SISTEM HIDROGEN PADA GENERATOR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP UNIT 3 PT SUMBER SEGARA PRIMADAYA
LAPORAN KERJA PRAKTIK
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
MUHAMMAD DZIKRI DWI SAPUTRA 5140711052
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI DAN ELEKTRO UNIVERSITAS TEKNOLOGI YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2017
HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN KERJA PRAKTIK
SISTEM HIDROGEN PADA GENERATOR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP UNIT 3 PT SUMBER SEGARA PRIMADAYA Disusun oleh: MUHAMMAD DZIKRI DWI SAPUTRA 5140711052 Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada 7 Desember 2017
DEWAN PENGUJI
Nama
Jabatan
Satyo Nuryadi, S.T., Pembimbing M.Eng.
Tanda Tangan
Tanggal
.............................
........................
Laporan Kerja Praktik ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana pada Program Studi S-1 Teknik Elektro Yogyakarta, …………………..
Ketua Program Studi S-1 Teknik Elektro
Satyo Nuryadi, S.T., M.Eng. NIK. 100205023
ii
iii
PERNYATAAN KEASLIAN PENULISAN
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya: Nama
: Muhammad Dzikri Dwi Saputra
NIM
: 5140711052
Program Studi
: S-1 Teknik Elektro
Fakultas
: Teknologi Informasi dan Elektro
menyatakan bahwa laporan kerja praktik dengan judul: “SISTEM PENDINGIN
HIDROGEN PADA GENERATOR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP UNIT 3 PT SUMBER SEGARA PRIMADAYA” ini adalah hasil karya saya
sendiri, tidak mengandung plagiat dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan mengikuti tata cara dan etika penulisan karya ilmiah yang benar. Segala sesuatu yang berkaitan dengan pelanggaran seperti yang dinyatakan di atas, sepenuhnya menjadi tanggung jawab penulis.
Yogyakarta, 11 Januari 2018 Penulis,
Muhammad Dzikri Dwi Saputra 5140711052
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan kerja praktik di PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 dan 1x660 MW periode 3 Juli-31 Agustus 2017, tak lupa Sholawat serta salam senantiasa tercurah kepada junjungan Nabi Muhammad SAW. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ketua Prodi Teknik Elektro, Dosen Pembimbing, dan jajaran Dosen Teknik Elektro UTY juga pihak PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 dan 1x660 MW yang telah mengizinkan dan membantu penulis dalam menyelesaikan kerja praktik ini. Selama penyusunan laporan ini, penulis mendapatkan banyak bimbingan serta bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih, terutama kepada: 1. Allah SWT yang telah memberikan ilmu, kesempatan, berkah, kesehatan, kelancaran, dan kemudahan sehingga penulis dapat menjalankan kerja praktik sekaligus menyelesaikan laporan. 2. Orang tua dan keluarga yang telah memberikan doa, semangat, serta dukungan. 3. Bapak Satyo Nuryadi, S.T., M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Teknologi Yogyakarta sekaligus dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dalam pengambilan kerja praktik. 4. Bapak Huda, selaku Human Resource, yang telah menyambut mahasiswa kerja praktik di PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 dan 1x660 MW periode Juli 2017. 5. Bapak Indra, selaku pembimbing lapangan kerja praktik di unit 3 PLTU Cilacap yang telah memberikan ilmunya kepada penulis. 6. Bapak Bayu selaku Health Safety Environment (HSE) yang telah memberikan pengarahan tentang Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3). 7. Mba Prita selaku administrasi perpustakaan yang telah memberikan referensireferansi terkait perusahaan dan sistem pembangkit. 8. Seluruh karyawan PT S2P-PLTU Cilacap yang telah menyambut baik selama periode kerja praktik berlangsung.
v
9. Triyas Hevianto Saputro selaku teman seperjuangan kerja praktik selama di PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 dan 1x660 MW. 10. Seluruh teman-teman dari ITS, UNY, UMS yang memberikan masukan dalam penyusunan laporan kepada penulis. Penyusunan laporan kerja praktik ini memberikan gambaran umum tentang bagaimana prinsip kerja PLTU serta penjelasan sistem hidrogen pada generator di PT Sumber Segara Primadaya. Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan ini terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Akhir kata, penulis berharap Allah SWT berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga laporan kerja praktik ini bermanfaat.
Yogyakarta, 11 Januari 2018
Muhammad Dzikri Dwi Saputra
vi
ABSTRAK
Pembangkit listrik, dalam hal ini Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) PT Sumber Segara Primadaya, generator merupakan salah satu komponen yang sangat penting di mana generator memiliki fungsi mengkonversi energi mekanik yang dihasilkan oleh turbin menjadi energi listrik. Akibat arus yang mengalir melewati konduktor di dalam generator panas terjadi, agar generator tetap dapat bekerja dengan baik dibutuhkan suatu sistem pendinginan untuk menghilangkan panas tersebut. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana cara kerja sistem hidrogen sebagai pendingin generator 1x660 MW di PT S2P-PLTU Cilacap. Metode penelitian yang digunakan adalah pengumpulan data, bimbingan, serta penyusunan laporan. Pada penelitian yang dilakukan, pertama mengumpulkan data-data terkait sistem hidrogen pada generator beserta sistem pendukung dan komponennya seperti generating hydrogen system, hydrogen storage, maintenance hidrogen sebagai pendingin, operasi hidrogen sebagai pendingin, seal oil system, shaft seal, supply hydrogen system, hydrogen cooler dengan mempelajari dokumen-dokumen yang ada di PT S2P-PLTU Cilacap berupa buku serta laporan kerja praktik yang ada dari universitas-universitas yang pernah melakukan kerja praktik. Pengumpulan data juga menggunakan jaringan internet guna mencari referensi-referensi yang berkaitan dengan judul penelitian. Kedua, melakukan bimbingan kepada pembimbing lapangan melalui tanya jawab tentang masalah yang diteliti. Ketiga, setelah melakukan pengumpulan data dan bimbingan, dilanjutkan menyusun laporan tentang sistem hidrogen pada generator pembangkit listrik tenaga uap unit 3 PT Sumber Segara Primadaya. Kesimpulan dari penelitian ini adalah sistem hidrogen bekerja untuk mendinginkan generator dengan mengarahkan H2 ke bagian-bagian generator yang perlu didinginkan melalui blower. Untuk kumparan stator, gas hidrogen masuk dari arah exciter dan keluar dari sisi turbin. Untuk kumparan rotor, gas masuk dari kedua ujung kumparan dan keluar dari tengah kumparan. Kemudian gas diarahkan oleh blower ke gas cooler yang berfungsi mendinginkan gas yang membawa panas generator. Gas didinginkan menggunakan demineralized water yang dialirkan pada pipa-pipa di dalam gas cooler. Selanjutnya, H2 diatur agar bersirkulasi melalui gas dryer yang berfungsi menjaga kelembaban gas. Terakhir, proses operasi dilakukan ketika semua parameter sudah sesuai dengan yang ditetapkan sehingga meminimalisir adanya gangguan.
Kata kunci: Hidrogen, Generator, Pembangkit Listrik Tenaga Uap
vii
DAFTAR ISI
Halaman Sampul ......................................................................................................... i Halaman Pengesahan .................................................................................................. ii Halaman Pengesahan Instansi ..................................................................................... iii Pernyataan Keaslian Penulisan ................................................................................... iv Kata Pengantar ............................................................................................................v Abstrak ........................................................................................................................vii Daftar Isi .....................................................................................................................viii Daftar Tabel ................................................................................................................x Daftar Gambar............................................................................................................. xi Daftar Lampiran ..........................................................................................................xii BAB 1. PENDAHULUAN ........................................................................................1 1.1 Latar Belakang ......................................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................................1 1.3 Batasan Masalah ...................................................................................................1 1.4 Tujuan Penelitian ..................................................................................................2
................................................................................................ 1.5 Manfaatdan Penelitian 1.6 Waktu Tempat Penelitian ...............................................................................2 2 1.7 Sistematika Penulisan Laporan .............................................................................2 BAB 2. TINJAUAN UMUM ....................................................................................4 2.1 Tinjauan Instansi ...................................................................................................4 2.1.1 Sejarah Singkat PT S2P-PLTU Cilacap .......................................................4 2.1.2 Lokasi dan Letak Perusahaan .......................................................................5 2.1.3 Human Capital Management .......................................................................9 2.1.4 Visi, Misi, Filosofi, dan Logo PT S2P .........................................................12 2.1.5 Tata Tertib Perusahaan dan Penjadwalan ....................................................13 2.1.6 Kebijakan Perusahaan PT S2P .....................................................................15 2.2 Tinjauan Pustaka ...................................................................................................16 2.3 Landasan Teori ......................................................................................................16
2.3.1 Prinsip Kerja PLTU Cilacap ........................................................................16 2.3.2 Sistem Kelistrikan PT S2P-PLTU Cilacap Unit 3 .......................................24 2.3.3 Komponen Pendukung Sistem Hidrogen Generator ....................................24 BAB 3. METODE PENELITIAN ............................................................................35 3.1 Alat ........................................................................................................................35 3.2 Bahan ....................................................................................................................36 3.3 Metode Penelitian .................................................................................................40 3.3.1 Pengumpulan Data .......................................................................................40 3.3.2 Bimbingan ....................................................................................................40 3.3.3 Penyusunan Laporan ....................................................................................40 3.4 Kendala yang Dihadapi .........................................................................................40
viii
BAB 4. PEMBAHASAN ...........................................................................................42 4.1 Penggunaan Hidrogen sebagai Pendingin Generator ............................................42 4.2 Unsur Kimia Hidrogen ..........................................................................................45 4.2 Karakteristik Gas Hidrogen ..................................................................................45
4.4 Produksi Hidrogen ................................................................................................46 4.5 Proses Pendinginan Generator Menggunakan Hidrogen ...................................... 50 4.6 Kinerja Hidrogen Sebagai Pendingin Generator ...................................................51 4.7 Operasi Awal ........................................................................................................52 4.8 Pengisian dan Pengosongan Hidrogen ..................................................................54 4.9 Preventive Maintenance Sistem Hidrogen Sebagai Pendingin Generator ............ 60 4.10 Corrective Maintenance Sistem Hidrogen Sebagai Pendingin Generator .......... 60 BAB 5. KESIMPULAN ............................................................................................61 5.1 Kesimpulan ........................................................................................................61 5.2 Saran ..................................................................................................................62
Daftar Pustaka .............................................................................................................63
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Basic data ................................................................................................... 38 Tabel 3.2 Excitation data ............................................................................................ 38
Ventilationperformance parameters ............................................................................... Tabel 3.4 3.3 Operation 39 of H2 cooler ..........................................................39 Tabel Tabel 3.5 Stator winding cooling water data.............................................................. 39 Tabel 3.6 Other data ................................................................................................... 39 Tabel 4.1 Karakteristik Pendingin Generator .............................................................42 Tabel 4.2 Karakteristik Gas Hidrogen ........................................................................45 Tabel 4.3 Peralatan Produksi Hidrogen ......................................................................47 Tabel 4.4 Peralatan Pemurnian Hidrogen ...................................................................47 Tabel 4.5 Troubleshoot Hydrogen Generating System............................................... 48
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Lokasi PT S2P-PLTU Cilacap ................................................................6 Gambar 2.2 Struktur Organisasi PT S2P-PLTU Cilacap ............................................10 Gambar 2.4 2.3 Proses Logo PT S2P ........................................................................................... 13 Gambar konversi energi PLTU .................................................................. 17 Gambar 2.5 Skema PLTU ...........................................................................................18 Gambar 2.6 Pulverizer ................................................................................................ 19 Gambar 2.7 Boiler ....................................................................................................... 20 Gambar 2.8 Diagram ESP ...........................................................................................21 Gambar 2.9 Turbin dan Generator ..............................................................................22 Gambar 2.10 Condenser ............................................................................................. 23 Gambar 2.11 Skema heat exchanger dengan cairan fluida .........................................25 Gambar 2.12 Hydrogen cooler.................................................................................... 26 Gambar 2.13 Shaft seal ............................................................................................... 26 Gambar 2.14 Susunan sistem shaft seal untuk generator berpendingin hidrogen, dengan detail pengaturan poros-penyegelan yang ditunjukkan untuk satu bantalan generator ..................................................................................................................... 27 2 ..................................................28 purging Gambar CO2 dan pengisian Gambar 2.15 2.16 Proses Diagram interkoneksi purity meter H ....................................................... 29 Gambar 2.17 Bagian pressure regulating valve ......................................................... 29 Gambar 2.18 Seal oil system ....................................................................................... 30 Gambar 2.19 Dual tower hydrogen dryer ................................................................... 31 Gambar 2.20 Skema sistem pengering hidrogen ........................................................32
Gambar 3.1 Template generating hydrogen ............................................................... 35 Gambar 3.2 Template hydrogen storage ..................................................................... 36 Gambar 3.3 Skema generator 1x660 MW ..................................................................37 Gambar 3.4 Generator 1x660 MW .............................................................................38 Gambar 4.1 Skema pembuatan hidrogen menggunakan elektrolisis alkali ................ 46 Gambar 4.2 Skema pendingin generator .....................................................................50 Gambar 4.3 Hydrogen, oil, and water system............................................................. 52 Gambar 4.4 Diagram sistem hidrogen sebagai pendingin generator ..........................56 Gambar 4.5 Piping and valves .................................................................................... 59
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Single Line Diagram Sistem Kelistrikan Unit 3 PT S2P-PLTU Cilacap ........................................................................................................................ 65
Hydrogen Generating System Diagram ................................................. 67 Lampiran 3. 2. Generator 66 Operation Parameter ............................................................ Lampiran Lampiran 4. H2 Station System.................................................................................... 70
xii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Dalam kehidupan manusia sehari-hari tidak bisa lepas dari kebutuhan akan listrik. Energi listrik tersebut dihasilkan oleh pusat-pusat pembangkit listrik. Pada proses pembangkitan tenaga listrik tersebut dibutuhkan suatu alat untuk mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik, yang dikenal dengan sebutan generator. Untuk menghasilkan energi listrik yang handal, generator tersebut harus bekerja sesuai dengan kapasitas dan kemampuannya. Generator dapat menghasilkan tenaga listrik ketika medan magnet yang ada pada generator dieksitasi. Akibat arus yang mengalir pada konduktor, panas terjadi. Generator memiliki banyak konduktor dan arus yang mengalir melewati konduktor, keadaan tersebut menciptakan banyak panas. Jik a panas itu tidak “dihilangkan” maka dapat menyebabkan kumparan di generator menjadi rusak (isolasi melepuh sehingga dapat terjadi short). Maka dari itu, dibutuhkan suatu sistem pendingin untuk “menghilangkan” panas pada generator tersebut agar sistem pada generator dapat terus bekerja dengan baik.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Rumusan masalah dalam pelaksanaan penelitian ini adalah: a. Bagaimana sistem hidrogen pada generator unit 3 PT S2P-PLTU Cilacap 1x660 MW bekerja? b. Bagaimana operasi awal, p reventive and corrective maintenance sistem hidrogen sebagai pendingin generator 1x660 MW?
