fill type dam). Bendungan macam ini tidak membutuhkan pondasi yang baik, seperti halnya pada bendungan beton. Bahan-bahan alamiah seperti batu, tanah liat, pasir, dan sebagainya, merupakan bahan konstruksinya yang utama. Jadi, apabila bahan-bahan ini dapat diperoleh di sekitar tempat pembangunan bendungan dan pengerjaannya secara mekanis dimungkinkan, maka bendungan jenis ini sangat ekonomis. Bendungan urugan batu (llhat Gbr. 8) sebagian besar teidiri dari tubuh utama yang terdiri dari batu dan dinding yang kedap air (impervious). Dinding kedap air menurut konstruksinya dapat dibagi menjadi jenis kedap air dengan muka langsung menghadap air dan jenis dinding kedap air; sedang menurut bahan yang dipakai dapat dibagi
30
Bab
4.
Fasilitas Teknik Sipil
t------\ .^,
_/
'\
\\
"j1, i'li
:N u A
7(r--.,\ A \\ \\ '\_\
E.;
r-
. ?== u
*.q
d
b---\
\ €'F *-
=-
-
--\. \
\
\
\
/
-r
/'
I
0fu )
tr 6 E
o
I
,|{
CI
CI
ll
tr
F u
,!
*,\., ----i\ ':
t\'
67--r---
-.-u1ocz. -7-\
6)
r{ L 0
ce
(l o0
E
@---.
uz/-_-.
aa->
q)
'
tr c!
r-
4.2 Bendungan
ll
(
a E
6
lq\
6t tr 6)
2
.b0 ;6 1
Cr.
)o X
E
F e F.
&
-a !tr
ia
HJ id H€)
=q
;s otr
,/l
c! 0)
,.:l
Eb ;H
Fr
0 F-
€
cn
00
q)
(.)
F.
6
a
Fgr
n
.rd Fl
o
laF
h
11
Bab
32
4.
Fasilitas Teknik SiPil
a A E
U E
o
A E
0
6 6l
a
d
E
c
o
e
U d
tr
o o
d
tr d
a
u
p
d
o0
! i
(
A
w
,a\ ./\8'.
U' 6
E
p (l BO
E a)
rq
o 6 o o
z
Wu'
d i(
Nu.,
(d
00
D 6l UD
6)
E I 6
=t)
';E EII al.n dx6
I
drE
x
s
Ii, (lE ,
!l&l*
.E€ E i Eti (J trEi
€ a !
o
4.2 Bendungan
33
menjadi jenis berdinding beton dan jenis berdinding tanah. Karena tubuh utama yang dibuat dari batu tak dapat tidak harus tenggelam, maka hanya dinding kedap air yang bersifat lentur (flexible) yang akan dapat menyesuaikan diri dengan tubuh batu tersebut. Ini berarti bahwa dinding kedap air dari tanah liatlah yang umum dipergunakan. Untuk membran yang menghadap ke air biasanya digunakan membran lapisan beton bertulang, meskipun akhir-akhir ini ada kecenderungan untuk memakai bahanbahan yang lentur, seperti aspal dan lain-lain. Dalam perencanaan bendungan perlu diadakan penyelidikan mengenai stabilitas lereng bendungan, keamanan terhadap longsoran, tekanan dan tenggelamnya bahan-bahan timbunan, serta perembesan terhadap dinding kedap air. Di samping itu ada beberapa hal lain yang patut diperhatikan, yaitu bahwa bendungan urugan batu hendaknya dihindarkan dari peluapan waduk, dan bahwa saluran banjir (flood chute) tidak dapat dibuat pada bendungan ini. Karena itu, bila dibandingkan dengan bendungan-bendungan jenis lain saluran banjir dan terowongan darurat merupakan unsur biaya konstruksi yang besar (lihat 4.3.1). Lagi pula, dari segi ekonomi lebih baik tanah hasil penggalian untuk fasilitas tambahan ini dan hasil galian terowongan dimanfaatkan sebagai tubuh utama bendungan batu. Bendungan tanah adalah bendungan yang dibuat dengan cara menimbun tanah. Membran Trnah Liat
Gbr.9
Bendungan Tanah.
Bendungan yang dibuat sekarang kebanyakan adalah dari jenis dinding halang rembesan (core wall type); lihat Gbr. 9. Ciri-ciri dan hal-hal yang perlu dicatat mengenai bendungan tanah ini sama dengan hal-hal mengenai bendungan urugan batu. Di Jepang, tidak banyak dibuat bendungan tanah untuk PLTA, tetapi banyak
dibuat untuk keperluan pertanian. Bendungan
jenis ini termasuk yang tertua dalam sejarah.
4.2.5
Bendungan Rongga
Bendungan rongga memiliki struktur yang dapat menahan gaya luar, seperti tekanan air, dan lainJain, pada bidang rata atau busur berganda (multiple arches) dan menyalurkan gaya ini ke pondasi melalui sangganya (buttress), Bendungan ini umumnya
dibuat dari beton bertulang dan, menurut konstruksi dinding tabirnya, secara garis besar dapat dibagi menjadi jenis bidang rata (flat deck) dan jenis busur berganda. Bendungan semacam ini biasanya ekonomis karena lebih sedikit menggunakan bahan-
bahan, tetapi lebih rendah nilainya daripada bendungan gravitas dilihat dari segi keamanannya karena kurang kokoh. Oleh karenanya, jenis ini kurang cocok untuk bendungan yang amat tinggi. Bendungan gravitas yang kosong (empty gravity dam) dengan rongga di bagian tengahnya juga termasuk jenis bendungan ini; akhir-akhir ini bendungan gravitas semacam ini dibangun juga untuk ketinggian yang cukup besar
(lihat Gbr. 10). Kelebihan dari bendungan semacam ini adalah karena berkurangnya tekanan desakan ke atas (uplift pressure) dan mudahnya pengerjaan panas pengerasan beton (concrete hardening heat). Di samping itu bendungan jenis ini dapat mengurangi voluma beton sampai 20-30% dibandingkan dengan bendungan gravitas.
4,2.6
Bendungan Jenis Lain
Kecuali bendungan-bendungan yang telah disebutkan di ai.as ada pula jenis-jenis lain. Bendungan kerangka baja terbuat dari baja. Bendungan kayu dibuat dari susunan
Bab
34
4.
Fasilitas Teknik Sipil
Tampak
Hilir
.L.
Gbr.
10
Bendungan Gravitas Rongga (Hatanage No.
I).
kayu. Bendungqn majemak (compound) adalah bendungan yang bagian tengahnya merupakan bendungan gravitas, sedangkan kedua sisinya merupakan bendungan uru-
gan. Bendungan-bendungan tersebut di atas hampir tidak digunakan untuk PLTA. Bendungan majemuk banyak dibuat di Amerika Serikat karena jenis ini mempunyai kelebihan dibandingkan dengan bendungan gravitas dan bendungan urugan. Belakangan ini di Jepang terlihat kecenderungan untuk memakai jenis tersebut untuk bendungan yang relatip rendah.
4.3
Fasilitas-Fasilitas yang bertalian dengan Bendungan 4.3.1
Saluran Curam Banjir (Saluran Limpah)
Saluran curam banjir (flood chute) atau saluran limpah (spillway) biasanya
dibangun dalam bendungan untuk mengalirkan air yang berlebih, seperti waktu banjir, dan Iain sebagainya (periksa Gbr. ll). Bangunan ini harus dibuat cukup sempurna sehingga debit
fatal (1,2 kali debit yang direncanakan) dapat dibanjir salurkan dengan baik. Perlu diperhatikan bahwa peluapan tidak boleh terjadi sama sekali pada bendungan jenis urugan. Karena itu untuk bendungan beton debit banjir objektip adalah 1,2 kali debit banjir yang diperkirakan
air
pasang yang
akan terulang dalam 100 tahun, sedang-
Gbr. 11 Saluran Curam Banjir
pada
Bendungan Beton (TakD.
kan untuk jenis bendungan urugan debit banjir objektip adalah yang diperkirakan akan terulang dalam 200 tahun.
1,2
kali debit banjir
4.3 Fasilitas-Fasilitas
yang bertalian dengan Bendungan
35
Pada bendungan beton saluran banjir biasanya dibuat pada puncak tanggul dan dinding arah (guide wall), dibuat di permukaan bagian bawah bendungan, serta dibangun untuk mengalirkan air ke bawah. Pada bendungan jenis urugan air disalurkan melalui tempat tertentu pada bendungan, melalui saluran terbuka yang letaknya terpisah sama sekali dari bendungan, atau melalui terowongan (lihat Gbr. 8). Sebagai pintu saluran banjir (flood chute gate) yang banyak dipakai adalah pintu air Tainter dan pintu air
limpah silindrik (lihat 4.3.3).
4.3.2 Pipa Kuras Untuk bendungan yang relatip rendah yang dibangun di sungai-sungai yang membawa banyak tanah, pasir, batu dan lain-lainnya, maka beberapa tahun sesudah pembangunan selesai bahan-bahan tadi akan terkumpul dalam ruang penampungan bendungan dan kemudian akan turut meluap melalui puncak bendungan pada waktu banjir, lalu masuk dalam pintu rnasuk (intake). Oleh karena itu diadakan pipa kuras (scouring sluice) untuk mencegah terjadinya keadaan tersebut. Tempat penguras biasanya dilengkapi dengan pintu (gate).
4.3.3 Pintu
dan Katup
Ada berbagai macam pintu yang merupakan pelengkap suatu bendungan, yaitu antara lain, balok tahan (flash board), pintu air tromol (drum gate), pintu air gesertegak (sluice gate), pintu air limpah silindrik (roller gate), pintu air Stoney, pintu Tainter, pintu air guling (rolling gate), pintu air gerigi (caterpillar gate), dan lain sebagainya. Dari pintu-pintu ini hanya yang banyak digunakan sebagai pelimpah banjir yang akan dijelaskan lebih lanjut. Balok tahqn dibuat sedemikian rupa sehingga balok sekat (weir) dan tiang penyangganya dihubungkan melalui sendi yang berputar, dengan puncak bendungan; balok sekat dapat naik dan turun dengan mengangkat dan menurunkan tiang penyangganya. Pintu semacam ini adalah pintu air yang sederhana dan dipasang pada bendungan kecil guna mengatur air pasang atau muka air pada pintu masuk (intake), atau untuk membuang kayu-kayu yang mengapung, kotoran, dan lain sebagainya. Pintu air geser-tegak banyak dipakai apabila bentangan (span), tekanan air, dan lain sebagainya, relatip kecil. Badan pintu ini naik dan turun sepanjang alur pintu (gate guide), sedangkan karet penahan air dipasang pada bagian pintu tersebut. Untuk mengangkat pintu dikenal beberapa cara, antara lain, dengan kili-kili datar (winch) yang ditarik dengan tali kawat. Pintu air limpah silindrik (periksa Gbr. l2) banyak dipasang pada bendungan untuk menyalurkan air pasang. Roda (roller) dipasang pada badan pintu untuk mengurangi gaya gesekan (friction force) pada alur pintu yang terjadi pada waktu pintu tersebut diangkat atau diturunkan. Pintu jenis ini sangat cocok untuk sungai yang amat lebar atau bila terdapat tekanan air yang besar, atau bila pintu sering digunakan.
Pintu Tainter (periksa Gbr. 13) banyak dipakai untuk menyalurkan air banjir terutama pada bendungan yang tinggi. Tekanan air ditahan oleh papan sekat (weir board) yang berbentuk busur (arch). Papan sekat tersebut ditunjang oleh batang penyangga berbentuk radial. Kemudian pintu ini dipasang pada bendungan dengan ditahan oleh dua sen{i. Jika dilihat dari samping bentuknya seperti kipas. Pintu ini dapat dibangun secara sederhana dengan menggunakan sedikit bahan. Namun, pintu ini mempunyai kelemahan, yakni kurang kuat terhadap peluapan air dan secara keseluruhan bentuknya kurang kaku.
36
Bab
4.
Fasilitas Teknik Sipil
Gbr.
Gbr.
12
13
Pintu Tainter (Tagokura).
Pintu Air Limpah Silindrik (Taki).
Pintu air gerigi mempunyai gerigi sebagai ganti roda (roller), dan merupakan semacam pintu air limpah silindrik. Jenis ini digunakan untuk tekanan air besar dengan
daya angkat yang besar, dan terutama dipakai untuk pintu masuk (intake) pada air yang dalam.
Katup (valve) yang digunakan sebagai pelengkap suatu bendungan dipasang pada saluran pembuang pada bendungan tersebut. Macam katup yang dikenal adalah katup
jarum (needle valve), katup pancaran rongga (hollow jet), katup Howell, dan lain sebagainya; katup-katup ini dapat mengatur debit saluran pembuangan air. Akhirakhir ini banyak digunakan jenis katup pancaran rongga dan katup Howell.
4.3.4
Fasilitas Tambahan Lainnya
Disamping fasilitas tersebut di atas ada pula fasilitas tambahan lainnya, misalnya, laluan balok kayu (log chute) untuk menyalurkan balok kayu dan rakit yang terapung, lintasan ikan (fishway) untuk memungkinkan ikan lewat, dan lain-lain. Pada bendunganbendungan tinggi dewasa ini diambil langkah-langkah pengamanan tertentu, tanpa menyediakan fasilitas-fasilitas khusus tersebut tadi.
4,4
Jalanan Air 4.4.1
Bangunan Ambil
Air
Bangunan ambil air (intake) adalah fasilitas yang dipakai untuk mengambil air langsung dari sungai ataudari tempat penyimpanan (waduk) ke dalam saluran air. Ada sedikit perbedaan dalam perencanaan antara PLTA jenis aliran sungai langsung dan
PLTA jenis waduk. Yang pertama, langsung menerima aliran air sungai dan harus
4.4 Jalanan Air
37
dibangun berdekatan dengan bendungan ambil air (intake dam), dengan memilih dasar sungai yang stabil dan tempat yang aman terhadap banjir, Pintu masuk harus dibuat di bawah permukaan ambil air yang terrendah. PLTA jenis waduk mendapatkan air dari waduk atau kolam (pondage), sehingga bangunan ambil airnya harus merupakan fasilitas yang memungkinkan masuknya air dari waduk dengan tinggi permukaan berapapun juga. Pada cara terakhir ini bangunan ambil air dapat dibuat bersambung dengan atau dekat bendungan, atau terpisah sama sekali, tergantung pada keadaan geografi atau saluran airnya. Pada pokoknya saluran air yang berhubungan dengan bangunan ambil air merupakan terowongan tekanan (pressure tunnel), dan bangunan pelengkapnya, seperti pintu ambil air, saringan, dan lain-lain, biasanya menerima tekanan air yang kuat. Karena itu konstruksinya perlu diperhatikan secara khusus. Bangunan ambil air jenis sumur (pit) atau jenis menara (Gbr. l4) dipakai untuk pengambilan air untuk beberapa bendungan yang mempunyai surut muka air (draw down) yang besar. Selain pintu air, pada umumnya ada pula saringan yang terbuat dari baja. Saringan ini mencegah masuknya kotoran, potongan kayu yang hanyut, dan lain-lain yang terbawa aliran air. Pada bangunan ambil air untuk bendungan waduk, juga dipasang balok (boom) pada permukaan air dekat bangunan tersebut,
rx rY
Ujung Perglihu
Batas
Laluan
-.1Baie
Gbr. 14 ' Bangunan Ambit Air Jenis Menara.
4.4.2 Kolam
Pengendap Pasir
Apabila air dialirkan dari bendungan ambil air (intake dam)-seperti pada pusat Iistrik jenis aliran sungai langsung atau bendungan ambil air dari saluran air cabang,
Bab
38
4.
Fasilitas Teknik Sipil
Brlok Tehan
Gbr.
15
Kolam Pengendap Pasir.
maka perlu dibangun kolam pengendap pasir (sand settling basin; Gbr. l5) di dekat bendungan tersebut, untuk menghindarkan masuknya tanah atau pasir ke dalam saluran air. Akan tetapi, apabila kolam pengendap tidak dapat dibangun di sekitar bendungan mengingat keadaan geografis atau sebab-sebab lainnya, maka kolam tersebut dapat dibuat sedikit lebih jauh dari bendungan tersebut. Kolam pengendap ini pada umumnya harus dibangun sedemikian rupa sehingga tanah dan pasir dapat sepenuhnya mengendap dengan jalan melebarkan penampang saluran air dan membatasi kecepatan air sampai 20-30 cm/detik. Seringkali dibuat pipa kuras dan dipasang pintu atau balok tahan (stop log) untuk menguras tanah yang tertimbun dalam kolam pengendap pasir.
4,4.3
Saluran Atas
Saluran atas (head race) adalah konstruksi (structure) yang menyalurkan air dari bangunan ambil air (intake) ke pusat listrik jenis aliran sungai langsung, dan lain sebagainya. Biasanya yang dinamakan saluran atas adalah jalanan air (water way) dari bangunan ambil air sampai tangki pendatar (surge tank), atau tempat mulainya pipa
4.4 Jalanan Air
39
pesat (penstock). Ada berbagai macam saluran atas, antara lain terowongan, saluran terbuka dan saluran tertutup. Apabila saluran atas harus memotong sungai, lembah, dan semacamnya, maka dibuatlah bangunan salur air (aqueduct) atau sifon (syphon), sesuai dengan keadaan setempat (Gbr. l6). Penampang saluran atas lazimnya berbentuk bulat atau tapal kuda (horse shoe), terutama untuk jenis terowongan; bentuk segi empat
atau bentuk berkaki (pedestal) dipakai pada saluran terbuka dan saluran tertutup. Terowongan terbagi atas terowongan tekan dan terowongan tanpa tekan. Yang disebut pertama berpenampang bulat dan dibuat dari beton bertulang. Apabila tekanan air yang direncanakan relatip kecil, keadaan geologinya baik dan tekanan air di dalam terowongan dapat dibebankan pada tanah aslinya, maka terowongan tersebut dapat dibuat dengan beton biasa, dan penampangnya dapat berbentuk sepatu kuda. Dalam perhitungan hidrolik dari saluran air ini dapat dipakai rumus Manning:a) V
: I
(23)
R2/3lt/z
4
di mana
Terowongan
No.
I
Z: 4: R: 7:
kecepatan rata-rata koefisien kekasapan (coefficient of roughness)
jari-jari hidrolik gradien hidrolik
Saluran Baja dalam Terowongan (Tepi Kanan)
:l
Paniang Merdatar
:l -l
,*)
o'"r*
Panjang Pipa
r*J,
Saluran Baie
-l
Pipa Baia dalam Terowongrn (Tepi Kiri)
:l ,-]
oro
s1 ol
M.A.T-lM.A.N.
Gbr.
4.4.4 Tangki
oM
16
Bangunan Salur
Air.
Pendatar
Tangki pendatar atau tangki lepas tekanan mendadak (surge tank) ditempatkan pada terminal terowongan tekan pada pusat listrik jenis bendungan bersaluran (dam waterway type), dan bertugas mengatur jumlah air untuk menyerap pukulan air (water hammer; mengenai hal ini lihat 4.4.5), apabila debit air pada turbin tiba-tiba berubah. Tetapi tangki air yang ada pada terowongan tanpa-tekan (non-pressure tunnel) disebut tangki atas, dan bertugas mengatur debit dan membersihkan pasir. Pusat listrik jenis bendungan biasanya tidak diperlengkapi dengan tangki pendatar karena waduk itu sendiri bertugas sebagai pelepas tekanan (pressure discharge). Tangki pendatar yang sederhana (Gbr. 17 a) berbentuk silinder biasa, mempunyai garis tengah yang besar, serta mempunyai daya hisap pukulan air yang baik. Bentuk ini jarang dipakai karena membutuhkan kapasitas yang relatip besar dan tidak bkonomis.
40
Bab
4.
Fasilitas Teknik Sipil
(b) Tangki Pendatar Diferensial
(a) Tangki Pendatar Sederhana
(c) Tangki Pendatar dengan Lubang Terbatas
(d) Taneki Pendatar dengan Ruangan Ruang Atas
Ruang Bawah
Saluran Atas
Saluran Atas
Gbr.
17
Tangki Pendatar.
Pada tangki pendatar diferensial (Gbr. l7 b) ada pipa berbentuk silinder, dengan luas penampang 70-10070 dari penampang saluran, yang dinamakan pembangkit (riser) dan dipasang dalam tangki air. Pembangkit ini dihubungkan langsung dengan saluran. Badan tangki air dan saluran dibuat sehingga keduanya dihubungkan melalui sebuah pintu (lubang kecil). Permukaan air dalam pembangkit akan naik atau turun dengan cepat sesuai dengan perubahan beban dari turbin air sehingga kecepatan aliran dalam saluran dapat diatur. Sebaliknya air yang terdapat dalam tangki air utama bertugas untuk menampung debit yang berlebih dan menambah debit yang kurang. Bentuk ini umumnya banyak dipakai karena luas penampangnya kecil dan mempunl'ai daya serap gelombang yang besar. Pada tangki pendatar dengan lubang terbatas (restricted orifice; Gbr. 17 c) ada iubang antara dasar tangki pendatar sederhana dan salurannya; iadi, bentuknya seperti
tangki pendatar diferensial yang pembangkitnya dihilangkan. Kapasitas tangki air sama kecilnya seperti padajenis diferensial, akan tetapi di sini banyak kekurangannya, yaitu karena pukulan air menjadi besar dan daya serap tidak begitu baik. Tangki pendatar dengan ruangan (chamber surge tank ; Gbr. 17 d) adalah semacam dengan tangki pendatar sederhana, tetapi ditambah dengan ruangan-ruangan air (water chambers) di bagian atas dan bawah. Tangki yang berbentuk silinder penampangnya relatip kecil dan bertugas sebagai pembangkit. Ruangan bagian atas gunanya untuk menghisap air yang membubung naik, sedangkan ruangan bagian bawah menambahkan air yang kurang. Bentuk ini dipergunakan apabila surut muka air (draw down) yang ada besar, sedangkan terowongannya panjang sekali. Untuk keadaan geologis tertentu bentuk ini ekonomis. Akhir-akhir ini diadakan beberapa perbaikan dengan mengambil keuntungan yang terdapat pada tangki pendatar diferensial, misalnya, dengan menam-
bahkan pintu antara tangki dan ruangan bagian bawah. Perhitungan hidrolik dari tangki pendatar harus dipecahkan dengan cara integrasi numerik (numerical integration) dan dihubungkan dengan persamaan kinetik dan persamaan kontinuitas. Untuk tangki pendatar sederhana persamaan dasarnya terdiri dari persamaan !
kinetik:5)
lda
Z +Caz
sdi: ---T-
(24)
4.4 Jalanan Air
4t
dan persamaan kontinuitas:
r*:Qdi mana
: ?, : 7: .g
fa
(2s)
percepatan gaya tarikan bumi kecepatan aliran dalam saluran permukaan air dalam tangki pendatar atas dasar keadaan muka air pada
waktu tidak ada beban (arah ke bawah adalah positip)
C: koefisien kehilangan tinggi terjun (loss of head) dalam saluran .F: luas penampang tangki pendatar 0 : debit turbin air .f : luas penampang saluran 7: panjang saluran Metoda-metoda Runge dan Runge-Kutta6) serta metoda yang merupakan perbaikan dari metoda-metoda tersebut di atas (misalnya metoda Takahata) dipakai untuk perhitungan integral numerik. Tetapi cara perhitungan semacam ini sulit; akhir-akhir ini pemecahannya dilakukan secara grafis dan komputer elektronik.
4.4.5
Saluran Pipa Tekan
Pipa tekan yang dipakai untuk mengalirkan air dari tangki atas (head tank) atau langsung dari bangunan ambil air ke turbin air disebut pipa pesat (penstock). Saluran pipa tekan adalah nama umum bagi dasar atau terowongan yang dipakai untuk menempatkan pipa pesat, blok angker (anchor block) dan pelana (saddle), yang akan menahan pipa pesat tersebut (Gbr. l8). Apabila suatu pusat listrik dibangun di atas permukaan tanah, maka pipa pesatnya biasanya dipasang tanpa penutup sepanjang permukaan tanah. Sesuai dengan keadaan geografis dan geologi setempat pipa pesat ini dapat dipasang tanpa penutup atau dipasang dengan dibungkus beton dalam terowongan. Apabila pipa pesat ini dihubungkan dengan pusat listrik bawah tanah (underground), maka cara ini banyak dipergunakan. Kadang-kadang pipa pesat ini dipasang dalam tanggul, terutama dalam hal pusat listrik jenis bendungan (Gbr. l9). Dewasa ini untuk pipa pesat biasanya digunakan pipa baja. Pipa-pipa dengan panjang 6 m dilas
di tempat, kemudian dipasang. Bagian yang dilas harus diperiksa
dengan sinar-X. Sampai sekarang dianut pendapat bahwa pipa baja bertekanan tinggi
cocok untuk suatu rencana (design), meskipun masih ada persoalan mengenai pengelasannya. Akhir-akhir ini cara ini banyak dipakai karena kemajuan dalam teknik pengelasan. Bila pipa pesat dipasang dalam terowongan di pegunungan yang berbatu dasar (bedrock) baik, maka dapatlah dibuat rencana tertentu sehingga pipa baja, batu dan pembungkus beton merupakan satu kesatuan dalam menahan tekanan air. Karena itu dewasa ini metoda penanaman pipa seringkali dipakai karena pertimbangan ekonomisnya.
Di samping itu ada pula yang disebut pipa pesat yang bersimpai (banded pipe). Di sini dipakai metoda pemasangan cincin baja dengan cara mengerutkannya pada pipa baja. Hingga sekarang masih ada kesulitan dalam hal pengerjaan termis (thermal treatment) dari pipa baja jenis ini. Akan tetapi sebagai hasil penyclidikan dan pengemba-
4.
Bab
42
Fasilitas Teknik Sipil
I EE At: e
z
c
{
*l
o
E
!1
u
a
d
d I Eia kd
d
E
F\ .ri
a
__.+:------------a
_ < --_
--/// _/--
"+lt
:l
u
<; oH {9 t! A9
c 5! .J
X
d
z
,, 2-'v.' , * ,*\.'
n
:
;":i'*p /-
i tr
'
tr a
I
t
Fr
E
a
!
tr
o
A
p
{
.o F
:E
"l 3l o
6
u
M
6
p E
g
f,i e:8 66) 3 N
A
EE
I
z q 96 u
6
c
!
( U)
u
E
i(
/
c
i
6
F
A
u E
(
(
dtiB \-Y;...i /
A
'
d
& 6 I
6
{ 6
/
,
I
C
I
Fi
o
YJjz
6 6
n 6 a 6 A
J
I
I
,/ /'-\,
D
a A o
tr u E
a
ud
8 j
d
.E
A
I
EB
L
Dar
.E /8 E
6
rF Xa teh 6e '=d
.: 6
Fl
!
4.4 Jalanan Air
43
'>
! o E
..i
6
;
(
,]( d
d
B
E
d
A q
I
i
o
.
a
!
!(
:
d
E
-)
3
A
E
a F
I
:
c
E
A
Ir
3-
(
E
E
sq 6
x
6i a d
I E
Pi
6
* BO
cl
F
F
Fl
A U E
Ia
4
d
6 o
il
d a
A o\ !
ul ! E
I
Erq EI dU t= !E EE J6
-ri I
6
tr;
r.3
OE
Bab
4.
Fasilitas Teknik Sipil
ngannya di Perancis, Itali dan negara-negara lain, dewasa ini telah diketemukan cara yang disebut pipa-pipa yang bersimpai sendiri (self-hooped pipe). caranya adalah dengan memberikan pra-tegangan (prestress) berupa tekanan (compression) pada pipa bagian dalam dan pra-tegangan berupa tarikan pada simpai tersebut. Cara ini lazim dipakai untuk pusat listrik dengan tinggi terjun yang besar. Dalam perencanaan pipa pesat harus diperhitungkan kemungkinan tekanan air yang terbesar dengan mengingat akan kenaikan tekanan yang disebabkan oleh gelombang dan pukulan air, di samping tekanan hidrostatis yang ada, Karena itu timbul persoalan mengenai besarnya peningkatan tekanan tersebut. Apabila kecepatan rambatan tekanan adalah a mfs, panjang pipa pesat adalah L (m), waktu yang dibutuhkan untuk menutup sudu antar (guide vane) adalah 7 detik, maka akan diperoleh rumus-rumus
berikut. Apabila
7 a2J d,
maka, menurut Joukovsky,T) peningkatan tekanan adalah (m): d, Ah - _7t
(26)
I
r >21
Apabila
d,
maka: menurut Allievi
^o:ry di mana
*
xla,+zn
:l*rbl'
: iI : o. : g
(27) (28)
percepatan gaya tarikan bumi (m/sr)
tekanan statis (m) kecepatan aliran rata-rata dalam pipa pesat (m/s)
Apabila garis-tengah pipa pesat itu berbeda-beda maka:
,_:9y,L LUA, : ,4, : /, :
di mana Q
es)
debit maksimum (m'/s) luas penampang dari setiap bagian pipa (m2) panjang setiap bagian pipa pesat dengan garis-tengah tertentu (m)
Untuk turbin Francis nilainya adalah nilai pada taraf garis pusat sudu antar dan merupakan nilai yang terbesar. Nilai ini lambat laun berkurang sepanjang pipa pesat hingga menjadi nol pada tempat tangki pendatar. Di samping perhitungan kenaikan tekanan air secara grafis, juga dipakai metoda perhitungan numerik, metoda bertahap, dan lainlain. Dalam hal pipa cabang terletak jauh dari turbin air atau bila ada tangki pendatar diferensial atau bila dipakai turbin pompa-balik (reversible pump turbine), maka perhitungan akan menjadi sangat sulit. Karena itu dewasa ini untuk perhitungan semacam itu dipergunakan pemecahan secara grafis dan dengan komputer elektronik.
4.4 Jalanan Air
45
Tebal pipa harus'dihitung dengan memakai tekanan air maksimum pada tempat tersebut. Dalam hal ini harus ditambahkan 1,5 mm pada tebal pipa mengingat adanya
korosi dan pengikisan (abrasion). Apapun hasil perhitungannya, tebal pipa minimum harus 6mm. Hubungan antara tegangan tarik karena tekanan dalam dan tebal pipa untuk pipa yang ditempatkan di luar (exposed) adalah:e)
HD o:4=-j
: 11:
di mana o
2: ,: r:
(30)
tegangan (kg/cmr)
tekanan air maksimum di tempat yang mendapat tekanan (kg/cmr) garis tengah bagian cialam dari pipa (cm)
tebal pipa (cm) cadangan tebal untuk korosi dan pengikisan (cm)
Untuk pipa yang ditanam hubungan itu dinyatakan oleh
':#!d(r di mana l.
'
:
-
(31)
1)
konstanta yang ditentukan oleh modulus elastisitas, koefisien tegangan, dan lainJain dari pipa pesat beton, batu, serta tebal dan garis tengah bagian dalam dari pipa pesat.
Blok angker dipasang pada bagian yang melengkung (atau berselang 120-150 m bila tidak ada bagian yang melengkung). Pelana (dengan jarak 6-12 m) dipasang pada sela-sela blok angker. Jadi, keduanya menyangga berat pipa dan air. Akhir-akhir ini dipakai cincin pengaku (stiffener) yang dipasang di sekeliling pipa yang bergaris tengah besar; pipanya disangga oleh sendi dua-titik (two point hinge). Cara dengan penyangga cincin pengaman ini sekarang sangat banyak digunakan. ' Fasilitas pipa pesat lainnya adalah katup pintu masuk (inlet valve) dari turbin air yang dipasang pada ujung pipa pesat; katup udara dan pipa udara untuk menghindarkan keadaan hampa udara di dalam pipa atau untuk mengalirkan udara yang tinggal di bagian yang lengkung; lubang kerja (manhole) untuk melakukan pemeriksaan dan perbaikan pada pipa pesat; serta katup buangan uir (drain valve) atau pipa buangan air (drain pipe) untuk mengeringkan bocoran air, dan lain sebagainya.
4.!.6
Saluran Bawah
Saluran bawah (tail race) adalah sebuah saluran yang dilalui oleh air yang ke luar dari turbin air, terus ke sungai atau ke laut. Saluran ini biasanya terdiri dari waduk awal (forebay) yang dihubungkan dengan pipa lepas (draft tube), saluran bawah dan pintu keluar (outlet). Namun, bagi pusat listrik bawah-tanah dengan saluran bawah yang panjang, ruang pendatar (surge chamber) atau tangki pendatar (surge tank) dibuat di sekitar titik mula terowongan saluran bawah (lihat 4.5.2). Waduk awal hendaknya dibuat dengan lebar saluran yang cukup besar, sehingga tidak terjadi perubahan permukaan air yang menyolok bila ada perubahan debit yang mendadak. Waduk ini juga bertugas menyalurkan air ke saluran bawah, setelah aliran air diatur terlebih dahulu
sebelumdialirkankesaluranini'Pintu(gate)pipalera@mnat -:"*ii I l"'--ri-;-i; .
3g3
i |
46
Bab
4.
Fasilitas Teknik Sipil
pintu keluar pipa lepas atau di bagian pintu masuk (inlet) waduk awal, untuk pemeriksaan dan perbaikan turbin, pipa lepas dan sebagainya. Saluran bawah banyak jenisnya, misalnya saluran terbuka, saluran tertutup, terowongan, dan sebagainya. Saluran ini sama dengan atau sedikit lebih besar daripada saluran atas (headrace), mengingat adanya kemungkinan perubahan mendadak dari debit turbin air. Dalam hal terowongan tanpa-tekan, digunakan penampang bentuk tapal kuda yang datar. Pada terowongan bertekan dipakai bentuk yang tidak begitu datar, tetapi yang bentuknya standar atau yang sejenis. Bila batuannya baik, terowongannya dapat diberi Iapisan pada lantai dasarnya (invert) atau sama sekali tanpa lapisan. Pemilihan tempat untuk pintu keluar penting sekali, Bila tempat pintu keluar dibuat di sungai maka pintu ini harus aman terhadap banjir. Di samping itu harus dipilih tempat yang tidak akan merubah dasar sungai tersebut dan tidak akan menyebabkan bertimbunnya pasir terlalu banyak. Letak pintu keluar harus dipilih baik-baik karena walaupun pintu keluar tidak pernah tertimbun pasir seluruhnya, muka air bawah sering menjadi tinggi dan kehilangan tinggi terjun (loss of head) menjadi besar karena timbunan pasir tersebut.
4.5
Bangunan Sentral Bangunan sentral (power house) adalah nama umum bagi fasilitas yang berisikan turbin air, generator dan mesin-mesin pembantu lainnya. Ada berbagai macam bangunan sentral menurut bagiannya yang terletak di atas tanah dan menurut bentuk pondasi turbin air dan generator. Pada umumnya apabila bangunan sentral direncanakan pemilihan lokasi dan bentuk bangunan atas-tanahnya (superstructure) penting sekali. Ini ditentukan setelah dipertimbangkan segala kemungkinannya, seperti, Ietak geografi, keadaan geologi, kedudukan timbal-balik antara bendungan dan terusannya, sulit atau mudahnya pembangunannya, pemeliharaannya, dan lain sebagainya.
4.5.1 Macam Bangunan Sentral Menurut bagiannya di atas tanah PLTA dapat dibagi dalam tiga macam, yaitu jenis pasangan-dalam bangunan (indoor), jenis pasangan-luar (outdoor), jenis pasangansetengah-luar, jenis bawah-tanah (underground) dan jenis setengah bawah-tanah (lihat
Bab 7).
Menurut jenis penyangga generatornya dikenal jenis dua-lantai (two floor type), jenis satu-lantai dan jenis banyakJantai. Pada jenis duaJantai generatbr disangga oleh balok-balok. Bangunan dibagi menjadi ruangan turbin air dan ruangan generator. Ruangan bangunan harus cukup luas. Namun, jenis ini tidak tepat untuk generator berkapasitas besar, karena jenis ini menggunakan balok-balok sebagai penyangga. Pada jenis tong (barrel type), yang disebut pula jenis satu-lantai, generator disangga oleh konstruksi berbentuk tong yang penampangnya berbentuk bulat atau poligon teratur. Walaupun konstruksi ini memiliki stabilitas yang lebih baik, namun ruangan bangunan tidak cukup luas, karena tidak ada lantai khusus bagi generator. Akhir-akhir ini untuk pusat-pusat listrik berkapasitas besar banyak dipakai jenis tong yang berlantai dua, dengan memanfaatkan keuntungan-keuntungan jenis tong maupun jenis dua-lantai. Umumnya bila dipakai turbin dan generator jenis poros-tegak (vertical shaft), permukaan lantai generator harus lebih tinggi daripada muka air banjir. Karena itu jenis banyaklantai dipakai bila muka air banjir sangat tinggi. Namun karena jenis ini konstruksinya tidak ekonomis, maka dipakai jenis-jenis terdahulu dengan konstruksi
4.5 Bangunan Sentral
47
khusus, seperti dinding halang rembasan (cut-off wall), dan lain sebagainya; akhir-akhir
ini jenis lantai-ganda jarang dipakai.
4.5.2
Pusat Listrik Bawah-Tanah
Pada pusat listrik bawah-tanah lokasi PLTA dapat dipilih tanpa ada hubungan dengan keadaan geografinya. Maka dari itu saluran tekan relatip pendek, tinggi terjun dapat diambil secara bebas. Jenis ini tidak terpengaruh oleh longsoran salju, longsoran tanah dan bencana alam lainnya, atau oleh cuaca. Yang penting adalah bahwa lokasinya
harus mempunyai kondisi tanah yang baik. Bila kondisi tanah tidak baik, maka biaya konstruksi menjadi sangat tinggi, antara lain karena perlu dibuat jalan masuk (miring atau tegak) ke dalam sentral, perlu ada perhatian khusus pada persoalan pengeringan air (drainage), perlu ada pencegahan kelembaban, serta perlu ada aliran udara, penerangan, dan lain sebagainya. Pusat-pusat listrik Mihoro, Okutadami, Kurobegawa No. 4 dan Ikehara di Jepang adalah contoh PLTA-PLTA bawah-tanah (Gbr. 20). PLTA bawah-tanah secara kasar dapat dibagi dalam jenis pembangunan bagian hulu (head type) dan jenis pembangunan bagiail hilir (tail type). Di samping itu ada dua macam PLTA, yaitu yang memakai dan yang tanpa ruang pendatar (qt4u tangki pendatar), bila dilihat dari segi saluran bawahnya. Pada PLTA bawah-tanah darijenis hulu (Gbr.2l) bangunan sentralnya dibangun dekat bendungan atau dekat pintu ambilan air. Jenis ini mempunyai saluran bawah yang panjang. Waduknya sendiri berperanan sebagai tangki pendatar. Ini adalah sifat bangunan PLTA tanpa tangki pendatar pada umumnya. Bila saluran bawah panjang, terowongan tekan dan ruangan pendatar (atau tangki pendatar) harus dibuat di saluran bawah. Untuk jenis ini, saluran bawah memegang peranan yang khusus dan penting. Jumlah seluruh biaya konstruksi sangat dipengaruhi oleh biaya konstruksi saluran bawah ini. Bangunan PLTA bawah-tanah jenis hilir umumnya dipakai untuk pusat-pusat listrik dengan tinggi terjun yang tinggi. Kebalikan dari jenis hulu, saluran atas di sini cukup panjang dan saluran bawahnya pendek. Tangki pendatar dibuat di ujung saluran atas. Bila saluran bawah merupakan terowongan tekan, ruangan pendatar (atau tangki pendatar) perlu dibuat di saluran bawah. Hal yang terpenting dalam perencanaan PLTA adalah pemilihan lokasi dengan sifat tanah yang baik, kemungkinan penataan yang efisien dari letak mesin dan sedikit mungkin jumlah penggalian untuk bangunan utama. Penampang konstruksi bangunan sentral bawah-tanah biasanya berbentuk persegl empat dengan langit-langit berbentuk busur. Beberapa PLTA berbentuk bundar untuk memperkecil jumlah galian. Bila kondisi tanah baik, banyak diterapkan galian tanpa lapis (lining) beton. Di samping itu di Jepang banyak terdapat contoh-contoh lapis untuk langit-langit berbentuk busur, dinding samping tanpa lapis, dinding samping dengan beton atau dengan semprotan adukan (mortar) semen. Bila batuan di sekeliling bangunan sentral tidak begitu baik dan banyak air yang bocor dari batuan ini, maka dengan sendirinya dinding sampingnya harus diberi lapisan beton dan, kalau perlu, dinding hias. Hal lain yang penting dalam perencanaan bangunan sentral bawah-tanah adalah bahwa lintasan-lintasan dan lubang-lubang darurat yang dibuat pada waktu pekerjaan pembangunan sedang berjalan harus dipakai sebagai bagian dari konstruksi yang permanen, seperti untuk lubang kabel, lorong lalu lintas dan lain sebagainya. Pada PLTA bawah-tanah berkapasitas besar terowongan datar (adit) yang dibuat untuk pekerjaan konstruksi menjadi besar, sehingga mungkin akan mempengaruhi biaya konstruksi. Maka dari itu, perlu ada perhatian khusus terhadap hal-hal tersebut di
Bab
48
4.
Fasilitas Teknik Sipil
€(E A
i(U Fr
2 (l 6,
Fr
t6l
C!
I
tr tr
J 6
() E
6 !
E
! l-N
c
E
a
Fr
(
6
(J
E c E
U
c
tr d
A c
u
6 Er d
o
F{
{
:l!
4.5 Bangunan (i)
Sentral
49
Jair Hulu
: P:
B
SA SB
Bangunan Sentral
Pipa Paat
: :
Saluan Ates Saluan Bewah
T : Tangki Peodatar Jenis
Gbr.
21
Hilir
W
:
Waduk
Beberapa Macam PLTA Bawah Tanah.
atas.
Untuk penataan (arrangement) mesin-mesin utama, hal-hal yang harus dipikirkan yaitu cara pemasangan semua peralatan di bawah tanah terutama turbin air, generator, panel hubung, transformator, gardu hubung, dan lain sebagainya. Jadi, beberapa rencana harus dibuat sesuai dengan bangunan sentral yang akan dibangun. Kemudian, rencana yang paling baik dilihat dari segi perawatan dan yang paling ekonomis dipilih.
4.5.3
Pusat-Pusat
Lishik Lainnya
Pusat listrik deqgan tinggi terjun rendah umumnya dibuat di bagian hilir sungai. Dalam banyak hal, PLTA semacam ini mengeluarkan air dalam jumlah yang besar dan dengan tinggi terjun yang rendah. Akhir-akhir ini karena ada kemajuan dalam teknologi pembuatan turbin tabung (tubular turbine) untuk tinggi terjun rendah dengan debit air yang besar, maka pengembangannya secara ekonomis mulai menjadi kenyataan. Namun penggunaannya sangat sulit bagi sungai-sungai yang sering mengalami banjir besar dan bagi sungai-sungai yang membawa banyak lumpur, kayu terapung, dan lain sebagainya.