1.3 BATASAN MASALAH
Batasan masalah dalam penelitian ini yaitu membahas sistem hidrogen pada generator unit 3 PT S2P-PLTU Cilacap 1x660 MW yang mencakup komponenkomponen sistem hidrogen sebagai pendingin serta prosedur operasi serta preventive and corrective maintenance.
1
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Berdasarkan rumusan di atas, maka tujuan yang hendak dicapai dari penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Mempelajari sistem hidrogen sebagai pendingin. b. Mempelajari cara kerja sistem hidrogen pada generator 1x660 MW. c. Mengetahui operasi serta preventive and corrective maintenance pada sistem hidrogen generator 1x660 MW.
1.5 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Mengetahui sistem kerja PLTU pada PT S2P-PLTU Cilacap. b. Mengetahui sistem kerja, operasi, serta p reventive and corrective maintenance sistem hidrogen pada generator 1x660 MW.
1.6 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
Penelitian bertempat di PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 dan 1x660 MW serta dilaksanakan pada tanggal 3-31 Juli 2017.
1.7 SISTEMATIKA PENULISAN LAPORAN
Laporan penelitian ini penulis susun atas beberapa bab agar pembaca dapat dengan mudah memahami laporan ini. Secara garis besar uraian tiap-tiap bab adalah sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang, rumusan dan batasan masalah, tujuan penelitian, waktu pelaksanaan penelitian dan sistematika penulisan laporan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang tinjauan instansi, tinjauan pustaka, serta landasan teori. BAB III METODE PENELITIAN
Berisi tentang alat, bahan, metode penelitian yang digunakan serta kendala yang dihadapi selama kerja praktik.
2
BAB IV PEMBAHASAN
Berisi tentang hasil yang diperoleh dalam penelitian selama melaksanakan kerja praktik di PT S2P-PLTU Cilacap 1x660 MW. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang kesimpulan dan saran.
3
BAB 2 TINJAUAN UMUM
2.1 TINJAUAN INSTANSI 2.1.1 SEJARAH SINGKAT PT S2P-PLTU CILACAP Keberadaan PT Sumber Segara Primadaya dilatarbelakangi oleh upaya
pemerintah di tahun 2000 untuk melepaskan diri dari terpaan krisis ekonomi dengan memacu pertumbuhan ekonomi. Akibatnya, terjadilah kebutuhan listrik yang melonjak tajam. Hingga 2016 ini, Indonesia diperkirakan membutuhkan tambahan belasan ribu megawatt. Pembangunan PLTU Cilacap 2x300 MW dilaksanakan dengan berbekal pengalaman pembangunan PLTU Tonasa (Sulawesi Selatan) 2 x 25 MW dan PLTGU Palembang Timur yang berkapasitas 150 megawatt. PLTU Tonasa (Sulawesi Selatan) pada tahun 1993, dimana salah satu komisaris S2P (Sumber Segara Primadaya) bertindak sebagai chief representatif dari CECC (Chengda Engineering Corporation of China) di Indonesia. Sedangkan, PLTGU Palembang Timur yang dibangun pula oleh CECC (Chengda Engineering Corporation of China) telah diselesaikan tahun 2004. Pembangkit ini dimiliki oleh PT Asrigrita Prasarana yang merupakan saudari perusahaan PT Sumberenergi Sakti Prima (SSP). Kecepatan kerja dan kehandalan teknologi yang diadopsi oleh PT Sumberenergi Sakti Prima (SSP) ternyata hasil kerjasama yang baik dengan Chengda Engineering Corporation of China (CECC). Pada proyek PLTU Cilacap hampir 70% pengerjaan diserahkan kepada 2 kontraktor lokal (WIKA & Truba Jurong) sehingga proyek ini dapat selesai tepat waktu dengan hasil terbaik, selanjutnya pengoperasiannya dilakukan oleh O&M kontraktor profesional sehingga dapat beroperasi dengan standar internasional. Melihat prestasi tersebut, PT Geo Dipa Energi (GDE) sebagai anak perusahaan PT PLN (Persero) yang ditugasi merealisasikan pembangunan PLTU Cilacap 2x300 MW, berminat menjalin kerjasama dengan PT Sumberenergi Sakti Prima yang akhirnya membuahkan EPC Contract di tahun 2003. Dimana dalam perkembangannya kepemilikan saham PT GDE diambil alih oleh PT PJB (Pembangkit Jawa Bali).
4
Sinergi tiga kekuatan besar antara PT PLN (Persero), PT PJB serta PT Sumberenergi Sakti Prima tercetuslah PT Sumber Segara Primadaya (S2P). Dengan sebuah cita untuk menjadi Independent Power Producer terbaik di Indonesia demi kemajuan tanah air. Oleh PT Sumber Segara Primadaya, pengalaman China tersebut disinergikan dengan pengalaman anak bangsa di bidang financial, kontruksi, mekanikal serta manajemen sumber daya manusia. Hasilnya pelaksanaan pembangunan PLTU Cilacap 2x300 MW dapat terlaksana. Keterampilan anak bangsa serta teknologi maju dari Chengda membuahkan profesionalisme secara terus menerus dengan intensitas sangat tinggi. Tak heran bila PLTU Cilacap dengan kapasitas 2x300 MW untuk Unit 1 dapat diselesaikan dalam waktu 24 bulan saja. Selain kecepatan dalam proses pembangunan, solusi pembiayaan PLTU Cilacap 2x300 MW juga patut dicatat. Tidak hanya memboyong EPC Contractor, PT Sumber Segara Primadaya juga menghadirkan solusi pendanaan Bank of China sebesar US$ 408 juta dari nilai proyek US$ 510 juta. Solusi pembiayaan ini kemudian menjadi acuan oleh pemerintah Indonesia untuk pembiayaan proyek infrastruktur di Indonesia. PLTU Cilacap 2x300 MW mulai dibangun 29 Desember 2003, ditandai dengan pemancangan tiang pertama oleh Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM), Purnomo Yusgiantoro. Dua tahun kemudian, tepatnya 26 Desember 2006 dilakukan sinkronisasi Unit 1 dengan sistem Jamali dan menjalani serangkaian tes elektrikal, mekanikal dan sistem kontrol. Pada tanggal 6 April 2006 PLTU Cilacap Unit 1 (300 MW) beroperasi secara komersial, sedangkan Unit 2 (300 MW) beroperasi secara komersial pada tanggal 2 September 2006.
2.1.2 LOKASI DAN LETAK PERUSAHAAN
2.1.2.1 Lokasi PT S2P-PLTU Cilacap PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 dan 1x660 MW terletak di Desa Karangkandri, Kecamatan Kesugihan, 20 kilometer dari kota Cilacap. PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 MW yang dibangun dan dioperasikan oleh PT Sumber Segara Primadaya (S2P) merupakan Pembangkit Listrik Tenaga Uap pertama di selatan pulau Jawa. PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 MW menghasilkan daya keluaran sebesar 2x300 MW yang sejak awal dirancang oleh PT Sumber Segara Primadaya dengan
5
memperhitungkan kondisi alaminya. PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 MW dirancang sebagai PLTU yang ramah lingkungan, letaknya yang strategis di tepi Samudra Indonesia membuat PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 MW dapat disandari oleh kapal pengangkut batu bara. PT S2P-PLTU Cilacap 2x300 MW juga memiliki sebuah dermaga yang telah selesai dibangun pada bulan Desember 2006. Dermaga tersebut dirancang hanya untuk melayani bongkar muat batu bara dari tongkang berkapasitas maksimum 12.000 DWT.
Gambar 2.1 Lokasi PT S2P-PLTU Cilacap (Sumber: google.maps) Dilihat dari topologi sistem interkoneksi, PLTU Cilacap juga merupakan satusatunya pembangkit listrik yang berada dijalur selatan. Sebelumnya, penyaluran energi listrik dari pembangkit ke pusat beban di sistem Jawa-Bali hanyalah melalui jalur transmisi utara Pulau Jawa saja. Tidak adanya pilihan membuat satu-satunya jalur transmisi tersebut sering kali digunakan hingga melebihi kapasitas idealnya. Sehingga kehadiran PLTU Cilacap 2x300 MW dapat menjadi penyeimbang jalur transmisi pantai selatan Jawa guna menghindari kelebihan beban di jalur transmisi yang ada pada saat ini. Namun sebelum dermaga selesai dibangun jalur pengiriman batu bara, peralatan dan material untuk pembangkit pada saat pembangunan melalui pelabuhan umum Tanjung Intan Cilacap. Batu bara untuk PLTU Cilacap 2x300 MW yang tiap tahun kebutuhannya ± 2,2 juta ton. Pembangunan PLTU Cilacap 2x300 MW secara tidak langsung memberikan multiplier effect bagi pertumbuhan ekonomi yang pada gilirannya meningkatkan kesejahteraan untuk masyarakat sekitar. Kehadiran PLTU Cilacap 2x300 MW yang mampu menarik investor untuk berinvestasi di sektor riil telah menumbuhkan industri-industri baru termasuk industri rumah tangga karena
6
adanya pasokan listrik dari PLTU Cilacap 2x300 MW. Hal tersebut tentu saja membuat perekonomian masyarakat menjadi meningkat.
2.1.2.2 Tata Letak Fasilitas Berikut adalah bangunan penting yang berguna sebagai pusat operasional untuk masing-masing lokasi di PT S2P-PLTU Cilacap: a. Complex Office Building (COB) COB merupakan pusat manajemen operasional pembangkit. Semua urusan dengan kantor pusat PT S2P maupun dengan pemerintah daerah, dengan supplier untuk pengadaan barang guna mendukung operasi dan perawatan PLTU Cilacap. b. Center Control Room (CCR Pusat) CCR merupakan pusat kontrol untuk mengoperasikan dan memonitor pembangkit. Pengontrolan dilakukan pada pengoperasian peralatan utama antara lain di boiler, turbin, generator, dan auxiliary equipment pendukung. c. Coal Handling System
Coal Handling System bertugas untuk mengurus supply dan management stock batu bara. Aktivitas di sebuah control room berguna untuk memonitor
coal handling dan mesin-mesin yang berhubungan dengan batu bara antara lain ship unloader, stacker reclaimer, belt conveyor. d. Water Treatment Plant (WTP)
Water Treatment Plant merupakan pusat pengolahan air laut menjadi demineralizedwater yang akan digunakan untuk boiler dan juga untuk penyediaan fresh water untuk air di fire fighting dan portable water.
e. Maintenance Building Maintenance Building merupakan tempat untuk pemeliharaan dan perbaikan peralatan-peralatan PLTU yang mengalami kerusakan terdiri dari peralatan di boiler, turbin, generator, I&C, dan BOP.