Muka Aii Baniir yang DirencaDakan ,
I
r
leq
l*"1
-
!47
6s
toi
'uf pr{
l1o
n
u i'- -nmE
+ rL--
M.A.T-
s
s6o.oo
.Pintu Ambil Air
IE {-,oL
o,
d
5a6
f. t, A)
25o_
.1O
2@
\ s'":
\\ IP
I R
\\\ \\/
'r
r'
Ruang Peogangkat Pintu
rl
Tangki Pendatar Bawah
L--+-- - ----
l_-'__E
15.09 \
TL 6.99 cl- 13.09
"\
Gbt.22 PLTA
p)
Dipompa Bawah Tanah (Nagano).
o ,f
,r u (a
4.6
Referensi
5l
Pusat listrik yang air waduknya dipompa (pumped storage) menjadi penting karena sekarang pusat listrik tenaga termis memegang peranan yang utama, sedangkan PLTA berkurang peranannya terutama di negara-negara industri. Dengan adanya peralihan peranan tersebut di atas, pusat listrik tenaga termis sekarang dibuat dengan ukuran
besar. Karena itu timbul gejala untuk membuat PLTA dengan kolam yang airnya dipompa yang berkapasitas besar dan bertugas untuk memenuhi beban puncak, karena PLTA bertugas melayani beban dasar. Perbedaan antata fas; ,tas pembangunan PLTA dipompa dengan PLTA biasa tidak besar. Bila dipakai turbin pompa, rotornya (runner) perlu diturunkan lebih rendah daripada muka air bawah untuk menghindarkan kavitasi. Akibatnya, timbullah persoalan-persoalan khusus, karena tekanan air di sebelah bawah menjadi besar. Karena itu, maka akhir-akhir ini banyak PLTA dipompa yang merupakan jenis bawah tanah. Contoh PLTA dipompa bawah-tanah dapat dilihat pada
Gbr.22. Pusat listrik tenaga pasang-surut (tidal power) membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan beda tinggi akibat pasang-surut, yaitu beda tinggi antara pasang naik dan pasang turun. Bila ada perbedaan yang besar antara pasang naik dan pasang turun, maka kemungkinan untuk membangun sentral secara ekonomis ada. Dalam tahun 1967
telah dibangun Pusat Listrik Tenaga Pasang-Surut Rance berkapasitas 240 MW di Perancis.ro) Pembangkit tenaga ini menggunakan beda tinggi pasang-surut 13,5 m, dengan aliran 18000 m3/s. Meskipun di pantai Barat Kyushu di Jepang terdapat beda tinggi pasang-surut yang relatip besar, tetapi masih diragukan apakah hal ini ekonomis atau tidak, karena beda tingginya hanya 4 m. Maka dari itu, sampai sekarang tidak ada sentral listrik tenaga pasang-surut di Jepang. Ada dua cara untuk membangun pusat listrik tenaga pasang-surut. Cara pertama adalah dengan menutup teluk atau tempat air masuk (inlet) dengan sebuah bendungan sehingga terdapat beda tinggi muka air di lautan. Cara yang lain adalah dengan mem-
buat dua buah waduk seperti pada PLTA dipompa, guna mendapatkan beda tinggi antara kedua waduk tersebut. Nampaknya akan menguntungkan bila dipakai cara kolam dipompa yang disesuaikan dengan kebutuhan dan penyediaan beban. Karena turbin air untuk pusat listrik tenaga pasang-surut harus merupakan jenis tinggi terjun rendah, maka turbin tabung (tubular turbine) atau turbin pompa tabung (tubular pump turbine) tepat untuk maksud tersebut di atas.
4.6
Referensi
l) 2) 3) 4)
Dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya tulis berikut ini: The River Law of Japan, Law No. 167,1964, Ministry of International Trade and Industry, Tokyo, Japan. The Electric Utilily Industry Law of Japan, Law No. 170 (July ll,1964), as amended by Laws No. 36 (1967) and No. 134 (1970), Ministry of International Trade and Industry, Tokyo, Japan. Design Criteria of Dams, Japanese National Committee on Large Dams, Tokyo, July 1971. W. P. Creager, J. D. Justin, Hydroelectric Handbook,2nd edition, John Wiley and Sons, New York, 1955, hal. 108.
5) Ibid,hal.747-748. 6) F. B. Hildebrand, Introduction 7)
to Numerical Analysis, McGraw-Hill Book Company, New York, 1956, hal. 233-238.
Joukovsky, "Water Hammer", Proceedings, American Water ltrorks Association, 1904. hal. 341.
Bab
4.
Fasilitas Teknik Sipil
8) W. P. Creager, J. D. Justin, op. cit, hal. 713-719' 9) Ibid.,hal.640. l0) "World's First Tidal Power Project in France", IEEE Spectrzrz, 1966, hal. 144-7.
New York, April
BAB 5.1
Jenis Turbin
5.1.1
5.
TURBIN AIR
Air dan Penggunaannya
Jenis Turbin
Macam-macam turbin air yang dikenal adalah sebagai berikut: Turbin impuls: Turbin ini dibuat sedemikian sehingga rotor (runner) bekerja karena aliran air; di sini beda tinggi diubah menjadi kecepatan karena perbedaan tinggi. Yang khas dari jenis ini adalah turbin Pelton, dengan pasangan ember-ember (buckets) pada keliling luar rotor yang bekerja karena pancaran air (jet discharge) dari mulutnya (nozzle). (2) Turbin reaksi: Turbin jenis ini dibuat sedemikian sehingga rotor bekerja karena aliran air dengan tinggi terjun karena tekanan. Yang termasuk jenis ini adalah turbin Francis, turbin aliran diogonal (diagonal flow), dan turbin baling-baling (propeller turbine). Turbin Francis adalah turbin di mana air mengalir ke rotor dengan arah radial dan keluar dengan arah aksial; perubahan arah terjadi sambil melewati
(l)
rotor. Turbin aliran diagonal adalah turbin di mana air melewati rotor dengan arah diagonal menuju ke poros.
Turbin baling-baling adalah turbin di
?
mana air melewati rotor dengan arah aksial. Turbin reaksi yang dapat dipakai sebagai pompa dengan membalik arah
l', IAliren ..' Turbio
E
I
!q
putaran rotor dinamakan turbin pompa balik (reversible pump turbine). Turbin jenis ini terbagi lagi atas jenis Francis, jenis aliran diagonal dan jenis balingbaling, sesuai dengan konstruksi rotornya.
t @ u F
5.1.2 56 810
2
3 4 56
8102
Dgya Keluar (MW)
Gbr.
5.2
23
Pemilihan Jenis Turbin Air.
2
Penggunaan Turbin
Jenis-jenis turbin air seperti diurai-
kan di atas secara kasar ada dalam batas-batas yang tertera pada Gbr. 23.
Konstruksi Turbin Air 5.2.1 Konstruksi Turbin
Pelton
Turbin Pelton (periksa Gbr. 24) dipakai untuk tinggi terjun (head) yahg tinggi. Sekarang jenis poros mendatar (horizontal) adalah yang paling banyak dipakai. Dahulu,
Bab
54
(e)
5.
Turbin Air
(b)
Jenis Poros Mendatar
I :Ember 2:Rumh
3:MulutPencaran
Gbr.
A
4
: Jarum
5
:DeIlektor
Jenis Poros Tegak
6 :MulutPengeremPancarau
Konstruksi Turbin Pelton.
jenis poros tegaklah (vertical) yang banyak dipakai. Rotornya dilengkapi dengan ember (buckets) yang dipasang di sekeliling piringannya (disc). Ember-ember tersebut menerima semprotan air dari mulut-mulut pancaran (nozzles), yang kemudian mengembalikan pancaran air ini setelah membaginya ke arah kiri dan kanan dengan bantuan sebuah punggung (ridge) yang terdapat di tengah ember; ember ini mengalihkan tenaga impuls yang didapatnya pada piringan. Ada dua macam ember, yaitu yang terpasang pada piringan dengan baut, dan yang dicor menjadi satu dengan piringnya. Sebuah jarum dipasang di pusat mulut pancaran untuk mengatur jumlah aliran air, yaitu dengan menggerakkannya maju dan mundur, dan untuk mengisi lubang ke luar dari mulut pancaran; ini digerakkan oleh pengatur kecepatan (speed goYernor) sesuai dengan perubahan beban.
Deflektor (deflector) adalah alat untuk membelokkan pancaran air dan dipasang antara mulut pancaran dan rotor. Bila beban tiba-tiba dibuang (rejected), deflektor secara darurat menghalang-halangi pancaran air. Kemudian, tempat ke luar mulut pancaran dengan perlahanJahan disumbat oleh jarumnya. Kenaikan kecepatan turbin air dan kenaikan tekanan pada pipa pesat dikendalikan oleh sebuah katup kecil.
5.2.2 Konstruksi Turbin
Francis
Turbin Francis (periksa Gbr. 25) dipakai untuk berbagai keperluan (wide range) deng,an tinggi terjun menengah (medium head). Rumah siput (scroll case) dibuat dari
plat baja, baja cor atau besi cor, sesuai dengan tinggi terjun dan kapasitasnya dan bertugas menahan bagian terbesar dari beban tekanan hidrolik yang diterima oleh turbin. Tekanan selebihnya ditahan oleh sudu kukuh (stay vane) atau cincin kukuh (stay ring). Sudu-sudu antar (guide vane) diatur di sekeliling luar rotor (runner) dan mengatur daya-keluar (output) turbin dengan mengubah-ubah bukaannya sesuai dengan perubahan beban, melalui suatu mekanisme pengatur. Bentuk rotor berbeda-beda, disesuaikan dengan cepat jenis seperti terlihat pada Gbr. 26.
5.2.3. Konstruksi Turbin Aliran Diagonal
Turbin ini (periksa Gbr. 27) dipakai untuk tinggi terjun yang tinggi dari turbin baling-baling sampai batas tinggi terjun menengah dari turbin Francis. Biasanya jenis ini mempunyai sudu rotor yang dapat digerakkan (diputar menurut sumbu masing-
5.2
Konstruksi Turbin Air
zs
:50
:Rotor 2 :PorosUtama 3 :SuduAntar : Tutup 5 : Bantalan 6 : Cincin Kukuh 7 : Rumah Siput E : Pipa Lepas 1 4
Gbr.
25
55
2s=100
Gbr.26
zs:150
Bentuk Sudu-Antar Turbin Francis.
Konstruksi Turbin Francis.
masing) seperti turbin baling-baling. Turbin aliran diagonal yang dilengkapi dengan pengatur bilah (blade) sudu secara otomatis dan hidrolik disebut juga turbin Deriaz. Konstruksinya sangat mirip dengan turbin baling-baling.
5.2.4 Konstruksi Turbin
Baling-Baling
Turbin ini (periksa Gbr. 28) dipakai untuk tinggi terjun yang rendah. Turbin baling-baling digolongkan menjadi dua menurut konstruksi bilah rotornya, yaitu turbin baling-baling dengan bilah rotor tetap dan turbin Kaplan dengan bilah sudu yang dapat digerakkan secara otomatis dan hidrolik. Sudu rotor pada turbin Kaplan mempunyai konstruksi yang dapat digerakkan (menurut sumbunya) dan dapat merubah arah sudut bilahnya dengan tangan (manual) atau otomatis sesuai dengan pembukaan sudu antarnya. Bilah rotor dibuka dan ditutup oleh tekanan minyak melalui katup pengontrol rotor dari alat pengatur kecepatan. Hubungan antara pembukaan sudu
I :RumahSiput 2:SuduAntar 3:Rotor 4:PipaLeprs 5 :PorosUtsma 6:Bantelen 7 : Servomotor Sudu 8 : Tutup Atas 9 : Ciucin Pelepes Air
Gbr.27
Konstruksi Turbin Aliran Diagonal.
:RumehSiput 2:SuduAntr 3:Rotor : Poros Rotor 5 : Pipe Lepes 6 : Poros Utema E : Tutup Ates 9 : Circir Pelepes Air 7 : Butelu
1
4
Gbr.
28
Konstruksi Turbin Kaplan.
56
Bab
5.
Turbin Air
antar dan sudut bilah rotor biasanya dipertahankan oleh alat penghubung (cam) dari pengatur kecepatan, agar turbin dapat bekerja dengan daya-guna (efficiency) yang tinggi.
Ada lagi turbin baling-baling macam lain yang disebut turbin tabung (tubular), yang dipakai untuk terjun yang rendah sekali. Turbin ini mempunyai rumah (case) berupa silinder, sehingga aliran air mengalir melalui arah aksial pada selubung silinder. Turbin jenis ini kebanyakan berjenis poros mendatar dan bagian peralatannya dipasang pada satu garis mulai dari tempat masuk turbin sampai tempat ke luarnya pada pipa lepas (draft tube). Katup tempat masuk, rotor dan generatornya dirangkaikan langsung dengan turbin, pipa lepas dan lain sebagainya. Beberapa dari turbinjenis ini diperlengkapi dengan roda gigi percepatan (speed increasing gear) yang terpasang antara kopling (coupling) turbin air dan generator, untuk memperbesar kecepatan putar generator, sehingga generator berwujud pampat (compact); periksa Gbr. 29.
a
\to Xzo C
e
3to
OJ
Gbr.
29 Turbin Tabung
(Turbin
Kaplan Jenis Poros Menda-
tar).
5
t0
20
30 50 100 200
1000
Tingei Jrtuh Bersih (m)
Gbr.
30
Pemilihan Jenis Katup
(Pintu) Masuk.
5.2.5 Pipa Lepas Pipa lepas (draft tube) turbin reaksi dipakai untuk: (a) memanfaatkan tinggi terjun antara rotor dan muka air bawah (tailwater) secara efisien; dan
(b) mendapatkan kembali (recover) dan memanfaatkan enersi kinetik air yang keluar. Secara umum, dilihat dari penggunaannya pipa lepas dapat dibagi dalam dua golongan, yaitujenis kerucut (conical type) danjenis siku (elbow type). Pipa lepasjenis kerucut terbuat dari baja dan kebanyakan dipakai untuk turbin jenis poros mendatar dengan kapasitas kecil. Pada pipa lepas jenis siku, lapisan plat baja dipasang hingga ujung bagian yang bengkok dan terbenam dalam beton, dan bagian sisanya yaitu dari bagian yang bengkok hingga tempat keluar (outlet) biasanya dibuat dari beton tanpa lapisan baja.
5.4 5.3
Pengatur Kecepatan
Katup Pintu Masuk Katup tahan (stop valve) yang dipasang di bangunan masuk (inlet) turbin air dinamai katup pintu masuk (inlet valve). Yang dipakai sebagai katup (pintu) masuk adalah katup kupu (butterfly valve), katup putar (rgtary valve), katup pintu air (sluice valve), katup jarum (needle valve) dan katup roto (roto valve). Pemilihan jenis katup dilakukan dengan bantuan Gbr. 30, dan dengan memperhatikan hal-hal berikut ini; (l) Pada waktu diadakan pemeriksaan (inspection) dan pembongkaran (disassemble) turbin air, katup pintu masuk memperpendek waktu berhentinya (interrupting time) pengaliran air dan tak mengganggu kerjanya turbin-turbin air lainnya, bila dipakai pipa pesat tunggal.
(2) Bila turbin air berhenti, katup masuk mengurangi bocoran air dari turbin air. (3) Di dalam hal tekanan minyak hilang dan kesulitan lainnya, katup pintu masuk dipasang dengan tujuan sebagai pengaman dalam menghentikan turbin air. Maka dari itu, kebanyakan katup pintu masuk mempunyai kapasitas cukup untuk menyumbat debit turbin air yang terbesar. Karena katup masuk itu mahal dan untuk beberapa jenis menyebabkan kerugian daya (power loss) karena hilangnya tinggi terjun waktu operasi, maka dilihat secara ekonomis dan teknis sebaiknya katup masuk ini sedapat mungkin ditiadakan. Bila tekanan minyak hilang dan katup pintu masuk tidak dipakai, sebaiknya digunakan sudu antar jenis menutup sendiri secara hidrolik, untuk memungkinkan penutupan sudu antar secepatnya. Katup kupu (periksa Gbr. 3l) banyak dipakai, karena katup ini cukup murah harganya dan tidak memakan banyak tempat. Piring katup (valve disc) dan katupnya sendiri keduanya dibuat dari baja cor atau plat baja yang dibuat di pabrik (fabricated steel plate).
Katup putar (periksa Gbr. 32) dibuat sehingga dapat memutar sumbat katup (valve plug), yang merupakan sebuah silinder kosong dalam badan katup. Bila katup membuka, arah aksial dari silinder akan searah dan segaris dengan arah aliran air, dan air mengalir lewat sun.rbat silinder (cylinder plug). Bila katup tertutup, silinder tersebut tegak lurus terhadap arah aliran air dan air akan tersumbat oleh bagian luar silinder. Bocoran air dan kehilangan tinggi terjun sangat kecil bila dipakai katup putar dan katup pintu air. Katup pintu arr (periksa Gbr. 33) dipakai untuk aliran air yang kecii dengan tinggi terjun yang tinggi. Karena katup ini berukuran besar, berat, mahal dan membutuhkan tempat untuk memasang yang luas, maka katup ini hanya dipakai untuk a.liran yang kecil.
5.4
Pengatur Kecepatan Tugas-tugas pokok pengatur kecepatan (speed governor) turbin air yang menjalankan generator paralel dengan sistim tenaga listrik adalah sebagai berikut: (a) Pengaturan kecepatan sebelum kerja paralel. (b) Pengaturan kecepatan untuk merubah frekwensi dalam keadaan kerja paralel. (c) Penghentian operasi pada waktu ada gangguan, dan lain sebagainya. Untuk PLTA jenis aliran sungai langsung (run-of-river) atau untuk PLTA berkapasitas kecil, hanya pengatur kecepatan yang dapat melakukan gerakan berhenti inilah yang dipakai.
5.4.1
Pengatur Kecepatan yang Mekanis
Bab
58
5.
Turbin Air
Servomotor
Katup Kupu.
Air Tekan
Pengedap
Dudukan Katup
Piring Geser Badau Katup
'l
I
Gbr.
Badan Katup
33
Katup Pintu Air.
Sumbat Katup
Gbr.
32
Katup Putar.
Skema mengenai fungsi pengatur kecepatan mekanis dapat dilihat pada Gbr. 34. Bila frekwensi sistim turun, batang kecepatan (speed rod) akan naik dan katup pilotpun akan naik. Minyak di ruangan A menahan katup pilot distribusi sekunder melalui katup atur (control valve). Karenanya, minyak tekan masuk dalam servomotor sudu antar, dan sudu antar akan membuka. Pada saat yang sama, "bushing" katup pandu akan terangkat dan katup pandu akan kembali pada kedudukan netral. Kemudian,
minyak tekan akan berhenti mengalir. Karena torak atur (control piston) berhenti pada kedudukan yang sesuai dengan perubahan frekwensi, minyak tekan mengalir ke
servomotor dan motor ini terus membuka bagian bukaan. Agar supaya gerakan servomotor ini tetap stabil, maka dipakai kompensator primer untuk menggerakkan titik penunjang D dan mengembalikan katup pandu ke tempat kedudukan netral. Karena generator turbin air mempunyai efek roda gila (flywheel effect) yang besar dan membutuhkan beberapa detik untuk membuka dan menutup sudu antarnya, sistim kompensator ganda (double) dengan menggunakan kompensator elastik dipakai bersama.
5.4,2
Pengatur Kecepatan Elektro-Hidrolik
Ada bermacam-macam pengatur kecepatan elektro-hidrolik, yaitu jenis tabung elektronik, jenis penguat (amplifier) magnetik, dan lain sebagainya. Komposisi jenis
5.4
Pengatur Kecepatan
59
Batang Kecepatan Penuas Apung
Katup Pilot (Pandu)
Torak Atur
* s
ll ll
% ll ll
D Peneaturan Kecepatan
Minyak Tekan Katup Distribusi
Pembatas Bebari
Servomotor
Gbr.34 Ilustrasi Fungsi
Pengatur
Kecepatan Mekanis.
Untuk Peagaturan Frekwensi Peuyetel Penurunan Kecepatan Rangkaian Peredam CR
Peoguat Tabung Hampa
Detektor Frekwensi
EB,
Kumparan Kontrol
rfaenit
I EB,
Permanen
Uoit Kontrol
lf
-!mr|
_
l-i
Mioyak Tekao
Soleooid
T)4 frTf
Y
Motor untuk
I I
Pembatasan Beban
Katup Distr Stabilisstor Untuk Pembatasatr
Pardu
Katup Darurat
Beban Generator Pembantu
Untuk Pengaturan Kecepatan Generator
Miuyak Tekan
h
Gbr.
35
;-, Katup Pemadam Sisi Terbuka
Servomotor
/ untuk
Minyak T
Pengurasan
Servomotor Pembautu Katup Pemadam mtuk Sisi Tertutup
Susunan Pengatur Kecepatan Elektro-Hidrolik Jenis Tabung Elekhonik.
Alat Penguncl
Bab
5.
Turbin Air
tabung elektronik dapat dilihat pada Gbr. 35. Pengatur kecepatan elektro-hidrolik terdiri dari pengatur (regulator), penjalan (actuator) dan katup distribusi (distribution valve).
Pengatur mendeteksi frekwensi governor yang langsung dirangkaikan dengan generator turbin air, dan meneruskannya ke servomotor. Pada saat yang sama, berbagai
macam pengontrolan dilakukan pula oleh alat pengatur (regulator). Detektor frekwensi adalah pendeteksi frekwensi dengan rangkaian (circuit) yang
mengubah frekwensi pengatur generator menjadi tegangan. Rangkaian resonansi dipasang agar berresonansi pada frekwensi dasarnya. Maka dari itu, arus listrik tidak mengalir dalam rangkaian primer transformator Tr, dan tegangan terminal pada kondensor C, dalam rangkaian sekunder adalah nol pada frekwensi dasar. Besarnya tegangan terminal adalah sebanding dengan dan mengikuti deviasi frekwensi sistim. Pacia rangkaian pendeteksi fasa (phase detection circuit), tegangan bolak-balik pada generator pengatur diberikan pada anoda tabung hampa Vt dan V, dengan perbedaan fasa satu dengan yang lain sebesar 180'. Arus anoda 1' dan.I, tergantung pada sudut fasa dan besarnya tegangan masuk (input), yaitu tegangan terminal pada Cr. Bila tegangan masuk adalah sefasa dengan tegangan anoda, maka arus anoda (output) besar. Bila ada perbedaan fasa 180" antara tegangan masuk (input) dan tegangan anoda, maka arus keluar (output) menjadi kecil. Arus 1, dan 1, bekerja secara diferensial pada kumparan kontrol (control coil). Jadi, bila tegangan terminal padaC2 adalah nol, maka .I, dan 1, menjadi sama dan kumparan tetap pada kedudukan netral. Bila tegangan terminal timbul, kumparan kontrol beralih kedudukannya sesuai dengan besarnya tegangan; arah perpindahannya ditentukan oleh sudut fasa tegangan. Bila frekwensi turun, sudut fasa tegangan terminal berbeda 180" dari sudut fasa tegangan anoda Vt, danmenjadi sefasadenganVr.Makadariitu, 1, menjadi lebihkecildarilrdan kumparan kontrol diturunkan. Bila frekwensi naik, 1, menjadi lebih besar dari I, dan kumpaian kontrol dinaikkan.
Bila tegangan diterapkan pada rangkaian masuk penguat (amplifier),
maka
kumparan kontrol bekerja, Transformator T, dipakai untuk rangkaian pendeteksi fasa, 'I, dipakai untuk rangkaian distribusi beban, dan To dipakai untuk rangkaian pengatur kecepatan. Kontak geser (sliding contact) dari R, dihubungkan dengan gerakan servomotor pembantu; servomotor ini berhenti pada kedudukan di mana tegangan sekunder To menjadi isometris dan terbalik arahnya terhadap tegangan terminal pada Cr. Bila kontak geser dari tahanan R, digerakkan untuk merubah daya keluar turbin dalam rangka mengatur beban, maka servomotor berhenti pada kedudukan di mana tegangan sekunder Tn kembali pada tegangan semula karena kontak geser tahanan R, dihubungkan dengan servomotor pembantu. T, dipakai untuk mengatur frekwensi. Mengubah frekwensi tertentu pada alat pengatur frekwensi dilaksanakan dengan menggerakkan kontak geser tahanan Rr. Pada saat itu, servomotor bergerak sedemikian sehingga jumlah tegangan sekunder T, dan tegangan sekunder To ada dalam keadaan isometris serta terbalik arah dari tegangan sekunder Tr. Bila perubahan tegangan terjadi dalam rangkaian kisi (grid circuit) karena perubahan frekwensi, maka rangkaian ini mengambil perubahan tegangan irti dengan bantuan tahanan R, yang disambungkan dengan servomotor pembantu dan memasukkan isyarat katup yang telah diubah ke rangkaian kisi Iz, dan V, melalui rangkaian CR. Gerakan R, mencegah larinya (hunting) mesin dengan cara menambah tegangan pada rangkaian kisi tabung hampa dengan arah yang menahan gerakan servomotor. Rangkaian peredam (damping circuit) CR diperlengkapi dengan dua macam rangkaian, yaitu satu untuk peredaman tanpa beban dan satu lagi untuk peredaman selama layanan (service damping). Untuk menampung keadaan yang berubah. diadakan rangkaian yang
5.4
Pengatur
Kecepatan
6l
mengatur agar katup terpasang pada kedudukan terbaik sebelum dan sesudah kerja paralel.
Penjaian adalah bagian mekanis yang bertugas mengubah isyarat listrik dari pengatur ke dalam besaran mekanis, dan dari sini mengirimnya ke servomotor yang menggerakkan sudu-sudu antar. Unit kontrol adalah bagian yang merubah isyarat-isyarat listrik ke dalam besaranbesaran mekanis yang sesuai. Kumparan kontrol ini ditunjang oleh pegas datar dalam medan magnet permanen. Kumparan dibuat agar dapat dijalankan (actuated) oleh arus anoda dari penguat (amplifier) tabung hampa dan dapat bergerak ke atas atau ke bawah dari kedudukan netralnya sesuai dengan intensitas arus. Ujung bawah dari kumparan kontrol adalah katup pandu. Keseimbangan kemudian dipertahankan antara minyak tekan di bagian bawah torak (piston) diferensial dan minyak tekan di bagian
atas torak melalui lubang kecil pada torak. Kumparan dan torak diferensial selalu bekerja sebanding dan dengan hubungan tertentu. Kecuali kumparan kontrol, penjalan dibantu oleh servomotor pembantu, yakni suatu alat penguat besaran mekanis yang didapat dari unit kontrol, dan kompensator, yaitu alat untuk membuat agar sistim pengaturan tetap stabil. Katup distribasi adalah alat untuk menjalankan servomotor turbin air pada kedudukan tertentu, yang ditetapkan oleh servomotor pembantu.
5.4.3
Pengatur Muka Air
Alat ini dipakai untuk nrengatur debit turbin air sesuai dengan pemasukan air (inflow) dari salura;r agar tinggi muka air tangki atas (head tank) tetap pada kedudukan tertentu. Ada dua jenis alat ini, yaitu jenis mekanis dan listrik. Jenis mekanis menggunakan udara tekan, sedang jenis listrik merubah gerakan naik dan turun dari pelampung yang terdapat dalam tangki atas menjadi tegangan atau arus listrik. Besaran listrik ini kemudian memberikan isyarat listrik pada alat pembatas beban dan mengatur bukaan sudu antar dengan bantuan alat pembatas beban tadi.
5.4.4 Peristilahan Hasil Kerja
Pengatur Kecepatan
Beberapa istilah di bawah ini digunakan dalam menilai hasil kerja (performance) pengatur kecepatan: (l) Pengaturan kecepatan keadaan tetap (steady-state) dan penurunan kecepatan (speed droop); Bila beban seimbang dengan daya keluar generator, kecepatan putar turbin air pun akan stabil. Bila beban bertambah sistim pengatur akan bekerja menaikkan daya keluar turbin karena frekwensi turun. Sudu antar turbin air direncanakan agar dapat berubah dari pembukaan penuh hingga penutupan sempurna dengan mengubah kecepatan putar beberapa persen. Misalkan, kecepatan putar berubah dari n, ke n, bila beban berubah dari P, ke Pr, dengan kecepatan putar dasar n, dan daya keluar generator sama dengan daya keluar normal turbin air yaitu P,, maka pengaturan kecepatan dapat dinyatakan dengan rumus (periksa Gbr. 36):1)
o
-
(nz
(Pt
-
nrll n,
P)lP^
(32)
Misalkan kecepatan putar berubah dari n, ke n2 bila langkah servomotor berubah dari S, ke Sr, dengan langkah servomotor S, ekivalen dengan kecepatan putar dasar n,,
Bab
62
5. Turbin Air
maka penurunan kecepatan D dapat dinyatakan dengan rumus (periksa Gbr. 36):2)
z'^-(nr-nr)ln, - (s[ -3D78
(33)
(2) Waktu mati (dead time) adalah waktu yang telah berjalan mulai dari saat perubahan kecepatan hingga gerak permulaan pintu turbin air. Waktu sampai permulaan gerak servomotor pembantu dinamai waktu mati untuk pengatur
Tertutup
RrDat
Terbuka penuh
Gbr.36 Hubungan antara Pengaturau kecepatan. (3) Perbandingan mati (dead band) adalah Kecepatan dan Penurunan perbandingan antara perubahan maksimum dari KecePatan. kecepatan dan kecepatan putar dasar; di antaranya tak ada gerakan yang dapat diukur pada kedudukan pintu turbin dalam kondisi normal. Perbandingan antara variasi kecepatan dan gerakan servomotor pembantu disebut perbandingan mati pengatur kecepatan. (4) Waktu membuka (opening time) adalah waktu minimum untuk membuka pintu turbin dari pembukaan tanpa-beban sampai ke pembukaan sesuai dengan daya keluar turbin. Waktu menutup (closing time) adalah waktu minimum untuk menutup pintu turbin dari kedudukan sesuai dengan daya keluar turbin pada saat itu sampai ke kedudukan menutup dengan sempurna.
5.5
PerlengkapanLainnya 5.5.1 Pengatur Tekanan Pengatur tekanan (pressure regulator) adalah alat untuk menurunkan tekanan yang naik karena pukulan air (water hammer); caranya adalah dengan mengeluarkan air yang berhubungan dengan sudu antar bila sudu antar menutup dengan mendadak karena pembuangan beban mendadak oleh generator. Dalam hal ini harus diperhatikan kekuatan pipa pesat, rumah (case), dan lain sebagainya, yang harus tahan terhadap tekanan yang begitu tinggi, karena gerakan yang tak terkendalikan akibat gangguan dalam mekanismenya. Namun, faktor keamanan bagi pipa pesat dapat diturunkan untuk tekanan yang begitu tinggi, bila pengatur tekanan tak dapat dipercaya. Dalam hubungan ini, maka akhir-akhir ini untuk turbin air yang berkapasitas besar pengatur tekanan tidak dipakai lagi karena perbaikan kemampuan pengatur tegangan otomatis, rencana (design) generator, dan lain sebagainya. Juga, karena lubang celah untuk pengeluaran air yang sekarang direncanakan lebih besar, tempat pemasangan yang lebih luas dan harganya yang lebih mahal.
5.5.2 Sistim
Penyediaan Minyak Tekan
Sistim ini menyediakan minyak tekan yang dibutuhkan untuk menjalankan pengatur kecepatan, katup pintu masuk, pengatur tekanan, alat kontrol operasi, dan lainJain. Ada dua macam yang dikenal: sistim unit dan sistim bersama (common). Sistim unit mempunyai seperangkat alat minyak tekan untuk satu turbin air, sedangkan sistim bersama mempunyai satu atau dua perangkat alat minyak tekan untuk beberapa turbin air. Ada beberapa cara menjalankan poi'npa minyak tekan tersebut:
5.5
Perlangkapan
Lainnya
63
(a) Pompa yang biasa dipakai dan penggantinya (spare) dijalankan oleh motor. (b) Pompa yang biasa dipakai dijalankan oleh motor dan penggantinya dijalankan oleh turbin air. (c) Pompa yang biasa dipakai dijalankan oleh motor, sedangkan penggantinya disimpan dalam gudang. Kapasitas tangki minyak tekan dan pentingnya pompa minyak tekan dibagi menurut kelas pusat listriknya; menurut standar Jepang telah ditentukan tiga kelas:3) Kelas A: Pusat-pusat listrik yang menjalankan tugas pengaturan frekwensi (AFC), atau pusat-pusat listrik yang dianggap penting dalam sistim tenaga listrik. Kelas B: Pusat-pusat listrik di luar Kelas A dan C. Kelas C: Pusat-pusat listrik dengan daya ke luar (output) kurang dari l0 MW atau yang kurang penting sehingga gangguan terhadapnya tidak akan menyebabkan kerugian yang besar terhadap sistim tenaga listrik yang bersangkutan. Bila tidak ada minyak tekan yang disediakan dari pompa minyak tekan, maka kapasitas tangki minyak tekan harus cukup besar sehingga dapat melayani tugas kerja tahap pertama dan kedua antara keadaan tekanan minyak biasa yang paling rendah dan keadaan tekanan minyak yang terrendah yang diperkenankan. Tekanan minyak biasa yang terrendah adalah tekanan minyak yang cukup besar untuk dapat memasang kembali (reset) pembuang beban (unloader). Tekanan minyak biasa yang terrendah yang diperkenankan adalah tekanan yang terrendah yang dapat menjalankan sudu antar, pengatur tekanan, katup pintu masuk, dan lain sebagainya, dengan kekuatan tekanan minyak tersebut. Tugas kerja tahap pertama adalah tugas kerja yang diperkenankan, yang dilaksanakan selama tekanan minyak biasa yang terrendah dan permukaan minyak terrendah turun hingga tekanan minyak penutup (shut down oil pressure). Tugas kerja tahap kedua adalah tugas kerja yang diperkenankan, yang dilaksanakan selama tekanan minyak penutup turun hingga tekanan minyak kerja terrendah yang diperkenankan. Bila sisa minyak dalam tangki sesudah tugas operasi tahap pertama dan kedua adalah 10/, darijumlah pemakaian minyak selama tugas tersebut, maka kapasitas Z (l) tangki minyak tekan adalah:3)
V:Vz*V"*0,1(VAlV")
vz: vre' ! Pzf
(3s)
!,
I
V, lV"
tl''
(36)
/P'+11"t''-, \r;
+l/
pz: (pt + D(+, + y,)''' di
mana
(34)
pr: pz:
r
(37)
tekanan minyak biasa terrendah (kg/cm'z)
tekanan minyak (kg/cm'z) pada permulaan tugas kerja tahap kedua (tugas kerja tahap pertama berakhir)
: I/r : pr
tekanan minyak terrendah yang diperkenankan (kg/cm')
voluma udara
(l)
dalam tangki tekanan pada tekanan minyak biasa
terrendah
I/;
:
voluma penggunaan minyak selama tugas kerja tahap pertama (I)
64
Bab
Za: I/z :
5.
Turbin Air
voluma penggunaan minyak selama tugas kerja tahap kedua
(l)
voluma udara maksimum (1) pada permulaan tugas kerja tahap kedua.
Pemakaian minyak dapat diperoleh dari Tabel 9, sesuai dengan Kelas pusat listrik yang bgrsangkutan. Tabel
Kelas
9.
Kapasitas Tangki Minyak Tekan
Turbin Aliran
Tugas Operasi
Turbin Francis
Turbin Pelton
Diagonal,
Turbin Kaplan
Tahap
3Vo
Pertama
*
Va
3Va
*
3VD
Vnx
+
VN
A Tahap Kedua
Va*Va*Vv
Tahap Pertama
ZVo
Tahap Kedua
vc+vR+vv
VolVaw*Vv
Vo*Vn*Vv
Va*Yn*Vv
Va) Vnx*Vv
VoIVxlVv
*
0,5Vn
Vc
-f
ZVc
-f
VnN
i
Vv
O,5V*N
VotVN-fVv ZVo l0,5Vx
B
Tahap Pertama C Tahap Kedua
: Z,rN :
Sudu Antar Voluma Servomotor
VD
:
Bilah Rotor Voluma Servomotor
VN
Zo
Ze
Voluma Servomotor
Pengatur Tekanan
vv
: : :
Voluma Servomotor
Katup Pintu Masuk Voluma Servomotor Deflektor Voluma Servomotor Jarum
Kapasitas pompa minyak tekan sebaiknya diambil yang lebih besar dari dtra nilai ini, dengan memisalkan bahwa jumlah kebocoran minyak selama operasi berikut Q sama dengan l0\ dari jumlah minyak yang dipergunakan selama tugas operasi tahap pertama dan kedua:
(l) Kapasitas yang dibutuhkan untuk menaikkan tekanan minyak dalam tangki tekan dengan I kg/cln'z dalam waktu 30 detik dari tekanan minyak terrendah, dapat dihitung dari jumlah oli yang dibutuhkan yaitlu Q (l/menit):3'}
o:h:(,*ffi) . * : Zo :
di mana po
(38)
tekanan drinyak biasa terrendah (kg/cm'z) voluma udara
(l), bila tekanan minyak
po
(2) Kapasitas yang dibutuhkan untuk menutup sudu antar yang terbuka penuh dan bilah rotor dalam waktu l5-20 detik, tanpa penyediaan minyak tekan dari tangki minyak tekan dapat dihitung sebagai kapasitas pompa (Q dalam l/menit); yaitu:3)
5.6
Karakteristik Turbin Air
/-t _ 60v, a:i
(3e)
V,: Vo 0) untuk turbin Pelton: V,: Vd(l)
di mana untuk turbin Kaplan:
untuk pusat listrik Kelas A dan B: T untuk pusat listrik Kelas C: T
:
:
l5 detik
20 detik
Untuk pusat listrik Kelas A dan B tekanan minyak yang diperlukan untuk menghidupkan pompa minyak cadangan ditentukan sebesar 0,5-l kg/cm2 lebih rendah dari pada nilai po (tekanan minyak terrendah). Untuk pusat listrik Kelas C nilai tersebut ditentukan 0,5 kg/cm2 lebih rendah dari pada nilai ps. Tekanan minyak untuk tanda bahaya ditentukan 1,5 kg/cm'?lebih rendah dari pada po untuk Kelas A dan B dan 0,5 kg/cm'z lebih rendah dari po untuli Kelas C.
5.6
Karakteristik Turbin Air 5.6.1
Kecepatan Jenis
Kecepatan jenis atau cepat jenis (specific speed) adalah kecepatan turbin model (turbin dengan bentuk sama tetapi skalanya berlainan), yang bekerja pada tinggi I satuan tinggi jatuh dan dengan debit 1 satuan debit dan menghasilkan daya (output)
I
satuan daya. Rumusnya adalah sebagai berikut:a)
,": di
mana
: P: 11 : ,x
nffi
(40)
putaran turbin (rpm) dayd yang ke luar (kW)
tinggi jatuh effektif (m)
Daya.yang dimaksud dalam hal ini yaitu daya yang ke luar dari setiap rotor (runner) atau setiap mulut pancaran (nozzle). Pada turbin jenis aliran rangkap, daya tersebut adalah 112 dari daya satu roda putar. Rumus berikut dipergunakan untuk menentukan daerah kecepatan jenis :s)
Turbin Pelton:
12
=
Turbin Francis: r,
n,
=
: ffi
Turbin aliran diagonal: n, Turbin baling-baling
(41)
23
+
(42)
:O
: ,ffi
i n,: ffi
+
+
+o
so
(43)
(44)
Bila diketahui tinggi jatuh air effektif dan debit maksimumnya, maka dapat diketahui pula daya yang ke luar. Jika kecepatan jenis diketahui, maka dapat dihitung kecepatan putar ,r, berdasarkan rumus
n:
Hs/4 n"Vtn
(4s)
5.
Bab
66
5.6,2
Turbin Air
Efisiensi
jenis
dan
turbin setiap Setiap kecepatan jenis masing-masing mempunyai
:
lengkung efisiensi yang berbeda-beda, seperti terlihat dalam Gbr. 37. Tabel 10
4
dar. 12memperlihatkan lengkung efisiensi
Aliran Diagonal a,
(untuk setiap roda putar pada turbin Francis dan satu mulut pancaran pada
ll
dan
40 50 60 70 80 90
13.
Deya Kelurr
Gbr'
5.6.3 perobahanDebitdanEfisiensidengan Perobahan
:
26O
td
turbin Pelton),dengan daya ke luar masingmasing 2.500 kW dan 10.000 kW. Pada turbin dengan kapasitas yang lebih besar, maka dapat ditambahkan efisiensi tambahan seperti yang diperlihatkan dalam
Tabel
19,5
37
Kecepatan
(
t00
%)
#H,,TJ,:-Tt*#rt"f,I Cepat Jenisnya.
Untuk turbin Pelton, perubahan kecepatan tidak akan mempengaruhi debitnya. Hal ini disebabkan karena kecepatan aliran pada mulut pancaran akan berobah sesuai dengan berobahnya kecepatan. Pada turbin Francis, perubahan kecepatan akan sedikit mempengaruhi debitnya. Perubahan debit yang sangat kecil ini sesuai dengankecepatan
jenis dari turbin. Untuk turbin aliran diagonal dan turbin jenis baling-baling Tebel
10.
Efisiensi Turbin Pelton
Diameter Total/Diameter Pancaran Pada Daya Maksimum
(/")
Pada Efisiensi Maksimum (%)
Tabel
11.
Pancaran
(l) Tabel
Pada Daya Maksimum ( %)
(f)
Tabel
t2
t6
85
87
87,5
87,5
86
88,5
89,5
89,5
12.
500
1.000
2.5N
5.000
10.000
30.000
-1,0
-0,5
0
+0,5
+1,0
+1,5
r'.ffsiensi Turbin Francis dan Kaplan
60 yJ 120 I50 190 250 300 350 400 450 5@ 6@ 86,5 88 88,5 89 89,2 88,5 87,5 88 88,s 88,8 89 87,5 89 90 90,5 91 91,2 91 90,5 90 90,5 90,8 91 90
4,
Pada Efisiensi Maksimum
l0
Efisiensi Tambahan untuk Turbin Pelton
Daya Maksimum (kW) per Mulut Efisiensi Tambahan
8
13.
Efisiensi Tambahan untuk Turbin Franeis dan Kaplan
Daya Maksimum (kW) per Mulut Pancaran
1000
25W
50@
Efisiensi Tambahan (%)
-2,5
-
I,5
-0,5
10000
30000
6flm
r00000
0
+0,5
+I,0
+1,5
5.