2.1.2.3 Perkembangan Unit PLTU Cilacap
7
PT S2P-PLTU Cilacap mempunyai 3 unit yang sesuai dengan kapasitasnya masing-masing, yaitu unit 1 & 2 dengan kapasitas 2x300 MW, unit 3 dengan kapasitas 1x660 MW, unit expansion dengan kapasitas 1 x 1000 MW, penjelasannya sebagai berikut : a. Unit 1 dan 2 Pelaksanaan pambangunan PLTU Cilacap, bermodal ketrampilan serta teknologi maju dari CECC membuahkan profesionalisme secara terus-menerus dengan intensitas yang tinggi. PLTU Cilacap Unit 1 & 2 dengan kapasitas 2x300 MW dapat diselesaikan dalam waktu 26 bulan. Selain kecepatan dalam proses pembangunan, solusi pembiayaan juga perlu dicatat. Tidak hanya memboyong EPC kontraktor, PT Sumber Segara Primadaya juga menghadirkan solusi pendanaan Bank of China sebesar US$ 408 juta dari nilai proyek US$ 550 juta. Solusi pembiayaan ini pun kemudian menjadi acuan oleh pemerinatah Indonesia untuk pembiayaan proyek infrastruktur di Indonesia. PLTU unit 1 mulai beroperasi pada tanggal 6 April 2006, menyusul PLTU unit 2 pada tanggal 2 September 2006 b. Unit 3 PLTU unit 3 dengan kapasitas terpasang 1x660 MW menggunakan teknologi supercritical boiler dan Fuel Gas Desulfurization. Unit 3 telah beroperasi secara komersial (COD) pada 10 Juni 2016 dan semenjak itu mendukung sistem kelistrikan Jawa-Bali melalui jaringan transmisi 500 Kv (SUTET). Setelah penandatanganan PPA pada bulan Januari 2013, dilanjutkan kemudian dengan Pemancangan Tiang Pertama ( Ground Breaking) dan dimulailah pembangunan unit 3 yang seluruh pelaksanaannya dapat selesai 4 bulan lebih cepat dari yang telah direncanakan 36 bulan. Hal ini dapat terwujud karena pengalaman S2P dalam membangun dan menjalankan PLTU unit 1 dan 2 sebelumnya. c. Unit Expansion Untuk mendukung program infrastruktur ketenagalistrikan 35.000 MW pemerintah, perusahaan berpartisipasi dengan mengembangkan proyek ekspansi 1 x 1000 MW. Konstruksi PLTU Cilacap exspansion diperkirakan memakan waktu 39 bulan dan dijadwalkan dapat beroperasi secara komersial
8
pada tahun 2019. Untuk proyek ini akan memasang mesin/peralatan utama buatan China dengan teknologi lebih efisien dan ramah lingkungan dengan penggunaan ultra supercritical boiler. Sedangkan balance of plant dari proyek ini akan memasang juga peralatan dengan mesin/peralatan buatan dalam negeri, Jepang, Eropa dan Amerika.
2.1.3 HUMAN CAPITAL MANAGEMENT
2.1.3.1 Struktur Organisasi Perusahaan Organisasi perusahaan adalah sekelompok orang atau badan yang melakukan kegiatan untuk mencapai tujuan bersama. Organisasi dengan kata lain berarti aktivitas atau kegiatan yang ada dalam organisasi, serta segala macam aspek yang berhubungan
dalam usaha pencapaian tujuan. Pengorganisasian merupakan sarana dari sistem manajemen dalam mewujudkan tujuan. Oleh karena itu, suatu kegiatan operasi dan perawatan suatu PLTU sangat memerlukan suatu organisasi agar tercipta kelancaran dan ketertiban dalam pelaksanaan operasi dan perawatan ( maintenance). Dengan adanya organisasi yang ada maka kegiatan kerja pada PT S2P-PLTU Cilacap menjadi mudah terkendali. Prinsip utama manajemen organisasi di PT S2P-PLTU Cilacap adalah otoritas yang diberikan harus sebanding dengan tugas dan kewajiban yang dilaksanakan. Berikut merupakan struktur organisasi PT S2P-PLTU dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
9
Gambar 2.2 Struktur Organisasi PT S2P-PLTU Cilacap
10
2.1.3.2 Mitra Kerja PT S2P-PLTU Cilacap Kontraktor atau mitra kerja yang bekerja di PT S2P-PLTU Cilacap adalah D&C Engineering Company, dimana D&C merupakan kontraktor utama untuk operasi dan pemeliharaan yang meneruskan tugas dari kontraktor sebelumnya. D&C
Engineering Company membawahi dua bagian: a. HYPE Merupakan sub kontraktor utama D&C Engineering Company yang membantu proses operasi dan pemeliharaan. Bagian ini membawahi 3 bidang, yaitu: 1. Bidang Operasi a) Central Control Room (CCR) terdapat operator yang bekerja melaksanakan operasi semua peralatan-peralatan pembangkit secara umum dan proses produksi pada boiler, turbine serta generator secara khusus. b) Control Room Ash Handling System, operator bekerja menangani masalah hasil pembakaran batu bara di furnace yang berupa fly ash dan bottom ash. c) Control Room Coal Handling System , operator bekerja mengatur dan menyelesaikan masalah penanganan batu bara dari pembongkaran di
jetty dan coal yard hingga ke coal bunker. 2. Bidang Perawatan a) Bidang mekanik bekerja merawat serta memperbaiki peralatan-peralatan mesin pada boiler, turbin, BOP, serta peralatan pendukung lainnya apabila terjadi kerusakan. b) Bidang elektrik bekerja merawat serta memperbaiki peralatan-peralatan elektrik apabila terjadi kerusakan di boiler, turbin, dan BOP. c) Instrument and Control (I&C), bekerja merawat dan memperbaiki peralatan sistem instrumen dan kontrol yang ada di boiler, turbin, generator, BOP dan peralatan pendukung lainnya. 3. Bidang Staff Teknik dan Administrasi Bidang ini berhubungan dengan prosedur-prosedur untuk mendukung kegiatan operasi, perawatan dan penyediaan material dan membuat kontrak kerja dengan pihak luar.
11
b. Nalco Indonesia Nalco merupakan kontraktor dari PT S2P-PLTU Cilacap yang melaksanakan penuh untuk operasi dan perawatan yang ada di Water Treatment Plant (WTP). Nalco terdiri dari dua bagian, yaitu: 1. Bagian Operasi Bagian ini bertugas memproduksi semua kebutuhan air di PLTU Cilacap yaitu fresh water dari demineralized water. 2. Bagian Perawatan Melakasanakan proses perawatan mesin-mesin, motor-motor dan peralatan pendukung lainnya yang ada pada WTP. Secara periodik Nalco melakukan
cleaning pada mesin RO. Hal tersebut bertujuan untuk meningkatkan umur mesin serta mengembalikan performansi dan kinerja WTP.
2.1.4 VISI, MISI, FILOSOFI, DAN LOGO PT S2P
2.1.4.1 Visi Menjadi perusahaan pembangkit tenaga listrik berkinerja tinggi, berstandar internasional, berwawasan lingkungan untuk kemajuan kehidupan umat manusia.
2.1.4.2 Misi a. Memproduksi tenaga listrik secara efisien dan berdaya saing, mengembangkan teknologi sesuai dengan best practice yang dilaksanakan di berbagai perusahaan nasional dan internasional dalam bidang pembangkit. b. Mengembangkan kompetensi dan komitmen SDM untuk menghasilkan kinerja tinggi dan kepuasan semua pemangku kepentingan. c. Mengembangkan usaha produksi listrik yang sehat dan memiliki prospek jangka panjang dengan menaati peraturan dibidang perindustrian dan perniagaan, ketentuan lingkungan, yang bersifat internasional dan kemajuan hidup manusia.
2.1.4.3 Filosofi Manusia sebagai modal dasar ( human capital). Filosofi inilah yang dianut oleh PT S2P sehingga makna human resources sejak awal bertransformasi menjadi
12
human capital. Kunci dari penerapan human capital adalah manajemen interaksi dengan kekuatan empati yang menilai serta menyerap respon secara verbal dan nonverbal.
2.1.4.4 Logo PT S2P yang bergerak di bidang pembangkit energi listrik memiliki logo perusahaan sebagai berikut:
Gambar 2.3 Logo PT S2P
2.1.5 TATA TERTIB PERUSAHAAN DAN PENJADWALAN
Dalam melakukan kegiatan produksi (operasi), PT S2P-PLTU Cilacap telah menetapkan penjadwalan yang telah tersusun dan termanajemen dengan baik untuk para pekerjanya maupun fasilitas produksi yang digunakan dalam memproduksi listrik. Adapun pembagian penjadwalannya adalah sebagai berikut: 2.1.5.1 Penjadwalan Tenaga Kerja a. Untuk karyawan yang bekerja shift. Senin-Minggu: Shift I
: 23.00-08.00
Shift II
: 08.00-16.00
Shift III
: 16.00-23.00
b. Untuk karyawan yang bekerja non-shift. Senin-Jumat mulai pukul 08.00-17.00, diselingi waktu istirahat dari pukul 11.30-13.30, khusus pada hari Jum’at waktu istirahat pukul 11.00-13.30, Sabtu dan Minggu libur (kecuali dinyatakan sebagai hari kerja pengganti, lembur dan piket). Mahasiswa yang sedang melaksanakan kegiatan kerja praktik mengikuti waktu kerja untuk karyawan non-shift.
13
2.1.5.2 Pembagian Karyawan PT S2P a. Karyawan kantor Karyawan ini bekerja dibagian kantor. Karyawan ini mengurus masalah kerjasama baik dari pusat, masalah pembangkit itu sendiri serta hubungan dengan para penyuplai suku cadang dan jasa serta dengan Pemda Kabupaten Cilacap. 1. Operator Bertugas mengoperasikan dan memonitor semua peralatan yang ada di pembangkit. Operator di bagi menjadi 4 bagian, yaitu: a) Operator CCR b) Operator WTP c) Operator Coal Handling System d) Operator Ash Handling System Tugas dari keempat bagian tersebut untuk mengoperasikan peralatan di PLTU Cilacap yang dilaksanakan oleh PT D&C sebagai main contractor dan mempunyai beberapa subcontractor. 2. Maintenance
Maintenance bertugas merawat semua peralatan listrik dan mesin pembangkit agar mesin-mesin dan motor-motor tetap dalam kondisi yang baik sehingga proses produksi juga akan tetap berjalan dengan baik dan handal. Bagian maintenance dibagi menjadi 5 bagian, yaitu: a) Boiler maintenance b) Turbine maintenance c) Electrical maintenance d) I&C maintenance e) BOP maintenance 3. Translator
Translator berfungsi sebagai penghubung komunikasi antara operator Indonesia dengan operator China baik verbal maupun non verbal. Translator memiliki peranan penting karena bila tidak ada translator maka komunikasi antara operator Indonesia dengan operator China tidak akan berjalan sehingga dapat menghambat proses produksi.
14
4. Karyawan Kebersihan Karyawan kebersihan adalah karyawan pekerja diluar O&M, yaitu karyawan yang dipekerjakan pada bagian coal yard. Selain itu, karyawan ini dipekerjakan sebagai cleaning service (CS). CS ini bertugas menjaga kebersihan lingkungan pembangkit serta lingkungan kantor.
2.1.5.3 Tata Tertib Perusahaan Dengan adanya tata tertib perusahaan yang baik maka akan tercipta pula hasil dan kinerja yang baik karena akan terciptanya kedisiplinan kerja. Tata tertib yang berlaku di PT S2P-PLTU Cilacap adalah sebagai berikut: a. Setiap karyawan wajib melaksanakan setiap peraturan yang berlaku di perusahaan. b. Setiap karyawan wajib melaksanakan ketentuan kaidah tentang keselamatan dan kesehatan kerja. c. Setiap karyawan wajib memelihara alat-alat kerja, mengatur dan menempatkan kembali seperti semula. d. Setiap karyawan wajib bertingkah laku sopan dan baik di dalam maupun diluar perusahaan.
2.1.6 KEBIJAKAN PERUSAHAAN PT S2P
Dalam mencapai visi misinya, PT S2P-PLTU Cilacap berkomitmen untuk menerapkan kebijakan sebagai berikut: NEON EXC
INTEGRITY
Integritas menjadi nilai dasar yang harus dimiliki oleh
seluruh
tingkatan
manajemen
dalam
perusahaan. TEAMWORK
Kerjasama dalam tim untuk mengoptimalkan kinerja karyawan dalam setiap aktivitas perusahaan.
15
COMMITMENT
Komitmen perseorangan
dan organisasi untuk
memenuhi segala peraturan dan persyaratan yang berlaku. INNOVATION
Pengembangan ide, pengetahuan dan perbaikan
EFFICIENT
secara berkesinambungan. Efisien dalam operasi untuk
mengoptimalkan
sumberdaya. EXCELLENT
Mengutamakan kualitas/mutu hasil operasi dan berorientasi
untuk
pencegahan
pencemaran
lingkungan, kecelakaan dan penyakit akibat kerja.
2.2 TINJAUAN PUSTAKA
Menurut Aribowo, D. dan Rahmawaty, A. (2013), cara lain untuk mendinginkan generator adalah dengan mensirkulasikan gas hidrogen (H 2) di dalam rumah generator dan di sekitar rotor. H 2 tujuh sampai sepuluh kali lipat lebih baik dalam menyerap dan mentransfer panas dibandingkan dengan udara. Artinya untuk ukuran generator yang sama, lebih banyak arus yang dapat dialirkan pada kumparan stator dan rotor jika didinginkan menggunakan H2. Menurut Widiasanti, A.A. (2012), proses pendinginan generator dengan menggunakan gas hidrogen sebagai media pendingin, langsung mengenai bagian dalam generator/ kontak langsung dengan generator. Gas hidrogen masuk melewati sebuah valve ke body generator yang kemudian disirkulasikan oleh fan yang ada di dalam generator. 2.3 LANDASAN TEORI 2.3.1 PRINSIP KERJA PLTU CILACAP
Menurut Gimeli Rista Agnesia (2017), prinsip kerja PLTU Cilacap diawali dengan adanya proses bahan bakar batu bara. Batu bara yang siap digunakan di haluskan menjadi serpihan dengan ukuran kurang dari 2 inchi (5 cm). Batu bara diangkut dari tempat penyimpanan ( coal yard) ke Silo (tabung besar dari besi
16
dengan bentuk kerucut dibagian bawah) di pembangkit menggunakan conveyor
belts. Dari Silo kemudian batu bara dimasukan kedalam mesin penghalus/pemecah (pulverizers/coal mills ). Pulverizer ini memecah dan menghaluskan batu bara dari bentuk kerikil menjadi bubuk ( face powder), bubuk batu bara tersebut di campur dan di proses dengan udara untuk pembakaran ( primary combustion air). Kemudian batu bara dimasukkan ke tungku (furnace) dan dipanaskan sehingga siap untuk dibakar. Berikut skema prinsip kerja proses konversi energi di PLTU:
Gambar 2.4 Proses konversi energi PLTU (Sumber: Djiteng Marsudi, 2016) Skema diatas menunjukan prinsip kerja dari PLTU, yaitu pertama-tama bubuk batu bara disalurkan menuju ruang pembakaran menggunakan conveyor, selanjutnya uap yang dihasilkan dari proses pembakaran digunakan untuk memanaskan air pada boiler agar didapatkan uap panas lanjutan (superheated
steam). Kemudian uap hasil produksi boiler tadi diarahkan untuk memutar turbin agar menghasilkan daya mekanik berupa putaran. Generator yang dikopel langsung dengan turbin yang berputar akan menghasilkan energi listrik dari putaran magnet dalam kumparan, sehingga ketika turbin diputar oleh uap panas maka akan menghasilkan energi listrik dari terminal output generator yang kemudian
17
voltasenya akan dinaikkan oleh transformer lalu disalurkan ke pengguna. Setelah uap digunakan untuk memutar turbin maka uap tadi masuk ke condenser untuk didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air kondensat, selanjutnya dipakai kembali untuk mengisi boiler. Siklus ini berlangsung terus menerus. Sistem pada pembangkit ini memiliki beberapa komponen seperti Coal,
Conveyor, Boiler (furnace), Steam, Turbine, Generator, Condenser, Condenser Cooling Water, Transformer dan Transmission Line. Berikut bagian-bagian dan fungsi dari Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU):
Gambar 2.5 Skema PLTU (Sumber: http://www.21stcentech.com)
2.3.1.1 Penyediaan Batu bara Batu bara yang ditambang dibawa ke coal hopper untuk dipecah menjadi ukuran 5 cm (2 inches). Kemudian batu bara diangkut dengan angkutan yang sesuai (truk, kapal dsb) ke lokasi PLTU dan disimpan di tempat penyimpanan ( coal yard) (Agnesia, 2017).
18
2.3.1.2 Pulverizer
Gambar 2.6 Pulverizer (Sumber: http://www.academia.edu)
Pulverizer merupakan bagian dari peralatan PLTU yang berfungsi sebagai penghalus batu bara sebelum masuk ruang bakar. Selain itu, alat ini juga berfungsi untuk memisahkan batu bara dari benda-benda asing yang terbawa pada proses pertambangan. Batu bara dari coal yard diangkut ke pulverizer dengan conveyor
belt untuk dipecah atau dihaluskan menjadi bubuk halus batu bara, kemudian dicampur dengan udara dan ditiupkan ke dalam boiler atau tungku untuk pembakaran (Agnesia, 2017).
19
2.3.1.3 Boiler
Gambar 2.7 Boiler (Sumber: http://www.tbwes.com)
Boiler adalah tempat dimana air yang telah dimurnikan diubah menjadi uap dengan cara pemanasan menggunakan pembakaran batu bara. Batu bara yang telah dicampur dengan udara di bakar secara instant di dalam boiler. Air yang telah dimurnikan dipompakan melalui pipa-pipa ke dalam boiler. Intensitas panas yang tinggi dari pembakaran batu bara mengubah air yang telah dimurnikan di dalam pipa-pipa boiler menjadi uap panas bertekanan tinggi, yang kemudian memutar turbin untuk menghasilkan listrik (Agnesia, 2017).
20
2.3.1.4 Electrostatic Precipitator Electrostatic Precipitator merupakan alat penangkap debu dari sisa pembakaran pada boiler. Terdapat dua jenis abu sisa pembakaran, pertama bottom ash atau abu tebal/berat berasal dari serpihan coarse yang dijatuhkan ke bawah boiler dan masuk ke silo untuk dibuang. Kedua fly ash atau abu yang sangat ringan dan terbawa oleh gas panas di dalam boiler. Fly Ash ini ditangkap oleh electrostatic precipitator (ESP) sebelum gas buang terbang ke udara melalui cerobong asap ( stack/chimne). ESP berfungsi sebagai filter udara yang menyaring atau menangkap fly ash sehingga asap yang keluar dari chimney minim kandungan polutan yang membahayakan (Agnesia, 2017). Selain itu, pada unit 3 PT S2P-PLTU Cilacap ESP telah dilengkapi dengan FGD (Flue Gas Desulfurization) yaitu alat yang berfungsi untuk menghilangkan/ mereduksi SO2 dari gas buang hasil pembakaran batu bara. Berikut merupakan diagram penanganan limbah boiler:
Gambar 2.8 Diagram ESP (Sumber: http://dunia-pltu.blogspot.co.id) Dari diagram diatas dapat dijelaskan sebagai berikut, 1. Fly Ash (abu terbang) a) Sistem transportasi menggunakan pneumatic fly ash transport. b) Diangkut dengan dump truck, di timbun di ash disposal area dan disiram serta dipadatkan. c) Dimanfaatkan sebagai bahan campuran semen untuk pembuatan semen.
21
2. Bottom Ash (Abu Dasar) a) Sistem transportasi menggunakan Submerged Scrapper Conveyordan Belt
Conveyor selanjutnya ditampung di Bottom Ash Silo. b) Diangkut dengan dump truck, ditimbun di ash disposal area dan disiram dan dipadatkan.
2.3.1.5 Turbine, Generator
Gambar 2.9 Turbin dan Generator (Sumber: https://ecanblue.wordpress.com) Air di dalam pipa-pipa boiler menerima panas dari boiler dan berubah menjadi uap. Uap yang bertekanan tinggi dari boiler dialirkan ke turbin sehingga berputar. Turbin adalah tempat dimana terdapat satu as besi panjang yang dipenuhi dengan sirip baling-baling. As besi ini dikopel dengan generator atau dinamo listrik berkapasitas besar. Ketika uap bertekanan tinggi ini menyentuh sirip baling-baling ini, turbin akan berputar dengan kencang dan memutar bagian generator yang di kopel ke turbin. Generator yang berputar tersebut nantinya menghasilkan listrik (Agnesia, 2017).
22
2.3.1.6 Condenser & Water Cooling System
Gambar 2.10 Condenser (Sumber: http://www.alaquainc.com) Air pendingin dialirkan ke dalam pembangkit dan disirkulasikan melalui pipapipa di dalam kondensor, yang digunakan untuk mendinginkan uap yang berasal dari turbin. Air pendingin yang bisa diambil dari air laut akan mendinginkan uap panas, sehingga berubah menjadi air murni kembali dan disirkulasikan kembali ke
boiler untuk dipanaskan menjadi uap dan memutar turbin. Air pendingin yang diambil dari laut sekarang menjadi hangat karena adanya pertukaran panas di dalam kondensor, lalu dibuang kembali ke laut (Agnesia, 2017).
2.3.1.7 Water Treatment Plant Untuk mengurangi korosi, air yang diubah menjadi uap di dalam boiler harus dimurnikan. Proses pemurnian air ini dilakukan di dalam Water Treatment Plant (Agnesia, 2017).
2.3.1.8 Substation, Transformer, Transmission Line Listrik yang dihasilkan oleh generator unit 3 memiliki tegangan 11.000 Volt lalu dinaikkan tegangannya menjadi 500.000 Volt (500 kV) melalui transformer dan dialirkan ke GIS Adipala lalu GITET Kesugihan selanjutnya GITET Tasik, terakhir Jaringan Sistem Jawa-Bali untuk didistribusikan. Kenaikan tegangan tersebut diperlukan untuk keperluan pendistribusian hingga ratusan kilometer ke wilayah lain melalui jaringan transmisi. Untuk penggunaan sehari-hari ataupun
23
industri, tegangan tinggi tersebut akan diturunkan kembali melalui transformer menjadi 380 Volt (fasa ke fasa) atau 220 Volt (fasa ke netral).
2.3.2 SISTEM KELISTRIKAN PT S2P-PLTU CILACAP UNIT 3
Seperti pada Single Line Diagram (Lihat lampiran 1). Awal mula tegangan yang dihasilkan generator 660 MW sebesar 22 kV, tegangan keluaran tersebut akan diubah nilai tegangannya melalui transformator step up menjadi 500 kV. Listrik yang dihasilkan akan memasuki ruangan GIS ( Gas Insulated System) dimana didalam ruangan ini terdapat beragam peralatan keamanan tegangan tinggi, seperti
Circuit Breaker, Disconecting Switch, Earth Switch, Potential Trafo, Current Trafo, Busbar, dengan isolasi berupa gas SF6. Tegangan yang telah dinaikkan oleh main transformator akan disalurkan ke line 1 dan 2 GIS Adipala 500kV melalui busbar yang ada, dalam hal ini terdapat 2 busbar (yakni busbar 1 dan 2). Penggunaan dua busbar bertujuan untuk backup suplai listrik kedua line saat salah satu busbar mengalami maintenance sehingga kontinuitas sistem tetap terjaga. Begitupun pada transformator, seperti transformator 29 MVA (22/6.3kV) dan 14 MVA (22/6.3kV) nilai tegangan yang awalnya 22 kV diturunkan ke 6.3 kV, hal ini bertujuan agar dengan nilai tegangan tersebut mampu mengoperasikan berbagai peralatan yang ada pada unit 3 sendiri seperti motor, konveyor, dan peralatan lainnya. Untuk pengamanan generator dari hubung singkat ( short circuit) digunakan berbagai fuse yang ada serta menggunakan NGT ( Neutral Grounding
Transformer).
2.3.3 KOMPONEN PENDUKUNG SISTEM HIDROGEN GENERATOR
2.3.3.1 Hydrogen Generating System
Hydrogen Generating System adalah tempat dimana H2 (Hidrogen) diproduksi (Lampiran 2). Komponen-komponen sistem ini terdiri dari: Water Tank, Alkali
Circulating Pump, Seeper Ware, Hydrogen Filter, Gas-Water Separator, Hydrogen Cooler, Drier, Alkali Filter, Hydrogen Launder, Oxygen Separator, Hydrogen Separator, Electrolytic Bath, Control Cabinet, Electrical Cabinet, Rectifier, Cooling Water Pump, Heat Exchanger, Demineralized Water Tank, Resister, Water
24
Block, Air Storage Tank, Assistant System, Hydrogen Storage Tank, Hydrogen Storage System, Feeding Water Pump, Alkali Tank.
2.3.3.2 Hydrogen Cooler Menurut Bambang Winardi (2007), gas hidrogen yang disirkulasikan pada generator perlu dilakukan pendinginan untuk melepaskan panas yang diikatnya dari sistem dengan media air yang berada pada gas cooler. Oleh karena itu, fungsi utama
hydrogen cooler yang terpasang di dalam generator adalah untuk mendinginkan gas hidrogen yang telah menyerap panas generator menggunakan demineralized water agar gas hidrogen dapat bekerja kembali untuk mendinginkan generator. Selain itu, di dalam hydrogen cooler terdapat alat untuk melepas panas/ alat penukar kalor/
heat exchanger (HE). Alat penukar kalor merupakan suatu peralatan dimana terjadi perpindahan panas dari suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi kepada fluida yang temperaturnya lebih rendah (Sugiyanto, 2007).
Gambar 2.11 Skema heat exchanger dengan cairan fluida (Sumber: http://web.iitd.ac.in/~pmvs/courses/mel709/classification-hx.pdf)
25
Gambar 2.12 Hydrogen cooler (Sumber: Shanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd, 2014)
2.3.3.3 Shaft Seal
Gambar 2.13 Shaft seal (Sumber: https://dokumen.tips/documents/1-h2-plant.html) Rotor pada generator panjangnya melebihi kedua sisi penutup generator yaitu ujung turbin (TE) dan ujung collector (CE). Kedua poros tersebut terlindung dari keluarnya hidrogen dengan lapisan minyak shaft seal. Dimana shaft seal terletak di dalam kedua sisi bearing (Energy, 2008). Oleh karena itu, shaft seal berfungsi untuk mencegah keluarnya hidrogen melalui kedua poros dari housing generator menggunakan minyak yang disuplai oleh system seal oil.