6
Karakteristik Turbin
Air
67
(propeller) perubahan kecepatan sangat besar pengaruhnya pada debit. Perubahan kecepatan akan mempengaruhi besarnya efisiensi turbin. Oleh karena itu turbin selalu dibuat demikian rupa sehingga dicapai efisiensi yang tertinggi pada kecepatan yang telah ditetapkan. Bertambah atau berkurangnya efisiensi karena perubahan kecepatan diperlihatkan dalam Gbr.
5.6,4
38.
Perobahan Debit, Efisiensi dan Daya dengan Perobahan Tinggi Jatuh
Turbin air selalu dibuat demikian rupa sehingga dapat diperoleh efisiensi tertinggi pada tinggi jatuh air tertentu. Apabila tinggi jatuh bertambah besar, maka kecepatan putar akan bertambah pula. Demikian pula debit dan daya yang ke luar dari turbin akan bertambah besar, apabila 11 bertambah besar. Hubungan-hubungan itu dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
n'
/ Ht\t/z
Q'
/H'1'''
7: \E/
(46)
o-\E)
(47)
P', / z: \irl
(48)
Ht\3/2
di mana H, Q, P dan z adalah nilai-nilai sebelum perubahan, H,, e,,p, dan n, adalah nilai-nilai sesudah perubahan.
aEB q
886 frl
z.
2 ,z 7
-/
s.\
4,
,l
\
120
I
I
_-t4
100
N
t \ e70 I
iao
g t
r")
G80
1. Frmcis z, : 150 2. Frucia r, : 196 3. Frucis n. : 300 4. P€lton n, :19,1 5. Krplu ,r :390
82
f, E
I
iie
$il $S,\'
e
IJ 3
4
I
'z
110
^{ .)\ r$ .\ --' AO
--
Kcepstrtr (%)
Gbr.38
Efisiensi d"n Debit sebagai Fungsi Perubahan Kecepa-
50 60 70 80 90 100 ilo 120 130 140
tan.
Gbr.39
1s0
Tinggi Jrtuh Bereih (%)
Efisiensi, Debit rtan Daya Keluar sebagai Fungsi Perubaban Tinggi Jatult.
Bab
68
5.
Turbin Air
Untuk PLTA jenis waduk, perubahan tinggi jatuh sesuai dengan perubahan musim. Untuk waduk-waduk yang perubahan tinggi permukaan airnya sangat besar, tinggi jatuhnya akan mengalami perubahan yang besar pula. Debit yang mengalir melalui rotor berobah sebanding dengan Ht/2 dan daya yang ke luar berobah sebanding dengan H3/2. Oleh karena itu akan tidak menguntungkan apabila turbin dibuat untuk debit Q yang paling besar, karena disamping ukurannya akan menjadi sangat besar, dan dengan demikian menjadi mahal, juga karena penurunan debit akan mengakibatkan penurunan efisiensi.
Juga tinggi terjun ,Fl harus dipilih sehingga tercapai produksi tenaga tahunan yang maksimum. Karakteristik dari turbin pada perubahan ,F/ selalu dapat diketahui, karena perubahan kecepatan putar, debit, dan lain-lain, selalu akan sesuai dengan perubahan ,F/. Gbr. 39 memperlihatkan satu contoh grafik efisiensi sebagai fungsi dari perubahan tinggi jatuh 11,
5.6.5
Kecepatan Lari
Kecepatan lari (runaway speed) suatu turbin adalah kecepatan putar turbin tanpa beban dengan debit tertentu. Kecepatan maksimum yang mungkin terjadi dinamakan
kecepatan lari maksimum. Pada turbin yang memiliki rotor yang dapat digerakkan, ini akan terjadi bila kedudukan sudu rotor (runner blade) dan baling-baling antar (guide vane) yang berbeda-beda dan tak ada hubungannya satu sama lain. Apabila tinggi jatuh air berobah-obah, maka dipakai kecepatan lari yang terbesar yaitu sesuai dengan H yang terbesar. Pada umumnya, kecepatan lari adalah 1,85 kali kecepatan putar normal (kecepatan putar yang direncanakan) untuk turbin Pelton, 1,6-2,2 kali untuk turbin Francis, 1,8-2,3 kali untuk turbin air diagonal d,an 2,2-3,2 kali untuk turbin Kaplan.
5.7
Perubahan Tekanan Apabila pintu turbin tiba-tiba ditutup, maka akan timbul tekanan yang terjadi karena adanya pukulan air (water hammer). Kenaikan tekanan ini kemudian akan diteruskan ke rumah turbin dan pipa pesat. Perhitungan perubahan tekanan yang terjadi hanya sesaat ini oleh Allievi dirumuskan sebagai berikut:6)
AH_n(n+.Jn'*4)
Ho-
n: di mana Ho: AH: r_ L-
g: uo:
t:
2
Laol(gt Ho) tinggi jatuh air efektif (m)
(4e) (50)
bertambah atau berkurangnya tekanan air (m) panjang pipa pesat (m) gravitas (m/s') perubahan kecepatan aliran di dalam pipa pesat (m/s)
waktu menutup dan membukanya pintu (s)
Dalam hal terjadi pengurangan beban, maka tanda di muka tanda akar menjadi *. Hubungan dalam rumus (49) dapat dilihat dalam Gbr. 40. Apabila diameter dalam dari pipa pesat di beberapa bagian berbeda-beda, maka nilai E Zo dipergunakan sebagai pengganti Lao dalam rumus di atas. Panjang L adalah jumlah seluruh panjang pipa
5.8 Tabel
14.
Perobahau Kecepatan
69
Batasan Variasi Tekanan
Turbin Pelton
t0%
Turbin-Turbin Francis, diagonal dan Kaplan dengan Pengatur Tekanan tanpa Pengatur Tekanan; dan
30
1s-30%
tinggi terjun kurang dari:
25m
20 10 0
50m
30-60% 2s-s0%
100 m
2s-4%
200 m
<_1< o./
,
n: Gbr.
40
Lvol(ud|.
PerubahanTekanan sebagai Fungsi z
pesat mulai dari masuknya air sampai ke pusat turbin, ditambah dengan panjang dari pipa lepas (draft tube). Panjang pipa lepas ini sangat besar pengaruhnya pada nilai
tersebut bila pipa pesatnya pendek, seperti pada PLTA dengan bendungan. Untuk menggampangkan gambaran dari pada kenaikan tekanan, biasanya kenaikan ini dinyatakan dalam persentase. Namun, perlu juga ada gambaran mengenai nilai tertinggi tekanan air tadi pada keadaan-keadaan yang sementara sifatnya. Pada umumnya nilai tersebut dinyatakan dengan kolorn air (m), atau dengan tekanan air maksimum (m). Perubahan tekanan maksimum yang sifatnya sementara biasanya ada dalam suatu batasan seperti dinyatakan dalam Tabel 14,
5.8
PerubahanKecepatan Yang dimaksud dengan perubahan kecepatan pada turbin adalah perbandingan perubahan kecepatan putar terhadap kecepatan putar dasar (rated). Perubahan kecepatan ini biasanya di bawah 351, tetapi akhir-akhir ini ada kecenderungan untuk menaikkan nilainya sampai di bawah 40\, karena turbo-generator memang dibuat untuk menahan kekuatan mekanis bila terjadi kenaikan kecepatan sampai 401. Namun, ada mesin-mesin pembantu yang tidak kuat menahan kenaikan kecepatan sampai 401, yang ditimbulkan oleh kenaikan frekwensi sumber tenaga. Disamping itu, perlu diperlihatkan pula pengaruh dari terlalu kecilnya G Dz terhadap stabilitas peralihan dari sistim transmisi tegangan tinggi. Untuk keperluan ini diperlukan penelitian teknis yang cukup mendalam terhadap masalah tersebut. Bila daya ke luar dari turbin berbanding lurus dengan membuka dan menutupnya pintu pemasukan air pada turbin, dan bila berubahnya tekanan air pada pipa pesat dan kecepatan putar tidak dihitung, maka perubahan kecepaian dapat dinyatakan dengan rumus berikut:?)
^ di mana P: n: GDz : I: ?: AA
-
180P(t
-r
2c)
nzGD2
(51
)
perubahan beban (kW) kecepatan putar dasar (rpm) efek roda gila (tm,)
waktu menutup dan membukanya pintu turbin waktu yang diperlukan dari keadaan terbuka penuh sampai menutupnya pintu turbin
Bab
5. Turbin Air
Namum, gejala yang terjadi sebetulnya sangat kompleks, karena pengaruh perubahan tekanan, perubahan kecepatan dan lainJain tersebut. Dengan demikian, maka sukar sekali untuk menghitung perubahan kecepatan dengan perhitungan yang sederhana. Karena itu untuk memperoleh hasil perhitungan yang teliti, perlu digunakan komputer elektronik, dengan memerinci satu persatu pengaruh perobahan kecepatan dan waktu yang diperlukan untuk membuka dan menutup pengatur kecepatan' Dengan memperhitungkan pula pengaruh pelepasan beban, perubahan tekanan air dan kecepatan, maka jika kecepatan lari adalah n,, hatga An dapat dihitung dari per' samaan berikut:8) (s2)
Ar:O+
(53)
An:n' n- '
(54)
l(: di mana n, :
5.9
0,8
-
0,9
kecepatan lari (rpm)
Kavitasi Jika kavitasi timbul pada turbin yang sedang berjalan, maka akan terjadi gejalagejala yang berbahaya terhadap turbin, di antaranya, menurunnya efisiensi, timbulnya getaran, terdengarnya berisik, dan lainJain. Dalam turbin air, kavitasi terutama terjadi pada bagian-bagian sudu rotor yang menghisap air, pada ujung sebelah bawah dan atas dari roda putar, pada pipa isap, pada bagian belakang sudu rotor, dan sebagainya. Untuk menghindarkan bertambahnya kavitasi perlu: (a) memilih sudu rotor yang tepat bentuknya, membuatnya secara teliti dan penyudahan (finishing) permukaannya harus baik; (b) memasang rotor pada posisi yang rendah terhadap permukaan air sebelah bawah (tail water); (c) memilih kecepatan jenis yang kecil; (d) memberi udara dalam jumlah yang tepat pada bagian atas dari pipa lepas; (e) melapisi sudu rotor dengan bahan yang tahan terhadap kavitasi, seperti baja tahan-karat (stainless steel) 13 Cr dan 18-8 Vi-Cr, atau membuatnya seluruhnya dari bahan-bahan ini.
Faktor kavitasi dari Thoma adalah yang umum dipakai, dan merupakan angka indeks bertambahnya kavitasi
:e)
o:uu*J
(5s)
: tinggr jatuh air efektif (m) Ho: tekanan uap air di sebelah bawah sudu rotor atau pada bagian atas pipa Ff
lepas (m)
H,: H":
tir'ggt isap (m) tekanan atmosfir (m)
5.
9
7t
Kavitasi
Faktor kavitasi di mana kavitasi bertambah sangat besar dan efisiensi turbin tiba-tiba menjadi sangat turun disebut faktor kavitasi kritis (o"). Faktor kavitasi ini akan berubah bila kecepatan jenis turbin berubah. Faktor kavitasi instalasi (o) pada waktu turbin berjalan dalam keadaan normal, hendaknya mempunyai kelonggaran yang cukup terhadap o". Hubungan antara kecepatan jenis dan o dapat dilihat dalam Gbr.41. Hubungan antara tinggi turbin dari permukaan air laut dan tekanan atmosfir dapat dilihat dalam Gbr.42 (a). Hubungan antara tekanan uap air kenyang dan temperatur air dapat dilihat dalam Gbr. a2 (b).
I,O O,E
0.6 0.4 0,2
50
0
100 200
300
o, - 6c
'/ 300
400
500
a, (m-kW)
a, (m-kW)
(b)
(a)
Hubungan antara 6 dan z, untuk. (a) Turbin Francis (b) Turbin Kaplan
Gbr.41
(b)
I
Iaut dan Tekanan Atmosfir.
0,3
/
E
e.6
a d
o
<
Tinggi di atas Per-
mukaan
?
.i
Gbr.42(a)
Hubungan antara
I
'o
9,4
0,2
E
I A 6
d ll
Gbr.42(b) Hubungan antara Suhu Air dan Te.
r<
O,I
kanan Uap.
10
0 200 400 600
800 1.000 1.200 Tincgi di Ates Permukaan Lrut (m)
Tinggi (m)
0
100
Tekanm Atmosfu
(1)
10,33
10.21
(m Kolom Air)
(2)
10,01
9,89
(1) (2)
20 Suhu
200
300
30
Air ("C)
400
500
600
700
E00
9m
t.(m
l0
9,95
9,8s
9,72
9,62
9,50
9,19
9,28
9,17
9,78
9,63
9,53
9,40
9,30
9,1E
9,VI
8,96
8,85
cuhu
dr25.C
10,
Tekm
etmcfu rtrn&r prde 0"C Nilri yuc mirus 0,32mterhedep tekm
Suhu
Air ('C)
Tekanan Uap (m Kolom Air)
uep
dogu
0 0,06
0,09
l0
15
20
25
30
35
0,13
o,t7
o,u
o,32
0,43
0,57
Bab
72
5.
Turbin Air
5.10 Pengujian Model Pengujian model turbin dilakukan dengan maksud untuk meramalkan karakteristik hidrolik dari turbin yang bersangkutan. Model turbin mempunyai persamaan geometris dengan turbin yang sesungguhnya. Bagian-bagian dari turbin yang mempunyai
pengaruh terhadap karakteristik hidroliknya, seperti misalnya rotor, baling-baling antar, rumah siput (scroll case), pipa lepas, dan lain-lain, diuji dalam keadaan yang sama pada modei turbin. Untuk model turbin air, ukuran diarneter rotornya biasanya di atas 350 mm, sedang untuk turbin pompa yang dapat dibalik (reversible) diameternya adalah 250 rnm. Diameter rotor untuk turbin Francis adalah diameter pada tempat keluarnya air, untuk turbin baling-baling diameter luar dari rotor, dan untuk turbin aliran diagonal diameter standarnya. Tinggi jatuh air efektif, debit, kecepatan putar, diameter rotor, dan efisiensi dari turbin prototip dinyatakan berturut-turut oleh H, Q, n, D dan rr, sedangkan untuk turbin model dinyatakan dengan H', Q',n', D' danq'. Dengan demikian, maka, apabila turbin model dijalankan dalam keadaan yang sama dengan turbin prototip, berlaku hubungan:
n'
: n(*)(#)"'
(s6)
Apabila untuk suatu n', diketahui debit dan daya keluarnya, maka akan dapat diketahui pula karakteristik turbin prototipnya. Adapun debit dan daya keluar turbin prototip dapat diketahui dari rumus-rumus berikut:
: Q'(#)'(#)"' , : ,(*)'(#)'''(#)
(s7)
o
(s8)
Dalam pengujian model, tinggi jatuh efektif dapat dikatakan konstan. Dengan merubah debit, tinggi jatuh, kecepatan putar dan mengingat pula akan rumus (52), maka karakteristik turbin prototip dapat diramalkan atau diketahui. Pengujian model dapat pula dilakukan untuk mengetahui karakteristik turbin terhadap kavitasi. Dalam pengujian kavitasi dapat dilakukan penelitian tentang efisiensinya, debitnya, daya keluarnya, dan bertambah besarnya kavitasi, dengan jalan merubah-rubah faktor kavitasinya. Rumus-rumus Moody dan Ackeret banyak digunakan untuk dapat meramalkan besarnya efisiensi turbin prototip dari percobaan-percobaan terhadap model:10)
q-t ,t-r')(#) 4: t -
1t2(t
-- n'){r +
(se)
(g)"'(#)""\
Contoh-contoh hasil pengujian model dapat dilihat daiam Gbr. 43 dan Gbr. 44.
5.11 Dirnensi dan Berat Turbin 5.11.1 Dimensi Kasar Turbin Francis
(60)
5. I I
0,098
\
d
\ F
_t
\4
P
0,88
0
F* h \
i-
r>
E+,
\
rc.
nn Ol
)
!\
o
o
?E o.oru d o,oro
\
+
73
1,2
1,0
,r'
Dimensi dan Berat Turbin
\
tJ
\
0,8 s^
o
92
ll
\\o
s
0,4
,l
b
90 88
0,02 0,04
0,06
0,08
0,10
6
80 10o 120 140 160 t80 200
Gbr.44 220
rr (rpm)
Gbr.43 Contoh Hasil Pengujian
Contoh Hasil Pengujian Kavitasi pada Model.
Efisiensi
pada Model.
Dimensi rotor ditentukan menurut rumus berikut:r1)
o,
:
B:
6ok'
JIttH : nnn Q _
84,6k, ^/
H
(62)
nDp^1*/29H
4Q 0,2880 n_ "'z(rEc;@)"- CJFI'''
di
mana H : Q: r:
: : B:
D, D,
(61)
(63)
tinggi jatuh efektif (m) debit (m3/s) kecepatan putar (rpm) garis-tengah rotor di tempat masuknya air (inlet) (m) garis-tengah rotor di tempat keluarnya air (outlet) (m)
tinggi pemasukan air di rotor (m)
kr,C^r,
Cz:
Gbr.45. Apabila dari rotor diberikan berdasarkan rumus (63) atau Gbr. 46,maka dimensi turbin dicari dari Gbr.47 dan Gbr.48.
koefisien yang nilainya dapat dicari dalam
D,
5.11.2 Dimensi Kasar Turbin Jenis Aliran Diagonal dan Turbin Baling-Baling Dimensi rotor untuk turbin jenis aliran diagonal dan baling-baling ditentukan menurut rumus berikut:1
D":
1)
60k.N/W ftn
:
g4,6k.J H n
(64)
Bab
74
5.
Turbin Air 6
Z,
5
2,0
4
fl:50m
o,,J
I
D1
:0,6 j
a
a BID'
10,,
c.!
0
100 .
!1 6
1c F
t I
7
7/
a
a
iJ
I
c
ID,
./
t3
E
4
E
xAc
300
200
,,
I 400
r5(m.kW)
Gbr.45 Koefisien Dimensi Rotor
%
,oo\l\L I
?
0,6
0,9
7
./
0,8
Turbin
o,7
56 8 I0
20 30 405060 80100
Francis.
200
Debit (m:/s)
Gbr.
45
Diameter Rotor Turbin Francis di Ternpat Air Keluar (D2).
xDt
2,0
N
E
\
o L
\
.9
/,5 -c o
x
c
d
a
I,o
o
100
\
200 -
zr(m
Gbr.47
Koefisien Dimensi Utama.
: Dr : 7: k, :
di mana D,
Gbr.48
1
3oo kW)
4oo
5O0
Koefisien Dimensi Rumah Siput.
diameter luar atau diameter standar dari rotor (m) diameter poros dari rotor (m) jumlah bilah rotor koefisien yang nilainya dapat dicari dari diketahui.
Gbr. 49, bila Du dan Z
Dimensi luar turbin dapat dicari dari Gbr. 47 dan Gbr. 48.
5.11.3 Dimensi Kasar Turbin Pelton Dimensi rotor turbin Pelton dapat dicari dengan mempergunakan rumus berikut:
II)
5.12
Referensi
75
aC
0,5;
E
Q!
F tr 0.4
300 4oo 500 600 7oo 800
900
1.000
1
2 3 4 6 8lo
Gbr.49
Koefisien Dimensi Turbin Kaplan dan Jumlah Bilah Rotor.
p_
60k,
d:
J@
ur: di mana D : d: r: 0:
lta
J1-gH : e6 _ ltn
20 3o1o 6o6otoo
xtDzkWly'/d_
a,(m-kW)
40)
Gbr.
50
Berat Turbin Air.
"/F n
(65)
o
C"*/IqH diameter rotor (m) diameter pancaran air (m) kecepatan keliling (peripheral) rotor (m/s)
debit tiap mulut pancaran (mr/s)
kr :0'42
- 0'47 C': 0'96 - 0'98 Dld:9 - 24, dan mempunyai rumus sebagai berikut:
2d
:- qsq"Jen aofl,
(66)
Dimensi diameter luar turbin Pelton vertikal dinyatakan dalam Gbr. 47. Nilai-nilai dalam Gambar ini merupakan kelipatan dari Dr, Do dan D.
5.11.4 Berat Turbin Air Berat kasar turbin air diberikan dalam Gbr. 50.
5.12 Referensi 1)
Dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya berikut ini: Japan Electrotechnical Committee, Water Turbines, JEC-l5l (1968), Denki Shoin,
2)
hal.24. Ibid.,hal.25.
Bab
3) Recommendatdon, 4) 5) 6)
No.
5. Turbin Air
21.1.1965, Electrical Cooperative Research Association
W. P. Creager, J. D. Justin, Hydroelectric Handbook,2nd edition, John Wiley and Sons, New York, 1955, hal. 825. Water Turbines, op. cit., hal. 15. Allievi, "Theory of Water Hammer" (translated by E. E. Halmos), Transactions ASME,1929, Publications 41, International Electrotectrnical Commission, Geneve, 1963.
7) 8) Handbook of Electrical Engineering,Institute 9) l0) 1l)
of
Japan.
of Electrical Engineers of Japan, 1967, hal. 998. D. Thoma, "Die Experimental forschung in Wasserkraftfach", Z.d.Y.D.I, 14 Maru 1925.
L. F. Moody, The Propeller Type Turbine, Proceedings ASME,1925. Handbook of Electrical Engineering, op. cit., hal. 999.
BAB
6.
PERALATAN DAN FASILITAS.FASILITAS LISTRIK
6.1 Generator
6.1.1 Kelasifikasi
Generator
Berdasarkan arah porosnya, generator turbin air dibagi dalam golongan poros datar (horizontal) dan golongan poros tegak (verticat). Golongan poros datar sesuai untuk mesin-mesin berdaya kecil atau mesin-mesin berputaran tinggi, sedang golongan poros tegak sesuai untuk mesin-mesin berdaya besar atau mesin-mesin berputaran rendah. Penggunaan golongan poros tegak sangat baik bagi generator-turbin air, antara lain, karena golongan poros tegak memerlukan luas ruangan yang kecil dibandingkan dengan golongan poros datar. Ditinjau dari letak bantalannya (bearing), golongan poros tegak ini dibagi pula dalam empat bentuk berikut: (l) bentuk biasa (conventional), yang dilengkapi dengan bantalan poros-dorong (thrust bearing) di atas rotor (periksa Gbr. 5l (a));
I
[,--_l 1'
(a)
Jenis Biese
Gbr.
51
(b)
t.-
L] 1I t
I+ +I
Jenis Peyug
(c) Jenis Setengeh-Pryung
I
T +
(il) Jenis
Penuiug Bswsh
Kelasifikasi Generator menurut Posisi Bantalannya.
(2) bentuk payung (umbrella), yang dilengkapi dengan bantalan poros-dorong di bawah rotor (periksa Gbr. 5l (b)); (3) bentuk setengah-payung (semi-umbrella), yang dilengkapi dengan bantalan poros-dorong dan bantalan antar (guide bearing) bawah di bawah rotor, dan bantalan antar atas di atas rotor (periksa Gbr. 5l (c)); (4) bentuk penunjang bawah (support type), yang dilengkapi dengan bantalan poros-dorong di atas tudung turbin air (periksa Gbr. 5l (d)). Menurut sistim pendinginannya dikenal dua bentuk, yakni saluran terbuka (open) dan saluran tertutup (closed). Dalam hal pendinginan udara saluran terbuka, udara dihisap langsung dari suatu bangunan ke dalam tudung generator, lalu dibuang ke
Bab
78
6.
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik
luar bangunan itu melalui saluran udara itu. Dalam hal pendinginan udara saluran tertutup, udara dihisap ke dalam dan dikeluarkan lagi dari suatu bangunan melalui saluran-saluran tersendiri. Mesin-mesin berdaya besar biasanya dilengkapi dengan tudung dengan sistim peredaran udara tertutup, di mana udara di dalam mesin diedarkan melalui suatu pendingin udara. Meskipun sistim pendinginan dengan zat air (hydrogen)juga dikenal, tetapi sistim ini tidak diterapkan pada generator yang diputar oleh turbin air karena dianggap tidak ekonomis.l)
6,1.2
Satuan Dasar
Ada satuan-satuan dasar generator yang besarnya perlu ditetapkan. Tegangan yang lebih tinggi akan mengakibatkan bertambah tebalnya isolasi, sehingga faktor ruangan untuk penghantar menjadi lebih kecil dan harga generator menjadi mahal. Oleh karena itu, maka pilihan terhadap tegangan yang agak rendah memberikan keuntungan dalam perencanaan (design). Akan tetapi tegangan yang terlalu rendah dibandingkan dengan kapasitasnya akan menyebabkan berkurangnya jumlah lilitan pada gulungan stator, sehingga membatasi keleluasaan perencanaan, dan tidak ekonomis. Bila kawat-kawat hubung dan peralatan penghubung (switch gear) antara generator dan transformator diperhitungkan, maka dinaikkannya tegangan menyebabkan berkurangnya biaya. Berhubung dengan hal-hal di atas, maka dapatlah diberikan secara kasar, standar tegangan 3,3 kV untuk 3 MVA atau kurang; 6,6 kV untuk
ll kV untuk 10-50MVA; 13,2 untuk 50-100MVA; l5,4kV atau 16,5 kV untuk kapasitas di atas 100 MVA. Pada umumryafaktor daya dipilih antara 0,85-0,90. Akan tetapi pada keadaan faktor daya beban yang baik, dapat dipilih faktor daya lebih dari 0,95 untuk sentralsentral yang dihubungkan pada saluran transmisi jarak jauh dengan tegangan sangat tinggi (EHV). Sekalipun pada umumnya perbandingan hubung-singkat (short-circuit ratio) ditetapkan kira-kira 1,0 (kecuali bila terdapat perincian lain), dapat juga diambil nilai kurang dari 1,0 bila dipandang perlu dari sudut ekonomi. Bagi generator turbin air yang sedikit jumlah kutubnya, peninggian faktor daya secara ekonomis lebih baik 5-10MVA;
daripada pengurangan perbandingan hubung-singkat. Kecepatan putar yang lebih tinggi sebaiknya dipilih dari angka-angka seperti yang terqantum dalam daftar-daftar standar,2) seperti Tabel 15, dengan catatan bahwa kecepatan yang dipilih harus tetap ada dalam batas-batas kecepatan jenis turbin. Apabila kecepatan yang dipilih tidak terdapat dalam tabel tetapi ternyata lebih menguntungkan, maka sebaiknya diminta penjelasan lebih lanjut dari pabriknya. Tabel Jumlah Kutub
50
15.
(Hz)
Kecepatan Putar Sinkron dari Generator (rpm) 60
(Hz)
6
1.000
1.2N
8
750 600
Jumlah Kutub
50
(Hz)
32 36
188
40
150
48 56
t25
167
60 (Hz) 225 200
t2 t4 t6
500
900 720 600
429 375
107
129
450
&
94
113
83 75
100
68
82
10
514
18
333
zt00
72
20
300
360
24
250 214
300
80 88
28
257
180 150
90
6.
I
Generator
79
rlo rlr
I 2 3 4 5 6 7 8 9 IO
l1
12 13
t4 Laba-Laba Rotor
Pengatur Generator Penguat (Exciter)
Komutator Cincin Selip Kunci Cincin Thrust Collar Bantalan Antar Atas Metal Jalan Poros-Dorong (Thrust Runner) Bantalan Poros Dorong Pipa Pendingin Penyokong Sebelah Atas Antaran Kipas Atas Poros
Gbr.
52
15 16
Jalur Magnit Rotor Kipas Pendingin Atas
t7 Gulungan Medan 18 19 20
Pelat Ujung Kutub
Inti Kutub
Gulungan Angker 2t Penguat (Brace) Gulungan Angker a) Pelat Ujung Inti Angker 23 Inti Angker 24 Kerangka Stator 25 Dasar Stator 26 Baut Angker Stator
27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
Baut Angker Penyokong Sebelah Bawah Dasar Penyokong Sebelah Bawah Penyokong Sebelah Bawah
Tutup Sebelah Bawah Gulungan Peredam Kipas Angin Bawah Cincin Pengerem Rem
Rotor Bantalan Antar Bawah Bantalan Antar Bawah Pendingin Udara Tudung (Hood)
Generator-Turbin Air Jenis Poros Tegak.
6.1.3 Konstruksi Kerangka dari stator (periksa Gbr. 52) biasanya dibagi dalam berbagai bagian untuk memudahkan pengangkutan. Inti stator terdiri atas segmen-segmen pelat bajasilikon yang tebalnya 0;35-0,5 mm yang
t
diikat- ? baut. $ Setiap 50-60 mm lapisan (Iamination) diberi E
dirapatkan, disusun berlapisJapis dan
kan dengan pelat-pelat ujung oleh
saluran udara selebar +10 mm. Gulungan stator dibuat dari penghantar tembaga yang diisolasikan dengan bentuk pelat dengan -. t penampang persegi panjang. Gulungan dengan bentuk ini dibalut dengan pita mika sebagai isolasinya dan diresapi dengan damar
20 40 60 80
100 120 140 t6o
Kapasitas (MVA)
(resin) atau persenyawaan sintetis. Akhirnya Gbr.53 Contoh Karakteristik Generator dengan Belitan Tunggal. gulungan itu dipanaskan dan ditekan. Gulungan belitan tunggal kadang-kadang digunakan untuk menghindari gagalnya isolasi antara lilitan penghantar. Gbr. 53 memperlihatkan suatu contoh generator yang dibuat
Bab
6.
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik
dengan belitan tunggal.
Untuk rotor dikenal dua macam jalur magnit (yoke): bentuk cincin, yang dibuat dengan cara menyusun berlapis pelat-pelat baja berbentuk cincin, atau dengan memasang baja tempa yang berbentuk cincin tebal
(l)
langsung pada laba-laba (spider) atau pada poros menurut arah aksialnya; (2) bentuk segmen, yakni yang dapat dilepas untuk memudahkan pengangkutan Cari mesin berdaya besar dan berputaran rendah. Segmen-segmen pelat baja yang tebalnya 3,2-6 mm disusun berlapis sekeliling bagian luar dari laba-laba dengan jalan mengatur setiap sambungan (segment) dari lapisan satu per-satu, sehingga merupakan sebuah lingkaran, yang lalu diikat dengan baut-baut pengikat. Laba-laba dibuat dari konstruksi pelat baja las, dengan baja tuang atau besi tuang. Kutub dibuat dengan cara menyusun berlapis pelat-pelat baja (stamped) setebal 1,6-3,2 mm dengan pelat-pelat ujung. Setelah gulungan medan magnit dipasang pada kutub, maka kutub-kutub diikat dengan pelat-pelat ujung dan baut-baut atau paku keling, dan ditentpatkan di daiam alur (slot) yang terdapat pada bagian luar jalur magnit. Gulungan medan magnit terdiri atas kepingan tembaga dengan ujung-ujung belitan mengarah keluar. Untuk isolasi lapisan gulungan digunakan asbes. Gulungan medan magnit dimasukkan ke dalam inti kutub magnit dengan leher isolasi pada ujung atas dan barvahnya. Permukaan kutub magnit biasanya dilengkapi dengan gulungan peredam dari batang tembaga. Gulungan peredam ini gunanya untuk meredam frekwensi harmonis yang lebih tinggi dari tegangan lebih yang timbul pada waktu hubung-singkat yang tidak seimbang, untuk memperbaiki stabilitas sistim tenaga dan mengurangi gangguan dengan mencegah sistim berputar semakin cepat (hunting). Bantalan poros-dorong terdiri atas metaljalan poros-dorong (rotating thrust runner) yang berputar, metal duduk (stationary) yang dibagi dalam beberapa segmen, dan
penunjang metal duduk. Bantalan ini ditempatkan di dalam suatu wadah minyak. Pendingin minyak dipasang di dalam atau di luar wadah ini. Ada dua jenis bantalan poros dorong: (l) Jenis engsel (pivot), dengan metal duduk yang ditunjang pada suatu titik di punggung metal. Bila mesin berputar maka suatu lapisan minyak yang tipis sekali dan pecah-pecah akan terbentuk di antara metal duduk dan metal jalan. Untuk penunjang titik tunggal tadi dipergunakan baut, pegas mangkok (cup) dan pegas piring (plate). (2) Jenis pegas (spring), di mana setiap metal duduk ditunjang oleh beberapa
pegas. Pengaturan otomatis yang mudah dapat diadakan dengan membebaskan beberapa pegas pada ruang masuk minyak. Bentuk segmen dan bentuk silinder tersedia untuk bantalan antar (guide bearing). Salah satu dari bantalan antarnya biasanya dipasang di dalam wadah minyak untuk bantalan poros-dorong. Untuk pengereman digunakan rem ongin atat rem hidrolik. Kain asbes atau bubuk asbes yang diserapi dengan suatu campuran atau damar dipergunakan sebagai sepatu remnya.
6.1.4 Efek
Roda Gila
Generator perlu direncanakan sesuai dengan efek roda gila (flywheel effect) GD2 untuk tubin air. Nilai GDz dari generator yang direncanakan secara ekonomis disebut CD2 normal dari generator. Sekalipun GD2 normal, tergantung kepada perhitungan perencana, bahan dan metoda perencanaan, agak berbeda, ada kecenderungan untuk menggunakan rumus berikut:3) GD2 normal
:
132
t
(kYAltrs n2,1s
(tm')
(67)
6.2 di mana
r:
Penguatan dan Pengatur Tegangan Otomatis
8t
kecepatan putar (rpm)
Bila nilai GD'zdipilih lebih besar dari pada GD2 normal yang dibutuhkan oleh turbin air, maka berat generator bertambah. Contoh keadaan ini dapat dilihat dalam Gbr. 54.
6.1.5 Berat
Generator Turbin Air
Berat dari generator-turbin air berbeda-beda, tergantung pada perhitungan perenGD', kecepatan lari turbin air, perbandingan hubung-singkat dan faktor daya. Namun, rumus berikut ini dapat memberikan harga kasar dari berat generator sebagai fungsi dari kecepatan putar dan daya ke luar:3) cana, bahan,
w: to, (tY4)"io 6.1.6
(68)
Batas-Batas Pembuatan Generator
Batas-batas pembuatan generator ditentukan oleh kekuatan mekanis dari rotor pada kecepatan lari, ketentuan mengenai pengangkutan dari jalur magnit dan batas tebal dari inti berlapis. Contoh dari batas-batas pembuatan ini diperlihatkan dalam Gbr.55. Batas
Pembuatan
Rotor Jenis Bingkai Segmen
x
o
1,o
a
1,4
z
sc l) c
X
d
i
0r
1,0
1,0 I,5 G D2
I
G
2,0
2,5
d
a
D2 normal
Gbr.54 Hubungan antart
GD2 dan Berat Generator.
s0
100
200
500 1.000 2.000
Kecepatan (rpm)
Gbr.55
Batas Pembuatan Generator.
6.2 Penguatan dan Pengatur Tegangan Otomatis 6.2.1 Sistim
Penguatan
Generator arus bolak-balik dijalankan dengan cara membangkitkan medan magnitnya dengan arus searah. Sistim penguatan digolongkan menurut cara penyediaan tenaganya. Dalam sistim penguatan mesin searah, dipergunakan sebuah generator searah untuk membangkitkan sumber tenaganya. Untuk ini dlpakai penguat (exciter) ,shunt tunggal atau kombinasi dari penguat utama dan pandu (pilot), seperti terlihat dalam Gbr. 56. Generator arus searah tadi dihubungkan langsung pada poros generator
Bab
6.
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik
utama atau diputar oleh mesin lain yang terpisah, bergantung pada besarnya putaran generator utama, kemampuan penguatan dan bekerjanya sistim kontrol. Pada sistim eksitasi dengan arus bolak-balik, arusnya disearahkan untuk penguatan. Sistim ini dimungkinkan penerapannya karena adanya perkembangan teknologi penyearah (rectifier) semi-konduktor akhir-akhir ini. Penguatan dengan mesin arus searah,sbcara konvensionil mempunyai kelemahan dalam hal pemeliharaan sikatnya (brush) dan reaksi cepat dari penguat. Ada tiga jenis penguatan dengan arus bolak-
balik:
(l) dengan generator arus bolak-balik dengan eksitasi sendiri, di mana sebagian dari daya arus bolak-balik yang dibangkitkan dipergunakan untuk eksitasi; rangkaian yang dipergunakan terlihat pada Gbr. 57; (2) dengan generator arus bolak-balik tanpa sikat, di mana arus bolak-balik dari generator yang dipergunakan sebagai eksitasi disearahkan dengan penyearahan (atau rectifier) pada rotor generator utama, langsung dialirkan pada lilitan penguat magnit tanpa menggunakan cincin selip; rangkaian sistim terlihat pada Gbr. 58; (3) dengan generator arus bolak-balik majemuk (compound) dengan eksitasi sendiri (periksa 6.3).
*ffie= Iffifro ..{)___)
Gbr.57 Generator
ffiffi
Bolak-Balik dengan Eksitasi
",ffi* ffiE** L'^
lavn
Sendiri.
'^L
I,
UIEI
Gbr.58
ffim** mffi* @j ffir (e)
Jcnis Shut Tunggrl
Gbr.
56
(b)
Jenis Kombimsi
Penguatan (Excitation) dengan Penguat Searah.
6.2.2
Generator
Bolak-Balik Tanpa-Sikat.
ACG
E, SL AYR MA RA
: : : : :
Generetor Bolak-Balik
Peagu.t (Exciter) Utru Peniuet (Exciter) Prndu (Pilot, Sub-) Autometic Yottage Reguletor Penguat (Amplifi*) Megnetis
-Pengurt(Anplifier)Putx
Kenempuan dan Tegangan Penguat
Batas kemampuan sebuah penguat harus lebih tinggi sedikit dari pada kebutuhan untuk menjalankan generator utama pada daya dan faktor daya rlominalnya (Tabel 16). Di Jepanga) standar tegangan untuk penguat adalah ll0 atau 220Yolt, dan kadangkadang juga 440 Yolt untuk generator berdaya besar.
6.2,3
Pengatur Tegangan Otomatis
Pengatur tegangan otomatis (automatic voltage regulator, AVR) dibagi menurut cara bekerjanya, yaitu jenis kontinu (continuous dutl dan jenis terputus (intermittent duty). Jenis pertama digunakan untuk mengatur tegangan dalam batas variasi yang
6.2 Penguatan dan Pengatur Tegangan Otomatis Tabel
16.
Kelebihan Kapasitas Penguat
Penguat
Penguat
Utama
Pandu
Daya
tro%
Tegangan
t0s% tus%
t2o% 110%
Besaran
Arus
83
Catatan: Kapasitas yang
sesuai
diperlukan untuk operasi pada tegangan dan daya dasar dengan
fluktuasi frekwensi-5 l. 100% berarti daya keluar pada kondisi dasar.
tt0%
kecil tetapi tidak untuk harga tertentu, sedangkanjenis kedua untuk mengatur tegangan pada harga tertentu dalam batas toleransi tertentu pula. AVR yang bekerja secara kontinu diterapkan pada generator buatan tahun-tahun terakhir. Selain jenis-jenis
di atas, ada pula jenis tanpa kontak, jenis yang menggunakan tahanan secara langsung atau tidak langsung, danjenis vibrasi. Jenis tanpa kontak dapat bekerja kontinu tanpa menggunakan kontak (mekanis), atau operasi mekanisnya dilakukan dengan menggunakan penguat magnetis (magnetic amplifier), penguat berputar (rotating amplifier), tabung elektronis atau semikonduktor. Jenis yang menggunakan tahanan secara langsung disebut juga jenis berkontak banyak (multicontact type); di sini tahanan yang dipasang dalam rangkaian medan dari penguat (medan) diatur langsung oleh isyarat kontrol. Padajenis yang tidak menggunakan tahanan langsung, tahanan yang dipasang pada rangkaian medan diatur dengan perantaraan motor pengatur atau suatu mekanisma hidrolik. Jenis vibrasi menggunakan kontaktor untuk mengatur tegangan pada harga rata-rata yang konstan dengan menghubungkan atau memutuskan (on-off operation) sebagian atau seluruh tahanan yang terhubung pada rangkaian medan.
6.2.4
Respon Penguat Nominal
Pada keadaan di mana rangkaian sistim eksitasi harus disesuatkan dengan kondisi kerja dan penguat bekerja dengan tegangan. E, pada cincin selip pada keadaan tanpa beban, maka akan terjadi perubahan tegangan pada penguat, bila AVR dikenai variasi tegangan yang ekivalen dengan perubahan tegangan tiba-tiba pada terminal generator serempak (synchronous). Di sini E, adalah tegangan pada cincin selip yang diperlukan
oleh generator serempak untuk mencapai kondisi beban kontinu pada suhu lilitan medan yang nominal. Besarnya kenaikan atau penurunan tegangan ekivalen pada penguat per satuan waktu (V/s) selama t detik sesudah variasi tegangan diterapkan pada AVR, dibagi dengan d, dinamakan respon penguat nominal (exciter response); periksa Gbr. 59. (^
Dalam definisi ini ditentukan (kecuali bila dispesifikasikan lain)
c 4I
fi
bahwa t
I t E c t 6 I
: Luas edc Respon Penguat Nomind Lues rbc
u E A
:0,5
detik dan variasi tega-
ngan ekivalen diterapkan untuk menu1cd :74
runkan tegangan terminal generator sampai 20% di bawah tegangan
E
nominalnya. Selama pengujian semua
{
mesin yang berputar yang dihubungkan pada rangkaian sistim eksitasi akan berputar pada kecepatan dasarnya.
d u q 6
tr
Wektu (s)
Gbr.
6.2.5
59
Respon Penguat Nominal.
Hubungan antara Sistim Tenaga dan Respon Penguat
Maksud penggunaan AVR pada generator serempak yang tersambung pada sistim
Bab
84
6.
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik
tenaga. ialah (a) mengatur agar tegangan pada keadaan kerja normal konstan, (b) mengatur besarnya daya reaktif, (c) mempertinggi kapasitas pemuat (charging capacity) saluran transmisi tanpa-beban dengan mengontrol eksitasi sendiri, (d) menekan kenaikan tegangan pada pembuangan beban (load rejection), dan (e) menaikkan batas daya stabilitas peralihan. Jatuh tegangan pada sumber tegangan akibat gangguan satu atau dua fasa terhubung-singkat ke tanah besarnya antara 20-40%.Jatuh tegangan ini terlalu besar dan AVR akan bekerja dengan efektif sekali. Namun, bila respon penguat lebih besar dari 1,5, maka batas daya stabilitas peralihan tidak dapat dinaikkan karena adanya gejala kejenuhan. Karena waktu variasi tegangan cukup iama AVR hampir tidak mempenga.ruhi stabilitas keadaan tetap. Namun, stabilitas tetap naik bila respon penguat naik.