26
Shaft seal pada setiap ujung generator terdiri dari dua penutup hydrogen seal yang terdiri dari sepasang ring baja. Setiap cincin dibuat 2 x 180º
untuk
memudahkan perakitan seal rings ke penutup hydrogen seal. Bagian ring dibuat berlawanan arah dengan seal casing menggunakan pegas garter, dan dipasang sejajar dengan poros menggunakan tekanan hidrolik dari seal oil. Tekanan minyak sistem kontrol seal oil sekitar 5,5 psi (0,387 kg/cm2) lebih tinggi dari tekanan hidrogen pada generator yang di suplai ke seal casing. Minyak kemudian mengalir secara radial melalui ruang antar ring dan secara aksial sepanjang poros antara poros dan seal ring di kedua arah. Lapisan minyak antara permukaan poros dan ring menutup celah hidrogen dalam housing generator. Total minyak yang mengalir ke dalam atau sisi hydrogen ring dari dua shaft seal sekitar 2,5 galon (9,46 liter) per menit, sedangkan aliran yang keluar atau sisi air ring lebih besar dari jumlah tersebut. Aliran air ring yang besar dibutuhkan untuk mendinginkan ring sementara aliran sisi hidrogen yang rendah diperlukan untuk operasi dari sistem scavenging secara kontinu (Systems, 2003).
27
Gambar 2.14 Susunan sistem shaft seal untuk generator berpendingin hidrogen, dengan detail pengaturan poros-penyegelan yang ditunjukkan untuk satu bantalan generator. (Sumber: Snell, 1940).
2.3.3.4 Sistem Supply Hydrogen Pada sistem ini pengisian awal hidrogen dimasukkan saat generator mulai beroperasi, sistem supply ini juga menjaga tekanan hidrogen didalam generator. Yang harus diperhatikan ketika pertama kali memasukkan hidrogen ke dalam generator yang masih berisi udara yaitu perlu adanya gas inert (dalam hal ini CO 2) sebagai media perantara hidrogen dengan udara. Sebab, H2 bersifat ekplosif jika tercampur oksigen dengan perbandingan 4-76% (Aribowo & Rahmawaty, 2013). Selain itu, kemungkinan adanya oksigen yang masuk ke dalam sistem menyebabkan pentingnya memantau kemurnian hidrogen sebagai bentuk efisiensi dan keamanan (Instruments, n.d.).
Gambar 2.15 Proses purging CO2 dan pengisian H 2 (Sumber: Energy, 2008) Pada saat pengisian gas CO 2 maupun hidrogen ke dalam generator, sistem supply hidrogen membaca persentase kandungan kedua gas tersebut menggunakan
28
purity meter. Alat ini perlu diperhatikan, karena apabila kemurnian hidrogen turun sedikit saja dari batas nilai yang sudah ditentukan maka generator akan kehilangan kemampuan dalam memproduksi listrik dalam jumlah yang banyak. Solusinya, yaitu dengan melakukan proses purging dengan cara injeksi hidrogen dalam jumlah lebih di sertai proses venting (pembuangan).
Gambar 2.16 Diagram interkoneksi purity meter (Sumber: Instruments, n.d.) Setelah generator berjalan normal, sistem supply hidrogen berfungsi menjaga tekanan hidrogen menggunakan pressure regulating valve. Yaitu alat mekanis yang digunakan untuk menjaga berubahnya tekanan, katup terdiri dari plunger bergerak yang melekat pada pegas, serta komponen katup internal dibuat sebagai sistem peredam massa pegas (Abed, 2014).
Gambar 2.17 Bagian Pressure Regulating Valve (Sumber: Abed, 2014)
29
2.3.3.5 Seal Oil System Rotor pada generator dikopel dengan poros turbin dan berputar bersama-sama dengan kecepatan yang sama, dan ujung lain rotor masuk ke exciter house untuk proses eksitasi. Maka dari itu pada kedua sisi di housing generator terdapat celah tempat poros yang menghubungkan housing generator, exciter dan turbin berputar. Agar gas hidrogen (H2) yang berada dalam housing generator tidak bocor keluar maka dibutuhkan sesuatu sistem untuk menjaga hidrogen tetap berada pada celah yang ada pada sisi housing. Seal Oil System merupakan suatu sistem alat bantu dalam generator yang berfungsi sebagai pelumas seal ring sekaligus perapat hidrogen. Seal Oil System ini ditopang oleh dua sisi tekanan, yakni sisi udara (Air
Side) dan sisi hidrogen (H2 Side) (Aribowo & Rahmawaty, 2013).
Gambar 2.18 Seal Oil System (Sumber: Delphin, 2017)
30
2.3.3.6 Hydrogen Dryer Salah satu penyebab menurunnya kemurnian hidrogen adalah air atau kelembaban. Bercampurnya kandungan air dengan hidrogen berakibat pada menurunnya performa generator. Untuk itu dibutuhkan sistem pengering atau dryer guna menjaga hidrogen selalu bersih dari kontaminasi air. Sistem pengering harus dapat melakukan dua hal, pertama dapat melakukan pengeringan secara terus menerus untuk proses regenerasi. Kedua, pengering dapat bekerja selama operasi/ online (Mcphearson & Gutierrez, 2014).
Gambar 2.19 Dual Tower Hydrogen Dryer (Sumber: Mcphearson & Gutierrez, 2014) Secara umum sistem pengering atau dryer menggunakan dua tabung berisi zat
dessicant (menyerap lembab), yang bekerja secara bergantian. Pada saat yang sama, salah satu tabung bekerja menyerap kelembaban hidrogen yang mengalir melewati tabung tersebut, sedangkan tabung lainnya melakukan proses regenerasi dengan cara mengalirkan udara panas ke dalamnya.
31
Gambar 2.20 Skema sistem pengering hidrogen (Sumber: http://images.pennnet.com/articles/pe/thm/th_129568.jpg)
2.3.3.7 Maintenance
Maintenance atau perawatan adalah kegiatan yang diperlukan untuk menjaga mesin atau alat agar tetap berada pada kondisi semula dan berfungsi optimal. Tujuan perawatan adalah: a. Menjamin peralatan siap pakai dalam kondisi standar. b. Menjamin keselamatan manusia. c. Mencegah terjadinya kerusakan pada saat beroperasi. d. Menekan biaya pemeliharaan ke tingkat yang wajar. Kegiatan tersebut dapat bersifat terencana ( planned) dan tidak terencana (unplanned). Berikut penjelasannya: 1. Perawatan Terencana Perawatan terencana adalah kegiatan perawatan yang diorganisir dan dilaksanakan sesuai orientasi ke masa depan, dengan pengendalian dan dokumentasi mengacu pada rencana yang disusun sebelumnya. Jenis pemeliharaan ini dikelompokkan menjadi:
32
a) Perawatan Pencegahan (Preventive Maintenance) Perawatan pencegahan adalah kegiatan perawatan yang dilaksanakan secara periodik berdasar jam operasi, atau berdasar waktu yang dianjurkan oleh pabrik pembuatnya. Pada umumnya terdiri dari Periodic Maintenance, Schedule
Overhaul dan Condition Base Maintenance. b) Perawatan Antisipasi (Predictive Maintenance) Perawatan antisipasi adalah metode perawatan kondisi operasi peralatan yang dimonitor secara rutin untuk mengetahui kondisi peralatan setiap saat dan mendeteksi lebih dini kemungkinan akan adanya kerusakan yang akan terjadi. c) Perawatan Perbaikan/kuratif (Corrective Maintenance) Perawatan kuratif adalah perawatan yang meliputi: 1) Pekerjaan reparasi minor. 2) Pekerjaan yang dilakukan karena adanya kerusakan pada saat inspeksi. 3) Overhaul terencana.
2. Perawatan Tak Terencana Perawatan tidak terencana adalah kegiatan perawatan yang dilaksanakan tanpa mengacu pada suatu rencana sebelumnya atau karena adanya kerusakan yang tidak terduga sebelumnya. Perawatan ini dikenal sebagai perawatan darurat ( breakdown
maintenance). Dengan pelaksanaan maintenance yang baik, maka performance dari peralatan dapat terjaga pada kondisi optimalnya, sehingga produktivitasnya dapat tercapai. Berikut prosedur perawatan tak terencana: a) Prosedur Preventive Maintenance Preventive maintenance adalah suatu tindakan untuk inspeksi perbaikan peralatan sebelum mengalami kerusakan atau penyimpangan. Preventive
maintenance dibagi menjadi dua yaitu condition based maintenance (preventive maintenance yang ditentukan berdasarkan running hours, kilo meter dan volume) dan time based maintenance (preventive maintenance yang ditentukan berdasarkan waktu atau kalender). Prosedur preventive maintenance sebagai berikut:
33
1) Inspection engineer MPS (stationary, rotating, instrument dan listrik) membuat jadwal preventive maintenance. 2) Equipment reliability
membuat
metode
pelaksanaan
pekerjaan
preventive maintenance untuk dilaksanakan oleh pihak pelaksana dilapangan sesuai jadwal yang direncanakan. 3) Asset holder (Production I, II dan III, Marine, HSE) menerbitkan notifikasi serta menyerahkan peralatan yang akan dilaksanakan
preventive maintenance. 4) Inspection engineer MPS (stationary, rotating, instrument dan listrik) mengeluarkan rekomendasi untuk peralatan yang akan dilakukan untuk kegiatan preventive maintenance. 5) Routine planning and scheduling memproses order untuk preventive
maintenance. 6) Maintenance Execution menerima jadwal dan melaksanakan kegiatan
preventive maintenance sesuai jadwal yang telah diterima. 7) Peralatan yang telah selesai diperbaiki dipasang kembali oleh maintenance execution. b) Prosedur Corrective Maintenance
Corrective maintenance
sendiri
merupakan
suatu
tindakan
untuk
melaksanakan perbaikan peralatan yang telah mengalami kerusakan atau penyimpangan. Prosedur untuk melaksanakan corrective maintenance sebagai berikut: 1) Terjadi equipment breakdown atau malfungsi. 2) Asset holder menerbitkan notifikasi terhadap peralatan yang perlu perbaikan. 3) Inspection engineer MPS membuat rekomendasi terhadap notifikasi tersebut. 4) Routine planning engineer MPS membuat order sesuai notifikasi tesebut diatas dan membuat perencanaan sesuai rekomendasi inspection
engineer MPS.
34
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1 ALAT
a. Generating Hydrogen
Gambar 3.1 Template generating hydrogen
Generating hydrogen merupakan sebuah alat untuk memproduksi hidrogen, dimana proses produksinya menggunakan metode elektrolisis air. Fungsi dari
Generating hydrogen adalah memproduksi serta memurnikan hidrogen (H2).
35
b. Hydrogen Storage/ Hydrogen Tank
Gambar 3.2 Template hydrogen storage
Hydrogen storage merupakan sebuah alat berbentuk tabung yang digunakan sebagai penyimpan gas hidrogen. Hydrogen storage hanya berfungsi sebagai tempat penyimpanan gas hidrogen dalam vessel.
3.2 BAHAN
a. Generator 1x660 MW Generator atau biasa disebut alternator merupakan jenis mesin listrik yang berfungsi untuk menghasilkan tegangan bolak-balik dengan cara mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Energi mekanis diperoleh dari putaran rotor yang digerakkan oleh penggerak mula (prime mover), sedangkan energi listrik diperoleh dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan stator dan rotornya. Pada penelitian ini hidrogen digunakan sebagai pendingin generator, yang bekerja disaat generator beroperasi. Sehingga panas yang timbul akibat eksitasi dapat dihilangkan/ di serap panasnya dengan gas hidrogen tersebut.