6,2.6
Pemuatan Saluran
Pada pemuatan saluran transmisi tanpa-beban harus dipenuhi syarat mengenai hubungan antara kapasitas pemuatan dan kapasitas generator, sehingga keadaannya tetap stabil dan tidak menimbulkan eksitasi sendiri karena arus mendahului (leading) yang mengalir pada transmisi. Hubungan ini dinyatakan oleh:5)
=o(+)'*, atau Q' =o(#)' , (#;) di mana O' : (l)'
: Q: V' : V: X" : Xa, :
(6e)
kapasitas pemuatan saluran transmisi pada tegangan Z daya dasar (rated) yang dihasilkan oleh generator (kVA) tegangan pemuatan (kV) tegangan dasar generator (kV)
reaktansi kapasitif luar dilihat dari terminal generator (Q) rcaktansi serempak poros-langsung (direct axis) dari generator pada keadaan belum jenuh (pu)
/: o
:
perbandingan hubung-singkat koefisien kejenuhan pada karakteristik tidak berbeban pada tegangan nominal.
Persamaan (69) dapat dirubah menjadi:
lX"l>X6,:Q*o)Xo di mana
lX,l: Xa:
(70)
X" (pu) reaktansi serempak pada keadaan jenuh (pu)
Persamaan (70) memberikan persyaratan untuk melindungi generator terhadap eksitasi sendiri akibat pengaturan tegangan secara manual atau dengan menggunakan AVR jenis kontak. Jika digunakan AVR jenis kontinu yang bekerja cepat, batas daerah stabil dapat diperluas menjadi lx"l> X.. Arus eksitasi akan menjadi nol jika lX"l: Xo,, dan akan menjadi negatip jika Xo < lx"l 1 Xo,.
6.2.7
Keadaan Operasi Mendahului
6.2 Penguatan dan Pengatur Tegangan Otomatis
85
Jika dipasang kapasitor kompensasi dan penggunaan kabel tanah untuk transmisi diperluas, maka faktor daya generator pada pangkal pengiriman sering naik, terutama jika beban rendah, sehingga sistim perlu bekerja dalam keadaan mendahului (leading). Dalam keadaan ini, bila arus eksitasi kecil, maka daya sinkronisasi akan turun dengan akibat stabilitas menjadi rendah. Batas stabilitas keadaan tetap untuk generator kutubmenonjol (salient) ditentukan oleh persamaan:6)
(#)',* (+
, _ X"\' '&t,
: (' * #,)'#? di mana
P: Q: e, : Xa: Xo: X" :
2X,
Et
(-&"-')(' + x" X. )' X"/X"
I
T,\7,
.
#,)
(#)' ('*e#)' * (#)' (71)
dayanyatayang dihasilkan generator (pu) daya reaktif yang dihasilkan generator (pu) tegangan pada terminal generator (pu)
rcaktansi serempak porosJangsung dari generator (pu) reaktansi serempak poros-lintang (guadrature) dari generator (pu) reaktansi luar dilihat dari terminal generator (pu)
Dalam persamaan (71), jika terminal generator diatur sehingga tegangannya e, konstan, maka batas stabilitas tetap dinyatakan oleh lengkung-lengkung Gbr. 60. Stabilitas ini dapat dinaikkan dengan mempergunakan pengatur tegangan otomatis jenis kontinu yang bekerja cepat. Batas operasi keadaan mendahului ditentukan oleh: (a) kapasitas dasar generator (batas kenaikan temperatur pada lilitan angker); (b) kapasitas penguat (exciter); (c) daya mesin penggerak mula (prime mover); (d) stabilitas tetap dan dinamis; Batas Napasitas Penguat
Operasi pada
Baktor Dava Dasar Fasa Membelakangi
Daya Dasar Geoetator
x
x
o
&
Kapasilas Dasar Generator
xdlxq :1,5 XdlXq
Gbr.
60
-
:1,3
Batas Stabilitas Keadaan Tetap (Tanpa Respon Cepat AVR).
Gbr.61 Batas Daya Keluar
Generator.
Bab
6.
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik
(e) batas bawah dari arus medan; (f) jatuh tegangan dari sumber tenaga di sentral;
(g) kenaikan temperatur inti angker. Meskipun generator bekerja dalam batas-batas yang diperbolehkan menurut ketentuan di atas, tetapi kemungkinan keluar dari batas stabilitas masih ada, yaitu jika tiba-tiba kondisi sistim berubah atau ada gangguan peralatan. Karena itu batas kerja keadaan mendahului harus ditentukan dengan mempertimbangkan terjadinya gangguan demikian pada sistim beban (lihat Gbr. 6l).
6.3
Generator Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri
6.3.1 Prinsip
Generator dengan Eksitasi Sendiri
Dengan kemajuan teknologi dalam pembuatan penyearah semikonduktor, penguat magnetis dan reaktor jenuh, maka terbuka kemungkinan membuat generator bolakbalik majemuk dengan eksitasi sendiri yang mempunyai karakteristik yang berrespon tinggi dan yang mudah diperiksa secara periodik. Jika kejenuhan magnetis dan tahanan dari generator diabaikan, maka hubungan antara tegangan nominal yang diinduksikan (4) dan arus beban (/r) dinyatakan oleh persamaan berikut:
E,: E, * jx,i, di mana E,: tegan1an pada terminal generator X, : impedansi serempak
(72)
iX"iL d !
a E
u a ()
(a)
Diagram
Yektor
Gbr.62 Generator
(b)
Rangkaiao
Bolak-
Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri.
Pada Gbr. 62, Ir" adalah arus medan yang diperlukan untuk menghasilkan tegangan induksi sebesar 4; arus ini mengalir dari terminal generator melalui reaktor. Tegangan terminal generator dipertahankan (konstan), artinya tidak dipengaruhi oleh besarnya arus beban. Dengan menggunakan transformator arus, didapat u.ur i1, yang kemudian disuperposisikan dengan ir, gana mengkompensasikan penurunan tegangan jX,i, akibat arus beban. Dari cara ini akan dihasilkan karakteristik generator majemuk; generator berprinsip demikian disebut generator majemuk eksitasi sendiri. Dalam kenyataannya, kompensasi arus medan diperlukan juga karena kejenuhan magnetis dan tahanan tidak dapat diabaikan. Juga karena ada perbedaan antara reaktansi poros-
6.3 Generator
Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi
Sendiri
87
langsung dan reaktansi porosJintang pada generator berkutub menonjol. Karena itu dalam cara ini pengaturan arus !r, dilakukan, sesuai dengan penyimpangan dari tegangan terminal d, dengan menggunakan AVR dengan reaktorjenuh untuk menjaEaagar tegangan terminal generator sama dengan tegangan perencanaannya. Berbagai jenis rangkaian sistim ini terlihat pada Gbr. 63.
Sistim Reaktor Paralel
Sistim Reaktor Seri
X : Reaktor Rectifier
AG
:
Geoerator Bolak-Balik
SR
: Reaktor Jenuh
Automatic Voltage Regulator
STr
:
Transformator Jenuh
Trafo Arus (Curretrt Transformer)
SCT
:
CT Jenuh
:
PCT
Sistim Transformator Kombinasi
Tralo Tegangan (Potential Transformer)
:
CT
63
: :
PT
Ref
AVR :
Gbr.
Sistim CT Jenuh
Power-Cerrrent Transformer
Berbagai Sistim Generator Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri.
6,3.2 Karakteristik
Generator Majemuk dengan Eksitasi Sendiri
Bila pada generator yang mempunyai penguat terpisah untuk eksitasinya ada dua rangkaian medan magnit (untuk generator dan penguat) yang konstanta waktunya cukup besar, pada generator dengan eksitasi sendiri hanya ada satu lilitan medan yang konstanta waktunya lebih kecil, sehingga dihasilkan respon yang lebih cepat. Karena itu perubahan tegangan terminal generator akibat perubahan beban yang mendadak menjadi kecil dan keadaan dapat dikembalikan.pada harga semula dengan cepat. Ini dinamakan pengaturan tegangan seketika (instantaneous). Bila terjadi hubung-singkar tiga-fasa pada terminal generator, maka arus medan melalui reaktor menjadi nol karena tegangan pada terminal menjadi nol. Tetapi arus medan yang terjadi karena transformasi oleh transformator arus menjadi besar sekali, sehingga arus hubung-singkat bertambah besar pula. Untuk proteksi terhadap hal demikian dipergunakan transformator arus yang direncanakan agar medan magnitnya akan menjadi jenuh pada arus tertentu. Umumnya kejenuhan ini direncanakan sehingga arus hubung-singkat dibatasi antara 4 sampai 6 kali arus nominal. Pengaruh respon yang cepat pada sistim eksitasi generator akan menaikkan stabilitas peralihan. Meskipun sukar mendefinisikan hubungan antara stabilitas dan respon eksitasi secara kwantitatif, tetapi contoh percobaan simulasi transmisi seperti diperlihatkan dalam Gbr. 64 dapat digunakan. Pada mesin-rnesin berkapasitas kecil kenaikan tegangan secara berangsur-angsur dapat terjadi hanya dengan adanya remanensi magnit pada saat mesin mulai berjalan. Tetapi untuk generator ukuran menengah atau yang berkapasitas besar perlu dipergunakan sumber arus searah pembantu untuk eksitasi awal supaya perkembangan kenaikan tegangan itu dapat terjadi lebih cepat. Besar arus eksitasi awal ini kira-kira l0\ dari arus eksitasi pada beban nol.
Bab
88
6.
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik
220l1s00Y F-
NGR
19
800
kw
()
800 ()
kw
(tw%)
t7,s (toe%)
s
3LG I
-800r,
t<
(tt9%)
----l
16,5 17,5
kw
(tN%)
r2,s (too%) 15 (tzg%) t9,s (ts6r:\
(t06y)
tg,s (ttg%)
1500i220V
800r)
2LG
2LS NGR
M A
:
250km
2 LS : Hubung-Singkat 2-Fasa 2 LG : Hubung-Singkat 2-Fasa ke Tanah 3 LG : Hubung-Singket 3-Fasa ke Tanah NGR : Tahanan Netral terhadap Tanah
2
Batas Daya Stabilitas Peralihan
_
2LS
x----r 2 LG
e.<
M : Dengan Tangan (I\Ianual) A : Respon Cepat AVR S : Eksitasi Sendiri(Self-)
3 LG
1.
Kapasitas Pirubah 250 620 MVA (22,5 kVA) s00 Mlv (r8 kw)
2.
Konstanta Geuerator: Xa' : 0,883 Xl : 0,564 Xr' : 0,218 Xa" : 0,1t2
3.
Lama Gangguan:9Hz \Yaktu Tanpa Tegangen
7a.
Gbr.
64
kW:
:
0,92
sec. M :7,5
:
23 Hz
Contoh Percobaan Simulasi Transinisi.
Pemeliharaan generator jenis ini lebih mudah dibandingkan dengan mesin berputar
(rotary machine) pada umumnya karena sistim eksitasinya yang statis dan fasilitasnya yang sederhana. Selain karakteristik seperti diuraikan di atas, gcnerato,r majemuk dengan eksitasi sendiri mempunyai kelemahan-kelemahan tertentu. Ruang lantai yang ada diperlukan untuk pemasangan transformator, reaktor dan penyearah. Selain itu karena eksitasi terbalik tidak ada maka diperlukan sumber tenaga tersendiri untuk pemuatan tanpabeban dari saluran transmisi jarak jauh.
6.4 Transformator 6.4.7
Jenis dan Konstruksi Transformator
Untuk PLTA banyak digunakan transformator tiga-fasa, jenis pasangan luar, yang terendam dalam minyak. Transformator dengan pendinginan sendiri (self-cooling)
dipakai untuk kapasitas kecil; bila kapasitasnya besar, digunakan cara pendinginan udara paksa (forced), pendinginan minyak paksa dengan memakai alat pendingin udara paksa (forced-air cooler), dan pendinginan minyak paksa dengan memakai alat pendingin air paksa (forced-water cooler). Pemasangan di bengkel dan pengangkutan transformator yang telah dipasang di bengkel ke tempat pekerjaan sudah lazim dilakukan untuk sebanyak mungkin menghemat pemasangan di tempat pekerjaan. Namun, karena adanya batas berat dan ukuran dalam angkutan bagi jalan, jembatan dan terowongan yang menuju ke tempat pekerjaan sesuai dengan tempat dan keadaan geografis tempat
6.5
Sistim Huk.ngan Rangkaian
Utama
t9
pckerjaan, maka akhir-akhir ini banyak dipakai transformator tiga-fasa khusus. Transfomator ini terdiri dari tiga unit yang terpasang di bengkcl, yang masing-masing mempunyai rangkaian magnit tersendiri (seperti konstruksi transformator satu fasa), yang kemudian digabung di tempat pckedaan membentuk hubungan dan konstruksi yang sama seperti transformator tiga-fasa. Bila transformator jenis kepala gajah (clephant head type) dipakai untuk pemasangan bawah-tanah (underground) atau dalam ruangan (indoor), maka lantai ruangan yang dibutuhkan dapat diperkecil karenadi sini tidak ada jarak isolasi seperti pada bangunan dan pcralatan lainnya.
6.4.2
Pengenal Transformator
Kapasitas dasar transformator dipilih sama dengan daya dasar (ratcd output) generator (kVA). Tegangan primer biasanya dipilih 5% di bawah tegangan dasar generator. Namun, dalam beberapa hal, khususnya untuk transformator yang dihubungkan dengan kawat transmisi tegangan tinggi sekali (extra-high voltage) maka, karena faktor daya mungkin sama dengan 1,0 atau bahkan mendahului (lcading), tegangan primer dipilih sama dengan tegangan generator. Pemakaian sistim pengaturan tegangan dengan cara mengatur tegangan generator, sebagai pengganti dari perubahan pcnyadap tanpa-beban (no-load tap-changer) pada sisi sekunder, lebih menguntungkan karena mengurangi biaya akibat penyederhanaan konstruksi dan peningkatan keandalannya.
6.4.3 Transformator
Pemakaian Sendiri
Transformator dengan minyak isolasi sintetis yang tak dapat tcrbakar atau transformator jenis kering dipakai sebagai transformator untuk pemakaian sendiri (station service), terutama guna menghindarkan kebakaran. Pada pusat listrik yang bcrkapasitas besar yang dihubungkan dengan sistim tenaga listrik yang besar, kadang-kadang dibutuhkan kapasitas yang luar biasa besarnya dibandingkan dengan arus kerja normal, karena kapasitas interupsi Ircmutus beban dan arus jangka pendek kabel mclebihi batas tekniknya, oleh membesarnya arus hubung-singkat dalam rangkaian tcgangan tinggi dan rendah. Dalam hal semacam ini impedansi dari transformator dapat dipilih lebih besar dari nilai normalnya.
6.5
Sisfim Hubungan Rangkaian Utsma 6.5.1 Pemilihm Sistim
Hubungan
Sistim unit dan sistim ril dipakai untuk menghubungkan generator dan transformator pusat listrik tenaga air @LTA). Dalam sistim unit generltor dihubungkan dengan transformator dan merupakan satu unit. Dalam sistim ril (bus) diadakan sebuah ril untuk menghubungkan bebcrapa generator dengan satu sisi transformator. Pemilihan sistim hubungan harus dilakukan dengan mempertimbangkan pentingnya pusat listrik (power plant) yang bcrsangkutan dan sistim pembangkitannya, jumlah rangkaian saluran transmisi yang ke luar dari pusat listrik, sistim saluran transmisi kc luar pusat listrik, kcmungkinan pemuatan saluran tanpa beban, sistim sinkronisasi, sistim pelayanaa scndiri (station servicc) dan sistim distribusi langsung.
6S.2
Contoh S|stlm Hubmgro
Bcberapa contoh sistim hubungan rangkaian uuma dapat itilihat padt Gbr. 65,
90
6.
Bab
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik
Untuk perencanaan pusat listrik dapat digunakan gabungan dari sistim-sistim sebagaimana tertera dalam contoh di atas.
6.6
Rangkaian untuk Pemakaian Sendiri Tenaga listrik untuk pemakaian sendiri (station service) disediakan dari rangkaian generator. Penyediaan tenaga cadangan diterima dari interkoneksi saluran distribusi pusat-pusat listrik yang berdekatan atau dari generator mesin diesel yang dipergunakan untuk keperluan pada bendungan yang terletak berdekatan dengan pusat listriknya. Pada pusat listrik yang penting dan berkapasitas besar dipasang generator khusus untuk pemakaian sendiri. Tegangan tinggi rangkaian pemakaian sendiri di Jepang adalah 6,6
N
Gbr.
:
65
Alat Pengetauahrn Titik
Nehal
G
:
Generstor
Contoh Sistim Hubungan Rangkaian Utama.
6.7 Sistim Kontrol Generator No. 2
r3.200 v/3.300
Generator
No.
I
36
v
13.200 V /3.300 V
9l
kY dan 3,3 kV sedang tegangan rendahnya acialah 440Y,220Y dan I 10V.7) Maka dari itu, tegangan terminal mesin-mesin pembantu umumnya adalah 200V. Tetapi, pada
pusat listrik berkapasitas besar dengan mesin-mesin pembantu yang besar tegangan terminalnya adalah 3 kV dan/atau 400 V.7' Sebuah contoh rangkaian penyediaan tenaga untuk pemakaian sendiri dapat dilihat pada Gbr. 66.
6.7
ke Bendungan
Sistim Kontrol
Penggolongan sistim kontrol yang dikenal adalah sebagai berikut: (a) sistim kontrol yang otomatis sepenuhnya (fully automatic)
;
(b) sistim kontrol yang dijalankan oleh satu orang (one man control system);
(c) sistim kontrol pengawasan jarak jauh (remote supervisory control system);
Lemari Penyearah
Gbr.66 Contoh
Rangkaian Pemakaian Sendiri.
6.7.1 Sistim Kontrol
(d) sistim kontrol dengan tangan (manual control system);
(e) sistim kontrol setengah otomatis (semi automatic control system).
yang Otomatis Sepenuhnya
Ini adalah sistim operasi otomatis yang mengontrol jalannya turbin air secara otomatis, meliputi operasi dengan keadaan awal yang telah ditentukan, pembebanan otomatis dan operasi kontinu, serta operasi penghentiannya secara otomatis bila keadaan menghendaki atau bila terjadi gangguan, tanpa bantuan operator. Sistim ini tepat untuk pusat listrik berkapasitas kecil yang terletak berdekatan dengan pusat listrik pengontrolnya. Jadi sistim ini dipakai untuk mesin-mesin berkapasitas kecii dan, pada umumnya, dengan operasi paralel dengan paksa (forced parallel-in), tanpa alat sinkronisasi otomatis untuk menyederhanakan instalasi itu sendiri. Operasi mulai jalan secara otomatis dilakukan oleh rele mulai (starting relay) yang mendapat tenaga listrik dari penyediaan untuk pemakaian sendiri; caranya-adalah dengan memberi tegangan pada-saluran transmisi yang terinterkonersikan dengan pusat
listrik pengontrol. Selanjutnya dilakukan pembebanan dengan cara
menyesuaikan
pengatul muka air dengan air yang masuk. Operasi penghentian secara otomatis dilakukan dengan menjalankan rele arus lemah (low current relay), dengan membuka saluran transmisi yang terinterkoneksikan dengan pusat listrik pengontrll. Bila terjadi gangguan, maka penghentian otomatis dilakukan dengan urutan yang sama dengan menjalankan rele pengaman.
6.7.2 Sistim Kontrol Pada sistim
ini
yang Dijalankan oleh Satu Orang seorang operator dapat melakukan operasi mulai, operasi jalan
92
Rab
6.
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik
dan operasi berhenti dari turbin air dan generator serta berbagai pengontrolan lain dan pengawasan terhadap panel hubung (switch-board). Sistim inijuga diperlengkapi dengan
alat-alat penghentian otomatis atau pemberitahuan tanda bahaya bila ada gangguan. Sistim ini paling lazim dipakai pada suatu pusat listrik tenaga air. Berikut ini adalah suatu contoh mengenai sistim ini. Sebagai ilustrasi diambil sebuah saklar kontrol utama (main control switch), dengan 6 tingkat hubungan, yaitu untuk operasi berhenti, katup pintu masuk, jalan, eksitasi, paralel dan pembebanan. Dengan memasang saklar pada salah satu dari 6 tingkat ini, operasinya berlangsung sesuai dengan tingkat yang bersangkutan. Pada o,rerasi mulai peralatan pembantu dijalankan terlebih dulu sebelum unit utama mulai dijalankan untuk mempersiapkan tekanan minyak dan untuk mengalirkan air pendingin dan minyak pelumas. Bila keadaan mulai cukup baik, misalnya, tekanan minyak cukup, sudu antar dalam keadaan tertutup, pengaliran air pendingin baik, rele pengaman tidak dalam keadaan kerja, dan lain sebagainya, maka operasi yang lain dilaksanakan sesuai dengan tingkatan saklar kontrol utama. Pertama-tama katup simpang (by-pass valve) dibuka; bila rumah turbin (casing) sudah terisi air, katup pintu masuk dibuka (membuka). Sesudah kunci sudu-sudu antar dibuka, operasi mulai dilakukan sedikit demi sedikit sampai generator dan turbin mencapai kecepatan putar dasarnya. Bila kecepatan putarnya mencapai 80\ dari kecepatan dasar, pemutus beban medan ditutup dan tegangan generator mulai naik. Bila tegangan sudah mencapai 80\tegangan dasar, pengaturan tegangan dan kecepatan putar mulai dilakukan dengan memakai penyeimbang tegangan otomatis (automatic voltage balancer) dan sebuah penyesuai kecepatan otomatis (automatic speed matcher). Kemudian alat sinkronisasi otomatis melaksanakan operasi paralel sehingga unit yang bersangkutan mulai bekerja tanpa-beban. Jika dipakai alat pengatur muka air, pembebanan otomatis dijalankan sesuai dengan muka air dalam waduk. Bila dipakai pengatur dengan tangan, pembebanan dilakukan dengan memakai saklar pengatur beban atau saklar pembatas beban. Operasi penghentian (stop) digolongkan dalam penghentian normal, cepat dan darurat. Penghentian normal dilakukan dengan memasang saklar pada kedudukan berhenti. Generator-turbin air akan berhenti secara otomatis menurut urutan tertentu, yaitu mulai dari penurunan beban sedikit demi sedikit sampai pada keadaan tanpabeban. Pemutus beban paralel membuka. Pemutus beban medan membuka. Sudu antar menttup sempurna dan mengunci, dan pada saat yang sama katup pintu masuk mulai menutup. Bila kecepatan menurun sampai 3040% dari kecepatan dasar. rem akan bekerja secara otomatis atau dijalankan dengan tangan. Operasi berhenti mendadak dilakukan dengan menjalankan saklar berhenti cepat yang terdapat pada panel kontrol utama atau dengan menjalankan rele pengaman berhenti cepat. Generator-turbin air akan berhenti menurut urutan tertentu; mula-mula sudu antar akan menutup dan bersamaan dengan itu katup pintu masuk mulai menutup. Bila sudu antar sudah menutup dengan sempurna dan terkunci, pemutus beban paralel akan membuka. Kemudian, pemutus beban medan membuka. Operasi pengereman akan berlangsung dengan cara yang sama seperti di atas. Pada operasi berhenti darurat generator-turbin air berhenti menurut urutan tertentu, dengan mengerjakan rele pengaman berhenti darurat. Pemutus beban paralel dan pemutus beban medan membuka, dan pada saat bersamaan sudu antar dan katup pintu masuk mulai menutup. Sudu antar menutup dengan sempurna dan mengunci. Pengereman berlangsung dengan cara yang sama seperti pada operasi berhenti normal. Rele pengamanan (protective relaying) yang dipakai untuk berhenti darurat adalah rele diferensial generator, rele pengetanahan diferensial generator, rele hubung-singkat
6.8
Panel Hubung, L€mari Hubung dan Ril dalan Kotak
Logam
93
lapisan generator dan rele pengetanahan lapisan generator. Untuk operasi berhenti mendadak dipakai rele kecepatan lebih (over-speed), rele tegangan lebih (over-voltage) dalam penguat (exciter), rele tekanan minyak rendah, rele kenaikan suhu pada bantalan, dan rele kesalahan pada alat pengatur (governor). Untuk keadaan kerja tanpa-beban dan tanpa-eksitasi dipakai rele-rele tegangan-lebih generator, arus-lebih generator, kerugian eksitasi, rele diferensial transformator dan rele Buchholtz. Tanda bahaya berbunyi bila tekanan minyak rendah (tahap ke-l), atau dalam hal
berhentinya aliran atau kekurangan air pendingin, berhentinya aliran atau kekurangan minyak pelumas, kenaikan suhu pada bantalan (tahap ke-1), kenaikan suhu pada tempat keluar udara pendingin, kenaikan suhu pada tempat ke luar air pendingin, tegangan searah (DC) rendah dan hubungan-tanah dari rangkaian searah.
6.7.3 Sistim Kontrol Pengawasan Jarak Jauh Pada sistim ini, sebuah pusat listrik dikontrol oleh pusat listrik yang Iain yang terletak jauh dari pusat listrik yang dikontrol. Dalam beberapa hal banyak pusat-pusat listrik yang dikontrol dengan sistim yang terintegrasikan dan terpusat dari pusat listrik pengontrol. Ini berarti bahwa panel hubung yang harus dipasang di pusat listrik yang dikontrol dipindahkan ke pusat listrik yang mengontrol. Sistim transmisi isyarat yang digunakan disesuaikan dengan jarak altara pusat listrik yang dikontrol dan pengontrol, jumlah bagian yang harus dikontrol, jumlah bagian yang harus ditunjukkan dan jumlah bagian yang harus diukur datanya dan diawasi; untuk ini dikenal sistim hubungan langsung, sistim gabungan, sistim frekwensi, sistim sandi (code) dan sistim sinkron.
6.7.4 Sistim Kontrol
dengan Tangan
Di sini operasi mulai jalan (start), putar dan berhenti dari turbin air-generator dan berbagai operasi pengontrolan lainnya dilakukan dengan tangan dengan perkiraan operator sendiri. Di luar negeri sistim ini dewasa ini jarang dipakai.
6.7.5 Sistim Kontrol Setengah-Otomatis Di sini operasi mulai jalan, putar dan berhenti normal dari generator-turbin air dikerjakan dengan tangan; penghentian secara otomatis hanya dilakukan bila ada gangguan. Di luar negeri sistim ini sekarang jarang dipakai lagi. 6.7,6 Nomor Alat untuk Peralatan Kontrol Otomatis
Di Jepang nomor alat untuk peralatan kontrol otomatis ditentukan oleh Japan Electric Machine Industry Association (disingkat JEM) seperti tertera pada Tabel 17.8) Sistim pemberian nomor dengan abjad sedang diselidiki.
6.8
Panel Hubung, Lemari Hubung dan Ril dalam Kotak Logam
6.8.1
Panel Hubung
Jenis dan pengaturan suatu panel hubung (switch board) ditentukan dengan memperhatikan jumlah unit dan peralatan, jumlah rangkaian saluran transmisi, sistim kontrol, jumlah petugas kerja (operating personnel) serta skala dan pentingnya pusat
Bab
94
6.
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik Tabel
17.
Daftar Nomor Alat
I
Unsur Induk
2
Rele Mulai Waktu-Tertunda atau Rele Penutupan Saklar Kerja
J
5
Kontaktor Induk Alat Penghenti
6 7
Pemutus Beban atau Kontaktor Mulai Sakiar Pengatur
4
B
9 10
ll
12 13
14 15 16 17 18 19
20
2t 22 23 24 25 26 27 28 29 30
3t 32 JJ 34 35
36 JI 38
39
40
4t 42 43 44 45 46 47
Alat Pemisah Daya Kontrol Alat Pembalik Medan Saklar Urutan Unit Saklar Penguji Alat Kecepatan Lebih Alat Kecepatan Sinkron Alat Kecepatan Kurang Alat Penyesuai Kecepatan (Speed-Matching) Rele Monitor Pilot-Kawat Rele Pilot-Kawat Alat Percepatan atau Pengurang Percepatan (Decelerating)
Kontaktor Transisi Mulai-Jalan (Starting-to-Run) Katup untuk Mesin Pembantu Katup untuk Unit Utama (Cadangan) Alat Pengatur Suhu Alat Pengubah Sadap Alat Pengecek Sinkronisasi Rele Termis Peralatan Statis Rele Tegangan Kurang Bolak-Balik Pemberi Tanda Bahaya Alat Pemadam Kebakaran Penunjuk Gangguan (Hubung-Singkat) Alat Eksitasi Terpisah Rele Arus Searah Terbalik Saklar atau Penunjuk Posisi
Alat Urutan Induk Alat Penghubung Singkat dengan Sikat atau Cincin Selip Rele Polaritas Rele Arus Kurang Rele Termis Bantalan (Cadangan) Rele Medan Pemutus Beban atau Kontaktor Medan Pemutus Beban atau Kontaktor Jalan Pemindah atau Selektor Rangkaian Kontrol Rele Jarak Rele Tegangan Lebih Searah Rele Arus Fasa-Terbalik atau Fasa-Seimbang Rele Tegangan Fasa-Tak-Lengkap (Incomplete) atau Urutan Terbalik (Reverse Sequence)
4q
l+g
Rele Deteksi Gangguan Mulai Rele Termis Mesin Berputar
6.8
Panel Hubung,
kmari Hubung Tabel
51 5?
53 54 55 56 57 58 59
60
6l 62 63
& 65 66 67 68 69
70
7t 72 73 74 75 76 77
17 (Itniutan) Nama Alat
No. 50
dan Ril dalan Kotak Logam
Rele Hubung-Singkat atau Selektip ke-Tanah Rele Arus Lebih Bolak-Balik atau ke-Tanah Pemutus Beban atau Kontaktor Bolak-Balik Rele Eksitasi Pemutus Beban Cepat (High-Speed) Searah Alat Pengatur Faktor Daya atau Rele Faktor Daya Rele Deteksi Selip atau Rele Tak-Serempak (Step-Out) Pengatur Arus Otomatis atau Rele Arus (Cadangan) Rele Tegangan Lebih Bolak-Balik Penyeimbang Tegangan Otomatis atau Rele Keseimbangan Tegangan Penyeimbang Arus Otomatis atau Rele Keseimbangan Arus Rele Penghenti Waktu-Tertunda atau Pembuka Rele Tekanan Rele Tegangan-Lebih Tanah Pengatur Kecepatan Rele "Jogging" atau "Notching" Rele Arah Daya Bolak-Balik atau Rele Arah Tanah Alat Deteksi Kepalsuan (Adulterant) Rele Aliran Tahanan (Rheostat) Detektor Gangguan Elemen Penyearah Pemutus Beban atau Kontaktor Arus Searah Pemutus Beban atau Kontaktor Penghubung Singkat Pintu (Wicket Gate) Rem Rele Arus Lebih Searah Pembatas Beban
91
Rele Pembanding Sudut Fasa Pembawa (Carrier) Rele Penutup Kembali Arus Bolak-Balik Rele Tegangan Kurang Searah Pengatur Kecepatan Generator Rele Penutup Kembali Arus Searah Kontrol Selektip atau Saklar Pemindah atau Rele Rele Tegangan Rele Penyalur atau Penerima Isyarat Rele Pengunci Rele Pengaman Diferensial Kontaktor atau Saklar untuk Mesin Pembantu Pemisah atau Saklar Pengatur Tegangan Otomatis atau Rele Pengatur Tegangan Otomatis Pengatur Daya Otomatis atau Rele Daya
92
Pintu
78 79
80
8l 82 83 84 85 86 87 88 89
90
93
(Cadangan)
94
Kontaktor atau Rele Bebas-Jatuh (Trip)
95
Pengatur Frekwensi Otomatis atau Rele Frekwensi Rele Buchholtz atatJ Alat Deteksi Gangguan-Dalam pada Transformator
96 97 98 99
Rotor Kopling Pencatat Otomatis
95
Bab
96
6.
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas
Listik
listrik yang bersangkutan. Panel hubung suatu pusat listrik dapat dikelasifikasikan sebagai tertera pada Tabel 18. Tabel
lE.
Jenis-Jenis Panel Huhmg
utuk PLTA Uraian
Nama
Turbin Air, Generator, Pengu.at @xciter), Transformator (Unit
Panel Generator
System)
Panel Saluran Transmisi
Saluran Transmisi
Panel Distribusi Tegangan
Transformator Distribusi, Saluran Distribusi 3 kV (6 kV, Ril)
Tingei Panel Sinkronisasi
Pensinkronisasian, Penyeimbangan Tegangan, Penyesuaian Kecepatan
Panel Distribusi Daya
Rangkaian Tegangan Rendah, Rangkaian Batere
Panel hubung terdiri darijenis tegak yang berdiri sendiri, jenis bangku dan gabungan antarajenis bangku dan jenis tegak berdiri sendiri. Saklar-saklar diatur di atas panel untuk mempermudah dalam pelayanannya. Instrumen diatur sehingga pembacaannya dapat dipermudah, sesuai dengan kepentingannya. Yang lazim dipakai adalah instrumen jenis terpasang (built-in type) dengan sudut lebar (wide angle). Pencatat (recorder),
pencatat gangguan (fault recorder) dan osilograp otomatis banyak dipakai untuk mencari sebab-sebab gangguan. Penunjuk gangguan (fault indicator) dan penunjuk operasi juga dipasang untuk mempermudah pengawasan.
6,8,2 Lemari
Hubung
Akhir-akhir ini kecenderungannya adalah bahwa peralatan yang dihubungkan ril generator dan rangkaian tegangan tinggi pemakaian sendiri dimasukkan dalam
pada
lemari'hubung (cubicle), sebagai pengganti sistim ruangan tertutup yang konvensionil atau pengganti sistim pemasangan di atas kerangka (frame-mounted system). Pemasangan dalam lemari ini mempunyai banyak keuntungan, antaralain, keandalan peralatan yang lebih tinggi, keamanan yang lebih terjamin bagi para pekerja, luas lantai yang berkurang, jangka waktu pemesanan (delivery time) yang lebih singkat dan bentuknya
lebih baik.
6.E.3 Ril dalam Kotak Logam Meskipun penghantar telanjang (bare conductor) yang
terlindung dalam ruangan tertutup dan kawat serta kabel yang diisolasikan biasa dipakai sebagai rangkaian penghubung utama antara generator dan transformator, sebagai rangkaian cabang yang bersangkutan, dan sebagai rangkaian tegangan tinggi pemakaian sendiri, namun karena
ffi-
ffi
pemakaian lemari hubung dan generator berkapasitas cukup besar, maka digunakan pula ril yang tertutup dalam kotak logam. Seperti yang tampak pada Gbr. 67, ril yang tertutup dalam kotak logam dapat digolongkan sesuai dengan konstruksinya menjadi ril dengan fasa yang terpisah, Gbr. dan
ril
dengan fasa terisolasikan.
B.tlr! lil Pcrbrter
Brtrry Ril
B.t !a Xit Srrrrs Ia3ea
67
RII tlrlam Kotrk
l'gln'
6.9 AIat Pelindung
97
6.9 Alat Pelindung 6.9.1
Perlindungan Generator terhadap Petir
Distribusi tegangan yang disebabkan oleh surja (surge) tegangan antara lapisan dalam lilitan generator menunjukkan nilai yang tertinggi dekat ujung ke luar atau pada ujung titik netral lilitan. Untuk meratakan muka gelombang tegangan dan menyeragamkan distribusi tegangan pada gulungan generator dipasang sebuah kapasitor pelindung sebesar 0,1-0,5 pF antara setiap terminal dan tanah. Untuk generator yang dihubungkan langsung dengan saluran transmisi, bila tegangan yang masuk adalah Es
:
s-o'
_ e-b,
(73)
Saluran Transmisi (Z)
maka tegangan terminal generator (periksa Gbr. 68) menjadi:e)
p:fie-.,-t frb-f' - d,.-tt
Generator (,R)
Gbr.
68
Hubungan Kapasitor Pelindung.
-fr.ffip,,,-,,(74) ,:Z - R " CRZ
(7s)
"-Z*R PCRZ
(76)
Arester petir bersama dengan kapasitor pelindung dibutuhkan untuk melindungi generator terhadap petir yang dekat menyambarnya atau terhadap gelombang berjalan yang mempunyai jangka waktu lama. Untuk generator yang dihubungkan dengan saluran transmisi melalui transformator, surja tegangan yang dialihkan dari sisi tegangan tinggi ke sisi tegangan rendah dari transformator mengandung komponen alih (transfer) elektro-magnetis dan komponen alih elektrostatis. Karena tegangan elektrostatis yang dialihkan mungkin menjadi sangat besar bila transformator tidak dihubungkan dengan generator sehingga mungkin mengakibatkan kekuatan isolasi dari rangkaian tegangan rendah akan dilebihi, maka perlu dipasang sebuah kapasitor pelindung dalam rangkaian generator. Tetapi bila rangkaian tegangan rendah dihubungkan dengan ril fasa yang terisolasikan atau dengan kabel, maka kapasitor ini dapat ditiadakan karena tegangan alih elektrostatis tetap kecil. Karena tegangan alih elektrostatis menurun dengan dihubungkannya transformator dengan generator, maka kapasitor pelindung kadang-kadang tidak dibutuhkan bagi generator dengan gulungan dengan kumparan tunggal (single turn coil). Karena nilai tegangan seperti tercantum pada Tabel l9 dapat dipakait0)sebagai tegangan pengujian impuls untuk generator, maka tingkat perlindungan dari arester petir harus dikoordinasikan dengan kira-kira 801 dari nilai tegangan pengujian tersebut. Karakteristik arester petir untuk generator dapat dilihat contohnya pada Tabel 20. Arus pelepasan (discharge) cukup 2.500 A karena tegangan di rangkaian generator juga tidak tinggi. Meskipun arester petir dan kapasitor pelindung dipasang, dianjurkan agar digunakan juga transformator pengisolasi (insulating) bila generator dihubungkan langsung dengan saluran transmisi yang melalui daerah di mana diperkirakan banyak terjadi petir.
98
Bab Tabel
6. 19.
Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik Contoh Pengujian Impuls pada Generator
(kv)
(kv)
3
25
6
35 55
l0 t2
D:__!.^^^_
r(rngKasan
Tabel
t4 (E
20.
Tegangan
Tegangan
Dasar Arester (kV)
Percikan
J
412
8,4
(kv)
E ekivalen dengan 1,1 x Tegangan Dasar
Tegangan
Batas (kV)
5kA
1,5
kA
6,3 12,6
25
12 23
43
Q
10
14,0
2t
l5
21,0
31,5
Pengetanahan
:3,3 :6,6
Contoh Karakteristik Arester untuk Generator
Tegangan
4
x1,25
kV) kV) 41 (E: 11kV) 48,5 (E : 13,2 kV) 60 (E :16,5 kV) 25 (E
Bentuk Gelombang: -r1r x 4,0) Ps
Rangkaian
6,9.2
(kv)
65 80
15
(kv)
(2E+lkY)xr/Z
Tegangan Uji
Tegangan Dasar
13
&
60
Tegangan Percikan
Impuls (kV)
Tegangan Percikan
Surja Hubung
(kv) (10-1.000 ps)
15
t4
30 45 67
27
4t 60
Titik Netral
Titik netral generator dihubungkan ke tanah untuk perlindungannya. Yang lazim digunakan adalah sistim pengetanahan dengan tahanan, dengan memakai tahanan yang membatasi arus pengetanahan sampai 100 A. Karena sudah jelas bahwa tak akan ada pengaruh arus sirkulasi harmonis ketiga meskipun dua generator atau lebih yang berkarakteristik sama dihubungkan pada ril yang sama pula, maka sistim hubungan unit tahanan pengetanahan dapat dipakai. Cara lain adalah pengetanahan melalui transformator tiang. Sistim ini tepat bagi mesin berkapasitas besar. Pengetanahan dilakukan melalui gulungan tegangan tinggi pada transformator tiang dengan menyisipkan tahanan pada sisi tegangan rendah untuk membatasi arus pengetanahan sampai 5-15 A; nilai tahanan R didapat dari persamaan berikut :r t)
R: G#n@)
(77)
di mana C : kapasitansi tiap fasa dari rangkaian urutan nol dari generator (generator zerosequence circuit) (pF)
: y: ,f
frekwensi (Hz) perbandingan lilitan (turn ratio) dari transformator
Bila cara ini dipakai untuk dua generator atau lebih pada ril yang sama, perlu diberikan perhatian khusus terhadap hal-hal tertentu, antzra lain, behwa pengamanan selektip terhadap gangguan tidak dimungkinkan, dan bahwa rele pengetanahan mungkin akan salah-kerja karena satu komponen tegangan urutan nol, yang diterapkan pada sisi
6.
l0 Referensi
99
tegangan tinggi karena hubung-singkat satu-fasa-ke-tanah, dialihkan ke sisi terminal generator melalui kapasitansi gulungan. Pengetanahan titik netral transformator diuraikan dalam Jilid III Bab 2 (seksi 2.6).
6.9.3
Rele Pengaman
Rele pengaman yang diuraikan dalam 6.7.2 di atas dipakai untuk pengamanan turbin air dan generator. Untuk pengamanan peralatan lainnya lihat Bab 5 dan Bab 7.
6.10 Referensi
2)
Dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya tulis berikut ini ; Baptidanov, V.. Tarasov, Power Stations and Substations, Peace Publishers, Moscow, hal. 211. Japanese Electrotechnical Committee, Water Turbines, JEC-151 (1968), Denki
3)
Shoin, hal. 36. Handbook of Electrical Engineering,Institute of Electrical Engineers of Japan, 196'/ ,
l) L.
4) 5) 6) 7) 8) 9) l0) ll)
hal.
1005.
Japanese Electrotechnical Committee, D. C. Machines, JEC-54 (1965), Denki Shoin.
Handbook of Electrical Engineering, op. cit., hal. 1006. Researches on the Stability of Electric Power Systems, Central Research Institute of the Electric Power Industry, Japan, 1965. Japanese Electrotechnical Committee, Standard Voltage, JEC-I58, Denki Shoin,
1970; Publications 38, International Electrotechnical Commission, Fourth Edition, 1967. JEM-1090 (1964) and Letter Symbols for Switchgears and Controlgears, JEM-11l5 (1971), Japan Electric Machine Industry Association. Recommendations on Insulation Coordination at Power Ststions and Substations, Central Research Institute of the Electric Power Industry (1969). Application of Surge Protection Equipment for Rotating Machines, Report No. 60025, Central Research Institute of the Electric Power Industry (Japan), 1960, hal. I 1. Report No. 19-2, Electrical Cooperative Research Association of Japan, 1963.
BAB
7.1
7.
GEDUNG.GEDUNG DAN FASILITAS PERLENGKAPANNYA
Macam dan Jenis Bangunan Atas-Tanah 7.1.1 Macam
Bangunan Atas-Tanah
Bangunan atas-tanah (superstructure) dari PLTA biasanya digolongkan menjadi bangunan induk dan bangunan perlengkapannya. Bangunan induk pada umumnya
terdiri dari:
(a) ruang turbin, ruang generator, ruang pemasangan (erection bay) dan ruang peralatan pelengkap; (b) ruang lemari (cubicle), ruang ril dan ruang transformator; (c) ruang panil hubung (switchboard), ruang rele, ruang peralatan komunikasi, ruang kabel, dan ruang batere; (d) kantor, gudang dan lainJain; sedang yang termasuk bangunan perlengkapan adalah: (e) bangunan untuk pekarangan hubung; (f) bengkel mesin, gudang penyimpanan, garasi dan gedung untuk penjaga; (g) bangunan pengontrol bendungan dan pintu pengambilan; (h) perumahan, fasilitas kesejahteraan dan lainlain. 7.1.2
Jenis Bangunan Atas-Tanah
Bangunan atas-tanah pada umumnya digolongkan sesuai dengan struktur bagian atasnya dan letak ruangan generator di dalam bangunan induk, jenis kran yang dipakai, dan lainJain, sebagai berikut: (a) Gedung sentral pasangan-dalam (indoor): di sini (lihat Gbr. 69) pemasangan generator, ruangan pemasangan (penyetelan) dan kran-berjalan ditempatkan di dalam
bangunan sentral. Tingginya ruang generator ditentukan oleh tingginya kran dan tinggi-angkat dari generator. Ada dua jenis pasangan-dalam, yaitu dengan satu lantai dan dengan dua lantai. Perbedaan di antara keduanya adalah apakah generator didukung oleh suatu konstruksi di mana di bawahnya dipasang turbin atau oleh lantai lainnya.
Gedung sentral pasangan setengah-luar (semi-outdoor): di sini (lihat Gbr. 70) generator dan ruang penyetelan diatur di dalam bangunan sentral, sedangkan kran untuk menghimpun (assembling), biasanya jenis portal (gantry), dipasang di luar' Pembongkaran dan pemasangan peralatan dilaksanakan dengan perantaraan sebuah lubang di bagian atas ruang generator dan ruangan penyetelan. Dalam beberapa hal, pekerjaan pembongkaran dan pemasangan dilakukan di dalam sebuah bangunap sementara yang ada di luar gedung, agar tidak perlu mengadakan ruang pemasangan di dalam. Hal ini lebih menguntungkan apabila biaya pembuatan bangunan di sebelah jenis atas lebih mahal dari pada penggunaan dengan kran jenis portal ataupun kran jangka waktu yang biasa. Jenis pasangan setengah-luar lebih menguntungkan karena
(b)
t02
Bab
7.
Gedung-Gedung dan Fasilitas Perlengkapannya
a.rso
J-
ro.oso
Ruang Lemari RuaDg Geoerator
Ruang Lemari Pemakaian Sendiri
Sistim Minyak Tekan
r
3E8.500
Mesin Pembantu
Gbr.
59
Gedung Sentral Pasangan Dalam.
90 t _ Kran
fransformator Utama EL.238
15t
Tabir
EL.192,0 Kabel Tenaga dan Ril Terbungkus Plntu Ambil Air EL.154,0 E'L.129,0
EL.100,0 Ruang Mesin Pembantu
Gbr.
70
Gedung Sentral Pasangan Setengah-Luar.
pembangunannya yang lebih pendek. Tetapi sebaliknya jenis ini merugikan karena pekerjaan tidak akan dapat dilaksanakan sesuai dengan rencana, terutama di daerahdaerah yang banyak hujan dan salju. (c) Gedung sentral pasangan-luar (outdoor): jenis ini tidak mempunyai bangunan lainnya di sebelah atas lantai generator; bangunan bagian atas ditutup dengan pelat baja atau beton. Pada jenis ini, keuntungan dan kerugian dari jenis pasangan setengah-luar dapat lebih jelas dibedakan. (d) Gedung sentral bawah-tanah (under ground): di sini (lihat Gbr. 7l) bangunan induk dari gedung sentral dibuat di bawah tanah. Jenis ini dipakai apabila pelaksanaan pembuatan bangunan utama sangat sukar atau tidak ekonomis karena keadaan topo-
1.2
Ruang-Ruang di Dalan Gedung Sentral
103
Bentaugan
EL 5t6.500
EL
574.000
Ruang Generator
EL 566.500 Tangki Minyak Tekan
r-
1.800
EL 566.500
4.150
3.200
EL 562.000
I
EL 568.000
EL
553.500
EL
551.500
EL 553.151 LWL (O
-
0 m3is)
EL 549.500
EL 545.200
Gbr.
7I
Gedung Sentral Bawah-Tanah.
grafis (sangat curam) atau karena tanah untuk pondasi sangat lunak; apabila secara teknis dan ekonomis lebih-menguntungkan karena dapat memperpendek pipa pesat atau untuk menggunakan tinggijatuh yang besar dengan saluran keluar yang panjang; apabila diperlukan untuk kepentingan keindahan pemandangan atau untuk menyembunyikan PLTA dari serangan perang; atau apabila diperlukan tinggi hisap (suction head) yang cukup pada PLTA dipompa.
7,2
Ruang-Ruang di Dalaru Gedung Sentral t
7.2,1 Ruang Turbin, Ruang Generator, Ruang Pemasangan dan Ruang
Peralatan
Pelengkap Turbin
Yang dimaksudkan dengan ruang generator adalah lantai dekat turbin yang diperlukan untuk pemasqlgan, pemeliharaan dan, operasi generator dan ruangan di atasnya di mana dipasang kran-berjalan. Untuk gedung sentral dengan dua lantai, ruang bawah yang dekat dengan turbin disebut ruangan turbin. Oleh karena ruang turbin dan ruang generator mengambil tempat yang terbesar dalam gedung sentral, maka harus diusahakan agar dimensinya dibuat sekecil mungkin sehingga dapat mengurangi luas dan besarnya gedung tersebut, tanpa mengabaikan jarak antara mesin-mesin utama dan metoda pemasangannya. Pada jenis pasangan-dalam ruang pemasangan pada umumnya dibuat sama tinggi dengan jalan masuk sedang pada jenis setengah-bawah-tanah atau jenis bawah-tanah dibuat sama tinggi dengan ruang generator. Ruang pemasangan selalu ditempatkan berdekatan dengan ruang generator. Harus diperhatikan pula tersedianya ruangan yang cukup luas untuk pemindahan
104
Bab
7.
Gedung-Gedung dan Fasilitas Perlengkapannya
bagian-bagian mesin yang berat pada waktu pemasangan dan pembongkaran, dengan memperhatikan daerah kerja dari gerakan kran. Ruangan untuk mesin pelengkap perlu mendapat perhatian pula mengingat akan adanya kadar kelembaban yang tinggi,
misalnya dengan membuat konstruksi dinding rangkap, ventilasi, dan parit-parit dengan kemiringan yang cukup.
7.2,2
Ruang Transformator dan Ruang Ril
Dalam keadaan yang tak dapat dihindarkan karena gangguan suara dan keadaan geografis, kadang-kadang transformator utama ditempatkan di dalam gedung sentral. Dalam hal ini, perlu diadakan dinding pemisah dengan transformator tersebut untuk mencegah menjalarnya gangguan yang terjadi, atau pemadam api dengan sistim semburan air. Sakelar, pemutus beban, PT, CT, dan lain-lain, diatur di dalam lemari yang dipasang dalam suatu ruangan tersendiri atau dalam sebagian ruang generator bersamasama dengan ril untuk generator.
7.2.3 Ruang Meja Hubung, Ruang Rele,
Ruangsn Peralatan Komunikasi dan Ruang
Kabel
Ruang meja hubung dan ruang rele diatur berdekatan dengan turbin dan generator. Jika penjaga selalu menetap, maka perlu diperhatikan adanya penerangan, peredaran udara, penahanan suara dan cahaya yang cukup. Untuk ruang rele dan ruang peralatan komunikasi perlu diperhatikan temperatur ruangan dalam keadaan operasi; jika perlu harus dipasang pesawat pendingin. Ruang kabel diletakkan di bawah ruang meja hubung; tinggi ruangan ini harus lebih besar
dari
7.3
1,8 m.
Kran Untuk membongkar dan memasang turbin air, generator dan transformator, dipasang kran gerak (travelling crane) di sebelah atas pada jenis PLTA pasangandalam atau bawah-tanah; padajenis pasangan setengah luar atau pasangan-luar dipasang kran portal (gantry crane). Dalam beberapa hal perlu ditambah pula kran kecil yang terpisah untuk mengangkat onderdil. Kapasitas dari kran ditentukan oleh berat bagian mesin yang harus diangkat pada waktu pemasangan dan pembongkaran; biasanya muatan maksimum ditentukan oleh rotor dari generator. Batas tinggi pengangkatan ditentukan demikian rupa sehingga kran dapat mengangkat dan memindah rotor dari generator dengan tidak ada kesukaran. Batas pengangkatan yang terrendah ditentukan oleh tinggi yang diperlukan pada waktu pembongkaran mesin turbin. Kecepatan mengangkat dan memindah dari kran pada umumnya lebih lambat dari pada yang biasa dipakai di pabrik. Tabel 21 menunjukkan standar kran di Jepang dengan kecepatan rendah.l) Untuk mempertinggi efisiensi kerja, biasanya kran dilengkapi pula dengan alat pengangkat kecepatan tinggi (3-5 ton). Dalam hal beban maksimum yang diangkat melebihi 300 ton, efisiensi kt:rja dapat dipertinggi dengan memasang dua unit kran. Hal ini tergantung pada rencana kerjanya dan jumlah mesin utama. Dua kran tersebut dapat digabungkan menjadi satu untuk mengangkat perala-' tan yang berat. Untuk keperluan ini biasanya disediakan balok-balok angkat. Karena kran portal sangat dipengaruhi oleh tekanan angin, maka kran ini harus diikat kuatkuat pada waktu tidak dijalankan.
7.3 k
a
! E
o
L
x> : ,rz zv
a
105
Kran
i.) ln
n,at'rjorrhoooQo o.l(?r€Ivn
q (da d.=
tr
c!
JI d L
c.t N N c.t N N (\l N N B!. ooooooooooQQ
ru
(\1
8E
6t
c'.r
V-
Ec! o
&
o
sa
tr (n J( (l L o
c se
() FE BE
c.t Gl c.t c.r
hr
ci h r, ririg:
R
oooooooooooa
v-
6 6l
a
6)
o ta
o 6l
x6 I
6J
a tr
D C)
Ea
\arr)r rl virjrjr-'OOOr
sa
(g rrl v Bts vf,ro.o
tsE v-
6!
I
raOeO 6la.)
--a.l
\o \o \o t t + cn ci oioico
,j(
E*
o0 6! a o h
d
tr se
6t
E
qt
a
zv
v FE 8E
F-r-OTaTaOOOOOQO GlNCqmcqrcra
CO$rr1 €tr.}C.lr)rO\O\oo '
v-
"jjj
N o !
ct
ti
tr d
HEa (gkE
o o o.t c..l c.l N ...1 ol tf t r+ $ a.l c.l N a.l c.! c{ o,l C{ N N N N
Ev" JJJJJJJJJJJJ --dd
o
G)
$"
BSa
aa
cd (dhnOOOOOOOQ c.l c.l dr c.r s H cl !Rl
fif"
oo
dd )rI
raohooooooooo
A
a
3{'
-NN("ltrA\O@ONv.)O
H-i6l
Bab
106
7.
Gedung-Gedung dan Fasilitas Perlengkapannya
7.4 Sistim Penyediaan Air dan Drainasi 7.4,1 Sistim Penyediaan Air Penyediaan air di dalam gedung sentral terdiri dari pada penyediaan air untuk pendingin, untuk air minum, dan untuk berbagai keperluan lain. Air minum diambil dari saluran air minum, atau dari bak saringan yang mendapatkan airnya dari pipa pesat, atau dari selokan keluar yang dipompa. Air untuk berbagai keperluan lain diambilkan dari air sistim pendingin, sedangkan air untuk pemadam api terutama diambil dari pipa pesat.
7.4.2 Sistim Drainasi Kebocoran air dari dinding bawah tanah di dalam gedung sentral, dari turbin, dari pipa air pendingin dan sebagian dari peralatan pendingin, dialirkan ke dalam suatu bak kecil di bagian paling bawah gedung sentral melalui parit sisi atau pipa drainasi (drainage). Kemudian air tersebut dipompa ke atas sampai suatu ketinggian tertentu yang lebih tinggi dari pada tinggi permukaan air banjir. Kapasitas debit pompa dipilih 24kali aliran air maksimum yang diharapkan masuk ke dalam bak penampung tersebut di atas. Bak ini harus mempunyai kapasitas yang cukup sehingga pompa dapat dijalankan secara teratur setiap 30 menit sekali, dan sehingga air tidak akan meluap ke ruangan atas, walaupun ada gangguan sumber tenaga selama satu jam. Biasanya untuk keperluan ini dipergunakan 2 unit pompa, satu untuk keperluan sehari-hari dan satu lagi untuk cadangan. Pompa ini dijalankan secara otomatis dengan perantaraan suatu pelampung untuk mengetahui tinggi permukaan air, Sebagai cadangan bila terjadi gangguan pada sumber tenaga, dipasang pula pompa jet' Dalam hal tinggi efektif kurang dari 40 m, sebaiknya pompa jet tidak dipergunakan, sehingga perlu dipergunakan jenis pompa yang lain.
7.5 Pemadam Kebakaran Api yang biasa, api karena minyak, dan api karena listrik adalah jenis-jenis api yang umumnya timbul di dalam gedung sentral. Untuk mengatasi kejadian ini, perlu dipasang fasilitas dan peralatan pemadam kebakaran yang sesuai, yaitu yang mudah digunakan dan efektif. Hal terakhir mengingat akan adanya isolasi dan korosi dari peralatan listrik, pengaruh kejutan listrik pada manusia, pemeliharaan alat pemadam kebakaran, dan lain-lain. Contoh fasilitas pemadam kebakaran diperlihatkan pada Tabel 22. Untuk generator, pada umumnya dipakai pemadam kebakaran dengan COr. Kadang-kadang dipasang pemadam kebakaran dengan semburan air untuk transformator pasangan-dalam'
7.6
Penerangan Jepang, syarat minimum untuk penerangan (illumination) di dalam gedung sentral dispesifikasikan dalam standar.2) Pada umumnya, intensitas penerangan seperti yang diperlihatkan dalam Tabel 23 dapat diterima. Lampu fluoresen diutamakan pemakaiannya pada penerangan di dalam ruangan, terutama untuk penerangan langsung. Tetapi untuk ruang meja hubung, untuk mencegah pantulan sinar dari instrumen pada mata operator, penerangan tetap (fixture) paling tepat. Penerangan tidak-langsung atau setengah tidak-langsung dapat pula dipakai. Untuk ruangan
Di
7.6 Penerangan Tabel
22.
t07
Contoh Peralatan Pemadam Kebakaran untuk PLTA
Jenis Kebakaran
Obyek
Peralatan Pemadam Kebakaran 2.
Pipa Air (Hydrant) Semburan Bubuk (Powder Spray)
3.
Alkali-Asam
1.
Pasir Semburan Bubuk Semburan Gelembung
1.
Kelas A
Kantor
(biasa)
Minyak Isolasi, Minyak Turbin, Minyak Ringan, Minyak Berat,
Kelas B (karena minyak)
2. 3.
(Bubble Spray)
Bensin
Peralatan Listrik, Ruang Panel Hubung
Kelas C
Tabel
Dalam/Luar
23.
1. 2.
Semburan Bubuk
Klorida Arang (Carbon)
Contoh Rekomendasi Intensitas Penerangan
Tempat yang Diberi Penerangan
Gedung
Ruang Panel Hubung
Penerangan (Lx)
Mendatar pada Meja
30G-700
Tegak pada Panel
200-500
20-30
Lampu Darurat Ruang Rele dan Ruang Peralatan
Mendatar
Ko.nunikasi
Tegak
Gedung
Ruang Generator
150
200-500
Kantor Dalam
r00-300
Di Lantai
100-200
Permukaan Atas Tudung Generator
150-200
Ruang Turbin Air, Ruang Mesin Pembantu, Ruang Kecil, Ruang Ril
100
Ruang Batere, Ruang Penyediaan Listrik Pembantu, Ruang Transformator, WC
50
l0-20
Tangga, Lorong-Lorong
57, darijumlah flux Lampu Darurat Umum
cahaya pada kerja
normal Tempat sekitar Peralatan
Luar Gedung
Lampu Sorot pada Transformator dan Peralatan Hubung Penerangan Halaman
20
30-50
2-5
108
Bab
7.
Gedung-Gedung dan Fasilins Perlengkapannya
generator, karena langitJangitnya tinggi dipakai lampu fluoresen air raksa, yang kadang-kadang dilengkapi pula dengan lampu fluoresen pada dinding untuk memperbesar efek warna. Dalam hal ini perlu diperhatikan pemeliharaan dari lampuJampu tersebut. Untuk penerangan luar dipakai lampu fluoresen atau lampu pijar; lampu fluoresen air raksa dipakai untuk daerah yang luas. Dalam sistim penerangan ini penerangan untuk peralatan tertentu dipakai bersama-sama dengan penerangan menyeluruh. Untuk pekerjaan pada waktu malam perlu pula ada lampu-lampu inspeksi di tempat-
tempat tertentu. Rangkaian listrik untuk lampu-lampu darurat dipisahkan dari rangkaian untuk penerangan biasa. Lampu-lampu ini menyala secara otomatis (oleh sumber tenaga arus searah) pada saat pelayanan dari sentral terganggu; untuk ini dipakai lampu fluoresen arus searah atau lampu pijar. Kapasitas minimumnya harus cukup, sehingga dapat dihindarkan kesulitan pada waktu operasi darurat dan guna laluJintas operator di dalam ruang mej6 hubung, ruang mesin, Bang dan tangga.
7.7
Ventilasi dan Pendinginan Pada gedung sentral pasangan-dalam atau pasangan setengah-luar, panas yang dipancarkan oleh peralatan listrik sebagian besar dikeluarkan melalui jendela, serta pipa-pipa ventilasi alamiah dan ventilasi paksaan. Karena ruang turbin dan ruangan mesin pembantu biasanya ada di bawah tanah, kelembabannya tinggi sehingga peralatan cepat rusak oleh noda dan karat, atau karena semakin rusaknya isolasi. Karena itu cara ventilasi yang tepat sangat perlu ditentukan. Pada PLTA bawah tanah, untuk mencegah adanya kenaikan temperatur di dalam ruangan oleh pancaran panas dari peralatan, untuk menghilangkan embun dan unluk mengeluarkan asap rokok, diadakan ventilasi paksaan dengan tekanan atau pendinginan udara. Untuk ruang peralatan komunikasi, dalam banyak hal pendinginan (air conditioning) bertujuan agar peralatan tetap dapat berfungsi dengan baik.
7.8 Sistim Penyediaan Tenaga untuk Peralatan Pembantu Oleh karena banyak macam peralatan pembantu di dalam gedung sentral, perlu diperhatikan betul-betul bahwa penyediaan tenaga untuk peralatan pembantu juga tersedia dalam keadaan darurat. Untuk maksud ini, maka: (1) jika dapat diperoleh penyediaan tenaga dari sistim lain, perlu diadakan sambungan jaringan distribusinya pada sistim ini ; (2) dipasang generator mesin diesel atau generator dari mesin turbin air kecil untuk keperluan tersebut di atas; (3) generator mesin diesel untuk bendungan PLTA dipakai juga untuk keperluan
di atas;
(4)
jaringan distribusi disambung dengan sentral lain. Di antara beberapa cara ini dapat dipilih carayang paling menguntungkan sesudah diselidiki biayanya dan mudahnya pemeliharaan.
7.9
Referensi
1)
2)
Dalam Bab 7 ini digunakan referensi terhadap karya-karya tulis berikut ini: Low-Speed Overhead Travelling Cranes, JIS-8801, Japanese Standards Association. Recommended Intensity of lllumination,J[S-Z-9110, Japanese Standards Association.
BAB
8.1
8.
PEMBANGUNAN DAN PEMASANGAN MESIN
Persiapan Pembangunan Pembangunan pusat listrik tenaga air biasanya dilaksanakan dengan urutan sebagai
berikut:
(1) Menyelesaikan formalitas yang dipersyaratkan oleh pemerintah negara yang bersangkutan.
(2) Penyelidikan dan perundingan mengenai hal-hal yang berhubungan dengan pembangunan dan ganti rugi. (3) Pembangunan prasarana yang diperlukan untuk pekerjaan pembangunan. (4) Penyusunan kontrak dan pelaksanaan pekerjaan sipil. (5) Pembelian mesin-mesin utama dan peralatan Iainnya. (6) Memulai pekerjaan teknik sipil dan pelaksanaan pembangunannya. (7) Pemasangan mesin-mesin dan peralatan lainnya. (8) Percobaan operasi (dengan air). (9) Mulai operasi komersiil. Agar pelaksanaan pembangunan dapat diselesaikan dengan lancar dalam waktu yang telah ditentukan, studi yang cukup dan pengertian yang sempurna dari setiap tahap tersebut di atas sangat diperlukan. Keadaannya tidak sama untuk setiap negara. Di Jepang, misalnya, formalitas utama yang diminta adalah izin pelaksanaan hak memakai air berdasarkan Undang-Undang Sungail) dan Undang-Undang Perusahaan Listrik,2) serta izin pelaksanaan rencana konstruksi. Oleh karena dalam tahun-tahun terakhir ini perundingan mengenai ganti-rugi tanah cenderung untuk menjadi semakin sulit, penyelidikan pendahuluan sangat diperlukan. Di Jepang biaya ganti-rugi tanah ini dapat mencapai jumlah 15l dari seluruh jumlah biaya pembangunan. Prasarana yang diperlukan, misalnya, adalah jalan, fasilitas penyediaan tenaga dan bangunan sementara lainnya. Semua ini harus dapat diselesaikan pada saat pekerjaan pembangunan PLTA akan dimulai. Pembelian dan pemasangan mesin-mesin utama dan
peralatan lainnya akan diterangkan secara terperinci dalam bagian berikut ini.
8.1.1
Beberapa Cara Pemasangan Mesin dan Peralatan Lainnya
Ada empat cara pemasangan mesin-mesin utama dan peralatan lainnya:
(l)
Perusahaan listrik sendiri yang melaksanakannya dengan bantuan teknisi dari
pabrik.
(2) Dilaksanakan oleh suatu perusahaan yang mengkhususkan diri dalam pemasangan mesin dan peralatan lainnya. (3) Pabrik yang membuat mesin-mesin dan peralatan yang melaksanakan pekerjaan pemasangan tersebut. (4) Pemborong pekerjaan sipil yang akan melaksanakan pekerjaan pembangunan PLTA yang bertanggung jawab atas pekerjaan pemasangan ini. Dalam hal (3) dan (4) pemborong utama atau pabrik seringkali mempunyai
110
Bab
8.
Pembanguan dan Pemasangan Mesin
hubungan tersendiri dengan perusahaan yang khusus melayani pemasangan mesin dan peralatan, dan perusahaan ini yang melaksanakan pekerjaan pemasangan yang sebenarnya. Namun, sistim manapun yang dipilih dari keempat cara tersebut di atas, pengiriman teknisi dari pabrik tetap diperlukan. Jika perusahaan listrik sendiri mempunyai tenaga ahli dan pekerja dalam jumlah yang cukup banyak serta peralatan yang memadai untuk pekerjaan pemasangan, maka cara (l) adalah yang paling menguntungkan. Keuntungan memasang sendiri adalah bahwa perusahaan dapat melatih teknisi-teknisinya. Meskipun demikian, biasanya sulit untuk memanfaatkan personil dan peralatannya secara efektif, sehingga pada waktu ini cara tersebut tidak umum dilaksanakan. Dewasa ini cara (2) dan (3) paling lazim dipakai. Cara (3) menjadi semakin luas diterapkan; kontrak seperti ini disebut kontrak gunting-pita (turn-key contract). Pemasangan mesin-mesin pembantu dan bermacam-macam pekerjaan konstruksi yang kecil dapat dikerjakan dengan cara (l) sampai (4), tergantung pada keadaan alam dan waktu penyelesaian dari masing-masing pekerjaan. Pengetanahan dikerjakan dengan cara (4), sedang pekerjaan hamparan kabel dikerjakan dengan cara (1), (2) atau (3).
8.1.2
Pembelian Mesin dan Peralatan Lainnya
Untuk pembelian mesin, peralatan dan material, perusahaan listrik yang bersangkutan pertama-tama menyiapkan terlebih dahulu spesifikasi pembelian, dan mengumpulkan nama-nama pabrik yang sekiranya dapat memenuhi spesifikasi tersebut. Spesifikasi pembelian harus menyebutkan dengan jelas faktor-faktor perencanaan, syarat-syarat konstruksi, syarat-syarat garansi, macam dan jumlah onderdil yang diperlukan, jadwal kerja, dan sebagainya. Untuk mesin-mesin dan peralatan perlu dibuat diagram rangkaian tunggal, tata-ruang mesin, dan sebagainya. Jika pabrik telah ditentukan, pembeli harus membicarakan sekali lagi dengan pabrik yang bersangkutan perincian lengkap dari spesifikasi yang telah diberikan. Pabrik harus mendapat persetujuan dari pembeli mengenai semua gambar yang diperlukan sebelum barang mulai dibuatnya. Gambar-gambar yang telah disetujui dinyatakan demikian (approved drawings). Biasanya pembuatan turbin air dan turbin yang dapat dibalik menjadi pompa dimulai sesudah didapat penegasan bahwa apa yang dibuat sesuai dengan apa yang disebutkan dalam spesifikasi; penegasan ini baru dapat dilakukan sesudah pabrik melaksanakan pengujian model dengan hasil sangat memuaskan. Untuk pipa lepas, pipa-pipa pembuangan (drain) dan lainJain yang ditanam di dalam pondasi beton, gambar-gambarnya harus diserahkan kepada pembeli untuk mendapatkan pengesahan. Pabrik harus membicarakan tentang cara-cara pemasangan, waktu yang diperlukan dan proses pekerjaan dengan pemborong pekerjaan sipil, karena alat-alat tersebut sangat erat hubungannya dengan konstruksi bangunan sipil.
8.2
Jadwal Pembangunan Waktu yang diperlukan untuk pembangunan PLTA biasanya ditentukan baik oleh waktu yang diperlukan untuk pembangunan pekerjaan sipil, maupun oleh waktu yang diperlukan untuk membuat, mengangkut dan memasang mesin-mesinnya. Namun, dalam banyak hal faktor yang pertama lebih banyak menentukan dari pada yang kedua. Waktu yang diperlukan untuk penyelesaian pekerjaah sipil mungkin akan berbedabeda berhubung dengan keadaan meteorologinya, keadaan sungainya, jenis dan besarnya bendungan serta panjangnya saluran-saluran air. Untuk ini diperlukan waktu
8.
3
Prasarana
Pembangunan
1l I
tiga sampai empat tahun. Dari semua mesin, turbin dan generator memerlukan waktu pembuatan yang paling lama, biasanya antaru 12-15 bulan. Sebagai contoh dapat disebutkan bahwa pembuatan turbin dengan kapasitas lebih dari 100 MW, atau turbin yang dapat dibalik menjadi pompa (reversible pump-turbine), memerlukan waktu l8 bulan. Waktu yang diperlukan untuk membuat mesin pada umumnya tergantung sebagian besar oleh kecepatan kerja pabrik.
Waktu yang diperlukan untuk turbin dan generator
pemasangan
t1
dapat berubah-ubah tergantung pada macam turbin, kapasitasnya, jumlah unit, cara pemisahan dan pengangkutannya, serta cara pemasangannya di tempat. Contoh jadwal diperlihat-
13
?
t2
a lt le
a10 @
kan dalam Gbr. 72. Jumlah hari
1c d
tersebut dalam gambar adalah jangka
Ea
A
waktu yang diperlukan mulai dari
d a' 6
permulaan pemasangan rumah turbin sampai penyelesaiannya, disusul dengan percobaan operasi dan sampai dimulainya operasi penjualan
e6
il
tenaga. Gbr. 73 menunjukkan contoh
1.000 2.000
5.000
10.000
2o.0oo
50.000
kwiy'?7 untuk I Uoit
jadwal pemasangan mesin-mesin, seperti turbin, generator, transformator dan meja hubung.
Beton sekitar pipa lepas dari sebuah turbin merupakan bagian dari pekerjaan pondasi untuk gedung PLTA; karena itu pipa lepas biasanya dipasang beberapa bulan sebelum turbin itu sendiri dipasang. Jangka waktu pemasangan transformator utama berbeda-beda, tergantung dari
Gbr.72
Lamanya Pemasangan Fasilitas PLTA.
cara pemisahan bagian-bagiannya dan cara pengangkutannya. Karena itu sangat perlu ditentukan lebih dahulu apakah transformator akan diangkut sebagai mesin yang sudah dipasang atau yang terpisah-pisah, sesudah dipelajari keadaan jalan, kemampuan
jembatan, ukuran terowongan, dan lain-lain. Pada umumnya dapatlah dikatakan bahwa jangka waktu pemasangan transformator utama kadang-kadang sangat besar pengaruhnya terhadap jangka waktu pemasangan PLTA secara keseluruhan, walaupun bagian-bagiannya dipasang di tempat. Pemasangan peralatan gardu induk pasangan-luar, meja hubung, lemari hubung, dan peralatan pembantu lainnya harus direncanakan terlebih dahulu dengan mengingat proses berlangsungnya pekerjaan sipil, sehingga dengan demikian jadwal para pekerja pemasang dapat dibuat seimbang. Jika ada dua unit atau lebih yang akan dipasang, maka pemasangarl bagian-bagian
mesin yang langsung berhubungan dengan pekerjaan beton (misalnya, pipa lepas, rumah turbin dan lain-lain) dapat dilaksanakan secara berturut-turut atau bersamasama. Dengan demikian, maka pemasangan, penyetelan dan operasi percobaan dari mesin-mesin berikutnya akan tertunda 1-2 bulan.
8.3
PrasaranaPembangunan Pelaksanaan pembangunan
PLTA memerlukan beberapa macam bangunan atau
n2
Bab
8.
Pembanguan dan Pemasangan Mesin
I
l--]-
PeDBrt.o (CeDterirg)
llF*
SiltiD Minyrk Hidrolik
(Shinsiog).
|f, x.b.l Pekerieel
ll
E
Peoyetelu
E
Bstse
Penguiian Stetir dal Peyetela! I
Peuguiirn
Gbr.
73
Contoh Jadwal Pemasangan Peralatan PLTA.
fasilitas sementara, seperti tenaga listrik, alat pengangkut (conveyor), komunikasi, bengkel mesin, gudang, kantor dan asrama. Bangunan-bangunan yang nantinya akan tetap dipakai sesudah pembangunan selesai, sebaiknya dibangun lebih dahulu. Jenis dan besarnya fasilitas sementara bermacam-macam, tergantung pada letak dan besarnya
PLTA.
8.3.1
Prasarana Tenaga Listrik
Prasarana tenaga listrik untuk pelaksanaan pembangunan dapat ditentukan sesudah diketahui motor-motor yang digunakan selama pelaksanaan pekerjaan, waktu pelayanan dan jangka waktunya. Kapasitas tenaga yang diperlukan, jumlah unit dan penjadwalan kapasitas dapat ditentukan sesuai dengan kemajuan pelaksanaan pekerjaan. Jumlah kapasitas tenaga yang diperlukan untuk beberapa PLTA diperkirakan sebesar 40'60% dari jumlah tenaga dari motor-motor yang dipasang. Tenaga listrik yang diperlukan
kurang lebih 50 kWh untuk tiap m3 beton bendungan dan
100
kwh untuk tiap
m3
galian terowongan. Jika tenaga maksimum yang dibutuhkan untuk tiap bagian pekerjaan sudah diperkirakan, kemudian dapat ditentukan gardu induk, serta jaringan transmisi dan distribusinya. Kapasitas jaringan transmisi dan distribusinya lebih baik direncanakan sedikit lebih besar dari pada yang dibutuhkan, sehingga apabila rencana semula berubah menjadi lebih besar, maka jaringan ini masih dapat memenuhi kebutuhan. Juga lebih baik bila gardu induk direncanakan cukup luas sehingga dapat dipasang transformator tambahan apabila kelak beban bertambah. Oleh karena fasiiitas tenaga listrik ini hanya dimaksudkan untuk dipakai selama 2-3 tahun, maka rencananya harus dibuat sesederhana mungkin sehingga biaya dapat ditekan. Namun, fasilitas ini tetap harus dilengkapi dengan alat-alat pengaman yang sempurna, karena adanya gangguan pelayanan akan
8.
4
Alat-Alat Berat dan Prasarana Pengangkutan
I
r3
mengakibatkan kesulitan dan tertundanya pekerjaan. Adanya cadangan sumber tenaga dalam bentuk generator diesel perlujuga, karena alat ini dapat bertindak sebagai sumber tenaga darurat untuk melayani pompa-pompa pengeringan, ventilasi, terowongan dan lampu.
8.3.2
Prasarana Komunikasi
Untuk memperlancar proses pengelolaan dan guna keamanan
pelaksanaan
pekerjaan sangat diperlukan fasilitas komunikasi antara kantor pusat dengan tempat pekerjaan, serta antara kantor, gudang, pusat pengangkutan, dan lain-lain, di tempat pekerjaan. Fasilitas komunikasi dengan gelombang mikro, gelombang pendek, telpon atau pembawa saluran (PLC; periksa Jilid II) dapat dipakai, baik selama pekerjaan pembangunan berlangsung, maupun kelak sesudah semua pekerjaan selesai. Untuk fasilitas komunikasi di lapangan pada umumnya digunakan telpon pembawa saluran (PLC) dengan memanfaatkan saluran distribusi yang ada. Di daerah-daerah di mana terdapat angin taufan yang dapat menimbulkan gangguan komunikasi, seringkali dipasang pula telpon yang dilengkapi dengan sumber tenaga darurat.
8.3.3
Bengkel Mesin
Karena pada waktu pekerjaan sudah selesai diperlukan alat-alat kerja untuk perbaikan dan pemeliharaan mesin-mesin, maka perlu pula dibangun suatu bengkel mesin selama berlangsungnya pelaksanaan pekerjaan. Bengkel mesin ini lebih baik direncanakan pula untuk dipakai guna keperluan pemasangan mesin-mesin di tempat pekerjaan. Peralatan dan mesin kerja yang perlu ada di bengkel mesin adalah mesin bubut, mesin bor, mesin gerinda yang dijalankan dengan motor, mesin gergaji, las listrik dan gas, serta satu set komplit alat-alat tukang besi. Akhir-akhir ini ada kecenderungan untuk tidak membangun bengkel mesin, karena pada umumnya perusahaan yang mengerjakan pemasangan mesin membawa sendiri alat-alat kerja yang diperlukan di atas ke tempat pekerjaan.
8.3.4 Lain-Lain Dari beberapa macam bahan, mesin dan peralatan yang dibawa ke tempat pelaksanaan pekerjaaan, mesin-mesin listrik biasanya sangat peka terhadap kelembaban udara. Karena itu perlu dibangun gudang penyimpanan tersendiri untuk menjaga agar barang-barang tersebut tidak basah. Kantor dan tempat tinggal dibangun sedikit demi sedikit sesuai dengan kemajuan pekerjaan serta kebutuhan akan tenaga kerja.
8.4
Alat-Alat Berat dan Prasarana Pengangkutan Pada waktu penempatan pesanan mesin-mesin dan peralatan untuk PLTA, pembeli harus menjelaskan kepada pabrik kapasitas pengangkutan secara terperinci, antara lain, kapasitas berat dan voluma angkut kereta api, jalan raya, jembatan dan terowongan
pada lintasan perjalanan; ini selanjutnya harus diperiksa dengan sangat saksama. Untuk dapat memperpendek jangka waktu pemasangan, mengurangi biaya pembangunan dan mempertinggi keandalan mesin-mesin, maka pemasangan mesin sebaiknya sebanyak mungkin dilakukan di pabrik. Mesin ini kemudian dibawa ke tempat pekerjaan dalam keadaan terpasang lengkap. Kadang-kadang eara ini masih lebih murah,
ll4
Bab
8. Pembanguan dan Pemasangan
Mesin
sekalipun untuk keperluan itu diperlukan perbaikan jalan, terowongan, jembatan, dan lain-lain. Di banyak negara pembatasan-pembatasan dijalankan secara ketat, sehingga perlu direncanakan pemisahan bagian-bagian mesin yang paling sesuai dengan keadaan pembuatannya. Namun, ada pembatasan voluma dan berat yang disebabkan karena terbatasnya kapasitas pelabuhan dalam hal besarnya dan kemampuan bongkarpasangnya. Oleh karena itu perlu dilakukan penyelidikan pendahuan dalam hal ini. Sesudah dibongkar dari kapal, mesin-mesin dan peralatan biasanya diangkut ke tempat pekerjaan dengan kereta-hela (trailer), atau truk; atau dengan roller jika jaraknya dekat. Jika kapasitas jembatan tidak begitu besar, jembatan ini perlu diperkuat terlebih dahulu, atau dibuat jalan sementara melalui sungai. Dalam banyak hal mungkin pula dipergnakan kapal. Jika setasiun kereta api sangat dekat dengan letak pelaksanaan pekerjaan, dan topografinya menguntungkan, mesin-mesin dapat diangkut dengan jalan membuat jalan kereta api baru sampai ke tempat pekerjaan. Pengangkutan dari alat-alat berat membutuhkan keahlian dan teknik yang tinggi; kadang-kadang pengangkutan berbahaya, sehingga karenanya diperlukan pengawasan yang cukup teliti dalam pelaksanaannya. Untuk mencegah terjadinya kecelakaan selama pengangkutan lebih baik dipakai jaminan asuransi.
8.5
Pemasangan Turbin dan Generator
8.5.1
UrutanPemasangan
Urutan dan cara pemasangan turbin dan generator mungkin banyak sedikit berbeda, tergantung pada keadaan gedung sentral, jenis turbin, poros (tegak atau mendatar), sistim pemasangan, kapasitas mesin, pemisahan bagian-bagian mesin pada waktu pengangkutan, dan lain-lain. Karena tidak ada perbedaan yang besar dalam hal-hal pokoknya, di sini akan diberikan contoh pemasangan turbin Francis dengan rumah (casing) dari pelat baja berbentuk silinder, yang berporos tegak, sebagai berikut: (l) Pemasangan antar-antar pipa lepas dan hubungan pengetanahan (grounding): pertama-tama dibuat galian untuk pondasi turbin; lalu, sebelum lantai beton dicor, pt"t-ptut dan kawat pengetanahan dipasang terlebih dahulu untuk kemudian ditanam di dalam beton. Tetapi kabel-kabel pengetanahan itu harus tersembul ke atas permukaan lantai beton agar dapat dihubungkan dengan mesin. Pada umumnya sukar untuk mendapatkan hubungan pengetanahan yang baik pada suatu PLTA. Karena itu
bendungan, saluran elak (diversion channel) dan gardu induk dipakai pula untuk pengetanahan disamping dasar pipa lepas sendiri. Sesudah lantai beton dicor, beton untuk antar-antar (liner) pipa lepas dicor sedikit demi sedikit sampai 3-4 kali, sementara kait untuk mengangkat mur-sambung tegang (turn buckle) guna memasang pipa lepas dan pasangan (htting) yang dipakai guna meluruskan pipa yang akan ditanam dicor bersama-sama dengan beton tersebut' Karena kran berjalan atas (overhead) biasanya sangat sulit dipakai untuk pemasangan antar-antat pengarah pipa lepas, maka dipakai kran kabel atau kran kerek ini. Sesudah tinggi titik pusat, tinggi lderrict< crane) yang sederhana untuk maksud permukaan dan jarak dengan mesin-mesin lainnya ditentukan dengan tepat, kemudian antar-antar pengarah pipa lepas dipasang kuat-kuat dengan dongkrak dan mur-sambung tegang sehingga tidak dapat bergerak lagi jika beton dicor. Juga sebuah penguat ditemlatkan di sebelah dalam antar-antar pengarah pipa lepas agar pasangannya kuat sekali. Beton untuk mengisi ruangan antara pondasi dan antar-antarnya dituangkan pusat dan sedikit demi sedikit (kurang lebih 3 kali), setiap kali dengan pemeriksaan titik beton, yang diisi dengan sukar pipa lepas pengarah attar-antar di bawah tinggi. Bagian
8.