36
Gambar 3.3 Skema generator 1x660 MW (Sumber: Shanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd, 2014)
37
Gambar 3.4 Generator 1x660 MW
Tabel 3.1 Basic data Rated capacity Maxim capacity Rated active power Rated stator voltage Rated stator current Rated power factor Rated hydrogen pressure Rated speed Direction of rotation Number of phase Stator winding connection type Rated frequency Short circuit ration Max. negative sequence current (I 2/IN)2 t for steady state operation Max. value of (I2/IN)2 t for transient operation
776.5 MVA Match turbine 660 MW 22 kV 20377 A 0.85 (lagging) 0.45 MPa (g) 3000 r/min Clockwise viewing from turbine to generator 3 YY 50 Hz 0.518 According to the technical agreement
Insulation class of stator/ rotor winding Efficiency
Class F According to the technical agreement
According to the technical agreement
Sumber: Shanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd, 2014
Tabel 3.2 Excitation data No load field current No load field voltage (75º C) Rated field current Rated field voltage (90º C)
1497 A 150 V 4669 A 491 V
Sumber: Shanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd, 2014
38
Tabel 3.3 Ventilation parameters Fans Fans total pressure Total volume H2 inlet pump
Axial fan on each end rotor shaft 4508 Pa (equivalent in air) 40.5 m3/s ≤ 46 ºC
Sumber: Shanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd, 2014
Tabel 3.4 Operation performance of H2 cooler Rated cooler H2capacity Water inlet temp.(or according to technical agreement) H2 outlet temp. (or according to technical agreement) pressure H2 drop Total volume of cooling water required Water pressure drop inside the cooler 2/3 generator continous operation capacity at rated H2 pressure, with ¼ set 2 coolers (one water circuit) out of service
5000 kW 35 ºC ≤ 46 ºC
750 Pa 900 m3/h 55 kPa 518 MVA (440 MW)
Sumber: Shanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd, 2014
Tabel 3.5 Stator winding cooling water data Volume of cooling water Cooling water pressure drop Max. cooling water inlet pump
116 m3/h 0.20~0.23 MPa 50 ºC
Sumber: Shanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd, 2014
Tabel 3.6 Other data Weight of the rotor Max. transportation weight (stator including transportation cover and bracket) Weight of generator Generator rotor moment of inertia J
71 t 365 t 502 t 10250 kg.m2 2
(equivalent to rotor flywheel moment) Sudden short circuit torque (absolute value) Generator rotor critical speed (single span)
41 t.m 2.21x107 Nm 1st 734 r/min 2nd 1906 r/min
Sumber: Shanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd, 2014
39
3.3 METODE PENELITIAN 3.3.1 PENGUMPULAN DATA
Pada penelitian yang dilakukan, penulis mengumpulkan data-data terkait sistem hidrogen sebagai pendingin generator seperti generating hydrogen system, unit produksi hidrogen, unit pemurnian hidrogen, serta kinerja hidrogen sebagai pendingin generator. Pengumpulan data dilakukan dengan mempelajari dokumen-dokumen yang ada di PT S2P-PLTU Cilacap berupa buku serta laporan kerja praktik yang ada di PT S2P-PLTU Cilacap dari universitas-universitas yang pernah melakukan kerja praktik di PT S2P-PLTU Cilacap. Pengumpulan data juga menggunakan jaringan internet guna mengambil referensi-referensi yang ada serta berkaitan dengan judul yang diteliti. Penulis juga memperoleh data berupa soft file tentang masalah yang diteliti dari Bapak Indra selaku pembimbing lapangan. 3.3.2
BIMBINGAN
Penulis melakukan bimbingan kepada Bapak Indra selaku pembimbing lapangan melalui tanya jawab tentang masalah yang diteliti. Beliau menjelaskan tentang bagaimana sistem hidrogen sebagai pendingin generator bekerja, produksi hidrogen, bagaimana proses purging hidrogen.
3.3.3 PENYUSUNAN LAPORAN
Setelah melakukan pengumpulan data dan bimbingan, penulis menyusun laporan tentang sistem hidrogen pada generator pembangkit listrik tenaga uap unit 3 PT Sumber Segara Primadaya.
3.4 KENDALA YANG DIHADAPI
Dari penelitian yang telah dilaksanakan, terdapat beberapa kendala yang dihadapi dalam kerja praktik di PT S2P-PLTU Cilacap, diantaranya adalah: a. Karena peserta kerja praktik tidak bisa masuk ke unit tanpa disertai/ seizin pembimbing, maka peserta kerja praktik menunggu di ruang perpustakaan perusahaan sembari mempelajari sistem hidrogen pada generator melalui dokumen-dokumen/ internet yang terdapat di ruang tersebut.
40
b. Untuk mempelajari sistem hidrogen pada generator penulis tidak hanya mengandalkan dokumen/ internet. Namun harus aktif melakukan tanya jawab melalui pembimbing lapangan maupun pekerja yang mengetahui hal tersebut. Sehingga, penulis mendapat gambaran tentang masalah yang diteliti. c. Ketika melakukan kerja praktik, unit 3 sedang tidak beroperasi karena mengalami perbaikan. Sehingga pembimbing lapangan sibuk menyelesaikan pekerjaannya. Namun, dalam kondisi tersebut penulis berupaya aktif melibatkan diri ikut observasi dengan peserta kerja praktik lain yang berada di unit 1 dan 2 agar memiliki pengetahuan terkait masalah yang diteliti oleh peserta kerja praktik yang lain.
41
BAB 4 PEMBAHASAN
4.1 PENGGUNAAN HIDROGEN SEBAGAI PENDINGIN GENERATOR
Tabel 4.1 Karakteristik pendingin generator
Sumber: https://dokumen.tips/documents/1-h2-plant.html Generator atau biasa disebut alternator merupakan jenis mesin listrik yang berfungsi untuk menghasilkan tegangan bolak-balik dengan cara mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator yang bekerja secara terus-menerus akan menghasilkan panas, untuk menyerap dan membuang panas (disipasi) yang timbul didalam alternator yang sedang beroperasi dapat menggunakan beberapa media pendingin. Pada tabel diatas, terdapat karakterisitik beberapa media yang sering digunakan pada pembangkit listrik sebagai pendingin generator yaitu: a. Udara b. Air c. Hidrogen Salah satu komponen untuk meningkatkan efisiensi PLTU adalah dengan cara meningkatkan efisiensi generator (alternator). Efisiensi generator dapat meningkat apabila kerugian-kerugian yang timbul dapat diperkecil. Untuk memperkecil kerugian dalam pengoperasian generator dapat dilakukan dengan memberikan
42
media pendingin. Sehingga pemilihan media pendingin generator diatas menjadi penting untuk dilakukan. Berdasarkan analisa yang penulis lakukan, didapatkan bahwa hidrogen merupakan media pendingin yang efektif di bandingkan media pendingin udara maupun air. Hal tersebut di sebabkan: 1. Udara Media pendingin generator menggunakan udara memiliki kelemahan diantaranya: a) Kerapatannya cukup besar sehingga menimbulkan kebisingan. b) Daya hantar panas rendah sehingga tidak banyak menghantarkan panas generator. c) Koefisien perpindahan panas rendah sehingga dalam menyerap panas juga rendah. d) Kebersihan kurang sehingga ketika generator terlalu kotor, generator perlu di shutdown terlebih dahulu untuk dibersihkan. Dari kelemahan-kelemahan diatas menjadikan udara tidak efektif sebagai media pendingin generator. 2. Air Media pendingin generator menggunakan air memiliki kelemahan diantaranya: a) Instalasinya membutuhkan biaya besar. b) Pemeliharaan rumit. c) Pendinginan terbatas pada bagian stator, sedangkan bagian rotor menggunakan media pendingin lain. Dari kelemahan-kelemahan diatas menjadikan air tidak efektif sebagai media pendingin generator, walaupun dari perbandingan pada tabel diatas air lebih besar nilainya dari hidrogen. Selain itu, penulis menyimpulkan hidrogen sebagai media pendingin generator yang efektif, karena alasan sebagai berikut: 1) Kerapatan rendah, sehingga kerugian gesekan, kebisingan, dan daya blower dalam mensirkulasikan hidrogen rendah. 2) Koefisien perpindahan panas tinggi, sehingga dapat menyerap panas lebih banyak.
43
3) Daya hantar panas tinggi, sehingga dapat menghantarkan panas lebih banyak. Dengan
demikian,
memungkinkan output generator yang lebih besar
(menambah efisiensi beban penuh ½ sampai 1%). 4) Tidak bersifat korosif. 5) Biaya pemeliharaan rendah. 6) Konstruksi tertutup, sehingga terhindar dari debu dan air. Walaupun hidrogen merupakan media pendingin yang efektif, namun hidrogen juga memiliki kerugian, diantaranya: a) Kelemahan gas hidrogen dapat meledak atau terbakar apabila bercampur dengan oksigen dalam konsentrasi 4 ~75%. b) Untuk menjaga agar temperatur hidrogen tidak meningkat terus, maka setelah menyerap panas, hidrogen ini harus didinginkan untuk membuang panas yang dikandungnya. Oleh karena itu, hidrogen harus didinginkan dan disirkulasikan.
Demineralized water digunakan sebagai media pendingin hidrogen melalui box cooler atau pipa-pipa air yang diletakkan didalam kerangka stator. Sebagaimana untuk melewatkan gas hidrogen ke cooler box dan celah-celah kumparan stator rotor maka perlu adanya sirkulasi dengan tekanan cukup. Sirkulasi hidrogen menggunakan blower atau rotor blade yang terpasang pada poros alternator. Di PT S2P-PLTU Cilacap unit 3, hidrogen digunakan untuk mendinginkan stator dan rotor karena karakteristik hidrogen yang memiliki kerapatan ( density) yang lebih baik dibandingkan media pendingin lain.
44
4.2 UNSUR KIMIA HIDROGEN
Hidrogen (bahasa latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifar non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia. Hidrogen merupakan unsur paling melimpah di alam semesta, dan nomor tiga terbanyak di permukaan bumi. Tetapi gas hidrogen murni hampir tidak ada di permukaan bumi, karena gas hidrogen bereaksi dengan unsur lain membentuk persenyawaan yang lebih stabil dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis. Hidrogen mempunyai kandungan energi per satuan berat tertinggi, dibandingkan dengan bahan bakar manapun. Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi rendah 4% H 2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah 286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia sebagi berikut: 2H2(g) + O2(g)
2H 2O(1) + 572 kJ (286 kJ/mol)
(Sumber: Neni Muliawati, 2008. Hidrogen Sebagai Bahan Bakar: Sumber Energi Masa Depan)
4.3 KARAKTERISTIK GAS HIDROGEN
Hidrogen adalah gas ringan (lebih ringan dari udara), tidak berwarna dan tidak berbau. Jika terbakar tidak menunjukkan adanya nyala dan akan menghasilkan panas yang sangat tinggi. Tabel 4.2 Karakteristik gas hidrogen Parameter
Titik lebur Titik didih Warna Bau Densitas Kapasitas panas
Keterangan -259,14ºC -252,87 ºC Tidak berwarna Tidak berbau 0,08988 g/cm3 pada 293K 14,304 J/gºK
Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Hidrogen. 2013
45
4.4 PRODUKSI HIDROGEN
Dalam pembuatan hidrogen yang terdapat di Hydrogen Generating System, PLTU Cilacap 1x660 MW menggunakan metode elektrolisis. Menurut Timothy Lipman (2011), elektrolisis adalah proses dimana molekul air terbagi langsung menjadi molekul hidrogen dan oksigen dengan menggunakan listrik dan perangkat elektrolisis. Reaksi elektrolisis keseluruhan adalah: e- + H2O
½ O2 + H2
Dari reaksi tersebut menghasilkan oksigen murni sebagai produk sampingan bersama dengan hidrogen. Selain itu, metode elektrolisis yang dipakai menggunakan alkali (Lihat lampiran 2).
Gambar 4.1 Skema pembuatan hidrogen menggunakan elektrolisis alkali (Sumber: Lipman, 2011). Berikut unit produksi H 2: Keluaran produksi H2 Kemurnian O2
(%)
(Nm3/h)
5
99,2
Arus DC
(A)
600
Tegangan DC
(V)
240
Operasi derisive
(MPa)
3,2
Suhu operasi
(C)
Konsumsi DC
85 3
(kwh/Nm /H2) 4,8
46
Tabel 4.3 Peralatan produksi H2 Pemakaian
Keterangan
Elektrolit
30% larutan KOH, berat jenis 1,281, V 2O5 dengan kadar 0,2%
Sumber daya Instrumen
0.4-0.6 Mpa, 4-6m3/jam, bebas dari minyak, debu dan kelembaban. Perlu kompresi udara atau nitrogen, yang kadar air sebaiknya <5 mg/m3, dan titik embun harus 10 0C lebih rendah dari suhu lingkungan.
Bahan baku untuk elektrolisis
air suling atau air tanpa mineral adalah hambatan listrik sebesar ≥ 105 Ωcm, kadar cl- sebesar ≤2 mg /substansi L.Suspensible ≤1 mg/l, ion besi ≤ 1 mg/l.
Air pendingin
Suhu ≤ 300C, air lunak (≤4 derajat Jerman), tekanan ≥ 0.4Mpa, air mengalir 4m air3/h (termasuk konsumsi rectifier panel) Daya Rectifier Panel:100 kVA, 380 V, 50Hz
Daya
Daya lain: 25 kW, 380V/220V, 50Hz Daya Controller Panel: 6 kW, 380 V, 50Hz
Sumber: Suzhou Jingli Hidrogen Production Equipment, 2000 Setelah proses elektrolisis, hidrogen yang didapat masih belum murni. Sehingga diperlukan pemurnian hidrogen menggunakan nitrogen dengan maksud agar kemurnian hidrogen mencapai nilai yang maksimal. Sebab, kemurnian hidrogen sangat berpengaruh dalam aktivitasnya sebagai pendingin generator. Unit pemurnian H2: (Nm3/h)
Keluaran H2 Kemurnian H2
(%)
5
> 99,9
Tabel 4.4 Peralatan pemurnian H2 Keterangan
Pemakaian
Bahan H2
5 nm3/jam, jumlah oksigen ≤ 0.5%, kelembaban ≤ 5g/m3
Sumber Nitrogen (N2)
0,6-0.8 Mpa, 3m3/jam, bebas dari minyak, debu dan kelembaban. Perlu kompresi udara atau nitrogen, yang kadar air sebaiknya <5mg /m3, dan titik embun harus 100C lebih rendah dari suhu lingkungan.
Sumber: Suzhou Jingli Hidrogen Production Equipment, 2000 Dalam pengoperasian Hydrogen Generating System terdapat permasalahan/
troubleshoot yang sering terjadi. Dibawah ini merupakan tabel troubleshoot disertai penyebab dan cara mengatasinya:
47
Tabel 4.5 Troubleshoot Hydrogen Generating System GANGGUAN
PENYEBAB
1) Tekanan electrolyzer terlalu tinggi atau tidak mencapai nilai yang sudah ditentukan.