5
Pemasangan Turbin dan
Generator
I 15
diisi kemudian dengan adukan encer (grout). Jika pengecoran beton untuk pipa lepas sudah selesai, kemudian dapat dicor pondasi beton untuk rumah turbin dan dinding bangunan sekelilingnya. Sesudah itu dapat dilaksanakan pembuatan tiang-tiang untuk gedung, tiang-tiang penyangga ril untuk kran dan atap gedung sentral. Kait-kait yang dipakai untuk pemasangan rumah turbin, untuk mengangkat tiang kran dan untuk pemasangan mesin-mesin pembantu; pasangan untuk meluruskan letak pipa lepas; ialuran air dan pipa drainasi; pipa untuk kabel penerangbn; pipa-pipa penyangga dan baut-baut angker untuk pemasangan peralatan pada dinding; semuanya harus terpasang lebih dahulu sebelum pengecoran beton dilakukan. (2\ Pemasangan rumah turbin: jika gedung sentral telah diselesaikan dan kran telah ditempatkan, pemasangan turbin dan generator dapat dimulai. Pertama-tama dipasang bagian atas dari pipa lepas yang berbentuk kerucut yang mempunyai flens (flange)
ini kelak akan dilas dengan bagian atas pipa lepas, setelah rumah turbin dipasang. Flens pipa lepas dan flens pipa penyambungnya harus dipasang dengan tepat. Kesalahan kecil pada pengecoran antar-antar pengarah pipa lepas dapat dihapuskan oleh adanya sambungan antara kedua flens tersebut. Cincin kecepatan (speed ring) dan rumah turbin dipasang di atas pondasi dasar beton. Karena flens rumah turbin disambung menjadi satu dengan cincin, maka keduanya dipasang pada saat yang bersamaan. Bila rumah turbin dipasang dengan las, maka perlu diadakan pengamatan terus-menerus terhadap pengaruh regangan (strain) yang diakibatkan oleh panas pengelasan tersebut; sementara pemasangan dan pengelasan dikerjakan' p,engamatan dan pengawasan terhadap perubahan ukuranpun harus selalu dikerjakan. lepas pada bagian bawahnya. Flens
Sesudah pekerjaan las selesai biasanya diadakan pemeriksaan radiografis dan pengujian
hidrolik. Jika rumah turbin telah dipasang selengkapnya, maka selanjutnya dapat dilakukan pemasangan tutup bawah rumah turbin, baling-baling antar, tutup atas rumah turbin dan penumpu (pedestal) bantalan. Penetapan letak rumah turbin dilakukan dengan baji-baji dan plat-plat baja yang diletakkan antara rumah turbin dan pondasi beton. Sesudah itu dipasang pipa-pipa yang akan ditanam di dalam beton dan disambung kawat-kawat tanah. Langkah berikutnya ialah mematikan letak rumah turbin dengan dongkrak dan mur-sambung tegang untuk mencegah perubahan letak disebabkan olehadanyagayaapung(buoyancy), tekanan luar dan gaya karena mengerasnya beton, serta memasang suatu penopang di dalam rumah t0rbin untuk mencegah
adanya perubahan bentuk. Jika semuanya telah selesai, beton dicor sedikit demi sedikit kurang lebih tiga kali, setiap kali diperiksa apakah terdapat penyimpangan letak pada rumah turbin. Rongga di bawah rumah dan cincin kecepatan yang sulit dicor, dicor kemudian dengan adukan encer. Sesudah beton selubung rumah turbin dicor sampai ke titik pusatnya, kemudian dipasang motor servo untuk baling-baling antar, dan dicor sisa ruangan antzta rumah turbin dan selubung beton dari rumah turbin, sambil dilakukan perletakan pipa-pipa yang akan ditanam di dalam beton tersebut. (3) Pemasangan generator.'rotor dan stator sebuah generator yang diangkut dalam keadaan terpisah, dihimpun kembali di sentral menurut cara tertentu. Dalam keadaan tertentu bagian-bagian stator juga diangkut dalam keadaan terpisah-pisah; jika kon-
struksi stator cukup sederhana atau kecil, hanya lilitannya saja yang dilepas dan diangkut terpisah. Di ruang pemasangan lilitannya dihubung-hubungkan menjadi kumparan. Dalam pengangkutan bagian rotor dilepasJepaskan sehingga bobot setiap bagian menjadi ringan, bergantung pada konstruksinya dan kemampuan pengangkutan. Pasangan susut (shrinkage fitting) dari poros utama dan'rangka penahan poros, pasangan susut antara rangka utama dan rangka samping serta plat sekat dipasang semuanya. Kemudian, kutub medan, hubungan dengan lilitan medan dan hubungan dengan
tt6
Bab
8. Pembanguan dan Pemasangan
Mesin
gulungan peredam diselesaikan sebagaimana mestinya. Juga cincin pengerem dan kipas angin dipasang. Pada mesin-mesin model baru porosnya tidaf merupakan satu kesatuan,
tetapi terdiri dari beberapa bagian yang disambung dengan flens dan baut di bagian dekat rangka samping. Setelah beton tempat mesin menjadi keras dan diratakan dasarnya, lalu dudukan stator bagian bawah, statornya sendiri dan dudukan atasnya ditempatkan menurut posisi tertentu; titik pusatnya ditentukan sesuai dengan kedudukan turbin yang telah dipasang lebih dulu. Permukaan bagian atas dari penumpu bantalan turbin merupakan referensi tinggi terhadap dudukan atas dan bawah; ketinggian ini diukur dengan
batang pengukur dari pabrik. Kemudian diletakkan alat sipat datar (level) pada permukaan dari dudukan bawah dan atas untuk mengetahui apakah permukaannya benar datar dan rata. Jika titik pusat, tinggi dan permukaan sudah betul, dasarnya dicor dengan beton dan dipasang baut angker. Jika beton telah mengeras, titik pusat generator dan turbin diperiksa kembali. Jika posisinya telah benar baut dipasang agar posisi ini tidak bergeser lagi. (4) Pemasangan rotor turbin, rotor generator dan pemeriksaan arah poros: mulamula penyokong (bracket) atas dan bawah dari generator, penahan bantalan turbin dan penutup atas dibuka. Kemudian rotor turbin dan poros utama yang telah dipasang menjadi satu dimasukkan, dilanjutkan dengan memasang penutup atas, dan bantalan antar (guide bearing) dan penumpu bantalan turbin. Setelah saluran air keluar diperiksa, kemudian dipasang bantalan turbin dan sekat kedap air (water seal packing). Untuk turbin Kaplan, penutup atas rotor yang telah dipasang jadi satu dengan rotor dan poros utama diangkat dengan kran dan ditahan oleh penutup atas. Setelah penyokong bawah dipasang, maka rotor generator diangkht dengan kran dan ditahan pada penyokong bawah dengan dongkrak; penyokong atas dan bantalan poros-dorong dipasang sehingga bobot rotor pindah pada bantalan ini. Cara pemasangan generator jenis payung urutannya berlawanan dengan cara ini. Selanjutnya dipasang bantalan antar atas atau bantalan sementara, sehingga arah poros dapat diperiksa dan ketidakseimbangan ar,tara tinggi bidang bantalan poros-dorong dan rotor dorong (thrust runner) dari bantalan utama dapat diatur dengan sempurna. Tinggi bidang bantalan poros-dorong ditentukan oleh berat bagian-bagian yang berputar (rotor turbin, rotor generator dan poros utama), pengaruh pada poros oleh tekanan air, pelegkungan penyokong atas (penyokong bawah pada generatorjenis payung) dan pengembangan poros utama karena kenaikan temperatur, sehingga rotor turbin tetap pada posisi yang normal ketika bekerja. Pada turbin Kaplan harus diperhatikan agar cincin pelepasan
air (discharge ring) tidak bersentuhan dengan baling-baling rotor turbin. Selanjutnya poros generator dan poros turbin disambung (pengatur baling-baling juga dipasang pada turbin Kaplan) dan diperiksa arah dan kelurusannya. Akhirnya setiap bantalan dipasang dan diberi minyak pelumas. (5) Pemasangan lain-lain: selanjutnya dipasang penguat (exciter), pesawat pendingin, saluran udara, platform dan alat-alat pelengkap lainnya. Kemudian dilaksanakan
pula pemasangan pipa-pipa dan penyambungan kawat-kawat. Bersamaan dengan kegiatan tadi dilaksanakan pula pemasangan pengatur aliran air masuk (inlet valve), pengatur kecepatan (governor), instalasi pompa minyak pelumas, serta saluran dan sistim drainasi. (6) Penyambungan turbin dengan pipa pesat: turbin dihubungkan dengan pipa pesat (melalui pipa ujungnya) sesudah pasangan beton selesai. Hubungan ini dilakukan dengan memasang pipa penyetel (adjustment pipe) pada ujung pipa pesat, sehingga panjang saluran dan titik pusatnya dapat diatur. Turbin dihubungkan dengan pipa ujung (end pipe) oleh flens pembongkar (dismantling flange). Karena itu turbin dan
8.
5
Pemasangan Turbin dan
Generator
ll7
pipa ujung tidak terkena oleh gaya-gaya lebih yang disebabkan oleh pemanjangan, pengerutan dan pemindahan, karena keduanya tidak berhubungan secara langsung. Kerapatan terhadap air dijamin oleh sekatan (packing) yang elastis. (7) Sistim tekanan minyak dan pembersihan: setelah dipasang pipa-pipa minyak dibersihkan. Minyak pembersih (flushing oil) atau semacam minyak turbin diisikan ke dalam tangki, dan dialirkan ke dalam saluran pipa yang dibagi ke dalam beberapa seksi dengan pompa minyak, sambil dipanaskan dengan alat pemanas listrik. Anyaman kawat dengan ukuran kira-kira 100-mesh dipasang di dekat ujung saluran pipa guna mengumpulkan kotoran. Sekali-sekali saluran pipa dipukul dengan palu selama pekerjaan pembersihan berlangsung untuk mempercepat keluarnya kotoran. Suhu minyak harus dijaga tetap pada kira-kira 50'C. Kotoran yang terkumpul pada anyaman kawat diperiksa untuk menilai proses pembersihan dan guna menentukan bila pembersihan ini harus dihentikan. Gbr. 74 menunjukkan susunan instalasi yang diuraikan di atas.
8.5.2 Hal-Hal
yang Perlu Diperhatikan dalam Pekerjaan Pemasangan
Turbin dan generator sudah dipasang lengkap di pabrik, dan di sana diadakan pemeriksaan dan percobaan. Setelah pasak-pasak (knock pins) dipasang dan tandatanda antara bagian yang berpasangan (mate marks) digores, kemudian dibongkar kembali dan dibawa ke tempat pemasangan. Pemasangan bantalan turbin dan generator harus dikerjakan dengan teliti. Bila ukuran ketelitian sebesar l/100 mm tidak terjamin, maka ini akan menimbulkan kebakaran dan kesulitan-kesulitan lain. Yang terpenting dalam pelaksanaan pemasangan adalah pemeriksaan dengan teliti titik pusat dan sipat datar (level) dari tiap mesin. Hal-hal berikut ini membutuhkan perhatian yang khusus: (a) Pengecoran beton pondasi dilaksanakan sedapat mungkin menyipat datar. Dalam hal mesin berporos mendatar, beton pondasi yang akan menahan beban turbin dan generator tidak boleh dicor berulang kali secara terpisah; bila demikian, permukaannya tidak akan tetap sipat datar sesudah bekerja bertahun-tahun karena beban yang bekerja berlainan dari tempat ke tempat. (b) Mesin-mesin dihubung-hubungkan dengan pertolongan tanda-tanda pasangan (mate marks) yang harus tetap tidak terhapus untuk mempermudah pembongkaran dan pemasangan kembali kelak. (c) Harus dijaga agar tidak memasang pipa tanpa melepaskan plat penutup ujung dan material pemeriksa lainnya. Perlu diperhatikan agar bubur beton (concrete milk) tidak masuk ke dalam tabung-tabung dan pipa-pipa yang terbenam.
(d) Pipa-pipa minyak, tangki-tangki, katup-katup dan alat-alat sistim tekanan minyak lainnya serta sistim pelumasan harus cukup bersih bagian dalamnya, sehingga karat, pasir dan kotoran lain tidak tertinggal di dalamnya. (e) Sementara pelaksanaan pemasangan berjalan, mesin-mesin dan perlengkapan diperiksa untuk melihat apakah antar-antar tidak bekerja abnormal, apakah perputaran cukup tercegah, apakah tidak ada bagian yang patah atau rusak, berlubang akibat pukulan, retak atau berkarat, dan yang terpenting adalah apakah ada hal-hal yang abnormal karena pengangkutan setelah diperiksa di pabrik. (f) Barang-barang yang berat memerlukan pelayanan yang khusus. Barang-barang tersebut harus diangkat dengan tali kawat yang tepat dan dengan menggunakan pinggiran pelindung yang baik. Harus diperhatikan pula titik berat barang pada waktu mengangkatnya. (g) Pengukuran sipat datar,
titik pusat dan titik-titik lain yang penting dilaksana-
118
Bab
8.
Pembanguan dan Pemasangan Mesin
Pengecoran Beton Sekitar Pipa Lepas
Pemasangan Penyokong Bawah, Pemusatan
Pemasangan Stator dan Penyokong Atas, Pemusatan
Pembongkaran Penyokong dan Tutup Sebelah Dalam
Penghimpunan Penyokong Sebelah Bawah
Pemasangan Tutup Sebelah Dalam
Penghimpunan
Penghimpunan
Penyokong Sebelah Atas
Bantalan Poros-Dorong
dan Poros-Turbin
Gbr.74 Urutan Pekerjaan
Pemasangan pada
PLTA'
kan oleh lebih dari dua orang secara terpisah untuk menghindarkan kesalahan oleh satu orang. (h) Biasanya sipat datar dengan ketelitian sekitar 0,02 mm dipakai sebagai patokan derajat sipat datar. Bagi suatu mesin besar sukar diperiksa derajat sipat datarnya secara keseluruhan dengan hanya mengukurnya secara lokal; karena itu dipakailah garis tepi yang lurus sebagai ukuran. Bila sipat datar air yang dipakai, perlu diperhatikan gerak perpindahan muka air, perbedaan suhu, dan gelembung-gelembung udara dalam tabung berhubungan.
8.
6
Pemasangan Kembali dan Pengeringan
Transformator
119
(i) Untuk mengukur ketegak-lurusannya, cara dengan menggunakan kawat piano seperti tertera dalam Gbr. 75. seringkali dipakai. Kawat piano yang dipakai berdiameter +0,3-0,5 mm dan harus lurus sekali. Unting-unting (plummet) dengan berat l5-20 kg cocok untuk kawat piano dengan diameter 0,3 mm, sedang unting-unting seberat 25-30 kg sesuai untuk kawat piano dengan diameter 0,5 mm. Minyak yang diisikan dalam cawan untuk menahan unting-unting harus tepat kekentalannya. Kawat piano harus terpisah dengan sempurna dari badan mesin, dan unting-untingnya B A, C, D
:
Permukaen Bantelan
Yang
SemPuroe
B : Batere R : Penerima F : Mikrometer G : Cawan Miayek O-E
Gbr.
75
:
Unting-Unting Kawat Piano
Cara Pemusatan.
dengan
tidak boleh :nenyentuh cawan. Sambil mengukur ketegak-lurusannya, perlu sekali diperhatikan arah angin, yang sangat mempengaruhi hasil pengukuran. Titik tengah poros mendatar mesin diukur dengan cara yang sama dengan pengukuran ketegak-lurusan. Pemasangan harus dilaksanakan dengan memperhatikan lenturan (ben-
ding) kawat piano, turbin air dan poros generator. Lenturan ini harus
dikoreksi. Pemeriksaan arah poros dikerjakan, baik oleh orang maupun oleh alat pemeriksa elektromagnetis. Pada kedua hal tersebut, permukaan bantalan porosdorong dan arah poros utama harus diperiksa dan distel dengan memutar poros utama perlahan-lahan. Piringan ukur-jarum (dial gauge) dipasang di tempat yang mudah dibaca dan yang cukup luas untuk bekerja. Tempat kedudukan pengukuran nomornya harus seragam, dan poros utama harus terpasang dengan kuat pada bantalan antar atas atau bantalan darurat untuk menghindarkan goyangan, sehingga pengukuran dapat dilak-
(j)
sanakan bebas dari getaran. (k) Celah diukur dengan cara memasukkan alat celah (gap gauge) ke dalam tempat yang diukur. Harus dijaga jangan sampai alat ukur celah itu patah atau merusak tempat yang diukur, dengan memasukkan alat ukur ini secara paksa.
8.6
Pemasangan Kembali dan Pengeringan Transformator
&6.1
PemasanganKembali
Di tempat pemasangan, transformator diperiksa kalau-kalau ada yang rusak waktu diangkut atau ada bagian-bagian yang lepas atau hilang. Sesudah batang atau bahan penguatan yang digunakan dalam pengangkutan dilepas, maka isiuya yaitu transformator dikeluarkan dan dipasang kembali. Dalam pemasangan kembali transformator, harus diperhatikan hal-hal berikut ini: (a) Kumparan harus ditangani secara hati-hati dan bahan isolasi tidak boleh diganggu-gugat dalam keadaan bagaimanapun juga.
(b) Baut-baut penahan harus diperiksa apakah sudah terpasang dengan kokoh atau belum. Harus diusahakan bahwa bagian dalamnya terkunci dengan baik. (c) Inti diperiksa, apakah sudah ditanahkan dengan sempurna dan apakah plat pengetanahan terpasang dengan baik atau belum. (d) Mesin harus diangkat dengan baik dan tali direntangkan dengan sudut kurang dari 60'. Bila tidak ada ruang pemasangan, maka pemasangan kawat penghubung dan
Bab
120
8.
Pembanguan dan Pemasangan Mesin
telminal terisolasi (bushing) perlu dilakukan bila cuaca baik. Untuk flens pemasang terminal terisolasi atau untuk tangki yang diangkut sebagai bagian yang terpisah, permukaan pembungkusnya harus rata dan halus; sebagai pengikat dipakai pita perekat yang baik; ikatannya harus keras. Tekanan 35-40\ sult:
cukup untuk penyumbat mika. Bila ikatannya melebihi angka ini, maka tekar::.pengikat akan naik dan elastisitasnya menurun.
8.6.2
Pengeringan
Bila transformator diangkut dalam bagian-bagian yang terlepas, maka tran:::-mator tersebut harus dikeringkan kembali dengan cara-cara berikut ini : (a) Cara pengeringan dengan menyemprot udara panas.' Cara ini mengeringi.:transformator dengan meniupkan udara yang dipanaskan oleh uap atau alat pema::.: listrik, dengan bantuan kipas angin. Meskipun pengerjaannya aman dan mudah. --:,: diperlukan waktu lama dan menyebabkan debu melekat pada mesin. Badan nls. dimasukkan dalam tangki transformator atau dalam peti kayu yang diberi lapisan r. di bagian dalamnya. Penutup dengan lubang udara sebesar 20/. dari luas penamF::r dipasang di atasnya. Pergeserannya diatur dengan suatu alat yang sesuai. Disarar-.i .:.untuk memasang saringan udara dan membuat tekukan-tekukan pada saluran uc:.-r untuk mencegah kebakaran akibat tiupan arus panas langsung. Alat pemanas l:i:-. 20kW dan alat peniup berkapasitas 12m3/menit cukup baik untuk transforn:::berkapasitas sampai beberapa MVA, dan pemanas 30 kw dan peniup berkapa, ;, 30 In3/menit untuk transformator berkapasitas 15 MVA. Setelah kipas angin dijalar:L;:. maka alat pemanas dipasang. Udara dipanaskan sehingga udara dalam saluran men.:::a suhu 80-90'C dan udara di ujung keluar mencapai 70'c, dengan mengatur lu:a_r_g udara' Pelaksanaan pengeringan ini berjalan siang malam. Sementara itu talu::.ur isolasi antara kumparan dan inti besi, serta antara kumparan tegangan tingg :r"r kumparan tegangan rendah diukur setiap jam tertentu dengan megger. Mula-: *; nilainya akan turun, kemudian naik dan menjadi hampir konstan; ini merupakao li-,i bahwa proses pengeringan dapat diakhiri. Kadang-kadang nilainya tidak akan :,-t , melebihi 300 Mo, yaitu bila transformator sudah pernah dicelup dalam minyak. :::*r hal ini tidak menjadi soal. (b) Cara pengeringan dengan listrik: Di sini sebuah kumparan dihubung-singk::t a,r dan tegangan rendah diterapkan pada kumparan yang lain, untuk memanfag--r r; hilang-daya yang ada untuk pengeringan. cara ini membutuhkan ketrampilan. Ba:.ar mesin ditaruh dalam peti yang sama seperti dalam hal pengeringan dengan udara p".-.r Mula-mula arus listrik sebesar kira-kira l/10 arus dasar (rated) dialirkan dan kernr:;r: dikontrol sedemikian rupa sehingga suhu kumparan dan inti besi menjadi 60--: : Arus listrik sebesar kira-kira 20-30% arus dasar biasanya sudah cukup. Bila:e:,ar:
tangki dipergunakan maka bahannya harus merupakan bahan isolasi panas. Drzia kekeringan yang diinginkan diputuskan dengan cara yang seperti pada (a) rersnti
di atas. (c) Cara pengeringan dengan minyak panas: Ini adalah variasi lain dan:rn:i pengeringan dengan listrik; pengeringan dikerjakan dengan tangki berisi m::",rrr Karena perbedaan suhu antara bagian dalam dan bagian luar kumparan kecil. r:,a,*,r cara ini lebih aman dari pada cara (b). Kelembaban dalam minyak dihilangkan dcrrrur saringan atau pompa hampa udara. (d) Cara pengeringan hampa udara: Cara ini adalah yang terbaik untuk rrrrgr ringkan transformator berkapasitas besar, karena tidak diperlukan waktu berhan-:*r. dan mesin dapat dikeringkan dengan sempurna. Cara ini sangat efektif bila mesin :--r,ria-
Bab
120
8.
Pembanguan dan Pemasangan Mesin
terminal terisolasi (bushing) perlu dilakukan bila cuaca baik. Untuk flens pemasang terminal terisolasi atau untuk tangki yang diangkut sebagai bagian yang terpisah, permukaan pembungkusnya harus rata dan halus; sebagai pengikat dipakai pita perekat yang baik; ikatannya harus keras. Tekanan 35-40f sudah
cukup untuk penyumbat mika. Bila ikatannya melebihi angka ini, maka tekanan pengikat akan naik dan elastisitasnya menurun.
8.6.2
Pengeringan
Bila transformator diangkut dalam bagian-bagian yang terlepas, maka transformator tersebut harus dikeringkan kembali dengan cara-cara berikut ini : (a) Cara pengeringan dengan menyemprot udara panas.' Cara ini mengeringkan transformator dengan meniupkan udara yang dipanaskan oleh uap atau alat pemanas listrik, dengan bantuan kipas angin. Meskipun pengerjaannya aman dan mudah, tapi diperlukan waktu lama dan menyebabkan debu melekat pada mesin. Badan mesin dimasukkan dalam tangki transformator atau dalam peti kayu yang diberi lapisan besi di bagian dalamnya. Penutup dengan lubang udara sebesar 20/, dari luas penampang dipasang di atasnya. Pergeserannya diatur dengan suatu alat yang sesuai. Disarankan untuk memasang saringan udara dan membuat tekukan-tekukan pada saluran udara untuk mencegah kebakaran akibat tiupan arus panas langsung. Alat pemanas listrik 20 kW dan alat peniup berkapasitas 12 m3 lmenit cukup baik untuk transformator berkapasitas sampai beberapa MVA, dan pemanas 30 kW dan peniup berkapasitas 30 rn3/menit untuk transformator berkapasitas 15 MVA. Setelah kipas angin dijalankan, maka alat pemanas dipasang. Udara dipanaskan sehingga udara dalam saluran mencapai
suhu 80-90'C dan udara di ujung keluar mencapai 70'C, dengan mengatur lubang udara. Pelaksanaan pengeringan ini berjalan siang malam. Sementara itu tahanan isolasi antara kumparan dan inti besi, serta antara kumparan tegangan tinggi dan kumparan tegangan rendah diukur setiap jam tertentu dengan megger. Mula-mula nilainya akan turun, kemudian naik dan meniadi hampir konstan; ini merupakan tanda bahwa proses pengeringan dapat diakhiri. Kadang-kadang nilainya tidak akan naik melebihi 300 MO, yaitu bila transformator sudah pernah dicelup dalam minyak, tetapi hal i.ni tidak menjadi soal. (b) Cara pengeringan dengan listrik: Di sini sebuah kumparan dihubung-singkatkan dan tegangan rendah diterapkan pada kumparan yang lain, untuk memanfaatkan hilang-daya yang ada untuk pengeringan, Cara ini membutuhkan ketrampilan. Badan mesin ditaruh dalam peti yang sama seperti dalam hal pengeringan dengan udara panas, Mula-mula arus listrik sebesar kira-kira l/10 arus dasar (rated) dialirkan dan kemudian dikontrol sedemikian rupa sehingga suhu kumparan dan inti besi menjadi 60-70'C. Arus listrik sebesar kira-kira 20-30% arus dasar biasanya sudah cukup. Bila sebuah tangki dipergunakan maka bahannya harus merupakan bahan isolasi panas. Derajat kekeringan yang diinginkan diputuskan dengan cara yang seperti pada (a) tersebut di atas. (c) Cara pengeringan dengan minyak panas: Ini adalah variasi lain dari cara pengeringan dengan listrik; pengeringan dikerjakan dengan tangki berisi minyak. Karena perbedaan suhu antara bagian dalam dan bagian luar kumparan kecil, maka cara ini lebih aman dari pada cara (b). Kelembaban dalam minyak dihilangkan dengan saringan atau pompa hampa udara. (d) Cara pengeringan hampa udara: Cara ini adalah yang terbaik untuk mengeringkan transformator berkapasitas besar, karena tidak diperlukan waktu berhari-hari, dan mesin dapat dikeringkan dengan sempurna. Cara ini sangat efektif bila mesin mula-
8.7 Referensi
121
mula dikeringkan dengan cara penyemprotan dengan udara panas sampai derajat tertentu dan kemudian dikeringkan dengan cara hampa udara. Gbr. 76 memperlihatkan peralatan yang dipakai dalam cara ini. Bagian luar tangki transformator dibungkus dengan bahan isolasi panas dan uap dialirkan ke tabung pemanas dari alat pemasak air melalui pipa pemanas yang dipasang di bagian dalam tangki. Sebaliknya, tangki dibuat hampa udara di bawah l0 mm Hg dengan menggunakan pompa hampa udara untuk mempercepat penguapan. Suhu di dalam tangki dipertahankan sekitar 80-90"C dan voluma kelembaban yang dibuat kondensor diukur. Nilai yang diukur ini, bersama dengan perubahan tahanan isolasi, merupakan petunjuk sampai berapa jauh pengeringan telah berjalan. Kondensasi uap selesai dan tahanan isolasi menjadi konstan dalam 1-3 minggu, bila pengeringan ini selesai, dan minyak bersih dimasukkan dalam mesin sementara keadaan hampa udara dipertahankan. Perangkap Dingin
Pipa Pemanas
Peniup Angin
Lemari Es Pompa Hampa Ketel Uap (Boiler) Perangkap Uap
: Gbr.
8.7
76
Tangki Pemanasan
i1111;:H::.ilffi::-#
Cara Pengeringan Hampa Udara dengan Sistim Sirkulasi.
Referensi
1) 2)
Dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya berikut ini : The River Law of Japan, Law No. 167, 1964, Ministry of International Trade and Industry, Tokyo, Japan. The Electric utility Industy Law of Japan, Law No. 170 (July ll,1964), as amended by Law No. 36 (1967) and Law No. 134 (1970), Ministry of lnternational Trade and Industry, Tokyo, Japan.
BAB
9.1
9.
PENGUJIAN PADA PUSAT LISTRIK TENAGA AIR
Pokok-Pokok Pengujian Pada waktu suatu pusat listrik selesai dibangun, harus dilakukan operasi percobaan dengan air dan berbagai percobaan yang diperlukan. Pengujian ini dilakukan sesudah percobaan pendahuluan terhadap mesin-mesin utama dan pembantu, tanpa memasukkan air ke dalam turbin. Karena percobaan ini penting artinya, maka pengujiannya harus dilakukan dengan hati-hati dan tepat. Hasil-hasil percobaan harus dicatat, dipelajari dan disusun sebaik-baiknya. Yang perlu diperhatikan adalah pokokpokok berikut:
(a) Setiap bagian mesin dan peralatan harus diperiksa apakah memenuhi syarat dan spesifikasi yang ada, serta betul-betul memuaskan dari segi operasi dan hasilnya (performance), atau tidak. (b) Hasil kerja (performance) dan keadaan tiap bagian yang dicoba setelah sentral selesai dibangun, dipakai sebagai pegangan operasi dan pemeliharaan kemudian. (c) Hasil pengujian digunakan sebagai referensi dalam perencanaan (design) dan konstruksi sentral-sentral listrik yang akan datang.
9.2
Pengujian Pendahuluan Sebelum pelaksanaan pengujian dengan air, pengukuran dan percobaan-percobaan
berikut ini harus dikerjakan lebih dahulu terhadap mesin-mesin utama dan pembantu:
(a) Pengukuran hubungan antara langkah-langkah motor servo dan pembukaan baling-baling antar turbin. (b)' Pengukuran celah-celah samping bagian atas dan bawah dari tiap baling-baling (sudu) antar dan celah ujung, bila sudu-sudu dalam keadaan menutup. (c) Pengukuran waktu membuka dan menutup dari sudu antar dan katup pintu masuk serta sifat-sifat operasi pengatur tekanan. (d) Percobaan jalannya mesin yang menyangkut sistim-sistim minyak tekan, udara tekan, minyak pelumas, penyediaan air dan sistim pengeringan (drainage), serta percobaan bekerjanya katup-katup yang dijalankan dari jauh. (e) Pengukuran tahanan isolasi rangkaian listrik. (f) Pengujian bekerjanya pemutus beban dan pemisah' (g) Pengujian karakteristik rele pengaman serta pemeriksaan fasa, polaritas dan hubungan PT dan CT. (h) Pengujian kerja (performance test) terhadap rangkaian operasi, rangkaian penunjuk dan rangkaian pengaman. (i) Pengukuran tahanan sistim pengetanahan.
9.3
Pemeriksaan Sesudah Sesudah pintu ambil
Air Dimasukkan ke Dalam Pipa
Pesat
air (intake gate) dibuka, air dimasukkan sedikit demi sedikit
124
Bab
9.
Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga Air
ke dalam terowongan saluran atas (head race), tangki lepas tekanan-mendadak (surge tank) dan pipa pesat. Ini didiamkan selama kira-kira satu hari untuk meneliti kebocoran dan kelainan-kelainan yang terjadi.
9.4
Pemutaran Percobaan Sesudah katup masuk (inlet valve) dibuka dan air mulai mengisi rumah siput maka,
untuk menentukan bahwa tak ada kelainan-kelainan, sedikit demi sedikit sudu-sudu antar dibuka; segera sesudah turbin mulai bergerak, sudu ditutup lagi. Meskipun sudusudu antar sudah ditutup tapat, turbin akan terus berputar dengan kecepatan yang rendah karena momen kelambanannya. Karena itu sementara turbin berputar, bunyibunyi yang terdengar, sentuhan-sentuhan, arah poros utama dan kelainan lainnya diteliti. Kemudian sudu-sudu antar dibuka lagi dan kecepatan putar sedikit demi sedikit diperbesar secara bertahap sampai mencapai kecepatan dasar, bila selama itu tak ada kesulitan, sambil memperhatikan juga suhu dan getaran bantalan. Sesudah itu turbin tetap dijalankan dengan kecepatan dasar (rated speed) hingga suhu bantalan mencapai harga jenuhnya.
Untuk PLTA dipompa (pumped storage), cara tersebut di atas harus diikuti bila ada turbin air atau motor langsir (pony motor) yang dapat dipakai untuk gerak mula (start); tetapi bila gerak mula dilakukan dengan gulungan peredam, maka suhu gulungan harus diawasi.
9.5
Pemutaran Pengeringan Bila percobaan di atas selesai, harus dilakukan pemutaran pengeringan (dry-out run), sesudah pengatur kecepatan diatur dan sesudah dapat dipastikan bahwa mesin dan peralatan akan bekerja dalam keadaan stabil. Pemutaran ini tidak hanya meninggikan tahanan isolasi tetapi juga membantu memeriksa hubungan antara kumparan stator dan kumparan medan. Maka dari itu, meskipun tahanan isolasi sebelum pengeringan (drying) sudah tinggi lebih baik bila pemutaran dilakukan juga. Pekerjaan ini harus dilakukan dengan cara berikut ini: (a) Hubung-singkat 3-fasa diadakan antara pemutus beban generator dan terminal generator. Bila ini dilakukan di luar pemutus beban, ada bahaya terjadinya tegangan tinggi (lebih) bila pemutus beban membuka karena kekeliruan. (b) Generator diputar dengan kecepatan normal, arus hubung-singkat diperbesar sedikit demi sedikit dan diatur sedemikian rupa hingga suhu kumparan stator bertahan pada 80-85'C, dengan memasang alat pencatat suhu. Juga agar suhu akibat arus hubung-singkat dapat bertahan pada nilai hampir sama dengan nilai dasarnya, maka air pendingin pada pendingin udara dan peredam (damper) saluran udara harus diatur (pada tahap permulaan). (c) Selama pemutaran berjalan, suhu kumparan, suhu saluran udara di tempat masuk dan ke luar, suhu ruangan dan tahanan isolasi harus diukur tiap lG-I5 menit pada jam pertama, dan sesudah itu setiap l-2 jam. (d) Segera setelah pemutaran pengeringan dimulai, tahanan isolasi menurun dan kemudian naik lagi sedikit demi sedikit sampai menjadi jenuh. Bila tahanan isolasi jenuh, pemutaran harus dihentikan. Perlu diperhatikan bahwa akhir-akhir ini digunakan kumparan dengan isolasi damar sintetik, karena kumparan ini tidak menunjukkan gejala kenaikan tahanan isolasi yang nyata.
(e) Waktu yang dibutuhkan untuk penjenuhan semacam itu adalah l-2 hari siang
9.6 Pengukuran
Tahanan
Isolasi
125
dan malam bagi kumparan stator yang diisolasikan dengan bahan isolasi damar yang dipadatkan, dan 3-4 hari siang dan malam untuk kumparan stator yang diberi isolasi spatu bahan majemuk (compound-impregnated).
9.6 'Pengukuran Tahanan Isolasi 9.6.1 Nilai Minimum
Tahanan Isolasi
Sampai kini belum ada kesimpulan yang tegas mengenai nilai minimum yang dapat ditoleransikan untuk tahanan isolasi (pada 75'C) kumparan stator suatu generator, meskipun persamaan berikut dapat dipakai sebagai pedoman (harga perkiraan):')
n.:
E 1fu +
1uo;
(78)
tooo
Persamaan di atas ada kelemahannya, karena nilainya menjadi terlalu kecil untuk generator berkapasitas besar. Persamaan lain yang memberikan nilai batas minimum tahanan isolasi dengan memperhatikan tahanan jenis voluma adalah:2)
a-
: r@1-lp_X:a
1uo)
(7e)
: nilai (batas) minimum tahanan isolasi yang dapat ditoleransikan E : tegangan dasar (rated) (V) P : daya dasar (kVA) n : kecepatan dasar (rpm) Untuk P > 1000 kYA: k : 0,005 (isolasi klas A) k :0,1 (isolasi klas B) Untuk P < 1000 kVA: k : 0,008 (isolasi klas A) k : 0,015 (isolasi klas B)
di mana R-
Nilai tahanan isolasi kebanyakan berubah-ubah mengikuti suhu kumparan. Nilainya pada suhu tertentu digambar pada kertas dengan ordinat yang terbagi sama untuk suhu dan dengan absis yang logaritmis untuk tahanan isolasi. Di sini suhu digam' barkan sebagai sebuah garis lurus seperti tertera pada Gbr. 77. Garis bagian atas menyatakan keadaan sesudah proses pengeringan selesai, sedang bagian bawahnya menyatakan keadaan selama berlangsungnya proses tersebut. Bila nilai tahanan isolasi pada suhu kumparan /, dan t, adalah berturut-turut R, dan Rr, maka harga.l/ dalam persamaan berikut menyatakan koefisien suhu tahanan isolasi: tz - tr rv:47ffjffi Ar
(80)
Nilai N menurun bila gulungan menyerap udara lembab dan menaik bila kumparan sudah mulai memburuk keadaannya dan menjadi kering.
9,6.2
Penentuan Mutu Isohsi dengan Pengujian Arus Searah
Menurut pengalaman, sebuah kumparan disebut kering normal bila indeks polari-
Bab 9.
126
Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga
Air
Permulaan Pengeringu
200 100 50
A40
ito
azo s
9to e
I EJ ,1
4 3 2
0ta20301os0607080 Tegangan Pesguiian (kV)
Suhu ("C)
Gbr.77 Hubungan antara Tahanan Isolasi dan Suhu Gulungan.
Gbr.
78
tan 6 sebagai Fungsi dari Tegangan Pengujian.
sasinya (ar) lebih dari 1,5 dan sebuah kumparan dianggap basah bila a, lebih rendah dari 1,5. Indeks polarisasi cenderung untuk naik bila tegangan pengujian dan suhu kumparan tinggi. Nilai 1,5 diukur pada suhu 20 -! l5"C dan tegangan pengujian pada 1000 V. Indeks polarisasi didefinisikan sebagai:3) &p '=
Arus sesudah tegangan searah diterapkan selama 1 menit Arus sesudah tegangan searah drterapkan selama l0 menit Tahanan isolasi sesudah tegangan searah diterapkan selama 10 menit iI menlt menit
TtEenan isolasi sesudah tegangan searah diterapkan selama
(8
9.6.3
l)
Peuentuan Mutu Isolasi dari Sudut Hilang Dielektrik
Dalam hal sebuah kumparan mempunyai isolasi yang baik, maka sutlut hilang dielektriknya (tan d), seperti tertera pada Gbr. 78 (a), hampir konstan di s,;l-itar harga tegangan dasar, dan kemudian naik sedikit demi sedikit disebabkan oleh griaia korona (rneskipun pertambahannya kecil). Naiknya lengkung tan d hampir sarri: rierigan turLlnnya, sesuai dengan naik dan turunnya tegangan pengujian yang diterapkan parla gulungan; lengkung simpul jarang terjadi. Nilai tan d di bawah tegangan permulaan korona adalah sekitar 2-8\ pada suhu udara ruangan. Karena gulungan kebanyakan berisolasikan mika, pengisolasiannya biasanya dianggap baik bila A tan d, yaitu perbedaan tan d pada tegangan dasar dan pada saat korona belum timbul bila tegangan diturunkan pada suhu udara ruangan, menunjukkan harga-harga di bawah ini:3' Untuk gulungan dengan tegangan dasar ll kV: di bawah6,5\ Untuk gulungan dengan tegangan dasar 6,6 kV (isolasi klas B): di bawah 6,5\ Untuk gulungan dengan tegangan dasar 6,6 kV (isolasi klas A): di bawah 3,5 i{. Bila bahan isolasinya mengandung kantong hampa (voids), maka tan d kelihatan konstan bila tegangan yang diterapkan di bawah tegangan mula korona; seperti terlihat dalam Gbr. 78 (b) ini kira-kira sama dengan tan d dari suatu kumparan yang baik. Tetapi lengkungnya akan cepat naik pada tegarrgan yang lebih tinggi daripada tegangan
9.
8
Pengujian Rele Pengaman Secara
Menyeluruh
127
dasar di atas, dengan hasil terjadinya lengkung simpul (loop) bila tegangan pengujian d;naikkan dan diturunkan. Pada kumparan yang sudah memburuk keadaannya, tan d di baweh tegangan mula korona adalah relatip kecil seperti tertera pada Gbr.78 (c) dan pada tegangsn:dailq lebih tinggi akan mempunyai gejala yang serupa dengan yang terlihat pada Gbr. 78 (b)" Adapun untuk kumparan yang basah, tan d pada tegangan yang rendah adalah besar, dan memperlihatkan gejala seperti terlihat pada Gbr. 78 (d).
g.l
Pengujian Kuat Dielektrik Mesin-mesin listrik dan peralatan utama diuji di pabrik penghasilnya, sebelum diserahkan untuk diuji kekuatan dielektriknya menurut tegangan yang telah ditentukan.
Disamping itu, setelah alat-alat ini dipasang (di tempat pembangunan), tiap bagian alat-alat ini diuji lagi kekuatan dielektriknya pada tegangan tertentu. Di Jepang tegangan pengujian (d) untuk generator diterapkan antara gulungan dan tanah selama l0 menit, sebagai berikut:a)
Untuk generator dengan tegangan pelayanan maksimum di bawah 7 kV:
E,:
tegangan pelayanan maksimum
x 1,5
(82)
Untuk generator dengan tegangan pelayanan maksimum di atas 7 kV:
E,:
tegangan pelayanan maksimum
x
1,25
(83)
Terminal kumparan tegangan tinggi pada transformator biasanya diuji dengan memberikan eksitasi lebih pada generator dan menginduksikan tegangan uji pada kumparan tegangan tinggi. Bila arus eksitasi transformator naik, maka biasanya pengu-
jian dilakukan pada frekwensi yang sama dengan I l0/" frekwensi dasar dengan memperbesar kecepatan perputaran generator.
9.8
Pengujian Rele Pengaman Secara Menyeluruh Rele diferensial harus diuji bukan hanya hasil-kerjanya sendiri (lifat Jilid III Bab 5.2), tetapi juga kebenaran p€ngawatannya. Jalannya rele pengaman diperiksa dengan arus sebenarnya pada sisi primer transformator arus (CT) yang bersangkutan dengan hubungan rangkaian yang sebenarnya pula, sebagai berikut: (a) Rele diferensial perbandingan (87 T untuk transformator): Rele dipasang pada setelan (tap) yang terbawah, lalu diadakan hubung-singkat 3-fasa di luar daerah kerja rele pada sisi tegangan tinggi transformator. Arus listrik dialirkan sampai mencapai
arus dasar dengan menggunakan generator; harus diyakini benar bahwa rele tidak bekerja dalam keadaan ini. Kemudian diadakan hubung-singkat 3-fasa di dalam daerah kerja rele pada sisi tegangan rendah, dan dialirkan arus listrik; sekarang harus diyakini benar bahwa rele bekerja dalam keadaan ini. Arus listrik pada gulungan penghambat (restraining) dan gulungan kerja (operating) rele pada tiap fasa diukur; lalu dipastikan benar bahwa rele tidak salah bekerja karena arus hubung-singkat di luar daerah kerja rele pengaman. (b) Rele diferensial perbandingan (87-1 untuk generator): Pengujiannya dilaksanakan sama seperti pada (a). (c) Rele arus pengetanahan (87 G untuk generator): Sebuah titik pengetanahan diadakan di dalam daerah pcngamanan rele, dengan menghubung-singkatkan tahanan titik netral generator dan menaikkan tegangan generator sedikit demi sedikit; arus kerja
t28
Bab
9.
Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga
Air
minimum rele diukur. Sekarang titik pengetanahan dialihkan ke luar daerah kerja dan tegangan sedikit demi sedikit dinaikkan; kini rele tidak boleh bekerja.
9.9
Pengujian Pembuangan Beban Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bahwa mesin-mesin dan peralatan lainnya dapat bekerja dengan aman dengan cara memeriksa keadaan mesin, saluran air, perubahan tekanan hidrolik, perubahan kecepatan perputaran dan perubahan tegangan generator, bila beban generator dengan tiba-tiba dibuang (load rejection). Beban yang dibuang biasanya adalah sebesar l14, 214, 314 dan 414 d,ari daya (output) maksimum dari masing-masing unit turbin-generator. Pengujian dilakukan berurutan tahap demi tahap, sambil mempelajari gejala-gejala kenaikan tekanan hidrolik, kenaikan kecepatan, pengaturan tegangan dan waktu untuk menutup sudu antar dengan menggambarkan lengkungnya. Bila sistim saluran air, seperti terowongan saluran atas, tangki pendatar (surge tank) dan pipa pesat, dipakai untuk lebih dari dua buah turbin, maka percobaan pembuangan beban perlu diadakan untuk semua unit yang bersangkutan pada waktu yang sama, sesudah diadakan percobaan untuk masing-masing unit secara tersendiri. Perubahan tekanan hidrolik dalam beberapa hal lebih besar pada pembuangan beban sebagian (partial) dibandingkan dengan pada pembuangan beban maksimum. Bila saluran atas
panjang dan hilang tinggi terjun besar, maka perubahan tekanan hidrolik dalam beberapa hal lebih besar, jika satu turbin yang bekerja daripada jika dua turbin yang bekerja. Sudah menjadi kebiasaan bahwa generator dihubungkan dengan sistim transmisi; bila daya (output) generator cukup besar, maka perubahan tegangan sistim karena pembuangan beban sering kali dapat dikontrol dengan memperbesar daya PLTA-PLTA lainnyd secara serempak. Bila tidak ada beban sistim atau bila ada kekuatiran bahwa sistim akan terganggu, maka tahanan air dipakai sebagai beban generator. Pada pusatpusat listrik dengan tinggi terjun yang berubah-ubah pengujian harus dilakukan dengan syarat bahwa perubahan tekanan hidrolik dan pengaturan kecepatan harus maksimum.
Tabel 24 memperlihatkan perincian pengukuran untuk turbin Francis. Bukaan mulut pancaranlah (nozzle) (sebagai ganti bukaan sudu antar) |ang diukur pada turbin Pelton, sedang pada turbin propeler atau turbin Deriaz mulut sudu antar dan pisau rotor yang diukur. Pengukuran ini dilakukan dengan berbagai alat ukur, tetapi hal-hal khusus seperti tekanan hidrolik, kecepatan putaran, tegangan generator, langkah motor servo, dan lain sebagainya, diukur dengan osilograf, untuk memungkinkan pemeriksaan keadaan peralihan (transient) secara teliti. Contoh pengukuran dengan osilograf dapat dilihat pada Gbr. 79. Pada PLTA dipompa, pembuangan daya (input) motor sama caranya seperti pembuangan beban. arus getrerator
4,97
sec
tegangan
beban yang
8o
Iangkah servomotor
AYR
5Y
l64,6rpm 39,6 rpm
o,
dibuang 15,76'.%
31,6
tegangan penguat (exciter) 2E0 Y keceDalan Dular
- 125 rPm tekaDan pipa pesat 50,9 m tegilgan
geDera
-
r3,4
kv
Gbr.79
Osilogram Pengujian Pembuangan Beban.
95.040 kW
9.9 Pengujian Pembuangan Beban Tabel24. Lembar Catatan
129
Percobaan Pembuangan Beban
Beban yang Dibuang
(kw)
Dalam Keadaan Beban
(kv)
Maksimum
(kv)
Sesudah Keadaan Distabilisasikan
(kv)
Regulasi
(%) Dalam Keadaan
E
Pengatur Tegangan
)
Otomatis (AVR)
Beban
(V) (V)
(A)
Distabilisasikan (V)
(A)
Maksimum Sesuriah Keadaan
(A)
a3
()
Rele Tegangan Lebih
o
Arus Beban
D"r" R""kr,p (kV".) Arus Medan
Frekwensi
D Tegangan bo
()
Arus
(A) P.F.
(%)
Dalam Keadaan Beban
(A)
Maksimun.r
(A)
Sesudah Keadaan Distabilisasikan
(A)
Dalam Keadaan Beban
(Hz)
Maksimum
(Hz)
Sesudah Keadaan Distabilisasikan
(Hz)
Dalanl Keadaan Beban
(v)
Maksimum (Min.)
(v)
Sesudah Keadaan Distabilisasikan
(v)
Dalam Keadaan Beban
(A)
Maksimum (Min.)
(A)
,..udun
Tegangan
od O
0i
(d
Arus
60
o
0.
Sudu Antar
f.ud*n Do*bilir^iku,
(A)
Dalam Keadaan Beban
(v)
Maksimum (Min.)
(v)
Sesudah Keadaan Distabilisasikan
(v)
Dalam Keadaan Beban
(A)
Maksimum (Min.)
(A)
Sesudah Keadaan Distabilisasikan
(A)
Dalam Keadaan Beban
(mm)
Sesudah Keadaan Distabilisasikan
(mm)
Bab
130
9.
Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga
Air (rpm)
Dalam Keadaan Beban
(rpm) Kecepatan Buka Putaran
Sesudah Keadaan Distabilisasikan
(rpm)
Variasi Sementara Variasi Tetap
Tekanan Statis pada Keadaan Diam
Nilai Variasi
(m)
Sementara
Tinggi Jatuh Statis pada Keadaan Diam
-o
(m)
o Variasi Sementara bo
I
Maksimum
o pi (!
'o k
Tekanan Statis pada Keadaan Diam
j4
F
Nilai Variasi Sementara
(m)
Tinggi Jatuh Statis pada
(m)
0)
F,
Variasi
Sementara
Dalam Keadaan Tekanan
Rotor Sebelah Belakang
Maksimum
Sisi
Rotor
r
Distabilisasikan
Beban
Maksimum Distabilisasikan
Beban
Maksimum
J4
fro
(m) (m) (m)
Sesudah Keadaan
Dalam Keadaan
t) F
(m) (m)
Sesudah Keadaan
Dalam Keadaan Tekanan
Beban
(%)
Sesudah Keadaan
(m) (m) (m)
Distabilisasikan
Pembukaan Katup
Udara
(m)
(%)
waktu Mati Sudu
Waktu Menutup
(s)
Waktu Pasang Kembali
(s)
Pembukaan Pintu
(mm)
Tangki Minyak
Waktu Mati
(s)
Tekan
Waktu Membuka
Antar
Waktu Menutup
9.9 Taneki
Tekanan
Dalam Keadaan
Minyak
Minimum
Permukaan
Dalam K€adaan
Minyak
Minimum
Minyak Tekan
l3t
Pengujian Pembuangan Beban
Beban
(kg/cm2) (kg/cm'z)
Beban
(mm) (mm) (m)
Kolam Pengatur Dalam Keadaan Tangki Atas Tanpa
Beban
(m)
Beban
(m)
Beban Tinggi Maksimum Tinggi Minimum Sesudah Keadaan Distabilisasikan Dalam Keadaan Beban Tinggi Maksimum
(m)
Tinggi Minimum
(m)
Distabilisasikan Dalam Keadaan Beban Tanpa Beban
(m)
Dalam Keadaan Kamar
k E
(d
(! JI
Tangki
L
Pendatar
q
C)
(m) (m) (m) (m) (m)
Pembangkit Sesudah Keadaan
Saluran Bawah
9.9.1
(m) (m)
Temperatur Udara
('c)
Temperatur Minyak
('c)
Pengukuran Variasi Tekanan Hidrolik
Alat ukur regangan (strain gauge) jenis kawat tahanan dipakai untuk mencatat keadaan peralihan dari tekanan hidrolik dalam osilograf. Perlu diperhatikan bahwa pengukur tekanan hidrolik mudah membuat kesalahan karena denyutan-denyutan hidrolik. Kedua alat ukur ini harus dikoreksi tekanannya dengan menggunakan alat ukur standar, paling sedikit sekali sebelum dan sekali sesudah percobaan. Variasi tekanan hidrolik (d") dapat dicari dari persamaan berikut:
P^0":'ff " di mana P.
:
n
x
t}o%
(84)
tekanan hidrolik maksimum (m kolom air)
di
pusat turbin yang
disebabkan oleh pembuangan beban
P,,
:
tekanan hidrolik statis (m kolom air)
di pusat turbin bila turbin
berhenti
H,,:
tinggi terjun statis (m kolom air) bila turbin berhenti.
Bila digunakan lebih dari dua turbin untuk sebuah saluran atas, p,, adalah tekanan statis bila semua turbin berhenti. Bila sukar mengukur tekanan hidrolik statis dan tinggi terjun statis dalam keadaan turbin berhenti, nilainya dapat dihitung melalui
Bab
132
9.
Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga
Air
pengukuran muka air yang sudah distabilkan di kolam pengatur atau di tangki pendatar sesudah pembuangan beban.
9.9.2
Pengukuran Pengaturan Kecepatan
Kecepatan perputaran didapat dengan mengukur tegangan generator takometer atau generator magnit permanen untuk pengatur kecepatan elektro hidrolis. Pengaturan kecepatan (d,) dapat dihitung dari persamaan berikut: 6^,, _
di mana
n^:
n-
-
nn
ttr
x rcO%
(85)
kecepatan maksimum peralihan (transient) sesudah pembuangan beban
(rpm)
: n" :
121
9.9.3
kecepatan perputaran sebelum pembuangan beban (rpm) kecepatan dasar (rpm)
Pengukuran Pengaturan Tegangan
Pengaturan tegangan (d,) dapat dihitung dari persamaan berikut:
v roo"/ -v^-v, v"
A vo_ di mana
0
: Yl : V, :
v_
(86)
tegangan maksimum peralihan sesudah pembuangan beban (V) tegangan sebelum pembuangan beban (V) tegangan dasar (V)
Pengujian Daya Pengujian daya dilakukan untuk menyelidiki sifat-sifat turbin dengan mengukur hubungan antara bukaan sudu-sudu antar atau katup-katup jarum dan daya turbin, serta kemudian memperbandingkannya dengan hasil-hasil pengujian model. Pengujian ini penting juga sebagai petunjuk untuk mengetahui kapan harus mengganti atau memperbaiki rotor, sudu antar, katup jarum, dan lain sebagainya, dalam rangka operasi dan pemeliharaannya kelak. Pengujian dilakukan dengan memasang pengatur kecepatan (speed governor) pada operasi dengan tangan (inanual). Sudu antar atau katup jarum dibuka sedikit demi
r.Oitit mulai dari bukaan tanpa-beban sampai terbuka penuh dengan memakai alat
pembatas beban; kemudian ditutup sedikit demi sedikit mulai dari bukaan penuh hingga bukaan tanpa-beban, sambil diukur langkah motor servo, daya generator, tegangan, arus eksitasi, getaran, berisik dan tinggi muka air. Meskipun bukaan sudu atau katup akan berbeda dari bukaan yang telah direncanakan pembukaannya tidak boleh dibalik kembali. Perbedaan daya dengan bukaan yang sama pada satu arah dan pada arah kebalikannya disebabkan oleh gerakan (play) antara servomotor dan sudu-sudu antar atau katup-katup jarum. Pengukurannya harus dilakukan sampai kira-kira ll0/, dai daya dasar generator. dengan memberikan waktu yang cukup pada setiap tahap untuk menjamin stabilitasnya. Faktor daya generator dibuat konstan selama diadakan pe-
ngukuran. Sebagai alat ukur dipakai Wattmeter yang ketelitiannya tinggi:. Bilamana pipa lepas (draft tube) diperlengkapi dengan katup hisap udara (air suction valve), *uku p"t"obaan harus dilakukan paling sedikit pada ketiga keadaan, yaitu pada
9.
13
Penujian
Beban
133
waktu bukaan penuh, pada waktu bukaan setengah-penuh dan bila dijalankan dalam keadaan terhubung dehgan sudu-sudu antar. Katup hisap udara harus dikontrol sedemikian rupa sehingga turbin dapat bekerja pada daya-guna yang tinggi dengan memperhatikan getaran dan hal-hal lain yang didasarkan atas hasil-hasil pengujian.
9.11 Pengujian Penghentian Cepat Kondisi kerja dari tiap bagian mesin dan peralatan diperiksa dengan menjalankan rele penghentian cepat (quick stop). Dengan menjalankan turbin-generator dengan beban penuh, dan menurunkan tekanan minyak dalam tangki minyak tekan, maka sistim pengamanan dengan penghentian cepat akan bekerja dengan dijalankannya rele ini dilakukan untuk memastikan bahwa generator akan berhenti dengan aman dengan sudu-sudu antar yang membuka penuh. Percobaan ini dilakukan sesudah pengujian kapasitas tangki minyak tekan dan pengujian pembuangan beban. Waktu pengujian dan setiap perubahan yang terjadi selama pengujian semuanya diukur; data yang diukur adalah, misalnya, tekanan minyak, tinggi permukaan minyak, tekanan pipa pesat, bekerjanya rele penghenti, sudu-sudu antar yang tertutup penuh, pembukaan pemutus beban, jalannya rem dan penghentian turbin. Selanjutnya, sebagaimana halnya pada pengujian pembuangan beban, kecepatan perputaran, tegangan, tekanan hidrolik dan langkah (stroke) motor servo, biasanya dicatat pada osilograf dan keadaan peralihannya diperiksa.
tekan. Pengujian
9.12 Pengujian Penghentian Darurat sefta Pengujian Tanpa-Beban dan Tanpa Eksitasi Pada pengujian ini kondisi kerja dari setiap bagian mesin dan peralatan diperiksa dengan membuat kontak pada rele pengaman yang bersangkutan. Pengukurannya dilakukan dengan cara yang sama seperti pada pengujian penghentian mendadak.
9.13 Pengujian Beban Pada pengujian ini turbin dan generator dijalankan pada kecepatan dasar, tegangan dasar, faktor daya dasar, dan dengan beban penuh selama lebih dari satu jam, sesudah kenaikan suhu mencapai harga konstan, dan selama tidak kurang dari empat jam. Selama waktu tersebut beberapa data diukur berselang-selang (interval) 30 menit atau satu jam. Sementara percobaan ini dilakukan perlu diperhatikan suhu pemisah, kabel, ril (bus bar) dan mesin-mesin pembantu. Untuk menaikkan suhu generator dan transformator utama secara cepat, voluma
air pendingin pada pendingin generator dikurangi atau peredam udara pada tudung generator ditutup, dan bagian alat pendingin untuk transformator utama dibuat agar tidak bekerja. Bagian-bagian berikut ini yang harus diukur dan dicatat: (a) Generator utama: beban, tegangan, arus, faktor daya, frekwensi, tegangan medan, dan arus medan, (b) Suhu: kumparan stator pada generator, besi inti stator, tempat masuk dan ke luar udara pendingin, bantalan turbin dan generator, tempat masuk dan ke luar air pendingin untuk bantalan, minyak tekan, minyak pelumas, dan minyak isolasi trans-
formator utama.
(c) Penguat (exciter) utama: tegangan dan arus. (d) Suhu keliling dan suhu ruangan. (e) T'urbin: bukaan sudu-sudu antar, tekanan hidrolik pipa pesat, kehampaan
ty
Bab
9.
Pcngujian Pada hrsat Listrik Tenaga
Air
udara dalam pipa lepas dan tekanan belakang dan samping pada rotor. (f) Muka air: kolam pengatur atau waduk, tangki pendatar, dan saluran bawah.
9.14 Pengujia4 Daya-Guna Turbin 9.14.1 Pengukuran Tinggi Tertun Efektif
Alat ukur-tekanan (pressure gauge) dan manometer dipakai untuk mengukur tekanan hidrolik. TWSi terjun efektd suatu turbin reaksi dapat dihitung dari rumus berikut ini (lihat Gbr. 80):')
H:+*a*ry+H,-f* : p: 7: a:
di mana !-
{rr
:
lu2:
: I{,: g
: f: ,f
(87)
l.jnilgi terjun tekanan (m kolom air) pada tempat masuk turbin
tekanan hidrolik (kg/cm') di tempat masuk turbin
bobot air per satuan isi (kg/cm3) :
1000
titik pusat pusat letaknya (m); negatip titik turbin (centre) turbin harganya bila positip pengukuran tekanan hidrolik, dan lebih tinggi daripada tempat yang rendah daripada yang lebih disebut terdahulu terletak bila disebut terakhir kecepatan aliran rata-rata (m/s) di tempat masuk turbin beda tinggi antara tempat pengukuran tekanan hidrolik dan
kec'epatan aliran rata+:zta (m/s)
percepatan gravitasi (m/sz)
:
di tempat keluar pipa lepas
9,3
titik pusat turbin pusat positip (m); harganya turbin terletak lebih titggi dari bila titik muka air saluran bawah beda tinggi muka air dari saluran bawah (tail race) ke
koefisien rugi (coefficient of loss) pada katup masuk
tld untuk katup kupu-kupu (butterfly) fu
Gbr.
E0
Tlngel Terlun Efektif crntu Tnrbln Reelgi.
Gbr.
El
1l2c
Ttngei Terjun Efektif srntu Turbin Impuls.
9.14 .f
Pengujian Daya-Guna
Turbin
135
untuk katup pintu air geser-tegak (sluice), katup putar (rotary) dan
=Okatup roto
r: d:
tebal piringan katup (m) diameter katup (m)
Tinggi terjun efektip turbin impuls didapat dari rumus berikut ini (Gbr. 8l):5)
H:L*at**zy t - ,24,di mana Z
:
r!
(88)
"h
tinggi mulai dari pusat turbin sampai titik potong antara lingkaran pangkal rotor dan garis-tengah pancaran (jet center line) atau tinggi rata-ratz bila dipakai dua pancaran (m)
Tanda-tanda lainnya sama dengan yang tersebut dalam rumus terdahulu. Tinggi terjun pompa untuk PLTA dipompa didapat dari rumus berikut:t)
H:L+a+ryan',+ffi di mana
: p: or : oz :
f
(8e)
tinggi terjun tekanan (m) di sisi hantaran (delivery) pompa tekanan hidrolik (kg/cm'1) pada sisi hantaran pompa kecepatan aliran rata-rata (m/s) pada sisi hantaran pompa kecepatan aliran rata-rata (m/s)
di sisi masuk pipa penghisap pompa
Tanda-tanda lainnya sama dengan yang tersebut dalam rumus terdahulu.
9.14.2 Pengukuren Debit Di antara data yang harus diukur untuk menghitung daya-guna (efficiency) turbin, debitlah yang paling sukar diukur dengan teliti. Di beberapa negara telah dipakai berbagai cara pengukuran debit, tetapi tidak satupun dari cara-cara ini yang hasilnya memuaskan. Cara dengan alat ukur arus (currentmeter method), cara tabung Pitot (Pitot tube method), cara Gibson (Gibson method) atau cara waktu-tekanan (pressure time method) dan cara kecepatan aliran garam (salt velocity method) sudah umum dipakai. Namun, cara yang paling baik dan memenuhi persyaratan saluran air untuk setiap pusat listrik masih harus dipilih.
9.14.3 Pengukuran Daya Daya generator diukur dengan alat ukur Watt (Wattmeter) dengan ketelitian yang tinggi atau alat ukur Watt-jam (Watt-hour meter) untuk suatu waktu tertentu. Selama pengukuran daya pembangkitan ini, generator sebaiknya bekerja dengan faktor-daya rc0%.Daya yang diukur harus dikoreksi dengan memporhatikan kesalahan pada alat ukur Watt dan transformator ukur (instrument transformers). Daya turbin dihitung dengan menambahkan pada daya hasil pengukuran yang telah dikoreksi, hilang daya (power loss) yang terjadi pada generator, hilang-daya penguat (exciter) yang terhubung langsung (direct-coupled exciter) atau penguat sendiri (self-excitation circuit) dan tenaga mesin yang digerakkan langsung oleh poros turbin. Kesalahan transformator ukur didapat dari rumus-rumus :5)
136
Bab
9.
Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga
es: €^ * €1 di mana ro : jumlah kesalahan (/") 6- : kesalahan pada Wattmeter ( [) 6, : kesalahan akhir pada transformator
,,:1fr+*{(, + (r +
ffiX,
Air (90)
f) * ,**)(, +;ffi)cos (p * 30'* d,. - d.") * rrtu) cos (p - 30' t d", - r..)) - r] x roo ukur
(
(el) di mana
p: sudut faktor-daya beban (derajat);
harganya positip
bila
arusnya
membelakangi tegangan (lagging current) €pn,
€pr:
kesalahan perbandingan
dan S
I(N,: l'arl : .1y' :
di mana N,
-
(f)
transformator tegangan antara fasa R
7', dinyatakan oleh
N)I x
-
S
roo
perbandingan transformasi (transformation ratio) nominal perbandingan transformasi yang diukur; harganya positip bila tegangan sekunder lebih besar dari tegangan dasar
€cn,€cr:
6rr,6r^:
kesalahan perbandingan (f) transformator arus pada fasa kesalahannya seperti pada transformator tegangan
R dan T;
sudut fasa (min) transformator tegangan antara fasa potensial R
-.S
dan S - T; harganya positip bila tegangan sekunder mendahului
(leading) tegangan primer
6r*,6"r:
sudut fasa (min.) transformator arus pada fasa R dan positip bila arus sekunder mendahului arus primer
7;
nilainya
9.14.4 Perhitungan Daya-Guna Turbin Daya-guna turbin didapat dari rumus berikut: P 'tn - ::g,gQH x
100
(%)
:
daya-guna turbin
0: H:
daya turbin (kW)
di mana 4 P
(92)
(/")
debit air (m3/s) tinggi terjun efektip (m)
Bila kondisi pengujian berlainan dengan kondisi yang telah ditetapkan, maka hasil-hasil pengujian harus disesuaikan dengan kondisi tersebut terakhir. Dalam pengubahan ini ada batasan-batasan berikut ini: (a) Perbedaan antara satuan kecepatan perputaran waktu pengujian dan satuan kecepatan perputaran yang telah ditetapkan tidak boleh melebihi *1,5% dan penyim-
pangan dari tinggi terjun efektip yang sudah ditetapkan tidak boleh melebihi 3%, artinya:s)
9.14
Pengujian Daya-Guna Turbin
137
Qh)-Qa) < 0,015
(e3)
nn
m
(e4)
W<0,03 (b) Bila satuan kecepatan perputaran waktu pengujian
sama dengan satuan kecepa-
tan perputaran yang telah ditetapkan, maka penyimpangan dari tinggi terjun efektip yang telah ditetapkan boleh berkisar di sekitar 10\, artinya:s)
bila -!L:
-!rJH, JH,
maka
(es)
lffl< o,ro
(e6)
di mana rn : satuan kecepatan perputaran yang telah ditetapkan (rpm) 11, : tinggi terjun efektip yang telah ditetapkan (m)
: Hr : ,?r
Sirtuan kecep4tan perputaran waktu pengujian (rpm)
tinggi terjun efektip waktu pengujian (m)
Pengubahan ke dalam kondisi yang telah ditetapkan dapat dilakukan dengan
rumus-rumus:
l.
o: a,(#,)"'
(e7)
,: ,r(#),
(e8)
4:4r:Sn"'oo
(ee)
di mana P
11: O: 4: Pr: Hr: Qr : 4r:
daya turbin pada kondisi yang telah ditetapkan (kW)
tinggi terjun efektip pada kondisi yang telah ditetapkan (m) debit air pada kondisi yang telah ditetapkan
(m'/9
daya-guna turbin pada kondisi yang telah ditetapkan
(/,)
daya-turbin pada waktu pengujian (kW) tinggi terjun efektip pada waktu pengujian (m) debit air pada waktu pengujian (m3/s) daya-guna turbin pada waktu pengujian
(f)
9.14.5 Cara Termodinamika Cara ini dipakai untuk mendapatkan daya-guna turbin secara langsung, yaitu dengan mengukur perubahan suhu air yang disebabkan karena hilang tenaga hidrolik dalam turbin. Air di tempat masuk turbin disadap dengan tabung Pitot dan kemudian disalurkan ke dalam alat reduksi (reducing device) melalui tabung karet guna menjamin pencegahan pertukaran panas. Jadi, air dalam pipa pesat dapat dimasukkan ke dalam alat reduksi tanpa merubah tenaganya. Suhu air diukur dengan detektor suhu dari kawat
Bab
138
9.
Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga
Air
tahanan platina yang dipasang pada alat reduksi. Tenaga air dalam pipa pesat di tempat masuk turbin dapat dinyatakan dengar persamaan berikut:7)
(Jr:Hr+*+
Z,* f(0,)
zc
llr :
di mana
(100)
tekanan hidrolik
qt?
: Zr: f (0 r) :
tinggi kecepatan
fi
tinggi dari garis persamaan tertentu tenaga dalam (internal) air pada suhu 0, diukur dengan detektor suhu berkawat tahanan platina.
Sebaliknya, tenaga air di tempat keluar pipa lepas diukur dengan cara dinyatakan dengan rumus berikut ini:
(Jz:
Hz
** *
Z,
di
atas
(l0l)
* f(0,)
Jadi, tenaga air yang dipakai dengan efektip oleh turbin adalah selisih antara persamaan (100) dan (l0l); bila tinggi terjun efektip adalah H", maka daya-guna turbin dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
4-
)+e, - Z,) * f(0,) -
(H, - Hr) *
f(0,) (102)
Dengan menjalankan katup pengatur tekanan yang halus, perubahan suhu dapal: diperoleh sesuai dengan perubahan tekanan. Dalam hal ini, kawat tahanan platina pengukur suhu air yang dipasang di tempat masuk dan tempat keluar harus dihubungkan dengan rangkaian jembatan (bridge circuit); jembatan dibuat seimbang dengan mengatur tekanan pada ruangan reduksi (reducing chamber) sehingga kedua suhu air menjadi sama dengan hasil
f (0,) (ai Karena
-
-
f(0,)
uDl2.S cukup
H,
:
0
(103)
kecil sehingga dapat diabaikan bila dibandingkan dengan .I{,.,
adalah tekanan atmosfir, maka
Hz:0
(r04)
Tinggi terjun efektip H" dapat diperoleh dengan mengukur tekanan hidrolik Hl dalam ruang reduksi, dengan menutup rapat katup tahan (stop valve) di tempat keluar ala! reduksi, dan menambahkan selisih antara permukaan tempat terpasangnya detektor suhu berkawat tahanan platina dan permukaan air saluran bawah (tailrace), yaitu (2, - Zr). Karena itu maka t--
H,+(2,-2.\
't-H'*(Zr-Zr)
(l0s)
Dalam keadaan sebenarnya perlu diadakan koreksi terhadap perubahan voluma
9.
t6
Perencanaan Tahanan
Air
139
jenis (specific volume) air dan pada tenaga dalam yang disebabkan oleh suhu dan tekanan air pada saat itu. Karena itu maka daya guna turbin dapat dihitung dari rumus berikut:
4:
Hr(l
d)
* (Zr
Z,\
Hit-p)+(2,-2,)
(106)
Bila harga-harga hasil perhitungan d dan p dibuat diagramnya, makd daya-guna dapat dihitung dengan mengukur H, dan H| dengan tepat. Pengukuran daya-guna dengan cara termodinamika mempunyai keuntungan bahwa pengukurannya mudah, perhitungannya cepat dan tidak membutuhkan banyak tenaga pelaksana. Mudaratnya adalah bahwa kesalahannya besar dan bahwa cara ini tak dapat diterapkan untuk tinggi terjun yang rendah, untuk turbin yang berlubang karena kavitasi, atau untuk turbin yang membawa udara ke dalam pipa lepas (draft tube), serta bahwa penyebaran suhu
di tempat keluar pipa lepas tidak jelas.
9.ls Pengujian Daya Pusat Lishik Pengujian daya maksimum dari seluruh pusat listrik termasuk saluran air, mesin dan peralatan lainnya juga dikerjakan, disamping pengujian daya untuk masing-masing bagian mesin dan peralatan, seperti diuraikan di atas.
9.16 Perencanaan Tahanan
Air
Untuk pengujian pembuangan beban dan pengujian beban, biasanya dipakai tahanan air berkutub tiga seperti terlihat pada Gbr. 82 di dalam aliran air pada saluran bawah atau sungai, bila tidak ada beban sistim yang dapat digunakan untuk percobaan. Untuk elektroda datar paralel berkutub dua (two-pole parallel plane electrode), bila penyebaran arus antar-kutub tidak terlalu banyak terganggu oleh dinding tempat penyimpanan, maka tahanannya adalah
R: di mana p : 7: I :
L Pa
(r07)
tahanar spesifik air (O-cm) jarak antara kutub (cm) luas permukaan elektroda yang masuk dalam air (cm2)
Untuk elektroda silinder berkutub tiga (Gbr.82) maka tahanan antara fasa adalah
R:1,1
*t"lrt,r(+)
Gbr.
82
(108)
Tahanan
Air.
140
9.
Bab
Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga
Air
Tetapi dalam cara ini, elektroda harus direncanakan sedemikian rupa sehingga memenuhi persyaratan
2D-^
(loe)
;.4a
Untuk elektroda datar paralel berkutub tiga (Gbr. 82 b) persamaan (107) dapat dipakai untuk semua fasa. Tahanan jenis air bersih pada 20'C biasanya berkisar antata 2.000-5.000 Q cm; perubahan tahanan jenis karena kenaikan suhu adalah
n,: Szpdi mana
;: : ?:J,ln
Rzo
:
pada
(n0)
r'(o)
tahanan Pada 20" (Q)
Hubungan antara kadar garam dan tahanan jenis dapat dilihat pada Tabel 25. Bila kepadatan arus pada permukaan elektroda adalah kira-kira 0,6 A/cm2 atau lebih, maka akan terjadi busur api (arcs) untuk air yang bersih sekali. Demi keamanan kepadatan arus perlu dikurangi di bawah harga 0,15 Alcmz untuk air yang biasa didapat. Tetapi bila kecepatan air cukup besar, batasan ini dapat dinaikkan tiga kali (lebih tinggi). Tabet
Kadar Garam "*l;;**"'
\,/ot
25.
Hubungan antara Kadar Garam dan Tahanan Jenis
Tahanan Jenis
Koefisien Suhu
pada l8"C
d dari Tahanan*
(e
cm)
(18.C)
14,9 8,25
-0,o22
10 15
6,09
-0,021
20 25
4,68
5
5,
l0
* Catatan: R,:u +d(t-
18)lR18.c
-o,o2l -0,022 -0,o23
9.17 Referensi Karya-karya tulis yang digunakan sebagai referensi dalam Bab 9 ini adalah sebagai berikut: l) Archer E. Knowlton (ed.), Standard Handbook for Electrical Engineers,8th edition, McGraw-Hill Book Company, New York, 1949,hat.682. 2) Wiesman, AIEE Transactions,'New York, vol' 53, 1934, hal' 1010. Rumus (79)
dapat dibandingkan dengan apa yang tertera pada halaman 683, Referensi (l). 3) S. Hoki, Judgement of Insulation of Electric Apparatus, Ohm Company, Ltd., 1953. 4) Act 61, Ministry of International Trade and Industry, Tokyo, Japan, 1965, Clause 15. 5) Water Turbines: Definition and Tests, IEC-|IT,Institute of Electrical Engineers of Japan.
6) Archer E. Knowlton, op. cit.,hal.612. 7) Water Power Report, No. 63003, Central Research Institute of the Electric Power Industry (Japan).
BAB 10. OPERASI DAN PEMELIHARAAN 1Q.1 Operasi
10.I.1
Jenis Pekerjaan Operasi
Pekerjaan operasi suatu PLTA, meliputi operasi sistim dan mesin-mesin, pengaturan daya (output) dan tenaga reaktip, pengawasan kondisi mesin, pencatatan, pelaporan dan penghubungan berbagai bagian PLTA, operasi darurat pada saat ada gangguan, pengamatan meteorologis, dan lain sebagainya. Dari semua ini, operasi sistim dan mesin-mesin utama serta pengaturan daya (output) dilaksanakan oleh pusat pembagian beban.
10.1.2 Peraturan Umum Operasi Hal-hal pokok mengenai penyediaan tenaga iistrik, seperti perubahan sistim transmisi dan operasi menjalankan atau menghentikan mesin-mesin utama, pada prinsipnya harus ditentukan oleh pusat pembagian beban. Operator harus selalu *sspada terhadap kondisi sistim transmisi, baik di dalam maupun di luar lingkungan sentral listrik, dan keadaan beban, sehingga dapat diambil tindakan-tindakan yang cepat dan tepat terhadap kemungkinan-kemungkinan yang tak terduga. Hal-hal mengenai operasi harus ditangani berdasarkan instruksi oleh kepala regu. Kepala regu ini harus menegaskan dilaksanakannya tugas operasi dari tiap bagian mesin. Sebelum dan sesudah tiap operasi operator harus memeriksa semua alat-alat ukur yang ada hubungannya dengan operasi, lampu-lampu pandu (pilot) dan indikator lainnya. Perhatian khusus harus diberikan dalam pengontrolan pemisah, bahwa: (a) Pemutus beban seri harus selalu terbuka. (b) Arus eksitasi transformator atau arus pemuat pada saluran transmisi tidak diputus, kecuali bila ada petunjuk lain. (c) Arus harus diputus pertama kali mulai dari yang terjauh dan kemudian berurutan ke yang terdekat dari sumber arus. 10.1.3 Pemeriksaan
sebelum Mulai
Bila akan mulai menjalankan generator turbin air yang sudah lama tidak bekerja atau berhenti selama lebih dari seminggu karena ada pemeriksaan atau perbaikan, operator harus selalu mengadakan pemeriksaan secara sepintas lalu, seperti pemeriksaan dari Iuar untuk memeriksa absorpsi kelembaban generator dan kemungkinan masuknya kotoran waktu generator dalam keadaan berhenti, kesalahan menyambung waktu pemasangan, kesalahan menempatkan alat-alat, dan lain sebagainya. Operator diharuskan (a) mengukur tahanan isolasi setiap rangkaian, (b) memeriksa kondisi sikat, (c) memeriksa tinggi permukaan minyak pada bantalan dan kemungkinan adanya minyak yang bocor, (d) memeriksa alat ventilasi dan sistim air pendingin, (e) menentukan kedudukan normal pengatur medan (field), dan (f) melihat keadaan pe-
142
Bab
10.
Operasi dan Pemeliharaan
ngukur tekanan minyak dan pengatur kecepatan.
10.1.4 Petunjuk-Petuniuk Operasi Sementara menjalankan mesin-mesin, operator harus berpatroli di seluruh gedung sentral, disamping memeriksa bermacam-macam alat pengukur. Pekerjaan yang harus
dikerjakan oleh operator meliputi:
(a) Selalu memperhatikan getaran dan bunyi mesin-mesin. (b) Mengawasi suhu setiap bagian mesin. (c) Memeriksa keadaan dan kedudukan sikat cincin penampung (collector ring) dan komutator. (d) Memperhatikan jalannya kompresor udara, pompa minyak dan meter-meter pada panel hubung. (e) Melihat apakah arus sirkulasi reaktip tidak mengalir seiama operasi paralel. (f) Mengusahakan agar operasi berjalan dengan efisiensi yang tinggi.
10.1.5 Petunjuk-Fetuniuk dalam Penghentian Operasi Untuk PLTA dengan sistim yang dikontrol oleh satu orang, mesin-mesin dapat dijalankan seluruhnya dengan pengontrol utama secara otomatis, mulai dari permulaan sampai pada penghentian mesin-mesin tersebut. Hal-hal yang perlu diperhatikan pada waktu menghentikan mesin-mesin adalah sebagai berikut: (a) Pemutusan hubungan harus dikerjakan pada waktu arus mendekati nol. (b) Untuk membuat mesin berhenti, rem harus dipakai pada keadaan kurang dari 30
/,
kecepatan Putar rata'tata. (c) Mesin-mesin tidak boleh dijalankan terlalu lama pada kecepatan putar rendah. (d) Pendingin air harus dihentikan dan kran-kran saluran udara generator harus
tetap tertutup.
10.2 Operasi Khusus 10.2.1 Pengontrolan Daya Keluar dan Frekwensi Pengontrolan kecepatan adalah cara yang paling umum dipakai untuk mengontrol daya keluar (output) dan frekwensi. Bilamana frekwensi sistim berubah karena berubahnya beban, maka pengatur kecepatan (governor) mulai bekerja, sehingga dengan segera terjadi pengurangan atau penambahan daya keluar dalam usaha membuat fre-
kwensi konstan. Karena pengatur kecepatan mempunyai sifat tidak dapat mengembalikan frekwensi pada nilai asalnya, maka akan timbul perbedaan frekwensi yang
:
sebanding dengan berubahnya beban. Sistim pengontrolan frekwensi otomatis (AFC automatic frequency control system) mampu mengetahui perubahan ini. PLTA yang diatur dengan AFC (akan diuraikan dalam paragrap berikut) daya keluarnya dapat diatur dan frekwensinya dijaga agar tetap konstan. Operasi AFC, yang dipasang di dalam gedung sentral atau di stasiun pusat pengontrol, dilakukan dengan mengontrol daya secara otomatis, karena kemampuannya mengontrol oleh adanya perubahan frekwensi; perubahan frekwensi ini menjadi isyarat kontrol pada motor pengatur kecepatan dari suatu alat pengatur kecepatan.
Program operasi adalah salah satu cara menyesuaikan beban generator secara otomatis dengan sesuatu pola di mana daya harian tiap satuan jam telah ditetapkan lebih dahulu. Operasi mengatur permukaan alr dilakukan dengan mengatur daya sesuai dengan
10.2
Operasi
Khusus
143
debit sungai yang masuk untuk menjaga agar perrnukaan air di tangki atas tetap konstan. Operasi efisiensi tegangan tinggi dimaksudkan untuk memberikan efisiensi tertinggi yang dimungkinkan pada beberapa generator dan distribusi bebannya. Jika generatorgenerator yang ada mempunyai efisiensi yang sama, dan mereka diberi beban yang sama, maka akan didapat efisiensi yang lebih tinggi. Untuk turbin Pelton dengan pancaran (jet) banyak, maka jumlah pancaran harus ditentukan sesuai dengan bebannya. 10.2.2 Pengaturan Tegangan dan Daya Reaktif Cara bekerja dengan tegangan konstan merupakan metoda yang umum dipergunakan untuk memperoleh tegangan hampir konstan pada terminal generator; dalam cara ini digunakan pengatur tegangan otomatis (AVR). Jika beban atau komposisi sistim berubah secara menyolok, maka untuk menjaga agar tegangan konstan, eksitasi generator
akan besar berubahnya; ini dapat menimbulkan eksitasi lebih atau eksitasi kurang. Dalam keadaan demikian operator diperingatkan oleh tanda bahaya (alarm). Dapat juga dipakai pembatas arus yang telah distel pada batas tertentu atau pengatur faktordaya otomatis (APR : automatic power-factor regulator). Untuk operasi denganfaktor-daya konstan arvs medan diatur sehingga perbandingan antara daya reaktif (kVAR) dan daya nyata (kW) menetap pada suatu harga tertentu tanpa terpengaruh oleh besarnya beban dan tegangan; untuk ini dipergunakan pengatur faktor-daya otomatis (APR). Metoda ini dipergunakan di sentral-sentral kontrol jarak jauh (remote-control) atau sentral kecil yang bebas dari kemungkinan arus lebih, eksitasi lebih dan eksitasi kurang meskipun beban atau komposisi sistim berubah. Cara penguatan (amplifier) dan pengaturan sama seperti pada AVR, tetapi alat deteksi yang digunakan untuk mengukur deviasi antara faktor daya sebenarnya dan faktor daya
yang ditentukan berbeda.
Untuk operasi dengan pengatur daya reaktif otomatis (automatic reactive power regulator: AQR) arus medan diatur secara otomatis, sehingga dapat
diperoleh daya reaktif (Q) yang merupakan suatu fungsi dari daya nyata (P) yang dibangkitkan, misalnya,
Q: q + bP + cP2. Tujuan bekerja dengan cara ini
adalah untuk mengurangi hilang-daya transmisi atau
untuk menghasilkan daya reaktif yang
sewajarnya.
Bekerjanya adalah dengan cara menerapkan deviasi antara faktor daya yang nyata dan faktor daya yang ditetapkan pada rangkaian deteksi tegangan dari AVR, yang kemudian mengatur tegangan terminal generator sehingga daya reaktif berubah. Rangkaiannya terlihat Gbr.
83
Pengatur Daya Reaktif pada Gbr. 83. Jika terjadi penjatuhan beban atau Otomatis (AQR). gangguan hubung-singkat alat ini akan bekerja sebagai
AVR. Jika eksitasi terlalu besar atau terlalu kecil alat ini akan bekerja hampir seperti AVR. Dalam operasi sebagai kondensator berputar generator dikerjakan sebagai sebuah kondensator yang berputar, dengan kapasitas membelakangi (lagging capacity) kirakira (0,8-0,9) x (perbandingan hubung-singkat) x (kVA dasar), dan kapasitas mendahului (leading capacity) antara 5U60%. Makin kecil perbandingan hubung-singkat makin besar kapasitas mendahuluinya. Penjelasan terperinci dapat dilihat dalam Bab 6 (bagian 6.2.7).
Bab
144
10.
Operasi dan Pemeliharaan
10.3 Pemeliharaan 10.3.1 Pekerjaan Pemeliharaan Pekerjaan pemeliharaan PLTA antara lain terdiri dari inspeksi, perbaikan penyempurnaan, penyetelan, pengujian, dan lain-lain. Dalam pekerjaan inspeksi termaSuk inspeksi harian, inspeksi berkala dan inspeksi darurat. Dalam pekerjaan perbaikan dan penyempurnaan termasuk yang dilakukan waktu inspeksi dan waktu mengatasi gangguan yang timbul. Sesudah inspeksi dan perbaikan, kemudian dilakukan penyetelan
dan pengujian, sehingga mesin kembali siap dipakai. Inspeksi harian dilakukan selama mesin-mesin berjalan. Semuanya diperiksa dari luar untuk mengetahui apakah ada sesuatu yang kurang beres, dan jika ternyata ada kemudian diperbaiki. Hasil inspeksi tersebut dicatat dalam suatu laporan tertentu sesuai dengan aturan yang telah dibuat sebelumnya; di dalamnya dimuat waktu, lintasan ronda, serta bagian-bagian yang diperiksa dan diperbaiki. Frekwensi yang diperlukan untuk inspeksi harian adalah satu kali sehari untuk PLTA yang dijaga orang dan satu atau dua kali seminggu untuk PLTA kontrol jarak-jauh. Inspeksi, pengukuran dan pengujian berkala perlu dilakukan untuk mencegah timbulnya gangguan dan untuk mengetahui sebelumnya keadaan yang diharapkan akan menimbulkan kerugian. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan firasat operator, atau dengan alat-alatukur, alat-alat penguji, dan lain-lainnya. Jika diketemukan hal-hal yang memerlukan perbaikan sebagai hasil inspeksi, maka ini harus dilakukan dengan segera tanpa menunda-nundanya lagi. Frekwensi inspeksi berkala tidak mudah ditentukan karena hal ini sebagian besar tergantung pada macam mesin dan berapa umurnya' Tabel26 memperlihatkan contoh frekwensi inspeksi berkala untuk turbin dan generator. Inspeksi berkala perlu pula dihadiri oleh petugas dinas gangguan, agar gangguan pada jalannya operasi penyediaan tenaga listrik dapat dibuat sekecil mungkin. Inspeksi dqrurat dilakukan, apabila diketemukan sesuatu yang tidak normal pada pemeriksaan dari luar, apabila pihak pimpinan memerintahkannya, apabila mesin telah dipakai dalam keadaan berat (severe), atau bila terjadi gangguan pada mesin lain dengan jenis yang sama.