CARA MENGATASI
a. Kontrol tekanan tidak baik. b. Posisi pipa tidak tepat atau ada yang tersumbat.
a.
b.
c. Sistem gas tersumbat. d. Sistem ada kebocoran.
c.
d. 2) Suhu elecrolyzer terlalu tinggi.
a.
b.
c. d.
e.
Terdapat kotoran pada sistem pendingin air. Posisi pipa pada nilai kontrol suhu tidak tepat. Regulator kontrol suhu tidak baik. Tekanan rendah pada aliran pendingin air. Volume aliran dari larutan alkalin kecil.
a.
b. c.
d.
e. 3) Perbedaan cairan pada kedua sisi hidrogen dan oksigen terlalu besar
a.
b.
Pengaturan tingkat cairan regulator tidak baik. Posisi pipa mengatur kedua sisi antara hidrogen dan oksigen tidak
benar. Tekanan electrolyzer terlalu tinggi Kesalahan pompa larutan alkali. Filter terhambat. aliran larutan alkali terdapat retardation. Inlet pompa terdapat embusan gas Tegangan listrik terlalu tinggi atau terlalu rendah Indikasi aliran tidak benar.
a.
b.
c.
4) Aliran alkali berkurang
a. b. c. d. e.
f.
c.
a. b. c.
d. e. f.
Mengkalibrasi dengan nilai parameter yang tepat. Pasang posisi pipa dengan benar, hilangkan sumbatan. Memeriksa dan hilangkan sumbatan. Menghilangkan kebocoran. Menghilangkan kotoran dan menggali sistem pendinginan air. Mengkalibrasi pengatur pipa. Mengkalibrasi regulator pada parameter yang tepat. Meningkatkan tekanan dan aliran pendingin air. Meningkatkan sirkulasi aliran. Cek pengatur dan pemancar, periksa tanda pada tabung. Mengkalibrasi pengontrol pipa, menghilangkan kebocoran atau mengganti pengatur pipa. Periksa seperti pada no. 1
Menjaga pompa larutan alkali Purge filter Cek sistem larutan alkali. Hilangkan retardation. Buang gas Perbaiki sumber listrik Cek flow meter
48
Lanjutan tabel 4.5 5) Kemurnian gas rendah
a. b.
c. d. e. f. g. h.
Sistem analisis tidak normal. Komposisi kimia pada air dan larutan alkali tidak teruji. Perputaran aliran tidak sesuai.
a.
Tingkat cairan tidak sesuai. Konsentrasi larutan alkali tidak benar. Seal pada electrolyzer tidak baik. Inlet dari electrolyzer tersumbat. Diagram asbes rusak.
c.
b.
d. e. f.
g. h.
6) Konsumsi tegangan electrolyzer tinggi
a. b. c.
7) Deviation antara arus kiri dan kanan electrolyzer besar
a. b.
c.
8) Kelembaban produk gas terlalu banyak.
a. b. c. d.
Perbaiki analisis dengan memulihkan ke kondisi normal. Ganti larutan alkali menggunakan air mentah yang berkualitas. Sesuaikan perputaran aliran. Sesuaikan tingkat cairan. Menyediakan larutan alkali. Kencangkan electrolyzer dengan benar. Purge electrolyzer. Perbaiki saluran electrolyzer.
Konsentrasi elektrolit tinggi atau rendah. Temperatur kerja rendah sedikit.
a.
Perputaran aliran larutan alkali tidak sesuai. Hambatan dalam electrolyzer besar. Hubungan transmisi sistem kabel tidak baik. Indikasi instrumen error.
c.
Sesuaikan perputaran aliran.
a. b.
Purge electrolyzer. Ganti baru kabel atau mengganti kabel yang lebih kecil dan dibakar. Perbaiki instrumen.
Tekanan operasi rendah. Pendinginan gas tidak baik. Air kondensasi gas terlalu banyak. Gerakan gelombang tekanan dan suhu terlalu banyak.
a.
b.
c.
b. c. d.
Sediakan larutan alkali yang sesuai. Tingkatan suhu kerja yang sesuai.
Tingkatan tekanan sistem. Tingkatkan tekanan pendingin air Buang melalui tempat pembuangan. Tingkatkan kondisi operasi.
Sumber: Suzhou Jingli Hidrogen Production Equipment, 2000
49
4.5 PROSES
PENDINGINAN
GENERATOR
MENGGUNAKAN
HIDROGEN
Proses pendinginan generator menggunakan hidrogen bermula dari air yang di elektrolisis, kemudian menghasilkan hidrogen murni di dalam hydrogen generating
system. Lalu hidrogen yang telah di produksi, ditampung dalam hydrogen storage system/ hydrogen tank (yaitu sebuah vessel (wadah) berbentuk tabung). Selanjutnya dari hydrogen tank, hidrogen digunakan untuk mendinginkan generator melalui
valve.
Gambar 4.2 Skema pendinginan generator (Sumber: Muramatsu, Hattori, Takahashi, Nakahara, & Iwashige, 2005) Di dalam generator terdapat blower yang berfungsi mengarahkan H2 ke bagianbagian generator yang perlu didinginkan. Untuk kumparan stator, gas hidrogen
50
masuk dari arah exciter dan keluar dari sisi turbin. Untuk kumparan rotor, gas masuk dari kedua ujung kumparan dan keluar dari tengah kumparan. Kemudian gas diarahkan oleh blower ke gas cooler yang berfungsi mendinginkan gas yang membawa panas generator. Gas didinginkan menggunakan air tawar yang dialirkan pada pipa-pipa di dalam gas cooler. Selanjutnya, H2 diatur agar bersirkulasi melalui gas dryer yang berfungsi menjaga kelembaban gas. Dryer terhubung pada blower dan mengandung 12kg
activated alumina sebagai penyerap kelembaban (Aribowo & Rahmawaty, 2013). Siklus pendingin hidrogen di dalam housing generator tersebut merupakan siklus tertutup, sehingga hidrogen akan tetap berada di dalam generator.
4.6 KINERJA HIDROGEN SEBAGAI PENDINGIN GENERATOR
Satu set pendingin terletak di setiap sisi atas bingkai stator, masing-masing pendingin menggunakan dua circuits water yang independen. Kapasitas pendingin H2 Suhu air masuk
5000 kW 35ºC
(atau sesuai dengan teknis kesepakatan) Suhu keluaran H2
46ºC
(atau sesuai dengan teknis kesepakatan) Penurunan tekanan H2
750 Pa
Total volume air pendingin yang diperlukan
900 m3/h
Penurunan tekanan air di dalam cooler
55 kPa
Kapasitas 2/3 generator yang terus beroperasi pada dinilai tekanan H2, dengan 1/4 set 2 pendingin (satu sirkuit air) yang keluar dari layanan
518 MVA (440 MW)
Data stator winding cooling water Volume air pendingin
116 m3/h
Penurunan tekanan pendingin air
0.20 ~0.23 Mpa
Suhu max. pendinginan air masuk
50ºC
51
4.7 OPERASI AWAL
Sebelum unit pertama kali dimulai/online, pastikan hidrogen sudah siap untuk mendinginkan generator yang akan beroperasi dengan melakukan purging udara filling CO2, purging CO2 filling H2. Selanjutnya, pemeriksaan akhir sudah harus dilakukan dan setiap daftar pengecekan harus selesai dengan baik. Berikut poinpoin yang harus di cek ulang, saat unit pertama kali online:
4.7.1 Hydrogen, oil and water system Pastikan bahwa bearing, seal oil, dan stator coil water system beroperasi secara normal dan generator telah diisi dengan hidrogen pada tekanan yang tepat. Untuk menghindari penyumbatan gas di parallel ring , pipa pembuangan di luar lead box harus disesuaikan dengan spesifikasi sebagai berikut (untuk jelasnya lihat gambar) :
a. Pipa-pipa pembuangan harus berdiameter 48*3.5, b. Radius pipa yang memiliki lekukan harus lebih besar dari atau sama dengan 1.5 kali dari diameter nominal, c. Pipa pembuangan menghubungkan antarmuka X dan Z, dan panjangnya harus kurang dari 5 meter.
Gambar 4.3 Hydrogen, oil and water system (Sumber: Shanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd, 2014)
52
4.7.2 Temperature, hydrogen purity, oil and water quality
Generator temperature, hydrogen purity, hydrogen and water moisture content, oil impurity, stator coil cooling water inlet temperature and electric conductivity harus di periksa, semua parameter tersebut harus sesuai dengan nilai dengan yang tertera pada tabel generator operation parameter (Lihat lampiran 3). Ketika pendingin air di suplai ke stator winding cooling water system , penting untuk periksa apakah udara dalam sistem air sudah habis secara keseluruhan sebab hal tersebut adalah kunci untuk menghindari penyumbatan gas di lekukan parallel ring
stator. a. Suhu pendingin hidrogen diukur menggunakan detektor suhu dan nilainya harus seimbang, tidak boleh melebihi nilai dari yang tertera pada template. b. Kontrol kelembaban dan kemurnian hidrogen, serta ekstraktor uap dimasukkan ke dalam operasi. Kemurnian hidrogen tidak boleh lebih rendah dari 96% pada umumnya, pertahankan nilai pada kisaran 98% saat tes performa atau saat tes kerja dilakukan, saat kemurnian bernilai 90% alarm akan menyala. Pengering hidrogen pada sisi suplai hidrogen harus membuat kelembaban hidrogen tidak boleh lebih besar dari titik embun sebesar 35ºC. Pengering hidrogen pada sisi generator harus membuat titik embun dalam generator mulai dari suhu -25 sampai 0ºC. Sebelum online, ekstraktor uap pada sisi udara harus dimasukkan dalam operasi untuk mencegah hidrogen masuk ke penampung minyak utama dan untuk memastikan keamanan. c. Suhu kumparan stator harus di pantau sebelum pembebanan. Perbedaan suhu mengindikasikan kerusakan pengukuran suhu dan harus segera diperbaiki. d. Suhu seal oil (baik sisi udara maupun sisi hidrogen seal oil) ketika meninggalkan pendingin harus di pertahankan pada suhu 43 dan 49ºC, perbedaan suhu antara sisi udara dan sisi hidrogen harusnya tidak boleh lebih dari 2.2K. e. Kelembaban seal and bearing oil harus tidak boleh lebih besar dari 0.05%.
4.7.3 Hydrogen cooler Pertama, udara di dalam pipa pembuangan harus di buang terlebih dahulu. Semua ruangan air dan pipa harus di isi dengan air. Total suplai aliran pendingin
53
air ke pendingin hidrogen sebesar 900 m 3/jam. Setiap bagian pendingin harus disesuaikan agar memiliki aliran air yang sama, untuk mencegah kesalahan dari kecepatan aliran air pada tabung.
4.7.4 Seal oil cooler, stator winding water cooler, water and oil heaters Pastikan bahwa pendingin seal oil dan pendingin air stator winding disuplai dengan pendingin air yang memadai menggunakan suhu yang tepat. Kontrol suhu harus cukup sensitive untuk merespon suhu pada sisi hidrogen dan sisi udara apabila terdapat perbedaan suhu diantara keduanya.
4.7.5 Requirements for hydrogen, water and oil systems under various conditions
during starting and operation Memastikan semua parameter sudah sesuai dengan yang ditetapkan. Lihat tabel
generator operation parameter (Lihat lampiran 3).
4.8
PENGISIAN DAN PENGOSONGAN HIDROGEN
Seperti diketahui bahwa gas hidrogen sangat berbahaya sekali bila bercampur dengan oksigen, yaitu dapat menimbulkan ledakan (explosive). Oleh sebab itu perlu hati-hati dalam penanganannya terutama bila kita akan melakukan pengosongan (flashing) gas hidrogen dari ruang generator dan sebaliknya juga harus kita pahami cara pengisian kembali. Dengan demikian, maka untuk pengisian dan pengosongan (pengeluaran) hidrogen pada generator menggunakan gas perantara, yaitu gas CO 2 karena gas tersebut bila tercampur hidrogen tidak bersifat eksplosif. Dalam pengisian dan pengosongan, perlu adanya alat deteksi untuk mengetahui presentase keberadaan gas diruang alternator. Alat detektor (gas alternator) ini biasanya dipasang hanya bersifat sementara. Dengan mengetahui presentase keberadaan gas tersebut, maka proses selanjutnya dapat dilakukan. Adapun proses pelaksanaan pengisian dan pengosongan adalah dengan prosedur sebagai berikut:
54
a. Prosedur Pengisian Pada kondisi ini berarti alternator berisi udara biasa (atmosfir). Cara pengisian gas hidrogen ke dalam alternator dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu cara langsung dan tak langsung. 1. Cara Langsung Yaitu dengan cara menghisap udara di dalam alternator atau membuat vacum ruangan tersebut kemudian gas hidrogen diisikan langsung. 2. Cara Tidak Langsung Cara tidak langsung pengisian menggunakan media perantara gas CO 2. Mula-mula gas CO2 dimasukkan dengan melalui manifold bagian bawah ruangan alternator agar udara bisa didorong keluar dengan melalui manifold bagian atas. Kemudian setelah gas CO2 mencapai lebih dari 75% maka pengisiannya dapat dihentikan. Selanjutnya langkah pengisian gas H2, dengan proses pengisian melalui
manifold bagian atas, karena berat jenis gas CO 2 lebih besar dari gas H2. Dengan memasukkan gas H2 tersebut maka gas CO 2 terdorong keluar melalui manifold bagian bawah dan langsung keluar ke atmosfir. Setelah mencapai lebih dari 96% gas H2 didalam ruangan alternator, maka venting
gas CO2 mulai ditutup dan dilanjutkan pengisian gas H 2 sampai batas tekanan yang ditetapkan. b. Prosedur Pengosongan Prosedur pengosongan gas H 2 didalam alternator adalah kebalikan dari proses pengisian, yaitu mula-mula gas H2 di venting keluar dan bersama-sama dengan memasukkan gas CO2 melalui manifold bagian bawah. Kemudian setelah tercapai presentase gas CO2 lebih dari 90 % maka venting dihentikan. Apabila alternator akan dihentikan lama untuk pemeliharaan, maka CO 2 didalam harus dikeluarkan, caranya dengan mengalirkan udara kering melalui
manifold atas dan buang gas CO 2 ke atmosfir melalui manifold bawah.
55
Gambar 4.4 Diagram sistem hidrogen sebagai pendingin generator (Sumber: https://dokumen.tips/documents/1-h2-plant.html) Fungsi: a) Gas CO2 digunakan sebagai media pengusir udara dalam pengisian hidrogen, sehingga dapat diisi dengan aman. b) Tekanan gas dalam mesin dipertahankan pada nilai tertentu dan akan menimbulkan alarm jika tak sesuai. c) Temperatur dan kemurnian gas tetap dipertahankan pada nilai tertentu, akan menimbulkan alarm jika tak sesuai. d) Hidrogen dalam mesin tetap dipertahankan kering dan uap air yang masuk melalui seal oil dari gas itu sendiri dibuang. Komponen unit: Dari diagram diatas, sistem hidrogen sebagai pendingin generator terdiri dari:
56
a) Gas supply system Sistem pemasok gas hidrogen dilengkapi dengan pipa, pressure gauge, regulator dan alat lain yang dibutuhkan untuk pengisian gas hidrogen ke dalam generator. CO2 sebagai media pengusir udara dalam penggantian gas. Gas hidrogen atau gas CO2 didistribusikan secara merata ke berbagai bagian dari generator melalui pipa distribusi pada bagian atas dan bawah housing generator. b) Gas control panel
Gas Control Panel terdiri dari hydrogen control panel dan seal oil control panel. Untuk alasan keamanan, kedua panel tersebut dipisahkan. Dimana hydrogen control panel ditempatkan di gas room sedangkan seal oil control panel ditempatkan di electric room. Keduanya dilengkapi dengan lubang ventilasi. Untuk memfasilitasi operasi dan pemeliharaan yang berhubungan dengan gas, hydrogen control panel dilengkapi dengan: 1) Hydrogen purity meter, 2) Purity meter blower, 3) Hydrogen and blower pressure gauge. c) Hydrogen Purity Meter
Purity (kemurnian) gas hidrogen dipertahankan diatas 96%. Pengurangan purity dipertahankan sekecil mungkin. Purity bisa rendah karena adanya kebocoran hidrogen. Untuk mencegah kebocoran tersebut, diperlukan gas seal yang didesain baik. Purity gas dibaca melalui hydrogen purity meter dan purity
meter blower. Purity meter adalah differential pressure gauge yang mengukur tekanan dan dikembangkan dengan purity meter blower. Sebuah motor induksi yang berjalan pada kecepatan ringan menggerakan purity meter blower, dimana sirkulasi gas ditarik dari frame generator. Tekanan gas yang dikembangkan oleh
blower bervariasi sebanding dengan kerapatan gas. Bukan hanya purity gas yang diukur, tetapi juga tekanan dan temperatur gas. Purity meter secara langsung menunjukan kemurnian sesungguhnya. d) Hydrogen Pressure and Blower Pressure Gauge
Hydrogen Pressure Gauge dipasang pada gas control panel untuk memberikan penunjukan langsung perkembangan tekanan oleh blower pada
57
rotor generator, dan tekanan gas dalam mesin. Blower pressure gauge, bagian dari instrumen ini dihubungkan secara langsung ke frame generator, dan membaca perbedaan tekanan antara inlet dan outlet blower pada rotor. Tekanan
blower dapat digunakan untuk memeriksa purity meter juga untuk menunjukan hydrogen purity, jika purity meter diambil keluar sewaktu operasi generator, gas pressure gauge menunjukan tekanan gas dalam mesin. Sinyal outputnya ditransmisikan ke remote gas pressure gauge pada panel generator di control
room dan juga ke gas pressure gauge di hydrogen bottle room. e) Gas dryer
Moisture (air) dalam generator dibuang dengan mensirkulasikan gas dalam mesin melalui gas dryer yang diisi dengan penyerap air dari bahan activated
alumina. Ia dihubungkan ke inlet dan outlet generator blower dan gas dipaksa melalu dryer sewaktu operasi generator. Ketika 1 kg moisture telah diserap,
dryer dikeluarkan dari generator dan dipanasi oleh heater. Sebelum dan sewaktu reklamasi (pemulihan kondisi), sebuah blower kecil mengirimkan udara melalui dryer untuk membuang air. f) Water detector
Water Detector akan memberikan alarm ketika kondensasi air atau kebocoran minyak terjadi dalam mesin. Detektor adalah saklar merkuri yang dioperasikan oleh pelampung dibawah main-lead box disebelah bawah generator frame sisi turbin. Setiap frame ring mempunyai lubang dimana air yang berakumulasi diteteskan ke Water Detector yang dilengkapi dengan vent
tube yang mengembalikannya ke generator untuk mencegah air lock didalam pipa drain dari generator. Isolating valve pada pipa drain dan vent tube membolehkan water detector diperisa setiap waktu. Akumulasi air dikeluarkan melalui drain valve. g) Piping and valves Semua pipa gas dari bahan baja (steel).
58
(a)
(b) Gambar 4.5 (a)Piping, (b) valves h) Hydrogen System Alarm Sistem hidrogen sebagai pendingin generator memiliki sistem alarm pada kondisi: 1) Hydrogen purity low 2) Hydrogen pressure high, low 3) Water detector high
59
4.9 PREVENTIVE
MAINTENANCE
SISTEM
HIDROGEN
SEBAGAI
PENDINGIN GENERATOR
Pada saat unit sedang beroperasi upaya preventive maintenance yang di lakukan adalah: a. Menjaga tekanan hidrogen di dalam generator (pada kondisi 660 MW rated power, 0.85 power factor) sebesar 0.45 Mpa. b. Menjaga kemurnian hidrogen sebesar 96%. c. Menjaga kebocoran hidrogen dari housing generator menggunakan H2 detector secara periodik. d. Menjaga kebocoran cooler H2. e. Menjaga temperatur air sebagai pendingin hidrogen sebesar 35ºC. f. Menjaga tekanan antara hidrogen dengan minyak (dimana tekanan minyak lebih besar dibandingkan tekanan hidrogen) sebesar 0.084 MPag. g. Menjaga tekanan hidrogen lebih tinggi dari tekanan air sebesar >0.035 MPag.
4.10
CORRECTIVE MAINTENANCE SISTEM HIDROGEN SEBAGAI
PENDINGIN GENERATOR
Pada saat unit sedang shutdown atau beban diturunkan ke minimum, upaya
corrective maintenance dilakukan ketika: a. Apabila di temukan kebocoran di flange/ sambungan pipa H2 ke generator. b. Terjadi kebocoran di H2 side generator.
60
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan kerja praktik yang telah dilakukan dengan mengetahui sistem hidrogen pada generator PLTU Cilacap 1x660 MW dapat disimpulkan sebagai berikut: a. Sistem hidrogen sebagai pendingin generator bekerja dengan mengarahkan H2 ke bagian-bagian generator yang perlu didinginkan melalui blower. Untuk kumparan stator, gas hidrogen masuk dari arah exciter dan keluar dari sisi turbin. Untuk kumparan rotor, gas masuk dari kedua ujung kumparan dan keluar dari tengah kumparan. Kemudian proses operasi dilakukan ketika semua parameter sudah sesuai dengan yang ditetapkan, sehingga meminimalisir adanya gangguan. b. PLTU Cilacap menggunakan seal oil system agar hidrogen tetap tinggal di
housing generator dengan memberikan tekanan yang telah diatur pada kedua sisi (air side dan H 2 side), dimana poros generator berada. Selain itu, hidrogen sebagai pendingin dipantau dan dikontrol melalui hidrogen control cabinet untuk menjaga bahwa sistem berjalan dengan normal. c. Gas hidrogen yang disirkulasikan pada generator perlu dilakukan pendinginan untuk melepaskan panas yang diikatnya dari sistem dengan demineralized
water yang berada pad gas cooler. d. Kemurnian hidrogen di dalam generator di pantau menggunakan hydrogen
purity meter. e. Pemeliharaan secara preventif sangat diperlukan untuk mencegah sebelum terjadinya kerusakan pada sistem pendingin generator yang sedang beroperasi. Pemeliharaan ini biasanya dilakukan setiap hari baik saat online maupun offline.
61
5.2 SARAN
Saran yang dapat penulis berikan selama kerja praktik di PT S2P-PLTU Cilacap adalah sebagai berikut: a. Untuk mempelajari sistem hidrogen sebagai pendingin generator, perlu pemahaman terkait sistem pendingin lainnya seperti udara maupun air. b. Sebagai tambahan wawasan dan pembanding, pengembangan penelitian mengenai sistem hidrogen pada generator dapat dilakukan di PLTU yang memiliki kapasitas generator lebih besar.
62
DAFTAR PUSTAKA
Abed, A. (2014). IJESRT INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCES & RESEARCH TECHNOLOGY Dynamic Model of Pressure Regulating Valve. AbedInternational Journal of Engineering Sciences & Research Technology, 3(7), 214–220. http:%5Cnwww.ijesrt.com Agnesia, G. R. (2017). PROSES MAINTENANCE DAN TROUBLESHOOTING COOLING SYSTEM PADA KOMATSU BULLDOZER D85ESS-2 LAPORAN KERJA PRAKTIK DIVISI GARASI & MAINTENANCE ALAT BERAT PT. S2P – PLTU CILACAP 2x300 MW 6 Maret – 28 April 2017. Aribowo, D., & Rahmawaty, A. (2013). Sistem Pendinginan Generator PT Indonesia Power UBP Suralaya Menggunakan Hidrogen, 2(1), 1–5. Delphin, D. A. (2017). Seal Oil Management for 210 MW Generators. Energy, G. E. (2008). Hydrogen and Carbon Dioxide Gas Control System Packaged Generators, (July). Shanghai Electric Power Generation Equipment Co,Ltd. (2014). Turbine Generator Instruction Book PLTU Cilacap 1x660 MW. Instruments, H. (n.d.). K1650 hydrogen purity and purge gas analyser, 0 –1. Lipman, T. (2011). An Overview of Hydrogen Production and Storage Systems with Renewable Hydrogen Case Studies. Clean Energy States Alliance, 32. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004 Mcphearson, J., & Gutierrez, B. R. (2014). POWER2014-32296 GENERATOR AUXILIARY GAS SYSTEM UPGRADES, 1 –5. Muramatsu, S., Hattori, K., Takahashi, K., Nakahara, A., & Iwashige, K. (2005). Development of 250-MVA air-cooled turbine generator. Hitachi Review, 54(3), 121–125. Snell, D. S. (1940). The hydrogen-cooled turbine generator. Electrical Engineering, 59(1), 35–50. https://doi.org/10.1109/EE.1940.6434735 Sugiyanto. (2007). Tube Dan Aplikasi Perhitungan Dengan Microsoft. Suzhou Jingli Hidrogen Production Equipment. (2000). Description of technology system,1-5. Suzhou Jingli Hidrogen Production Equipment. (2005). Operation and maintenance manual for technology,1-10.
63
Systems, G. P. (2003). Shaft Sealing System. Ratio, (August), 1–10. Widiasanti, A. A. (2012). OPERASI HMXT-200 GENERATOR SEBAGAI PENGHASIL HIDROGEN PADA H2 PLANT PLTGU PT INDONESIA POWER UBP SEMARANG. In Operasi HMXT-200 Generator Sebagai
Penghasil. Hidrogen Pada H2 Plant PLTGU PT Indonesia Power UBP Semarang Winardi, B. (2007). Pemakaian Hydrogen Cooling System Pada Generator Tjnit 1 Pltu Tambak Lorok Pt Indonesia Power Ubp Semarang. Transmisi, 9(1), 46– 51.
64
LAMPIRAN 1
Single Line Diagram Sistem Kelistrikan Unit 3 PT S2P-PLTU Cilacap
65
LAMPIRAN 2
Hydrogen Generating System Diagram
66
Lampiran 3. Generator Operation Parameter
67
68
69
Lampiran 4. H2 Station System
70