10,3.2
Beberapa Petunjuk untuk Inspeksi Peralatan
PLTA
Pada inspeksi turbin perlu diperhatikan antara lain getaran dan bunyi, kebocoran, rumah turbin, dan tekanan minyak. Karena getaran dan bunyi tak dapat dihindarkan selama turbin berjalan, maka perlu untuk diketahui dengan tepat keadaan pada waktu jalannya normal. Apabila ada kelainan maka akan terjadi getaran dan bunyi pada poros
utama dan penutup. Karena itu harus dilakukan pengukuran pada bagian-bagian tersebut. Perlu pula dilakukan pengamatan terhadap kemungkinan kebocoran pada kedap air poros utama; kehilangan air diganti dengan air bersih dan diperiksa apakah ada kebocoran lainnya. Sering kali perlu diadakan penggantian kedap deugan yang baru. Kavitasi yang terjadi selama operasi harus diperiksa dengan mendengarkan bunyi-bunyi yang ada. Juga sebelah dalam rumah turbin perlu diperiksa sekali setahun untuk mengetahui keausan rotor dan baling-baling antar serta kebocoran pada kran pemasukan air. Sistim tekanan minyak harus diperiksa bila ada kelainan. Minyak yang sudah terpakai kadang-kadang berubah warnanya menjadi hitam. Hal ini mungkin disebabkan karena adanya proses kompresi adiabatis dari minyak, yang sampai saat ini tidak ada cara pencegahannya yang pasti. Ada beberapa cara untuk mencegah hal itu, misalnya dengan pemakaian alat tertentu (dengan bubbler), merendahkan tekanan
10.3 Tabel
145
Pemeliharaan
2,6. Contoh Frekwensi Inspeksi dan Perbaikan Turbin Air dan Generator pada PLTA Jenis Pekerjaan
Frekwensi
Catatan
Turbin Air Pemeriksaan bagian dalam turbin Francis
Setiap tahun
Pemeriksaan bagian dalam turbin Pelton Pemeriksaan bagian dalam turbin
Setiap tahun
Pengecekan rotor dan sudu antar dan pengu-
kuran celah-celah.
Setiap tahun
Kaplan Pembongkaran dan pemeriksaan pengatur kecepatan dan pengatur
Pengecekan sesudah plpa lepas dikeringkan.
Setiap 4 tahun
muka air Pembongkaran pengatur tekan dan pemeriksaannya Pembongkaran bantalan dan pemeriksaannya Pembongkaran katup masuk dan pemeriksaannya
Setiap 4 tahun
Setiap 5 tahun Setiap 5 tahun
Setiap 4 tahun untuk jenis yang pengaturannya
hidrolik. Pembongkaran peralatan kontrol dan operasi serta pemeriksaannya Pembongkaran peralatan minyak tekan dan pemeriksaannya
Setiap 3 tahun Setiap 3 tahun
Juga untuk generator.
Setiap tahun
Pengujian oksidasi
Minyak mesin Pemeriksaan kwalitas
minyak Penyaringan minyak tekan atau penggantiannya Penyaringan minyak pelumas atau penggantiannya Pembongkaran bermacam-masam saringan, pemeriksaan dan pembersihannya Pemeriksaan ban dan gigi-gigi
Setiap tahun
Pemeriksaan katup-katup Pemeriksaan pompa pengeringan
Setiap tahun Setiap 6 bulan
Penggantian (change-over) dan pemeriksaan bagian pengganti turbin penguat Penggantian (change-over) dan pemeriksaan turbin pembantu Pembongkaran kompresor udara dan pemeriksaannya.
Setiap bulan
Setiap tahun Setiap tahun
Setiap bulan
Setiap bulan Setiap 3 bulan
Generator, Pengrrat dan Rotor Pemeriksaan presisi dan perbaikannya. Rotor dikeluarkan dan dibersihkan. Pemeriksaan cincin selip dan
Setiap 5 tahun Setiap bulan
sikat komutator. Pemeriksaan gulungan angker. Pemeriksaan lilitan medan.
Mutlak diperlukan sesudah banjir
Setiap tahun Setiap tahun
Setiap kali sesudah ada gangguan Percobaan jalan setiap kali sesudah banjir
t46
Bab
10.
Operasi dan Pemeliharaan
Jenis Pekerjaan
Pemeriksaan baut dan
Frekwensi
Catatan
Setiap tahun
pengencangannya.
Pengukuran tahanan isolasi. Pemeriksaan bantalan. Pemeriksaan bantalan dan pengukuran celah-celahnya.
Setiap tahun Setiap 5 tahun
Pemeriksaan pipa pendingin bantalan dan pembersihannya.
Setiap 5 tahun
Pembongkaran bantalan porosdorong dan pemeriksaannya.
Setiap 5 tahun
Pengujian kwalitas minyak bantalan. Penyaringan atau penggantian minyak bantalan. Pemeriksaan alat peredam. Pemeriksaan pendingin-pengering udara. Pemeriksaan pemadam kebakaran
Dikerjakan dengan mempertimbangkan adanya panas lebih atau getaran. Dikerjakan dengan mempertimbangkan adanya panas lebih atau getaran. Dikerjakan dengan mempertimbangkan adanya panas lebih atau getaran.
Setiap tahun Setiap tahun Setiap tahun Setiap 6 bulan
Setiap tahun
Coz. Pembongkaran dan pembersihan macam-macam tahanan.
Setiap tahun
Pemeriksaan saklar medan.
Setiap tahun
Perlu perhatian khusus pada bagian-bagian yang berkontak.
minyak, dan merubah cara mengalirkan udara ke tangki minyak. Inspeksi generator miliputi pemeriksaan keadaan komutasi dari sikat karbon,
kontrol terhadap isolasi gulungan, serta p€meriksaan stator dan rotor, rem, bantalan, dan sebagainya. Walaupun mungkin sikat karbon mengeluarkan busur api karena tekanan dari sikat tersebut, kepadatan arus dan keadaan permukaan komutator, tetapi pemilihan sikat karbon dari bahan yang baik tetap merupakan syarat penting. Hal yang paling penting dalam pemeliharaan generator adalah mengontrol lilitannya. Ada beberapa cara untuk mengontrol material dari isolasi generator, misalnya, dengan mengukur tahanannya dengan megger, dengan mengukur tan d-nya, dengan mengukur penyerapan arus searah, dengan mengukur Volt-Amperenya, dan dengan mengukur denyut koronanya. Namun, tidak ada satupun dari cara-cara itu yaflg dapat menentukan dengan pasti kapan waktunya untuk melilit kembali gulungan generator. Dalam keadaan yang sebenarnya, hal ini hanya dapat ditentukan dari data-data yang diperoleh dari pengalaman selama beberapa tahun. Pada pemeriksaan stator dan rotor harus selalu diperhatikan lepasnya sambungan penghantar dan baut, adanya noda pada gulungan dan saluran udara, keretakan, dan sebagainya. Pemeriksaan keausan sepatu rem, garis-garis dan retak-retak pada permukaan rem, kebocoran udara dan sistim pelumasan, dan macam bahan sepatu adalah hal-hal yang perlu diperhatikan pada inspeksi rem. Mengenai bantalan, perlu diusahakan agar temperaturnya setetap mungkin, yaitu dengan jalan mengatur voluma air pendingin sesuai dengan musim dan selalu memeriksa perbedaan temperatur air pendingin antara pemasukan dan pengeluarannya. Sebab-sebab yang dapat menimbulkan panas lebih adalah penyimpangan poros, kekurangan bahan pelumas, kekurangan air pendingin atau tidak cukupnya pemasukan minyak (dalam hal sistim sirkulasi), masuknya ketidakmurnian, atau pelumasan yang
10.5
Biaya
Pemeliharaan
147
tidak sesuai. Karena itu, perlu dilakukan pengujian mutu dan penyaringan minyak pelumas, disamping pemeriksaan kebocoran minyak dan air. Tindakan cepat harus diambil terhadap kebocoran minyak karena ini mengotori gulungan dalam bentuk kabut dan dapat menyebabkan pemanasan lebih dan pemburukan isolasi. Dalam hal pendinginan dengan udara harus dicegah pengumpulan endapan dan karat pada mulut pipa air pendingin, karena ini menyebabkan pengurangan voluma air yang mengalir dan yang akhirnya menaikkan temperatur. Tergantung dari kwalitas air, bagian dalam pipa air akan mengalami korosi dan akhirnya retak, sehingga menimbulkan gangguan. Karena itu bagian dalam ini harus dibersihkan dan diperiksa setiap kali mesin dibongkar (overhaul). Bila perlu, bahan pipa harus diganti bila mutu air kurang baik'
10.4 Peraturan Kerja (Umum) 10.4.1 Cara Melaksanakan Pekerjaan dalam Keadaan
Gangguan
Sebelum melaksanakan sesuatu pekerjaan, Kepala Bagian Pemeliharaan yang sedang bertugas harus mengeluarkan "kartu tanda bahaya" yang memuat penjelasan yang perlu tentang pemutus beban dan pemisah yang harus dibuka dan lain-lain. Operator yang akan memperbaiki gangguan menerima kartu tadi, lalu mempersiapkannya dengan pusat pembagi beban. Kartu tanda bahaya ini harus disertai dengan diagram
utama, diagram posisi pengetanahan dan instruksi tentang cara-cata operasi,.guna mengetahui luasnya gangguan yang terjadi.
10.4.2 Petunjuk-Petunjuk selama Pekerjaan
Berlangsung
Setiap kali pemeriksaan dan perbaikan selesai, hal-hal yang penting harus dicatat dalam buku catatan pemeliharaan. Kepala PLTA dan Kepala Bagian Pemeliharaan yang bertugas harus memperhatikan betul-betul agar karyawan yang bertugas dalam keadaan sehat dan dalam kondisi psikologis yang baik. Karyawan-karyawan harus
memakai pakaian kerja yang memenuhi persyaratan keamanan dan efisiensi. Semua karyawan harus melaksanakan pekerjaan dengan penuh tanggung jawab dan selalu ada di bawah pengawasan Kepala Bagian Pemeliharaan yang sedang bertugas. Sebelum mulai bekerja Kepala Bagian Pemeliharaan harus dapat menguasai semua karyawan dan menjelaskan tentang tujuan, ruang lingkup, urutan pekerjaan dan pembagian tugas bagi masing-masing karyawan. Terutama dalam hal ada saluran bertegangan pada bagian yang berdekatan atau apabila pekerjaan dapat membahayakan, harus ditempatkan seorang pengawas. Sesudah semua pekerjaan sblesai, karyawan yang bertanggung ja.wab atas pekerjaan tersebut harus memeriksa apakah semua pekerjaan telah dikerjakan dengan baik, serta
memeriksa peralatan dan material yang dipergunakan. Semua tanda dan kawat pengetanahan darurat harus diambil. Kemudian ia harus melakukan pengujian tahanan peralatan antara tiap fasa dan tanah serta antara fasa-fasa, dengan megger, guna memastikan bahwa tidak ada hal-hal yang terlupakan dan hal-hal yang tidak normal yang masih perlu dikoreksi. Perlu pula diadakan absensi dari semua karyawan yang melakukan pekerjaan tersebut sesudah seluruh pekerjaan selesai.
10.5 Biaya Pemeliharaan Gbr. 84 menunjukkan data terakhir biaya perbaikan mesin dan peralatan di Jepang. Contoh ini dapat dipakai guna perbandingan di Indonesia.
Bab
148
10.
Operasi dan Pemeliharaan
1) Biava perbaikan u6s6 : iumlah biaya perbaikan kecil untuk pekenaan pemeliharaan 2) Biaya oerbaiken umum dengan iumlah 2 (dua) juta Yen dihitug 100%. 3) ngil::-. r menuoiukkau lamanya operasi di bawah r.-.:...'..;........r... 1
E E t_
E
A6 A
5
W77777VV77
d
N|
€
30 40 50 60 70 80 90
tahun
ramanva operasi antara Bitiillf"' mcnmiukkan lamanva ooerasi lebih dari
100
Kapasitas PLTA
Gbr.
84
Biaya Perbaikan Umum untuk Peralatan PLTA'
10.6 Onderdil Serep Untuk bagian-bagian peralatan dan mesin yang diperkirakan sering rusak atau
aus
karena dipakai, diperlukan onderdil serep (spare parts) dalam gudang. Tabel 27 menun-
jukkan contoh onderdil standar yang diperlukan. Tabel
27.
Onderdil Serep untuk PLTA
TURBIN Tubuh Turbin
Pengatur Kecepatan
Bantalan Utama Titik Lemah Sudu Antar Sekat Kedap Air
Catatan
Jumlah
Uraian
Nama Peralatan
Untuk 1 perangkat
Pasak
Untuk l/2 perangka
Rotor Sudu Antar Ujung Mulut
Untuk I Untuk I Untuk I Untuk I
Pancaran Ujung Jarum Motor Pengontrol
Bermacam-macam Pegas
Ban Penggerak Kumparan Gerak Penyearah Semi-
Konduktor Tabung Hampa Tahanan Geser
perangkat perangkat perangkat perangkat
Termasuk bantalan poros dorong dalam hal poros mendatar
Dipasang pada waktu perbaikan
Untuk I perangkat
I unit
Masing-masing un-
Hanya 1 motor pengontrol yang perlu dikontrol jarakjauh dari panel pengatur kecepatan dan beban Pegas pelat sudah termasuk
tuk 1 perangkat Untuk I perangkat
I
buah Masing-masing
1
Masing-masing I Masing-masing I
Hanya dipasang untuk yang frekwensi gesernYa tinggi (tidak termasuk jenis takik) dan lekas rusak (misalnya sebagai tahanan pengontrol, tahanan Penga' tur kecepatan dan tahanan pengatur beban).
10.6 Uraian
Nama Peralatan Pelumas Minyak Tekan
Pegas Unloader Pegas
Katup
149
Onderdil Serep Catatan
Jumlah Masing-masing I buah
l
Pengaman
Berbagai Perlengkapan Pengontrol
Pompa Minyak Tekan dan Pelumas Ban Penggerak Pompa Minyak Tekan dan Pelumas Solenoid
Masing-masing I perangkat Untuk I perangkat
Bantalan Poros-
Untuk I perangkat
Dorong (berikut Pelat Putar) Kumparan Stator
5 buah
Masing-masing
Dipasang bila tak ada serepnya
l.
Operasi
GENERATOR
Bila setengah kumparan, 6 buah
Bantalan Antar
Untuk I perangkat
Sikat Penyangga Sikat
Untuk I perangkat Untuk 1/2 perangkat
Sikat Penguat
Untuk I perangkat
Untuk penguat (exciter) sudah termasuk
(exciter) Penyangga Sikat
Untuk 1/2 perangkat
Penguat
TRANSFORMATOR
Bushing
Masing-masing I
Tidak diperlukan bila ada onderdil serep yang dapat dipakai (bersama dengan PLTA atau gardu
induk lain) Pelat Pelepas Tekanan
1 lembar
Bushing (Pemutus Beban Minyak)
Untuk
Kontaktor Gerak
Untuk
atau Stasioner Kumparan Buka-
Masing-masing I
PERALATAN
HUBUNG Pemutus Beban
I
fasa
Tidak diperlukan bila ada onderdil serep yang dapat dipakai (bersama dengan PLTA atau gardu
induk lain)
Pemisah
Peralatan Udara Tekan
I
fasa
Tutup Kumparan BukaTutup
Masing-masing I
Katup
Masing-masing I
Pelepas
Untuk pengendalian dari jauh Hanya dipasang bila onderdil serep tidak ada yang cocok. Tidak diperlukan bila ada onderdil serep yang dapat dipakai (bersama dengan sentral atau gardu induk lain)
Bab
150
10.
Operasi dan Pemeliharaan Catatan
Jumlah
Uraian
Nama Peralatan
PANEL HUBUNG Transformator Arus (untuk Tiap Jenis)
Masing-masing
Generator
Masing-masing I
Penyearah
Transformator Tegangan (untuk Tiap Jenis) Tabung Penyearah
Rangkaian Utama
Air Raksa Penyearah Semi-
Tidak diperlukan bila ada onderdil serep yang dapat dipakai (bersama dengan sentral atau gardu induk lain)
I
buah
I
buah
Konduktor
10.7 Personil Operasi dan Pemeliharaan Jumlah personil untuk keperluan operasi dan pemeliharaan suatu PLTA ditentukan atas dasar jumlah pekerjaan yang perlu dilaksanakan. Jumlah pekerjaan ini berubahubah dan sebagian besar tergantung pada besarnya peralatan, tingkatan otomatisasinya, keadaan geografis, dan berbagai hal lain, di samping kemampuan dan keahlian karyawan yang ada dalam menunaikan tugasnya. Oleh karenanya agak sukar untuk menentukan dengan tepat jumlah tenaga yang diperlukan untuk suatu PLTA. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan jumlah pekerja untuk operasi dan pemeliharaan adalah kapasitas PLTA, jumlah unit dari mesin utama, sistim pengontrol dan pengawasannya, sistim operasinya, sistim tegangan transmisi, jumlah rangkaian transmisi, ada atau tidak adanya peralatan distribusi dan stasiun pengontrol. Akhir-akhir ini, untuk pLTA yang berkapasitas besar dan menengah dengan sistim kontrol oleh seorang karyawan, diperlukan satu atau dua orang untuk satu giliran (shift). Ada tiga giliran dalam
satu hari ditambah dengan I giliran untuk pelayanan pada hari-hari libur, sehingga seluruhnya diperlukan 4 regu bergilir. Untuk PLTA jenis aliran sungai langsung (run-ofriver) yang berkapasitas kecil, diperlukan satu atau dua orang hanya pada waktu siang hari untuk pengawasan yang kadang-kadang diperlukan. Gbr. 85 adalah contoh di Jepang tentang jumlah personil yang diperlukan untuk operasi listrik dan pemeliharaan sebagai fungsi dari kapasitas PLTA. Ini menunjukkan keadaan ideal yang untuk sementara belum dapat diterapkan di Indonesia.
E
22 20
t8
! I6 14
X 12
t0 E
I
6
4 2 0
0 20406080100
150 200 250 300 350 Kapasitas (MW)
Gbr.
85
fiubungan antara Kapasitas PLTA dan Jumlah KarYa' wan yang Diperlukan.
400
DAFTAR ISTILAH Dalam rangka pembinaan bahasa nasional dalam buku ini diusahakan sebanyak mungkin penggunaan istilah-istilah dalam Bahasa Indonesia, baik yang sudah lazim dipakai, maupun yang di sana-sini baru kadang-kadang saja digunakan oleh para teknisi. Oleh sebab itu, apa yang tertera di bawah ini baru merupakan usul atau sumbangan pikiran bagi perbendaharaan istilah teknik untuk digunakan bila benar, atau diganti kalau dianggap salah. Apabila pembakuan (standardization) istilah teknik iistrik sudah menjadi kenyataan kelak, maka penulis akan mematuhinya secara konsekwen.
Dalam Daftar Istilah Jilid I ini dicantumkan juga istilah-istilah yang terdapat dalam Jilid-Jilid II dan III, karena Jilid I ini terbit paling akhir. Kamus-kamus yang digunakan sebagai referensi dalam penyusunan Daftar ini adalah: 1. Panitia P.U.T.-U.G .M., Buku Istilah Teknik, Teknik-Sipil, Inggris-Indonesia, Badan Penerbit Pekerjaan lJmum, Kebayoran Bagu, 1972. 2. Prof. Drs. S. Wojowasito, et. al., Kamus (Jmum Inggris Indonesia, Penerbit Tiara, Jakarta, 1970. 3. John N,I. Echols, Hassan Shadily, An Indonesian-English Dictionary, Bhratara, Jakarta, 1970.
INDONESIA
TNGGRIS
(A) admitansi
admittance
adukan
mortar
adukan encer
grout tailwater mercury distilled water device, tool, instrument
air bawah air raksa
air sulingan alat alat kerja alat pelindung alat penderu
alat saring alat alat alat alat alat alat alat alat
sipat datar
ukur ukur apung ukur arus ukur celah ukur hujan ukur regangan ukur tekanan aliran sungai langsung aliran udara
tool protective device buzzer
filter level gauge, meter float, surface float current meter gap gauge
rain gauge strain gauge pressure gauge
run-of-river draft
Daftar Istilah
152
slot
alur alur pintu ambil air
gate guide
intake
analisa tegangan andongan
stress analysis sag
liner
antar-antar areal aliran arus arus bolak-balik, arus tukar arus dinamik arus pelepasan arus pembangkit, arus penguat arus pemuat arus pemutusan dasar arus searah arus serbu arus susulan arus yang diperbolehkan asimetris atenuasi awan petir
catchment area current alternating current (A.C.) dynamic current discharge current excitation current charging current rated interrupting current direct current (D.C.) inrush current follow current allowable current asymmetrical
attenuation thunder cloud
(B) badan katup
valve body
bagan pembantu
auxiliary lihat "onderdil"
bagian pengganti bagian penguat baja las baja tempa baja tuang
bracing member welded steel
forged steel cast steel
baji
wedge
baling-baling baling-baling antar
propeller
balok balok angkat balok tahan ban bangunan bangunan bangunan bangunan bangunan
guide vane beam lifting beam flash board, stop log
belt structure, building atas-tanah masuk
superstructure
inlet
salur air
aqueduct
sentral
power house
bantalan bantalan antar bantalan jenis engsel bantalan jenis pegas bantalan poros-dorong barang besi
bearing guide bearing pivot-type bearing spring-type bearing thrust bearing hardware
batang batang kecepatan
rod speeder rod
Daftar Istilah batang pelindung batang penangkal petir batas elastis
armor rod lightning rod
baut
bolt
bawah-tanah beban beban kurang beban lawan beban mati beban puncak bebas-jatuh belandar belandar melengkung bendungan bendungan ambil air bendungan busur bendungan elak bendungan gravitas bendungan kayu bendungan kerangka-baja bendungan majemuk bendungan rongga bendungan tanah bendungan urugan batu bentangan (air) berat jenis
underground load off-peak load counterweight dead weight peak load
berisik berisik berisik berisik berisik
noise
korona radio
elasticity limit
trip free lihat "balok" camber dam intake dam arch dam coffer darh gravity dam timber dam steel-frame dam compound dam hollow dam earth dam rock-fill dam span
specific gravity, density
corona noise
radio noise
terdengar
audible noise (AN)
TV
TV noise
berselang-selang
besi cor besi tempaan besi tuang
at intervals of lihat "besi tuang" malleable iron cast iron mulching concrete
beton pelindung biaya pembangkitan biaya pembangunan bilah
generation cost construction cost blade
blok blok angker
block anchor block
bubur beton
concrete milk
(c) cadangan
back-up
cepat jenis
pelepasan air pengaku
specific speed stay ring discharge ring stiffener ring
selip
slip ring
cincin cincin cincin cincin
kukuh
153
154
Daftar Istilah curah
hujan
precipitation
(D) daya daya angkat
power
daya guna
efficiency discharge deflector corona pulse detection structural dynamics guide wall core wall, cut-off wall in tune valve seat
debit deflektor denyut korona deteksi
dinamika strukturil dinding arah dinding halang rembasan ditalakan dudukan katup
lifting main
(E)
kulit efek roda gila efisiensi efisiensi keseluruhan ekor gelombang eksitasi elemen katup elemen sela elevator ember efek
skin effect fly-wheel effect lihat "daya guna" overall efficiency wave tail
lihat "penguatan" valve element gap element elevator
bucket
(r)
faktor beban faktor daya faktor hilang tahunan faktor kavitasi faktor kavitasi instalasi faktor kavitasi kritis faktor keamanan faktor kedap faktor ketersediaan faktor pusat listrik faktor tegangan lebih
flens flens pembongkar frekwensi (c) gangguan
radio
gardu induk gardu induk penaik tegangan gardu induk penurun tegangan gardu jenis peti
load factor power factor annual loss factor cavitation factor plant cavitation factor critical cavitation factor safety factor
run-off coefficient availability factor plant factor overvoltage factor flange dismantling flange frequency
radio interference (RI) substation stepup substation step-down substation box-type substation
Daftar Istilah gardu satuan garis pusat garis-tengah gawang gaya apung gaya berat gaya gesekan gaya putar gejala menghilang gelang gelombang berdiri gelombang berjalan gelombang lenturan gelombang mikro gelombang pantulan gelombang penuh gelombang terpotong generator majemuk generator serempak (-sinkron) genta bahaya gerakan membujur gerakan menyisi
155
unit substation center line diameter span
buoyancy
gravity
friction force torsional force fading
ring standing waYe
travelling wave diffracted wave
micro wave reflected wave
full
wave
chopped wave compound generator synchronous generator
alarm bell travelling traversing
giliran
shift
gradien gulungan
coil, winding
gulungan gulungan gulungan gulungan
gradient, batter kerja (operasi) pelindung
operating coil
penghambat peredam
restraining coil damper winding
(H) hari guruh hembusan magnetis hilang daya transmisi hilang kebocoran
hilang korona hilang tenaga hubung singkat hubungan tunggal
shielding coil
thunderstorm day magnetic blow-out Iihat "rugi daya transmisi" leakage loss
corona loss energy loss
short-circuit solid connection
(r) impedansi
gantung
impedance surge impedance inductance inspection suspension insulator
jenis batang-panjang jenis pasak jenis pos-saluran
long-rod insulator pin-type insulator line-post insulator
impedansi surja induktansi inspeksi
isolator isolator isolator isolator
Daftar Istilah
156
(J) jalanan air
water way
jalur magnit (-maknit, -magnet) jam ekivalen tahunan
yoke
jangkauan
range
jarak aman yang diPerbolehkan jarak bebas jarak bocor jari-jari girasi jari-jari hidrolik jatuh jatuh tegangan
allowable access distance
jebakan saluran jenis terpasang jenjang jumlah air pasti (K) kabel kontrol
kait
annual equivalent hour
clearance
leakage distance
radius of gyration hydraulic mean dePth
trip out voltage drop line trap
built-in type tap
firm water quantitY
control cable hook
kaitan kampuh kantong hamPa
coupling
kapasitansi
capacitance stray capacitance
kapasitansi sasar (tersebar)
seam
void
kapasitas pembawa arus kapasitas pemutusan
current-carrying caPacitY
kapasitor kapasitor pelindung katup katup atur katup buangan air katup hisap udara katup jarum
capacitor protective caPacitor
katup kuPu katup (pintu) masuk katup pandu
katup pemadam katup putar katup simpang katup tahan kawat kawat berkas kawat berlilit kawat camPuran kawat komPonen kawat padat kawat paduan kawat pelindung kawat penahan
interrupting caPacitY
valve
control valve drain valve air suction valve needle valve
butterfly valve inlet valve
pilot valve throttle valve rotary valve by-pass valve stop valve
conductor, wire bundled conductor stranded conductor alloy conductor component wire solid conductor composite conductor shield wire guy wire, staY wire
Daftar Istilah kawat kawat kawat kawat
penolong rongga
messenger wlre
tanah
ground wire bare conductor transient state
telanjang keadaan peralihan keadaan tetap keamanan keandalan kearahan kebolehjadian kecepatan dasar kecepatan jenis kecepatan keliling kecepatan lari kecepatan putar kecuraman gelombang kedap kedap katup kekasapan kelem kelongsong reparasi
kemiringan kepekaan
keporian kereta hela
kertas kontrol kerucut kili-kili datar kipas angin kisi
kisi-kisi koefisien elastisitas koefisien kejenuhan koefisien pemuaian linier koefisien rugi koefisien suhu kolam kompensasi kolam pengatur kolam pengendap air
kolom kombinasi silang komponen alih komponen simetris kompresor kondensator sinkron konduktansi
konduktivitas konsol konstanta saluran konstruksi
hollow conductor
steady state safety
reliability directivity probability rated speed
lihat "cepat jenis" peripheral speed runaway speed revolving speed wave steepness seal, impervious valve seal
roughness
jie repair sleeves gradient sensitivity porosity
trailer control slip cone
winch ventilator grid lattice elasticity coefficient saturation coefficient coefficient of linear expansion coefficient of loss temperature coefficient compensating pond
regulating pond sand-settling basin
column cross combination transfer component symmetrical component compressor synchronous condensor conductance
conductivity cantilever line constants lihat "bangunan"
157
Daftar Istilah
158
kontak geser kontaktor kontaminasi
sliding contact contactor contamination
kontrol kontrol jdrak-jauh kontrol pengawasan kopling
control
kran
crane
kran berjalan kran gerak kran kerek kran portal kuat pancang kuat patah kuat pikul kuat pikul-angkatan kuat pikul-tekanan kuat tarik kuat tarik maksimum kuat tekan kuat tindas
travelling crane lihat "kran berjalan" derrick crane gantry crane cantilever strength breaking strength bearing strength uplift bearing strength compression bearing strength
kumparan kumparan kontrol kumparan pelepasan kumparan pembuka kupingan (isolator) kutub menonjol
lihat "gulungan" control coil discharge coil tripping coil
remote control supervisory control
coupling
tensile stress, tensile strength ultimate tensile strength compressive strength crushing strength
shed
salient-pole
(L) laba-laba
(rotor) spider
balok kayu
log chute
pandu
lihat "lampu pilot"
pilot
pilot lamp
sorot
lantai dasar
spot-light invert
lapis (-an)
lining
lapisan
lamination stance of tower
laluan lampu lampu lampu
lebar kaki menara lemari lemari hubung lembar catatan lembar kontrol lembar studi perencanaan lengkung aliran lengkung beban lengkung debit lengkung lama beban lengkung massa lenturan lepas sinkron
cubicle cubicle
log sheet control slip design study sheet
flow-duration curve load curve
duration curve load-duration curve mass curve
bending loss of synchronism
Daftar Istilah
lilitan lilitan angker lintasan Iintasan ikan lombong kerja, lubang kerja lompatan (api) lumer
lihat "gulungan" armature winding route fishway manhole flashover
melt
(M)
majemuk meja penghubung
(-hubung)
menangani menara menara penegang menara singgung menara sudut menara ujung menyimpangi mesin pengangkat mesin serempak (, -sinkron) metal duduk metal jalan poros-dorong mistar ukur momen tekukan motor langsir muatan muatan terjkat muka gelombang mulai mulut pancaran mur-sambung tegang
compound
lihat ,.panel hubung" to handle tower tension tower tangent tower angle tower dead-end tower
to by-pass winch synchronous machine
stationary metal rotating thrust runner staff gauge bending moment pony motor charge
bound charges wave front
start nozzle
turn buckle
(N) nilai
sesaat
instantaneous value
(o)
onderdil oto-transformator
spare parts
auto-transformer
(P)
palang pampat panas jenis panas spesifik pancang pancaran pancaran rongga pandu panel hubung panel jenis pasangan
cross-arm compact specific heat
lihat ..panas jenis" pile propagation, jet hollow jet
pilot switchboard
plug-in type panel
159
Daftar Istilah
t60
panel kontrol panel mosaik panel satuan pangkal pengiriman pantulan papan penahan
papan sekat pasak pasak pengunci pasang-surut
mosaic board unit panel sending end
reflection butting board weir board plug, pin
lock pin tide
fitting
pasangan
pasangan pasangan pasangan pasangan pasangan pedoman
control board
bawah-tanah
underground
dalam
indoor
luar setengahJuar
outdoor semi-outdoor
susut
shrinkage fitting
operasi
operating manual
pegas
spring
peka pekarangan hubung pekeda saluran pelana
sensitive
pelat, plat pelepasan
plate deflection discharge
pelindung jaringan pemanjangan pembagian beban
network protector elongation load dispatching
pembangkit
riser
pembatas beban pembawa saluran tenaga pembuangan beban
load limiter power line carrier (PLC) load rejection grounding
pelenturan
pembumian pemeliharaan pemeriksaan pemilih tap pemisah pemisah bagian pemusatan pemutaran percobaan pemutus beban pemutus beban-cepat pemutus hampa pemutus tenaga pemutusan penahan penahanan penala penanganan pencatat
switchyard
lineman saddle
maintenance
lihat "inspeksi" tap selector disconnect switch sectionalizing switch centering
trial run circuit breaker high-speed circuit breaker vacuum breaker lihat "pemutus beban"
interruption dashpot
blocking tuner handling recorder
Daftar Istilah pencatat gangguan otomatis pencatatan
pendinginan paksaan pendinginan sendiri penegang kawat penemu gangguan p€nerangan pengait pengaman lumer
pengapit
161
automatic fault recorder recording forced cooling self cooling tensioner
fault locator illumination, information coupling
Iihat "sekring"
pengatur pengatur daya-reaktif otomatis
clamp starting, agitating device governor, regulator automatic reactive power regulator
pengatur pengatur pengatur pengatur pengatur
automatic power-factor regulator (APR) speed governor induction voltage regulator automatic voltage regulator (AVR) pressure regulator
pengasut
(AQR) faktor-daya otomatis kecepatan tegangan induksi tegangan otomatis tekanan
pengawasan
supervision
pengawatan pengenal pengereman pengetanahan penggerak mula
wiring
penghitung
rating braking lihat "pembumian" prime mover counter
pengikisan pengisi pengisian penguat penguat berputar penguat magnetis penguat penerima penguat penyama penguatan penguatan sendiri pengubah fasa pengubah penyadap, pengubah tap
abrasion charger
penguji relejinjingan pengujian pengujian kerja pengujian keseluruhan pengujian semu pengujian sendiri-sendiri
portable relay tester
pengukuran jauh penjalan
penjepit kawat
charging excitor, amplifier rotating amplifier magnetic amplifier receiving amplifier matching amplifier excitation self excitation phase modifier tap-changer test
performance test overall test appearance test
individual test telemetering
actuator snatch block
penuas
lever
penuas apung penundaan waktu
floating lever time delay
Daftar Istilah
162
penunjuk penunjuk gangguan penunjukan penuntun gelombang penurunan kecepatan penutup cepat penyaring penyearah penyeimbang
indicator fault indicator indication wave guide speed droop
high-speed recloser
lihat "alat saring" rectifier balancer matcher
penyesuai
penyetelan
penyokong lperalatan hubung (-penghubung) peralatan pengait peralatan pengubah AC ke DC peralatan pengubah DC ke AC
adjustment bracket switch gear line coupling equipment conYerter
inverter
peralatan perisaian
shielding device
peralihan
transient planning short-circuit ratio
perancangan
perbandingan perbandingan perbandingan perbandingan
hubung-singkat kerampingan
slenderness ratio
lilitan
turn ratio
mati
perbandingan pengaturan tahunan
dead band
yearly regulating ratio
perbandingan tingkat pelepasan
discharge level ratio
percabangan
branching
percikan
sparkover damper
peredam peredaman peredaman selama layanan perencanaan perentang perisaian
Iihat "atenuasi", damping service damping design spacer
shielding
protection back-up protection
perlindungan perlindungan cadangan permitivitas
permittivity
perolehan daya pesawat pendingin pintu air gerigi
power gain air conditioner caterpillar gate
pintu air geser-tegak pintu air guling pintu air limpah-silindrik pintu air tromol pintu ambil air pipa air pipa pipa pipa pipa pipa
sluice, sluice gate
rolling gate roller gate drum gate
keliling
intake gate hydrant banded pipe drain pipe by-pass pipe
lepas
draft tube
kuras
scouring sluice
bersimpai buangan air
Daftar Istilah pipa penyetel pipa pesat pipa ujung
adjustment pipe
piringan
penstock end pipe sliding disc valve disc disc
piringan ukur jarurn
dial gauge
PLTA dipompa
poros miring poros rotor poros tegak
pumped storage hydro Power Plant foundation horizontal shaft inclined shaft runner hub vertical shaft
pra-tegangan
prestress
primer pukulan air puncak
primary
punggung pusat beban pusat daya
ridge
piring geser piring katup
pondasi poros (men) datar
pusat listrik Pusat Listrik Tenaga Air (PITA) Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG) pusat listrik tenaga pasang-surut Pusat Listrik Tenaga Termis (PLTT) Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) pusat pembagian beban
(R) rambatan rangkaian rangkaian rangkaian rangkaian rangkaian rangkaian rangkaian
water hammer peak, apex load centre power centre power station hydro power station diesel power station gas-fired power station tidal power plant thermal power station steam power station
load dispatch centre propagation
circuit ganda
double circuit
kisi
grid circuit delay monitor circuit damping circuit link circuit single circuit
monitor penghambat peredam penghubung tunggal
reaktansi
reactance
reaktansi poros-langsung reaktansi porosJintang
direct-axis reactance quadrature-axis reactance strain shift voltage regulation
regangan regu bergilir regulasi tegangan rele aliran rele arah rele arus kurang rele arus lebih rele daya rele detekii
flow relay directional relay undercurrent relay overcurrent relay power relay detecting relay
163
tu
Daftar Istilah rele rele rele rele rele
diferensial eksitasi frekwensi gelombang mikro impedansi
rele jarak
rele keseimbangan rele konduktansi rele medan
rele Mho rele monitor rele mulai rele offset-Mho rele pembawa saluran rele penemu gangguan rele penerima rele pengunci rele penutup kembali rele penutupan rele penyalur rele pilot kawat rele polaritas rele reaktansi rele suseptansi rele tahanan rele tegangan kurang rele tegangan lebih rele tekanan rele waktu rem rencana resistivitas respon penguat
ril, rel ril ganda ril gelang ril inspeksi ril kaku ril pembantu ril penyimpang ril pindah ril tegang ril tiruan ril tunggal roda gila
balance relay conductance relay
field relay Mho relay
monitoring relay starting relay offset-Mho relay powerJine carrier (PLC) relay fault-locating relay receiver relay lock-out relay reclosing relay closing relay transmitter relay wire-pilot relay
polarity relay reactance relay susceptance relay resistance relay
undervoltage relay overvoltage relay pressure relay time relay brake design
resistivity exciter response bus
multiple bus ring bus inspection bus
rigid bus auxiliary bus by-pass bus
transfer bus strain bus
mimic bus single bus flywheel
runner, rotor
rotor ruang ruang ruang ruang
differential relay excitation relay frequency relay microwave relay impedance relay distance relay
ril
pengumpul air
bus spacing erection bay sump room
penyetelan
lihat "ruang pemasangan"
bebas
pemasangan
I
r-
I Daftar Istilah transmission loss
rugi daya transmisi rugi pancaran rugi tahanan
propagation loss
rumah siput
scroll case
resistance loss
(s) tap
sadap
saklar saklar saklar saklar saklar
switch beban
kerja
pengalih pengatur saling-mengunci saluran angin saluran bawah saluran bawah-tanah saluran bertegangan
saluran curam banjir saluran elak saluran ganda
saluran komunikasi saluran panas saluran penghubung
saluran tertutup saluran transmisi saluran udara sambungan cor sambungan muai sandi saringan sarung (kabel) sekat sekat kedap air sekatan
sekring sekunder sel
load switch operating switch diverter switch regulating switch
interlock air vent
tail race underground line hot line
flood chute diversion channel double-circuit transmission line communication channel lihat "saluran bertegangan" feeder line, link line loop transmission line transmission line overhead line construction joint contraction joint code
strainer (cable) sheath
weir water seal packing packing fuse
secondary cell
sela batang sela pelindung selang
rod gap
semburan semburan bubuk semburan gelembung semburan udara
spray, blast pow.der spray bubble spray
semu sendi
appearance
sentral listrik serba-guna
lihat "pusat listrik"
protective gap hose
air-blast hinge
setengah timbul
multi-purpose half-flush
sifon
syphon
t65
Daftar Istilah
166
sikat siku siku pelindung
brush elbow, angle mulching angle
simpangan
by-pass level
sipat datar
sirkit sisi induk sisi pembantu
sistim banyak-terminal sistim berturutan sistim jaringan sistim rangkaian tertutup stabilitas peralihan stabilitas tetap stasiun stasiun stasiun stasiun stasiun
induk jinjingan mobil pangkalan tetap
struktur pasak
lihat "rangkaian" parent side subsidiary side
multi-terminal system tandem system spot-network system
loop system transient stability steady-state stability master station
portable station portable station base station fixed station pin structure
sudu antar sudu kukuh
lihat "baling-baling antar"
sudu rotor sudut ayun sumbat katup sumbat silinder sumbu bendungan surja surja hubung surut muka air
runner blade
survey survey survey survey
stay vane swing angle valve plug
cylinder plug axis ofdam surge
garis pusat lokasi menara
switching surge draw down centre-line survey tower-site survey
profil
profilc survey
tampak atas
plan survey
suseptansi
susceptance
susunan kapasitor
capacitor bank
cr) tahan kecemaran tahan suara
contamination proof
tahanan tahanan jenis
resistance
takik tala, menala
notch
talam kabel tanda pasangan tanda jatuh tanduk (busur) api
noise proof
lihat "resistivitas" to tune cable tray mate mark
drop target
tangkai operasi
arcing horn operating shaft
tangki atas
head tank
Daftar Istilah 167
tangki lepas tekanan-mendadak tangki pendatar tapal kuda
surge tank
lihat,.tangki lepas tekanan-mendadak,, horse shoe
tata tata ruang tegangan tegangan dasar tegangan harian tegangan kejut tegangan keluk tegangan kembali tegangan kehhanan tegangan kontak tegangan langkah tegangan lebih tegangan Iebih-dalam tegangan lentur tegangan lompatan balik tegangan lumer tegangan patah tegangan perencanaan tegangan pikul tegangan pindah tegangan potong tegangan pukul tegangan serat tegangan tarik tegangan tekan tekanan desakan ke atas tenaga
tenaga pembangkitan tabunan tercemar
terdahulu terbelakang terowongan
terowongan datar terowongan elak terputus-putus tersier terusan air
tinggi enersi tinggi hisap tinggi isap tinggi jatuh
tinggijatuh bersih tinggi terjun titik lebur titik simpul tiupan magnetis tonggak
Iay out, arrangement lay-out voltage, stress rated voltage everyday stress (EDS) pulse voltage
buckling stress recovery voltage withstand voltage contact voltage step voltage overvoltage
internal overvoltage bending stress back-flashover voltage yielding stress breaking strength design stress bearing stress
transfer voltage shearing stress restriking voltage
fibre
stress
tensile stress compression stress uplift pressure energy annual generated energy
contaminated leading lagging
tunnel
adit diversion tunnel
intermittent tertiary water way
Iihat ,.tinggi jatuh,, suction head
draft head head
net head
lihat ..tinggi jatuh,, melting point nodal point magnetic blow
pike
Daftar Istilah
168
tonggok tongkat ukur apung
torak atur trafo
stub
rod float control piston lihat "transformator"
transformator ukur (instrumen)
transformer instrument transformer
travers
lihat "palang"
transformator
tumpuan
turbin turbin turbin turbin turbin
aliran diagonal baling-baling impuls reaksi
tabung
abutment diagonal-flow turbine propeller turbine impulse turbine reaction turbine tubular turbine
(u) udara tekan ujung penerimaan unting-unting urutan
compressed air receiving end
urutan negatip urutan nol urutan positip
negative sequence zero sequence
plummet sequence
positive sequence
(v) ventilasi ventilasi paksaan voluma jenis
ventilation forced ventilation specific volume
(tY) waduk waduk awal waktu mati
waktu pasang kembali waktu membuka waktu menutup
reservoir forebay dead time resetting time opening time
making time
(z) zat air
hydrogen
